MATHEMATICAL MODELLING OF THE INTERRELATED ELECTRIC AND MECHANICAL SYSTEMS OF CONTINUOUS SUB-GROUP OF THE ROLLING MILL STANDS (PART 1. DEVELOPMENT OF THE MATHEMATICAL MODEL)
DOI:
https://doi.org/10.14529/power150108Keywords:
hot-rolling mill, continuous train, universal stand, strip, interrelated electromechanical systems, mathematical model, deformation zone, power interaction, tension, looping, automated electric dive, structure, conformityAbstract
The paper considers development of the mathematical model of the interrelated stands of the continuous sub-group belonging to the roughing train of the wide-strip hot-rolling mill. The paper substantiates the task of studies on repeated dynamic processes occurring in the electromechanical systems of the universal mill stand edging rolls at the strip gripping by rolls of the tandem horizontal roll stand. The dynamic torque is registered to be 2 to 2.5 times greater than the steady mill torque in this mode. The main reason for occurring repeated shock loads is incoordination of the speed of the strip leaving the edging stand rolls and linear speed of the horizontal stand rolls. To study the transfer of the kinetic energy to the motor shaft of the previous stand it is proved that developing the improved mathematical model of the deformation zone is reasonable. We propose to develop this model in reliance on the equation of the energy conservation at rolling. In the paper there is the structural diagram of the mathematical model of the interrelated electric drives of the edging and horizontal rolls of the three-stand 2,000 mm mill trains of OJSC Magnitogorsk Iron and Steel Works. The paper offers analytic expressions for calculation of the power supplied to the deformation zone from the roll drive motor side, the power supplied due to the metal front tension (looping) and rear looping (tension), the power consumed at gauge forming and power of the slipping friction power. In connection with it, the metal behavior in the deformation zone has been studied; mathematical expressions of the changing elementary velocities of points on the surfaces of the entrance and exit sections are provided. The paper gives dependencies of the metal sliding related to the rolls and slipping friction powers for lead and lag areas obtained with regard to the changing area of the proceeded metal and its resistance to deformation. Based on the obtained expressions, the structural diagram of the deformation zone model has been developed. Analytical and operator expressions for modeling tension and looping forces, as well as structure of the model describing elastic properties of the strip in the inter-stand space are presented. The paper delivers the structure of the mathematical model for electric drive speed control system based on the known equations of the anchor chain of the DC motor. After the comparison of the transient processes of the electric drive coordinates and rolling settings obtained at the modeling and oscillography at the mill the conformity of the developed model to the studied object has been proved. The provided mathematical model is recommended to be applied for examination of the power interaction of the electromechanical rolling mill systems, as well as for the analysis of the dynamical modes at the strip gripping by the edging and horizontal stand rolls.
Downloads
References
Ограничение ударных нагрузок электрооборудования клетей непрерывной подгруппы широкополосного стана горячей прокатки / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин и др. // Труды VIII Междунар. (XIX Всерос.) конф. по автоматизиров. электроприводу АЭП-2014: в 2 т. – Саранск. Изд-во Мордов. ун-та, 2014. – Т. 2. – С. 305–309.
Согласование скоростных режимов электроприводов клетей непрерывной группы прокатного стана / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, А.А. Радионов и др. // Вестник ИГЭУ. – Иваново: ИГЭУ, 2013. – Вып. 1. – С. 98–103.
Автоматическая коррекция скоростей электроприводов клетей стана 2000 при прокатке трубной заготовки / И.Ю. Андрюшин, В.В. Галкин, В.В. Головин и др. // Изв. вузов. Электромеханика. – 2011. – № 4. – С. 31–35.
Speed and Load Modes of Rolling Hollow Billet at the Wide-Strip Rolling Mill / A.A. Radionov, A.S. Karandaev, V.R. Khramshin et al. // Proceedings of 2014 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems (MEACS), 2014. – 5 p. DOI: 10.1109/MEACS.2014.6986841
Большаков, В.И. Развитие идей С.Н. Кожевникова в области исследования динамики прокатных станов / В.И. Большаков, В.В. Веренев // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: сб. науч. тр. – Дніпропетровськ: ІЧМ НАН України, 2006. – Вип. 12. – С. 245–252.
Путноки А.Ю., Веренев В.В. Модель динамического взаимодействия смежных черновых клетей широкополосного стана при непрерывной прокатке / А.Ю. Путноки, В.В. Веренев // Металл и литье Украины. – 2002. – № 12. – С. 26–30.
Снижение динамических нагрузок механического и электрического оборудования черновой подгруппы клетей стана горячей прокатки / В.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, А.А. Радионов и др. // Машиностроение: сетевой электрон. науч. жур-
нал. – 2013. – № 2. – С. 69–77.
Дружинин, Н.Н. Непрерывные станы как объект автоматизации / Н.Н. Дружинин. – М.: Металлургия, 1967. – 336 с.
Совершенствование системы автоматического регулирования толщины широкополосного стана горячей прокатки / В.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, Р.Р. Храмшин и др. // Труды VII Междунар. (XVIII Всерос.) науч.-техн. конф. по автоматизиров. Электроприводу, Ивановский государственный энергетический университет. – Иваново, 2012. – С. 556–560.
Храмшин, В.Р. Разработка электротехнических систем непрерывной группы стана горячей прокатки при расширении сортамента полос: дис. ... д-ра техн. наук. Магнитогорск: МГТУ, 2013. – 360 с.
Автоматическая коррекция толщины головного участка полосы в гидравлической системе автоматического регулирования толщины широкополосного стана горячей прокатки / В.В. Галкин, С.А. Петряков, А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин //
Изв. вузов. Электромеханика. – 2011. – № 4. – С. 46–50.
Математическое моделирование взаимосвязанных электромеханических систем межклетевого промежутка широкополосного стана горячей прокатки / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин и др. // Изв. вузов. Электромеханика. – 2009. – № 1. – С. 12–20.
Согласование скоростей взаимосвязанных электроприводов клетей черновой группы прокатного стана / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, А.А. Радионов и др. // Труды VII Междунар. (XVIII Всерос.) науч.-техн. конф. по автоматизиров. электроприводу, Ивановский государственный энергетический университет. – Иваново, 2012. – С. 652–657.14. Совершенствование алгоритма согласования скоростей электроприводов клетей черновой группы стана горячей прокатки / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, В.В. Галкин, А.Н. Гостев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – 2011. –Вып. 16. – № 34 (251). – С. 35–41.
Басков, С.Н. Энергосиловые параметры приводов и система профилированной прокатки слябов стана 2800 / С.Н. Басков, А.С. Карандаев, О.И. Осипов // Приводная техника. – 1999. – № 1-2. – С. 21–24.
Радионов, А.А. Автоматизированный электропривод совмещенного прокатно-волочильного проволочного стана: дис. ... д-ра техн. наук. Магнитогорск: Магнитогор. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова, 2009. – 332 с.
Выдрин, В.Н. Динамика прокатных станов / В.Н. Выдрин. – Свердловск: Металлургия, 1960. – 256 с.
Радионов, А.А. Автоматизированный электропривод для производства стальной проволоки / А.А. Радионов. – Магнитогорск: Магнитогор. гос. техн. ун-т им. Г.И. Носова, 2007. – 311 с.
Определение энергосиловых параметров процессов обработки металлов давлением косвенным методом / А.А. Радионов, Д.Ю. Усатый, А.С. Карандаев, А.С. Сарваров // Деп. 20.04.2000, № 1085-В00.
Павлов, И.М. Теория прокатки / И.М. Павлов. – М.: Металлургиздат, 1950. – 610 с.
Математическое моделирование тиристорного электропривода с переключающейся структурой / А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, В.В. Галкин, А.А. Лукин // Изв. вузов. Электромеханика. – 2010. – № 3. – С. 47–53.
Шрейнер, Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов. Часть 1. Электроприводы постоянного тока с подчиненным регулированием координат / Р.Т. Шрейнер. – Екатеринбург: Урал. гос. проф.-пед. ун-та, 1997. – 279 с.
Пат. РФ 2494828, МПК B21B37/52. Способ автоматического регулирования натяжения полосы в черновой группе клетей непрерывного прокатного стана / И.Ю. Андрюшин, В.В. Галкин, А.Н. Гостев и др. – Опубл. 10.10.2013, Бюл. № 28.
Synthesis methodology of frequency convertor’s voltage regulator for the kinematic buffering mode / T.R. Khramshin, G.P. Kornilov, А.S. Karandaev, V.R. Khramshin // 2014 International Conference on Actual Problems of Electron Devices Engineering APEDE). – Saratov: Bukva, 2014. – Vol. 2. – P. 410–417. DOI: 10.1109/APEDE.2014.6958286
Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты / Р.Т. Шрейнер. – Екатеринбург: УрО РАН, 2000. – 654 с.
Ограничение минимальных скоростей электроприводов стана 2000 при прокатке трубной заготовки / А.А. Радионов, И.Ю. Андрюшин, В.В. Галкин, А.Н. Гостев // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. – 2011. – № 3. – С. 20–23.
Андрюшин, И.Ю. Разработка математической модели взаимосвязанных электромеханических систем черновой группы прокатного стана / И.Ю. Андрюшин, А.Г. Шубин, А.Н. Гостев // Электротехн. системы и комплексы. – 2014. – № 3. –С. 24–31.
Пат. РФ № 147042, МПК B21B 37/52. Устройство автоматического регулирования натяжения металла в двух межклетевых промежутках черновой группы стана горячей прокатки / В.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, Р.Р. Храмшин и др. – Опубл. 27.10.2014, Бюл. № 30.
Способ коррекции скоростей захвата полосы в непрерывной подгруппе клетей широкополосного стана горячей прокатки / А.С. Карандаев, А.А. Радионов, В.Р. Храмшин, А.Н. Гостев // Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. трудов. Магнитогорск: Изд-во Магнитогор. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. – Вып. 20. – С. 141–149.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
