Устройство управления тепловым профилем валка прокатного стана

 

Союз Советских

Социвпистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 994068 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 18. 05. 81 (21) 3291397/22-02 (53)NL. Кл.

В 21 В, 37/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет. Йвуиаретаекаыа кввктет

CCCP йе аелам кзебретенвй и атарытнй (53) УДК 621.771.016 (088.8) Опубликовано Оу..02.83. Бюллетень № g

Дата опубликования описания 10.02.83

l0.И. Булатов, А.Г. Бутковский, 3.А. Гарбер

Б.И. Козлов, Э.П. Слоним, В.Л. Рожанский, А

M.П. Шаравин, M.Ю. Ткачук и P.À. Хаса (72) Авторы изобретения

Научно-исследовательский институт тяжелого

Производственного объединения "Уралмаш", Че филиал Северо-Западного заочного политехнич

Институт проблем управления АН СССР и Черепо

Ленина металлургический завод им. 50-летия СССР (71) Заявители ь .4 о (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМ ПРОФИЛЕМ

ВАЛКА ПРОКАТНОГО СТАНА

Изобретение относится к прокатке металлов и может быть использовано на листовых прокатных станах.

Известно устройство, которое состоит из нескольких (например, трех) автономных каналов регулирования температуры валков в отдельных зонах по длине бочки. Каждый канал содер-. жит датчик температуры валка, электронный регулятор с измерительным бло-, ком на входе, исполнительный механизм с регулирующим клапаном для изменения расхода охладителя и задатчик (корректор) температуры валков. Задатчик представляет собой одинарный переменный резистор, выход которого(подвижный контакт) соединен с измерительным блоком на входе регулятopa (1)

При замедлениях стана (например, для перехода на заправочную скорость щ прокатки или для прохождения сварного шва) количество теплоты, поступающей в валки из очага деформации, уменьшается, температура валков вследст2 вие этого уменьшается, -резко отклоняясь от заданных значений, несмотря на полное прекращение подачи охлади-. теля по командам электронных регуляторов, т.е. в ряде случаев стабили" зация заданных температур в нескольких точках по длине бочки валка не достигается. В результате тепловой профиль начинает меняться произволь" но, и часть длины полосы, прокатанная на нерабочих режимах (например, при замедлениях), может иметь отклонения от плоскостности, выходящие за пределы допусков, что ухудшает показатели качества проката (отсортировка по коробу и волне оказывается увеличен- . ной).

Другой недостаток заключается в том, что регулирование каждой зоны бочки валка осуществляется с помощью своего задатчика (корректора).,Поэтому изменение расхода охладителя по зонам происходит последовательно, и за время, нужное для изменения

9940 расхода охладителя (т.е. для изменения положения задатчиков, которое осуществляется оператором), составляющее 20-40 сек. стан успевает прокатать 400- 1200 м полосы с отклонениями от заданной плоскостности (при скорости прокатки 20-30 м/с), Наиболее близко к предложенному устройство управления тепловым профилем валков, в основу регулирования 30 положено поддержание заданных перепадов (разностей) температуры в крайних зонах по длине бочки относительно температуры в середине бочки(базовая зона), причем перепад для каждой зо- и ны регулирования устанавливается не.зависимо от других зон. В измерительном блоке производится вычитание измерительных температур )-той зоны (t<) и базовой зоны (t ) и определе- 20 ние их разности (перепада):

ДС1 = С.„-- С

Задатчик (корректор) i -той зоны задает в этом устройстве не абсолютное значение 1-той зоны (t ), а пере- 25 пад температур: (at„)çàä- (- ь)зод

В измерительном блоке величины ай и (дй; 613d сравниваются (вычитаются), рырабатывается сигнал рас- зо согласования

Р = (3 „- ьс„.,: который усиливается электронным регулятором и поступает в качестве к9манды на исполнительный механизм, При з этом при обнаружении симметричной неплоскостности на регуляторы расхода середины и обоих краев бочки с помощью задатчиков подают сигналы противоположных знаков, а при обнаружении несимметричной неплоскостности с помощью задатчика подают сигнал на регулятор расхода той зоны, которая соответствует участку полосы с неплоскостностью(2(. 45

Например, при наличии трех зон регулирования по длине бочки валков (1-я и 3-ья - крайние зоны - соответствуют участкам бочки, контактирующим с боковыми кромками полосы, 2-я, базовая - соответствует середине бочки) в зонах Nf 1, 3 стабилизируются перепады температур: t г t> t>

Устройство управления тепловым профилем валков содержит датчики темпе- 55 ратур, регуляторы подачи охладителя на середину и края бочки валка, соединенные с переменными резисторами

68 4 задатчиков теплового профиля валков, исполнительные механизмы с регулирующими клапанами. ,Измерительный блок электронного регулятора каждой зоны регулирования соединен не только с датчиком температуры данной зоны, но и с датчиком температуры базовой зоны, Устройство позволяет поддерживать необходимый (заданный) тепловой профиль не только на рабочих режимах прокатки, но и при всевозможных отклонениях от этих режимов: замедлении, уменьшении обжатий и т.д. Это объясняется тем, что тепловой про-. филь пропорционален не абсолютным значениям температуры в отдельных точках по длине бочки валка, а их разностям, перепадам:

aD = с40(» з tz) или ВО =с(.> D(t — t2) где о(л и 0 - коэффициент линейного

Расширения и номинальный диаметр бочки.

Поддержать же перепад температуры гораздо легче, чем ее абсолютное значение. Например, если задана температура в третьей зоне t> >>> 60 С, то при замедлении стана фактическая температура может опуститься до 40о

45 С, хотя регулятор полностью прекратит подачу охладителя. Если же для третьей зоны задан перепад ее температуры относительно второй зоны: (Ьйз 21ЗС, = -б С (например: и =

= 60 С, г = 66 С, мэ- =,з о

60-66 = -6 С), то регулятор третьей зоны в состоянии справиться с этим заданием и при замедлении, т.к. при этом вследствие уменьшения тепловыделения в полосе одновременно падают температуры во всех зонах по длине бочки, и задача регулятора — не предотвратить это падение (как было в аналоге), а лишь "следить", чтобы падение температуры в третьей зоне шло с такой же скоростью, как во второй - базовой - зоне.

Чтобы полоса имела необходимую плоскостность, надо поддерживать не абсолютные значения диаметров по длине бочки, а их разность, т.е. тепловой профиль, поскольку основной закон прокатки ровной полосы - равенство вытяжек во всех точках по ее ширине.

При устранении симметричной неплоскостности сигналы на регуляторы

994068

S расхода середины и краев бочки подают не одновременно, а один за другим, т.к. в устройстве каждый задатчик связан лишь со своей зоной регулирования. Поэтому для изменения теплово- 5 го профиля валка необходимо повернуть в нужную сторону столько задатчиков, сколько зой регулирования. При устранении несимметричной неплоскостности необходимо повернуть один из двух 36 задатчиков, соответствующих крайним зонам, в нужную сторону.

Поскольку это делается оператором, а не автоматически, такое управление тепловым профилем валка, во-первых, сложно, во-вторых, требует значительных затрат времени и отрицательно сказывается на качестве проката и производительности стана. Как было указано выше, ва время, нужное для 2о изменения расходов охладителя на участки бочки валка, стан успевает прокатать 400- 1200 м полосы с отклонениями от заданной плоскостности.

Цель изобретения — повышение про- 25 изводительности стана и улучшение плоскостности полосы (качества проката).

Предлагаемое. устройство, содержащее датчики температуры валков, регуляторы расхода-охладителя на середину и края бочки валка, соединенные с переменными резисторами задатчиков теплового профиля валков, исполнительные механизмы с Регулирующими клапа- 35 нами, отличается тем, что вход регулятора расхода охладителя на середину бочки валка соединен с одной из включенных встречно секций сдвоенного резистора, а входы регуляторов рас" хода охладителя на края бочки — с другой его секцией и одновременно через разделительные диоды связаны с одинарным резистором.

Одновременная, одним задатчиком, подача сигналов на регуляторы расхода охладителя на края и середину бочки валка позволяет значительно быстрее. (в 1,5-2 раза) устранить симметричную неплоскостность (за 5-10 сек) и тем самым сократить длину участков полосы, имеющих отклонения от заданной плоскостности.

Для одновременной подачи сигналов на регуляторы расхода охладителя середины и края бочки вход регулятора расхода охладителя на середину бочки соединен с одной секцией сдвоенного резистора, а входы регуляторов подачи охладителя на края бочки соединены с другой его секцией. Поэтому перемеще" ние подвижного контакта приводит к одновременному изменению расходов охладителя как на середину, так и на края бочки.

Встречное включение секций (переменных сопротивлений) сдвоенного резистора обеспечивает подачу на вход регулятора расхода охладителя середины бочки сигнала, противоположного по знаку сигналам, подаваемым на входы регуляторов расхода охладителя краев бочки. Это объясняется тем, что при перемещении подвижного контакта сдвоенного резистора (т.е. движка, задатчика) сопротивление одной секции резистора увеличивается, а другой-уменьшается, т.е. направления тока в них, благодаря встречному включению, противоположные.

Устройство позволяет также упростить устранение несимметричной неплоскостности, т.е. изменение расхода на край бочки валка, соответствующий участку полосы с неплоскостностью, осуществляется с помощью одного задатчика (а не двух, как в прототипе), представляющего собой одинарный резистор, соединенный через разделительные диоды с входами регуляторов расхода охладителя на края бочки валка. Это обеспечивается тем, что разделительные диоды, установленные между резисторами и регуляторами расхода крайних зон, при перемещении движка резистора пропускают. сигнал только к одному из регулято-. ров.

На чертеже приведена схема устРОЙства для управления тепловым профилем валков.

Устройство содержит датчики 1-3 температур валка (номер датчика соответствует номеру зоны регулирования по длине бочки валка 4), электронные регуляторы 5-7 с измерительными блоками на входах, исполнительные меха" низмы 8- 10 и регулирующими клапанами

11- 13, задатчик 14 (корректор) симметричного теплового профиля, состоящий из сдвоенного резистора 15, одна секция 16 которого соединена с измерительным блоком регулятора 6, управляющего температурой в средней зоне по длине бочки валка 4, а вторая секция 17 - с измерительными блоками регуляторов 5 и 6, управляющими

994068

Формула изобретения

7 температурой краев бочки валков, а также задатчик 18 несимметричного теплового профиля, включающий резистор 19 с подвижным контактом 20, связанный через разделительные диоды 21 с измерительными блоками регуляторов 5, 7 расхода охладителя крайних зон.

Управление тепловым профилем валков по предлагаемому изобретению осу- 10 ществляется следующим образом.

При прокатке полосы датчики 1-3 температуры измеряют температуру в середине и у краев бочки валков. Одновременно оператор контролирует плоскостность полосы.

В начале прокатки первого рулона новой партии металла оператор, не переходя на автоматическое управление, настраивает стан путем подбора расходов охладителя, обеспечивающих заданную плоскостность полосы. После этого он вычисляет по показаниям датчиков 1-3 разности температур краев бочки относительно середины и устанавливает на задатчиках грубой настройки вычисляемые перепады температур крайних зон и зафиксированную температуру в средней зоне по длине бочки валка.

Если прокатывается плоская полоса, подвижные контакты сдвоенного резистора и одинарного резистора находятся в исходном положении — в серединах соответствующих секций (переменных

35 сопротивлений),, При этом сигналы на регуляторы расхода от этих резисторов не поступают. При появлении сим-. метричной неплоскостности поворотом ручки задатчика симметричного теплового профиля перемещают на 1-2 деления подвижный контакт сдвоенного резистора 15 относительно средних точек секций 16, 17. При этом сопро тивление одной из секций увеличивается, а другой - уменьшается. В результате на вход (измерительный блок) регулятора расхода охладителя средней зоны 6 поступает сигнал задания одного знака а на входы (измерительные

50 блоки) регуляторов 5, 7 расхода охладителя крайних зон — одинаковые сигналы противоположного знака. Это приводит к выработкам регуляторами 5-7 команд на увеличение расхода охладителя, подаваемого через клапан 12 на среднюю зону валка, и на уменьшение расходов охладителя, подаваемых на крайние зоны валка. В результате тепловая выпуклость валка уменьшается, и короб на полосе уменьшается. Если короб полностью не устранен, описанную операцию повторяют ° При появлении на полосе односторонней неплоскостности, например, волны на левой кромке, поворотом ручки резистора 19 влево на 1-2 деления вызывают перемещение контакта 20 влево от средней точки. Это приводит к нарушению равенства сопротивлений в левой и правой частях резистора 19 и, как следствие, — к,появлению сигналов (токов) в линиях, идущих от резистора 18 к регуляторам 5, 7 расхода охладителя крайних зон, Однако находящиеся в этих линиях разделительные диоды пропускают сигнал только к регулятору расхода охладителя 5 левого края бочки валка, этот регулятор выдает команду исполнительному механизму 8 на увеличение клапаном 11 расхода охладителя. В результате тепловая выпуклость левого края бочки валка уменьшится и односторонняя неплоскостиость будет устранена. Аналогично произойдет устранение волны, возникшей по правой кромке полосы, только подвижный контакт 20 задатчика 18 в этом случае сместится вправо, и сигнал поступит через разделительный диод только на регулятор 7 расхода охладителя правого края бочки валка.

Применение устройства позволяет, за счет облегчения и упрощения управления тепловым профилем валков повысить производительность стана и улучшить качество проката (снизить отсортировку по неплоскостности). Экономический эффект за счет этого .(в расчете на один стан) может составить

120-140 тыс. рублей в год.

Устройство управления тепловым профилем валка прокатного стана, содержащее датчики температуры валка, регуляторы расхода охладителя на се" редину и края бочки валков, соединенные с переменными резисторами задатчиков теплового профиля валков, исполнительные механизмы с регулирующими клапанами, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения качества проката и производительности стана, вход регуляторов расхода охладителя на середину бочки валка соеди994068

Составитель В. Этинген

Редактор Б. Федотов Техред Ж.Кастелевич Корректор О. Билак

Тираж 814 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква; Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 704/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нен с одной из включенных встречно секций сдвоенного резистора, а входы регуляторов расхода охладителя на края бочки — с другой его секцией и одновременно через разделительные дио-у ды связаны с одинарным резистором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Совершенствование теплового .процесса листовой прокатки", А.В. Третьяков и др. И., "Иеталлургия", 1973, с. 269-270, рис. 102.

2. "Совершенствование теплового процесса листовой прокатки", А.В. Третьяков и др. И., "Иеталлургия", 1973, с. 279-271, рис. 104.