Устройство для автоматического поддержания постоянной толщины проката

 

Союз Советсиик

Социалистические

Реслублми

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii908456 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22)Заявлено 14 ° 07.80 (21) 2957351/22-02 с присоединением заявки № (51)М. Кл.

B 21 В 37/02 Ьеударстеанны11 кемнтет

СССР (23) П риоритет

Опубликовано 28. 02. 82 Бюллетень ¹ 8 ае делам нзабретеннй н открытий (53) УДК 621.771. .01(088.8) Дата опубликования описания 28 . 02 .82

И.N. Меерович, О.H. Евсеев, А.Я. Бибишев,:

И.Н. шичкин и Н.П. Пиянэин

Магнитогорский горно-металлургический и ститут им. Г.И. Носова и Магнитогорский металлург"я вский комбинат им. В.И. Ленина (72) Авторы изобретения (71) Заявители ;54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОДДЕРКАНИЯ

ПОСТОЯННОЙ ТОЛЦИНЫ ПРОКАТА

Изобретение относится к прокатному производству и может быть использовано в производстве тонколистового металла на станах холодной прокатки, имеющих индивидуальный привод валков клети.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство,.содержащее измеритель усилия прокатки, фильтр высоких частот, блок запоминания и сравнения, гереключатель, два блока задания соотношения частот вращения опорных валков и систему управления v.íäèaèäóàëüíûì электроприводом валков клети. Причем выход измерителя. усилия прокатки соединен со входом фильтра высоких частот, выход блока запоминания и сравнения соединен с первым входом переключателя, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго блоков задания соотношения частот вращения опорных валков (11.

Недостатками данного устройства являются низкая точность регулирования толщины полосы и сбои в работе, 5 так как фильтр высоких частот выделяет не только основную частоту биений опорных валков данной клети, но и частоты, обусловленные биениями валков соседних клетей, а также

10 частоты высших гармоник, которые практически присутствуют во всех клетях. В результате амплитуда переменной составляющей сигнала усиления прокатки, выделенная фильтром

15 высоких частот, не отражает взаимного положения эксцентриситетов опорных валков данной клети, что приводит к сбоям регулирования, к че20 точности поддержания постоянной толщины полосы.

Цель изобретения — повышение точности регулирования толщины полос пу. тем уменьшения влияния эксцентриси908456

1О тета опорных валков на толщину полосы.

1ос.тавленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее измеритель усилия прокатки, фильтр высоких частот, блок запоминания и сравнения, переключатель, два блока задания соотношения частот вращения опорных валков и систему управления индивидуальными электроприводами валков клети, причем выход измерителя усилия прокатки соединен со входом фильтра высоких частот, выход блока заполнения и сравнения соединен с первым входом переключателя, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго блоков задания соотношения частот. вращения опорных валков, дополнительно содержит блок полосовых фильтров, блок ключей, выпрямитель, фильтр низких частот,резистивный делитель, сумматор, два датчика частоты вращения валков и блок управления ключами, причем вход блока полосовых фильтров соединен с ьыходом фильтра высоких частот,а выходы блока полосовых фильтров сое. динены с первыми входами ключей блока ключей, вторые входы ключей соединены с выходами блока управления ключами, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения одного из рабочих валков, выход блока ключей через выпрямитель соединен со входом фильтра низких частот, выход которого соединен со входом резистивного делителя и первым входом блока запоминания и сравнения, второй вход которого соединен с выходом резистивного делителя, первый вход сумматора соединен с выходом переключателя, второй вход сумматора соединен с выходом блока деления, первый и второй входы которого соединены с выходами датчиков частоты вращения рабочих валков, а выход сумматора соединен с входом системы управления индивидуальным электроприводом валков клети, На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - график определения граничных частот полосовых фильтров.

Устройство для автоматического поддержания постоянной толщины проката включает в себя измеритель 1 усилия прокатки, выход которого

15 го

ЭО

Э5 ао

4 соединен с входом фильтра 2 высоких частот, выход которого соединен с входом блока 3 полосовых фильтров

4-6. Выходы блока 3 полосовых фильтров 4-6 соединены с первыми входами ключей 7-9 блока 10 ключей, а вторые входы ключей 7-9 соединены с выходами блока 11 управления ключами, вход которого соединен с выходом датчика

12 частот вращения одного опорного валка. Выход блока 10 ключей 7-9 соединен с входом выпрямителя 13, выход которого соединен с входом фильтра 14 низких частот. Выход фильтра 14 низких частот соединен с входом резистивного делителя 15 и с первым входом блока 16 запоминания и сравнения, а выход резистивного делителя 15 соединен с вторым входом блока 16 запоминания и сравнения.

Выход блока 16 запоминания и сравнения соединен с первым входом переключателя 17, второй вход которого соединен с выходом первого блока

l8 задания соотношения частот вращения опорных валков, третий вход соединен с выходом второго блока

19 задания соотношения частоты вращения опорных валков. Выход переключателя 17 соединен с первым входом сумматора 20, второй вход сумматора соединен с выходом блока

2 1 деления, входы которого соединены соответственно с выходами датчиков 22 и 12 частоты вращения рабочих валков 23 и 24 и, следовательно, опорных валков 25 и 26. Выход сумматора 20 соединен с входом системы 27 управления индивидуальным электроприводом, выход которой соединен с индивидуальным электроприводом 28 и 29 валков 23 и 24.

На фиг. 2 изображен график определения граничных частот полосовых фильтров. Все зависимости представлены для первых гармоник частот биения соответствующих опорных валков.

Прямая 1 - минимальная частота биения любого опорного валка последующей i + 1 клети, прямая 2 максимальная частота биения не базового опорного валка средней

i-той клети; прямая 3 - частота биения базового опорного валка i-той клети, прямая 4 - минимальная частота биения не базового опорного валка средней i-той клети; прямая

5 - максимальная частота биения

9084 и 10

4О

5 любого опорного валка предыдущей

3 — 1 клети.

Одной стрелкой показан порядок .определения граничных частот нижней сд „и и веРхней 1 и полосового фильтра для п-ro от %6 до п (Д (и ) поддиапаэона частот Враще ния базового опорного валка, двумя стрелками - порядок определения граничных частот нижней М н И+ ) верхней 4),„, и+1 полосового фильтра для и+1 от Иди„1до ц)ц,„ поддиапазона частот вращения базового опорного валка.

Устройство автоматического под- 1$ держивания постоянной толщины проката работает следующим образом.

В процессе прокатки опорным валкам 25 и 26 задаются разные частоты вращения от одного из блоков 18 gp или 19 задания соотношения скоростей. Заданное соотношение сКоростей поддерживается системой 27 управления индивидуального электропривода и сумматором 20. При этом сигнал усилия прокатки с выхода измерителя

1 усилия прокатки поступает на вход фильтра 2 высоких частот, который выделяет из общего сигнала усилия прокатки сигнал переменной составляющей сигнала усилия прокатки. Сигнал переменной составляющей общего сигнала усилия прокатки поступает на вход блока 3 полосовых фильтров 4-6,каждый из которых выделяет частоты, обусловленные частотой вращения опорных валков 25 и 26 в заданном поддиапазоне частоты вращения базового опорного валка 26.

Количество полосовых фильтров

4-6 блока 3 полосовых фильтров и их граничные частоты определяются по графику, представленному на фиг.2.

Для определенной установившейся скорости прокатки переменная состав- 45 ляющая общего усилия прокатки в клети содержит биения, основная частота которых равна полусумме частот вращения опорных валков этой клети.

Кроме того, если эксцентриситет валков будет иметь сложную форму, если будет иметь место периодическая раэнотолщинность подката, вызванная биениями валков соседних клетей, то возникают побочные частоты, не свя55 эанные с частотой вращения опорных валков данной клети.

В сигнал переменной составляющей усилия прокатки, выделенный с по5f 6 мощью фильтра 2 высоких частот, входят также .непериодические сигналы, обусловленные, например, работой нажимного устройства и непериодической раэнотолщинностью подката.

Наиболее близкими побочными частотами биений по отношению к частоте биений опорных валков данной клети будут частоты биений, вызванные опорными валками соседних клетей.

Для определения частот, вызванных биениями опорных валков соседних клетей, используется закон о по.стоянстве секундного объема для непрерывной прокатки. При этом условно прерывная прокатка в листовом стане горячей прокатки заменяется непрерывной, а связь между листовым станом горячей прокатки и листовым станом холодной прокатки условно заменяется ,непрерывной связью. Тогда закон при стсутствии уширения запишется б 1 6) "2

=Rzcd,(l+S,)h =Р Ы (1 В где R - радиус одного из опорных валков предыдущей i- 1 клети, м, частота вращения этого валка, рад/с, S, — опережение металла относительно опорного валка с радиусом R <, о. е.;

h, — толщина металла после предыдущей 1-1 клети, мм, R — радиус опорного валка 26 средней i-той клети, принятого за базовый,м;

41 — частота вращения базового опорного валка, рад/с;

S — опережение металла относи6 тельно базового опорного валка, о. е., h — толщина металла после средz ней i-той клети, мм;

Rz — радиус опорного валка 25 средней 1-той клети,непринятого за базовый, м;

4 2 - частота вращения этого опорного валка, рад/с;

S — опережение металга относительно валка с радиусом

В, o.e.;

R — радиус одного из опорных

Ъ валков последующей i+1 клети, и; (d — частота вращения этого

3 валка, рад/с;

908456

>,66(1+, ) Р l j I- 6 1+ 0) 1

С 1+ 1)1 1 16 1 1 1+ 3 3

cdz

Соотношение частот вращения

Р 1+Ь 6) г больше единицы но меньше -- 1+-,— - — lj, л: + з з

55 опережение металла относительно валка с радиусом з толщина металла после последующей i+1 клети,мм.

Учитывая, что частота биений каждого опорного валка равна частоте вращения его, то на основании записанногo выражения определяются частоты биений опорных валков соседних

i-I и i+1 клетей.

Дл последующей i+1 клети (1+S,) g

Исходя из конкретных режимов прокатки и режимов обжатий прокатываемого сортамента для данного стана определяется минимально возможное отноВ6 (1+56)1! шение —, --... и строится зависимость ы 1 = Е(и16), которая на фиг.2 представлена прямой 1.

Аналогично определяется частота биений, вызванная опорными валками предыдущей i-1 клети,,у Д 6) я

1 " "Б Г, (1. Ф и, исходя иэ максимально возможно1 6 1.1+ 6) г го отношения вЂ, вЂ, вЂ, строится зависимость М1 = f(ccf6). На фиг.2 она представлена прямой 5. Между прямыми 1 и 5 на фиг.2 показана прямая 3, которая отражает зависимость частоты биений базового опорного валка от частоты есо вращения.

Чтобы иметь возможность из сигнала переменной составляющей усилия прокатки выделить частоты биений опорных валков только средней i-той клети, частота биений не базового опорного валка 25 должна быть меньше частоты биений любого опорного валка последующей клети и больше частоты биений любого опорного валка предыдущей клети. Для этого зависимость частоты биений не базового опорного валка (3 1 -cd = fcdh должна лежать также между прямыми 1 и 5 (фиг.2), т.е. должно выполняться неравенство

8 задается с помощью первого блока 18. задания соотношения частот вращения, О. я а соотношение г- меньше единицы, но больше — (! — с помощью

R 6 .1+ST) hР „{ 1+Я, )Ъ, второго блока 19 задания соотношения частот вращения.

Для примера на фиг.2 приведена прямая 2, соответствующая условию

1< 1-1Й R 6,.1+ 6 )1 а

RÜ + 6)l ü и прямая 4, соответствующая условию R(1+Sg) h

" и, Ri 1+S,lh, По графику фиг.2) определяются поддиапазоны частот вращения базового опорного валка и соответствующие каждому этому поддиапазону граничные частоты полосовых фильтров. Например, п-ному поддиапазону частот вращения базового опорного валка QTcdgh до 4f> „+,> соответствует полосовой фильтр с граничными частотами cd « и cdyh и+1 поддиапазону от ц(б(п+ ) до ccl „ соответствует полосовой фильтр с граничными частотами

4Jqh1n+l) и cdirt(n+ ) . На соответствующие граничные частоты настраиваются полосовые фильтры 4-6 блока

3 полосовых фильтров и через ключи

7-9 блока 10 ключей попеременно подключаются к выпрямителю 1),когда частота вращения базового опорного валка лежит в соответствующем данному фильтру поддиапазоне частот вращения.

Определение поддиапазона частот вращения базового опорного валка осуществляется с помощью датчика

12 частоты вращения базового опорного валка и подключенного к его выходу блока 11 управления ключами, который своими выходами подключен к управляющим входам ключей 7-9 и включает один из них, когда скорость базового валка находится в соответствующем поддиапазоне частот вращения.

Сигнал, поступающий на вход выпрямителя 13, содержит непериодическую составляющу, обусловленную переключением полосовых фильтров 4-6, так как каждый полосовой фильтр имеет различный сдвиг по.фазе.Поэтому для уменьшения амплитуды не908456

9 периодического сигнала,а также для уменьшения влияния побочных частот, обусловленных ограниченной добротностью rloflocQBblx фильтров на процесс отыскания минимальных биений опорных валков средней клети, поиск производится по огибающей выпрямленного сигнала биений. Для этого сигнал с выхода выпрямителя 13 поступает на вход фильтра 14 низких частот. Основная частота огибающей биений равна (cdg-М ) и имеет максимальное значение при максимальной скорости прокатки, так как в этом случае абсолютная разница частот вращения опорных валков средней i-той клети, определяемая одним из блоков IS или 19 задания соотношения частот вращения, имеет наибольшее значение.

Граничная частота фильтра 14 низких частот выбирается большей

I или равной разности граничных частот послеДнего полосового фильтра блока 3 полосовых фильтров, который предназначен для выделения биений на максимальной скорости прокатки.

Сигналы побочных частот, ослабленные полосовыми фильтрами 4-6, в сигнале огибающей создают гармоники более высокой частоты по сравнению с частотой основной гармоники огибающей, но амплитуда у них гораздо меньше. Поэтому в кривой огибающей наряду с глобальными минимумами наблюдаются

35 частотные минимумы, Для того, чтобы устройство отыскивало глобальный минимум огибающей и не реагировало на частные минимумы, в блоке 16 запоминания и сравнения происходит сравне40 ние заполненного значения огибающей с уменьшенным на несколько процентов текущим значением огибающей.

Когда уменьшенное на несколько процентов текущее значение огибающей сравнивается с заполненным значением сгиб:1ющей, происходит реверс сигнала задания соотношения частот вращения

or.очных валков. для осуществления такого принципа

50 поиска глобального минимума огибающей выход фильтра 14 низких частот соединен с входом резистивного делителя

15 и с входом блока 16 запоминания, и сравнения,к другому входу блока 16

55 годсоединен выход резистивного делителя 15. В блоке 16 запоминания и сравнения происходит запоминание первоначального значения огибающей и ь

1О сравнение этого значения с уменьшенным текущим значением огибающей, которое поступает в блок 16 с выхода резистивного делителя 15.

Если текущее значение огибающей по сравнению с первоначально заполненным уменьшается, в блоке 16 происходит непрерывное запоминание уменьшающегося значения огибающей. При этом сигнал, поступающий с выхода блока 16 запоминания и сравнения на вход переключателя 17, нереверсируется и соотношение частот вращения опорных валков остается прежним.

Если происходит увеличение текущего значения огибающей, то в блоке

16 запоминается последнее минимальное значение огибающей, а увеличивающееся текущее значение огибающей, уменьшенное на несколько процентов за счет реэистивного делителя 15, сравнивается в блоке 16 с этим запомненным последним минимальным значением огибающей. Если происходит значительное в процентном отношении увеличение огибающей, то при равенстве запомненного минимального значения огибающей и увеличивающегося текущего значения огибающей, поступающего в блок 16 с выхода резистивного делителя 15, сигнал, поступающий с выхода блока 16 запоминания и сравнения на вход переключателя 17, реверсируется.

Есди lKe происходит незначительное увеличение огибающей, обусловленное более высокими гармониками, то уменьшенное через резистивный делитель 15 текущее значение огибающей остается меньше последнего заполненного значения огибающей и реверса выходного сигнала блока 16 не происходит.

Коэффициент уменьшения сигнала в резистивном делителе 15 в процессе эксплуатации можно регулировать в зависимости от амплитуды высших гармоник огибающей. Уменьшение его увеличивает погрешность регулирования, но оставляет устройство работоспособным. Точность и надежность работы устройства зависит от амплитуды высших гармоник огибающей, которая, в свою очередь, зависит от добротности применяемых в устройстве фильтров.

При реверсе сигнала, поступающего с выхода блока 16 запоминания и сравнения на вход переключателя 17, происходит отключение одного блока за8456

5О

11 90 дания соотношения частот вращения опорных валков, например блока 18, от сумматора 20 и подключения другого блока задания соотношения частот вращения, например блока 19, к сумматору 20 или наоборот. При этом соотношение частот вращения опорных валков меняется, т.е. если до реверса выходного сигнала с блока 16 верхний опорный валок вращался быстрее нижнего, то после реверса сигнала с выхода блока 16 нижний станет вращаться быстрее верхнего.

Замкнутая система регулирования соотношения частот вращения опорных валков, состоящая из двух блоков

18 и 19 задания соотношения частот вращения опорных валков сумматора

20, системы 27 управления индивидуальным электроприводом, индивидуального электропривода 28 и 29 рабочих валков 23 и 24, опорных валков

25 и 26, датчиков 22 и 12 частот вращения опорных валков, блока 21 деления, обеспечивает такое соотношение частот вращения не базового опорного валка 25 и базового опорного валка 26, которое позволяет с помощью полосовых фильтров 4-6 выделить основные частоты биения именно этих валков 25 и 26, исключая бие ние валков соседних клетей.

Поочередное подключение к сумматору 20 блоков 18 или 19 задания соотношения частот вращения вызывает колебание взаимного положения опорных валков 25 и 26 около такого положения, которое обеспечивает минимальное влияние эксцентриситетов опорных валков на толщину полосы.

Введение в устройство дополнительного блока полэсовых фильтров, вход которого соединен с выходом фильтра высОких частот а выхОды Филь трОВ высоких частот соединены с входами дополнительно введенного блока ключей, причем управляющие входы блока ключей соединены с выходами дополнительно введенного блока управления ключами, а вход блока управления ключами соединен с выходом дополнительно введенного датчика частоты вращения одного из валков, выход блока ключей через дополнительно вве" денный выпрямитель соединен с входом дополнительно введенного фильтра низких частот, выход которого соединен с входом блока сравнения и запоминания, а также дополнительное введение

5 о

l5

25 зе

45 сумматора, один вход которого соединен с выходом переключателя, другой вход сумматора соединен с выходом дополнительно введенного блока деления, входы которого соединены с выходами дополнительно введеннцх датчиков частоты вращения. валков, а выход сумматора соединен с входом системы управления индивидуальным электроприводом, позволяет повысить точность поддержания толщины полосы, так как совокупность введенных дополнительно блоков и названная связь между ними позволяет выделить сигнал огибающей биений, величина которого более точно отражает взаимное положение эксцентриситетов опорных валков данной клети. Амплитуда побочных гармоник, вызванная биениями валков соседних клетей, а также более высокие гармоники биений, максимально ослабляются. В связи с этим уменьшают зону нечувствительности, осуществляемую в устройстве с помощью дополнительно вводимого резистивного делителя, вход которого соединен с выходом фильтра низких частот, а выход - с одним из входов блока сравнения и запомина ния .

Следовательно, в процессе регулирования уменьшается отклонение эксцентриситетов опорных валков относительно их оптимального положения.

Кроме того, абсолютная величина зоны нечувствительности, которая определяется коэффициентом резистивного делителя и величиной сигнал огибающей, уменьшается при движении системы к ее оптимальному положению, т.е. происходит автоматическое уменьшение амплитуды вынужденных колебаний биений около их минимального значения, при этом частота поисковых движений системы возрастает. формула изобретения

Устройство для автоматического поддержания постоянной толщины проката, содержащее измеритель усилия прокатки, фильтр высоких частот, блок запоминания и сравнения, переключатель, два блока задания соотношения частот вращения опорных валков и систему управления индивидуальными электроприводами валков

14

13 9084 клети, причем выход измерителя усилия прокатки соединен с входом фильтра высоких частот, выход блока запоминания и сравнения соединен с первым входом переключателя, второй и третий входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго блоков задания соотношения частот вращения опорных валков,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с о целью повышения точности регулирования толщины полос путем уменьшения влияния на толщину полосы эксцентриситета опорных валков, оно дополнительно содержит блок полосовых фильт- 15 ров, блок ключей, выпрямитель, фильтр низких частот, резисторный делитель, сумматор, два датчика частоты вращения валков и блок управления ключами, причем вход блока полосовых фильтров zo соединен с выходом фильтра высоких частот, а выходы блока полосовых фильтров соединены с первыми входами ключей блока ключей, вторые входы ключей соединены с выходами блока 2s

\ управления ключами, вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения одного из рабочих валков, выход блока ключей через выпрямитель соединен с входом фильтра низких частот, выход которого соединен с входом резистивного делителя и первым входом блока запоминания и сравнения, второй вход которого соединен с выходом резис ивного делителя, первый вход сумматора соединен с выходом переключателя, второй вход сумматора соединен с выходом блока деления, первый и второй входы которого соединены с выходами датчиков частоты вращения рабочих валков, а выход сумматора соединен с входом системы управления индивидуальным электроприводом валков клети.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Выдрин В.Н. Отчет ЧПИ им. Ленинского комсомола h Б44956, Челябинск, 1975, с. 9-11.

9084 6

>yp(n+ r) )n(ni

d(ning

Тираж 842 Подписное

ВНИИП11 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113 35, (1осква, Ж-35, Раушская наб ., д 4/5

Заказ 692/10

Филиал (1(111 (la òåíò", г. Ужгород, ул. Проектная,4

Составитель В, Авакова

Редактор С. Тараненко Техред P.Îëèÿí 1(орректор П. Вакшан