МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВУХ СМЕЖНЫХ КЛЕТЕЙ СОРТОПРОВОЛОЧНОГО СТАНА ПРИ ПРОКАТКЕ С ПЕТЛЕОБРАЗОВАНИЕМ

THE MATHEMATICAL MODEL OF TWO ADJACENT STANDS OF WIRE MILL DURING ROLLING WITH LOOP FORMATION

Stepan Cherkasov

student, Department of electric drive and automation of industrial installations, Komsomolsk-on-Amur State University,

Russia, Komsomolsk-on-Amur

Nelly Deryuzhkova

scientific supervisor, candidate of Sciences in Technic, associate professor, Komsomolsk-on-Amur State University,

Russia, Komsomolsk-on-Amur

АННОТАЦИЯ

Рассмотрено математическое описание процесса металлопроката с петлёй в чистовой группе клетей, разработана структурная модель, учитывающая силовые взаимодействия систем электроприводов с металлом в межклетевом промежутке.

ABSTRACT

А mathematical description of the process of rolling metal with a loop in a finishing group of stands has been considered, a structural model has been developed that takes into account the force interactions of electric drive systems with metal in the interstand space.

Ключевые слова: чистовая группа клетей; математическое описание очага деформации; структурная модель взаимосвязанных электроприводов.

Keywords: finishing stand group of stands; mathematical description of the deformation; structural model of interconnected drives.

Основной задачей настройки скоростного режима непрерывных групп клетей сортовых станов является поддержание значения межклетевых натяжений. Система автоматизации процесса прокатки должна строиться на основе учета всех взаимодействий процессов формообразования и транспортирования, строгой согласованности, обеспечения заданного соотношения скоростей, синхронизации движения отдельных компонентов комплекса, обеспечения необходимых условий и режимов работы локальных автоматических систем, обеспечивающих заданные статические и динамические качественные показатели всего комплекса в целом.

В случае прокатки с петлерегулированием, математическое описание очага деформации не учитывает влияние натяжения на усилие прокатки.

При прокатке со свободной петлей, когда петля образуется на поверхности гладкого петлевого стола, поведение полосы в межклетьевом промежутке описывается уравнением:

,

где D_ki-1и D_ki– катающие диаметры валков соседних клетей;

i_pi-1и i_pi- передаточные отношения редукторов соседних клетей;

λ_i- коэффициент вытяжки в последней клети;

n_ДВi-1и n_ДВi-числа оборотов в минуту приводных двигателей соседних клетей;

S_oni-1и S_oni- опережение при прокатке в смежных клетях.

Однако, режим прокатки со свободной петлей является неустойчивым вследствие наличия трения полосы о входную и выходную привалковую арматуру и о поверхности стола на участке петлеобразования. Этого недостатка лишены системы управления режимом прокатки с петлей, использующие петлеобразователи двух типов: создающие петлю, в которой отсутствуют усилия натяжения, и создающие натяжение в полосе, движущейся по изогнутой траектории. Петлеобразователи первого типа отклоняют полосу от оси прокатки после входа ее переднего конца в последующую клеть посредством гибочного ролика, устанавливаемого вблизи привалковой арматуры предыдущей клети. В этом случае поведение полосы в межклетьевом промежутке будет с достаточной точностью описываться вышестоящим уравнением. 

Рисунок 1/ Математическая модель

Математическая модель, представленная на рисунке 1, разработана для исследования режима петлеобразования. Главные электропривода клетей выполнены по системе АД-ПЧ с векторным управлением. Модель содержит в своей структуре системы регулирования скоростей электроприводов двух смежных клетей 17 и 18. В неё также входят звенья, учитывающие упругую деформацию клети, очаг деформации металла и опережение, так как оно является важным составляющим для определения линейной скорости входа металла в клеть и выхода из нее.

Динамические характеристики представлены на рисунках 2-4. На рисунках приведены графики изменения скорости двигателей 17 и 18 клетей при разгоне вхолостую до номинальной скорости с последующим приложением нагрузки и при набросе скорости на 17 клеть.

Исходя из вышеизложенного, следует, что спроектированная математическая модель двух смежных клетей при прокате с петлеобразованием отвечает требованиям, предъявляемым к данным системам.

Рисунок 2. Зависимость линейной скорости 17 клети от времени с ограничением, возмущающим воздействием, набросом нагрузки

Рисунок 3 Зависимость линейной скорости 18 клети от времени с ограничением, возмущающим воздействием, набросом нагрузки

1- Зависимость линейной скорости 17 клети от времени с ограничением, возмущающим воздействием, набросом нагрузки; 2 - Зависимость линейной скорости 18 клети от времени с ограничением, возмущающим воздействием, набросом нагрузки

Рисунок 1. Динамические характеристики взаимосвязанных приводов 17 и 18 клетей при регулировании петли

Характер полученных переходных процессов удовлетворяет требованиям, предъявляемым к динамическим характеристикам при непрерывной прокатке: время переходного процесса системы равно 0.41с., перерегулирование – 2.5%, система астатическая, так как статическая ошибка по скорости равна нулю.

Список литературы:

1. Андреев, В. П. Основы электропривода / В.П. Андреев, Ю.А. Сабинин. - М.: Госэнергоиздат, 1963. — 772 с.
2. Башарин, А.В. Примеры расчетов — автоматизированного электропривода / А.В. Башарин, Ф.Н. Голубев, В.Г. Кепперман. - Л.: Энергия, 1971.- 440 с.
3. Бычков, В.П. Электропривод и автоматизация металлургического производства / В.П. Бычков. — М.: Высшая школа, 1997. — 391 с.
4. Восканьянц, А.А. Автоматизированное управление процессами прокатки: учебное пособие / А.А. Восканьянц. - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. - 85 с.
5. Горячев, В.Ф. Расчеты по автоматизированному электроприводу механизмов прокатного производства: учебное пособие / В.Ф. Горячев, Н.Е. Дерюжкова, А.И. Закс. — Хабаровск: Хабаровский политехн. ин-т, 1991. - 76с.