Автоматизированное управление осепрокатным станом
Рассмотрены функции автоматизированной системы управления рабочей клетью осепрокатного стана, приведена структурная схема комплекса технических средств, проанализированы основные принципы построения системы....
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2015
|
| Schriftenreihe: | Металл и литье Украины |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160484 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Автоматизированное управление осепрокатным станом/ Г.Г. Грабовский, В.Б. Корбут, Н.Г. Иевлев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 1. — С. 28-32. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-160484 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1604842019-11-08T01:25:58Z Автоматизированное управление осепрокатным станом Грабовский, Г.Г. Корбут, В.Б. Иевлев, Н.Г. Рассмотрены функции автоматизированной системы управления рабочей клетью осепрокатного стана, приведена структурная схема комплекса технических средств, проанализированы основные принципы построения системы. Розглянуто функції автоматизованої системи керування робочою кліттю осепрокатного стана, наведена структурна схема комплексу технічних засобів, проаналізовані основні принципи побудови системи. The paper considers functions of the automated control system for the axis-rolling mill, offering a structural scheme of the complex of technical means and analyzing basic system creation principles 2015 Article Автоматизированное управление осепрокатным станом/ Г.Г. Грабовский, В.Б. Корбут, Н.Г. Иевлев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 1. — С. 28-32. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 2077-1304 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160484 621.771:658.011.54/011.56 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Рассмотрены функции автоматизированной системы управления рабочей клетью осепрокатного стана, приведена структурная схема комплекса технических средств, проанализированы основные принципы построения системы. |
| format |
Article |
| author |
Грабовский, Г.Г. Корбут, В.Б. Иевлев, Н.Г. |
| spellingShingle |
Грабовский, Г.Г. Корбут, В.Б. Иевлев, Н.Г. Автоматизированное управление осепрокатным станом Металл и литье Украины |
| author_facet |
Грабовский, Г.Г. Корбут, В.Б. Иевлев, Н.Г. |
| author_sort |
Грабовский, Г.Г. |
| title |
Автоматизированное управление осепрокатным станом |
| title_short |
Автоматизированное управление осепрокатным станом |
| title_full |
Автоматизированное управление осепрокатным станом |
| title_fullStr |
Автоматизированное управление осепрокатным станом |
| title_full_unstemmed |
Автоматизированное управление осепрокатным станом |
| title_sort |
автоматизированное управление осепрокатным станом |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2015 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/160484 |
| citation_txt |
Автоматизированное управление осепрокатным станом/ Г.Г. Грабовский, В.Б. Корбут, Н.Г. Иевлев // Металл и литье Украины. — 2015. — № 1. — С. 28-32. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Металл и литье Украины |
| work_keys_str_mv |
AT grabovskijgg avtomatizirovannoeupravlenieoseprokatnymstanom AT korbutvb avtomatizirovannoeupravlenieoseprokatnymstanom AT ievlevng avtomatizirovannoeupravlenieoseprokatnymstanom |
| first_indexed |
2025-07-14T13:06:51Z |
| last_indexed |
2025-07-14T13:06:51Z |
| _version_ |
1837627774469144576 |
| fulltext |
28 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (260) ’2015
деформации в валках последовательно проходят все
сечения заготовки по длине. Нажимные механизмы
во время прокатки меняют положение рабочих вал-
ков, синхронно приближая или удаляя их от оси из-
делия. Режим работы гидравлического привода на-
жимного механизма задается копиром в зависимости
от длины выходящего из валков конца заготовки, чем
достигается полная автоматизация получения про-
филя заданной периодичности сечения по длине. Ра-
бочие валки стана имеют дисковую или коническую
форму. Заготовка прокатывается при наличии значи-
тельного осевого натяжения, создаваемого гидрав-
лическим цилиндром. Технические характеристики
стана [3] представлены в таблице.
Заготовки подают рольгангом через установку ги-
дросбива окалины [4] к передаточному устройству,
которое направляет их на приемный стол, откуда
последние скатываются в желоб стана. С приемно-
го желоба через проводку закрытого типа заготовку
А
ктуальность проблемы. Во многих отраслях
машиностроения требуются в большом количе-
стве детали круглого сечения, диаметр которых
по длине меняется (полуоси для автомобилей,
различные ступенчатые валы и т. д.). Прокатка этих
деталей осуществляется на трехвалковых осепро-
катных станах. Повышение точности геометрических
размеров проката и производительности этих станов
является актуальной проблемой [1].
Изложение основного материала. Осепрокат-
ному стану «250» Днепровского металлургического
комбината им. Дзержинского – единственному в Укра-
ине стану по производству катаных осей – исполни-
лось 35 лет. Аналогичного производства сплошных
черновых осей подвижного состава железнодорож-
ного транспорта на территории бывшего СССР и в
мире не существует [2]. Основной сортамент стана
«250» поперечно–винтовой периодической прокат-
ки составляют черновые сплошные вагонные оси,
заготовки профильные для тепловозных осей, оси
черновые сплошные для тележек, а также круглые
заготовки диаметром от 130 до 230 мм. В настоящий
момент осепрокатный цех может производить поряд-
ка 30 разных видов осей.
Последние годы осепрокатный цех ввиду экономи-
ческой целесообразности работает «эпизодически» –
прокатывает уже полученные заказы и часть заго-
товки на перспективу, останавливается под накопле-
ние металла. Этот ритм работы позволяет в период
функционирования стана давать ему максимальную
нагрузку, при которой наиболее эффективно исполь-
зуются производственные мощности, исходные мате-
риалы и энергоносители, а в периоды простоев дает
возможность проводить планово-предупредительные
работы по профилактике оборудования, ремонты ад-
министративно-бытовых и производственных поме-
щений и т. д. За последние пять лет внутренний ры-
нок Украины и рынок потребления осей на территории
бывшего СССР начал оживляться, постепенно стали
расти объемы заказов на осевую заготовку.
Стан функционирует следующим образом. Три
рабочих валка приводятся во вращение через уни-
версальные шпиндели и прокатывают находящуюся
между ними заготовку. Одновременно заготовка пе-
ремещается в направлении своей оси, так что зону
УДК 621.771:658.011.54/011.56
Г. Г. Грабовский, В. Б. Корбут*, Н. Г. Иевлев*
Киевский институт автоматики, Киев
*Институт проблем математических машин и систем НАН Украины, Киев
Автоматизированное управление осепрокатным станом
Рассмотрены функции автоматизированной системы управления рабочей клетью осепрокатного стана,
приведена структурная схема комплекса технических средств, проанализированы основные принципы
построения системы.
Ключевые слова: осепрокатный стан, автоматизированная система управления, экономическая
эффективность
Технические характеристики стана
Наименование параметра Значение
Характеристика заготовки:
диаметр, мм, не более
длина, мм, не более
290
2400
Характеристика готового профиля:
диаметр, мм, не более
длина, мм, не более
270
3100
Энергосиловые параметры:
давление масла на валок, тс, не более
длительно действующий крутящий
момент на одном валке, тс.м, не более
натяжение при прокатке, тс, не более
120
7
60
Скоростные параметры:
число оборотов валков, об/мин
скорость выхода проката, м/мин
угол подачи валков, град
40…80
4…8
4…6
Энергетические параметры:
мощность главного привода, кВт
род тока главного привода
давление масла в гидросистеме стана,
Мпа (кгс/см2)
давление масла в системе перевалки,
Мпа (кгс/см2)
давление воздуха в пневмосистеме
стана, Мпа (кгс/см2)
1350
постоянный
2…10(20…100)
до 20(до 200)
0,4…0,6(4…6)
29МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (260) ’2015
– управление положением валков для формиро-
вания осевой заготовки заданной формы и геометри-
ческих размеров;
– управление скоростью тележки натяжения в
функции длины и заданной формы осевой заготовки.
АСУ РК реализует следующие информационные
функции:
– хранение библиотеки параметров прокатки
(«электронная копировальная линейка») для всей
номенклатуры сортамента, прокатываемого на стане;
– оперативный выбор параметров прокатки осе-
вой заготовки, определяемых наряд-заданием;
– оперативное создание новых библиотек пара-
метров прокатки при освоении новых сортаментов;
– формирование таблиц профилей копироваль-
ных линеек для всей номенклатуры сортаментов;
– измерение в потоке геометрических размеров
(диаметров и длин по участкам) осевых заготовок;
– формирование по результатам измерения гео-
метрических размеров данных для оперативной кор-
рекции библиотеки параметров прокатки текущего
сортамента (при необходимости);
– контроль положения валков и тележки натяжения;
– контроль давления в гидроцилиндре заталкива-
теля и в гидроцилиндрах валков (в общей магистра-
ли и в магистрали каждого цилиндра);
– контроль температуры осевой заготовки в зоне
измерителя геометрических размеров;
– контроль давления воздуха в системе охлажде-
ния и обдува датчиков измерителя геометрических
размеров;
– формирование и выдачу на монитор вальцов-
щика геометрических размеров осевых заготовок те-
кущего сортамента;
– формирование и выдачу на монитор оператора
стана видеокадров, отображающих ход технологиче-
ского процесса и состояние основных механизмов кле-
ти, а также состояние датчиков технологической ин-
формации и других устройств и компонентов системы;
– формирование, архивирование на машинных
носителях и печать (в конце каждой смены или по за-
просу) протоколов прокатки.
В состав автоматизированной системы управ-
ления рабочей клетью осепрокатного стана
«250» (рис. 1) входят измеритель геометрических
размеров осевых заготовок (рис. 2), комплект датчи-
ков технологической информации, средства вычис-
лительной техники, средства человеко-машинного
интерфейса, вспомогательное оборудование.
Измеритель геометрических размеров [5] обеспе-
чивает заданные техническим заданием заказчика
погрешности измерения диаметров (±0,5 мм) и длин
(±1,0 мм для длин до 1000 мм, ±2,0 мм для длин от
1001 до 2000 мм, ±3,0 мм для длин свыше 2001 мм)
участков осевых заготовок. В состав измерителя вхо-
дят лазерные триангуляционные датчики, пирометр
и вычислительное устройство. Последнее, по инфор-
мации лазерных датчиков и пирометра, вычисляет
геометрические размеры осевой заготовки в разных
сечениях при текущей температуре и при 20 ºС и пе-
редает эти данные в АСУ РК. Одновременно инфор-
мация о геометрических размерах осевых заготовок,
подают заталкивателем к рабочим валкам. При выхо-
де из валков передний конец заготовки захватывает
автоматический зажим тележки натяжения.
По мере продвижения тележки подается сигнал к
валкам от копировальной линейки через следящую
систему стана, в результате чего валки перемеща-
ются по заданной программе. При этом происходит
формирование профиля готового изделия. Профиль
копировальной линейки зеркально соответствует
профилю готового изделия.
После выхода из клети профильное изделие вы-
талкивают из автоматического зажима тележки натя-
жения и передают люнетом на транспортную тележ-
ку. Транспортная тележка перемещает готовый про-
филь к сталкивателю или передаточному устройству
за станом. Оттуда попадает на транспортер готовой
продукции, далее к пилам горячей резки, а затем – на
холодильник для охлаждения до температур ≤520 °С.
После охлаждения на холодильнике оси подвергают
нормализации при температурах 840-870 °С в тече-
ние 3-х часов с горячего посада (>350 °С) и 3,5 ч с
холодного (<350 °С) посада. Все оси подвергают уль-
тразвуковой дефектоскопии.
Работа по улучшению качества осей и снижению
количества брака ведется в цехе постоянно и плано-
мерно. Используются в этом направлении все скрытые
резервы. Многие проблемы повышения качества про-
катной продукции могут быть решены путем внедре-
ния автоматизированной системы управления станом.
Модернизация стана «250» и оснащение его авто-
матизированной системой управления были включе-
ны в планы технического перевооружения Днепров-
ского металлургического комбината им. Дзержинско-
го, но по объективным причинам пока перенесены на
более поздние сроки.
Описанные ниже технические решения по созда-
нию автоматизированной системы управления ра-
бочей клетью осепрокатного стана «250» (АСУ РК)
были разработаны в соответствии с требованиями
«Технического задания на разработку автоматизи-
рованной системы управления рабочей клети стана
«250» осепрокатного цеха».
АСУ РК предназначена, для управления процес-
сом горячей поперечно-винтовой прокатки профиль-
ных заготовок для вагонных и тепловозных осей, пе-
риодических профилей другого назначения, а также
круглой заготовки.
Целью создания АСУ РК является:
– повышение точности и стабилизация геометри-
ческих размеров проката;
– увеличение производительности стана за счет
сокращения времени его перестройки на новый ти-
поразмер;
– регламентация режимов прокатки в соответ-
ствии с сортаментом и типоразмерами прокатывае-
мой продукции на стане с целью повышения надеж-
ности функционирования оборудования стана;
– увеличение срока службы оборудования стана
за счет использования современной техники с высо-
кими надежностными характеристиками.
АСУ РК реализует следующие управляющие
функции:
30 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (260) ’2015
Схема управления рабочей клетью стана 250
Схема измерения геометрических размеров осевой заготовки
Рис. 1.
Рис. 2.
31МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (260) ’2015
1. Архангельский В. И., Грабовский Г. Г., Иевлев Н. Г. Выбор и оценка стандартной системы планирования ресурсов и
управления производством // Автоматизація виробничих процесів. – 2007. – № 1 (24). – С. 23-27.
2. Прокатные станы / В. Г. Антипин, С. В. Тимофеев, Д. К. Нестеров и др. // Средне, мелкосортные и специальные ста-
ны. – М.: Металлургия, 1992. – Т. 2. – 496 с.
3. Королев А. А. Прокатные станы. Конструкция и расчет. – М.: Машгиз, 1958. – 452 с.
4. Грабовский Г. Г., Иевлев Н. Г., Чистопьянов О. Ф. Современные энергоресурсосберегающие технологии гидравлическо-
го удаления окалины на станах горячей прокатки. – Автоматизація виробничих процесів. – 2005. – № 1(20). – С. 83-88.
5. Дорофеев В. В. Развитие теории и практики процессов калибровки и прокатки фланцевых профилей: Автореферат
дис. … докт. техн. наук. – Новокузнецк, 2011.
ЛИТЕРАТУРА
прошедших процедуру измерения, выдается на мо-
нитор вальцовщика.
Конструкция измерителя предусматривает защиту
лазерных датчиков и пирометра от теплового излуче-
ния заготовки в случае непредусмотренной останов-
ки последней в зоне измерителя.
Комплект датчиков технологической информации
обеспечивает контроль и измерение технологиче-
ских параметров. В комплект датчиков входят дат-
чики давления, ультразвуковой датчик перемещения
тележки натяжения, индуктивный датчик положения
валков и др. Датчики имеют исполнение и степень
защиты от воздействия неблагоприятных факторов
внешней среды, позволяющие им надежно работать
в условиях прокатного производства.
Средства вычислительной техники обеспечивают
реализацию всех функций АСУ РК, требующих вы-
полнения вычислительных и логических операций.
Они обеспечивают прием и обработку сигналов от
датчиков технологической информации, формирова-
ние управляющих воздействий, общение с операто-
ром и т. п. В состав средств вычислительной техники
входят промышленный компьютер и промышленный
контроллер с соответствующими модулями ввода-
вывода сигналов.
Средства человеко-машинного интерфейса обеспе-
чивают весь спектр взаимодействий человека-операто-
ра с машиной. В их состав входят средства ввода-вы-
вода информации, такие как клавиатура и мышь, а так
же средства отображения информации – мониторы.
Для общения оператора с системой целесообразно
применение специализированной цифро-символьной
клавиатуры и трекбола, который заменяет манипуля-
тор «мышь». Оба устройства выполнены в пылевлаго-
защищенном исполнении и пригодны для эксплуата-
ции на постах управления прокатных станов.
В настоящее время наиболее распространены
TFT – мониторы с диагональю экрана 17…19 дюймов.
Однако они не обладают пылевлагозащитой и требу-
ют применения специальных защитных кожухов для
эксплуатации в условиях прокатного производства.
Вспомогательное оборудование обеспечивает
бесперебойное функционирование системы в слу-
чаях кратковременного исчезновения напряжения
питания, печать твердых копий протоколов прокатки
и других документов, хранение архивов библиотек
программ прокатки и протоколов прокатки на мо-
бильных машинных носителях, надежную физиче-
скую связь всех компонентов системы и измерителя
геометрических размеров.
Для обеспечения перечисленных выше функций в
состав вспомогательного оборудования системы вклю-
чаются источники бесперебойного питания, лазерный
принтер, мобильные устройства памяти – «Flash USB»,
клеммные шкафы и переходные коробки со степенью
защиты от влияния окружающей среды IP-67, самоза-
жимные системы клемм фирмы «WAGO».
Технические решения, заложенные в систему,
предусматривают, как автоматический режим рабо-
ты, так и традиционный, с применением копироваль-
ных линеек и управлением гидроцилиндрами затал-
кивателя и тележки натяжителя в ручном режиме.
Экономическая эффективность АСУ РК достига-
ется за счет следующих факторов:
– увеличения производительности стана за счет
сокращению времени его перестройки на новый ти-
поразмер;
– сокращения количества брака и расходов на до-
полнительную обработку продукции за счет повыше-
ния точности геометрических размеров проката;
– уменьшения расходных коэффициентов метал-
ла за счет повышения точности реализации задан-
ных геометрических размеров проката (при возмож-
ности перефабрикации заготовок).
Увеличение производительности стана достигает-
ся за счет замены копировальных линеек «электрон-
ной копировальной линейкой» – библиотекой про-
грамм прокатки, хранящихся в ПК, и автоматизации
операций по настройке стана, то есть сокращения
времени перестройки стана на новый типоразмер.
Ожидаемый годовой экономический эффект от
внедрения системы составляет более 3,6 млн грн,
срок окупаемости АСУ РК 0,33 года.
Выводы
Внедрение АСУ РК обеспечит уменьшение рас-
ходных коэффициентов металла за счет сужения по-
ля допусков и стабилизации геометрических разме-
ров проката, сокращение количества брака и увели-
чение ресурса рабочего времени за счет сокращения
простоев для перестройки на другой типоразмер.
32 МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ № 1 (260) ’2015
Розглянуто функції автоматизованої системи керування робочою кліттю осепрокатного стана, наведена структурна
схема комплексу технічних засобів, проаналізовані основні принципи побудови системи.
Грабовський Г. Г., Корбут В. Б., Ієвлєв М. Г.
Автоматизоване керування осепрокатним станомАнотація
Ключові слова
осепрокатний стан, автоматизована система керування, економічна ефективність
Grabowski G., Corbut V., Ievlev N.
Automated control of the axis-rolling millSummary
The paper considers functions of the automated control system for the axis-rolling mill, offering a structural scheme of the
complex of technical means and analyzing basic system creation principles.
axis-rolling mill, automated control system, economic efficiencyKeywords
Поступила 28.01.2015
Продолжается подписка на журналы
«Металл и литьё Украины»
и «Процессы литья»
на 2015 год.
Для подписки на журналы необходимо
направить письмо-заказ по адресу:
03680, Україна, м. Київ-142, МСП,
бул. Вернадського, 34/1,
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
или факсом (044) 424-35-15.
Счёт-фактура согласно заказу высылается письмом, по факсу или E-mail.
Редакция готова предоставить электронную версию журналов
на компакт-диске.
Стоимость одного журнала – 40 грн.
Годовая подписка (для Украины):
«Металл и литьё Украины» – 480 грн,
«Процессы литья» – 240 грн.
Годовая подписка для зарубежных стран – 100 $.
|