棒材连轧（精选5篇）
棒材连轧 篇1
连轧机列的传动是主电机带动减速机, 经减速机的输出轴带动轧机完成轧制工作。山东莱钢特殊钢厂小型成材车间采用准550mm×1、准450mm×6、准350mm×6半连轧机组主要生产准12～准60mm热轧圆钢。其中准450mm×6中轧机组的2#、4#立轧减速机故障率较高, 严重制约着生产效率的提高, 所以对2#、4#立轧减速机的改造势在必行。
一、原减速机存在的问题
莱钢特殊钢厂小型成材车间连轧机组2#、4#减速机自2002年使用以来, 发现该减速机存在设计缺陷:减速机的速比为5、传动级数为6, 其惰轮轴上有3组齿轮啮合, 因受力点多、轴中间无支撑, 导致轴的刚性差、惰轮运行失稳、轴承易坏、轴肩易断裂。减速机壳筋板较薄, 刚度较差。惰轮采用焊接结构, 齿圈易撕裂。
二、改造方案
1. 缩短减速机中各传动轴的长度, 以增强轴的刚度, 其中输入轴的长度由1 700mm缩短到1 030mm;输出轴长轴由1 760mm缩短到1 350mm。减速机壳体尺寸明显缩小, 整机刚度、稳定性大幅提高。
2. 将减速机内部的焊接结构齿轮均改为锻件加工。
3. 优化减速机壳体设计, 加强刚性, 便于加工和组装。
4. 根据所受载荷对原减速机内部的轴承进行重新选型, 延长了轴承的使用寿命。
5. 优化原减速机的传动形式, 将原来的六级传动改为四级传动。去除了原惰轮轴系。 (见图1、图2) 。
6. 改进减速机的润滑方式, 由机外管路润滑改为内置润滑, 降低了润滑油的泄漏;对在减速机上方的轴承增加单独润滑点, 保证轴承的充分润滑。
7. 为防止高速轴的窜动, 加固轴端挡板强度。
三、改造效果
通过以上改造, 减速机整体刚度大幅提高, 各轴承座及轴承寿命大大延长;采用锻造齿轮杜绝了齿圈撕裂现象;传动形式改为四级传动简单合理, 故障减少;内置润滑方式效果很好, 为生产的顺利进行利奠定了可靠的设备基础。
四、经济效益
连轧减速机结构优化改造后, 2#、4#减速机的平均寿命由6个月延长为3年以上。改造前每年需更换惰轮4套、轴承20余套、减速机箱体2套, 因此改造后节省维修时间36h/年, 节省备件费用32万元/年, 维修费28万元/年;同时增产效益45万元/年, 减去设备折旧费7万元/年合计总效益为98万元/年。
宣钢棒材连轧生产的速度控制 篇2
宣钢棒材生产线是2003年投产的一条全连续式生产线,共有18架轧机,平立交替布置,其中精轧14#、16#、18#轧机为平立转换轧机。主轧线的设备有冷热坯上料设备、步进式加热炉、高压水除鳞、轧机、切头尾碎断剪、倍尺剪、冷床、冷剪、计数器、打捆、称重、收集。
在棒材生产中,为了保证生产的顺利进行和头尾尺寸的精度,在本生产线1#-10#架轧机采用微张力控制,11#-18#架之间采用活套控制。在实际生产中,有诸多因素都会给速度的控制带来影响,如料型的大小、温度、钢种、以及钢坯尺寸等。
1 微张力控制
在连轧生产中,张力来源于机架间的秒流量差,在实际生产中,绝对的秒流量相等是不可能完成的,这个连轧常数始终受各种因素的影响,如速度的影响、温度的影响、坯料尺寸的影响、轧槽磨损的影响及轧槽冷却的影响,甚至轧机滚动导卫也对连轧常数有影响。
微张力控制的目的就是使粗中轧机组各机架之间的轧件按微小的张力进行控制,从而保证棒材轧机轧制顺利和提高产品的质量。微张力实际上是通过对相邻两工作机架中上游机架的电机转矩进行检测加以记忆储存,形成表示钢坯内张力大小的实际值,与设定的张力给定值加以比较的偏差。通过比例积分控制校正上游机架的速度,协调两机架间的关系,实现微张力控制。其控制的关键是准确测量各轧机的轧制力矩转矩,通过对相应机架的电枢转矩间接得到该值。当本机架咬钢而未进入下一架轧机时,系统计算出的力矩是本轧机的轧制力矩值。当钢进入下一架时,计算得到新的力矩,两力矩之差便是轧件上的张力力矩。若偏差值为正,表示机架间为堆钢轧制,若偏差为负,表示机架间为拉钢轧制。棒材一般采用电流-速度间接微张力控制法。张力的变化是由金属的秒流量差引起的,而调整轧机的速度就能改变金属是秒流量,已达到控制张力的目的。
在生产实际中,都希望把张力控制在很小的范围内,为了提高速度的调整精度,张力值一般设为2N/mm2或1N/mm2。尤其是轧制圆钢时,对料型的要求和速度的配比都比螺纹钢高,最大精度地消除堆拉关系。在微张力轧制段如果轧制平稳,对后线活套处的速度扰动就越小,为后面的平稳的起套、落套提供了保障,反之,也可从活套处轧机的速度变化量来检验张力区的堆拉关系是否合适。但是在棒材的生产实践中,尤其是轧制大规格的圆钢时,我们采用甩去机架间的张力的方法,让每架轧机略处于微堆状态,实行微堆轧制。保证孔型的充满度,要求主操工时刻注意每架轧机咬钢时的电流的变化,根据电流的变化量适时合理的调整速度,达到生产的顺利进行。生产实际中,在张力区的轧制,如果某一个因素出现问题,都会引起电流的变化,严重时会破坏机架间的堆拉关系,使生产不能顺利进行。
2 活套控制系统:
2.1 活套的作用
棒材生产线在11#-18#轧机之间设有7各活套,其目的就是为了减少张力变化引起后续机组的轧件尺寸波动,消除连轧各机架的动态速度变化的干扰,保证轧机的精度。自动活套是用来检测和调节相邻机架速度差值从而实现无张力控制的设备。是对两机架间产生的多余的轧件进行测量的基础上进行的,而机架间多余的轧件由专门的起套装置引导其在起套辊上形成活套(立活套),用位于活套器一侧的活套扫描器通过测量活套高度与实际的活套高度偏差,产生修正信号,自动连续地修正与此轧件有关的各机架的速度来保持活套的高度为设定值,实现机架间秒流量相等,使轧件在轧制过程中形成自由的弧形,保持轧件过程无张力。
2.2 活套控制的主要过程
活套控制的主要过程包括以下5步:
(1)活套预形成过程
(2)活套形成过程
(3)活套控制过程
(4)活套脱尾过程
(5)活套尾部封锁过程
在活套控制参数合适的情况下,轧件的料型尺寸不能偏差太大,否则也会影响到起套时的平稳性。平稳的起套、收套对后续料型及成品料型都是保证。而且对轧机的进出口导卫的维护也是很重要的,且相互影响。
3 活套处的常见故障(电气、机械)
电气和机械的影响。
(1)活套扫描器的镜头比较脏。如粉尘和氧化铁皮的侵入,还有就是水蒸气的影响,冬季尤为突出,在实践中可以加保护罩和风管,从扫描器后面进风,前面开一个大小合适的孔,这样蒸气就不会进入,且粉尘、氧化铁皮也最大程度的避免了。
(2)扫描器本身故障,换新的扫描器。
(3)活套参数正确的情况下,起套不稳,则可以重新标定活套。
(4)活套不起套。一种情况是没有检测到轧件,一种是检测到也不起。
4 活套调节器参数与速度系数的确定与调整
在活套实际控制中,由于各种因素的影响,对系统来说,负载处于不断的变化中,要求速度系统有较好的扰动功能,这样负载波动时对实际整体的影响就相应小些。生产实践中,改善起套条件,合理的活套参数与合理的速度配比及标准的工艺料型,是活套系统能否正常调节的关键,在上游机架的张力控制中,要保证平整的堆拉关系,上游机架不能存在严重的堆拉关系。
5 结束语
通过张力系统控制、活套系统控制,可以满足生产工艺的要求,提高作业率,使生产稳定、高效。最重要的提高了产品的质量,降低了工人的劳动强度,使生产更加程序化,且创造了可观的经济效益和社会效益。
摘要：本文简要分析了速度控制在连轧生产线的应用,及速度在连轧生产线的控制方法和措施。
关键词：微张力控制,转矩电流,活套控制
参考文献
棒材连轧线自动化控制系统的应用 篇3
某钢铁公司80万t棒材生产线于2013年8月投运,并于3个月后达产。该生产线采用了当前棒材轧制自动化控制最先进的技术,在大功率交流变频控制传动、基础自动化及人机操作监控等控制系统和网络设计优化方面满足了可靠性高、故障率低、响应速度快、精度高等要求,实现了该领域新的突破。
1 生产线工艺
棒材生产线共设18架轧机,均采用平-立交替布置短应力线轧机,轧件在粗、中轧机组中为微张力轧制,在精轧机组中为无张力活套轧制。中轧、精轧机组前设#1、#2飞剪,用于切头、切尾和事故碎断;精轧机组后设#3飞剪,用于轧线的倍尺分段和优化剪切;中轧、精轧机组后各设2个水冷装置冷却轧件,以获得金相组织和机械性能好的产品。轧件经冷床、输出辊道、冷剪剪切、打包收集后,吊运入库。
2 系统配置及两级控制系统
该棒材连轧线自动化控制系统由高性能稳定的工业控制计算机、PLC构成,辅以全分布式网络。其中,PLC采用西门子S7-400系列产品,CPU选用416-2DP,带有2个Profibus-DP接口。Profibus网是一种实时、开放性的工业现场总线网络,其传输速率采用1.5Mb/s,对于现场控制设备采用ET200M分布式远程I/O站,可完成过程信号采集、转换功能,其强大的通信能力和高速的运转速度保证了执行程序的快速性。PLC通过Profibus-DP网与远程I/O站及交流调速传动之间交换指令,完成自动控制功能。
人机操作及监控(HMI)采用“快速以太冗余技术”的工业以太网,网络传输速率为100Mb/s,能够在300ms内快速网络恢复,保证系统的可靠性,减少了设备的停机时间,实现人机接口与PLC之间的信息交换。
轧线主传动系统均采用SINAMICS S120交流变频调速装置控制系统,其整流器采用BLM与SLM混合并联构成的公共直流母线。基础自动化控制系统采用西门子PLC S7系列,基于Profibus-DP网络通信的基础自动化系统与全数字变频装置系统之间完全通过网络交换信息,构成全数字化的控制系统。
两级控制系统由物料跟踪及报表生成系统L2、人机界面(HMI)与基础自动化控制系统L1构成,传动调速控制系统可当做0级,它们分别完成不同的控制功能。控制信息和系统状态信息通过监控网(EtherNet)和分布式I/O网(Profibus)交换,实现全厂系统监控。
3 系统网络结构
棒材连轧线自动化控制系统通信网络选用ProfibusDP网和TCP/IP以太网。在设计初期,充分考虑了现场各种会导致网络中断使设备无法安全可靠工作的不利因素,经反复研究与论证,在两级自动化网络的结构上进行了再优化。第一级采用工业以太网,用于PLC之间、PLC与过程自动化及人机界面之间传输和交换数据;第二级网络采用Profibus-DP网络,用于PLC与主传动控制装置及远程I/O柜之间数据交换。过程自动化系统功能的设计遵循基础自动化安全可靠和快速响应的原则,自动化通信各部分独立成网,仅保持接口关系,以减少系统不稳定的风险,提高维护方便性及网络通信的健壮性。系统网络配置如图1所示。
4 网络结构的应用
(1)为了确保传动系统的快速响应,以适应微张力控制时各变频柜之间的大量数据传送,只将主轧机变频柜接入Profibus-DP(传动)网,其它辅助设备一概不与主传动网络连接,以确保主轧机设备网络能安全可靠运行。
(2)现场远程柜、操作箱、操作台的传送数据采用Profibus-DP(远程站)网络传输与传动网分开的模式。
(3)轧机稀油站、液压站的传送数据采用Profibus-DP(远程站)网络传输进行实时监控,Profibus-DP(远程站)网络不参与控制,其系统为独立控制的自成系统,各检测信号通过硬线连接到主轧线PLC系统中,网络只用于实时监控,保证不因网络干扰或断网造成设备故障,便于故障诊断。
(4)上位机的数据采集和监控通过以太网进行,并对现场设备进行过程监控,主要实现基础自动化系统的人机信息交换功能,可实现过程数据的动态显示,包括轧制参数的设定、轧制表的输入、数据的存储和修改、轧制过程中各设备状态和电气参数的动态显示及工艺参数的人工调整、电气设备的一般操作及显示、故障报警与记录、简单报表的生成存储及打印等功能。其优点在于:①网络中断或人机画面死机等因素不会立即导致生产中断甚至停产;②当主操作台Profibus-DP(远程站)网络传输短时中断时,只要上位机以太网传输正常,就可从监控画面进行正常停机处理,不会发生主轧机无法停机的情况。
(5)主轧电机测温报警系统采用网络传输,其优点在于:①施工方便、维护简单;②每台主轧电机上安装有温度采集器,通过Profibus-DP网络将数据传输到PLC,并在HMI或工程师站进行故障显示和报警;③主轧电机测温网络与主轧线传动及远程I/O网络各自独立,主轧电机测温网络传输故障不会导致整个系统故障,还可在正常生产过程中查找故障并处理。
(6)精轧机组中实现无张力活套控制的关键是套高闭环控制。在轧制过程中,动态咬钢速降及稳定轧制阶段总存在各种外部干扰,导致各机架间速度匹配关系发生变化,为了避免出现堆钢、拉钢现象,可通过设置活套来实现机架间速度的匹配。设计中,将活套的检测信号通过硬线直接接到主轧线PLC系统中,其优点在于:①可避免网络干扰或断网故障,确保活套安全可靠;②现场活套信号传输的快速性保证了活套的快速响应。
5 基础自动化介绍
(1)轧机的起动和停止。轧线粗轧、中轧、精轧按区域起动/停止,按区域各自设有快速停车按钮;主操作台设有全线紧急停车按钮;各区就地操作台设有紧急停车按钮。为减少轧线起动对设备及电网的冲击,轧线各传动的机架按一缓慢斜率逐渐加速到设定速度,当任一机架起动失败时系统报警。
(2)轧线速度级联系统。采用级联调速是为了使控制系统或操作人员能够调整轧线某一对相邻机架的速度关系,而不影响轧线其它机架间已有的速度关系。速度级联系统的级联关系在前后两根钢之间断开,以减小前面轧件对后面轧件速度的干扰。
(3)速度设定自适应功能。速度设定自适应系统根据稳定轧制时误差的大小修正对应机架的延伸率,修正后的延伸率将使下一根钢到来时机架间的速度配合关系处于最佳状态。
(4)单机/级联调速模式及无扰动切换。轧机速度调整模式分为单机调速和级联调速,可实现两者间的无扰动切换。
(5)动态速降补偿在线修改功能。系统根据检测到的咬钢瞬间轧机实际速度跌落值与动态速降补偿设定值之间的误差,自动修正速降补偿系数。
(6)微张力控制。系统设有微张力调节器,可根据下一机架咬钢前后所检测的张力偏差产生速度修正信号,来调整机架速度以维持张力值不变,从而实现前后机架间的负荷平衡,保证产品质量。系统通过检测电机转矩的大小间接求出机架间的张力,再通过PLC中的微张力调节器进行调节。
(7)活套控制。活套是用来检测和调整相邻机架间的速度关系从而实现无张力轧制的一种手段。由于活套检测信号易受干扰而导致活套故障率高,因此系统采用了含钢信号、连钢信号等来保证活套可靠工作。
(8)模拟轧制。控制系统设有模拟轧制功能来模拟实际轧钢情况,模拟轧制时可投入微张力控制、活套控制、速度设定自适应控制等功能,通过模拟检测控制器来检测元件工作是否正常。
(9)级联自动隔断控制。速度级联系统的级联关系在前后两根钢之间断开,以减小下游轧件对上游轧件速度的干扰。
6 结束语
该系统于2013年8月投运,整个系统运行稳定可靠,自动化控制精度高,确保了轧线的轧制速度控制精度和工艺技术水平,使产品质量和产量得到大幅度提高,取得了良好的经济和社会效益。
参考文献
棒材连轧 篇4
1 工艺概况
该生产线建有长28m、宽13m的燃煤气步进式双蓄热加热炉,可连续加热150*150mm长12M钢坯,出钢每小时170T。全线纵列18架短应力线轧机,分为粗轧、中轧、精轧机组,实现全连续高速无扭轧制,设计年产量100万吨碳素及低合金圆钢和螺纹钢。各机组分别由平-立交替布置的轧机组成,其中第16、18架为平/立可转换轧机,均采用专用交流变频电机驱动。在1-11架间采用微张力控制,在第11、12架轧机之间、2#飞剪与精轧机组之间和精轧各机架之间均设置立活套,实现无张力控制轧制。在7-12架中轧机组及13-18架精轧机组前各设一台启停式飞剪对轧件进行切头、切尾及事故碎断,之后,3#成品倍尺飞剪将自动进行切倍尺剪取,步进冷床冷却,及自动捆装,全线以同步运行的辊道输送轧件。
轧钢生产不仅需要主传动电机力矩大、快速传动特性好,还要求整线顺序、同步、准确、可靠运行,因而对电气控制提出了很高要求。后面将简述该线主要电控系统。
2 轧制调节原理
重点说明全连轧机组的微张力控制、活套控制、飞剪控制的技术原理。
2.1 微张力控制
连轧机的粗、中轧机组,由于轧件断面大,一般采用微张力轧制,普遍使用较多的是初始电流法,而且考虑到正常轧制中,轧件温度、摩擦力及延伸率变化和误差对机架转矩的影响等诸多因素,实际仅适用于轧件头部的控制。
微张力调节的手段是,测量计算当前机架(设为N)与上机架(N-1)的转矩差,进而计算出上机架的速度调节量△Vn-1,采用PID调节调整包括第n-1架在内的上游机架的速度,从而实现微恒张力轧制,简略表示各调节量的关系。
张力变化量△F与电机转矩△T,进而与速度△V之间的关系:
F=C△T;△T=-B△nn-1;
式中,△n-1为转速差,C为与减速比、电机效率、轧辊半径有关的系数,B为与轧辊转速、半径和前后滑值以及机架间距、轧件弹性模量等有关的系数。
以第N架为例,第N-1架轧机的PID调节则有:
Vn-1=Kp△Fi+KIundefinedFi+KD(△Fi-△Fi-1);
式中:KP、KI、KD为PID调节增益系数。
而第N-2机架速度调节量为;
undefined;依次类推。
2.2 活套控制
活套控制通过调节轧件在机架间形成的自由弧形,保持无张力状态轧制,调节装置通过检测活套高度偏差,产生速度修正信号,调节机架速度以保持设定值,从而实现轧件秒流量平衡,控制包括起落套控制和套高控制。
起落套的原则是,要求轧件头部进入轧机后,起套辊必须立即升起,轧件尾部离开活套前轧机时,必须立即下落。
有关套量控制,以某机架Hn和该机架前部活套Lm为例,该机架速度调节量可表示为:
Vn=KP△Lm+KiundefinedLundefined;
为保持秒流量平衡,该机架前各机架都需要调整,如:
undefined
如同时第m-1架活套也出现△m-1偏差,则要求Vn-1的速度调节量为:
Vundefined=KP△Lm-1+KiundefinedLundefined;
而综合以上两种情况,Hn-1架总的调节量为:
undefinedundefinedLundefined;
2.3 飞剪的控制
有两种飞剪,一是粗中轧后的切头切尾飞剪,二是精轧后保证产品长度的定尺飞剪,分别简述。
2.3.1 切头切尾飞剪
主要有三种控制:剪切速度、启动和停止控制。
剪切速度:要保持与轧件速度即上游机架速度一致,实际使剪刃速度稍大于轧件速度,以使剪切可靠进行。
飞剪的启动:上游机架装有脉冲发生器,当热金属检测器检测到轧件头或尾部时,启动高速计数,记录发出脉冲(即走离轧机的距离),让内部设定值与实测值比较,在大于或等于时立即启动飞剪。实际系统中,由于存在检测器距机架距离、人工设定的切头、切尾、飞剪的响应时间、离合器的滞后时间等因素,控制计算要进行相应的处理。
飞剪的停车:这需要在不同转速下,使飞剪准确停留在同一位置,以保证下次启动的准确性,为此,在飞剪安装了自整角机,以检测飞剪的角度,通过PLC高速记数器计算控制,停机、松离合器、抱闸制动、飞剪停车。
2.3.2 定尺飞剪
因精轧机出口速度很高,对飞剪的配置要求较高,该线为转鼓型切头剪,主要特点有:装配低惯量直流电机,选用PLC智能高速计数模板,分别记录剪切长度和启动剪切时间,电子凸轮开关用于精确定位飞剪位置。
控制方法为,确定设定值,该值为:L=L1+L2-L3;其中,L1为人工设定长度,L2为热金属检测器到剪刃的距离,L3为启动到剪切轧件的行程。将该值经转化作为相应记数器的脉冲设定值,C1=L*Z0/JD ,其中Z0为一圈转数,J为减速比,D为出口机架辊径。当检测到轧件时,开始计数,当小于等于C1时 启动电机,剪切、制动,然后返回。
2.4 其他控制
如辊道控制、轧件跟踪控制、穿水冷却控制……,以及液压润滑控制等。
3 电气装备和系统组成
3.1 交流变频主传动系统
18架主轧机传动全部为专用大中型交流变频电机,采用先导公司提供的以西门子6SE70系列数字变频器为核心大功率变频装置。该系列变频器采用矢量控制方式,控制性能优异,软件功能丰富,经合理配置和调试,可使系统的运行指标达到甚至超过直流系统。
本轧线的轧机主传动系统和辅助交流变频系统(主要是辊道电机)采用公共直流母线供电方式(见图1)。
采用这种方式的优点是:减少和合理利用设备,结构紧凑,负载交错均衡,在正常工作时若某台设备处于制动状态时(例如抛钢),机械系统返回的能量可以被其它处于电动状态的系统吸收,而不必用制动单元将这部分制动能量吸收,或者采用整流回馈单元使其回馈到电网。这样既起到节能作用,又俭省了部分配置,其母线上的制动电阻只是用于吸收轧线同时停车时系统的制动能量。
由于系统功率较大,整流装置需并联运行,该系统采用12相整流方式,这样可利用并联回路的相位差互相抵消3N次谐波,有利于减少装置谐波量的产生。整流器的总容量等于或略小于逆变器的容量之和,主要基于在连轧线上极难出现所有的逆变器同时都达到过负荷的情况,这样可以满足电机正常过载的要求。
直流辅传动系统包括1#、2#、3#飞剪电机,3#飞剪夹送辊电机,冷床主轴电机。直流电机传动控制系统全部采用西门子原装6RA70系列全数字控制系统。由于冷床采用两台直流电机同时拖动,根据冷床床体主轴的结构,每台电机由一台6RA70装置单独进行拖动,两台电机的控制系统设为主从控制方式。即两个控制系统共用一个速度环,各自有自己的电流环。
3.2 自动化系统硬件配置与网络构成
整个自动化系统由三级控制系统和两层通讯网络构成。基础自动化的三级控制系统,检测采集的第一级由现场信号开关、仪表、人机接口(HMI)等提供;第二级由现场控制的PLC和传动调速控制系统等组成,分别完成各自的控制功能;第三级由带有监控、过程控制以至数学模型功能的上位计算机系统。自动化系统通讯网络分为两层(见图2):
第一层:人机接口与PLC之间及PLC彼此之间联成以太网,实现彼此的信息交换。通过以太网,把轧制工艺参数设定值和对电气设备的操作从人机接口传送到各PLC,把各设备的状态和工艺、电气参数及故障由PLC收集送到人机接口的CRT显示。PLC彼此之间也通过以太网实现控制及数据的传送。
第二层:PLC与各自的远程I/O站之间和调速传动之间采用ProfiBus-DP通讯网络,PLC把设定参数和控制指令传送到各调速传动系统,并收集各调速传动系统的状态和电气参数送到人机接口的CRT上显示。
基础自动化系统采用了西门子公司最新升级PLC S7-400 系列产品和PLC S7-300系列产品。 选用一台CPU416,负责主轧区的速度运算,包含速度级联控制、速度自适应与自学习、微张力计算、活套闭环运算等;选用一台CPU414,负责主轧区内18机架与辅助运输辊的逻辑连锁控制、轧件跟踪、故障的检测、报警、轧机公辅介质(如风、水、油、气等)连锁以及机架换辊锁紧等控制;选用一台CPU414,负责冷床精整区域设备的自动化控制等;选用三台CPU314C分别完成三台飞剪的自动化控制。
4 系统抗干扰、功率因数与谐波治理
工业自动化系统特别是分布式控制(DCS)、现场总线(FCS)系统,由于强弱电交互综合应用,以及新型电力电子装置的大量应用,通过辐射、感应、传导等形式有可能产生不同类型的信号干扰,影响系统稳定,严重时可造成生产中断,成为电子和计算机在工业生产中应用的新问题,目前工程建设设计、安装、使用各方面都十分重视,制定发布新的制造安装标准,研究提出各种有效的解决措施,总结了许多宝贵经验。
在该工程设计安装中,较严格执行了这些标准,如:接地系统采用IEC、ITU标准新的联合接地方法,通过等电位连接至公共接地系统,接地电阻≤1Ω;通信采用屏蔽电缆、标准PROFIBUS总线及工业以太网电缆,敷设尽量避开强电缆线,垂直尽量减少平行,穿管、桥架安装、接地符合规范,尽量做到距离短、分支器少、接头少等等。因此,在调试、试生产中运行比较顺利,尽管如此,仍有时出现一些与信号干扰有关的错误信号,影响开车,正积极查找原因,处理改进。
在功率因数和电力谐波治理方面,由于交流变频电力拖动应用中,采取了减低谐波的较合理供电方案,及长钢坯连续轧制的合理工艺,生产中电网冲击波动电流尚不很严重,目前高低压侧采取了功率因数补偿和静态谐波治理初步方案,有待生产中进行谐波测试,以确定是否加装动态补偿(SVC)。
5 结语
该工程项目目前已投入生产,运行正常。理论和实践证明,大功率交流变频应用于轧钢主传动,取代直流调速系统,是完全可行的技术方式,动静特性指标可达到并超过直流系统,将大大减少设备的维护量,有利于节约电力,提高生产率,已成为国内外轧钢连轧机选型和发展的方向。随着计算机和电力电子技术进展,成本降低,交流调速装置的国产化率和工业应用普及程度将会大大加快,这一点已更加清楚。
参考文献
[1]薛兴昌.冶金自动化.2003.1.
[2]张向葵.电气传动.2007.3.
棒材连轧 篇5
摆剪由于剪切效率高,在棒材生产中得到了越来越广泛的运用。针对该设备在实际使用过程中出现的问题,国内一些轧钢厂对其进行了相应的技术改进,取得了良好的效果[1,2,3]。江阴兴澄特钢于1990年代末引进德国斯泰克公司80万吨棒材热连轧生产线,在粗轧第六架轧机末设置一台4500kN双偏心上驱动式的摆剪,作为切头、切尾、碎断轧材的设备。使用过程中,发现摆剪维修性及落料存在问题。在对摆剪的剪切原理、结构特点及使用状况进行分析研究的基础上,对上述问题进行了技术改进。改进后经多年的使用,效果良好,生产效率得到了极大提高,达到了预期目的。
2 摆剪的主要性能参数
剪切轧件最大高度:250mm;剪切轧件最大宽度:345mm;切头长度:50～150mm;碎段长度:5000～6000mm;剪要轧件温度:≥900℃;最大剪切力:4500kN;轧件输送速度:0.3～1.1mm/s可调;摆动剪切角度:20°;摆动剪切速度:0.5～1.1m/s可调;摆动最小周期:6s;曲轴运转速度:68次/min启动工作制;上刀架行程(曲轴偏心160mm):320mm;下刀架行程(曲轴偏心90mm):180mm;上下剪刃最大开口度:500mm;主传动电机(2台):571kW×2,1090r/min,直流带测速元件;摆动电机:96kW,1380r/min,直流测速元件。
3 摆剪的剪切原理及控制过程
4500kN摆剪为曲轴双偏心上驱动式结构,剪切断面平整,剪切断口质量好,有利于轧材进入中轧段轧制。
3.1 剪切原理
图1为摆剪的工作原理图。曲轴2的上偏心段与连杆3相联,其偏心距为160mm。下偏心段与上偏心段对称布置,分别与左右摆动架1相联,偏心距为90mm。左、右摆动架上部设置上刀架4的运行轨道16。左右摆动架下部与下刀架6固定为一体。连杆3与上刀架4以活动套式联接,可在左、右摆动架设置的轨道内移动。左、右摆动架下方外侧装有滚轮7,在摇架8中部设置有摆动架滚轮7的轨道。摇架下部装有齿条12,两侧各装有4组滚轮10,滚轮10在机架两侧轨道9内可作滚动。传动轴齿轮11的正、反向旋转驱动齿条12,实现摇架的水平往复移动,从而实现摆动架20°的摆动。摆动架摆动时,其滚轮7在相应摇架的轨道内作上、下滚动。
1.摆动架(左、右)2.曲轴3.连杆4.上刀架5.剪刃6.下刀架7.滚轮8.摇架9.轨道10.滚轮11.齿轮12.齿条13.辊道14.轧材15.光栅16.轨道
当曲轴装连杆段的偏心处于高位时,装摆动架的曲轴两侧偏心处于低位,此时,当曲轴顺时针旋转时,上偏心段带动连杆及上刀架下行,左、右摆动架则随曲轴下偏心段由低位上移带动下刀架上移,当曲轴转动1/2周时,上、下刀架相向移动至靠近0.2～0.6mm,这个过程实现对轧材的剪切。曲轴继续运转至一周时,上刀架回复高位(接近开关控制),下刀架回复低位,完成剪切的一个工作循环。
3.2 剪切过程的控制
如图2所示。曲轴端面装有感应块,随曲轴5转动,端盖下部装有固定的接近开关。摆动架上装有感应块B,随摆动架摆动,在机架上位于曲轴中心线两侧各10°位置各装有接近开关A及C。
在粗轧第六架轧机末设置光栅测轧件移动速度(见图1)。当轧件经过光栅时,其信号传给电气控制系统,根据光栅与主剪切之间的距离、轧材的移动速度及需要剪切的长度,计算出移动剪切位置的时间,从而控制驱动曲轴的主电机启动,上刀架由高位下移,下刀架随之上移,同时控制摆动电机启动,摆动轴齿轮转动,通过齿条使摇架在轨道内移动,带动摆动架由A向C摆动,与上、下剪刃共同实现轧材的剪切功能。当摆动架移至C位置时,其上的感应块B靠近C位置的接近开关,此时接近开关将信号传至电气控制系统,摆动电机制动停机,随即制动器开启,摆动电机反转,使摆动架由C位置回复至A位置,此时摆动架感应块对准A位置的接近开关,其信号传至电气控制系统,使摆动电机制动停机,此时曲轴旋转一周,曲端的感应块对准其端盖下方的接近开关,接近开关信号传递至电气控制系统,控制曲轴主电机制动停机,剪切完成一个工作循环,等待下一个工作循环。
4 摆剪的结构特点
特点一:采用双偏心上驱动式结构,如图3所示。其中曲轴连杆段偏心160mm,连杆以活动套带动上刀架移动。曲轴左右摆动架段偏心90mm,带动左右摆动架移动,构成双偏心上驱动式结构。
特点二:上刀架的滑动轨道设在左右摆架的上部,使上刀架移动准确。下刀架设在左右摆动架的下部,与左右摆动架固定一体。在曲轴旋转时,上、下刀架相向运动,实现剪切,背向运动回复到待剪位置。
特点三:左右摆动架下部外侧分别装有一个滚轮,由摇架带动实现摆动架往返摆动20°。摇架由摆动传动装置的传动轴齿轮驱动摇架齿条,使摇架滚轮在机架导轨内滚动,实现摇架的移动。
特点四:运用光栅,接近开关、电机测速元件等光电子技术、实现摆剪的自动化控制,操作安全,准确可靠,剪口断面整齐。
5 摆剪存在问题及改进
在实际使用过程中,发现4500kN摆剪存在两个问题:一是当摇架滚轮损坏要更换时,需将曲轴、连杆、左右摆动架、上刀架、下刀架拆除,方能拆下摇架,更换滚轮,之后再将上述部件装回原位。上述工作需要3个工作日才能完成,停机时间长;其二是下刀架结构不合理,碎断料不能自动落到料框里,需人工扒下,给生产带来不便。针对这两个问题,分别作出了如下改进:
5.1 摇架滚轮结构改进
改进前的摇架滚轮结构如图4所示。改进前,摇架滚轮与联接板2组焊一体,用螺钉将联接板与摇架联接。若要拆除滚轮及联接板,需将曲轴、连杆、左右摆动架拆除,方能将摇架拆下再换装新的滚轮,维修极不方便,停机时间长达3个工作日,给生产造成损失。图5是改进后的摇架滚轮结构。将滚轮装入法兰盘2内,用轴用弹性挡圈固定,滚轮直径为149mm,法兰盘与摇架配合直径为150mm,在摇架内侧再用螺钉与摇架紧固为一体。该结构优点是更换滚轮时,不用拆除摇架,只需在摇架内侧,将法兰连同滚轮一起拆下更换滚轮,更换滚轮的时间大大缩短,只需2h即可更换摇架上的4个滚轮,极大地减少了停机时间。
1.滚轮2.联接板
1.滚轮2.法兰3.挡圈
5.2 下刀架结构改进
改进前的下刀架结构如图6所示。在刀架体,刀座的顶部较平缓,碎断料不能自动下落,需人工扒下。改进后的下刀架结构如图7所示。将原刀架体及剪刃座做成一体,其顶部有40°倾角,剪切的料头能从40°倾角位置滚落进入料框,免除人工扒料头的工作。经过以上改进后,4500kN摆剪结构得到了进一步完善。
1.下刀架体2.剪刃座3.剪刃
1.下刀架体2.剪刃
6 结语
4500kN摆剪采用双偏心上驱动式结构,下刀架固定在左右摆动架下部,上刀架由连杆带动在左右摆动架上部道轨内定向移动,在曲轴的带动下实现剪切。摇架在摆动传动机构的驱动下带动左右摆动架在曲轴旋转一周时左右摆动20°,与剪切动作相配合。采用光栅、接近开关、电机测速元件等构成的检测系统实现摆剪的自动控制,操作安全、准确、可靠,剪切断口整齐、质量好,经维修性能及下刀架结构改进,解决了快速更换摇架滚轮及剪切料头自动落料问题,极大地减少了维修时间及人工,提高了生产效率。
参考文献
[1]陈斌,苏俭华.红钢450t冷摆剪的技术改造[J].山西科技,2010,25(4):91-92.
[2]陈天正.摆式剪剪切的控制及对剪切过程的完善[J].包钢科技,2010,36(4):43-45.