Способ регулирования процесса прокатки

 

Изобретение относится к прокатному производству и предназначено для регулирования процесса горячей и/или холодной прокатки. Сущность изобретения заключается в том, что регулирование процесса горячей и/или холодной прокатки осуществляют через систему управления процессом, которой задают программу прокатки с начальными и конечными размерами, данными материала, температурами прокатки и т.д., и которая содержит управляющую систему для управления заданными значениями подчиненных, предпочтительно развязанных индивидуальных регуляторов для переменных функциональных параметров отдельных клетей прокатного стана, например, усилия прокатки, числа оборотов, установки валков и т.д. С помощью процесса вычисления через уравнения модели, к которым подводят подготовленные и статистически обработанные измерительные значения переменных процесса, при сходящейся адаптации параметров к действительным параметрам определяют заданные значения регуляторов и причем при изменениях требований к процессу прокатки, в частности, при переходе с ручного на автоматический режим, при изменениях конечной толщины и/или изменениях температуры производят адаптацию параметров, в основу которой кладут установочные значения, использованные перед изменениями требований. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к регулированию процесса горячей и/или холодной прокатки через систему управления процессом, которой задают программу прокатки с начальными и конечными размерами, данными материала, температурами прокатки и т.д. и которая содержит управляющую систему для управления заданными значениями подчиненных, предпочтительно развязанных индивидуальных регуляторов для переменных функциональных параметров отдельных клетей прокатного стана, например, усилия прокатки, числа оборотов, установки валков и т. д. причем с помощью процесса вычисления через уравнения модели, к которым подводят подготовленные и статистически обработанные измерительные значения переменных процесса, при сходящейся абсолютной адаптации параметров к действительным параметрам определяют заданные значения регуляторов.

Регулирование процессов горячей и/или холодной прокатки, которые работают с индивидуальными контурами регулирования и адаптацией параметров уравнений модели для определения заданных значений регулируемых параметров, уже известны и описаны, например, в не опубликованной ранее немецкой патентной заявке 4040360.2. Подобные регулирования работают в непрерывно протекающих процессах прокатки в высшей степени удовлетворительно, недостатком, однако, является то, что при изменениях требований время достижения нового режима работы является относительно большим. Это означает, что при известных обстоятельствах перед достижением нового режима работы большое количество лент или тому подобное прокатывается с ошибочными размерами или ошибочными температурами. Причина этого лежит в том, что известное регулирование производит адаптацию параметров согласно программе, которая покрывает весь диапазон регулирования, независимо от величин изменения требований, т.е. абсолютно.

Задачей изобретения является указание регулирования для процессов горячей и/или холодной прокатки, которое при изменении требований очень быстро приводит к соответствующему допускам продукту, в частности, к пригодному для использования продукту непосредственно после изменений требований.

Cогласно изобретению задача решается тем, что при изменении требований к процессу прокатки, в частности, при переходе с ручного на автоматический режим, при изменениях конечной толщины и/или изменениях температуры в имеющемся вычислительном блоке с теми же самыми алгоритмами, т.е. только путем изменения программы происходит относительная адаптация параметром, в основу которой в качестве исходных величин кладут использованные перед изменением требований установочные значения.

С помощью относительной адаптации параметров уравнения модели, которая использует в качестве исходных величин имеющиеся перед изменением требований параметры, возможно значительно более быстрое достижение диапазона допуска для изготовленного продукта, чем до сих пор. Это справедливо, в частности, если прокатку нового размера, нового качества или структурного состояния производят вначале в ручном режиме или, если программа прокатки как обычно составлена так, что следующие друг за другом зазоры прокатки расположены ступенчато в соответствии с их различиями. Точно так же как в ручном режиме начинают работать с опытными значениями обслуживающего персонала, так и в автоматическом режиме начинают с опытными значениями предыдущих процессов прокатки. Полученные путем относительной адаптации параметров значения дополняют при этом значения процесса абсолютной адаптации.

С помощью такого образа действия возможно путем использования тех же самых быстрых алгоритмов для относительной и абсолютной адаптации и ускоренно путем использования измерительных значений в необработанной форме имеет место лишь проверка данных на достоверность (непротиворечивость), достижение максимально возможной скорости адаптации. Соответственно можно избежать или по меньшей мере уменьшить появляющиеся до сих пор при изменении требований дефекты прокатки.

Сходящееся согласование параметров производят предпочтительно с помощью быстрых уравнений такого типа, который приведен в п.п. 6 и 7 формулы изобретения. При этих уравнениях получается, как для абсолютной, так и для относительной адаптации быстрая сходимость при незначительных вычислительных затратах. Применение этих уравнений для обоих процессов адаптации при этом приводит одновременно к возможности предпочтительно простого дополнения программы, с которой производят адаптацию.

В качестве вычислительного блока используют предпочтительно вычислительную систему фирмы Сименс типа Simero-SX, в которой наряду с отработкой управляющих функций, кроме того, имеет место как адаптация параметров, так и вычисление заданных значений.

На фиг. 1 схематически изображены представленный прокатный стан и его структура регулирования; на фиг. 2 пара рабочих и опорных валков с указанием важных для регулирования величин техники прокатки.

На фиг. 1 позиция 1 обозначает прокатываемый материал, в частности горяче- или холоднокатанную ленту, а 2 и 3 рабочие валки клети прокатного стана. Позицией 4 обозначена моталка, на которую наматывается прокатанный продукт, 6 измерительные приборы на прокатном стане, например, на клетях прокатного стана или также между клетями. Отдельные регуляторы обозначены 5, они воздействуют на различные приводы клети, например, для установки валков, момент вращения и т.д.

Абсолютное регулирование для нормального хода производства в соответствии со сплошными линиями на фиг. 1 является следующим. Значения приборов 6 сначала подвергают согласованию измерительных значений 7, затем статистической подготовке и оценке (интервал доверия) 8. Согласованные и подготовленные измерительные значения подвергают последующему вычислению 9. В результате последующего вычисления 9 вычисляют оптимированно, с точки зрения техники вычислений, существенные переменные процесса, например, конечную толщину, конечную температуру, уменьшение толщины, усилие клети, приводное усилие, относительное уменьшение толщины и т.д. В соответствии со стандартными отклонениями подготовленных измерительных данных предпочтительно изменяют усиление возникшей цепи обратной связи. Дополнительно вычисленные значения подвергают обычной процедуре адаптации и обучения 10, а после производят расчет уравнения модели 11 заданных значений. После этого производят также очень важный возврат полученных значений для дополнительного вычисления 9, чтобы можно было произвести необходимую адаптацию и необходимые шаги по обучению.

Первичные данные вводят в систему управления 16 и вместе с результатами из вычисления уравнения модели подвергают вычислению абсолютного значения 14, из которого тогда через 15 определяют новые заданные значения для индивидуальных регуляторов 5.

С относительной адаптацией, которая следует прерывистой линии, адаптация при изменении требований ускоряется за счет того, что значения, полученные из согласования измерительных значений 7, подвергают в 8 только контролю на достоверность и затем подводят непосредственно в 12 для вычисления отклонения между происходящими из ручного режима или из предыдущего процесса прокатки значениями. В заключение в 13 вычисляют новые установочные значения для первого производственного процесса после скачка путем изменения требований. Новые значения складывают со значениями из абсолютной адаптации и после их преобразования в 15 дают в результате значительно более быстро полученные новые установочные значения для индивидуальных регуляторов 5.

На фиг. 2 обозначены размеры ленты до клети после клети. Скорость ленты составляет перед клетью и после клети V_i V_i скорость ленты после прокатной клети; V_i-1 скорость ленты перед прокатной клетью; h_i толщина ленты после прокатной клети; h_i-1 толщина ленты перед прокатной клетью; σ_zi тянущее усилие после прокатной клети; σ_zi-1 тянущее усилие перед прокатной клетью; V_wi угловая скорость рабочих валков; M_i момент прокатки; B ширина прокатываемой ленты;
F_i прокатка;
S_i подвод;
R_a радиус прокатного валка;
R_b радиус опорного валка.

Имеющиеся на клети и ленте величины и усилия ведут себя при проходе через клеть, как это отражено в следующих, например, известных из докладов и специальных статей уравнениях.

1) h_i·V_i h_i-1·V_i-1 (Volume Constancy)
2) V_i (1 + i + r_vi)·V_wi (Forward Slip)
3) S_i h_i C_i(B)·F_i Roll Flattening (F_i, h_i, h_i-1) Bearing Oil Film Thickness (F_i, V_i) + r_Si (Screwdown)
4) F_i f(r_fi, K_f, B, h_i-1, h_i, T_i, Z_i-1, Z_i, V_i,) (Roll Separating Force)
5) M_i m(r_mi, K_f, B, h_i-1, h_i, T_i, Z_i-1, Z_i, V_i,) (Rolling Torque)
6) T_i t(r_ti, T_i-1, M_i-1) (Heat Losses (Rolling Time, Transport Time)) (Initial Pass Temperature, Deformation Energie)
Из отдельных уравнений получается зависимость отдельных величин, которые применяют в адаптационных уравнениях п.п. 6, 7 и 8 формулы изобретения.

Описанное выше двухступенчатое вычисление адаптационных коэффициентов при изменениях требования, которое ведет к значительно более быстрому согласованию индивидуальных регуляторов 5 к измененным требованиям, дает в большинстве случаев то, что изготовленный после изменений требований уже в следующем производственном процессе продукт получается соответствующим допускам. Это является значительным преимуществом, которое может быть достигнуто путем простого дополнения программирования с применением предложения согласно изобретения. Вычислительный блок и остальные составные части регулирования могут выгодным образом оставаться неизменными. Окончание процессов относительной адаптации является незаметным, так как ее величины тем больше сходятся к нулю, чем более подходящие значения дает абсолютная адаптация.

С помощью существующих устройств и частей программы таким образом путем простого программного дополнения достигается не незначительное улучшение допусков прокатного стана. Преимущества являются весомыми особенно тогда, когда должно достигаться JUST-IN TIME-производство для уменьшения складского хозяйства, то есть при частых изменениях требований.

Изобретение разработано для лентопрокатного процесса. Само собой разумеется, что его преимущества однако достигаются также при других, соответственно структурированных регулированиях, т.е. при прокатке труб, сортопроката и т.д.

Формула изобретения

1. Способ регулирования процесса прокатки, включающий измерение технологических параметров процесса прокатки измерительными приборами, расчет управляющих воздействий на регуляторы приводов клетей стана решающим блоком с использованием уравнений математических моделей, причем в зависимости от измеренных значений технологических параметров процесса прокатки осуществляют адаптацию параметров уравнений моделей, отличающийся тем, что при изменении требований к прокату определяют разность между заданными значениями технологических параметров и их замеренными значениями непосредственно перед изменениями требований и в зависимости от значения разности с помощью уравнений моделей рассчитывают установочные управляющие воздействия на регуляторы, дополняющие заданные значения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что значения установочных управляющих воздействий суммируют с заданными значениями.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что дополнение заданных значений установочными управляющими воздействиями осуществляют при переходе от ручного управления процесса прокатки к автоматическому управлению при изменениях заданных конечных толщин проката и/или изменениях исходной температуры проката.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2