Устройство регулирования температуры подката для широкополосного стана горячей прокатки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСООИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 9) 51) 4 В 21 В 37/00 БРЕТЕНИ АНИЕ И ЕТЕПЬСТВ ВТОР СКОМУ ЕМСНОлурги широк олосным Цель из еи прокономияве слябов атк плив за сч вания регулиро- Устройст- миниво осумизацию о икции стоимост набжено слежеч,о устроиство ррекции, блоком вижением слябов, ры, датчиками 1 те7 гаетс локом ия за атчиком наличия а емпера ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1 гоп апо Бгее 1 Епеепеег,Апрцзг, 1986, .11 8, рр.41-47Еая 1 еп С,Л БхщЬ М.С. апй Соа 1 ез Л.Р, - А Н)егагсМса 1 Бггаге 8 УГог Тешрегагпге Сопсго 1 оГ Ног Бсг).рЗоцрЬдпр Ргосезз - Аигошаг 1 са, ;.9,Регеатпоп Ргезз, 1973, рр. 209-222. 54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТПЕРАТУРЫ ПОДКАТА ДЛЯ ШИРОКОПОЛОО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ57) Изобретение относится к мета в частности к управ станом горяч обретения - э и металла при нагре повышения точности емпература подката,ествляет оптимизацию1444003 где С " стоимость; металла, регуляторами 11 температуры слябов в томильной зоне каждойнагревательной печи. При этом первыйи второй входы блока 7 коррекциисоединяются соответственно с датчиком 8 температуры и первым датчиком10 наличия металла, а третий входблока 7 коррекции соединяется с выходом блока 9 слежения. за продвижением слябов, который своими входамиподсоединен к датчикам 1 О наличияметалла, причем выход каждого локального регулятора 3 подсоединен черезканал 2 обмена данных к четвертому Изобретение относится к металлургии, в частности к управлению широкополосными станами горячей прокатки. Цель изобретения - экономия топ лива и металла при нагреве слябов за счет повышения точности регулирования температуры подката.На фиг,1 представлена блок-схема устройства регулирования температуры подката для широкополосного стана горячей прокатки; на фиг,2 - блоксхема блока слежения за продвижением слябов.Устройство содержит вычислительный блок 1, канал 2 обмена данными, .локальные регуляторы 3, нажимные устройства 4, измерители 5 мощности, затрачиваемой главным приводом каждой клети в процессе прокатки, прокатные клети 6, блок 7 коррекции, датчик 8 температуры металла, блок 9 слежения за продвижением слябов датчики 1 О наличия металла, регуля 25 торы 11 температуры слябов в томильной зоне нагревательных печей, причем первый и второй входы блока 7 коррекции соединены соответственно с датчиками 8 температуры и наличия металла 1 О, контролирующего начало измерения температуры, а третий вход блока 7 коррекции соединен с выходом блока 9 слежения за продвижением слябов, который своими входами присоединен соответственно к датчи хам 10 наличия металла, инициирующим входу блокакоррекции, к пятомувходу которого через канал 2 обменаданных подсоединен вычислительныйблок 1. При этом. первый выход блока7 коррекции через канал 2 обмена данных подсоединен к вторым входамлокальных регуляторов 3, а второйвыход блока 7 коррекции - к регуляторам 11 температуры слябов нагревательных печей, Блок 9 слежения запродвижением слябов реализован в виде последовательного запоминающегоустройства на Р-триггерах. 1 з.н.ф-лы, 2 ил. выдачу сляоов из нагревательных печей и установленным над экстрактора-. ми каждой печи, а дополнительные выходы каждого локального регулятора.3 соединены с четвертым входом блока 7 коррекции, пятый вход последнего соединен с вычислительным блоком 1 верхнего уровня. При этом первый выход блока 7 коррекции соединен с вторым входом локальных регуляторов 3, а второй выход блока коррекции присоединен к регуляторам 11 температуры слябов нагревательных печей.Устройство работает следующим образом,Перед прокаткой очередного типоразмера полос на стане вычислительный блокверхнего уровня производит расчет режимов обжатий металла по клетям черновой группы с целью получения необходимой температуры подката и его толщины. Загрузка клетей производится из расчета средней мощности прокатки для каждой из шести клетей (пять клетей плюс окалиноломатель), Для сокращения времени расчета применяется метод покоординатного спуска. Расчет сводится к минимизации функции стоимости.Тн я 5 весовой коэффициент температуры;расчетное значение температуры подката;необходимое значение температуры подката; .расчетное значение мощности прокатки;среднее значение мощностипрокатки для нести клетей,т.е. 16-1 ф1 г 15 С; - коэффициент мощности длякаждой клети соответствующей модели мощности прокатки;С - средний коэффициент мощности для каждой клетий)м25С - весовой коэффициент мощнос 2ти прокатки;- номер клети.Использование (1) возможно для любого количества прокатных клетей в составе черновой группы. Расчет ведется с использованием температурных моделей, позволяющих оценить изменение температуры металла при прохождении сляба от нагревательной печи на выход черновой группы. При этом в качестве граничных условий используются энергосиловые параметры прокатки и заданная в пределах допуска толщина подката, С применением метода покоординатного спуска расчет производится за время около О с.Использование весовых коэффициентов по температуре и мощности прокатки в (1) позволяет в зависимости от45 соотношения указанных коэффициентов производить настройку черновой группы по выбору оператора на два основных режима. При С ъ С и при минимально.допустимой температуре подката Т обеспечивается прокатка с)5понижейным расходом топлива (топливосберегающий режим), так как при этом значение Тя позволяет снизить температуру нагрева слябов в нагревательных печах, а значит и расход топлива. Однако при этом нарушается режим равномерной загрузки (второй режим) клетей черновой группы (интенсифицируются обжатия в последних клетях группы), который имел бы место при примерном равенстве коэффициентов С, и СОтсюда следует что возможны и промежуточные ргшимы в зависимости от соотношения коэффициентов С и С;КоэФФициент мощности клети С; учитывает энергосиловые воэможности каждой клети перед прокаткой данного типоразмера полос, которые, в свою очередь, определяются состоянием механического оборудования и главного привода данной клети. Выбор необходимых значений коэффициентов и ввод их в вычислительные устрбйство 1 верхнего уровня осуществляется оператором черновой группы клетей.Расчетные значения параметров прокатки из (1), включая положение нажимных устройств прокатных клетей, являются исходными данными для локальных регуляторов и используются в качестве задающих воздействий на их входе.При входе металла в 1-тую клеть данные о мощности главного привода этой клети на прокатку поступают с измерителя 5 мощности через канал 2 обмена данными в вычислительный блок 1 для вычисления мощности прокатки. С использованием вычисленного значения мощности прокатки в -й клети производится процедура адаптации модели теплового состояния метелла "текущего" значения для следующего сляба, а также расчет "текущих" значений температуры металла в (+1)-й и в (3.+2)-й клетях данной области управления. Вычисленные значения температуры металла поступают в локальный регулятор 3 -й клети, где производится расчет функции стоимости по формулеС 4/Т - Т,/ +(2 ) где С - функции стоимости;С 4,С - весовые коэффициенты температуры для (д+1)-й и(+2)-й клетей;Т - температура металла на выхоФде из клетиФТ - необходимая температура ме-.талла на выходе из клети;х - номер клети.В общем случае С ъ С 4 . При наличии разности между задайными Т иф текущими Т значениями температуры металла в локальном регуляторе фор 5 мируется управляющий сигнал для необходимого обжатия металла нажим- ными устройствами 4 в (+1)-й клети с целью минимизации отклонения температуры металла от расчетных значе,ний. При ТТ обжатие увеличивается,так как более тонкий металл остывает быстрее и наоборот,т.е. С ъ " С необходимое обжатие метал 4 эла в (1+1)-й клети должно минимизировать ошибку по температуре на выходе (д+2)-й клети, т.е. на выходе данной области управления,Введение в (2) коэффициента С 4 при необходимости дает возможность ., оператору распределить ошибку в тем" пературе между (+1)-й и (х+2)-й клетями. При таком управлении толщина металла на выходе области управления должна изменяться в пределах, 25 гарантирующих необходимую толщину подката на выходе черновой группы клетей. Поэтому предварительно для каждой области управления для толщины металла устанавливается допуск, обеспечивающий заданную толщину падката, Блок 9 слежения за прадвиж:; - нием слябов идентифицирует принадлс.- ность сляба соответствующей печи. Па мере продвижения сляба на вьг;од черновой группы, поочередно работают остальные локальные регуляторы.При выходе подката из последней клети черновой группы измеряется его температура датчиком 8. Данные о температуре подката поступают на первый вход блока 7 коррекции, где сравниваются расчетное и текущее значения температур подката. Расчетное значение температуры подката пос тупает на пятый вход блока коррекции, Последний анализирует состояние выходов локальных регуляторов, и если хотя бы один из регуляторов находится в области насыщения производится расчет корректирующего воздействия для соответствующего регулятора температуры томильной эоны 11-й печи, из которой был выдан сляб. Код номера печи определяется блоком 9 слежения за продвижением слябов и поступает на третий вход блока коррекции.-Корректирующее воздействие рассчитывается по формуле(3) рассчитывается необходимая величинакоррекции задания температуры навыходе каждой клети (или области управления),(4) где Т - разность между измереннымЦи расчетным значением тем.ператур падката;К - передаточный коэффициент1-й клети;оС - коэФфициент перехода аттемпературы поверхностипадката к среднемассавайтемпературе.Введение н (4) коэффициента Ыобусловлено тем, чта ЭВМ верхнего То-Тт(2)к К,где Т - расчетное значение температуры подката;Т - измеренное текущее 1 значение температуры подката;К, - передаточный коэффициентчерновой группы клетей,характеризующий тепловые потери налинии прокатки да выхода падката изчерновой группы. Определяется К рассчетным путем для каждого конкретнога стана,Включение в работу коррекции длярасчета корректирующего воздействияосуществляется па команде датчика10 наличия металла, ИспользованиеКпозволяет оперативно рассчитатькорректирующее воздействие. Входв зону ограничения любага локального регулятора температуры свидетельствует а неадекватности температурной модели, используемой в вычислительном блоке, температурному режиму прокатки.Если при наличии разности расчетного и измеренных значений температуры падката не была эрегистрираванавхода в зону ограничения какага-либо из локальных регуляторов, та производится расчет корректирующего воздействия для каждого локального регулятора устройства. На основе выражения для передаточного коэффициента клетиуровня дает расчет заданной средне- массовой температуры металла на выходе каждой клети черновой группы, так как именно эта температура в ос 5 новном определяет энергосиловые параметры прокатки. Для следующего сляфба задающее значение температуры на выходе 1-й клети изменяется на + ЬТВ качестве вычислительного устройства верхнего уровня может быть использован управляющий вычислительный комплекс на базе ЭВМ "Электроника". Блок коррекции и локальные регулятсры могут быть реализованы на базе управляющего технологического комплекса УТК(АСУ ТП-004),В качестве датчиков температуры и наличия металла, контролирующего начала измерения, могут быть приме иены серийно выпускаемые приборы, как правило, уже установленные на выходе черновой группы клетей широкополосных станов горячей прокатки.Регуляторы температурь 1 слябов в 25 томильной зоне нагревательных пе-чей, имеются на методических печах указанных станов, также как и схемы управления нажимными устройствами прокатки клетей. Датчики наличия ме талла, индициирующие момент выдачи слябов из печи, по типу аналогичны датчику на выходе черновой группы и также используются в сов - ременном прокатном производстве горячей полосы. В качестве измерителей мощности может быть использован преобразователь мощности типа П 004,Блок слежения за продвижением слябов (Фиг.2) содержит ключи К, Кь, формирователи 12 - 21 импульсов, регистры 22 - 25 запоминания, элементы ИЛИ 26 и 27, элемент ИЛИ 28, элементы ИЛИ-НЕ 29 - 31, элементы И 32 - 44, устройства 45 - 47 задерж ки времени, инвертор 48, причем ключи К - К подсоединены через Формиро 1 5ватели 12 - 16 импульсов к соответствующим информационным входам регистра 22 и через элемент ИЛИ 26 к цепи синхронизации регистра 22, а выход элемента И 32, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 27 - к цепи синхронизации регистра 23. При этом первый вход элемента ИЛИ 27 соединен с выходом блоков 45 задержки времени; подсоединенного к выходу элемента ИЛИ 26, и с входом устройства 46 задержки времени, вы= ход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 28. Выход элемента И 44 соединен с цепью синхронизациирегистра 24, а выход элемента ИЛИ 28 подсоединен к первому входу эле мента И 44. При этом ключ Кб подсоединен к входу Формирователя 17 импульсов, выход которого подсоединен к формирователю 18 импульсов, соединенному с первым входом элемента И 43. Выход последнего соединен с цепью синхронизации регистра 25. Причем выход формирователя соединен с входом устройсва 47 задержки времени, выход которого присоединен к второму входу элемента ИЛИ 28, а к информационным входам регистров 23 и 24 подсоединены выходь 1 элементов И 33 - 42, первыми своими входами соединенные с выхода регистров 22 и 23 соответстзенчо. При этом вторые входы элементов И 33 - 37 соединены с вторым входом элемента И 32 и с выходом элемента ИЛИ-НЕ 29, а вторые входы элементов И 38 - 42 соединены с вторым входом элемента И 44 и с выходом элемента ИЛИ-НЕ 30. Входы элементов 1 ПИ-НЕ 29 и 30 подсоединены соответственно к выходам регистров 23 и 24. Причем соединен с цепью сброса регистра 23 выход формирователя 20, подсоединенного сво" им входом к выходу элемента ИЛИ-НЕ 30. Цепь сброса регистра соединена с выходом формирователя 21 импульсов вход которого подключен на выход элемента ИЛИ-НЕ 31,каждый вход которого соединен с выходами регистра 25 соответственноВторой вход элемента И 43 подсоединен к выходу инвертора 48, вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ-НЕ 30 и с входом формирователя 20 импульсов, Вход элемента И 27 соединен с выходом формирователя 19 импульсов, вход которого соединен с выходом формирователя 17 импульсов и с входом Формирователя 18 импульсов.Блок слежения за продвижением слябов работает следующим образом.При выдаче сляба, например, иэ печи 5, срабатывает датчик наличия металла, установленный над экстрактором пятой печи и замыкает свой кон 1такт. При этом сигнал логической единицы, Формируемой цепью подключенного через ключ К делителя на резисторах К и К, поступает на входФормирователя 16 импульсов, На еговыходе на время, равное длительностисформированного импульса, устанавли-вается код 10000, так как 1" - навыходе Формирователя 16 и "0" в ,навыходе Формирователей 12-5. Одновременно через элемент ИЛИ 26 на синхронизирующие входи В-триггеровРегистра 22 поступает синхроимпульс. Врегистре 22 записывается код, установленный на выходе формирователя импульсов, Через блок 45 задержки времени синхроимпульс поступает на входэлемента ИЛИ 27, а с его выхода через 15элемент И 32 - на синхронизирующийвход регистра 23. Так как в регистре 23 в начальный мбмент информацияотсутствует, на выходе элементаИЛИ-НЕ 29 установлена "1", подготав " 20 ливающая входы схем 33-37 совпадения.При поступлении синхроимупльсапроизводится запись кода из регистра 22 в регистр 23. Аналогично через задержку 46 производится запись 25кода сляба пятой печи в регистр 24. , При появлении 1" на одном из выходов регистра 24 через элемент ИЛИ- НЕ 30 и Формирователь 20 импульсов производятся сброс информации в ЗО регистре 23 и подготовка его входов,через схему ИЛИ-НЕ 29 к приему с;:.:. дующей информации. Если к этому вр= мени из другой печи выдается слаб, то запись соответствующего кое;а производится в регистр 23 через регистр 22 так же, как было указано. При этом новый код не проходит в регистр 24, так как входи его отключены от выходов регистра 23 схемами 38 - 42 совпадения и на вторые входы которых подан "0" от элемента ИЛИ-НЕ 30. Аналогично входы регистра 23 отключаются от выходов регистра 22 послезаписи нового кода. Теперь при выдаче очередного сляба информация поступает только в регистр 22.При подходе первого сляба (из печи 5) в зону датчика температуры срабатывает ключ К , управляемый датчиком наличия металла в зоне датчика температуры. На вход форми 11 и рователя 17 импульсов поступает формирователь 17 импульсов Формирует на выходе импульс определенной55 длительности ( 1 мс), который по ,переднему Фронту дифференцируется Формирователем 18 импульсов, При этом через схему 43 совпадения, второй вход которой соединен с выходоминвертора 48, формируется синхроимпульс, поступающей на синхронизирующие входь 1 выходного регистра 25.Информация из регистра 24 записывается в регистр 25, Как только наодном из выходов регистра 25 появляется "1" через элемент ИЛИ-НЕ 31и Формирователь 21 импульса формируется импульс сброса в регистр 24.Через задержку 47 времени и элементИЛИ 28 сигнал "1" поступает на входсхемы 44 совпадения, на втором входе которой к этому времени установлены также сигналы "1". При этом насинхронизирующий вход регистра 24поступает информация из регистра 23.Таким образом, в регистр 24 переписывается код второго сляба на линии прокатки. Происходит сброс информации в регистре 23 через формирователь 20 импульсов, и информация изрегистра 22 переписывается в регистр23, Эта перезапись осуществляетсяпо заднему Фронту выходного импульса формирователя 17 импульсов путемего дифференцирования. формирователем19 импульсов. При этом сформированный импульс через элементы ИЛИ 27 иИ 32 поступает на синхронизирующиевходы регистра 23.К этому времени блок слеженияза сопровождением слябов характеризуется состоянием, при котором в регистрах 25-23 записаны коды слябов,последовательно выдававшихся на линию прокатки из нагревательных печей.Регистр 22 готов к приему кода следующего (четвертого) сляба. На выходе регистра 25 установлен код сляба,температура которого измеряется вданный момент и по которому определяется принадлежность этого слябатой или иной нагревательной печи(в данном случае печи 5) , Необходимо отметить что четвертый сляб может появиться на линии стана толькопосле ухода первого сляба из зоныизмерения датчика температуры,Достоинствами предлагаемой схемыблока слежения за продвижением слябов являются отсутствие необходимости установки, а значит и эксплуатации, дополнительных датчиков на линии стана: все указанные датчики,как правило, уже установлены в прокатных цехах широкополосных станов;возможность при необходимости увели 1444003 2чить количество регистров и входов,если повьшение производительности пропрокатных цехов дает возможность нахождения на лиии прокатки более четырех слябов или дополнительной печи либо печей; помехозащищенность,так как информация последовательноперемещается в параллельном коде итолько при наличии синхроимпульсов,вырабатываемых логикой схемы, Крометого, использование регистров с блокировкой входов также существенно повышает помехозащищенность.Сброс регистров при включении пи 5тания осуществляется известным способом с помощью ЕС-цепи (не показано).Электрическая принципиальная схема блока реализована на элементах155 серии. Каждый регистр собираетсяиз двух схем-ТИ 8 (считываемый 0-триггер), синхронизирующие входы которыхобъединяются. Формирователи 12-16,17 и 20, 18 и 21 импульсов выполнены по одной схеме на элементе 155серии ЛАЭ,Формула изобретения1. Устройство регулирования температуры подката для широкополосного стана горячей прокатки, содержащее вычислительный блок, локальные регуляторы блоки управления нажимными устройствами прокатных клетей, датчи 35 ки мощности прокатки и канал обмена данных, при этом вычислительный блок соединен через канал обмена данных с первыми входами локальных регулято- РОВ, ВъГходы которых соединены соот ветственно с входом каждой схемы управления нажимными устройствами последующей прокатной клети, а выходы датчиков мощности прокатки подсоединены через канал обмена ДЯнных к 45 вычислительному блоку, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью экономии топлива и металла при нагреве слябов за счет повышения точности регулирования температуры подката, оно50 снабжено блоком коррекции, блоком слежения за продвижением слябов, датчиком температуры, первым датчиком наличия металла, регуляторами температуры слябов в томильной зоне каж,дой нагревательной печи, вторыми дат 55 чиками наличия металла, установленны.ми над экстракторами каждой нагревательной печи стана, при этом первый и второй входы блока коррекциисоединены соответственно с датчиком температуры и первым датчикомналичия металла, а третий вход блокакоррекции соединен с выходом блокаслежения за продвижением слябов,который своими входами соединен соответственно с вторым датчиком наличия металла, причем выход каждого локального регулятора подсоедйнен через канал обмена данных к четвертомувходу блока коррекции, к пятому входу которого через канал обмена данных подсоединен вычислительный блок,при этом первый вь.ход блока коррекции через канал Обмена данных подсоединен к вторым зходам локальных регуляторов а второй выход блока коррекции - к регуляторам температурыслябов нагревательных печей,2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок слежения за продвижением слябов содержит четыре регистра на Э-триггерах, +1 ключей и 1+5 формирователей импульсов, где д = 1,п и определяется количеством нагревательных печей на стане, три устройства задержки времени и схемы управления из первого, второго и третьего элементов ИЛИ, первого, второго, третьего и 2элементов И, первого, второго и третьего элементов ИЛИ-НЕ, при этом д входных ключей, управляемые вторыми датчиками наличия металла, подключаются через 1 схем формирования импульсов к информационным входам первого регистра и через первый элемент ИЛИ к цепи синхронизации первого регистра, а также выход первого элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ - к цепи синхронизации второго регистра, при этом первый вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом первого устройства задержки времени, подключенного к выходу первого элемента ИЛИ, и с входом второго устройства задержки времени, выход которого сОединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, и выход второго элемента схемы И соединен с цепью синхронизации третьего регистра, причем выход третьего элемента ИЛИ подсоединен к первому входу второго эле- . мента И, при этом (+1)"й ключ, управляемый первым датчиком наличия13 1444003 14 Составитель А.Сергеарда Техред Л.Кравчук ектор М.Максимишине Редактор Заказ 6425/10 Под Тираж 467 ВНИИПИ Государстве по делам изобрет 13035, Москва, Ж-)5, ое ного комитет ний и открыт Раушская наб изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная металла, соединен с входом (+1)-гоФормирователя импульсов, выход которого соединен с входом (+2)-го формирователя импульсов, соединенногос первым входом третьего элемента И,выход которого подсоединен к цеписинхронизации четвертого регистра ик входу третьего устройства задержки времени, выход которого соединен Щс вторым входом второго элементаИЛИ, соединенного с вторым входомтретьего элемента И,а к информационным входам второго и третьего регистров подсоединены выходы 2 элементов И, первыми своими входами соединенные с выходами первого и второго регистра соответственно, а вторыми входами соединенные с вторымивходами первого и второго элементов 20И и с выходами первого и второго элементов схемы ИЛИ-НЕ, подсоединенныхсоответственно к выходам второго и третьего регистров причем цепь сброса второго регистра соединена с выходом (+3)-го формирователя импульсов,подсоединенного своим входом к выходу второго элемента ИЛИ-НЕ, асбросовая цепь третьего регистра соединена с выходом (+4)-го формирователя импульсов, соединенного с выходом третьего элемента ИЛИ-НЕ, каждый вход которого соединен с выходами четвертого регистра соответственно, а второй вход третьего элемента И соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с выходомвторого элемента ИЛИ-НЕ и с входом(1.+3)-го Формирователя импульсов,при этом второй вход второго эг"мета ИЛИ соединен с выходом (1.+5)-гоформирователя импульсов, вход которого соединен с выходом (1.+1)-го Формирователя импульсов и с входом (+