Способ автоматического регулирования толщины горячекатанного листа

Способ автоматического регулирования толщины горячекатанного листа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ АВТСЯЧАТИЧБСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЦИЯЫ ГОРЯЧЕКАТАНОГО ЛИСТА, заключающийся S измерении отклонения толщины листа в каждой клетки от заданного,значения, сравнении его с величиной порога, изменцемой в функции усилия прокатки, и в случае превышения отклонения толщины листа величины порога воздействии на нажимное устройство, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения производительности оборудования за счет сокращения простоев из-за смены изнсмяенных деталей нажимных устрсШств, дополнительно измеряют температуру электродвигателей нажимного устройства, вычисляют Измен.ение дисперсии толщины листа на выходе каждой клетки и на выходе стана и величину порога згшают по формуле при и. Р при и, р - г PI.J ,ммн Р- HD ,. . + а(,. dB ) i.lHl V. K,J lJi: / iLldrW 2 где Uc ,. - задаваемая величина порога для i-и клети .при прокатке j-rb листа; Up -расчетная величина порога дляj i -и клети при прокатке j-ro листа; Uc. -минимально допустимая величина порога i-и клети; K,Kj,Kj- коэффициенты пропорциоанальности, определяемые экспери- Q ментально для каждого типов размера; oi -весовой коэффициент для i-й клети, определяемый по формуле .. ). где io,% -начальное значение весового коэффициента, пропорциональное удлинению полосы за i-й клетью; п -число случаев перегрева;. .- -отклонение температуры элёкт - (J-Я родвигателя с -й клети по прокатке (j-l)-ro листа; ЛИ (J-1I величина отклонения дйспер сяк толщины (j-1)-го листа ;при прокатке в i-й клети.

СОКИ СОВЕТСНИХ

И ВВЙФПф

РЕСГ(УЬ ЛИК 3(59 В 21 В 37 02 у(р,-„„,»

7, .. t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автоюсномм саимтипьствм

ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ои >и

1 3 с

4 м»»

»р» и с

1 ° Р с,. м»» мин

Ос

-H /а7

-- - В ".ЫА

1,1,. (> 1) Е (j-f) ЕI 2дТ ав,. <„.„, ав /а7ав /

4Т

+К

3 (21) 3533045/22-02

1 (22) 07. 01.83 (46) 15.12.84. Бюл. Ю 46 (72) И.A.Опрышко, П.П.Гагарин, Е.В.Леонидов-Каневский,П.С.Гринчук, A.A.Ïîíoèàðåèêo и А.Д.Белянский (71) Киевский институт автоматики им;. ХХУ съезда КПСС (53) 621.771.23:б5.011.56(088.8) (56) 1;Леновкч A.Ñ. Автоматические системы управления технологическими процессами и установками прокатных цехов. И., Металлургия, 1979, с.198-207.

2. Авторское свидетельство СССР .В 264368, кл. В 21 В 37/00, 1968..

З.Авторское свидетельство СССР

Ю 789174, В 21 В 37/00, 1978 (прототип) . .(54)(57) СПОСОБ АВТОИАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ГОРЯЧЕКАТАНОГО

ЛИСТА, заключающийся в измерении отклонения толщины листа в каждой клетки от заданного,значения, сравнении его с величиной порога, изме. няемой в функции усилия прокатки, к в случае превьаиения отклонения толщины листа величины порога воздействии на нажимное устройство, о т л и: ч а ю шийся тем, что, с целью, увеличения производительности оборудования за счет сокращения простоев из-за смены кзйощенньы деталей нажнмных устройств, дополнительно кэмеряют температуру электродвигателей нажнмного устройства, вычисляют . изменение дисперсии толщины листа на выходе каждой клетки и на выходе стана и величину порога задают по формуле..SU„„1128996 A где Uf; . - задаваемая величина порога

Ц для -й клети .при прокатке j-ro листа;

-расчетная величина порога для

i.-й клети при прокатке j-ro листаа

-минимально допустимая величиС ° на порога i-й клети; коэффициенты пропорцкоанальности, определяемые экспериментально для каждого типоразмераа

Ы;. -весовой коэффициент для 1-й клети, определяемый по формул "(1 о(1 где е е,; -начальное значение весового коэффициента, пропорциональное удлинению полосы эа

i-й клетью; и; -число случаев перегреваа . а7 -отклонение температуры электаэ; 4- 1 родвигателя с 1-й клети по прокатке (j-1)-ro листа; .аЭ . «величина отклонения дксперf,(j-ff сии толщины (1-1)-ro листа

:при прокатке в i-й .клети.

1128996

Изобретение относится к автОма" тизацин прокатного производства и может быть использовано на листовых станах горячей прокатки.

Известен способ автоматического регулирования толщины проката, 5 включающий измерение зазора между валками и усилия прокатки, вычисление толщины проката и отклонения толщины от заданного значения в каждой из клетей, непосредственное »O измерение толщины на выходе из чистовой группы клетей и воздействие иа электропривод нажимного устройства клети(13.

Недостаток этого способа заклю- 15 чается в повышенной частоте включений электроприводов нажимных устройств, что вызывает ускоренный износ нажимного механизма и перегрев электродвигателей. 20

Известен способ регулирования толщины проката, включающий измерение отклонения толщины проката m заданного значения, сравнение величины этого отклонения с заданной величиной порога срабатывания и воздействие на электронривод нажимного устройства клети(2).

Однако использование этого способа в системах автоматического регулирования толщины проката также обусловливает повышенное число включений электроприводов нажимных устройств, износ нажимных механизмов и перегрев электродвигателей нажимных. устройств. 35

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае1 мому результату является способ автоматического регулирования толщины горячекатаного листа, заключаю- 40 щийся в измерении отклонения толщи ны листа от заданного значения в каждой клети, усилия прокатки, сравнении отклонения толщины листа от заданного значения с установленной величиной порога, изменяемой в функции усилия и ркатки, и в случае превышения отклонения толщины листа установленной величины порога, воздействии на злектропривод нажимного 5О устройства (33Недостатком извеатвого способа является изменение порога срабатывания без учета температуры двигате.лей нажимных устройств, что не позволяет уменьшить величину порога срабатывания до допустимой величины, не допускающей перегрев электродвигателей нажимных устройств.

Цель изобретения - увеличение производительности оборудования за счет сокращения простоев из-за смены изношенных деталей нажимных устройств.

Поставленная цель достигается тем, (что согласно способу. автоматического регулирования толщины, заключаю- 65 щемуся в измерении отклонения толщины листа в каждой клетки от заданного значения, сравнении его с величиной порога, изменяемой в функции усилия прокатки, и в случае пре-. вышения отклонения толщины листа величины порога воздействии на нажимное устройство, дополнительно измеряют температуру электродвигателей нажимного устройства, вычисляют изменение дисперсии толщины листа иа выходе каждой клети и на выходе става и задают величину порога по формуле

В пр» 0 )О

1Д » 3 мин

U np» 0 0

1м»м д миН задаваемая величина порога для 1-й клети при прокатке )-ro листа; расчетная величина порога для i-й клети при прокатке 1-го листа; минимально допустимая величина порога 1-й клети; коэффициенты пропорциональности, определяемые экспе-. риментально для каждого типоразмера; весовой коэффициент для -й клети, определяемый по формуле с,=Ы,(1+ „1 ), где (,."1

I.где0, 1, ) и с; rein начальное значение весового коэффициента, пропорциональное удлинению полосы за

1-й клетью; п; число случаев перегрева двигателей нажимных устройств; вТ - отклонение температуры

dS .

4Ч- ) электродвигателя -й клети при . прокатке (j-1)-го листа1 йЪ;(,.„ — величина отклонения дисперсии толщины ()-1)-ro листа при прокатке 1 -й клети..

В изобретении кроме номинального значения толщины задается необходимая дисперсия по толщине полосы на выходе чистовой группы клетей. При этом заданная дисперсия может быть больше, чем предельно достижимая при максимальной чувствительности системы. Поскольку избыточная точность нецелесообразна, увеличивают порог срабатывания нажимных устройств

1128996 за i = i за (ь)

I где b,д -заданное значение толщины полосы на выходе иэ чистовой группы клетей.

Определяют отклонение дисперсии толщины на выходе из чистовой группы клетейР 6 от заданного значения Э

Ds«a оГщ (в) Измеряют температуру электродвиЯ .гателей Т,. нажимных устройств с

4Р.44;=4S, + (2(каждой иэ клетей на величину, пропорциональную сумме отклонения фактичеСкой дисперсии толщины полосы в данной клети от заданного значе- . .ния и интеграла отклонения фактической дисперсии толщины полосы на

5 выходе из чистовой группы клетей..

Кроме того, осуществляют контроль температуры всех электродвигателей нажимных устройств. В случае, когда температура какого-либо электродви(гателя превышает допустимое значение, составляющая, на которую изменяется порог срабатывания и которая является функцией от заданной и фактической дисперсий толщины, . становится равной нулю, а величина порога срабатывания увеличивается пропорционально превышению температуры и так после каждой полосы, пока температура электродвигателя не 20 становится ниже допустимой. Если из-за перегрева электродвигателей одна или несколько клетей не отрабатывают разнотолщинность, фактическая дисперсия по толщине полосы 75 может превысить заданное значение; при этом величина порога срабатывания в оставшихся клетях за счет составляющей от интеграла разности между заданной и фактическими диспер- Эр сиями по толщине полосы на выходе из чистовой группы клетей уменьшается до тех пор, пока разность между заданной и фактическими дисперсиями не становится равной нулю.

На Фиг.1 схематически показано устройство регулирования толщины, реализующее предлагаемый способ; на Фиг.2 — погрешность регулирования от количества вклучений; на фиг.З— зависимость температуры электродвигателя от числа включений.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью тензометрических или 45 магнитоупругих (месдоз, прессдук. торов) преобразователей измеряют усилия прокатки Р; в каждой из клетей чистовой группы,где — номер клети. С помощью аналоговых, цифра- 50 вых, импульсных или кодовых преобразователей измеряют положение нажимных устройств прокатных клетей 5.

1 в каждой из клетей чистовой группы.

Путем сравнения с заданными значе- 55 ниями определяют отклонение положения нажимных устройств hS; и усилий прокатки 4Р,. клетей чистовой групцы.

Используя косвенный метод изме-. рения толщины (метод Симса-Головина), определяют отклонения толщииы полосы в каждой из клетей чистовой груйпы

Определяют оценку дисперсии D; толщины полосы на выходе каждой иэ клетей т ,Э;= — oS i JC, (s) о где Т вЂ” длительность цикла усреднения;

t-.âðåìÿ.

Определяют заданную дисперсию толщины З,„д, для каждой из клетей чистовой группы где D „ — заданная величина диспер.-сии толщины полосы на выходе из чистовой группы ч.. клетей;

Ы„ — весовой коэффициент, первоначально задаваемый пропорциоанльным относительному удлинению полосы в последующих клетях и уточняемый в зависимости от температурного режима электродвигателей, например, по закону гармонического ряда

1 (, «Ц, 1+, (6 )

"1 (,< — начальное энанение весового коэффициента; и; — число случаев перегрева двигателей в процессе прокатки одной партии полос.

Определяют отклонение дисперсии

D; от заданного значения 9„, для каждой из клетей чистовой группы к моменту выхода полосы из клети.

С помощью рентгеновского или радиоизотопного измерителя толщины измеряют толщину полосин на выходе из чистовой группы клетей.

Определяют дисперсию толщины Р щ на выходе из чистовой группы клетей к моменту окончания прокатки полосы

1128996

1 «„)» «6»«* оба б . ) ya««ебщ йт твв. т

f0. 20

T . )т

aв«3) таад и,.=ю;+ (1«1

3Pj

65

< помощью термопар или термометров сопротивления, или путем определения эквивалентных токов якоря, также однозначно определяющих нагрев электродвигателей.

Определяют отклонения температуры электродвигателей Тpg; от заданного значения Т2„,6

Определяют величину порога срабатывания для каждого из нажимных устройств Об . для «-й полосы партии

i„j

В 15

U р ир

1,!

P с« («О(«2 Ос «р UÐ, 6 Uс мим «i3 . мии

2-«

".е 0 =0 .к вв,. 2Б Дэ»

2,0-«> «2.«Е

+к

«,(г«) «,(«-«1

2лт в

ЗВ «i(33- 1

-1,j -номера полос в партииу

UP., -расчетная величина порога сра- 30

1„) батываиия, при этом на первой полоса мин .35

-M66H22Ma22262o допустимая величина порога срабатывания;

«(,к,к>-коэффициент пропорциональности;

-усилие прокатки в i-й клети

««

I на. первой полосе партии.

Формируют управляющие воздействия,40 поступающие на вход электроприводов нажимных устройств U, каждой из клеreN

\где ««« — - жесткость клети..

При каждом превышении величины

« управляющего воздействия и; над; величиной порога срабатывания U»;,. изменяют напряжение на якорях электродвигателей нажимннх устройств таким образом, чтобы их перемещение приводило к уменьшению управляющих сигналов При уменьшении управляющего. воздействия и, : до значения близ- . кого к нулю останавливают электродвигатели нажимного устройства.

На первой полосе порог срабатыва ния равен 60

u„i, и, К,р,.„(Щ мин

При прокатке каждой последующей полосы пороги срабатывания рассчитнваются по формуле (10) . Допустим, при прокатке первой полосы было определено, что дисперсии толщины на выходе. данной клети и чистовой группы клетей больше заданных значений, то есть

При этом двигатель нажнмного устройства не перегревается. Тогда прн прокатке второй полосы, порог срабатывания уменьшается на величину

+ ialaSW и (ЭваЬ д Ва 1) в этом случае действительная (исперсия превышает заданную, то при прокатке третьей полосы порог срабатывания еще уменьшается на величину

К (о(, Э: -Э. +»(. Il -3 -Р

2 «6»««6ъбщ «2 i(6aA общ общ«o6»«2)) и так до тех пор, пока приращение порога срабатывания не становится равным нулю, илн температура двнгателят б не достигает заданной пре1« дельной величины тбд .

Снижение порога срабатывания всегда приводит к уменьшению дисперсии по толщине полосы. С другой стороны, это приводит к повышению частоты включений электропривода, т.е. к повышению температуры двигателя. Допустим, при прокатке третьей полосы обнаружено, что двигатель нажим(«ого устройства перегревается, то есть

Тогда прн прокатке четвертой полосы порог срабатывания поднимается на величину

6(ЭВ«,-;з- *.) Если и в этом случае температура двигателя превышает заданное значение, то при прокатке следующей, пятой полосы порог срабатывания еще увеличивается на величину

6(8b«4 ka4 ) н так до тех пор, пока температура двигателя становится равной заданному значению. При дальнейшем понижении температуры двигателя вступают в силу регулирование порога срабатывания до дисперсии толщины. С целью сокращения повторных перегревов двигателя весовой коэффициент »(; увеличивается по закону (5).

После прокатки нескольких полос происходит автоматическое перерас.пределение весовых коэффициентов (8:J, У

1128996 обеспечивающее получение заданной дисперсии на выходе чистовой группы клетей. Таким образом, использование автоподстройки порога срабатывания привода нажимного устройства по процедуре, заложенной в основу предлагаемого способа, приводит к стабилизации продольной толщины полосы с заданным уровнем дисперсии. на выходе чистовой группы клетей при недоиспользованной общей тепловой загрузке двигателей, участвующих нажимных устройств, устраняет.недостатки, присущие прототипу.

Устройство, рЕадиэующее способ, 1 включает в себя преобразователи 1 15 усилия прокатки, соединенные с первыми входами первых элементов Я сравнения, вторые входы которых соединены с задатчиками 3 усилий прокатки; преобразователи 4 поло- З1 жения нажимных устройств 5, воздействующих через валки 6 на полосу 7 с помощью электроприводов 8, входы которых соединены с выходами релейных элементов 9-с регулируемой зоной нечувствительности; вторые элементы

10 сравнения, первые входы которых соединены с преобразователями положения, вторые входы соединены с задатчиками 11 положения, а выходы соединены с вторыми входами блоков

12 формирования управляющих сигналов, первые входы которых соединены с преобразователями усилий прокатки и с вторыми входами блоков 13, определения дисперсии и ее откло- 35 нений, первые входы которых также соединены с преобразователями усилий прокатки, третьи входы соединены с задатчиками 14 дисперсий толщины на выходах прокатных клетей, 40 а выходы соединены с первыми вхо" дами блоков 15 определения величины порога срабатывания, вторые входы которых соединены с преобразователями 16 температуры двигателей 45 электроприводов, третьи входы соединены с .задатчиком 17 минималь« ных значений порога срабатывания, пятые входы соединены с выходом блока 18 определения отклонения дисперсий по толщине на выходе стана.,первый вход которого соединен с измерителем 19 толщины на выходе чистовой группы клетей. второй вход соединен .с задатчиком 20 толщины на выходе чистовой группы клетей, третий вход соединен с задатчиком

21 дисперсии по толщине на выходе чистовой группы клетей. Выходы блоков 12 Формирования управляющих, сигналов соединены с первыми входа- 60 ми релейных элементов 9 с регулируемой зоной нечувствительности,а выходы блоков 15 определения величины порога срабатывания соединены с вторыми входами этих элементов. 65

Устройство работает следующим образом.

С выхода преобразователей 1 усилия прокатки и преобразователей

4 положения на соответствующие входы элементов 2 и 10 сравнения поступают сигналы, пропорциональные текущим значениям контролируемых параметров прокатки, где они сравниваются с заданными значениями 3 и 11.

Сигнал отклонения усилия от заданного значения, снимаемый с выхода элемента 2 сравнения, подается на первые входы блоков 12 и 13, а сигнал отклонения положения от задан. ного значения, снимаемый с выхода элемента 10 сравнения, поступает на вторые входы блоков 12 и 13. На выходе блока 12 формируется управляющий сигнал(! ., вычисляемый по формуле (11) . .На выходе блока 13 формируется сигнал отклонения дисперсии толщины от уставки, определяемой по Формуле (6) . управляющий сигнал U; ñ выхода блока 12 поступает на вход релейного элемента 9 с регулируемой зоной срабатывания. Если этот сигнал превышает величину порога срабатывания, то релейный элемент срабатывает и на его выходе появляется сигнал U",, равный управляющему сигналу. Этот сигнал поступает на вход электропривода 8 и приводит его в движение таким образом, чтобы перемещение на-. жимного устройства 5 сопровождалось уменьшением управляющего сигнала U,. .

Когда величина этого сигнала уменьшится почти до нуля, релейный эле мент 9 возвращается в исходное сос-. тояние, управляющий сигнал становится равным нулю, привод 8 останавливает-: ся и стоит до тех пор, пока величина управляющего сигнала вследствие изменения усилия прокатки не возрастает вновь до порога срабатывания.

С появлением полосы на выходе чистовой группы клетей, сигнал измерителя 19 толщины полосы на выходе стана подается на первый вход блока

18 определения отклонения дисперсии по толщине на выходе стана. Отклонение дисперсии определяется по формуле (8).

Сигналы отклонения дисперсий, полученные на выходе блоков 13 и 18 к моменту окончания прокатки текущей полосы, поступают на первый и пятый входы блока 15 определения величины порога срабатывания. На второй вход этого блока поступает сигнал темпера-туры электродвигателя в паузе после выхода текущей полосы из клети., на третий вхоД поступает сигнал усилия прокатки на голове первой полосы партии только в момент входа первой полосы в клеть, на четвертый вход

1128996 поступает задание минимального значения порога срабатывания. На голове очередной полосы на выходе блока 15 формируется величина порога срабаты:.Ьания, вычисляемая по формуле (10).

При использовании, базового способа 5 суммарное количество включений элект ропривода. нажимных устройств всей чйстовой группы составляет 1 160 на полосе 2х1500 Зсп, при этом погрешность регулирования

0,015 мм. Если по условиям поставки установить заданную точность регулирования Мв „„, „ 0,020 им (что соответствует требованиям большинства заказчиков .и уровню точнос- 15 .ти, достигнутому в мировой практике), то количество включений .(как показывают расчеты и фиг.2) можно уменьшить в соответствии с предлагаемым способом до 1=80. Во многих случаях требуется еще меньшая точность, и количество включений модет быть снижено в 3"5 раэ. При прокатке одной полосы по базовому способу расходуется. на управление нажимными устройствами ориентировочно 10-20 кВт.ч электроэнергии. Таким образом, экономия электроэнергии на одной полосе составляет не менее 5 кВт.ч.

Поскольку в течение года прокатывается ориентировочно 100000 полос, общая экономия электроэнергии за указанный период составляет примерно

500000 кВт.ч. Одновременно с этим скорость износа механооборудонання уменьшается не менее, чем в два раза.. 1128996

ЩЖpNgRN5r фиищэое э ажсм9 /гладий мююющ йийМ иажиииых сюдж7слУ чисто8ои рунт кпетай на в8ной попаси

4?.2

Мииюнй Юв мщжн5 юравмвЯЬВ

Ми3

ВНИИПИ .Заказ 9281/8, Мираж 794 Подписнов

МЮ Ю4В МЮ М Ю ЧВЮЮЮ » Ю

; филиал ППП "Патент", г.Уигород, ул.Проектная, 4