СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ УСИЛИЙ РАСТЯЖЕНИЯ ПРОКАТЫВАЕМОГО МАТЕРИАЛА В МНОГОКЛЕТЬЕВОМ СТАНЕ НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОКАТКИ Российский патент 1998 года по МПК B21B38/06 

Изобретение касается способа регистрации действительных значений усилий растяжения для регулирования минимальных усилий растяжения в стане горячей прокатки, при котором действительное значение усилия растяжения определяется исключительно путем сравнения токов.

Из Techn. Mitt. AEGTelefunken 66/1976/ 6, с. 255-261 известно регулирование минимальных усилий напряжения с использованием тока якоря или момента вращения, в основе которого в качестве базисной величины принимается ток якоря двигателя валков в качестве регулировочного параметра. Одновременно указывалось также на то, что регулирование на основе сравнения токов дает ошибки для напряжений растяжения, например, из-за наличия холодных мест в прокатываемом материале.

Это регулирование минимальных усилий растяжения, как и способ, описанный в DE-OS 1 602 220 для регулирования усилий растяжения, основан на том, что от постоянно замеряемой на соответствующей первой из двух следующих друг за другом прокатных клетей эквивалентной усилию растяжения величины, которая, например, может представлять собой ток нагрузки, в накопитель вводится единственное значение измерения, представляющее состояние перед контактом прокатываемого материала со следующей клетью, и вследствие этого состояние при усилии растяжения, равное нулю. Отклонения, полученные после первого прохода прокатываемого материала в следующей клети из сравнения значений токов нагрузки, устанавливающихся в соответствующей первой клети со значением, зафиксированным в памяти, вводятся в качестве корректирующих значений в целях регулирования усилий растяжения или сжатия управляющего и регулирующего устройства следящего привода для продолжительности связи обеих клетей прокатываемым материалом. При этом моментные значения, зарегистрированные на всех клетях и тем самым также на первой клети прокатного стана, постоянно вместе с начальным значением, введенным в память, вводятся в соотношение в органе сравнения, благодаря чему в качестве базисного значения для регулирования по всей длине заготовки во внимание принимается лишь единственное сравнительное значение, полученное из состояния прокатки без растяжения, а именно значение, введенное в память. Оно представляет лишь одну точку профиля тока нагрузки при прокатке в ненапряженном состоянии. Изменения, связанные с меняющейся по длине прокатываемого материала температурной структурой, которая вызывает изменения токов нагрузки при прохождении прокатываемого материала в первой клети, таким образом, остаются не учтенными.

Для устранения таких ошибок при определении напряжений растяжения в публикации указывают на регулирование минимального усилия напряжения, при котором вместо момента вращения или тока якоря в качестве регулирующего параметра используют отношение момента вращения или тока якоря к усилию прокатки. Необходимое в таких случаях усилие прокатки регистрируется с помощью встроенных в прокатную клеть устройств для измерения давления. Преимущественно применяемые на практике для регулирования минимального усилия растяжения способы регистрации действительных значений усилий растяжения базируются, как показывают также патентные описания DD-PS 144 011 и DE-PS 25 41 071, на сравнении необходимой деформации прокатываемого материала момента вращения или тока якоря привода валков с усилием прокатки, получающимся при деформации в зазоре между валками. Так как уход за встроенными в прокатные клети устройствами для измерения давления по опыту осуществляется в недостаточной степени, со стороны операторов прокатных станов выставляются достаточно правомочные требования регулирования минимальных усилий растяжения без применения устройств для измерения давления. Таким образом, кажется очевидной целесообразность возврата к регулированию минимальных усилий растяжения для устранения погрешностей (определения) напряжений растяжения, описанных выше. Это нельзя осуществить с помощью простых средств, так как благодаря поступлению заготовок на холодные направляющие скольжения происходит отвод тепловой энергии, что приводит к возникновению более холодных мест в заготовке. При прохождении заготовок через прокатные клети это вызывает повышение тока, благодаря чему прежние способы регистрации действительных значений усилий растяжения на основе сравнения токов ставятся под вопрос.

Поэтому в основе изобретения лежит задача создать способ регистрации действительных значений усилий растяжения для регулирования минимальных усилий растяжения, основанный на сравнении замеряемых значений тока, пропорциональных моменту нагрузки, и учете неравномерного прохождения тока по всей длине заготовки.

Эта задача при регулировании минимального усилия растяжения, при котором для регистрации действительных значений усилий растяжения определяется и вводится в память начальное значение служащего в качестве базисной величины и компенсированного на свою составную часть тока, получающуюся из динамических изменений, тока нагрузки каждой прокатной клети, а также регистрируются моментные значения тока нагрузки каждого привода прокатной клети от ввода прокатываемого материала в соответствующую прокатную клеть по всей длине прокатываемого материала и, будучи введенными в соотношение к запомненному начальному значению тока нагрузки на соответствующей клети, образуют сравнительные значения для корректирующего подключения регулирующих и управляющих устройств следующей клети, решается, согласно изобретению, благодаря тому, что все сравнительные значения от первой прокатной клети, в основе которых лежат полученные в состоянии без растяжения моментные значения тока нагрузки, откладываются в запоминающем устройстве, имеющемся в следующей непосредственно за первой клетью n-й клети и оттуда синхронно по времени с прохождением материала предоставляются в распоряжение в качестве сравнительных значений как n-й клети, так и через запоминающее устройство, приданное клети, следующей за n-й клетью, также и этой клети, причем в сравнительных значениях учитывается для корректировки возникающее благодаря деформации прокатываемого материала в зазоре между валками соответствующей рассматриваемой клети, смоделированное с помощью выравнивающего фактора сглаживание профиля кривой нагрузки, и что путем умножения введенного в память соответствующей клети начального значения тока нагрузки на отдельные предоставленные в распоряжение от первой клети сравнительные значения образуются моментные относительные значения профиля нагрузки, которые в сумме с соответствующим моментным значением тока нагрузки рассматриваемой клети образуют значения тока, эквивалентные моментному действительному значению усилий растяжения регулирования минимального усилия растяжения рассматриваемой клети.

В целесообразном варианте выполнения изобретения запоминание сравнительных значений осуществляется путем тактированного считывания в области памяти аналогично сдвиговому регистру, причем тактовая частота определяется в зависимости от градиентов изменений температуры по длине прокатываемого материала, от скорости втягивания валками на первой прокатной клети, а также от расстояния между клетями.

В дальнейшем развитии изобретения задача управления регулирования первого привода клети, для которого действительное значение усилия растяжения определяется путем образования разности между начальным значением тока нагрузки, введенным в память после первого прохода прокатываемого материала через первую клеть, и последующими моментными значениями тока нагрузки первого привода прокатной клети и, постоянно суммируясь с заданным значением усилия растяжения, образует регулирующее отклонение для регулирования первого привода клети, для достижения состояния без нагрузки растяжением на первой клети прокатного стана также после первого прохода прокатываемого материала во второй клети, решается согласно изобретению благодаря тому, что получающиеся непрерывно соответствующие моментные значения тока нагрузки первой клети одновременно вводятся в память сдвижного регистра и направляются в сравнивающее устройство, причем регулирование для первого привода клети с первым проходом прокатываемого материала во второй клети кратковременно отключают до тех пор, пока не будут отрегулированы направления растяжения или сжатия и затем регулирование включают или прерывают сравнивающим устройством в зависимости от задаваемой разницы токов нагрузки, которая определяется путем сравнения значений тока нагрузки, приложенного с замедлением во времени на выходе сдвигового регистра, и значения тока нагрузки, полученного без замедления во времени, моментно, на сравнивающем устройстве, причем сравнивающее устройство интерпретирует превышение установленной, как допустимой, разницы токов нагрузки как холодные места в прокатываемом материале и на это время вызывает прерывание регулирования.

Преимущества, достигаемые с помощью изобретения, состоят, в частности, в том, что можно отказаться от необходимых в ином случае устройств для измерения давления с целью компенсации погрешностей измерений значений усилий растяжения и по сравнению с ранее известными способами определения действительных значений усилий растяжения на основе сравнения токов определить достаточно точное действительное значение усилий растяжения для регулирования минимального усилия напряжения.

Далее подробно описан пример выполнения со ссылкой на чертежи.

На фиг. 1 показана кривая тока нагрузки J_L (профиль тока нагрузки) привода клети по длине заготовки; на фиг. 2 - схема образования действительного значения усилия растяжения для n-й клети; на фиг. 3 схематическое изображение функционирования регулировки для первого привода клети.

Встречающиеся в представленном профиле тока нагрузки (фиг. 1) повышения тока возникают при прохождении заготовки через прокатные клети из-за так называемых холодных мест в прокатываемом материале, причиной возникновения которых является контакт заготовки с водоохлаждаемыми направляющими в печи. Регулирование минимальных усилий растяжения интерпретирует такие повышения тока на кривой тока, как усилия растяжения, вследствие чего имеет место постоянная настройка числа оборотов прокатной клети, участвующей в создании растяжения, поскольку это влияние нельзя скомпенсировать. В устройствах для измерения давления такая компенсация осуществляется с помощью повышения давления в холодных местах. Для устройств без измерения давления решение согласно изобретению позволяет исключить это вредное воздействие. С входом прокатываемого материала в первую прокатную клеть профиль тока нагрузки регистрируется в состоянии без нагрузки растяжением. При этом исходят из того, что динамические изменения из-за составляющих ускорения и замедления в токе якоря привода клети компенсируются с помощью известных решений. В определенные фиксированные промежутки времени моментные замеренные значения токов нагрузки, поставленные в соотношение с запоминаемым начальным значением профиля тока нагрузки в качестве относительных значений тока нагрузки, считываются в области памяти первой последовательной клети запоминающего устройства аналогично сдвиговому регистру, откуда они синхронизировано с прохождением материала направляются в первую клеть последовательного действия в качестве сравнительных значений. Путем умножения этих сравнительных значений на замеренное на подлежащей регулированию n-й клети в момент входа материала и также запоминаемое начальное значение тока нагрузки определяют относительное значение профиля нагрузки, чем создается ссылка температурного профиля первой клети на рассматриваемый привод клети. Полученная разность между соответствующим относительным значением профиля нагрузки и моментным замеренным на рассматриваемой клети значением тока нагрузки образует, таким образом, достаточно точное действительное значение усилия растяжения для регулирования минимального усилия растяжения рассматриваемой клети. На основе действующего для непрерывных станов условия, что на всех прокатных клетях соотношение материал/объем за единицу времени всегда постоянно, профиль тока нагрузки, снятый на первой прокатной клети в своем прохождении во времени с соответствующим сдвигом во времени, действителен также для всех других прокатных клетей. Вследствие этого сравнительные значения, полученные за один такт времени на первой клети, могут применяться в каждой последующей клети для образования соответствующих относительных значений профиля нагрузки за такой же такт со сдвигом во времени, соответствующим прохождению материала, для чего сравнительные значения в каждом случае от запоминающего устройства клети, расположенной перед рассматриваемой клетью последовательного действия, считываются запоминающим устройством последующей клети. Выбор частоты такта времени зависит от градиентов температурных изменений по длине прокатываемого материала, от скорости втягивания валками на первой прокатной клети и от расстояний между прокатными клетями. Синхронная по времени по отношению к движению материала обработка сравнительных значений может управляться, например, с помощью имеющегося на каждой клети счетчика тактов времени, который запускается с первым проходом материала на клети n-1, расположенной перед рассматриваемой клетью n и снова останавливается с проходом материала в рассматриваемой подлежащей регулированию клети n.

Возникающее благодаря деформации в зазоре между валками сглаживание возвышений в профиле тока нагрузки в последующих клетях можно смоделировать с помощью математической модели для определения соответствующих выравнивающих факторов и подключается к сравнительным значениям для корректировки.

Согласно изобретению в основу сравнительных значений, получающихся из тока нагрузки на первой клети по всей длине прокатываемого материала, должны быть положены исключительно лишь моментные значения нагрузочного тока, зарегистрированные в состоянии без нагрузки растяжением. Это требует при высоких скоростях прокатки и одновременно небольших расстояниях между клетями для первого привода быстрого отрегулирования компонентов растяжения или сжатия после прохода на второй клети и одновременного избежания исполнительных импульсов при прокатывании холодных мест в заготовке. Это можно осуществить благодаря тому, что в точке суммирования 4 (фиг. 3) между начальным значением тока нагрузки на первом приводе клети уже отложенным в запоминающем устройстве 1 (которое может быть идентичным запоминающему устройству для первой клети на фиг. 2) с проходом прокатываемого материала в первой прокатной клети (момент времени t_a) и в каждом случае остающимся актуальным значением тока нагрузки J_L на первой клети непрерывно происходит образование разности. С проходом во второй клети устанавливается, таким образом, при отсутствующем равномерном ходе между теперь соединенными прокатными клетями 1 и 2 компонента растяжения или сжатия на выходе точки суммирования 4, которая вводится в другую точку суммирования 6 в качестве действительного значения усилия растяжения. Отключение регулирования для первого привода клети, представленное на фиг. 3, с помощью замыкания выключателя S2, включает образованное в точке суммирования 6 из действительного значения усилия растяжения и заданного значения усилия растяжения отклонение регулирования Δn на не показанный регулятор для первого привода клети. Включение регулирования осуществляется с проходом прокатываемого материала во второй прокатной клети, обозначенное на фиг. 3 с помощью замыкания выключателя S1 или S1'. Элемент времени 3 после прохождения во второй клети каждый раз обеспечивает, что регулирование включается на короткий промежуток времени, например, 0,5 с, для грубого регулирования. Параллельно этому получающиеся значения тока нагрузки первого привода непрерывно вводятся в запоминающее устройство 2-сдвиговый регистр. Остающиеся на выходе этого запоминающего устройства с замедлением примерно на 0,5 -1 с замеренные значения в расположенном за ним сравнивающем устройстве, которое может представлять собой блок триггера, непрерывно сравниваются с незамедленными моментными значениями тока нагрузки J_L, т. е. с замеренными значениями тока нагрузки, которые были зарегистрированы на прокатываемом материале со смешением на расстоянии 10-15 см относительно замеренных с задержкой значений. С помощью установки чувствительности срабатывания триггера установить разницу между допустимыми отличиями тока нагрузки, при которых включается триггер 5. Пока эта разница не превышена, через S1' и S2 осуществляется выключение регулирования. Если в области измерения находятся холодные места, которые отличаются разницей в нагрузке, то регулирование не блокируется, пока не будут снова достигнуты установленные на триггере 5 в качестве допустимых различия в токах нагрузки.

На фиг. 2 даны обозначения: 1- ... клеть; 2 - запоминающее устройство; 3- начальное значение; 4 - моментное значение тока нагрузки; 5 - моментное относительное значение тока нагрузки; 6 - запоминающее устройство; 7 - пуск; 8 - стоп; 9 - проход; 10 - клеть; 11 - счетчик тактов времени; 12 - сравнительное значение; 13 -компенсирующий (выравнивающий) фактор; 14 - к клети n+1; 15 действительное значение усилий растяжения.

Использование: изобретение касается способа регистрации действительных значений усилий натяжения для регулирования минимальных усилий натяжения в стане горячей прокатки. Сущность изобретения: во избежание ошибок при определении напряжений натяжения при регулировании минимальных усилий натяжения из-за неправильных замеров значений усилий натяжения строят профиль тока нагрузки на первой прокатной клети в состоянии без натяжения и отдельные введенные в соотношение к начальному значению замеренные значения профиля тока нагрузки синхронно по времени с прохождением прокатываемого материала используют в следующих прокатных клетях в качестве сравнительных значений для образования действительных значений усилий натяжения. Возникающие благодаря деформации прокатываемого материала в зазоре между валками от клети к клети сглаживания профиля тока нагрузки в последующих клетях моделируются с помощью компенсирующих факторов для клетей последовательного действия и учитываются при корректировке при соответствующем образовании действительных значений усилий натяжения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения действительных значений усилий растяжения прокатываемого материала в многоклетьевом стане непрерывной прокатки, включающий измерение и ввод в запоминающее устройство начального значения тока нагрузки двигателя каждой клети, скомпенсированного на величину, соответствующую динамическим изменениям тока нагрузки двигателя, определение текущих значений тока нагрузки двигателя каждой клети от момента поступления прокатываемого материала в соответствующую клеть по всей длине прокатываемого материала, определение отношения текущих значений тока двигателя каждой клети к его начальному значению, отличающийся тем, что определяют для первой клети отношение (I_L)₁/(I₀)₁ текущих значений тока (I_L)₁ двигателя первой клети к его начальному значению (I₀)₁, полученному по всей длине прокатываемого материала при его прокатке без растяжения, по которому определяют действительное значение усилий растяжения прокатываемого материала при его прокатке в последующих клетях синхронно со временем перемещения материала по клетям, причем указанное отношение вводят в запоминающее устройство и в дальнейшем корректируют с учетом деформации прокатываемого материала в зазоре между валками данной клети, при этом действительное значение F усилий растяжения прокатываемого материала для n-ой клети определяют по следующему математическому выражению:

где K_n - коэффициент компенсации от динамических изменений тока двигателя для n-й клети;
(I_o)_n - начальное значение тока двигателя для n-й клети;
(I_L)_n - текущее значение тока двигателя по длине прокатываемого материала для n-й клети. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ввод отношения (I_L)₁/(I₀)₁ осуществляют с помощью тактированного ввода в часть запоминающего устройства по аналогии со сдвигающим регистром, причем частоту тактирования устанавливают в зависимости от градиентов температурных изменений по длине прокатываемого материала, от скорости втягивания материала валками на первой клети, а также от расстояния между клетями. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для прокатки материала на первой клети без его растяжения при поступлении материала во вторую клеть сигнал, пропорциональный текущему значению тока двигателя первой клети, одновременно вводят в запоминающее устройство и подают на один из входов сравнивающего устройства, причем средства регулирования растяжения для первой клети при поступлении материала во вторую клеть включают на короткий промежуток времени до момента окончания регулирования растяжения или сжатия, непрерывно осуществляют сравнение на сравнивающем устройстве задержанных во времени значений тока двигателя первой клети с выхода запоминающего устройства с текущими значениями тока двигателя первой клети и осуществляют включение или отключение регулирования растяжения, при этом при превышении разницы между токами допустимой величины средства регулирования растяжения первой клети отключают.