Привод прокатного стана

The actuator of the rolling mill.JPG

Придать металлу нужную форму можно разными методами. Широкое распространение получила прокатка материала. Важную роль в этом процессе играет электропривод прокатного стана. Характеристики устройства определяют скорость обработки металла, эксплуатационную надежность, величину махового момента и т. д. Электропривод прокатного стана подвергается ударной нагрузке, превосходящей номинальную нагрузку двигателей.

Навигация по статье

Вспомогательные механизмы прокатных станов
Особенности выбора привода прокатного стана
Схема привода прокатного стана
Расчет привода прокатного стана
Классификация прокатных станов
Многовалковые станы

Общее описание механизма

Электроприводом прокатного стана называют управляемую систему, основной целью работы которой является преобразование электрической энергии в механическую, а затем осуществление этого процесса в обратном направлении. В зависимости от вида и особенностей конструкции оборудования этот элемент может быть основным, вспомогательным, реверсивным, нереверсивным, индивидуальным или групповым.

Главные эл приводы прокатного стана часто содержат несколько двигателей для обеспечения стабильной работы сложных механизмов. Устройства реверсивного типа отличаются минимальным временем переходных процессов. Связано это с тем, что передача вращательного движения валков является безредукторной. Гидромеханический привод прокатного стана может включать дополнительные элементы, улучшающие его характеристики.

Вспомогательные механизмы прокатных станов

К данной категории относят устройства, влияющие на технологический цикл прокатки: манипуляторы, роликовые конвейеры, моталки, ножницы и т. д. Проектирование эл привода вспомогательных механизмов прокатных станов — процесс не менее сложный, чем его разработка для главной машины. Часто инженеры подбирают мощность двигателей путем сравнения со схожими работающими установками. Важную роль в этом процессе играет технологическое предназначение оборудования.

При проектировании вспомогательных механизмов учитывают необходимую скорость протекания переходных процессов. Если она будет недостаточно быстрой, то скорость производства снизится. По этой причине при реконструкции прокатных станов дорабатывают именно эти устройства, заменяя приводы в них на более мощные и модернизируя конструкцию некоторых элементов.

Особенности выбора привода прокатного стана

Правильное определение механических характеристик — первый шаг при выборе электропривода прокатного стана. Современные устройства должны отличаться минимальным маховым моментом, жесткими механическими параметрами, высокой перегрузочной устойчивостью по моменту, большими пределами регулирования скоростей, большим пусковым моментом. Все эти характеристики, включая высокий КПД, имеют двигатели постоянного тока с независимым возбуждением. Выбирая главный привод прокатного стана, следует учесть следующие условия:

  • продолжительность времени непрерывной работы установки;
  • значительная мощность привода;
  • ударная нагрузка;
  • соответствие вычисленному инженерами эквивалентному моменту.

Оценку систему проводят исходя из массы, надежности, поглощения энергии за один рабочий цикл, габаритов, стоимости, КПД, ремонтопригодности, перспективности для производства.

rebar-rolling-mill-3.jpg

Схема привода прокатного стана

Главная линия оборудования состоит из линии привода и рабочей клети. Редукторы, муфты, шпиндели, двигатели, шестеренные клети находятся на линии привода. Схема электропривода прокатного стана чаще всего кинематическая. На ней должны быть отображены все необходимые для работы оборудования детали. На традиционной схеме электропривода прокатного стана отображают следующие элементы:


  • Главный редуктор. Необходим для того, чтобы передаточное отношение между рабочей клетью и электродвигателем поддерживалось на нужном уровне.
  • Шестеренная клеть. Элемент распределяет передаваемый момент между валками рабочей клети.
  • Шпиндели. Соединяют между собой рабочую и шестеренную клети, что обеспечивает стабильную работу привода при изменении расстояния между валками после переточки.

Особенности составления расчетной схемы

При разработке оборудования реальную механическую часть электропривода заменяют динамически эквивалентной схемой. Она состоит из соединенных между собой инерционных элементов, которые имеют энергетические характеристики такие же, как и реальный электропривод. Для подсчетов используют двухмассовую консервативную систему. В некоторых случаях допустимо применять одномассовую. При проектировании эл привода вспомогательных механизмов прокатных станов применяют аналогичный способ. Расчетная схема будет состоять из следующих элементов:

  • приводной двигатель;
  • упругие муфты;
  • редуктор;
  • универсальные шпиндели;
  • валки.

Далее на основании имеющийся информации необходимо рассчитать моменты инерции всех элементов, входящих в состав схемы. При подсчете этой величины учитывают плотность материала.

Проектирование схемы силовых цепей

Главный электропривод запускается под воздействием постоянного тока. Для этого его подключают к преобразователю. Управление оборудованием производится с помощью управляемого выпрямителя. Это требует его подключения к промышленной сети переменного тока с помощью магнитного пускателя и автоматического выключателя. Чтобы уменьшить пульсацию тока и предотвратить расширение зоны коммутации в схему добавляют несколько сглаживающих дросселей. Привод управления, с помощью которого можно активировать и изменять процесс прокатки металла, состоит из следующих элементов:

  • системы защиты;
  • регуляторов скорости и тока;
  • систем импульсно-фазового управления (СИФУ);
  • предохранителей;
  • шунта;
  • трансформатора;
  • сглаживающего реактора.

Он подключается к датчикам скорости и управлению тиристорами мостами. Для защиты цепей управления и силовых инженеры внедряют автоматические выключатели.

Схемы двигателей постоянного тока

По стандарту двигатель постоянного тока должен управлять напряжением якоря. При математических подсчетах допускается, что сопротивление якорной цепи и индуктивность будут постоянными, а размагничивающее действие считается скомпенсированным. Зависимость магнитного потока от намагничивающий силы будет линейной. Для построения структурной схемы двигателей постоянного тока составляют систему дифференциальных уровней, с помощью которой рассчитывают:

  • электродвижущую силу тиристорного преобразователя;
  • силу, противопоставляемую электродвижущей силе двигателя;
  • величину тока якоря;
  • общее сопротивление якорной цепи;
  • момент, развиваемый двигателем;
  • суммарный момент инерции привода.

Расчет привода прокатного стана

При расчете привода прокатного стана учитывают не только номинальные данные, но и параметры, характеризующие его работоспособность под перегрузками на разных скоростях. Технические характеристики индивидуальных эл приводов прокатного стана определяются с учётом скорости валок, к которым они относятся. При расчете механической характеристики двигателя постоянного тока потребуется определить следующие величины:

  • номинальный момент;
  • скорость идеального холостого хода.

Вычисление данных величин является обязательным шагом перед расчетом привода прокатного стана. Номинальный момент вычисляется по следующей формуле: Нм=9,55*(Нм/м), где Нм — номинальный момент, Нм-номинальная валовая мощность, м — номинальная частота оборотов вращения в минуту.

rebar-rolling-mill-2.jpg

Построение эксплуатационных характеристик гидромеханического эл привода

Мощность двигателя таких агрегатовявляется высокой, поэтому при разработке оборудования для холодной прокатки будут применяться системы, управляемые с помощью двигателя постоянного тока, генератора, электромашинного усилителя или каскадной системы. Управление координатами может быть полноценным и неполноценным. В первом случае при внесении изменений в скорость вращения вала гидромеханического привода прокатного стана будет изменяться. Управление может быть следующим:

  • Ручным. Изменение скорости привода происходит после действий оператора.
  • Автоматическим. Оператор запускает привод, а остальные действия производятся без его участия. Эта методика применяется при проектировании эл привода вспомогательных механизмов прокатных станов.

Расчет мощности гидромеханического привода прокатного стана производится по нагреву и перегрузочной способности. Проведение вычисление по первой методике затруднительно, т. к. необходимо определить наибольшую температуру перегрева изоляции, что несколько сложно.

Мощность двигателя по эквивалентному моменту

По данному методу при определении мощности не учитывается ухудшение охлаждения главного электропривода во время продолжительной работы на пониженной скорости, т. к. конструкция таких агрегатов предусматривает наличие независимых вентиляторов-«наездников». Проверять устройство на нагрев все равно придется. Для этого можно использовать метод эквивалентного тока или средних потерь. Если конструкцией оборудования предусмотрено использование нескольких приводов, то нагрузка учитывается на 50% от общей.

Классификация прокатных станов

Прокатные станы различают по количеству рабочих клетей в общей схеме оборудования, по назначению, по числу и виду вращения валков в рабочей клети. Все эти характеристики важны при подборе оборудования для металлургического предприятия. По назначению (разновидности производимой продукции) прокатные станы бывают следующими:


  • Холодной прокатки. К ним относят оборудование для производства тонкой и тончайшей ленты, жестепрокатное и листовое.
  • Горячей прокатки. Сюда относят обжимную, рельсобалочную, сортовую, проволочную, широкополосную, листовую, штрипсовую, заготовочную технику.
  • Специального назначения. Их применяют для изготовления каких-либо специфических деталей. Примерами таких устройств может служить оборудование для прокатки профилей шаров, шестеренок, винтов и т. д.



Главным параметром при выборе листового оборудования является длина бочки вала, а для заготовочных, обжимных, сортовых — диаметр шестерен шестеренной клети или валков.

По числу и местоположению рабочих клетей

По этому признаку приборы разделяют на 5 групп: последовательные, непрерывные, линейные многоклетовые, одноклетовые, полунепрерывные. Самыми простыми по конструкции являются одноклетовые модели устройств. Они состоят из одной рабочей клети, одной линии привода рабочих валков и главного привода прокатного стана. Оборудование непрерывного типа считается самым современным и наиболее востребованным на промышленном производстве. 

Отличительные черты такой техники:

  • более высокая скорость прокатки металла;
  • валки рабочих клетей могут быть групповыми и индивидуальными.

Самыми распространенными считаются двухвалковые клети. Они могут быть реверсивными и нереверсивными. Отличаются они направлением вращения. В реверсивных клетях валки вращаются переменно. Металл проходит вперед-назад необходимое количество раз. Они применяются для прокатки толстых листов и крупных профилей. Нереверсивные модели используются для обработки тонких листов, лент, труб, заготовок, сортового металла.

Трехвалковые станы менее распространены. В каждой рабочей клети таких устройств находится по 3 валка. Направление вращения у них постоянное. Заготовки прокатываются в одну сторону между средним и нижним валком, а в другую между средним и верхним. Чтобы установить заготовку в верхнюю пару валок, необходимо использовать подъемные столы. Они относятся к вспомогательным элементам системы. Приборы применяют для прокатки металла среднего и мелкого сорта, толстых металлических листов.

По типу производимой продукции

Обжимное оборудование применяется для обжатия стальных слитков до 25 тонн. При обработке появляются крупные заготовки. К этому виду техники относят слябинги и блюминги. На слябингах делают прямоугольный прокат. Его используют для дальнейшего производства металлического листа. На блюмингах получают квадратные заготовки. Их далее используют для создания сортовых профилей.

rebar-rolling-mill-4.jpg

Заготовочное оборудование предназначено для прокатки блюмов и слябов в сортовую квадратную заготовку сечением до 200*200 и плоскую заготовку, сечение которой будет меньше, чем слябы. Её используют для последующей прокатки в мелкие листы и ленты. Современное заготовочное оборудование способно работать непрерывно. Рельсобалочные агрегатыразработаны для прокатки из блюмов рельсов широкой колеи, крупных балок, швеллеров и других профилей. Они бывают двух типов:

  1. Ступенчатого типа, состоящие из двух или большего числа линий;
  2. Последовательно возвратного типа.

Чаще всего на заводах применяют ступенчатые агрегаты. В компаниях, специализирующихся на сортовом прокате, используют сортовые станы. С их помощью можно получить круглые, квадратные стальные изделия, размером до 150 мм. Также их применяют для производства крупных балок, стальных углов, швеллеров. В зависимости от особенностей конструкции они могут обрабатывать мелкий, средний и крупный прокат.

Трубопрокатные устройства применяются для производства бесшовных и сварных труб. Процесс прокатки бесшовных труб делится на две стадии:

  1. Создание пустотелой гильзы из слитка или круглого проката и
  2. Получение из пустотелой гильзы готовой трубы.

Пустотелые гильзы получаются чаще на оборудовании прошивного типа. Для труб большого диаметра полую заготовку можно получить центробежным литьем.

Многовалковые станы

Конструкция агрегата может включать 4,6, 12 или 20 валок. Число рабочих частей влияет на сферу применения оборудования. Количество главных эл приводов прокатного стана будет равно числу работающих валок. К примеру, в двенадцативалковых и двадцативалковых агрегатах таких валков будет всего 2. Остальные берут на себя роль опоры и поддержки, вращаются от трения. Аналогичная схема действует в четырех- и шестивалковых агрегатах, но там приводными будут работающие элементы.

Агрегаты с четырьмя валками применяются для горячей и холодной прокатки лент, широких полос, листов. Остальные типы мновалковых стан применяются исключительно для холодной прокатки лент и листов малой толщины. Существует универсальная разновидность оборудования. Ее отличительной особенностью является расположение работающих элементов. Инженеры решили расположить валки не только вертикально, но и горизонтально, что позволило получать металлический прямоугольный профиль с идеально ровными кромками.

Запросить стоимость оборудования

Свяжемся с вами и рассчитаем индивидуальную стоимость оборудования в течение дня

Другие статьи
Предохранительные муфты
Предохранительные муфты входят в число наиболее ответственных узлов привода, обеспечивающих не только передачу крутящего момента, но и защиту оборудования от чрезмерных нагрузок и др. нештатных ситуаций. Компания «Ф и Ф», в качестве официального представителя в России, предлагает большой выбор муфт одного из ведущих мировых производителей –  компании  FLENDER.
Привод для конвейера

В организации ритмичной работы технологической цепочки промышленных предприятий конвейер играет одну из главных, если не главную роль. При правильном проектировании и использовании надежного оборудования конвейер будет приносить огромную прибыль, при недочётах и непродуманном выборе производителя и поставщика – простои и материальные убытки.

Особенности конструкции и расчета МУВП
Муфта МУВП применяется для компенсации динамических нагрузок. Компонент используют при соединении валов в промышленном оборудовании. Муфта упругая втулочно-пальцевая способна выдержать сильное механическое воздействие от ударов, перегрузок, аварийных остановок оборудования. В размерах муфт МУВП обязательно указывают диаметр посадочного отверстия обеих полумуфт, входящих в конструкцию устройства.
Вернуться к списку статей
Инжиниринг и сбыт приводной техники
и подшипниковой продукции
info@fif-group.spb.ru +7 (812) 320 90 34 +7 (812) 572 15 81
191119, г. Санкт-Петербург, ул. Тюшина, д.4, пом.6

info@fif-group.spb.ru +7 (913) 121-55-66
652507, г. Ленинск-Кузнецкий, ул. Кирова, д.165 А

info@fif-group.spb.ru +7 (919) 710 70 10 +7 (3424) 26 35 20
618400, Пермский край, г.Березники пр.Ленина, д.47, оф.301

info@fif-group.spb.ru +7 (4822) 48 31 71
г. Тверь, Коняевская, д. 12, стр. 4, 5, 6