Устройство для управления загрузкой печи для нагрева заготовок

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯМ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ872925 Союз СоеетскикСоциалистическикРеспублик(53) УДК 621.83. ,223:66,042. .28 (088.8) Опубликовано 15.10.81. Бюллетень38Дата опубликования описания 25.10.81 ао яелам изобретений и открытий72) Автор ейбаум и Л, Л. Грядкйн: Любовский изобретения евский институт автоматики им. ХХЧ съезд:=КПСС 1) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ ПЕ ДЛЯ НАГРЕВА ЗАГОТОВОК1Изобретение относится к автоматизации технологических процессов в черной металлургии и может быть применено для управления печами с шагающим подом при одностороннем нагреве металла на станах горячей прокатки.Известно устройство для управления загрузкой печи, содержащее привод толкателя, привод шагающих балок, блок управления, первый и второй выходы которого подключены к приводу толкателя и к первому входу привода шагающих балок соответственно, задатчик ширины и задатчик интервала между слябами, подключенные к первым и в 7 орым входам блока управления соответственно, датчик перемещения шагающих балок, выход которого подключен к шестому входу блока управления, датчик наличия слябов на позиции выдачи печи, подключенный к входам датчика перемещения балок и второму входу привода шагающих балок, счетчик числа шагов балок, выход которого подключен к пятому входу блока управления, датчик окончания полного шага балок, выход которого подключен к входу счетчика, и датчик перемещения толкателя, подключенныи к четвертому входу блокауправления. Загрузка данной печи включает в себя две операции: подача толкателя сляба на заданную позицию в зоне загрузки печи (с заданным интервалом относительно предыдущего сляба); транспортирование шагающими балками (или шагающим подом) последовательного ряда слябов в печи с целью подачи сляба, подлежащего выдаче из печи на заданную позицию в зоне выгрузки печи.1 р Вторая операция рассматриваемым устройством выполняется следующим образом.Фиксация наличия сляба на заданнойпозиции в зоне выгрузки печи выполняется датчиком наличия заготовок. При появлении сигнала этого датчика перемещение шагаю щих балок к 1 орцу выгрузки печи останавливается, балки опускаются в нижнее положение и отводятся к торцу загрузки печи.Специфика печей с шагающим подом и односторонним нагревом металла состоит в том, что при отводе шагающего пода от З торца выгрузки печи образуются проемы.Из-за подсосов холодного воздуха происходит остывание заготовок и, как следствие,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 снижение производительности прокатного оборудования, обусловленное нарушением температурного режима обработки металла давлением. По этой причине стремятся минимизировать время открытия проемов 1.Недостатком известного устройства управления является невозможность минимизировать время открытия проемов, так как останов перемещения шагающих балок происходит в любой точке их рабочего хода, что объясняетсяслучайным характером расположения слябов в печи. С равной вероятностью передняя кромка сляба может быть зафиксирована датчиком в начале, середине или конце выполняемого шага балок. Если даже не выполнять отвод балок к торцу загрузки печи, средняя величина проема равна половине длины шага балок.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, которое содержит приводы механизмов загрузки печи - толкателя и шагающих балок, блок управления, первый и второй выходы которого подключены к приводу толкателя и первым входам привода шагающих балок соответственно, задатчики ширины заготовки и интервала между заготовками, подключенные к первому и второму входам блока управления соответственно, датчик наличия заготовок,.датчик перемещения толкателя, подключенный к четвертому входу блока управления, счетчик числа шагов балок, выход которого подключен к пятому входу блока управления, датчик окончания полного шага балок, подключенный ко входу счетчика, блок сравнения, первый и второй входы которого подключены к датчикам наличия заготовок и окончания полного шага балок соответственно,а выход подключен к третьему входу блока управления и второму входу привода шагающих балок. Управление загрузкой печи данным устройством осуществляется следующим образом.При ходе толкателя в направлении от печи с помощью датчика его перемещений измеряется координата Ь положения заготовки в зоне загрузки печи, которая запоминается в блоке управления. Далее производится перемещение последовательного ряда заготовок в печи до поступления первой из них в зону выдачи, размер которой равен полному шагу балок 1 М. Прекращение цикла балок осуществляется по совпадению информационных сигналов датчика наличия заготовки и датчика полного шага балок, блок сравнения формирует при этом соответствующий сигнал. Величина перемещения Рф ряда определяется по данным счетчика, регистрирующего число Я полных шагов балок, т. е. Р 6 = 1 М.М. Ширина заготовки %д и интервал между заготовками Ъ% задаются вручную с помощью задатчиков; расчет необходимого хода толкателя Ьд и формирование соответствующих управляющих сигналов производится блоком управления, где1ЬА = 3 в + Р - %д - ЬЖПосле окончания операции загрузки печи с выхода блока управления поступает. управляющий сигнал на вход привода шагающих балок, цикл которых выполняется при отсутствии заготовок в зоне выгрузки (отсутст(вне сигнала на выходе блока сравнения) 2.Таким образом, после окончания загрузки и выгрузки печи балки отводятся к торцу загрузки печи. Однако, если считать, что их цикл прекращается после прихода в нижнее положение у торца выгрузки печи, то задача минимизации времени открытия проемов полностью решается. Но в этом случае производительность транспортной системы печи становится существенно меньше, так как к моменту окончания процессов загрузки и выгрузки цикл шагания начинается не с подъема у торца загрузки печи, а с отвода их от торца выгрузки печи в нижнем положении. В ряде случаев при этом сдерживается ритм прокатки заготовок, что особенно существенно для мелкого сортамента, когда производительность нагрева и прокатки металла достаточно высоки.Цель изобретения - повышение темпа загрузки печи за счет синхронизации работы приводов толкателя, шагающих балок и механизма выгрузки печи. Эта цель достигается тем, что устройство с приводами .толкателя, шагающих балок и механизма выгрузки печи, содержащее блок управления, первый выход которого подключен ко входу привода толкателя, задцтчики ширины заготовки и интервала между заготовками, подключенные к первому и второму входам блока управления соответственно, датчики перемещения толкателя и окончания полного шага балок, подключенные к третьему и четвертому входам блока управления соответственно, и датчик наличия заготовок, дополнительно введены первый блок логики, первый, второй и третий входы которого подключены к датчику окончания полного шага балок, к приводу механизма выгрузки печи и к датчику наличия заготовок соответственно, а выход - к первому входу привода, шагающих балок, и второй блок логики, первый вход которого подключен ко второму выходу блока управления, второй вход - к выходу привода толкателя, а выход - ко второму входу привода шагающих балок.Введение в предлагаемое устройство первого блока логики, первый, второй и третий входы которого подключены к датчику окончания полного шага балок, к приводу механизма выгрузки печи и к датчику наличия заготовок соответственно, а выход - к первому входу известного привода шагающих балок, позволяет запретить включение привода шагающих балок при наличиисигналов датчиков окончания полного шага балок и наличия заготовок, фиксирующих нахождение шагаюших балок в нижнем переднем положении и наличие заготовок в зоне выгрузки печи соответственно, снимает запрет на включение привода шагающих балок в момент начала цикла выгрузки лечи по сигналу, поступаюшему из привода механизма выгрузки лечи. Кроме того, введение в предлагаемое устройство второго блока логики, первый вход которого подключен ко второму выходу известного блока управления, второй вход - к выходу привода толкателя, а выход - ко второму входу привода шагающих балок, позволяет запретить по сигналу, поступающему со второго выхода известного блока управления, включение привода шагающихбалок при наличии свободного места в зоне загрузки печи для подачи очередной заготовки впечь, снять запрет на включение привода шагающих балок в момент начала загрузки печи по сигналу, поступающему из известного привода толкателя.Совокупность перечисленных новых блоков и их связей с известными блоками предлагаемого устройства позволяет включить привод шагающих балок для их отвода из нижнего переднего положения (у торца выгрузки печи) в нижнее заднее (у торца загрузки лечи) положение в момент снятия запрета первым блоком логики (включают привод механизма выгрузки печи, начат цикл выгрузки печи) при снятом запрете вторым блоком логики (цикл загрузки продолжается или окончен); в момент снятия запрета вторым блоком логики (включают привод толкателя, начат цикл загрузки) при снятом запрете первым блоком логики (цикл выгрузки продолжается или окончен).Следовательно, момент отвода шагающих балок из нижнего переднего положения в нижнее заднее положение синхронизируется с моментом начала циклов загрузки и выгрузки печи, т. е. с момента включения приводов толкателя и механизма выгрузки печи.Таким образом, в предлагаемом устройстве вследствие того, что синхронизируется работа приводов механизмов загрузки и выгрузки печи, появляется возможность совместить работу этих приводов на отрезке времени, равном примерно длительности отвода шагающих балок из переднего в заднее положение, что по сравнению с известным устройством сокращает время, затрачиваемое на процесс загрузки печи и, следовательно, приводит к повышению темпа загрузки печи.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства управления загрузкой печи для нагрева заготовок; на фиг. 2 - блок-схема блока управления; на фиг. 3, 4 - схемы первого и второго блока логики соответственно. Устройство (фиг. 1) содержит привод 1толкателя, привод 2 шагающих балок, блок 3 управления, первый выход которого подключен ко входу привода 1, задатчик 4 ширины заготовки и задатчик 5 интервала между заготовками, подключенные к первому и второму входам блока 3 управления соответственно, датчик 6 наличия заготовок, датчик 7 перемещения толкателя, подключенный к третьему входу блока 3, датчик 8 Юокончания полного шага балок, привод 9 механизма выгрузки печи, первый блок 10 логики, первый, второй и третий входы которого подключены к датчику 8, приводу 9 и датчику 6 соответственно, а выход к первому входу привода 2, и второй блок 11 логики, первый вход которого подключен ко второму выходу блока управления, второй вход - к выходу привода толкателя, а выход - ко второму входу привода шагающих балок, датчик 8 подключен также к четвертому входу блока 3. Датчик 7 выполнен в виде импульсного датчика с тремя выходами. На первом выходе формируются путевые импульсы при ходе толкателя к печи, на втором - такие же импульсы при ходе толкателя от печи, на третьем выходе формируется импульсный сигнал при прохождении толкателем фиксированной точки, принятой за начало отсчета.Вариант блока управления 3 (фиг. 2содержит сумматор 12, первый и второй входы которого (являются первым и вторым ЗО входами блока 3) подключены к выходамзадатчиков 4 и 5 соответственно), реверсивный счетчик 13, установочные входы которого подключены к выходам сумматора 12, элементы 14, 15 И, первые входы которых подключены к выходам один и два датчика 7 соответственно (через третий вход блока 3), КЯ-триггер 16, прямой выход которого подключен ко вторым входам элементов 14 и 15 соответственно, причем двухвходовые элементы И на входах Я и Р триггера 16 пер выми входами подключены к выходу три,а вторыми - к выходам один и два датчика 7 соответственно, генератор 17 импульсов, элемент 18 И первый вход которого подключен к генератору 17, счетчик 19 импульсов,4счетный вход которого подключен к выходу 4 элемента 18, вход начальной установки (четвертый вход блока 3) - к выходу датчика 8, а выход счетчика 19 соединен со вторым входом элемента 18; элемент 20 ИЛИ, входы которого подк,1 ю гены к выходам элементов 15 и 18, Ю.триггер 21 с двухвходовыми 50 элементами И па входах и, первые н;одыкоторых соедйнены между собой и подключены к выходу счетчика 13, а вторые к выходу элемента 20, счетному вход Бы читание счетчика 13 и к выходу элемента 14, счетному входу Сложение счетчика3 соответственно, Ю-триггер 22 и о,п,вибратор 23, вход которого подключен к пр- мому выходу триггера 22, а выход - к входу10 15 Зо 35 40 50 45 разрешения записи кода счетчика 13, причем входы Ь и К триггера 22 подключены к выходам элементов 15 и 14 соответственно. Прямой выход триггера 21 (первый выход блока 3) подключен к входу привода 1 толкателя, инверсный выход этого триггера (второй выход блока 3) подключен к первому входу блока логики 11.Первый блок логики 10 (фиг, 3) содержит инверторы 24 и 25, входы которых (первый и третий вход блока О подключены соответственно к выходам датчиков 8 и 6), элемент 26 И, входы которого подключены к выходу элемента 25 и входу элемента 24, элемент 27 И, два входа которого соединены с входами элементов 24, 25 соответственно, а третий вход подключен к выходу привода 9 (на вход два блока 10), элемент 28 ИЛИ, входы которого подключены к выходам элементов 27, 24 и 26 соответственно, а выход, являющийся выходом блока 10, подключен к первому выходу привода 2,Блок логики 11 (фиг. 4) содержит инвертор 29, вход которого (первый вход блока 11) подключен к второму выходу блока 3, элемент 30 И, первый вход которого подключен к выходу инвертора 29, а второй вход (второй вход блока 11) - к выходу привода 1, элемент 31 ИЛИ, входы которого подключены к выходу элемента 30, входу элемента 29, а его выход, являющийся выходом блока 11, подключен ко второму входу привода 2. Предлагаемое устроиство работает сле дующим образом.При ходе толкателя к печи с заготовкойпо сигналам датчика 7 (выходы один, три) включается триггер 16 (фиг. 2) в блоке 3, После останова в печи привод 1 реверсируется. В момент реверса через элемент 15 включается триггер 22, так как включен триггер 16 и появляется первый импульс на выходе два датчика 7. При этом одно- вибратор 23 формирует импульс, разрешающий запись суммы ширины следующей за: готовки -% и требуемого интервала Ь Ю с выходов задатчиков 4, 5, через сумматор 12 в счетчик 13. Код его, таким образом, соответствует величине Жд + Ь%,. При дальнейшем ходе толкателя от печи это значение уменьшается на величину Яс (расстояние от точки начала отсчета до задней кромки загруженной в печь заготовки), поскольку на вычитающий вход счетчика поступают импульсы датчика 7 (выход два, элементы 15 и 20). В момент прохождения толкателем точки начального отсчета триггер 16 отключается сигналами с выходов три и два датчика 7 (длительность сигнала на выходе три больше периода следования импульсов на выходах один и два), запрещая прохождение импульсов через элементы 14, 15. Код счетчика 13 в это время соответствует значению Юд + ЬЮд - 5. Ход толкателя в зоне загрузки, а следовательно, и величина Ь не превышает обычно величины полного шага балок 1 М, что обеспечивает возможность раскладки заготовок в печи с любыми требуемыми интервалами Ь%, причем загрузка заготовок может выполняться после одного или нескольких полных циклов перемещения балок, Величина 1.М для печей наиболее распространенных широкополюсных станов горячей прокатки выбирается в 2-4 раза меньшей минимальной ширины заготовок. В соответствии с этим полученное значение Юл+ ЬЧд - БВ)0, что означает возможность загрузки следующей заготовки без выполнения одного или нескольких шагов балок, Во время выполнения шага сигнал датчика 8 поступает на вход начальной установки счетчика 29 и удерживает его в начальном состоянии. После окончания шага этот сигнал снимается и счетчик 19 начинает отсчет импульсов генератора 17, пррходящих через элемент 18. Одновременно эти импульсы поступают через элемент 20 на вычитающий вход счетчика 13. Отсчет прекращается, когда код счетчика 19 соответствует величине 1.М полного шага балок. Соответствующий сигнал выходного дешифратора счетчика запирает элемент 18. После выполнения 1 Ч шагов балок, код счетчика 13 соответствует Юд + Ь%А - 5 - ЬЙМ Когда после очередного шага балок счетчик переходит через ноль, происходит включение триггера 21, сигнал с прямого выхода которого разрешает очередной цикл загрузки печи, а сигнал с инверсного выхода поступает в блок логики 11,После получения разрешающего сигнала привод толкателя 1 совершает очередной цикл загрузки. При прохождении толкателем точки начала отсчета включается триггер 16 (сигналы с выходов один и три датчика 7), разрешая прохождение импульсов с выхода один через элемент 14 на вход Сложение счетчика 13. Первым из этих импульсов отключается триггер 22, Код счетчика 15 на момент начала отсчета соответствует С - , где С - емкость счетчика, а .м - координата загрузки заготовки, Таким образом, после отсчета числа импульсов, соответствующего величине 5 счетчик 13 снова переходит через ноль, при этом триггер 21 по входу Я отключится и остановит привод толкателя, Далее порядок функционирования блока управления 3 повторяется.Сигнал, соответствующий знаку величины, поступает в блок 11 (фиг. 4), где формируется первый разрешающий сигнал на выполнение цикла шагания Р, по соотношениюР 1 = (З,(0) ч (ЯлО) ЛТ, где Т - сигнал начала цикла загрузки, поступающий из привода 1.Сигнал Ял( 0 соответствует отключенному (по входу) состоянию триггера 21 блока 3. При другом состоянии этого триггера сигнал имеет зна72925 1.0 9 .,8чение 50. Сигнал Р 1 поступает в привод 2.Таким образом обеспечивается максимальновозможное совмещение со времени циклазагрузки печи с движением балок в нижнемположении к торцу загрузки.Второй сигнал разрешения шага балокР формируется блоком 10 (фиг. 3) по соотношениюР 2 = Ъч В ЛСЧ ВЯл Е,где В - сигнал окончания полного шагабалок, поступающий от датчика 8;Я - сигнал наличия заготовок на позиции выдачи, поступающий от датчика б;/Е - сигнал начала цикла разгрузки печи,поступающий из привода 9,Таким образом, достигается максимальновозможное совмещение во времени цикларазгрузки печи с движением шагающих балок в нижнем положении к торцу загрузкипечи.Цикл шагания выполняется приводом 2при наличии двух разрешающих сигналов.В предлагаемом устройстве ими являютсясигналы Ри Рт, поступающие с выходовблоков 11 и 10. Таким образом, цикл шагания всегда выполняется по последнему, возникшему во времени сигналу Р и Р, совмещаясь во времени с циклом загрузки илиразгрузки печи соответственно. Время совмещения зависит от скорости работы соответствующих приводов 1, 2, 9 и времениформирования сигналов Т и Е.Если время движения балок к торцу загрузки печи 1 больше времени 1 и 1 времени циклов загрузки и выгрузки печи соответственно, то в качестве сигналов Т и Евыбираются сигналы пуска механизмов, какпервые возникающие во времени, Однакоциклы загрузки и разгрузки печи обычновключают в себяподъем заслонок печи ипотому типичным является выполнение условий 1 е )1В этом случае сигйалы Т и Е выбираются по положению соответствующих механизмов таким образом, чтобы в указанных выражениях имело место точное равенство, При этом подъем шагающих балок выполняется сразу после завершения последнего во времени цикла загрузки или выгрузки печи.Предложенная синхронизация работы приводов механизмов загрузки и выгрузки печи обеспечивает минимизацию времени открытия проемов, которое способствует остыванию заготовок в зоне выгрузки ВД рто время полностью определяется длительностью цикла шагания и не зависит от технологических пауз при загрузке печи); .а также сокращает длительность цикла загрузки печи (повышает темп загрузки) .на 15 - 20 с, т. е. на время перемещения балок от торца выгрузки к торцу загрузки печи.Технико-экономический эффект предлагаемого устройства управления загрузкой печи для нагрева заготовок по сравнению с известным заключается в повышении производительности объекта управления и качества конечной продукции. формула изобретения,51. Устройство для управления загрузкойпечи для нагрева заготовок с приводамитолкателя, шагающих балок и механизмавыгрузки печи, содержащее блок управления,первый выход которого подключен ко входу1 О привода толкателя, задатчики ширины заготовки и интервала между заготовками, подключенные к первому и второму входамблока управления соответственно, датчикиперемещения толкателя и окончания полногошага балок, подключенные к третьему ичетвертому входам блока управления соответственно, и датчик наличия заготовок,отличающееся тем, что, с целью повышениятемпа загрузки печи за счет синхронизацииработы приводов толкателя, шагающих балок и механизма выгрузки печи, устройствосодержит первый блок логики, первый, второй и третий входы которого подключень;к датчику окончания полного шага балок.к приводу механизма выгрузки печи и кдатчику наличия заготовок соответственно.25 а выход - к первому входу привода шагающих балок, и второй блок логики, первыйвход которого подключен ко второму выходублока управления, второй вход - к выходупривода толкателя, а выход - ко второмувходу привода шагающих балок.2. Устройство по и. 1, отличающеестем, что первый блок логики содержитхемуИЛИ, а две схемы И и два инвертора,причем первый вход схемы ИЛИ соединенс выходом первой схемы И, входами которойявляются три входа первого блока логики,35второй вход схемы ИЛИ через инверторсоединен с первым входом первого блокалогики, а третий вход схемы ИЛИ черезвторую схему И и второй инвертор соединенс третьим входом первого блока логики,40 причем второй вход второго блока И яьляется первым входом перв.ого блока логики,а выход схемы ИЛИ -- выходом первогоблока логики.3. Устройство по п. 1, отличающеесятем, что второй блок логики содержит ин 45 вертор, схему И и схему ИЛИ, причемпервый вход схемы ИЛИ является первымвходом второго блока логики, второй входсхемы ИЛИ через схему И соединен совторым входом второго блока логики, второй50вход схемы И через инвертор соединен спервым входом второго блока логики, а выход схемы ИЛИ является выходом второгоблока логики.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе55 1. Патент США3556492, кл. Г 27 В 9(14,1975.2. Авторское свидетельство СССР по заявке2742201, кл. Р 27 В 9(40, 1979.Состав Техред Тираж осударствейного ам изобретений ва, Ж - 35, Ра а 1 ектэ, г. Ужг Редактор М. ХомаЗаказ 9006/59ВНИИПИ Гпо дел113035, МоскФилиал ППП П