Устройство для автоматического регулирования размеров полосы при сортовой прокатке

 

Изобретение относится к области автоматизации прокатного производства и может быть использовано при производстве сортового проката. Цель изобретения - повышение точности геометрических размеров полосы при сортовой прокатке и упрощение настройки прокатного стана. Это достигается изменением величины контактного трения в очаге деформации путем подачи и поддержания оптимального количества технологической смазки в очаг деформации с учетом марки стали, размеров полосы до и после прокатки, а также размеров валков. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5в 4 В 21 В 37 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4й

Н

СЛ

С

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4309893/23-02 (22) 28.09.87 (46) 30.04.89. Бюл. № 16 (71) Московский металлургический завод

«Серп и молот» и Всесоюзный заочный политехнический институт (72) С. С. Жихарев, P. Л. Шаталов, Г. Г. Григорян и Л. Л. Кессельман (53) 621.771.2.07.02 (088.8) (56) Чижиков Ю. М. Процессы обработки давлением специальных сталей и данных.

М.: Металлургия, 1965.

Целиков А. И. Прокатные станы и технология прокатного производства. М.: Металлургия, 1955.

Грудев А. П., Тилик В. T. Технологические смазки в прокатном производстве.

М.: Металлургия, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 725733, кл. В 21 В 37/00, 1977.

Изобретение относится к области автоматизации прокатного производства и может быть использовано при производстве сортового проката.

Цель изобретения — повышение точности геометрических размеров полосы при сортовой прокатке и упрощение настройки прокатного стана.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для автоматического регулирования размеров полосы при сортовой прокатке; на фиг. 2 и 3 — блок-схемы внутренней структуры блоков вычисления коэффициента трения и определения концентрации.

Устройство (фиг. 1) включает измеритель

1 размеров полосы, ключи 2 — 4, сумматоры

5 — 7, элементы ИЛИ 8, ИЛИ вЂ” НЕ 9 и 10, элемент 11 задержки, триггер 12, реле 13 времени, блок 14 памяти, блок 15 вычисления коэффициента трения, блок 16 опреде„„SU„„1475750 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАЗМЕРОВ ПОЛОСЫ ПРИ СОРТОВОЙ ПРОКАТКЕ (57) Изобретение относится к области автоматизации прокатного производства и может быть использовано при производстве сортового проката. Цель изобретения — повышение точности геометрических размеров полосы при сортовой прокатке и упрощение настройки прокатного стана. Это достигается изменением величины контактного трения в очаге деформации путем подачи и поддержания оптимального количества технологической смазки в очаг деформации с учетом марки стали, размеров полосы до и после прокатки, а также размеров валков. 3 ил. ления концентрации технологической смазки, блок 17 определения расхода масла, исполнительный механизм 18, клапаны 19 и 20 расхода масла и воды соответственно, расходомеры 21 и 22 масла и воды соответственно, трубопроводы 23 и 24 масла и воды соответственно, смеситель 25, форсунки 26 и

27, фотодатчики 28 и 29, блок 30 ввода данных, насос 31 с электроприводом, бак

32 масла, валки 33 и 34, причем входы сумматора 5 соединены с первым и вторым выходами блока 30 данных и выходом ключа 2, входы которого соединены с выходами сумматора 6 и фотодатчика 29, входы сумматора 6 соединены с выходом измерителя 1 размеров полосы и с первым выходом блока 30 ввода данных, входы блока 15 вычисления коэффициента трения соединены с выходом сумматора 5, первым— седьмым выходами блока 30 ввода данных, выход блока 15 вычисления коэффициен1475750

55 та трения соединен с первым входом ключа 3, второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 8, входы которого соединены с выходами элемента ИЛИ вЂ” НЕ 9 и реле 13 времени, вход которого через элемент 11 задержки соединен с выходом фотодатчика 28, выход которого и выход элемента ИЛИ вЂ” HE 9 соединены входами элемента ИЛИ вЂ” НЕ 10, выход которого соединен с управляющим входом ключа 4 и

S-входом триггера 12, выход ключа 3 соединен с первым входом блока 16 определения концентрации и вторым входом ключа А 4, выход которого соединен с первым входом блока 14 памяти, второй вход блока 14 памяти и R-вход триггера 12 соединены с выходом элемента 11 задержки, выход триггерч 12 соединен с первым входом элемента ИЛИ вЂ” НЕ 9, второй вход которого соединен с выходом фотодатчика

29, второй и третий входы блока 16 определения концентрации технологической смазки соединены соответственно с восьмым и девятым выходами блока 30 ввода данных, выход блока 16 определения концентрации технологической смазки соединен с первым входом блока 17 определения расхода масла, второй вход которого соединен с расходомером 22 воды, выход блока 17 определения расхода масла соединен с первым входом сумматора 7, второй вход которого соединен с расходомером 21 масла, выход сумматора 7 соединен с исполнительным механизмом 18 запорного механизма

19 подачи масла. Блоки выполнены на основе стандартных элементов отраслевого каталога на серийно выпускаемое и перспективное оборудование ЦНИИТЭИ приборостроения.

Блок 15 (фиг. 2) вычисления коэффициента трения состоит из элементов 36 — 39 умножения, элементов 40 — 42 деления, элементов 43 и 44 сложения, элемента 45 извлечения квадратного корня, ввода 46 величины 0,5, причем на первый и второй входы элемента 35 умножения вводятся уставки ЛЬ и H от блока 30 ввода данных, от этого же блока вводятся уставки на первый, второй и третий входы элемента 36 умножения соответственно значений т, с, ЛЙ, а на первый и второй входы элемента 37 умножения значения уставки Лй и R, выход элемента 37 умножения соединен с выходом элемента 45 извлечения квадратного корня, выход которого соединен соответственно с четвертым входом элемента 36 умножения, выход элемента 36 умножения соединен с первым входом элемента 38 умножения, на второй вход которого вводится значение уставки Лй из блока 30 ввода данных, выход элемента 38 умножения соединен с первым входом элемента 40 деления, на второй вход которого вводится значение уставки Н из блока 30 ввода данных, выход элемента 40 деления соединен с первым входом элемента 43 сложения, второй вход которого соединен с вторым выходом элемента 38 умножения, выход элемента 43 сложения соединен с первым входом элемента 41 деления, второй вход которого соединен с выходом элемента 35 умножения, на первый и второй входы элемента 39 умножения вводятся соответственно уставка ЛЬ из блока 30 ввода данных и значение величины 0,5 от ввода 46, выход элемента 39 умножения соединен с первым входом элемента 42 деления, второй вход которого соединен с выходом элемента 45 извлечения квадратного корня, выход элемента 42 деления соединен с -первым входом элемента 44 сложения, второй вход которого соединен с выходом элемента 41 деления, значение сигнала на выходе элемента 44 сложения соответствует искомой величине коэффициента контактного трения.

Блок 16 (фиг. 3) определения концентрации состоит из сумматора 47 и элемента 48 деления, причем первый и второй входы сумматора 47 являются соответственно первым и вторым входами блока 16 определения концентрации и являются значениями уставок f p и f, которые соединены соответственно с выходом ключа 2 и восьмым выходом блока 30 ввода данных, девятый выход которого является третьим входом блока 16 определения концентрации и соединен внутри него с первым входом элемента 48 деления, второй вход которого соединен с выходом сумматора 47.

Блок 17 определения расхода масла выполнен в виде блока умножения.

Работа устройства заключается в следующем: ввиду того, что размеры полосы после прокатки существенно зависят от величины контактного трения в очаге деформации fTð, а величина контактного трения зависит от типа и концентрации применяемой технологической смазки, устройство должно обеспечить подачу строго обоснованного количества смазки в очаг деформации для получения требуемой величины контактного трения (коэффициента трения) и иметь возможность последующей корректировки расхода смазки в случае отключения фактического размера полосы (ее ширины, измеренной на измерителе 1) от заданного значения ширины Ь|, которая должна быть получена после прокатки. Корректировка расхода технологической смазки позволит изменить в нужную сторону величину контактного трения в соответствии с заданным законом, что приблизит фактические размеры полосы к заданным.

Устройство реализует следующую зависимость размеров полосы от коэффициента контактного трения:

Ah=me(l + — )(p AhR — 0,5Л6) —, Лй ЛЬ н «у

1475750

55 где ЛЬ вЂ” величина уширения;

f.p — значение коэффициента трения; т — коэффициент, характеризующий влияние состава стали на величину уширения; а — коэффициент, характеризующий влияние толщины полосы на величину уширения;

R — радиус бочки валков;

Н вЂ” высота полосы до деформации;

b,, — абсолютное обжатие, где h — высота полосы после деформации.

Значение величины коэффициента трения

f.p, соответствующего заданным параметрам ЛЬ, Н, Лй, R, т, с, будет равно

/тр== тс(1+Н )

abH 0,5Лй

mchhgbhR+

При установившемся процессе сортовой прокатки некоторого профилеразмера устанавливается соответствие (равновесие) между данными параметрами. В случае изменения какого-либо из них (или сразу нескольких) величина контактного трения должна также изменяться с целью его (их) компенсации, что необходимо для сохранения геометрии заданного в производстве профилеразмера.

Экспериментальные данные для значительного числа смазок с точностью, достаточной для практического использования, определяют как обратно пропорциональную линейную зависимость коэффициента трения f.p от концентрации смазки К.

Концентрация смазки определяется соотношением смешиваемых объемов масла и воды бм к= -де где бм — объем масла;

G — объем воды.

Откуда искомый расход масла относительно расхода воды для приготовления водомасляной смеси заданной концентрации, при которой величина коэффициента трения будет равна искомому значению, составит

GM= КGk.

Значение расхода масла относительно расхода воды вычисляется в блоке 17 определения расхода масла.

Устройство реализует и устанавливает взаимосвязь параметров процесса сортовой прокатки ЛЬ, т, с, R, Н, Лй с величиной коэффициента трения f.p, а также значениями величин концентрации К и расхода бм масла.

Перед началом прокатки оператор вводит в устройство через блок 30 ввода данных значения уставок Ьь bo, т, с, h, H, R, f а, так как в этот момент прокатываемой полосы в линии прокатки нет и фотодатчи5

50 ки 28 и 29 не фиксируют наличие металла, то ключ 2 закрыт, значения уставок bo и bi, подаваемые на первый и второй входы сумматора 5, сравниваются в нем и результат сравнения Ah=bi † поступает в блок 15 вычисления коэффициента трения

f.p, куда вводятся также значения уставок: m, с, h, Н, R. Вычисленное значение коэффициента трения f.p через ключ 3 поступают в блок 16 определения концентрации водомасляной смеси, поскольку ключ 3 открыт сигналом «1» с первого выхода элемента ИЛИ вЂ” HE 9, поступающего на ключ 3 через элемент ИЛИ 8, так как на входе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 9 сигнал отсутствует ввиду отсутствия полосы в линии прокатки.

При этом ключ 4 заперт (следовательно, закрыт маршрут прохождения сигнала на блок 16 через блок 14 памяти), так как заперт элемент ИЛИ вЂ  10, на вход которого подается сигнал «1» с элемента ИЛИ—

HE 9. На выходе триггера 12 на данном этапе сформирован и поддерживается нулевой сигнал.

На второй и третий входы блока 16 определения концентрации вводятся значения уставок а и f и на его выходе формируется сигнал, значение которого соответствует значению концентрации К масла для получения необходимого значения коэффициента трения в очаге деформации. Далее значение К поступает на первый вход блока 17 определения расхода масла G, на второй вход которого поступает значение расхода воды в трубопроводе 24 с расходомера 22 воды, чье значение устанавливается обслуживающим персоналом с помощью клапана 20 ручной регулировки в зависимости от параметров прокатки. Блок

17 вычисляет величину расхода масла GM в зависимости от расхода воды б, для получения нужной концентрации К. Значение расхода масла поступает на первый вход сумматора 7, на второй вход которого поступает значение расхода масла бм„,„, измеренного расходомером 21 масла. Исполнительный механизм 18 в соответствии со значением величины расхода масла, полученного с сумматора 7, открывает клапан

19, регулирующий расход масла до тех пор, пока измеренное расходомером 21 значение расхода масла не сравняется с заданным, и на выходе сумматора 7 сигнал сравнения станет равным нулю: G M — G. =О. Водомасляная смесь заданной концентрации, полученная в смесителе 25, подается на валки (в очаг деформации) через форсунки

26 и 27.

С началом прокатки передний конец полосы фиксируется первым по ходу процесса фотодатчиком 28. Сигнал с его выхода поступает на второй вход элемента ИЛИ—

НЕ 10, поддерживая его запертым, а «О» на выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 10, в свою оче1475750 редь, поддерживает закрытым ключ 4, одновременно сигнал с фотодатчика 28 через элемент 11 задержки сигнала, реле 13 времени и элемента ИЛИ 8 поддерживает открытым ключ 3. Маршрут прохождения сигнала f.p от блока 15 до блока 16 на этом этапе не изменяется.

Передний конец полосы обычно имеет неправильную геометрию профиля (дефектен), поэтому расстояние от измерителя 1 до фотодатчика 29 устанавливается таким образом, чтобы в момент появления полосы в зоне фотодатчика 29 в зоне измерителя 1 уже находилось бы тело полосы нормального сечения, т. е. время задержки п рохождения сигнала на элементе 11 задержки, который изменит работу схемы, должно быть не меньше времени прохождения полосы между фо- одатчиками 28 и 29, т. е. т)т (28 — 29) .

Передний конец полосы попадает в измеритель 1 размеров полосы, измеренное значение фактической ширины полосы Ь-. с которого поступает на первый вход сумматора 6, на второй вход которого вводится уставка b от блока 30. При прохождении переднего конца полосы в зоне фотодатчика 29 сигналом с него открывается ключ 2 и значения величин уставки bi и измеренного размера полосы

b-..- сравниваются в сумматоре 6, а значение разницы Л=Ь вЂ” b- поступает на третий вход сумматора 5, в результате чего на его выходе формируется сигнал Ab=bi— — bp — Л, значение которого передается на блок 15 вычисления коэффициента трения, в котором, если А>0, т. е. b-" b, определяется новое значение коэффициента трения

fTр, потребующего иного расхода масла 6 (иной концентрации водомасляной смеси) в целях изменения коэффициента трения в очаге деформации для изменения величины уширения полосы в сторону приближения ее значения к значению уставки, т. е. чтобы

b =b" и, следовательно, А=О. Одновременно элемент ИЛИ вЂ  9 запирается сигналом от фотодатчика 29, на его выходе исчезает сигнал «1», но в этот же момент срабатывает элемент 11 задержки сигнала и пропускает сигнал наличия полосы через реле 13 времени и элемент ИЛИ 8 на ключ 3, который продолжает оставаться открытым. Отключение элемента ИЛИ вЂ” НЕ 9 влечет за собой включение ключа 4, так как элемент ИЛИ вЂ” HE 10 остается запертым сигналом с фотодатчика 28. Устройство, используя эффект обратной связи, корректирует величину расхода масла GM, что приводит к сближению и равенству величин

bi иь....

Задний конец полосы также всегда дефектен по геометрии, его размеры не должны повлиять на настройку системы, поэтому расстояние между фотодатчиком 28 и измерителем 1 устанавливается таким, чтобы при

1О !

55 выходе заднего конца полосы из зоны фотодатчика 28 ее тело в зоне измерителя 1 было бы еще правильной геометрической формы.

В момент выхода полосы из зоны фотодатчика 28 устройство запоминает и фиксирует то, последнее, значение расхода масла, которое соответствовало установившемуся процессу прокатки. Это происходит следующим образом: в момент выхода полосы из зоны фотодатчика 28 на входе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 10 появляется сигнал «О», а на его выходе появляется сигнал «1», который открывает ключ 4, и значение величины коэффициента трения f.p, которое имеет место в данный момент в очаге деформации, поступает на блок 14 памяти, запоминается в нем и уже из него начинает поступать на первый вход блока 16 определения концентрации. Вместе с тем в момент выхода полосы из зоны фотодатчика 28 и снятии при этом сигнала в реле 13 времени поддержки сигнала ключ 3 поддерживается открытым сигналом с реле

13 времени, через элемент ИЛИ 8 на второй вход ключа 3. Время, в течение которого происходит эта поддержка, должно быть не менее времени запоминания блоком 14 памяти переданной на него информации о значении f7ð. После этого ключ 3 упирается, так как на выходе элемента ИЛИ вЂ” НЕ 9 сигнал отсутствует, поскольку на его вход продолжает поступать сигнал с фотодатчика 29. Кроме того, в момент появления сигнала «1» на выходе элемента ИЛИ вЂ 

10 он не только включает ключ 4, но и перебрасывает триггер 12 в другое устойчивое состояние и на его выходе появляется сигнал «1», который, поступая на второй вход элемента ИЛИ вЂ” НЕ 9, поддерживает его запертым.

В исполнительную схему устройства от блока 14 памяти поступает сигнал, значение которого соответствует величине контактного трения fTp на момент окончания прокатки данной полосы. Это необходимо для того, чтобы в период времени между прокаткой последующей полосы и предыдущей не происходило рассогласование системы во избежание потери времени на восстановление настройки.

Прохождение дефектным задним концом полосы мимо измерителя 1 и выход его из зоны фотодатчика 29 не меняет в настройке системы, так как искаженное значение размеров полосы, измеренное в этот момент в измерителе 1, и соответствующее ему значение величины коэффициента контактного трения не пройдут в исполнительную схему через закрытый ключ 3 (он будет закрыт, так как даже после выхода полосы из зоны фотодатчика 29 элемент ИЛИ вЂ” НЕ

9 будет заперт сигналом «1» с триггера 12).

При заходе новой полосы в зону фотодатчика 28 логика работы устройства в це1475750

10

Формула изобретения

9 лом остается прежней, но дополнительно с открытием ключа 3 сигналом наличия металла в зоне фотодатчика 28 через элемент

11 задержки и реле 13 времени этот сигнал одновременно проходит в виде команды на стирание информации с блока 14 памяти и таким образом, с этого момента на блок

16 определения концентрации значение сигнала от блока 15 будет поступать на прямую через ключ 3, а с блока 14 памяти сигнал будет отсутствовать. Кроме того, одновременно со стиранием информации с блока 14 памяти этот сигнал перебрасывает триггер 12 в другое устойчивое состояние и на его выходе, появляется сигнал «О».

Выполняемые устройством операции повышают в процессе прокатки точность геометрических размеров полосы при сортовой прокатке и упрощают настройку прокатного стана.

Устройство для автоматического регулирования размеров полосы при сортовой прокатке, содержащее две форсунки, два запорного механизма, исполнительный механизм, бак с маслом и насос, отличающееся тем, что, с целью повышения точности геометрических размеров полосы при сортовой прокатке, а также упрощения настройки прокатного стана, оно снабжено измерителем размеров полосы, тремя ключами и тремя сумматорами, двумя элементами

ИЛИ вЂ” НЕ, элементом ИЛИ, элементом задержки, триггером, реле времени, блоком вычисления коэффициента трения, блоком памяти, блоком определения концентрации гехнологической смазки, блоком определения расхода масла, расходомерами масла и воды, смесителем, двумя фотодатчиками, блоком ввода данных, причем входы первого сумматора соединены с первым и вторым выходами блока данных и выходом первого

7b ключа, входы которого соединены с выходами второго сумматора и первого фотодатчика, входы второго сумматора соединены с выходами измерителя размеров полосы и с первым выходом блока ввода данных, входы блока вычисления коэффициента трения соединены с выходом первого сумматора и первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами блока ввода данных, выход блока вычисления коэффициента трения соединен с первым входом второго ключа, второй вход которого соединен с выходом элемента

ИЛИ вЂ” HE, входы которого соединены с выходами первого элемента ИЛИ вЂ” HE и реле времени, вход которого через элемент задержки соединен с выходом второго фотодатчика и выходы которого и первого элемента ИЛИ вЂ” НЕ соединены входами второго элемента ИЛИ вЂ” НЕ, выход которого соединен с управляющим входом третьего ключа и S-входом триггера, выход второго ключа соединен соответственно с первым входом блока определения концентрации технологической смазки и вторым входом третьего ключа, выход которого соединен с первым входом блока памяти, второй вход блока памяти и R-вход триггера соединены с выходом элемента задержки, выход триггера соединен с первым входом первого элемента ИЛИ вЂ” НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого фотодатчика, второй и третий входы блока определения концентрации технологической смазки соединены соответственно с восьмым и девятым выходами блока ввода данных, выход блока определения концентрации технологической смазки соединен с первым входом блока определения расхода масла, второй вход которого соединен с расходомером воды, выход блока определения расхода масла соединен с расходомером масла, выход третьего сумматора соединен с исполнительным механизмом запорного механизма подачи масла.

1475750

Составитель А. Сергеев

Редактор О. Спесивых Техред И. Верее Корректор М. Самборская

Заказ 1930/! 3 Тираж 460 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101