SU1202653A1 - Устройство дл автоматического управлени моталкой непрерывного стана холодной прокатки - Google Patents

Description

датчик температуры валка, соеди- неный с вторым входом третьего сумматора , измеритель толщины полосы на выходе прокатного стана, подсоединенный к одному из входов третьеИзобретение относитс  к средствам управлени , приводом машин прокатного производства и может быть использовано в цехах холодной прокаки дл  автоматического управлени  моталками станов.

Цель изобретени  - уменьшение дефектов смотки, вызванных неравномерным распределением температуры рулона в радиальном направлении, путем ксмпенсирующего регулировани  нат жени  полос при намотке рулонов а также повышение точности регулировани .

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит двигатель 1 моталки 2, получающий питание от ти ристорного преобразовател  3. На тиристррный преобразователь 3 воздействует регул тор 4, который соединен с задатчиком 5 полного натжени . Задатчик 5 полного нат жени  содержит задатчик 6 удельного нат жени , который подсоединен к одному из входов сумматора 7, задат чики 8 и 9 ширины и толщины полосы соответственно, два умножител  10 и 11. Скорость полосы на выходе из стана измер ют при помощи датчика 12. Первый канал регулировани  содежит первый нелинейный прёобра.зова- тель 13, третий умножитель 14, второй сумматор 15, четвертьш умножитель 16, задатчик 17 скорости полосы , первый узел 18 сравнени .

Второй канал регулировани  содержит второй узел 19 сравнени , делитель 20, п тый умножитель 21, третий сумматор 22, третий узел 23 сравнени , управл емый ключ 24, второй нелинейный преобразователь 25, эадатчик 26 регулируемого коэффициента , датчик 27 температуры валка измеритель 28 толщины на выходе прокатного стана и измеритель 29 тоЛщи1202653

го. узла сравнени , и измеритель ТОЛ1ЦИНЫ полосы перед последней клетью стана, соединенный с другим нходом третьего узла сравнени  и с вторым входом делител .

ны перед последней клетью стана, выход 30 задатчика посто нного коэффициента (lie показан) , равного произведению модул  упругости и

коэффициента теплового расширени  дл  стали.

На современных листовых и жесте- прокатных станах скорость холодной прокатки полос непосто нна. Обычно передний и задний концы полос и участки сварных стыков прокатывают и сматывают в рулоны при пониженной до 5-7 м/с скорос.ти. Могут быть и другие причины понижени  скорости прокатки, например наличие дефектов металла. В то же врем  рабоча  (поминальна ) скорость прокатки может составл ть 25-30 м/с. Количество тепла, выдел емого

в очаге деформации, теплова  мощность прокатки пропорциональны скорости прокатки. Следовательно, при посто нной мощности системы охлаждени  прокатного стана температура

прокатываемых и сматываемых на моталку полос измен етс  с изменением скорости прокатки.

Указанные выше колебани  температуры полос необходимо учитывать при

регулировании процесса намотки полос в РУЛОНБ1, поскольку температурна  деформаци  витков в рулонах соизмерима с деформацией, обусловленной усилием нат жени  полосы между последней клетью и.моталкой.

Относительное удлинение каждого витка рулона при намотке на барабан моталки можно определить из соотношени 

40

,

(1)

где - относительное удлинение витка полосы в окружном направ- 45 лении в момент намотки рулона;

d - удельное нат жение сматывав{ мой в рулон полосы, кгс/мм J номинальное превышение температурой полосы температуры окружающей среды, С; 0 - коэффициент теплового расширени  стали, 1/град.; Е - модуль упругости стали,

кгс/мм

В.процессе намотки полосы на барабан моталки температура полосы измен етс . Пусть приращение значений t и d соответственно Дг и & () , подставим их в выражение (1) и определим значение Д. d из услови  равенства нулю приращени  относитель ного удлинени 

(). (2) Вычтем вьфажение (1) из выражени  (2)

1ЛЙ & -Г ± ci-it.

(3)

Приравнива  левую часть (3) нулю,. получим

|J -5ign A t-E-ot-ut J it

(А)

или приближенно

где Signb-t - -знак изменени  темпе ратуры полосы.

Следовательно, в основу регулировани  нат жени  полосы при намотке рулона может быть положена зависимость (4). Дл  этого необходимо измер ть температуру (приращение температуры) полосы на выдсоде из прокатного стана.

В насто щее врем  отсутствуют надежные датчики дл  измерени  температуры движущейс  полосы в диапазоне О - 200°С. Поэтому в предлагаемо устройстве прин т принцип регулировани  по косвенному параметру - скорости прокатки.

При изменении скорости прокатки от некоторой номинальной величины , YO ДО значени  V температура сматываемой в рулон полосы измен етс  от io до fc . Приращение температуры

il-p-bV/ (5) где коэффициент представл ет со , „di

бои отношение К-.

6i Коэффициент р принимает разн

значени  в зависимости от скорости

прокатки полос. В диапазоне малых {заправочных) скоростей(до 5 м/с) коэффициент А принимает- максимальные значени , равные примерно

/ 7 при высоких скорост х м/ с

прокатки (30-40 м/с) этот коэффициент имеет минимальные значени 

р... .0.51ВЙ.

Подставл   теперь выражение-дл  ii Согласно (5) в уравнение (4). и учитьша , что при увеличении скорости прокатки температура полосы увеличиваетс  (и наоборот), получим

.m./i.bV (5)

0

V

5

0

5

где ii ---- знак приращени 

скорости прокатки от номинального значени  V, до V ; m - коэффициент пропорциональности , равный произведению модул  упругости и коэффициента теплового расширени  (дл 

стали (п ei

„ . . кгс 2,1 -10 -гх

мм

vl 1 Q--П )-11-

XII,7---и,Zj -7

град мм

Представленные выкладки показывают , что дл  исключени  негатив- ного вли ни  неравномерного распределени  температуры рулона за счет колебаний скорости прокатки на напр женно-деформированное состо ние рулонов холоднокатаных полос, необходимо величину нат жени  полос регулировать согласно выражению (6).

Один из каналов регулировани  в предлагаемом устройстве представл ет собой аналоговую модель выра° жени  (б) . Наличие в нем н елинейно измен ющегос  коэффициента /3 обусловило введение в устройство нелинейного преобразовател .

Однако и при неизменной скорос5 ти прокатки температура полосы на выходе стана может быть подвержена колебани м,, например, вследствие изменени  степени деформации в пос0

5

5

ледней клети, колебаний сопротивлени  деформации прокатываемой стали и других факторов. Наиболее существенное вли ние среди этих факторов имеет степень деформации полосы в последней клети стана холодной прокатки .II

Кроме того, зависимости /(v )-:-j

dV

которую реализует первый нелинейный преобразователь дл  использовани  ее в расчете по выражению (б), соответствует множество (семейство зависимостей вида

Uv)(. (7)

Поэтому при.использовании одного канала регулировани  по отклонению скорости полосы от заданного значени  возможна ошибка в определении приращени  температуры в сторону его завышени  или занижени ,

Дл  повышени  точности регулировани  в предлагаемом устройстве предусмотрено определение температуры полосы :на основе информации о температуре валка и величине относительного обжати  в последней клети по выражению

1.-.

(8)

где in рассчитанное значение температуры полосы, °С; tg- измеренное значение температуры ралтка, °С; - относительное обжатие в последней клети в дол х единицы;

k - коэффициент пропорциональности , определенный экспериментально ,

Принцип функционировани  первого канала регулировани  предлагаемого устройства предусматривает, что фактической скорости прокатки соответствует вполне определенна  температура полосы. Дл  ее определени  в устройстве выполн етс  нелинейное преобразование сигнала, пропорционального скорости прокатки, с помощью второго нелинейного преобразовател . Он реализует одну из зависимостей вида () что достигаетс  путем согласованной настройки обоих нелинейных преобразователей.

Затем сравнивают значени  температуры , определенные по выражени м (7 и (8 и определ ют отклонение«

02653&

Произведение отклонени  на коэффициент In составл ет дополнительную коррекцию f (доп заданного удельного нат жени .

5 Устройство работает следующим образом .

Перед началом намотки очередного рулона с помощью задатчика 17 задают значение номинальной скорос10 ти (например, средней скорости за врем  цикла прокатки при прокатке рулонов данного типоразмера. Сигнал , пропорциональный этому значению скорости, поступает в первый

15 узел 18 сравнени , где сравниваетс  с сигналом, пропорциональным фактической скорости полосы, снимаемым с задатчика 9 скорости. Сигнал отклонени  поступа Т на один из входов

20 третьего умножител  14. На его

другой вход подаетс  сигнал с выхода первого нелинейного преобразовател  13,,моделирующий коэффициент 5 (выражение 5). В результате умно25 женин-на выходе умножител  14 получают сигнал, пропорциональный величине 6. V ; И , который после умножени  в четвертом умыолси т.еле 16 на коэффшдиент m преобразуетс  в

30 сигнал, пропорциональный требуемой коррекции ud заданного удельного нат жени  6, определенной согласно (6). .Во втором узле 19 сравнени  по значени м, толщины полосы на

2- выходе Ь Г1 и на входе Ь |. в последнюю клеть, измеренным с помощью измерителей 28 и 29, рассчитываетс  величина йЬ абсолютного обжати  ПОЛОСЫ , определ ема  как разность Q ub bn.|-hy, . В блоке 20 делени 

определ етс  относительное обжание .

ih

лм

, Сигнал, пропорциональный

относительному обжатию, поступает в п тый умножитель 21. На его другой вход поступает сигнгш, пропорциональный коэффициенту К, которьш вводитс  с помощью задатчика 26 и регулируетс  в зависимости от кон- кретных условий прокатки. Сигнал, пропорциональный произведению К-Б , в третьем сумматоре 22 суммируетс  с сигналом датчика 27 температуры валка. На выходе суммато- ра 22 получают сигнал, пропорциональный температуре полосы, рассчитанной по формуле (7), Он поступает на вход третьего узла 23 сравнени .

7

На его другой вход подаетс  сигнал пропорциональный температуре полосы рассчита}1ной как значение функдии скорости прокатки во втором нелинейном преобразователе 25, который соединен с датчиком 12 скорости прокатки .

Сигнал отклонени  через управл емый ключ 24 подаетс  на второй вход второго сумматора 15. Составл юща , пропорциональна  отклонению , вычисленному третьим узлом 23 сравнени , после умножени  в умножителе 16 на коэффициент 1л поступает в сумматор 7 в качестве сигнала дополнительной коррекции заданного удельного нат жени  6 . Сигнал задани  удельного нат жени , снимаемый с выхода сумматора 7, последовательно умножаетс  на сигнал, пропорциональный заданной ширине и толщине полосы в умножител х 10 и 11 соответственно . В результате сигнал, пропорциональный заданию полного нат жени , поступает на вход регул тора 4, воздействующего на систему импульсного фазового управлени  ти- ристорного преобразовател  3. Благ дар  этому нат жение сматываемой полосы в процессе намотки автоматически регулируетс  при изменении скорости прокатки. При необходимос026538

ти замены датчика температуры валка второй канал регулировани  может быть отключен путем сн ти  управл ю- щего сигнала 31 с соответствующего , входа ключа 24.

Применение предлагаемого устройства позвол ет учитывать вли ние скорости прокатки на напр женное состо ние рулонов и за счет этого умень10 шить количество дефектов смотки, св занных с потерей устойчивости внутренних: витков. Пренебрежение этим фактором сводит на нет практически любое другое регулирование

15 нат жени  по любому другому параметру (в зависимости от угла поворота моталки, ширины полосы, шероховатости ее поверхности) в части его вли ни  на по вление отмеченных . дефек20 тов.

При производстве жести применение устройства улучшает качество холоднокатаного металла (черной

25 жести), идущего на лужение, снижает расход металла на тонну готовой продукции , повышает выход годного черной жести за счет уменьшени  отсортировки металла на агрегатах электро30 литического обезжиривани , увеличивает выход годного луженой жести и, следовательно, снижает расход олова.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МОТАЛКОЙ НЕПРЕРЫВНОГО СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ, содержащее регулятор, задатчик натяжения, выполненный из задатчиков удельного натяжения, ширины и толщины полосы, сумматора и двух умножителей, а также датчик скорости полосы, причем входы первого умножителя соединены с выходами задатчика толщины и второго умножителя, входы которого соединены с выходами задатчика ширины и сумматора, вход которого соединен с выходом задатчика удельного натяжения, второй вход сумматора является входом задатчи ка натяжения, выходом которого является выход первого множителя, отличающее ся тем, что, с целью уменьшения дефектов смотки, вызванных неравномерным распределением температуры рулона в радиальном направлении, путем компенсирующего регулирования натяжения полос при намотке рулонов, оно дополнительно содержит последовательно соединенные первый нелинейный преобразователь, третий умножитель, второй сумматор и четвертый умножитель, а также задатчик скорости полосы, подсоединенный к второму входу третьего умножителя через первый узел сравнения, другой вход которого соединен с датчиком скорости полосы и входом первого нелинейного преобразователя, причем на второй вход четвертого умножителя подсоединен задатчик постоянного коэффициента, а его выход соединен с вторым входом сумматора задатчика натяжения.

2. Устройство по π. 1 отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно дополнительно содержит последовательно соединенные второй узел сравнения, делитель, пятый умножитель, третий сумматор, третий узел сравнения, выход которого через управляемый ключ подключен к второму входу второго сумматора, а второй вход через второй нелинейный преобразователь соединен с датчиком скорости полосы, задатчик регулируемого коэффициента, подключенный к второму входу пятого умножителя, датчик температуры валка, соединений с вторым входом третьего сумматора, измеритель толщины полосы на выходе прокатного стана, подсое диненный к одному из входов третье го. узла сравнения, и измеритель толщины полосы перед последней клетью стана, соединенный с другим входом третьего узла сравнения и с вторым входом делителя.