Способ контроля кинематических параметров непрерывного прокатного стана

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к контролю кинематических параметров при прокатке на станах, оснащенных роликовыми проводками, и может быть использовано на сортовых и проволочных станах, преимущественно оснащенных чистовыми блоками клетей. Технический результат - повышение точности контроля. Согласно изобретению осуществляют измерение угловой скорости вращения роликов роликовой проводки привалковой арматуры датчиками магнитного поля. По известным диаметрам роликов производят расчет линейной скорости полосы. Далее проводят сравнение полученных значений линейной скорости роликов с эталонными значениями, которые соответствуют скоростному режиму с минимальными натяжениями между клетями стана. 2 табл.

 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к контролю кинематических параметров при прокатке на станах, оснащенных роликовыми проводками, и может быть использовано на сортовых и проволочных станах, преимущественно оснащенных чистовыми блоками клетей.

Известен, например, способ измерения скорости при прокатке на непрерывных станах, а именно измерения скорости движения полосы с применением устройства, называемого измеритель-вертушка (Чекмарев А.П., Побегайло Г.Г. Точная прокатка сортовых профилей. М.: «Металлургия», 1968, с.209-210). Способ состоит в измерении линейной скорости прижатого к движущейся полосе рифленого ролика с помощью контактного диска, соединенного с роликом и контактирующего с электросъемником. Рифленый ролик прижимается к прокатываемой полосе и передает вращение контактному диску. Скорость прокатываемой полосы определяют по числу отметок, получаемых каждым оборотом контактного диска за определенный промежуток времени.

Недостатком такого способа измерения является то, что проскальзывание контактного ролика и значительные вибрации движущейся полосы затрудняют измерение скоростей прокатки, превышающих 15 м/сек из-за нарушения контакта с роликом.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности техническим решением является способ контроля вращения роликов роликовой проводки привалковой арматуры чистовых блоков клетей прокатного стана, реализуемый при использовании роликовых проводок (Патент Российской Федерации №2013151, кл. В21В 39/16, 1994), оснащенных датчиками вращения.

Сущность способа контроля вращения роликов роликовых проводок привалковой арматуры состоит в следующем. Роликовая проводка устанавливается непосредственно вблизи очага деформации, преимущественно на входе и/или выходе полосы из очага деформации. На роликовую проводку в непосредственной близости от роликов устанавливаются два электрических датчика вращения роликов по одному на каждый ролик. Перед установкой датчиков вращения на торцовую поверхность роликов наносят магнитную метку. Поле рассеяния намагниченной области ролика изменяет характеристику датчика, создавая сигнал, пропорциональный наводимой ЭДС в катушке датчика, который снимается и передается в систему контроля вращения роликов, его обрабатывают, преобразовывают и сравнивают с заданным значением, которому соответствует наличие вращения роликов при нормальном режиме прокатки.

Преимуществами данного способа контроля вращения роликов перед аналогом является то, что способ реализуется в непосредственной близости от очага деформации, где вибрация полосы минимальна, наличие пары роликов, удерживающих полосу в определенном положении исключает проскальзывание роликов. Проскальзывание или остановка роликов могут иметь место только при износе и разрушении подшипников и заклинивании роликов при попадании окалины в привалковую арматуру, что свидетельствует о неработоспособности роликовой проводки.

К недостаткам известного способа можно отнести невозможность обеспечения заданной точности поперечных размеров проката по длине полосы, вследствие невозможности определения линейной скорости роликов и, следовательно, невозможности контроля натяжения. Это вызвано тем, что сигнал, реально получаемый в катушке электрического датчика, несоизмерим не только с электромагнитным фоном прокатного стана, но и с магнитным полем рассеяния за пределами магнитной метки, что приводит к наличию области остаточной намагниченности по всему периметру ролика и, как следствие, ослаблению самого сигнала. После снятия и передачи такого сигнала в систему контроля, при его последующей обработке и преобразовании, можно оценить только наличие вращения роликов роликовых проводок привалковой арматуры, так как получаемый сигнал недостаточно надежен по отношению сигнал/шум.

Таким образом, способ контроля вращения роликов, использованный в прототипе, - это способ автоматического контроля работоспособности роликовой проводки (вращения роликов) при невозможности ее визуального контроля в линии чистовых блоков клетей стана, закрытых защитным кожухом, вследствие высоких скоростей прокатки.

В основу изобретения поставлена задача создания способа контроля кинематических параметров прокатного стана, который позволит повысить точность поперечных размеров проката по длине полосы.

Поставленная задача достигается тем, что в способе контроля кинематических параметров прокатного стана осуществляется измерение угловой скорости вращения роликов роликовой проводки привалковой арматуры датчиками магнитного поля. По известным диаметрам роликов производят расчет линейной скорости полосы. Далее проводят сравнение полученных значений линейной скорости роликов с эталонными значениями, которые соответствуют скоростному режиму с минимальными натяжениями между клетями стана.

Основным условием при прокатке на непрерывном стане является соблюдение постоянства секундных объемов, представленное при согласованном режиме прокатки выражением C=F_iV_i, где F_i - площадь поперечного сечения раската на выходе из i-ой клети, V_i - скорость выхода полосы из i-ой клети, С - константа непрерывной прокатки. Следствием этого условия является формула для определения коэффициента вытяжки в i-ой клети:

При рассогласованном режиме константа прокатки в каждой клети изменяется за счет изменения площади поперечного сечения или изменения скорости выхода полосы при возникновении подпора или натяжения. Учитывая эти изменения, новые скорость V_i' и площадь F_i' выражаются следующим образом:

где ΔV_i и ΔF_i - соответственно изменения скорости и площади поперечного сечения раската на выходе из i-ой клети.

Новая константа прокатки выражается произведением новых скорости и площади

,

а новые значения коэффициентов вытяжки

Таким образом, по отношению величин эталонной μ_i и измеряемой μ_i' вытяжек можно судить о рассогласованности скоростного режима прокатки. И при групповом и при индивидуальном приводах основными параметрами для сравнения являются соотношения линейных скоростей V_i/V_i-1 для смежных клетей межклетьевого промежутка. Контроль и поддержание постоянного соотношения линейных скоростей обеспечивает более точную настройку прокатного стана.

По сравнению с ближайшим аналогом предлагаемый способ контроля кинематических параметров прокатного стана имеет следующие существенные отличительные признаки:

- измеряют угловую скорость вращения роликов роликовой проводки привалковой арматуры датчиками магнитного поля;

- производят пересчет угловых скоростей в линейные и определяют их соотношения для смежных клетей (групп клетей);

- сравнивают полученные значения соотношений с эталонными и оценивают правильность настройки прокатного стана.

По предлагаемому способу осуществляют контроль кинематических параметров при прокатке на непрерывном стане за счет сравнения измеряемых значений с заданными. Контроль кинематических параметров включает контроль соотношения линейных скоростей, обеспечивая минимальные натяжения в межклетьевых промежутках непрерывного стана, а значит и заданную точность поперечных размеров проката по длине прокатываемой полосы.

Замена электрических датчиков вращения датчиками магнитного поля дает возможность получать электрический сигнал, не зависящий от скорости изменения магнитного потока, а определяемый величиной поля рассеивания от намагниченных областей роликов роликовых проводок. Это позволяет применять такие датчики для любых реальных скоростей вращения.

Реализация предлагаемого способа заключается в следующем.

Эталонные значения соотношений V_i+1/V_i рассчитывают путем измерения угловых и расчета линейных скоростей прокатки при достигнутой настройке стана на скоростной режим, обеспечивающий получение геометрических размеров раската по всей длине полосы в заданном диапазоне допусков при минимальном натяжении между клетями. Полученные эталонные значения сохраняют в памяти персонального компьютера.

На входе в прокатную клеть, попадая в роликовую проводку, полоса вступает во взаимодействие с роликами роликовой проводки, приводя ролики во вращение. Датчики магнитного поля преобразуют модуляцию магнитного поля, создаваемого на поверхности ролика, в электрический сигнал, который нормируется формирователем и передается в контроллер. Контроллер осуществляет вычисление угловых скоростей вращения роликов и передачу информации на персональный компьютер. С учетом геометрических размеров ролика производят пересчет угловой скорости вращения ролика в линейную. Персональный компьютер визуализирует параметры скоростных режимов вращения роликов в цифровом виде и/или в виде диаграмм.

По разнице эталонных и рассчитанных соотношений линейных скоростей определяется наличие натяжения или подпора, относительно заданного скоростного режима прокатки. При подпоре величину скорости V_i следует увеличивать, при избыточном натяжении - уменьшать. Для непрерывных станов с индивидуальным приводом скорость можно увеличить (уменьшить) за счет увеличения (уменьшения) оборотов двигателя привода и/или увеличением (уменьшением) зазора валков. При прокатке в клетях с групповым приводом изменения линейной скорости прокатки в определенной клети добиваются только изменением зазора.

Рассмотрим применение способа контроля кинематических параметров на примере прокатки катанки диаметром 5,5 в высокоскоростном блоке проволочного стана 150 с групповым приводом.

В таблице 1 приведен эталонный режим прокатки, в таблице 2 - рассогласованный режим прокатки в блоке. Приняты следующие обозначения:

ω - частота вращения ролика роликовой проводки;

V - линейная скорость полосы;

μ - соотношение линейных скоростей полосы в смежных клетях (коэффициент вытяжки);

Δμ/μ - относительное изменение коэффициента вытяжки.

В соответствии с предлагаемым способом измеряли частоту вращения роликов, скорости прокатки и определяли соотношение ц для каждой из трех клетей чистового блока непрерывного стана при нормальной настройке стана.

Как видно, отношения скоростей отличаются от эталонных значений, что привело к рассогласованию скоростного режима прокатки. Увеличившиеся натяжения отрицательно сказываются на точность профиля катанки.

Таблица 1 Параметры эталонного режима прокатки катанки ⊘ 5,5 мм
Зазор валков	ω, 1/сек	V, м/сек	μ
1,7	89,1	14,6	1,212
2,2	116,3	19,0	1,301
1,5	142,5	23,3	1,226
Н=5,57 В=5,51

Таблица 2 Параметры рассогласованного режима прокатки катанки ⊘ 5,5 мм
Зазор валков	ω', 1/сек	V', м/сек	μ'	Δμ/μ,%
1,8	88,5	14,45	1,164	-3,9%
2,2	109,6	17,90	1,239	-4,9%
1,8	128,2	20,94	1,170	-3,9%
Н=5,57 В=5,31

Так, при рассогласованном режиме прокатки получили катанку в средней части бунта с горизонтальным размером В, отличающимся на 0,2 мм.

Предложенный способ контроля кинематических параметров прокатного стана позволяет комплексно решить проблемы стабилизации процесса, исключить или свести до минимума остановки стана, связанные с нарушением процесса, существенно снизить утяжку ширины раската, тем самым повысить точность размеров катанки по длине бунта.

Способ контроля кинематических параметров прокатного стана, включающий контроль вращения роликов привалковой арматуры с помощью датчиков, установленных на привалковой арматуре, отличающийся тем, что контроль кинематических параметров стана осуществляют путем измерения угловой скорости вращения роликов датчиками магнитного поля с последующим определением линейных скоростей и соотношений линейных скоростей проката в смежных клетях или группах клетей и сравнения полученных соотношений скоростей с эталонными значениями.