Способ автоматического регулирования толщины полосы

 

СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ, заключающийся в том, что измеряют отклонение усилия прокатки от заданного значения , вычисляют дополнительную упругую деформацию клети с учетом влияния ширины полосы и компенсируют эту деформацию перемещением нажимного устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, запоминают распределение показаний преобразователя усилия прокатки через равные отрезки по длине полосы, затем запоминают распределение показаний толщиномера-по длине полосы через отрезки, опре- j деляют среднюю величину, отношения отклонения толщины полосы к отклоне (Л нию усилия прокатки относительно показаний на головном участка полосы и изменяют коэффициент передачи канала компенсации перемещения нажимного устройства на величину среднего 5 отношения. сд :о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(60 В 21 В 37/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCH0IVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3344649/22-02 (22) 06.10.81 (46) 23.03.83. Бюл. Р 11 (72) П.П. Гагарин, П.С. Гринчук и

В.A. Переходченко (21) Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС и Производственное объединение Ново-Краматорский машиностроительный завод (53) 621.77.04 (088.8) (56) Ленович A.С. Автоматические системы" управления технологическими процессами и установками прокатных цехов. М., Металлургия ., 1929, с. 199-200, с. 205, рис. У1.7.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2867964/22-02, кл. В 21 В 37/00, 1980.

З.Регулирование толщины листа на толстолистовом стане, ие r z p à и 1, S е 1 beri Ludwig, Toscani Luciano Blechdickenregelung einer Grobblechstrasse, Brown. Boveri Mitteilungen, 1978, 65, Р 7, 460-466, 4 ° Гидравлическая система регулирования толщины при прокатке толстоio листа. — Черные металлы, 1977, Р 3, c. .32.

ÄÄSUÄÄ l 005970 А (54).(57) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ, заключающийся в том, что измеряют отклонение усилия прокатки от заданного значения, вычисляют дополнительную упругую деформацию клети с учетом влияния ширины полосы и компенсируют эту деформацию перемещением нажимного устройства, отличающийся

I тем, что, с целью повышения точности регулирования, запоминают распределение показаний преобразователя усилия прокатки через равные отрезки по длине полосы, затем запоминают распре деление показаний толщиномера:по длине полосы через те же отрезки, опре- деляют среднюю величину. отношения Е отклонения толщины полосы к отклоне- нию усилия прокатки относительно по- 1ф) казаний на головном участке полосы и изменяют коэффициент передачи канала компенсации перемещения нажимного устройства на величину среднего е. отношения.

1005970

Изобретение относится к автоматизации прокатных станов и может быть использовано при прокатке преимущественно коротких полос.

Известен способ (1) автоматического регулирования толщины полосы

5 при котором измеряют отклонение усилия прокатки от заданного значения, вычисляют дополнительную упругую деформацию клети, осуществляют ее компенсацию изменением раствора не нагруженных валков, а также применяют прямое регулирование в функции сигнала с толщиномера, устанавливаемого за последней клетью.

При регулировании толщины полосы с использованием указанного способа основное управляющее воздействие определяется в соответствии с формулой

Ы=-КьО, (1)

20 где а Я вЂ” дополнительное перемещение нажимного устройствау

АU — отклонение показания преобразователя усилия прокатки от установки, равное 25 ьО -gaP,, (2)

ЬР— отклонение усилия прокатки от настроечного значения; а — коэффициент передачи преобразователя усилия прокатки;

k — коэффициент передачи .канала компенсации.

Коэффициент передачи канала компенсации должен быть равен

"= п и (3) 35 где М вЂ” модуль упругой деформации клети (жесткость клети).

При этом должна обеспечиваться нулевая продольная разнотолщинность полосы, определяемая по формуле Голо"40 вина-Симса, anP+ -0 ° (4)

bÐ АР 4 hP

М сМ м

Однако указанный способ не обеспе" А5 чивает заданную точность регулирования толщины при прокатке коротких полос, в частности на толстолистовых прокатных станах, так как преобразователь усилия прокатки, как правило, со временем меняет свою характеристику, жесткость клети зависит от ширины полосы, диаметра валков и других причин. Кроме того, прямое регулирование в функции сигнала от толщиномера, призванное устранять погреш55 ность регулирования, вызванную неточной настройкой коэффициента передачи канала компенсации, не эффективно в связи со значительной удаленностью толщиномера от последней клети и вы-. 60 текающим отсюда значительным запаздыванием коррекции.

Известен способ (2) регулирования толщины полосы, примененный в устройстве, заключающийся в том, что перед 65 началом прокатки прижимают валки друг к другу и запоминают показание преобразователя усилия прокатки. Затем осуществляют дальнейшее прижатие валков и запоминают новое показание преобразователя усилия прокатки, после чего вычисляют требуемую величину коэффициента передачи канала компенсации к= - — —, и -u„ (5) гдеЬЯ вЂ” величина дополнительного перемещения нажимного устройства;

U,U — показания преобразователя

4 2. усилия прокатки соответственно в начале и в конце дополнительного прижатия.

Укаэанный способ не позволяет обеспечить заданную точность регулирования толщины, так как на толстолистовом стане, работающем в режиме частых перестроек, обычно ощущается дефицит времени, и следовательно, время, затрачиваемое на прижатие валков и проведение манипуляций для вычисления жесткости клети, приводит к потере производительности стана; во-вторых, при расчете упругой деформации клети не учитываются влияние ширины полосы, диаметра валков и других технологических параметров.

Известен способ регулирования толщины полосы, предусматривающий дополнительное уточнение с помощью вычислительных устройств модуля упругой деформации клети по теоретическим зависимостям на основе информации о ширине полосы, диаметрах валков и других технологических параметрах )3), Этот способ не позволяет получить заданную точность регулирования толщины, так как при расчете упругой деформации не учитывается изменение характеристики преобразователя усилия прокатки, теоретические зависимости, как правило, обладают. недостаточной точностью, более того, в некоторых случаях их использование связано с задачей обеспечения текущей информации о технологических параметрах, нигде больше не используемой, что ставит под сомнение надежность самого метода, использующего эту информацию.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ, заключающийся в том, что измеряют отклонение усилия прокатки от уставки, вычисляют упругую деформацию-клети с учетом влияния ширины полосы и компенсируют эту деформацию. перемещением нажимного устройства (4) .

Способ имеет недостаточную точность регулирования толщины из-эа неточно1ОО89 О го определения упругой деформации по причине изменения во времени характеристики преобразователя усилия прокатки, приближенного характера расчетной зависимости деформации от ширины полосы и неучета влияния других технологических параметров на жесткость клети.

Целью изобретения является повышение точности регулирования толщины полосы

t0

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу автоматического регулирования толщины полосы, состоящему в том, что измеряют. отклонение усилия прокатки от заданного значе- 15 ния, вычисляют дополнительную упругую деформацию клети с учетом влияния ширины полосы и компенсируют .эту деформацию перемещением нажимного устройства, дополнительно запоминают 20 распределение показаний преобразователя усилия прокатки через равные отрезки по длине полосы, затем запоминают распределение показаний толщиномера по длин@ полосы через те же 25 отрезки, определяют среднюю величину отношения отклонения толщины полосы к отклоненнию усилия прокатки отно;сительно показаний на головном участ ке полосы и изменяют коэффициент передачи канала компенсации перемещЕния нажимного устройства на величину среднего отношения.

Повышение точности регулирования обеспечивается за счет того, что коррекция коэффициента передачи канала компенсации осуществляется в сторону приближения к нулю среднего отношения отклонения толщины полосы к отклонению усилия прокатки. Приближение к нулю указанного отношения №0 может быть только следствием. того, что абсолютная величина самого отклонения толщины стремится к нулю по всей длине полосы. Поскольку коррекция коэффициента передачи производит-45 ая по фактическому отклонению толщины полосы, не зависимо от причины, вызвавшей это отклонение, то отпадает необходимость в уточнении характеристик преобразователя усилия про- 50 катки и параметров, влияющих на жесткость клети.

Способ осуществляется следующим образом.

При входе полосы в клеть регулируют толщину по методу Головина-Симса и одновременно запоминают показания преобразователя усилия прокатки через равные отрезки по длине прокатываемого листа. При входе полосы в б0 измерительный зазор толщиномера запоминают его показания в тех же точках

IIo длине прокатанного листа. Вычисляют отклонения .усилия прокатки в каждой точке измерения, начиная со, б5 второй, относительно усилия в hepвой точке и запоминают их. Затем вычисляют отклонения толщИны полосы в каждой точке измерения, начиная со второй, относительно толщины в первой точке и запоминают их. Вычисляют отношения отклонений толщины к отклоненнию усилия прокатки в каждой точке измерения, результаты деления ограничивают по модулю и запоминают. Вычисляют среднее отношение отклонения толщины к отклонению усилия прокатки„ полученную ве" личину используют как поправку коэффициента передачи канала компенсации в регуляторе Головина-Симса, и цикл повторяют на следующей полосе.

На фиг. 1 показано устройство, реалиэукицее предложенный способ; на фиг. 2 — временные диаграммы изменений коэффициента передачи канала компенсации.

Устройство включает в себя последовательнО соединенные преобразователь 1 усилия прокатки, блок 2 сравнения, ключ 3, масштабирующий усилитель 4, позиционную систему 5 нажимного устройства 6. В состав устройства входит также первый сигнализатор 7 наличия металла в клети, блок 8 автоподстройки, импульсный преобразователь 9 скорости прокатки, толщиномер 10 на выходе прокатной клети, второй сигнализатор 11 нали" чия металла в измерительном зазоре толщиномера, импульсный преобразователь 12 скорости транспортирования, 1. металла в зоне толщиномера, причем выходы элементов 1, 7., 9 — 12 соединены с входами блока 8 автоподстройки, выход которого соединен с управ" ляющим входом масштабирующего усилИ" теля 4, а управляющие входы элементов 2 и 3 соединены с выходом первого сигнализатора 7.

Объектом управления для устройства является прокатная клеть с.валками 13 и прокатываемой полосой 14, объектом наблюдения- прокатанная полоса 15.

Устройство для осуществления предложенного способа работает следующим образом.

В исходном положении, когда отсутствует металл на валках 13 прокатной клети и в измерительном зазоре толщиномера, нажимное устройство 6 находится в заданном положении, сигнализаторы 7 и 11 наличия металла бездействуют, ключ 3 разомкнут, сигнал на выходе масштабирующего Усили" теля 4 отсутствует, блок 8 автоподстройки выдает на управляющий вход масштабирующего усилителя 4 некоторое первоначальное. значение коэффициента передачи канала компенсации, обозначенное через k; .

1005970 где Dk. — поправка, равная ч ьК.- и . М3-Ь

1 И 1 Е1 05=041 (8)

При входе полосы 14 в клеть сраба-. тывает первый сигнализатор 7 наличия металла, блок 2 запоминает в качестве устазки начальное показание преобразователя усилия прокатки и затем переводится в режим сравнения текущего показания с уставкой, ключ

3 замыкается, сигналдБ рассогласования, получаемый на выходе блока 2, через ключ 3 и масштабирующий усилитель 4 подается на вход позиционной системы 5 нажимногс устройства б..

Нажимное устройствс б отрабатывает дополнительное перемещение ®= " зоей (<>= K UN) где Б () — выходной сигнал масштабирующего усилителя 4; — время.

Начинается процесс регулирования толщины. Одновременно, по сигналу QQ сигналиэатора 7 блок 8 автоподстройки начинает накапливать информацию о распределении сигнала U преобразователя усилия прокатки по длине полосы. Запоминание осуществляется в 25 моменты поступления импульсов тахогенератора.

При выходе полосы 14 иэ клети сигнал на выходе первого сигналиэатора

7 исчезает, ключ 3 размыкается, в результате чего сигнал 1 Я Од на выходе масштабирующего усилителя 4 сбрасывается.в ноль, и позиционная система 5 возвращает нажимное устройство :б в заданное положение. Одновременно прекращается и запись сиГ нала U преобразователя 1 усилия прокатки в блоке 8 автоподстройки.

При появлении полосы 15 в измерительном зазоре толщиномера 10 срабатывает второй сигнализатор 11 кали- 4О

tчия металла, по сигналу которого блок 8 ав топ одс тройки ре али з уе т накопление информации о распределении показаний толщиномера по длине полосы. межимпульсные интервалы тахоге-.. 45 нераторов соответствуют одному и тому же расстоянию по длине полосы, в результате чего каждой метке на полосе соответствуют два записанных показания: преобразователя 1 усилия 50 прокатки и толщиномера 10.

При выходе полосы из измерительного зазора толщиномера 10 сигнал на выходе сигналиэатора 11 исчезает, блокзавтоподстройки производит вы- 55 числение нового коэффициента передачи канала компенсации, являющегося коэффициентом усилейия масштабирующего усилителя 4, по формуле

K =К.+ЬК. (),60

1 1r где j = 1, 2,..., п — номер метки на полосе;

n — число меток.

Полученное значение нового коэффициента взамен прежнего подается на управляющнй вход масштабирующего уси" лителя 4 и сохраняется в памяти блока

8 автоподстройки на.весь следующий цикл прокатки.

Процедура автоподстройки повторяется от полосы к полосе.

Эффективность автоподстройки можно проиллюстрировать случаем, когда, на полосе имеется две метки (n 2), первая — начальная, и вторая проверяемая.

Пусть коэффициент передачи канала компенсации при прокатке некоторой

i-й полосы равен

Ы1 (9) аМ г"де ог: 1 — степень

1.

В соответствии с на-Симса отклонение в проверяемой. точке чальной (продольная равно компенсации. формулой ГоловиТОлщи ны . пОлОсы относительно наразнотолщинность) Ь11„= r 5„(10) С помощью формул (1) и (2) выражение продольной разнотолщинности (10) приводится к. виду (й)"

Из формулы (11) следует, что если степень компенсации равна единице (сБ„= 1), то пропорциональная разнотолщинность a h „ равна нулю.

Используя показания преобразователя 1 усилия прокатки и Толщиномера

10 в двух точках по длине полосы, блок 8 ав гоподстройки вычисляет в соответствии с формулой (8) поправку н коэффициент передачи канала ком-. пенсации Ь 2. И ° Ь1 ,=(„.1 » О

Выражение поправки (12) может быть преобразовано с помощью формулы (11) к виду

bK.= -А1

av (13) = О "+" =g . (= 1 .1. "" " (14) И 0M СЦЬ

Выражение (14) показывает, что при прокатке (5. + 1) -й полосы степень компенсации равна единице

Коэффициент передачи канала компенсации при прокатке следующей (1 + 1).й полосы, получаемой на основании выражения (7), равен

1005970

Ъ,2

У.О

Lit +

Юомеро полос

Фиг.2 (о (+ = 1), т.е.,продольная разнотолщийность равна нулю

Расчет поправки.3k

Одновременно возрастает влияние случайных помех на точность расчета. 15

Чтобы уменьшить влияние указанных факторов на точность вычисления поправки йК„, предусматривают многоточечное измерение усилия прокатки и толщины по длине полосы, а поправку 2О определяют как среднее отношение . отклонений показаиий толшиномера к отклонениям преобразователя усилия прокатки, причем результаты деления в каждой точке ограничивают по модулю 5

Временные диаграммы изменений степени компенсации в процессе автоподстройки показаны на фиг. 2, где ось ординат обоэиачает степень компенсации о, ось абсцисс обозначает время с интервалами, соответствующими прокатке 1-й, (i + 1)-й, (i + 2) -й полос, Диаграмма 16 соответствует начальной недокомпенсации, диаграмма

17 — начальной перекомпенсации. йвтоподнастройка практически завершается после первэй (1-й) полосы, причем коэффициент компенсации устанавливается на уровне чуть больше единицы.

Это объясняется тем, что позиционная система обладает. запаздываением, которое при регулировании толщины должно компенсироваться увеличением задания, поступающего на ее вход.

Таким образом, использование автоподстройки коэффициента :.. усиления масштабирующего усилителя .по предлагаемому способу приводит к уменьшению разнотолщинности полос независимо от характеристики преобразователя усилия прокатки, от ширины полосы, диаметра валков и других параметров, влияющих на жесткость клети.

Предлагаемый способ обеспечивает ,прокатку полос с максимальным приб-лижением к границе минусового допуска и, следовательно, увеличение выхода годного проката и снижение расхода металла.

Экономический эффект от внедрения предлагаемого способа на толстолистовом стане с годовым объемом продукции, реализуемой по теоретическому весу 1,25 млн. т, составит ориентировочно 26000 руб. в год.

ВНИИПИ Заказ 1990/15

Тираж 814 Подписное .

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðîä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4