УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗАГРУЗКОЙ ЗАГОТОВОК В МНОГОНИТОЧНЫЙ СОРТОВОЙ СТАН

Полезная модель относится к прокатному производству, в частности к устройствам для управления загрузкой заготовок и может быть использована на многониточном сортовом стане.
Известно устройство управления загрузкой заготовок в многониточный сортовой стан, содержащее выталкиватель заготовок из печи с приводом и схемой управления, датчик наличия проката в каждой нитке первой клети стана и соединенный с ними регулятор ритма загрузки, предотвращающий одновременную задачу по ниткам в первую клеть стана передних концов заготовок. (RU №1041185, В21В 37/00, 1983 г.).
Известное устройство не позволяет производить загрузку стана по двум ниткам, с двух печей, без исключения задачи передних концов заготовок одновременно в стан, так как на каждую печь необходим, согласно принципу работы устройства, отдельный регулятор ритма загрузки стана и между ними не предусматривается наличие связи.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является устройство, которое служит для управления загрузкой заготовок в двухниточный сортовой стан с двумя печами, каждая из которых оборудована машиной выдачи, рольгангом для транспортирования заготовок, регулятором ритма загрузки стана, работающим от датчика за печью, трайбаппаратом для снижения скорости транспортирования заготовки и задачи ее в клеть, который соединен через реле времени с фотоимпульсатором, расположенным перед трайбаппаратом. (А.А.Праздников и др. «Автоматизация непрерывных мелкосортных станов». - Металлургия, Москва, 1975, с.38, 40, 43).
Недостатком данного устройства является то, что регуляторы ритма загрузки стана в каждой нитке работают отдельно, независимо друг от друга. Регуляторы ритма загрузки стана расположены непосредственно у нагревательных печей и связаны с механизмами выдачи заготовок из печей на значительном расстоянии до первой клети стана. В процессе транспортирования заготовок от подов печей до первой клети стана возможны задержки их передвижения по времени и как следствие, одновременная задача заготовок в клеть стана. Трайбаппараты перед первой клетью предназначены для снижения скорости и задачи заготовок в клеть стана, но они не имеют связи между элементами их управления. Исходя из этого, мы видим, что передние концы заготовок входят в клеть со случайным временным сдвигом по соседним ниткам, а зачастую и одновременно. При этом передние и задние участки заготовки прокатываются на стане непрерывной прокатки без натяжения и утолщаются в сравнении с ее средней частью. При одновременном входе передних концов заготовок в клеть возникают большие ударно - динамические нагрузки, что в итоге снижает надежность работы оборудования и стабильность процесса прокатки.
Задачей полезной модели является предотвращение одновременной задачи передних концов заготовок в клеть стана и как следствие повышение надежности работы оборудования, повышение стабильности процесса прокатки, и в конечном итоге увеличение производительности стана.
Поставленная задача решается тем, что в первом варианте известное устройство управления загрузкой заготовок в многониточный сортовой стан с двумя методическими печами, каждая из которых оборудована рольгангом для перемещения заготовки, трайбаппаратом, фотоимпульсатором, предназначенным для формирования управляющего сигнала от переднего конца заготовки и соединенным с трайбаппаратом через базовое реле времени, предназначенное для задержки управляющего сигнала на включение трайбаппарата на транспортирование заготовки со сниженной скоростью при нахождении ее переднего конца непосредственно перед клетью стана, согласно полезной модели, оно дополнительно содержит ограничительные реле времени, предназначенные для ограничения временного диапазона управляющих сигналов, сформированных фотоимпульсаторами при прохождении перед ними передних концов заготовок, входы которых соединены с выходами фотоимпульсаторов, а выходы соответственно с первым и вторым входами блока определения одновременного входа заготовок в клеть стана, предназначенным для формирования управляющего сигнала при одновременном поступлении управляющих сигналов с ограничительных реле времени, при этом выход блока определения одновременного входа заготовок в клеть стана соединен со вторым входом трайбаппаратом через блокировочное реле времени, предназначенное для формирования управляющего сигнала на включение трайбаппарата на транспортирование заготовки со сниженной скоростью.
Во втором варианте предлагаемой полезной модели поставленная задача решается тем, что известное устройство управления загрузкой заготовок в многониточный сортовой стан с двумя методическими печами, каждая из которых оборудована рольгангом для перемещения заготовки, трайбаппаратом, фотоимпульсатором, предназначенным для формирования управляющего сигнала от переднего конца заготовки, и соединенным с трайбаппаратом через базовое реле времени, предназначенное для задержки управляющего сигнала на включение трайбаппарата на транспортирование заготовки со сниженной скоростью при нахождении ее переднего конца непосредственно перед клетью стана, согласно полезной модели, оно дополнительно содержит ограничительные реле времени, предназначенные для ограничения временного диапазона управляющих сигналов, сформированных фотоимпульсаторами при прохождении перед ними передних концов заготовок, блок синхронизации, предназначенный для сдвига по времени управляющего сигнала, направляемого в блок определения одновременного входа заготовок в клеть стана, предназначенный для формирования суммирующего управляющего сигнала при одновременном поступлении управляющих сигналов с ограничительного реле времени и блока синхронизации, блок коррекции, предназначенный для формирования корректирующего сигнала в случае изменения величины времени, заданного в базовом реле времени, блокировочное реле времени, предназначенное для формирования управляющего сигнала на включение трайбаппарата на транспортирование заготовки со сниженной скоростью, при этом выходы фотоимпульсаторов соединены с входами ограничительных реле времени, а вторые выходы базовых реле времени соединены соответственно с первым и третьим входами блока синхронизации, причем выход одного из ограничительных реле времени соединен со вторым входом блока определения одновременного входа заготовок в клеть стана, а выход другого - со вторым входом блока синхронизации, который соединен с первым входом блока определения одновременного входа заготовок в клеть стана, при этом выход этого блока через первый вход блокировочного реле времени соединен со вторым входом трайбаппарата, а третий выход базового реле времени через блок коррекции соединен со вторым входом блокировочного реле времени.
В третьем варианте предлагаемой полезной модели поставленная задача решается тем, что известное устройство управления загрузкой заготовок в многониточный сортовой стан с двумя методическими печами, каждая из которых оборудована рольгангом для перемещения заготовки, трайбаппаратом, фотоимпульсатором, предназначенным для формирования управляющего сигнала от переднего конца заготовки, и соединенным с трайбаппаратом через базовое реле времени, предназначенное для задержки управляющего сигнала на включение трайбаппарата на транспортирование заготовки со сниженной скоростью при нахождении ее переднего конца непосредственно перед клетью стана, согласно полезной модели, оно дополнительно содержит ограничительные реле времени, предназначенные для ограничения временного диапазона управляющих сигналов, сформированных фотоимпульсаторами при прохождении перед ними передних концов заготовок, блок определения одновременного входа заготовок в клеть стана, предназначенный для формирования суммирующего управляющего сигнала при одновременном наличии управляющих сигналов, поступивших с ограничительных реле времени, блок коррекции, предназначенный для формирования корректирующего сигнала в случае изменения величины времени, заданного в базовом реле времени, блокировочное реле времени, предназначенное для формирования управляющего сигнала на включение трайбаппарата на транспортирование заготовки со сниженной скоростью, при этом выходы фотоимпульсаторов соединены с входами ограничительных реле времени, и через вторые выходы базовых реле времени соединены соответственно с первым и вторым входами блока определения одновременного входа заготовок в клеть стана, а выходы ограничительных реле времени соединены с третьим и четвертым входами блока определения одновременного входа заготовок в клеть стана, выход которого через первый вход блокировочного реле времени соединен со вторым входом трайбаппарата, причем третий выход базового реле времени через блок коррекции соединен со вторым входом блокировочного реле времени.
Технический результат, который может быть достигнут от использования предлагаемой полезной модели заключается в том, что введение дополнительно ограничительных реле времени, блока определения одновременного входа заготовок в клеть стана, блокировочного реле времени (первый вариант), а также блока синхронизации (вариант второй) и блока коррекции (второй и третий варианты) позволяют при одновременной задаче в стан передних концов заготовок, при существующих режимах загрузки в том числе и времени, заданных в базовых реле времени, автоматически производить более раннее включение одного из трайбаппаратов на транспортирование заготовки со сниженной скоростью. За счет изменения скоростного режима транспортирования заготовок по одной из ниток стана производится предотвращение одновременной задачи передних концов заготовок в клеть стана.
Во всех вариантах полезная модель содержит:
- фотоимпульсаторы, предназначенные для формирования управляющих сигналов от передних концов заготовок;
- базовые реле времени, предназначенные для задержки управляющих сигналов на включение трайбаппаратов на транспортирование заготовок со сниженной скоростью при нахождении их передних концов непосредственно перед клетью стана. Задание величины времени в базовом реле производится оператором и критерием величины настройки времени является начало транспортирования заготовки со сниженной скоростью непосредственно перед клетью стана. Величина заданного времени в базовом реле времени отражает скоростной режим транспортирования заготовки из печи, техническое состояние оборудования (роликов рольганга, трайбаппарата и т.д.);
- ограничительные реле времени, предназначенные для ограничения временных диапазонов управляющих сигналов, сформированных фотоимпульсаторами при прохождении перед ними передних концов заготовок. Критерием величины времени является диапазон времени захода передних концов заготовок в клеть стана;
- блок определения одновременного входа заготовок в клеть стана предназначен для формирования суммирующего управляющего сигнала при одновременном поступлении управляющих сигналов с ограничительных реле времени (первый вариант), или с ограничительного реле времени и блока синхронизации (второй вариант), или при одновременном наличии управляющих сигналов, поступивших с ограничительных реле времени, и корректирования этих сигналов для сдвига по времени в зависимости от величины времени, заданных в базовых реле времени (третий вариант);
- блокировочное реле времени, предназначенное для формирования управляющего сигнала на включение трайбаппарата на транспортирование заготовки со сниженной скоростью с целью предотвращения одновременной задачи передних концов заготовок в клеть стана. Критерием величины времени на формирование управляющего сигнала является задание времени, которое необходимо для транспортирования заготовки со сниженной скоростью за 1-2 метра до клети стана;
Второй вариант полезной модели дополнительно имеет:
- блок синхронизации, предназначенный для сдвига по времени управляющего сигнала с ограничительного реле времени, направляемого в блок определения одновременного входа заготовок в клеть стана, при этом величина сдвига времени формируется в зависимости от величины времени заданного в базовых реле времени.
Второй и третий варианты полезной модели дополнительно имеют:
- блок коррекции, предназначенный для формирования корректирующего сигнала в случае изменения величины времени, заданного в базовом реле времени.
На фиг.1 представлена функциональная блок - схема устройства управления загрузкой заготовок в многониточной сортовой стан (первый вариант).
Устройство содержит фотоимпульсаторы 1, 2, базовые реле времени 3, 4, ограничительные реле времени 5, 6, блок 7 определения одновременного входа заготовок в клеть стана и блокировочное реле времени 8. При установке устройства в потоке прокатного стана приняты следующие обозначения: методические печи 9, 10, рольганги 11, 12, заготовки 13, 14, трайбаппараты 15, 16, клеть стана 17.
В предлагаемом устройстве управления загрузкой заготовок в многониточный сортовой стан выход каждого фотоимпульсатора 1, 2 соединен с входами базовых реле времени 3, 4 и с входами ограничительных реле времени 5, 6. Выход базового реле времени 3, соединен с первым входом трайбаппарата 15, а выход базового реле 4 соединен с входом трайбаппарата 16. Выходы ограничительных реле времени 5, 6 соединены соответственно с первым и вторым входами блока 7 определения одновременного входа заготовок в клеть стана. Выход блока 7 соединен со вторым входом трайбаппарата 15 через блокировочное реле времени 8.
Рассмотрим работу устройства для всех вариантов, когда заготовки транспортируются к клети стана с разницей по времени задачи их в клеть стана.
Предварительно оператором устанавливается время задержки управляющего сигнала в базовых реле времени, величина которого обеспечивает начало транспортирования заготовки со сниженной скоростью на расстоянии не более 0,3 метра до клети стана.
После нагрева в методической печи 10 заготовка 14 транспортируется по рольгангу 12 к клети стана 17. При подходе переднего конца заготовки 14 к фотоимпульсатору 2 в нем формируется управляющий сигнал, который поступает в базовое реле времени 4. Базовое реле времени 4 задано на определенное время задержки управляющего сигнала. По окончании заданного времени задержки, управляющий сигнал с базового реле времени 4 поступает в трайбаппарат 16, который начинает транспортировать заготовку 14 со сниженной скоростью при нахождении ее переднего конца перед клетью стана 17 на расстоянии не более 0,3 метра, и на этой же скорости заготовка задается в клеть стана 17. Так как заготовки транспортируются с разницей по времени аналогично задается в клеть стана 17 и заготовка 13.
Рассмотрим работу устройства при одинаковых скоростях подхода заготовок 13, 14 к фотоимпульсаторам 1, 2, при равных величинах времени, заданных оператором в базовых реле времени 3, 4. (первый вариант).
При одновременном подходе передних концов заготовок 13 и 14 к фотоимпульсаторам 1, 2, сформированные сигналы в фотоимпульсаторах 1, 2 от передних концов заготовок 13, 14 одновременно поступают на базовые реле времени 3, 4 и на ограничительные реле времени 5, 6. Ограничительные реле времени 5, 6 ограничивают временной диапазон управляющего сигнала соразмерно времени захода передних концов заготовок в клеть стана 17, и далее передают сигналы в блок 7 определения одновременного входа заготовок в клеть стана. В блоке 7 при одновременном наличии сигналов с ограничительных реле времени 5, 6 формируется суммирующий управляющий сигнал, определяющий одновременный вход передних концов заготовок в клеть стана 17, который далее поступает на блокировочное реле времени 8. Блокировочное реле времени 8 формирует управляющий сигнал на основе запрограммированного задания величины времени на включение трайбаппарата 15 на транспортирование заготовки 13 со сниженной скоростью на расстоянии 1-2 метра до клети стана 17. В это же время заготовка 14 транспортируется к клети стана 17 и при включении трайбаппарата 16 переходит на пониженную скорость транспортирования на расстоянии не более 0,3 метра до клети стана 17. Вследствие разницы времени транспортирования заготовок 13 и 14 со сниженной скоростью перед клетью стана 17 производится автоматический развод их передних концов.
На фиг.2 представлена функциональная блок - схема устройства управления загрузкой заготовок в многониточной сортовой стан (второй вариант).
Устройство содержит фотоимпульсаторы 1, 2, базовые реле времени 3, 4, ограничительные реле времени 5, 6, блок 7 определения одновременного входа заготовок в клеть стана, блокировочное реле времени 8. При установке устройства в потоке прокатного стана приняты следующие обозначения: методические печи 9, 10, рольганги 11, 12, заготовки 13, 14, трайбаппараты 15, 16. В данном варианте полезная модель дополнительно содержит блок коррекции 18 и блок синхронизации 19.
В предлагаемом устройстве выходы фотоимпульсаторов 1, 2 соединены с входами ограничительных реле времени 5, 6 и с входами базовых реле времени 3, 4. Вторые выходы базовых реле времени 3 и 4 соединены соответственно с первым и третьим входами блока синхронизации 19. Выход ограничительного реле времени 6 соединен со вторым входом блока 7 определения одновременного входа заготовок в клеть стана, а выход ограничительного времени 5 соединен со вторым входом блока синхронизации 19, выход которого соединен с первым входом блока 7. Выход блока 7 через первый вход блокировочного реле времени 8 соединен со вторым входом трайбаппарата 15. Третий выход базового реле времени 3 через блок коррекции 18 соединен со вторым входом блокировочного реле времени 8, а первый его выход соединен с первым входом трайбаппарата 15. Первый выход базового реле 4 соединен с входом в трайбаппарат 16.
Устройство управления загрузкой заготовок в многониточный сортовой стан (второй вариант) работает следующим образом.
Рассмотрим работу устройства при различных скоростях подхода заготовок 13, 14 к фотоимпульсаторам 1, 2 при которых время, заданное в базовом реле времени 3 превышает время, заданное в базовом реле времени 4.
При подходе передних концов заготовок 13, 14 к фотоимпульсаторам 1, 2 в них формируются управляющие сигналы, которые поступают на базовые реле времени 3, 4 и на ограничительные реле времени 5, 6. Ограничительные реле времени 5, 6 ограничивают временные диапазоны управляющих сигналов соразмерно времени захода передних концов заготовок в клеть стана 17. С ограничительного реле времени 6 управляющий сигнал подается на второй вход блока 7 определения одновременного входа заготовок в клеть стана, а с ограничительного реле времени 5 управляющий сигнал, ограниченный по времени, подается на второй вход блока синхронизации 19. При этом на первый и третий входы блока синхронизации 19 поступают управляющие сигналы соответственно со вторых выходов базовых реле времени 3 и 4. В блоке синхронизации 19 рассчитывается разница величин времени заданных в базовых реле времени 3, 4. На основании этой разницы формируется временная задержка (временной сдвиг) управляющего сигнала, поступающего с ограничительного реле времени 5. С выхода блока синхронизации 19 управляющий сигнал поступает на первый вход блока 7. В блоке 7, при одновременном поступлении управляющих сигналов с ограничительного реле времени 6 и блока синхронизации 19, формируется суммирующий управляющий сигнал, определяющий одновременный вход передних концов заготовок в клеть стана 17, который подается на первый вход блокировочного реле времени 8. Блокировочное реле времени 8 формирует управляющий сигнал на основе запрограммированного задания величины времени на включение трайбаппарата 15 на транспортирование заготовки 13 со сниженной скоростью на расстоянии 1-2 метра до клети стана 17. В это же время заготовка 14 транспортируется к клети стана 17 и при включении трайбаппарата 16 переходит на пониженную скорость транспортирования на расстоянии не более 0,3 метра до клети стана 17. Вследствие разницы времени транспортирования заготовок 13 и 14 со сниженной скоростью перед клетью стана 17 производится автоматический развод их передних концов.
В случае изменении скорости транспортирования заготовки, вызванной ухудшением технического состояния оборудования, оператор в ручную увеличивает заданную величину времени задержки управляющего сигнала в базовом реле времени 3 для того, чтобы выдержать расстояние не более 0,3 метра до клети стана 17 для транспортирования заготовки 13 со сниженной скоростью. При изменении величины времени в базовом реле времени 3, управляющий сигнал с третьего входа базового реле времени 3 подается на вход блока коррекции 18. В блоке коррекции 18 на основании изменения величины времени, заданного в базовом реле времени 3, формируется корректирующий сигнал, который подается на второй вход блокировочного реле времени 8. Блокировочное реле времени 8 формирует управляющий сигнал на основе запрограммированного задания величины времени с учетом корректирующего сигнала. При подаче этого управляющего сигнала на второй вход трайбаппарата 15 происходит его включение на транспортирование заготовки 13 со сниженной скоростью на расстоянии 1-2 метра до клети стана 17. В это же время заготовка 14 транспортируется к клети стана 17 и при включении трайбаппарата 16 переходит на пониженную скорость на расстоянии не более 0,3 метра до клети стана 17. Вследствие разницы времени начала транспортирования заготовок 13 и 14 со сниженной скоростью перед клетью стана 17 производится автоматический развод их передних концов.
На фиг.3 представлена функциональная блок - схема устройства управления загрузкой заготовок в многониточный сортовой стан (третий вариант).
Устройство содержит фотоимпульсаторы 1, 2, базовые реле времени 3, 4, ограничительные реле времени 5, 6, блок 7 определения одновременного входа заготовок в клеть стана, блокировочное реле времени 8. При установке устройства в потоке прокатного стана приняты следующие обозначения: методические печи 9, 10, рольганги 11, 12, заготовки 13, 14, трайбаппараты 15, 16. В данном варианте полезная модель дополнительно содержит блок коррекции 18.
В предлагаемом устройстве выходы фотоимпульсаторов 1, 2 соединены с входами ограничительных реле времени 5, 6 и базовых реле времени 3, 4. Вторые выходы базовых реле времени 3 и 4 соединены соответственно с первым и вторым входами блока 7 определения одновременного входа заготовок в клеть стана. Выходы ограничительных реле времени 5, 6 соединены соответственно с третьим и четвертым входами блока 7, выход которого через первый вход блокировочного реле времени 8 соединен со вторым входом трайбаппарата 15. Третий выход базового реле времени 3 через блок коррекции 18 соединен со вторым входом блокировочного реле времени 8. Первый выход базового реле времени 3 соединен с первым входом трайбаппарата 15, а первый выход базового реле времени 4 соединен с входом трайбаппарата 16.
Рассмотрим работу устройства управления загрузкой заготовок в многониточный сортовой стан (третий вариант) при различных скоростях подхода заготовок 13, 14 к фотоимпульсаторам 1, 2 при которых время, заданное в базовом реле времени 3 превышает время, заданное в базовом реле времени 4 или меньше этого времен.
При подходе передних концов заготовок 13, 14 к фотоимпульсаторам 1, 2 в них формируется управляющие сигналы, которые поступают на базовые реле времени 3, 4 и ограничительные реле времени 5, 6. Ограничительные реле времени 5, 6 ограничивают временной диапазон управляющих сигналов соразмерно времени захода передних концов заготовок в клеть стана 17. С ограничительных реле времени 5, 6 управляющие сигналы подаются соответственно на третий и четвертый входы блока 7 определения одновременного входа заготовок в клеть стана. Со вторых выходов базовых реле времени 3 и 4 управляющие сигналы подаются соответственно на первый и второй входы блока 7. В блоке 7 на основании времени, заданного в базовых реле времени 3, 4, рассчитывается разница времени прохождения заготовок 13 и 14 по ниткам стана от фотоимпульсаторов 1, 2 и в зависимости от того, по какой нитке время прохождения заготовки больше, в блоке 7 на величину этой разницы формируется временная задержка (временной сдвиг) управляющего сигнала, поступающего от ограничительного реле времени 5 или 6. После этого в блоке 7 производится анализ одновременного наличия управляющих сигналов с ограничительного реле времени нитки стана, где время прохождения заготовки меньше и с ограничительного реле времени другой нитки стана, где время прохождения заготовки больше, но уже с учетом временного сдвига этого управляющего сигнала. При отсутствии одновременного наличия управляющих сигналов, один из которых имеет сдвиг по времени в блоке 7, производится определение входа заготовок 13, 14 в клеть стан 17 с временным сдвигом. В этом случае блок 7 не формирует суммирующий управляющий сигнал для предотвращения одновременной задачи передних концов заготовок 13, 14 в клеть стана 17. В случае одновременного наличия управляющих сигналов, один из которых имеет сдвиг по времени, в блоке 7 производится определение входа заготовок 13, 14 в клеть стана 17 одновременно. При этом блок 7 формирует суммирующий управляющий сигнал, направляемый в блокировочное реле времени 8 для предотвращения одновременной задачи передних концов заготовок 13, 14 в клеть стана 17. Блокировочное реле времени 8 формирует управляющий сигнал на основе запрограммированного задания величины времени с учетом корректирующего сигнала. При подаче этого управляющего сигнала на второй вход трайбаппарата 15 происходит его включение на транспортирование заготовки 13 со сниженной скоростью на расстоянии 1-2 метра до клети стана 17. В это же время заготовка 14 транспортируется к клети стана 17 и при включении трайбаппарата 16 переходит на пониженную скорость на расстоянии не более 0,3 метра до клети стана 17. Вследствие разницы времени начала транспортирования заготовок 13 и 14 со сниженной скоростью перед клетью стана 17 производится автоматический развод их передних концов.
Данное устройство реализовано на основе действующего оборудования: фотоимпульсаторов, электронных реле времени, программируемого логического контроллера. Настройка параметров произведена через устройства системы человеко-машинного интерфейса (HMI).
Использование предлагаемого устройства управления загрузкой заготовок в многониточный сортовой стан исключает одновременную задачу заготовок в клеть стана, повышает надежность работы оборудования и стабильность процесса прокатки, и в конечном итоге увеличивает производительность стана. Полезная модель промышленно применима на многониточных сортовых станах.