Устройство для измерения межклетевого натяжения на непрерывном стане горячей прокатки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалкстическик

Республик

<,876230 (61) Дополнительное к ввт. с вид-ву (5! )М. Кл. (22)Заявлено 05.03.80(21) 2889656/22-02

В 21 В 37/06 с присоединением заявки М веударствапвй квинтет

СССР (23) Приоритет

Опубликовано 30.10.81 Бюллетень Фв40 аю делон изобретений н отерытнй (53) УДК 621 ,771.23:62-52 (088.8) Дата опубликования описания 30 . 1 0 . 8 1

a(:sc())@ „„,-,, Я Щ 7трт;„- т4

ТЕ71т,.1-,.-;, (72) Авторы изобретения

В.Г. Калачев, В.Ф. Купор и В.Д. Демин (71) Заявитель

* (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИЕЖКЛЕТЕВОГО

НАТЯЖЕНИЯ HA НЕПРЕРЫВНОМ СТАНЕ ГОРЯЧЕЙ

ПРОКАТКИ

Изобретение относится к измерению технологических параметров процесса горячей прокатки и может быть использовано для автоматизации прокатного производства в системах контроля и регулирования натяжения игнометриS ческих размеров металла на многоклетевых непрерывных станах горячей прокатки.

Известно устройство для измерения межклетевых натяжений, содержащее для

10 каждого межклетевого промежутка петледержатель с фиксированным углом подъема ролика петледержателя над уровнем прокатки, датчик для измере15 ния силы, действующей со стороны по.лосы на петледержатель и блок электрической компенсации, величина натяжения которого устанавливается вручную в зависимости от предполагаемого веса полосы в промежутке. В системе стабилизации натяжения полосы предусмотрена коррекция управляющего воздействия по скорости прокатки.

Устройство работает следующим образом.

При изменении натяжения полосы изменяется сила, действующая на ролик с петледержателя, которая измеряется силоизмерительными датчиками, встроенными в подшипниковые опоры ролика.

Для нулевой установки используется компенсационная схема (11.

Недостатком этого устройства является то, что измеряется общее натяжение полосы в межклетевых промежутках, а также не предусматривается компенсация изгибной жесткости полосы и центробежной силы, вызванной движением полосы по траектории, близкой к дуге окружности, радиус которой зависит от угла подъема рычага петледержателя.

Вертикальная составляющая усилия, действующая на ролик петледержателя является алгебраической суммой сил натяжения полосы в промежутке, веса

876230

55 полосы, силы изгибной жесткости полосы и центробежной силы.

Для станов горячей прокатки составляющие усилия от изгибной жесткости полосы вносят существенную погрешность в измерение натяжения, особенно на первых межклетевых промежутках стана. В свою очередь в последних межклетевых промежутках, где скорость движения полосы через ролик, поднятый над уровнем прокатки, значительно высока, существенную ошибку в измерение вносит центробежная сила, которая уменьшает показания датчиков, встро-. енных в подшипниковые узлы ролика пет-: ледержателя.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, которое содержит петледержатель, установленный между клетями, датчик силы, преобразователь угла подъема петледержателя в сопротивление, датчик скорости проката, преобразователя толщины, ширины и скорости полосы на выходе, стана в сопротивление, операционные усилители с масштабирующими сопротивлениями, а также нелинейный преобразователь вместе с сопротивлениями для обработки сигналов датчиков силы и скорости прокатки.

Преобразователь скорости проката в промежутке соединен через выходное сопротивление преобразователя толщины проката на выходе стана со входом операционного усилителя, цепь обратной связи которого образована сопротивлением преобразователя скорости полосы на выходе стана, причем данный усилитель соединен через сопротивление преобразователя ширины проката с другим операционным усилителем, выход которого является источником питания силоизмерительного датчика. Выход датчика силы через выходное сопротивление преобразователя угла подъема петледержателя соединен со входом третьего операционного усилителя со смещенной нулевой точкой.

Нелинейный преобразователь соединен со входом первого операционного уси-. лителя, а преобразователь угла в сопротивление является его токовой нагрузкой.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение от датчика скорости через сопротивление поступает на вход первого усилителя, в обратной связи которого включено сопротивление пре- образователя скорости проката на выходе стана. Напряжение на выходе усилителя обратно пропорционально толщи-.. не полосы в промежутке. Затем это напряжение масштабируется по ширине полосы и подается на вход второго оперативного усилителя, на выходе которого появляется сигнал, обратно

1О пропорциональный сечению полосы в межклетевом промежутке. Данный сигнал является питанием силоизмерительного мостового датчика. Напряжение на выходе датчика силы. пропорционально !

5 удельному натяжению полосы, действующему на ролик петледержателя без учета угла подъема, веса и жесткости по-. лосы. Эти компоненты формируются величиной смещения нулевой точки данного

g0 усилителя на входном сопротивлении третьего усилителя на выходе нелинейного преобразователя и величиной смещения нуля третьего усилителя.

Таким образом, напряжение на выхо25 де третьего операционного усилителя становится пропорциональным удельному натяжению с учетом веса, жесткости проката и угла подъема петледержателя P2).

30 Недостаток этого устройства заключается в том, что при измерениях удельного натяжения полосы учитывает" ся ее жесткость по расчетному значению,.которое принимается неизменным

35 по всей длине полосы, а не по фактическому значенйю жесткости в межклетевом промежутке. Влияние на результат измерения центробежной составляющей усилия, действующей на ролик пет40 ледержателя при движении полосы на

Э криволинейной траектории вообще не учитывается.

Перечисленные недостатки ухудшают точность измерения удельного натяжения которое в свою очередь ухудшает

Э качество готового проката.

Цель изобретения — повышение точности определений удельных натяжений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство;,для измерения межклетевого натяжения на непрерывном стане горячей прокатки, содержащее датчик угла подъема петледержателя, датчик усилия на ролик петледержателя, измеритель толщины полосы в рассматриваемом промежутке, измеритель ширины полосы, измерители скорости в рассматриваемом и предыдущем проме876230

25 жутках, введены функциональный.преобразователь, три сумматора, три делительных звена, пять множительных звена, два квадратора, элемент сравнения, датчик давления металла на валки впередистоящей клети и усилитель, при этом вход функционального преобразователя подключен к датчику угла подъема петледержателя, а его выход к первому входу первого множительного звена, другой вход которого соединен с выходом первого сумматора, один вход которого соединен с выходом первого делительного звена, а другои — с выходом усилителя и первым входом второго множительного звена, выход которого подключен к одному входу второго сумматора, на другой вход которого подключен выход датчика усилия на ролик петледержателя, в 20 свою очередь выход второго сумматора подключен на первый вход первого делительного звена, а другой его вход соединен со входом усилителя и выхо" дом третьего множительного звена, один вход которого подключен к выходу измерителя толщины полосы и входу первого квадратора, а другой вход соединен с выходом измерителя ширины и с первым входом второго делительного звена, другой вход которого подключен к выходу четвертого множительного звена, один вход которого соединен с выходом датчика давления ме- талла на валки впередистоящей клети, 35 а другой — с выходом третьего делительного звена, один вход которого соединен с выходом измерителя скорости полосы в расматриваемом промежутке, со вторым входом второго множитель40 ного звена через второй квадратор и с первым входом элемента сравнения., другой вход которого подключен к выходу измерителя скорости в предыдущем промежутке, а выход — ко второ45 му входу третьего делительного звена, причем выход первого множительного звена подключен к одному входу третьего сумматора, на другой вход которого подключен выход пятого множительного звена, один вход которого

50 соединен с выходом первого квадратора, а другой — с выходом второго делительного звена.

Измерение удельного натяжения в каждом межклетевом промежутке ведется в соответствии с зависимостью а"= —. (к — — — - к у)К1 Рч

51 п2М„ Bh„Ú где "4,КрК,К4.— постоянные коэффициенты пропорциональности, определяемые расстоянием между клетями длиной рычага петледержателя, передаточным коэффициентом датчика усилия на ролик петледержателя, зависимостью жесткости, сжатия и изгиба полосы т — угол подъема петледер жателя;

 — ширина полосы

Ф

h толщина полосы в измеряемом промежутке; г — удельный вес металла;

Р„ — сила, действующая на ролик летледержателя со стороны проката, Р = — — центробежная сила, вы-..

Ч R званная движением поло-.. сы по криволинейной траектории;

m — масса полосы в промежутке;

V< — скорость полосы в проме-. жутке;

R — радиус кривизны полосы, который рассчитывается для рабочего угла 9 петледержателя;

Р„ — давление металла на вал- . ки впередистоящей клети;

V» — скорость полосы в преды1-1 дущем промежутке.

На чертеже представлена функциональная схема устройства, которая содержит датчик 1 угла подъема петледержателя, датчик 2 усилия на ролик петледержателя, измеритель 3 толщины полосы в рассматриваемом промежутке, измеритель 4 ширины полосы, измеритель 5 скорости полосы в предыдущем промежутке, измеритель 6 скорости полосы в рассматриваемом промежутке, функциональный преобразователь 7, сумматор 8, делительное звено 9, множительное звено 10, усилитель 11 сумматор 12, множительные звенья 13 и 14, квадраторы 15 и 16, элемент 17 сравнения, делительные звенья 18 и 19, множительные звенья 20 и 21, датчик

22 давления металла на валки впередистоящей клети рассматриваемого промежутка и сумматор 23.

7 876230 8

1О !

45

Сигнал, пропорциональный силе, действующей на ролик петледержателя, подается на первый вход сумматора 8, .а на другой его вход подается сигнал, пропорциональный центробежной силе

Р, которая рассчитывается с помощью звеньев 10 и 13, усилителя 11, квадратора 15 при наличии сигналов на выходе измерителя 3 толщины полосы в рассматриваемом промежутке измерителя 4 ширины полосы и измерителя 5 ско-. рости полосы в рассматриваемом промежутке. Причем на выходе множительного звена 10 образуется сигнал, пропорциональный сечению полосы (Bh;) в промежутке, который умножается на

К1У .постоянный коэффициентК= †" Выход

4l к усилителя 11 соединен с одним входом множительного звена 13, а на другой его вход подключен выход квадратора 15, формирующий квадрат скорости полосы в рассматриваемом промежутке (Ч2)

Таким образом, реализуется составmV1 ляющая Р = 1которая после сумЧ = 11. мирования с сигналом Р; подается на вход ДЕЛИМОЕ делительного звена 9, на вход ДЕЛИТЕЛЬ подается сигнал, пропорциональный сечению полосы с выхода множительного звена 10, реализуя зависимость

Данный сигнал суммируется с сигналом, пропорциональным значению К f на сумматоре 12, выход которого подключен к одному входу множительного звена 14, а другой его вход соединен с выходом функционального преобразо. вателя 7, реализующего зависимость ,- Выход множительного звена 14

К»

Б»на соединен с одним входом сумматора 23.

На другой вход сумматора 23 подается сигнал, пропорциональный изгибной жесткости полосы, которая рассчитывается по соотношению

P gh 1 V.1„

sTvVv; „Ä

Отношение рассчитываетVÄ

V1 - V„1 ся на элементах 17 и 1 8 по сигналам измерителей 5 и 6 скорости полосы.

В звене 20 производится умножение на величину давления металла на валки впередистоящей клети по сигналу датчика 22. Выходная величина множи20

40 тельного звена 20 подается на вход делительного звена 19, на другой вход которого подключен выход изме-. рителя 4 ширины полосы. Результат деления подается на первый вход множи тельного звена 21,à на другой вход подключен выход квадратора 16, формирующего квадрат толщины полосы в рассматриваемом промежутке (Ь ).

Причем множительное звено одновременно обеспечивает перемножение с учетом коэффициента пропорциональности (К4.), связывающего жесткость сжатия полосы и ее изгиба. В процессе прокатки полосы при изменении, .например,ее температуры изменяется усилие металла на валки при фиксированном обжатии, которое определится соЧ 1 Ч1-л отношением Я вЂ” " и ширины

Ч; полосы, Таким образом, зная жесткость полосы на сжатие в прокатной клети, определяется жесткость ее на изгиб и непрерывно рассчитывается в предлагаемом устройстве.

Кроме этого, непрерывно рассчитывается центробежная сила, которая также улучшает точность измерения удельного натяжения полосы. Технико-экономическим преимуществом предлагаемого устройства является то, что непрерывное определение удельного натяжения на непрерывных станах горячей прокатки позволяет вести процесс прокатки в оптимальных режимах, обеспе-. чивающих снижение брака (утяжку полосы), что увеличивает выход годного проката за счет снижения допуска по ширине полосы.

Геометрические размеры полосы, ее скорость могут быть определены либо косвенным, либо непосредственным измерением с достаточной степенью точности.

Формула изобретения

Устройство для измерения межклетевого натяжения ца непрерывном стане горячей прокатки, содержащее .датчик угла подъема петледержателя, датчик усилия на ролик. петледержателя, измеритель толщины полосы в рассматриваемом промежутке, измеритель ширины полосы, измерители скорости полосы в рассматриваемом и предыдущем про,межутках, о т л и ч а ю щ е е с я

9 87 тем, что, с целью повышения точности определения удельных натяжений, s него дополнительно введены функцио-; нальный преобразователь, три сумматора, три целительных звена, пять множительных звеньев, два квадратора, элемент сравнения, датчик давления металла на валки впередистоящей клети и усилитель, при этом вход функ=. ционального преобразователя подклю . чен к выходу датчика угла подьема петледержателя, а его выход к первому входу первого множительного звена, другой вход которого соединен с вы- ходом первого сумматора, один вход которого соединен с выкодом первого делительного звена, а другой — с выходом усилителя и первым входом вто-, рого множительного звена, выход которого подключен к одному входу втораго сумматора, к другому входу которого подключен выход датчика усилия иа ролик петледержателя, в свою очередь, . выход. второго сумматора подключен к первому входу первого делительного звена, а другой его вход соединен.со входом усилителя и выходом третьего множительного звена, один вход кото-. рого подключен к выходу измерителя толщины полосы и входу первого квад« ратора, а другой вход соединен с выходом измерителя ширины и с первым

)О входом второго делнтельного звена, другой вход которого подключен к выходу четвертого множительного звена, один вход которого соединен с выходом датчика давления металла на валки впередистоящей клети, а другой - с выходом третьего делительного звена, один вход которого соединен с выхо дом измерителя скорости .полосы в рас-. °

10 сматриваемом промежутке,со вторым входом второго множительного звена че-.. рез второй квадратор и.с первым вхо-.. дом элемента сравнения, другой вход которого подключен на выход измерителя скорости в предыдущем промежутке, а выход — ко второму входу третьего делительного звена, причем выход первого множительного звена под.ключен к одному входу третьего сум20 матора на другой вход которого подФ ключен выход пятого множительного звена, один вход которого соединен с выходом первого квадратора, а другой — с выходом второго делительного звена.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. ."Приборы и системы управления", зо 1975, В 1, с. 2+-25, 2. Авторское свидетельство СССР

1) 601062, кл. В 21 В 37/Об, )976.

876230

Тираж 891 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Заказ 9438/8

Филиал ПНП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Абросимов

Редактор Н. Кешеля Техред Ж.Кастелевич Корректор N. Пожо