Устройство регулирования натяжения полосы Советский патент 1982 года по МПК B21B37/48 

1

Изобретение относится к автоматизации прокатного оборудования, в частности непрерывных станов холодной прокатки.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее блок сравнения, один вход которого соединен с датчиком натяжения , другой вход - с задающим элементом, третий вход - с выходом корректора, а выход блока сравнения через регулятор соединен с входом системы управления перемещением нажимного механизма последующей клети промежутка, датчик перемещения нажимного механизма через последовательно включенные блок зоны нечувствительности и запоминающий элемент соединен с первым входом корректора, второй вход которого соединен с выходом задающего элемента.

Это устройство по выявленному отклонению натяжения от корректируемого задания формирует в регуляторе управляющее напряжение, которое через систему управления воздействует на перемещение нажимного механизма последующей клети промежутка в направлении отработки изменения натяжения. Коррекция задания натяжения происходит за счет запоминания величины перемещения нажимного механизма за установленные (допустимые) пределы 1 .

Однако это устройство не обеспечивает требуемого качества стабилизации процесса прокатки, так как первоначальная обработка излишков изменений натяжения нажимным механизмом и следующей за этим возврат последнего (до момента изчезновения выходного сигнала блока зоны нечувствительности) существенно снижает стабильность не только натяжения, но и других параметров прокатки (давлений толщины и т.д.). Излишние перемещен нажимного механизма увеличивают износ его элементов. Коррекция задани натяжения путем запоминания величины перемещения нажимного механизма за установленные пределы не обеспечива ет учет жесткости полосы, так как величина натяжения в одном промежут ке стана не является даже косвенным показателем жесткости прокатываемой полосы. Цель изобретения - повышение ка чества проката и стабильности процесса прокатки. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее измеритель и задатчик натяжения, соеди ненные с входами блока сравнения, корректора задания натяжения, управляющий вход которого соединен с выходом задатчика натяжения, а выходс третьим входом блока сравнения, блок зоны нечувствительности, регуля тор, выход которого через систему управления соединен с приводом перемещения нажимного механизма последую щей клети межклетевого промежутка, дополнительно содержит измерители давления металла на валки в количест ве равном, числу клетей стана, измеритель усилия противоизгиба валков последующей клети, рассматриваемого межклетевого промежутка, измеритель нагрузки двигателей приводов валов последующей клети промежутка, измери тель скорости прокатки, элементы задания тдлщины проката, уровня рабочей скорости и предельно допустимых значений давления металла на вал ки, усилия противоизгиба валков, нагрузки двигателей приводов валков последующей клети, пять релейных эле ментов, функциональный преобразователь, четыре нелинейных элемента с диодными характеристиками, два логических элемента ИЛИ, шесть управля емых ключей, три сумматора, второй блок сравнения и второй регулятор, включенные так, что вход регулятора соединенного с системой управления перемещением нажимного механизма, соединен с выходом первого сумматора, входы которого через первый и второй управляемые ключи соединены соответственно с выходами первого и второго нелинейных элементов, гкздключенных к выходу блока сравнения, первый вход корректора соединен с выходом второго регулятора, вход которого подключен на выход второго сумматора , входы второго сумматора через третий и четвертый управляемые ключи соединены соответственно с выходами третьего и четвертого нелинейных элементов, подключенных к выходу блока зоны нечувствительности, вход которого через пятый управляемый ключ соединен с выходом второго блока сравнения, первый вход второго блока сравнения соединен с выходом третьего сумматора, входы которого подключены к выходам измерителей давления металла на валки клетей стана, а второй вход второго блока сравнения - с выходом функционального преобразователя, подключенного к элементу задания толщины проката, управляющие входы первого и четвертого ключей соединены с выходом первого логического элемента ИЛИ, один вход которого непосредственно соединен с выходом релейного элемента, подключенного к измерителю и элементу задания максимально допустимой величины нагрузки двигателей приводов валков последующей клети рассматриваемого промежутка, а второй вход - с выходом релейного элемента, подключенного к измерителю и элементу задания |минимально допустимой величины давления металла на валки последующей клети через шестой ключ, управляющие Входы второго и третьего ключей соединены с выходом второго логического элемента ИЛИ, один вход которого соединен с выкюдом релейного элемента, подключеннного к выходам измерителя и элемента задания максимально допустимой величины давления металла на . ваЛки последующей клети промежутка, а второй - с выходом релейного элемента, подключенного к измерителю и элементу задания максимально до.пустимой величины усилия противоизгиба валков последующей клети, управляющие входы пятого и шестого ключей устройства соединены с выходом релейного элемента, подключенного к измерителю и элементу задания рабочей скорости прокатки. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - зависимость fo . (ЧБЫХ ) Устройство содержит измерители 1-9 натяжения полосы, давления металла на валки стана, (измеритспи 7-5 на фиг. 1 не показаны, поскольку они находятся в предыдущих клетях пятиклетевого стана), усилия противоизги ба валков последующей клети, нагрузк двигателей приводов валков последующей клети, скорости прокатки, элементы 10-16 задания натяжения, макси мально допустимых величин давления металла на валки, усилия противоизги ба, нагрузки двигателей, минимально допустимой величины давления металла на валки, толщины проката и рабочей скорости прокатки, релейные элементы 17-21 контроля отклонения параметров за установленные пределы, логические элемента ИЛИ 22 и 23, управляемые ключи , блоки 30 и 31 сравнения, корректор 32, нелине ные элементы с диодными характеристиками (диоды), сумматоры регуляторы tO и 41, система Ц2 управ ления перемещением нажимного механизма функциональный преобразова тель 4 и блок 5 зоны нечувствитель ±1ости. Выход измерителя 1 натяжения полосы соединен с первым входом блока 30 сравнения, второй вход которог соединен с выходом элемента 10 задания натяжения, третий вход - с выходом корректора 32, а выход - со входами нелинейных элементов 33 и 3. Выходы элементов 33 и 3 через ключи 2 и 25 соединены с входами су матора 37, выход которого через регу лятор 40 соединен с входом сьгстемы 4 управления перемещением нажимного механизма 43. Выходы 46-50 измерителей 2-6 давления металла на валки клетей (условно для пятиклетевого стана) соединены с входами сумматора 39 подключенного к первому вхо ду блока 31 сравнения. Второй вход блока 31 сравнения через функциональ ный преобразователь 44 соединен с вы ходом элемента 15 задания толщины проката, а выход блока 31 через ключ 28 - с входом блока 45 зоны нечувствительности, присоединенного к входам нелинейных элементов 35 и 36, Выходы элементов 35 и 36 через ключи 26 и 27 соединены с входами сумматора 38, выход которого через регу лятор 41 соединен с первым входом корректора 32, другим входом подключенного к выходу элемента 10 задания натяжения. Выход 50 измерителя 6 дав ления металла на валки последующей клети рассматриваемого промежутка, кроме входа сумматора 39 соединен также с первыми входами релейных элементов 17 и 18, вторые входы которых подключены к выходам элементов 11 и 14 задания максимально и минималь,но допустимых величин давления. Входы релейных элементов 19-21 соединены соответственно с выходами измерителей 7-9 и выходами элементов 12, 13 и 16 задания контролируемых параметров. Управляющие входы ключей 24 и 27 соединены с выходом 51 логического элемента 22, один вход которого непосредственно соединен с выходом релейного элемента 20 контроля нагрузки двигателя привода валков последующей клети, а другой соединен с выходом релейного элемента 18 через ключ 29t управляющие входы ключей 25 и 2б соединены выходом 52 логического элемента 23 с выходами релейных элементов 17 и 19. Выход 53 релейного элемента 21 выделения уровня рабочей (более 7 м/с) скорости прокатки соединен с управляющими входами ключей 28 и 29. При нахождении контролируемых параметров в допустимых пределах выходные напряжения релейных элементов 17-20 и логических элементов 22 и 23 равны нулю и ключи 24-27 замкнуты. Ключи 28 и 29 замкнуты при скоростях прокатки выше заданного рабочего уровня, т.е. уровня при котором окончено всплывание рабочих валков в клетях стана. Устройство работает следующим образом. При изменении натяжения Т на выходе блока 30 сравнения появится сигнал + , полярность которого определяет направление перемещения нажимного механизма 43, требуемое для отработки изменения натяжения. При допустимости перемещения нажимного механизма в требуемом направлении (непрерывно контролируемые релейными элементами параметры находятся в допустимых пределах)сигнал дТ чер.ез нелинейный элемент 33 и замкнутый ключ 24 (приАКО) или через элемент 34 и замкнутый ключ 25 (при лТ 0) подается на сумматор 37, подключенный к регулятору 40. Регулятор 40 формирует управляющее напряжение, которое через систему 42 управления воздействует на перемещение нажимного механизма 43 последующей клети рассматриваемого промежутка в направлении отработки изменеНИИ натяжения. При дТ О нажимной механизм опускается, а при лТ О поднимается. Опускание нажимного механизма в процессе регулирования натяжения ограничено величиной максимально допустимого давления металла на валки клети и величиной максимально допустимого усилия противоизгиба валков клети, а подъем - величиной минимально допустимого давления металла на валки клети при рабочей скорости прокатки и величиной максимально допустимой нагрузки двиг гателя привода валков клети. Ограничение перемещения нажимного механизма осуществляется за счет отключения ключами 2k и 25 выхода соответствующего нелинейного элемента 33 (при запрете подъема или З при запрете дальнейшего опускания) от входа сумматора 37, соединенного с регулятором kQ, управляющим через систему 42 положением нажимного механизма Ограничение перемещения нажимного механизма выполнено таким образом, что запрет на перемещение его в одном направлении не препятствует и не ограничивает величину перемещения механизма в другом (противоположном) направлении. В предлагаемом устройстве коррекция задания натяжения производится регулятором k,например интегральным по сигналу Д Р отклонения суммарного давления Р металла на валки всех клетей стана при рабочей скорости прокатки от задания (Р ±&РО , определяемого расчетной экспериментально выявленной) величиной давления Р при ожида емой жесткости полосы и зоной нечувствительности ЛРд блока . Направление коррекции задания натяжения определяется полряностью сигнала ДР. При О задание натяжения увеличивается, приАР 0 - снижается. Ограничение величины задания натяжения, при превышении контролиру емыми параметрами установленных пределов, осуществляется за счет отключения одним из ключей 26 и 27 выхода соответствующего нелинейного элемента 33 (при запрете снижения натяжения) или Зб /при запрете увеличения натяжения) от входа сумматора 38 регулятора «I. При скорости прокатки ниже уровня установленного задатчиком 16, ключ 23 разомкнут, выход 3 элемента сравнения отключен от входа блока kS зоны нечувстэительности и регулятор 1 помнит величину коррекции, бывшей до момента отключения ключа 28, На фиг. 2 в качестве примера, приведена зависимость Р f () функционального преобразователя kk, выполненная для пятиклетевого стана 1700, Рекомендуемая зона нечувствительности РО блока kS примерно + 10% РО . Все функциональные элементы устройства могут быть выполнены на стандартных блоках УБСР (УБСР-АИ), логических элементах серии Логика. или логических элементах серии К155, управляемые ключи - на полевых транзисторах. Предлагаемое устройство, выполняя регулирование и коррекцию натяжения без излишних перемещений нажимного механизма и без превышения предельно допустимых значений контролируемых величин повышает стабильность процесса прокатки и улучшает качество (точность) выпускаемой продукции. Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого устройства по сравнению с известным, на непрерывном стане широкого назначения (например, на пятиклетевом стане 1700, производительностью более миллиона тонн проката в год) по предварительным расчетам составит 120 тыс.руб. Формула изобретения Устройство регулирования натяжения полосы, содержащее измеритель и задатчик натяжения, соединенные с входами блока сравнения, корректорй задания натяжения, управляющий вход которого соединен с выходом задатчика натяжения, а выход - с третьим входом блока сравнения, блок зоны нечувствительности, регулятор, выход которого через систему управления соединен с приводом перемещения нажимного механизма последующей клети межклетевого промежутка, отличающееся тем, что, с целью повышения качества выпускаемого проката, оно дополнительно содержит измерители давления металла на валки в количестве, равном числу клетей стана, измеритель усилия противоизгиба валков последующей клети промежутка, измеритель нагрузки двигателей приводов валков посл(;|у|(1и(ей клети

промежутка, измеритель скорости прокатки, элементы задания толщины проката, уровня рабочей скорости, предельно допустимых значений давления металла на валки, усилия, противоизгиба валков, нагрузки двигателей приводов валков, пять релейных элементов, функциональный Преобразователь, четыре нелинейных элемента с диодными характеристиками, два логических эле -5ента ИЛИ, шесть ключей, три сумматора , второй блок сравнения и второй регулятор, включенные так, что вход регулятора, соединенного с системой управления перемещеж ем нажимного механизма, соединен с выходом первого сумматора, входы которого через первый и второй ключи соединены соответственно с выходами первого и второго нелинейных элементов, подключенных к выходу блока сравнения J первый вход корректора соединен с выходом второго регулятора, вход которого подключен на выход второго сумамтора, входы второго сумматора через третий и четвертый ключи соединены соответственно с выходами третьего и четвертого нелинейных элементов, подключенных к выходу блока зоны нечувствительности, вход которого через пятый ключ соединен с выходом второго блока сравнения, первый вход второго блока .сравнения соединен с выходом третьего сумматора, входы которого подключены к выходам измерителей давления металла на валки клетей стана, а второй вход второго блока сравнения - с выходом функционального

преобразователя, подключенного к элементу задания толщины проката, управляющие входы первого и четвертого ключей соединены с выходом первого логического элемента ИЛИ, один вход которого непосредственно соединен с выходом релейного элемента, подключенного к измерителю и элементу задания максимально допустимой величины нагрузки двигателей приводов валков последующей клети промежутка, а второй вход соединен с выходом релейного элемента, подключенного к измерителю и элементу минимально допустимой величины давления металла на валки последующей клети через шестой ключ-, управляющие входы второго и третьего ключей соединены с выходом второго логического элемента ИЛИ, один вход которого соединен с выходом релейного элемента, подключенного к выходам измерителя и элемента задания максимального допустимой величины давления металла на валки последующей клети промежутка, а второйс выходом релейного элемента, подключенного к измерителю и элементу задания максимально допустимой величины усилия противоизгиба валков последующей клети, управляющие входы пятого и шестого ключей соединены с выходом релейного элемента, подключенного к измерителю и элементу задания рабочей скорости прокатки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР . N , кл. В 21 В 37/06, 197.

РО(ГЫС.ГС.)

i,

f

0,5

i.O 9ых.()

f,6

(Pus.t