RU2203752C2

RU2203752C2 - Apparatus for regulating interstand tension of strip in continuous cold rolling mill

Info

Publication number: RU2203752C2
Application number: RU2001114108/02A
Authority: RU
Inventors: А.Е. Браун; А.Н. Питкин; Г.В. Синайский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уральский завод тяжелого машиностроения"
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2003-05-10

Abstract

FIELD: plastic metal working, namely automatization of processes for cold reduction of strip in several stands with strip tension between stands. SUBSTANCE: apparatus for regulating tension includes meter for detecting fluctuation of strip tension relative to predetermined value; inlet of circuit for controlling screwdown mechanism of next stand and inlet of circuit for common control of speed of all next stands. Apparatus includes units for connecting inlet of circuit for controlling screwdown mechanism through first adder with outlet of meter and with inlet of circuit for common control of speed of all next stands. Unit for connecting with meter includes connected in series second adder and lag unit. Other inlet of first adder is connected with outlet of lag unit through second lag unit. Unit for connecting with circuit for controlling speed of all next stands includes in addition connected in series lag unit and real time differentiation unit. EFFECT: possibility for amplified stabilization of interstand tension. 5 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металла давлением, а именно к автоматизации процесса обжатия холодной полосы в нескольких клетях с натяжением полосы между ними. The invention relates to the processing of metal by pressure, namely, to automate the process of crimping a cold strip in several stands with a strip tension between them.

Межклетевое натяжение полосы в непрерывном стане поддерживает равенство секундного объема обжимаемого металла в клетях стана секундному объему, задаваемому 1-й клетью. В процессе такого поддержания возможно изменение натяжения, допустимое в определенных пределах, за которыми нарушается устойчивость процесса прокатки. Более того, качество прокатки (минимальная разнотолщинность прокатанной полосы) требует стабилизации межклетевого натяжения полосы на заданном уровне, которая усложнена эксцентриситетом прокатных валков клетей, вызывающим колебания натяжения, не поддающиеся гашению, но способные раскачаться в процессе стабилизации. Стабилизации межклетевых натяжений требует также регулирование толщины полосы, снижающее эффективность из-за утечки регулирующих воздействий через изменение натяжений. The intercellular tension of the strip in a continuous mill maintains the equality of the second volume of the crimped metal in the mill stands to the second volume specified by the 1st stand. In the process of such maintenance, a tension change is possible that is permissible within certain limits, beyond which the stability of the rolling process is violated. Moreover, the quality of rolling (the minimum thickness difference of the rolled strip) requires stabilization of the intercellular tension of the strip at a given level, which is complicated by the eccentricity of the rolling rolls of the stands, causing tension fluctuations that are not damped, but can swing during stabilization. The stabilization of the cross-brace tension also requires the regulation of the strip thickness, which reduces the efficiency due to the leakage of regulatory effects through a change in tension.

В настоящее время межклетевые натяжения полосы на действующих непрерывных станах холодной прокатки стабилизируют воздействием на нажимные устройства последующей из клетей по двум самостоятельным каналам [1]:
- по возмущению; воздействие на толщину полосы клети изменением скорости валков, возмущающим натяжение полосы на входе в клеть, распространяется на изменение усилия ее нажимных устройств, компенсирующее это возмущение;
- по отклонению; интегральный регулятор воздействует на нажимное устройство клети по отклонению от заданного значения натяжения полосы, измеренного на входе в клеть.Currently, the inter-stand tension of the strip on the existing continuous cold rolling mills stabilize the impact on the pressure device of the next of the stands through two independent channels [1]:
- outrage; the impact on the thickness of the strip stand by changing the speed of the rolls, disturbing the tension of the strip at the entrance to the stand, extends to the change in the force of its pushing devices, compensating for this disturbance;
- by deviation; the integral regulator acts on the pushing device of the stand according to the deviation from the set value of the tension of the strip, measured at the entrance to the stand.

Однако канал по возмущению не совсем точен из-за отсутствия обратной связи, а уточняющие возможности канала по отклонению существенно ограничены из-за необходимости отстраиваться от эксцентриситетных колебаний - предотвращать их раскачивание и минимизировать количество резких срабатываний нажимных устройств, для чего вынуждены устанавливать зону нечувствительности отклонения натяжения. В результате имеем недостаточную стабилизацию натяжения (даже не стабилизацию, а ограничение). However, the channel in perturbation is not entirely accurate due to the lack of feedback, and the channel's refinement in deviation is significantly limited due to the need to tune out eccentric vibrations - to prevent them from swaying and to minimize the number of sudden triggering of pressure devices, for which they are forced to establish a dead zone for tension deviations . As a result, we have insufficient stabilization of tension (not even stabilization, but limitation).

Поставлена задача усилить стабилизацию межклетевого натяжения за счет исключения зоны нечувствительности. The task is to strengthen the stabilization of the interstand tension by eliminating the deadband.

Предлагается объединить каналы так, чтобы форсирующие возможности канала по вомущению и уточяющие действия канала по отклонению обеспечивали своевременную отработку возмущения без отработки колебаний при отсутствии зоны нечувствительности, считая регулирование толщины полосы основным источником дестабилизации межклетевых натяжений. It is proposed to combine the channels in such a way that forcing the channel’s capacity for reinforcement and clarifying the channel’s deflection actions ensure timely disturbance processing without oscillation testing in the absence of a dead zone, considering the regulation of the strip thickness to be the main source of destabilization of interstand tension.

Для этого в регуляторе межклетевого натяжения полосы на непрерывном стане холодной прокатки, имеющем измеритель отклонения натяжения от заданного значения, а также вход канала управления нажимным устройством последующей из клетей и вход канала совместного управления скоростью всех последующих клетей, содержатся связи входа нажимного устройства через первый сумматор с выходом измерителя и с входом совместного управления скоростью. Согласно изобретению в связь с измерителем включены последовательно соединенные второй сумматор и инерционное звено, причем другой вход первого сумматора соединен с выходом инерционного звена через вновь введенное второе инерционное звено, а в связь с обжатием введены последовательно соединенные звенья запаздывания и реального дифференцирования. To do this, in the regulator of the inter-stand tension of the strip on a continuous cold rolling mill having a meter for deviation of tension from the set value, as well as the input of the control channel of the push device of the next stand and the input of the joint speed control channel of all subsequent stands, the connection of the input of the pressure device through the first adder with meter output and joint speed control input. According to the invention, a second adder and an inertial link are connected in series with the meter, and the other input of the first adder is connected to the output of the inertial link through the newly introduced second inertial link, and series-connected delay and real differentiation links are introduced in connection with the compression.

На фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого двухканального регулятора. На фиг.2 показаны осциллограммы самостоятельного действия только канала по отклонению при отсутствии колебаний натяжения. На фиг.3 - то же, но только для канала по возмущению. На фиг.4 показаны осциллограммы совместного действия обоих каналов при отсутствии колебаний натяжения, а на фиг.5 - то же, но при наличии хаотических колебаний (шума), близких к эксцентриситетным. Figure 1 shows the functional diagram of the proposed two-channel controller. Figure 2 shows the oscillograms of the independent action of only the channel on the deviation in the absence of tension fluctuations. Figure 3 is the same, but only for the channel perturbation. Figure 4 shows the oscillograms of the combined action of both channels in the absence of tension fluctuations, and figure 5 - the same, but in the presence of chaotic oscillations (noise) close to eccentric.

Для реализации предлагаемого изобретения в любом межклетевом промежутке стана установлен измеритель отклонения натяжения полосы 1 (фиг.1), выход которого F приведен к относительному отклонению натяжения от заданного значения. В последующей из клетей 2 сформирован вход S, управляющий усилием ее нажимного устройства 3 и, следовательно, натяжением полосы на входе в клеть F. Кроме того, сформирован вход управления относительным обжатием полосы в ней ∃ как вход совместного управления скоростью данной и всех последующих клетей (или остальных с обратным знаком). Вход канала управления нажимным устройством S через сумматор 4 связан с выходом измерителя F (SF) через вновь введенные последовательно соединенные второй сумматор 5 и инерционное звено 6, причем другой вход сумматора 5 соединен с выходом инерционного звена 6 через вновь введенное второе инерционное звено 7. Другой вход сумматора 4 через вновь введенные последовательно соединенные звенья запаздывания 8 и реального дифференцирования 9 соединен с входом обжатия ∃(S∃).
Регулятор действует следующим образом:
- канал по отклонению действует с запаздыванием стана, неизбежным при измерении натяжения TF и при воздействии нажимными устройствами TS. Он представлен инерционным звеном 6 с постоянной времени TZ, равной суммарному запаздыванию стана
TZ=TF+TS, (1)
охваченным положительной запаздывающей обратной связью (инерционным звеном 7 с постоянной времени TZ), образуя счетчик с шагом, равным запаздыванию (1), обладающий свойством повторять возмущение (инерционности 6 и 7 сглаживают возмущение). В одиночку (см. фиг.2) этот канал повторяет (SF) с запаздыванием и со сглаживанием треугольное возмущение F (например, длительностью 10TZ) с ошибкой FS, размах которой при такой длительности практически сохраняет амплитуду возмущения, изменяя лишь его форму. Более кратковременные возмущения раскачиваются вплоть до удвоения амплитуды. Характерна переотработка спадающего возмущения, которая и раскачивает экцентриситетные колебания натяжения;
- канал по возмущению действует с упреждением TU постольку, поскольку возмущение натяжения исходит от него. Он представлен звеном запаздывания 8, компенсирующим упреждение TU, и реальным дифференцирующим звеном 9 (с постоянной времени 10ТU), превращающим канал в форсирующий. В одиночку (см. фиг.3) этот канал повторяет без запаздывания (S∃) нарастающее возмущение F и упреждает его при спадании (в противоположность каналу по отклонению).To implement the invention in any inter-stand space of the mill, a tension deviation meter of strip 1 is installed (Fig. 1), the output of which F is reduced to a relative deviation of tension from a predetermined value. In the next of the stands 2, an input S is formed, which controls the force of its pressing device 3 and, therefore, the tension of the strip at the entrance to the stand F. In addition, the input for controlling the relative compression of the strip in it сформи is formed as an input for joint control of the speed of this and all subsequent stands ( or the rest with the opposite sign). The input of the control channel of the push device S through the adder 4 is connected to the output of the meter F (SF) through the newly introduced second adder 5 and the inertial link 6, the other input of the adder 5 connected to the output of the inertia link 6 through the newly introduced second inertia link 7. Another the input of the adder 4 through the newly introduced sequentially connected links of the delay 8 and the real differentiation 9 is connected to the input of the compression ∃ (S∃).
The regulator operates as follows:
- the deflection channel acts with the delay of the mill, inevitable when measuring the tension TF and when exposed to pressure devices TS. It is represented by an inertial link 6 with a time constant TZ equal to the total delay of the mill
TZ = TF + TS, (1)
covered by a positive delayed feedback (inertial link 7 with a time constant TZ), forming a counter with a step equal to the delay (1), which has the property of repeating the perturbation (inertia 6 and 7 smooth out the perturbation). Alone (see Fig. 2), this channel repeats (SF) with delay and smoothing a triangular disturbance F (for example, 10TZ duration) with an FS error, the amplitude of which at such a duration practically preserves the disturbance amplitude, changing only its shape. Shorter perturbations swing up to a doubling of the amplitude. The re-processing of the decaying disturbance is characteristic, which sways the eccentric fluctuations of the tension;
- the perturbation channel acts anticipating TU insofar as the tension perturbation emanates from it. It is represented by a delay unit 8, which compensates for the TU lead, and a real differentiating link 9 (with a time constant of 10ТU), which turns the channel into a forcing channel. Alone (see Fig. 3), this channel repeats without delay (S∃) the growing disturbance F and pre-empts it when it subsides (as opposed to the channel by deviation).

Совместно оба канала регулятора (по отклонению и по возмущению) повторяют S (см. фиг.4) возмущение F практически без запаздывания, отрабатывая его FS без переотработки (с незначительной недоотработкой). Эксцентриситетные колебания натяжения, измеренные 1 (см. фиг.1) на входе в клеть, проходят только через канал по отклонению, причем и без отработки, и без раскачивания FS (см. фиг. 5), но с надежной плавной стабилизацией среднего значения (с несущественной недоотработкой, заранее заданной занижением повторения возмущения на 10% для гарантии отсутствия переотработки). Together, both channels of the controller (in deviation and in perturbation) repeat S (see Fig. 4) the perturbation F with almost no delay, practicing its FS without re-processing (with a slight lack of processing). The eccentric fluctuations of tension, measured 1 (see Fig. 1) at the entrance to the stand, pass only through the channel in deviation, and without working off, and without swaying FS (see Fig. 5), but with reliable smooth stabilization of the average value ( with insignificant underperformance, predetermined by underestimating the repetition of the disturbance by 10% to guarantee the absence of re-processing)

Источник информации
1. В.М. Мамкин и др. Система регулирования толщины и натяжения полосы на непрерывном стане холодной прокатки. Издательство "Металлургия", "Сталь", 1984 г., стр.46-48.Sourse of information
1. V.M. Mamkin et al. System for controlling the thickness and tension of a strip in a continuous cold rolling mill. Publishing house "Metallurgy", "Steel", 1984, pp. 46-48.

Claims

A regulator of the inter-stand tension of the strip on a continuous cold rolling mill, having a meter for deviation of the tension of the strip from the set value, as well as the input of the control channel of the pressure device of the next stand and the input of the joint speed control channel of all subsequent stands, containing the connection of the input of the pressure control channel of the pressure device through the first adder the output of the meter and with the input of the joint speed control channel of all subsequent stands, characterized in that the last the second adder and the inertial link are connected, and the other input of the first adder is connected to the output of the inertial link through the second inertial link, and the delay and real differentiation links are connected in series with the speed control channel of all subsequent stands.