Устройство для определения жесткостиполосы b процессе непрерывной горячейпрокатки

Устройство для определения жесткостиполосы b процессе непрерывной горячейпрокатки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соввтскнк

Соцнапнстнческнк

Рвснубпнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЗЬСТВУ >8481 1О (61) Дополнительное к авт. свид-ву (511 М. К,.э (22) Заявлено 150679 {21) 2778597/22-02 с присоединением заявки М— (23 П ио итет—

В 21 В 37/00

Государстаеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

) р

Опубликовано.230781. Бюллетень Мо27 (5З> УДК. 621. 771.23;

: 62-52 (088. 8) Дата опубликования описания 230781 у

Н.Г.Ковалев, Е.В.Леонидов-Каневский, Н.Г.Лйсенков и Н.Н.Перепадя

1

Ф

2

Киевский институт автоматики им, XXV съезда, КПСС вЂ .-.: -ь (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ

ПОЛОСЫ В ПРОЦЕССЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ГОРЯЧЕЙ

ПРОКАТКИ

Изобретение относится к автомати-.; зации прокатного производства и мо- . жет быть использовано в системах автоматического управления непрерывными станами горячей прокатки.

Известно устройство для автоматического регулирования толщины полосы с адаптивным определением пластичности полосы непосредственно в процессе прокатки, содержащее датчики перемещения нажимных винтов, усилия прокатки, блок расчета, причем выходы датчиков перемещения нажимных винтов и усилия прокатки соединены со входами блока расчета. В этом устройстве измеряют перемещение нажимных винтов, усилия прокатки и жесткость полосы расчитывают по уравнению

Ь5 1

Ге к где P — жесткость полосы;

QS — перемещение нажимных винтов

dF — изменение усилия прокатки,.

К вЂ” модуль жесткости прокатной клети;

Устройство позволяет приближенно определять жесткость полосы непосредственно в процессе прокатки в каждой клети стана, что приводит к увеличению точности регулирования толщины полосы (1J.

Однако точность определения жесткости полосы сравнительно невелика, так как изменение усилия прокатки вызывается не только перемещением нажимных винтов, но и изменением температуры и натяжения полосы, биениями валковой систеж и другими неконтролируемымн факторами. Выделение на фоне таких шумов сигнала изменения усилия прокатки, связанного с перемещением нажимных винтов, может быть произведено только со значительной ошибкой, особенно если учесть, что диапазон перемещения нажимных винтов прн работе регулятсров толщины мал.

Кроме того, определение жесткос20 ти полосы требует обязательной работы регуляторов толщины на тех клетях, где она определяется, что ограничивает область применения указанного способа.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для регулирования толщины проката, содержащее датчики усилия прокатки

30 и раствора рабочих валков, первый и

848110 где QP

Э

rh Sq

К,К;

Км сигнал изменения усилия прокатки под дейСтвием эксцентриситета опорных валков; сигнал изменения раствора рабочих валков под действием эксцентриситета опорных валков; постоянные коэффициенты пропорциональности, определяемые чувствительностью датчиков и коэффициентами усиления усилителей; коэффициент передачи первого блока умножения. второй элементы сравнения, первые входы которых соединены соответственно с выходами задатчиков уставок усилия прокатки и раствора валков, первый и второй усилители, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго элементов сравнения, первый блок умножения, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя, третий элемент сравнения, входы которого соединены соответственно с выходами первого усилителя и первого блока умножения, четвертый элемент сравнения, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения, вычислительный блок, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента сравнения, второй вход — c выходом второго усилителя, а выход — с первым входом четвертого элемента сравнения„ блок управления, выход которого соединен с третьим входом вычислительного блока, датчик наличия металла в клети, выход которого соединен со входом блока управления и задатчик начального значения жесткости полосы, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента сравнения.

Вычислительный блок содержит два блока выделения эксцентриситета валков, входы которых являются первым и вторым входами вычислительного блока, второй блок умножения, входы которого соединены с выходами блоков выделения эксцентриситета, ключ, информационный вход которого соединен с выходом второго блока умножения, а управляющий вход является третьим входом вычислительного блока, и интегратор, вход которого соединен с выходом ключа, а выход является выходом вычислительного блока. Сигнал, пропорциональный жесткости полосы, снимается с выхода четвертого элемента сравнения.

После входа полосы в клеть на первом и втором входах третьего элемента сравнения составляющие сигналов, вызванные эксцентриситетом опорных валков, соответственно равны

О1 = К1 дРЭ

Оа = К2 Krn д &э

С другой стороны известно, что (2) где д S — величина биения опорных валков;

m — модуль жесткости прокатной клети; ц=-) — жесткость (коэффициент плас h тической.деформации) полосы.

10 д вЭ=КЗ "в=КЗ,+ц д Э (3) где Ahз — изменение средней толщины полосы под действием эксцентриситета валков; коэффициент, связывающий

15 изменение средней толщины полосы и изменение раствора валков.

Сигнал на выходе блока выделения эксцентриситета, связанного с третьщ0 им элементом сравнения, равен

UÚ О +02 ЬSÝ (К„ +К Кз К )

2 Э 1 m+q g, 3 mm+g (4)

Этот сигнал через второй блок ум 5 ножения, выполняющий функцию фазочувствительного выпрямителя, и открытый ключ поступает на вход интегратора, вызывая появление на его выходе сигнала такого знака, что сигнал О стремится к нулю. Когда сигнал U дости3 гает нулевого значения, то

К1 ДС)

Al К К т.е. величина сигнала на выходе чет3S вертого элемента сравнения пропорциональна жесткости полосы q.

В устройстве укаэанный узел используется для устранения эксцентриситетных колебаний сигнала, усилия прокатки и других возмущений со стороны клети, поступающих на вход привода нажимных винтов, а также для устранения положительной обратной связи по усилию прокатки, присущей регулятору

Симса 12) .

Однако для определения точного значения жесткости проката величина ц = К ----- может быть определена

Klutz K2

К1

5р только с точностью до коэффициента

К (величины К и К нам известны и неизменны, а величийу К,„ мы можем измерить), значение которого изменяется в достаточно широких пределах.

Коэффициент К связывает изменение средней толщины полосы и изменение раствора валков, измеряемого датчиком раствора. Обычно в качестве датчиков раствора нагруженных рабочих валков используются устройства, прямо или

60 косвенно измеряющие расстояние между подушками рабочих валков.

Изменение усилия прокатки под действием эксцентриситета валков связано с изменением срепней толщины нро65 ката по всей его ширине. Поэтому лля

848110 точного определения коэффициента фпластической деформации полосы необ-I ходимо учитывать передаточный коэффициент между изменением средней толщины полосы под действием эксцентриситета опорных валков и изменением llo- 5 казаний датчика раствора рабочих валков, в качестве которого, например, используется измеритель расстояния между подушками рабочих валков.

Известно, что прогиб валков по ши- (0 рине бочки происходит примерно по параболическому закону, тогда изменение толщины по краю бочки валка равно " к = aSg =Dhc «B)Ь р* (6) где ISA — изменение раствора валков; изменение толщины по краю бочки валка;

hhо — изменение толщины посредибочки валка °

f(B) = а - + а (-), (7)

L L где  — ширина полосы; — длина бочки валка; а., — коэффициент, зависящий от диаметра и материала валков,конструкции клети и т.д.у и - коэффициент, зависящий от диаметра, материала валков и параметров клети.

С учетом того, что 30

ЬРэ " сЭ O SÝ+ где Ь hc значение толщины, обусловленное эксцентриситетом валков, dS Мэ+ — э- (8) гэ =(1+q f (B)) у, (8) откуде (8) 40 т+о.т в

Иэ (9)эидно, ито оим коэффициент

К зависит от жесткости полосы, а также от модуля жесткости валков на прогиб и, следовательно, может изменяться в широких пределах. Неучет этого приводит к большой погрешности определения жесткости(коэффициента пластической деформации) полосы.

Цель изобретения — повышение точности регулирования параметров процесса прокатки за счет более точного определения жесткости полосы.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее

55 датчики усилия прокатки и раствора рабочих валков, три элемента сравнения, два усилителя, датчик наличия металла, два блока умножения, два блока выделения эксцентриситета валков, ключ, интегратор, задатчик уси- 60 лия прокатки, задатчик раствора рабочих валков, причем первый вход первого элемента сравнения соединен с выходом датчика усилия прокатки, второй уход его — с выходом захватчика усилия 45 прокатки, а выход — со входом первого усилителя, выход которого соединен с первым входом третьего элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом первого блока умножения,:а выход — со входом первого блока выделения эксцентриситета валков, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока выделения эксцентриситета валков, а выход — с информационным входом ключа, управляющий вход которого соединен с выходом датчика наличия металла, а выход — co входом интегратора, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения, выход датчика раствора рабочих валков соединен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика раствора рабочих валков, а выход — со входом второго усилителя, выход которого соединен со входом второго блока выделения эксцентриситета валков, дополнительно введены блок деления, датчик ширины проката и второй вычислительный блок, причем выход датчика ширины проката соединен с первым входом второго вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход — co вторым входом блока деления, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя, а выход с первым входом первого блока умножения.

При этом второй вычислительный блок содержит квадратор, вход которого является первым входом вычислительного блока, первый н второй масштабные преобразователи, входы которых соединены соответственно со входом и выходом квадратора, первый алгебраический сумматор, входы которого соединены с выходами масштабных преобразователей, третий блок умножения, первый вход которого соединен с выходом первого алгебраического сумматора,а второй вход является вторым входом второго вычислительного блока, второй алгебраический сумматор, первый вход которого ссединен с выходом третьего блока умножения, а выход является выходом второго вычислительного блока, источник эталонного напряжения, выход которого соединен со вторым входом второго алгебраического сумматора.

Введение в устройство датчика ширины прокатываемого материала, соединенного со вторым вычислительным блоком, который кроме того, соединен с выходом первого вычислительного блока, позволяет определить переда- ,точный коэффициент между изменением средней толщины полосы и изменением показаний датчика раствора нагруженных валков, а введение делительного

848110 блока позволяет соответствующим образом скорректировать показание датчика раствора, что приводит к увеличению точности определения коэффициен- та пластической деформации полосы.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 — блок-схема второго вычислительного блока. устройство содержит датчик 1 усилия прокатки, первый элемент 2 сравнения, первый вход которого соединен с датчиком 1 усилия прокатки, задатчик 3 усилия прокатки, соединенный со вторым входом первого элемента 2 сравнения, первый усилитель 4, вход которого соединен.с выходом первого элемента 2 сравнения, датчик 5 раствора валков, второй элемент б сравнения, первый вход которого соединен с датчиком 5 раствора валков, задатчик 7 уставки раствора рабочих валков, соединенный со вторым входом второго элемента 6 сраннения, второй усилитель 8, вход которого соединен с выходом второго элемента б сравнения, блок 9 деления, первый вход которого (делимое) соединен с выходом второго усилителя 8, первый блок 10 умножения, первый вход которого соединен с выходом блока 9 деления,третий элемент 11 сравнения, первый вход которого соединен с выходом первого усилителя 4, а второй вход соединен с выходом первого блока 10 умножения, первый вычислительный блок

12, первый вход которого соединен с выходом третьего элемента 11 сравнения, второй вход соединен с выходом второго усилителя 8, а выход соединен со втбрым входом первого блока

10 умножения, датчик 13 наличия металла, выход которого соединен с третьим входом первого вычислительного блока 12, датчик 14 ширины полосы и второй вычислительный блок 15„ первый вход которого соединен,с выходом датчика 14 ширины, а второй вход соединен с выходом первого вычислительного блока 12, а выход блока 15 соединен со вторым входом блока 9 деления (делитель), первый вы,числительный блок 12 содержит блоки

16 и 17 выделения эксцентриситета валков, входы которых соответственно являются первым и вторым нходами блока 12, блок 18 умножения, входы которого соединены с выходами блоков

16 и 17, ключ 19, информационный вход которого соединен с выходом блока 18 умножения, а управляющий вход ключа 19 является третьим входом блока 12 и интегратор 20, вход которого

;соединен с выходом ключа 19, а выход †является выходом блока 12.

Вычислительный блок 15 содержит квадратор 21, вход которого является ,первым входом блока, масштабные пре;абразонатели 22 и 23, входы которых

$0

40 бб

На выходе блока 18 умножения выделяется пульсирующий сигнал, который через открытый ключ 19 поступает на вход интегратора 20, вызывая увеличение напряжения на выходе Интегратора 20 и на входе блока 10 умножения такого знака, что эксцентриситетное колебание сигнала на ныходе элемента 11 сравнения уменьшается.

Одновременно сигнал с выхода интегратора 20 поступает на вход блока 25 умножения в вычислительном блоке 15, на второй вход которого подан сигнал, пропорциональный модулю (коэффициенту) прогиба рабочих валков, поступающий от датчика 14 ширины через кнад.ратор 21, масштабные преобразовэтепи

:22 и 23 и сумматоры 24, соединены соответственно со входом

1 и выходом квадратора 21, сумматор 24, входы которого соединены соответственно с ныходами масштабных преобразователей 22 и 23, третий блок 25 умножения, первый вход которого соединен с выходом сумматора 24, а второй вход является вторым входом блока 15, эталонный источник 26 и алгебраический сумматор 27, первый вход которого соединен с выходом блока 25 умножения, второй вход соединен с эталонным источником 26, а выходом является выход блока 15.

Выходной сигнал, пропорциональный жесткости полосы, снимается с выхода

15 интегратора 20 первого вычислительного блока 12.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутст2О вии металла в клети ключ 19 закрыт.

Предположим, что сигнал на выходе интегратора отсутствует. При входе полосы в клеть по сигналу датчика 13 наличия металла ключ 19 открывается и интегратор 20 переводится н режим интегрирования. Так как в первый момент сигнал на выходе интегратора 20 равен нулю, на выходе блока 10 умножения сигнал также равен нулю, независимо от сигнала на втором входе блока 10.

Сигнал от датчика 1 усилия прокатки через элемент 2 сравнения, усилитель 4 и элемент 11 сравнения, на втором входе которого сигнал отсутствует, поступает на вход блока 16 выделения эксцентриситета. На выходе блока 16 выделения эксцентриситета и на первом входе блока 18 умножения выделяется составляющая сигнала уси40 лия прокатки, вызванная эксцентриситетом опорных валкон. На втором нходе блока 18 умножения выцеляется составляющая сигнала, вызванного эксцентриситетом валков, приходящая от дат4 чика 5 раствора валков через элемент б сравнения, усилитель 8 и блок 17 выделения эксцентриситета.

848110

10 проката. Аналогичные результаты могут быть получены при использовании точного значения плоскости полосы в системе автоматического регулирования толщины полосы, однако величина эффекта в. этом случае во многом определяется конструкцией CAPT. Кроме того, знание точного значения жесткости по- 40 лоси очень важно при решении других научно-исследовательских задач °

Формула изобретения

Устройство для определения жесткости полосы в процессе непрерывной горячей прокатки, содержащее датчик усилия прокатки, три элемента сравне- 50 ния, датчик раствора валков, два усилителя, датчик наличия металла, два блока умножения, два блока выделения эксцентриситета валков, ключ, интегратор, задатчик усилия прокатки, задатчик раствора рабочих валков, при чем первый вход первого элемента

55 сравнения соединен с выходом датчик4 усилия прокатки, второй вход его— с выходом эадатчика усилия прокатки, а выход — co входом первого усилите60 ля, выход которого соединен с первым входом третьего элемента сравнения, второй вход которого соединен с выТаким образом, по мере уточнения текущего значения жесткости полосы, снимаемого с выхода интегратора 20, происходит уточнение передаточного коэффициента блока 9 деления, благодаря чему в момент, когда эксцентриситетное колебание сигнала на выходе элемента 11 сравнения становится равным нулю и изменение напряжения на выходе интегратора прекращается, выходное напряжение интегратора 20 про- 10 порционально истинному значению коэффициента пластической деформации в соответствии с уравнениями (5) и (9).

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает определение коэффициентов пластической деформации полосы, учитывает прогиб валков при прокатке, что значительно повышает точность определения коэффициента пластической деформации.

Экономическая эффективность от 20 применения предлагаемого устройства зависит от того, где используют полученное значение жесткости полосы.

Так, например, использование точного значения жесткости полосы в расчетах 25 начальной настройки и коррекции настроики стана приводит к снижению ошибки в толщине при прокатке первых полос после перестройки стана не менее чем на 0,1 мм. Это обеспечивает увеличение выхода годного проката в среднем на 0,2Ъ и дает экономию 200300 тыс. руб. на каждый миллион тонн ходом первого блока умножения, а выход — co входом первого блока выделения эксцентриситета валков, выход которого соединен с первым входом второго блока умножения, второй вход которого соединен с выходом второго блока выделения эксцентриситета валков, а выход — с информационным входом ключа, управляющий вход которого соединен с выходом датчика наличия металла, а выход — со входом интегратора, выход которого соединен со вторым входом первого блока умножения, выход датчика раствора рабочих валков соединен с первым входом второго элемента сравнения, второй вход которого соединен с выходом задатчика раствора рабочих валков, а выход со входом второго усилителя,.выход которого соединен со входом второго блока выделения эксцентриситета валков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования параметров процесса прокатки за счет более точного определения жесткости полосы, оно дополнительно снабжено блоком деления, датчиком ширины проката и втОрым вычислительным блоком, причем выход датчика ширины проката соединен с первым входом второго вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом интегратора, а выход — со вторым входом блока деления, первый вход которого соединен с выходом второго усилителя, а выход — с первым входом первого блока умножения.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что второй вычислительный блок содержит квадратор, вход которого является первым входом вычислительного блока, первый и второй масштабные преобразователи, входы которых соединены соответственно со входом и выходом квадратора, первый алгебраический сумматор, входы которого соединены с выходами масштабных преобразователей, третий блок умножения, первый вход которого соединен с выходом первого алгебраического сумматора, а второй вход является вторым входом второго вычислительного блока, второй алгебраический сумматор, первый вход которого соединен с выходом третьего блока умножения, а выход является выходом второго вычислительного блока, источник эталонного напряжения, выход которого соединен со вторым входом второго алгебраического сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

Р 1292845, кл. G 3 R, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2595560/22-02, кл. В 21 В 37/02, 1977.

Составитель A.Àáðoñèìoâ

Редактор А.Шишкина Техред A.Ац Корректор Ю,Макаренко

Заказ 5959/9 Тираж 888 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фияиал ПИП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4