Устройство для автоматического управления процессом непрерывного отжига полосы Советский патент 1986 года по МПК C21D11/00 

1 I

Изобретение относится к автоматическому управлению процессом термообработки металлургической продукции и может быть использовано для процес - сов термохимической обработки полосового металла в проходных (протяжных) печах непрерывного действия, честна отжигаемой полосы.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока вычисления средних значений толщины и скорости .транспортировки полосы; на фиг.З - структурная схема блока памяти; на фиг.4 - структурная схема блока вычисления средневзвешенных толщин, в зонах отжига технологически активной части рабочего пространства печи с учетом количества раз- нотолщинных участков в каждой из них

Устройство (фиг.1) содержит измеритель 1 толщины полосы 2, отжигаемой в печи 3, измеритель 4 скорости транспортировки полосы, блок 5 вычисления длига-,1 полосы, блок 6 вычисления средних значений тогацины и скорости транспортировки полосы, умножитель 7, первый 8 и второй 9 сумматоры, блок 10 памяти, блоки 11 вычисления средневзвешенных толщин в зонах отжига технологически активной части рабочего пространства печи с учетом поличества разнотолвщнных З частков в каждой из них, делитель i 2, блок 13 вычисления расчетной ско- рости, регулятор 14 скорости транспортировки полосы и систему 15 управления приводом агрегата.

Выходы измерителя толщины и измерителя 4 скорости транспортировки полосы соединены со входами блока 6 вычисления средних значений толщины и скорости транспортировки, два выхода которого подключены к входам вычислителя 5 длины полосы и умножителя 7, выход вычислителя 5 длины полосы подключен к второму входу умножителя, а его выход соединен с входом

блока 10 памяти; I

Выходы блока 10 памяти подключены к входам соответствующих блоков 11 вычисления средневзвешенных толщин в зонах отжига технологически активной части рабочего пространства печи с учетом количества разнотолщинных участков в каждой из них, выходы которых подключены к входам второго сумматора 9.

359502

Второй сумматор 9, делитель 12, блок 13 вычисления расчетной скорости транспортировки полосы, первый сумматор 8, регулятор 14 скорости 5 транспортировки полосы и система 15 управления приводом соединены последовательно.

В качестве измерителя 1 толщины проката можно использовать рентгенов10

скии толщиномер.

Измеритель 4 скорости представляет собой тахогенератор или устройство измерения углового положения и времени поворота, установленные на

валу натяжных роликов или связанных через обкатной ролик с полосой.

В качестве блока 5 вычисления длины полосы можно использовать умножитель, реализующий вычисление зависимости

L t n-V

ср

где

1 - заданная периодичность опроса измер1 телей толщины и скорости;

п - заданное количество опросов измерителей толщинъ и скорости, выбранное для усреднения указанных параметров ;

VCP - усредненное значение скорости тр анспортировки полосы.

Блок 6 вычисления средних значений толщины и скорости транспортировки полосы (фиг.2) состоит из генератора 16 тактирующих импульсов, счетчика 17, ключей 18 и 19, интеграторов 20,21 и делителей 22 и 23, Выход генератора 16 тактирующих импульсов соединен с входом счетчика 17 и уп- равляемьЕ и входами ключей 18 и 19. Информационные входы этих ключей

подключены к двум входам, блока 6 вычисления средних значений толщины и скорости транспортировки полосы. Выход ключа I8 соединен последовательно с интегратором 20, делителем 22

и первым выходом блока 6 вычисления средних значений толщины и скорости. Выход ключа 19 соединен последовательно с интегратором 21, делителем 23 и вторым выходом блока 6 вычислеНИН средних значений толщины и скорости. Выход счетчика 17 соединен с в.торыми вxoдa и Делителей 22,23 и интеграторов 20 и 2.

31

Частота следования импульсов генератора 16 выбирается в зависимости от конкретргой величины скорости транспортировки полосы, характера изменения толщины, быстродействия измери- теля толщины.

Блок 10 памяти (фиг.З) представля ет регистр сдвига информации при на- , личии входного сигнала. Причем емкость регистра выбирается пропорционально количеству отрезков полосы определенной длины., размещенных от измерителя 1 толщины до вьпсода из печи 3 (гильотинные ножницы на выходе из агрегата). Блок 10 памяти разбит на участки 24 по количеству технологических зон. Выходами блока 10 памяти являются выходы участков, соответствующих зонам технологически активной части рабочего пространства пе- чи.

Блок 10 памяти состоит из 25 управления, входных вентилей 26,. регистров 27 оперативной памяти и выходных вентилей 28. Вход блока 10 памяти соединен со входом схемы 25 управления, информационный выход которой соединен с первым регистром 27 оперативной памяти, первый управляющий выход схемы 25 управления соеди- нен с управляющими входами входных вентилей 26, а второй управлягаптий выход схемы 25 соединен с управляюсщ ми входами вьгходных вентилей 28. Все регистры 27 оперативной памяти через входные вентили 26 последовательно соединены. К выходам регистров 27 подключены информацион1ГЬ е входы выходных вентилей 28, выходы которых соединены с выходами блока 10 памя- ти.

Схема 25 управления представляет обычный формирователь сигналов. При поступлении сигналов на вход схемы 25 по переднему фронту формируется сигнал, поступаюящй на второй управляющий выход схемы 25, а на первый yпpaвляющи5 выход схемы 25 поступает сигнал, сформированный по заднему фронту этого импульса. Таким образом при поступлении сигнала на вход схемы 25 на двух управляющих выходах появляются сигналы, сдвинутые во времени относительно друг друга. С информационного выхода схемы 25 сиг- налы поступают в первый регистр 27 оперативной паьшти, где информация записьтается. Сигнал со второго уп0

-

0 5 0

5 0 5

равляющего выхода схемы 25 поступает на управляющие входы выходных вентилей 28, которые открываются и через них поступает информация с выходов регистров 27 на соответствующие выходы блока 10 памяти. Через время, равное длительности сигнала, на выходе блока 10 памяти, а соответственно и на входе схемы 25 формируется второй управляющий сигнал, который появляется на первом управляющем выходе схемы 25. Этот сигнал открывает все входные вентили 26, в результате чего информация сдвигается с предыдущего регистра в последующий. Последующая информация на входе блока 10 памяти сдвигает по регистрам 27 информацию и выдает ее на выходы блока 10 памяти (для упрощения схемы и описания работы цепи синхронизации и сброса не показаны).

Блоки 11 вычисления средневзвешен- нък толщин в зонах отжига технологи- 4ecKii активной части рабочего пространства печи с учетом количества разпотолщинных участков в каждой из них предстггвляют собой однотипные вычислители, количество которых определяется количеством рабочих зон отжига в печи 3.

Блок 11 вычисления средневзвещен- ной толплп ы в зоне отжига технологически активной части рабочего пространства печи 3 (фиг.4) состоит из сумматора 29 ;- 1 оговходового. умножителя 30 и делителя 31.

Информационные входы блока I1 соединены с . aTopoM 29. Выход сз мма- тора 29 подключен к первому входу умножителя 30, на второй вход поступает значение коэффт циента К, , постоянного для данной i-й зоны и учитывающего степень участия данной зоны в процессе отжига. Выход :/множителя 30 подключен ко входу делителя 31, на второй вход которого поступает значение длины зоны ; а выход делителя 3 соединен с выходом блока 11,.

Б качест}зе блока 5 вычисления дли- полосы., умножителя 7, сумматоров 8 и 9, делтггеля 12, используемых в устройстве, можно использовать серийные блоки умгюжения и деления, которыми комплектуются процессоры.

Операции арифметических вычислений выполняет арифмет1гческий универ- сальньй расширитель.

Устройство работает следующим образом.

В процессе отжига сигналы с измерителей 1 и 4 толщины и скорости транспортировки полосы 2 подаются на два входа блока 6 вычисления средних значений толщины и скорости транспортировки полосы.

Значения толщины и скорости транспортировки полосы через ключи 18 и 19 при наличии сигнала на управляю- пих входах импульса генератора 16 поступает на входы интеграторов 20 и 2I. Следующий импульс с выхода генератора -16 также открывает ключи 18 и 19, и новые значения толщины и скорости транспортировки полосы поступают на входы интеграторов 20 и 21, в которых происходит суммирование этих значений с предыдупщм.

Одновременно импульсы генератора

16поступают на вход счетчика 17, в котором подсчитываются. Емкость счетчика выбирается в зависимости от желаемого числа измерений толищны и скорости транспортировки полосы, по которому происходит усреднение этих параметров. При заполнении счетчика

17импульсами генератора 6j т.е. при достижении количества измерений числа .h , с выхода счетчика 17 поступает на вторые входы делителей 22- и 23 запускающий сигнал, по которому происходит вычнсле:ние в делителе 22 средней толщины h. по зависимости

ь - 2:hv

hep - --,

(2)

где делимое поступает на первьй вход делителя 22 с выхода интегратора 20. В делителе 23 происходит- вы- числеюте средней скорости,транспортировки полосы по зависимости

h:

.(3)

где делимое 2ZV; поступает на первый вход делителя 23 с выхода интегратора 2.

Задний фронт импульса с выхода счетчика 17 сбрасывает в ноль интеграторы 20 и 21 и блок б готов к усреднению измерений толщины и скорости транспортировки следующего -участ- ка полосы.

Средние значения толщигоз и скорости транспортировки полосы поступают с выходов делителей 23 и 22 соответ- ственно на первый и второй выходы блока 6,

Таким образом, через каждые h измерений мгновенных значений толщины и скорости на выходах блока 6 вьфаба- тываются средние значения этих параметров .

С выхода блока 6 вычисления средних значений средняя толщина поступает на вход умножителя 7, в средняя скорость транспортировки полосы через вычислитель 5 полосы, в котором определяется длина полосы, прошедшая за время опроса, поступает на второй вход умножителя 7, вычисляющего произведение длин и толщин разно- толщинных участков, которые поступают в блок 10 памяти и хранятся там. По соответствующим каналам, отвечающим номерам зон отжига, значения произведений поступают на входы блоков 1I вычисления средневзвешенных тол- цин в зонах отжига технологически активной части рабочего пространства печи с учетом количества разнотол- )4инных участков в каждой из них.

Рассмотрим работу одного из бло- хов 1 1 ,, так как все остальные работают аналогично, с той разницей, что блоки каждой зоны имеют свои коэффициенты К. и длины зон Ij .

На входы сумматора 29 поступает произве/ ение ( , 1; ) каждого участка полосы, находящегося в этой зоне отжига., В сумматоре 29 эти величины складьгеаются и на вход умножителя 30 поступает значение суммы (2Zhj,p Lj). В умножителе 30 вычисляется произведение (К. Lj ), которое поступает в делитель 31. В делителе 31 вели- чины, пocтyпaющIie на два входа, де

лятся., и результат

S -. Ki(2j}ce.:Li)

- 1

(4)

вычисления с выхода, делителя 31 поступает на выход блока 11.

Смена информации на входах сумматора 29 изменяет значение средневзвешенной толщины в зоне отжиг а.

Таким образом, по каждой зоне отжига печи 3 с поступлением информации об участке Ъ полосы 2 на вход блока 10 запоминания, а следователь71

но, изменении информации на входах блоков 1 1 вьгчисляготся значения средневзвешенных толщин, поступающих на выходы блоков 11.

Полученные в блоках 11 значения средневзвешенных толщин в каждой из зон отжига поступают на входы сумматора 9, где они суммируются и подаются на вход делителя 12, в котором осуществляется определение средневзвешенной толщины во всем технологически активном рабочем пространстве

N

печи по зависимости У h /N, где

N - количество зон. Полученное значение толщины поступает на вход блока 13 вычисления расчетной скорости транспортировки полосы, „v в котором определяется скорость транспортирования полосы по следующей зависимости

V К-,- h.

где to - длина технологически активной час ти рабочего пространства печи;

hg - средневзвешенная толщина отжигаемой полосы, находящейся в технологически активной части рабочего пространства печи;

К - коэффициент, учитывающий интенсивность воздействия на полосу конкретного технологического процесса отжига на дпине технологически активной части рабочего прост- рднства печи t ,

Значение коэффициента К определяется экспериментальным путем для конкретного технологического процесса.

Значение расчетной скорости транспортировки полосы поступает на вход сумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал о действительной скороститранспортировки полосы от измерителя 4 скорости транспортировки полосы;

При наличии рассогласования между расчетной и действительной скоростями транспортировки полосы, сигнал рассогл ования поступает в регулятор 14 скорости транспортировки полосы, который .через систему I5 управления приводом агрегата обеспечивает стабилизацию скорости транспортировки полосы на заданном уровне.

1

-

2359508

Введение измерителя скорости и блока вычиЬления длины полосы позволяет в устройстве управлять скоростью транспортировки полосы с учетом ее 5 продольной разнотолпщнности, а также организовать обратную связь по скорости за счет подачи сигнала с выхода измерителя скорости транспортировки полосы на вход первого сумматора,

to на другой вход которого поступает значение расчетной скорости транспортировки полосы.

Тем самым достигается стабилизация скорости транспортировки полосы

5 на заданном уровне, что повьшгает качество обжигаемой полосы.

Конструкция блока памяти и введение блоков вычисления средневзвешенных толщин в каждой из зон отжига

технологически активной части рабочего пространства печи с учетом количества разнотолщинных участков в каждой из них позволяет учесть конструктивные особенности протяжных печей

(башенного или горизонтального типов) , а именно наличие отдельных технологических камер, в которых протекают соответствующие стадии технологического процесса отжига и нёиден30 тичные условия в зонах каждой из камер, что также повьшзает качество отжигаемой полосы.

Таким образом, введение в устрой35 ство измерителя скорости транспортировки полосы вычислителя длины полосы, блока вычисления средних значений толщины и скорости транспортировки полосы, умножителя блока памяти,

.40 блоков вычисления средневзвешенных толщин по количеству зон отжига в технологически активной части рабочего пространства печи с учетом количества разнотолщинных участков в каж45 дои из них, сумматора, делителя и блока вычисления -расчетной скорости транспортировки полосы позволяет повысить качество отжигаемого полосового металла за счет улучшения качест50 ва управления процессом отжига, рациональным выбором дополнительньгх корректирующих воздействий по скорости транспортировки полосы, учитывающих конкретные технологические усло55 ВИЯ на объекте и наличие обратной связи по управляющему параметру.

Внедрение устройства в промышленную эксплуатацию позволяет повысить

9123595010

качество выхода обрабатьгеаемого ме- новременное увеличение производитель- талла на 0%, при этом ожидается од- ности агрегата на 19%,

/

иг.г

к д /1 о к а и f/

-„л

.gj4.l.| I I III

.

J 0

/У g I- Jf

Фиг:3

IT

f(l

30

А Л

nil-::::-IIII It

От блока Ю

Фи2Л

Составитель ГО.Рыбьев Редактор П.Коссей Техред В.Кадар КорректорJB.Cfflffliflcafl

Заказ io63/25 Тираж 552Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

//

CP

ТКблокад

f.i