Способ и прокатный стан для улучшения выпуска катаной металлической полосы, конец которой выходит со скоростью прокатки
Изобретение предназначено для улучшения условий прокатки конца полосы. Способ включает прокатку металлической полосы, конец которой выходит со скоростью прокатки из соответствующей последней прокатной клети многоклетьевого прокатного стана, при этом во время прокатки между двумя следующими друг за другом прокатными клетями для стабилизации прохождения полосы устанавливают натяжение полосы. Отклонение конца полосы при прокатке исключается за счет того, что незадолго перед его выходом из клети измеряют образовавшиеся разностные усилия прокатки между приводной стороной и управляющей стороной прокатного стана по отдельности для каждой прокатной клети, из них выводят величину поворота и направление поворота для формирования корректирующей величины для установки валков и корректируют установку. Прокатный стан содержит несколько прокатных клетей, рабочие валки и опорные валки которых приводятся в движение на соответствующей приводной стороне, и имеет устройства для измерения усилия прокатки на приводной стороне и управляющей стороне, при этом стан имеет блок оценки для разностного усилия прокатки конца металлической полосы и вычислительный блок для вычисления величины поворота валков во время прохождения конца металлической полосы. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к способу и прокатному стану для улучшения выпуска катаной металлической полосы, конец которой выходит со скоростью прокатки из соответствующей последней прокатной клети многоклетьевого прокатного стана, при этом во время прокатки между двумя следующими друг за другом прокатными клетями для стабилизации прохождения полосы установлено натяжение полосы.
При горячей прокатке стали скорость прокатки устанавливают так, что обеспечивается необходимая конечная температура прокатки металлической полосы, в частности стальной полосы. Эти конечные температуры прокатки необходимо выдерживать для достижения желаемых металлургических свойств. Уменьшение скорости прокатки на конце полосы также нежелательно. Однако выпуск металлической полосы со скоростью прокатки является проблематичным, в частности при высоких скоростях прокатки и тонких конечных толщинах.
Во время прокатки установленное между прокатными клетями натяжение полосы является решающим фактором для стабилизации прохождения полосы. При выпуске конца катаной полосы из клети уменьшают натяжение полосы незадолго и самое позднее во время выпуска полосы из прокатной клети. В этой фазе прохождение полосы является неустойчивым, и небольшие помехи или отклонения могут приводить к отклонению конца катаной полосы в очаге деформации. В этом случае металлическая полоса выходит из середины клети, при этом возникают неравномерные прокатные усилия, что приводит к косому расположению очага деформации и в свою очередь ускоряет отклонение. Причинами такого процесса могут быть непараллельный очаг деформации, разница температур по ширине полосы, клин толщины по ширине полосы или различия в твердости полосы.
Из ЕР 0875303 В1 известно предусмотрение корректирующего разностного усилия прокатки между приводной и управляющей стороной прокатной клети для регулирования очага деформации с компенсацией сил изгиба и сил противовеса с помощью корректирующего регулирования посредством управления установочными параметрами очага деформации. При этом перед дальнейшей обработкой плоских изделий при регулировании учитывается образованная из измеренных на всех отдельных валках горизонтальных сил дополнительная корректирующая установочная величина. Решение представляет собой так называемый перекрестный модуль, с помощью которого пересчитываются величины удлинения на обеих сторонах станины. Величины удлинения можно компенсировать с помощью соответствующих заданных значений положения для обеих регулировочных систем на приводной стороне и управляющей стороне прокатной клети. Однако вследствие слишком больших погрешностей это регулирование неспособно стабилизировать металлическую катаную полосу на конце катаной полосы.
Выполняемые до настоящего времени попытки минимизации или даже исключения отклонения конца катаной полосы за счет вмешательства операторов в процесс прокатки или за счет замены оператора автоматическим регулированием не приводили к удовлетворительному результату. Влияние на исходное положение во время уменьшения натяжения полосы не позволяет исключать отклонение конца катаной полосы, и происходит перекатка, то есть возникают соответствующие проблемы на следующих прокатных клетях. В наихудшем случае конец катаной полосы обрывается и возникают повреждения на рабочих и опорных валках. При металлических катаных полосах, которые должные иметь особенно небольшие погрешности поверхности (тонкая стальная полоса), незначительная перекатка может приводить к тому, что процесс прокатки необходимо прерывать и заменять рабочие валки в одной или нескольких клетях.
В основу изобретения положена задача превращения выпуска конца катаной полосы в соответствующей, в данный момент оказавшейся последней прокатной клети прокатного стана в самостоятельную стадию процесса, и своевременного выполнения оценки установки усилий прокатки на обеих сторонах прокатной клети.
Поставленная задача решена согласно изобретению тем, что незадолго до выхода конца катаной полосы из клети измеряют разностные усилия прокатки между приводной стороной и управляющей стороной по отдельности для каждой прокатной клети, из них выводят величину поворота и направление поворота разностного усилия прокатки для образования корректирующей величины для установки валков и корректируют установку. Преимуществом является то, что улучшается исходная ситуация перед выпуском и максимально исключается отклонение конца катаной полосы. Для этой фазы определяют направление и величину разностного усилия прокатки и тем самым рассчитывают возможную величину поворота для металлической катаной полосы. Эти стадии выполняют отдельно для каждой прокатной клети, так что в измерение включаются свойства металлической катаной полосы в конкретном месте, ее геометрические параметры, такие как толщина и твердость, плоскопараллельность и состояние поверхности.
В одном варианте выполнения предусмотрено, что результаты соответствующей стадии измерения автоматически оцениваются в выполняемом процессе прокатки от прокатной клети к прокатной клети или адаптивно от металлической катаной полосы к металлической катаной полосе. Преимуществом является учет полученного опыта.
Одна возможность применения состоит в том, что результат измерения указывается для оператора в центральном пункте управления и оператор вручную выполняет корректуру во время процесса прокатки.
Другая возможность применения обеспечивается за счет того, что после выпуска конца катаной полосы для выбранной длины полосы образовывают среднее значение разностного усилия прокатки между приводной стороной и управляющей стороной, что используют для следующей металлической полосы.
В прокатном стане для горячей прокатки металлической катаной полосы, в частности, тонкой стальной полосы, предусмотрены несколько работающих на линии прокатки прокатных клетей, рабочие валки и опорные валки которых приводятся в движение на соответствующей приводной стороне для сохранения натяжения полосы с целью стабилизации прохождения полосы и для обеспечения высокой скорости прокатки, а также соответствующие измерительные устройства для измерения усилия прокатки на приводной стороне и управляющей стороне.
В этом случае поставленная задача решена согласно изобретению тем, что усилия прокатки на приводной стороне и на управляющей стороне определяют с помощью устройств измерения усилий незадолго до выхода конца катаной полосы в качестве разностного усилия прокатки конца металлической полосы, что предусмотрен блок оценки для разностного усилия прокатки конца металлической полосы и вычислительное устройство для вычисления так называемой величины поворота для установки валков во время прохождения конца металлической полосы. При этом обеспечиваются преимущества, указанные выше применительно к способу.
В одном варианте выполнения прокатных клетей предусмотрено, что устройства измерения для разностного усилия прокатки конца металлической полосы состоят из динамометрических датчиков усилия, каждый из которых расположен под нижним опорным валком.
В другом варианте выполнения измерительных устройств предусмотрено, что к вычислительному блоку подключено разветвление для дальнейшего направления величины поворота либо в автоматическое устройство для учета в текущей или следующей металлической катаной полосе и/или в индикатор рекомендации поворота для оператора.
Кроме того, автоматическое устройство и/или индикатор предпочтительно подключены к устройству сравнения с заданной величиной поворота и/или к устройству сравнения с текущей величиной поворота и при этом оба устройства подключены к устройству регулирования положения для гидравлической установки на приводной стороне или к устройству регулирования положения для гидравлической установки на управляющей стороне.
В другом варианте выполнения предусмотрено, что регулирование положения с учетом регулирования положения для абсолютной заданной величины положения используется для регулирования силы цилиндров на приводной стороне и управляющей стороне.
Ниже приводится подробное описание примеров выполнения способа и управления, соответственно регулирования, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1А - стабильное прохождение полосы при прокатке с натяжением полосы;
фиг.1В - нестабильное прохождение ленты при выходе конца полосы, который отклоняется при не параллельной и симметричной установке валков;
фиг.2 - блок-схема для управления, соответственно регулирования, способа;
фиг.3 - вычисление величины поворота на основании усилий прокатки, возникающих в следующих друг за другом прокатных клетях полосового прокатного стана.
На фиг.1А показано стабильное прохождение полосы при прокатке металлической катаной полосы 1, при этом конец 1а катаной полосы входит в соответствующую последнюю прокатную клеть 2 прокатного стана 3 для горячей прокатки. Усилия прокатки принимаются действующими симметрично относительно середины 2а клети (смотри фиг.2). В клети F2 установка валков 10, 11 не параллельная, а более открытая на приводной стороне 4, чем на управляющей стороне 5. Эта установка приводит за счет зажима металлической катаной полосы 1 в смежных клетях F1 и F3 к неравномерному распределению напряжений полосы по ширине полосы, при этом стабилизируется прохождение полосы и предотвращается боковое отклонение металлической катаной полосы 1. В этом состоянии скорости втягивания полосы для клети F2 на приводной стороне 4 и управляющей стороне 5 являются одинаковыми.
На фиг.1В показано нестабильное прохождение полосы при выходе конца 1а катаной полосы, при этом после выхода конца 1а катаной полосы из клети F1 отсутствует стабилизирующее натяжение полосы, и это приводит к различным скоростям втягивания полосы между приводной стороной 4 и управляющей стороной 5 клети F2. В этом случае металлическая катаная полоса 1 втягивается с более высокой скоростью на приводной стороне 4, так что конец 1а катаной полосы поворачивается и проходит в направлении приводной стороны 4. Такой процесс является опасным и может приводить к указанным выше повреждениям.
При выходе конца 1а катаной полосы из середины 2а клети (смотри фиг.2) сравниваются создаваемые прокатные усилия на приводной стороне 4 и на управляющей стороне 5 или же измеряются по отдельности для каждой прокатной клети F1, F2, F3, Fn... и затем оцениваются. Из этих измеренных величин вычисляют направление и величину разностного прокатного усилия.
Результаты соответствующей стадии измерения автоматически применяются внутри текущего процесса прокатки от прокатной клети (F1) к прокатной клети (F2.. F3.. Fn) или адаптивно от металлической полосы 1 к новой металлической полосе 1.
Применение оценки выполняется так, что для оператора указываются на мониторе в центральном пульте управления на мониторе результаты измерения, и оператор выполняет корректировку вручную во время процесса прокатки.
Другая возможность использования состоит в том, что после выхода конца 1а катаной полосы для выбранной длины полосы формируют среднее значение разностного усилия прокатки между приводными сторонами 4 и управляющими сторонами 5 и используют его для соответствующей следующей металлической катаной полосы 1.
На фиг.2 показана прокатная клеть 2 из прокатного стана 3 горячей прокатки (смотри фиг.1), рабочие валки 10 и опорные валки 11 которой приводятся в движение на приводной стороне 4, при этом устанавливается натяжение полосы для стабилизации прохождения полосы и для высокой скорости прокатки. Кроме того, имеются измерительные устройства, описание которых приводится ниже, для измерения прокатного усилия на приводной стороне 4 и на управляющей стороне 5.
Во время выхода конца 1а катаной полосы из прокатной клети 2 измеряются прокатные усилия в следующей прокатной клети 2 на приводной стороне 4 и на управляющей стороне 5 с помощью устройств 12 и 13 измерения усилий (например, динамометрических датчиков 17 и 18 усилия) и определяется разностное прокатное усилие; после этого определяется разностное прокатное усилие в блоке 14 оценки в качестве действительно возникающей в единичном случае разностного прокатного усилия соответствующего конца 1а катаной полосы. Во включенном далее вычислительном блоке 15 вычисляется корректирующая величина, которая называется специалистами в данной области техники «величиной 16 поворота», для установки рабочих и опорных валков 10, 11. Таким образом, величина 16 поворота обозначает корректировку установки валков 10, 11 в прокатной клети 2. В качестве устройств 12, 13 измерения усилия для определения разностного прокатного усилия конца 1а катаной полосы можно кроме динамометрических датчиков 17, 18 усилия применять также другие измерительные устройства напряжений сжатия или растяжения, расположенные в прокатной станине.
Кроме того, к вычислительному блоку 15 подключено разветвление 19 (смотри фиг.2) для дальнейшего направления величины 16 поворота либо в автоматическое устройство 20 для учета в текущей или следующей металлической катаной полосе 1 и/или в индикатор 21 в качестве рекомендации поворота для оператора. В соответствии с этим заданная величина 23 автоматического поворота для оператора направляется в разветвление 24, в котором величины направляются в устройство 25 регулирования положения гидравлической установки приводной стороны (валков) и в устройство 26 регулирования положения гидравлической установки на управляющей стороне 5. Заданные величины 22 и 23 поворота прибавляются или вычитаются из абсолютной заданной величины 27 положения.
Устройства 25, 26 регулирования гидравлических установок на приводной стороне 4 и на управляющей стороне 5 работают с этими заданными величинами положения и соединены с соответствующими устройствами 29 и 30 регулирования усилия цилиндров для приводной стороны 4 и управляющей стороны 5.
На фиг.3 показаны в качестве примера оценки разностного усилия на конце 1а катаной полосы. После выпуска 31 из клети Fi-1 для определенного времени или длины полосы образуется среднее значение 32 разностного усилия. Для остального времени или длины полосы до выпуска 33 из клети Fi затем интегрируется относительное отклонение 34 от этого среднего значения. Вычисленная таким образом величина определяет величину 16 поворота и знак направления поворота.
Перечень позиций
1. Металлическая катаная полоса.
1а. Конец катаной полосы.
1b. Тонкая стальная полоса.
2. Прокатная клеть.
2а. Середина клети.
F1, F2, F3...Fn. Следующие друг за другом в прокатной линии прокатные клети.
3. Прокатный стан горячей прокатки.
4. Приводная сторона.
5. Управляющая сторона.
6. Направление прокатки.
7. Усилие цилиндропоршневого блока на приводной стороне.
8. Усилие цилиндропоршневого блока на управляющей стороне.
9. Сторона измерения усилия.
10. Рабочий валок.
11. Опорный валок.
12. Устройство измерения усилия на приводной стороне.
13. Устройство измерения усилия на управляющей стороне.
14. Блок оценки.
15. Вычислительный блок.
16. Величина поворота.
17. Динамометрический датчик усилия.
18. Динамометрический датчик усилия.
19. Разветвление для дальнейшего направления данных.
20. Автоматическое устройство.
21. Индикатор для рекомендации поворота.
22. Автоматическая заданная величина поворота.
23. Заданная величина поворота для оператора.
24. Разветвление.
25. Устройство регулирования положения гидравлической установки на приводной стороне.
26. Устройство регулирования положения гидравлической установки на управляющей стороне.
27. Абсолютная заданная величина положения.
29. Устройство регулирования усилия цилиндра.
30. Устройство регулирования усилия цилиндра.
31. Выпуск из клети.
32. Среднее значение.
33. Выпуск из клети Fi.
34. Относительное отклонение от среднего значения.
1. Способ улучшения выпуска металлической катаной полосы (1), конец (1а) которой выходит со скоростью прокатки, из соответствующей последней прокатной клети (2) многоклетьевого прокатного стана (3), при этом во время прокатки между двумя следующими друг за другом прокатными клетями (F1/F2; F2/F3...Fn) для стабилизации прохождения полосы устанавливают натяжение (σF1,F2,F3) полосы, отличающийся тем, что незадолго перед выходом конца (1а) катаной полосы из клети (2) измеряют образовавшиеся разностные усилия прокатки между приводной стороной (4) и управляющей стороной (5) прокатных клетей по отдельности для каждой прокатной клети (F1, F2, F3,...Fn), из них формируют величину (16) поворота и направление разностного прокатного усилия для образования корректирующей величины для установки валков (10, 11) прокатных клетей, и осуществляют корректировку.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что результаты измерения используют автоматически в текущем процессе прокатки от прокатной клети (F1) к прокатной клети (F2...Fn) или адаптивно от металлической катаной полосы (1) к металлической катаной полосе (1).
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что результат измерения отображают для оператора на центральном пульте управления для возможности выполнения оператором ручной корректировки во время процесса прокатки.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что после выпуска конца (1а) катаной полосы формируют для выбранной длины полосы среднее значение разностного прокатного усилия между приводной стороной (4) и управляющей стороной (5), которое используют для следующей металлической полосы (1).
5. Прокатный стан для горячей прокатки металлической катаной полосы (1), в частности тонкой стальной полосы (1b), содержащий несколько работающих на линии прокатки прокатных клетей (2), рабочие валки (10) и опорные валки (11) которых приводятся в движение на соответствующей приводной стороне (4) для сохранения натяжения полосы и стабилизации прохождения полосы, а также для обеспечения высокой скорости прокатки, имеющий соответствующие устройства для измерения усилия прокатки на приводной стороне (4) и управляющей стороне (5) прокатного стана, отличающийся тем, что устройства (12; 13) измерения усилий прокатки на приводной стороне (4) и на управляющей стороне (5) выполнены с возможностью определения усилий незадолго до выхода конца (1а) катаной полосы в виде разностного усилия прокатки, при этом стан имеет блок (14) оценки для разностного усилия прокатки конца (1а) металлической полосы и вычислительный блок (15) для вычисления величины (16) поворота для установки валков (10, 11) во время прохождения конца (1а) металлической полосы.
6. Прокатный стан по п.5, отличающийся тем, что устройства (12; 13) измерения усилий для определения разностного прокатного усилия конца (1а) металлической полосы содержат динамометрические датчики (17, 18) усилий, каждый из которых расположен под нижним опорным валком (11).
7. Прокатный стан по п.5, отличающийся тем, что к вычислительному блоку (15) подключено разветвление (19) для дальнейшего направления величины (16) поворота либо в автоматическое устройство (20) для учета в текущей или следующей металлической катаной полосе (1) и/или в индикатор (21) рекомендации поворота для оператора.
8. Прокатный стан по п.5, отличающийся тем, что автоматическое устройство (20) и/или индикатор (21) подключены к устройству (22) сравнения с заданной величиной поворота и/или к устройству (23) сравнения с текущей величиной поворота, причем оба устройства подключены к устройству (25) регулирования положения для гидравлической установки на приводной стороне (4) или к устройству (26) регулирования положения для гидравлической установки на управляющей стороне (5).
9. Прокатный стан по любому из пп.7 и 8, отличающийся тем, что устройства (25, 26) регулирования положения с учетом регулирования положения для абсолютной заданной величины (27) положения соединены с устройствами (29, 30) регулирования усилия цилиндров для приводной стороны (4) и управляющей стороны (5).
