Способ управления процессом холодной поперечной прокатки труб

 

Сеюз Советскнх

Сецналнстнческнх

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«»654318 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М. Кл. (22) Заявлено р4р677 (21) 2367194/22-О2 с присоединением заявки №

В 21 В 37/00.

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 30.0 3.79. Бюллетень ¹ 12

Дата опубликования описания 300379 (53) УДК 621.774. .352 (088.8) (72) Автор изобретении т - =-

«

Ъ

Е с

Е i-, A. Н. Поляков

Pl) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ХОЛОДНОЙ

ПОПЕРЕЧНОЙ ПРОКАТКИ ТРУБ

Изобретение относится к области прокатки труб, а точнее — к способу управления процессом холодной прокатки труб на оправке.

Изобретение наиболее эффективно может быть использовано при холодной поперечной прокатке труб на цилиндрической оправке. При известных способах поперечной прокатки труб имеют место изменения упругих деформаций клети, приводящие к колебаниям размеров труб. Предлагаемый способ управления процессом прокатки направлен на обеспечение стабилизации упругих деформаций клети.

Из известных способов управления процессом холодной поперечной прокатки труб наиболее близким по технической сущности является способ управления, осуществляемый с определенной заданной величиной осевой подачи, приходящейся на один оборот заготовки (1).

Недостаток известного способа 25 холодной поперечной прокатки труб заключается в том, что при его применении имеет место изменение упругих деформаций клети стана вследствие колебания размеров и других парамет« З) ров заготовок, что приводит к колебаниям размеров труб.

Целью изобретения является стабилизация средних размеров (диаметра и толщины стенки) труб посредством управления режимом деформации.

Это достигается созданием способа управления процессом холодной попе.речной прокатки труб, включающего предварительное задание величины осевой подачи трубы, приходящейся на один оборот заготовки (оборотной подачи), при реализации которого в процессе прокатки изменяют оборот.ную подачу в функции отклонения дР фактического давления Р,р металла на валки от заданного давления Рз в соответствии с выражением

S(aP)=S + (4)

К.д Р где S — первоначально заданная

9 величина оборотной подачи;

Р=Рэ-P — алгебраическая величина ф . отклонения давления;

Рэ — заданное давление;

Рф — фактическое .давление металла на валки;

К вЂ” коэФфициент усиления автоматической системы управления, мм/мин кг;

654318

n — частота вращения загоговки, об/мин, причем заданные значения оборотной подачи SЗ и давления

Ря принимают ранным максймально допустимым значениям для случая прокатки заготовки с минусовым допуском, исходя при этом из обычных технологических требований.

На чертеже дана схема устройства. для реализации способа управления процессом холодной поперечной прокатки труб. 10

Устройство содержит рабочие валки

1, прокатынаемую трубу 2, оправку 3, патрон 4 тянущей каретки, регулируемый привод 5 подачи, регулятор 6 привода подачи, датчик 7 измерения дав- )5 ления металла на валки (например,, месдоза), усилитель 8, привод 9, осуществляющий сведение и разведение рабочих валков, датчик 10 обратной связи по скорости, а также элементы

11 и 12 сравнения.

Напряжением U3«, поступающим на элемент сравнения 11, задают скорость рабочей подачи в соответствии с первоначально заданным значением оборотной подачи. Напряжением U3g I поступающим на элемент 12 сравнения, задают величину давления металла на валки.

На элемент сравнения 11 дополнительно подают напряжение обратной сн язи

Ug = К (П т 0,) где П вЂ” напряжение, поступающее с датчика изменения давления;

К4 коэффициент усиления усилителя 8; 35 пропорциональное отклонению дР давления и имеющее тот же знак, которое суммируют с напряжением U><, в результате чего уменьшают оборотную подачу при увеличении давления и на- 40 оборот.

При этом функциональная зависимость регулируемой в процессе прокатки оборотной подачи S от величины отклонения давления hP определяется выражением (1) .

Погашение точности прокатки при применении предлагаемого способа обуслонлено следующим.йежду давлением P металла на валки и величиной оборотной подачи S при холодной поперечной прокатке труб на цилиндрической опранке имеется приблизительно следующая функциональная зависимость:

Р=а 93Р ht . Ë 55 где Ь вЂ” коэффициент пропорциональности ) суммарное обжатие по толщине стенки, равное: 60 д = где t и t — толщина стенки эагоЭ тонки и заданная толщина стенки трубы йз выражения (2) следует, что давление является функцией оборотной подачи S и толщины стенки 3. заготовок, причем изменением оборотной подачи можно компенсировать влияние отклонений t> на неличину давления P металла на валки, т.е. обеспечить стабилизацию давления.

В свою очередь стабилизация давления обеспечивает стабилизацию величины отжатия валков при прокатке, что повышает точность как диаметральных размерон, так и толщины стенки труб.

Например, заготовка с наружным диаметром 180 мм н толщиной стенки

20 мм имеет допуск на толщину стенки

2 2,5 мм.

Если заданная толщина стенки трубы составляет 10 мм, то д =г.. -г. =20+2,5-10=10+2,5 MM

В этом случае в соответствии с выражением (2) при известном способе управления процессом прокатки с постоянной величиной S давление P изменяется н диапазоне Д, определяемом выражением:

312

Pmax Ь В д 1тц>х

pig . - =1 б7 (3)

1111 A Я 1111п где Рщс,„и Р„„1„— давление при прокатке заготовок соответственно с максимальной и минимальной толщиной стенок.

Из выражения (3) следует, что давление при прокатке такой партии заГотовок изменяется более, чем в 1,5 раза, что приводит к значительному разбросу раэмерон труб в результате упругих деформаций.

Для стабилизации давления на определенном уровне, как следует из выражения (3), требуется изменять

3f2 в .этом диапазоне неличину S, т.е.

ПЩХ " „., (,,) где S с,„и Sщ„.„— подача при прокатке заготовок соответственно с минимальной и максимальной толщиной стенки.

В соответствии с уравнением (4) требуем1й для стабилизации давления диапазон Д изменения подачи S составляет:

Р = . = (.67 = (,4 (5)

5тах m111

Выраженне (5), полученное для Типичной заготовки, дает представление о требуемых пределах регулирования оборотной подачи. В рассматриваемом варианте автоматического управления регулирование величины оборотной подачи осуществляется как вверх, так и нниз от ее заданной величины, При такой реализации способа в систему требуется ввести блок ограничения максимальной величины о6оротной подачи, которая может ограничиваться, например, требуемым качеством поверхности труб.

При этом наряду с усложнением конструкции системы часть труб может

6543 оказаться прокатанной при работе блока ограничения подачи, т.е. без действия системы стабилизации упругих деформаций.

Этот недостаток устраняется, если задаваемые значения обороной подачи

S> и давления Рз принять равными мак- 5 симально допустимым значениям для случая прокатки заготовки с минусовым допуском, исходя из обычных технологических требований.

Поскольку на максимально допусти- 10 мую величину оборотной подачи налагают ограничения силовые факторы, то заданная таким образом оборотная подача, как правило, будет больше задаваемой величины оборотной подачи при отсутствии стабилизации давления.

В этом случае при прокатке остальных заготовок партии, имеющих большую толщину стенки, фактическая величина давления в соответствии с выражением (2), как правило, будет .больше заданного значения Рз на некоторую величину ЬР, в функции которой и осуществляют управление величиной оборотной подачи в соответствии с уравнением (1), направленное на ее уменьше- з5 ние по сравнению с заданной величиной

S и тем самым обеспечивают уменьшенйе отклонения bP.

Для оценки эффективности предложен ного способа в отношении стабилизации 30 давления пользуются выражением (1), в соответствии с которым

Вз) ьР (6)

В соответствии с вышеизложенным величина S регулируемой оборотной подачи, входящая в числитель выражения (6), изменяется в ограниченном диапазоне (S 6 S>) . Остальные входящие 40 в числитель выражения (6) величины и и Я являются постоянными для каждой партии труб. Поэтому в соответствии с уравнением (6), увеличивая коэффициент усиления К, можно довести максимальное значение отклонения Р давленйя до незначительной величины и тем самым обеспечить стабилизацию давления приблизительно на заданном уровне.

Как известно, повышение точности технологического процесса позволяет

18 В осуществлять прокатку труб в поле минусового допуска. Поэтому выполнение способа управления процессом холодной поперечной прокатки труб описанным выше образом обеспечит экономию. металла, что особенно существенно при сдаче труб по теоретической массе в метраже, а также уменьшение металлоемкости конструкций и трубопроводов или уменьшение припусков на последующую механи гескую обработку.

Формула изобретения

Способ управления процессом холодной поперечной прокатки труб, включающий задание величины осевой подачи, приходящейся на один оборот заготовки (оборотной подачи) для каждой партий труб, отличающийся тем, что с целью стабилизации средних размеров (диаметра и толщины стенки)труб, задают величину давления металла на валки; в процессе прокатки измеряют

:фактическое давление металла на валки и осуществляют прокатку с переменной величиной оборотной подачи S(hP), которую автоматически получают как функцию отклонения аР фактического давления металла на валки от заданного давления в соответствии с выражением з+ и

K-aP где S — первоначально заданная величина оборотной подачи

Р Р>-Р; алгебраическая величина отклонения давления, кгпв

P > — заданное давление, кг

P4, — фактическое давление металла на валки, кг;

К вЂ” коэффициент усиления автоматической системы управления, мм/мин-кг;

n — частота вращения заготовки, об/мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Шевакин Ю. Ф. Станы холодной прокатки труб. М., Металлургия, 1966, с. 143.

654318

Эакаэ 2279/5

Тираж 1033 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель A. Абросимов

Редактор Д. Павлова Техред M.Ïåòêo Корректор О.Ковинская