Устройство для автоматического регулирования охлаждения полосы в чистовой группе стана горячей прокатки - SU1158268A1

1

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства, а именно к автоматизации листовых станов горячей прокатки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для автоматического регулирования охлаждения полосы в чистовой группе стана горячей прокатки, содежащее установленные в межклетевых промежутках распределительные коллекторы верхней и нижней зон охлаждения полосы, регулирующие клапаны, блок ра.спределения расхода охлаждающей жидкости, измеритель и задатчик температуры полосы на выходе чистовой группы, блок задания прокатываемого сортамента, три запоминающих блока, три сумматора, два

5 функциональных преобразователя, два умножителя, блок контроля температуры , датчик начала разгона и датчик скорости прокатки, причем датчик скорости прокатки соединен с

10 первым входом первого умножителя, . первьш входом первого запоминающего блока и первыми входами первого и второго сумматоров, причем первого сумматора через послеf5 довательно соединенный второй запоминающий блок и первый функционалный преобразователь подключен к третьему входу третьего сумматора, второй вход второго сумматора соединен с выходом первого запоминающе блока, второй вход которого соединей с вторым входом второго запоминающего блока и с выходом датчика начала разгона, а выход второго сумматора через второй функциональ «ьй преобразователь подсоединен к первому входу третьего сумматора и к первому входу третьего запоминающего блока, второй вход третьего за поминающего блока соединен с выходо блока контроля температуры, первый второй входы которого соединены со ответственно с задатчиком и измери лем температуры полосы на выходе ч товой группы, выход третьего запоминающего блока подсоединен к втор му входу третьего сумматора, выход которого через последовательно сое диненные первый и второй умножител подсоединен к блоку распределения расхода охладителя,, при этом три выхода блока задания прокатьшаемогр сортамента соединены соответственно с вторым входом первого сумматора, вторым входом второго умножителя и вторьми входами перво го и второго функциональных преобразователей l . Однако в процессе прокатки различные возмущения обуславливают изменение скорости металла в межклетевом промежутке. При этом меня ется угол поворота рычага петледер жателя и, как следствие, положение полосы относительно оси прокатки . Это приводит к изменению условий охлаждения на верхней и нижней поверхностях полосы (при ис пользовании сопел с расширяклцимся факелом), т.е. к несимметричному охлаждению. Цель изобретения - повышение качества полосы путем ее симметричного охлаждения и сокращение расхода охлажда)ощей жидкости. Поставленная цель достигается тем, что устройство для автоматического регулирования охлаждения полосы в чистовой группе стана горячей прокатки, содержащее установ ленные в межклетевых промежутках распределительные коллекторы верхней и нижней зон охлаждения полосы регулирующие клапаны, блок распределения расхода охлаждающей жидкости , измеритель и задатчик температуры полосы на выходе чистовой группы, блок задания прокатываемого сортамента, три запоминающих блока, три сумматора, два функциональных преобразователя, два умножителя , блок контроля температуры , датчик начала разгона и датчик скорости прокатки, причем датчик скорости прокатки соединен с первым входом первого умножителя, первым входом первого запоминающего блока и первыми входами первого и второго сумматоров, причем выход первого сумматора через последовательно соединенные второй запоминающий блок и первый функциональный преобразователь подключен к третьему входу третьего сумматора, второй вход второго сумматора соединен с выходом первого запоминающего блока, второй вход которого соединен с вторым входом второго запоминающего блока и с выходом датчика начала разгона , а выход второго сумматора через второй функциональный преобразователь подсоединен к первому входу третьего сумматора и к первому входу третьего запоминающего блока, второй вход третьего запоминающего блока соединен с выходом блока контроля температуры, первый и второй входы которого соединены соответственно с задатчиком и измерителем температуры полосы на выходе чистовой группы, выход третьего запоминающего блока подсоединен к второму входу третьего сумматора, выход которого через последовательно соединенные первый и второй умножители подсоединен к блоку распределения расхода охладителя, при этом три выхода блока задания прокатьшаемого сортамента соединены со ответственно с вторым входом первого сумматора, вторым входом второго умножителя и вторыми входами первого и второго функциональных преобразователей, дополнительно содержит клапаны для раздельного регулирования расхода охлаждающей жидкости через верхние и нижние коллекторы, датчик угла поворота рычага петледержателя, три вычислительных блока, инвертирукмций усилитель , три сумматора, задатчик ширины зоны охлаждения, задатчики длины верхней и нижней зон охлаждения.

задатчик соотношения коэффициентов , задатчик расстояния от оси клети до оси установки коллекторов охлаждения, задатчики расстояний от верхнего и нижнего охлаждающих коллекторов до оси прокатки, задатчик отношения расстояния, причем выход блока распределения расхода охлаждающей жидкости соединен с первыми входами первого вычислительного блока и четвертого сумматора , второй, третий, четвертый и пятый входы первого вычислительного блока соединены соответственно с з.адатчиками ширины зоны охлаждения, длины верхней и нижней зон охлаждения , задатчиком соотношения коэффициентов , -выход первого вычислительного блока соединен непосредственно с первым входом пятого сумматора , первым входом третьего вычислительного блока, и через инвертирующий усилитель - с вторым входом четвертого сумматора, выход которого соединен с первым входом шестого сумматора и первым входом вычислительного блока, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой входы которого соединены соответственно с датчиком угла поворота рычага петледержателя , задатчиком отношения расстояния , задатчиками ширины зоны охлаждения , длины зойы нижнего охлаждения , эадатчиком соотношения коэффициентов, задатчиком расстояния от нижнего охлаждающего коллектора до оси прокатки и задатчиком расстояния от оси клети до оси установки коллектора охлаждения, выход .второго вычислительного блока, соединен с вторым входом шестого сумматора, второй, третий, чет1зертый , пятый, шестой, седьмой и восьмой входы третьего вычислительного

блока соединены соответственно с да чиком угла поворота рычага петледержателя , задатчиком отношения расстояния , задатчиками ширины зоны охлаждения, длины зоны берхнего охлаждения , задатчиком соотношения коэффициентов, задатчиком расстояни от оси клети до оси установки коллекторов охлаждения и задат.чнком расстояния от верхнего коллектора до оси прокатки, выход третьего вычислительного блока., соединен с вторым входом пятого сумматора,пять

и шестой сумматоры соединены соответственно с входами регулирующих клапанов верхней и нижней зон охлаждения .

На чертеже приведена блок-схема устройства для автоматического регулирования охлаждения полосы в чистовой группе стана горячей прокатки. Для удобства изображения

показан промежуток между клетями i-1 и i, а также выход полосы за последней чистовой группой. Остальные межклетевые промежутки обо- рудованы аналогично.

Устройство содержит трубопровод

1, к которому подключены трубопроводы 2 и 3, подводящие воду в каждьй межклетевой промежуток для охлаждения полосы сверху и снизу. Трубопроводы 2 и 3 содержат регулирукяцие клапаны 4 и 5 и заканчиваются коллекторами 6 и 7 для распределения воды сверху и сниЗУ по ширине прокатываемой полосы 8, вход блока 9 распределения расхода охлаждающей жидкости по межклетевым .промежуткам соединен с выходом первого умножителя 10 на первый вход которого подается

сигнал с датчика 11 скорости прокатки , соединенного с первыми входами первого и второго сумма.торов ,12 и 13 и первым входом первого запоминающего блока 14, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 13, выход второго сумматора 13 через функциональньй преобразователь 15 соединен с первым входом третьего сумматора 16

и с входом третьего запоминающего

блока 17, выход которого соединен с вторым входом сумматора 16, выход первого сумматора 12 через второй запоминающий блок 18 и функциональный преобразователь 19 соединен с третьим входом третьего сумматора 16, выход которого соединен с первым входом второго умножителя 20, второй вход которого соединен с вторь м вьпсодом блока 21 задания прокатываемого сортамента, первый выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 12, а третий - с вторыми входами функцион .альнык преобразователей 15 и 19, вторые входы запоминающих блоков 1А и 18 соединены с датчиком 22 начала разгона, выход второго умножителя 20 соединен с вторым входом первого умножителя 10, второй вход третьего запоминающего блока 1.7 соединён с выходом блока 23 кон роля температуры, два входа которого соответственно соединены с за датчиком 24 и измерителем 25 температуры , выход блока 9 распределе ния расхода охлаждающей жидкости соединен с первыми входами первого вычислительного блока 26 и четвертого сумматора 27, второй, третий и Четвертый входы первого вычислительного блока 26 соединены соответственно с блоком 28 задания ширины В зоны охлаждения, блоком 2 задания длины верхней зоны охлажде LOB и блоком 30 задания длины нижней зоны охлаждения при исходном положении рычага петледержателя , пятый вход первого вычислитель ного блока 26 соединен с блоком 31 задания соотношения коэффициентов пропорциональности, выход первого вычислительного блока 26 соединен с первым входом пятого сумматора 3 первьм входом третьего вычислитель ного блока 33 и через инвертирующий усилитель 34 - с вторьм входом четвертого сумматора 27, выход которого соединен с первым входом шестого сумматора 35 и первым вхо .дом второго вычислительного блока 3 второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, и восьмой входы которого соединены соответственно с датчиком 37 угла поворота рычата 38 петледержателя относительно оси прокатки, задатчиком 39 отношения расстояния Ij от оси клети до оси вращения петледержателя к длине R рычага 38 петледержателя , блока 28 задания ширины зоны охлаждения В задатчиком 30 длины зоны нижнего охлаждения, блоком 31 задания соотношения коэффициентов пропорциональности, задатчиками расстояния 40 от нижнего охлаждающ го коллектора до оси прокатки и расстояния 41 от оси клети до оси установки коллекторов. Выход второго вычислительного блока 36 соед нен непосредственно с Btopbw входом шестого сумматора 35. Второй, третий, четвертый, пятый , шестой, седьмой и восьмой входы третьего вычислительного бло ка 33 соединены сЬответстве то с датчиком 37 угла поворота рычага петледержателя, задатчиком 39 отношения расстояния от оси клети до оси вращения петледержателя к длине рычага петледержателя, блоком 28 задания ширины зоны охлаждения, эадатчиком 29 длины зоны верхнего охлаиздения, блоком 31 задания .соотношения коэффициентов пррпорциональности задатчиком 41 расстояния от оси клети до оси установки коллекторов и задатчиком 42 расстояния от верхнего коллектора ty до оси прокатки, выход третьего вычислительного блока 33 соединен с вторым входом пятого сумматора 32, пятьй 32 и шестой 35 сумматоры соединены с входами регулирующих клапанов соответственно 4 и 5. В основу предлагаемого устройства положена реализация динамической коррекции расхода охладителя, подаваемого на верхнюю и нижнюю поверхности прокатываемой полосы, обеспечивающая симметричное охлаждение полосы. Симметричность охлаждения верхней и нижней поверхностей полосы обеспечивается, если ° и длины верхней и нижней зоны охлаждения; flig ,с4.ц коэффициент теплоотдачи к воде верхней и нижней зон. При изменении положения полосы 8 относительно горизонтальной плоскости (при подъеме рычага петледержателя 38) нзменяк тся расстояния ЕЗ и t от коллекторов до полосы, что приводит к изменению условий охлаждения на верхней и нижней поерхностйх полосы. Обобщенная обраг ботка результатов исследования теплотехнических параметров разичных способов охлаждения полосы ыполненная на ЭВМ, показывает, что ависимость коэффициента теплоотдаи к воде (et) от ее удельного расода (ф) может быть выражена следуяцей корреляционной зависимостью (для 10-13 м/м -ч Ф 70-75 м 7м ч ,Ф , де К-, 41 ккал/м С} Кг 0,2 ккал-ч/м С

9115826В . 10

Используя (2), условие (1) запи- угол j относительно горизонтальной шется в видеплоскости. При этом текущие значения

oiL - Kjtf const, (3)

Продифференцировав выражение (3), получают

ф - (К,-К.с{) dL .

(4) (К -2К2Ф)Ъ

Принимая во внимание, что

IS/KZBL

получают

TiT/TTI-T

бц j

.(k к . г TiT/

ДЬ . (1}

.( Выражение (7) определяет необходнмое приращение Q расхода охладителя в зависимости от приращения ДЬ, вызванного изменением положения полосы отйосительяо горизонтальной плоскости при подъеме петле держа теля ,45 обеспечивающее симметричное охлаждение полосы. При подъеме pEpiara петледержателя на угол полоса поднимается на . -. 50 /К. а, nlTiT т /к а i 4 ч в :oнГflKг &Чи 8 Чв

Выражение (15) позволяет решить задачу распределения начального

длины верхней Lg и нижней L зоны охлаждения определяются следукшшм с образом / 1 ,

ь и„Л1-1 Чу ;

&- 06

Ьн -онГт Чт1

«ОRsinftSinA

.:-1 L

(3)

e Rcos/i iJR

Для коллектора верхнего охлаждеДля определения Q составляют -систему уравнений, используя (1) и (2)

(И|

расхода воды Q, подаваемого в данный межклетевой промежуток, между решая которую с учетом того, что РЛ QOB- Qr о VOB- Ход, получают k а2 I.Q° ° 6L,, i eioH Откуда получают выразкение для определения Qog / ( ЛЧн ч.) о«

верхней поверхностью полосы () и нижней (QOH), обеспечивающего симметричное охлаждение при р 0.

Выражения (11) и (13) позволяют определить величины коррекции расходов охладителя в зависимости от угла подъема рычага петледержателя для обеспечения симметричного сверху и снизу охлаждения полосы, т.е. выполнения равенства (1).

Для определения величины Q обще расхода охладителя, подаваемого в данный межклетевой промежуток в зависимости от изменения скорости прокатки, предлагаемое устройство содержит блоки 9-25, которые реализуют выражение для расчета полного количества охлаждающей воды

, 1Ь)

где ju-- коэффициент пропорциональности;

Н - толщина прокатываемого сортамента;

V - скорость прокатки;

суммарное повьппение тем: , пературы, вызванное увеличением скорости прокатки, которое необходимо снять охлаждением.

может быть вызвано как увели 1ением заправочной скорости (в этом случае первый канал регулирования состоит из первого сумматора 12, второго запоминающего блока 18, функционального преобразователя 19 и третьего сумматора 16), так и изменением скорости прокатки за счет ускорения (в этом случае второй канал регулирования включает в себя первый 14 и третий 17 запоминающие блоки, второй и третий сумматоры 13 и 16 и функциональный преобразователь 15).

Функциональные преобразователи 15 и 19 реализуют охватывакяцее весь диапазон толщин прокатываемых сортаментов семейство нелинейных завиг симостей, рассчитанных на основании результатов экспериментальных исследований, которые характеризуют взаимосвязь суммарного повышения температуры зависимости от изменения скорости прокатки dV.

Выбор конкретной зависимости ЛТ f(AV) для данной толщины прокатываемых полос осуществляется блоком 21 задания сортамента, соединенным с вторыми входами обоих функциональных преобразователей.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с датчика 11 скорости прокатки , пропорциональный заправочной скорости стана, на первом сумматоре 12 сравнивается с эталонным сигналом , подаваемьм с блока 21 задания прокатываемого сортамента. Величина зтого сигнала пропорциональна заправочной скорости стана, обеспечивающей требуемую температуру конца прокатки без применения межклетевого охлаждения полосы.

С вьгхода первого сумматора 12 сигнал, пропорциональный увеличению заправочной скорости dV, подает- . ся через второй запоминающий блок 18 на функциональный преобразователь 1 где величина дУзап преобразуется в величину суммарного повыщения температуры дТ, которая подается на второй вход третьего сумматора 16. В втором запоминающем блоке 18 в момент начала разгона стана от датчика 22 начала разгона записывается величина 4У,„п, что дает возможность исключить в данном канале влияние увеличения скорости за счет ускорения стана.

Второй канал ведет расчет суммарного количества охлаждающей воды во время ускорения стана. Сигнал, пропорциональный скорости прокатки, подается на два входа второго сумматора 13, причем на первый вход он подается непосредственно с датчика скорости прокатки, а на второй входчерез первый запоминающий блок 14. На втором сумматоре 13 осуществляется сравнение зтих сигналов и если первый запоминающий блок 14 открыт, т.е. работает в режиме повторителя, на выходе сумматора имеет место нулвой сигнал. В момент начала разгона от датчика 22 начала разгона подается команда на закрытие первого запоминающего блока 14 и в нем записывается величина заправочной скорости. На выходе второго, сумматора 13 появляется сигнал, пропорциональный приращению скорости прокатки, вызванному ускорением стана, который на функциональном преобразователе 15 преобразуется в приращение температуры 4Т.. Этот сигнал также подается на даа входа третьего сумматора 16. Причем на первый вход он подается непосредственно с преобразователя 15 а на третий вход - через третий запоминающий блок 17, закрытие которого осуществляется от блока 23 контроля температуры в момент, когда температура полосы достигает заданного или превышает ее. ,На третьем сумматоре 16 эти сигналы сравниваются и при открытом состоянии третьего запоминающего блока 17 на выходе третьего су 1матора 16 по второму каналу имеется нулевой сигнал. После закрытия третьего запоминающего блока 17 ма выходе третьего сумматора 16 появляется сигнал, пропорциональный приращению температуры ЛТ, выэйаниому -Дриращением скорости прокатки за счет ускорения стана. Таким образом, в зависимости от заправочной скорости и темпа ускорения на выходе третьего сумматора 16 имеет место сигнал, пропорциональный дТ, который формируется как сумма сигналов от первого и вто рого каналов. Этот сигналво втором умножителе 20перемножается с сигналом, пропор циональным /tH, поступающим с блока 21задания прокатываемого сортамента , а выходной сигнал второго умножителя 20, в свою очередь, в первом умножителе 10 перемножае.тся 6 текущим значением скорости прокатки, поступающим с задатчика t1 скорости прока.тки. . Выходной сигнал первого умножителя 10, пропорциональный суммарному , расходу охлаждающей воды Q, подается в блок 9 распределения i)acхода охладителя по межклетевым промежуткам . Блок 9 определяет величину Q, общего расхода воды через верхний 6 и нижний 7 Коллекторы при (этот порядок работы аналогичен работе прототипа). Сигнал с блока 9 распределения расхода охладителя подается на первый вход первого вычислительного блока 26 и на первый вхоД четвертого сумматора 27. На входы первого вычислительного блока 25 поступают также: с блока 28 - сигнал задания ширины зоны охлаждения, про порциональный ширине зоны охлаждения Б; с блока 29 задания длины 6814 верхней зоны охлаждения - сигнал, пропорциональный Ljjg ; с блока 30 задания длины нижней зоны охлажде ния - сигнал, пропорциональный , с блока 31 задания соотношения коэффициентов - сигнал, пропорциональный отношению коэффициентов из выражения (2) . I Первый вычислительный блок 26 определяет расход воды при 0 . через верхний коллектсф 6 и реализует выражение (15), Сигнал с выхода первого вычислительного блока 26 подается непосредственйо на цервый вход пятого сумматора 32, на первый. вход третьего вычислительного бло- ка 33, а также через инвертирующий усилитель ЗА - на второй вход четвертого сумматор а 27. Сумматор 27 определяет расход охладителя через нижний коллектор 7 ири исходном положения рычага петледержате ;ля (при ft- 0) и реализует зависимость Q Q . Сигнал с выхо «н - -- л да четвертого сумматора 27, пропорциональный Qp, поступает на первый вход шестого сумматора 35 и на первый вход второго вычислительного блока 36. Таким образом, первый вычислительный блок 26, инвертирующий усилитель 34 и четвертый сумматор 27 решают задачу распределения расхода охладителя Q в данном межклетевом промежутке на Q и Q таким образом, чтобы обеспечить симметричное охлаждение полосы сверху и снизу (выполнение равенства (t). при заданных параметрах систе№1 охлаждения И при исходном положении рычага петледержателя (при /} 0). После входа переднего конца полосы В в клеть i рычаг 38 петледержателя поворачивается на опредег ленный угол, приводит к уменьшению длины зоны охлаждения сверху и увеличению длины зоны охлаждения снизу. Для обеспечения симметричного охлаждения верхней и нижней поверхностей полосы необходимо увеличить расход вЬды сверху через коллектор 6 на величину, определяемую выражением (t1), и уменьшить расход воды через коллектор 7 на величину , определяемую вьфажением (13) . При подъеме рычага R пётледержателя 38 на угол f, сигнал с датчика 37 угла поворота рычага, пропорциональный sinp, поступает на второй вход второго вычислительного блока 36 и на второй вход третьего вычислител ного блока 33. На входы второго вы числительного блока 36 поступают также: сигнал с блокА 28 задания ширины зоны охлаждения, сигнал с блока 30 задания длины нижней зоны охлаждения,.с блока 31 задания соотношения коэффициентов liponopциональности - сигнал, пропорциональный отношению коэффициентов из выражения (2), с задатчика 39 отношения расстояния - сигна пропорциональный отношению fi/R, с задагчика 40 расстояния от нижнего охлаждающего коллектора до оси прокатки - сигнал 1с задатчика 41 расстояния от оси клети до.оси установки коллекторов с четвертого сумматора 27 - сигнал, пропорциональный Q(. Сигнал с выхода второ го вычислительного блока 36, определяющего изменение расхода охлади теля Ар„ через нижний коллектор 7 при подъеме рычага петледержателя и реализующего зависимость (13), поступает на второй вход шестого с матора 35. V На входы третьего вычислительно го блока 33 поступают сигналы с блоков 28 и 29 задатчшсов 31, 39 и 41, сигнал с задатчика 42 рассто яния ЕЗ от верхнего коллектора до оси прокатки, а также сигнал с выхода первого вычислительного блока 26, пропорциональный Сигнал с выхода третьего вычислительного блока 33, определяющего изменение расхода охладителя 4Qg через верхний коллектор 6 при подъеме ры чага петледержателя и реализующего выражение (11), поступает на второй вход пятого сумматора 32. П горизонтальном положении петледержателя (при 0) на выходе вычис лительных блоков 33 и 36 имеет мес то нулевой сигнал. 8 Пятый сумматор 32, на второй вход которого подается с вьпсода третьего вычислительного блока 33 сигнал, пропорциональный AQg, реализует зависимость Qg . Шестой сумматор 35, на второй вход которого подается с выхода второго вычислительного блока 36 сигнал, пропорциональный Дрн реализует зависимость Q Qp +AQj. Когда на выходе вычислительных блоков 33 и 36 имеет место нулевой сигнал (при /i 0), то Сигнал с выхода пятого сумматора 32, пропорциональный Qg,поступает на вход регулирующего клапана 4, а с выхода шестого сумматора 35, сигнал, пропорциональный Q , поступает на вход регулирующего клапана 5. Клапан 4 увеличивает расход охладителя через верхний коллектор 6 на величину , определяемую, в соответствии с выражением (11) в третьем вычислительном блоке 33, а клапан 5 уменьшает расход охладителя через коллектор 7 на величину, определяемую в соответствии с выражени ем (13) во втором вычислительном блоке 36. Симметричность охлаждения обеспечена. Изменение скорости металла в межклетевом промежутке (изменение скорости рабочих валков соседних клетей ) приводит к тому, что величина угла jb изменяется в одну или другую сторону, а это приводит к необходимости динамической коррекции расхода воды. Предлагаемое устройство позволяет осуществлять симметричное сверху и снизу охлаждение полосы в межклетевых промежутках при изменении ее положения относительно оси прокатки , что значительно повышает качество проката при одновременном сокращении расхода охладителя.

Membj.й--Ш