Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Технологические требования к электроприводу тянущих роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ 13
1.1. Технологическая характеристика машины непрерывного литья заготовок криволинейного типа 13
1.2. Технологическая характеристика роликовой проводки зоны вторичного охлаждения МНЛЗ 19
1.3. Анализ технологических требований к электроприводу тянущих роликов МНЛЗ криволинейного типа 23
1.4. Характеристика типового электропривода тянущих роликов МНЛЗ 30
1.5. Разработка и анализ критериев распределения электроприводов тянущих роликов 35
1.6. Выводы и постановка задачи 43
Глава 2. Распределение электроприводов тянущих роликов в начальной стадии разливки 47
2.1. Расчет распределения электроприводов тянущих роликов радиального участка в подготовительном режиме работы МНЛЗ 47
2.2. Расчет распределения электроприводов тянущих роликов в режиме начала разливки металла 51
2.3. Расчет и анализ распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию удержания затравки 62
2.4. Расчет и анализ распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию вытягивания затравки с головной частью слитка 65
2.5. Разработка алгоритма распределения электроприводов тянущих роликов в начальной стадии разливки 70
Выводы 75
Глава 3. Распределение электроприводов тянущих роликов в рабочем режиме разливки стали 77
3.1. Расчет распределения вдоль ЗВО электроприводов тянущих роликов по критерию надежного вытягивания слитка 78
3.1.1. Экспериментальное исследование коэффициента увеличения общего момента сопротивления вытягиванию слитка при разливке стали нанизкой скорости 80
3.1.2. Распределение электроприводов тянущих роликов по критерию вытягивания слитка 83
3.2. Расчет и анализ распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию надежного вытягивания слитка на примере МНЛЗ ОАО"ММК" 88
3.3. Определение и экспериментальное исследование усилий давления от протягивания затвердевшей заготовки 94
3.4. Распределение электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию минимизации продольных усилий в слитке 105
3.5. Расчет и анализ распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию минимизации продольных усилий в слитке на примере МНЛЗ ОАО "ММК" 112
3.6. Разработка алгоритма распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО в рабочем режиме разливки 114
Выводы 119
Глава 4. Рациональное распределение электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО 121
4.1. Сравнительный анализ результатов расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по разработанным методикам 121
4.2. Разработка обобщенной методики и алгоритма рационального распределения электроприводов тянущих роликов 123
4.3. Расчет распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по обобщенной методике для параметров МНЛЗ ОАО "ММК" 130
4.4, Сравнительный технико-экономический анализ вариантов исполнения электропривода ТПУ 138
Выводы 141
Заключение 143
Литература 147
Приложения 155
- Технологическая характеристика машины непрерывного литья заготовок криволинейного типа
- Расчет распределения электроприводов тянущих роликов радиального участка в подготовительном режиме работы МНЛЗ
- Расчет распределения вдоль ЗВО электроприводов тянущих роликов по критерию надежного вытягивания слитка
- Сравнительный анализ результатов расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по разработанным методикам
Введение к работе
Актуальность темы. Характерной особенностью в последние десятилетия развития черной металлургии в мире является внедрение в производство технологии непрерывной разливки стали с целью получения заготовок для листовых и сортовых прокатных станов.
Технология непрерывной разливки на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) и конструкция машин постоянно совершенствуются в направлении повышения качества отливаемых заготовок и производительности агрегатов. Одним из резервов повышения производительности МНЛЗ и улучшения качества непрерывнолитых заготовок является совершенствование электропривода тянуще-правильного устройства (ТПУ) зоны вторичного охлаждения (ЗВО) МНЛЗ, реализующего технологию непрерывного вытягивания слитка из кристаллизатора и роликовой проводки ЗВО и формирующего в кристаллизующейся заготовке схему приложения к слитку тянущих усилий, в значительной мере определяющей качество литых заготовок.
Для обеспечения стабильной работы МНЛЗ и ограничения растягивающих продольных усилий, создаваемых в кристаллизующемся слитке электроприводом ТПУ, ОАО "Уралмаш", основной конструктор и изготовитель слябовых МНЛЗ современного криволинейного типа в Российской Федерации, странах СНГ и до недавнего времени в Европе и Азии, придерживается концепции, основанной ни мировом опыте непрерывной разливки и совершенствования МНЛЗ, рассредоточения вдоль ЗВО большого числа (до 70) электроприводов тянущих роликов. Последнее из-за высокой стоимости одного тиристорного преобразователя (ТП) является основной причиной применения на большинстве действующих МНЛЗ групповой схемы силового питания электродвигателей тянущих роликов от одного либо двух ТП.
Однако групповая схема питания электродвигателей тянущих роликов не позволяет точно реализовать технологические требования, предъявляемые к электроприводу ТПУ, и идеальным вариантом исполнения электропривода, обеспечивающим отливку заготовок высокого качества, является индивидуальная схема силового питания электродвигателей.
В настоящее время научно-обоснованная методика расчета числа приводных роликов и их рационального распределения вдоль технологического канала ЗВО отсутствует.
Создание такой методики позволит улучшить качество непрерывнолитых заготовок за счет более точного выполнения технологических требований, предъявляемых к электроприводу ТПУ, средствами индивидуального электропривода тянущих роликов при сокращении их числа за счет рационального распределения приводов вдоль ЗВО.
Цель работы. Диссертационная работа решает проблему рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль технологического канала ЗВО МНЛЗ и выбора минимального числа тянущих роликов на различных участках ЗВО и режимах работы МНЛЗ при повышении качества литых заготовок средствами индивидуального электропривода.
Достижение поставленной цели потребовало:
анализа технологических требований, предъявляемых к электроприводу ТПУ, в различных режимах работы МНЛЗ с позиции обеспечения стабильной работы машины и отливки заготовок высокого качества;
определения критериев, которым должно удовлетворять распределение приводов тянущих роликов вдоль ЗВО с указанных позиций;
создания методик расчета требуемого по технологии распределения моментов нагрузки по тянущим роликам в различных режимах работы МНЛЗ и расчета растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ в процессе вытягивания кристаллизующейся заготовки;
создания методик и алгоритмов расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО в следующих режимах работы электропривода ТПУ: удержание затравки в подготовительном к разливке режиме работы МНЛЗ; вытягивание затравки с головной частью слитка на начальной стадии разливки металла; вытягивание слитка в рабочем режиме разливки;
ранжирования предложенных критериев по степени их влияния на число и распределение электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО;
разработки общей методики и алгоритма рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО;
сравнительного анализа реального распределения электроприводов тянущих роликов на действующей МНЛЗ с распределением, рассчитанным по предложенной методике, и технико-экономического анализа вариантов реализации технологических требований электроприводом ТПУ.
Методы исследований. Теоретические исследования проводились с использованием аналитических и численных методов решения алгебраических уравнений, методов структурного моделирования. Экспериментальные исследования проводились на действующих МНЛЗ ОАО "ММК" путем статистического анализа данных токов нагрузки электроприводов тянущих роликов.
Обоснованность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается правомерностью принятых исходных положений и предпосылок, корректным применением методов математического моделирования и результатами сопоставления теоретических результатов с результатами экспериментальных исследований на действующих МНЛЗ ОАО "ММК".
К защите представляются следующие основные положения:
-
Результаты анализа технологических требований к электроприводу ТПУ в различных режимах работы МНЛЗ.
-
Критерии, которым должно удовлетворять распределение электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО с позиций обеспечения стабильной работы МНЛЗ и отливки заготовок высокого качества.
-
Математические модели распределения моментов нагрузки по тянущим роликам ЗВО с учетом усилий сопротивления вытягиванию затвердевшей заготовки на горизонтальном участке ЗВО и растягивающих продольных усилий в каждом межроликовом пространстве ЗВО, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ на примере технологических условий разливки стали на МНЛЗ ОАО "ММК".
-
Методики и алгоритмы расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по разработанным критериям.
-
Методика и алгоритм рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО, обеспечивающие стабильную работу МНЛЗ и высокое качество непрерывнолитых заготовок в рабочем режиме разливки стали.
-
Результаты сравнительного технического анализа реального и рассчитанного по предложенной методике распределений приводов тянущих роликов вдоль ЗВО и технико-экономического анализа вариантов реализации электропривода ТПУ.
Научная новизна.
1. Предложены математические модели расчета моментов нагрузки на тянущих роликах ЗВО и растягивающих продольных усилий, создаваемых в
слитке электроприводом ТПУ в межроликовых пространствах ЗВО, с учетом усилий сопротивления вытягиванию затвердевшей заготовки на горизонтальном участке ЗВО.
-
Разработаны научно-обоснованная методика и алгоритм расчета рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО, позволяющие за счет целесообразного распределения электроприводов вдоль ЗВО существенно сократить их общее количество.
-
Разработаны критерии, методики и алгоритмы расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль технологического канала ЗВО с позиций обеспечения электроприводом ТПУ стабильной работы МНЛЗ и отливки заготовок высокого качества в основных режимах работы электропривода:
в подготовительном режиме работы МНЛЗ: надежное удержание затравки и жидкого металла в кристаллизаторе;
в начальной стадии разливки металла: гарантированное перемещение затравки с головной частью слитка на заданной скорости от кристаллизатора до рольганга;
в рабочем режиме разливки: гарантированное, на заданной скорости и в требуемом по технологии диапазоне скоростей, вытягивание заготовки из кристаллизатора и ЗВО независимо от изменения общего момента сопротивления вытягиванию слитка; сведение к минимуму растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ.
Практическая ценность и реализация работы.
-
Доказана возможность реального сокращения числа электроприводов тянущих роликов более чем в два раза без снижения надежности работы электропривода ТПУ в основных режимах работы МНЛЗ. Существенное снижение числа приводов позволяет применить индивидуальную схему силового питания электродвигателей тянущих роликов при улучшении качества макроструктуры непрерывнолитых заготовок за счет более точного выполнения технологических требований, предъявляемых к электроприводу ТПУ.
-
Результаты диссертационной работы переданы ОАО "ММК" и использованы при проектировании слябовой МНЛЗ №5 ОАО "ММК" криволинейного типа, предназначенной для отливки широких заготовок до 2,5м. По предложенной методике число электроприводов тянущих роликов на МНЛЗ №5 сокращено до 56 и к внедрению принята схема индивидуального электропривода переменного тока.
-
Результаты математического моделирования и экспериментальных исследований используются при проектировании электропривода ТПУ новых МНЛЗ криволинейного типа.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на III и IV Международных (XIV и X Всероссийских) научно-технических конференциях по автоматизированному электроприводу (г.Нижний Новгород, 2001г. и г.Магнитогорск, 2004г.); IV Международной конференции "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" (МКЭЭ-2000, г. Клязьма, 2000 г.); Международной научно-технической конференции молодых специалистов, инженеров и техников ОАО "ММК" (г.Магнитогорск, 2003г.); Всероссийской научно-практической конференции "Автоматизированный электропривод и промышленная электроника в металлургической и горнотопливной отраслях" (г.Новокузнецк, 2004г.); 62-й и 63-й Научно-технических конференциях по итогам научно-исследовательской работы (г.Магнитогорск, 2003г. и 2004г.).
Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 18 печатных трудах, в том числе монографии, 15 статьях и материалах конференций, одном свидетельстве и одном патенте РФ на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 72 наименований и приложения объемом 7 страниц. Работа изложена на 161 странице, содержит 29 рисунков и 12 таблиц.
Технологическая характеристика машины непрерывного литья заготовок криволинейного типа
Непрерывная разливка стали заключается в том, что жидкую сталь от конвертера в ковшах 1 подают на поворотный сталеразливочный стенд 2. обеспечивающий непрерывность разливки стали на МНЛЗ методом "плавка на плавку" и, далее, через промежуточный ковш 3 в сквозную изложницу без дна- кристаллизатор 4 (рис. 1.1). Кристаллизатор слябовой МНЛЗ представляет собой интенсивно охлаждаемую форму прямоугольного сечения. Стенки кристаллизатора 4 интенсивно охлаждаются водой, циркулирующей по имеющимся в кристаллизаторе каналам.
В начале процесса разливки в кристаллизатор сверху или снизу вводится временное дно - затравка (рис, 1.2, а). Сверху в кристаллизатор из промежуточного ковша 3 непрерывно подается жидкий металл. Металл затвердевает по периметру у стенок кристаллизатора и у затравки. В процессе заполнения кристаллизатора жидким металлом затравка удерживается электроприводом ТПУ неподвижно в роликовой проводке. После достижения определенного уровня металла в кристаллизаторе включается электропривод тянущих роликов 7 (рис. 1.1) и затравка вместе с формирующимся слитком начинает вытягиваться из кристаллизатора 4 [3,8].
При выходе из кристаллизатора (рис. 1.2, б) оболочка слитка образует сосуд с жидким металлом, внутри которого, в направлении от стенок к центру продолжается кристаллизация. Форма слитка и его поперечные размеры определены формой и размерами рабочей полости кристаллизатора. Рис. 1.1. Упрощенная схема МНЛЗ 1 - ковш с металлом; 2 - сталеразливочньш стенд; 3 - промежуточный ковш; 4 — кристаллизатор; 5 — форсунки; 6 - удерживающие ролики; 7 — приводные ролики; 8 — приемный рольганг; 9 — устройство разделения слитка на мерные длины.
Окончательное затвердевание слитка происходит в зоне вторичного охлаждения (ЗВО), расположенной непосредственно под кристаллизатором, посредством орошения поверхности заготовки охладителем из форсунок 5.
Зона вторичного охлаждения МНЛЗ, кроме форсунок, состоит из неприводных удерживающих роликов 6 в верхнем и нижнем рядах роликовой проводки и приводных тянущих роликов 7 (рис. 1.1), образующих в совокупности тянуще-правильное устройство (ТПУ) МНЛЗ.
При достижении затравки рольганга 8 выполняется её выпрессовка из конца слитка и устройством разделения слитка на мерные длины 9 производиться резка непрерывнодвижущегося слитка. Кристаллизатор
Скорость вытягивания слитка плавно нарастает до заданной и осуществляется процесс непрерывной разливки стали. Если в основном ковше от кон 16
вертера жидкий металл заканчивается, то он заменяется на другой ковш с новой плавкой. Так реализуется разливка металла методом "плавка на плавку", которая может длиться, в зависимости от сортамента заготовок, порядка 10...30 часов.
По технологии непрерывного литья заготовок не рекомендуется изменение скорости разливки, за исключением смены промежуточного ковша и погружного стакана в кристаллизаторе. При выполнении этих операций скорость разливки циклически снижается до уровня 0,1...0,2 м/мин через определенные интервалы времени в соответствии с технологической инструкцией разливки стали на МНЛЗ. Замена промежуточного ковша выполняется через 5...6 часов непрерывной разливки и не должна превышать 2,5 мин, а погружного стакана через 40... 120 мин и не должна превышать 1,5 мин [20].
Роликовая проводка ЗВО состоит из верхнего и нижнего рядов роликов, обеспечивает сохранение формы поперечного сечения отливаемой заготовки и удерживает её оболочку от прорыва и чрезмерного выпучивания в межроликовое пространство под действием ферростатического давления жидкой сердцевины на всем протяжении ЗВО. Часть роликов выполнены приводными. Приводные тянущие ролики распределены по всей длине технологического канала ЗВО и передают на заготовку тянущее усилие, необходимое для преодоления силы трения в кристаллизаторе, усилий трения качения роликов по слитку и скольжения в подшипниках опор роликов, а также усилий сопротивления вытягиванию заготовки с выпучивающейся в межроликовое пространство оболочкой, правки слитка в зоне его разгиба до прямой и транспортировки слитка с заданной скоростью в роликовой проводке ЗВО [3,12].
Технологический канал зоны вторичного охлаждения МНЛЗ криволинейного типа разделен на три гладко состыкованных участка (рис. 1.3): радиальный (дуговой) участок, выполненный по дуге окружности с базовым радиусом R6; криволинейный участок, построенный по специальной кривой с постоянно увеличивающимся радиусом кривизны Rk от R6 до бесконечности, обеспечивающий разгиб заготовки; горизонтальный участок [3].
Расчет распределения электроприводов тянущих роликов радиального участка в подготовительном режиме работы МНЛЗ
После заведения затравки в роликовую проводку под кристаллизатором и наполнения воздухом её камер до рабочего давления, тело затравки контактирует с М роликовыми парами, из которых только тПР роликов в нижнем ряду являются приводными (рис. 1.8). Задача электропривода тянущих роликов радиального участка в этом режиме работы МНЛЗ удержать затравку в роликовой проводке непосредственно под кристаллизатором без проскальзывания. Для выполнения данного требования к распределению электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО согласно (1.3—1.5) должно выполняться условие [23,24]: F 3min GMmax +G3 -cosa3-F3min, (2.1) где: FCU3 = Y Fai3j J= Причем на каждом тянущем ролике должно выполняться неравенство: РСЦЗ] FCTj Согласно [3], усилие сцепления FC[i3j тянущего ролика с телом затравки может быть определено из выражения: Fcu3j=PK3jh С2-2) где: PfQj— распорное усилие давления на верхние и нижние ролики от камер затравки; j.t3 - коэффициент сцепления тянущих роликов с телом затравки, при использовании на теле затравки титановых накладок ju3 =0,25-Ю,4 [3]. PK3j=PK3Pj (2-3) где: ркз - давление сжатого воздуха в камерах затравки; I - ширина затравки (табл. 1.2); tPj - шаг между j-тым тянущим роликом и предыдущим ему роликом в общей их нумерации согласно рис. 1.8. GM=HQ B.h.g y, (2.4) где: Н0 — высота мениска жидкой стали в кристаллизаторе; В, h — соответственно ширина и высота отливаемой заготовки; g — ускорение свободного падения; / — удельная плотность жидкой стали. Суммарное усилие F3 сопротивления протягиванию тела затравки через роликовую проводку определяется по выражению: м F3 = ZF3i, (2.5) i=\ где: F3i - усилие сопротивления протягиванию тела затравки через /-тую пару роликов проводки ЗВО, определяется по выражению [3]: РЗІ= -РЮІ /З (2-6) где: а коэффициент, определяемый в зависимости от того, имеется ли в і -той роликовой паре приводной ролик: а = 1 если в рассматриваемой ролико 49 вой паре нижний ролик является приводным, а = 2 если рассматриваемая роликовая пара неприводная; /3- приведенный коэффициент трения роликов по телу затравки, /3=0,03-Ю,05 [3]; tPi - шаг установки /-того ролика.
Исходными данными для расчета числа тПР электроприводов тянущих роликов, необходимых для выполнения неравенства (2Л) являются: параметры роликовой проводки (табл. П.1.1) и применяемой затравки (табл. 1.2), расстояние і КР от кристаллизатора до первой пары роликов (рис. 1.2,а). При расчете необходимо учесть, что в соответствии с технологическими особенностями конструкции роликовой проводки ЗВО на МНЛЗ криволинейного типа первый тянущий ролик может быть установлен на расстоянии не ближе чем 3,5м от кристаллизатора. Для выполнения электроприводом ТПУ требования надежного, без проскальзывания, удержания затравки под кристаллизатором в подготовительном режиме работы МНЛЗ предлагается расчет необходимого числа и распределения тянущих роликов радиального участка ЗВО выполнить по следующей методике: 1. Определяются номера роликовых пар: щ — номер ближайшей к кристаллизатору роликовой пары, имеющей контакт с телом затравки; щ -номер роликовой пары, расположенной от кристаллизатора на расстоянии 3,5м; «2 - номер дальней роликовой пары, имеющей контакт с телом затравки.
Если условие (2.12) не выполняется, то делается вывод о необходимости применения затравки с большей длиной её тела. В противном случае для дальнейших расчетов фиксируется необходимость установки в роликовом пространстве между номерами л, и п2 роликовых пар тПР тянущих роликов. Следует отметить, что для выполнения неравенства (2.1) тянущие ролики в диапазоне их номеров от щ до п2 должны быть распределены равномерно.
Применение приведенной методики позволяет рассчитать число тянущих роликов, удовлетворяющее требованию к электроприводу ТПУ радиального участка ЗВО надежного, без проскальзывания, удержания затравки под кристаллизатором в подготовительном режиме работы МНЛЗ.
Следующим после подготовительного режима работы МНЛЗ является режим начальной стадии разливки, в ходе которой электроприводом ТПУ происходит вытягивание затравки с головной частью слитка из кристаллизатора и роликовой проводки ЗВО.
Расчет распределения электроприводов тянущих роликов вдоль технологического канала ЗВО, обеспечивающее надежную работу МНЛЗ на начальной стадии разливки металла, выполняется при последовательном рассмотрении положений переднего конца заготовки (рис. 1.9), начиная от момента его расположения в кристаллизаторе (рис. 1.8) и до его выхода из роликовой проводки ЗВО [3]. Шаг рассмотрения положений слитка в ЗВО равен шагу tPi роликовой проводки, а число положений равно числу роликовых пар.
Расчет распределения вдоль ЗВО электроприводов тянущих роликов по критерию надежного вытягивания слитка
Согласно (1.9) для реализации электроприводом ТПУ технологического требования гарантированного на заданной скорости вытягивания кристаллизующейся заготовки из кристаллизатора и роликовой проводки ЗВО должно выполняться условие, что на каждом тянущем ролике величина усилия вытягивания FBblTj не должна превышать индивидуального значения усилия сцепления FCm этого тянущего ролика со слитком. В противном случае происходит срыв контакта ролика со слитком, что неминуемо приводит к уменьшению усилия, прикладываемого электродвигателем тянущего ролика к заготовке, нарушению баланса усилий сопротивления и вытягивания, остановке слитка в ЗВО и потере плавки.
Как отмечалось в гл.1 условие (1.9) гарантированного вытягивания слитка из роликовой проводки ЗВО в рабочем режиме разливки стали является частным случаем выполнения условий (1.6-1.8) перемещения затравки с головной частью слитка в начальной стадии разливки стали когда затравка полностью вышла из роликов ЗВО и передний конец слитка достиг последней пары роликовой проводки ЗВО. Поэтому при расчете распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по условию (1.9) целесообразно воспользоваться методикой и результатами расчета усилий сопротивления FCi вытягиванию слитка, усилий давления / на нижний ряд роликов и усилий сцепления FCm между тянущими роликами и слитком, рассчитанными и гл.2 и приведенными в табл. П.2.1.
Отличительной особенностью работы электропривода ТПУ в режимах вытягивания затравки с головной частью слитка и вытягивания слитка в рабочем режиме работы МНЛЗ является то, что при технологическом снижении скорости литья заготовки, связанной с необходимостью смены погружного стакана либо промежуточного ковша, в рабочем режиме разливки стали происходит увеличение в кс =2,5—3 раз общего момента сопротивления вытягиванию слитка MQSIU [3]. Из технической литературы также известно, что причиной такого увеличения момента МОБщ является следующее. При снижении скорости литья заготовки с рабочей V =0,6-1 м/мин до малой F=0,1 м/мин происходит нарушение условий охлаждения роликов ЗВО, что вызывает температурный изгиб роликов в сторону слитка [56,57]. Исследованиями [58] установлено, что температурный изгиб роликов вызывает увеличение усилий давления слитка на ролики за счет обжатия роликами слитка, что в свою очередь вызывает пропорциональное увеличение общего момента сопротивления вытягиванию слитка. Следовательно, исходя из начального условия, что электропривод ТПУ должен обеспечить перемещение слитка па заданной скорости в самых тяжелых условиях разливки стали, необходимо расчет распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО в рабочем режиме разливки стали выполнять с учетом этого технологического явления. Т.к. в технической литературе отсутствует информация о степени увеличения усилий давления Р{ и моментов сопротивления Мвьт па роликах различных участков ЗВО, работающих в различных технологических и температурных условиях целесообразно принять, что во всех роликовых парах технологического кшшла ЗВО при снижении скорости литья заготовки до 0,1 м/мин происходит пропорциональное общему моменту сопротивления вытягиванию слитка М0БЩ в кс раз увеличение моментов Мвыл и усилий давления Р,.
В технической литературе [1,3] также указывается, что применение современных систем охлаждения слитка и роликов в ЗВО и применение новых марок стали для изготовления роликов позволяет существенно уменьшить тепловой эксцентриситет роликов на низких скоростях разливки стали и, как следствие, уменьшить кратность увеличения усилий давления Pt и моментов сопротивления вытягиванию Мвып. Однако, конкретная информация о кратности увеличения общего момента сопротивления вытягиванию слитка при снижении скорости разливки на современных МНЛЗ отсутствует. Поэтому для обеспечения большей достоверности расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по условию (1.9) возникла необходимость в экспериментальном определении коэффициента кс увеличения общего момента сопротивления вытягиванию слитка на МНЛЗ ОАО "ММК".
Экспериментальное исследование коэффициента увеличения общего момента сопротивления вытягиванию слитка при разливке стали на низкой скорости.
Осциллограммы изменения тока нагрузки / (а) электропривода ТПУ и скорости V (б) литья заготовки При обработке осциллограмм рис. 3.1 измерялись величина рабочей скорости литья заготовки V\, ширина отливаемой заготовки В, время разливки стали на низкой скорости А/ и токи нагрузки /, и /2, электродвигателей тянущих роликов соответственно на рабочей скорости разливки стали и на низкой скорости. Кроме этого, в подготовительных к разливке стали режимах работы МІІЛЗ фиксировались значения токов холостого хода электродвигателей тянущих роликов ІХХІ
Сравнительный анализ результатов расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по разработанным методикам
На основании рис. 2.4, 3.7 и 3.8 построена табл. 4.1, в которой приведены результаты расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО МНЛЗ ОАО "ММК", рассчитанные по методикам вытягивания затравки с головной частью слитка (методика 1) в начальной стадии разливки стали, вытягивания слитка (методика 2) и минимизации растягивающих продольных усилий (методика 3) в кристаллизующейся заготовке в рабочем режиме разливки стали. Напомним, что в результате расчета числа тянущих роликов для удержания затравки в подготовительном режиме работы МНЛЗ получено, что удержание затравки в ЗВО происходит естественным образом за счет усилий трения в опорах роликов и необходимости дополнительного её стопорения электроприводами тянущих роликов нет.
На основании данных табл. 4.1 можно сделать следующие выводы:
1. Наибольшее общее число тянущих роликов (яоещ=24) необходимо для реализации электроприводом ТПУ требования надежного вытягивания слитка из кристаллизатора и ЗВО (методика 2) в рабочем режиме разливки стали. При этом, по сравнению с другими методиками, это связано с необходимостью установки относительно большего числа тянущих роликов на криволинейном и горизонтальном участках ЗВО.
2. Наибольшее число электроприводов тянущих роликов на радиальном участке ЗВО {пРАД 1) необходимо для выполнения электроприводом ТПУ технологического требования надежного вытягивания затравки с головной частью слитка (методика 1).
3. Позиции тянущих роликов п -, определяемые в результате расчета по трем методикам не совпадают (исключение составляет позиция первого тянущего ролика /7,=12).
Из проведенного анализа распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО, рассчитанного по трем методикам, следует, что по степени влияния на число электроприводов тянущих роликов на радиальном участке ЗВО указанные методики можно ранжировать в следующей последовательности: №1, №3, №2. Поэтому для оптимизации общей методики и алгоритма расчета распределения тянущих роликов вдоль ЗВО целесообразно первоначально выполнить расчет распределения тянущих роликов по методике №1 с дальнейшей проверкой результатов расчета по методикам №3 и №2.
На криволинейном и горизонтальном участках ЗВО разработанные методики можно ранжировать в следующей последовательности: №2, №1, №3. поэтому в качестве основной методики расчета распределения электроприводов тянущих роликов по этим участкам целесообразно принять методику №2, а далее по методикам №1 и №3 выполнить проверку на их реализуемость электроприводом ТПУ.
На основании проведенного анализа результатов расчета распределения электроприводов тянущих роликов, выполненных по разработанным методикам, можно предложить следующую обобщенную методику рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО:
1. Для самых неблагоприятных условий разливки стали на МНЛЗ по методике №1 расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО, обеспечивающего гарантированное перемещение затравки с го ловной частью слитка в начальной стадии разливки металла выполняется расчет распределения тянущих роликов на радиальном участке ЗВО.
2, Для полученного распределения электроприводов тянущих роликов на радиальном участке ЗВО согласно ранга методик выполняется проверка условия распределения электроприводов по методике минимизации растягивающих продольных усилий в слитке (методика 3).
Если распределение электроприводов тянущих роликов, рассчитанное по методике 1, не удовлетворяет выполнению условий методики 3, то на второй стадии расчета определяется зона (часть роликовой проводки), в которой условия методики 3 не выполняются. После этого выполняется последовательное смещение ближайшего к этой зоне тянущего ролика, наиболее удаленного от кристаллизатора, в направлении к кристаллизатору до тех пор, пока новое распределение приводов не будет одновременно удовлетворять условиям методик 1 и 3.
Поясним сказанное на следующем примере. Допустим, что после расчета распределения электроприводов тянущих роликов на радиальном участке ЗВО, выполненного по методике 1(табл. 4.1), тянущие ролики занимают позиции рис. 4.1. В результате проверки данного распределения приводов по условию методики 3 установлено, что условие методики 3 в зоне между 15 и 18 парами роликов не выполняется. Следовательно, третий тянущий ролик с номером №18 в общей нумерации пар роликов последовательно смещается в направлении к кристаллизатору и после каждого смещения тянущего ролика выполняется проверка по условию методики 3, до тех пор, пока оно не будет справедливо.
Допустим, после установки третьего тянущего ролика в позиции 15-ой пары роликов условие методики 3 выполняется. После этого новое располо жение тянущих роликов на радиальном участке ЗВО запоминается и для него опять выполняется проверка по условию методики 3.
Подобная процедура, при необходимости, выполняется последовательно для остальных тянущих роликов, имеющих большие порядковые номера. При этом возможно возникновение ситуации, когда за счет только смещения позиции одного или нескольких тянущих роликов добиться одновременного выполнения условий по методикам 1 и 3 не удастся. Так, например, согласно данных табл. 4.1 для выполнения условия методики 1 последние тянущие ролики на радиальном участке ЗВО должны обязательно занимать позиции №25,26, а для выполнения условия методики 3 необходимо обязательно установить тянущий ролик в позицию №28, т.к. приводные ролики №25 и 26 не обеспечивают выполнения условия методики .
Похожие диссертации на Распределение электроприводов тянущих роликов на машине непрерывного литья заготовок
