книги из ГПНТБ / Грицук Н.Ф. Производство широкополочных двутавров

кады и специального крана приведена на рис. 76. Совместная транс­ портировка и установка на рабочее место универсальной и вспомо­ гательной клетей позволяет заранее полностью подготовить их к ра­ боте, включая даже арматуру между этими клетями. Продолжитель­ ность замены валков на стане в этом случае составляет около 30 мин.

Недостатком этого способа замены валков, так же как и обычного способа замены валков вместе с клетями, является большая масса вспомогательного механического оборудования и запасных клетей. При использовании рабочих клетей меньшей массы, например с разъемными предварительно-напряженными станинами, экономиче­ ская эффективность способа замены валков вместе с клетями значи­ тельно возрастает, особенно если этот способ применяется на станах с относительно узким сортаментом прокатываемых двутавров или на

На специализированных универсальных балочных станах, про­ катывающих двутавры широкого сортамента, в настоящее время более эффективным считается способ замены валков с помощью двухпозиционных самоходных перевалочных тележек. В этом случае вместо трех комплектов универсальных и вспомогательных клетей необходимо иметь три-четыре комплекта подушек с подшипниками.

ХОЛОДИЛЬНИКИ И ПЕРЕДАТОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА

Конструкция холодильника на специализированных универсаль­ ных и комбинированных станах оказывает заметное влияние на ка­ чество широкополочных двутавров, в связи с чем при проектировании этого оборудования необходимо учитывать следующее. Широкопо­ лочные двутавры и колонные профили имеют значительную массу метра длины, вследствие чего в местах контакта их с несущими эле­ ментами холодильников возникают высокие удельные давления. По этой причине при скольжении горячих двутавров по несущим эле­ ментам холодильников в местах контакта металла с ними возникают задиры, риски, навары и другие трудно устранимые поверхностные дефекты. Тонкие полки и стенки широкополочных двутавров в горя­ чем состоянии легко деформируются, а вся прокатанная полоса скручивается и прогибается даже под действием собственной массы.

Местные деформации полок и стенок двутавров практически не­ устранимы при правке и дальнейшей отделке проката. Устранение скручивания двутавра вокруг продольной оси и особенно прогибов штанги в плоскости максимальной жесткости профиля на обычном правильном оборудовании достигается с большими трудностями.

Равномерное охлаждение широкополочных двутавров и колон­ ных профилей на холодильнике обеспечивается при вертикальном положении стенки, причем штанги металла должны размещаться на разном расстоянии друг от друга в зависимости от размеров и веса двутавров.

Для охлаждения широкополочных двутавров в настоящее время используют холодильники трех основных типов: 1) с неподвижными

203

несущими брусьями и передвижением штанг металла с помощью канатного шлеппера; 2) с неподвижными несущими брусьями и передвижением штанг металла с помощью шлепперного устройства; 3) с системой неподвижных и подвижных несущих брусьев («шагаю­ щего» типа).

Холодильники с неподвижными несущими брусьями и передви­ жением металла с помощью канатного шлеппера на современных станах, прокатывающих широкополочные двутавры, применяются очень редко. На холодильниках этого типа в местах контакта пере­ мещаемого металла с неподвижными брусьями поверхность нижних полок штанг может быть повреждена. Кроме того, на этих холо­ дильниках металл перемещают партиями, штанги в которых обычно плотно прижаты друг к другу, что приводит к неравномерному охла­ ждению профилей.

На холодильниках с неподвижными несущими брусьями и пере­ движением металла с помощью шлепперного устройства штанги располагают друг от друга с одинаковыми интервалами, независимо от размеров и массы профилей. При передвижении штанг по непо­ движным несущим брусьям также возможно повреждение полок про­ филя. Холодильники этого типа в настоящее время применяются на станах, прокатывающих широкополочные двутавры небольших раз­ меров в узком сортаменте.

Наиболее полно соответствуют перечисленным выше требованиям холодильники, оборудованные для передвижения металла системой неподвижных и подвижных несущих брусьев. Холодильники этого типа в настоящее время широко используют на современных спе­ циализированных универсальных и комбинированных станах для охлаждения широкополочных двутавров всех размеров.

Для того чтобы исключить повреждение поверхности металла при перемещении штанг с рольганга, кантовании их в вертикальное положение, укладке на холодильник с разным расстоянием друг от друга, применяют специальные передаточные устройства и кантова­ тели.

На рис. 77 приведена схема холодильника с «шагающими» брусь­ ями универсального балочного стана в Дифферданже (Люксембург).

С подводящего рольганга холодильника / штанга металла при помощи кулачков 2 шлепперной тележки с канатным приводом пере­ мещается на вилку кантователя 3, которая в это время находится в положении для приема профиля. После этого включается электро­ двигатель 4, который с помощью системы рычагов и зубчатой передачи переворачивает вилку кантователя и штангу металла в вертикальное положение. При включении гидроцилиндра 5 система подвижных брусьев 6 поднимается, захватывает штангу с вилки кантователя и переносит ее на неподвижные брусья холодильника. Во время сле­ дующего цикла работы подвижных брусьев штанга переносится по холодильнику на один шаг. Величина шага переноса может изме­ няться в пределах, обеспечивающих как плотную укладку штанг на холодильнике для замедления их охлаждения, так и укладку со зна­ чительными интервалами между штангами для ускорения охлажде-

204

ния металла. Рациональный выбор шага укладки широкополочных двутавров на холодильнике позволяет существенно уменьшить нерав­ номерность в скорости охлаждения полок и стенки профиля.

ратурные условия работы основных узлов и деталей. Эксперименты показали, что при плотной укладке штанг на холодильнике темпе­ ратура среды на расстоянии 150 мм ниже уровня металла может достигать +200° С, а на расстоянии 1500 мм +60° С. В этих условиях особое значение приобретает правильный выбор типа смазки для роликов'и подшипниковых узлов, находящихся под холодильником.

Для поштучного съема штанг с холодильника используется спе­ циальный механизм, схема устройства которого приведена на рис. 77.

Сложность этой операции состоит в разделении штанг друг от друга в случае, когда они уложены на холодильнике без интервалов.

На рассматриваемом холодильнике для этой цели используется вилка 7 с регулируемой шириной подхвата, обеспечивающая захват только одного крайнего двутавра из партии. Вилка-кантователь

матически утапливающимися кулачками.

Рассмотренная конструкция холодильника позволяет рацио­ нально использовать его поверхность, регулировать скорость охла­ ждения элементов профиля за счет изменения расстояния между

ном стане Орско-Халиловского металлургического завода и на пер­ вом отечественном универсальном балочном стане Нижне-Тагиль- ского металлургического комбината.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

В состав специализированных универсальных и комбинирован­ ных станов, прокатывающих широкополочные двутавры, обычно входят реверсивные и нереверсивные рабочие клети. Привод этих клетей осуществляется от крупногабаритных электродвигателей большой мощности, системы питания и управления которых имеют ряд особенностей.

Блюминги, обжимные, черновые и промежуточные универсаль­ ные и вспомогательные клети на многих зарубежных балочных ста-

206

нах приводятся от реверсивных электродвигателей постоянного тока, для питания и управления которыми применяют обычные системы типа Вард—Леонарда—Ильгнера (генератор—двигатель).

Для получения достаточно высокой конечной температуры широ­ кополочных двутавров их необходимо прокатывать с большой ско­ ростью, а также при минимальных потерях времени на реверсирова­ ние главных электродвигателей рабочих клетей. Опыт эксплуатации ряда зарубежных универсальных балочных станов показал, что при использовании обычных систем типа генератор—двигатель (Г—Д) время реверсирования электродвигателя велико, особенно при про­ катке на скоростях выше основной с ослаблением магнитного поля. Кроме того, при этой системе управления ошибки в величине обжа­ тия металла или вследствие внезапного увеличения нагрузки на электродвигатель приводят к автоматическому отключению стана.

Использование систем типа Г—Д требует также регулирования напряжения электрического тока и напряженности магнитного поля электродвигателя. В настоящее время на зарубежных станах приме­ няют различные системы автоматического управления работой глав­ ных электродвигателей привода с установкой рабочих валков по одному параметру токами небольшой силы. В связи с тем, что ис­ пользование указанных систем автоматизации при питании электро­ двигателей по обычному методу Г—Д затруднительно, за рубежом опробованы другие усовершенствованные системы питания и управ­ ления главных приводов реверсивных клетей специализированных универсальных и комбинированных балочных станов.

На японских и европейских универсальных балочных станах широко применяется система возбуждения реверсивных электродви­ гателей главных приводов рабочих клетей и генераторов, включаю­ щая регулируемые ртутные выпрямители с сеточным управлением. Блок-схема этой системы приведена на рис. 78.

Регулирование и обеспечение постоянной скорости электродви­ гателя достигается путем изменения напряженности магнитного поля и возбуждения генератора. Для быстрого снижения скорости при увеличении тока выше допустимого предусмотрена система ограни­ чения тока. В схеме управления электродвигателем имеется система, ограничивающая повышение напряжения выше расчетного. Управ­ ление работой электродвигателя производится с главного поста по­ средством бесконтактных схем с сельсинами. На рис. 79, а, б при­ ведены осциллограммы процесса реверсирования двух электродвига­

в системе питания и управления которых имеются ртутные выпря­ мители. Время реверсирования от основной (65 об/мин) до основной скорости составляет 0,92 сек, а время реверсирования от макси­ мальной (130 об/мин) до максимальной скорости 2,46 сек.

Разновидностью приведенной схемы питания и управления элек­ тродвигателями главного привода чистовых рабочих клетей универ­ сальных станов от управляемых ртутных выпрямителей является схема с переключением полюсов якоря (рис. 80).

207

от датчика скорости и направления вращения двигателя.

После определения направления тока осуществляют переключе­ ние полюсов якоря, схема которого приведена на рис. 81. При пере-

ключении снимают напряжение с электродов ртутного выпрямителя. Переключение следует проводить быстро (0,15—0,2 сек) и надежно, для чего используют схемы, работающие на полупроводниках. На рис. 79ѵ в, г приведены осциллограммы процесса реверсирования электродвигателя мощностью 3000 кет, установленного на одном из японских универсальных балочных станов для привода чистовой универсальной клети. Продолжительность реверсирования от основ­ ной (65 об/мин) до основной скорости составляет 0,90 ськ плюс 0,2 сек на работу электродвигателя в зоне, искаженной под действием огра­ ничения тока кривой изменения оборотов. Время реверсирования от максимальной (165 об/мин) до максимальной скорости составляет 3,8 сек.

208

Ртутные управляемые выпрямители в системе возбуждения элек­ тродвигателей главных приводов реверсивных клетей применяют в настоящее время также на многих комбинированных станах, дополнительно оборудованных предчистовыми и чистовыми универ­ сальными клетями. Эти выпрямители надежны и устойчивы в работе. Однако после остановок в зимний период затрачивается значительное

мые выпрямители с системой переключения полюсов якоря в системе возбуждения электродвигателя чистовой универсальной клети на 17.5% дешевле обычной системы типа Вард—Леонарда—Ильгнера. Кроме того, системы со ртутными выпрямителями требуют меньших эксплуатационных затрат и могут быть размещены на небольших площадях, например на втором этаже помещения машинного зала.

При использовании системы возбуждения с управляемыми ртут­ ными выпрямителями следует обращать внимание на мощность элек­ тросистем высокого напряжения, к которым подключаются главные электродвигатели стана. Так как в этом случае в системе нет махови­ ков для сглаживания пиков нагрузки, то на шинах постоянного тока падение напряжения значительно большие, чем при использовании систем типа Г—Д. Ртутные управляемые выпрямители и другие ап­ параты этой системы возбуждения должны быть соединены с электро­ системами высокого напряжения такой мощности, чтобы падение напряжения на электродвигателях не превышало 2,5%.

Ртутные выпрямители с сеточным управлением создают также гармонические составляющие тока в системе электроснабжения, ко­ личество и величина которых уменьшается с увеличением числа используемых эффективных фаз.

При дооборудовании универсальными клетями крупносортного стана на заводе фирмы Эпплби—Фродингем стил Ко ртутные управ­ ляемые выпрямители для чистовой универсальной и предчистовой вспомогательной клетей были совмещены по фазе с источником пита­ ния, а ртутный выпрямитель для главной универсальной черновой клети смещен по фазе на 15°. Таким образом, три 12-фазных выпрями­ теля образовали 24-фазную систему. Смещение фазы выпрямителя у черновой универсальной клети таким способом удорожило систему на 2% по сравнению с 5% при изготовлении 24-фазного выпрями­ теля для этой клети и на 3% при изготовлении его для вспомогатель­ ной клети.

Некоторого понижения коэффициента мощности при использова­ нии ртутных управляемых выпрямителей избежать не удается. При установке обычных батарей статических конденсаторов средний рас­ четный коэффициент мощности основных приводов универсальных клетей в этом случае равен примерно 0,75.

Рассмотренные системы питания и возбуждения генераторов и электродвигателей главных приводов универсальных и комбини­ рованных балочных станов в зарубежной практике в настоящее время считаются экономически выгодными для станов этого типа и широко применяются во многих странах. Эти системы обеспечивают

реверсивных электродвигателей большой мощности с минимальными

телей универсальных балочных станов разработаны системы с при­

стоимости полупроводниковых выпрямителей большой мощности.

210

стана в настоящее время выше стоимости аналогичной системы с ртут­ ными выпрямителями и стоимости питания по системе Г—Д.

Для успешной прокатки широкополочных двутавров большое зна­ чение имеет синхронная работа главной и вспомогательной рабочих клетей в реверсивном режиме. В этих клетях на большую часть длины раската приходится непрерывная прокатка и всякое нарушение известного принципа равенства секундных объемов деформируемого металла за счет изменения скорости вращения валков этих клетей неизбежно приводит к появлению нежелательных растягивающих или сжимающих усилий в металле. В связи с этим в схемах питания и

н а п р я ж е н и я ; / / — о г р а н и ч е н и е у с к о р е н и я ; 12 — и н ф о р м а ц и я о с к о р о с т и в р а щ е н и я д в и г а ­ теля; 13 — э т а л о н н ы й с и г н а л с к о р о с т и

/ — в к л ю ч е н и е э л е к т р о д в и ­

л ю с о в я к о р я э л е к т р о д в и г а ­ т е л я вперед; 4 — н а з а д

212