Адаптивный регулятор размеров проката на сортовом стане Советский патент 1982 года по МПК B21B37/74 

АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР РАЗМЕРОВ ПРОКАТА НА СОРТОВОМ СТАНЕ

1

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в автоматических системах регулировани51 геометрических размеров сортового проката.

Известен регулятор температуры полосы на выходе стана горячей прокатки , оснащенный установкой межклетевого охлаждения полосы с регулирующими клапанами в межклетевых проме- д жутках чистовой группы клетей, управляющие входы которых соединены с выходами вычислительного блока, содержащего измеритель температурГы полосы на входе чистовой группы и дат- J5 чик ускорения, причем в него введен узел формирования управляющего сигнала, содержащий датчик скорости прокатки, функциональный и нелинейный преобразователь,умножитель, блок де- 20 ления, сумматор и блок расчета про- изводной, вход которого соединен с ; выходом измерителя температуры полосы н.а входе и чистовую группу, а выход - с первым входом блока деления, второй вход которого соединен с выходом задатчика ускорения, выход умножителя соединен с входом.вычислительного блока, первый вход умножи теля соединен с выходом сумматора, а второй вход умножителя - с выходом функционального преобразователя, вход которого соединен с выходом датчика скорости прокатки, причем первый выход сумматора соединен с выходом блока деления, а второй - с выходом нелинейного преобразователя, вход которого соединен с входом датчика скорости прокатки 1J.

Однако в этом регуляторе температуры.полосы на выходе стана горячей прокатки не учитывается влияние на размеры прокатываемой полосы других факторов (наследственной разнотолщинности, разноширинности продольных межклетевых сил в полосе) и применить его можно на листовых станах, где ширинный размер полосы имеет второстепенное значение. При прокатке профилей важен как высотный, так и ширинный размер.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство,, которое содержит установку межклетевого охлаждения полосы с регулирующими клапанами в каждом промежутке, блок расчета и распределения суммарного количества воды, примем управляющие входы регулирующих клапанов соединены с выходом блока расчета и распределения суммарного количества воды, измеритель и задатчик температуры полосы, блок контроля отклонения температуры, причем выход измерителя и задатчик температуры полосы соединены с входами блока контроля отклонения температуры, датчик скорости пр(катки и задатчик заправочной скорости, блок контроля изменения скорости прокатки, причем выход датчика скорости прокатки и задатчика заправочной скорости соединен с входами блока контроля изменения скорости прокатки. Оно также содержит датчик конца прокатки, блок задания коэффициентов, сумматор и каналы коррекции, каждый из которых состоит из усилителя с регулируемым ограничением, релейного элемента, умножителя, суммирующего запоминающего блока и корректирующего запоминающего блока 2.

Недостатками известного устройства являются невозможность применения его для сортовой прокатки, так как оно не учитывает при регулировании толщины изменение ширинного размера, который, как правило сложней поддается регулированию; оно не учитывает также влияния на размеры наследственной разнотолщинности и разноширинности,,колебаний продольных межклетевых сил в раскате, высоты калибра ; кроме того, это устройство не решает проблему снижени) разноширинности свободно уширяющихся элементов профилей.

Цель изобретения - повышение точности геометрических размеров проката путем рационального распределения металла между вертикальными и горизонтальными размерами.

Поставленнай цель достигается тем, что в адаптивном регуляторе установка управления температурой расположена перед клетью и содержит

блок контроля отклонения температуры, блоки задания коэффициентов, сумматоры, блоки контроля отклонения толшины и ширины входящего и выходящего.из клети проката, передних и задних межклетевых продольных сил в прокатке, блоки адаптации, блоки расчета ограничений и управляющей поправки температуры проката, причем

10 выходы блоков контроля отклонения температуры соединены через блоки задания коэффициентов с двумя сумматорами, выходы которых соединены с перВ1Л1и входами двух блоков расчета ограничений и двух блоков адаптаи ции, второй вход первого блока адаптации соединен с выходом блока контроля отклонений выходящей ширины про. |ката, второй вход второго блока адап2отации соединен с выходом блока контроля отклонения выходящей толщины проката, третий вход блока адаптации и первый вход блока расчета управляющей поправки температуры соединены с блоком контроля отклонения температуры проката, выходы блоков адаптации соединены с вторыми входами блоков расчета ограничений, выходы которых соединены с входами блока

равки соединен с установкой управления температурой проката.

На фиг. 1 и 2 приведена блок-схема предлагаемого регулятора.

Блоки 1 и 2 контроля отклонения высоты и ширины проката на входе клети,передней 3 и задней k продольной силы в прокате, высоты калибра 5 связаны через блоки 6 задания коэффициентов с сумматорами 7 и 8, причем на вход сумматора 7 подведены выходы блоков 6 задания коэффициентов, определяющих влияние параметров прокатЧ и на ширинный размер проката, а на вход сумматора 8 - выходы блока 6 задания коэффициентов, определяющих влияние параметров прокатки на высотный размер проката.

Выход сумматора 7 соединен с блоком 9 расчета ограничений на изменение температуры исходя из допусков (минусового и плюсового) на ширинный размер, а выход сумматора 8 - с блокоА 10 расчета ограничений на изменение температуры исходя из допусков на высотный размер.Выходы блоков. 9 и 10 ограничений подсоединены к блоку 11 расчета управляющей попзо Расчета управляющей поправки, а выход Ьлока расчета управляющей поправки температуры, выход которого со единен с системой 12 управления температурой проката. Входы блока 13 адаптации по регулированию ширины проката связаны с блоком 14 контроля отклонения ширины проката, выходящего из клети, с выходом сумматора 7 и с блоком 15 контроля отклоне ния температуры, а выход блока .13 с блоком 9 расчета ограничений. Входы блока 16 адаптации по регурированию высотного размера проката связаны с блоком 17 контроля отклонения высоты проката, выходящего из клети, с выходом сумматора 8 и с бло ком 15 контроля отклонения температу ры, а выход .блока 16 - с блоком 10 расчета ограничений. Блоки контроля отклонений парамет ров прокатки представляют собой бло ки 18 вычитания, на входы которых по даются сигналы с датчика 19 и задатчика 20 в соответствии с калибровкой этого же параметра прокатки. Блоки 6 задания коэффициентов и сумматоры 7 ,и В могут быtь, например, реализо ваны на потенциометрах, соединенных со входом операционного усилителя. Блоки 9 и 10 расчета ограничений на изменение температуры состоят из задатчиков 21 задания допусков ГОСТа V. I 1i 1 Ь Ъ Ь которые соединены одним из входов сумматоров 22, вторые входы которых соединены с выходами сумматоров 7 и 8, а выходы - с потенциометрами 23 задающих передаточные коэффициенты Блок 11 расчета управляющей поправки температуры представляет собой три схемы 2 сравнения, входы которых соединены с блоками 9 и 10, а выходы .- с элементами ИЛИ-НЕ 25 и 26, элементами И 27-29. Одновременно с выходами блоков 9 и 10 свя.заны два транзисторных ключа 30, выходы которых соединены с усилителем 31 суммирования через последовательно соединенный сумматор 31. Блоки 11, 13 и 16 адаптации могут быть выполнены по любой из известных схем. Например, могут представлять операционный усилитель, включенный по схеме вычитания, один вход которого соединен со схемой 18 вычитания блоков Н или 17 а второй с выходами сумматоров 7 или 8. Вы616ход усилителя 31 соединен с нульорганом 33 через последовательно соединенный потенциометр задания передаточных коэффициентов Kb,Khj,. Ко вторым входам нуль- 5рганов 33 подключается выход блока 18 вычита- i ния и блока контроля отклонения -температуры проката. Электродвигатели З электрически связаны с выходами нуль-органа 33 и механически - с движками потенциометров 23 задающих передаточные коэффициенты КЬ, и Kh В блоках. 13 и 16 адаптации и блоках 9 и 10 расчета ограничений. Выход усилителя через ключ 35 соединен с системой 12 управления температур рой проката. Работа устройства осуществляется следующим образом. В основу работы адаптивного регулятора размеров проката заложена система линеаризованных уравнений лЬ Н -ь Kh дТ дЬ В КЦдТ , .к;-.. (Ъ) 4 Устройство осуществляет поиск уп- равляющего приращения температуры ,р ,которое обеспечило при прокатке в пределах допуска ГОСТа или при выходе размеров проката за пределы допуска минимум поперечного сечения проката на выходе из клети при выполнении следующих ограничений на приращение управляющих параметров ; М Ч; :/гтр ;. Сигналы С датчиков 19 технологических параметров (h, ,б. 11 К1 Н,, Ц) Поступают на один из входов блоков 18 и i9 вычитания, на второй вход которых подаются напряжения с задатчиков 20, пропорциональные номинальным значениям технологических параметров, определяемых калибровкой. На выходе блоков 18...15. 12...И 9 контроля отклонений будут амплитуды сигналов,пропорциональные приращени-: ям технологических параметров. Полученные приращения входных napat QTров(дНо,дЬо,л6о,Д(Зо, Д hp() после .умножения на соответствующие передаточ ные коэффициенты в блоках 6 задани коэффициентов поступают на входы сум маторов 7 и 8, где на сумматоре 7 реализовано вычисление величины В (в соответствии с формулой з) , а на сумматоре В - Н (формула 2) . Вычисленные значения В и Н поступают на один из входов сумматоров 22 блоков 9 и 10 расчета ограничений на управление температурой для получения в пределах допусков ширинного и высотного размера, где производится вычисление Для этой цели на вторые.входы сумматоров 22 с задатчиков 21 поступают нaпpяжeн fя, пропорциональные допускам ГОСТа (с/ , d , 0 , (. ) Выходные сигналы блоков 9 и 10, которые представляют собой ограничения на управление температурой лТ, дТц,дТб , дТц , поступают на блок 11 расчета управляющей поправки .темпера туры . Приращение температуры , кото рая обеспечила бы при прокатке в пре делах допуска ГОСТа или при выходе размеров проката за пределы допуска минимум поперечного сечения проката на выходе из клети, содержится в пересечении интервалов (дТ.дТц ) и (йТ в j дТв ). Если эти интервалы не пересекаются, то заданная система ограничений несовместна и задача не Iимеет решения, о чем свидетельству;ет сигнал Контроль на выходе бло-ка 11 расчета управляющей поправки температуры проката. В случае, если интервалы пересекаются, искомое .решение лежит на максимальном значеНИИ границы области допустимых значений или,другими словами, равно минимальному из значений дТщ и лТц. Выработанные сигналы дТц, дТ дТ и дТg поступают попарно на три схемы сравнения 2 блока 11, Две схе18мы 2 сравнения ССт. и CC-j определяют совместность системы ограничений путем сравнения верхних границ интервалов с нижними границами противоположного интервала (дТ С дТ и Aigc ).Если верхние границы интервалов больше нижних, то система ограничений совместна, о чем свидетельствует наличие высоких уровней (уровень 1) на выходах схем сравнения CCrj и СС 3 , в прототиположном случаев- уровень О Схема сравнения CC-j определяет, какой из сигналов или дТ меньше (если , то на выходе СС устанавливается высокий потенциал, в противном случае - низкий). Выходной потенциал схемы СС) прямо и через элемент 25 подается на две схемы совпадения (элементы 27 и 28) , на вторые входы которых подается конъюнкция (элемент И 29) сигналов с выходом схем 2k СС- и СС. Если сиетема ограничений совместна, то конъюнкция указанных сигналов будет равна логической 1, что обеспечит появление высокого уровня на выходе одной их схем совпадения (в зависимости от соотношения величин uTj и дТ ). Выходы схем совпадения управляют транзисторными ключами 30, включенными в цепи передачи сигналов ДТ и uTjlj на систему 12 управления температурой.При появлении на выходе одной из схем совпадений (элементы 28 и 27) высокого потенциала соответствующий транзисторный ключ 30 замыкается и выбранный сигнал (минимальный по амплитуде) подается через сумматор 32 на вход усилителя 31 суммирования, где суммируется в протиоофазе с сигналом., снимамым с блока 18, блока 15 контроля отклонения температуры. Выход усили- --. теля 31 через управляемый транзисторный ключ 35 подключен ко входу установки 12 управления температурой, которая осуществляет отработку вычисленного устройством управляющего воздействия. Если система ограничений не совместна, то транзисторнь1й ключ 35 в выходной цепи устройства будет разомкнут и выдача управляющих воздействий на установку управления температурой осуществлять не будет, появится сигнал Контроль на выходе схемы ИЛИ-НЕ (элемент 26 блока 11). 9 . 9 С целью повышения эффективности управления в устройстве предусмотрен контур адаптации. Адаптация осу ществляется путем непрерывной подстройки передаточных коэффициентов Kh и КЬ.С этой целью сигналы с блоков 17 и 1 контроля отклор|ения ширины лЬ-, и высоты лЬ выходящего из клети проката подаются на блоки 13 и 16 адаптации передаточных коэф фициентов Kh и КЦ , определяющих точность регулирования размеров. . На усилителях 31 производится .в числение (в- Дb/) и (Н -дН), а на нуль-органах 32 сравниваются вычисленное значение приращения темпера тур (В -лЬ1) (Н -дН)/КН, снимаемое с выхода потенциометра 23 задания передаточных коэффициентов, с действительным приращением температуры раската, снимаемого с выхода блока 18 вычитания блока 15 контроля отклонения температуры проката. Разностным сигналом с выходом нульорганов 33 управляется электродвиг тель 3, который вращает движки потенциоментров 23 до тех пор, пока н выходе нуль-органов 33 не установит ся нулевой сигнал. А так как двига тель и движки потенциометров в блоках 9 и 10 расчета ограничений, то уточняются коэффициенты Kh и КЬ-, связывающие дН и на каждом новом шаге измерения и управления, и используются при определении управляющей поправки температуры проката.. Использование интегральных микро схем значительно повышает точность надежность и простоту устройства в эксплуатации. Годовой экономический эффект от использования предлагаемого устройс ва на среднесортном стане 350 Днепровского металлургического завода им. Дзержинского за счет повышения сортности и экономии металла и за I счет прокатки на минус составит 260,7 тыс. руб.Ориентировочно,по ме таллургическим заводам УССР экономия составит 2,5 млн. руб. в год. 10 Формула изобретения Адаптивный регулятор размеров проката на сортовом.стане, оснащенный установкой управления температурой проката перед клетью, блрком контроля отклонения температуры, блоками задания коэффициентов, сумматорами , отличающийся тем, что, с целью повышения точности геометрических размеров проката i путем рационального распределения металла между вертикальными и горизонтальными размерами, он дополнительно сожержит блоки контроля отклонения толщины и ширины входящего и выходящего из клети проката, передних и задних межклетевых продольных сил в прокате, блоки адаптации, блоки расчета ограничений и управляющей поправки температуры проката, причем выходы блоков контроля отклонения температуры соединены через блоки задания коэффициентов с двумя сумматорами, выходы которых соединены с первыми входами двух блоков расчета ограничений и двух блоков адаптации, второй вход первого блока адаптации соединен с выходом блока контроля отклонения выходящей ширины проката, второй вход второго блока адаптации соединен с выходом блока отклонения выходящей толщины проката, третий вход блоков адаптации и первый вход блока расчета управляющей поправки температуры соединены с блоком контроля отклонения температуры проката, выходы блоков адаптации соединены с вторыми входами блоков расчета ограничений, выходы которых соединены с входами блока расчета управляющей поправки, а выход блока расчета управляющей поправки соединен с установкой управления температурой проката. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 656682, кл. В 21 В 37/10, 1977. 2.Авторское свидетельство СССР № 716659, кл. В 21 В 37/10, 1978.

k

с.

|Vil Ik

Ti

fO