Устройство для управления процессом петлеобразования в клетях мелкосортного стана Советский патент 1984 года по МПК B21B38/00 

Изобретение относится к устройсТ вам для автоматического управления процессом непрерывной прокатки мелкосортных станов и предназначено дл регулирования величины петли между клетями мелкосортного стана. . Известно устройство для слежения за местоположением петли, содержащее прожекторы, фотоприемники и уси литель. При изменении величины петли, находящейся между прожекторами и. фотопрнемниками изменяется количество засвеченных фотоприемников от соответствующих прожекторов и, следовательно, величина сигнала усилителя Щ . Это устройство не позволяет следить за петлей из неполосового материала и материала, который сам яв ляется источником излучения, каким является, например, раскат на мелкосортных станах, имеющий температу ру поверхности выше 700°С. Известно также устройство для ко троля величины петли, проволочного стана, которое содержит емкостной датчик в виде пластин, генератор, подстроечные конденсаторы, усилител и делитель напряжения 2J . Вследствие наличия зависимости емкости датчика от диэлектрической проницаемости среды и окалины, образующейся при прокатке, возникает необходимость периодической регулировки подстроечных конденсаторов, что ограничивает возможность исполь зования данного устройства, например, на участках прокатного стана с водоохлаждением. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является устройство для автоматическогобесконтактного управления процессом не прерывной прокатки в чистовых клетя проволочного стана. Данное устройство содержит Ч каналов, состоящих из последовательно соединенных чувствительного (фоторезисторы рабочие и фоторезисторы термокомпенсирующие) и ключевого элементов, выход задающего элемента подключен к одному из входов элемен та сравнения (магнитный усилитель МУ), выход которого является выходо устройства. Кроме того, устройство содержит сумматор, входы которого соединены с выходами соответствующих ключевых элементов, выход подкл чен к второму входу элемента сравне ния (МУ), и подстроечные потенциометры в каждом канале фотореэисторо Особенности работы и устройства его заключаются в следукядем. . Все чувствительные элементы установлены над петлевым столом и являются конструктивно автономными с самостоятельными узлами поворота, оптическими системами (линзами) и узлами регулировки оптических систем. С помощью узлов поворота и регулировки осуществляется индивидуальная настройка каждого чувствительного элемента на объект. Световое изображение металла на чувствительные элементы должно быть расфокусировано для каждого элемента на разную величину (в зависимости от зоны индикации), причем расфокусировка одного из крайних элементов должна быть такой, чтобы обеспечивалась засветка его при изменении петли от натянутого состояния раската до максимальной величины петли. При контроле данным устройством вертикальной петли (плоскость петли почти вертикальна к горизонту), при которой в силу наличия на дне петлевой ямы охлаждающей технологическое оборудование воды, наведение (фокусировка) чувствительных элементов на всю глубину петлевой ямы невозможно (мешает вода). В связи с этим, при случайных увеличениях петли больше зоны контроля данное у.стройство теряет из зоны зрения металл, в результате этого наступает аварийная ситуация, обусловленная тем, что устройство начинает формировать сигнал об отсутствии металла в зоне контроля, в то время как величина петли превышает максимально допустимые размеры ее. Наступает забуривание и потеря металла з . Однако известное устройство характеризуется необходимостью автономной настройки каждого чувствительного элемента, что снижает его эксплуатационные возможности, так как при замене вышедшего из строя устройства требуется довольно длительное время для привязки резервного устройства к конкретному месту контроля на стане; недостаточной чувствительностью, обусловленной необходимостью расфокусировки изображения и наличием автономной регулировки чувствительности по каналам; конструктивной сложностью; наличием аварийных ситуаций при контроле вертикальной петли. Кроме того, необходимость настройки двигателей клетей стана, установленных за петлевой ямой, на повышенную скорость вращения по сравнению со скоростью при свободной прокатке, затрудняет использование данного устройства при петлеобразовании со свободным провисанием раската, так как при этом возможно аварийное застревание раската в линии стана и потеря производительности. Это обуславливается тем, что на больших скоростях прокатки при естественном ограниченном быстродействии электро привода клетей из-за температурной неоднородности раската по длине или другим технологическим причинам может иметь место кратковременное уве личение петли до такого размера, пр котором прокат выходит из поля зрения последних чувствительных элемен тов, что неизбежно приводит к исчез новению сигнала петлерегулирования. Данное устройство практически не может быть использовано при петлерегулировании с захватом раската клетями на скорости,равной скорости свободной прокатки, а также на станах с малыми поперечными размерами раската, где требуется повышенная чувствительность устройства. Целью изобретения является повышение надежности. Поставленная цель достигается те что устройство для управления процессом петлеобразования в клетях мелкосортного стана, содержащее нес колько каналов, состоящих из последовательно соединенных чувствительного и ключевого элементов, причем чувствительные элементы расположены на одной прямой в плоскости, перпен дикулярной оси прокатки, задающий элемент и элемент сравнения, соединенные последовательно, выход элемента сравнения является выходом устройства, дополнительно содержит RS-триггер, элемент ИЛИ и делитель .напряжения с источником постоянного питания и с количеством последовательно соединенных резисторов на од больше числа каналов, причем выходы всех каналов подсоединены через сво резистор и резисторы предыдущих каналов к одному из полюсов источника питания, кроме выхода последнего канала, оптическая ось чувствительного элемента которого расположена уровне максимальной величины петли и который соединен с 8- входом тригг гера и одним входом элемента ИЛИ,др гой вход элемента ИЛИ соединен с вы ходом триггера,выход элемента ИЛИ соединен через дополнительный резис тор с другим полюсом источника питания, R -вход триггера соединен с выходом предыдущего, например предпоследнего канала, а выход делителя напряжения соединен с одним из входов элемента сравнения. На чертеже представлена блок-схе ма устройства. Устройство для управления процес сом петлеобразования в клетях мелкосортных станов содержит чувствительные элементы 1.1-1п, ключевые элементы 2.1-2.и, делитель 3 напряжения, задаюсдий элемент 4, элемент сравнения, RS-триггер 6, элемент 7 ИЛИ. Чувствительные элементы, например фотодиоды 1.1... 1.П, расположены в линейку в одном корпусе и имеют общую оптическую систему. Корпус с чувствительными элементами 1.1-1.П и общей оптической системой размещается перпендикулярно плоскости петли полосы 8 и предпочтительно сикметрично относительно предельных положений петли. В ортогональной системе координат X,у, - это соответствует следующему: ось X проходит черюз ось чувствительного элемента 1.1; ось у . соответствует направлению прокатки полосы 8; ось 7 сориентирована вдоль зоны контроля петли полосы 8. Зоны зрения (на чертеже показаны заштрихованными участками) чувствительных элементов 1.1-l.tl примерно равны друг другу/ соприкасаются или частично накладываются и образуют непрерывную Чувствительную зону контроля вдоль оси Z. Визирование (фокусировка) корпуса с фотодиодами l.l-l.M на контролируег«лй металл производится так, ;что в плоскости петли образуется не прерывная зона индикации. Причем при 1любом положении металла в зоне инди|кации обеспечивается засветка не одного элемента. Выходы чувствительных элементов 1.1-l.h подключены к входам соответ- ствукндих ключевых элементов 2.1.-2.Г}, выполненных, например, на микросхемах К155 ЛАЗ. Выходы ключевых элементов 2.12(11-1) подключены к соответствующим входам делителя напряжения 3, выход элемента 2(П-1) соединен с R -входом триггера 6,5 -вход которого подключен к вы1:оду элемента 2 «п и к первому входу элемента 7 ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом триггера 6, а выход - с соответствующим входом делителя 3 напряжения, выход последнего соединен с одним из входов элемента 5 сравнения, другой вход которого подключен к выходу задающего элемента 4, выход элемента 5 сравнения является выходом, устройства. Делитель 3 напряжения выполнен на резисторах (может быть выполнен на диодах, стабилитронах и т.п.), в качестве задающего элемента 4может быть использован регулируемый резистор с подвижным контактом, элемент 5 сравнения выполнен в виде усилителя постоянного тока с дифференциашьным входом. Устройство работает следунзщим образом. В исходном состоянии R5 -триггер 6 находится в нулевом состоянии (шина на чертеже не поустановки в казана) , чувствительные элементы 1.1-1.П - в состоянии покоя, пЬй

котором ключевые элементы 2.1-2.ti закрыты, с выхода делителя 3 выдается максимальное (максимальное - в зависимости от выбранной полярности источника DO ) напряжение, а с выхода элемента 5 сравнения - максимальный сигнал рассогласования, при котором находящиеся за петлевой ямой прокатные клети работают на оборотах режима аахвата раската.

При появлении раската в зоне контроля происходит засветка чувствительных элементов 1.1-l.h, ,в зоне зрения которых находится . Для нормальной работы устройства достаточно засветки одного или двух сосед них чувствительных элементов. Засвеченные чувствительные элементы включают связанные с ними ключевые элементы. Ключевые элементы 2.1-2(11-1) непосредственно, а ключевой элемент 2-и через элемент 7 ИЛИ включают (выключают) связанные с ними элементы делителя 3, ступенчато меняя сигнал на его выходе соответственно величине петли. С делителя 3.сигнал подается на вход элемента 5 сравнейия, с выхода которого он поступает на выход устройства. Сигнал с выхода устройства подается в систему автоматического регулирования скоростью клетей САРС, воздействуя на скорость вращения клетей так, что петля поддерживается на уровне, задаваемом задающим элементом 4.

При засветке чувствительного элемента 1.п сигнал с ключевого элемента 2.h воздействует на 5-вход триггера 6, устанавливая его в состояние , при уменьшении петли засветка элемента 1-ti исчезает и засвечивается элемент 1« (п-1),выход которого через ключевой элемент 2 (п-1) дополнительно подается на R-вход триггера,.возвращая его в состояние О .

Таким образом, при величине петли, не выходящей из зоны зрения чувствительных элементов 1.1-1.П, триггер 6 на работу устройства не влияет.

При величине петли, выходящей за зону зрения элемента 1.П (как показано на чертеже), триггер 6 сохраняет состояние , выходной сигнал триггера через элемент 7 ИЛИ подается на делитель 3, на выходе которого сохраняется сигнал, соответствующий величине петли при засвеченном состоянии элемента J-h, обеспечивая таким образом возвращение петли в зону зрения чувствительных элементов 1.1-l.n и исключение аварийного застревания проката в стане.

Введение триггера в устройство позволяет увеличить зону регулирования петли за счет пространства, находящегося за предельной отметкой зоны контроля, что обеспечивает прокатку с повышенной скоростью (и, следовательно, повышенной производительностью оборудования); повысить надежность индикации петли за счет исключения аварийных ситуаций, возникающих при выходе петли из зоны контроля, что обеспечивает сокращение непроизводительных простоев стан

Введение делителя напряжения позволяет исключить необходимость расфокусировки изображения на чувствительные элементы (свести ее к минимальному уровню), что обеспечивает повышение чувствительности, следовательно, надежности устройства, расширения области его применения за счет контроля металла, имеющего мало поперечное сечение; зоны зрения чувствительных элементов выполнить равными друг другу, что обеспечивает более простую конструкцию устройства облегчает установку и настройку его в линии стана, и, следовательно,- обепечивает сокращение непроизводительных простоев стана за счет уменьшения времени на установку и настройку устройства.

Таким образом, использование предлагаемого устройства позволяет с более высокой надежностью по сравнению с известными управлять процессом петлеобразования в клетях мелкосортных и проволочных станов.

Ожидаемый экономический эффект от использования устройства по предварительным расчетам составляет 40 тыс. руб. в год.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПЕТЛЕОБРАЗОВАНИЯ В КЛЕТЯХ МЕЛКОСОРТНОГО СТАНА, содержащее несколько каналов, состоящих из последовательно соединенных чувствительного и ключевого элементов, причем чувствительные элементы расположены на одной прямой в плоскости, перпендикулярной оси прокатки, задающий элемент и элемент сравнения, соединенные последовательно, выход элемента сравнения является выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, оно дополнительно содержит R5-триггер, элемент ИЛИ и делитель напряжения с источником постоянного питания и с количеством последовательно соединенных резисторов, на один больше числа каналов, причем выходы всех каналов подсоединены через свой резистор и резисторы предыдущих каналов к одному из полюсов источника питания, кроме выхода последнего канала, оптическая ось чувствительного элемента которого расположена на уровне максимальной величины петли и который соединен с 5-входом триггера и одним входом элемента ИЛИ, другой вход элемента ИЛИ соединен с выходом триггера, выход элемента ИЛИ соединен через дополнительный резистор с другим полюсом источника питания, R -вход тригге ра соединен с выходом предыдущего, например предпоследнего, канала, а выход делителя напряжения соединен с одним из входов элемента сравне.лия. о: