Способ автоматического регулирования ширины полос на непрерывных станах горячей прокатки

Союз СоветснинСоциалистическиеРеспублик по 910255(23) ПрнорнтетОпубликовано 070382. Бюллетень Рй 9Дата опубликования описания 0703 р 2 В 21 В 37/00 Рвудерстеанный камнтет СССР Ов делам наобретеннй н открытнйАзимов, А.И.Биберштейн и ИБ.Свещинский дена Ленина научноисследовательснструкторский институт-металлурги машиностроения юзныиектноВсе(7) Заввител Ь 4) СПОСОБ АВТОИАТИЦЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИ ШИРИНЫ ПОЛОС НА НЕПРЕРЫВНЫХ СТАНАХ ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ Изобретение относится к автоматизации технологических процессов впрокатном производстве, а точнее,к автоматизации процесса производства полос на непрерывных станах го"рячей прокатки.Наиболее эффективно изобретениеможет быть использовано на непрерывных широкополосных станках,Известен способ регулированияширины полос на стане горячей прокатки путем изменения величины межвалкового зазора одной иэ вертикальныхклетей черновой группы стана 1Этот способ эффективно используется на стане, где получают узкие полосы шириной до ч 00 мм. Эти полосы характеризуются высокой поперечнойустойчивостью в зоне деформации,чтопозволяет вести процесс прокатки ввертикальных валках со значительными относительными обжатиями и обес"печивать требуемую точность проката по ширине. На широкополосных станках, гдеполучают полосы шириной до 2500 мм, отличающиеся низкой поперечнои устойчивостью в зоне деформации, прокатку полос в вертикальных клетях ведут с небольшими относительными обжатиями. При этом в местах контак" та прокатываемой полосы с вертикальными валками образуется эона прикон- Отактного выпучивания металла, что обусловливает возникновение допол" нительных ущирений при прокатке полос в горизонтальной клети, рас-положенной после вертикальной клети.Указанные особенности процессадеформации широких полос при про" катке в вертикальных валках обусловливают ограниченный диапазон измере" ния межвалкового зазора вертикальной клети и не позволяют обеспечить высокую точность проката по ширине при использовании вышеуказанного способа регулирования ширины полос. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результатук предложенному способу являетсяспособ автоматического регулирования ширины полос на непрерывных станахгорячей прокатки, включающий регулирование величины межвалкового зазора вертикальной клети, ближайшейк выходу из черновой группы стана,причем величину межвалкового зазоравертикальной клети определяют повеличине необходимого измененияширины полосы с учетом коэффициента эффективности обжатия полосы ввертикальных валках 2,Недостаток известного способарегулирования ширины полос заключается в том, что при его использовании невозможно обеспечить высокуюточность проката по ширине.1(ак показали исследования, пригорячей прокатке широких, полос нанепрерывных станах средние отклоне.ния ширины полос от заданных размеров составляют 15-20 мм,Для полосы, прокатываемой в последней вертикальной клети черновойгруппы, отношение ширины поперечного сечения к его высоте составляет30-50, При этом допустимые относительные обжатия, определяемые из условия сохранения поперечной устойчивости полосы в зоне деформации,принимаются равными 1,5-2/, а коэффициент эффективности обжатия поло"сы при прокатке в вертикальных валках численно равен 0,15-0,2,Таким образом, использование из"вестного способа регулирования ширины полос путем изменения величинымежвалкового зазора вертикальной клети, ближайшей к выходу из чорновойгруппы стана, при непрерывной прокат"ке широких полос основного сорта"мента шириной от 1500 до 2000 мм,позволит уменьшить средние отклонения ширины от заданного размеравсего на 1-6 мм. Средние отклоненияширины готовых полос при использовании регулятора такого типа составляет не менее 10- 15 мм.Целью изобретения является повышение точности процесса регулирования ширины полос.Поставленная цель достигаетсятем, что по способу автоматическогорегулирования ширины полос на непрерывных станах горячей прокатки,заключающемуся в том, что регули 025руют величину межвалкового зазора вертикальной клети, ближайщей к выходу из черновой группы стана, причемвеличину межвалкового зазора вертикальной клети определяют по величине необходимого изменения шириныполосы с учетом коэффициента эффективности обжатия полосы в вертикальных валках и дополнительно изменяют О в процессе регулирования ширины межвалковые зазоры всех остальных вертикальных клетей черновой группы стана, для чего перед входом очереднойполосы в первую по ходу прокаткивертикальную клеть по величине необходимого изменения ширины полосы вчерновой группе рассчитывают необ"ходимое изменение ширины полосы вкаждой вертикальной клети, определя ют Величину межВалковоГО Заэораэтих клетей и при подходе указаннойполосы к очередной клети вводят величину межвалкового зазора в системууправления механизмом перемещения гБ валков этой клети, причем величинунеобходимого изменения ширины поло"сы в каждой вертикальной клети определяют из следующего равенства:ДВ Я257Ь В =-"-ЗО 3 игде Ь Б - необходимое изменение ширины полосы в вертикальнойклети;Ь В; - необходимое изменение шири ны полосы в черновой группе;ЕОь - максимальное относительноеобжатие полосы вертикальнойклети, допустимое по усло" 40 вию сохранения поперечнойустойчивости полосы в зонедеформации. Предлагаемый способ отличается отизвестного тем, что отношение величи.ны необходимого изменения ширины по" лосы в каждой вертикальной клети к величине необходимого суммарного изменения ширины полосы в черновой 5 О группе принимают численно равным от"ношению величины максимально допустимого относительного обжатия, определяемого из условия сохранения поперечной устойчивости полось при прокатке в данной вертикальной клети, к сумме величин максимально допустимых относительных обжатий вертикальных клетей черновой группы.5 91 ОПреимущества предлагаемого способа, по сравнению с известными способами, заключаются в более полном использовании регулировочных воэможностей вертикальных клетей черновой 5 группы стана и, как следствие, в обеспечении высокой точности проката по ширине.Поскольку для полос, прокатывае" 10 мых в головных вертикальных клетях черновой группы, отношение ширины по перечного сечения к толщине существенно меньше, цем для пойос, прокатываемых в последней вертикальной 35 клети, использование головных вертикальных клетей в системе регулирования ширины полос позволяет существенно повысить эффективность регулятора, а предложеннь 1 й способ 20 распределения относительных обжатий позволяет полностью испольэовать регулировоцные возможностивертикальных клетей.На фиг,1 изображены эксперимен ,тальные графики зависимости коэфФициента эффективности обжатия по-. лосы в вертикальных валкахот величины относительного обжатияи отношения размеров поперечного се чения полосы в зоне деформации В/Н; на фиг.2 - экспериментальные графи" ки зависимостей коэффициента К= Я и величины максимально допустимых относительных обжатий полосы Ез 5 от соотношения размеров поперечйого сечения полосы В/Н на фиг.3- структурная схема системы автоматического регулирования ширины полос. Экспериментальные исследования процесса деформации широких полос при прокатке в вертикальных валках показали, что коэффициент эффективности обжатия 1, зависит от величины относительного обжатия полосы с и от соотношения геометрических рвзме" ров поперечного сечения полосы В/Н в зоне деформации (см. Фиг.1) 50Анализ полученных зависимостей показал, что при прокатке полос опразделенного сорта с постоянным соотношением между шириной В и толщиной Н коэффициент эффективности 1, практи 5 чески линейно зависит от величины относительного обжатияПренебрегая изменениями коэффициента, вызванными вариациями 255 6ширины полосы, запишем для )-й вертикальной клети-К Е -КВ 1- -5- 3 1 - 1 Вф(1)где К - постоянный коэффициентВ- ширина полосы на входев )-ю клеть5величина межвалкового за 3зора -й клети.Величина необходимого измененияширины полосы й В при прокатке ; в 1"й клети составляет:В; =;(В; -Ь;) . (2)Подставив в Формулу (2) значениеполучим(В;,-5 )Вй:К й.етый-. й. ф, (3)В соответствии с заявленным способом автоматического регулированияширины полос величина необходимогоизменения ширины полосы при прокатке в 1-й клети определяется из соотношенияьВк 6д В = (4)Е 5 пгде ь ВЕ - необходимое суммарное изме ение ширины полосы припрокатке в черновой группе 1Ц - максимально допустимоеотносительное обжатие по"лосы в вертикальной клети, при котором сохраняется поперецная устойчивость полосы в зоне деформации.Экспериментальные исследованияпроцесса деформации широких полоспри прокатке в вертикальных валкахпоказали, что значением 1 зависитот соотношения между шириной и толщиной полосы в зоне деформации - параметра В/Н (см.,фиг.2).Величина необходимого суммарногоизменения ширины "полосы из р-й партии полос, обеспецивающая требуемуюточность проката по ширине на выходеиз стана, определяется из выражения б =8 Вью-СМ ЬьЪ ь-Ъгде В 0" ширина полосы на входе в го.ловную вертикальную клетьчерновой группыВп," заданная ширина полосы навыходе иэ станаьВ - естественное уширение полосыпри прокатке в к"й горизон-,тальной клети, установленнойпо ходу прокатки эа голов7 9102558ной вертикальной клетью,величина естественного уширения рассцитывается по известным Формулам;дВ - естественное уширение поло 7.сы при прокатке в г-й горизонтальной клети чистовойгруппы;Ь Ь - среднее отклонение ширины1-й полосы от заданного зна+цения ВО ф ЬЬ =В-ВоЬЬ - среднее отклонение ширины полосы на выходе иэ черновойгруппы от заданного знаце"ния (Вп- Ед В); 15Ь " среднее отклонение ширинйполосы на выходе из станаот заданного значения Вп,дЪ -Ь - изменение ширины полосы вЬчистовой группе клетей стана оИз выражений (3) и (4) определяеммежвалковый зазор 1-й вертикальнойклети, требуемый для полуцения навыходе из стана полосы шириной 25ь 82, Й)Л Ц-361 ЩШирина полосы на входе в 1"ювертикальную клеть может б ь определена иэ выражений ЗО=1 ВО=ВЬ 1 )1 В -В1 ф 1 6 фЬЧЬр -Е.ф "; д1-%Ь.сф.41:3 В:В ЬЬЩ - ---9)О1 юИспользуя выражение (6), опреде.лим относительное обжатие полосыв -вертикальной клети 46 ыт пол Вво гдезв ЫХ дной полосы й клети 5 в ителя 7 полосы. При поголовнойняют с пбзамеров шзультатам ходе очер ертикальн ощью изме рины этойстатистич пол серию По ре- работки х прим спосо скои й =ою)Ь- постоянный коэФ 2 Г, фициент для р-й пар-Ф 5тии полос.Из выражения (10) следует, цто при использовании предлагаемого спо" саба автоматического регулирования ширины полос относительное обжатие в любой иэ вертикальных клетей, необходимое для компенсации отклонения ширины полосы, будет в 116 р раз меньше, чем относительное обжатие в этой клети при использовании известного способа регулирования ширины полосы.Один из возможны еров реали зации предлагаемого ба регулирования ширины полос приведен наФиг.3На непрерывном широкополосном стане, состоящем из чистовой группы1 клетей и черновой группы 2 клетей,включающих горизонтальные клети3 и ч,.и вертикальные клети 5, оснащенные механизмами б перемещениявалков, установлены:измеритель 7 ширины полосы навходе в головную вертикальнуюклеть черновой группы;измерители 8 и 9 ширины полосына входе в чистовую группу клетей и на выходе из нее;измерители 1 О межвалковых зазоров, горизонтальных клетей 3 и ч.Сигналы с измерителей 7 - 1 Оподаются на входы вычислительногоустройства 11. На входы этого жеустройства вводят исходную инФормацию о толщине полосы на входе вголовную вертикальную клеть черновой группы Н, о ширине полосына входе В головную вертикальнуюклеть черновой группы ВО, о задан- .ной Ширине проката на выходе из стана Вп, о заданной толщине прокатана выходе из стана йп.Предлагаемая система автоматического регулирования ширины полосыФункционирует следующим образом.Перед прокаткой очередной партииос в вычислительное устройстводится исходная инФормация К ,ФВ, ВН,После настройки горизонтальныхклетей в вычислительное устройство11 вводится инФормация от измерителей 10.Используя уравнение (5), с помощью вычислительного устройства 11определяют величину необходимогоизменения ширины полосы в черновойгруппе, а на основании уравнений(6)(7), (8), (9) рассчитывают межвалковые зазоры вертикальных клетей ирезультаты расчета вводят в качествезаданий в позиционные системы управления приводами перемещения валковвертикальных клетей 5.Прои одится установка валков вертикальн клетей 5 в требуемое положение.9 910255ряда измерений, выполняемой с помощью вычислительного устройства 11,определяют среднее отклонение ширины полосы от заданного значения навходе в головную вертикальную клеть 5-ЬЬ.ь учетом измеренного среднегоотклонения ширины полосы на входев Головную вертикальную клеть черновой группы осуществляется повторный 10расчет межвалковых зазоров вертикальных клетей черновой группы и запоминание рассчитанных значений.При следовании полосы по линиистана в соответствующие моменты времени осуществляется коррекция межвалковых зазоров вертикальных кле"тей черновой группы с помощью позиционных систем управления механизма"ми перемещения вертикальных валков. 20Система сопровождения полосы полинии станка представляет собой отдельную локальную систему автоматического управления и на Фиг.3 не.показана. 25После выхода очередной полосы изчерновой группы 2 выполняют с помо-щью измерителя 8 серию последовательных замеров ширины этой полосы ирезультаты измерений вводят в вычислительное устройство 11, с помощьюкоторого определяют среднее отклонение ширины полосы дЬ на выходеиз черновой группы стана. ВеличинаЬЬ используется для коррекции межвалковых зазоров вертикальных клетейчерновой группы при прокатве последующих полос данной партии.Аналогично выполняется коррекциямежвалковых зазоров вертикальных 40клетей черновой группы по величинесреднего отклонения ширины полосына выходе иэ чистовой группы стана,определяемого по результатам статистической обработки ряда измере"ний ширины полосы на выходе из чистовой группы, выполненных с помощьюизмерителя 9.Пример работы регулирования ширины полосы с предлагаемым способомприменительно к стану 2500 Магнитогорского металлургического комбината.Черновая группа этого стана сос-,тоит из одной уширительной и трех 8универсальных клетей (первая пара вал.ков этих клетей вертикальная),Определяем требуемое значение меж"валковых зазоров вертикальных клетей,обеспечивающих получение полосыши" по 10 риной Вп=1500 мм, толщиной Ня=3,0 ммиз сляба шириной Вр 1505 мм и толщиной Н=145,0 мм при значенияхпромежуточных толщин полос на выходеиз горизонтальных клетей: Н=90,0 ммН=60,0 мм, Н 3=40,0 мм, НЕЕ=75,0 мм(начальное условие: дБ=О, дЬ=Ои дЬ=О).Расчеты по Формулам (4) показали, что уширения в горизонтальныхклетях составляют:ьЬ=10,0 мм, д Ь=ОО .м, Ь =6,0 ммЬЬд=4,0 мм ЕдЬ.=4, О мм,ЬдЬ=18,0 ммйирина полосы на входе в первуювертикальную клеть составляет:80 =1,014 в +дЬ=1,014 1505++10,0=1536 мм,где 1 014 - коэффициент, учитывающий температурное рас"ширение.Необходимое изменение ширины полосы в черновой группе клетей определяется по выражению (5)ь В=1536+18- (11014 1500 и 4) =37 ммОтношение ширины полосы к ее толищине в зоне деформации вертикальны"ми валками составляет(см Фиг.2) определяют значениякоэффициентов,Зон 01 100 э 1 Е й 4 О э 050 юЭт, 3, 1 ф 1 161Значение требуемого межвалкового зазора в первой вертикальной клети определяют по формуле (6) . 5=1536 и 492 мм1По формуле (8) определяют значение ширины полосы на входе вовторую вертикальную клеть(1536-1492)В =1536+8-16- 1524 м1536Аналогично определяют требуеммежвалковые зазоры во второй итретьей вертикальных клетях5 1491 мм=1520 и Предположим, что при пр лоси Обнаружено отклонен=1502 При та получение ром по ши отличие о чивости в ных клете обжатия и максималь ой настройке достигается полос с заданным размеине и не происходит, в прототипа, потери ус зоне деформации вертитак как относительные лос в этих клетях меньше о допустимых тои 2 ъ каль ВО-".1536-1481 Во 1536=-"-" -==0,023(поуу,Ь- В= 1502Экономический эффект при использовании предлагаемого способа автоматического регулирования шириныполос достигается за счет сокращения объема боковой обрези при использовании прокатанных полос в после"дующих переделах.Предварительные исследованиялагаемой системы на одном из девующих широкополосных станов гопрокатки показали, цто за счетповышения тоцности размеров прокатываемых полос по ширине выпуск годно"го проката увеличивается на 0,73.При годовой производительностиодного широкополосного стана, нмер станов горячей прокатки 2500тогорского металлургического комта, составляющей около 6, 0 млн. т.,цение выхода годного за счет исзования предлагаемого способа рлирования ширины полос составитлее 40000 т/год,пред- йст- рячей априМагни-. бина- увели 5 поль- егу- боны на выходе из черновой группыЬ Ь=20,0 мм,При использовании предлагаемогоспособа регулирования ширины системаоустановит новые значения межвалковых зазоров в вертикальных клетях,при которых устраняется указанное ототклонение.в В=37,0+20,0=57,0 мм Годовой экономический эффект, полуценный в результате внедрения предлагаемого способа, может быть определен по Формуле, приведенной в Ин-, струкции ВНИИАцермет, утвержденной Минчермет СССР 18,УП,76Эг=Ы(С-С )-Е;,где 5 А- увелицение объема производства в результате внедрения изобретения, т/годС,0 - покупная цена металлолома, руб/тЕп"0,15 - нормативный коэффициент экономическойэффективности 1-90 ОООО - стоимость системы регулирования ширины полос, руб;С,5 - средняя. себестоимостьгорячекатаной полосы,руб/т.Ожидаемый годовой экономическийэффект составитЗг=40000 х(68,5-40,07-0,15 хх 900000=1,0 млн руб/год. ормула изобретенияСпособ автоматического регулирования ширины полос на непрерывных станах горячей прокатки, включающий регулирование величины межвалкового зазора вертикальной клети, ближайшей к выходу из черновой группы стана, прицем величину межвалкового зазора вертикальной клети определяют по величине необходимого изменения ширины волосы с учетом коэффициента эффективности обжатия полосы в вертикальных валках, о т л и .ц а ю щ и йс я тем, цто, с целью повышения точности процесса регулирования ширины полос, изменяют в процессе регулирования ширины Межвалковые зазоры всех оостальных вертикальных клетей церно" вой группы стана, для чего перед входом очередной полосы в первую по ходу прокатки вертикальную клеть по величине необходимого изменения ширины полосы в черновой группе рассчитывают необходимое изменение ширины полосы в каждой вертикальной клети, определяют величину межвалкового зазора этих клетей и при подходе укаэанной полоСы к очередной клети вводят величину межвалково го зазора всистему управления механизмом перемещения валков этой клети910255 4 причем величину необходимого изменения ширины полосы в каждой вертикальной клети определяют из следующего равенстваьВЕС 3 гп 53 югде аВ " не ходимое изменение ширины полосы в вертикальной клетиЬ В - необходимое изменение шири" вны в черйовой группеп - максимальное относительное обжатие полосы верти" кальной клети, допустимое по условию сохранения по"перечной устойчивости поло"сы в зоне деформации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Азимов И.К., Дружинин Н.Н., фСвещинский И.Б. Система автоматичес"кого регулирования ширины с УВИ длянепрерывного стана горячей прокатки,Труды ВНИИИетмаш, 11 35, 1974, с.2943.2, Патент Японии Ь 51-36711,кл. 3 12 С 211,4, опублик. 1976(про"тотип);91025 оставитель Л.11 ервевехред И.Тепер Корре Редактор С.Титов зятко аз 957/6 2 Подписноего комитета СССРй и открытийРаушская наб., д.4/5 Тираж 8 ВНИИПИ Государственн по делам изобретен 113035, Москва, И