SU1421786A1 - Способ автоматического управлени нагревом трубных заготовок в проходной индукционной печи - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автома- - тизации процесса прокатки труб и может быть использовано при автоматизации процесса нагрева трубных заготовок в проходных индукционных печах. Цель изобретени  - интенсификаци  процесса прокатки и исключение послед ощей операции термообработки готовых труб. Дл  достижени  поставленной цели в способе автоматического управлени , включающем измерение температуры трубы до нагрева, определение средней температуры заготовки по участкам при вхождении каждого участка в зону нагрева, сравнение ее с заданной , при налич1-ш разности между средней температурой каждого участка и заданной скачкообразное измерение мощности индукционной печи, выдел ют участок с минимальной средней температурой трубной заготовки до ее подогрева , сравнивают с заданной температурой и по величине разности между ними задают скорость прохождени  заготовки через индукционную печь. Скачкообразное изменение мощности индукционной печи при вхождении каждого участка в зону нагрева осуществл ют пропорционально произведению скорости заготовки и разности между заданной тe mepaтypoй и средней температурой участка трубной заготовки. ил. с

Description

Изобретение относитс  к автоматизации процесса прокатки труб и может быть использовано при автоматизации процесса нагрева трубных заготовок в проходных индукционных печах.

Цель изобретени  - интенсификаци  процесса прокатки труб и исключение последующей операции термообработки готовых труб.

На чертеже показана структурна  схема системы автоматического управлени  нагревом трубных заготовок.

Система содержит датчик 1 темпера турй, блок 2 определени  участков заготовки посто нной температуры, блок 3 формировани  сигнала наличи  заготовки, блок 4 усреднени  температуры по участкам заготовки, блок 5 пм ти средних температур по участкам заготовок, блок 6 вы влени  температуры наиболее холодного участка, датчик 7 перепада средних температур по участкам заготовки, формирователь 8 импульсов, задатчик 9 температуры, первьв узел 0 сравнени  заданной температуры с температурой наиболее холодного участка, блок расчета скорости, второй узел 12 сравнени  заданной температуры со средней тем- пературой участков, блок 3 расчета мощности индукционной печи, усилител 14, высокочастотный генератор 15 электропривод 16 редукционного или калибровочного стана, электропривод 1 7 транспортируюте1;о рольганга , индукционную печь 18; редукционный или калибровочньй стан 19, трубную заготовку 20.

Датчик 1 температуры устанавлива- етс  в линии агрегата перед индукционной печью на рассто нии, равном максимальной-длине трубной заготовки а датчик 7 перепада средних температур по участкам - непосредственно на входе в индукционную печь.

Система автоматического управлени нагревом трубных заготовок работает следующим образом.

В исходном состо нии, т.е. при O отсутствии в линий агрегата трубных заготовок, на выходе практически все элементов сигналов нет, т.е.-они равны нулю, и только на выходах узлов 10 и 12 сравнени  они имеют макси- . мальные, равные заданному значени , которые обеспечивают соответственно минимальное значение сигнала на выходе блока 11 расчета скорости, и ми

,

Q

5 0 5 0

д

Q g

5

нимально возможное значение сигнала на выходе блока I3 расчета мощности индукционной печи.

С по влением трубной заготовки в зоне установки датчика 1 температу- ры на его выходе по вл етс  сигнал, соответствующий температуре заготовки , который подаетс  на входы блока 2 - определени  участков заготовки посто нной температуры,блока.3 формировани  сигнала наличи  заготовки и блока 4 усреднени  температуры по участкам заготовки.

Сигналы с выхода блока 2, длительностью соответствующие длинам участков заготовки посто нной температуры (обычно при прокатке труб на агрегатах с непрерывным станом их три), поступают на вход блока 4, разреша  проведение операции усреднени  температуры, значени  которых сразу же после прохождени  каждого участка записываютс  в блоке 5 пам ти и блоке 6 вы влени  температуры наиболее холодного участка.

Сигнал, соответствующий времени прохождени  трубной заготовки, с блока 3 поступает на вход блока 6, разреша  запись средних температур по участкам (в случае прокатки труб на агрегатах с непрерьгеным станом их три) дл  вы влени  ее минимальной величины , котора  по вл етс  на выходе блока 6 сразу же после прохождени  через зону датчика 1 температуры заднего.конца трубной заготовки , и держитс  в течение времени прохождени  следующей заготовки.

Сигнал,соответствующий t.. у,ц , с выхода блока 6 в первом узле 10 сравнени  вычитаетс  из сигнала задатчика 9 температуры ( ср ин ) подаетс  на вход блока 11 расчета скорости.

В это врем  передний конец трубной заготовки подходит к индукционной печи , попада  в зону действи  датчика 7 перепада средних температур, на выходе которого и соответственно на выходах формировател  8 импульсов по вл етс  сигнал прохождени  переднего конца заготовки. С первого выхода блока 8 сигнал о наличии трубной за-г готовки перед индукционной печью поступает на вход блока 1, который разрешает выполнение операции расчета скорости по формуле

V- - ном

t.QA-t,

f тин

где Р„о„ - номинальна  мощность индукционной печи; К - коэффициент, учитывающий КПД печи, теплоемкость заготовки , массу ее погонного метра и конфигурацию. Сигнал, соответствующий этой скорости , с выхода блока 11 поступает на вход блока 13 расчета мощности индукционной печи и на выходы схем управлени  электроприводами транспортирующего рольганга и валков редукционного или калибровочного стана, устанавлива  скорость движени  трубной заготовки, необходимой дл  нагрева до заданной температуры наиболее холодного участка трубной заготовки при номинальной мощности индукционной печи. Эта скорость будет поддерживатьс  на посто нном уровне до тех пор, пока через печь не пройдет вс  заготовка и в нее не войдет нова .

В это врем  сигнал о вхождении в индукционную печь участка трубной заготовки посто нной температуры с . второго выхода (1)ормирова ел  8 импульсов подаетс  на блок 5 пам ти температуры по участкам заготовки, разреща  выдачу на второй узел 12. сравнени  сигнала о температуре первого участка трубной заготовки. , Сигнал tg-; в узле 12 сравнени  вычитаетс  из сигнала задатчика 9 температуры -tcp ) и результирующий сигнал подаетс  на вход блока 13, в котором выполн етс  операци  расчета мощности индукционной печи по выражению

Р V(t,,-t,p;),

и сигнал, соответствующий этой мощ нести, подаетс  на вход усилител  14 скачком измен   мощность индукционной печи до величины, необходимой дл  нагрева первого участка до заданной температуры.

По мере продвижени  трубной заготовки в зоне действи  датчика 7 перепада средних температур по вл етс  следующий участок заготовки. На его выходе и втором выходе формировател  импульсов по вл етс  сигнал разрешени  вьщачи из блока 5 пам ти значени средней температуры этого участка, которое записываетс  с заданным в узел 12 сравнени , и в блоке 13 осуществл етс  пересчет значени  мощности и скачкообразное изменение её на индукционной печи.

Далее эти операции повтор ютс , осуществл   управление скоростью движени  заготовок и мощностью индукционной печи и обеспечива  максимальную загрузку индукционной печи при прокатке партии трудных заготовок .

Пример. Процесс управлени  подогревом трубной заготовки 156 6,9 мм длиной 12 м из стали 20 провод т перед калированием ее на трубопрокатном агрегате 140 в индукционной нагревательной печи номинальной мощностью 6000 кВт, состо щей из четырех нагревательных блоков мощностью 1500 кВт каждый, от исходной температуры трубной заготовки 675-585 С, линейно измен ющейс  по ее длине до температуры 950 С.

При длине индуктора 850 мм обща  длина индукционной нагревательной

печи (зоны нагрева) составл ет пор дка 4,0 м. Исход  из графика распределени  исходной температуры по длине трубной заготовки и с учетом длины печи, трубна  заготовка делитс  на

три участка с перепадом температур между ними в 30°С, что по технологии вполне допустимо.

Перед поступлением трубной заготовки в нагревательную печь провод т

5 J

измерение температуры и определ ют среднее значение температуры по ее участкам: tcp, 660°С; tср,630°С; t(.p.j, 600°С. Определ ют, что наиболее холодньм  вл етс  третий участок и Q его температура t(,p „„ 600 с.

Сравнивают заданную температуру 950 С с фактической средней температурой третьего участка 600°С и получают 350 С - величину, на которую необходимо подогреть наиболее холодный участок данной трубы. С учетом того, что номинальна  мощность индукционной печи кВт, а коэффициент ,035 м с/кВт-с, по выражению

iT-v- РцОМ

V-K т г-

- ср м ч

определ ют скорость перемещени  трубы ,6 м/с и устанавливают соответствующую частоту вращений транспорти- pyющиk, роликов индукционной печи и валков калибровочного стана.

Перед вхождением первого участка трубной заготовки в индукционную

0

печь отнимают от заданной температуры 950 С фактическую среднюю температуру участка 660°С и определ ют требуемую мощность индукционной установки дл  подогрева заготовки на :290 С по выражению V(t, ) р4970 кВт и устанавливают ее. При вхождении второго участка данные операции по определению мощности повтор ют и перевод т индукционную печь в режим отдачи 5486 кВт, необходимой дл  подогрева этого участка на 320°С. Далее при вхождении в зону нагрева третьего участка устанавливают мощность, равную 6000 кВт котора  обеспечивает подогрев трубы до 95б°С.

При поступлении на подогрев следующей трубной заготовки процесс управлени  повтор етс , но при этом, если ее исходна  температура выше температуры первой заготовкиs ског рость движени  данной трубной заго товки увеличиваетс , а если ниже, уменьшаетс , и, таким образом, обес- печиваетс  максимальна  загрузка индукционной печи при подогреве партии трубных заготовок.

Таким образом, применение предлагаемого способа автоматического уп- равлени  нагревом трубных заготовок в проходной индукционной печи перед их редуцированием или калиброванием позволит интенсифицировать процесс прокатки труб и, следовательно, повысить его производительность, а также обеспечить подогрев даже сильно охлажденных заготовок до заданной температуры и исключить последующую операцию термообработки нормализации ) готовых труб.

Предлагаемый способ может быть еализован на трубопрокатных агрега-

5

0 5

0

5

0

тах 30-102, 140, 80, и других, имеющих индукционньй подогрев трубных заготовок. Использование способа при подогреве трубных заготовок только на одном трубопрокатном агрегате 140 позволит повысить производительность процесса прокатки на 0,5% и тем самым получить дополнительно около 3 тыс. т готовых труб, а также исключить операцию термообработки труб нефт ного сортамента.

Формула, изобретени 

Способ автоматического управлени  нагревом трубных заготовок в проходной индукционной печи, включающий измерение температуры заготовки до нагрева, определение средней температуры заготовки по участкам при вхождении каждого участка в зону нагрева, сравнение ее с заданной, при наличии разности между средней температурой о каждого участка и заданной скачкообразное изменение мощности, отличающийс  тем, что, с целью интенсификации процесса прокатки труб и исключени  последующей операции термообработки готовых труб, вьщел - ют участок с минимальной средней температурой трубной заготовки до ее нагрева , сравнивают с заданной температурой и по величине разности между ними задают скорость прохождени  заготовки через индукционную печь, а скачкообр1азное изменение мощности индукционной печи при вхождении каждого участка в зону нагрева осуществл ют , пропорционально, произведению скорости заготовки и разности между заданной температурой и средней температурой участка трубной заготовки.

Claims (1)

1. Формула, изобретения

   Способ автоматического управления нагревом трубных заготовок в проходной индукционной печи, включающий измерение температуры заготовки до 20 нагрева, определение средней температуры заготовки по участкам при вхождении каждого участка в зону нагрева, сравнение ее с заданной, при наличии разности между средней температурой о 25 каждого участка и заданной скачкообразное изменение мощности, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса прокатки труб и исключения последующей операции 30 термообработки готовых труб, выделяют -участок с минимальной средней температурой трубной заготовки до ее нагрева, сравнивают с заданной температурой и по величине разности между ₃₅ ними задают скорость прохождения заготовки через индукционную печь, а скачкообразное изменение мощности индукционной печи при вхождении каждого участка в зону нагрева осуществляют , 40 пропорционально, произведению скорости заготовки и разности между заданной температурой и средней температурой

   - участка трубной заготовки.