Устройство автоматического управления реверсивным станом горячей прокатки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК ВВ 21 В ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт "цветметавтоматика" и Государственный научно-исследовательский, проектный и конструкторский институт сплаВов и обработки цветных металлов (53) 621.771.23-415.016.2-52(088.8) (56) 1, Архангельский В,М. и др.Самонастраивающая система автоматизации нажимного механизма прокатного стана.-"Механизация и автоматизация производства", 1967, Р 5, с.15-18,2, Авторское свидетельство СССР Р 548328, кл. В 21 В 37/00, 1977.(54)(57) 1, УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕВЕРСИВНЫМ СТАНОМ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ, содержащее канал автоматического управления нажимным устройством, состоящий из программно го задатчика уставок раствора валков, первого сумматора, позиционного регулятора; задатчика температуры металла, элемента сравнения, корректора уставок и счетчика пропусков, ка- нала автоматического управления главным приводом, состоящего из системы управления главным приводом, программного задатчика уставок скорости.и второго сумматора, датчика наличия металла в валках, два фотореле, датчик раствора валков, датчик температуры металла, систему управления на" жимным устройством, причем вход системы управления главным приводом через второй сумматор соединен с выходом программного задатчика уставок скорости, один из входов корректора уставок соединен с первым выходом счетчика пропусков, а другой вход - с выходом элемента сравнения, входы которого соединены с выходом задатчика и датчика температуры металла, вто-,рой выход счетчика пропусков. через программный задатчик уставок раствора валковсоединен с первым сумматором, выход которого соединен с одним входом позиционного регулятора, выход которого соединен с входом системы управления нажимным устройством, другой вход позиционного регулятора соединен с выходом датчика раствора валков, выходы фотореле соединены с входами датчика наличия металла в валках, выход которого соединен с входом счетчика пропусков, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения разнотолщинности и стабилизации механических свойств проката, один из входов второго сумматора в Я канале управления главным приводом соединен с выходом корректора уста-. вок, а вход программного задатчика уставок скорости - с первым выходом С начетчика пропусков.2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что корректор уставок содержит запоминающий блок, два блока умножения и задатчик коэф шаай фициентов коррекции причем запоминающий блок содержит три ключа, элемент сравнения, триггер, элемент за держки и интегратор, при этом выход фсь первого .ключа соединен с одним входо элемента сравнения, другой вход кото СР рого соединен с выходом интегратора, (ф выход элемента сравнения соединен с входом второго ключа, выход которого соединен с входом интегратора и управляющий вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которо- св. го соединен с выходом триггера,выход фф третьего ключа соединен с входом интегратора, управляющие входы первого и третьего его ключей соединены соответственно с входами возбуждения и сброса триггера,выходинтегратора соединен с одними входами блоков умножения, другие входы которых соединены с выходами задатчика коэффициентов коррекции.Изобретение относится к автомати-ческому управлению прокатными станами, преимущественно, реверсивнымистанами горячей прокатки.Известно устройство автоматического управления реверсивным станомгорячей прокатки, содержащее каналуправления нажимным устройством,элемент сравнения, температурный дискриминатор и программный блок. Навходы элемента сравнения подаются 10фактическое и расчетное значениятемпературы, а выход элемента срав-.нения соединен с входом температурного дискриминатора в один из нескольких дискретных сигналов, каждый 15из которых грубо определяет степеньнагрева слитка. Выходы температурного дискриминатора связаны с программным блоком и, таким образом, осуществляют выбор той или иной программы работы нажимного устройства,отличающейся числом пропусков 1,Недостатком данного устройстваявляется то, что неучет колебаниятемпературы проката приводит к разбросу толщин горячекатаных полос.Наиболее близким к предлагаемомуизобретению по технической сущностии достигаемому результату являетсяустройство автоматического управления механизмом перемещения нажимныхвинтов реверсивных станов горячейпрокатки, содержащее канал автоматического управления нажимным устройством, состоящий иэ сумматора, позиционного регулятора, задатчика температуры металла, элемента сравнения, корректора уставок и счетчикапропусков, канала автоматическогоуправления главным приводом, состоящего из системы управления главным 40приводом, программного задатчика уставок скорости и второго сумматора,датчик наличия металла в валках, двафотореле, датчик раствора валков,датчик температуры металла, систему 45управления нажимным устройством, причем вход системы управления главнымприводом через второй сумматор соединен с выходом программного задатчикауставок скорости, один иэ входов кор ректора уставок соединен с первым выходом счетчика пропусков, а другойвход - с выходом элемента сравнения,входы которого соединены с выходамизадатчика и датчика температуры металла, второй выход счетчика пропускОв.через программный эадатчик уставокраствора валков соединен с вторымсумматором, выход которого соединенс одним входом позиционного регулятора, выход которого соединен с.входом 60системы управления нажимным устройством, другой вход позиционного регулятора соединен с выходом датчика раствора валков, выходы фотореле соединены с входаМИ датчика наличия метал ла в валках, выход которого соединен с входом счетчика пропусков 2 .В настоящее время это устройство, являющееся базовым, широко используется на реверсивных станах горячей прокатки заводов обработки цветных металлов, обеспечивая существенное сокращение разброса средних толщин горячекатаных полос и листов. Характерной особенностью производства прокатки на этих заводах является получение тонкой горячекатаной продукции из цветных металлов порядка 4-5 мм при невысоких скоростях прокатки 1,5-2 м/с.В результате экспериментальных исследований процесса прокатки на действующем реверсивном стане, оснащенном известным устройством автоматического управления, установлено, что деформация металла в нескольких последних пропусках осуществляется при температурах, незначительно превышающих температуру рекристаллизации,При этом колебания начальной температуры приводят к тому, что при прокаткеслитков, нагретых вблизи нижнего температурного диапазона, в последнем пропуске проходит неполная горячая деформация. Такие условия приводят к незавершенности рекристаллизации в процессе прокатки. В процессе охлаждения металла после горячей прокатки собирательная рекристаллиэация также полностью завершается. Часть зерен в металле остается деформированной иметалл упрочняется. В результате .этого полосы, прокатанные при пониженных температурах, характеризуютсяболее высокими прочноотными свойствами в холодном состоянии, Установлено также, что этот разброс механических свойств приводит к образованию раэнотолщинности на последующих пределах. Цель изобретения - снижение разнотолщинности и стабилизация механических свойств проката.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве автоматического управления реверсивным станом горячей прокатки, содержащем канал автоматического управления нажимным устройством, состоящий из программного эадатчика уставок раствора валков, первого сумматора, позиционного регулятора, задатчика температуры металла, элемента сравнения, корректора уставок и счетчика пропусков, канала автоматического управления главным приводом, состоящего из системы управления главным приводом, программного задатчика уставок.скорости и второго сумматора, датчика наличия металла в валках, два фотореле, датчик раствора валков, датчик температуры металла, систему управления нажимным устройством, причем вход системы управления главным приводом через второй сумматорсоединен с выходом программного задатчика уставок скорости, один из входов корректора уставок соединен с первым выходом счетчика пропусков, а другой вход - с выходом элемента сравнения, входы которого соединены 5 с выходами задатчика и датчика теммературы металла, второй выход счетчика пропусков через программный задатчик уставок раствора валков соединен с первым сумматором, выход кото . рого соединен с одним входом позиционного регулятора, выход которого соединен с входом системы управления, нажимным устройством, другой вход позиционного регулятора соединен с вы ходом датчика раствора валков, выходы фотореле соединены с входами датчика наличия металла, выход которого соединен с входом счетчика пропусков, один из входов второго сумматора в канале управления главным приводом соединен с выходом корректора уставок, а вход программного эадатчика уставок скорости - с первьм:выходом счетчика пропусков.Корректор уставок скорости содержит запоминающий блок, два блока умножения и задатчик коэффициентов коррекции, причем запоминающий блок содержит три ключа, элемент сравнения, триггер, элемент задержки и интегра О тор, при этом выход первого ключа соединен с одним входом элемента сравнения , другой вход которого соединен с выходом интегратора, выход элемента сравнения соединен с входом вто 35 рого ключа, выход которого соединен с входом интегратора и управляющийвход которого соединен с выходом эле-, мента задержки, вход которого соединен с выходом триггера, выход тре- . 40тьего ключа соединен с входом интегратора, управляющие входы первого и третьего его ключей соединены соответственно с входами возбуждения исброса триггера, выход интеграторасоединен с одними входами блоковумножения, другие входы которых соединены выходами задатчика коэффициентов коррекдии.На фиг.1 представлена стРУктурнаЯ 5 Осхема устройства, на фиг.2 - схемасчетчика пропусков," на фиг.З - схема программного задатчика уставокскоростина фиг.4 - схема корректора уставок.55Устройство автоматического управления реверсивным станом горячей прокатки (фиг.1) содержит канал 1 автоматического управления нажимным устройством, состоящий из программногозадатчика 2 уставок раствора валков,первого сумматора 3, позиционного регулятора 4, задатчика 5 температурйметалла, элемента б сравнения, корректора 7 уставок и счетчика 8 пропусков, канала 9 автоматического управления главным приводом, состоящего иэ системы .10 автоматического управления главным приводом, программного задатчика 11 уставок скорости и второго сумматора 12, датчик 13 наличия металла в валках, фотореле 14 и 15 датчик 16 раствора валков, датчик 17 температуры металла, систему 18 управления нажимным устройством. Вход системы 10 управления главным,приводом через второй сумматор 12 соединен с выходом программного задатчика 11 уставок скорости, одиниз входбв корректора 7 уставок соединен с выходом счетчика 8 пропусков,а другой его вход - с выходом элемента б сравнения, входы которого соединены с выходами задатчика 5 и датчика 17 температуры металла. Второйвыход счетчика 8 пропусков через программный задатчик 2 уставок раствора валков соединен с первым сумматором .3, выход которого соединен с входом позиционного регулятора 4, выход которого соединен с входом системы 18управления нажимным устройством. Другой вход позиционного регулятора 4 соединен с выходом датчика 16 раствора валков, выходы фотореле 14 и15 соединены с входами датчика 13 наличия металла в валках, выход которого соединен с входом счетчика 8 пропусков, один из входов второго сумматора 3 в канале 1 управления главным приводом соединен с выходомкорректора 7 уставок, а вход программного задатчика 11 уставок скоростис выходом счетчика 8 пропусков.Счетчик пропусков (фиг.2) содержит двойной счетчик 19 импульсов, выходы каждого разряда которого соединены с дешифратором 20, выходы которого соединены с входами программных задатчиков соответственно уставок 2 раствора валков и уставок 11 скорости и корректора 7 уставок.Программный задатчик уставок скорости (фиг.З) состоит из Я (по максимально возможному числу пропусков) управляющих ключей 21, на входыкоторых подан постоянный по величине сигнал П , и операционного усилителя 22 с Н входами и регулируемыми коэффициентами передачи К,-К. При.подаче на управляющий вход одного из ключей 21 разрешающего сигнала со счетчика 8 пропусков на выходе усилителя 22 возникает сигнал, пропорционный уставке раствора валков или скорости привода в данном пропуске.Корректор 7 уставок (фиг.4) состоит из запоминающего блока 23, двух блоков 24 умножения и задатчика 25 коэффициентов коррекции. Запоминающий блок 23 содержит, ключи 26-28,элемент сравнения 29, триггер 30, элемент 31 задержки и интегратор 32,причем выход ключа,26 соединен свходом элемента 29 сравнения, другой вход которого соединен с выходом интегратора 32. Выход элемента 29 сравнения соединен с входом ключа 27, в выход которого соединен с входом интегратора 32, Управляющий вход ключа 5 27 соединен с выходом элемента 31 задержки, вход. которого соединен с выходом триггера 30. На информационный вход ключа 26 от элемента 6 сравнения (Фиг.1) подается сигнал дТ отклонения 10 фактической температуры металла от заданной (расчетной). Управляющий вход ключа 28 и возбуждающий вход триггера 30 соединены с шиной 2-го пропуска счетчика 8 пропусков, а вход 15 сброса триггера 30 и управляющий вход ключа 26 - с шиной 1-го пропуска счетчика 8 пропусков. При этом выход ключа 28 соединен с входом интегратора 32, а на вход ключа 28 по стоянно подан нулевой потенциал ("земля").В 1-м пропуске цикла прокатки сбрасывается триггер 30 и открываются ключи 28 и 27. При этом осуществляется сброс запоминающего блока 23, В момент появления сигнала 2-го пропуска открывается ключ 26 и на вход элемента сравнения 29 поступает сигнал Т, одновременно возбуждается триггер 30, который инициирует эле- мент 31 задержки, ключ 27 открыт, а ключ 26 закрыт и на интеграторе 32 происходит нарастание сигнала до тех пор, пока он не станет равным сигналу дТ. Время задержки элемента 31 35 превышает время формирования сигнала дТ на выходе интегратора 32. По окончании задержки на выходе элемента 31 задержки появляется. сигнал, который размыкает ключ 27. При этом обеспе чивается запоминание сигнала дТ на выходе интегратора 32.В основу устройства управления положен принцип компенсации возмущения 45 Основным возмущением, определяющим качество листов и полос из цветных металлов при реверсивной горячей прокатке, является начальная температура слитка. В результате экспериментальных исследований процесса прокатки установлено, что,воздействуя на растворы и скорости валков по пропускам в окрестности базовых режимов прокатки, можно одновременно управлять толщиной и механическими свойствами горячекатаных полос и листов.Для использования этих результатов, для автоматического управления методом планирования эксперимента на действующем оборудовании получены 60 адекватные модели вида: дЬ = ада + а.,дп + а дТу О д 0 В=дд 1 дд Ф Ь дп + ддТ(2)щЭкспериментальные исследования показали, что такой принцип коррекции достаточно прост для технической реализации и обеспечивает равномерное распределение нагрузок по пропускам на клеть и главный привод, В результате решениясистемы уравнений (1) для случая д Ь = О; дбВ = О получены формулы расчета величин корректирующих воздействий дЬ и дд дЬ = КдТ,ад = К,дТд(4),а)Ь) - адд аг Ь 1 а Ьг Устройство работает следующим образом.Для каждого пропуска по сигналу датчика 12 наличия металла в валках программный задатчик 2 уставок раствора валков выдает через сумматор 3 в позиционный регулятор 4 уставку раствора валков, а программный задатчик 11 уставок скорости выдает в сумматор 12 уставку скорости вращения валков. Реализация этих уставок обеспечивается соответственно системой 18 электропривода нажимного устройства и системой 10 управления главным электроприводом прокатных валков.На .шинах 1-го пропуска счетчика 8 пропусков при входе металла в валки в 1-м пропуске появляется сигнал, который осуществляет установку в начальное (нулевое) положение запоминающего блока 23 (фиг.4) корректора 7 уставок. При входе металла в валки во 2-м пропуске на выходе запоминающего блока 23 появляется сигнал дТ отклонения температуры металла Т от заданного значения Т. Сигнал дТ погдедЬ - отклонение тОлщины проката.от номинальной,дб - отклонение временного соВпротивления разряда от номинального з.начениягдТ 0 - отклонение температуры,д - корректирующие воздействияна раствор валков,дп - корректирующее воздействиена скорость валков.Модели получены для случая прокатки полос в к пропусков при варьировании начальной температуры подката +8 от номинала (дТ 0 = +0,08 ") и введении корректирующих воздействий дЬ и дй во всех пропусках, начиная с 3-го идо последнего щ-го, в соответствии с условием:1084093 Ъока оаэи Р 7 Фиа Г дается на блоки 24 умножения, на выходах которых соответственно появляются сигналы коррекции уставок раствора валков Ьй: КадТ и скоростиглавного привода Ьп = КвдТ, где коэффициенты К и К рассчитаны по 5Формулам (4). Велйчины ди и дй запбминаются в течение всего цикла прокатки данного слитка и поступают через сумматоры 12 и 3 в системы управления соответственно главным 10 электроприводом прокатных валков и электроприводом 18 нажимных устройств вкаждом пропуске, начиная с 3-го допоследнего. Таким образом, обеспечивается снижение разнотолщинности иразброса механических свойств в партии горячекатаных листов и полос,Экономический эффект от внедренияпредложенного изобретения составит30 ц тыс.руб. в год.Тираж 796Государственного комитета елам изобретений и открыт Москва, Ж, Раушская на