液压比例技术在钢管步进梁式再加热炉的应用

文章编号:1004-9762(1999)01-0025-04

液压比例技术在钢管步进梁式再加热炉的应用

李建国1,　方桂花2

(1.包头钢铁设计院,内蒙古包头　014010;2.包头钢铁学院机械工程系,内蒙古包头　014010)

关键词:再加热炉;液压技术;设计

中图分类号:T H137 文献标识码:A

摘　要:对钢管步进梁式再加热炉运动速度采用比例方向阀控制,可实现控制步进机械的运动速度和方向,获得最优控制.介绍了采用比例方向阀再加热炉液压系统的设计要点、控制方式和使用效果,分析了比例技术的应用特点.

Application of hydraulic proportional

technology in the reheating furnace

LI Jian-guo1,FANG Gui-hua2

(1.Bao to u Eng ineer ing and Research Co rper atio n of Ir on and Steel Industr y,Baot ou014010,China; 2.Depar tment o f M e-chanical Engineer ing,U IST Bao tou,Bao tou014010,China)

Key words:reheating furnace;hy dr aulic;designing

Abstract:It is possible to use pr o po rtional directio nal v alve to adjust speed a nd direction of r eheating fur nace and the optimal contr ol can be obtained.T he desig n m ain po ints,contr ols pa tter and applicatio n results o f hy dr aulic sy stem of r ehea ting fur-na ce using pr opo rtional dir ect ional v alve are pr esented and the applicatio n character istic of pro po rt ional techno lo gy is anal-ysed.

随着轧钢工业自动化程度的不断提高,步进式再加热炉的应用越来越广泛.步进式再加热炉具有加热周期短,温度均匀等优点〔1〕,是钢管加热的理想选择.本文结合某钢管厂 100热轧机组步进梁式再加热炉液压系统,阐述了液压比例技术的应用.

荒管再加热炉为连轧机与定径机或张力减径机之间的中间环节〔2〕.在加热过程中,荒管边步进边旋转,在动梁与定梁上停留的时间相同,以避免烧出黑印而轧出螺旋线.由于荒管壁薄且长,高温时刚度和强度都很低,且已接近成品,因此,炉底机械必须保证连续生产,安全可靠,对荒管“轻托轻放”,没有跑偏,没有冲击,采用液压比例技术可以很好地保证上述工况的实现.

1　工艺要求〔1〕

(1)动作状态.根据生产工艺要求,步进机械动作状态应为3种.

A.自动工作制,动作循环连续进行.

B.半自动工作制,动作完成一个循环即停止.

C.手动工作制,各项动作手动操作.

(2)步进梁动作时应平稳,不应对荒管产生冲击.

(3)钢管在动梁与定梁上停留的时间须相等.

1999年3月第18卷第1期

包头钢铁学院学报M arch,1999 Jour nal o f Bao tou U niv ersit y o f Iro n and Steel T echnolog y Vo l.18,No.1

收稿日期:1998-12-16

作者简介:李建国(1960-),男,内蒙古包头人,包头钢铁设计院工程师.

2　分析与设计

为了实现上述要求,我们设计了步进机械速度曲线(图1).升降接触荒管时,采取中间减速,以低速接触荒管,实现“轻托轻放”.平移运动只利用比例控制实现停位准确无冲击

.

图1　炉底机械运动速度曲线图

Fig .1　Moving speed curve of the furnace bottom 注:1.黑点表示接近开关发讯位;2.该图表示正循环;

3. 为二种运动速度间的间隙时间;

4. 1为原始零位.

荒管在动梁和定梁上的时间分别为:

t dyn =t u ,t + 2+t j + 3+t d,k =t ,t s =t d,t + 4+t t + 1+t u ,k =t ,t dyn =t s =t ,

式中,t j ,t t 为步进梁前进、后退所需的时间;t u,k ,t u,t 为动梁上升时空载及托钢运行时间;t d,k ,t d,t 为动梁下降时空载及托钢运行时间,则钢管步进一个周期的总时间为

t ste =t u,k +t u,t +t d,k +t d,t +t j +t t +

1+ 2+ 3+ 4=2t .

实现设计曲线,多数采用机电液一体化元件〔

3〕

来实现调速,即把微弱的电信号转变为机械量,然后将机械量转变为相应的液压信号并经放大输出为与电信号成比例的液压功率.它们具有控制精度高、响应速度快、体积小、重量轻、能发出连续控制信号等优点〔4〕

.

80年代国内新上炉子基本上全采用了比例流量阀调速系统控制机构运动速度,这种回路使系统复杂,维护不便

.

为此我们在设计中根据用户实际情况,采用了比例调速的方法,即采用比例方向阀

〔5〕

既控制输出流量,又控制方向,从而控制动作速度.这种方法经济节能,响应速度快,维护方便.

下面以升降速度曲线(图2)为例加以说明.

图2　升降速度曲线Fig .2　Lift and fall speed curve

图2中,v 1,v 2,v 3为各段匀速运动的速度;a 1,a 2

为加减速度;t 1,t 2为升降时第一次加速、匀速运动的

时间;t 3,t 4为升降时第一次减速、第二次匀速运动的

时间;t 5,t 6,t 7为升降时第二次加速、第三次匀速、第二次减速运动的时间;S 1,S 2为升降时第一次加速、匀速运动的位移;S 3,S 4为升降时第一次减速、第二次匀速运动的位移;S 5,S 6,S 7为升降时第二次加速、第三次匀速、第二次减速运动的位移.

(1)t u =t 1+t 2+t 3+t 4+t 5+t 6+t 7;(2)S 1=12a 1t 2

1, S 2=a 1t 1t 2,

S 3=a 1t 1t 3-12

a 2t 2

3,S 4=(a 1t 1-a 2t 3)t 4,S 5=(a 1t 1-a 2t 3)t 5+12

a 1t 2

5,

S 6=(a 1t 1-a 2t 3+a 1t 5)t 6,S 7=12

a 2t 2

7;

(3)a 1t 1+a 1t 5-a 2t 3-a 2t 7=0,即:

a 1(t 1+t 5)=a 2(t 3+t 7);(4)S 1+S 2+S 3≤S 0,上升:S 0=S h

sin

,下降:S 0=

S b

sin

;(5)S 1+S 2+S 3+S 4≥S 0;

(6)t 1+t 5a 2;(7)t u,k =t 1+t 2+t 3+

S 0-S 1-S 2-S 3

a 1t 1-a 2t 3

,

t u,t =t u -t u,k ;(8)t d,k =t 1+t 226

包头钢铁学院学报1999年3月　第18卷第1期