Устройство стабилизации натяжения проката на непрерывном стане

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛИК О 39711 51)4 В 21 В 37 СССРНРЫТИЙытомат(57) Из тизациможет ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМ О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательскийно-конструкторский институт авзации черной металлургии(56) Авторское свУ 1035561, кл. С 0 ОЙСТВО СТАБИЛИЗАЦИИ НАТЯКАТА НА НЕПРЕРЫВНОМ СТАНЕретение относится к автомарокатного производства иользоваться для поддержани режима свободной прокатки в межклетевых промежутках непрерывного сортового проката. Цель изобретениястабилизация режима свободной прокатки по всей длине прокатываемого металла. Устройство содержит систему 1регулирования частоты вращения электродвигателей валков соседних клетей, датчик 3 наличия, проката, датчик 4 тока, элемент 6 выдержки времени, блок 7 отклонения тока нагрузки электродвигателя предыдущей клети и интегратор 8. Достижение целиобеспечивается введением блока 9 регулируемого запаздывания, блока 10деления, блока 12 умножения, ключа14, нуль-органа 15, порогового элемента 16 и блока 17 коммутации. 2 илИзобретение относится к автоматизации прокатного производства и можетбыть использовано, преимущественно,для поддержания режима свободной прокатки в межклетевых промежутках неп 5рерывного сортового стана,Цель изобретения - повышение точности прокатки путем стабилизации режима свободной прокатки по всей длине прокатываемого металла,На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства стабилизации натяженияпроката на непрерывном стане; нафиг. 2 - графики тока первой и второй 15клетей и графики линейной зависимости токов первой и второй клетей.Устройство стабилизации натяженияпроката на непрерывном стане содержит системы 1 и 2 регулирования частоты вращения электродвигателей соседних клетей, датчик 3 наличия проката, датчики 4 и 5 тока якоря электродвигателей предыдущей и последующей клетей, элемент 6 выдержки време ни, блок 7отклонения тока якоряэлектродвигателя предыдущей клети, интегратор 8, блок 9 регулируемого запаздывания, блок 10 деления, блок11 памяти, блок 12 умножения, элемент13 сравнения, ключ 14, нуль-орган 15,пороговый элемент 16 и блок 17 коммутации с двумя коммутируемыми идвумя управляющими входами, причемвыход датчика 4 тока якоря электродвигатЕля предыдущей клети соединенс входом блока 7 отклоненйя тока якоря электродвигателя предыдущей клети,выход датчика 3 наличия металла со-.единен с входом элемента 6 выдержкивремени и с управляющим входом блока407. отклонения тока якоря электродвигателя предыдущей клети, выход интегратора 8 соединен с входом системы 1регулирования частоты вращения электродвигателя предЫцущей клети, выходблока 1 О деления соединен с входомблока 11 памяти, управляющий вход ко"торого соединен с выходом элемента 6выдержки времени, а выход - с однимиэ входов блока 12 умножения, выходблока 9 регулируемого запаздывания соединен с другим входом блока 12 умножения, а также с входом пороговогоэлемента 16 и с первым входом блока10 деления, выход блока 12 умножениясоединен с первым входом элемента 13сравнения, выход датчика 5 тока якоря электродвигателя последующей клети соединен с вторым входом элемента 13 сравнения и вторым входом блока 10 деления., а выход датчика 4 тока якоря электродвигателя предыдущей клети соединен через ключ 14 с входом блока 9 регулируемого запаздывания, управляющий вход ключа 14 соединен с выходом нуль-органа 15, выход блока 7 отклонения тока якоря электродвигателя предыдущей клети соединен с первым коммутируемым входом блока 17 коммутации, а соответствующий этому входу управляющий вход блока 7 коммутации - с выходом элемента 6 выдержки времени, выход элемента 13 сравнения соединен с вторым коммутируемым входом блока 17 коммутации, а соответствующий этому входу управляющий вход - с выходом порогового элемента 16, выход блока 17 коммутации соединен с входом интегратора 8 и с входом нуль-органа 15.Устройство работает следующим образом.В основе работы устройства лежат следующие исходные положения,.Величина тока якоря электродвигателя, например, первой клети в режиме свободной прокатки зависит от геометрических размеров сечений исходной заготовки, ее температуры и других факторов. Так как эти факторы непостоянны по длине заготовки, то ток 1. якоря электродвигателя этой клети при свободной прокатке также изменяется по ее длине. График тока 1 (1) (фиг.2) показан на участках 1 ,1 1. Таким образом, ток 1,(1) несет в себе информацию о непостоянстве технологических факторов. При условии соблюдения режима свободной прокатки, например между первой и второй клетями ток 1(1) якоря электродвигателя второй клети в режиме свободной прокатки на участках 1,1 1 , подобен току якоря электродвигателя первой клети, на этих же участках, т,е. 1,(1)1 с 1, (1). Коэффициент 1 с подобия тока 1 току 1, зависит только от соотношения обжатий проката в этих клетях, которое в процессе прокатки сохраняется постоянным. Из графика тока 1 о(1) второй клети (фиг. 2) следует, что при соблюдении режима свободной прокатки соблюдаются и усло- вия"1 Го(17) ъз 1 го(1 о) 1 г (1 а) Кроме этого на фиг.2 показан, что в 5 момент входа участка 1, во в:орую клеть в первой клети находится участок 1 заготовки. Это связано с тем,л что в течение временного интервалаО перемещения заготовки от первой до второй клети действует фактор транспортного запаздывания. Во время нахождения во второй клети участков 1 - 1 в первой клети находятся со 1 5 15 ответственно участки 1- 1Алгоритм работы устройства построен следующим образом (фиг. 2).В течение временного интервала т.е. в течение времени перемещения начала заготовки от первой до второй20 клети, измеряется и запоминается ток свободной прокатки электродвигателяпервой клети 1(1,), 1 о(1 г) ф 1(15)1( (1 ) на соответствующих участках заготовки.При захвате начала заготовки валками второй клети т.е. в момент заполнения участком 1 очага деформации этой клети, измеряется ток нагрузки электродвигателя первой клети, Если в этой ситуации ток этого электродвигателя окажется равным току свободной прокатки 1(1 ) на участке 1 это расшифровывается как.признак:режима свободной прокатки. При наличии З 5 этого признака измеряется ток 1 (1 ) электродвигателя второй клети на участке 1 заготовки. Величина этого тока также соответствует режиму свободной прокатки. Затем вычисляется 4 О коэффициент подобия токов Е = 1 1, )/ /1 (1,), соответствующий условию прокатки участка 1 заготовки сначала в первой, а затем во второй клети. Вычисленное значение коэффициента 1 с запоминается.Если при входе участка 1 заготовки во вторую клеть ток электродвигателя первой клети окажется не равным току 1 (1), то это расшифровывает 1 ося как отсутствие режима свободной прокатки, при 1, с 1 (1) - как режимонатяжения проката, а при 1 1, (1) как режим сжатия. В обоих этих случа ях вырабатывается воздействие соответствующего знака на скорость валков электродвигателя первой клети, которое изменяет ток нагрузки этого электродвигателя до тех пор, пока он не станет равным току1юПусть, например, скорое ги валков до прокатки установлены гак, что при захвате валками второй клети прокате возникли усилия натяжения, которые вызвали уменьшение тока электродвигателя первой клети до значения 1 . а, На фиг. 2 Ьоказаны графики линейной зависимости токов(Т) первой и 1(Т) второй клети от продольных усилий Х в прокате и в качестве примера график в ситуации а, которая соответствует рассматриваемому случаюЗдесь скорость валков первой клети увеличивается для того, чтобы устранить натяжение. При этом ток начинает расти от значения 1 а, до значения 1 (1), изменяясь в направлении, указанном стрелкой, на графике 1 (Т) для ситуации а. Одновременно с этим ток электродвигателя второй клети претерпевает следующие изменения. Так как натяжения в прокате уменьшает ток электродвигателя первой клети (переднее натяжение) и увеличивает ток электродвигателя второй клети (заднее натяжение), то в ситуации а начальный ток 1 г, а оказывается большим, чем ток 1 г,(1,). Изменение скорости валков первой клети вызывает уменьшение тока 1 г, а, который начинает изменяться в направлении указанной стрелкой.В соответствии с работой алгоритма, изменение скорости валков первой клети осуществляется до тех пор, пока ток 1, не станет равным величине 1 р(1), которое нам извест"о, Тогда ток электродвигателя второй клети снизится до значения 1 г,(1,) в полосе исчезнут продольные усилия и будет организован режим свободной прокатки,В момент достижения этого режима измеряется ток 1 г(1,), а затем вычисляется и запоминается коэффициент псдобия Е, также как описано Ранее.Знание величины коэффициента с которая установлена в момент однолюбов менного пребывания участка 1 заготовки в валках второй клети и участка 1 в первой, позволяет определить токи свободной прокатки во второй клети на участках от 1 допо формулам 1,(1 ) = 1 с 1(1), 1:,1.,) 1 ю(1 з) уу 1. р( 1, ) нам извс.тны, С 1 е - довательно, для с.учзя однгвременно139715го нахождения участка 1 заготовки в первой клети и участка 1 во второй есть информация о величийе тока1 (1) для второй клети и отсутствует информация о токе 1 (1 ) для первой. Наличие информации о величинетока 1 (1) позволяет перейти к режиму свободной прокатки, затем определить и запомнить величину тока 1,(1 ) и в последующем определить величинуф1 О тока 10(1 у)Для случая нахождения участка 1заготовки во второй клети и участка 1 в первой показан пример, в котором ток 1 (1,)1,(1 ), но это об" стоятельство заранее не известно идолжно быть установлено по известнойинформации о величине тока 1 (1)(фиг. 2),В связи с тем, что 1,11)1 О(1,),20то даже при условии 1,(1) 1 (1)произойдет нарушение режима свободной прокатки. Пусть, например, этовызовет возникновение продольных силсжатия в прокате. Тогда ток 1 (1)для ситуации а изменится до величины 1, Ь для ситуации в, которой соответствует новый линейный графиктока 1 (Т), проходящий через известную по величине координату 1 Д 1).ЗОПри обнаружении режима сжатия1 8 (1 (1 ) вырабатывается воздействие на скорость валков первой клети/в сторону уменьшения этой скорости.При этом ток электродвигателя второйклети, изменяясь в направлении, указанном стрелкой, стремится принять значение 1 (1.), а ток электродвигателя первой клети уменьшается от значения 1. Изменение скорости валков 40прекратится тогда, когда ток электродвигателя второй клети станет равным1 (1 ). Ток первой к 3 тети при этом достйгает значения 1 (1), которое до регулирования скорости валков неизвестно.Это неизвестное значение определяется, запоминается, а затеи через ко 50 эффициент Ы, подобия токов позволяет определить величину тока Х(1 ).По мере дальнейшего перемещенияучастков заготовки через прокатныеклети описанный режим работы алгоритма сохраняется, что позволяет определить тОки 1 у(1 8) у 1 (1 ) и таад у токи 11 ), 1(1) и т.д. и обеспечить режим свободной прокатки вплотьдо полного прохождения заготовки через клети,106Устройство работает следующим образом.. В исходном состоянии до поступления заготовки в валки предыдущей клети задается частота вращения электродвигателей соседних клетей. Ключ 14 замкнут, а ключи 22 и 23 блока 17 коммутации разомкнуты. Устройство подготовлено к работе.После захвата заготовки валками предыдущей клети, ее передний конец перемещается к последующей клети. В течение этого перемещения ток якоря электродвигателя предыдущей клети является током свободной прокатки. Сиг нал, пропорциональный величине этого тока, поступает от датчика 4 через ключ 14 на вход блока 9 регулируемого запаздывания и появляется на выходе этого блока через временной интервал, равный времени перемещения переднего конца заготовки от предыдущей клети до последующей. Величина транспортного запаздывания пропорциональна частоте вращения валков предыдущей клети, измеряемой датчиком 24 частоты вращения, входящим в состав системы 1. В течение перемещения переднего конца заготовки от предыдущей клети до последующей сигнал с датчика 4 тока якоря поступает также на вход блока 7 отклонения тока якоря электродвигателя предыдущей клети.В момент захвата переднего конца заготовки валками последующей клети срабатывает датчик 3 наличия металла. На выходе элемента б выдержки времени появляется сигнал, ключ 22 в блоке 17 коммутации замыкается и к входу интегратора 8 подключается первый канал регулирования частоты вращения валков предыдущей клети. В элементе 18 памяти блока 7 при поступлении иа его управляющий вход сигнала с датчика 3 наличия металла запомнится величина тока якоря электродвигателя предыдущей клети, который соответст- вует режиму свободной прокатки, а на элементе 39 сравнения выполняется сравнение запомненного значения тока свободной прокатки со значением тока, полученного после захвата переднего конца заготовки валками последующей клети. Сигнал рассогласования с выхода блока 7 поступает через ключ 22 блока 17 коммутации на вход интегратора 8. В зависимости от величиныи знака этого сигнала интегратор 8, воздействуя на систему 1, вызываеткорректировку частоты вращения элект" родвигателя предыдущей клети до тех пор, пока в межклетевом промежутке не установится режим свободной прокатки.5 После установления в межклетевом промежутке режима свободной прокатки и отсчета выдержки времени элементом 6 ключ 22 размыкается, а ключ 23 замыкается благодаря соответствующим сиг налам от элементов 20 и 21 блока 17 коммутации. При этом первый канал регулирования частоты вращения валков предыдущей клети выводится из работы и к входу интегратора 8 подключается 15 второй канал регулирования. Исчезновение сигнала на выходе элемента 6 выдержки времени вызывает также включение блока 11 памяти. В этот блок из блока 10 вйосится и запоминается ве О личина отношения тока свободной прокатки электродвигателя последующей клети к току свободной прокатки электродвигателя предыдущей, сдвинутому во времени на величину транспортного 25 запаздывания, указанное соотношение вычисляется в блоке 10 деления. Значение тока с выхода блока 9 регулируемого запаздывания умножается в блоке 12 на хранящуюся в блоке 11 памяти величину отношения токов электродвигателей при свободной прокатке. Выходной сигнал блока 12 умножения поступает на вход элемента 13 сравнения как задание тока свободной йрокатки электродвигателя последующей клети. На элементе 13 это задание тока сравнивается с текущим значением тока .электродвигателя последующей клети и "в зависимости от величины и знака разности между ними система 1 корректирует частоту вращения электродвигателя предыдущей клети до тех пор, пока в межклетевом промежутке не установится режим свободной прокатки. При этом сигнал о токе якоря свободной прокатки электродвигателя предыдущей клети, соответствующий уже но 50 вому участку заготовки, который на" чал прокатываться в данный момент в предыдущей клети, .вводится в блок 9 регулируемого запаздывания, чем подготавливается текущая информация для дальнейшей работы устройства, Опи-5 санный режим работы повторяется до момента выхода металла из валков предыдущей клети. Однако во время регулирования частоты вращения валков предыдущей клети ток якоря электродвигателя этой клети зависит также от межклетевып усилий и, поэтому, эти значения тока не могут использоваться в дальнейшем для определения тока свободной прокатки электродвигателя последующей клети. В связи с этим в устройство введены нуль-орган 15 и ключ 14. При появлении на выходе блока 17 коммутации сигнала коррекции частоты вращения валков предыдущей клети срабатывает нуль-орган 15, размыкается ключ 14 и доступ искаженных значений тока якоря электродвигателя предыдущей клети от датчика 4 в блок 9 регулируемого запаздывания прекращается. После исчезновения сигнала коррекции, когда в межклетевом промежут" ке установится режим свободной прокатки нуль-орган 15 возвращается в исходное состояние, ключ 14 замыкается и на вход блока 9 регулируемого запаздывания снова поступают от датчика 4 тока якоря электродвигателя предыдущей клети, соответствующие режиму свободной прокатки.В периоды коррекции частоты вращения валков размыкание ключа 14 соответствует ситуации, когда на вход блока 9 регулируемого запаздывания поступает сигнал, величина которого равна нулю. При появлении такого сигнала на выходе блока 9 возникает неопределенность в оценке тока свободной прокатки электродвигателя последующей клети, что может привести к неправильному выбору устройством корректирующего воздействия, Поэтому в устройство введен пороговый элемент 16. При исчезновении сигнала на выходе блока 9 регулируемого запаздывания происходит срабатывание порогового элемента .16, который воздействуя на управляющий вход блока 17 коммутации размыкает ключ 23 и отключает на этот период времени второй ка нал регулирования.Таким образом, введение в известное устройство второго канала регулирования дает возможность определять значения тока свободной прокатки электродвигателя последчю ей клети по значениям тока свооодной прокатки электродвигателя предыдущей клети сдвинутых во времени, на величину транспортного запаздывания, что поз валяет обеспечить режим свободной пропрокатки по всей длине прокатываемого металла, без применения специальных измерителей технологическихвозмущений действующих со стороны заготовки,Ф о р м у л а изобретения10Устройство стабилизации натяжения проката на непрерывном стане, содержащее системы регулирования частоты вращения электродвигателей соседних кпетей, датчик наличия проката, датчики тока якоря электродвигателей предыдущей и послеДующей клетей, элемент выдержки времени, блок отклонения тока якоря электродвигателя предыдущей клети и интегратор, причем выход дат чика тока якоря электродвигателя предыдущей клети соединен с входом блока отклонения тока якоря электродвигателя предыдущей клети, выход датчика наличия металла соединен с вхо дом элемента выдержки времени и с управляющим входом блока отклонения то" ка якоря электродвигателя предыдущей клети, выход интегратора соединен с входом системы регулирования частоты З 0 вращения электродвигателя предыдущей клети, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения точности прокатки путем стабилизации режима Сво бодной прокатки по всей длине прокатываемого металла, в устройство дополнительно введены блок регулируемого запаздывания, блок деления, блок па 11 Оомяти, блок умножения, элемент сравнения, ключ, нуль-орган, пороговый элемент и блок коммутации с двумя коммутируемыми и двумя управляющими входами, причем выход блока деления соединен с входом блока памяти, управляющий вход которого соединен с выходом элемента выдержки времени, а выход - с одним из входов блока умножения, выход блока регулируемого запаздывания соединен с другим входом бло;ка умножения, а также с входом порогового элемента и с первым входом блока деления, выход блока умножения соединен с первым входом элемента сравнения, выход датчика тока якоря электродвигателя последующей клети соединен с вторым входом элемента сравнения и вторым входом блока деления, а выход датчика тока якоря электродвигателя предыдущей клети соединен через ключ с входом блока регулируемого запаздывания, управляющий вход ключа соединен с выходом нуль-органа, выход блока отклонения тока нагрузки электродвигателя предыдущей клети соединен с первым коммутируемым входом блока коммутации, а соответствующий этому входу управляющий вход блока коммутации - с выходом элемента выдержки времени, выход элемента сравнения соединен с вторым коммутируемым входом блока коммутации, а соответствующий этому входу управляющий вход - с выходом порогового элемента, выход блока коммутации соединен с входом интегратора и нуль-органа.Составитель Ю. ПередерТехред Л.Сердюкова Корректор В.Бутя едактор В. Да Тирах 467 аз 48 писно Государственного кделам изобретении иосква, Ж, Раушск итет рЫ п 1130 наб.