RU2211102C1

RU2211102C1 - Apparatus for measuring and adjusting planeness of strips at rolling process

Info

Publication number: RU2211102C1
Application number: RU2002106432A
Authority: RU
Inventors: Игорь Юрьевич Приходько; В.Н. Скороходов; П.П. Чернов; Владимир Викторович Акишин; Евгений Александрович Парсенюк; Александр Матвеевич Сафьян; А.П. Долматов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Новолипецкий металлургический комбинат"
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2003-08-27

Abstract

FIELD: automotization of rolling processes, namely controlling planeness of rolled strips. SUBSTANCE: apparatus includes device for measuring distribution of tension in portions along width of strip after last rolling pass; unit for processing signals; control computer; unit for automatization of technological process; device for controlling planeness. Each of said units has actuating mechanism; device for visualization of tension distribution along width of strip and unit for controlling actuating mechanisms of device for controlling planeness. Each unit for controlling actuating mechanisms is connected with unit for automatization of technological process by means its own circuit. Apparatus also includes device for measuring temperature distribution along width of strip, second unit for processing signals and adder. Outlets of devices for measuring distribution of temperature and tension are connected with inlets of first and second units for processing signals. Outlets of units for processing signals are connected with inlets of adders and with inlets of device for visualization. Outlets of adder are connected with inlets of control computer and of visualization device respectively. EFFECT: enlarged functional possibilities of apparatus for measuring and controlling, improved effectiveness of controlling planeness of strips, reduced number of surface defects. 2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к автоматизации в металлургии, конкретнее к автоматизации процессов прокатки полос на широкополосных листовых станах. The invention relates to automation in metallurgy, and more particularly to automation of the processes of rolling strips on broadband sheet mills.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения и регулирования плоскостности полос в процессе прокатки, которое содержит измеритель распределения натяжений на участках по ширине полосы после последнего пропуска, блок обработки сигналов, управляющую вычислительную машину, блок технологической автоматики, средства регулирования плоскостности, каждое из которых содержит исполнительный механизм, устройство визаулизации распределения натяжений по ширине полосы и блоки управления исполнительными механизмами средств регулирования плоскостности, каждый из которых соединен с блоком технологической автоматики по своему каналу (см. US 4269051 А, кл. В 21 В 37/00, 26.05.1981). The closest in technical essence to the proposed one is a device for measuring and regulating the flatness of strips during the rolling process, which contains a meter for the distribution of tension in sections along the strip width after the last pass, a signal processing unit, a control computer, a technological automation unit, flatness control means, each of which contains an actuator, a device for visualizing the distribution of tension along the strip width and control units using tional mechanisms flatness control means, each of which is coupled to process automation unit with a different channel (see. US A 4269051, cl. B 21 B 37/00, 26.05.1981).

Недостатком этого известного устройства являются ограниченные функциональные возможности и, как следствие, низкая эффективность регулирования плоскостности, особенно при прокатке тонких полос, толщиной h<0,6 мм. Этот недостаток объясняется тем, что известное устройство не позволяет устранить скрытую составляющую отклонения распределения натяжений по ширине полосы, которая вызвана неравномерностью распределения температуры по ширине полосы перед ее смоткой. Скрытая составляющая не фиксируется известным устройством, и, следовательно, планшетное регулирование по принципу однородности распределения натяжений или, что то же, минимизации их отклонения от заданного распределения (эпюры) обеспечивается не в полной мере. В дальнейшем, после выравнивания температуры неоднородность распределения термических напряжений по ширине полосы приводит к отклонению от плоскостности после снятия технологического натяжения, с которым осуществляется деформация полосы в последнем пропуске. В смотанном рулоне распределение межвитковых давлений по ширине полосы отклоняется от оптимального. При дрессировке рулонов, отожженных в колпаковых печах, возникают дефекты поверхности из-за слипания (сваривания) витков при отжиге или потери устойчивости витков при размотке (сползания в осевом направлении). The disadvantage of this known device is its limited functionality and, as a consequence, the low efficiency of flatness control, especially when rolling thin strips, with a thickness h <0.6 mm. This disadvantage is explained by the fact that the known device does not allow to eliminate the hidden component of the deviation of the tension distribution along the strip width, which is caused by the uneven distribution of temperature along the strip width before it is wound. The hidden component is not fixed by the known device, and therefore, the tablet regulation according to the principle of uniformity of the distribution of tension or, what is the same, minimizing their deviation from a given distribution (plot) is not fully provided. In the future, after the temperature is equalized, the heterogeneity of the distribution of thermal stresses along the strip width leads to a deviation from flatness after removing the technological tension with which the strip is deformed in the last pass. In a coiled roll, the distribution of inter-turn pressures along the width of the strip deviates from the optimum. When training rolls annealed in bell-type furnaces, surface defects occur due to cohesion (welding) of coils during annealing or loss of stability of coils during unwinding (sliding in the axial direction).

Технический эффект при использовании изобретения состоит в расширении функциональных возможностей устройства в измерении и регулировании и, как следствие, в повышении эффективности регулирования плоскостности. The technical effect when using the invention is to expand the functionality of the device in the measurement and regulation and, as a result, to increase the efficiency of flatness control.

Указанный технический эффект достигается тем, что устройство для измерения и регулирования плоскостности полос в процессе прокатки содержит измеритель распределения натяжений на участках по ширине полосы после последнего пропуска, блок обработки сигналов, управляющую вычислительную машину, блок технологической автоматики, средства регулирования плоскостности, каждое из которых содержит исполнительный механизм, устройство визаулизации распределения натяжений по ширине полосы и блоки управления исполнительными механизмами средств регулирования плоскостности, каждый из которых соединен с блоком технологической автоматики по своему каналу, в устройство также входит измеритель распределения температуры по ширине полосы на участках измерения распределения натяжений по ширине полосы, второй блок обработки сигналов и сумматор, при этом выходы измерителей распределения натяжений и температуры соединены со входами первого и второго блоков обработки сигналов, выходы блоков обработки сигналов соединены со входами сумматора и со входами устройства визуализации, выходы сумматора соединены со входами управляющей вычислительной машины и устройства визуализации. The specified technical effect is achieved by the fact that the device for measuring and regulating the flatness of the strips during the rolling process contains a meter for the distribution of tension in the sections along the strip width after the last pass, a signal processing unit, a control computer, a process automation unit, flatness control means, each of which contains actuator, visualization device for the distribution of tension along the strip width and control units for actuators flatness control, each of which is connected to the technological automation unit through its channel, the device also includes a temperature distribution meter along the strip width at the sections for measuring the tension distribution over the strip width, a second signal processing unit and an adder, while the outputs of the tension and temperature distribution meters are connected with the inputs of the first and second signal processing units, the outputs of the signal processing units are connected to the inputs of the adder and to the inputs of the visualization device, the output s adder are connected to inputs of the control computer and the imaging device.

Кроме того, улучшение плоскостности полос и уменьшение поверхностных дефектов с помощью предлагаемого устройства будет происходить за счет более полной реализации принципа однородности распределения относительных натяжений по ширине прокатываемых полос или, что то же, принципа минимизации отклонений распределения относительных натяжений от заданного распределения путем внесения поправки, которую определяют по формуле

где α - коффициент температурного расширения материала полосы, ^oС^-1; Е - модуль упругости материала полосы, кгс/мм²; t_i - температура i-го по ширине участка полосы, ^oС; t_cp - средняя по ширине температура полосы, ^oС.In addition, the improvement of the flatness of the strips and the reduction of surface defects with the help of the proposed device will occur due to a more complete implementation of the principle of homogeneity of the distribution of relative tension across the width of the rolled strips or, what is the same, the principle of minimizing deviations of the distribution of relative tension from a given distribution by making an amendment that determined by the formula

where α is the coefficient of thermal expansion of the strip material, ^o C ^-1 ; E is the elastic modulus of the strip material, kgf / mm ² ; t _i is the temperature of the i-th over the width of the strip section, ^o С; t _cp is the average width of the strip temperature, ^o С.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает отсутствие совпадения отличительных признаков заявляемого устройства с признаками известных технических решений. На основе этого делается вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретательский уровень". Analysis of scientific, technical and patent literature shows the lack of coincidence of the distinctive features of the claimed device with the signs of known technical solutions. Based on this, it is concluded that the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

Ниже дан вариант осуществления изобретения, не исключающий другие варианты в пределах формулы изобретения, где на фиг.1 показана блок-схема устройства для измерения и регулирования плоскостности в процессе прокатки. Below is an embodiment of the invention that does not exclude other options within the scope of the claims, where Fig. 1 shows a block diagram of a device for measuring and regulating flatness during a rolling process.

Устройство для измерения и регулирования плоскостности в процессе прокатки включает средства 1, 2 и 3 регулирования плоскостности с исполнительными механизмами, блоками управления исполнительными механизмами и каналами соединения с блоком технологической автоматики (на фиг.1 отдельно не обозначены). В частном случае это 1 - гидроизгиб рабочих валков; 2 - раздельное управление установкой рабочих валков с помощью гидронажимных устройств (ГНУ); 3 - средство регулирования теплового профиля рабочих валков их секционным (зонным) охлаждением; 4 - измеритель температуры по ширине полосы, выполненный, например, на базе сканирующего инфракрасного пирометра; 5, 6 - опорные и рабочие валки соответственно; 7 - прокатываемая полоса; 8 - стрессометрический ролик; 9 - моталка; 10 - второй блок обработки сигналов; 11 - блок обработки сигналов; 12 - блок технологической автоматики с субблоками 12-1, 12-2 и 12-3 управления средствами 1, 2 и 3 соответственно; 13 - управляющая вычислительная машина с блоками 13-1, 13-2 и 13-3 расчета воздействий на средства 1, 2 и 3 соответственно; 14 - устройство суммирования сигналов; 15 - устройство визуализации распределения относительных натяжений по ширине полосы. A device for measuring and regulating flatness during the rolling process includes means 1, 2 and 3 for regulating flatness with actuators, actuator control units and connection channels to the process automation unit (not shown separately in FIG. 1). In the particular case, this is 1 - hydraulic bending of the work rolls; 2 - separate control of the installation of work rolls using hydraulic pressure devices (GNU); 3 - means for regulating the thermal profile of the work rolls by their sectional (zone) cooling; 4 - a temperature meter across the width of the strip, made, for example, based on a scanning infrared pyrometer; 5, 6 - backup and work rolls, respectively; 7 - rolled strip; 8 - stressometric roller; 9 - winder; 10 - second signal processing unit; 11 - signal processing unit; 12 is a technological automation unit with subunits 12-1, 12-2 and 12-3 of control means 1, 2 and 3, respectively; 13 is a control computer with blocks 13-1, 13-2 and 13-3 of the calculation of the effects on the funds 1, 2 and 3, respectively; 14 is a signal summing device; 15 is a device for visualizing the distribution of relative tensions along the width of the strip.

Выходы измерителей 8 и 4 соответственно распределения натяжений и температуры на участках по ширине полосы после последнего пропуска по каналам передачи сигналов соединены с входами первого 11 и второго 10 блоков обработки сигналов соответственно. Выходы блоков 10 и 11 обработки сигналов подключены к входам сумматора 14 и к входам устройства визуализации 15. Выходы сумматора 14 соединены со входами управляющей вычислительной машины 13 и устройства визуализации 15. Выходы управляющей вычислительной машины 13 подключены к входам блока 12 технологической автоматики, выходы которого каждый по своему каналу через блоки управления соединены с исполнительными механизмами средств 1, 2 и 3 регулирования плоскостности (на фиг.1 отдельно не показаны). The outputs of the meters 8 and 4, respectively, the distribution of tension and temperature in the sections along the bandwidth after the last pass through the signal transmission channels are connected to the inputs of the first 11 and second 10 signal processing units, respectively. The outputs of the signal processing units 10 and 11 are connected to the inputs of the adder 14 and to the inputs of the visualization device 15. The outputs of the adder 14 are connected to the inputs of the control computer 13 and the visualization device 15. The outputs of the control computer 13 are connected to the inputs of the technological automation unit 12, the outputs of which are each through its channel through the control units are connected to the actuators of the means 1, 2 and 3 for regulating flatness (not shown separately in Fig. 1).

На фиг.1 условно показаны гидроизгиб рабочих валков (1), раздельное управление гидронажимными устройствами (2) и секционное (зонное) охлаждение рабочих валков (3). В предлагаемом устройстве измерения и регулирования плоскостности в процессе прокатки могут использоваться и другие средства воздействия на плоскостность, например осевая сдвижка валков, гидравлическое профилирование валков, перекрещивание валков и др. In Fig. 1, the hydraulic bending of work rolls (1), separate control of hydraulic pressing devices (2) and sectional (zone) cooling of work rolls (3) are conventionally shown. In the proposed device for measuring and regulating flatness during the rolling process, other means of influencing flatness can be used, for example, axial shift of the rolls, hydraulic roll profiling, crossing of the rolls, etc.

Устройство для измерения и регулирования плоскостности в процессе прокатки работает следующим образом. A device for measuring and regulating flatness during the rolling process works as follows.

Пример. В процессе прокатки полосы 7 после последнего пропуска в клети с рабочими валками 6 и опорными валками 5 перед смоткой моталкой 9 с выхода измерителя 8 снимают сигналы, пропорциональные усилию F_i, которое полоса оказывает на огибаемые ее i-е по ширине участки стрессометрического ролика, а также сигнал, пропорциональный полному натяжению полосы Т₀. В блоке 11 обработки сигналов они преобразуются с использованием следующих зависимостей:

где n - число участков по ширине полосы; i - текущий по ширине участок полосы. В - ширина прокатываемой полосы, мм; Н - толщина прокатываемой полосы, мм. С выхода блока 11 снимают сигналы, пропорциональные

- отклонению натяжения на i-м участке по ширине полосы от среднего значения σ₀. С выхода измерителя 4 снимают сигналы, пропорциональные температуре полосы t_i i-го по ширине участка полосы, соответствующего i-му участку (i-й зоне) измерителя 8. Во втором блоке 10 обработки сигналов они преобразуются с использованием следующих зависимостей:

С выхода блока 10 снимают сигналы, пропорциональные

- отклонению температурного напряжения на i-м участке по ширине полосы от его среднего значения. По каналам передачи сигналы, пропорциональные

поступают на входы устройства 14 суммирования. С его выхода снимают сигналы, пропорциональные сумме

В управляющей вычислительной машине 13 эти сигналы после статистической обработки преобразуются в управляющие воздействия, которые в блоках 12 технологической автоматики видоизменяются в сигналы задания, поступающие (по каналам 1, 2 и 3) в блоки управления соответствующих средств регулирования плоскостности (например, гидроизгиб рабочих валков, раздельное управление гидронажимными устройствами и секционное охлаждение рабочих валков).Example. In the process of rolling the strip 7 after the last pass in the stand with work rolls 6 and backup rolls 5, before winding the winder 9, signals proportional to the force F _i , which the strip exerts on the sections of the stress gauge envelope i-th in width, are taken from the output of the meter 8, and also a signal proportional to the total tension of the strip T ₀ . In block 11 of the signal processing, they are converted using the following dependencies:

where n is the number of sections along the width of the strip; i is the current section of the strip in width. In - the width of the rolled strip, mm; N is the thickness of the rolled strip, mm The output of block 11 removes signals proportional to

- the deviation of the tension in the i-th section along the width of the strip from the average value of σ ₀ . From the output of the meter 4, signals are proportional to the temperature of the strip t _i i-th across the width of the strip section corresponding to the i-th section (i-th zone) of the meter 8. In the second block 10 of the signal processing they are converted using the following dependencies:

The output of block 10 removes signals proportional to

- deviation of temperature voltage in the i-th section along the width of the strip from its average value. On transmission channels, signals proportional

arrive at the inputs of the summing device 14. Signals proportional to the sum are removed from its output.

In the control computer 13, these signals after statistical processing are converted into control actions, which in the technological automation units 12 are converted into task signals that are transmitted (through channels 1, 2, and 3) to the control units of the corresponding flatness control means (e.g., hydraulic bending of work rolls, separate control of hydraulic pressure devices and sectional cooling of work rolls).

Устройство 15 визуализации может отображать три эпюры распределения относительных натяжений по ширине

и их сумму Δσ_i или соответствующие этим трем эпюрам распределения (эпюры) относительных удлинений, связь между которыми устанавливается по зависимости

Это позволяет оператору стана контролировать автоматический режим регулирования плоскостности с помощью управляющей вычислительной машины 13 или осуществлять регулирование в ручном режиме.The visualization device 15 may display three plots of the distribution of relative tensions across the width

and their sum Δσ _i or corresponding to these three diagrams of distribution (diagrams) of relative elongations, the relationship between which is established according to

This allows the operator of the mill to control the automatic mode of flatness control using the control computer 13 or to carry out regulation in manual mode.

На фиг. 2 показаны эпюры распределения отклонений от плоскостности в единицах IU, которые соответствуют распределению отклонений натяжений по ширине прокатываемой полосы с учетом -IU и без учета -IU' поправки от неравномерности температуры, где IU - параметр оценки качества листовой продукции по плоскостности - величина, характеризующая изменение длины контрольных лент относительно базовой длины (1 м) исходного образца перед разделением его на ленты. Изменение длины одной ленты на 0,01 мм относительно 1 м длины исходного листа соответствует одному I-IUNIT (IU). Так, для устранения отклонения от плоскостности, описываемого эпюрой IU' (коробоватость полосы), управляющая вычислительная машина 13 (или оператор) рассчитывает задание системе изгиба рабочих валков на уменьшение усилия противоизгиба или на увеличение усилия дополнительного изгиба (известное устройство). Однако для устранения фактической неплоскостности, которая проявляется после выравнивания температуры (описывается эпюрой IU), управляющая вычислительная машина 13 (или оператор) рассчитывает также величину перекоса валков, а система регулирования плоскостности устраняет отклонение от фактической неплоскостности (с помощью предлагаемого устройства). In FIG. Figure 2 shows plots of the distribution of deviations from flatness in units of IU, which correspond to the distribution of deviations of tension along the width of the rolled strip, taking into account -IU and without taking into account -IU 'correction from temperature non-uniformity, where IU is a parameter for assessing the quality of sheet products by flatness - a value characterizing the change the length of the control tapes relative to the base length (1 m) of the original sample before dividing it into tapes. A change in the length of one tape by 0.01 mm relative to 1 m of the length of the original sheet corresponds to one I-IUNIT (IU). So, to eliminate the deviation from flatness, described by the diagram IU '(banding of the strip), the control computer 13 (or operator) calculates the task of the bending system of the work rolls to reduce the force of anti-bending or to increase the force of additional bending (known device). However, to eliminate the actual non-flatness that occurs after the temperature is equalized (described by the IU diagram), the control computer 13 (or the operator) also calculates the skew of the rolls, and the flatness control system eliminates the deviation from the actual non-flatness (using the proposed device).

Таким образом, предлагаемое устройство в процессе измерения и регулирования плоскостности дополнительно устраняет отклонение от плоскостности, вызванное неравномерно распределенными по ширине температурными напряжениями (натяжениями), которое проявляется после остывания полосы и выравнивания температуры. В результате решается задача более полной реализации принципа однородности распределения относительных натяжений по ширине прокатываемых полос или принципа минимизации отклонений распределения относительных напряжений от заданного распределения. За счет этого полосы, прокатанные на стане 2030 с применением предлагаемого устройства, имели лучшие показатели плоскостности, определяемые после конечных переделов за агрегатами непрерывного отжига, оцинкования, что позволило снизить перевод листового проката в беззаказную продукцию на 4-6%. Улучшенная плоскостность полос позволила повысить скорость обработки металла в этих агрегатах и увеличить их производительность. Кроме того, за счет минимизации отклонений относительных натяжений от эпюры, задаваемой при прокатке металла, назначаемого на отжиг в колпаковых печах, на 3-4% снизилась отбраковка листов и полос по дефектам поверхности. Thus, the proposed device in the process of measuring and regulating flatness additionally eliminates the deviation from flatness caused by unevenly distributed across the width thermal stresses (tensions), which appears after cooling of the strip and temperature equalization. As a result, the problem of a more complete implementation of the principle of homogeneity of the distribution of relative tension across the width of the rolled strips or the principle of minimizing deviations of the distribution of relative stresses from a given distribution is solved. Due to this, the strips rolled at the mill 2030 with the use of the proposed device had the best flatness indicators determined after the final redistribution behind the continuous annealing and galvanizing units, which made it possible to reduce the conversion of sheet metal to non-ordered products by 4-6%. Improved flatness of the strips allowed to increase the speed of metal processing in these units and increase their productivity. In addition, by minimizing deviations of relative tensions from the plot set during rolling of the metal assigned for annealing in bell furnaces, the rejection of sheets and strips by surface defects decreased by 3-4%.

Claims

A device for measuring and regulating the flatness of strips during the rolling process, comprising a tension distribution meter in sections along the strip width after the last pass, a signal processing unit, a control computer, a process automation unit, flatness control means, each of which contains an actuator, a distribution visualization device tension across the width of the strip and control units for actuators of flatness control means, each of which connected to the technological automation unit in its channel, characterized in that it comprises a temperature distribution meter for the width of the strip in the sections for measuring the distribution of tension along the strip width, a second signal processing unit and an adder, while the outputs of the tension and temperature distribution meters are connected to the inputs of the first and the second signal processing units, the outputs of the signal processing units are connected to the inputs of the adder and to the inputs of the visualization device, the outputs of the adder are connected to the control inputs computing machine and visualization device.