Устройство для регулирования относительного обжатия

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ОБЖАТИЯ по авт.св. № 992108, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности регулирования процесса дрессировки и улучшения механических свойств полосы, оно дополнительно содержит установленный на входе в очаг деформации датчик температуры, датчик текущего радиуса рулона, кинематически соединенный с барабаном разматывателя, пятый и шестой ключи, четвертый вычислительный блок и блок задания, при этом датчик температуры через пятый ключ и четвертый вычислительный блок соединен с третьим входом сумматора, выход блока задания соединен с вторым входом четвертого вычислительного блока и с вхоg дом Задание сумматора, а его вход через шестой - с выходом датчи (О ка текущего радиуса рулона.

„„SU„„1119749

COOS СОВЕТСНИХ ,СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР /

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPHYMA

OnHGAHHE 83O5PETEH А a(5 ) В 21 В 37/00 В 21 В 37/10

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 992108 (21) 3605286/22-02 (22) 15.06.83 (46) 23. 10.84. Бюл. У 39 (72) В.А. Тригуб, В.Л. Hasyp, Е.А.Иаргамонов, В.А.Мазур, П.П.Чернов, А.А.Первухин, В.И.Куликов, Л.Н.Козлов и Ю.Н.Сухов (71) Институт черной металлургии (53) 621.771.23:62-52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 992108, кл. В 21 В 37/00, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ

ОТНОСИТЕЛЬНОГО ОБЖАТИЯ по авт.св.

В 992108, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности регулирования процесса дрессировки и улучшения механических свойств полосы, оно дополнительно содержит установленный на входе в очаг деформации датчик температуры, датчик текущего радиуса рулона, кинематическн соединенный с барабаном разматывателя, пятый и шестой ключи, четвертый вычислительный блок и блок задания, при этом датчик температуры через пятый ключ и четвертый вычис- . лительный блок соединен с третьим входом сумматора, выход блока задания соединен с вторым входом четвертого вычислительного блока и с входом "Задание" сумматора, а его вход через шестой ключ - с выходом датчика текущего радиуса рулона.

1119749

Изобретение относится к средствам технологической автоматики прокатных станов и предназначено для использования в системах автоматического регулирования величин относительного обжатия на дрессировочных станах.

По основному авт.св. У 992108 известно устройство для регулирования относительного обжатия, которое состоит из ключей: первого, второго, 10 третьего и четвертого, запоминающего блока, первого вычислительного блока, второго вычислительного блока, третьего вычислительного блока, первого и второго компараторов, первого и второго инверторов, схемы И, сумматора и блока ограничения, регулятора относительного обжатия, системы управления приводом нажимного механизма, блока вычисления квадрата текуще- 20 го радиуса прокатываемого рулона, разматывателя.

Устройство работает следующим образом.

После установки рулона ка разматы25 ватель и заправки переднего конца. в моталку путем включения первого ключа подается команда на разрешение ввода сигнала квадрата текущего ради-, уса. Первый ключ включают вручную или автоматически от сигнала наличия переднего натяжения. Через первый ключ сигнал квадрата текущего радиуса поступает на вход запоминающего блока, где запоминается начальное 35

2 значение R рулона, состоящего из трех плотно смотанных полос Одинакового веса. Это значение подается на первые входы первого и второго вычислительных блоков, ка вторые входы 40 которых подключен ке изменяющийся во времени сигнал,. пропорциональный квадрату радиуса барабана разматывателя R . Первый и второй вычислительные блоки соответственновычисляют К < г г и К2 (ОдкОпОлОсногО и двухполосного

2 рулонов). Вычисленные значения R u

К поступают на первые входы первого

2 и второго комлараторов соответственно. На два других входа компараторов 50 через включенный первый ключ поступает сигнал R квадрата текущего радиуса рулона от блока вычисления квадрата текущего радиуса. В начальный момент К„,= К, ивыполняется неравен- 55 ство R >R >К2. Поэтому первый ивторойкомпараторы срабатывают и на их выходах появляются сигналы логической

2 единицы. Сигнал логической единицы первого компаратора открывает второй ключ. На выходах первого и второго инверторов устанавливаются сигналы логического нуля, поэтому третий и четвертый ключи закрыты. Через второй ключ сигнал Rо от запоминающего блока

2 поступает в первый вычислительный блок.

В исходном состоянии, соответствующем началу дрессировки первой полосы рулона, сигнал на выходе первого вычислительного блока равен О,так как текущее значение радиуса R равно начальному К, занесенному в задающее устройство. Йа выходе сумматора сигнал равен заданию минимального обжатия.

В ходе дрессировки по мере уменьшения текущего радиуса рулона на разматывателе от значения R до К сигнал на выходе первого вычислительного блока увеличивается от 0 до

K(R -R ). Этот сигнал суммируется в

2 сумматоре с Е,„;„. Вычисленное значение текущей уставки относительно обжатия Я„, через блок ограничения поступает на вход канала "Задание" регулятора относительного обжатия И отрабатывается системой управления приводом и нажимкого устройства, Блок ограничения Ограничивает увеличение обжатия до K „. После дрессировки первой полосы рулона, его текущий радиус становится равным R„

В дальнейшем цикл Обжатия повторяется для второй и третьей полосы данного рулона $1 J.

Недостаток. этого устройства состоит в том, что оно не обеспечивает эффективного регулирования процесса дрессировки и улучшения механических свойств полосы посредством регулирования величины обжатия с учетом возможного колебания температуры как по длине рулона, так и от рулона к рулону.

Цель изобретения — повышение эффективности регулирования процесса дрессировки и улучшение механических свойств полосы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит, установленный ка входе в очаг деформации датчик температуры, датчик текущего радиуса рулона, кикематически соединенный с барабаном разматывателя, пятый и шестой ключи, четвертый вычислительный блок и блок

3 1119 задания, при этом датчик температуры через пятый ключ и четвертый вычислительный блок соединен с третьим входом сумматора, выход блока задания соединен с вторым входом четвер- 5 того вычислительного блока н с входом "Задание" сумматора, а его вход через шестой ключ — c выходом датчика текущего радиуса рулона.

На фиг. 1 показана функциональная 1О схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — график изменения относительного обжатия при дрессировке трех,полосного рулона (a — без учета температуры; Б — в функции температуры полосы; 8 — суммарного обжатия с учетом температуры полосы) .

Устройство состоит из валков 1, нажимного механизма 2, привода 3 на-. жимного механизма, ключей 4-7: первого, второго, третьего и четвертого, запоминающего блока 8, первого вычислительного блока 9, второго вычислительного блока 10, третьего вычислительного блока 11, первого и второго компараторов 12 и 13, первого и второго инверторов 14 и 15, схемы

16 И, сумматора 17 и блока 18 ограничения, регулятора 19 относительного обжатия, системы 20 управления приводом нажимного механизма, блока

21 вычисления квадрата текущего радиуса прокатываемого рулона, разматывателя

22. Дополнительно устройство содержит установленный на входе в очаг деформации датчик 23 температуры, датчик

24 текущего радиуса рулона, кинематически соединенный с барабаном разматывателя, пятый и шестой ключи 25: и 26, четвертый вычислительный блок

27 и блок 28.задания. Датчик 23 тем40 пературы через пятый. ключ 25 и чет- . вертый вычнслительный блок 27 соеди" нен с третьим входом сумматора 17, выход блока 28 задания соединен с вторым входом четвертого вычислитель4э ного блока 27 и с входом "Задание" . сумматора 17, а его вход через шестой, ключ 26 — с выходом датчика 24 текущего радиуса рулона.

SO

Блоки 27 и 28 предназначены для относительного обжатия при дрессировке в функции температуры как по длине полос, так и от полосы к полосе.

В производственных условиях темпе-5S ратура рулонов, поступающих на дрессировку, даже для металла одной партии (плавки) непостоянна. Причина

О откуда Е = К ° E o (2) где Š— величина обжатия при текущей температуре полосы Т;

Ео — величина обжатия при базовой температуре полосы Т ;

К вЂ” коэффициент, значение кото1 рого определяется в основном свойствами металла и нахо" дитс я в пределах О, (К "(1 .

Диапазон возможных изменений коэффициента К1 определяется крайними значениями температуры дрессируемого металла. Максимальное значение температуры соответствует температуре при которой производится распаковка отжигаемого металла и равно 200 С, минимальное — температурЕ примерно

20 С (воздуха в цехе). Согласно экспериментальным данным предельные изменения температуры не требуют изменения обжатия более чем в 4-5 раз.

749 а состоит в том, что скорость охлаждения рулона зависйт от его расположения в стопе (верхний или нижний), от условий воздействия на него воздуха, подаваемого вентилятором, от времени распаковки садки отжигаемого металла и подачи рулонов на дрессировочный стол и др. Различна температура витков полосы и по толщине намотки рулона.

Для достижения максимального эффек,та регулирования процесса дрессировКи и полного использования возможностей улучшения механических свойств дрессируемого металла величину обжатия при дрессировке следует корректировать в зависимости от температуры полос.

Диапазон оптимальных величин степеней обжатия разный для различных температур дрессируемого металла. Так, при температуре полос 12 С минимальные значения предела текучести дрессируемого металла достигаются после обжатий.t,0-1,3, а при температуре

120 С - после обжатий, равных 0,65-0,75 . То есть, при увеличении температуры дрессируемого металла степень его деформации необходимо уйеньшать, а при регулировании процесса дрессировки величину обжатия полосы следует изменять обратно пропорционально изменению ее температуры в соответствии со следующей зависимостью

Е Кт (1)

Е, т

5 1119749

В блок 28 задания вводится оператором сигнал о требуемой вытяжке для данного рулона (всей плавки) согласно выражению (2) с учетом его темпе.ратуры, которую измеряют перед дрессировкой. При постоянной температуре по длине полосы одного рулона задание остается постоянным. Однако в большинстве случаев температура концов полосы (крайних витков) значительно 10 ниже остальной части полосы (средних витков рулона) в связи с различными условиями их охладителя. Характер изменения температуры и вытяжки показан на фиг. 26. В связи с уменьше- 15 нием температуры концов рулона в процессе дрессировки этих участков

1 полос обжатие надо увеличивать. Поэтому перед дрессировкой измеряется длина бстывших концов, разность 20 температур концов и средней части полосы, по которым определяется изменение обжатий при дрессировке .концов полосы в сравнении со средней частью рулона и характер изменения 25 вводится в блок задания.

Четвертый вычислительный блок 27 предназначен для реализации выражения

Е =КЕ

Т в о Т

Значения величин К, Ео и Т постоян1 ны и корректируются только при изменении сортамента. Текущее значение

Температуры полосы измеряется непрерывно датчиком 23 температуры, но которому непрерывно вычисляется текущее значение величины обжатия Е„,, .Сигнал, пропорциональный текущему

40 значению Е,в этом блоке сравнивается с текущим значением сигнала блока 28 задания. На выходе блока 27 получают сигнал, пропорциональный отклонению текущего значения величины обжатия

45 от заданного. Этот блок также может быть выполнен на операционных усилителях (необходимо произвести опера-;

То цию умножения К х Ео х --.—, и потом 50

КхЕ хТ деления — --0 — — ) .

Т

Устройство работает следующим образом.

Перед установкой рулона на раэматыватель 23 измеряется температура концов рулона и их длина (диаметры) переднего (большего) и заднего (меньшего) и температура средней часч полосы. Температура может быть измерена с помощью термопары, термощупа ! или каким-либо другим устройством.

Температура от концов рулона к средней части увеличивается по линейному закону, температура средней (большей) части остается постоянной (фиг. 26)..

По этим данным определяются значения вытяжки по формуле (2), которые будут обратно пропорциональны температуре (см. фиг. 26) . Эти значения вытяжки и граничные диаметры концов рулона с переменной температурой вводят в блок 28 задания. Граничные диаметры (радиусы) определяются по выражениям

"о сгпмх пеР

=R и R . — R =R с min б" эад где — начальный радиус рулона;

R „, х,R „„„- максимальный и минимальный радиусы средней части рулона с постоянной температурой; — радиус барабана разматывателя.

"ри незначительных отклонениях (до 5 С) температуры по длине полосы о в блок 28 задания вводится одно значение вытяжки (относительного обжатия) полосы обратно пропорциональное измеренной температуре. В вычислительный блок 27 вводятся данные Ео, То, К „ (их произведение) .

После установки рулона на разматыватель и заправки переднего конца в моталку путем включения ключей 4, 25 и 26 подаются команды на разрешение ввода: сигнала квадрата текущего радиуса иэ блока 21, сигнала текущего. радиуса от датчика 24 текущего радиуса и сигнала текущего значения температуры от датчика 23 температуры соответственно, Ключи 4, 25 и 26 включают вручную или автоматически от сигнала наличия переднего натяжения (не показано). Через ключ 4 сигнал квадрата текущего радиуса поступает на вход запоминающего блока 8, где запоминается начальное значение

R . Это,значение подается на первые

2 входы вычислительных блоков 10 и 11, иа вторые входы которых подключен не изменяющийся во времени сигнал, пропорциональный квадрату радиуса барабана разматывателя Rr,. BsroKh 10

1119749

q2 гg2 1 2

9 о 3 6 In бэ

7 и 11 соответственно вычисляют R2 и

R по зависимостям;

R =-Р— — и (з1 г г г

2 3 0 э 6

Вычисленные значения К и R noc2 2

2 тупают на первые входы компараторов 10

12 и 13 соответственно. На два других входа компаратора 12 и .13 через включенный ключ 4 поступает сигнал К 2 квадрата текущего радиуса рулона от блока 21. В начальный момент времени

К = R и выполняется неравенство

Rm R1Ъ R2

Поэтому компараторы 12 и 13 срабатывают и на их выходах появляются сигналы логической единицы. Сигнал

20 логической единицы первого компаратора 12 открывает ключ 5. На выходах первого 14 и BTopofî 15 инверторов устанавливаются сигналы логического нуля, поэтому ключи 6 и 7 закрыты.

Через ключ 5 сигнал R от запомио нающего блока 8 поступает в первый вычислительный блок 9, в котором реализуется операция (R К2 где К вЂ”. коэффициент в формуле 5,. который регулируют при настройке;

R. — последовательно принимает

1 значения Ко, К „и К

Совместной работой. блоков 9, 27, 28, 18 и регулятора 17 реализуется зависимость (фиг. 2в) е =е, к,+к(к,-R )thF<, (5) по которой определяется значение текущей уставки относительного обжатия Я„„ по длине сваренных встык полос каждого рулона и ограничения m тих сигнал минимального зада, ния относительного обжатия (выход блока 28) с учетом температуры начала, конца .рулона и средней его части; — максимальное обжатие; — приращение относительного обжатия при отклонении температуры по длине по-. лосы от заданной.

Е -Е

K- ip О/Ф

n z (0!2 o,zs t — я — р2 1 О 1(в зависимости (6) принимается для средней части рулона

В исходном состоянии, соответствующем началу дрессировки первой полосы рулона, сигнал на выходе блока 9 ра вен О, так как текущее значение ра2 диуса К равно начальному К, зане2 сенному в блок 8. На выходе блока 28 задания будет сигнал задания с учетом температуры (min) переднего конца полосы. На выходе четвертого вычислительного блока 27 сигнал равен О, так как показание датчика 23 температуры равно измеренному значению температуры переднего конца рулона. На выходе сумматора 17 сигнал равен сиг-. налу задания с учетом температуры переднего конца полосы.

В ходе дрессировки, по мере уменьшения текущего радиуса рулона на разматывателе от значения Ко до К„ сигнал на выходе вычислительного блока 9 увеличивается от О до К (К—

2 о

-К„). С другой стороны, по мере уменьшения текущего радиуса рулона от

К до R „ температуры полосы увелиаер чйвается от температуры переднего конца до температуры средней части полосы. С выхода датчика 24 изменяющийся сигнал, пропорциональный текущему значению радиуса, поступает через ключ 26 на вход блока 28 задания.

На выходе блока 28 задания сигнал уменьшается от абдер до f соответствующего температуре средней части полосы. При изменении радиуса рулона от R „до К,„ температура полос одного рулона остается постоянной и сигнал на выходе блока 28 задания также остается постоянным.

В случае, когда в ходе дрессировки измеряемая температура датчиком 23 температуры будет отклоняться от заданной, на выходе вычислительного блока 27 будет сигнал приращения (+ Е о) . относительного обжатия обратно пройорциональный этому приращению.

Отклонение текущего значения тем пературы от заданного (измеренного перед установкой рулона) определяется различными причинами, например такими как неравномерная намотка рулона, временные остановки стана при прокатке одного рулона и др. Все сигналы (согласно зависимости (S)) 1119749

10 суммируются в сумматоре 17. Вычисленное значение текущей установки относительно обжатия Е, через блок 18 ограничения поступает на вход канала

"Задание" регулятора 19 относитель- 5 ного обжатия и отрабатывается, систе" мой 20 управления приводом нажимного устройства. Блок 18 ограничивает увеличение обжатия до 6„„„„.

После дрессировки первой полосы рулона, его текущий радиус становится. равным К1. На выходе первого компаратора 12 появляется сигнал логиче" ского нуля, который закрывает ключ 5 и через первый инвертор 14 и схему 15

16 И включает ключ б. Через ключ 3 к вычислительному блоку 9 вместо запоминающего устройства 8 подключается вычислительный блок 10. Так как в начальный момент дрессировки второй 20 полосы сигнал на выходе блока 21 равен сигналу, вычисленному в блоке

10, цикл изменения составляющей обжатия К (R < - R ) для второй поло2 2 сы повторяется. Сигнал на выходе блока 28 задания при дрессировке второй полосы остается постоянным и соответствует температуре средней части рулона. На выходе вычислитель-, ного блока 27 будет сигнал приращенияЗО относительного обжатия обратно пропорциональный отклонению температуры от заданной (на фиг. 2б не показано).

Когда на разматывателе остается г последняя третья йолоса, логическое 35 состояние второго компаратора 13 изменяется. На его выходе появляется сигнал логического нуля. Этот сигнал одновременно изменяет состояние вы" хода схемы 16 И и второго инвертора 4р

15. Ключ 6 закрывается, а ключ 7 открывается. К вычислительному блоку

9 вместо выхода блока 10 подключается выход блока 11, на котором имеется сигнал Я2. Сигнал R в начальный момент дрессировки третьей поло2 сы равен К2, поэтому цикл изменения составляющей обжатия К (R -R ) для

Ф

1 Itl третьей полосы повторяется. В ходе дрессировки текущий радиус рулона уменьшается и в какой-то момент становится равным К .3 дальнейшем нри уменьшении .текущего радиуса от R д, до R6 температура полосы уменьшается по линейному закону от температуры средней части рулона. до температуры заднего конца. На выходе блока 28 задания сигнал увеличивается от Е до Езаа ь соответствующего температуре заднего конца рулона. На выходе вычислительного блока 27 будет сигнал приращения относительного обжатия, обратно пропорциональный отклонению температуры от заданной. Все сигналы (согласно зависимости 5) суммируются в сумматоре 17. Вычисленное значение текущей уставки относительного обжатия через блок 18 ограничения поступа ет на вход канала "Задание" регулятора

19 относительного обжатия и отрабатывается системой 20 управления приводом нажимного устройства .. Блок 18 ограничи- вает увеличение обжатия до Е„,„„.

Технико-экономическая эффективность устройства состоит в том, что его применение обеспечивает улучшение механических свойств дрессируемого металла и уменьшает процент отбраковки его в более низкие аорта. В итоге увеличивается выпуск доли металла высших категорий вытяжки. Применение предлагаемого устройства при дрессировке кипящей стали уменьшает перевод металла из категории ВГ в категорию Г не менее, чем на 0,1Х, уменьшается также перевод металла из категории ОСВ в СВ, из СВ в ВГ, из

Г s Н. Следовательно, только за счет уменьшения на О, 1Х перевода стали из категории ВГ в Г экономический эффект в цехе с обьемом производства такой продукции 600000 т составляет

15 тыс.руб.

1119749

1119749 е pr(RL RT)

Заказ 7518/7

Тираж 794

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Этинген

Редактор Н. Яцола Техред Ж.Кастелевич

Корректор В. Гирняк

Подписное т

g2- gт2