Устройство слежения за координатой сварного шва на стане бесконечной прокатки Советский патент 1992 года по МПК B21B37/00 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в системах управления прокатным оборудованием

Известно устройство для слежения за координатой сварного шва на стане бесконечной прокатки, содержащее датчик наличия сварного шва для регистрации появления шва на входе стана и датчик импульсов для слежения за его перемещением к первой клети.

Данное устройство позволяет следить за координатой сварного шва на стане бесконечной прокатки, однако оно не является достаточно надежным, так как датчик, основанный на анализе анизотропии свойств металла, может принимать за сварной шов и

другие дефекты полосы, которые не являются сварным швом.

Известно устройство для слежения за координатой сварного шва на стане бесконечной прокатки непосредственно от стыкосварочной машины - места возникновения сварного шва, что обеспечивает надежность его регистрации. Это устройство содержит датчики импульсов, по входу связанные с измерительными роликами, установленными за стыкосварочной машиной и на входе стана, блок регистрации запаса полосы, счетчик координаты сварного шва относительно стыкосварочной машины.

Однако это устройство не учитывает возможность реверса полосы относительно стыкосварочной машины, что не обеспечивает необходимой надежности и точности слежения за координатой сварного шва.

Наиболее близким к изобретению является устройство слежения за координатой сварного шва на станине бесконечной прокатки, содержащее датчик импульсов, по входу связанный с роликом натяжного устройства, расположенного за стыкосварочной машиной, схему направления перемещения полосы, задатчик дискреты, счетчик импульсов, счетчик координаты шва относительно стыкосварочной машины, устройство управления упомянутой машиной и два элемента И, причем вход установки задания отсчета счетчика импульсов соединен с выходом задатчика дискреты, вход счета импульсов соединен с выходом датчика импульсов, выход соединен с первыми входами каждого элемента И и с входом С установки нуля счетчика импульсов, выходы Вперед и Назад схемы направления перемещения соединены с вторыми входами элементов И, выходы которых соединены с входами счета импульсов счетчика координаты шва относительно стыкосварочной машины, а выход устройства управления стыкосварочной машины соединен с входами R упомянутых счетчиков. Данное устройство позволяет учитывать реверсы полосы относительно стыкосварочной машины.

Недостатком его является то, что оно не обеспечивает надежной регистрации сварного шва относительно первой клети стана при одновременном обеспечении точности слежения за координатой шва,

Цель изобретения - повышение надежности регистрации сварного шва относительно первой клети стана при одновременном увеличении точности слежения за координатой шва.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство слежения за координатой сварного шва на стане бесконечной прокатки, содержащее датчик импульсов,

по входу связанный с роликом натяжного устройства, расположенного за стыкосварочной машиной, схему направления перемещения полосы, задатчик дискреты, счетчик импульсов, счетчик координаты шва

0 относительно стыкосварочной машины, устройство управления упомянутой машиной и два элемента И, причем вход установки задания отсчета счетчика импульсов соединен с выходом задатчика дискреты, вход счета

5 импульсов соединен с выходом датчика импульсов, выход соединен с первыми входами каждого эпемен та И и с входом С установки нуля счетчика импульсов, выходы Вперед и Назад схемы направления пе0 ремещения соединен с вторыми входами элементов И, выходы которых соединены с входами счета импульсов счетчика координаты шва относительно стыкосварочной машины, а выход устройства управления

5 стыкосварочной машины соединен с входами R упомянутых счетчиков, дополнительно снабжено датчиком регистрации запаса полосы в петлевом устройстве, по входу связанным с лебедкой тележки петлевого

0 устройства, датчиком импульсов, по входу связанным с роликом натяжного устройства, расположенного перед первой клетью, задатчиком константы запаса полосы, за- датчиком дискреты счета импульсов на вхо5 де стана, задатчиком контрольного расстояния шва за стыкосварочной машиной, сумматором, счетчиком импульсов, блоком сравнения, триггером, элементом И, счетчиком координаты шва относительно

0 первой клети и индикационным табло, причем первый вход сумматора соединен с выходом задатчика константы запаса полосы, второй вход - с выходом датчика регистрации запаса полосы в петлевом устройстве, а

5 выход соединен с входом счетчика координаты шва относительно первой клети, счетный вход счетчика импульсов соединен с выходом датчика импульсов, вход соединен с выходом задатчика дискреты счета им0 пульсов на входе стана, вход R соединен с сигналом запуска устройства в работу, вход С - с выходом счетчика импульсов и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом Q триггера, а выход 5 со счетным входом счетчика координаты шва относительно первой клети, первый вход блока сравнения соединен с задатчиком контрольного расстояния шва за стыкосварочной машиной, второй вход - с выходом счетчика координаты шва относительностыкосварочной машины, а выход соединен с входом S триггера и входом С счетчика координаты шва относительно первой клети, выход D которого подключен к индикационному табло и к устройству управления скоростным режимом стана, а нулевой выход соединен со входом R триггера и подключен к устройству слежения за швом в клетях.

На фиг.1 предстазлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - временная диаграмма изменения запаса полосы и положения координаты сварного шва относительно стыкосварочной машины.

Устройство слежения за координатой сварного шва 1 на стане бесконечной прокатки (фиг.1) содержит датчик 2 импульсов, по входу связанный с роликом .натяжного устройства 3, расположенного за стыкосварочной машиной 4, схему 5 направления перемещения полосы 6, задатчик 7 дискреты, счетчик 8 импульсов, счетчик 9 координаты шва 1 относительно стыкосварочной машины 4, устройство 10 управления упомя- нут.рй машиной 4 и элементы И 11 и 12, причем вход установки задания отсчета счетчика 8 импульсов соединен с выходом задатчика 7 дискреты, вход счета импульсов соединен с выходом датчика 2 импульсов, выход соединен с первыми входами каждого из элементов И11 и И12 с входом С установки нуля счетчика 8 импульсов, выходы Вперед и Назад схемы 5 направления перемещения соединены с вторыми входами Элементов И 11 и 12, выходы которых соединены с входами счета импульсов счетчика 9 координаты шва относительно стыкосварочной машины 4, а выход устройства 10 управления стыкосварочной машины 4 соединен с входами R счетчиков 8 и 9, устройство дополнительно снабжено датчиком 13 регистрации запаса полосы в петлевом устройстве 14, по входу связанным с лебедкой 15 тележки 16 петлевого устройства 14, датчиком 17 импульсов, по входу связанным с роликом натяжного устройства 18, расположенного перед первой клетью 19, задатчи- ком 20 константы запаса полосы, задатчиком 21 дискреты счета импульсов на входе стана, задатчиком 22 контрольного расстояния шва 1 за стыкосварочной машиной 4, сумматором 23 счетчиком 24 импульсов, блоком 25 сравнения, триггером 26, элементом И 27, счетчиком 28 координаты шва 1 относительно первой клети 19 и индикационным табло 29, причем первый вход сумматора 23 соединен с выходом задатчика 20 константы запаса полосы, второй вход - с выходом датчика 13 регистрации запаса

полосы в петлевом устройстве 14, а выход соединен с входом D счетчика 28 координаты шва 1 относительно первой клети 19. счетный вход счетчика 24 импульсов соеди- 5 нен с выходом датчика 17 импульсов, вход D соединен с выходом задатчика 21 дискреты счета импульсов на входе стана, вход R соединен с сигналом запуска устройства в работу, вход С - с выходом счетчика 24 им0 пульсов и первым входом элемента 27 И, второй вход которого соединен с выходом Q триггера 26, а выход - со счетным входом счетчика 28 координаты шва 1 относительно первой клети 19, первый вход блока 25 срав5 нения соединен с задатчиком 22 контрольного расстояния шва 1 за стыкосварочной машиной 4, второй вход - с выходом счетчика 9 координаты шва 1 относительно стыкосварочной машины 4, а выход соединен с

0 входом S триггера 26 и входом С счетчика 28 координаты шва 1 относительно первой клети 19, выход D которого подключен к индикационному табло 29 и к устройству управления скоростным режимом стана, а

5 нулевой выход соединен с входом R триггера 26 и подключен к устройству слежения за швом в клетях. В качестве датчиков 2 и 17 могут быть использованы датчики импульсов типа ПДФ-1М.

0

В качестве датчика 13 регистрации запаса полосы может быть использован кодовый датчик типа Д-41. В качестве табло 29 может быть применено индикационное таб5 ло типа ТЭЛ-1У4. В качестве задатчиков 7, 20, 21, 22 могут использоваться, например. задатчикитипаПМП-102. Схема 5 направления перемещения полосы и устройство 10 управления стыкосварочной машиной могут

0 быть выполнены аналогично известным. Счетчики 8,9,24.28 могут быть реализованы на микросхемах К155ИЕ7. Элементы 11, 12 и 27 И могут быть выполнены на микросхемах К155ЛАЗ. Сумматор 23 может быть реа5 лизован на микросхеме К155ИМЗ. Блок 25 может быть реализован на микросхеме К555СП1. Триггер 26 может быт выполнен на микросхеме К155ТМ2.

Устройство для слежения за координа0 той сварного шва на стане бесконечной прокатки функционирует следующим образом. После окончания сварки рулонов в процессе перемещения полосы к петлевому устройству регистрируют положение сварного

5 шва относительно стыкосварочной машины, при достижении швом заданного расстояния от стыкосварочной машины измеряют запас полосы в петлевом устройстве и формируют значение координаты шва по полосе относительно первой клети, в процессе

прокатки измеряют длину полосы на входе стана, определяют значение координаты шва относительно первой клети с одновременной выдачей на табло и в устройство управления скоростным режимом стана и при входе шва в первую клеть выдают в устройство слежения за швом в клетях сигнал о входе в первую клеть. При этом существенным моментом является регистрация значения запаса полосы не в момент окон- чания сварки, э после перемещения полосы со швом на определенное расстояние от стыкосварочной машины.

Для начала слежения за координатой шва относительно первой необходимо знать запас полосы в петлевом устройстве, регистрируемый кодовым датчиком, показания которого пропорциональны положению тележки петлевого устройства, от соответствия показания датчика фактическому запасу полосы зависит точность реги- страции координаты шва в начальный момент и, следовательно, точность слежения за швом относительно первой клети.

Однако положение тележки не всегда соответствует фактическому запасу полосы от стыкосварочной машины до первой клети.

В процессе совместной работы голо- вной части со станом полоса, расположенная в петлевом устройстве, находится в разматывателе, натяжных устройствах и лебедке тележки петлевого устройства. Перемещение полосы в направлении стана создается за счет разности натяжений на упомянутых устройствах. Перед началом сварки полоса уходит с разматывателя и дл того, чтобы она не ушла в петлевое устройство, снижают натяжение на тележке петле- вого устройства, в результате чего увеличивается разность натяжений по полосе, тележка перемещается в сторону уменьшения запаса полосы, а между натяжным устройством на входе петлевого устройст- ва и тележкой образуется провисание полосы. Установку натяжения для тележки увеличивают только после окончания сварки полос, причем в связи с инерционностью тележка перемещается в сторону увеличения запаса полосы медленнее, чем полоса поступает в петлевое устройство, в связи с чем показания датчика запаса полосы в момент окончания сварки, пропорциональные положению тележки петлевого устройства, оказываются заниженными по сравнению с фактическим запасом полосы, что приводит к ошибке слежения за координатой шва..

Поэтому регистрировать запас полосы необходимо не в момент окончания сварки, а после прохождения швом заданного расстояния, когда показания датчика шва будут соответствовать фактическому запасу полосы в петлевом устройстве.

В момент to окончания сварки (фиг.2а) фактический запас полосы в петлевом устройстве 1эап° больше значения 3ап регистрируемого датчиком. После задания необходимого натяжения тележка петлевого устройства перемещается в сторону уве- личения запаса, провисание полосы ликвидируется и, начиная с момента показания датчика, совпадает с фактическим запасом полосы. За время шов удалится от стыкосварочной машины на расстояние 1см,ш. которое можно использовать в качестве заданного значения 1См,ш (около 10 м).

Значение координаты шва до первой клети в момент определяется из следующего соотношения:

1ш,К1

1зап° + К

зап.

(1)

D

где зап. значение запаса полосы в петлевом устройстве, регистрируемое датчиком 13 и зависящее от положения тележки петлевого устройства, м;

Кзэп.- константа, определяемая следующим образом:

Кзап.- К - 1см.ш , (2)

еде К - константа, представляющая собой неизменяющуюся часть длины полосы от стыкосварочной машины до первой клети и определяемая конструктивными особенностями головной части стана бесконечной прокатки, м.

При поступлении каждого сигнала на счетный вход блока 28 его содержимое изменяется следующим образом:

1ш.К1Т 1ш,К1П- Д (3)

где 1ш.мТ IIU.KI - значение координаты шва относительно .первой клети в текущий и предыдущий моменты времени между двумя соседними сигналами, поступающими на счетный вход блока 28. м;

Д| - длина полосы, прошедшей на входе стана между двумя соседними сигналами на счетном входов блока 28 (А 1м),

Значение N , размещаемое в блоках 7 и 21 и представляющее собой число импуль сов, поступающих от датчиков 2 и 17 при перемещении полосы на Д 1 м, определяется по следующей формуле:

где No - число импульсов на 1 оборот измерительного ролика;

Dp - диаметр измерительного ролика, мм; при No 150 и Dp 1000 мм N 48.

Устройство работает следующим образом.

При запуске устройства слежения за координатой сварного шва на стане бесконечной прокатки на вход R блока 24 поступает сигнал, по которому он подготавливается к работе.

При окончании сварки в момент времени 1 на входы R счетчиков 8 и 9 с выхода блока 10 поступает сигнал, в результате чего оба счетчика подготавливаются к работе.

При перемещении полосы в головной части стана с выхода датчика 2 на счетный вход счетчика 8 будут поступать сигналы После прохождения полосой расстояния, равного дискрете, на выходе счетчика 8 появится сигнал, который поступит на вход С этого же счетчика для подготовки его к счету очередной дискреты а также на первые входы элементов 11 и 12 И для счета пути перемещения полосы Если полоса в зоне стыкосварочной машины перемещается в направлении стана те Вперед, то на втором выходе блока 5 появится сигнал, который поступит на второй вход элемента 12 И, на входе этого элемента также появится сигнал, который поступит на положительный счетный вход счетчика 9

Если в зоне стыкосварочной машины полоса перемещается в направлении, противоположном стану, т е Назад, то на первом выходе блока 5 появляется сигнал, который поступает на второй вход элемента 11 И, на выходе этого элемента также поя вится сигнал, который поступает на отрицательный счетный вход счетчика 9

Таким образом, на выходе счетчика 9 будет код, пропорциональный расстоянию шва от стыкосварочной машины, который поступит на второй вход блока 25 сравнения. В момент достижения швом контрольного расстояния от стыкосварочной машины на выходе блока 25 появится импульсный сигнал, который поступит на вход S триггера 26, в результате чего на его выходе Q появится потенциальный сигнал, поступающий на второй вход элемента 27 И Кроме того, сигнал с выхода блока 25 поступит на вход С счетчика 28 и с выхода сумматора 23 значение расстояния шва до первой клети 19 поступит на вход счетчика 28,

При перемещении полосы на входе стана с выхода датчика 17 на отрицательный 5 счетный вход счетчика 24 будут поступать импульсы. При достижении значения дискреты, установленной задатчиком 21, на выходе счетчика 24 появится сигнал, который поступит на вход с этого счетчика для отсче0 та очередной дискреты и на первый вход элемента 27 И, на выходе которого появится сигнал, поступающий на отрицательный счетный вход счетчика 28.

Значение расстояния шва до первой

5 клети 19с выхода счетчика 28 поступит на вход табло 29 и на вход устройства управления скоростным режимом стана. При входе шва в первую клеть на втором выходе счетчика 28 появится сигнал, который поступит

0 на вход устройства слежения за швом в клетях и на вход R триггера, в результате чего сигнал с выхода Q триггера исчезнет и устройство будет подготовлено к слежению за очередным швом, который появится за сты5 косварочной машиной.

Таким образом, устройство действительно позволяет повысить надежность регистрации сварного шва относительно первой клети стана при одновременном уве0 личении точности слежения за координатой шва.

Техническая эффективность достигается за счет того, что регистрация запаса полосы выполняется не непосредственно

5 после окончания сварки, а после перемещения полосы со сварным швом на определенное расстояние за стыкосварочной машиной, когда ликвидировано провисание полосы, вследствие чего обеспечивается не0 обходимая точность слежения за сварным швом относительно первой клети стана. Это позволяет улучшить качество полосы за счет уменьшения длины некондиционной части полосы в зоне сварного шва, а также увели5 чить производительность стана за счет своевременной выдачи команд на замедление и разгон стана, поскольку преждевременная выдача команды на замедление при появлении шва на входе стана и запаздывание

0 в выдаче команды на разгон при выходе шва из последней клети снижают производительность стана.

Кроме того, точное определение поло- 5 жения шва относительно первой клети позволяет предотвратить аварийные ситуации, которые могут иметь место при входе шва в первую клеть на повышенной скорости из-за несвоевременной выдачи команды на замедление стана

Формула изобретения Устройство слежения за координатой сварного шва на стане бесконечной прокатки, содержащее первый датчик импульсов, установленный на оси ролика натяжного устройства, расположенного за стыкосвароч- ной машиной, схему контроля направления перемещения полосы, первый эадатчик дискреты счета импульсов, первый счетчик импульсов, счетчик координаты шва относительно стыкосварочной машины, устройство управления стыкосварочной машиной и два элемента И, причем выходы первого датчика импульсов и первого за- датчика дискреты счета импульсов соединены с первым (счетным входом) и вторым (входом установки задания отсчета) входами первого счетчика импульсов, а выход устройства управления стыкосварочной машиной соединен с третьими входами (входами сброса) первого счетчика импульсов и счетчика импульсов координаты шва относительно стыкосварочной машины, выход первого счетчика импульсов соединен с его четвертым (входом установки нуля) входом и первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым (Вперед) и вторым (Назад) выходами схемы контроля направления перемещения полосы, выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым входами счетчика координаты шва относительно стыкосварочной машины, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности регистрации сварного шва относительно первой клети стана при одновременном увеличении точности слежения за координатой шва, оно снабжено датчиком регистрации запаса полосы в петлевом устройстве, установленным на лебедке тележки петлевого устройства, вторым датчиком Импульсов, установленным

на оси ролика натяжного устройства, расположенного перед первой клетью стана, за- датчиком константы запаса полосы, вторым задатчиком дискреты счета импульсов, задатчиком контрольного расстояния шва за стыкосварочной машиной, сумматором, вторым счетчиком импульсов, блоком сравнения, триггером, третьим элементом И, счетчиком координаты шва относительно

первой клети стана и индикационным табло, причем выходы второго датчика импульсов и второго за датчика дискреты счета импульсов соединены с первым (счетным входом) и вторым (входом установки задания отсчета)

входами второго счетчика импульсов, выход которого соединен с его третьим входом и первым входом третьего элемента И, выход задатчика контрольного расстояния шва соединен с первым входом блока сравнения,

второй вход которого соединен с выходом счетчика координаты шва относительно стыкосварочной машины, выход блока сравнения соединен с первым (входом установки) и третьим входами соответственно

триггера и счетчика координаты шва относительно первой клети стана, прямой выход триггера соединен со вторым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым (счетным) входом счетчика

координаты шва относительно первой клети стана, выходы задатчика константы запаса полосы и датчика регистрации запаса полосы соединены соответственно с первым и вторым входами сумматора, выход

которого соединен со вторым (входом установки задания отсчета) счетчика координаты шва относительно первой клети стана, а выход счетчика координаты шва относительно первой клети стана соединен со вторым (входом сброса) входом триггера и индикационным табло.

гэээш

Фиг.2

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в системах управления прокатным оборудованием Цель изобретения - повышение надежности регистрации сварного шва относительно первой клети прокатного стана при одновременном увеличении точности слежения за координатой швл Устоойство содержит задатчик константы, запаса полосы, два за- датчика дискреты счета импульсов, задатчик контрольного расстояния шва от стыкосва- рочной машины, датчик регистрации запаса полосы в петлевом устройстве, два датчика импульсов, установленных на валах натяжных устройств до и после петлевого устройства,устройствоуправления стыкосварочной машиной, схему определения направления перемещения полосы, два счетчика импульсов, сумматор, блок сравнения, триггер, три элемента И. счетчики координаты шва относительно стыкосварочной машины и относительно первой клети стана, а также индикационное табло, соединенные соответствующим образом. Повышение надежности и точности регистрации координаты сварного шва относительно первой клети стана обеспечивают за счет регистрации значения запаса полосы не непосредственно в момент окончания сварки, когда показания датчика запаса полосы не соответствуют фактическому значению запаса, а при прохождении швом контрольной точки за стыкосварочной машиной, чем исключают влияние провисания полосы, появляющееся при сварке между натяжным устройством на входе петлевого устройства и его тележкой 2 ил. 10 С ч CJ CN О сл ю