Способ коррекции системы автоматического регулирования толщины полосы

 

Использование: автоматизация прокатных станов, прокатка преимущественно коротких полос на станах горячей прокатки. Сущность изобретения: определяют отклонения значений усилий прокатки и показаний толщиномера по длине полосы относительно соответствующих значений на головном участке, определяют среднюю величину отношения отклонения толщины полосы к отклонению усилия прокатки, корректируют величину модуля жесткости клети . Устройство, реализующее способ, содержит преобразователь 1 усилия прокатки , блок сравнения, ключ 3, усилитель 4, позиционную систему в клети, два импульсных преобразователя скорости 8 и 12, блок автоподстройки 9, толщиномер 10, сигнализатор 11 наличия металла в зоне толщиномера . 1-2-7-3-4-5-6, 1-9, 1-7, 7-9, 8-9, 5-9, 10-9, 11-9, 12-9, 9-4. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 21 В 37/00, 37/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4917797/27 (22) 07.03.91 (46) 07.09.92. Бюл. % 33 (71) Производственное объединение "Новокраматорский машиностроительный завод" (72) В.А.Переходченко, А.А.Рудковский, П.П.Гагарин и С.Н.Кушнир (56) Авторское свидетельство СССР

М 865459, кл. В 21 В 37/10, 1980.

Гидравлическая система регулирования толщины при прокатке толстого листа.—

Черные металлы, 1977, hk 3, с. 22.

Авторское свидетельство СССР

М 1005970, кл. В 21 В 37/02, 1981, (54) CflOCO5 КОРРККИИИ CNCTEMbl АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ (57) Использование: автоматизация прокатных станов, прокатка преимущественно коИзобретение относится к автоматизации прокатных станов и может быть использовано при прокатке преимущественно коротких полос на станах горячей прокатки, Известен способ регулирования толщины, заключающийся в том, что измеряют отклонения усилия прокатки от уставки, вычисляют упругую деформацию клети с учетом влияния ширины полосы и компенсируют эту деформацию перемещением нажимного устройства.

Способ имеет недостаточную точность регулирования толщины из-за неточного определения упругой деформации по причине изменения во времени характеристики преобразователя усилия прокатки, приближенного характера расчетной зависимости.,. Ж 1759492 А1 ротких полос на станах горячей. прокатки, Сущность изобретения: определяют отклонения значений усилий прокатки и показаний толщиномера по длине полосы относительно соответствующих значений на головном участке, определяют среднюю величину отношения отклонения толщины полосы к отклонению усилия прокатки, корректируют величину модуля жесткости клети. Устройство. реализующее способ, содержит преобразователь 1 усилия прокатки, блок сравнения, ключ 3, усилитель 4, позиционную систему вклети,,два импульсных преобразователя скорости 8 и 12, блок автоподстройки 9, толщиномер 10, сигнализатор 11 наличия металла в зоне толщиномера. 1-2-7 — 3-4-5-6, 1-9, 1-7, 7-9, 8-9, 5 — 9, 10 — 9, 11 — 9, 12-9. 9-4. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. деформации от ширины полосы и неучета влияния других технологических параметров на жесткость клети.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ автоматического регулирования толщины, заключающийся в том. что измеряют отклонение усилия прокатки от заданного значения, вычисляют упругую деформацию клети, вызванную этим отклонением усилия, компенсируют эту деформацию перемещением нажимного устройства, запоминают распределение усилия прокатки через равные отрезки по длине полосы, запоминают распределение показаний толщиномера по длине полосы также через равные отрезки, определяют

1759492 среднюю величину частного между отклонением толщины полосы и отклонением усилия прокатки от заданного и изменяют коэффициент передачи канала компенсации перемещения нажимного устройства на величину среднего.

Изменение коэффициента передачи канала компенсации фактически является коррекцией модуля жесткости клети, который предварительно рассчитывается и используется для настройки системы регулирования.

Этот способ, принятый в качестве прототипа, имеет недостаточную точность регулирования толщины из-за того, что коррекцию модуля жесткости клети получают как среднее между отклонениями толщины и отклонениями усилия прокатки путем измерения через равные отрезки по длине полосы независимо от того было или не было регулирования в точках измерения, В системе регулирования толщины, использующей формулу Головина-Симса, в канале измерения усилия прокатки устанавливают зону нечувствительности, Необходимость этой зоны вызвана двумя причинами: во-первых, она необходима для того, чтобы не чувствовать возмущения, вызванного эксцентриситетом валков, во-вторых, эта зона необходима для того, чтобы уменьшить износ электромеханического нажимного устройства из-за его частого включения.

На фиг. 1 показана упрощенная структурная схема регулирования толщины полосы, базирующаяся на зависимости

Головина-Симса. Канал компенсации перемещения нажимного устройства, определяющий упругую деформацию клети по отклонению усилия прокатки от заданного, представляет собой последовательное соединение измерителя усилия прокатки с передаточной функцией МЬ(р) и блока с

1 коэффициентом передачи, равным веС( личине, обратной модулю расчетной жесткости клети.

При отклонении толщины на входе клети hH на выходе клети после регулирования отклонение толщины равно

h hp - ЛН. (1)

1 + Сп/Ск (1 — Ск/Ск)

Отклонение усилия прокатки от заданного после регулирования равно

) р и (2)

1+ Ñ./Ñ, (1- С,/С() Частное между отклонением толщины

hhp и отклонением усилия прокатки hPp равно ль, с ic.(1 — сс(После преобразования формулы (3) получим алгоритм изменения коэффициента передачи канала компенсации прототипа (алгоритм изменения модуля расчетной жесткости клети) — ь -д-р - (4)

Из формулы (4) видно, что изменяя расчетный коэффициент передачи канала

1 С( Ль компенсации на величину -х Р, получают еь Рp желаемый коэффициент передачи канала

20 1 компенсации —; соответствующий факК тической жесткости клети. Для большей надежности в прототипе используют среднее частное между несколькими значениями

h hp u h Pp, полученными путем измерения через равные промежутки по длине полосы.

Так как в системе имеет место зона нечувствительности, то имеются участки полосы, на которых изменение усилия прокатки и, следовательно, толщины полосы, не приводят к регулированию. Например, в начале прокатки отклонение усилия h Р1 от заданного в пределах зоны нечувствительности

+ЛР .и. вызывает отклонение толщины

35 Р„

hh)= . При этом регулирования не

Ск происходит, так как !

МР11 <Р ..

Для данного участка полосы частное

4О между отклонением толщины hhg и отклонением усилия прокатки hP> равно желаемому коэффициенту передачи канала компенсации (величине, обратной желаемому модулю жесткости клети), ЛЬ h P1/С» Р1 = — р-,— = c.

Из формулы (5), видно, что на начальном участке полосы, когда регулирование еще не начато, так как изменение усилия прокатки не превысило зону нечувствительности, алгоритм получения желаемого коэффициента передачи канала компенсации отличается от алгоритма прототипа (4). Видно, что при55 меняя алгоритм прототипа для начального участка, получим практически удвоенное значение коэффициента передачи.

На фиг, 2 приведены зависимости отклонения толщины hh, усилия прокатки Л Р и перемещения нажимного устройства AS

1759492 по длине полосы при условии, что возмущение линейно нарастает по мере прокатки полосы. Таким возмущением может быть монотонное возрастание толщины полосы на входе в клеть, или монотонное снижение 5 температуры полосы на входе в клеть, или оба возмущения вместе. Линии 1 соответствуют случаю прокатки беэ регулирования толщины, линии 2 — случаю прокатки с непрерывным регулированием толщины, од- 10 нако разнотолщинность hh не равна нулю, а монотонно нарастает, так как коэффициент передачи канала компенсации не равен

1 1 желаемому р С, Линии 3 соответстС(С. вуют случаю прокатки с регулированием толщины при наличии в канале компенсации зоны нечувствительности. Поэтому на линиях 3 имеются участки, на которых имеет место регулирование или перемещение нажИМНОГО уетрайСтВа (уЧаСтКИ !н1 — !к1,1н2 — 1x2

)дз !кз и другие), и участки, на которых регулирование не происходит (участки 0—

1н1 к1 1н2 1к2 1нз И ДРУГИЕ).

В точке 1н1 начинается регулирование, Нажимное устройство, перемещаясь, компенсируют частично разнотолщинность. В точке 41 регулирование заканчивается, В этой точке величины разнотолщинности в случае непрерывного регулирования и регулирования с зоной нечувствительности одинаковы. Т3К как алгоритм прототипа (4) применим для любой пары точек (hh и AP) линий 2, то для случая регулирования с зоной нечувствительности алгоритм прототиПа ПРИМЕНИМ ТОЛЬКО ДЛЯ ТОЧЕК 41, 1к2, ix3 И аналогичных других линий 3. Использование других точек линии 3 для коррекции коэффициента передачи канала компенсации приводит к погрешности, Целью изобретения является повышение точности регулирования толщины полосы за счет повышения точности коррекции модуля жесткости клети.

Поставленная цель достигается тем, что по способу коррекции системы автоматического регулирования толщины полосы, вклю— чающему задание модуля жесткости клети, измерение отклонения усилия прокатки и толщины полосы от заданных значений, коррекцию указанного заданного модуля жесткости клети и воздействие на нажимное устройство в процессе прокатки, согласно изобретению, величину коррекции модуля жесткости клети определяют как среднее значение отношения отклонения толщины к отклонению усилия, измеренных в момент окончания перемещения нажимного устройства, и корректируют модуль жесткости клети при прокатке последующей полосы.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна".

При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг, 3 представлено устройство для конкретного применения предлагаемого способа; на фиг, 4 — зависимости отклонения толщины и отклонения усилия прокатки, рассмотренные в примере конкретной реализации.

Устройство включает последовательно включенные преобразователь 1 усилия прокатки, блок 2 сравнения. ключ 3, масштабирующий усилитель 4, позиционную систему

5 нажимного устройства 6, а также сигнализзтор 7 наличия металла в клети, импульсный преобразователь 8 скорости прокатки, блок 9 автоподстройки, толщиномер 10, сигнализатор 11 наличия металла в зоне толщиномера, импульсный преобразователь 12 скорости транспортировки металла в зоне толщиномера, причем выходы элементов 1.

5, 7, 8, 10 — 12 соединены с входом блока 9 автоподстройки, выход которого соединен с управляющим входом масштабирующего усилителя 4, управляющие входы элемен— тов 2 и 3 соединены с выходом сигнализатора 7.

Объектом управления для устройства является прокатная клеть с валками 13 и прокатываемой полосой "4, обьектом наблюдения — прокатанная полоса 15.

Устройство для осуществления предложенного способа работает следующим образом.

В исходном положении, когда отсутстsyeT металл в валках 13 прокатной клети и в измерительном зазоре толщиномера 10, нажимное устройство 6 находится в заданном положении, ключ 3 разомкнут, сигнал на выходе масштабирующего усилителя 4 отсутствует, блок 9 автоподстройки выдает на управляющий вход масштабирующего усилителя 4 некоторое первоначальное значение коэффициента передачи канала компенсации, обозначенное через К1.

При входе полосы 14 в клеть срабатывает сигнализатор 7 наличия металла, блок 2 запоминает в качестве уставки начальное показание преобразователя 1 усилия прокатки и затем переводится в режим сравнения текущего показания с уставкой, ключ 3

1759492 замыкается, сигнал рассогласования, получаемый на выходе блока 2, пропорциональный отклонению усилия прокатки APj, через ключ 3 и масштабирующий усилитель

4 подается на вход позиционной системы 5 нажимного устройства 6. Кажимное устройство 6 отрабатывает дополнительное перемещение.

Так как в канал измерения усилия прокатки включен элемент с зоной нечувствительности, регулирование происходит не непрерывно, а в определенные моменты времени, когда ЛР > Л рз.н., где Л Р вЂ” изменение усилия прокатки; hP,Н. — величина зоны нечувствительности элемента.

Одновременно с захватом полосы валками блок 9 автоподстройки начинает запоминать информацию о величине и распределении сигнала преобразователя 1 усилия прокатки по длине полосы, Запоминание осуществляется после каждого перемещения нажимного устройства в моменты его остановки. Запоминается также начальное показание преобразователя усилия 1.

Кроме того, блок 9 автоподстройки осуществляет расчет и запоминание расстояний по длине полосы между точками, в которых измерены запоминаемые значения усилия

nрокатки.

При выходе полосы 14 иэ клети сигнал на выходе сигнализатора 7 исчезает, ключ 3 размыкается, в результате чего сигнал

AS Зад, на выходе масштабирующего усилителя 4 сбрасывается в ноль и позиционная система 5 возвращает нажимное устройство

6 в заданное положение.

Одновременно прекращается запись сигнала преобразователя усилия прокатки в блоке 9 автоподстройки.

При появлении полосы 15 в измерительном зазоре толщиномера 10 срабатывает сигнализатор 11 наличия полосы, Ilo сигналу которого блок 9 автоподстройки реализует запоминание информации о распределении показаний толщиномера в точках измерения сигнала преобразователя 1 усилия прокатки, в результате чего каждой метке на полосе соответствует два записанных показания; преобразователя 1 усилия прокатки и толщиномера 10.

При выходе полосы из измерительного зазора толщиномера 10 сигнал на выходе сигнализатора 11 исчезает, блок 9 автоподстройки производит вычисление нового коэффициента канала компенсации, являющегося коэффициентом усиления масштабирующего усилителя 4, по формуле

Kj+> К + Л Кь (6) где l — номер прокатываемой полосы;

hKi — поправка к коэффициенту канала компенсации.

Поправка ЛК вычисляется по формуле

Ы вЂ” 1

5 и — 1 Pj — Р1

j =1 где ) — номер метки на полосе; и — число меток;

hj — значение толщины полосы в точках

10 измерения;

Pj — значение усилия прокатки в точках измерения;

h1 — заданная толщина полосы;

Р1 — заданное силие прокатки.

Полученное значение нового коэффициента взамен прежнего подается на управляющий вход масштабирующего усилителя 4 и сохраняется в памяти блока 9 автоподстройки на весь следующий цикл прокатки, Предложенный способ позволяет более точно определить модуль жесткости клети, что приводит к уменьшению раэнотолщинности полосы и зкономии металла.

В качестве примера конкретного выполнения рассмотрим чистовую клеть стана

2800 Коммунарского меткомбината, на котором планируется внедрение предлагаемого способа. Регулирование толщины листов будет осуществляться в последнем пропуске с

30 помощью гидравлического нажимно о устройства.

Исходные данные:

Реальная жесткость клети, т/мм 500

Расчетная жесткость клети, т/мм 650

Средняя жесткость листа, т/мм 100

Длина готового листа, м 20

Скорость прокатки в последнем пропуске, м/с 4,5

Перепад усилия прокатки между пере40 дним и задним концом листа иэ-эа температурного клина, т 50

Скорость перемещения нажимного устройства, мм/с 3,5

Величина зоны нечувствительности, т

+15

Так как в рассматриваемом примере возмущением является температурный клин, а описание приводится для случая, когда возмущением является отклонение

50 толщины, то заменим отклонение hP эквивалентным отклонением A Н с

55 =50(+ 1 ) — 06мм

Тогда отклонение усилия прокатки при непрерывном регулировании толщины на заднем конце полосы (формула 2) равно:

1759492

Сп

Сп

С ЛН=

1+ — "- (1 — ) Ск Ск

100 500 х 0,6 = 57.3 т, 500 650

Отклонение толщины нэ заднем конце полосы без регулирования толщины

ЛР

A h6.р. =

Ск

ЛНэ 50

0,1 мм

1 + — Сп

Отклонение толщины при непрсрывном регулировании на заднем конце полосы

С./С, (1 — Ск/С:, Спуск(" Ск Л) "0"0 500 (1 — 500/ о50 )

1 — 100750ОТ 1 — 5ООЛ550 }

Перемещение нажимного устройства при регулировании толщинь; при условии, что регулирование начинается в момечт, когда Л P > ЛРз . т.е. при превышении отклонения усилия зоны нечувствительности

Ск Ск х Л Нэ

Sгну— ((= C,,(1 — Ск/С,) 500/650 х 0,6

О х 0,44 мм.

1 + 100750

Время перемещения нажимного устройства

1гну=, = =0,125с

ЬЯ 044

V 35

Длина листа, прокатанного за время регулирования, 1 рег. = !п1 1гну = 4,5 х 0,125 = 0,57 м.

На графиках, приведенных на фиг, 4, показаны зависимости приращения усилия прокатки и разнотолщинности полосы для рассматриваемого примера.

ГНУ включается 3 раза на полосе.

Для расчета коэффициента передачи канала компенсации измеряем значения Ah u

ЛР в точках 2, 4 и 6.

Ahi = 00085 мм A Pi = 19 т

Ahg = 0,017 мм Л Р2 = 37 т

Лйз = 0,025 мм Л Рз = 56 т

Новое значение коэффициента передачи равно с аЬ

5 +00995>0,0967 j= (,296—

c „, Р р cubi б50

,29б 1,296

10 Новое расчетное значение жесткости клети С»2Р практически соответствует истинному С», Рассмотрим пример, когда вычисление коэффициента передачи канала компенса15 ции производится по способу, описанному в прототипе, через равные промежутки времени (через равные промежутки по длине листа). Принимаем интервал времени измерения 1с. Тогда измеренные значения

Ahi =- 0,021 мм

Л1"2 = 0.0205 «лм Ьз = 0.0195 мм

Aha = 0,041 мм

ЛР1= 11,5 т

ЛР2 = 25т

ЛРз=36,5т

Л Р4 = 49,5 т

Новое значение коэффициента передачи

С«О,O2f 00205 ОOf96 (Я4 р = 1+ — — +

3р Ск2 с«4 "f,5 25 36,5 49 5

{ г 1 1 р () 01297+0 3340 057+0 !35 = < 652 р к1 ..к, 35 с 650 к2= 1 .52 МЬ т(мм.

iQ

Видно, что предлагаемый способ позволяет более точно определить жесткость клети, чем способ, описанный в прототипе.

40 Ф о рмула изобретения

1, Способ коррекции системы автоматического регулирования толщины полосы на стане горячей прокатки, включающий задание модуля жесткости клети, измерение от45 клонения усилия прокатки и толщины полосы от заданных значений, коррекцию указанного заданного модуля жесткости клети и воздействие на нажимное устройство в процессе прокатки, отличающийся

50 тем, что, с целью повышения точности регулирования, величину коррекции модуля жесткости клети определяют как среднее значение отношения отклонения толщины к отклонению усилия, измеренных в моменты оконча55 ния перемещения нажимного устройства.

2, Способ по и, 1, отл и ч а ю щ и и ся тем, что модуль жесткости клети корректируют при прокатке последующей полосы.

1759492

1759492

Составитель С.Кушнир

Техред М.Моргентал Корректор Е.Папп

Редактор Е.Хорина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3137 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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