Устройство управления ускоренным охлаждением проката Советский патент 1989 года по МПК B21B37/10 

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства и может быть использовано в системах управления ускореннь м охлаждением проката на отводящих рольгангах станов горячей прокатки для регути1рования температуры проката перед смоткой его в рулон.

Цель изобретения - повь шение качества проката за счет повышения точности регулирования температуры смотки по длине проката.

На фиг. 1 представлена схема устройства управления ускоре)П(ым охлаждением проката; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 -схема распределителя.

Устройство управления охлаждением проката (фиг. 1) содержит измерители 1-4 температуры конца прокатки, температуры смотки, толщины и скорости перемещения проката, блок 5 задания, блоки 6 и 7 возведения в степень, блоки 8-10 деления, сумматоры 11-15, блоки 16-20румножения, блоки 21-23 памяти, распределитель 24, установку 25 охлаждения и блок 26 управления. Вход блока 6 возведе 1ия в степень соединен с измерителем 1 и первым входом сумматора 12, выход - с первым входом блока 16 умножения. Первый вход блока 8 деления соеди} :сн с измерителем 3 толщины, второй вход-v с пятым вь ходом блока 5 задания,

4 00

СР

ход - с TpeTiiHM Бходом блока 16 умножения и иторыми входами блоков 17 и. 18 умножения. Первый вход сумматора 11 соединен с первым выходом блок 5 задания и вторым входом блока 16 ум1 ожения, второй вход - с вторым выходом блока 5 задания, выход - с первым входом блока 17 умножения, вход блока 7 возведения в степень соединен с третьим выходом блока 5 задания и вторым и первым входами сумматоров 12 и 13, выход - с первым и третьим входами блоков 18 и 17 ум 1ожения, второй вход сумматора 13 соединен с измерителем 2 температуры смотки, выход - с первым входом блока 22 памяти. Первый вход блока 2 упраплепия соединен с измерителем 4 скорости перемещения проката и вто- рыми входами блоков 19 и 20 умножения, второй вход - с входом Сброс устройства, первый выход - с вторым входом блока 22 памяти, йторой выход - с Третьими входами блоков 21- 23 памяти, третий выход - с рторым входом блока 23 памяти, четвертый выход - с вторым входом блока 21 памяти, пятые выходы - с управляющими входами распределителя 24. Первый вход блока 19 умножения соединен с выходом сумматора 12, выход - с пер- дым входом сумматора 14, второй и третий входы которого соединены с выходами блоков 17 и 16 умножения, выход - с первьм входом блока 10 деления, Первый и второй входы блока 9 деления соединены с выходами блоков умножения 20 и памяти 23, выход с вторым входом сумматора 15, первый и третий входы которого соединены с четвертым выходом блока 5 заданяя и выходом блока 18 умножения, выход - с вторым входом блока 10 деления, первый вход блока 21 памяти соединен с выходом блока 10 деления и первым входом блока 23 памяти, выход - с информационным входом распределителя 24, выходы которого соединены с входами установки 25 охлаждения Блок 26 управления (фиг. 2) содержит датчик 27 наличия проката, ключи 28 и 29, формирователи 30-33, элементы ИЛИ 34 и 35, блок 36 задания, интегратор 37, сумматор 38, компараторы 39-43 и т.д. по числу сек- ций установки охлаждения и соответствующие триггеры 44-48 со счетным входом. Первый и второй входы ключа

5 0 5 0 5

0

28 соединены с прямым и инверсным выходами датчика 27, третиг вход - с инверсньпч выходом триггера 48, входом формирователя 31 и третьим входом ключа 29, выход - с входом формирователя 30 и вторым входом интегратора 37. Первый вход элемента ИЛИ 34 соединен с выходом формирователя 30, второй вход - с вторыми входами блока 26, элемента 35 и триггеров 44, 48, 45-47, выход -с третьим входом интегратора 37, первый вход которого соединен с первым входом блока 26, выход - с первым входом сумматора 38, первый и второй входы ключа 29 соединены с выходами блока 36, выход - с вторым входом сумматора 38, входы компараторов 39, 40, 41-43 соединены с выходом сумматора 38, выходы - с первыми входами триггеров 44, 48, 45-47, прямые выходы триггеров 44, 45-47 являются выходами блока 26, входы формирователей 32 и 33 соединены с прямыми выходами триггеров 44 и 48, а выходы являются выходами блока 26, первый вход элемента ИЛИ 35 соединен с выходом формирователя 31, а выход является выходом блока 26.

Распределитель 24 (фиг. 3) содержит компараторы 49-51 и элементы 52- 54 по числу секций установки охлаждения. Входы компараторов соединены с информационным входом распределителя, выходы - с первььми входами элементов И, вторые входы которых соединены с управляющими входами распределителя, а выходы являются выходами распределителя. Уровни срабатывания компараторов 49-51 предварительно устанавливают соответствующими величинам 1, 21с,... и т.д., где 1р - длина одной секции.

Устройство работает следующим образом.

Начальную длину 1,|3оны ускоренного охлаждения, необходимую для охлаждения проката от температуры Т . конца прокатки до заданной температуры Tj,j смотки, определяют (как и в прототипе) в соответствии с выражением

1.,

(Т - Т W - - т 1 - - т (L-l к Vi К.1 1 ь cwV 1W - Т

У h «5

(1)

где V К h

-скорость перемещения проката;

-радиационный коэффициент;

-толщина проката)

1, - длина зоны воздушного охлаждения перед установкой ускоренного охлажденияj L - длина отводящего рольганга W, - заданная скорость ускоренно

го охлаждения.

Если после охлаждения проката при начальной длине 1,, заданная температура Tj-vijue достигается, а имеет место недоохлаждение или переохлаждение проката, то это свидетельствует о том, что интен(ивность ускоренного охлаждения не соответствует заданной скорости Wv( ускоренного охлаждения. При заданной скорости W, на длине 1у падение температуры проката должно составлять ЛТч . Недоохлаждение проката на означает, что падение температуры проката на длине состав-

ляет ДТ у - 4 Т(. , а скорость ускоренного охлаждения

Tvj.- AT см

W,n

/V

0

вают в исходное состояние блок 2ь управления, который импульсом СВ устанавливает в исходное состояниебло- - ки 21-23 памяти. После этого по сигналам СМ, КП1, и КП2 блока 26 блоки 21-23 удерживаются в режиме памяти. По сигналам УПР1 блока 26 распределитель 24 закрыт, сигналы УПР2 на его

0 выходе равны нулю, секции установки 25 охлаждения выключены.

При появлении проката на отводящем рольганге по сигналу V скорости перемещения проката блок 26 начинает

5 отслеживать местоположение проката. По температуре Т,, конца прокатки блок 6 возведения в степень формирует сигнал Т. По толщине h и коэффициенту К блок 8 деления формирует сигнал K/h. В блоке 16 умножения формируется сигнал (K/h). В маторе 11 формируется сигнал L - 1,, в блоке 7 возведения в степень ,4

5

сигнал Т

с«з

а в блоке 17 умножения jА

произведение (K/h) Т.,, (L - 1 ,) . В

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства и может быть использовано в системах управления ускоренным охлаждением проката на отводящих рольгангах станов горячей прокатки для регулирования температуры проката перед смоткой его в рулон. Цель изобретения - повышение качества проката за счет повышения точности регулирования температуры смотки по длине проката. Изобретение позволяет повысить качество проката (П) за счет повышения точности регулирования температуры смотки передней и задней частей П. Для этого в устройство введены дополнительный блок памяти и блок управления, которые позволяют устранить резкие изменения расхода охладителя при охлаждении передней и задней частей П. В описании изобретения приведена формула для вычисления длины зоны ускоренного охлаждения. 3 ил.

Переохлаждение проката на Л Т означает, что падение температуры проката на длине 1 составляет ЛТ- +

+ , дения . aicMV

а скорость ускоренного -ЛТ vi ЛТсл, ,.

v«

. Следовательно, после обна-.

1 охлажЛТ

см

Так как при недоохлаждения

НИИ положительно, а при переохлаждении Л Т см отрицательно, то достаточно для определения скорректированной длины зоны ускоренного охлаждения в формуле (1) вместо W использовать выражение

ружения отклонения Т ( Т . - - Т(-„ 3 длина 1у зоны ускоренного охлаждения может быть определена по выражению (1) при W V, г или W , W в зависимости от знака отклонеW,

.

5 задания 1

(2)

устанавливают

L, TC ,и W . ИзмеВ блоке

значения К, j.,, ,, рители 1,2,3 и 4 измеряют соответственно температуру конца прокатки (ТД), температуру смотки (Т), толщину h и скорость V перемещения проката.

Перед началом работы импульсом Сброс, поступающим, например, с пульта управления станом, устанавли0

5

0

определяется разность блоке 19 умножения (ТкпTC«,) V, а в сум14 - разность Тткп- Т,„э)У

5

0

сумматоре 12

т - т п КП СМ5

произведение маторе

- (К/Ь)1,т;„- (K/h)T ,з(Ь - 1 , . соответствующая числителю выражения (1). В блоке 18 умножения формируется произведение (K/h)T(..,j, в сумматоре 15 - разность W , - (K/h). При этом на выходе блока 9 деления сигнал равен нулю,так как равен нулю выходной сигнал блока 20 умножения из-за нулевого выходного сигнала блока 21 памяти. Т.е. сигнал на выходе сумматора 15 соответствует знаменателю выражения (1), а на выходе блока 10 деления - необходимой длине 1 зоны ускоренного охлаждения.

По сигналу КП2 из блока 26 блок 23 памяти запоминает значение 1у, на передней части проката. Блок 21 памяти после появления передней части проката в зоне измерения температуры конца прокатки по сигналу КП1 из блока 26 переводится в режим отслеживания входного сигнала, поэтому на

выходе его повторяется сигнал 1.

По

мере перемещения проката по отводящему рольгангу сигналы УПР1 блока 26 открывают распределитель 24, в зависимости от длины 1у формируются сигналы УПР2, включающие секции установки 25 охлаждения. Через открывшиеся секции охладитель поступает на

прокат и охлаждает ei o. После появления проката в зоне измерителя 2 измеряется температура Т смотки, в сумматоре 13 определяется отклонение ЛТ Tf. - Тр,. По сигналу СМ из блока 26 блок 22 памяти запоминает значение Т. на передней части проката. В блоке 20 умножения определяется произведение 4To«V, в блоке 9 деления - сигнал ()/1у, поступающий на вычитающий вход сумматора 15. Последний теперь вместо сигнала W,, - (., формирует сигнал W ,, - - (К/Ь)т:.з- .V)/,.

Таким образом, после появления отклонения йТ С.1Л температуры смотки вместо величины W используется W , - ( / /1., , т.е. производится коррекция длины зоны ускоренного охлаждения: длину 1 этой зоны определяют по тому же выражению (1), заменяя W, на выражение (2). Сигнал скорректированной длины 1у через блок 21 памяти поступает в распределитель 24, который выдает сигналы на включение дополнительных секций Или выключение части секций установки 25. В дальнейшем, когда задняя часть

проката уходит из эоны измерения тем- 30 поступает сигнал скорости перемещения проката, поэтому выходной сигнал интегратора соответствует пути 1, .проходимому передним концом проката от начала рольганга. По этому сигнапературы конца прокатки, по сигналу КП1 из блока 26 блок 21 запоминает 9екущее значение длины 1 и часть проката продолжает охлаждаться в соответствии с этим значением

«

По мере ухода задней части прока

35

- V

та из установки 25 охлаждения по сигналам УПР1 блока 26 распределитель 24 формирует команды на выключение секций установки 25 охлаждения. Когда задний конец проката покидает отводящий рольганг, блок 26 формирует сигнал СБ, возвращающий блоки 21-23 памяти в исходное состояние.

При появлении следующего изделия устройство работает аналогично.

Блок 26 управления (фиг. 2) работает следующим образом.

В блоке 36 устанавливают величины, соответствующие длинам „ и 1 передней и задней неохлаждаемых частей проката. Уровни срабатывания компараторов 39 и 40 соответствуют расстоянию от начала отводящего рольганга до зон измерения температуры конца прокатки и температуры смотки соответственно, а компараторов А1-43 до секций 1-N установки охлаладения соответственно.

40

45

50

55

лу и сигналу длины 1 передней неохлаждаемой части проката, поступающему через ключ 29 из блока 36 задания, в сумматоре 38 формируется сигнал 1, 1 - 1п, соответствующий текущему местоположению начала охлаждаемой части проката.

По мере достижения сигналом 1 уровней уставок компараторов 39-43 они срабатывают и устанавливают триггеры 44-48 со счетным входом в единичное состояние. Триггер 44 срабатывает, когда начало охлаждаемой части проката приходит в зону измерения температуры конца прокатки, и на выход блока 26 управления выдается единичный сигнал КП1, переводящий блок 21 памяти (фиг, 1) в режим отслеживания входного сигнала. По переднему фронту этого сигнала формирователь 32 вьфабатмвает импульс КП2, на вре.мя действия которого блок 23 памяти переводится в режим отслеживания входного сигнала. По завершении импульса КП2 блок 23 памяти переходит

В начале работы импульсом Сброс интегратор 37 через элемент ИЛИ 34 и тригг еры 44-48 устанавливают в исходное состояние. Этот импульс вьща- ется также на выход блока 26 (сигнал СБ на выходе элемента ИЛИ 35).

На прямых выходах триггеров сигналы равны нулю, т.е. равны нулю

выходные сигналы УПР 1, КП1, КП2, СМ. По единичному сигналу с инверсного выхода триггера 48 ключи 28 и 29 находятся в положении, когда выходы их замкнуты на первые входы.

При появлении переднего конца проката на отводящем рольганге датчик 27 наличия проката, установленный в последней клети стана, выдает единич- ньй сигнал на прямом выходе. Этот

сигнал через ключ 28 поступает в

формирователь 30, По переднему фронту сигнала формирователь, вырабатывает короткий импульс сброса, поступающий через элемент ИЛИ 34 на третий

вход интегратора 37. По завершении этого импульса сигнал наличия, поступающий на второй вход интегратора, переводит его в режим интегрирования. На первый вход интегратора 37

35

40

45

50

55

лу и сигналу длины 1 передней неохлаждаемой части проката, поступающему через ключ 29 из блока 36 задания, в сумматоре 38 формируется сигнал 1, 1 - 1п, соответствующий текущему местоположению начала охлаждаемой части проката.

По мере достижения сигналом 1 уровней уставок компараторов 39-43 они срабатывают и устанавливают триггеры 44-48 со счетным входом в единичное состояние. Триггер 44 срабатывает, когда начало охлаждаемой части проката приходит в зону измерения температуры конца прокатки, и на выход блока 26 управления выдается единичный сигнал КП1, переводящий блок 21 памяти (фиг, 1) в режим отслеживания входного сигнала. По переднему фронту этого сигнала формирователь 32 вьфабатмвает импульс КП2, на вре.мя действия которого блок 23 памяти переводится в режим отслеживания входного сигнала. По завершении импульса КП2 блок 23 памяти переходит

снова в режим памяти, сохраняя значение сигнала 1у на передней части проката. Единичные сигналы 1-N с выходов триггеров (сигналы УПР1) выдаются в распределитель 24.

При срабатывании триггера 48 в момент прихода начала охлаждаемой части проката в зону измерения температуры смотки формирователь 33 вырабатывает импульс СМ, на время действия которого блок 22 памяти переводится в режим отслеживания входного сигнала. По завершении импульса СМ блок 22 памяти переходит снова в режим памяти, сохраняя значение сигнала Л Т см на передней части проката. По нулевому сигналу с инверсного выхода триггера 48 переключаются ключи 28 и 29. С инверсного выхода датчика 27 наличия нулевой сигнал через ключ 28 поступает на второй вход интегратора 37 и переводит его в режим памяти. Из. блока 36 в сумматор 38 через ключ 29 поступа ет сигнал длины Х задней неохлаждаемой части проката.

В дальнейшем, когда задний конец проката выйдет из последней клети. Датчик 27 наличия возвращается в исходное состояние и на инверсном выходе его появляется единичный сигнал По переднему фронту этого сигнала формирователь 30 вырабатывает импульс сброса, поступающий через элемент ИЛИ 34 на третий вход интегратора 37. Выходной сигнал интегратора принимает нулевое значение, выходной сигнал сумматора равен отрицательному значению Ij, компараторы 39-43 возвращаются в исходное состояние, состояние триггеров 44-48 не изменяется. По за- вершении импульса формирователя 3(1 по единичному сигналу с выхода ключа 28, поступающему на второй вход интегратора 37, он переходит в режим интегрирования. Выходной сигнал его соответствует пути 1, проходимому задним концом проката от начала рольганга В сумматоре 38 формируется разность 1, 1 - Ij, соответствующая текущему местоположению конца охлаждаемой части проката. По мере достижения сигналом 1 уровней уставок компараторов 39-43 они срабатывают и устанавливают триггеры,44-48 со счетным входом в исходное состояние. Выходные сигналы 1-N (сигналы УПР1), КП блока 26 принимают нулевое значение. Значения сигналов КП2

10

15

20

5

0

5

0

5

0

5

и СМ не изменяются, так как формирователи 32 и 33 на обратный перепад входного сигнала не реагируют. Единичный сигнал с инверсного выхода триггера 48 переводит ключи 28 и 29 в исходгГое состояние, а по переднему фронту этого сигнала формирователь 31 вырабатывает импульс сброса, поступающий через элемент ИЛИ 35 на выход блока 26 (сигнал СБ). При появлении следующего изделия блок 26 работает аналогично.

Распределитель 24 работает следующим образом (фиг. 3)

При появлении на информационном входе распределителя 24 сигнала, соответствующего рассчитанной длине зоны ускоренного охлаждения, срабатывают компараторы 49-51. Единичные сигналы с выходов сработавших компараторов поступают на первые входы элементов 52-54 элементов И. Когда начало охлаждаемой части проката появляется под секциями установки охлаждения, входные сигналы 1-N (сигналы УПР1), распределителя 24 принимают единичные значения. По совпадению единиц на входах элементов 52-54 эти элементы срабатывают и формируют единичные выходные сигналы 1,2... (сигналы УПР2) распределителя 24. По мере ухода задней части проката входные сигналы и, следовательно, выходные сигналы распределителя 24 принимают нулевое значение.

Таким образом, за счет введения дополнительного блока памяти, блока управления и соответствующих связей устройство позволяет повысить точность регулирования температуры смотки за счет уменьщения погрешностей регулирования расхода охладителя при охлаждении передней и задней частей проката и тем самым повысить качество проката. В заявленном объекте корректирующую функцию выполняют блоки 22 и 23 памяти и блоки умножения 20 и деления 9 совместно с сумматором 15 и другими элементами устройства, одновременно выполняющими основную функцию определения исходной длины зоны ускоренного охлаждения. Таким образом, отпадает необходимость в отдельном блоке коррекции.

Формула изобретения

Устройство управления ускоренным охлаждением проката, содержащее установку охлаждения с секциями, измерители температур конца прокатки. и смотки, толщины и скорости проката блок задания, два блока возведения D степень, три блока деления, пять сумматоров, пять блоков умножения, два блока памяти и распределитель, вход первого блока возведения в степень соединен с измерителем температуры конца прокатки и первым входом второго сумматора, выход - с первым входом первого блока умножения, первый вход первого блока деления соединен с измерителем толщины проката, первьш вход первого сумматора соединен с первым выходом блока задания и вторым входом первого блока умножения, второй вход - с вторым выхо- дом блока задания, выход - с первым ))ходом второго блока умножения, вход второго блока возведения в степень соединен с третьим выходом блока задания, вторым входом второго сумматора и первым входом третьего сумматора, выход - с первым входом третьего блока умножения, второй вход третьего сумматора соединен с измерителем температуры смотки, третий вход первого блока умножения соединен с вторым входом третьего блока умножения, первый вход четвертого блока умножения соединен с выходом второго сумматора, второй вход - с измерителем скорости, выход - с первым входом четвертого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго блока умножения, выход с первым входом третьего блока деления, первый вход пятого сумматора соединен с четвертым выходом блока задания, второй вход - с выходом . второго блока деления, выход - с вторым входом третьего блока деления.

выход которого соединен с первым входом первого блока памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения качества проката путем повышения точности регулирования температуры смотки по длине проката, оно снабжено третьим блоком памяти и блоком управления, второй вход второго блока умножения соединен с вторым входом третьего блока умножения и выходом первого блока деления, третий вход - с выходом второго блока возведения в степень, второй вход

первого блока деления соединен с тятым выходом блока задания, первый вход блока управления соединен с измерителем скорости, второй вход - с входом Сброс устройства, первьш

вынод - с вторым входом второго блока памяти, второй выход - с третьими входами первого, второго и третьего блоков памяти, третий выход - с вторым входом третьего блока памяти,

четвертый выход - с вторым входом первого блока памяти, пятые выходы - с управляющими входами распределителя, первый вход второго блока памяти соединен с выходом третьего сумматора,

выход - с первым входом пятого блока умножения, второй вход которого соединен с измерителем скорости, выход - с первым входом второго блока деления, первый вход третьего блока памяти соединен с выходом третьего блока деления, выход - с вторым входом второго блока деления, третьи входы четвертого и пятого сумматоров соединены соответственно с выходами первого и

третьего блоков умножения, информационный вход распределителя соединен с выходом первого блока памяти, выходы - с входами установки охлаждения.

фиг.1

3«

/ .

JtfpJ

li-j-rpoBa

(Pt/,J

Составитель Ю.Передерни

Техред И.Ходанич Корректор О.Ципле

. /, о. 1 / 1 /,

Тираж 459

;:v; apcTEe4Horo комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

32

Hfti

vnpi

i-) /7

-

,,I1 CAf

- tlfrh

U j/ -

r

J6

til

Подписное