Устройство для автоматического управления моталкой непрерывного стана холодной прокатки

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК авЯ0(ш 1 2О2653 (5ц 4 В 21 В 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3765107/22-02 (22) 04.07.84 (46) 07.01.86. Бюл, № 1 (71) Институт черной металлургии (72) Е.А. Парсенюк, В.Л. Мазур, )0.М. Критский, А.А. Чмелев, Ф.И. Зенченко, В.И. Баранов, В.И. Брагин и П.П. Чернов (53) 621.77.08 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 250857, кл. В 2) В 37/00, 1958

Патент США № 3292022, кл. В 2) В 37/00, 1977.

Тиристорные электроприводы прокатных станов. Под ред. В.М. Перельмутера, М.: Металлургия, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1041188, кл. В 21 В 37/00, 1983.

Белосевич В.К., Нетесов Н.П.

Совершенствование процесса холодной прокатки. М.: Металлургия,1971. с. 193, рис. 43.

Авторское свидетельство СССР № 728952, кл. В 21 В 37/00, 1980. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМА—

ТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МОТАЛКОЙ НЕПРЕРЫВНОГО СТАНА ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКИ, содержащее регулятор, задатчик натяжения, выполненный из задатчиков удельного натяжения, ширины и толщины полосы, сумматора и двух умно-. жителей, а также датчик скорости полосы, причем входы первого умножителя соединены с выходами задатчика толщины и второго умножителя, входы которого соединены с выходами задатчика ширины и сумматора, вход которого соединен .с выходом задатчика удельного натяжения, второй вход сумматора является входом задатчика натяжения, выходом которого является выход первого множителя, отличающее с я тем, что, с целью уменьшения дефектов смотки, выэванньгх неравномерным распределением температуры рулона в радиальнбм направлении, путем компенсирующего регулирования натяжения полос при намотке рулонов, оно дополнительно содержит последовательно соединенные первый нелинейный преобразова. тель, третий умножитель, второй сумматор и четвертый умножитель, а также эадатчик скорости полосы, подсоединенный к второму входу третьего умножителя через первый узел сравнения, другой вход которого соединен с датчиком скорости полосы и входом первого нелинейного преобразователя, причем на второй вход четвертого умножителя подсоединен задатчик постоянного коэффициента, а его выход соединен с вторым входом сУмматора эадатчика натяжения.

2. Устройство по п. 1 о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, оно дополнительно содержит последовательно соединенные второй узел сравнения, делитель, пятый умножитель, третий сумматор, третий узел сравнения, выход которого через управляемый ключ подключен к второму входу второго сумматора, а второй вход через второй нелинейный преобразователь соединен с датчиком скорости полосы, задатчик регулируемого коэффициента, подключенный квторому входу пятого умнажителя, датчик температуры валка, соединеный с вторым входом третьего сумматора, измеритель толщины полосы на выходе прокатного стана, подсоединенный к одному из входов третье1202653 го. узла сравнения, и измеритель толщины полосы перед последней клетью стана, соединенный с другим входом третьего узла сравнения и с вторым входом делителя.

Изобретение относится к средствам управления приводом машин прокатного производства и может быть использовано в цехах холодной прокатки для автоматического управления моталками станов.

Цель изобретения — уменьшение дефектов смотки, вызванных неравномерным распределением температуры рулона в радиальном направлении, путем ксмпенсирующего регулирования натяжения полос при намотке рулонов, а также повышение точности регулирования.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит двигатель I моталки 2, получающий питание от тиристорного преобразователя 3. На тиристорный преобразователь 3 воздействует регулятор 4, который соединен с задатчиком 5 полного натяжения, Задатчик 5 полного натяжения содержит задатчик 6 удельного натяжения, который подсоединен к одному из входов сумматора 7, задатчики 8 и 9 ширины и толщины полосы соответственно, два умножителя 10 и Il, Скорость полосы на выходе из стана измеряют при помощи датчика

12. Первый канал регулирования содержит первый нелинейный преобразователь 13, третий умножитель 14, второй сумматор 15, четвертый умножитель 16, эадатчик 17 скорости полосы, первый узел 18 сравнения.

Второй канал регулирования содержит второй узел 19 сравнения, делитель 20, пятый умножитель 21, третий сумматор 22, третий узел 23 сравнения, управляемый ключ 24, второй нелинейный преобразователь 25, эадатчик 26 регулируемого коэффициента, датчик 27 температуры валка, измеритель 28 толщины на выходе прокатного стана и измеритель 29 тоЛщи45 де E — относительное удлинение витка полосы в окружном направлении в момент намотки рулона; ны перед последней клетью стана, выход 30 задатчика постоянного коэффициента (не показан), равного произведению модуля упругости и

5 коэффициента теплового расширения для стали.

На современных листовых и жестепрокатных станах скорость холодной прокатки полос непостоянна. Обычно передний и задний концы полос и участки сварных стыков прокатывают и сматывают в рулоны при пониженной до 5-7 м/с скорости. Могут быть и другие причины понижения ско15 рости прокатки, например наличие дефектов металла. В то же время рабочая (номинальная) скорость прокатки может составлять 25-30 м/с.

Количество тепла, выделяемого

20 в очаге деформации, тепловая мощность прокатки пропорциональны скорости прокатки. Следовательно, при постоянной мощности системы охлаждения прокатного стана температура

25 прокатываемых и сматываемых на моталку полос изменяется с изменением скорости прокатки, Указанные выше колебания температуры полос необходимо учитывать при

3р регулировании процесса намотки полос в рулоны, поскольку температурная деформация витков в рулонах соизмерима с деформацией, обусловленной усилием натяжения полосы между последней клетью и .моталкой.

Относительное удлинение каждого витка рулона при намотке на барабан моталки можно определить из соотношения

3 12026

d — удельное натяжение сматывае2. мой в рулон полосы, кгс/мм о — номинальное превышение температурой полосы температуры о окружающей среды, С;

Ы вЂ” коэффициент теплового расширения стали, 1/град.;

Š— модуль упругости стали, кгс/мм .

В.процессе намотки полосы на барабан моталки температура полосы изменяется. Пусть приращение значений 1 и 0 соответственно А и

ad; подставим их в выражение (1) и определим значение а 0 из условия равенства нулю приращения относитель ного удлинения витка

53 прокатки полос. В диапазоне малых .(заправочных) скоростей(до 5 м/с) коэффициент Р принимает максимальные значения, равные примерно

1 ма с=10 / а при высоких скоростях град м/с прокатки (30-40 м/с) этот коэффициент имеет минимальные значения а rPAg рл ин =От5 ° м/с

Подставляя теперь выражение.для

Ь1 согласно (5) в уравнение (4). и учитывая, что при увеличении скорости прокатки температура полосы увеличивается (и наоборот), получим

Е Е= — (tо" at) °

d h6 о

Вычтем выражение (1) из выражения (2) об

a/= — Ф g (, Е (3)

Приравнивая левую часть (3) нулю, получим

51фи ь Е д1 (4)

Еt где 5ifn at = †-знак изменения температуры полосы.

Следовательно, в основу регулирования натяжения полосы при намоткерулона может быть положена зависимость (4) . Для этого необходимо измерять температуру (приращение температуры) полосы на выходе из прокатного стана.

В настоящее время отсутствуютнадежные датчики для измерения температуры движущейся полосы в диапазоо не 0 — 200 С. Поэтому в предлагаемом устройстве принят принцип регулирования по косвенному параметру — скорости прокатки.

При изменении скорости прокатки от некоторой номинальной величины 1 до значения Ч температура сматываемой в рулон полосы изменяется от

1о до 1 . Приращение температуры

35

45

55 значения в зависимости от скорости

at=-p hV (5) где коэффициент Р представляет codt бой отношение о = или приближенно

1 dY

at

& = в Коэффициент,6 принимает разные

ЬЧ об =-sign aV m p дЧ

hV где 6j(n И = — - — знак приращения ЬЧ1 скорости прокатки от номинального значения Y до Ч; — коэффициент пропорциональности, равный произведению модуля упругости и коэффициента теплового расширения (для стали 1п =Е о =

4кгс

=2,1 10 ---х мм2 кгс х11,9 — — =0,25 —— град мм

Представленные выкладки показывают, что для исключения негатив.ного влияния неравномерного распределения температуры рулона за счет колебаний скорости прокатки на напряженно-деформированное состояние рулонов холоднокатаных полос, необходимо величину натяжения полос регулировать согласно выражению (6).

Один из каналов регулирования в предлагаемом устройстве представляет собой аналоговую модель выражения (6). Наличие в нем нелинейно изменяющегося коэффициента /3 обусловило введение в устройство нелинейного преобразователя.

Однако и при неизменной скорости прокатки температура полосы на выходе стана может быть подвержена колебаниям,.например, вследствие изменения степени деформации в пос5 1 ледней клети, колебаний сопротивления деформации прокатываемой стали и других факторов. Наиболее существенное влияние среди этих факторов имеет степень деформации полосы в последней клети стана холодной прокатки.

Кроме того, зависимости В(Ч1=— а которую реализует первый нелинейный преобразователь для использования ее в расчете по выражению (6), соответствует множество (семейство) зависимостей вида!, l)*c=fP(slav (7) ! 1о э тому пр и . использовании одного кан ла регулирования по отклонению .корости полосы от заданного значечия возможна ошибка в определении приращения температуры в сторону его завышения или занижения.

Для повьш ения точности регулирования в предлагаемом устройстве предусмотрено определение температуры полосы на основе информации о температуре валка и величине относительного обжатия в последней клети по выражению

+k Е и. (8),. l где . „— рассчитанное значение температуры полосы, С; о измеренное значение темпео ратуры валка, С; относительное обжатие в последней клети в долях единицы; коэффициент пропорциональности, определенный экспериментально.

Принцип функционирования первого канала регулирования предлагаемого устройства предусматривает, что фактической скорости прокатки соответствует вполне определенная температура полосы. Для ее определения в устройстве выполняется нелинейное преобразование сигнала, пропорционального скорости прокатки, с помощью второго нелинейного преобразова" теля. Он реализует одну из зависие мостей вида 1,7), что достигается путем согласованной настройки обоих нелинейных преобразователей.

Затем сравнивают значения температуры, определенные по выражениям (7) и (8) и определяют отклонение.

50 регулируется в зависимости от конкретных условий прокатки. Сигнал, пропорциональный произведению

К 1-"., в третьем сумматоре 22 суммируется с сигналом датчика 27 температуры валка. На выходе сумматора 22 получают сигнал, пропорциональный температуре полосы, рассчитанной по формуле (7). Он поступает на вход третьего узла 23 сравнения, 202653 5

Произведение отклонения на коэффициент rn составляет дополнительную коррекцию d о„ заданного удельного натяжения.

Устройство работает следующим образам.

Перед началом намотки очередного рулона с помощью задатчика 17 задают значение номинальной скорос10 ти (например, средней скорости за время цикла прокатки) при прокатке рулонов данного типоразмера, Сигнал, пропорциональный этому значению скорости, поступает в первый

15 узел 18 сравнения„ где сравнивается с сигналом, пропорциональным фактической скорости полосы, снимаемым с зацатчика 9 скорости. Сигнал отклонения поступает на один из входов третьего умножителя 14. На его другой вход подается сигнал с выхода первого нелинейпого преобразователя 13, моделирующий коэффициент 3(выражение 5). В результате умно25 жения на выходе умножителя 14 получают сигнал, пропорциональный величине 61 n Ч; 8 который после умно" женил в четвертом умножителе 16 на коэффициент m преобразуется в

30 сигнал, пропорциочальный требуемой коррекции a G заданного удельного натяжения 6, определенной согласно (6). .Во втором узле 19 сравне ия по значениям. толщины полосы на с

35 выходе 11 fl и HG входе « ь 1 в пос леднюю клеть, измеренным с помощью измерителей 28 и 29, рассчитывается величина gh абсолютного обжатия полосы., определяемая как разность

1!3=h„,- йд . В блоке 20 деления определяется относительное обжание h

E = .. Сигнал, пропорциональный

П-1 относительному обжатию, поступает в пятый умножитель 21. Ha его другой вход поступает сигнал, пропорциональный коэффициенту К, который вводится с помощью задатчика 26 и

2б тов .

ВНИИПИ Заказ 8350/8 Тираж 548 Подписное

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

7 1

На его другой вход подается сигнал, пропорциональный температуре полосы, рассчитанной как значение функции скорости прокатки во втором нелинейном преобразователе 25, который соединен с датчиком 12 скорости прокатки.

Сигнал отклонения через управляемый ключ 24 подается на второй вход второго сумматора 15. Составляющая, пропорциональная отклонению, вычисленному третьим узлом

23 сравнения, после умножения в умножителе 16 на коэффициент п поступает в сумматор 7 в качестве сигнала дополнительной коррекции и ддо„ заданного удельного натяжения 6 . Сигнал задания удельного натяжения, снимаемый с выхода сумматора 7, последовательно умножается на сигнал, пропорциональный заданной ширине и толщине полосы в умножителях 10 и 11 соответственно. В результате сигнал, пропорциональный заданию полного натяжения, поступает на вход регулятора 4, воздействующего на систему импульсного фазового управления тиристорного преобразователя 3. Благо даря этому натяжение сматываемой полосы в процессе намотки автоматически регулируется при изменении скорости прокатки. При необходимос202653 8 ти замены датчика температуры валка второй канал регулирования может быть отключен путем снятия управляющего сигнала 3! с соответствующего входа ключа 24.

Применение предлагаемого ус-.ройст ва позволяет учитывать влияние скорости прокатки на напряженное состояние рулонов и за счет этого умень-

10 шить количество дефектов смотки, связанных с потерей устойчивости внутренних витков. Пренебрежение этим фактором сводит на нет практически любое другое регулирование натяжения по любому другому парамет" ру (в зависимости от угла поворота моталки, ширины полосы, шероховатости ее поверхности) в части его влияния на появление отмеченных .дефекПри производстве жести применение устройства улучшает качество холоднокатаного металла (черной

25 жести), идущего на лужение, снижает расход металла на тонну готовой продукции, повышает выход годного черной жести за счет уменьшения отсортировки металла на агрегатах электролитического обезжиривания, увеличивает выход годного луженой жести и, следовательно, снижает расход олова.