Экспериментальные исследования натяжения полосы в электромеханической системе печи термохимической обработки

Электромеханическая система линии непрерывного горячего цинкования (ЛНГЦ) представляет собой взаимосвязанный через полосу многодвигательный электропривод. Основной технологической частью агрегата является печь термохимической обработки (ТХО), где происходят отжиг и химическая очистка металлической полосы.

Печь ТХО представляет собой сложный технологический агрегат с различными функциями отдельных камер, с большим числом возмущающих и регулирующих воздействий. Печь ТХО вертикального типа с башенным охладителем состоит из следующих основных участков: нагревательная печь с открытым пламенем, участок обработки полосы в трубчатой радиационной печи, участок струйного охлаждения, натяжная станция, участок глубокого охлаждения.

Термообработка начинается в печи с изолирующих роликов входного участка с открытым пламенем и завершается на последнем открытом участке охлаждения. При остановке головной части агрегата для замены рулона металлической полосы во время сварки концов полосы средняя технологическая часть агрегата продолжает движение на рабочей скорости, за счет выбора полосы из вертикального петлевого устройства. После запуска головной части начинается заполнение металлической полосой петлевого устройства, при этом возникают динамические процессы, приводящие к возникновению продольных колебаний в обрабатываемой полосе. В результате в обрабатываемой полосе возникают, так называемые, «складки» во время обработки в печи ТХО под действием высокой температуры, а это ведет к браку.

Рисунок 1 - Технологическая схема средней части ЛНГЦ

Средняя часть ЛНГЦ включает в себя первое петлевое устройство, несколько центрирующих систем, секцию химической очистки, тянущую станцию, печь ТХО. На рисунке 1 позициями обозначены измерители натяжения: 1 - измеритель натяжения в первом петлевом устройстве; 2 - на входе в печь ТХО; 3 - в печи ТХО на участке с радиационными трубами; 4 - в печи ТХО в устройстве с натяжными роликами.

На участке обработки полосы радиационными трубами происходит нагрев полосы до 780 °С в трубчатой радиационной печи. Задача этого участка - завершить нагрев при более низкой температуре окружающей среды, чтобы не повредить полосу, а на втором отрезке - обеспечить процесс отжига, выдерживая полосу в температуре минимум 10 секунд. После обработки полоса готова к нанесению покрытия. Для этого необходимо предварительно отвести полосу в сторону устройством с натяжными роликами, расположенным в конце обработки.

Были проведены экспериментальные исследования электроприводов ЛНГЦ, определился характер изменений продольных колебаний в полосе. Осциллограммы продольных колебаний в полосе представлены на рисунке 2. Масштаб по временной оси - 0,75 мм/с.

На рисунке 2 кривая 1 соответствует скорости движения полосы в ЛНГЦ, кривая 2 показывает продольные колебания в полосе по данным, снятым с измерителя натяжения в первом петлевом устройстве линии; кривые 3, 4, 5 показывают колебания натяжения в полосе соответственно на входе в печь ТХО, в печи ТХО на участке с радиационными трубами, в печи ТХО в устройстве с натяжными роликами по данным измерителей натяжения, обозначенных позициями 2, 3, 4 на технологической схеме средней части агрегата.

Установлено, что при работе ЛНГЦ с постоянной рабочей скоростью полосы в результате динамического рассогласования скоростей роликов и валков механизмов линии возникает явление биения, приводящее к появлению колебаний усилий в полосе. Средняя частота высокочастотной составляющей колебаний - 0,2 Гц. После остановки головной части агрегата начинается движение каретки вертикального петлевого устройства, при этом увеличивается амплитуда колебаний натяжения в полосе: при прохождении полосы через петлевое устройство амплитуда колебаний увеличивается от 0,81 кН до 3,52 кН, частота колебаний составляет 20 Гц (рисунок 2, кривая 2), на входе в печь ТХО амплитуда колебаний в полосе становится меньше, чем при прохождении полосы через петлевое устройство на 73% (рис.2, кривая 3), так как колебания имеют затухающий характер. На участке печи с радиационными трубами, под действием высокой температуры пластичность прокатываемого металла увеличивается и амплитуда колебаний уменьшается. На участке струйного охлаждения печи ТХО температура полосы снижается примерно до 460 °С, вследствие чего амплитуда колебаний увеличивается на 16 % по сравнению с амплитудой колебаний в полосе на участке с радиационными трубами. Во время технологического толчка головная часть агрегата разгоняется до скорости примерно 60 м/мин, при этом амплитуда колебаний в полосе на всех описанных выше участках несколько увеличивается, при снижении скорости головной части до нуля амплитуда колебаний всех кривых натяжения полосы (рисунок 2) несколько уменьшается. При стоянке головной части линии измеритель натяжения в петлевом устройстве фиксирует уменьшение постоянной составляющей величины натяжения полосы примерно на 3,11 кН. При разгоне головной части до минимальной рабочей скорости амплитуда колебаний на всех рассматриваемых участках снова увеличивается до значений, имеющих место при технологическом толчке механизмов головной части вследствие усиления влияния динамических процессов, возникающих при изменении скорости линии.

непрерывный горячий цинкование электропривод

Рисунок 2

Незначительное увеличение рабочей скорости, примерно на 7,5 м/мин, не дает видимых изменений. При выходе линии на максимальную рабочую скорость 200 м/мин амплитуды колебаний на всех рассматриваемых участках уменьшаются до допустимых значений за время 0,1 с.

В результате проведенных экспериментов установлено, что для исключения процесса складкообразования необходимо обеспечить демпфирование колебаний в полосе. Для достижения этой цели необходимо разработать математические и имитационные модели электромеханической системы ЛНГЦ с учетом изменяющихся свойств полосы и разработать технические решения, позволяющие решить эту проблему.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Светличный А., Лейковский К. Информационные и управляющие системы в металлургии // Современные технологии автоматизации. 2006. №3. С. 18-26.

2. Дубровский Е. Система контроля технологических параметров на литейных установках Ревдинского завода по обработке цветных металлов // Современные технологии автоматизации. 2007. № 1. С. 12 - 18.

Размещено на Allbest.ru