SU1731320A1

SU1731320A1 - Система совместного регулировани толщины и профил полосы при прокатке

Info

Publication number: SU1731320A1
Application number: SU904853713A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Чарльзович Сейдак; Юрий Михайлович Каракин; Фловиан Никаидрович Боровой; Леонид Викторович Малинин
Original assignee: Научно-Производственное Объединение "Черметавтоматика"
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Изобретение относитс к прокатному производству, точнее к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов, и может быть использовано в системах автоматического регулировани геометрических параметров полос, прокатываемых на непрерывных прокатных станах, в частности на непрерывных широкополосных станах гор чей прокатки. Цель изобретени - повышение устойчивости процесса прокатки и улучшение плоскостности полосы путем коррекции усили принудительного изгиба валков в функции параметров изменени межвалкового зазора. При изгибе прокатных валков учитываютс изменени зазора между рабочими валками клети в процессе прокатки, что позвол ет стабилизировать выт жку металла по ширине полосы и, как следствие этого, исключить возникновение волокнистости и коробоватости полосы . 1 ил сл

Description

Изобретение относитс к прокатному производству, точнее к контрольным и регулирующим устройствам прокатных станов, и может быть использовано в системах автоматического регулировани геометрических параметров полос, прокатываемых на непрерывных прокатных станах.

Известны системы совместного регулировани толщины и профил полосы, содержащие контур регулировани толщины полосы с блоком формировани сигнала коррекции профил валков и контур регулировани профил полосы с датчиком и за- датчиком усили принудительного изгиба валков 1,2.

Из известных систем совместного регулировани толщины и профил полосы при прокатке наиболее близкой к предлагаемому решению по технической сущности вл етс система, содержаща контур управлени положением нажимного устройства с датчиком и задатчиком положени нажимного устройства, контур управлени усилием принудительного изгиба валков с датчиком и задатчиком усили принудительного изгиба валков, устройство расчета деформации клети, входы которого подключены к датчику суммарного усили напр жени клети, задатчику усили прокатки , к датчику и задатчику усили прину00

«Jb

00

ю о

дительного изгиба валков, с блоком расчета сигнала компенсации прогиба валков под действием усили прокатки, контур коррекции положени нажимного устройства по показани м толщиномера на выходе стана с задатчиком относительного поперечного профил полосы, причем выход контура коррекции положени нажимного устройства и выход устройства расчета деформации клети подключены соответственно к первому и второму входам контура управлени положением нажимного устройства, а выход блока расчета сигнала компенсации прогиба валков подключен к выходу контура управлени усилием принудительного изгиба вал- ков 3.

Недостаток известной системы св зан с тем, что при регулировании изгиба прокатных валков не учитываютс фактические изменени в процессе прокатки зазора между рабочими валками клети, что приводит к нестабильности выт жки металла по ширине полосы и, следовательно, к образованию волнистости и коробоватости полосы в межклетевых промежутках и на выходе стана.

Известно, что устойчивость процесса прокатки, характеризующа с свойством проката сохран ть свою форму при переменных внешних воздействи х, достигаетс выполнением услови

5hi/hi dhj -1 /hj-i,

где 5hj ,hj и 5н i - 1 ,hi-i - поперечна разнотолщинность (поперечный профиль) и толщина полосы соответственно в i-й и (1-1)-й клет х.

Из выражени (1) следует, что система совместного регулировани толщины и профил должна обеспечить прокатку полос не только с заданными значени ми толщины и профил на выходе стана (h Г13ад; 5ь 5ь3ад). но должна также обеспечить дл i-й клети равенство отношени yi дь /hi заданному относительному профилю прокатываемой полосы узад, т.е. система должна обеспечить выполнение услови

У Узад, где узад (5ь3ад/Ьзад. (2)

При независимом регулировании параметров 5hj и hi, как это имеет место в известных системах, условие(2) не выполн етс . Это св зано, во-первых, с различи ми в бы- стродействии систем регулировани поперечного профил и толщины полосы (в регул торах поперечного профил используютс , как правило, гидравлические нажимные механизмы, в то врем как в

5 10 15

20 25

30

40

5

50

55

регул торах толщины - электромеханические ), а также наличием на практике различных ограничений на работу регул торов толщины - ограничений на частоту включени , на диапазон перемещени нажимного механизма и т.д. Кроме того, при прокатке некоторых профилей регул торы толщины по тем или иным причинам вообще вывод тс из работы. Перечисленные факторы привод т к более значительным колебани м при прокатке толщины полосы по сравнению с колебани ми ее поперечного профил .

Колебани толщины, в свою очередь, привод т к нарушению услови (2) и, следовательно , к неустойчивости процесса прокатки, образованию волнистости и коробоватости полосы.

Вли ние нестабильности параметра hi на относительный поперечный профиль полосы yi определ етс выражением

ДУ1 -|5|-( -Узад A hi) , (3)

где и Л hi - изменени под действием возмущающих факторов поперечного профил и толщины полосы в i-й клети от заданных значений 5ь 13ад и 1113ад.

Из выражени (3) следует, что вли ние нестабильности толщины полосы Д hi на параметр yi тем сильнее, чем больше значение Узад относительного поперечного профил полосы и, следовательно, чем больше заданный поперечный профиль полосы 5ьзад и меньше ее толщина 1ъад, и только при пр моугольном поперечном профиле (узад 0) изменени толщины полосы не вли ют на устойчивость процесса прокатки.

Из выражени (3) также следует, что дл сохранени заданного относительного поперечного профил полосы прокатные валки должны быть принудительно изогнуты на величину

A 5hj3aA - ДуЪ|3ад hi -(A(5hj- - Узад Д hi),

дл чего усилие принудительного изгиба валков должно быть изменено на величину

± Д 0|зад Мв°. Д 5h 1зад -MBQ( Дбщ х

X узад Д hi),

(4)

где Мв - жесткость валков по усилию принудительного их изгиба. ( в формуле (4) соответствует использованию системы дополнительного изгиба валков, а знак - системы принудительного противоизгиба валков).

Следовательно, управл ющий, сигнал на изменение усили принудительного изгиба валков i-й клети должен формироватьс как с учетом изменений поперечного профил полосы , так и с учетом фактических изменений ее толщины A hi в продольном направлении И только в частных случа х, при узад 0 или Д hi 0, управл ющий сигнал на изменение усили принудительного изгиба валков должен вырабатыватьс ак и в известной системе, в соответствии с алгоритмом А0|за д MBQ. A4i.

Целью изобретени вл етс повышение устойчивости процесса прокатки и улуч- шение плоскостности полосы путем коррекции усили принудительного изгиба валков в функции параметров изменени межвалкового зазора.

В предложенной системе фактические изменени толщины полосы в i-й клети определ ютс путем суммировани сигнала о величине изменени деформации клети A WKi с сигналами 5|3ад и Si заданным и фактическим положени ми нажимного устройства и сигналом A SKI коррекции нажимного устройства по показани м толщиномера на выходе стана; так как

Ahi A A/Ki+ A Si,

где ASi Si3aA+ A SKi-Si, то, следовательно,

Ahi , + 5|3ад+ ASKi-Si, (5)

Умножение на параметр у3ад, сложение и масштабирование сигналов д и A hj в соответствии с алгоритмом (4) осуществл ютс соответственно множительным устройством и суммирующими усилител ми с соответствующим выбором их коэффициентов передачи.

Значени величин Adhj и AWKi рассчитываютс , как и в известной системе, в соответствии с зависимост ми

A(5hi 1/Mfcp.APi; (6)

AWKi 1/MKP(APi + MKP/MK°AQi), (7)

где Mgp - жесткость валков по усилию прокатки;

ргч

Мк и Мк - жесткость клети соответственно по усилию прокатки и усилию принудительного изгиба валков;

АР; и AQi - соответственно отклонени усили прокатки и усили принудительного изгиба валков от заданных значений.

В свою очередь значени A Pi и A Q, определ ютс по сигналам с датчиков суммарного усили напр жени клети и усили принудительного изгиба валков и сигналам с задатчиков усили прокатки и усили принудительного изгиба валков:

AP| Pi3aA-(RrQi):

AQi Qi3aA-Qi,

(8) (9)

0

5 где - заданное значение усили прокатки;

Смзад и QJ - заданное и измеренное значени усили принудительного изгиба валков;

0 В, - суммарное усилие напр жени клети .

На чертеже представлена структуркч схема системы совместного регулировани толщины и профил полосы при прокатке.

5 Система содержит контур 1 управлени положением нажимного устройства 2 клети i, включающий регул тор 3 положени . даэ- чик 4 и задатчик 5 положени нажимного устройства, причем первый и второй входь

0 регул тора 3 подключены соответственно к датчику 4 и задатчику 5, а выход регул тора 3 подключен к нажимному устройству 2, контур 6 управлени усилием принудительного изгиба прокатных валков, включающий

5 электрогидравлический преобразователь 7. подключенный к гидроцилиндрам противоизгиба рабочих валков i-й клети, регул тор 8, датчик 9 и задатчик 10 усили принудительного изгиба валков, причем первый и

0 второй входы регул тора 8 подключены соответственно к датчику 9 и задатчику 10, а выход регул тора 8 подключен к электрогидравлическому преобразователю 7, устройство 11 расчета деформации клети ,

5 включающее последовательно включенные задатчик 12 ширины, нелинейный элемент 13 и множительное устройство 14, вход щие в блок 15 расчета сигнала компенсации прогиба валков под действием усили прокатки,

0 сумматоры 16, 17 и 18, масштабные преобразователи 1-9 и 20, причем выход сумматора 16 подключен к второму входу множительного устройства 14 и к первому входу сумматора 18, выход сумматора 17

5 подключен через масштабный преобразователь 19 к второму входу сумматора 18, выход которого, в свою очередь, подключен к масштабному преобразователю 20, контур 21 коррекции положени нажимного устройства по показани м толщиномера 22 на выходе стана, включающий задатчик 23 толщины полосы на выходе стана, задатчик 24 относительного поперечного профил полосы и вычислительное устройство 25, первый, второй и третий входы которого подключены соответственно к задатчикам 23, 24 и толщиномеру 22, четвертый, п тый и шестой входы используютс дл ввода в вычислительное устройство значений коэффициента коррекции kni, скоростей прокатки vni и vnj соответственно в i-й и j-й (последней) клет х чистовой группы стана, последовательно соединенные первый суммирующий усилитель 26, множительное устройство 27, инвертор 28 и второй суммирующий усилитель 29, Первый и второй входы сумматора

16, вл ющиес первым и вторым входами устройства 11 расчета деформации клети, подключены соответственно к датчику 30 суммарного усили раст жени клети и к задатчику 31 усили прокатки, третий вход сумматора 16, соединенный с первым входом сумматора 17, и второй вход сумматора

17, вл ющиес одновременно третьим и четвертым входами устройства 11, подключены соответственно к датчику 9 и задатчику 10 усили принудительного изгиба валков. Выход масштабного преобразовател 20, вл ющийс одновременно выходом устройства 11, подключен через разъединительный контакт 32 схемы включени регул тора толщины к третьему входу регул тора 3 положени , вл ющемус одновременно первым входам контура 1 управлени положением нажимного устройства. Первый и второй выходы вычислительного устройства 25, вл ющиес одновременно первым и вторым выходами контура 21 коррекции , подключены соответственно к четвертому входу регул тора 3 положени , вл ющемус одновременно вторым входом контура 1 управлени положением нажимного устройства, и к третьему входу регул тора 8 усили , вл ющемус одновременно первым входом контура 6управлени усилием принудительного изгиба валков. Первый, второй, третий и четвертый входы суммирующего усилител 26 подключены соответственно к выходу устройства 11 расчета деформации клети, к первому выходу контура 21 коррекции положени нажимного устройства, к датчику 4 и задатчику 5 положени нажимного устройства. Второй вход множительного устройства 27 и второй вход суммирующего усилител 29 подключены соответственно к задатчику 24 относительного поперечного профил полосы и к выходу множительного устройства 14, вл ющемус одновременно выходом блока 15

расчета сигнала компенсации прогиба валков под действием усили прокатки. Выход суммирующего усилител 29 подключен к четвертому входу регул тора 8 усили , вл ющемус одновременно вторым входом контура 6управлени усилием принудительного изгиба валков.

Система работает следующим образом. При настройке стана на прокатываемый

сортамент (полоса в клет х в это врем отсутствует ) устройство 11 расчета деформации клети и контур 21 коррекции положени нажимного устройства отключены от контуров 1 и 6 управлени положением нажимного устройства и усилием принудительного противоизгиба валков (коммутационные контакты, кроме контакта 32, на схеме не показаны), при этом положение нажимного устройства 2 и усилие противоизгиба валков , развиваемое гидроцилиндрами клети с помощью электрогидравлического преобразовател 7, определ ютс только выходными сигналами задатчиков 5 и 10. В зависимости от сортамента при настройке

стана взадатчикиб, 10 и 31 ввод т заданные (настроечные) значени параметров прокатки в i-й клети: положение нажимного устрой- ства Siaap,, соответствующее заданному зазору между ненагруженными рабочими

валками, усилие противоизгиба валков и усилие прокатки Р13ад, а в задатчики 12, 23 и 24 - заданные номинальные геометрические параметры готовой полосы: ширина Взад, толщина Пзад, относительный поперечный профиль узад. Одновременно в вычислительное устройство 25 ввод т значение коэффициента коррекции km, определ ющего величину АЗк коррекции нажимного устройства i-й клети в функции отклонени

толщины полосы на выходе стана Ah: A SKI kni Ah, а также сигналы vni и vnj с датчиков скорости прокатки соответственно в i-й и j-й клет х (на схеме не показаны).

После ввода параметров 3|зад и Qi3a

нажимное устройство 2 устанавливаетс в положение Зю 5|3ад, а усилие противоизгиба валков принимает значение Ою . При этом сигналы на выходах датчика 4 и задатчика 5 (и соответственно на первом и

втором входах регул тора 3) равны между собой, равны между собой и сигналы на выходах датчика 9 и задатчика 10, первом и втором входах регул тора 8.

Введенные параметры определ ют заданные значени гц3ад, толщины и 5П 13ад поперечного профил полосы на выходе 1-й клети с учетом расчетного значени усили прокатки Pi Р|3ад:

Гмзад - + ,

5h зад 5hiO + Р зад/МбР 0|зад/Мб°,

У /к1зад

1

мЈ

(Р|зад +

ML М

0|зад) - деформаци i-й клети, приведенна к зазору между рабочими валками;

бью профиль зазора между ненагруженными валками, определ емый станочной и тепловой профилеровками валков.

Однако в процессе прокатки усилие Pi на остаетс посто нным, а измен ет свое значение под действием различных возмущающих фактора. Это приводит к изменению деформации прокатных валков и всей клети и, как следствие, к продольной и поперечной разнотолщинности полосы и изменению ее относительного поперечного профил .

Продольна разнотолщинность определ етс в этом случае непосредственно величиной изменени деформации клети Дги , а поперечна разнотолщинность Д(5ы и изменение относительного поперечного профил Ayi - выражени ми (6) и (3).

С целью выработки сигналов дл регулировани толщины и поперечного профил полосы в устройстве 11 сначала рассчитываютс значени параметров APj и AQi. Расчет выполн етс с помощью сумматоров 16 и 17, которые осуществл ют сложение и вычитание сигналов с датчиков 9 и 30 и задат- чиков 10 и 31 в соответствии с алгоритмами (8) и (9). С выхода сумматора 17 сигнал AQi отклонени усили противоизгиба валков поступает через масштабный преобразователь 19 с коэффициентом передачи- МкР/Мк° на второй вход сумматора 18, где в соответствии с алгоритмом (7) суммируетс с сигналом A PI отклонени усили прокатки , поступающего на его первый вход с выхода сумматора 16. Суммарный сигнал с выхода сумматора 18 масштабируетс в преобразователе 20 в соответствии с коэффициентом передачи 1/Мкр и поступает на выход устройства 11 в качестве сигнала Д WKJ изменени деформации i-й клети.

Одновременно с выработкой сигнала wKi в блоке 15 устройства 11 вырабатываетс сигнал ДСмзад компенсации изменени прогиба валков под действием усили прокатки A PI. Дл этого сигнал Д Pi отклонени усили прокатки с выхода сумматора 16 подаетс на второй вход множительного устройства 14, где он перемножаетс с величиной KQ, вводимой из элемента 13 в

зависимости от заданной в задатчике 12 ширины ПОЛОСЫ Взад.

Величина KQ определ етс условием равенства приращений прогиба валков под

действием усили прокатки APi и усили принудительного изгиба валков ДО) и численно равна отношению жесткости валков M«Q и Шр : KQ Мьа/Мьр.

Таким образом, при отклонени х усили

0 прокатки от заданной величины на выходе блока 15 формируетс сигнал управлени противоизгибом валков ДО|3адР ko Д Pi MeQ/Mgp ДР. При работе системы в режиме автоматического регулировани тол5 щины полосы (контакт 32 схемы включени регул тора толщины замкнут) сигнал wKi

Р

(Д Pi + -Ј- Д QI) с выхода устройстмЈ

м

ва 11 расчета деформации клети поступает на первый вход контура 1 управлени положением нажимного устройства. Нажимное устройство измен ет зазор между рабочими валками относительно значени на величину ASi - Д wKi, стабилизиру тем самым толщину полосы на выходе i-й клети относительно заданного значени гизад.

При несоответствии толщины полосы на выходе стана заданному значению Н3ад в

вычислительном устройстве 25 вырабатываетс сигнал ДЗк коррекции положени нажимного устройства i-й клети:

Д5К| kni Дп,

где Дг1 - сигнал отклонени толщины полосы на выходе стана, равный разности сигналов с задатчика 23 толщины и толщиномера 22.

Сигнал ДЗк с первого выхода контура 21 коррекции подаетс на второй вход контура 1, измен тем самым заданное .значение толщины полосы на выходе i-й клети. Коррекци положени нажимного устройства по показани м толщиномера на выходе стана измен ет относительный поперечный профиль полосы. Дл сохранени устойчивости процесса прокатки необходимо одновременно с коррекцией толщины осуществл ть и коррекцию усили принудительного изгиба валков i-й клети. Сигнал коррекции ДОк рассчитываетс в вычислительном устройстве 25 из услови

одинакового приращени относительного поперечного профил полосы в клет х (Ду const) стана по алгоритму

Д Ок -Мб°(Д Зк1 - Д п)у3ад Vni

и подаетс чере второй выход контура 21 на первый вход контура 6 управлени усилием принудительного изгиба валков.

Регулирование усили принудительного изгиба валков в соответствии с алгоритмом (4) осуществл етс в системе по сигналам, поступающим через суммирующий усилитель 29 на второй вход контура 6 управлени с выхода блока 15 расчета сигнала компенсации изгиба валков под действием усили прокатки и с цепочки последовательно включенных суммирующего усилител 26. множительного устройства 27 и инвертора 28, формирующей сигнал 0|зад3 в функции параметров изменени межвалкового зазора и, следовательно , толщины полосы.

В соответст вии с выражением (5) сигнал на выходе суммирующего усилител 26 ра- ве« Ј hi отклонению толщины полосы от зааанпсго значени . Этот сигнал после пе- ремножени в устройстве 27 с величиной /зад, поступающей на второй вход множительного устройства 27 с задатчика 24 от- носительного поперечного профил , инвертируетс в инверторе 28 и подаетс на первый вход суммирующего усилител 29, на второй вход которого подаетс сигнал с выхода блока 15.

Если коэффициент передачи суммирующего усилител 29 по первому входу выбрать равным MBQ, а по второму - единице, то регулчрозение /сили изгиба валков осу- ь.,епш1 е- по результирующему сигналу

А0,зад Аи13адР + ДСЬзад5Q ДР- М /задДгп,

мЈ

обеспечива устойчивость процесса прокатки без волнистости и коробковатости полосы .

В частных случа х работы стана управл ющий сигнал

м мЈ

АР при Ah

AWKI- AS, О или

А 0|зад ± M«Q( --- АР- узад AwKi)

MS

при ASi О,

т.е. в случае вывода САРТ полосы из работы (контакт 32 разомкнут).

По сравнению с лучшими действующими системами использование изобретени обеспечивает снижение отсортировки металла во второй сорт по дефектам формы в среднем на 0,02% за счет улучшени плоскостности прокатной полосы, а также сокращение брака по недокатам и дефектам формы в среднем на 0,1 % за счет повышени устойчивости процесса прокатки.

Claims

Формула изобретени Система совместного регулировани

толщины и профил полосы при прокатке, содержаща контур управлени положением нажимного устройства с датчиком, задат- чиком и регул тором положени нажимного устройства, KOh тур управлени усилием

принудительного изгиба валков с датчиком, задатчиком, регул тором усили принудительного изгиба валков и электрогидравлическим преобразователем, устройство расчета деформации клети с блоком расчета

сигнала компенсации прогиба валков, входы которого подсоединены к датчику суммарного усили напр жени клети, задатчику усили прокатки, к датчику и за- датчику усили принудительного изгиба

валков, контур коррекции положени нажимного устройства, содержащий толщиномер , задатчики толщины полосы, относительного поперечного профил полосы и вычислительное устройство, причем выходы

контура коррекции положени нажимного устройства и устройства расчета деформации клети подсоединены соответственно к первому и второму входам контура управлени положением нажимного устройства, о тличающа с тем, что, с целью повышени устойчивости процесса прокатки и улуч- шени плоскостности полосы путем коррекции усили принудительного изгиба залков в функции параметров изменени

межвалкового зазора, она снабжена последовательно соединенными первым суммирующим усилителем, множительным устройством, инвертором и вторым суммирующим усилителем при этом входы первого суммирующего усилител подсоединены соответственно к выходам устройства расчета деформации клети, контура коррекции положени нажимного устройства , датчика и задатчика положени

нажимного устройства, вторые входы множительного устройства и второго суммирующего усилител подсоединены соответственно к задатчику относительного поперечного профил полосы и выходу блока расчета сигнала компенсации прогиба валков устройства расчета деформации клети , а выход второго суммирующего усилител подсоединен к входу контура управлени усилием принудительного изгиба валков.