Анализ влияния динамических характеристик главных приводов рабочих клетей толстолистового стана 3000 на энергосбережение при прокатке

ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF THE CHARACTERISTICS OF THE MAIN DRIVES OF WORKING STANDS OF THE PLATE MILL 3000 ON ENERGY SAVINGS DURING ROLLING

Pavel Denishchenko

candidate of technical sciences, associate professor, Donbass State Technical University, LPR, Alchevsk

Natalia Denishchenko

assistant, Donbass State Technical University, LPR, Alchevsk

Andrey Bevz

master degree, Donbass State Technical University, LPR, Alchevsk

Аннотация. С целью определения влияния динамических характеристик главных двигателей клетей толстолистового стана 3000 на динамику процесса прокатки и расход энергии методом компьютерного моделирования технологического процесса прокатки получены результаты, подтверждающие правильность выбора новых параметров при реконструкции.

Abstract. In order to determine the influence of the dynamic characteristics of the main engines of stand plate mill 3000 on the dynamics of the rolling process and the energy consumption by computer simulation of the technological process of rolling, the results confirming the correctness of the choice of new parameters during reconstruction are obtained.

Ключевые слова: толстолистовой стан; рабочая клеть; обжатие; режим прокатки; энергосбережение.

Keywords: plate mill; work stand; draught; rolling regime; energy saving.

Проблема энергосбережения в металлургии на фоне подорожания энергоносителей и растущей конкуренции на рынке металлопроката стоит весьма остро.

В результате реконструкции толстолистового цеха № 2 ПАО «Алчевский металлургический комбинат» рабочие клети стана 2800 (черновая – дуо и чистовая – кварто) были заменены на клети кварто 3000. При этом чистовая клеть была оснащена новыми двигателями главного привода. В обеих клетях произошло изменение динамических характеристик главных приводов – углового ускорения (а) и замедления (b) якоря, что неизбежно повлияет на динамику процесса прокатки, расход энергии на прокатку и производительность стана 3000. В таблице 1 приведены характеристики главных двигателей черновой и чистовой рабочих клетей ТЛЦ-2 до и после реконструкции.

Таблица 1.

Характеристики главных двигателей клетей ТЛС 3000

Из данных, приведенных в таблице 1, видно, что из характеристик главного привода черновой клети изменились значения углового ускорения и углового замедления якоря главного двигателя: угловое ускорение увеличилось, а угловое замедление уменьшилось. В чистовой клети величины углового ускорения и углового замедления якоря главного двигателя уменьшились, при этом уменьшилась номинальная и увеличилась максимальная угловая скорость. Для проведения исследования была разработана модель проектирования технологического процесса прокатки посредством ЭВМ в среде Microsoft Excel. Модель включает в себя блоки исходных данных и блоки расчетов: скоростных и температурных режимов прокатки, энергосиловых параметров прокатки и проверку главных двигателей на нагрев. С использованием разработанной модели выполнили расчеты и исследование влияния параметров двигателей рабочих клетей стана 3000, которые были до реконструкции, и новых параметров двигателей после реконструкции (всего пять вариантов).

Для анализа результатов расчета получены следующие величины:

– цикл прокатки раската в клети по формуле [1, с. 226]:

,

где  – суммарное машинное время по проходам, с;

 – суммарное время пауз между проходами, с;

n – количество проходов в клети;

τ_н.у. – время, связанное с установкой раствора между рабочими валками, необходимого для прокатки следующего раската (сляба), с.

– среднеквадратичный момент прокатки раската за весь цикл прокатки в клети по формуле [2, с. 221]:

, ,

где – квадратичный момент прокатки раската в проходе, .

Выполнены также расчеты удельных затрат энергии при прокатке в каждом проходе черновой и чистовой клетей по методике [3, с. 21]:

, МДж/т,

где М_дв – момент на валу главного двигателя в проходе, ;

h_i, b_i – соответственно толщина и ширина раската после прокатки в каждом проходе, мм;

R – радиус рабочих валков, мм.

Расчеты выполнили на примере моделирования технологии прокатки толстого листа 16×1800×6000 мм в условиях ТЛС 3000. Распределение суммарной деформации от сляба к листу между черновой и чистовой клетями проводили при условии минимального цикла прокатки. Распределение деформаций между проходами проводили с учетом равномерной загрузки по энергосиловым параметрам и при условии минимального нагрева главных двигателей. Результаты расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Результаты расчетов режима прокатки листа 16 × 1800 × 6000 мм

Сопоставление результатов расчета скоростных, температурных режимов и энергосиловых параметров прокатки, полученных при помощи модели с практическими данными прокатки листа 16 × 1800 × 6000 мм в условиях ТЛС 3000, показало адекватность разработанной модели.

Сравнение результатов расчета показало, что новые параметры главных двигателей черновой клети практически не повлияли на температурный режим, изменение энергосиловых параметров и скоростного режима незначительно увеличило цикл прокатки раската (на 2%), зато заметно снизило среднеквадратичный момент прокатки (на 11%) и удельный расход энергии на прокатку (на 9%). Существенное влияние изменение динамических характеристик главных двигателей оказало на работу чистовой клети:

1) до реконструкции прокатка раскатов в первых проходах чистовой клети начиналась по треугольной диаграмме, а заканчивалась (по мере увеличения длины раската) по диаграмме трапецеидального типа;

2) увеличение максимальной угловой скорости с 9,45 c^-1 до 12,56 c^-1 при одновременном снижении углового ускорения и замедления до а = b = 2,5 c^-2 привело к тому, что во всех проходах прокатка раскатов происходит по диаграмме треугольного типа;

3) увеличение максимальной угловой скорости с 9,45 c^-1 до 12,56 c^-1 при сохранении углового ускорения и замедления а = b = 4,2 c^-2 незначительно снизило бы цикл прокатки (на 5%), однако существенно увеличило бы расход энергии на прокатку (на 38%);

4) увеличение максимальной угловой скорости с 9,45 c^-1 до 12,56 c^-1 при одновременном снижении углового ускорения и замедления до а = b = 2,5 c ^{- 2} увеличивает цикл прокатки (на 20%), однако существенно снижает удельный расход энергии на прокатку (на 29%), поэтому очевидно, что был выбран данный вариант характеристик главных приводов чистовой клети ТЛС 3000.

Таким образом, изменение характеристик главных приводов рабочих клетей толстолистового стана 3000 оказало положительное влияние на энергосбережение при прокатке.