Introduzione al laminatoio automatico

Meccanismo e controllo automatici

Per la formazione di anelli con sezioni trasversali sagomate, il laminatoio ad anello verticale ha due rulli principali, un mandrino e diversi rulli di ritenuta. Questi rulli hanno forme formate su di essi per abbinare la forma dell'anello del prodotto finale. Ciò significa che sarebbe necessario cambiare i rulli con quelli per incontrare i rispettivi pezzi in lavorazione. Nel ring rolling, tutte le sue operazioni dipendevano fortemente dagli istinti e dalle esperienze dei lavoratori qualificati. Inoltre, sulle rispettive unità come l'unità idraulica, non c'erano sensori collegati per raccogliere dati come posizioni e pressioni e non è stato possibile effettuare l'analisi e la verifica delle condizioni di rotolamento.

Pertanto, con i mulini ad anello verticali di tipo manuale, tutti i processi, comprese le preparazioni prima della laminazione, dovevano essere gestiti manualmente da lavoratori qualificati, e c'erano problemi come la variabilità nella laminazione e la difficoltà di trasmettere le competenze alle generazioni successive. Inoltre, poiché le richieste di anelli laminati di forma quasi netta altamente accurate sono aumentate, la formulazione di un know-how di laminazione di alto livello si presenterebbe come un problema.

Sulla base di tali problemi con i laminatoi verticali ad anello di tipo manuale, avevamo sviluppato un laminatoio verticale ad anello automatizzato. Vengono descritti la sua costruzione meccanica e il contenuto del controllo.

La Tabella 3-1 mostra le specifiche principali del VRRM e la Fig. 3-1 mostra l'aspetto generale della macchina.

La tabella 3-2 mostra il confronto delle principali costruzioni meccaniche tra VRRM e il laminatoio verticale ad anello di tipo manuale. Sebbene la costruzione meccanica fondamentale del VRRM sia simile a quella del laminatoio ad anello verticale di tipo manuale, ai fini dell'automazione, modifiche come i dispositivi diversi dal cilindro pressurizzato possono spostare le loro posizioni utilizzando motori idraulici o motoriduttori e hanno aggiunto vari sensori sono stati fatti.

Una delle principali differenze meccaniche rispetto al laminatoio ad anello verticale di tipo manuale è che è stata aggiunta la funzione di misurazione del diametro esterno dell'anello. Questa caratteristica è stata ottenuta con uno dei numerosi rulli di ritenuta che funzionano come rullo di misurazione del diametro esterno dell'anello, che sarà in contatto costante con il diametro dell'anello durante il rotolamento dell'anello, a differenza degli altri rulli di ritenuta, e misurerà il diametro esterno dell'anello. Una volta raggiunta la posizione finale del diametro esterno dell'anello, questo rullo verrà fissato automaticamente e funzionerà allo stesso modo degli altri rulli di contenimento. La Tabella 3-3 mostra il confronto tra VRRM e il laminatoio verticale ad anello di tipo manuale per quanto riguarda l'automatizzazione del controllo, e vengono spiegati i dettagli dei rispettivi articoli.

L'impostazione delle rispettive posizioni dei rulli utilizzava l'anello di misura ogni volta che i rulli venivano cambiati, richiedendo in passato la manodopera e le abilità del lavoratore. Era stato fatto in modo che le posizioni target fossero calcolate automaticamente dai dati di input come i diametri dei rulli, e che i rulli si spostassero nelle rispettive posizioni in modalità di preparazione automatica.

Il meccanismo di misurazione del diametro esterno dell'anello a contatto consente la misurazione in tempo reale del diametro esterno dell'anello utilizzato per il controllo della laminazione automatica.

La servovalvola viene utilizzata per il controllo del cilindro pressurizzato, consentendo un controllo estremamente accurato della posizione e della velocità del feedback.

La laminazione degli anelli, in passato, era stata eseguita manualmente, a seconda delle capacità degli operai, e la capacità di ripetizione della laminazione degli anelli era stata irregolare, il prodotto variava per singolo lavoratore, anche se gli anelli da laminare erano gli stessi. Il VRRM è stato realizzato in modo tale che l'impostazione di vari modelli di rotolamento sia automaticamente che mediante l'immissione dei dati sia facile e che i dati di impostazione del rotolamento salvati secondo il numero dell'articolo possano essere ripetuti. In altre parole, VRRM può rendere il rotolamento automatico con un'elevata capacità di ripetizione che può essere reso indipendente dalle abilità dei lavoratori.

Inoltre, il sensore di posizione, il sensore di pressione e l'amperometro del motore sono montati sulla rispettiva parte del mulino, per visualizzare la schermata di monitoraggio delle condizioni (Fig. 3-2) e il grafico di tendenza (Fig. 3-3), consentendo una più facile ricerca delle cause del rotolamento guasti e alla riduzione dei tempi di risoluzione dei problemi.

Il grafico dell'andamento può essere utilizzato, non solo per la diagnosi dei guasti, per la raccolta dei dati di laminazione dettagliati per laminazione. Ciò contribuirà all'analisi quantitativa e alla verifica di vari dati di laminazione e alla formulazione del know-how di laminazione.

Il laminatoio ad anello verticale può rotolare forme ad anello asimmetriche, così come forme ad anello simmetriche. Tuttavia, esiste il problema che la differenza di velocità circonferenziale verrà generata tra i punti di etricità asimmetrica destro / sinistro. VRRM aveva risolto i difetti di rotolamento da questo problema di differenza di velocità circonferenziale, utilizzando il motore di azionamento a controllo variabile del numero di giri per uno dei due rulli principali.

Ottimizzazione della forma del grezzo e delle condizioni di rotolamento dell'anello

La sequenza di produzione è sostanzialmente simile a quella che utilizza un laminatoio per anelli di tipo orizzontale per la formatura finale degli anelli a sezione trasversale sagomata.

Anche nel caso in cui per la formatura finale venga utilizzato un laminatoio verticale ad anello, nella maggior parte dei casi sarà richiesta la pre-laminazione. La macchina di pre-laminazione può essere orizzontale o verticale. Il numero di processi di pre-laminazione nella formatura del laminatoio ad anello verticale, tuttavia, può essere inferiore a quello nella formatura del laminatoio ad anello orizzontale e, in pratica, solo una pre-laminazione completerà il processo. La forma \"grezzo \" che è stata formata in questo processo di pre-laminazione influirebbe notevolmente sulla formatura della forma e sulla precisione nella formatura finale con VRRM, ed è importante ottimizzare la forma del grezzo.

Nell'attuale processo di fabbricazione degli anelli a sezione trasversale sagomata, devono essere effettuate ripetute prove di pre-laminazione e laminazione finale per determinare le forme ottimali del rullo e le forme del grezzo. Una tale serie di processi di test-modifica-test richiede molto tempo, sforzi e costi.

Quindi, oltre all'automatizzazione del laminatoio verticale ad anello, è necessaria la formulazione di un nuovo know-how per ottimizzare la forma del grezzo. In concomitanza con il completamento del Laminatoio Verticale Completamente Automatico, sono state realizzate le conoscenze di alto livello di laminazione, inclusa l'ottimizzazione delle forme del grezzo e delle condizioni di laminazione degli anelli, basate sulla tecnologia di simulazione analitica sulla deformazione del sagomato anelli in sezione trasversale (Fig. 4-2) e sui risultati delle simulazioni. Questa formulazione del know-how di laminazione mediante simulazioni ha consentito di ridurre il numero di rotoli di prova e si prevede una riduzione dei costi per le riparazioni dei rotoli, i materiali e la manodopera.

Risultati del test di laminazione

Vengono presentati esempi di rotolamento dell'anello a sezione trasversale sagomata con VRRM. La forma di progetto dell'anello finale era, come mostrato nella Fig. 5-1, sagomata sul diametro esterno e diritta sul diametro interno; un anello a forma di tamburo, con diametro esterno maggiore φ429 mm, diametro esterno minore φ383 mm, diametro interno φ316 mm, larghezza 220 mm e peso di circa 90 kg. Questa è una forma che un laminatoio ad anello orizzontale avrebbe grandi difficoltà nel formare la flangia sul grande diametro esterno.

Questo grezzo è stato formato da un laminatoio ad anello orizzontale come macchina di pre-laminazione.

La Fig. 5-3 mostra la forma dell'anello laminato dopo la laminazione finale da parte di un laminatoio ad anello verticale. Poiché la formazione della flangia sul grande diametro esterno nella formatura del semilavorato era insufficiente, vi era un significativo riempimento insufficiente sulla flangia dell'anello laminato finale. Ciò indica che la formatura del grezzo mediante la macchina di pre-laminazione influirebbe notevolmente sulla formatura finale dell'anello.