УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ МЕТАЛЛА В ДВУХ МЕЖКЛЕТЕВЫХ ПРОМЕЖУТКАХ ЧЕРНОВОЙ ГРУППЫ СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ

Полезная модель относится к области прокатного производства и может быть использована в системах автоматического регулирования межклетевых натяжений (подпоров) в черновой группе непрерывных станов горячей прокатки.
Известен способ регулирования межклетвого натяжения металла, в котором описано устройство содержащее каналы регулирования по числу межклетевых промежутков, каждый из которых содержит прокатный двигатель, силовой преобразователь питания прокатного двигателя с датчиком тока якорной цепи, датчик скорости двигателя, датчик усилия прокатки, общую для всех каналов управляющую ЭВМ, при этом в каждый канал введены регулятор момента прокатного двигателя, задатчики момента сил натяжения металла, скорости прокатного двигателя, коэффициента жесткости металла в межклетевом промежутке, плеча момента прокатки в данном пропуске и катающего радиуса валков клети (см. а.с. СССР 1738400, B21B 37/06).
Недостатком известного устройства является низкая точность автоматического регулирования межклетевого натяжения металла из-за невозможности обеспечения точного задания коэффициента жесткости металла в межклетевом промежутке, а также плеча момента прокатки в данном пропуске и катающего радиуса валков клети, в результате чего, качество прокатываемого металла не отвечает заданным требованиям.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является устройство автоматического регулирования натяжения металла в двух межклетевых промежутках черновой группы стана горячей прокатки, содержащее блок задания скоростей, блок задания натяжений в межклетевых промежутках, первый и второй элементы суммирования, первый, второй и третий блоки управления скоростью соответственно первой, второй и третьей клетей, первый и второй блоки регулирования натяжения, при этом первая и вторая клети снабжены датчиками усилия прокатки, а каждый блок управления скоростью содержит прокатный двигатель с датчиком тока и датчиком скорости, систему автоматического регулирования скорости прокатного двигателя, к первому и второму входам которой подключены соответственно выходы датчика тока и датчика скорости, к третьим входам систем автоматического регулирования скорости прокатных двигателей первого и третьего блоков управления скоростью подключены выходы соответственно первого и второго элементов суммирования, а к третьему входу системы автоматического регулирования скорости прокатного двигателя второго блока управления скоростью подключен первый выход блока задания скоростей, второй и третий выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов суммирования, каждый блок регулирования натяжения содержит измеритель натяжения, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, а выход последнего - с регулятором натяжения, при этом выходы указанных регуляторов натяжения первого и второго блоков регулирования натяжения подключены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов суммирования, вторые входы элементов сравнения первого и второго блоков регулирования натяжения соединены соответственно с первым и вторым выходами блока задания натяжений в межклетевых промежутках, при этом первые входы измерителей натяжения первого и второго блоков регулирования натяжения подключены к выходам датчиков тока соответственно первого и второго блоков управления скоростью, а вторые их входы подключены к датчикам усилия прокатки соответственно первой и второй клетей (см. пат. РФ №47779, B21B 37/52).
Недостатком известного устройства является низкая точность автоматического регулирования натяжения в межклетевом промежутке прокатного стана после захвата металла второй клетью. Это обусловлено тем, что при прокатке каждой заготовки одной партии сигналы задания скоростей клетей, поступающие с блока задания скорости, остаются постоянными. При этом коррекций скорости следующей клети для минимизации натяжения в межклетевом промежутке из-за относительной длительности расчета среднеквадратичной ошибки по натяжению осуществляется с запаздыванием. В результате этого качество выпускаемой продукции снижается из-за разнотолщинности полосы по ее длине.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в повышении качества выпускаемой продукции черновой группой стана горячей прокатки.
Технический результат, создаваемый полезной моделью, заключается в повышении точности автоматического регулирования натяжения металла в двух межклетевых промежутках черновой группы стана горячей прокатки за счет коррекции начальных скоростей клетей при захвате металла.
Поставленная задача достигается тем, что устройство автоматического регулирования натяжения металла в двух межклетевых промежутках черновой группы стана горячей прокатки, содержащее блок задания скоростей, блок задания натяжений в межклетевых промежутках, первый и второй элементы суммирования, первый, второй и третий блоки управления скоростью соответственно первой, второй и третьей клетей, первый и второй блоки регулирования натяжения, при этом первая и вторая клети снабжены датчиками усилия прокатки, а каждый блок управления скоростью содержит прокатный двигатель с датчиком тока и датчиком скорости, систему автоматического регулирования скорости прокатного двигателя, к первому и второму входам которой подключены соответственно выходы датчика тока и датчика скорости, к третьим входам систем автоматического регулирования скорости прокатных двигателей первого и третьего блоков управления скоростью подключены выходы соответственно первого и второго элементов суммирования, а к третьему входу системы автоматического регулирования скорости прокатного двигателя второго блока управления скоростью подключен первый выход блока задания скоростей, второй и третий выходы которого подключены к первым входам соответственно первого и второго элементов суммирования, каждый блок регулирования натяжения содержит измеритель натяжения, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, а выход последнего - с регулятором натяжения, при этом выходы указанных регуляторов натяжения первого и второго блоков регулирования натяжения подключены соответственно ко вторым входам первого и второго элементов суммирования, вторые входы элементов сравнения первого и второго блоков регулирования натяжения соединены соответственно с первым и вторым выходами блока задания натяжений в межклетевых промежутках, при этом первые входы измерителей натяжения первого и второго блоков регулирования натяжения подключены к выходам датчиков тока соответственно первого и второго блоков управления скоростью, а вторые их входы подключены к датчикам усилия прокатки соответственно первой и второй клетей, согласно изменению, снабжено первым и вторым блоками коррекции задания скоростей, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим ему выходом регулятора натяжения первого или второго блоков регулирования натяжения, а второй вход - с выходом датчика скорости соответственно первого и третьего блоков управления скоростью, выходы первого и второго блоков коррекции задания скоростей соединены с третьими входами соответственно первого и второго элементов суммирования.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором изображена функциональная схема устройства автоматического регулирования натяжения металла в двух межклетевых промежутках черновой группы стана горячей прокатки.
Заявляемое устройство автоматического регулирования натяжения металла 1 содержит блок задания скоростей 2, блок задания натяжений 3 в межклетевых промежутках, первый 4 и второй 5 элементы суммирования, первый 6, второй 7 и третий 8 блоки управления скоростью соответственно первой 9, второй 10 и третьей 11 клетей. Заявляемое устройство также содержит первый 12 и второй 13 блоки регулирования натяжения, при этом первая 9 и вторая 10 клети снабжены датчиками усилия прокатки 14. Каждый блок управления скоростью 6, 7 и 8 содержит прокатный двигатель 15 с датчиком тока 16 и датчиком скорости 17, систему автоматического регулирования скорости 18 прокатного двигателя, к первому и второму входам которой подключены соответственно выходы датчика тока 16 и датчика скорости 17. К третьим входам систем автоматического регулирования скорости 18 прокатных двигателей первого 6 и третьего 8 блоков управления скоростью подключены выходы соответственно первого 4 и второго 5 элементов суммирования. К третьему входу системы автоматического регулирования скорости 18 прокатного двигателя второго блока управления скоростью 7 подключен первый выход блока задания скоростей 2. Второй и третий выходы последнего подключены к первым входам соответственно первого 4 и второго 5 элементов суммирования. Каждый блок регулирования натяжения 12 и 13 содержит измеритель натяжения 19, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения 20, а выход последнего - с регулятором натяжения 21. При этом выходы указанных регуляторов натяжения 21 первого 12 и второго 13 блоков регулирования натяжения подключены соответственно ко вторым входам первого 4 и второго 5 элементов суммирования. Вторые входы элементов сравнения 20 первого 12 и второго 13 блоков регулирования натяжения соединены соответственно с первым и вторым выходами блока задания натяжений 3 в межклетевых промежутках. При этом первые входы измерителей натяжения 19 первого 12 и второго 13 блоков регулирования натяжения подключены к выходам датчиков тока 16 соответственно первого 6 и второго 7 блоков управления скоростью, а вторые их входы подключены к датчикам усилия прокатки 14 соответственно первой 9 и второй 10 клетей. Устройство дополнительно снабжено первым 22 и вторым 23 блоками коррекции задания скоростей, первый вход каждого из которых соединен с соответствующим ему выходом регулятора натяжения 21 первого 12 или второго 13 блоков регулирования натяжения, а второй вход - с выходом датчика скорости 17 соответственно первого 6 и третьего 8 блоков управления скоростью. Выходы первого 22 и второго 23 блоков коррекции задания скоростей соединены с третьими входами соответственно первого 4 и второго 5 элементов суммирования.
Устройство автоматического регулирования натяжения металла в двух межклетевых промежутках черновой группы стана горячей прокатки работает следующим образом. Согласно программе прокатки полосы для обеспечения требуемых ее геометрических размеров для каждой партии осуществляется начальная настройка клетей, в том числе задание их скоростей.
При прокатке первой заготовки металла 1 из партии после захвата его первой клетью 9, до захвата второй клетью 10, система автоматического регулирования скорости 18 первого блока 6 управления скоростью по сигналам с датчиков тока 16 и скорости 17 поддерживает скорость прокатного двигателя 15 в соответствии с сигналом задания со второго выхода блока задания скоростей 2. Сигналы коррекции скорости с выхода первого 12 блока регулирования натяжения и выхода первого 22 блока коррекции задания скорости, подаваемые соответственно на второй и третий входы элемента суммирования 4, равны нулю. На указанном первом временном интервале по сигналам с датчика усилия прокатки 14 первой клети 9 и датчика тока 16 измеритель натяжения 19 осуществляет измерение и запоминание значения момента нагрузки  и усилия прокатки . Одновременно на первом временном интервале первый блок 22 коррекции задания скорости по сигналу от датчика скорости 15 обеспечивает измерение и запоминание значения скорости  первой клети 9.
1
1
1
1
1мин
1
1
1
1
1
1
1
1
1
На втором временном интервале после захвата металла 1 второй клетью 10 до захвата третьей клетью 11 система автоматического регулирования скорости 18 второго блока 7 управления скоростью по сигналам с датчиков тока 16 и скорости 17 поддерживает скорость прокатного двигателя 15 в соответствии с сигналом задания с первого выхода блока задания скоростей 2. На указанном временном интервале по сигналам с датчика усилия прокатки 14 второй клети 10 и датчика тока 16 измеритель натяжения 19 второго 13 блока регулирования натяжения осуществляет измерение и запоминание значений момента нагрузки  и усилия прокатки  для второй клети. Одновременно после захвата металла 1 второй клетью 10 измеритель натяжения 19 первого 12 блока регулирования натяжения по текущему значению момента нагрузки M и усилию прокатки P первой клети 9 и ранее измеренным значениям момента нагрузки  и усилия прокатки , осуществляет вычисление текущего натяжения σ, металла в первом межклетевом промежутке. На выходе элемента сравнения 20 формируется сигнал разности натяжения Δσ между заданным значением натяжения σ в первом межклетевом промежутке, поступающим с первого выхода блока задания натяжения 3, и текущим натяжением σ, поступающим с выхода измерителя натяжения 19. Если разность натяжения Δσ превышает допустимое значение, то на выходе регулятора натяжения 21 формируется сигнал коррекции скорости Δω, который подается на второй вход первого элемента суммирования 4. В течение времени Δt, пока существует сигнал коррекции скорости Δω, система автоматического регулирования скорости 18 изменяет скорость ω прокатного двигателя 15 первой клети 9, при этом разность натяжения Δσ в первом межклетевом промежутке снижается до допустимого значения. Через время Δt первый блок 22 коррекции задания скорости по текущему значению скорости ω первой клети 9 и ранее измеренному значению скорости  осуществляет вычисление значения коррекции задания скорости , которое было введено, чтобы обеспечить допустимое межклетевое натяжение. Полученное значение коррекции задания скорости  запоминается в первом 22 блоке коррекции задания скорости, затем оно будет использовано при прокатке следующей заготовки металла из данной партии.
На третьем временном интервале после захвата металла 1 третьей клетью 11 система автоматического регулирования скорости 18 второго блока 7 управления скоростью по сигналам с датчиков тока 16 и скорости 17 продолжает поддерживать скорость прокатного двигателя 15 в соответствии с сигналом задания, поступающим с первого выхода блока задания скоростей 2. Коррекция скорости прокатного двигателя 15 второй клети 10 не производится, а поддерживается постоянной в процессе прокатки всей заготовки. Это позволяет независимо регулировать натяжения металла в двух межклетевых промежутках прокатного стана.
расч
расч
расч
расч
2
2
2
2
2мин
2
2
3
2
3
2
2
2
3
После захвата металла 1 третьей клетью 11 в течение «расчетного» времени Δt система автоматического регулирования скорости 18 третьего 8 блока управления скоростью по сигналам с датчиков тока 16 и скорости 17 устанавливает скорость прокатного двигателя 15 в соответствии с сигналом задания с третьего выхода блока задания скоростей 2. В течение «расчетного» времени Δt коррекция скорости прокатного двигателя 15 третей клети 11 по натяжению также не производится. Длительность «расчетного» времени ограничена. За «расчетное» время, благодаря работе третьего 8 блока управления скоростью, скорость третьей клети 11 после захвата металла 1 достигает установившегося значения. По окончании «расчетного» времени Δt второй блок 23 коррекции задания скорости по сигналу с датчика скорости 17 обеспечивает измерение и запоминание значения скорости  третей клети 11. Одновременно после окончания «расчетного» времени Δt измеритель натяжения 19 второго блока 13 регулирования натяжения по текущему значению момента нагрузки M и усилию прокатки P второй клети 10 и ранее измеренным значениям момента нагрузки  и усилия прокатки , осуществляет вычисление текущего натяжения σ металла во втором межклетевом промежутке. На выходе элемента сравнения 20 формируется сигнал разности натяжения Δσ между заданным значением натяжения σ во втором межклетевом промежутке, поступающим со второго выхода блока задания натяжения 3 и текущим натяжением σ с выхода измерителя натяжения 19. Если разность натяжения Δσ превышает допустимое значение, то на выходе регулятора натяжения 21 формируется сигнал коррекции скорости Δω, который подается на второй вход второго элемента суммирования 5. В течение времени Δt, пока существует сигнал коррекции скорости Δω, система автоматического регулирования скорости 18 изменяет скорость ω прокатного двигателя 15 третей клети 11, при этом разность натяжения Δσ во втором межклетевом промежутке снижается до допустимого значения. Одновременно через время Δt второй блок 23 коррекции задания скорости по текущему значению скорости ω третей клети 11 и ранее измеренному значению скорости  осуществляет вычисление значения коррекции задания скорости , которое было введено, чтобы обеспечить допустимое межклетевое натяжение. Полученное значение коррекции задания скорости  запоминается во втором 23 блоке коррекции задания скорости, оно будет использовано при прокатке следующей заготовки металла из данной партии.
При выходе металла 1 из первой 9, второй 10 и третей 11 клетей скорости прокатных двигателей 15 поддерживаются соответственно первым 6, вторым 7 и третьим 8 блоками управления скоростей в соответствии с сигналами задания, поступающими с соответствующих выходов блока задания скоростей 2.
При прокатке второй и всех последующих заготовок металла 1 из той же партии режим работы устройства автоматического регулирования натяжения металла в двух межклетевых промежутках прокатного стана практически такой же, как при прокатке первой заготовки металла. Отличительной особенностью является введение коррекции задания начальной скорости для первой  и третей  клетей в их системы автоматического регулирования скоростей 18 к моменту захвата металла второй 10 и третьей 11 клетями. Это позволяет при идентичности физико-механических свойств заготовок металла снизить натяжения металла в двух межклетевых промежутках прокатного стана до допустимых значений при захвате металла второй 10 и третьей 11 клетями.
Таким образом, заявляемое устройство позволяет скорректировать неудовлетворительную точность задания начальных скоростей клетей при прокатке каждой последующей заготовки металла из одной партии. Это обеспечивает повышение точности геометрических размеров полосы, снижая ее разнотолщинность по длине, а, следовательно, повышает качество выпускаемой продукции черновой группой стана горячей прокатки. Кроме того, заявляемое устройство исключает удары при захвате полосы клетью, динамические нагрузки механического и электрического оборудования, что позволяет продлить его срок службы.