Адаптивный регулятор размеров проката на сортовом стане

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветснинСоциалистичесиикРеспублик(23)Приоритет 1 ееударстаанный камнтет СССР йв аннам нзайретеннй н открытий(72) Авторы изобретения кии ордена Трудового Красного Зна политехнический институт Заявитель АДАПТИВНЫЙ РЕГУЛЯТОР РАЗМЕРОВ ПРОКАТА НА СОРТОВОМ СТАНЕ х в 15 1Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в автоматических системах регулирования геометрических размеров сор тового проката.Известен регулятор температуры полосы на выходе стана горячей прокатки, оснащенный установкой межклетевого охлаждения полосы с регулирующими клапанами в межклетевых промежутках чистовой группы клетей, управляющие входы которых соединены с выходами вычислительного блока, содержащего измеритель температуры полосы на входе чистовой группы и датчик ускорения, причем в него введен узел формирования управляющего сигнала, содержащий датчик скорости прокатки, функциональный и нелинейный преобразователь,умножитель, блок деления, сумматор и блок расчета про " изводной, вход которого соединен с выходом измерителя температуры полосы на входе и чйстовую группу, а выод - с первым входом блока деления,торой вход которого соединен с выходом задатчика ускорения, выход умножителя соединен с входом. вычислительного блока, первый вход умножителя соединен с выходом сумматора, а второй вход умнржите)1 я - с выходом функционального преобразователя, вход которого соединен с выходом датчика скорости прокатки, причем первый вы" ход сумматора соединен с выходом блока деления, а второй - с выходом нелинейного преобразователя, вход которого соединен с входом датчика скорости прокатки 1 1.Однако в этом регуляторе температу ры полосы на выходе стана горячей прокатки не учитывается влияние на размеры прокатываемой полосы других Факторов (наследственной разнотолщинности, разнбширинности продольных межклетевых сил в полосе) и применить его можно на листовых станах, где ширинный размер полосы имеет вто3 95986ростепенное значение. При прокаткепрофилей важен как высотный, так иширинный размер,Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является устройство,.которое содержит установку межклетевого охлаждения полосы с регулирующими клапанами в каждом промежутке,блок расчета и распределения сум Омарного количества воды, причем управляющие входы регулирующих клапанов соединены с выходом блока расчета и распределения суммарного коли"чества воды, измеритель и задатчик 1 Зтемпературы полосы, блок контроля отклонения температуры, причем выходизмерителя и задатчик температурыполосы соединены с входами блокаконтроля отклонения температуры,датчик скорости прокатки и задатчикзаправочной скорости, блок контроля изменения скорости, прокатки, причем выход датчика скорости прокатки и задатчика заправочной скорости 2 Зсоединен с входами блока контроляизменения скорости прокатки. Оно также.содержит датчик конца прокатки,блок задания коэффициентов, сумматор и каналы коррекции, каждый из ко- щторых состоит из усилителя с регулируемым ограничением, релейного эле"мента, умножителя, суммирующего запоминающего блока и корректирующегозапоминающего блока 2 .Недостатками известного устройства являются невозможность применения его для сортовой прокатки, таккак оно не учитывает при регулировании толщины изменение ширинногоразмера, который, как правило, сложней поддается регулированию; оно неучитывает также влияния на размерынаследственной разнотолщинности иразноширинностиколебаний продольных межклетевых сил в раскате, высоты калибра ; кроме того, это устройство не решает проблему снижения разноширинности свободно уширяющихсяэлементов профилей.Цель изобретения - повышение точ 50ности геометрических размеров проката путем рационального распределенияметалла между вертикальными и горизонтальными размерами.Поставленная цель достигаетсятем, что в адаптивном регуляторе установка управления температуройрасположена перед клетью и содержит 1 4блок контроля отклонения температуры, блоки задания коэффициентов,сумматоры, блоки контроля отклонениятолшины и ширины входящего и выходящего из клети проката, передних изадних межклетевых продольных сил впрокатке, блоки адаптации, блоки расчета ограничений и управляющей поправки температуры проката, причемвыходы блоков контроля отклонениятемпературы соединены через блокизадания коэффициентов с двумя сумматорами, выходы которых соединеныс первь 1 ми входами двух блоков расчета ограничений и двух блоков адаптации, второй вход первого блока адаптации соединен с выходом блока контроля отклонений выходящей ширины проката, второй вход второго блока адаптации соединен с выходом блока контроля отклонения выходящей толщиныпроката, третий вход блока адаптации и первый вход блока расчета управляющей поправки температуры соединены с блоком контроля отклонениятемпературы проката, выходы блоковадаптации соединены с вторыми входами блоков расчета ограничений, выходы которых соединены с входами блокайрасчета управляющей поправки, а выход Ьлока расчета управляющей поправки соединен с установкой управления температурой проката,На фиг. 1 и 2 приведена блок-схема предлагаемого регулятора.Блоки 1 и 2 контроля отклонениявысоты и ширины проката на входе клети, передней 3 и задней 4 продольнойсилы в прокате, высоты калибра 5 .связаны через блоки б задания коэффициентов с сумматорами 7 и 8, причемна вход сумматора 7 подведены выходыблоков 6 задания коэффициентов, определяющих влияние параметровпрокат%и на ширинный размер проката,а на вход сумматора 8 - выходы блокаб задания коэффициентов, определяющих влияние параметров прокаткина 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 - сблоком 10 расчета ограничений на изменение температуры исходя из допусков на высотный размер. Выходы блоков 9 и 1 О ограничений подсоединенык блоку 11 расчета управляющей поп5 959861равки температуры, выход которого со- ход усилителя 31 соединен с нуль-.единен с системой 12 управления тем- органом 33 через последовательно соепературой проката. Входы блока 13 диненный потенциометр задания переадаптации по регулированию ширины даточных коэффициентов КЬ КЬг)1 Яфпроката связаны с блоком 14 контро-Ко вторым входам нуль-органов 33ля отклонения ширины проката, выхо: - подключается выход блока 18 вычитадящего из клети, с выходом суммато- ния и блока контроля отклонения тем"ра 7 и с блоком 15 контроля отклоне- пературы проката. Электродвигателиния температуры, а выход блока 13 - 34 электрически связаны с выходамис блоком 9 расчета ограничений. 1 Е нуль-органа 33 и механически " сВходы блока 16 адаптации по регу- движками потенциометров 23 задающихрированию высотного размера проката передаточные коэффициенты КЬ и Кйсвязаны с блоком 17 контроля откло- в блоках .13 и. 16 адаптации и блонения высоты проката, выходящего из ках 9 и 10 расчета ограничений. Выклети, с выходом сумматора 8 и с бло з ход усилителя через ключ .35 соединенком 15 контроля отклонения температу- с системой 12 управления .температу,ры, а выход . блока 16 - с блоком 10 рой проката.расчета ограничений. Работа устройства осуществляетсяБлоки контроля отклонений парамет- следующим образом,ров прокатки представляют собой бло в В основу работы адаптивного регуки 18 вычитания, на входы которых по- лятора размеров проката заложена сидаются сигналы с датчика 19 и задат-. стема линеаризованных уравненийчика 20 в соответствии с калибровкойэтого же параметра прокатки. Блоки 6 Г дь= Н + Кььтзадания коэффициентов и сумматоры 7 2 з аЬ=В + КЬ дТ ,,и Ь могут бысть, например, реализованы на потенциометрах, соединенных со входом операционного усилите" Н 1 1 +К 1 .з К,д К 66+ля.Блоки 9 и 10 расчета ограничений зв + Кф ,на изменение температуры состоят из21задатчиков 21 задания допусков ГОСТа Ъ ЬЬ: В=К ап +К дЬ +К ЬЬ 4 К .дй +ЬНфЬ)1 которые соединены с 1 о 0 ЬО О Ьо 0 61 1одним из входов сумматоров 22, вто- Ф КЬ(ь)к;рые входы которых соединены с выхо- зз 11 кдами сумматоров 7 и 8, а выходы - с Устройство осуществляет поиск уппотенциометрами 23 задающих переда- равляющего приращения температурыточные коэффициенты ьТуп ,которое обеспечило при прокатБлок 11 расчета управляющей поп- ке в пределах допуска ГОСТа или при40равки температуры представляет со- выходе размеров проката за пределыбой три схемы 24 сравнения, входы допуска минимум поперечного сечениякоторых соединены с блоками 9 и 10, проката на выходе из клети при выпол.а выходы ." с элементами ИЛИ-НЕ 25 и нении следующих ограничений на при 26, элементами И 27"29, . ращение управляющих параметров4Одновременно с выходами блоков 9 р- Н .Т 0и 10 связаны два транзисторных клюф прча 30, выходы которых соединены с -1 Т ф+.ЖК Ьусилителем 31 суммирования через по- Ь Ъ 1 пр Ьследовательно сеединенный сумматор 31. фв Сигналы.с датчиков 19 технологичеБлоки 11, 13 и 16 адаптации могут ских параметров (Ьо, Ь,бо,б, Ь,быть выполнены по любой из извест- Н, Ь) поступают на один из входовных схем, Например, могут представ". блоков 18 и 19 вычитания, на второйлять операционный усилитель, вклю" вход которых подаются напряжения сченный по схеме вычитания, один вход фф задатчиков 20, пропорциональные нокоторого соединен со схемой 18 вы- мивальным значениям технологическихчитания блоков 14 или 17, а второй - . параметров, определяемых калибровкой.с выходами сумматоров 7 или 8. Вы- На выходе блоков 18 15. 12 14контроля отклонений будут амплитуды сигналов, пропорциональные приращени-, ям технологических параметров. Полученные приращения входных параметров(дпо,дно,д 6 о,дно, д Ьк) после ,умножения на соответствующие передаточные коэффициенты в блоках 6 задания коэффициентов поступают на входы сумматоров 7 и 8, где на сумматоре 7 реализовано вычисление величины В (в соответствии с формулой 3) , а на сумматоре О - Н (формула 2)Вычисленные значения В и Н поступают на один иэ входов сумматоров 22 блоков 9 и 10 расчета ограничений на управление температурой для получе-ния в пределах допусков ширинного и высотного размера, где производится вычисление(5)дТп-дТ - аДля этой цели на вторые. входысумматоров 22 с эадатчиков 21 поступают напряжения, пропорциональные допускам ГОСТа (,д, Ф 1,д,.) 1Выходные сигналы блоков 9 и 10, которые представляют собой ограничения на управление температурой дТй, дТй, дТя , дТ , поступают на блок 11 расчета управляющей поправки .температуры.Приращение температуры Тпр, которая обеспечила бы при прокатке в пределах допуска ГОСТа или при выходе40размеров проката за пределы допускаминимум поперечного сечения прокатана выходе из клети, содержится впересечении интервалов (ьТ,дТ ) и(дТ в, дТ в ). Если эти интервалы не4пересекаются, тозаданная системаограничений несовместна и задача не ,имеет решения, о чем свидетельствует сигнал "Контроль" на выходе блока 11 расчета управляющей поправкитемпературы проката, В случае, еслиинтервалы пересекаются, искомое,решение лежит на максимальном значе-нии границы области допустимых значений или,другими словами, равноминимальному иэ значений дТя и дТ.Выработанные сигналы дТн, дТ+и, дТи дТ з поступают попарно на три схемы сравнения 24 блока 11, Две схемы 24 сравнения СС 1 и СС определяют совместность системы ограничений путем сравнения верхних границ интервалов с нижними границами противоположного интервала (дТн с дТ+ и дТВ с дТ н),Если верхние границы интервалов больше нижних, то система ограничений совместна, о чем свидетельствует наличие высоких уровней (уровень " 1") на выходах схем сравнения СС и СС , в прототиположном случае,- уровень "0". Схема сравнения СС 1 определяет, какой иэ сигналов или дТн меньше (если дТВ(дТн , 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 коньюнкция (элемент И 29) сигналов с выходом схем 24 СС и СС. Если сис тема ограничений совместна, то коньюнкция указанных сигналов будет равна логической " 1", что обеспечит появление высокого уровня на выходе одной их схем совпадения (в зависимости от соотношения величин дТн и дТ ), Выходы схем совпадения управляют транзисторными ключами 30, включенными в цепи передачи сигналов дТ и дТ на систему 12 управления температурой.При появлении на выходе одной из схем совпадений (элементы 28 и 27) высокого потенциала соответствуоций транзисторный ключ 30 замыкается и выбранный сигнал (минимальный по амплитуде) подается через сумматор .32 на вход усилителя 31 суммирования, где суммируется в противофазе с сигналом, снимаемым 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 транзисторный 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),959861 целью повышения эффективностиуправления в устройстве предусмотрен контур адаптации. Адаптация осуществляется путем непрерывной подстройки передаточных коэффициентовКЬ и КЬ,С этой целью сигналы сблоков 17 и 14 контроля отклойенияширины дЬ и высоты ьЬ выходящегоиз клети проката подаются на блоки13 и 16 адаптации передаточных коэффициентов КЬ и КЬ, определяющихточность регулирования размеров,. На усилителях 31 производится вычисление (В- ЬЬ,1) и (Н -ьЬ), а нануль-органах 32 сравниваются вычисленное значение приращения температур (В -йЬ )/КЬи (Н -Ь)/КЬ,снимаемое с выхода потенциометра 23задания передаточных коэффициентов,с действительным приращением температуры раската, снимаемого с выходаблока 18 вычитания блока 15 контроля отклонения температуры проката.Разностным сигналом с выходом нульорганов 33 управляется электродвигатель 31, который вращает движки потенциоментров 23 до тех пор, пока навыходе нуль-органов 33 не установит-.ся нулевой сигнал. А так как двигатель и движки потенциометров в блоках 9 и 10 расчета ограничений, то иуточняются коэффициенты КЬ и КЬ.1,связывающие ьЬ и дЬсьТ на каждомновом шаге измерения и управления,и используются при определении управляющей поправки температуры проката.Использование интегральных микросхем значительно повышает точность,надежность и простоту устройства вэксплуатации.Годовой экономический эффект отиспользования предлагаемого устройства на среднесортном стане 350 Днепровского металлургического заводаим, Дзержинского за счет повышения сортности и экономии металла и за счет прокатки на минус составит 260,7 тыс. руб.Ориентировочно,по металлургическим заводам УССР экономия составит 2,5 млн, руб. в год. 10формула изобретения Адаптивныи регулятор размеровпроката на сортовом. стане, оснащенный установкой управления температурой проката перед клетью, блркомконтроля отклонения температуры,блоками задания коэффициентов, сумматорами, о т л и ч а ю щ и й с я1 ф тем, что, с целью повышения точности геометрических размеров прокатапутем рационального распределенияметалла между вертикальными и горизонтальными размерами, он дополни 13 тельно сожержит блоки контроля отклонения толщины и ширины входящего и выходящего из клети проката, пе"редних и задних межклетевых продоль"ных сил в прокате, блоки адаптации,20. блоки расчета ограничений и управ- .ляющей поправки температуры проката,причем выходы блоков контроля отклонения температуры соединены черезблоки задания коэффициентов с двумя25 сумматорами, выходы которых соединены с первыми входами двух блоковрасчета ограничений и двух блоковадаптации, второй вход первого блокаадаптации соединен с выходом блокаЗв контроля отклонения выходящей ширины проката, второй вход второго блока адаптации соединен с выходом бло"ка отклонения выходящей толщиныпроката, третий вход блоков адапта ции и первый вход блока расчета управляющей поправки температуры соединены с блоком контроля отклонения температуры проката, выходы бло"ков адаптации соединены с вторымив входами блоков расчета ограничений,выходы которых соединены с входамиблока расчета управляющей поправки,а выход блока расчета управляющей поправки соединен с установкой управления температурой проката.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 656682, кл. В 21 В 37/10, 1977.2. Авторское свидетельство СССРй 716659, кл, В 21 В 37/10, 1978.959861 С з съ ф сьъъ Составитель Ю, Рыбьев Техред Б,Харитончик Корректор Л, Бокша едактор 9. Лазарен аказ 7094/11 ое илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул,тна Тираж 845 НИИПИ Государственного по делам изобретени 13035, Москва, Ж, РПодпи омитета СС и открытий шская наб.