Способ для автоматического регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК B21B37/02 

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно к регулированию толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки.

Автоматическое регулирование позволяет сузить диапазон колебаний толщины полосы от заданного значения.

Годным считается прокат, отклонения толщины которого не выходят за пределы положительного и отрицательного нормируемых допусков. Благодаря соответствующему выбору заданного значения возможно вести прокатку со средним значением текущей толщины меньше номинального, что повышает эффективность производства, экономит подкат,

Известен способ автоматического регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки, при котором контролируют толщину полосы на выходах клетей, сравнивают текущие значения толщин с заданными значениями и изменяют скорости валков групп предыдущих контролируемой либо последующих, включая контролируемую, клетей, до нулевых значений результатов сравнения, при этом заданное значение конечной толщины полосы выбирают минимальным в пределах отрицательного допуска на толщину холоднокатаных полос.

Известно устройство, реализующее данный способ автоматического регулирования толщины полосы, которое содержит измеритель толщины за последней клетью, первый сумматор, первый регулятор, систему управления скоростью последней клети, соединенные последовательно. Второй вход первого сумматора соединен с выходом первого задатчика толщины. Кроме того, известное устройство содержит измеритель толщины за предпоследней клетью, второй сумматор, второй регулятор, соединенные последовательно. Выход второго регулятора соединен с входами систем управления скоростью валков всей группы клетей, исключая две последние. Второй вход второго сумматора соединен с выходом второго задатчика толщины.

Недостатком известных способа и устройства автоматического регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки является то, что текущее значение толщины проката может меняться в зависимости от наследственной разнотол- щинности и динамических возможностей системы регулирования. В результате мгновенные значения конечной толщины полосы могут выйти за границу допуска, что приведет к браку по толщине полосы.

Целью изобретения является повышение выхода годного проката.

Поставленная цель достигается тем, что заданное значение конечной толщины поло- сы выбирают минимальным в пределах отрицательного допуска, но с учетом амплитуды отрицательных по знаку отклонений толщины проката, которая прогнозируется по амплитуде колебаний толщины полосы перед последней клетью.

На фиг. 1 приведены эпюры сигналов для пояснения предлагаемого способа; на фиг. 2 - функциональная схемы предлагаемого устройства; на фиг. 3 - функциональ- ная схема измерителя амплитуды.

Способ осуществляют следующим образом.

Регулирование толщины за предпоследней клетью к-клетевого стана по известному способу обеспечивает равенство средне го зна- чения толщины заданному значению . При этом в спектре колебаний толщины присутствуют высокие частоты, амплитуду которых невозможно уменьшить из-за ограниченного быстродействия системы регулирования. На фиг. 1 колебания толщины, измеренные на выходе предпоследней клети, обозначены АН - i(t) и для упрощения изображены в виде пилообразного сигнала, меняющегося по амплитуде во времени. Текущее время на эпюрах разбито на отрезки, каждый из которых равен времени Т транспортирования полосы от точки измерения толщины за предпоследней клетью до валков последней клети. Через время Т отклонения толщины

AHk1 - i(t+T) на входе в зев валков последней клети будут равны измеренным колебаниям на выходе предпоследней клети

ДНЈ -1 (t) ДНК -1 (t+T) (1)

По предлагаемому способу измеряют экстремальные отрицательные значения отклонений толщины AHJ - 1 (t) на выходе

предпоследней клети и выбирают наименьшее значение за текущий либо прошедший период времени, равный Т. Формируемое таким образом значение обозначено на эпюре AHk - i,m . На отрезках времени 1Т,

2Т, ЗТ величина AHk - i,m равна минимальному значению в текущем периоде времени. На отрезках времени 4Т, 5Т, 6Т величина AHk - i,m выбрана из предыдущего периода, поскольку экстремальное значение в

каждом прошедшем периоде было более отрицательно. Из эпюр на фиг, 1 видно, что выявленное значение экстремальных отклонений AHk - i,m опережает проявление соответствующих участков полосы с этими

отклонениями AHj - i(t+T) в зеве валков последней клети на величину не менее, чем один период транспортирования Т. Если отсутствует изменение регулирующего воздействия на соотношение скоростей последней и группы предыдущих клетей, то среднее значение выходной толщины будет постоянно, как и среднее значение отклонений толщины AHk - i(t+T), а амплитуда колебаний толщины, как и среднее значение, будет уменьшено пропорционально удлинению. Однако при этом отрицательные отклонения толщины могут выйти за границу минусового допуска, так как заданное значение выходной толщины меньше номинала. Поэтому дальнейшие действия по предлагаемому способу следующие, Величину отрицательных экстремальных отклонений AHk - 1,т уменьшают пропорционально удлинению полосы на величину

AH -AHk-1.m/L. (2) где L - удлинение полосы, определяемое, например, из соотношения скоростей полосы на выходе и входе клети, или из соотношения толщин на входе и выходе клети, либо другим образом.

Затем увеличивают предварительно установленное минимальное значение Hk.m из диапазона допуска на полученный результат Hk и получают текущее значение задаваемой толщины (уставки) для полосы на выходе стана

Hk Hk.m + AHk . (4) Таким образом, сформированная уставка толщины на выходе последней клети изменяется в зависимости от амплитуды предварительно рассчитанной разнотол- щинности проката, причем формирование необходимых изменений уставки происходит до момента вхождения участка полосы с изменившейся разнотолщинностью в валки последней клети, опережая этот момент на время транспортирования Т. По предлагаемому способу рассчитанное для каждого участка полосы (за время Т) значение уставки сохраняется до момента прохождения этим участком валков последней клети, поскольку наименьшее экстремальное значение выбирается за текущий либо прошедший период Т. В отличие от высокочастотных колебаний толщины AHR - i(t), которые не удалось отработать предшествующими регуляторами стана, огибающая отрицательные экстремальные значения колебаний, обозначенная AHk - 1,т и преобразованная

в AHk , имеет относительно низкую частоту и меньшую амплитуду (фиг. 1), поэтому она может быть отработана выходным регулятором толщины.

Повышение выхода годного проката достигается тем, что предлагаемое устройство

обеспечивает прокатку в минусовом допуске по толщине с максимально допустимым снижением среднего значения толщины, исключая при этом выход отклонений за границу допуска.

0 Устройство содержит измеритель 1 толщины за последней клетью, первый сумматор 2, первый регулятор 3, систему 4 управления скоростью последней клети, соединенные последовательно. Второй вход первого сумма5 тора 2 соединен с выходом первого задатчика 5 толщины. Измеритель 6 толщины за предпоследней клетью, второй сумматор 7 и второй регулятор 8 также соединены последовательно. Выход второго регулятора

0 8 соединен с входами систем 9 и 10 управления скоростью всей группы клетей, исключая две последние. Второй вход второго сумматора 7 соединен с выходом второго задатчика 11 толщины. Дополнительно устройство

5 содержит измеритель 12 амплитуды, мно- жительно-делительный блок 13 и импульсный датчик 14 скорости полосы перед последней клетью.

Выход второго сумматора 7 соединен с

0 входом а измерителя 12 амплитуды. Второй вход в измерителя 12 амплитуды соединен с выходом импульсного датчика 14 скорости полосы перед последней клетью. Выход измерителя 12 амплитуды соединен с первым

5 входом умножения с множительно-допол- нительного блока 13. Второй вход умножения в блоке 13 соединен с выходом первого задатчика 5 толщины. Вход деления а блока 13 соединен с выходом второго задатчика

0 11. Выход множительно-делительного блока 13 соединен с третьим входом первого сумматора 2.

Устройство работает следующим образом,

5Регуляторы 8 и 3 толщины, например,

пропорционально-интегральные, поддерживают средние значения толщин на выходах последней и предпоследней клетей соответственно согласно установленным заданиям

0 (уставкам). Нерегулируемая высокочастотная составляющая колебаний толщины с выхода элемента 7 сравнения поступает на вход блока 12 измерения амплитуды. На второй вход блока 12 поступает сигнал с выхода импульс5 ного датчика 14 скорости полосы за предпоследней клетью. На выходе измерителя 12 амплитуды формируется сигнал экстремальных отрицательных отклонений толщины за текущий либо прошедший период времени Т, равный времени транспортирования полосы от места расположения измерителя 6 до валков последней клети. Затем выходной сигнал измерителя 12 амплитуды в блоке 13 умножается на уставку толщины за последней клетью и делится на уставку толщины за предпоследней клетью, которые поступают соответственно на вход умножения в и вход деления а блока 13 от задатчиков 5 и 11. В блоке 13 выполняется следующая операция (фиг. 1):

АН -AHk-1.m Hk.m /Hk-1, (4)

где AHk - выходной сигнал блока 13;

AHk - i,m - выходной сигнал блока 12;

Hk-i - уставка из блока 11;

Hk - уставка из блока 5.

Выражение (4) аналогично выражению (2), поскольку удлинение полосы определяется через соотношение уставок толщин на входе и выходе клети, которые отличаются от средних значений соответствующих толщин на пренебрежимо малую величину.

Выходной сигнал блока 13, поступающий на вход элемента 2 сравнения, согласно выражению (3) увеличивает уставку толщины на величину отрицательных колебаний толщины с учетом обжатия в последней клети, Изменение уставки регулятора 3 происходит с упреждением появления измеренной амплитуды разнотолщинности на величину времени Т, что позволяет регулятору отрабатывать текущую уставку до момента входа участка полосы с отрицательным отклонением толщины в зев валков последней клети.

Для измерения амплитуды отрицательных колебаний толщины служит блок 12 (фиг. 3).

Измеритель амплитуды состоит из двух амплитудных детекторов, включающих в се- бя диоды 15 и 16, объединенные катодами, и запоминающие конденсаторы 17 и 18. Наибольший сигнал от первого либо второго амплитудных детекторов выделяется схемой ИЛИ, собранной на диодах 19 и 20. Запоминающие конденсаторы 17 и 18 амплитудных детекторов шунтируются через ог- раничивающие резисторы 21 и 22, контактами 23 и 24 двух различных реле Обмотки реле, управляющие контактами 23 и 24, запитаны через электронные ключи 25 и 26, один из которых кратковременно замыкается при отрицательном напряжении управления (ключ 25), другой - при положительном (ключ 26). Управление элект- ронными ключами происходит через дифференцирующую цепь, состоящую из конденсатора 27 и резистора 28. Вход дифференцирующей цепи соединен с выходом делителя 29 частоты. Вход делителя частоты

подключен к выходу импульсного датчика 14 скорости полосы в предпоследнем межклетевом промежутке (фиг. 2). Коэффициент деления частоты равен

d 2 S n, (5)

где S- расстояние от измерителя 6 толщины до валков последней клети;

n - количество импульсов датчика 14, приходящееся на единицу длины полосы.

В этом случае полупериод прямоугольных колебаний на выходе делителя 29 частоты будет равен Т.

Буферный усилитель 30 служит для увеличения входного сопротивления и умощне- ния выходного сигнала. Выходной сигнал измерителя 12 амплитуды показан на фиг. 1, где обозначен АН.

Таким образом, изобретение позволяет вести прокатку полосы в минусовом допуске на толщину с минимальным в пределах этого допуска заданным значением конечной толщины. При этом исключается выход от- клоиенийтолщины проката за границу допуска благодаря прогнозированию амплитуды отрицательных отклонений толщины проката по амплитуде колебаний толщины полосы перед последней клетью,

Технико-экономический эффект от внедрения на непрерывном стане холодной прокатки предлагаемого способа и устройства автоматического регулирования толщины полосы выразится в увеличении производства проката из одного и того же объема подката за счет уменьшения металлоемкости полосы. Это даст экономию металла при одновременном увеличении выхода годного.

Формула изобретения 1. Способ автоматического регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки, при котором контролируют толщины на выходах клетей, сравнивают текущие значения толщин с заданными значениями и изменяют скорости групп, предыдущих контролируемой либо последующих, включая контролируемую, клетей до нулевых значений результатов сравнения, причем заданное значение конечной толщины выбирают минимальным в пределах отрицательного допуска, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годного проката, предварительно задают минимальное значение из диапазона допуска, измеряют экстремальные отрицательные значения отклонений толщины на выходе предпоследней клети, выбирают наименьшее значение за текущий либо за прошедший период, равный времени транспортирования полосы от точки измерения

толщины на выходе предпоследней клети до валков последней клети, уменьшают это экстремальное значение прямо пропорционально удлинению полосы в валках последней клети и увеличивают на полученный результат предварительно установленное минимальное задание конечной толщины.

2. Устройство автоматического регулирования толщины полосы на непрерывном стане холодной прокатки, содержащее измеритель толщины за последней клетью, первый сумматор, первый регулятор, систему управления скоростью последней клети, соединенные последовательно, второй вход первого сумматора соединен с выходом первого задатчика толщины, измеритель толщины за предпоследней клетью, второй сумматор, второй регулятор, соединенные последовательно, выход второго регулятора соединен с входами систем управления скоростью всей группы клетей, исключая две последние, второй вход второго сумматора соединен с выходом второго задатчика толщины, отличающееся тем, что, с целью повышения выхода годного проката, снабжено измерителем амплитуды, множительно-делительным блоком и импульсным датчиком скорости полосы перед последней клетью, причем выход второ0

5

0

5

го сумматора соединен с входом измерителя амплитуды, второй вход которого соединен с выходом импульсного датчика скорости полосы перед последней клетью, выход измерителя амплитуды соединен с первым входом умножения множительно-делительного блока, второй вход умножения которого соединен с выходом первого задатчика толщины, а вход деления - с выходом второго задатчика, выход множительно-делительного блока соединен с третьим входом первого сумматора.

3. Устройство по п.2 ,отличающее- с я тем, что измеритель амплитуды выполнен в виде двух амплитудных детекторов, выходы которых через диодную схему ИЛИ соединены с входом буферного усилителя, запоминающие конденсаторы амплитудных детекторов шунтированы через ограничивающие резисторы контактами двух реле, обмотки реле соединены через электронные ключи к источнику питания, управляющие входы электронных ключей через дифференцирующую цепь соединены с выходом делителя частоты, вход которого является входом измерителя амплитуды, выходом которого является выход буферного усилителя.

30

а

9и г. I