Способ автоматического регулирования ширины полос на непрерывных станах горячей прокатки

 

Союз Советснин

Социалистическик республик (il)910255 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 030780 (21) 2951712/22-02 с присоединением заявки М (23) ПруорнтетОпубликовано 070382. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 0703р2 (5l)M. Кл.

В 21 В 37/00

focyAsðcòâàííûé камнтет

СССР но делам наобретеннй н открытий (5З) УДК621.771. .01(088.8) I (72) Авторы изобретения

И.K.Àçèìîå, А.И.Биберштейн и И Б.Свещинский1

Всесоюзный ордена Ленина науино исследрвательс и проектно-конструкторский институт- -ме,таллурги машиностроения (71) Заявитель (g4) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

ШИРИНЫ ПОЛОС НА НЕПРЕРЫВНЫХ СТАНАХ

ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов в прокатном производстве, а точнее, к автоматизации процесса производства полос на непрерывных станах горячей прокатки.

Наиболее эффективно изобретение может быть использовано на непрерывных широкополосных станках, Известен способ регулирования ширины полос на стане горячей прокатки путем изменения величины межвалкового зазора одной иэ вертикальных клетей черновой группы стана (1J.

Этот способ эффективно используется на стане, где получают узкие полосы шириной до 400 мм. Эти полосы характеризуются высокой поперечной устойчивостью в зоне деформации,что позволяет вести процесс прокатки в вертикальных валках со значительными относительными обжатиями и обес" печивать требуемую точность проката по ширине.

На широкополосных станках, где получают полосы шириной до 2500 мм, отличающиеся низкой поперечнои устойчивостью в зоне деформации, прокатку полос в вертикальных клетях ведут с небольшими относительными обжатиями. При этом в местах контак" та прокатываемой полосы с вертикальными валками образуется эона прикон тактного выпучивания металла, что обусловливает возникновение дополнительных ущирений при прокатке полос s горизонтальной клети, рас- положенной после вертикальной клети.

Указанные особенности процесса деформации широких полос при прокатке в вертикальных валках обусловливают ограниченный диапазон измере" ния межвалкового зазора вертикальной клети и не позволяют обеспечить высокую точность проката по ширине при использовании вышеуказанного способа регулирования ширины полос. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному способу является способ автоматического регулирования ширины полос на непрерывных станах горячей прокатки, включающий регулирование величины межвалкового зазора вертикальной клети, ближайшей к выходу из черновой группы стана, причем величину межвалкового зазора вертикальной клети определяют по величине необходимого изменения ширины полосы с учетом коэффициента эффективности обжатия полосы в вертикальных валках 2, Недостаток известного способа регулирования ширины полос заключается в том, что при его использовании невозможно обеспечить высокую точность проката по ширине.

Как показали исследования, при горячей прокатке широких, полос на непрерывных станах средние отклонения ширины полос от заданных размеров составляют 1 -20 мм, Для полосы, прокатываемой в последней вертикальной клети черновой группы, отношение ширины поперечного сечения к его высоте составляет

30- 0, При этом допустимые относительные обжатия, определяемые из условия сохранения поперечной устойчивости полосы в зоне деформации, принимаются равными 1,5-2l, а коэффициент эффективности обжатия поло" сы при прокатке в вертикальных валках численно равен 0,1 -0,2.

Таким образом, использование из" вестного способа регулирования ширины полос путем изменения величины межвалкового зазора вертикальной клети, ближайшей к выходу из чорновой группы стана, при непрерывной прокат" ке широких полос основного сорта" мента шириной от 1500 до 2000 мм, позволит уменьшить средние отклонения ширины от заданного размера всего на 4-6 мм. Средние отклонения ширины готовых полос при использовании регулятора такого типа составляет не менее 10- I5 мм.

Целью изобретения является повышение точности процесса регулирования ширины полос.

Поставленная цель достигается тем, что по способу автоматического регулирования ширины полос на непрерывных станах горячей прокатки, заключающемуся в том, что регули025 Д руют величину межвалкового зазора вертикальной клети, ближайщей к выходу из черновой группы стана, причем величину межвалкового зазора верти кальной клети определяют по величине необходимого изменения ширины полосы с учетом коэффициента эффективности обжатия полосы в вертикальных валках и дополнительно изменяют

10 в процессе регулирования ширины межвалковые зазоры всех остальных вертикальных клетей черновой группы стана, для чего перед входом очередной полосы в первую по ходу прокатки вертикальную клеть по величине необходимого изменения ширины полосы s черновой группе рассчитывают необходимое изменение ширины полосы в каждой вертикальной клети, определяzo ют величину межвалкового зазора этих клетей и при подходе указанной полосы к очередной клети вводят величину межвалкового зазора в систему управления механизмом перемещения

zs валков этой клети, причем величину необходимого изменения ширины поло" сы в каждой вертикальной клети определяют из следующего равенства:

QB я ° Е т

Ь В =--„-- ---30 й"= B jm где Ь Б1 - необходимое изменение ширины полосы в вертикальной клети;

Ь В - необходимое изменение шири35 ны полосы в черновой группе», Е, - максимальное относительное обжатие полосы вертикальной клети, допустимое по усло40 вию сохранения поперечной устойчивости полосы в зоне деформации.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что отношение величины необходимого изменения ширины по" лосы в каждой вертикальной клети к величине необходимого суммарного изменения ширины полосы в черновой

5О группе принимают численно равным от» ношению величины максимально допустимого относительного обжатия, определяемого из условия сохранения поперечной устойчивости полось(при прокатке в данной вертикальной клети, к сумме величин максимально допустимых относительных обжатий вертикальных клетей черновой группы.

5 9>G

Преимущества предлагаемого способа, по сравнению с известными способами, заключаются в более полном использовании регулировочных воэможностей вертикальных клетей черновой 5 группы стана и, как следствие, в обеспечении высокой точности проката по ширине.

* Поскольку для полос, прокатывае" <0 мых в головных вертикальных клетях черновой группы, отношение ширины по перечного сечения к толщине существенно меньше, чем для пойос, прокатываемых в последней вертикальной клети, использование головных вертикальных клетей в системе регулирования ширины полос позволяет существенно повысить эффективность регулятора, а предложенный способ 20 распределения относительных обжатий позволяет полностью использовать регулировочные возможности вертикальных клетей.

На фиг. i изображены эксперимен- 25 тальные графики зависимости коэффициента эффективности обжатия по. лосы в вертикальных валках от величины относительного обжатия и отношения размеров поперечного се- 30 чения полосы в зоне деформации В/Н; на фиг.2 - экспериментальные графи" ки зависимостей коэффициента K= pj s и величины максимально допустимых относительных обжатий полосы . „ от соотношения размеров поперечйого сечения полосы B/Í на фиг.3структурная схема системы автоматического регулирования ширины полос.

Экспериментальные исследования процесса деформации широких полос при прокатке в вертикальных валках показали, что коэффициент эффективности обжатия g зависит от величины относительного обжатия полосы с и от соотношения геометрических рвзме" ров поперечного сечения полосы В/Н в зоне деформации (см. Фиг.f), 50

Анализ полученных зависимостей показал, что при прокатке полос опразделенного сорта с nocTQRHHblM соотношением между шириной В и толщиной

Н коэффициент эффективности, практиi5 чески линейно зависит от величины относительного обжатия

Пренебрегая изменениями коэффициента, вызванными вариациями

255 6 ширины полосы, запишем для j-й вертикальной клети

$ =l(Е =К ""--",---, В - -S j

В (1) где К - постоянный коэффициент

В »„ - ширина полосы на входе в j-ю клеть

S » величина межвалкового за3 вора j-й клети.

Величина необходимого изменения ширины полосы и В при прокатке

; в j-й клети составляет:

В = (В „-S ) . (2)

Подставив в Формулу (2) значение получим (в -<-s.)

b8 -К (3)

В °

В соответствии с заявленным способом автоматического регулирования ширины полос величина необходимого изменения ширины полосы при прокатке e j-й клети определяется из соотношения ьВк ° Е г д В =--"------ .. (4)

Е1 51" где ь ВЕ- - необходимое суммарное изме ение ширины полосы при прокатке в черновой группе

Ц„„ - максимально допустимое относительное обжатие по" лосы s вертикальной клети, при котором сохраняется поперечная устойчивость полосы в зоне деформации.

Экспериментальные исследования процесса деформации широких полос, при прокатке в вертикальных валках показали, что значением „1 зависит от соотношения между шириной и толщиной полосы в зоне деформации - параметра B/H (см.,фиr.2) .

Величина необходимого суммарного изменения ширины i-полосы из р-й партии полос, обеспечивающая требуемую точность проката по ширине на выходе из стана, определяется из выражения ф =s g y„- „-, 4 ) 6; 4,® где В0 - ширина полосы на входе в головную вертикальную клеть черновой группы

Вп," заданная ширина полосы на выходе из стана ьВ - естественное уширение полосы при прокатке в к"й горизон-, тальной клети, установленной по ходу прокатки эа голов7 9102 ной вертикальной клетью, величина естественного уширения рассчитывается по известным Формулам; дВ - естественное уширение попо2. сы при прокатке в z-й горизонтальной клети чистовой группы;

Ь Ь - среднее отклонение ширины

i-й полосы от заданного зна- f0

+ чения В,, Ь .1 =В„-В, ЬЬ вЂ” среднее отклонение ширины полосы на выходе иэ черновой группы от заданного эначе" ния {Вп- Ед В ); 15

А Ь - среднее отклонение ширинй полосы на выходе из стана от заданного значения Вп, дЪ - Ь - изменение ширины полосы в

Ъ чистовой группе клетей ста- jO

HB o

Из выражений {3) и (4) определяем межвалковый зазор i-й вертикальной клети, требуемый для получения на выходе из стана полосы шириной 25 ьВр Йlm Qg-q

k3 83m

Ширина полосы на входе в j"þ вертикальную клеть может быть определена из выражений ЗО

j=1Bo=B ° s g Б (g)

g. (в,» -в. „

1=1 =Ьиб ар-gg. > 1 ; д)

5-% ж " i j-g j 1) 33 р3 В: ghee

10 K „„44 8

)»

Используя выражение {6), определим относительное обжатие полосы в j-вертикальной клети

40, (а)Sg=q и

- постоянный коэф2 6 п, Фициент для р-" пар тии полос, Из выражения (10) следует, что при использовании предлагаемого спо" саба автоматического регулирования ширины полос относительное обжатие в любой иэ вертикальных клетей, необходимое для компенсации отклонения ширины полосы, будет в 1 6 „р раз меньше, чем относительное обжатие в этой клети при использовании известного способа регулирования ширины полосы.

Один из возможных примеров реали. зации предлагаемого способа регулигде g=

55 8 рования ширины полос приведен на

Фиг,3.

На непрерывном широкополосном стане, состоящем из чистовой группы

1 клетей и черновой группы 2 клетей, включающих горизонтальные клети

3 и 4,.и вертикальные клети 5, оснащенные механизмами б перемещения валков, установлены: измеритель 7 ширины полосы на входе в головную вертикальную клеть черновой группы; измерители 8 и 9 ширины полосы на входе в чистовую группу клетей и на выходе из нее; измерители 10 межвалковых зазоров, горизонтальных клетей 3 и 4.

Сигналы с измерителей 7 - 10 подаются на входы вычислительного устройства 11. На входы этого же устройства вводят исходную информацию о толщине полосы на входе в головную вертикальную клеть черновой группы Нв, о ширине полосы на входе в головную вертикальную клеть черновой группы ВО, о заданной Ширине проката на выходе из стана Вп, о заданной толщине проката на выходе иэ стана Йп.

Предлагаемая система автоматического регулирования ширины полосы

Функционирует следующим образом.

Перед прокаткой очередной партии полос в вычислительное устройство вводится исходная информация H,, Ф

80- Bn» Hn °

После настройки горизонтальных клетей в вычислительное устройство

11 вводится информация от измерителей IO.

Используя уравнение (5), с помощью вычислительного устройства t 1 определяют величину необходимого изменения ширины полосы в черновой группе, а на основании уравнений(6) (7), (8), (9) рассчитывают межвалковые зазоры вертикальных клетей и результаты расчета вводят в качестве заданий в позиционные системы управления приводами перемещения валков вертикальных клетей 5.

Производится установка валков вертикальных клетей 5 в требуемое положение.

При подходе очередной полосы к головной вертикальной клети 5 выполняют с помощью измерителя 7 серию замеров ширины этой полосы. По результатам статистической обработки

)О

37.0 100 1536

S =1536- ---« 0-- - -=1492 мм

По формуле (8) определяют значение ширины полосы на входе во вторую вертикальную клеть фф () 536-1492)

В =1536+8-16 ------ --- - 1524 мм

)- 1536

Аналогично определяют требуемые межвалковые зазоры во второй и третьей вертикальных клетях

S0

7-0 05 ° 1524

5 =1524- -- -"-----=1491 мм () r24" 1491)

Вр)524+6-14- -- --------=1520 мм

1524

9 9102 ряда измерений, выполняемой с помо щью вычислительного устройства 1 1, определяют среднее отклонение ширины полосы от заданного значения на входе в головную вертикальную клеть з

"Lb .

С учетом измеренного среднего отклонения ширины полосы на входе в Головную вертикальную клеть черновой группы осуществляется повторный расчет межвалковых зазоров вертикальных клетей черновой группы и запоминание рассчитанных значений.

При следовании полосы по линии стана в соответствующие моменты вре- 1 мени осуществляется коррекция межвалковых зазоров вертикальных клетей черновой группы с помощью позиционных систем управления механизмами перемещения вертикальных валков. 2Î

Система сопровождения полосы по линии станка представляет собой отдельную локальную систему автоматического управления и на фиг.3 не .показана. 25

После выхода очередной полосы из черновой группы 2 выполняют с помо- щью измерителя 8 серию последовательных замеров ширины этой полосы и результаты измерений вводят в вычис- 30 лительное устройство 11, с помощью которого определяют среднее отклонение ширины полосы abg на выходе из черновой группы стана. Величина

4by используется для коррекции межвалковых зазоров вертикальных клетей черновой группы при прокатве последующих полос данной партии.

Аналогично выполняется коррекция межвалковых зазоров вертикальных клетей черновой группы по величине среднего отклонения ширины полосы на выходе иэ чистовой группы стана, определяемого по результатам статистической обработки ряда измерений ширины полосы на выходе из чистовой группы, выполненных с помощью измерителя 9.

Пример работы регулирования ширины полосы с предлагаемым способом применительно к стану 2500 Магнитогорского металлургического комбината.

Черновая группа этого стана сос- . тоит из одной уширительной и трех универсальных клетей (первая пара валков этих клетей вертикальная).

Определяем требуемое значение межвалковых зазоров вертикальных клетей, обеспечивающих получение полосы шириной B<=)500 мм, толщиной Н =3,0 мм из сляба шириной В„р)505 мм и толщиной Н „=145,0 мм при значениях промежуточных толщин полос на выходе из горизонтальных клетей: Н.1=90,0 мм

Н =60,0 мм, Hg=40,0 мм, Hp=75,0 мм (начальное условие: дБ„=О, дЬ =О и д Ь =О) .

Расчеты по формулам (4) показали, что уширения в горизонтальных клетях составляют: ьЬ.)=)0,0 мм, д Ь =ОО i.ì, Ь =6,0мм д Ьд=4, О мм Дд Ь .=4, О мм,ЬЬ =)8, О мм йирина полосы на входе в первую вертикальную клеть составляет:

Во =1 Ol" Вс+дЬ =) 01" 1505+

+10,0=1536 мм, где ) 0)4 - коэффициент, учитывающий температурное рас" ширение.

Необходимое изменение ширины полосы в черновой группе клетей определяется по выражению (5) ь В =)536+18- (l, 014 1500-4) =37 мм

Отношение ширины полосы к ее толщине в зоне деформации вертикальными валками составляет (- =--;-=17 1 (-) =--- — 25,6;

В ) 536 В 1536 н, ф í t 6o () =- - -=38 4

B соответствии с графиком (см. Фиг.2) определяют значения коэффициентов. н=0, 100; Е < =0 р 050; < > =0,030, K 16; Kg=)4; Kg l1.

Значение требуемого межвалкового зазора s первой вертикальной клети определяют по формуле (6) .

З =)520- 1491 мм

Предположим, что при прокатке полосы Обнаружено отклонение шири910255

12 ны на выходе из черновой группы

D Ь =20,0 мм, При использовании предлагаемого способа регулирования ширины система о установит новые значения межвалковых зазоров в вертикальных клетях, при которых устраняется указанное оотклонение. ь В =37, 0+20,0=57 0 мм

-1481 мм

S,=1536

В =1536+8-16 "---------=1512 мм

l1536-14818

1536

Sg=1512l4 0 IH (1512- 471)

 — -1512+6-14 ----"------=1502 мм

1512

=1468 мм

S 1502При такой настройке достигается получение полос с заданным размером по ширине и не происходит, в отличие от прототипа, потери устой25 чивости в зоне деформации вертикальных клетей, так как относительные обжатия полос в этих клетях меньше максимально допустимых

В о-"-» 1536-1481 ю

Во 1536

B < S 2 1512-.1 471

В 1512 027 л

BQ.-S Ú l 502-1468

=-"-" -=---------=0,023(gy .

3$

Ъ BK 1502

Экономический эффект при использовании предлагаемого способа автоматического регулирования ширины полос достигается за счет сокращения объема боковой обрези при использовании прокатанных полос в после" дующих переделах.

Предварительные исследования предлагаемой системы на одном из действующих широкополосных станов горячей прокатки показали, что за счет повышения точности размеров прокатываемых полос по ширине выпуск годного проката увеличивается на 0,7i.

При годовой производительности одного широкополосного стана, например станов горячей прокатки 2500 Магни-тогорского металлургического комбината, составляющей около 6, 0 млн. т., увели.

55 чение выхода годного за счет использования предлагаемого способа регулирования ширины полос составит более 40000 т/год.

Годовой экономический эффект, полученный в результате внедрения предлагаемого способа, может быть определен по Формуле, приведенной в Ин-. струкции ВНИИАчермет, утвержденной

Минчермет СССР 18.УП.76

Э,=Ы(С„-С )-Е„ ;, где А-40000 - увеличение объема производства в результате внедрения изобретения, т/год

С -40,0 - покупная цена металлолома, руб/т

Е -O, l5 - нормативный коэффициент экономической эффективности1

k-900000 - стоимость системы регу. лирования ширины полос, руб;

С -67,5 — средняя. себестоимость горячекатаной полосы, руб/т.

Ожидаемый годовой экономический эффект составит

Зг=40000х(68,5-40,07-0,15х х900000=1,0 млн руб/год.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования ширины полос на непрерывных станах горячей прокатки, включающий регулирование величины межвалкового зазора вертикальной клети, ближайшей к выходу из черновой группы стана, причем величину межвалкового зазора вертикальной клети определяют по величине необходимого изменения ширины аолосы с учетом коэффициента эффективности обжатия полосы s вертикальных валках, о т л и .ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности процесса регулирования ширины полос, изменяют в процессе регулирования ширины Межвалковые зазоры всех о остальных вертикальных клетей черновой группы стана, для чего перед входом очередной полосы в первую по ходу прокатки вертикальную клеть по величине необходимого изменения ширины полосы в черновой группе рассчитывают необходимое изменение ширины полосы в каждой вертикальной клети, определяют величину межвалкового зазора этих клетей и при подходе укаэанной полоСы к очередной клети вводят величину межвалкового зазора в систему управления механизмом перемещения валков этой клети, 13

910255 причем величину необходимого изменения ширины полосы в каждой вертикальной клети определяют из следующего равенства ьВЕ - Ejrr 5

6 3m где аВ - we ходимое изменение ширины полосы s вертикальной клети

Ь В - необходимое изменение шири- >в ны в черйовой группв1 („„ - максимальное относительное обжатие полосы верти" кальной клети, допустимое по условию сохранения no" перечной устойчивости поло" сы в зоне деформации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Азимов И.К., Дружинин H.Í., Свещинский И.Б. Система автоматического регулирования ширины с УВИ для непрерывного стана горячей прокатки.

Труды ВНИИИетмаш, 11 35, 1974, с.2943.

2, Патент Японии V 51-36711, кл. 3 12 С 211,4, опублик. 1976 (npo" тотип);

910255

Ð,70

> А

Фв 4

Составитель Д.Иереев

Техред .H.Tenep Корректор А.Дзятко

Редактор С.Титова

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 957/6 Тираж 842 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д.4/Q