CS254890B1

CS254890B1 - Method of rolling process control on pilger mill and equipment for its realization

Info

Publication number: CS254890B1
Application number: CS857022A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Bembenek; Jiri Mildorf; Jan Pacak; Vaclav Pisoft; Tasilo Prnka; Josef Rapek; Hubert Wiesner
Original assignee: Zdenek Bembenek; Jiri Mildorf; Jan Pacak; Vaclav Pisoft; Tasilo Prnka; Josef Rapek; Hubert Wiesner
Priority date: 1985-09-30
Filing date: 1985-09-30
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS702285A1

Abstract

Řešení se týká způsobu řízení procesu válcování na poutní stolici při výrobě bezešvých trub, zejména přesných bezešvých trubek z vysokolegovaných austenitických ocelí pro jadernou energetiku válcováním za studená a zařízení k jeho provádění. Podstata řešení spočívá v tom, že se nepřetržitě spojitě či intervalově snímá průběh vertikální síly na válce v pohyblivém válcovacím stojanu a průběh horizontální síly na trnovou tyč v době ustáleného chodu stolice po celou dobu její pracovní činnosti, a to vždy vzhledem k poloze válců a trnu v rozmezí obou krajních poloh pohybu válcovacího stojanu, a na jejich základě se změnou určujících technologických veličin válcovacího procesu působí na válcovací podmínky tak, že se hodnoty horizontálních sil válcovacího procesu během posuvu provalku při obou krajních polohách válcovacího stojanu blíží nule. Zařízení sestává ze snímačů silových a dynamických účinků tvářecího procesu v závislosti na poloze válcovacího stojanu poutní stolice, a to ze snímače vertikální síly na válce umístěného na třmenu válcovacího stojanu, snímače horizontální síly na trnovou tyč umístěného na kleštinovém uzávěru pro upínání trnové tyče a ze snímače úhlu natočení klikového hřídele pohonu válcovací stolice umístěného na jeho konci, které jsou bezkontaktně napojeny na vyhodnocovací člen regulačního systému.The solution relates to a process control process rolling on a pilgrim stool in seamless production tubes, in particular precision seamless tubes high-alloy austenitic steels for nuclear energy by cold rolling and equipment for its implementation. The essence of the solution it is that it is continuously continuous or intervals the vertical force on rollers in a movable roll stand a the progress of the horizontal force on the thorn rod at the time steady running stool all the time her work activities, always in appearance the position of the cylinders and mandrel in the range of the two extremities the positions of the rolling stand motion, and the their basis, with a change in the technological determinants values of the rolling process on rolling conditions so that the values the horizontal forces of the rolling process during feed of the roll at both extreme positions of the rolling stand is zero. Equipment consists of force and dynamic sensors the effects of the forming process depending on the position of the rolling mill stand; it from the vertical force sensor to the cylinder placed on the caliper of the stand, the sensor horizontal forces on the thorn rod placed on collet closure for mandrel clamping rod and crank angle sensor the rolling mill drive shaft positioned at its end, which are contactless connected to the control evaluation element system.

Description

Vynález se týká způsobu řízení procesu válcování na poutní stolici při výrobě bezešvých trub, zejména přesnýcty bezešvých trubek z vysokolegovaných austenitických ocelí pro jadernou energetiku válcováním za studená a zařízení k jeho provádění.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for controlling the rolling mill process in the manufacture of seamless tubes, in particular a plurality of seamless tubes of high-alloy austenitic steels for nuclear power engineering by cold rolling and apparatus for making the same.

Deformační proces na poutních stolicích pro válcování trub za studená se uskutečňuje periodicky se opakujícím odvalováním dvojice pracovních válců s vyrobeným kalibrem po dutém vsádkovém polotovaru. Válce jsou umístěny v pohyblivém stojanu. Pohon klikovým hřídelem zajištuje jeho cyklické přemistování mezi krajními polohami, např. 150 až 250 dvojzdvihy za minutu. Silové účinky vyvozované plastické deformace provalku, cyklické zrychlování a ubrždování pohyblivého stojanu s válci značné hmotnosti pružně i dynamicky deformují funkční části stolice.The deformation process on the pillars for cold rolling of tubes is carried out by periodically repeating rolling of a pair of working rolls with a manufactured caliber on a hollow batch stock. The rollers are placed in a movable stand. The crankshaft drive ensures its cyclic displacement between extreme positions, eg 150 to 250 strokes per minute. The force effects of the induced plastic deformation of the roll, the cyclical acceleration and the rolling of the movable stand with rollers of considerable weight deform the functional parts of the stool flexibly and dynamically.

Tím se mění její teoretické seřízení nastavené v klidovém stavu, vzájemná poloha kalibrovaného vnitřního trnu vůči dutině kalibru válců a přesnost činnosti některých funkčních uzlů stolice, jako např. velikost posuvu deformovaného provalku, okamžiky jeho pootáčení v kalibru válců ve zvolených krajních polohách stojanu atd. Řízení podmínek výrobního procesu na těchto stolicích i koncepce jejich technologického vybavení má v současnosti jen omezené možnosti kontroly a dodržování válcovacího procesu, zejména pak okamžité korekce pomínek v současnosti využívaného statického seřízení stolice s přihlédnutím k silovým a dynamickým účinkům jejího provozu.This changes its theoretical adjustment in the idle state, the relative position of the calibrated inner mandrel relative to the cylinder caliper cavity and the accuracy of operation of some functional stool nodes, such as the amount of deformed wedge movement, moments of its rotation in the cylinder caliber at selected extreme positions of the stand. The conditions of the production process on these stands as well as the concept of their technological equipment currently have only limited possibilities of control and adherence to the rolling process, in particular the immediate correction of the conditions of the currently used static mill adjustment taking into account the force and dynamic effects of its operation.

Obsluha stolice, a tedy i podmínky deformačního procesu, jsou odkázány na individuální zkušenosti nebo na následné informace z vyhodnocování výsledné kvality vyválcovaných trubek, dostupné však až se značným zpožděním a bez vztahu např. k řízení hospodárnosti energetické spotřeby a dalších ukazatelů výroby. Snaha o dostupnost informací pro řízení tohoto válcovacího procesu vedla k využití některých krátkodobých měření značného počtu nejrůznějších silových a dynamických účinků deformace; byla prováděna vždy jen nárazově a krátkodobě, většinou s cílem řešení konstrukčních uzlů válcovací stolice, nikoliv k řízení technologického procesu.The operation of the stool, and thus the deformation process conditions, is based on individual experience or subsequent information from the evaluation of the resulting quality of rolled tubes, but available only with considerable delay and unrelated eg to the management of energy consumption and other production indicators. Efforts to access information to control this rolling process have led to the use of some short-term measurements of a significant number of different force and dynamic deformation effects; was always performed only in a short-term and short-term manner, mostly with the aim of solving the structural nodes of the rolling mill, not to control the technological process.

Tato měření prováděla v Časově omezeném měřítku, například v průběhu jedné či více pracovních směn, měřicí skupina specializovaných pracovníků za omezeného provozu stolice. Způsob trvalého měření vybraných deformačních účinků, určený přímo osádce stolice, vyvinut dosud nebyl. Funkční účinky jednotlivých měřitelných veličin nebyly dostatečně analyzovány, nebyla stanovena jejich priorita upratnění při hodnocení průběhu válcovacího procesu, ani vazby na technologické jevy, kterými jsou vyvolávány;These measurements were performed on a time-limited scale, for example, during one or more work shifts, by a measuring group of specialized workers during limited stool operation. The method of permanent measurement of selected deformation effects, intended directly for the stool crew, has not been developed yet. The functional effects of individual measurable quantities have not been sufficiently analyzed, their priority of tidying up during the rolling process evaluation has not been determined, nor have they been linked to the technological phenomena by which they are induced;

Výše uvedené nevýhody dosavadního stavu techniky jsou odstraněny způsobem řízení procesu válcování na poutní stolici dle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se nepřetržitě spojitě či intervalově snímá průběh vertikální síly na válce v pohyblivém válcovacím stojanu a průběh horizontální síly na trnovou tyč v době ustáleného chodu stolice po celou dobu její pracovní činnosti, a to vždy vzhledem k poloze válců a trnu v rozmezí obou krajních poloh pohybu válcovacího stojanu, a na jejich základě se změnou určujících technologických veličin válcovacího procesu působí na válcovací podmínky tak, že hodnoty osových sil válcovacího procesu během posuvu provalku při obou krajních polohách válcovacího stojanu se blíží nule. Podstata zařízení dle vynálezu spočívá v tom, že sestává se snímačů silových a dynamických účinků tvářecího procesu v závislosti na poloze válcovacího stojanu poutní stolice, a to ze snímače vertikální síly na válce umístěného na třemenu válcovacího stojanu, snímače horizontální síly na trnovou tyč umístěného na kleštinovém uzávěru pro upínání trnové tyče a ze snímače úhlu natočení klikového hřídele pohonu válcovací stolice umístěného na jeho konci, které jsou bezkontaktně napojeny na vyhodnocovací člen regulačního systému.The aforementioned disadvantages of the prior art are eliminated by the method of controlling the rolling process of the pillar mill according to the invention, which consists in continuously and continuously intermittently sensing the course of vertical force on the rollers in the movable rolling stand and the course of horizontal force on the mandrel during steady state. operation of the mill during its entire working activity, always with respect to the position of rollers and mandrel in the range of both extreme positions of movement of the rolling stand, and based on them change the determining technological parameters of the rolling process it approaches zero at both ends of the roll stand during the roll feed. The principle of the device according to the invention consists in that it consists of sensors of the force and dynamic effects of the forming process in dependence on the position of the pillar stand stand, namely vertical force sensor on the cylinder mounted on the stirrup a plug for clamping a mandrel and from a crankshaft angle sensor of the rolling mill drive located at its end, which are contactlessly connected to an evaluation member of the control system.

Výhodou řešení dle vynálezu je zajištění nepřetržitého snímání informovanosti o stavu válcovacího procesu po celou dobu provozu válcovací stolice nebo v libovolných Časových obdobích, aniž je nutná přítomnost dalších specializovaných pracovníků při válcování nebo komplikovanější obsluha stolice, a to jak co do kapacitního využití čistého výrobního času, tak co do zvýšení nároků na její ovládání. Z celé řady uvažovaných technologických veličin a jejich účinků vymezuje tři základní, kterými může být celý deformační proces i dokonalost stavu a chodu válcovací stolice dostatečně charakterizována.The advantage of the solution according to the invention is to ensure continuous sensing of the status of the rolling process during the whole operation of the rolling mill or at any time periods, without the need for the presence of other specialized workers during rolling or more complicated operation of the mill. so as to increase the demands on its control. From the whole range of considered technological quantities and their effects it defines three basic ones by which the whole deformation process and the perfection of the condition and operation of the rolling mill can be sufficiently characterized.

Jsou to vertikální síla na válce v pohyblivém válcovacím stojanu a osová horizontální síla na trnovou tyč. Jejich velikosti a celý charakter průběhu jsou měřeny jako funkce polohy válců a trnu v rozmězí obou krajních poloh pohybu válcovacího stojanu. Umožňuje trvalé srovnávání okamžitého stavu stolice a podmínek deformačního procesu a jejich regulaci k dosažení předem stanoveného optimálního nebo jiného požadovaného stavu.These are the vertical force on the rollers in the movable rolling stand and the axial horizontal force on the mandrel. Their size and the whole character of the course are measured as a function of the position of the rollers and mandrel in the range of the two extreme positions of movement of the roll stand. It allows continuous comparison of the instantaneous state of the stool and the conditions of the deformation process and their regulation to achieve a predetermined optimum or other desired condition.

Nový způsob vyhodnocování trvale či intervalově snímaných, tj. měřených veličin analyzuje současně extrémní hodnoty i charakter celkového průběhu měřených veličin v určeném minimálním rozsahu počtu válcovacích dvojzdvihů, přičemž respektuje nalezené vazby mezí změnami velikosti a odchylkami od předem stanoveného průběhu, mezi dobou od spuštění stolice a zahájení deformačního procesu až do nalezeného ustáleného stavu válcování, mezi ustáleným stavem válcování, teplotou technologického maziva a silovými a dynamickými účinky a mezi velikostí a průběhem snímaných silových veličin a jejich dynamických účinků v jednom dvojzdvihu a opakujícími se periodickými změnami jejich polohy v rozmezí dvou až deseti dvojzdvihů.The new method of evaluation of permanently or intervally measured, ie measured variables, analyzes both extreme values and the character of the overall course of measured variables at a specified minimum range of rolling double strokes, respecting found links between size changes and deviations from predetermined course. initiation of the deformation process up to the found steady-state rolling, between the steady-state rolling, the temperature of the technological lubricant and the force and dynamic effects and between the magnitude and course of the sensed force values and their dynamic effects in one stroke and dvojzdvihů.

Nový způsob regulace podmínek válcovacího procesu na poutních stolicích pro výrobu trubek za studená je charakterizován stanovením optimálního nebo předepsaného stavu a podmínek deformace a chodu stolice, dále signalizací a registrací odchylek, opakovanou kontrolou anomálních signálů, identifikací příčin odchylek, provedením korekce ve válcovací technologii nebo stavu zařízení a konečně verifikaci signálu o návratu do optimálního - předepsaného stavu.A new way of controlling the rolling process conditions on cold piles is characterized by determining the optimum or prescribed condition and conditions of deformation and stool operation, as well as signaling and registration of deviations, repeated checking of anomalous signals, identification of deviations, correction in rolling technology or condition equipment and finally verification of the signal to return to the optimal - prescribed state.

Nový způsob měření, vyhodnocování a regulace využívá k tomu účelu vyvinuté strojní a elektronické zařízení, které umožňuje bezdrátový přenos měřených veličin i bezdrátový přenos elektrické energie; při tom využívá vysílacího převodníku ve formě hybridního integrovaného obvodu. Elektronické zařízení je zabudováno do válcovací stolice na třmenu válcovacího stojanu, na kleštinovém uzávěru pro upínání trnové tyče a na konci klikového hřídele pohonu válcovací stolice. Jeho činnost není závislá na délce doby zapojení, tzn. splňuje požadavek na svůj dlouhodobý trvalý nebo intervalový, spolehlivý a objektivní chod v náročných podmínkách poutnické stolice, aniž by omezovalo nebo znesnadňovalo obsluhu válcovací stolice.A new way of measuring, evaluating and controlling uses the developed mechanical and electronic equipment for wireless transmission of measured values and wireless transmission of electrical energy; in this case it uses a transmitter converter in the form of a hybrid integrated circuit. The electronic device is built into the rolling mill on the caliper of the rolling stand, on the collet for clamping the mandrel and at the end of the crankshaft of the rolling mill drive. Its operation is not dependent on the length of the connection time, ie. Meets the requirement for its long-term continuous or interval, reliable and objective operation in the demanding conditions of the pilgrim's mill without hampering or complicating the operation of the mill.

Novým způsobem válcování trub na poutní stolici za studená je dosahováno vyššího účinku celého procesu; spočívá především ve skutečnosti, že proces výroby je řízen podle okamžitého průběhu deformace a dynamického stavu stolice, seřízení v klidovém stavu stolice je pouze výchozí. Tím je umožněno trvale nebo intervalově po celou'dobu pracovního vytížení stolice dosahovat optimální nebo jiné stanovené podmínky válcování a v zásadní míře ovlivňovat technologii, ekonomii, jakost, produktivitu i další charakteristiky válcování a výsledných trub.A new way of cold rolling of tubes on pilgrimage stands achieves higher effect of the whole process; lies mainly in the fact that the production process is controlled according to the instantaneous deformation and dynamic state of the stool, the adjustment in the standstill state of the stool is only initial. This makes it possible to achieve the optimum or other specified rolling conditions continuously or intermittently throughout the working load of the mill and to substantially influence the technology, economy, quality, productivity and other characteristics of the rolling and the resulting tubes.

Způsob podle vynálezu dále umožňuje objektivní hodnocení jednotlivých druhů kalibrací válců i trnů, jejich přesnosti okamžitého stavu opotřebení a vzájemné polohy, signalizuje potřebu jejich výměny apod. Optimalizuje energetickou spotřebu válcovacího procesu, signalizuje případné předhavarijní stavy stolice a činnosti jejích pracovních uzlů. Umožňuje trvalé hodnocení technologických maziv, případně vzájemné porovnávání technologické účinnosti jednotlivých druhů maziv při jejich krátkodobé, ale především dlouhodobé exploataci.The method according to the invention further enables objective evaluation of individual types of calibrations of cylinders and mandrels, their accuracy of the instantaneous state of wear and mutual position, signals the need for their replacement etc. Optimizes the energy consumption of the rolling process, signals possible pre-emergency states of stool and its working nodes. It enables permanent evaluation of technological lubricants, or mutual comparison of technological efficiency of individual types of lubricants during their short-term but above all long-term exploitation.

Dovoluje okamžité posouzení výchozího stavu zpracování a dokonalosti mezioperačních úprav, vstupních dutých polotovarů apod. Na rozdíl od dřívějších možností ovládá celý systém měření osádka stolíce samostatně a má při tomto způsobu trvalou a objektivní informovanost o procesu, který až dosud mohla řídit pouze nepřímo; případně může být tento způsob využit pro automatické řízení procesu řídicí a výpočetní technikou.It allows an immediate assessment of the initial state of processing and the perfection of in-process adjustments, input hollow blanks, etc. Unlike in the past, the entire measurement system is controlled by the stand crew independently and in this way has permanent and objective information about the process. alternatively this method can be used for automatic process control by control and computer technology.

Jako konkrétní příklad využití způsobu a zařízení dle vynálezu uvádíme řízení procesu válcování na poutní stolici při výrobě trubek d 16 x 1,5 mm z vysokolegovaných austenitických ocelí typu 18CrlONi určených pro použití v jaderné energetice. Výchozí vsádkou byly duté předvalky 38 x 2,8 mm. Měřené veličiny byly trvale monitorovány na řídicím panelu stolice, později stačilo jen intervalové porovnávání okamžitých hodnot s předepsaným stavem. Přitom pro jejich zaznamenávaný rozptyl se stanovilo přípustné pásmo rozptylu, ve kterém nebyly ještě hodnoceny jako odchylky nebo anomální stav.As a specific example of the use of the method and apparatus according to the invention, we control the pillar mill rolling process in the manufacture of d 16 x 1.5 mm ducts of high-alloy austenitic 18CrlONi steels intended for use in nuclear power. The starting charge was hollow billets 38 x 2.8 mm. The measured values were permanently monitored on the stool control panel, later it was sufficient only to compare the instantaneous values with the prescribed condition. However, for their recorded variance, a permissible variance band was determined in which they were not yet evaluated as deviations or anomalous conditions.

V pracovních přestávkách měřených veličin zůstávalo celé měřicí i vyhodnocovací zařízení zabudováno ve stolici, aniž by znesnadňovalo nebo ztěžovalo obsluhu nebo výrobnost stolice. Docílené výsledky potvrdily vliv různých režimů deformace na ekonomické ukazatele výroby, kvality válcovaných trubek i efektivnost a využitelnost celého systému. Předávané informace změny velikosti a průběhu měřených veličin a jejich charakterů podle vynálezu potvrdily, že mohou být vyvolávány např. změnou pracovní plochy válcovacího trnu a stavem jeho povrchu, nalepením materiálu válcované trubky na trn, činností mazacího okruhu vnitřního povrchu, stavem upínacích čelistí polotovaru příp. hotové trubky, seřízením chodu podavače, šířkou kalibru válců, nastavením předstihu převodovky a dalších.During the breaks of the measured quantities, the entire measuring and evaluation device remained integrated in the stool without complicating or hindering the operation or production of the stool. The achieved results confirmed the influence of various deformation modes on economic indicators of production, quality of rolled tubes and efficiency and usability of the whole system. The transmitted information on changes in the magnitude and course of the measured variables and their characteristics according to the invention confirmed that they can be induced by, for example, changing the working surface of the rolling mandrel and its surface, sticking the rolled tube material to the mandrel, lubricating the inner surface. finished pipes, adjustment of feeder operation, width of cylinder caliber, setting of gearbox advance and others.

Využitím způsobu dle vynálezu se podstatně zrovnoměrnily podmínky pro výrobu trubek válcováním za studená, zvýšila se reprodukovatelnost jejich špičkové kvality, dosáhlo se potřebné spolehlivosti a ekonomie této výroby.By using the process according to the invention, the conditions for the production of tubes by cold rolling have been substantially equalized, the reproducibility of their top quality has been increased, the required reliability and economics have been achieved.

Na připojeném výkresu je zobrazen příklad provedení zařízení dle vynálezu, kde je schematicky znázorněno umístění a napojení jednotlivých snímačů na poutní stolici.The attached drawing shows an exemplary embodiment of the device according to the invention, where the location and connection of individual sensors on the pilgrimage stand is schematically illustrated.

Snímač JL vertikální síly na válce 2 je umístěn na třmenu 2 válcovacího stojanu 4y snímač 5 horizontální síly na trnovou tyč 2 Ίθ umístěn na kleštinovém uzávěru 7_ pro upínání trnové tyče 2 ^a snímač 8 úhlu natočení klikového hřídele 9 pohonu válcovací stolice 10 je uspořádán na konci klikového hřídele 9_. Všechny uvedené snímače 1., 5., 8_ jsou bezkontaktně napojeny na vyhodnocovací člen 11 regulačního systému pro kontinuální změnu určujících technologických veličin válcovacího procesu.The vertical force sensor 11 on the roll 2 is located on the yoke 2 of the roll stand 4y the horizontal force sensor 5 on the mandrel 2 umístěnθ is located on the collet 7 for clamping the mandrel 2 ^and the crank shaft rotation angle sensor 8 is arranged at the end the crankshaft 9. All said sensors 1, 5, 8 are contactlessly connected to the evaluation element 11 of the control system for continuously changing the technological parameters of the rolling process.

Válcovací stoj 4 vykonává přímočarý vratný pohyb mezi svou přední a zadní krajní polohou. Délka zdvihu je dána poloměrem klikového hřídele £ a jejím vyosením vzhledem k rovině válcování. Trnová tyč 6 se v průběhu pracovního cyklu otáčí kolem své osy. Snímač 2 horizontální síly na trnovou tyč _6 a snímač 2 vertikální síly na válce 2 snímají tyto působící síly, a to v závislosti na pohybu válcovacího stojanu 4^ jehož poloha je snímána snímačem 2 úhlu natočením klikového hřídele 2·The roll stand 4 performs a linear reciprocating movement between its front and rear extreme positions. The stroke length is given by the radius of the crankshaft and its misalignment with respect to the rolling plane. The mandrel rod 6 rotates about its axis during the duty cycle. The horizontal force sensor 2 on the mandrel 6 and the vertical force sensor 2 on the rollers 2 sense these forces, depending on the movement of the roll stand 4, the position of which is sensed by the angle sensor 2 by rotating the crankshaft 2.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Method for controlling the pillar mill rolling process in the production of seamless tubes, in particular precision seamless tubes of high-alloy austenitic steels for nuclear power engineering by cold rolling, characterized in that the course of vertical force on the rolls in a movable rolling stand is continuously continuously or intermittently the course of horizontal force on the mandrel during the steady operation of the mill stand during its working activity, always with respect to the position of the rollers and mandrel in the range of both extreme positions of the rolling stand movement, conditions, wherein the values of the horizontal forces of the rolling process during the feed of the roll at both extreme positions of the rolling stand are close to zero.

Device for carrying out the method according to item 1 by means of force and dynamic effects sensors of the forming process depending on the position of the rolling stand of the pilger mill, characterized in that the vertical force sensor (1) on the roll (2) is placed on the yoke (3) (4) and the horizontal force sensor (5) on the mandrel (6) is located on the collet lock (7) for clamping the mandrel (6) and the crankshaft angle sensor (8) (9) of the rolling mill drive (10) is arranged at the end of the crankshaft (9 na), the sensors (1, 5, 8) being contactlessly connected to the evaluating member (11) of the control system for continuously changing the technological parameters of the rolling process.