CZ298954B6 - Zpusob rízení tlouštky steny trubky ve vícestolicové kontinuální tahové redukovne trub - Google Patents

Abstract

Zpusob rízení tlouštky steny trubky ve vícestolicové kontinuální tahové redukovne trub se provádí se zarízeními k merení tlouštky steny trubky za tahovou redukovnou trub, s výpocetní jednotkou ke zpracování namerených hodnot a se zarízením k rízení poctu otácek hnacích motoru. Pocítacove rízenou zmenou poctu otácek hnacích motoru behem prubehu trubky se udržuje celkové prodloužení konstantní a tím se tvorba vnitrního polygonu redukuje na minimum. Zmena poctu otácek hnacích motoru se uskutecnujetak, že v jedné skupine válcovacích stolic se pomery poctu otácek zvyšují a zároven se v jiné skupine válcovacích stolic snižují.

Description

(57) Anotace:

Způsob řízení tloušťky stěny trubky ve vícestolicové kontinuální tahové redukovně trub se provádí se zařízeními k měření tloušťky stěny trubky za tahovou redukovnou trub, s výpočetní jednotkou ke zpracování naměřených hodnot a se zařízením k řízení počtu otáček hnacích motorů. Počítačově řízenou změnou počtu otáček hnacích motorů během průběhu trubky se udržuje celkové prodloužení konstantní a tím se tvorba vnitřního polygonu redukuje na minimum. Změna počtu otáček hnacích motorů se uskutečňuje tak, že v jedné skupině válcovacích stolic se poměry počtu otáček zvyšují a zároveň se v jiné skupině válcovacích stolic snižují.

Způsob řízení tloušťky stěny trubky ve vícestolicové kontinuální tahové redukovně trub

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu řízení tloušťky stěny trubky ve vícestolicové kontinuální tahové redukovně trub se zařízeními k měření tloušťky stěny trubky za tahovou redukovnu trub, s výpočetní jednotkou ke zpracování naměřených hodnot a se zařízením k řízení počtu otáček hnacích motorů podle JP-A 62-192 210.

Dosavadní stav techniky

Při výrobě bezešvých a svařovaných ocelových trubek se často používá takzvané redukování trubky stahem, aby se velice flexibilním způsobem z malého množství odměření výchozího polotovaru získalo větší množství odměření hotových trubek, rozdílných v průměru o tloušťce stěny. Výhoda tohoto způsobu, který vystačí bez vnitřního nástroje, spočívá v rychlé a levné variaci tloušťky stěny a průměru.

Přetvoření trubky se uskutečňuje při redukování trubky stahem ve větším množství za sebou upravených válcovacích stolic, přičemž se variací počtu otáček v jednotlivých válcovacích stolicích dociluje střídavého působení mezi válcovacími stolicemi a tím se cíleně nastavuje tloušťka stěny hotové trubky. Přetvoření v tahové redukovně trub (SRW) se dnes zpravidla uskutečňuje v tříválcových válcovacích stolicích. Aby válcovaný materiál při redukci průměru trubky nevstu25 poval do spáry mezi válci a nevznikaly z toho důvodu povrchová značkování, nevybírá se kalibr válců kruhovitý, ale v tříválcové stolici trojstranné oválně provedený. Tento trojstranný tvar kalibruje v podstatě nevyhnutelný. Pouze poslední válcovací stolice použité řady stolic se obecně provádí kruhovitá. Toto je možné, protože změna průměru v této válcovací stolici je malá. To je žádoucí, protože hotová vyválcovaná trubka má být do značné míry kruhovitá.

„Ovalita“ kalibru musí být optimálně nastavena v závislosti na redukci průměru, na tloušťce stěny trubky atd. Zvolí-li se ovalita příliš malá, dochází ke značkování a poškození vnějšího povrchu. Zvolí-li se ovalita příliš velká, dochází k výrazným nerovnoměrnostem tloušťky stěn v průřezu tahem redukované trubky. Tyto nerovnoměrnosti tloušťky stěny (u tříválcové válcovací stolice) mají šestiúhelníkový tvar a označují se jako vnitřní polygon. Jako všechny odchylky tloušťky stěn tak také tvorba vnitřního polygonu znamená kvalitativní újmu. Protože je tvorba vnitřního polygonu závislá na tloušťce stěny nebo lépe řečeno na poměru tloušťky stěny k průměru trubky, jek výrobě velké oblasti tloušťky stěny třeba zpravidla rozdílné kalibrování válců, tzn. rozdílné ovality kalibrování válců. Protože udržování válcovacích stolic představuje značný náklad, používají se obecně pouze dvě rozdílná kalibrování, kulaté s nepatrnou ovalitou kalibrovacího otvoru pro silnostěnné trubky, jakož i oválné s velkou ovalitou kalibrovacího otvoru pro tenkostěnné trubky. Dále se zkoušelo udržet tvorbu vnitřního šestihranu malou tím, že se střední tahové napětí neboli „tah“ ve válcovaném materiálu při přetváření optimálně nastavil.

Zvolí-li se určitý rozměr tvorby vnitřního polygonu, zjistí se pokusy, že se rozměr polygonu v závislosti na tahu lineárně mění. Ke změně tahu se mění tloušťka výchozí trubky. Protože jsou stoupání a poloha křivek závislé na mnoha ovlivňujících veličinách, jako jsou (poměr tloušťky stěny k průměru trubky, tvar kalibru, průměr válce, teplota, materiál atd., jsou třeba velké výdaje na pokusy, aby se pro kompletní program válcování provedla optimalizace tahu. Provedla-li se s velkou námahou tato optimalizace, přesto se vždy nedocílí trubky bez vnitřního polygonu, protože nelze zamezit aktuálním změnám ovlivňujících veličin. V této situaci se může opět zkoušet redukovat tvorbu vnitřního polygonu tím, že se mění tloušťka stěny vstupní trubky. Toto ale vždy podle způsobu válcování trubek předřazeného stupně přetváření není možné bez časové ztráty a výdajů. V poslední době je s tímto problémem kvalitativní újmy na základě tvorby vnitřního

-1 CZ 298954 B6 polygonu konfrontováno mnoho výrobců trubek, kteří vynakládají značné výdaje na vylepšení kvality výrobků nebo s nízkou kvalitou výrobků počítají.

Vedle odchylek tloušťky stěn, které vznikají v průřezu trubky a jsou po délce trubky téměř kons5 tantní, se vyskytují odchylky tloušťky stěny, které vznikají po délce trubek. Existuje sice způsob řízení počtu otáček a zařízení k řízení počtu otáček, s nimiž se tyto odchylky tloušťky stěn po délce válcovaného materiálu vyrovnávají, ne však způsob řízení počtu otáček k redukování tvorby vnitřního polygonu. Pro výše uvedenou optimalizaci tahu je vyžadována cílená variace tloušťky stěny vstupní trubky. Tloušťka stěny vstupní trubky se nemůže být řídicí článek regu10 lačního obvodu, protože se vyrábí v jiném válcovacím agregátu, pracujícím nezávisle na tahové redukovně trub. Podle stavu techniky je nutno s tvorbou vnitřního polygonu kvůli aktuálně se měnícím podmínkám přetváření počítat a musí se vynakládat značné výdaje, aby se před výrobou prováděla optimalizace.

Podstata vynálezu

Úkolem tohoto vynálezu je vytvořit za použití řízení počtu otáček válců způsob minimalizace tvorby vnitřního polygonu při re dukování bezešvých trubek s tahem.

Tento úkol se řeší způsobem řízení tloušťky stěny trubky ve vícestolicové kontinuální takové redukovně trub, se zařízeními k měření tloušťky stěny trubky za tahovou redukovnou trub, s výpočetní jednotkou ke zpracování naměřených hodnot a se zařízením k řízení počtu otáček hnacích motorů, přičemž podle vynálezu se počítačové řízenou změnou počtu otáček hnacích motorů během průběhu trubky udržuje celkové prodloužení konstantní a tím se tvorba vnitřního polygonu redukuje na minimum, přičemž změna počtu otáček hnacích motorů se uskutečňuje tak, že v jedné skupině válcovacích stolic se poměiy počtu otáček zvyšují a zároveň se v jiné skupině válcovacích stolic snižují.

Výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že rozměr polygonu na trubce, vycházející z tahové redukovny trub, se během průběhu trubky zjišťuje techniko měření, například pomocí ultrazvukového měření, zjišťuje se závislost rozměru polygonu při variaci parametru tahu a parametr se nastavuje tak, že je tvorba vnitřního polygonu minimální.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že k zajištění neměnnosti prodloužení je při procesu plánování variace počtu otáček pro každé odměření válcovacího procesu taková, že střední tah v tahové redukovně trub zůstává stejný.

Další výhodné provedení podle vynálezu spočívá v tom, že během výrobního provozu se pro variaci počtu otáček používá adaptivní způsob výpočtu.

Jinými slovy, způsob podle vynálezu řeší úvodem popisovaný problém stavu techniky tím, že se během výrobního procesu provádí redukce tvorby vnitřního polygonu pomocí regulačního obvodu a variace parametru tahu. Parametr tahu definuje změnu řady počtu otáček a tím rozdělení tahu ve válcovně tak, že celkové prodloužení ve válcovně zůstává neovlivněno. Protože mezi parametrem rozdělení tahu a tvorbou vnitřního polygonu existuje jednoznačná souvislost, daří se automaticky redukovat tvorbu vnitřního polygonu, aniž by se ovlivňovala tloušťka stěny výchozí trubky.

Parametr tahu je definován tak, že se při jeho změně zvyšují poměry počtu otáček v jedné skupině válcovacích stolic a zároveň se v jiné skupině válcovacích stolic snižují, takže prodloužení trubky zůstává celkově konstantní. Přitom se využívá toho, že veličiny, ovlivňující tvorbu vnitřního polygonu, jsou uvnitř řady válcovacích stolic tahové redukovny trub obecně velmi rozdílné. Porovná-li se vstupní oblast tahové redukovny trub s její výstupní oblastí, zjistí se zde

- menší poměr tloušťky stěny trubky k průměru trubky,

-2CZ 298954 B6

- větší poměr průměru trubky k průměru válce,

- vyšší teplota,

- větší ovalita kalibru.

K tomu se přidávají vlivy konstrukce tahové redukovny trub, jako například stanovená charakte5 ristika nastavitelných křivek otáček.

Změna tahu má vzhledem k tvorbě vnitřního polygonu různé efekty, v závislosti na tom, zda k ní dochází ve vstupní nebo výstupní oblasti tahové redukovny trub. A proto je dána závislost tvorby vnitřního polygonu na parametru tahu. Tím je dán předpoklad pro řídicí proces k redukován tvorby vnitřního polygonu.

Možný regulační obvod vypadá takto. Rozměr polygonu na trubce, vycházející z tahové redukovny trub, se během průběhu trubky zjišťuje technikou měření, např. pomocí ultrazvukového měření tloušťky stěny, zjišťuje se závislost rozměru polygonu při variaci parametru tahu a para15 metr je nastaven tak, žeje tvorba vnitřního polygonu minimální.

Neměnnost prodloužení se zajišťuje např. tím, že se variace počtu otáček definuje již při procesu plánování pro každé odměření válcovacího programu tak, že střední tah v tahové redukovně trub zůstává stejný. K tou účelu se také může během výrobního provozu použít adaptivní způsob výpočtu.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím obr. 1 až 4, na výkresech, kde znázorňuje obr. 1 provedení vnitřního polygonu a výpočet rozměru polygonu, obr. 2 závislosti rozměru polygonu na tahu, obr. 3 možnou variaci rozdělení tahu a obr. 4 závislost rozměru polygonu na parametru tahu.

Příklady provedení vynálezu

Způsob řízení tloušťky Sg, Sb stěny trubky ve vícestolicové kontinuální tahové redukovně trub se provádí se zařízeními k měření tloušťky Sg, Sb stěny trubky za tahovou redukovnu trub, s výpočetní jednotkou ke zpracování naměřených hodnot a se seřízením k řízení počtu hnacích motorů. Počítačově řízenou změnou počtu otáček hnacích motorů během průběhu trubky se udržuje celkové prodloužení konstantní a tím se tvorba vnitřního polygonu redukuje na minimum. Změna počtu otáček hnacích motorů se uskutečňuje tak, že v jedné skupině válcovacích stolic se poměry počtu otáček zvyšují a zároveň se v jiné skupině válcovacích stolic snižují.

Rozměr P polygonu na trubce, vycházející z tahové redukovny trub, se během průběhu trubky zjišťuje technikou měření, například pomocí ultrazvukového měření, zjišťuje se závislost rozměru P polygonu při variaci parametru ZP tahu a parametr ZP tahu se nastavuje tak, že je tvorba vnitřního polygonu minimální.

K zajištění neměnnosti prodloužení je při procesu plánování variace počtu otáček pro každé odměření válcovacího procesu taková, že střední tah v tahové redukovně trub zůstává stejný.

Během výrobního provozu se pro variaci počtu otáček používá adaptivní způsob výpočtu.

Obr. 1 popisuje provedení vnitřního polygonu a výpočet rozměru P polygonu. Je zde označena tloušťka s_a stěny trubky v oblasti dna kalibru válce i tloušťka Sb stěny v oblasti středu boku kalib-3CZ 298954 B6 ru. Na základě šestiúhelníkového symetrického provedení vnitřního obrysu trubky vykazují tloušťkám Sg, s_b stěny odpovídající oblasti průřezu trubky téměř stejnou deformaci na šesti místech. Hodnoty tloušťky Sg, s_b stěny, naměřené na těchto místech, se zprůměrovávají, jak je naznačeno na obr. 1. Rozměr P polygonu má pozitivní hodnotu, leží-li místo menší tloušťky s_a, s_b stěny ve dně kalibru, negativní hodnotu má tehdy, jestliže místo menší tloušťky Sg, s_b stěny leží ve středu boku kalibru.

Obr. 2 znázorňuje závislost rozměru P polygonu na tahu. Rozměr P polygonu lineárně vzrůstá se stoupajícím tahem. Při malých hodnotách tahu je negativní, při velkých hodnotách tahu je požilo tivní. Hodnota tahu při které je rozměr P polygonu přesně nula, se označuje jako „optimální tah“.

Obr. 3 znázorňuje možnou variaci rozdělení tahu, u které zůstává celkové prodloužení v tahové redukovně trub konstantní. Při průběhu ZP₂ tahu je tah a tím prodloužení válcovaného materiálu ve vstupní oblasti tahové redukovny trub vyšší než ve výstupní oblasti. Při průběhu ZP₂ tahu isou tah a prodloužení přes místa válcovacích stolic rozděleny přibližně stejně. Při průběhu ZP₃ tahu jsou tah a prodloužení ve vstupních válcovacích stolicích menší než ve výstupních válcovacích stolicích.

Na obr. 4 je znázorněna závislost rozměru P polygonu na parametru ZP tahu. V tomto příkladě se rozměr P polygonu se zvýšením parametru tahu lineárně zvyšuje. Průběh ZP₂, ZP₂, ZP₃ jsou konkrétní stavy variace tahu, která je plynule nastavitelná. Ze závislosti rozměru P polygonu na parametru ZP tahu, zjištěné během válcovacího provozu, se určuje hodnota parametru ZP tahu, pro kterou je rozměr P polygonu rovný nule.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (4)

1. Způsob řízení tloušťky stěny trubky ve vícestolicové kontinuální tahové redukovně trub, se zařízeními k měření tloušťky stěny trubky za tahovou redukovnu trub, s výpočetní jednotkou ke zpracování naměřených hodnot a se zařízením k řízení počtu otáček hnacích motorů, vyzná30 ču j í cí c h se tím, že se počítačově řízenou změnou počtu otáček hnacích motorů během průběhu trubky udržuje celkové prodloužení konstantní a tím se tvorba vnitřního polygonu redukuje na minimum, přičemž změna počtu otáček hnacích motorů se uskutečňuje tak, že v jedné skupině válcovacích stolic se poměry počtu otáček zvyšují a zároveň se v jiné skupině válcovacích stolic snižují.

35

2. Způsob řízení tloušťky stěny trubky podle nároku 1, vyznačujících se tím, že rozměr polygonu na trubce, vycházející z tahové redukovny trub, se během průběhu trubky zjišťuje technikou měření, například pomocí ultrazvukového měření, zjišťuje se závislost rozměru polygonu při variaci parametru tahu a parametr se nastavuje tak, že je tvorba vnitřního polygonu minimální.

40

3. Způsob řízení tloušťky stěny trubky podle nároku 2, vyznačujících se tím, že k zajištění neměnnosti prodloužení je při procesu plánování variace počtu otáček pro každé odměření válcovacího procesu taková, že střední tah v tahové redukovně trub zůstává stejný.

4. Způsob řízení tloušťky stěny podle nároku 3,vyznačujících se tím, že během výrobního provozu se pro variaci počtu otáček používá adaptivní způsob výpočtu.

45 2 výkresy

-4CZ 298954 B6 rozměr polygonu optimální tah tah