Способ регулирования толщины полосы при непрерывной горячей прокатке и устройство для его осуществления

Сеез Советских Социалистических Республик(51)М. Кл.з В 21 В 37/00 ГосударственныЯ комитет СССР во делам изобретениЯ и открнтиЯДата опубликования описания 2 3, 11. 80(72) Авторы изобретения Н.Г.Ковалев, Е.В.Леонидов-Каневский, Н.Г.Лысенкови А.П.Мишкин Киевский институт автоматики им.ХХт съезда КПСС(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОЛОСЫ ПРИ НЕПРЕРЫВНОЙ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКЕ И УСТР ДЛЯ ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯололее автоожетв отр я толщина Б- ойпартии;ьная толщина полос ность регулиИзобретение относится к матиэации прокатных станов и м быть использовано при прокатке ицательном поле допусков.Известен способ регулирования толщины полосы по показаниям измерителя температуры подката, по которому осуществляют изменение раствора валков в паузе между раскатами в .функции отклонения средней температуры каждой йолосы партии от заданной величины температуры, что позволяет уменьшить динамическую ошибку в толщине, связанную с колебаниями средней температуры нагрева слябов (1).Известен способ и устройство автоматического регулирования толщины полосы на непрерывном стане горячей прокатки, обеспечивающие приближение к нижней границе минусового допуска.Способ регулирования толщины полосы при непрерывной горячей прокатке заключается в том, что. определяют заданное значение толщины пОлосы на выходе стана с учетом минусового допуска, измеряют текущее значение толщины полосы на выходе стана, определяют текущее значение отклонения толщины полосы от заданного Значения и изменяют зазор валков чистовых клетей до компенсации отклонения т шины. Этот способ является наиб близким к предлагаемому.При регулировании толщины полосы ф с использованием укаэанного способазаданную толщину полосы на выходе стана определяют исходя иэ дисперсии толщины предыдущей полосы данно программы в соответствии с формулой 10и -И -ьЬд д пт 43 " Зад и нои ирно и.1 1- эаданнаполосыноминалпартии,- минусовый допуск по ГОСТили ТУ;суммарная .погрешизмерительного ирующих каналов;- дисперсия толщины(И) -ой полосы партии;коэффициент,зависящийот закона распределенияраэнотолщинности полосна выходе стана (для нормального закона распределения обычно выбирается 2,6-3,0 .Изменение зазора валков по этому способу производят в зависимости от отклонения фактической толщины полосы на выходе стана от заданного значения, т.е. после того как полоса пройдет через чистовую группу клетей и войдет в зону измерения толщины. Таким образом, приближение к нижней границе минусового допуска обеспечивается посредством корректировки установки толщины для прокатываемой полосы на основании дисперсии толщины, которая была определена на предыдущей полосе. Это позволяет увеличить выход годного металла.Устройство, реализующее способ, содержит толщиномер, установленный на выходе стана, элемент сравнения, входной .и выходные коммутаторы, блок задания номинальных значений, блок вычисления настроечного размера,пер 10 15 матической коррекции толщины полосы,регуляторы толщины полосы, причемпервый, второй и третий входы элемента сравнения соединены соответственно с выходом толщиномера, с выходом одного из выходных коммутаторов и с выходом блока задания номинальных значений, первый выход которого соединен с первым входом блока вычисления настроечного размера, выход блока вычисления настроечного размера соединен со входом входного коммутатбра, первый и второй выходы которого соединены соответственно со входом первого и входом второго блоков памя-ти, выходы первого и второго блоков 35 памяти соединены соответственно спервыми и вторыми входами выходныхкоммутаторов, первые входы регуляторов толщины полосы соединены с выходом блока автоматической коррекциитолщины полосы 21. 40 Однако выход годного проката при указанном способе регулирования толщины ограничен вследствие недостаточно полного использования поля минусо вого допуска; Это происходит, вопервых,из-за того,что расчет уставки толщины для последующей полосы производят исходя из дисперсии предыдущей полосы данной программы.при 50 этом не учитывается тот факт,что дисперсии толщин следующих друг эа другом полос могут значительно отличаться, Обычно на прокатном стане имеется несколько нагревательных печей, в общем случае отличающихся по конструкцииТепловые режимы разных нагревательных печей даже одинаковой конструкции нестационарны и существенно отличаются друг от друга.Вместе с тем известно, что дисперсия толщи ны полосы на выходе станов горячей прокатки в основном определяется дисперсией температуры подката, которая для полос, выдаваемых из разных печей, различна. 65 вый и второй блоки памяти, блок авто Таким образом, расчет установки толщины для последующей, полосы исходя из дисперсий предыдущей может привести к выходу толщины эа границу минусового допуска в случае, если последующая полоса прогрета хуже предыдущей, либо к недоиспользованию поля минусового допуска в противном случае. Опасность выхода толщины полосы за пределы минусового допускавынуждает завышать уставку толщины,что приводит к еше большему недоиспользованию минусового допуска и,следовательно, к уменьшению выхода годного проката.Во-вторых, изменение зазора валков производят только после прохождения очередной полосой чистовой группы клетей и попадания ее в зону измерения толщины, следовательно, начальный участок полосы прокатывается при нескорректированных зазорах валков, соответствующих старой уставке, что приводит к увеличению раэнотолщинности по длине полосы и к дополнительному уменьшению выхода годного проката.Цель изобретения - увеличение выхода годного проката.при прокатке в минусовом поле допусков.Указанная цель достигается тем,что в способе регулирования толщины полосы, включающем определение заданного значения толщины полосы на выходе стана с учетом минусового допуска, измерение текущего значения отклонения толщины полосы от заданного значения и изменение зазора валков чистовых клетей до компенсации отклонения толщины полосы, дополнительно измеряют текущее значение температуры и скорости подката, по которым для каждой полосы определяют дисперсию температуры подката и значение дисперсии толщины полосы на выходе стана в зависимости от дисперсии температуры соответствующего подката, при этом заданное значение толщины полосы на выходе стана определяют в зависимости от полученного значения дисперсии толщины полосы, а изменение зазора валков чистовых клетей осуществляют после выхода из каждой клети предыдущей полосы на величину, пропорциональную разности полученных значений дисперсии толщин данной и предыдущей полос.Устройство регулирования толщиныполосы при непрерывной горячей прокатке, содержащее толщиномер, установленный на выходе стана, элемент сравнения, входной и выходные коммутаторы, блок задания номинальных значений, блок вычисления настроечного размера, первый и второй блоки памяти, блок автоматической коррекции толщины полосы, регуляторы толщины полосы, дополнительно содержит измеритель,температуры подката, датчики скорости подката, блок вычисления дисперсии температуры подката, блок умножения, алгебраический сумматор, блоки расчета коррекции раствора валков по числу клетей, причем выход измерителя температуры,подката и выход датчика скорости соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычисления дисперсии температуры подката, выход которого соединен с первым входом блока умножения, второй вход которого соединен с третьим выходом блока задания номинальных значений; выход блока умно" жения соединен с первым входом алгебраического сумматора, второй вход которого соединен с четвертым 15 выходом блока загания номинальных значений, выход алгебраического сумматора соединен со вторым входом блока вычисления настроечного размера, входы блоков расчета коррек- щ ций раствора валков по числу клетей соединены с выходами выходных коммутаторов, выходы блоков расчета коррекции раствора валков по числу клетей соединены со вторыми входами регуляторов толщины полосы.Измерение в предлагаемом способе температуры и скорости подката дает возможность определить дисперсию температуры по длине каждого подката, по дисперсии температуры - прогнозируемое значение дисперсии толщины на выходе стана, которое позволяет, во-первых, определить заданное значение толщины каждой полосы с учетом максимально возмож- З 5 ного для нее приближения к нижней границе минусового допуска и, вовторых, по мере выхода из каждой клети предыдущей полосы изменить зазор валков на величину, пропорциональнуюразности дисперсий толщин предыдущей и данной полос. Это обеспечивает прокатку каждой полосы с максимально возможным для данной полосы приближением к нижней границе минусового 4 допуска и, следовательно, увеличение выхода годного проката.Таким образом, получение прогноэируемых значений дисперсий толщин для каждой полосы и использование этих значений в последовательных операциях регулирования толщины полосы одновременно устраняет недостатки,присущие прототипу, и приводит к положительному эффекту.Введение в устройство, реализую.5 щее способ, принятый в качестве прототипа, дополнительных блоков и связей, позволяет реализовать предлагаемый способ.Так, введение блока вычисления дисперсий температуры подката, связат " ногос измерителем температуры и датчиком скорости подката, позволяетопределить оценку дисперсии темйературы подката прн прокатке с переменной скоростью. Введение последовательно соединенных блока умножения и сумматора, вторые входы которых соединены с третьим и четвертым выходами блока задания номинальных значений, позволяет определить полученное значение дисперсий толщины полосы на выходе стана, на основании которого в блоке вычисления настроечного размера определяется заданное значение толщины этой же полосы до ее входа в чистовую группу клетей, Введение блоков расчета коррекции раствора валков, подключенных к дополнительным входам регуляторов толщины, позволяет изменять зазоры валков по мере выхода из каждой клети предыдущей полосы так, что к моменту входа в каждую клеть следующей полосы чистовая группа клетей оказывается настроенной на максимально возможное для этой полосы приближение к нижней границе минусового допуска, чем достигается увеличение выхода годного проката.На чертеже представлена блок-схемой устройства для осуществления предлагаемого способа.Регулирование толщины полосы осуществляется следующим образом.Измеряют текущ .е значение температуры и скорости подката. Затем определяют оценку дисперсии температуры каждого подката по формуле 1 чИс,Ч(с)аЬ О о где Р - . оценка дисперсии температутры подката; Т- текущее значение темпера- Мтуры подката; 1 - текущее значение скоростиподката; с - время нахождения подкатавзоне измерения температурыОпределяют прогнозируемое значение дисперсии толщины каждой полосы на выходе стана по формуле л лЬ 11 ИТ Т 1 где Р - прогнозируемое значение дисперсии толщины на выходе стана; Р постоянное для полос одно- Ь го профилеразмера значение дисперсии толщины, некоррелированное с температу- .рой подката; К - постоянный для полос однопт го профилеразмера коеффициент, связывающийдиспер" сию температуры подката и коррелированную с ней часть дисперсии толщины подката, По мере выхода предыдущей полосы партии иэ клетей чистовой группы изменяют зазор валков каждой клети-"-ыднполосыЬ - номинальное значение толщины 1Ь Й - минусовый допуск по ГОСТ 35или ТУ;приЬ - суммарная погрешностьизмерения толщины.После прохождения головной частью данной полосы чистовой груп пы клетей и появления ее в зоне Йзмерения толщины измеряют текущее значение толщины полосы и определяют текущее отклонение толщины полосы от заданного значения.Изменяют зазоры валков чистовых 45 клетей до компенсации отклонения толщины,например,по интегральному закону ьБ=-КдЬ(с)аИ,ц50где дЬ(1) - текущее значение отклонения толщины полосы от заданного значения,постоянная интегрирования,выбираемая, например,про 65порциональной транспортному запаздыванию, соответствующему движениюполосы от последней клети до эоны йэмерения толщины.Таким образом, получение прогноэируемых значений дисперсии толщины ддя каждой полосы и использование этих значений в последовательных опена величину, определяемую по формуледь и в(Б.Бл лгде Р,Р- прогнозируемые значение дисперсии толщины данной (Б-ой)и предыдущей (Б)- ой полос;ЬБ - изменение зазора валков 1-ой клети; 10коэфФициент, связывающий требуемое изменение толщины Б-ойполосы (по сравнениюс предыдущей) с перемещением нажимныхвинтов 1-ой клети;коэффициент, зависящий от законараспределения толщины (для нормального закона распределения в=2,6-3,0).Определяют заданное значение толщины полосы навыходе стана с учетом максимально возможного для нее 25 приближения к нижней границе минусового допуска по формуле рациях регулирования толщины полосы обеспечивает прокатку каждой полосы с максимально возможным приближением к нижней границе минусового допуска и приводит к достижению цели изобретения - увеличению выхода годного проката.Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит толщиномер 1, установленный на выходе стана. Выход толщиномера 1 соединен с первым входом элемента 2 сравнения, Третий вход элемента 2 сравнения соединен со вторым выходом блока 3 задания номинальных значений, Выход элемента 2 сравнения через блок 4 автоматической коррекции толщины соединен с первыми входами регуляторов 5 толщины. Первый выход блока 3 задания номинальных значений соединен с первым входом блока 6 вычисления настроечного размера, выход которого соединен со входом первого входного коммутатора 7, выходы которого соединены соответственно со входами первого и второго блоков 8 и 9 памяти.Выходы первого и второго блоков 8 и 9 памяти соединены со входами выходных коммутаторов 10 (по числу числовых клетей), выход одного из выходных коммутаторов 10 соединен со вторым входом элемента 2 сравнения. Выходы остальных выходных коммутаторов 10 через блоки 11 расчета коррекции раствора валков (по числу числовых клетей) соединены со вторыми входами регуляторов 5 толщины, Выход измерителя 12 температуры подката соединен с первым входом блока 13 вычисления дисперсии температурывторой вход которого соединен с выходом датчика 14 скорости. Выход блока 13 соединен с первым входом блока 15 умножения, второй вход которого соединен с третьим выходом блока 3 задания номинальных значений. Выход блока 15 умножения через алгебраический сумматор 16 соединен со вторым входом блока 6 вычисления настроечного размера, а второй вход алгебраического сумматора 16 соединен с четвертым выходом блока 3 задания номинальных значений. Выходные коммутаторы 10 выполнены идентично. Каждый коммутатор состоит из переключателя 17, счетного триггера 18 и датчика 19 наличия металла соответствующей клети, Информационные входы переключателя 17 соединены с выходами первого и второго блоков 8 и 9 памяти. Управляющие входы переключателей 17 соединены с выходами триггеров 18, счетные входы которых соединены с выходами датчиков 19 наличия металла.Устройство работает следующим образом.При входе очередной полосы под измеритель 12 температуры подкатасигнал с выхода измерителя 12 темпе- величина ДЬ с выхода выходного комратуры поступает на первый вход мутатора 10 поступавычисления дисперсии тем- элемента 2 сравнения и корректирует перетуры подката на второй вход заданное значение толщины полосы на которого поступает сигнал с выхода выходе стана, поддерживаемое блоком датчик 14 скорости подката.После вы 4 автоматической коррекции толщины хода заднего конца йолосы иэ-под иэ- в соответствии с формулой мерителя 12 температуры подката сигнал, пропорциональный оценке диспер- Ъа М ном. Ю ) сии температуры подката,с выхода бло- величина и поступает на третийка 13 пост пает нау на первый вход блокавход элемента 2 сравнения со второном15 множения НУ а второй вход блока 15го выхода блока 3 задания номиналь 10умножения поступает сигнал;прбпор- Ных значений. При входе Ю-ой полосыциональный начальному передаточному в чистовую группу клетей и попадакоэффициенту чистовой группы стана, нии ее под толщиномер сигнал, проэадаваемый блоком 3 задания номиналь-, порционапьный текущему значению толных значений. На выходе блока 15 15 щины .полосы, с выхода толщиномера 1умножения выделяется сигнал, пропор" поступает на первый вход элемента 2циональный полученному значению тол- сравнения. С выхода элемента 2 сравнещины полосы, коррелированной с тем- ния сигнал, пропорциональный текущепературой подката. К выходному сигна- му отклонению толщины полосы от залу блока 15 умножения в алгебраичес данного значения, поступает на входком сумматоре 16 добавляется сигнал, блока 4 автоматической коррекциипропорциональный дисперсии толщины толщины, реализующего например, интегполосы, некоррелированной с темпера- ральный закон регулирования, и с вытурой подката, поступающей с выхода хода блока 4 автоматиЧеской коррекблока 3 задания номинальных значений. 25 ции - на первые входы регуляторов 5На выходе сумматора 16 выделяется толщины, осуществляющих изменениесигнал, пропорциональный прогнози- зазора валков до компенсации отклоруемой дисперсии толщины. Этот сигнал нения толщины полосы.поступает на вход блока 6 вычисления Таким образом, устройство обеспенастроечного размера, на первый входчивает приближение толщины прокакоторого с первого выхода блока 3тываемых полос к нижней границе минуЗОзадания номинальных значений пос- сового допуска, причем степень прибтупает сигнал, пропорциональный ал- лижения к нижней границе минусовбгогебраической сумме минусового допус-, допуска у предлагаемого устройствака и ошибки измерения (-ЬЬ +У )С значительно выше чем у известного35Увыхода блока 6 вычисления настроеч- благодаря, во-первых, вычислению доного размера сигнал, пропорциональный пуска для каждой полосы с учетом дис,иэменению уставки толщины, для персии температуры на данной полоседанной (И-ой) полосы (дйядИ д+ и определению прогнозируемой дисперНпДД ), через входной коммутатор 7сии толщины на выходе стана, а возаписывается в первый блок 8 памяти, 40 вторых, благодаря изменению раствоесли полоса нечетная (по порядку ра валков и уставки толщины до вхосначала партии), или второй блок 9 да данной полосы в чистовую группу памяти, если полоса четная. При вы- клетей. Этим достигается увеличение ходе предыдущей полосы (если она на- выхода годного при прокатке в миходилась в чистовой группе) из каж нусовых допусках. дой клети по сигналам датчиков 19наличия металла происходит переключение триггеров 18 выходных коммута- Формула изобретения торов 10 и сигнал Ьи для данной поло с выход в блоков 8 и 9 яти 50 1 Способ регулирования толщ ны через переключатели 17 и блоки 11 полосы при непрерывной горячей расчета коррекции раствора валков прокатке, заключающийся в том, что поступает на выходы соответствующих определяют заданное значение толщины регуляторов 5 толщины. Блок 11 рас- полосы на выходе стана с учетом мину- чета коррекции раствора валков реали" сового допуска, измеряют текущее эназует выражение чение толщины полосы на выходе стана,ьб =К дьопределяют текущее значение отклонения толщины полосы от заданного зна Таким образом, по мере выхода пре- чения и изменяют зазор валков чистодыдущей полосы иъ клетей чистовойвых клетей до компенсации отклонения группы под действием регуляторов 5 40 толщины, о т л и ч а ю щ и й с я толщины зазора валков клети изменя- тем, что, с целью увеличения выхода ются так, чтобы обеспечить получе- годного проката, измеряют текущее ние вычисленного для данной полосы значение температуры и скорости подминусового допуска д Ь. При выходе ката, по которым для каждой полосы предыдущей полосы иэ последней клети 65 определяют дисперсию температуры подката и значение дисперсии толщины полосы в зависимости от дисперсии температуры соответствующего подката, причем заданное значение толщины полосына выходе стана определяют в зависимости от полученнбго значеййя дисперсии толщины полосы,а изменение зазоравалков числовых клетей производятпосле выхода иэ каждой клети предыдущей полосы на величину, пропорциональную разности полученных значений дисперсии толщины данной и преМыдущей "полос.2. Устройство для осуществленйяспособа по п,1, содержащее толщино мер, установленный на выходе стана,элемент сравнения, входной и выходные коммутаторы, блок задания номинальных значений, блок вычислениянастроечного размера, первый и второй блоки памяти, блок автоматической коррекции толщины полосы, регу- щляторы толщины полосы, причем первый,второй и третий входы элемента сравнения соединены соответственно свыходом толщиномера, с выходом одного иэ выходных коммутаторов и с выходом блока задания номинальных значений, первый выход которого соединенс первым входом блока вычисления настроечного размера, выход блока вычис"ления настроечного размера соединенсо входом входного коммутатора,пер вый и второй выходы которого соединены "собтветственно со входом первого и входом второго блоков памяти, выходы первого и второго блоковпамяти соединены соответственно с З 5первыми и вторыми входами выходныхкоммутаторов, первые входы регуляторов толщины полосы соединены с выходом блока автоматической коррекции толщины полосы, о т л и ч а ющ е е с я тем, что устройство-снабжено измерителем температуры подката, датчиком скорости подката, блоком вычисления дисперсии температуры подката, блоком умножения, алгебраическим сумматором, блоками расчета коррекции раствора валков почислу клетей, причем выход измерителя температуры подката и выход датчика скорости соединены соответственно с первым и вторым входамиблока вычисления дисперсии температуры подката, выход которого соединен с первым входом блока умножения,второй вхрд которого соединен стретьим выходом блока задания номинальных значений, выход блока умножения соединен с первым входом алгебраического сумматора, второй входкоторого соединен с четвертым выходом блока номинальных значений, выход алгебраического сумматора соединен со вторым входом блока вычисления настроечного размера, входыблоков расчета коррекции растворавалков по числу клетей соединены свыходами вйходных коммутаторов, выходы блоков расчета коррекциираствора валков по числу клетей со-единены со вторыми входами регуляторов толщины полосы.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Стефанович В.Л. Автоматизациянепрерывных и полунепрерывных широкополосных станов горячей прокатки.И., Металлургия,. 1975, с. 188-189.2. Скороходов Н.Е.Настройка стана при прокатке в минусовом поледопусков. Иэв. вузов,Черная металлургия, 1975, Р 9, с. 109-117.780917,Составитель В.Ьваковаедактор А.Маковская Техред Е.гаврылемко Корректор С.Що аказ 80 лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна 5 Тира НИИПИ Государствепо делам изобре 3035, Москва, Ж-Э 986 Подлисноного комитета СССРеиий и открытийРаушская наб., д. 4/5