Распределение электроприводов тянущих роликов на машине непрерывного литья заготовок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат технических наук Лукьянов, Дмитрий Сергеевич

• Лукьянов, Дмитрий Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат технических наук Лукьянов, Дмитрий Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕКТРОПРИВОДУ ТЯНУЩИХ РОЛИКОВ ЗОНЫ ВТОРИЧНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ МНЛЗ.

1.1. Технологическая характеристика машины непрерывного литья заготовок криволинейного типа.

1.2. Технологическая характеристика роликовой проводки зоны вторичного охлаждения МНЛЗ.

1.3. Анализ технологических требований к электроприводу тянущих роликов МНЛЗ криволинейного типа.

1.4. Характеристика типового электропривода тянущих роликов МНЛЗ

1.5. Разработка и анализ критериев распределения электроприводов тянущих роликов.

1.6. Выводы и постановка задачи.

ГЛАВА 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ТЯНУЩИХ РОЛИКОВ В НАЧАЛЬНОЙ СТАДИИ РАЗЛИВКИ.

2.1. Расчет распределения электроприводов тянущих роликов радиального участка в подготовительном режиме работы МНЛЗ.

2.2. Расчет распределения электроприводов тянущих роликов в режиме начала разливки металла.

2.3. Расчет и анализ распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию удержания затравки.

2.4. Расчет и анализ распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию вытягивания затравки с головной частью слитка.

2.5. Разработка алгоритма распределения электроприводов тянущих роликов в начальной стадии разливки.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ТЯНУЩИХ

РОЛИКОВ В РАБОЧЕМ РЕЖИМЕ РАЗЛИВКИ СТАЛИ.

3.1. Расчет распределения вдоль ЗВО электроприводов тянущих роликов по критерию надежного вытягивания слитка.

3.1.1. Экспериментальное исследование коэффициента увеличения общего момента сопротивления вытягиванию слитка при разливке стали на низкой скорости.

3.1.2. Распределение электроприводов тянущих роликов по критерию вытягивания слитка.

3.2. Расчет и анализ распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию надежного вытягивания слитка на примере МНЛЗ ОАО "ММК".

3.3. Определение и экспериментальное исследование усилий давления от протягивания затвердевшей заготовки.

3.4. Распределение электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию минимизации продольных усилий в слитке.

3.5. Расчет и анализ распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критерию минимизации продольных усилий в слитке на примере МНЛЗ ОАО "ММК".

3.6. Разработка алгоритма распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО в рабочем режиме разливки.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. РАЦИОНАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ

ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ ТЯНУЩИХ РОЛИКОВ ВДОЛЬ ЗВО.

4.1. Сравнительный анализ результатов расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по разработанным методикам.

4.2. Разработка обобщенной методики и алгоритма рационального распределения электроприводов тянущих роликов.

4.3. Расчет распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по обобщенной методике для параметров MHJI3 ОАО "ММК".

4.4. Сравнительный технико-экономический анализ вариантов исполнения электропривода ТПУ.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Распределение электроприводов тянущих роликов на машине непрерывного литья заготовок»

Характерной особенностью развития в последние десятилетия черной металлургии в мире является внедрение в производство непрерывной разливки стали для получения заготовок для сортовых и листовых прокатных станов. Замена устаревшего способа получения заготовок, связанного с разливкой стали в изложницы с дальнейшей обработкой слитков на обжимных станах, на способ непрерывной отливки слитков на машинах непрерывного литья заготовок (MHJI3), пригодных по профилю и размерам для непосредственного их использования в прокатном производстве, позволила сократить металлургический цикл и капитальные затраты на производство проката. При этом на 20-30% снижается расход электрической энергии и топливно-энергетические затраты и, что особенно важно, на 10-15% увеличивается выход годного металла из жидкой стали [1,2]. В развитых индустриальных странах величина расходного коэффициента достигает уровня 1,04. 1,06 [3].

С каждым годом в черной металлургии растет количество установок непрерывной разливки стали. В 1998г. по сравнению с 1990г. доля разливаемой на MHJI3 стали от общего объема её производства возросла с 59,1% до 83,3%. В странах Европейского союза методом непрерывной разливки производится 95,8% заготовок, в Японии и США - соответственно 96,9% и 95,3%. В Российской Федерации доля непрерывной разливки стали в общем объеме её производства увеличилась в 2000г. по сравнению с 1990г. с 23% до 56,3% и по прогнозу к 2005 г. достигнет 75% [4,5].

Технология непрерывной разливки стали и конструкция MHJI3 постоянно совершенствуются в направлении повышения качества отливаемых заготовок и производительности каждой машины. Выполнен большой объем технологио г -<"■'/ ческих и конструктивных работ по совершенствованию как самой технологии разливки и МНЛЗ (электромагнитное перемешивание, модернизация участков зоны вторичного охлаждения (ЗВО), мягкое охлаждение металла в ЗВО и кристаллизаторе и т.д.) [3,6-14], так и систем автоматизированного электропривода отдельных агрегатов машины (системы стабилизации скорости вытягивания слитка, ограничение продольных усилий в кристаллизующемся слитке, диагностирование состояния и настройки электроприводов и т.д.) [12,15-17].

Следует отметить, что к электроприводам основных агрегатов MHJI3, а именно к электроприводам кристаллизатора и тянуще-правильных устройств (ТПУ), предъявляются более жесткие технологические требования, чем к электроприводам других металлургических агрегатов. Обусловлено это тем, что электроприводы MHJI3 не только реализуют задачи по перемещению материалов и оборудования как в доменном и конвертерном производствах или обеспечивают геометрические размеры продукта и качество поверхности, как, например, в прокатном производстве, но и определяют качество внутренней структуры заготовок. От надежности и точности работы систем автоматизированного электропривода MHJI3 прямо зависят устойчивость разливки стали, оптимальное протекание процесса кристаллизации жидкой стали, упрочнение оболочки слитка и отсутствие аварийных прорывов жидкого металла. Небольшая неисправность в электроприводе, которая может вызвать кратковременную остановку в работе прокатного стана и брак одного рулона, на MHJI3 может привести к длительной остановке машины на ликвидацию аварии после прорыва жидкого металла, потере всей плавки, весом около 500т., и нарушению ритмичности в работе цеха и предприятиях [1,3,12].

Для обеспечения надежной работы MHJ13 современного криволинейного типа при их проектировании и изготовлении ОАО "Уралмаш", основной конструктор и изготовитель слябовых MHJI3 в РФ, странах СНГ и до недавнего времени в Европе и Азии, придерживается концепции, основанной на мировом опыте непрерывной разливки стали и совершенствования машин, рассредоточения вдоль зоны вторичного охлаждения МНЛЗ большого числа (до 70) приводов тянущих роликов [3]. Необходимость использования большого числа приводных роликов в ЗВО является основной причиной применения в большинстве отечественных и зарубежных приводов ТПУ групповой схемы силового питания электродвигателей тянущих роликов от одного либо двух тиристорных преобразователей, что неминуемо приводит к снижению точности выполнения электроприводом предъявляемых к нему технологических требований и, как следствия, снижению качества непрерывнолитых заготовок и производительности MHJI3. Сдерживающим фактором применения индивидуальной схемы силового питания электродвигателей тянущих роликов от отдельных силовых преобразователей постоянного или переменного тока, позволяющей более точно реализовать технологические требования, предъявляемые к электроприводу ТПУ, является высокая стоимость одного силового преобразователя [3,12,18,19].

Анализ опубликованных материалов показал, что научно-обоснованная методика расчета числа приводных роликов и их рационального, обеспечивающего выполнение технологических требований к электроприводу ТПУ в различных режимах работы MHJT3, распределения вдоль технологического канала ЗВО отсутствует. Отсутствуют критерии, которым должно удовлетворять распределение тянущих роликов, а также методики и алгоритмы расчета числа и распределения приводов тянущих роликов по отдельным критериям, анализ их ранжирования по степени влияния на распределение приводов и общий алгоритм расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль технологического канала ЗВО.

В технической литературе приведены лишь общие методики расчета и распределения по тянущим роликам моментов сопротивления вытягиванию слитка из ЗВО и кристаллизатора, а также технологические требования и условия, которым с позиций обеспечения нормальной безаварийной разливки стали должен удовлетворять электропривод ТПУ в различных режимах работы МНЛЗ.

Диссертационная работа решает проблему рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль технологического канала ЗВО МНЛЗ и выбора минимального числа тянущих роликов на различных участках ЗВО и режимах работы МНЛЗ при повышении качества литых заготовок средствами индивидуального электропривода.

Достижение поставленной цели потребовало решения в диссертационной работе следующих задач:

- анализа технологических требований, предъявляемых к электроприводу ТПУ, в различных режимах работы МНЛЗ с позиции обеспечения стабильной работы машины и отливки заготовок высокого качества;

- определения критериев, которым должно удовлетворять распределение приводов тянущих роликов вдоль ЗВО с указанных позиций;

- создания методик расчета требуемого по технологии распределения моментов нагрузки по тянущим роликам в различных режимах работы МНЛЗ и расчета растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ в процессе вытягивания кристаллизующейся заготовки;

- создания методик и алгоритмов расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО в следующих режимах работы электропривода ТПУ: удержание затравки в подготовительном к разливке режиме работы МНЛЗ; вытягивание затравки с головной частью слитка на начальной стадии разливки металла; вытягивание слитка в рабочем режиме разливки;

- ранжирования предложенных критериев по степени их влияния на число и распределение электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО;

- разработки общей методики и алгоритма рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО;

- сравнительного анализа реального распределения электроприводов тянущих роликов на действующей МНЛЗ с распределением, рассчитанным по предложенной методике, и технико-экономического анализа вариантов реализации технологических требований электроприводом ТПУ.

К защите представляются следующие основные положения:

1. Результаты анализа технологических требований к электроприводу ТПУ в различных режимах работы МНЛЗ.

2. Критерии, которым должно удовлетворять распределение электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО с позиций обеспечения стабильной работы МНЛЗ и отливки заготовок высокого качества.

3. Математические модели распределения моментов нагрузки по тянущим роликам ЗВО с учетом усилий сопротивления вытягиванию затвердевшей заготовки на горизонтальном участке ЗВО и растягивающих продольных усилий в каждом межроликовом пространстве ЗВО, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ на примере технологических условий разливки стали на МНЛЗ ОАО "ММК".

4. Методики и алгоритмы расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по разработанным критериям.

5. Методика и алгоритм рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО, обеспечивающие стабильную работу МНЛЗ и высокое качество непрерывнолитых заготовок в рабочем режиме разливки стали.

6. Результаты сравнительного технического анализа реального и рассчитанного по предложенной методике распределений приводов тянущих роликов вдоль ЗВО и технико-экономического анализа вариантов реализации электропривода ТПУ.

В первой главе диссертации выполнен анализ технологических особенностей машин непрерывного литья заготовок криволинейного типа и их роликовых проводок. Проанализированы технологические требования к электроприводу тянущих роликов и их реализация известными техническими решениями в основных режимах работы МНЛЗ.

Типовые технические решения конструкции роликовой проводки МНЛЗ, условий её эксплуатации и электропривода тянущих роликов рассмотрены на примере МНЛЗ №1,4 ОАО "ММК".

Определены главные технологические требования к электроприводу ТПУ: гарантированное удержание затравки в подготовительном режиме работы машины; надежное вытягивание затравки из кристаллизатора и её перемещение с головной частью слитка на заданной скорости до отводящего рольганга в начальной стадии разливки металла; гарантированное вытягивание заготовки из кристаллизатора и роликовой проводки ЗВО в рабочем режиме разливки стали; сведение к минимуму растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ.

Согласно главным технологическим требованиям, предъявляемым к электроприводу ТПУ, разработаны критерии, которым должно удовлетворять распределение электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО.

Анализ существующих методик расчета энергосиловых параметров вытягивания слитка на МНЛЗ выявил наличие следующих проблем: отсутствует оценка значений усилия давления, вызванного протягиванием электроприводом ТПУ затвердевшей заготовки через роликовую проводку на горизонтальном участке ЗВО, и влияния этого усилия давления на величину момента сопротивления вытягиванию заготовки; отсутствуют исследования реального коэффициента увеличения общего момента сопротивления вытягиванию заготовки из роликовой проводки ЗВО на современных МНЛЗ при технологических снижениях скорости разливки, связанных с заменой промежуточного ковша или погружного стакана; отсутствует методика оценки растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ, в каждом межроликовом пространстве ЗВО независимо от того, являются ли они приводными или нет.

На основании изложенного поставлена задача разработки научно-обоснованной методики рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО с учетом выявленных проблем.

Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке методик и алгоритмов расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО в подготовительном к разливке режиме работы МНЛЗ и в начальной стадии разливки жидкого металла.

В результате расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по разработанным методикам для технологических условий и параметров МНЛЗ ОАО "ММК" установлено: удержание затравки в роликовой проводке ЗВО и жидкого металла в кристаллизаторе происходит естественным образом без участия электропривода ТПУ за счет сил трения от распорного давления камер затравки на неприводные ролики ЗВО; гарантированное вытягивание затравки с головной частью слитка в начальной стадии разливки металла обеспечивается при сокращении числа тянущих роликов с 70 до 21.

Разработан общий алгоритм распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критериям удержания затравки и жидкой стали в подготовительном режиме работы МНЛЗ и гарантированного вытягивания затравки с головной частью слитка в начальной стадии разливки металла.

В третьей главе разработаны методики и алгоритмы распределения электроприводов тянущих роликов по критериям надежного вытягивания слитка в рабочем режиме разливки и минимизации растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ.

Определена наибольшая величина коэффициента увеличения общего момента сопротивления вытягиванию заготовки из роликовой проводки ЗВО при технологических снижениях скорости разливки.

Разработана методика и в промышленных условиях МНЛЗ ОАО "ММК" определены значения усилий давления от протягивания затвердевшей заготовки через пары роликов горизонтального участка ЗВО. Разработана математическая модель расчета усилий сопротивления вытягиванию слитка с учетом усилия давления.

На основе известной модели разработана математическая модель расчета продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ. Предложенная модель отличается тем, что она позволяет рассчитывать продольные усилия в слитке в каждом шаге роликовой проводки ЗВО и расчет усилий выполняется в направлении от кристаллизатора к рольгангу.

На примере МНЛЗ ОАО "ММК", в соответствии с разработанными методиками, выполнен расчет распределения тянущих роликов по критериям надежного вытягивания слитка в рабочем режиме разливки и минимизации растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ.

В результате расчета установлено: в рабочем режиме разливки стали число электроприводов за счет их целесообразного распределения вдоль ЗВО допустимо существенно сократить с 70 до 24; условие минимизации растягивающих продольных усилий в слитке выполняется при снижении числа электроприводов тянущих роликов с 70 до 19.

Разработан алгоритм расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по критериям надежного вытягивания слитка из кристаллизатора и роликовой проводки ЗВО и сведения до минимума (ограничения на нулевом уровне) растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ, в рабочем режиме разливки стали на МНЛЗ.

В четвертой главе выполнен сравнительный анализ результатов расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО по разработанным методикам. Определен ранг разработанных методик с позиции необходимости установки наибольшего числа тянущих роликов. Разработаны обобщенная методика и алгоритм рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО. Для технологических условий и параметров МНЛЗ №1,4 ОАО "ММК" выполнен расчет рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО в соответствии с обобщенной методикой. Проведен сравнительный технико-экономический анализ исполнения электропривода ТПУ.

Диссертационная работа выполнялась в рамках хоздоговорных НИР между Магнитогорским государственным техническим университетом и ОАО "Магнитогорский металлургический комбинат". В 2002-2004г.г. выполнение исследований велось при поддержке фанта "По фундаментальным исследованиям в области технических наук", финансируемых Министерством образования Российской Федерации (центр МЭИ) по направлению "Электротехника". В 2004г. исследование велось при поддержке фанта для научно-исследовательской работы аспирантов вузов Федерального агентства по образованию (центр СПб) по направлению "Энергетика и электротехника".

Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 18 печатных трудах, в том числе монографии, 15 статьях и материалах конференций, одном свидетельстве и одном патенте РФ на полезную модель.

Заключение диссертации по теме «Электротехнические комплексы и системы», Лукьянов, Дмитрий Сергеевич

141 ВЫВОДЫ

1. В результате сравнительного анализа распределений электроприводов тянущих роликов, рассчитанных по разработанным методикам, определен ранг каждой методики с позиций необходимости установки наибольшего числа тянущих роликов. Установлено, что на радиальном участке ЗВО наивысшим рангом обладает методика расчета распределения тянущих роликов по условию надежного вытягивания затравки с головной частью слитка, а на криволинейном и горизонтальном участках ЗВО - методика распределения тянущих роликов по условию вытягивания слитка в рабочем режиме разливки стали. С целью оптимизации последовательности расчета по обобщенной методике и алгоритма распределения тянущих роликов вдоль ЗВО предложено первоначально выполнить расчет распределения электроприводов тянущих роликов на участках ЗВО по указанным методикам, а по остальным методикам выполнить проверку на соответствие их условий с коррекцией позиций электроприводов.

2. Разработаны принципы расчета, обобщенная методика и алгоритм рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО с учетом ранга отдельных методик. В обобщенной методике и алгоритме указана оптимальная последовательность расчета рационального распределения тянущих роликов вдоль ЗВО с учетом необходимости коррекции числа тянущих роликов вдоль ЗВО и их позиций при проверке выполнения условий методик расчета распределения электроприводов с более низким рангом.

3. Для технологических условий и параметров МНЛЗ ОАО "ММК" выполнен расчет рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО. Доказано, что без нарушения технологических требований, предъявляемых к электроприводу ТПУ с позиций обеспечения им стабильной работы МНЛЗ и отливки заготовок высокого качества, число приводов тянущих роликов при их рациональном распределении вдоль ЗВО допустимо сократить более чем в 2 раза с 70 до 28. При этом в самых неблагоприятных условиях разливки стали на МНЛЗ запас усилий стопорения при удержании затравки в ЗВО составляет 117%, запас усилий сцепления при вытягивании затравки с головной частью слитка в зависимости от их положения в роликовой проводке ЗВО составляет 11,7 — 34,9%, а при вытягивании заготовки в рабочем режиме разливки 32%. При этом электроприводом ТПУ в пространстве между 14 и 98 парами роликов выполняется ограничение на нулевом уровне растягивающих продольных усилий в слитке.

4. В результате выполненного технико-экономического анализа вариантов исполнения электропривода ТПУ установлено, что срок окупаемости при замене на новых МНЛЗ существующей схемы электропривода ТПУ с групповой схемой силового питания всех электродвигателей тянущих роликов от одного тиристорного преобразователя на индивидуальную схему силового питания электродвигателей тянущих роликов с рациональным их распределением вдоль ЗВО, рассчитанном по разработанной методике, составляет 2,8 - 3 года, а при использовании индивидуального электропривода с традиционной схемой распределения приводов - 5,8 - 7,8 лет.

5. Результаты диссертационной работы переданы ОАО "ММК" в виде технического задания на изготовление электропривода ТПУ новой МНЛЗ №5, предназначенной для отливки заготовок шириной до 2,5 м, и приняты фирмой "Уралмаш - металлургическое оборудование" к изготовлению и внедрению. На МНЛЗ №5 принята к внедрению индивидуальная схема электропривода переменного тока 56 тянущих роликов.

143

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ промышленных схем электроприводов ТПУ МНЛЗ показал, что общепринятой является групповая схема силового питания большого числа электроприводов тянущих роликов (до 70) от одного или двух источников питания. Ограничивающим фактором применения индивидуального электропривода тянущих роликов является его высокая стоимость из-за большого числа электроприводов. Отсюда необходимость и актуальность обоснования распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО, методика расчета которого отсутствует.

2. Разработаны математические модели расчета: усилий стопорения затравки с учетом силы тяжести жидкого металла в кристаллизаторе; усилий сопротивления вытягиванию слитка из ЗВО с учетом усилий давления на ролики от протягивания затвердевшей заготовки через роликовую проводку горизонтального участка ЗВО; коэффициента увеличения общего усилия сопротивления вытягиванию слитка при разливке стали на низкой скорости; растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ в процессе его вытягивания, отличающейся от известной возможностью определения продольных усилий в слитке в пространствах ЗВО между неприводными парами роликов.

3. На основании анализа основных технологических требований к электроприводу ТПУ с позиций обеспечения стабильности работы МНЛЗ и отливки заготовок высокого качества разработаны критерии, рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО:

1) в режиме удержания затравки электропривод ТПУ должен приложить к ней требуемое по технологии усилие стопорения. При этом на контакте каждого тянущего ролика с затравкой величина индивидуального усилия стопорения не должна превышать величины усилия сцепления ролика с телом затравки;

2) в режиме вытягивания затравки с головной частью слитка электропривод ТПУ в каждом положении слитка в ЗВО должен обеспечить требуемое усилие их вытягивания. При этом на контактах тянущих роликов с затравкой и заготовкой величина усилия вытягивания не должна превышать индивидуальных значений усилий сцепления тянущих роликов с затравкой и слитком;

3) в рабочем режиме разливки стали электропривод ТПУ должен обеспечить требуемую по технологии величину усилия вытягивания с учетом увеличения общего момента сопротивления вытягиванию слитка в кс раз при разливке стали на низкой скорости. При этом на контакте каждого из тянущих роликов со слитком величина усилия вытягивания не должна превышать индивидуального значения усилия сцепления ролика со слитком;

4) при вытягивании заготовки значения растягивающих продольных усилий, создаваемых в слитке электроприводом ТПУ, должны быть ограничены на минимально возможном уровне.

4. Разработаны методики и алгоритмы расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль технологического канала ЗВО, обеспечивающие выполнение критериев за счет целесообразного позиционирования приводных роликов в ЗВО.

В результате расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО на МНЛЗ ОАО "ММК" показано, что за счет рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО их число допустимо уменьшить в 2-3 раза.

5. Разработана методика расчета усилий давления затвердевшей заготовки на ролики горизонтального участка и в промышленных условиях МНЛЗ ОАО "ММК" определены значения этих усилий, что позволило снизить погрешность расчета общего усилия сопротивления вытягиванию слитка из ЗВО с 16% до 3,5%.

В результате статистического анализа временных диаграмм изменения общего тока электропривода ТПУ МНЛЗ ОАО "ММК" получено уравнение регрессии и его доверительный интервал изменения коэффициента кс увеличения общего момента сопротивления вытягиванию слитка из ЗВО в функции временного интервала разливки стали на низкой скорости. Определено наибольшее значение коэффициента кс=1,62.

6. Определен ранг разработанных методик с позиций необходимости установки наибольшего числа тянущих роликов. Установлено, что на радиальном участке ЗВО наибольшим рангом обладает методика надежного вытягивания затравки с головной частью слитка, а на криволинейном и горизонтальном участках ЗВО - методика вытягивания слитка в рабочем режиме разливки стали. Предложено выполнять расчет по методикам с наивысшим рангом, а затем по остальным в соответствии с их рангом с целью проверки выполнения условий распределения электроприводов и коррекции их позиций в роликовой проводке ЗВО.

7. Разработаны принципы расчета, обобщенная методика и алгоритм рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО с учетом ранга отдельных методик. В обобщенной методике и алгоритме указана оптимальная последовательность расчета рационального распределения тянущих роликов вдоль ЗВО с учетом необходимости коррекции числа тянущих роликов в ЗВО и их позиций при проверке выполнения условий методик расчета распределения электроприводов с более низким рангом.

8. Для технологических условий и параметров МНЛЗ ОАО "ММК" выполнен расчет рационального распределения электроприводов тянущих роликов вдоль ЗВО. Доказано, что без нарушения технологических требований, предъявляемых к электроприводу ТПУ с позиций обеспечения им стабильной работы МНЛЗ и отливки заготовок высокого качества, число приводов тянущих роликов при их рациональном распределении вдоль ЗВО допустимо сократить более чем в 2 раза с 70 до 28.

9. Технико-экономический анализ вариантов исполнения электропривода ТПУ показал, что за счет значительного сокращения количества электроприводов тянущих роликов срок окупаемости замены на новых МНЛЗ групповой схемы силового питания электродвигателей на индивидуальную существенно уменьшается с 5,8-7,8 лет при традиционном распределении тянущих роликов вдоль ЗВО до 2,8-3 лет при их рациональном распределении, рассчитанном по разработанной методике.

10. Результаты диссертационной работы переданы ОАО "ММК" в виде технического задания на изготовление электропривода ТПУ новой МНЛЗ №5, предназначенной для отливки заготовок шириной до 2,5 м, и приняты фирмой "Уралмаш - металлургическое оборудование" к изготовлению и внедрению. На МНЛЗ №5. принята к внедрению индивидуальная схема электропривода переменного тока.

147

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Лукьянов, Дмитрий Сергеевич, 2005 год

1. Сталь на рубеже столетий.: Учебн. пособие для вузов / Под научн. ред. Карабасова Ю.С. - М.: МИСИС, 2001. - 664 с.

2. Мировые тенденции развития сталеплавильного производства в 21 в. // Тр. Междунар. конф. "Черная металлургия России и стран СНГ в 21 в." -Москва, 1994. М.: Металлургия. - 1994. Т. 2. - С. 160.

3. Нисковских В.М., Карлинский С.Е., Беренов А.Д. Машины непрерывного литья слябовых заготовок. М.: Металлургия, 1991. - 272 с.

4. Мировое производство стали в 1998 г // БИКИ. 1999. - №12. - С. 14.

5. Юзов О.В. Тенденции развития мирового рынка стали // Сталь. -1998.-№ 12.-С. 55-61.

6. Евтеев Д.П., Колыбалов И.Н. Непрерывное литье стали. М.: Металлургия, 1984. - 200 с.

7. Современное состояние и прогноз развития технологии непрерывной разливки // Новости черной металлургии за рубежом. 1995. - № 1. -С. 69-71.

8. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. Общая металлургия. М.: Металлургия, 1998. - 620 с.

9. Новая концепция горизонтального непрерывного литья / Р. Винтер-хагер, П. Штадлер, Дж. фон Шнакенбург, Д. Цебровски // Тр. Междунар. конф. "Черная металлургия России и стран СНГ в 21 в." Москва, 1994. - М.: Металлургия. - 1994. Т. 3. - С. 134 - 139.

10. Конструктивные особенности криволинейных УНРС Магнитогорского металлургического комбината / А.А. Кривошейко, В.Д. Киселев, В.П. Гампер и др. // Тр. первого конгр. сталеплавильщиков. Москва, 1992. - М.: АО "Черметинформация". - 1993. - С. 265 - 267.

11. Система прогнозирования и управления качеством непрерывнолитой заготовки / В.И. Лебедев, B.C. Карцев, А.В. Кулик, А.Г. Капитульский // Тр. первого конгр. сталеплавильщиков. Москва, 1992. - М.: АО "Черметинформация". - 1993. - С. 287 - 289.

12. Марголин Ш.М. Электропривод машин непрерывного литья заготовок. М.: Металлургия, 1987. - 279 с.

13. Логвин В.В. Электропривод кристаллизатора машины непрерывного литья заготовок // Литейное производство. 1998. - № 5. — С. 28.

14. Нисковских В.М., Карлинский С.Е. Воздействие различных параметров на качество непрерывнолитого слитка // Сталь. 1983. - № 12. - С. 33 - 36.

15. Лукьянов С.И. Электропривод тянуще-правильного устройства МНЛЗ: Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2002. - 100 с.

16. Лукьянов С.И., Швидченко Д.В., Белый А.В. Стабилизация технологических параметров вытягивания непрерывнолитого слитка электроприводом тянущих роликов: Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2004. - 179 с.

17. Суспицын Е.С. Диагностирование механической ^асти электропривода тянуще-правильного устройства машины непрерывного литья: Дис. . канд. техн. наук. М., 2003. - 143 с.

18. Лукьянов С.И., Васильев А.Е., Лукьянов Д.С. Автоматизированный электропривод тянуще-правильного устройства МНЛЗ: Монография. Магнитогорск: МГТУ, 2004. - 179 с.

19. Разливка стали на машинах непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) кислородно-конвертерного цеха №1. Технологическая инструкция ТИ-101-СТ-ККЦ-10-89, 1992. - 86 с.

20. Роликовая проводка машин непрерывного литья заготовок криволинейного типа, конструирование и расчет: Учеб. пособие / Пиксаев В.А., Вдо-вин К.Н., Зубачев В.А. и др. Магнитогорск: МГМА, 1998. - 61 с.

21. Шалимов А.Г. Технология скоростной непрерывной разливки с использованием данных анализа и предотвращение внутренних трещин в слябах: Пер. с англ. // Новости черной металлургии за рубежом. 2000. - № 2(22). - С. 68 - 72.

22. Селиванов И.А., Лукьянов Д.С. Общий алгоритм распределения тянущих роликов вдоль технологической линии ЗВО // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2004. - Вып. 8. - С. 4-9.

23. Bijwaard G.B. // Iron and Stel Engineer. 1979. - № 1. - P. 35 - 45.

24. Buxton S. // Electronics and Power. 1975. - v.21. - №20. - P. 1131 - 1134.

25. Lemnitz H. // Siemens Zeitschrift. - 1973. - Bd. 47, Beiheft. - S. 47 - 53.

26. Schmitz H., Gfoller W. // BBC Nachrichten. - 1971. - № 5 - 6. - S. 178- 186.

27. Kutzsche W., Rhein D. // BBC Nachrichten. - 1976. - № 10 - 11. - S. 455 -460.

28. Ichikawa H., Kobayashi Т., Imasaki I. Continuous casting steel. Proceeding of International Conference, London - Biarritz. - 1976, London. -1977.-P. 304-308.

29. Fukui Y., Shimada M., Moriwaki К. Кавасаки Сейтэцу гихо, Kawasaki Steel Giho. - 1982. - № 2. - P. 199 - 208.

30. Massot I.N., Stasi I.P., Mikol D. Technique moderne. - 1980. - № 3 -4.-P. 55-58.

31. Автоматизированный электропривод в промышленности / Г.А. Артю-шенко, В.И. Калабин, A.M. Корпляков и др. М.: Энергия, 1974. - С. 233 - 237.

32. Электропривод и автоматизация МНЛЗ зарубежных и отечественных конструкций: Обзор, информ. Сер 1. Металлургическое оборудование. -М.: ЦНИИтяжмаш. 1988. Вып. 5. - 36 с.

33. Васильев А.Е. Реализация электроприводом тянущих роликов горизонтального участка машины непрерывного литья заготовок технологических требований к качеству литой заготовки: Дис. . канд. техн. наук. — М., 2002. 235 с.

34. Устройство управления электроприводом тянущих роликов МНЛЗ / С.И. Лукьянов, А.Е. Васильев, Д.С. Лукьянов и др. // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2001. - Вып. 6. - С. 32-35.

35. Лукьянов Д.С. Разработка критериев расчета распределения электроприводов тянущих роликов вдоль технологического канала МНЛЗ // Оптимизация режимов работы электротехнических систем: Межвуз. сб. науч. тр. Красноярск: ЮТУ, 2004. - С. 87-91.

36. Лукьянов С.И., Лукьянов Д.С. Распределение электроприводов тянущих роликов вдоль зоны вторичного охлаждения // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2001. - Вып. 6. -С. 92-96.

37. Исследование усилия вытягивания сляба на МНЛЗ / С.А. Филатов, А.А. Целиков, O.K. Храпченков и др. // Сталь. 1985. - № 10. - С. 22 - 25.

38. Лукьянов Д.С. К вопросу о распределении тянущих роликов вдоль зоны вторичного охлаждения // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2002. - Вып. 7. - С. 35-39.

39. Селиванов И.А., Лукьянов Д.С. Оптимальное распределение электроприводов тянущих роликов вдоль зоны вторичного охлаждения МНЛЗ // Материалы 62-й науч.-техн. конф. по итогам науч.-исслед. работы за 20022003 гг. Магнитогорск: 2003. - С.66-69.

40. Куприн М.И., Куприна М.С. Основы теории прокатки. М.: Металлургия, 1978.- 184 с.

41. И.И. Артоболевский Теория механизмов и машин. М: Наука, 1988. - 640с.

42. Баранов Г.Л., Гостев А.А., Денисов Ю.В. Расчет и исследование роликового аппарата зоны вторичного охлаждения. Магнитогорск, 1993. - 110 с.

43. Машины и агрегаты металлургических заводов: Учебник для вузов. В 3 т. / А.И. Целиков, П.И. Полухин, В.М. Гребенник и др. 2-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Металлургия, 1988. - Т. 2. Машины и агрегаты сталеплавильных цехов. - 432 с.

44. Погорелов И.Л. Разработка электропривода зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья заготовок: Дис. . канд. техн. наук. -М., 2000. 146 с.

45. Целиков А.А., Сурин Е.В., Кривошейнин Ю.Ф. Исследование энергосиловых параметров установки непрерывной разливки стали // Сталь. — 1969.-№8.-С. 21-24.

46. Исследование усилий на поддерживающие устройства зоны вторичного охлаждения / Д.А. Дюкин, A.M. Кондратюк, Д.П. Евтеев и др. // Непрерывное литье стали, сб. № 3. М.: Металлургия. - 1976. - С. 91.

47. Попандопуло И.К., Михневич Ю.Ф. Непрерывная разливка стали. -М.: Металлургия, 1990. 247 с.

48. Швидченко Д.В. Ограничение динамических нагрузок в слитке электроприводом тянущих роликов машины непрерывного литья: Дис. . канд. техн. наук. М., 2002. - 145 с.

49. Этьен А., Франссен Р., Пирле Р. Влияние вторичного охлаждения при непрерывном литье на выпучивание граней и макроструктуру слябов // Черные металлы. 1987.-№20.-С. 18-25.

50. Нисковских В.М., Денисов Ю.В., Карлинский С.Е. Влияние термоупругих колебаний роликов зоны вторичного охлаждения МНЛЗ на качество слитков // Сталь. 1981. - № 3. - С. 22 - 24.

51. Исследование эксплуатационных параметров роликовой проводки МНЛЗ на комбинате им. Ильича / А.В. Матюхин, А.В. Побегайло, Н.В. Са-банский и др. // Сталь. 1997. - № 2. - С. 19 - 21.

52. Исследование моментов нагрузки электропривода тянуще-правильного устройства МНЛЗ / И.А. Селиванов, Д.С. Лукьянов, Е.В. Астафьев, А.А. Юдина // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2005. - Вып 10. - С. 3 - 7.

53. Лукьянов С.И., Лукьянов Д.С. Математическая модель распределения электроприводов тянущих роликов вдоль зоны вторичного охлаждения МНЛЗ // Автоматизированный электропривод 2001: Тр. III Междунар. (XIV

54. Всерос.) конф. по автоматизированному электроприводу Нижний Новгород, 2001.-С. 71-72.

55. Ключев В.И. Теория электропривода: Учеб. для вузов. 2-е изд. пере-раб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 704 с.

56. Селиванов И.А., Лукьянов Д.С. Исследование моментов нагрузки электроприводов тянущих роликов горизонтального участка машин непрерывного литья заготовок // Электромеханика. — 2004. № 2 . - С. 53 - 57.

57. Лукьянов Д.С, Селиванов И.А. Исследование усилия давления на ролики зоны вторичного охлаждения машины непрерывного литья. М., 2003.-20 с. - Деп. в ВИНИТИ 10.12.03, № 2154 - ВОЗ.

58. Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей и ее инженерные приложения. Учеб. пособие для втузов. 2-е изд. стер. - М.: Высш. шк., 2000. -480 с.

59. Ильинский Н.Ф. Элементы теории эксперимента. Учебн. пособие. -2-е изд., перераб. и доп. М.: МЭИ, 1983. - 92 с.

60. Лукьянов С.И., Панов А.Н., Васильев А.Е. Основы инженерного эксперимента. Учебн. пособие. Магнитогорск.: МГТУ, 2003. - 87 с.

61. Лукьянов Д.С. Распределение приводных роликов на МНЛЗ по критерию надежности контакта между роликом и слитком // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: МГТУ, 2004. -Вып. 9.-С. 38-44.

62. Патент РФ на полезную модель № 33341 В 22 D 11/16. Тянуще-правильное устройство машин непрерывного литья заготовок / Р.С. Тахаут-динов, И.А. Селиванов, Д.С. Лукьянов и др. Заявл. 07.07.2003, № 2003120637/20. Опубл. в Б.И. и П.М. № 29, 2003.

63. Электропривод тянущих роликов МНЛЗ / И.А. Селиванов, С.И. Лукьянов, Н.В. Фомин, А.Е. Васильев // Привод и управление. 2001. - №1. -С. 10-12.