棒材步进式冷床撞齿条原因分析
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3) 在设计选型时 ,除了严格理论计算外 ,还应 充分考虑机械滞后、电气滞后产生的不良影响 ,并 参考同类厂家的经验 。
4) 本文对棒材轧机提速改造具有一定的参考 价值 。
参考文献 [ 1 ]荣占毅等. 260 轧机棒材机组冷床改造.《冶金设备 》
2001 (3) (收稿日期 : 2005 - 11 - 18)
由于升降裙板具有中位制动而受到较多应用 ,但 其结构复杂 ,投资较大 。动台面驱动方式有直流 电机和交流电机两种驱动型式 。本文就刚投产 的适合轧件速度 16m / s的拨入瓣式冷床调试出 现的问题进行分析 ,并提出改进措施 。 2 故障原因
信阳钢铁公司投产的年产 40 万吨棒材生产 线使用的步进式冷床上料拨入型式为拨入瓣式 , 床面尺寸为 84 ×8. 4m ,拨入瓣长度为 120m ,有 3 台交流电机驱动 ,机械和电气同步 ,电机启停工 作制 。动台面有 2台交流电机驱动 ,机械和电气 同步 ,电机启停工作制 。如图 1 所示 。设计拨入 周期为 2. 5 s,床面动作周期为 2. 8 s,轧件制动主 要靠轧件与拨入瓣之间及轧件与固定齿板之间
摘要 对国内某厂新建的步进式棒材冷床结构进行了简要介绍 ,并对轧制速度 16m / s情况下轧件头部 撞击动齿条原因作了详细分析 ,认为动台面运转周期长是主要原因 ,同时提出了解决方案 。
关键词 棒材 步进式冷床 撞齿条 中图分类号 TG333. 3 文献标识码 B
Rea son Ana lysis of Str ik ing M ov ing Gear Rack for Bar Wa lk ing Beam Cooling Bed
① 作者简介 :程知松 , 1967年出生 ,毕业于北京科技大学 ,副研究员 ,长期从事小型棒 、线材生产线设计与研究
— 77 —
总 第 156 期 冶 金 设 备 2006年 4月第 2期
的摩擦力 。当成品速度为 16m / s时 ,经常出现轧 件头部撞齿条现象 ,此类冷床 70 ×6. 5m 用于成 品速度 12m / s时未出现这种现象 ,在首钢 300小 型厂及包钢小型厂 120 ×12m 冷床上 (成品速度 为 16m / s)也没有这种现象 。经过现场反复调试 及分析 ,发现设计上考虑不周 ,主要原因在动作 周期 。老式设计 YZR 交流电机制动都是采用电 磁制动器或液力制动器 , 对于负荷比较大的机 构 ,这种靠机械摩擦制动就很不稳定 ,抱闸调松
这种探尺机投资少见效快 ,安装维护Baidu Nhomakorabea便而 且安全可靠 。当平衡稳速器意外损坏 ,也不影响探 尺机正常使用 。免维护安装调试完成后 ,可免去一 切保养和维护 ,即可保证长期正常使用而不损坏 。 操作简单 ,一般人员都能操作探尺机。
而且本机集机电一体化所带的二次仪表 ,输 出的开关量和模拟量 ,可直接连接 PC机和 PLC参 与高炉自动化控制 。
AToptraill
No. 156 2006
M E TA L冶LU R金G IC A设L
备 EQU
IPM
EN
T 2 00 6总年第4月15第6期2期
·现场经验 ·
棒材步进式冷床撞齿条原因分析
程知松 1① 韩守梅 1 徐言东 1 薛辉 2 司水山 2
(1:北京科技大学 北京 100083; 2:河南信阳钢铁公司 信阳 464000)
了 ,原始位置漂移 ,抱闸调紧了 ,启动慢 ,动作周 期长 。现场实测 ,冷床拨入周期为 2. 8 s,床面动 作周期为 3. 2 ～3. 8 s。拨入比较稳定 ,关键在于 床面 。正常生产情况下 ,床面动作和拨入是匹配 的 ,动台面启动信号是由拨入瓣启动信号经 PLC 延时触发的 ,延时时间经反复修改最后定为 3. 3 s, 此值为临界点 ,还要配合好抱闸松紧程度和动齿 条初始位置 ,调整难度非常大 ,经常漂移 ,给生产 带来麻烦 。
ABSTRACT A new - made walking beam cooling bed structure is introduced, the reason why the rolling stock head strikes moving beam under rolling speed 16m / s is specifically analyzed, it is thought that the main reason is longer running cycle time in moving beam , and the solution scheme is put forward.
vT
m
vT
-
v
=
vT
e-
k m
t
v = vT
(1
-
e-
k m
t
)
( 10)
式 (10)表述重锤下降速度 v随 t 增大的函数
关系 ,如图 2所示。
图 2 重锤下降速度 V 随时间 t的函数关系图示
由式 (10)可知 ,当 t→∞时 , v = vT ,而当 t取近
于
m时
t
,
v
=
vT
(1
-
1) e
= 0. 632vT
按此方案改造后 ,完全能够满足高速生产要 求 ,改造费用低 ,时间短 ,可以利用车间检修时间
(转 72页 )
总 第 156 期 冶 金 设 备 2006年 4月第 2期
-
ln ( vT
-
v)
+ lnVT
=k m
t
ln ( vT - v) = - k t
图 1 步进式棒材冷床示意图
a———平面布置 b———输入侧结构 1—升降拨入瓣 ; 2—固定齿板 ; 3—动齿条 ; 4—静齿条 ; 5—输入辊道 ; 6—拨入瓣驱动电机 ; 7—动台面驱动电机
调试过程中发现 , 轧件撞齿条存在两种现 象 ,一是床面动作周期变长了 (由于抱闸紧或电 机降电流启动造成启动慢等原因 ) ,第一根钢过 来正常 ,紧接着第二根过来 ,由于动齿条还没完 全移过一个齿距 ,造成轧件整个长度方向蹭动齿 条 ,严重时轧件头部撞击动齿条时改变方向即造 成“耍龙 ”事故 。第二种现象是基于第一种现象 发生的 ,当感觉床面动作慢时 ,缩短延时时间至 2. 7 s,第一根钢正常 ,第二根钢过来时 ,发现床面 不动 ,第三根钢也正常 ,第三根钢和第二根钢落 在一个静齿条上 ,以后都是两根落在一个静齿条 上 。这是由于延时时间小于床面动作周期 ,导致 动台面没有复位 ,启动命令又到了 ,命令冲突 ,系 统干脆不执行 ,待第三根钢来时 ,动台面早已在 初始位置了 ,又可以执行命令了 。将延时调整为 3. 0 s时 ,由于动台面启动过早 ,轧件在固定齿板 上滑行制动还没有停止 ,在快到冷床末端时将头 部撞弯 ,虽然不会造成事故 ,但影响定尺率和成 材率 。调试还包括改变动台面初始位置的调整 (通过调传动轴上的主令控制器 )并结合调延时 、 调电机启动电流 、调制动抱闸等综合措施 。
所以 ,只要
tµ
m时 ,可以认为
k
v≈ vT。也就是
说 ,当重锤下降时间符合 tµ m条件时 ,重锤即以此
k
极限速度匀速下降 。
这也是调速电机匀速下降时 , 以 f4 为阻滞力所需 要建立的数学模型 , 只不过本文论述中的 f4 以平 衡稳速器产生的阻滞力 , 使卷扬探尺设备更为简 单、易于操作和维护 ,并且现场使用中 f3 磨擦力为 钢丝绳张力 ,去掉低电压形成的张力 ,使重锤重量 减轻也很好的达到跟踪料面浮尺的目的 。故设备 电控使用和维护更为方便 ,而且节能 ,卷扬电机每 天用电不到 0. 5度。 4 结束语
— 78 —
通过反复调试及分析 ,一致认为造成撞齿条 的根本原因是动台面动作周期过长 ,而对于 120m 宽的冷床 ,由于上冷床的轧件较长 ,前后两根轧 件的间隔时间较长 ,就有可能避免撞齿条现象的 发生 。 3 改进措施
参考国内外步进式冷床的经验 ,提出最佳改 进方案如下 :
如图 2所示 ,在现有输入辊道侧主电机位置 安装一组气胎式离合器 、气胎式制动器 、飞轮 ,与 现有蜗轮减速机一端相连 ,取消一台电机 ,将原 来的两台电机驱动改为一台电机驱动 ,电机由启 停工作制改为连续工作制 ,实践证明 ,由于飞轮 蓄能作用 ,一台电机能力足够 ;同时 ,通过皮带轮 进一步加大速比 , 理论计算动台面运转周期为 2. 7 s,气胎式离合器在气压 0. 5～0. 7M P……a情 况下机械滞后时间为 50～60m s,实际动台面运转 周期为 2. 8 s,基本与拨入周期相当 。
KEYWO RD S Bar W alking beam cooling bed Striking moving beam
1 引言 目前 ,国内棒材冷床几乎都是步进式冷床 ,
根据轧机产量不同 、轧制速度不同 ,冷床的床体 尺寸和动作周期也不同 ,除冷床床面 (动台面 )结 构型式基本相同外 , 冷床上料拨入装置结构型 式 、驱动方式及动台面驱动方式都不尽相同 。就 轧件上冷床方式而言 ,存在两种方式 ,一是辊道 加拨入装置制动 ,一是夹尾器制动加引料管 ,其 中后一种方式由于影响成品表面质量 , 应用较 少 。前一种方式的拨入装置也经历了几代发展 , 早期有拉杆翻板式和升降拨入瓣式 ,拉杆翻板式 只适合速度 < 10m / s,且易划伤成品表面 ,现已淘 汰 。升降拨入瓣式由于其结构简单 、实用 ,曾经 被广泛推广 。近期通过引进出现了升降裙板热 ,
参考文献
[ 1 ]程守洙 ,江之水. 普通物理学第一册力学 , 1980 [ 2 ]程守洙 ,江之水. 普通物理学第二册电场和磁场 , 1980
(收稿日期 : 2005 - 12 - 07)
(接 78页 )
图 2 动台面驱动结构改进前后示意图 a———改进前 b———改进后
1—驱动电机 ; 2—液力制动器 ; 3—蜗轮减速机 ; 4—气胎式离合器 ; 5—飞轮 ; 6—气胎式制动器 ;
Cheng Zhisong1 Han Shoum ei1 Xu Yandong1 Xue Hui2 Si Shuishan2
(1: University of Science and Technology B eijing; 2: Henan Xingyang Iron and Steel Company)
7—皮带轮传动副
进行。本方案最大的优点在于交流电机驱动 ,电控 — 72 —
系统简单 ,基本维持不变 。同时由于电机由启停工 作制改为连续工作制 ,避免了原电机启动电流对电 网的冲击 。 4 结束语
1) 为适应高速棒材生产 ,步进式冷床动台面 必须要有较快的动作周期 ,并且制动要灵敏 ,准确 。
2) 动台面动作周期应小于或等于拨入周期 , 确保不会发生轧件撞齿条现象 。
4) 本文对棒材轧机提速改造具有一定的参考 价值 。
参考文献 [ 1 ]荣占毅等. 260 轧机棒材机组冷床改造.《冶金设备 》
2001 (3) (收稿日期 : 2005 - 11 - 18)
由于升降裙板具有中位制动而受到较多应用 ,但 其结构复杂 ,投资较大 。动台面驱动方式有直流 电机和交流电机两种驱动型式 。本文就刚投产 的适合轧件速度 16m / s的拨入瓣式冷床调试出 现的问题进行分析 ,并提出改进措施 。 2 故障原因
信阳钢铁公司投产的年产 40 万吨棒材生产 线使用的步进式冷床上料拨入型式为拨入瓣式 , 床面尺寸为 84 ×8. 4m ,拨入瓣长度为 120m ,有 3 台交流电机驱动 ,机械和电气同步 ,电机启停工 作制 。动台面有 2台交流电机驱动 ,机械和电气 同步 ,电机启停工作制 。如图 1 所示 。设计拨入 周期为 2. 5 s,床面动作周期为 2. 8 s,轧件制动主 要靠轧件与拨入瓣之间及轧件与固定齿板之间
摘要 对国内某厂新建的步进式棒材冷床结构进行了简要介绍 ,并对轧制速度 16m / s情况下轧件头部 撞击动齿条原因作了详细分析 ,认为动台面运转周期长是主要原因 ,同时提出了解决方案 。
关键词 棒材 步进式冷床 撞齿条 中图分类号 TG333. 3 文献标识码 B
Rea son Ana lysis of Str ik ing M ov ing Gear Rack for Bar Wa lk ing Beam Cooling Bed
① 作者简介 :程知松 , 1967年出生 ,毕业于北京科技大学 ,副研究员 ,长期从事小型棒 、线材生产线设计与研究
— 77 —
总 第 156 期 冶 金 设 备 2006年 4月第 2期
的摩擦力 。当成品速度为 16m / s时 ,经常出现轧 件头部撞齿条现象 ,此类冷床 70 ×6. 5m 用于成 品速度 12m / s时未出现这种现象 ,在首钢 300小 型厂及包钢小型厂 120 ×12m 冷床上 (成品速度 为 16m / s)也没有这种现象 。经过现场反复调试 及分析 ,发现设计上考虑不周 ,主要原因在动作 周期 。老式设计 YZR 交流电机制动都是采用电 磁制动器或液力制动器 , 对于负荷比较大的机 构 ,这种靠机械摩擦制动就很不稳定 ,抱闸调松
这种探尺机投资少见效快 ,安装维护Baidu Nhomakorabea便而 且安全可靠 。当平衡稳速器意外损坏 ,也不影响探 尺机正常使用 。免维护安装调试完成后 ,可免去一 切保养和维护 ,即可保证长期正常使用而不损坏 。 操作简单 ,一般人员都能操作探尺机。
而且本机集机电一体化所带的二次仪表 ,输 出的开关量和模拟量 ,可直接连接 PC机和 PLC参 与高炉自动化控制 。
AToptraill
No. 156 2006
M E TA L冶LU R金G IC A设L
备 EQU
IPM
EN
T 2 00 6总年第4月15第6期2期
·现场经验 ·
棒材步进式冷床撞齿条原因分析
程知松 1① 韩守梅 1 徐言东 1 薛辉 2 司水山 2
(1:北京科技大学 北京 100083; 2:河南信阳钢铁公司 信阳 464000)
了 ,原始位置漂移 ,抱闸调紧了 ,启动慢 ,动作周 期长 。现场实测 ,冷床拨入周期为 2. 8 s,床面动 作周期为 3. 2 ～3. 8 s。拨入比较稳定 ,关键在于 床面 。正常生产情况下 ,床面动作和拨入是匹配 的 ,动台面启动信号是由拨入瓣启动信号经 PLC 延时触发的 ,延时时间经反复修改最后定为 3. 3 s, 此值为临界点 ,还要配合好抱闸松紧程度和动齿 条初始位置 ,调整难度非常大 ,经常漂移 ,给生产 带来麻烦 。
ABSTRACT A new - made walking beam cooling bed structure is introduced, the reason why the rolling stock head strikes moving beam under rolling speed 16m / s is specifically analyzed, it is thought that the main reason is longer running cycle time in moving beam , and the solution scheme is put forward.
vT
m
vT
-
v
=
vT
e-
k m
t
v = vT
(1
-
e-
k m
t
)
( 10)
式 (10)表述重锤下降速度 v随 t 增大的函数
关系 ,如图 2所示。
图 2 重锤下降速度 V 随时间 t的函数关系图示
由式 (10)可知 ,当 t→∞时 , v = vT ,而当 t取近
于
m时
t
,
v
=
vT
(1
-
1) e
= 0. 632vT
按此方案改造后 ,完全能够满足高速生产要 求 ,改造费用低 ,时间短 ,可以利用车间检修时间
(转 72页 )
总 第 156 期 冶 金 设 备 2006年 4月第 2期
-
ln ( vT
-
v)
+ lnVT
=k m
t
ln ( vT - v) = - k t
图 1 步进式棒材冷床示意图
a———平面布置 b———输入侧结构 1—升降拨入瓣 ; 2—固定齿板 ; 3—动齿条 ; 4—静齿条 ; 5—输入辊道 ; 6—拨入瓣驱动电机 ; 7—动台面驱动电机
调试过程中发现 , 轧件撞齿条存在两种现 象 ,一是床面动作周期变长了 (由于抱闸紧或电 机降电流启动造成启动慢等原因 ) ,第一根钢过 来正常 ,紧接着第二根过来 ,由于动齿条还没完 全移过一个齿距 ,造成轧件整个长度方向蹭动齿 条 ,严重时轧件头部撞击动齿条时改变方向即造 成“耍龙 ”事故 。第二种现象是基于第一种现象 发生的 ,当感觉床面动作慢时 ,缩短延时时间至 2. 7 s,第一根钢正常 ,第二根钢过来时 ,发现床面 不动 ,第三根钢也正常 ,第三根钢和第二根钢落 在一个静齿条上 ,以后都是两根落在一个静齿条 上 。这是由于延时时间小于床面动作周期 ,导致 动台面没有复位 ,启动命令又到了 ,命令冲突 ,系 统干脆不执行 ,待第三根钢来时 ,动台面早已在 初始位置了 ,又可以执行命令了 。将延时调整为 3. 0 s时 ,由于动台面启动过早 ,轧件在固定齿板 上滑行制动还没有停止 ,在快到冷床末端时将头 部撞弯 ,虽然不会造成事故 ,但影响定尺率和成 材率 。调试还包括改变动台面初始位置的调整 (通过调传动轴上的主令控制器 )并结合调延时 、 调电机启动电流 、调制动抱闸等综合措施 。
所以 ,只要
tµ
m时 ,可以认为
k
v≈ vT。也就是
说 ,当重锤下降时间符合 tµ m条件时 ,重锤即以此
k
极限速度匀速下降 。
这也是调速电机匀速下降时 , 以 f4 为阻滞力所需 要建立的数学模型 , 只不过本文论述中的 f4 以平 衡稳速器产生的阻滞力 , 使卷扬探尺设备更为简 单、易于操作和维护 ,并且现场使用中 f3 磨擦力为 钢丝绳张力 ,去掉低电压形成的张力 ,使重锤重量 减轻也很好的达到跟踪料面浮尺的目的 。故设备 电控使用和维护更为方便 ,而且节能 ,卷扬电机每 天用电不到 0. 5度。 4 结束语
— 78 —
通过反复调试及分析 ,一致认为造成撞齿条 的根本原因是动台面动作周期过长 ,而对于 120m 宽的冷床 ,由于上冷床的轧件较长 ,前后两根轧 件的间隔时间较长 ,就有可能避免撞齿条现象的 发生 。 3 改进措施
参考国内外步进式冷床的经验 ,提出最佳改 进方案如下 :
如图 2所示 ,在现有输入辊道侧主电机位置 安装一组气胎式离合器 、气胎式制动器 、飞轮 ,与 现有蜗轮减速机一端相连 ,取消一台电机 ,将原 来的两台电机驱动改为一台电机驱动 ,电机由启 停工作制改为连续工作制 ,实践证明 ,由于飞轮 蓄能作用 ,一台电机能力足够 ;同时 ,通过皮带轮 进一步加大速比 , 理论计算动台面运转周期为 2. 7 s,气胎式离合器在气压 0. 5～0. 7M P……a情 况下机械滞后时间为 50～60m s,实际动台面运转 周期为 2. 8 s,基本与拨入周期相当 。
KEYWO RD S Bar W alking beam cooling bed Striking moving beam
1 引言 目前 ,国内棒材冷床几乎都是步进式冷床 ,
根据轧机产量不同 、轧制速度不同 ,冷床的床体 尺寸和动作周期也不同 ,除冷床床面 (动台面 )结 构型式基本相同外 , 冷床上料拨入装置结构型 式 、驱动方式及动台面驱动方式都不尽相同 。就 轧件上冷床方式而言 ,存在两种方式 ,一是辊道 加拨入装置制动 ,一是夹尾器制动加引料管 ,其 中后一种方式由于影响成品表面质量 , 应用较 少 。前一种方式的拨入装置也经历了几代发展 , 早期有拉杆翻板式和升降拨入瓣式 ,拉杆翻板式 只适合速度 < 10m / s,且易划伤成品表面 ,现已淘 汰 。升降拨入瓣式由于其结构简单 、实用 ,曾经 被广泛推广 。近期通过引进出现了升降裙板热 ,
参考文献
[ 1 ]程守洙 ,江之水. 普通物理学第一册力学 , 1980 [ 2 ]程守洙 ,江之水. 普通物理学第二册电场和磁场 , 1980
(收稿日期 : 2005 - 12 - 07)
(接 78页 )
图 2 动台面驱动结构改进前后示意图 a———改进前 b———改进后
1—驱动电机 ; 2—液力制动器 ; 3—蜗轮减速机 ; 4—气胎式离合器 ; 5—飞轮 ; 6—气胎式制动器 ;
Cheng Zhisong1 Han Shoum ei1 Xu Yandong1 Xue Hui2 Si Shuishan2
(1: University of Science and Technology B eijing; 2: Henan Xingyang Iron and Steel Company)
7—皮带轮传动副
进行。本方案最大的优点在于交流电机驱动 ,电控 — 72 —
系统简单 ,基本维持不变 。同时由于电机由启停工 作制改为连续工作制 ,避免了原电机启动电流对电 网的冲击 。 4 结束语
1) 为适应高速棒材生产 ,步进式冷床动台面 必须要有较快的动作周期 ,并且制动要灵敏 ,准确 。
2) 动台面动作周期应小于或等于拨入周期 , 确保不会发生轧件撞齿条现象 。