СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ Российский патент 2003 года по МПК B21B37/58 

Изобретение относится к производству проката, в частности к способам регулирования геометрических размеров полосы при производстве продукции широкой номенклатуры преимущественно на непрерывных листовых станах горячей прокатки.

Известен способ регулирования толщины в клетях прокатного стана (патент ФРГ 1281962), описанный подробно в книге Г.Г. Фомина, А.В. Дубейковского, П. С. Гринчука "Механизация и автоматизация широкополосных станов горячей прокатки". М. : Металлургия, 1985, с. 131, 132, включающий предварительное напряжение клети с помощью гидроцилиндров, установленных в подушках опорных валков, измерение усилия в валках клети, запоминание его значения на переднем конце полосы, относительно которого в дальнейшем осуществляется стабилизация этого усилия, а следовательно, и толщины полосы на выходе клети.

Недостатком этого способа является то, что регулятор толщины последней клети при этом стремится держать толщину, которая отличается от заданной из-за ошибок настройки зазора валков, а также по причине того, что усилие прокатки на переднем конце различных полос имеет разные значения вследствие изменения толщины и/или температуры подката. Это приводит к повышенной разнотолщинности полосы на головном участке.

Известен способ управления толщиной полосы на стане горячей прокатки (прототип), реализованный в авторском свидетельстве 1636078, В 21 В 37/10, 1991, Бюл. 11, в котором перед прокаткой каждого из типоразмеров полос задают номинальные значения толщины и скорости подката, толщины и скорости полосы на выходе стана, граничную частоту регуляторов толщины, значение минусового допуска для данной толщины, предельные погрешности каналов измерения толщины подката, усилия прокатки и погрешность установки зазора валков, коэффициента связи дисперсии толщины полосы на выходе стана с дисперсией температуры подката и по известным заданным значениям определяют длительность участка линеаризации для определения низкочастотной составляющей температуры подката, и ее дисперсию и дисперсию высокочастотной составляющей, и в соответствии с которым измеряют толщину подката, определяют заданное значение толщины полосы с учетом минусового допуска, измеряют температуру и скорость подката, определяют высокочастотную составляющую дисперсии температуры подката, определяют прогнозируемую дисперсию толщины полосы на выходе стана, изменяют зазор валков по мере выхода из каждой клети полосы на величину, пропорциональную разности прогнозируемых дисперсии толщины данной и предыдущих полос, измеряют отклонение текущего значения толщины полосы от заданного значения с учетом прогнозируемой дисперсии толщины полосы и изменяют зазор валков клетей стана до компенсации отклонения толщины, отличающийся тем, что с целью повышения выхода годного проката при прохождении головной частью полосы каждой из клетей стана измеряют усилие прокатки и зазор валков, затем по этим измерениям, а также по заданным значениям погрешностей измерения толщины подката, усилия прокатки и погрешности установки зазора валков прогнозируют предельное абсолютное отклонение выходной толщины от заданной для каждой из клетей, и при получении этого значения для последней клети изменяют зазоры валков клетей на величины, пропорциональные этому отклонению.

Способу по авторскому свидетельству 1676078 присущи недостатки.

Длительность участка линеаризации рассчитывается через абсолютные значения толщины подката и готовой полосы, скоростей по клетям, что предъявляет высокие требования к точности устройств, измеряющих эти величины.

Расчет выходных толщин полосы в клетях осуществляется с применением формулы Головина - Симса (формула (8) прототипа) по абсолютным значениям усилия прокатки и зазора валков, что может приводить к большим погрешностям:
- вследствие нелинейности начального участка уравнения упругой деформации клети P=f(S) (Р - усилие сжатия валков, S - перемещение нажимного устройства), обусловленного выборкой зазоров элементов клети;
- вероятностью использования для расчета случайных значений сигнала усилия прокатки Р, обусловленных эксцентриситетом опорных валков;
- неоднозначности зазора валков вследствие разброса усилия прокатки при калибровке нулевого зазора валков после перевалки и износа рабочих и опорных валков в процессе прокатки.

При расчете жесткости полосы эти погрешности возрастают, поскольку используется разность между входной и выходной толщинами полосы в клети. Поэтому прогнозирование отклонения толщины полосы после входа ее в последнюю клеть будет происходить с весьма низкой точностью и не снимает проблемы повышенной разнотолщинности на переднем конце полосы.

Техническая задача, на решение которой направлен предлагаемый способ - повысить точность прокатки полос по продольной разнотолщинности. Это позволит увеличить выход годного проката.

Предлагаемый способ заключается в следующем. Предварительно определяют модуль упругости последней клети чистовой группы М_к с помощью установленных на ней датчиков усилия прокатки одним из известных способов (например, так, как приведено в книге Ю.М. Файнберга "Автоматизация непрерывных станов горячей прокатки". М.: Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1963., с.25-29) и вводят его в систему регулирования толщины полосы, проводят калибровку зазора валков установкой их в "забой" с заданным технологической инструкцией усилием. Выставляют определенный зазор валков для прокатки очередного типоразмера.

Для последней клети стана измеряют усилие прокатки P₁ и зазор валков S₁ с усреднением их за оборот опорного валка при прокатке предыдущей полосы и соответствующую этим измерениям фактическую толщину полосы h₁ на выходе стана. Эти величины связаны соотношением
h₁=S₁+P₁/M_k-ΔS_k. (1)
Здесь ΔS_k - растяжение станины клети при калибровке нулевого зазора валков с усилием Р_к.

Непосредственно при прокатке очередной полосы измеряют зазор валков S₂. Тогда имеем
h_2зад=S₂+P_2зад/M_k-ΔS_k. (2)
Так как между ближайшими полосами отклонение в калибровке валков отсутствует, то этим самым обеспечивается независимость отклонения толщины полосы от этого параметра.

Решая совместно уравнения (1) и (2) относительно Р_2зад, имеем
Р_2зад=Р₁+М_к(Δh-ΔS),
где h_2зад - заданная толщина следующей полосы;
Δh= h_2зад-h₁ - разность между заданной толщиной следующей полосы и фактической толщиной предыдущей полосы;
ΔS=S₂-S₁ - изменение зазора валков.

Для повышения точности расчета заданной уставки усилия прокатки для последней клети при перестройке чистовой группы на прокатку нового типоразмера с другой заправочной скоростью и шириной полосы учитывают разницу в величине всплытия валков и изменение модуля упругости клети для прокатанного и нового типоразмера.

С этой целью для предыдущей и следующей полос определяют приращения зазора валков ΔS_V и ΔS_В, характеризующие влияние эффекта скорости S_V1 и S_V2 и изменения ширины полосы S_В1 и S_В2 соответственно.

S_V1=K⁽¹⁾V₁/(V₁+K⁽²⁾P₁);
S_V2=K⁽¹⁾V₂/(V₂+K⁽²⁾P_2зад);
ΔS_V=S_V2-S_V1;
S_B1=K⁽³⁾P₁/(B_1задh_1зад);
S_B2=K⁽³⁾P_2зад/(B_2зад+h_2зад);
ΔS_B=S_B2-S_B1,
где K⁽¹⁾-K⁽³⁾ - коэффициенты, определяются экспериментально-расчетным путем;
V₁, B_1зад, h_1зад - заправочная скорость, заданная ширина и фактическая толщина предыдущей полосы;
V₁, B_2зад, h_2зад - заправочная скорость, заданные толщина и ширина следующей полосы.

Уточненное значение расчетной уставки заданного усилия прокатки для последней клети будет равно
P_2зад = P₁+M_к(Δh-ΔS+ΔS_B).к

Изобретение относится к производству проката, точнее, к регулированию толщины полосы при горячей прокатке. Задача изобретения - повышение точности полос по продольной разнотолщинности. В каждой клети измеряют усилие прокатки, зазор валков и отклонение толщины полосы от заданного значения на выходе стана и регулируют толщину в каждой клети нажимным устройством. Для последней клети стана измеряют на предыдущей полосе усилие прокатки P₁ и зазор валков S₁ с усреднением их за оборот опорного валка и фактическую толщину полосы h₁ на выходе стана. Измеряют зазор валков перед прокаткой следующей полосы S₂ и определяют заданное усилие прокатки в последней клети Р_2зад в соответствии с выражением Р_2зад=P₁+M_к(Δh-ΔS), где М_к - модуль упругости клети; Δh=h_2зад-h₁; h_2зад - заданная толщина следующей полосы; ΔS=S₂-S₁. Изобретение обеспечивает увеличение выхода годного проката за счет более точного подбора параметров для регулирования толщины полосы вдоль оси прокатки. 2 з. п. ф-лы.

1. Способ регулирования толщины полосы в непрерывном стане горячей прокатки, в котором для каждой клети измеряют усилие прокатки и зазор валков и отклонение толщины полосы от заданного значения на выходе стана и регулируют толщину в каждой клети путем перемещения нажимного устройства, отличающийся тем, что для последней клети стана измеряют усилие прокатки P₁ и зазор валков S₁ с усреднением их за оборот опорного валка при прокатке предыдущей полосы и соответствующую этим измерениям фактическую толщину полосы h₁ на выходе стана, измеряют зазор валков непосредственно перед прокаткой следующей полосы S₂ и определяют заданное усилие прокатки в этой последней клети Р_2зад в соответствии с выражением
Р_2зад=P₁+M_к(Δh-ΔS),
где М_к - модуль упругости клети;
Δh=h_2зад-h₁; h_2зад - заданная толщина следующей полосы;
ΔS=S₂-S₁. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении заданного усилия прокатки для последней клети учитывают разницу в величине всплытия валков на предыдущей и следующей полосах, для чего определяют приращение зазора валков, характеризующее влияние эффекта скорости
ΔS_V=S_V2-S_V1,
где S_V1= К⁽¹⁾V₁/(V₁+К⁽²⁾P₁) и S_V2=К⁽¹⁾V₂/(V₂+К⁽²⁾P_2зад) (V₁, V₂ - скорости прокатки полос; К⁽¹⁾, К⁽²⁾ - коэффициенты),
и заданное усилие прокатки в последней клети вычисляется по формуле
P_2зад = P₁+M_к(Δh-ΔS+ΔS_V).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при определении заданного усилия прокатки для последней клети учитывают влияние ширины полосы на модуль упругости клети, для чего определяют приращение зазора валков, обусловленное изменением ширины следующей полосы по отношению к предыдущей
ΔS_B=S_B2-S_B1,
где S_В1=К⁽³⁾Р₁/(B_1зaд h_1зaд) и S_В2=К⁽¹⁾Р_2зад/(B_2зaд h_2зaд) (B_1зaд, B_2зaд - заданные ширины полос; h_1зaд, h_2зaд - заданные толщины полос; К⁽³⁾ - коэффициент),
и заданное усилие прокатки в последней клети вычисляется по формуле
P_2зад = P₁+M_к(Δh-ΔS+ΔS_V-ΔS_B).