Способ работы для ввода прокатываемого материала в прокатную клеть прокатного стана, управляющее устройство, носитель данных и прокатный стан для прокатки прокатываемого материала в форме полосы
Изобретение относится к прокатному стану для прокатки прокатываемого материала, в частности полосы металла, и способу управления вводом прокатываемого материала, в частности полосы металла, в прокатную клеть прокатного стана. Прокатный стан содержит прокатную клеть с рабочими валками и управляющее устройство, причем прокатываемый материал имеет головную часть и подается в прокатную клеть со скоростью (Ve, Ve') головной части прокатываемого материала, причем рабочие валки образуют очаг (G, G') деформации, при этом управляющее устройство регулирует прокатную клеть таким образом, что перед входом головной части прокатываемого материала в очаг (G, G') деформации рабочие валки вращаются с окружной скоростью (Vu, Vu2, Vu2'), равной скорости (Ve, Ve') головной части прокатываемого материала, перед вводом головной части прокатываемого материала в очаг (G, G') деформации очаг (G, G') деформации в вертикальном направлении установлен на толщину (Dw) прокатываемого материала со стороны входа, и при или после входа головной части прокатываемого материала в очаг (G, G') деформации последний замыкается на предварительно определенное значение, и, по существу, одновременно с замыканием очага (G, G') деформации окружная скорость (Vu, Vu2, Vu2') рабочих валков изменяется в зависимости от состояния замыкания очага (G, G') деформации, в частности повышается. Обеспечивается повышение срока службы рабочих валков и повышение производительности прокатного стана. 4 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.
Изобретение относится к способу работы для ввода прокатываемого материала, в частности полосы металла, в прокатную клеть прокатного стана. Кроме того, изобретение относится к управляющему устройству для прокатного стана, носителю данных и к прокатному стану для прокатки прокатываемого материала, в частности, полосы металла.
При изготовлении заготовки, как правило, из жидкого прокатываемого материала отливается пруток или сляб, которые затем дополнительно обрабатываются для получения заготовки. Для этого они, как правило, обрабатываются посредством стана горячей и/или холодной прокатки.
При вводе или заправке прокатываемого материала в прокатную клеть часто происходят явления изнашивания на рабочих валках прокатной клети и/или наносится ущерб пропускной способности из-за процесса ввода. Явления изнашивания на рабочих валках обусловлены тем, что входящий в прокатную клеть прокатываемый материал соударяется с наружной боковой поверхностью рабочих валков, что приводит к так называемым «отпечаткам валков». В зависимости от размеров таких повреждений рабочих валков в соответствующем случае требуется немедленная замена валков, и, тем самым, имеет место высокий износ валков.
В прокатных станах в настоящее время используются различные способы для ввода прокатываемого материала в прокатную клеть или в прокатный стан, чтобы избежать подобных повреждений рабочих валков.
Например, со стороны оператора, известно введение прокатываемого материала в прокатный стан таким образом, что сначала все прокатные клети прокатного стана открываются, прокатываемый материал вводится в весь прокатный стан, затем все прокатные клети закрываются, и затем начинается процесс прокатки, предпочтительно непрерывный процесс прокатки. Следствием этого является высокий показатель отходов прокатываемого материала, приходящихся на процесс введения. Отходы прокатываемого материала в этом случае составляют длину всего прокатного стана на каждый процесс введения. В особенности при прерывистой прокатке, то есть в случае так называемых установок порционной загрузки, снижение эффективности прокатного стана из-за подобного процесса введения является значительным, так как потери прокатываемого материала имеют место для каждого сляба. Кроме того, этот способ требует высоких временных затрат, так как он проводится вручную.
В качестве альтернативы, также на стороне оператора, известно введение прокатываемого материала в прокатную клеть, причем прокатная клеть уже установлена на очаг (зону) деформации, который со стороны выпуска обеспечивает уменьшенную толщину прокатываемого материала. Здесь прокатываемый материал очень медленно вводится в прокатную клеть, чтобы поддерживать повреждение рабочих валков минимально возможным. Кроме того, окружная скорость рабочих валков заметно выше, чем скорость вводимого прокатываемого материала. Окружная скорость рабочих валков уже настроена на выходную толщину прокатываемого материала на выходе из прокатной клети. Повреждение рабочих валков здесь, с одной стороны, невозможно устранить полностью, а с другой стороны, требуемая незначительная скорость на стороне входа прокатываемого материала приводит к ущербу для пропускной способности.
В качестве еще одной меры снижения повреждений рабочих валков при вводе прокатываемого материала в прокатную клеть известны специальные типы режимов работы, такие как заострение и нанесение смазочного материала, в частности масла или масляной эмульсии, на прокатываемый материал. Эти специальные типы режимов работы также создают помехи оптимизированному по пропускной способности ходу производственного процесса и, таким образом, также наносят ущерб пропускной способности.
Задачей настоящего изобретения является создание способа работы и прокатного стана, с помощью которых срок службы рабочих валков и производительность прокатного стана повышаются.
Эта задача в части способа решается способом работы для введения прокатываемого материала, в частности полосы металла, в прокатную клеть прокатного стана, причем прокатный стан содержит прокатную клеть с рабочими валками и управляющее устройство, причем прокатываемый материал имеет головную часть прокатываемого материала и подается в прокатную клеть со скоростью головной части прокатываемого материала, причем рабочие валки образуют очаг деформации, при этом управляющее устройство регулирует очаг деформации таким образом, что перед входом головной части прокатываемого материала в очаг деформации рабочие валки вращаются с окружной скоростью, которая по существу равна скорости головной части прокатываемого материала, что перед вводом головной части прокатываемого материала в очаг деформации очаг деформации в вертикальном направлении установлен, по существу, на толщину прокатываемого материала со стороны входа, и что при или после входа головной части прокатываемого материала в очаг деформации последний замыкается на предварительно определенное значение, и, по существу, одновременно с замыканием очага деформации окружная скорость рабочих валков изменяется в зависимости от состояния замыкания очага деформации, в частности повышается.
Изобретение может применяться как для одноклетьевых прокатных станов, так и для многоклетьевых прокатных станов. То есть прокатный стан содержит, по меньшей мере, одну прокатную клеть. Изобретение равным образом применимо для станов холодной прокатки и для станов горячей прокатки.
С помощью соответствующего изобретению способа работы можно почти полностью избегать повреждений рабочих валков при введении прокатываемого материала в прокатную клеть. Кроме того, отходы прокатываемого материала, по сравнению с известными способами, заметно снижаются. Кроме того, способ может предусматриваться для общепринятых скоростей прокатки, то есть не требуется специальный режим работы, который по причинам времени приводит к снижению пропускной способности. Тем самым производительность прокатного стана заметно повышается.
Очаг деформации формируется наружными боковыми поверхностями двух рабочих валков, причем кратчайшее расстояние между верхним и нижним рабочими валками по нормали к наружной боковой поверхности определяет вертикальную протяженность очага деформации. Очаг деформации в направлении ширины прокатываемого материала может иметь различные вертикальные протяженности, которые обусловлены, например, формой шлифовки валков, изнашиванием валков, термическим натяжением валков или изгибом валков.
В качестве головной части прокатываемого материала, головной части полосы или начала полосы обозначается обращенный к прокатной клети конец прокатываемого материала или полосы, входящей в прокатную клеть, в то время как основанием прокатываемого материала или полосы, также называемым концом полосы, является отвернутый от прокатной клети конец прокатываемого материала или полосы, входящей в прокатную клеть.
Скорость головной части прокатываемого материала может, например, определяться посредством датчиков скорости. Управляющее устройство управляет окружной скоростью рабочих валков таким образом, что окружная скорость рабочих валков, по существу, в момент времени входа головной части прокатываемого материала в очаг деформации равна скорости головной части прокатываемого материала. За счет этого можно избежать того, что между наружной боковой поверхностью рабочих валков и прокатываемым материалом или головной частью прокатываемого материала имеет место значительная разница между окружной скоростью и скоростью головной части прокатываемого материала, то есть высокая величина относительной скорости между прокатываемым материалом и наружной боковой поверхностью рабочих валков, что могло бы привести к повреждению рабочих валков. Под окружной скоростью понимается путевая скорость фиксированной точки на наружной боковой поверхности рабочего валка, которая вследствие вращения рабочего валка описывает, по существу, круговую траекторию.
Также, по существу, перед входом головной части прокатываемого материала в очаг деформации очаг деформации устанавливается, по существу, на толщину входящей головной части прокатываемого материала. С одной стороны, тем самым рабочие валки не подвергаются опасности того, что вследствие вводимого в очаг деформации прокатываемого материала, в частности, их кромки повреждаются. С другой стороны, установочный ход для замыкания очага деформации является по возможности малым. Очаг деформации устанавливается, таким образом, примерно на толщину входящей головной части прокатываемого материала. Очаг деформации может быть несколько меньше или несколько больше, чем толщина головной части прокатываемого материала. Предпочтительным образом очаг деформации раскрыт несколько шире, чем толщина входящей головной части прокатываемого материала. Определение положения головной части прокатываемого материала осуществляется, например, посредством отслеживания головной части прокатываемого материала или отслеживания прокатываемого материала, которое использует опорные точки и известную из процесса прокатки или известную оператору скорость головной части прокатываемого материала или скорость прокатываемого материала, чтобы определить положение головной части прокатываемого материала.
В качестве альтернативы, но подвергаясь опасности повреждения рабочих валков, возможно очаг деформации установить несколько меньшим, чем толщина головной части прокатываемого материала. Когда прокатываемый материал достигает очага деформации, последний несколько отжимается (упруго деформируется), так как прокатываемый материал толще, чем высота очага деформации. Отжимание очага деформации при входе головной части прокатываемого материала в очаг деформации может предпочтительным образом использоваться как запускающий сигнал для активизации усилия прокатки или для нагрузки очага деформации. Отслеживание прокатываемого материала здесь не требуется обязательным образом, чтобы установить момент времени ввода в очаг деформации. Потери прокатываемого материала для конечного продукта можно тем самым, при обстоятельствах, снизить дополнительно.
По существу, при или после входа головной части прокатываемого материала в очаг деформации очаг деформации на предварительно определенное значение замыкается, и, по существу, одновременно или синхронно с замыканием очага деформации окружная скорость рабочих валков изменяется в зависимости от очага деформации, то есть открытия очага деформации, в частности повышается. В качестве очага деформации или открытия очага деформации обозначается установка очага деформации, определяющая выходную толщину прокатываемого материала. В качестве альтернативы, может быть сформулировано, что очаг деформации замыкается на предварительно определенное значение, и, по существу, одновременно с замыканием очага деформации окружная скорость рабочих валков изменяется в зависимости от толщины прокатываемого материала на стороне выхода, в частности повышается относительно скорости входа прокатываемого материала. В особенности, окружная скорость рабочих валков изменяется, в зависимости от очага деформации, до окружной скорости, определяемой посредством предварительно определенной величины очага деформации.
При этом окружная скорость, с учетом действующих при прокатке законов массового потока или законов сохранения объема, изменяется таким образом, что, по существу, при достижении на стороне выхода желательной толщины прокатываемого материала окружная скорость наружной боковой поверхности рабочих валков согласована с толщиной прокатываемого материала на стороне выхода в соответствии с вышеупомянутыми закономерностями.
Во время синхронного изменения окружной скорости и очага деформации за счет повышения усилия прокатки до значений, заданных посредством желательной толщины прокатываемого материала на стороне выхода, существует, как правило, нелинейное соотношение между изменением усилия прокатки и изменением окружной скорости наружной боковой поверхности рабочих валков.
Желательная толщина прокатываемого материала на стороне выхода или открытие желательного очага деформации может, например, вручную выбираться оператором прокатного стана или вычисляться и задаваться на модели прокатки.
В предпочтительном выполнении изобретения на стороне входа и/или на стороне выхода перед и/или после прокатной клети измеряется напряжение натяжения прокатываемого материала, причем управляющее устройство таким образом управляет исполнительным средством для воздействия на напряжение натяжения, что, в зависимости от измеренного напряжения натяжения, устанавливается предусмотренное напряжение натяжения прокатываемого материала. За счет этого устраняются ошибки натяжения прокатываемого материала, которые могли бы возникать при вводе прокатываемого материала в, по меньшей мере, одну прокатную клеть. В качестве исполнительного средства для воздействия на напряжение натяжения прокатываемого материала может рассматриваться прокатная клеть или также ролики, предусмотренные для установки напряжения натяжения прокатываемого материала. Для многоклетьевого прокатного стана особенно предпочтительным является, если прокатный стан имеет первую и расположенную после первой вторую прокатную клеть, в которые прокатываемый материал вводится последовательно, причем между первой и второй прокатной клетью предусмотрено устройство для измерения натяжения прокатываемого материала, причем управляющее устройство при и/или после ввода прокатываемого материала в очаг деформации второй прокатной клети управляет первой и/или второй прокатной клетью таким образом, что устанавливается напряжение натяжения, предусмотренное для прокатываемого материала.
В другом предпочтительном выполнении изобретения управляющее устройство управляет исполнительным средством для воздействия на напряжение натяжения прокатываемого материала таким образом, что посредством заранее рассчитанных на модели прокатки управляющих параметров поддерживается предусмотренное для прокатываемого материала напряжение натяжения. Предварительное вычисление обеспечивает то, что ошибка напряжения натяжения прокатываемого материала известна уже перед ее возникновением, и что исполнительное средство с помощью управляющего устройства регулируется таким образом, что ошибка натяжения для прокатываемого материала не возникает, а напротив предусмотренное напряжение натяжения поддерживается для прокатываемого материала. Особенно является предпочтительным, что управляющее устройство посредством заранее рассчитанных на модели прокатки управляющих параметров управляет первой и/или второй прокатными клетями таким образом, что устраняется отклонение напряжения натяжения прокатываемого материала от предусмотренного напряжения натяжения для прокатываемого материала.
Указанная выше задача решается соответствующим образом посредством управляющего устройства для прокатного стана, которое имеет машиночитаемый программный код, который включает в себя управляющие команды, которые побуждают управляющее устройство выполнять способ работы по любому из пунктов 1-3.
Изобретение также распространяется на носитель данных с сохраненным на нем машиночитаемым программным кодом для выполнения способа работы по любому из пунктов 1-3, когда программный код выполняется управляющим устройством для прокатного стана.
Указанная задача в части устройства решается прокатным станом для прокатки прокатываемого материала, в особенности полосы металла, причем прокатный стан содержит прокатную клеть с рабочими валками и управляющее устройство, причем прокатываемый материал имеет головную часть прокатываемого материала и подается в прокатную клеть со скоростью головной части прокатываемого материала, причем рабочие валки образуют очаг деформации, при этом прокатная клеть управляющим устройством управляется таким образом, что перед входом головной части прокатываемого материала в очаг деформации рабочие валки вращаются с окружной скоростью, которая по существу равна скорости головной части прокатываемого материала, что перед входом головной части прокатываемого материала в очаг деформации очаг деформации в вертикальном направлении установлен, по существу, на толщину прокатываемого материала со стороны входа, и что при или после входа головной части прокатываемого материала в очаг деформации последний замыкается на предварительно определенное значение, и, по существу, одновременно с замыканием очага деформации окружная скорость рабочих валков изменяется в зависимости от очага деформации, в частности, повышается. Посредством такого выполнения прокатного стана срок службы рабочих валков повышается, и производительность прокатного стана повышается.
В предпочтительном выполнении соответствующего изобретению прокатного стана со стороны входа и/или со стороны выхода пред и/или после прокатной клети может измеряться напряжение натяжения, причем с помощью управляющего устройства исполнительное средство для воздействия на натяжение прокатываемого материала регулируется таким образом, что в зависимости от измеренного напряжения натяжения устанавливается предусмотренное напряжение натяжения прокатываемого материала. За счет этого можно устранить ошибки натяжения в напряжении натяжения прокатываемого материала. Для многоклетьевого прокатного стана особенно предпочтительным является, если прокатный стан имеет первую и расположенную после первой вторую прокатную клеть, в которые прокатываемый материал вводится последовательно, причем между первой и второй прокатной клетью предусмотрено устройство для измерения натяжения прокатываемого материала, причем управляющее устройство при и/или после входа прокатываемого материала в очаг деформации второй прокатной клети управляет первой и/или второй прокатной клетью таким образом, что устанавливается напряжение натяжения, предусмотренное для прокатываемого материала.
В другом предпочтительном выполнении изобретения управляющее устройство управляет исполнительным средством для воздействия на натяжение прокатываемого материала таким образом, что посредством заранее рассчитанных на модели прокатки управляющих параметров поддерживается предусмотренное для прокатываемого материала напряжение натяжения. С использованием предварительно вычисленных управляющих параметров можно манипулировать ожидаемыми, но еще не возникшими ошибками напряжения и напряжение натяжения с помощью исполнительного средства регулировать таким образом, что ошибка натяжения не возникает или проявляется лишь в уменьшенном виде.
Другие преимущества изобретения следуют из приведенного ниже описания примера выполнения, поясняемого со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:
фиг.1 - схематичный вид фрагмента прокатного стана с полосой, входящей в прокатную клеть;
фиг.2 - схематичный вид фрагмента прокатного стана с полосой, помещенной в прокатную клеть;
фиг.3 - блок-схема для представления примерного хода выполнения соответствующего изобретению способа;
фиг.4 - график изменения во времени усилия прокатки для первой прокатной клети при вводе прокатываемого материала в прокатную клеть;
фиг.5 - график изменения окружной скорости рабочих валков первой прокатной клети, относящийся к представленному на фиг.4 графику изменения усилия прокатки;
фиг.6 - график изменения во времени усилия прокатки для второй прокатной клети, непосредственно следующей за первой, при вводе прокатываемого материала в прокатную клеть;
фиг.7 - график изменения окружной скорости рабочих валков для второй прокатной клети, относящийся к представленному на фиг.6 графику изменения усилия прокатки.
Фиг.1 показывает схематичный вид прокатного стана 1 с устройством 8 транспортировки прокатываемого материала и прокатной клетью 2. Прокатная клеть 2 имеет комплект рабочих валков 5 и комплект не показанных опорных валков. Управляющее устройство 6 операционно связано с прокатной клетью 2, так что оно может управлять функцией прокатной клети 2.
Для выполнения соответствующего изобретению ввода прокатываемого материала, в данном случае полосы 3 металла, в прокатную клеть 2 прокатного стана 1 в управляющем устройстве 6 сохранен схематично показанный на фиг.1 машиночитаемый программный код 21 для автоматического выполнения способа.
Программный код 21 может быть сохранен в управляющем устройстве 6 постоянно или временно. Например, как показано на фиг.1, машиночитаемый программный код 21 предоставляется управляющему устройству 6 с помощью носителя 20 данных однократно или многократно. После подачи машиночитаемого программного кода 21 на управляющее устройство 6 управляющее устройство 6 может выполнять соответствующий изобретению способ ввода полосы 3 металла в прокатную клеть 2, когда машиночитаемый программный код 21 выполняется.
На фиг.1 также показано устройство 8 транспортировки прокатываемого материала со стороны входа и со стороны выхода перед и, соответственно, после прокатной клети 2. На устройстве 8 транспортировки прокатываемого материала со стороны входа размещена полоса 3 металла с головной частью 4 полосы, которая имеет толщину Dw. Полоса 3 металла или головная часть 4 полосы перемещается со скоростью Ve головной части полосы к прокатной клети 2. На фиг.1 полоса 3 металла еще не достигла очага деформации G, образованного рабочими валками 5, то есть находится только перед входом в очаг деформации G.
На управляющее устройство 6 подаются толщина Dw головной части полосы, которая, например, была определена из измерения толщины полосы, и скорость Ve головной части полосы, которая была определена, например, с помощью датчиков скорости. Кроме того, на управляющее устройство 6 подается номинальная толщина SDa полосы 3 металла со стороны выхода. Номинальная толщина SDa полосы 3 металла со стороны выхода может, например, вычисляться на модели прокатки или выбираться соответствующим образом. Кроме того, на управляющее устройство 6 подаются другие параметры Р прокатки, которые имеют значение для изготовления желательного конечного продукта при заданных условиях прокатки.
Чтобы обеспечить возможность автоматического ввода полосы металла в прокатную клеть, не вызывая при этом повреждения на, по меньшей мере, одной из наружных поверхностей рабочих валков 5, прокатная клеть 2 управляется таким образом, что рабочие валки 5 перед встречей с полосой 3 металла в очаге деформации G вращаются с окружной скоростью Vu, которая, по существу, равна скорости Ve головной части полосы со стороны входа. Кроме того, очаг деформации G с помощью управляющего устройства 6 устанавливается, по существу, таким образом, что вертикальный раскрыв очага деформации G, по существу, соответствует толщине Dw головной части полосы для входящей головной части 4 полосы. Таким образом, перед входом полосы 3 металла в очаг деформации и, самое позднее, при входе полосы металла в очаг деформации справедливо соотношение: Dw≅G.
Прокатываемый материал или полоса металла входит затем в очаг деформации прокатной клети, когда головная часть прокатываемого материала или головная часть полосы проталкивается через плоскость, охватываемую продольными осями обоих рабочих валков прокатной клети.
Фиг.2 показывает схематично изображенный фрагмент прокатного стана 1, после того как полоса 3 металла была введена в прокатную клеть 2.
Очаг деформации G прокатной клети 2 на фиг.2 замкнут до предварительно вычисленного значения, так что установлена желательная толщина Da полосы 3 металла со стороны выхода. Первоначальное расположение рабочих валков 5 согласно фиг.1 показано на фиг.2 пунктиром. Фиг.2 показывает прокатный стан в момент времени явно после завершения процесса ввода в прокатной клети 2.
При вводе полосы 3 металла в прокатную клеть 2 очаг деформации G из фиг.1, предпочтительно перед, альтернативно после поступления головной части 4 полосы с фиг.1, замыкается. По существу, одновременно с замыканием очага деформации G на заданное значение, так что достигается номинальная толщина SDa полосы 3 металла со стороны выхода, окружная скорость Vu2 рабочих валков 5 изменяется согласованно со скоростью Va полосы со стороны выхода для полосы 3 металла, или согласованно с толщиной Da полосы со стороны выхода для полосы 3 металла, или согласованно с текущим раскрывом очага деформации G. По существу, с достижением номинальной толщины SDa полосы 3 металла со стороны выхода, окружная скорость Vu2 рабочих валков 5, по существу, равна скорости Va полосы со стороны выхода. Скорость Va полосы со стороны выхода для прокатной клети 2 также является скоростью Ve' головной части полосы со стороны входа для прокатной клети 2', следующей за прокатной клетью 2.
Окружная скорость Vu2 рабочих валков 5 после ввода в прокатную клеть 2, как правило, соразмерно выше, чем окружная скорость Vu2 рабочих валков 5 перед входом головной части 4 полосы в очаг деформации G согласно фиг.1.
В любом случае окружная скорость рабочих валков после завершения ввода прокатываемого материала в прокатную клеть повышена относительно имеющейся тогда скорости ввода полосы металла по сравнению с окружной скоростью непосредственно перед входом головной части полосы в очаг деформации относительно имеющейся к этому моменту времени скорости головной части прокатываемого материала.
Помещение полосы 3 металла в прокатную клеть 2' производится аналогично тому, как происходит помещение полосы 3 металла в прокатную клеть 2.
Посредством подобного способа ввода обеспечиваются заметно меньшие негативные влияния на пропускную способность и меньшие потери полосы 3 металла, чем при обычном способе, и одновременно рабочие валки 5 или 5' защищаются от повреждений поступающей полосой 3 металла.
Повышение производимого в прокатном стане 2 на полосу 3 металла усилия прокатки Fw2 при поступлении полосы 3 металла в очаг деформации G согласно фиг.1 качественно представлено на фиг.4. Соответствующий качественный ход, по существу, синхронного повышения окружной скорости Vu2 рабочих валков 5 прокатной клети 2 представлен на фиг.5.
На фиг.2 процесс прокатки полосы 3 металла выполнен уже настолько, что полоса металла введена также во вторую прокатную клеть 2', расположенную после прокатной клети 2. Как только прокатная клеть 2' начинает воздействовать как ведущий элемент на полосу 3 металла, активируется или включается регулирование натяжения полосы управляющим устройством 6. Посредством измерительного ролика 9, предпочтительно с момента времени, при котором прокатная клеть 2' начинает воздействовать как ведущий элемент на полосу 3 металла, определяется напряжение натяжения полосы 3 металла.
За счет входа полосы 3 металла в очаг деформации G' прокатной клети 2' или с началом уменьшения толщины полосы 3 металла в прокатной клети 2' могут иметь место ошибки в натяжении полосы, ввиду условий потока материала и регулирования прокатных клетей 2, 2'. Они являются нежелательными, и их можно избежать, или они могут быть устранены посредством регулирования натяжения полосы.
Натяжение полосы 3 металла может устанавливаться посредством подходящего исполнительного средства 7. Исполнительным средством 7 могут быть сами прокатные клети 2, 2', причем окружная скорость рабочих валков 5, 5' и/или установочное усилие применяются в качестве регулирующего воздействия при установке натяжения полосы. Также могут применяться дополнительные, известные специалисту исполнительные средства для установки напряжения натяжения полосы 3 металла, например подходящие для этого регулируемые ролики 9.
За счет регулирования натяжения полосы можно, с одной стороны, устранить ошибку напряжения натяжения после ее возникновения или, с другой стороны, избежать путем предварительного расчета. Предварительный расчет возможен с применением модели прокатки. Подобные модели прокатки известны, например, из работы «Adaptive Rolling Model for a Cold Strip Tandem Mill», Kurz et al., AISE, Pittsburg 2001. Также имеется множество других источников для полезных для применения моделей прокатки для предварительного расчета ошибки натяжения, а также для предварительного расчета номинальной толщины SDa полосы 3 металла со стороны выхода.
Уже проявившаяся и зарегистрированная посредством измерительного ролика 9 ошибка натяжения устраняется посредством регулирования исполнительного средства 7 для воздействия на напряжение натяжения, как, например, по меньшей мере, одной прокатной клети 2 или 2', между которым возникает ошибка натяжения, или другого подходящего исполнительного средства, например, не показанного петлевого подъемника.
Показанная на фиг.3 диаграмма показывает примерную форму выполнения способа для ввода прокатываемого материала в прокатную клеть прокатного стана. На диаграмме предполагается, что полоса металла подается в первую прокатную клеть прокатного стана и должна быть введена в прокатную клеть, причем за первой прокатной клетью расположена вторая прокатная клеть.
На первом этапе S1 способа перед входом головной части полосы в первую прокатную клеть определяется скорость головной части полосы для полосы металла и подается на управляющее устройство. Скорость головной части полосы может определяться посредством информации с рабочих роликов, приводящих в движение полосу металла, или путем измерения. Посредством этой информации управляющее устройство регулирует рабочие валки на этапе S3 способа таким образом, что они вращаются с окружной скоростью, которая, по существу, равна скорости полосы для полосы металла, входящей в очаг деформации. Также перед входом головной части полосы или начала полосы в очаг деформации первой прокатной клети на этапе S2 способа определяется толщина головной части полосы для головной части полосы, входящей в первую прокатную клеть, и подается на управляющее устройство. На основе поданной толщины головной части полосы управляющее устройство регулирует прокатную клеть на этапе S4 способа таким образом, то раскрыв очага деформации в вертикальном направлении, по существу, равен толщине головной части для входящей в прокатную клеть толщины головной части.
На следующем этапе S5 способа поверяется, поступила ли уже головная часть полосы в очаг деформации, например, посредством отслеживания головной части полосы. Если головная часть полосы еще не достигла очага деформации, то, при необходимости, может быть проведен еще один цикл, то есть актуализация скорости головной части полосы и толщины головной части полосы, и прокатная клеть может регулироваться для установки окружной скорости и очага деформации соответствующим образом с помощью управляющего устройства.
Если головная часть полосы вошла в очаг деформации, то очаг деформации на этапе S6 способа нагружается, то есть усилие прокатки, действующее на полосу металла, например, исходя из нулевого усилия, повышается. Вначале усилие прокатки настолько мало, что не происходит никакого уменьшения толщины полосы металла. Прокатная клеть действует в этом случае как ведущее устройство. Если усилие прокатки превышает пороговое усилие прокатки, то начинается уменьшение толщины полосы металла. По существу, с вводом уменьшения толщины полосы металла окружная скорость рабочих валков изменяется в зависимости от уменьшения толщины полосы металла на этапе S7 способа.
Если очаг деформации еще установлен на заданное значение, определенное, например, на модели прокатки, что проверяется на этапе S8 способа, то усилие прокатки на полосу металла далее повышается согласно этапу S6 способа.
Повышение окружной скорости осуществляется таким образом, что произведение толщины полосы со стороны выхода или текущего раскрыва очага деформации и окружной скорости рабочих валков в любой момент времени, по существу, является той же самой постоянной. С достижением заданного значения очага деформации тогда также достигается, по существу, поддерживаемая постоянной номинальная окружная скорость рабочих валков. Достижение номинальной окружной скорости или заданной величины очага деформации устанавливается на этапе S8 способа.
Если в процессе ввода возникает нежелательное отклонение хода изменения окружной скорости по отношению к ходу изменения усилия прокатки, то, как правило, имеет место ошибка в напряжении натяжения полосы металла.
Для хода изменения усилия прокатки и хода изменения окружной скорости на интервале времени, в котором очаг деформации замыкается до номинального значения, могут осуществляться различные задания. Например, может предусматриваться линейное повышение окружной скорости и, тем самым, линейное уменьшение толщины, что приводит к нелинейному ходу изменения усилия во времени. В качестве альтернативы, может задаваться линейный ход изменения усилия. В результате получается тогда нелинейное уменьшение толщины с линейно нарастающим усилием прокатки и, как следствие, нелинейное противоположно направленное повышение окружной скорости.
Параллельно по времени с изменением усилия прокатки и окружной скорости при вводе в прокатную клеть на этапе S9 способа измеряется напряжение натяжения полосы металла. Для этого используется, например, измерительный ролик.
На этапе S10 способа проверяется, имеется ли отклонение от желательного напряжения натяжения. Если никакого отклонения нет, то на следующем этапе S12 способа проверяется, завершен ли процесс ввода. Процесс ввода для соответствующей прокатной клети завершен в том случае, если достигнуты номинальные значения для усилия прокатки или для толщины прокатываемого материала на стороне выхода, или для заданного значения очага деформации и окружной скорости рабочих валков для соответствующей прокатной клети. Если на этапе S12 способа установлено, что процесс ввода еще не закончен, то выполняется новое измерение напряжения натяжения полосы металла с последующей проверкой.
Если на этапе S10 способа установлено, что напряжение натяжения отклоняется от предусмотренного напряжения натяжения для полосы металла, то на этапе S11 способа посредством исполнительного средства для воздействия на напряжение натяжения, которое может быть выполнено, например, как петледержатель и/или прокатная клеть, напряжение натяжения полосы металла снова устанавливается на предусмотренное напряжение натяжения. Это осуществляется, как правило, несколькими этапами. Напряжение натяжения посредством последовательного измерения напряжения натяжения и сравнения с предусмотренным напряжением натяжения регулируется до предусмотренного напряжения натяжения. В качестве альтернативы может использоваться предварительное вычисление, чтобы полностью избежать ошибки натяжения посредством соответствующего регулирования исполнительного средства для воздействия на напряжение натяжения.
Фиг.4 и фиг.5 показывают ход изменения усилия прокатки во времени или ход изменения окружной скорости рабочих валков во времени для прокатной клети 2 по фиг.1 или фиг.2 во время ввода полосы металла в прокатную клеть.
Непосредственно перед моментом времени t0 головная часть полосы металла входит в очаг деформации. Окружная скорость рабочих валков и очаг деформации к этому моменту времени, в соответствии с изобретением, уже установлены, например, исходя из более высокой или более низкой окружной скорости, на скорость головной части полосы.
Очаг деформации теперь посредством управляющего устройства замыкается, и на полосу металла, находящуюся между рабочими валками, воздействует линейно увеличивающееся усилие прокатки Fw2. До момента времени t1 не происходит никакого уменьшения толщины полосы металла, то есть рабочие валки прокатной клети действуют только как ведущие ролики. Рабочие валки, таким образом, движутся все еще с окружной скоростью, которая, по существу, равна скорости головной части полосы.
С момента времени t1 вводится уменьшение толщины полосы металла, то есть раскрыв очага деформации в вертикальном направлении уменьшается. Одновременно повышается окружная скорость рабочих валков. На основе линейного нагружения усилием полосы металла, представленного на фиг.4, осуществляется нелинейное уменьшение толщины. В соответствии с этим, согласно фиг.6, осуществляется увеличение окружной скорости рабочих валков прокатной клети.
Режим работы прокатной клети может быть сформирован обратным образом, то есть уменьшение толщины или повышение окружной скорости осуществляется линейно. Соответственно этому, полоса металла нагружается нелинейным усилием.
Однако в обоих случаях окружная скорость рабочих валков изменяется в зависимости от толщины прокатываемого материала со стороны выхода.
С достижением номинальной толщины полосы металла, выходящей из прокатной клети к моменту времени t2, которая затем регулируется до постоянного значения, достигается, по существу, значение окружной скорости, также согласованное с номинальной толщиной полосы металла, которое затем поддерживается, по существу, постоянным.
Представленные на фиг.4 и фиг.5 графики изменения являются идеализированными. Отклонения от качественных графиков изменения, ввиду ошибок натяжения, которые, например, обуславливают уменьшение скорости ввода в первую прокатную клеть, здесь не учитываются.
Фиг.6 и 7 показывают аналогичным образом временное изменение усилия прокатки или временной ход окружных скоростей рабочих валков для второй прокатной клети 2' по фиг.2. Здесь имеет место аналогичный процесс относительно ввода полосы металла в прокатную клеть 2 по фиг.2, причем полоса металла при вводе в прокатную клеть 2', по меньшей мере, частично прошла первую прокатную клеть 2 по фиг.1 или 2.
От момента времени t2, при котором установлена номинальная толщина полосы металла в прокатной клети 2, полоса металла, как правило, проходит еще длительность Δt, пока рабочие валки прокатной клети 2' по фиг.2 нагрузят полосу металла усилием.
Если полоса металла входит непосредственно перед моментом времени t2+Δt в очаг деформации прокатной клети 2' по фиг.2, то очаг деформации устанавливается соответственно толщине полосы металла, подаваемой в прокатную клеть. Рабочие валки вращаются таким образом, что они имеют окружную скорость, которая равна скорости головной части входящей полосы металла. Процесс установки окружной скорости рабочих валков на скорость головной части полосы представлен штриховыми линиями для различных выходных окружных скоростей рабочих валков на фиг.5 и фиг.6. Скорость головной части полосы металла перед прокатной клетью 2' по фиг.2, как правило, относительно выше, чем скорость головной части полосы металла перед прокатной клетью 2 по фиг.2.
С входом головной части полосы в очаг деформации прокатной клети 2' по фиг.2 очаг деформации замыкается, и, начиная с момента времени t2+Δt, на полосу металла оказывает воздействие линейно во времени нарастающее усилие прокатки Fw2'. До момента времени t3 усилие прокатки Fw2', воздействующее на полосу металла, не приводит к заметному потоку материала полосы металла. Поэтому до этого момента времени t3 окружная скорость рабочих валков прокатной клети 2' по фиг.2 равна скорости головной части входящей полосы. С момента времени t3, при котором вводится пластическая деформация полосы металла, окружная скорость рабочих валков изменяется соответственно толщине со стороны выхода полосы металла. Как только достигается по существу постоянная толщина со стороны выхода полосы металла, то есть, как правило, номинальная толщина со стороны выхода полосы металла, окружная скорость рабочих валков, по существу, постоянна. Это имеет место к моменту времени t4.
Тот эффект, что при начале пластической деформации скорость входа полосы в прокатную клеть снижается, и из-за этого происходят ошибки напряжения натяжения, так как скорость полосы со стороны выхода предыдущей прокатной клети 2 по фиг.2 выше, чем скорость полосы со стороны входа в прокатную клеть 2', как только начинается пластическая деформация, на схематичных диаграммах не учитывается. Устранение или предотвращение подобных ошибок напряжения натяжения достигается посредством регулирования натяжения полосы, причем оно, в числе прочего, может действовать на окружную скорость рабочих валков первой и второй прокатной клети 2 или 2' по фиг.2.
1. Способ управления вводом прокатываемого материала (3), в частности полосы металла, в прокатную клеть (2, 2') прокатного стана (1), причем прокатный стан (1) содержит прокатную клеть (2, 2') с рабочими валками (5, 5') и управляющее устройство (6), при этом прокатываемый материал (3) имеет головную часть (4) прокатываемого материала и подается в прокатную клеть (2, 2') со скоростью (Ve, Ve') головной части прокатываемого материала, причем рабочие валки (5, 5') образуют очаг (G, G') деформации, при этом посредством управляющего устройства (6) регулируют прокатную клеть (2, 2') таким образом, что перед входом головной части (4) прокатываемого материала в очаг (G, G') деформации рабочие валки (5, 5') вращают на этапе (S3) способа с окружной скоростью (Vu, Vu2, Vu2'), которая, по существу, равна скорости (Ve, Ve') головной части прокатываемого материала, причем перед вводом головной части (4) прокатываемого материала в очаг (G, G') деформации очаг (G, G') деформации на этапе (S4) способа устанавливают в вертикальном направлении, по существу, на толщину (Dw) прокатываемого материала со стороны входа, при этом при или после входа головной части (4) прокатываемого материала в очаг (G, G') деформации последний замыкают на этапе (S6) способа на предварительно определенное значение, и, по существу, одновременно с замыканием очага (G, G') деформации окружную скорость (Vu, Vu2, Vu2') рабочих валков (5, 5') изменяют на этапе (S7) способа в зависимости от состояния замыкания очага (G, G') деформации, в частности повышают.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стороне входа и/или на стороне выхода перед и/или после прокатной клети (2, 2') на этапе (S9) способа измеряют напряжение натяжения прокатываемого материала (3), причем посредством управляющего устройства (6) таким образом управляют исполнительными средствами (7, 2, 2', 9) для воздействия на напряжение натяжения покатываемого материала (3), что в зависимости от измеренного напряжения натяжения на этапе (S11) способа устанавливают предусмотренное напряжение натяжения прокатываемого материала (3).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что посредством управляющего устройства (6) управляют исполнительным средством (7, 2, 2', 9) для воздействия на напряжение натяжения прокатываемого материала (3) таким образом, что посредством заранее рассчитанных на модели прокатки управляющих параметров поддерживают предусмотренное для прокатываемого материала (3) напряжение натяжения.
4. Управляющее устройство (6) для управления вводом прокатываемого материала (3), в частности полосы металла, в прокатную клеть (2, 2') прокатного стана (1), содержащее машиночитаемый программный код (21), включающий управляющие команды для выполнения способа по любому из пп.1-3.
5. Носитель (20) данных с сохраненным на нем машиночитаемым программным кодом (21) для выполнения способа по любому из пп.1-3 с помощью управляющего устройства (6) по п.4.
6. Прокатный стан (1) для прокатки прокатываемого материала (3), в частности полосы металла, причем прокатный стан (1) содержит прокатную клеть (2, 2') с рабочими валками (5, 5') и управляющее устройство (6) для управления вводом прокатываемого материала (3), при этом прокатываемый материал (3) имеет головную часть (4) прокатываемого материала и подается в прокатную клеть (2, 2') со скоростью (Ve, Ve') головной части прокатываемого материала, причем рабочие валки (5, 5') образуют очаг (G, G') деформации, при этом управляющее устройство (6) выполнено с возможностью управления прокатной клетью (2, 2') таким образом, что перед входом головной части (4) прокатываемого материала в очаг (G, G') деформации рабочие валки (5, 5') вращаются с окружной скоростью (Vu, Vu2, Vu2'), которая, по существу, равна скорости (Ve, Ve') головной части прокатываемого материала, причем перед входом головной части (4) прокатываемого материала в очаг (G, G') деформации очаг (G, G') деформации в вертикальном направлении установлен, по существу, на толщину (Dw) прокатываемого материала со стороны входа, при этом при или после входа головной части (4) прокатываемого материала в очаг (G, G') деформации последний замыкается на предварительно определенное значение, и, по существу, одновременно с замыканием очага (G, G') деформации окружная скорость (Vu, Vu2, Vu2') рабочих валков изменяется в зависимости от очага (G, G') деформации, в частности повышается.
7. Прокатный стан по п.6, отличающийся тем, что со стороны входа и/или со стороны выхода перед и/или после прокатной клети (2, 2') может измеряться напряжение натяжения прокатываемого материала (3), причем с помощью управляющего устройства (6) исполнительное средство (7, 2, 2', 9) для воздействия на напряжение натяжения прокатываемого материала (3) регулируется таким образом, что в зависимости от измеренного напряжения натяжения устанавливается предусмотренное напряжение натяжения прокатываемого материала (3).
8. Прокатный стан по п.6 или 7, отличающийся тем, что управляющее устройство (6) управляет исполнительным средством (7, 2, 2', 9) для воздействия на напряжение натяжения прокатываемого материала (3) таким образом, что посредством заранее рассчитанных на модели прокатки управляющих параметров поддерживается предусмотренное для прокатываемого материала (3) напряжение натяжения.
