Система автоматического регулирования натяжения и размеров полосы Советский патент 1984 года по МПК B21B37/52 

Изобретение относится к автоматизации процесса прокатки и может быть использовано для стабилизации размеров проката на непрерывных, преимущественно проволочных и мелко сортных станах.. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для автоматического бесконтакт ного управления процессом непрерывн прокатки в чистовых клетях проволоч Hoio стана, содержащее электродвига тели прокатных валков клетей чистов группы с последовательно соединенными преобразователями напряжения, измерители и регуляторы скорости, первые блоки сравнения, первые входы которых соединены с выходами измерителей скорости, а выходы - с вх дами соответствующих регуляторов скорости, выходы которых соединены с входами преобразователей напряжения, последовательно соединенные датчик петли, второй блок сравнения блок памяти и регулятор эталонного напряжения, выход которого соединен с вторыми входами первых блоков сра нения, датчик наличия полосы, вход которого соединен с выходом датчика петли, а выход - с вторым входом блока памяти Ll 3Однако известное устройство не , обеспечивает контроль размеров проk&ra и согласованное регулирование скоростей последующих клетей без изменения межклетьевых натяжений по лосы и без коррекции обжатия по клетям. Цель изобретения - повышение точ ности размеров готового проката. Указанная цель достигается тем, что система автоматического регулирования натяжения и размеров полосы содержащая электродвигатели прокатных валков клетей чистовой группы с последовательно соединенными преобразователями напряжения, измерите ли и регуляторы скорости, первые блоки сравнения,, первые входы котор соединены с выходами измерителей скорости, а выходы - с входами соответствующих регуляторов скорости, выходы которых соединены с входами преобразователей напряжения, последавательно соединенные датчик петли, второй блок сравнения, блок памяти и регулятор эталонного напря х:ения, выход которого соединен с вторыми входами первых блоков срав ения, датчик наличия полосы, вход ftOTOporo соединен с выходом датчика петли, а выход - с вторым входом блока памяти, дополнительно содержит нуль-орган, масштабный преобразователь, три блока регулируемых задержек, измеритель размера проката, третий блок сравнения, три ключа и два сумматора, вход нульоргана соединен с выходом блока памяти, а выход - с одним из входов масштабного преобразователя, второй вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком масштаба регулирования натяжения полосы, а второй вход - с измерителем размера проката, один из входов каждого из блоков регулируемых задержек соединен с одним из выходов масштабного преобразователя, а другие - с выходом измерителя скорости электродвигателя первой (по ходу прокатки) клети чистовой группы, выход первого блока регулируемой задержки через ключ соединен е входом первого блока сравнения электродвигателя второй (по ходу прокатки) клети и с входами первого и второго сумматоров, выход второго блока регулируемой задержки соединен с входами первого и второго су 1маторов, выход третьего блока регулируемой задержки соединен с входом второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров через ключи соединены с входами первых блоков сравнения регуляторов скорости приводных электродвигателей третьей и четвертой (по ходу прокатки) клетей чистовой группы. На черте;-:е приведена блок-схема системы автоматического регулирования натягсения размеров полосы. Система содержит прокатные клети 1 - 5, приводные электродвигатели 6-9 прокатных валков, измерители 10 - 13 скорости приводных электродвигателей, преобразователи 14 - 17 напряжения, регуляторы 18 - 21 скорости приводных двигателей, первые блоки 22 - 25 сравнения, датчик 26 петли, второй блок 27 сравнения, блок 28 памяти, регулятор 29 эталонного напряжения, датчик 30 наличия полосы, нуль-орган 31, масштабный преобразователь 32, блоки 33-35 регулируемых задержек, измеритель 36 размера проката на выходе последней клети чистовой группы, третий блок 37 сравнения, ключи 38 - 40 и сумматоры 41 и 42, причем первые входы первых блоков 22 - 25 сравнения соединены с выходами измерителей 10 - 13 скорости соответственно, а выходы - с входами соответствующих регуляторов 18 - 21 скорости, выходы которых соответственно соединены с входами преобразователей 14 - 17 напряжения, выход регулятора 29 эталонного напряжения соединен с вторыми входами первых блоков 22 - 25 сравнения, вход датчика 30 наличия полосы соединен с выходом датчика 26 петли, а выход - с вторым входом блока 28 памяти, вход нуль-орган 31 соединен с выходом блока 28 памяти, а выход - с одним из входов масштабного преобразователя 32, второй вхбд которого соединен с выходом третьего блока 37 сравнения, первый вход которого сое динен с эадатчиком (не показан) мас таба регулирования натяжения полосы а второй вход - с измерителем 36 ра мера проката, один из входов каждог из блоко 33 - 35 регулируемых задержек соединен с одним из выходо масштабного преобразователя 32, а другие - с выходом измерителя 10 скорости электродвигателя б (первый по ходу прокатки) клети 2 чистовой группы, выход первого блока 33 регу лируемой задержки через ключ 38 соединен с входом первого блока 23 сравнения электродвигателя 7 второй (по ходу прокатки) клети 3 и с входами первого 41 и второго 42 сумматоров, выход второго блока 31 регулируемой задержки соединен с входами первого 41 и второго 42 сумматоров, выход третьего блока 35 ре гулируемой задержки соединен с входом второго сумматора 42, выходы первого 41 и второго 42 сумматоров через ключи 39 и 40 соединены с входами первых блоков 24 и 25 сравнения регуляторов 20 и 21 скорости приводных электродвигателей третьей и четвертой (по ходу прокатки) клетей чистовой группы. Система работает следующим образом. Скорости клетей 1 - 5 определяются общим уровнем скорости прокатки, калибровкой стана и особенностями его технологии. В рассматриваемом варианте особенностью технологии является то, что между клетями 1 и 2 находится полоса в свободном состоянии (петля), а между остальными клетями 2-5 процесс прокатки осуществляется с натяжением. Прокатка с петлей требует согласованного скоростного режима клетей 1 и 2 (при чем высокоточного для поддержания заданной величины петли при отсутстВИИ возмущений), а режим натяжения требует рассогласования скоростей смежных клетей. При этом величина рассогласования скоростей клете оказывает влияние на ширину готового проката на выходе стана, что в свою очередь также требует высокоточной регулировки скоростей клетей. Например, для проволочного стана погрешность скорости клетей 2 или 5 на 0,5% дает отклонение ширины готового профиля на 0,1 мм (погрешность скоростей клетей 3 и 4 влияет .в меньшей степени на отклонение размера готового профиля). Требуемая точность регу71ировання скоростей клетей обеспечивается подсистемами автоматического регулирования скоростей. Перед началом прокатки установка скоростей клетей 2-5 осуществля,ется оператором стана вручную путем (регулирования эталонного-Uj) напряжения, поступающего на вход регулятора 29 эталонного напряжения. Изменением эталонного iJj напряжения осуществляется групповое согласованное регулирование скоростей клетей 2-5. Индивидуальное значение скорости каждой клети 1 - Б, а также величина исходного рассогласования скоростей устанавливается также оператором посредством изменения коэффициента передачи напряжения и задания в блоках 22 - 25 сравнения. Начальная скорость клети 2 устанавливается несколько выше (на 1-2%) скорости полосы с целью предотвращения подпора и тем самым улучшения условия захвата валками клети 2 переднего конца полосы, который имеет большие размеры сечения, чем его средний участок (основная длина) полосы. Передний конец полосы из предыдущей клети 1 направляется в клеть 2 по криволинейной (дугообразной) траектории (на чертеже обозначена пггриховой линией а ) . При этом образуется петля максимального прогиба до захода полосы в следующую клеть. После обжатия в клети 2 полоса направляется прямолинейно в клеть 3,, где также производится обжатие полосы, после чего она, имея еще меньшие размеры сечения, направляется также прямолинейно в клеть 4, а из нее в последнюю плеть 5 стана. Из последней клети 5 стана выходит готовый прокат. Прокатка полосы в клетях 2-5 осуществляется с натяжением.. Поэтому в этих клетях деформация полосы происходит за счет двух факторов: за счет обжатия и за счет натяжения. Высота готового профиля устанавивйется раствором валков последней клети стана, а ширина готового профиля может регулироваться как изменением раствора валков, т.е. изменением величины обжатия в любой из клетей, так и за счет изменения натяжения между этими клетями, кроме клетей 1 и 2, где технологией предусмотрено свободное состояние полосы (петля). Прокатка переднего конца в клетях 2-5 сопровождается одновременно уменьщением прогиба начальной петли, так как скорость клети 2 устанавливается несколько выше, а также вследствие того, что полоса имеет клиновидную форму по длине (сечение полосы в основном за счет горизонтального размера уменьшается к сере лине) . Однако полоса при этом попадает, в зону действия датчика 26 подсистемы автоматического регулирования петли, сигнал которого пропорционален прогибу ti петли, су мируется во втором блоке 27 сравнения с заданным напряжением U . пропорциональным заданному значению I прогиба петли. Результирующий сиг нал ли , пропорциональный отклонению заданного прогиба л, поступает на вход блока 28 памяти, выходнс з напряжение U которого воздействует на.регулятор 29 эталонного напряжения , вызывает уменьшение напряжения и задания в первых блоках 22 - 25 сравнения на одинаковую величину. Это в свою очередь уменьшает входные сигналы регуляторов 18 - 21 скорости и приводит к согласованному снижению скоростей клетей 2-5. Снижение скоростей клетей прекращается после достижения заданного зна чения петли, например положение 6. Если нет рассогласования скоростей клетей 1 и 2, а также сечение полосы не изменяется, то достигнутое зн чение петли остается неизменным. Уменьшение ti петли увеличивает выход датчика 26 и разбаланс в втоpdM блоке 27 сравнения растет, следовательно, увеличивается входной сигнал ,Л и блока 28 памяти, пропорционально которому возрастает его выход. Так как выходное напряжение блока 28 памяти поступает на вход регулятора 29 эталонного напряжения на его выходе напряжение уменьшаетс что приводит и к уменьшению напряже ния и задания в первых блоках 22 сравнения подсистем автоматического регулирования скоростей клетей 2Поэтому продолжается снижение скорости этих клетей, причем без изменения рассогласования, т.е. без изменения натяжения полосы. Снижени скорости клетей происходит до тех пор, пока петля не примет заданное положение 4i. При увеличении прогиба Ь уменьша ется выход , датчика 26, уменьшае ся разбаланс блока 27 сравнения, уменьшается входной сигнал u(J, уменьшается выход блока 28 памяти, увеличивается выход регулятора 29 эталонного напряжения, поэтому .увеличивается напряжение (J задания в блоках 22 - 25 подсистем автоматического регулирования скоростей кле тей 2-5. Увеличение скоростей этих клетей протекает также согласованно т.е без дополнительного изменения натяжения полосы. И это увеличение скоростей клетей осуществляется до тех пор, пока не восстановится заданный прогиб полосы. Как отмечалось раньше, передняя часть полосы имеет горизонтальный размер профиля больше, чем основной ее части. Аналогичная, только еще с большим масштабом, проявляется клиновидность изменения Ширины конечного участка -полосы (заднего конца) . Причиной этих отклонений являеагся прокатка с натяжением в черновых и промежуточных клетях стана, вследствие чего концы и средняя часть полосы прокатывается в указанных клетях в различных условиях, а именно передняя часть с переменным, дЪ момента установления, натяжением; средняя часть - с установившимся натяжением; концевая часть - без натяже:ния. Поэтому прокатка конечной части полосы в клетях 1 - 5 сопровождается наиболее интенсивным увеличением петли. При этом подсистема автоматического регулирования петли сохраняет заданный прогиб полосы за счет увеличения скоростей клетей 2-5. I И только самый конечный участок полосы (последние метры), равный длине петли между клемяти 1 и 2, перемещается по дугообразной траектории а направляющей петлеобразователя. Одновременно полоса уходит из зоны действия датчика 26 петли, который соединен с датчиком 30 наличия полосы. В момент ухода конца полосы из клети 1 срабатывает датчик 30 наличия полосы, который дает команду на запоминание выходного значения напряжения усилителем 28 с памятью. Пропорционально этому значению будет величина эталонного напряжения на выходе регулятора 29 эталонного напряжения и напряжение .Uiзадания в блоках 22 - 25 сравнения. Следовательно, и скорости клетей 2-5 сохраняют свое значение при уходе полосы из клети 1. Эти скорости заходные для следукацей полосы, т.е. захват и прокатка переднего конца последующей полосы осуществляется с той скоростью, с которой прокатывается задний конец предьвдущей полосы. Величиныэтих скоростей могут быть меньше установленных оператором, но их вполне достаточно для обеспечения надежного захвата, потому что секундные объемы переднего конца (сечение) полосы меньше секундных объемов конечного участка полосы (по той причине, что, как отмечалось раньше, задний конец прокатывается без натяжения в предшествующих клетях черновых и промежуточных групп). с целью стабипизации ширины готового профиля предлагаемой системой предусматривается дополнительный контроль отклонения размера полосы перед чистой группой клетей и регулирование натяжения в предлагаемой системе осуществляют посредством изменения рассогласования скоростей валков смежных клетей путем дополни тельного воздействия сигналом откло нения заданной петли на скорости электродвигателей чистовой группы с возрастающим по ходу прокатки масштабом. Это достигается тем, что снимаемое напряжение Ug блока 28 памяти поступает на нуль-орган 31, который соединен с входом масштабного преобразователя 32. В нуль-орган 31 подают также рег лируемое оператором в процессе настройки стана напряжение Ц. Величи ну напряжения U устанавливают тако чтобы при заданных значениях петли и ширины готового профиля, это напряжение компенсировало выходное на пряжение и блока 28 памяти в нуль-о гане 31, т.е. на его выходе величина сигнала равна нулю. В дальнейшем при отклонении петли от заданного значения в нуль-органе 31 возникает разбаланс и на его выходе появляется сигнал, который поступает на вхо масштабного преобразователя 32. Есл петля увеличивается, то сигнал положительный, а если петля уменьшает то сигнал на выходе нуль-органа отрицательный. В масштабном преобразователе 32 пропорционально задан ному масштабу и входному сигналу формируются управляющие напряжения: iди, tiUj. которые, поступая в блоки 33 - задержки, задерживаются в них на время f , Г, транспортирования полосы от датчика 26 измерителя петли до регулирующей клети и через ключи 38 - 40, а также сумматоры 41 и 42 поступают в блоки 23 - 25 сравнения подсистем автоматического регулирования скорости клетей 3 - 5. Ввод линии задержек, а также сум маторов обусловлен тем, что подсистемой автоматического регулирования натяжения предусмотрено поочередное регулирующее воздействие на натя жение полосы между клетями 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5 с увеличением масштаба регулирования к выходу стана. Это значит, что выходное напряжение ±дЩ масштабного преобразователя 32 посту пает через блок 33 задержки и ключ 38 в блок 23 сравнения, а также в сумматоры 41 и 42 и через них в бло ки 24 и 25 сравнения через одинако:вый промежуток времени JT, которое равно транспортированию полосы от датчика 26 петли до клети 3. При этом клети 3-5 синхронно изменяют скорости, воздействуя тем йамым на натяжение полосы между клетями 2 и 3 . Выходное напряжение iAUjмасштабного преобразователя задерживается в блоке 34 задержки на время t , равное транспортированию полосы от датчика 26 петли до клети 4, и, суммируясь с напряжением tл и в сумматорах 41 и 42, поступает в узлы 24 и 25 сравнения соответственно, изменяя согласованно (синхронно) скорости клетей 4 и 5, воздействуя тем самым на напряжение полосы между клетями 3 и 4. И наконец, выходное напряжение ±ДС/зМасштабного преобразователя 32 задерживается в блоке 35 задержки на время . транспортирования полосы от датчика 26 петли до клети 5, суммируется с напряжением Л С/, в сумматоре 42 и поступает в блок 25 сравнения, изменяя скорость клети 5 и регулируя тем самым натяжение полосы между клетями 4 и 5. Увеличение масштаба регулирующих воздействий на скорости клетей 3 - 5, а следовательно, и на натяжение полосы межт ду этими клетями достигается за счет того, что напряжение ± t в масштабном преобразователе 32 формируются по возрастающей зависимости к выходу стана. Современность регулирукяцих воздействий независимо от изменения ; .скорости п-рокатки достигается за счет синхронизации времени задержек ц, ич i f J , которая осуществляется путем ввода в блоки 33-35 задержек синхронизирующего напряжения измерителя 10 скорости, соединенного с валом . электродвигателя 6 клети 2. При увеличении скорости прокатки увеличивается сигнал с выхода измерителя скорости, а время f , i и uj блоков 33 - 35 задержек уменьшается обратно пропорционально величине этого сигнала и наоборот уменьшение скорости прокатки приводит к увеличению времени f , з задержек регулирующих напряжений 14и, tul) rfAU, Узлы и блоки предлагаемой системы могут быть реализованы на базе БСРАИ-ДИ. Таким образом, дополнительный контроль размера полосы перед чистовой группой клети и регулирование натяжения при помощи предлагаемой системы позволяют значительно повысить точность готового проката.

СИСТЕМА АВТОИ.ТМЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ И, РАЗМЕРОВ ПОЛОСЫ, содержащая электродвигатели прокатных валков клетей чистовой группы с последовательно соединенными преобразователями напряжения, измерители и регуляторы скорости, первые блоки сравнения, первые входы которых соединены с выходами измерителей скорости, а выходы - с входами регуляторов скорости, выходы которых соединены с входами преобразователей напряжения, последовательно соединенные датчик петли, второй блок сравнения, блок памяти и регулятор эталонного напряжения, выход которого соединен с вторыми входами первых блоков сравнения, датчик наличия полосы, вход которого соединен с выходом датчика петли, а выход с вторым вxoдo 1 блока памяти, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности размеров готового проката, она дополнительно содержит нуль-орган, масштабный преобразователь, три блока регулируемых задержек, измеритель размера проката, третий блок сравнения, три ключа и два сумматора, вход нуль-органа соединен с выходом блока памяти, а выход - с одним из входов масштабного преобразователя, второй вход которого соединен с выходом третьего блока сравнения, первый вход которого соединен с задатчиком масштаба регулирования натяжения полосы, а второй вход - с измерителем размера проката,§ один из входов каждого из блоков ре(Л гулируемых задержек соединен-с одним из выходов масштабного преобразователя, а другие - с выходом измерителя скорости электродвигателя первой (по ходу прокатки) клети чистовой2 группы, выход первого блока регули- руемой задержки через ключ соединен с входом первого блока сравнения ;о электродвигателя второй (по ходу прокатки) клети и, с входами первого и второго сумматоров, выход второго 4 блока регулируемой задержки соединен с входами первого и второго сумматоО Од ров i выход третьего блока регулируемой задержки соединен с входом второго сумматора, выходы первого и .второго сумматоров через ключи соединены с входами первых блоков iсравнения регуляторов скорости приводных двигателей соответственно третьей и четвертой (по ходу прокатки) клетей чистовой группы.