СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ НАТЯЖЕНИЯ ПОЛОСЫ В МЕЖКЛЕТЕВОМ ПРОМЕЖУТКЕ ШИРОКОПОЛОСНОГО СТАНА ГОРЯЧЕЙ ПРОКАТКИ
METHOD OF STRIP TENSION AUTOMATIC CONTROL IN INTERSTAND SPACE OF HOT ROLLING BROAD-STRIP STAND

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства и может быть использовано для автоматического регулирования натяжения и высоты петли в межклетевых промежутках непрерывного широкополосного стана горячей прокатки.
Известен способ управления электроприводами петледержателей чистовой непрерывной группы клетей стана горячей прокатки, согласно которому измеряют изменение усилия прокатки и отрабатывают изменение усилия прокатки воздействием на нажимной механизм последующей клети, дополнительно изменение усилия прокатки отрабатывают воздействием на электроприводы петледержателей и на скорость вращения рабочих валков, при этом сигнал на изменение натяжения в данном межклетевом промежутке формируют с учетом изменения натяжения в предшествующем межклетевом промежутке по заданному функциональному закону (см. А.С. СССР №865453 МКИ В21В 37/00).
Автоматическое регулирование натяжения и высоты петли в функции усилия прокатки (давления металла на валки прокатной клети) неэффективно, поскольку имеет низкую точность. Усилие прокатки зависит от ряда технологических параметров, в частности от температуры, и может значительно изменяться по длине прокатываемой полосы, например, при прокатке холодных участков, вызванных глиссажными метками. Составляющая от натяжения в усилии прокатки не превышает 5-10%, в связи с чем отработка изменения усилия прокатки одновременным воздействием на нажимной механизм, электроприводы петледержателей и скорость вращения рабочих валков не может обеспечить необходимую точность регулирования натяжения.
6
Наиболее близким аналогом заявляемого объекта является способ автоматического регулирования натяжения полосы в межклетевом промежутке широкополосного стана горячей прокатки, согласно которому при отсутствии прокатываемой полосы в межклетевом промежутке обеспечивают исходное положение петледержателя, соответствующее заданному начальному углу подъема, при заходе полосы в последующую (i+1)-ю клеть межклетевого промежутка осуществляют автоматический подъем петледержателя до момента его соприкосновения с полосой, после чего ограничивают угол подъема петледержателя и подают регулирующее воздействие на скорость двигателя (i+1)-й клети, обеспечивая подъем петледержателя до заданного рабочего угла, после чего осуществляют автоматическое регулирование момента двигателя петледержателя на уровне, необходимом для поддержания петледержателем заданного удельного натяжения, и одновременное поддержание угла подъема петледержателя на заданном уровне путем регулирующих воздействий на скорость двигателя (i+1)-й клети (способ реализуется устройством, см. патент РФ №2126304 МПК В21В 37/48).
Недостатком известного способа является низкое быстродействие при регулировании натяжения в динамических режимах подъема и опускания петледержателя. Вследствие значительной инерционности валков и передающих механизмов клети отработка регулирующего воздействия на скорость двигателя электропривода клети при подъеме петледержателя осуществляется с запаздыванием, составляющим 0,1÷0,8 с в зависимости от настройки системы регулирования скорости электропривода. Аналогичный динамический режим происходит при выходе полосы из предыдущей клети межклетевого промежутка. Требуемая точность регулирования натяжения в динамических режимах не может быть обеспечена.
Скорости прокатки полосы на выходе современных широкополосных станов достигают 25÷40 м/с. Следовательно, головной участок полосы, прокатанный за время динамического режима, связанного с подъемом петледержателя, при реализации известного способа будет составлять несколько метров. Низкая точность регулирования натяжения при прокатке концевых (головного и хвостового) участков приводит к разнотолщинности полосы и соответственно к увеличению концевой обрези. Этот недостаток наиболее существенно сказывается при прокатке полос толщиной менее 1,5 мм, являющихся конечной продукцией современных широкополосных станов горячей прокатки. При прокатке тонких полос значительное влияние на натяжение оказывает изменение зазора валков при перемещении нажимных устройств. Прокатные клети чистовых групп современных станов оснащаются малоинерционными гидравлическими нажимными устройствами, имеющими на порядок более высокое быстродействие по сравнению с электроприводами валков. Следовательно, быстродействующее регулирование натяжения можно осуществлять путем регулирующего воздействия на регулятор положения гидравлических нажимных устройств.
Технический результат предлагаемого изобретения - повышение точности регулирования натяжения в динамических режимах при захвате и выпуске полосы.
Технический результат достигается тем, что в известном способе автоматического регулирования натяжения полосы в чистовой группе широкополосного стана горячей прокатки, согласно которому при отсутствии прокатываемой полосы в межклетевом промежутке петледержатель устанавливают в исходное положение, соответствующее заданному начальному углу его подъема, при заходе полосы в последующую (i+1)-ю клеть межклетевого промежутка осуществляют автоматический подъем петледержателя до его соприкосновения с полосой, после чего подают регулирующее воздействие на скорость двигателя (i+1)-й клети и осуществляют подъем петледержателя до заданного рабочего угла, в отличие от ближайшего аналога с целью повышения точности регулирования натяжения в динамических режимах дополнительно осуществляют корректирующее воздействие на гидравлическое нажимное устройство предыдущей i-й клети межклетевого промежутка.
Отличительным признаком заявляемого способа является дополнительное корректирующее воздействие на гидравлическое нажимное устройство предыдущей клети межклетевого промежутка. Данный отличительный признак в опубликованных ранее технических решениях не обнаружен.
В заявляемом способе указанный отличительный признак позволяет повысить точность регулирования натяжения за счет создания дополнительного быстродействующего канала регулирования натяжения путем коррекции зазора валков при изменениях положения петледержателя. В результате обеспечивается снижение разнотолщинности полосы по длине, соответственно повышается ее качество и снижается расходный коэффициент, связанный с уменьшением головной и хвостовой обрези.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема устройства, реализующего способ автоматического регулирования натяжения полосы в межклетевом промежутке широкополосного стана горячей прокатки.
Устройство, реализующее заявляемый способ автоматического регулирования натяжения полосы 1 в межклетевом промежутке между i-й и (i+1)-й клетями, содержит петледержатель 2 с приводом от двигателя 3 постоянного тока, регулятор момента 4 двигателя петледержателя, вход которого соединен с выходом блока 5 регулируемого ограничения, информационный вход которого соединен с выходом регулятора 6 конечных положений петледержателя, а управляющий вход соединен с выходом блока 7 расчета момента, первый второй и третий входы которого соединены с задатчиками (на схеме не показаны) ширины В, толщины Н полосы и удельного натяжения G. Четвертый вход блока 7 расчета момента соединен с первым выходом блока управления 8, а пятый - с первым входом блока управления 8, соединенным с выходом датчика 9 угла подъема петледержателя и первым входом регулятора 6 конечных положений петледержателя, второй вход которого соединен со вторым выходом блока управления 8. Второй, третий и четвертый входы блока управления 8 соединены с выходами датчиков наличия металла в (i-1)-й, i-й и (i+1)-й клетях (на схеме не показаны). Третий выход блока управления 8 соединен с первым входом регулятора петли 10, второй вход которого соединен с первым выходом блока управления 8, соединенным с четвертым входом блока 7 расчета момента, а третий - с выходом датчика 9 угла подъема петледержателя. Выход регулятора петли 10 соединен с первым входом первого сумматора 11 и с первым входом второго сумматора 12. Второй вход сумматора 11 соединен с выходом блока задания скорости 13, а выход - с входом регулятора 15 скорости двигателя 16 (i+1)-й клети. Второй вход сумматора 12 соединен с выходом блока 14 задания положения гидравлического нажимного устройства, а выход - с входом регулятора 17 положения гидравлического нажимного устройства 18 i-й клети.
Блок 7 расчета момента и блок 17 управления известны и соответствуют аналогичным блокам в устройстве, реализующем способ, принятый за прототип. Остальные элементы, входящие в состав рассматриваемого устройства, представляют собой общеизвестные в области электротехники блоки, которые могут быть выполнены с помощью элементов аналоговой блочной системы регуляторов (см. Перельмутер В.М., Сидоренко В.А. Системы управления тиристорными электроприводами постоянного тока. - М.: Энергоатомиздат, 1988 - С.126-142) либо аппаратно-программным способом в структуре управляющих контроллеров (см. Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования. - М.: Солон-Пресс, 2008 - 256 с.).
Способ автоматического регулирования натяжения полосы в межклетевом промежутке широкополосного стана горячей прокатки осуществляют следующим образом.
В исходном положении, когда прокатываемой полосы в промежутке нет, регулятор 10 петли отключен, на выходе блока расчета момента 7 присутствует максимальный сигнал. Поэтому блок 5 регулируемого ограничения не ограничивает уровень выходного сигнала регулятора 6 конечных положений петледержателя, на первый вход которого из блока 8 управления подается сигнал, соответствующий начальному углу подъема, а на второй вход - сигнал с выхода датчика 10 угла подъема петледержателя. Блок 6 регулятора конечных положений петледержателя работает в режиме поддержания петледержателя в заданном положении. Петледержатель 2 находится в исходном положении, приподнят над опорами на 5-10 мм и готов к работе. На вход регулятора 15 скорости с выхода первого сумматора 11 подается сигнал задания, определяемый выходным сигналом блока 12 задания скорости клети. На вход регулятора 17 положения гидравлического нажимного устройства с выхода второго сумматора 13 подается сигнал задания, определяемый выходным сигналом блока 14 задания положения гидравлического нажимного устройства.
При входе полосы в межклетевой промежуток последовательно срабатывают датчики наличия металла в клетях (i-1)-й, i-й и (i+1)-й. Блок 8 управления логически обрабатывает сигналы наличия металла и в момент захода полосы в (i+1)-ю клеть разрешает работу регуляторов петли 10 и момента 4, а также увеличивает задание на регулятор петли 10 до рабочей величины. Для регулятора 6 конечных положений задание устанавливается равным максимальному. Регулятор 6 конечных положений, работая в режиме поддержания заданного угла, начинает поднимать петледержатель 2 до момента соприкосновения с полосой, в дальнейшем он входит в насыщение, т.к. задание максимального угла значительно больше величины рабочего угла подъема петледержателя с петлей. Регулятор петли 10 начинает формировать корректирующий сигнал на регулятор 15 скорости привода (i+1)-й клети с целью подъема петледержателя до заданного рабочего угла. На выходе блока расчета момента 7 появляется сигнал, ограничивающий выход регулятора 6 конечных положений петледержателя на уровне, соответствующем моменту, необходимому для поддержания петледержателем заданного удельного натяжения. Одновременно подается сигнал на регулятор 17 положения гидравлического нажимного устройства. В результате гидравлическое нажимное устройство 18 перемещается вниз, обеспечивая увеличение высоты петли в межклетевом промежутке с быстродействием, примерно на порядок большим, чем быстродействие, обеспечиваемое по каналу коррекции скорости клети. После отработки электроприводом клети корректирующего сигнала, подаваемого на регулятор скорости 15 клети, положение гидравлического нажимного устройства восстанавливается. Далее начинается установившийся режим работы систем регулирования. Петледержатель поддерживает заданное удельное натяжение в полосе, а регулятор петли 10, воздействуя на регулятор 17 положения гидравлического нажимного устройства и регулятор 15 скорости клети, поддерживает угол подъема петледержателя на заданном уровне.
За счет дополнительного воздействия на гидравлическое нажимное устройство заданное натяжение полосы устанавливается за меньший промежуток времени, чем при регулировании высоты петли путем корректирующего воздействия только на скорость клети.
Таким образом, при осуществлении заявляемого способа обеспечивается повышение быстродействия регулирования натяжения при отработке переходных процессов, связанных с изменением положения петледержателя. Это обеспечивает снижение разнотолщинности полосы по ее длине и уменьшение концевой обрези. В результате снижается расходный коэффициент и повышается качество выпускаемой продукции.