RU2198753C1 - Method for setting speed mode of continuous group of rolling stands of hot rolling mill at providing minimum tension between stands - Google Patents

Abstract

FIELD: automatization of rolling processes, namely regulation of interstand tension in mills for continuous hot rolling of metal. SUBSTANCE: method comprises steps of measuring parameters of rolling process and controlling torque values of stand motors successively from one stand group to another at using groups having three successively arranged stands; performing control during four stages; in first stage at guiding rolled piece to first stand until time moment of guiding it to second stand forming signal for storing torque of static load and speed mode of drive motors of first stand; at second stage beginning from time moment of guiding rolled piece to second stand until time moment of guiding it to third stand forming signal for changing speed mode of drive motors of previous first stand if said speed mode differs from standard one determined by minimum torque of first stage; at third stage beginning from time moment of guiding rolled piece to third stand calculating relation of torque of stored static load of drive motors of first stand to current value of torque of drive motors of third stand for forming signal determining difference between said values and realizing continuous control of speed mode of drive motors of first stand; at forth stage beginning from time moment when rolled piece leaves first stand interrupting continuous control of speed mode of drive motors of first and second stands and storing signal formed at third stage while holding above mentioned relation due to proportional control between second and first stands for controlling speed mode of drive motors when next rolled piece enters given group of stands. EFFECT: high accuracy of size along the whole length of rolled piece, enlarged functional possibilities, high reliability of manufacturing process for making high accuracy rolled piece. 2 dwg

Description

Изобретение относится к автоматизации прокатного производства и предназначено для регулирования межклетевых натяжений на непрерывных станах горячей прокатки. The invention relates to the automation of rolling production and is intended to regulate the interstand tension on continuous hot rolling mills.

Наличие продольных усилий в раскате между смежными клетями на непрерывных станах горячей прокатки есть результат того, что не выставлено и/или не поддерживается правильное соотношение скоростей приводных двигателей. Это приводит к тому, что прокатываемый материал подвергается неконтролируемым деформациям, а технологический процесс нестабилен и находится под угрозой аварии, например "забуривания" или поломки оборудования. The presence of longitudinal forces in the roll between adjacent stands on continuous hot rolling mills is the result of the fact that the correct ratio of the speeds of the drive motors is not set and / or supported. This leads to the fact that the rolled material is subjected to uncontrolled deformations, and the technological process is unstable and is at risk of an accident, for example, “drilling” or equipment breakdown.

Из-за высокой концентрации пыли, повышенных температур и влажности (пара), применение датчиков для решения проблемы не приводит к удовлетворительному практическому решению. В качестве примера можно сослаться на многочисленные неудачные попытки применения мездоз в станах горячей прокатки в длительной перспективе. Также обслуживание и настройка этих приборов представляет собой серьезную проблему в промышленных условиях. Поэтому пользователь желает иметь надежную и простую систему, которая построена на стандартных измерениях с приводов прокатных клетей, в частности, на токе якоря, токе возбуждения и скорости прокатной клети. Due to the high concentration of dust, elevated temperatures and humidity (steam), the use of sensors to solve the problem does not lead to a satisfactory practical solution. As an example, one can refer to numerous unsuccessful attempts to use mezdoses in hot rolling mills in the long run. Also, maintenance and adjustment of these devices is a serious problem in an industrial environment. Therefore, the user wants to have a reliable and simple system, which is based on standard measurements from drives of rolling stands, in particular, on the armature current, excitation current and speed of the rolling stand.

Уже известен способ настройки скоростных режимов прокатки для построения системы минимального натяжения непрерывных станов горячей прокатки, включающий замер параметров процесса прокатки и регулирование токов приводных двигателей клетей по сформированным сигналам на основании параметров процесса прокатки (см. заявку DE 4220121, опубл. 05.01.1994). Истинное значение натяжения в известном способе предлагается определять по всей длине раската через сравнение токов с учетом их непостоянства, а запоминать относительные значения статического тока нагрузки первой клети с момента входа раската в первую клеть до момента его входа во вторую клеть. Момент входа раската во вторую клеть определяет число запомненных значений тока нагрузки. При прохождении металла через прокатные клети стана, запомненные значения тока нагрузки первой клети используются для последовательной корректировки скорости приводов последующих клетей синхронно с прохождением материала. Так как температурный профиль из-за расплющивания металла в валках клетей изменяется, это устройство может функционировать только при использовании дополнительной математической модели, которая корригирует эффект изменения температурного профиля раската вдоль стана из-за расплющивания металла в валках клетей. Так как физика процесса деформации горячего металла в валках клети не поддается эффективному математическому описанию, практически вместо модели производится усреднение запомненных значений. Вычисленное относительное значение тока нагрузки при прокатке в первой клети используется в качестве сигнала задания для регулирования скорости второй клети. При этом при вхождении металла во вторую клеть значение тока двигателя второй клети умножается на относительную величину статического тока нагрузки первой клети. Таким образом, настройка скорости двигателя второй клети фактически осуществляется через разность произведения и текущего значения статического тока нагрузки второй клети. Для настройки скоростей третьей и всех последующих клетей вышеописанный алгоритм настройки повторяется, используя запомненное относительное значение статического тока нагрузки первой клети. A method is already known for setting speed rolling modes to build a system of minimum tension for continuous hot rolling mills, including measuring the parameters of the rolling process and adjusting the currents of the drive motors by stands based on the generated signals based on the parameters of the rolling process (see application DE 4220121, publ. 05.01.1994). The true value of the tension in the known method is proposed to determine the entire length of the roll through a comparison of the currents taking into account their inconstancy, and remember the relative values of the static load current of the first stand from the moment the roll comes into the first stand until it enters the second stand. The moment of entry of the peal into the second stand determines the number of stored values of the load current. When the metal passes through the rolling stands of the mill, the stored values of the load current of the first stand are used to sequentially adjust the speed of the drives of the subsequent stands simultaneously with the passage of the material. Since the temperature profile changes due to the flattening of the metal in the mill rolls, this device can only function using an additional mathematical model that corrects the effect of changing the temperature profile of the roll along the mill due to the flattening of the metal in the mill rolls. Since the physics of the process of deformation of hot metal in the rolls of the stand does not lend itself to an effective mathematical description, practically instead of the model, the averaged values are averaged. The calculated relative value of the load current during rolling in the first stand is used as a reference signal to control the speed of the second stand. In this case, when the metal enters the second stand, the current value of the motor of the second stand is multiplied by the relative value of the static load current of the first stand. Thus, the speed setting of the engine of the second stand is actually carried out through the difference of the product and the current value of the static load current of the second stand. To adjust the speeds of the third and all subsequent stands, the above-described tuning algorithm is repeated using the stored relative value of the static load current of the first stand.

Данное решение обладает рядом недостатков. Во-первых, физические процессы деформации металла в валках прокатных клетей имеют достаточно сложную и до сегодняшнего дня недостаточно исследованную природу. Отдельно известно, что различные марки сплавов должны прокатываться с различной скоростью, также эти скорости зависят от таких факторов, как температура металла, калибровки, скорости вращения валков и т.д. Вытягивание материала с помощью неправильного регулирования может также существенно изменить форму температурного профиля. Так как перечисленные факторы имеют случайный характер, искажения температурного профиля невозможно достаточно точно определить математическим путем с помощью модели. Попытки определения температурного профиля известны и описаны в литературе. Из-за указанных выше факторов эти попытки на практике всегда кончаются неудачей. Поэтому использование моделей для коррекции заданий на настройку скоростных режимов приводит к существенным ошибкам настройки скоростного режима стана. В данном конкретном случае усреднение вводит в алгоритм существенные искажения и требует ручной коррекции процесса контроля. С другой стороны, если регулирование осуществляется только по сравнению токов, это приводит к большим погрешностям в настройке скоростного режима, когда регулирование скорости привода клети происходит в зоне ослабленного потока, так как в таких случаях при постоянной нагрузке ток двигателя не остается постоянным при постоянной нагрузке. Известное решение не содержит средства самоконтроля качества регулирования после прохождения раската через прокатную клеть, чтобы затем провести коррекцию задания на скорость прокатки для следующей заготовки. This solution has several disadvantages. Firstly, the physical processes of metal deformation in rolls of rolling stands are quite complex and until now insufficiently studied nature. It is separately known that different grades of alloys must be rolled at different speeds, also these speeds depend on factors such as metal temperature, calibrations, roll rotation speeds, etc. Pulling the material through improper regulation can also significantly change the shape of the temperature profile. Since the listed factors are random in nature, the distortion of the temperature profile cannot be accurately determined mathematically using the model. Attempts to determine the temperature profile are known and described in the literature. Due to the above factors, these attempts in practice always end in failure. Therefore, the use of models for the correction of tasks for setting speed modes leads to significant errors in setting the speed mode of the mill. In this particular case, averaging introduces significant distortions into the algorithm and requires manual correction of the control process. On the other hand, if regulation is carried out only by comparing currents, this leads to large errors in setting the speed mode, when the stand drive speed control occurs in the zone of weakened flow, since in such cases at constant load the motor current does not remain constant at constant load. The known solution does not contain means of self-monitoring the quality of regulation after passing the roll through the rolling stand, in order to then carry out the correction of the task at the rolling speed for the next workpiece.

Наиболее близким к прелагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ настройки скоростных режимов прокатки для многоклетевых непрерывных станов горячей прокатки металла, включающий замер параметров процесса прокатки и регулирование моментов приводных двигателей клетей прокатного двигателя по сформированным сигналам на основании параметров процесса прокатки (см. заявку DE 4325074, опубл. 05.05.1994). Для согласования скоростей между двумя следующими непосредственно друг за другом прокатными клетями используются в качестве исходной величины сигналы, пропорциональные статистическому моменту нагрузки. Они определяются и записываются в момент непосредственно перед входом заготовки в последующую клеть в запоминающее устройство при свободной прокатке каждой заготовки в первой из двух прокатных клетей. Мгновенное значение статического момента нагрузки предыдущей клети сравнивают с определенным в момент входа заготовки в последующую клеть на предыдущей клети статическим моментом нагрузки. Если разность, полученная путем сравнения значений моментов нагрузки, достигает максимально допустимого по технологическим требованиям значения, начальное расхождение между запоминаемым значением момента нагрузки и текущим значением момента нагрузки до требуемой минимальной величины компенсируют путем изменения числа оборотов электропривода предыдущей клети, в момент входа заготовки в последующую клеть. Запомненные статические значения моментов нагрузки предыдущей клети, калиброванные начальной компенсацией на минимальное продольное тяговое усилие, выводят из запоминающего устройства в порядке их предыдущего ввода. С момента окончания компенсации начального рассогласования выводятся из запоминающего устройства значения момента нагрузки, делятся на соответствующие текущие моменты нагрузки последующей клети. Вычисленный таким образом коэффициент согласования запоминают на время прокатки соответствующей заготовки в предыдущей клети и изменяют масштаб всех следующих калиброванных значений момента нагрузки из свободной прокатки заготовки в предыдущей клети за счет умножения на коэффициент согласования. В момент окончания определения коэффициента согласования до выхода заготовки из валков предыдущей клети либо за счет изменения числа оборотов последующей клети, либо за счет изменения числа оборотов электропривода предыдущей клети компенсируют отклонение от калиброванных текущих значений статического момента нагрузки последующей клети. Посредством коэффициента согласования в момент выхода заготовки из валков предыдущей клети определятся разность моментов нагрузки предыдущей клети до и после выхода заготовки. В зависимости от установленного максимального значения, а также от знака разности при прокатке последующей заготовки осуществляют корректирующую подрегулировку числа оборотов электропривода валков предыдущей клети по линейному закону малыми дозами по нескольким заготовкам (от 5 до 10). The closest solution to the proposed technical essence and the achieved effect is a method of setting high-speed rolling modes for multi-strand continuous mills for hot rolling of metal, including measuring the parameters of the rolling process and adjusting the moments of the drive motors by the stands of the rolling engine based on the generated signals based on the parameters of the rolling process (see application DE 4325074, publ. 05.05.1994). To coordinate the speeds between two rolling stands immediately following one another, signals proportional to the statistical load moment are used as the initial value. They are determined and recorded at the moment immediately before the workpiece enters the subsequent stand in the storage device during free rolling of each workpiece in the first of two rolling stands. The instantaneous value of the static load moment of the previous stand is compared with the static load moment determined at the moment the workpiece enters the subsequent stand on the previous stand. If the difference obtained by comparing the values of the load moments reaches the maximum permissible value according to the technological requirements, the initial discrepancy between the stored value of the load moment and the current value of the load moment to the required minimum value is compensated by changing the number of revolutions of the electric drive of the previous stand at the moment the workpiece enters the subsequent stand . The stored static values of the load moments of the previous stand, calibrated by the initial compensation for the minimum longitudinal traction, are removed from the storage device in the order of their previous input. From the moment the compensation of the initial mismatch ends, the values of the load moment are derived from the storage device and divided by the corresponding current load moments of the subsequent stand. The matching coefficient calculated in this way is remembered for the duration of rolling the corresponding workpiece in the previous stand and the scale of all the following calibrated values of the load moment from the free rolling of the workpiece in the previous stand is changed by multiplying by the matching coefficient. At the end of the determination of the matching coefficient, before the workpiece exits the rolls of the previous stand, either by changing the number of revolutions of the subsequent stand or by changing the number of revolutions of the electric drive of the previous stand, the deviation from the calibrated current values of the static load moment of the subsequent stand is compensated. By means of the matching coefficient, at the moment the workpiece exits from the rolls of the previous stand, the difference in the load moments of the previous stand before and after the workpiece exit is determined. Depending on the set maximum value, as well as on the difference sign during rolling of the subsequent billet, a corrective adjustment of the number of revolutions of the electric drive of the rolls of the previous stand is carried out according to the linear law in small doses for several billets (from 5 to 10).

Данное решение также обладает рядом недостатков. This solution also has several disadvantages.

Первое, статический момент нагрузки первой клети в момент входа заготовки во вторую клеть часто не соответствует минимальным продольным тяговым усилиям в промежутке между предыдущей и последующей клетью, так как может запомниться наибольший момент на охлажденном участке заготовки из-за неравномерного температурного профиля. Запомненный момент непосредственно перед входом заготовки в последующую клеть может вызвать регулирующий сигнал, увеличивающий скорость предыдущей клети, и создаст подпор раската, аварийную ситуацию, поломку или "забуривание". First, the static load moment of the first stand at the moment the workpiece enters the second stand often does not correspond to the minimum longitudinal traction forces between the previous and subsequent stand, as the greatest moment in the cooled section of the workpiece can be remembered due to the uneven temperature profile. The memorized moment immediately before the workpiece enters the subsequent stand can cause a control signal that increases the speed of the previous stand and creates a backing roll, emergency, breakdown or "drilling".

Второе, нельзя не учитывать влияние на продольные тяговые усилия в промежутке между предыдущей и последующей клетью последующих клетей непрерывной группы, связанных одной прокатываемой заготовкой. При заходе металла в последующие клети также передаются продольные тяговые усилия в промежуток между первой предыдущей и второй последующей клетью. Это особенно часто встречается при ненагруженной второй последующей клети. Second, one cannot but take into account the influence on the longitudinal traction forces in the interval between the previous and subsequent stands of subsequent stands of a continuous group connected by one rolled billet. When the metal enters the subsequent stands, longitudinal traction forces are also transmitted between the first previous and second subsequent stands. This is especially common with an unloaded second subsequent stand.

Третье, когда конец раската выходит из первой предыдущей клети, запоминается коэффициент согласования, который не корректируется, в то время, как происходит регулирование в следующем промежутке за второй последующей клетью и вторая клеть изменяет скорость. Это сбивает коэффициент согласования и прокатка следующей заготовки начинается вновь при наличии продольных тяговых усилий в промежутке между предыдущей и последующей клетью, что ухудшает качество технологического процесса, делает его нестабильным, ухудшает размеры раската и готовой продукции. Third, when the end of the reel leaves the first previous stand, the matching coefficient is stored, which is not adjusted, while regulation occurs in the next interval after the second subsequent stand and the second stand changes speed. This knocks down the matching coefficient and rolling of the next billet starts again in the presence of longitudinal traction forces between the previous and subsequent stands, which worsens the quality of the process, makes it unstable, worsens the dimensions of the roll and finished products.

Четвертое, когда конец раската выходит из первой предыдущей клети, определяют разность моментов нагрузки последующей клети до и после выхода заготовки из предыдущей клети для постепенной корректировки скоростей. Этот способ малоэффективен и становится совсем непригодным при наличии пауз в прокатке и при прокатке заготовок, нагреваемых в двух и более нагревательных печах, так как температурный профиль заготовок колеблется как на повышение, так и на понижение температуры. Fourth, when the end of the roll leaves the first previous stand, the difference in the load moments of the subsequent stand before and after the workpiece exits the previous stand is determined to gradually adjust the speeds. This method is ineffective and becomes completely unsuitable when there are pauses in rolling and when rolling billets heated in two or more heating furnaces, since the temperature profile of the billets fluctuates both for increasing and decreasing temperature.

Задача изобретения - задание согласованного скоростного режима для получения высокой точности размеров по всей длине раската (готовой продукции), расширение функциональных возможностей, повышение надежности, качества технологического процесса, а в конечном итоге проката высокой точности при использовании входных сигналов для регулирования скоростных режимов прокатных клетей многоклетевого непрерывного стана по критерию минимальных натяжений за счет использования реальной текущей информации тока, напряжения, скорости вращения с приводных двигателей, преобразованной в сигналы, пропорциональные моментам нагрузки двигателей. При этом не требуется никакой дополнительной модельной коррекции из-за изменения температурного профиля, никакой предварительной информации о марке прокатываемого материала при раскате заготовки. В каждом промежутке прокатного стана осуществляется независимое регулирование, а также самоконтроль качества регулирования с коррекцией на следующей заготовке. Так как оно требует постоянного обновления информации о моментах статической нагрузки клетей, временная ошибка в результатах регулирования скоростных режимов минимизируется. Регулирование осуществляется по показателю минимального натяжения в раскате с учетом неравномерности продольного прогрева заготовки. При этом используются сигналы, пропорциональные моментам свободной прокатки из каждой предыдущей клети, которые используются в качестве эталонных для регулирования скоростных режимов в каждой из последующих клетей прокатного стана. The objective of the invention is the task of a consistent speed mode to obtain high dimensional accuracy along the length of the roll (finished product), expanding functionality, improving reliability, process quality, and ultimately high precision rolling when using input signals to control the speed conditions of multi-stand rolling stands continuous mill according to the criterion of minimum tension due to the use of real current information of current, voltage, speed of rotation with pr motor engines, converted into signals proportional to the load moments of the engines. In this case, no additional model correction is required due to changes in the temperature profile, no preliminary information on the grade of the rolled material when the workpiece is rolled. In each gap of the rolling mill, independent regulation is carried out, as well as self-control of the quality of regulation with correction on the next workpiece. Since it requires constant updating of information about the moments of the static load of the stands, a temporary error in the results of the regulation of speed conditions is minimized. Regulation is carried out according to the indicator of minimum tension in the roll, taking into account the unevenness of the longitudinal heating of the workpiece. In this case, signals proportional to the moments of free rolling from each previous stand are used, which are used as reference to control the speed conditions in each of the subsequent stands of the rolling mill.

Задача достигается за счет того, что в способе задания скоростного режима непрерывной группы прокатных клетей стана горячей прокатки металла, включающем замер параметров процесса прокатки и регулирование моментов приводных двигателей клетей по сформированным сигналам на основании параметров процесса прокатки, замер параметров процесса прокатки и регулирование моментов приводных двигателей клетей осуществляют последовательно по группам клетей, причем каждая группа состоит из трех последовательно расположенных клетей, регулирование производят в четыре этапа, на первом этапе, при входе раската в первую клеть и до момента входа раската во вторую клеть, формируют сигнал для запоминания значения момента статической нагрузки и скоростного режима приводных двигателей первой клети, на втором этапе, с момента входа раската во вторую клеть и до момента входа раската в третью клеть, формируют сигнал для изменения скоростного режима приводных двигателей предыдущей первой клети, если скоростной режим отличается от эталонного значения, за который принимается минимальный момент первого этапа, на третьем этапе с момента входа раската в третью клеть, вычисляют отношение момента запомненной статической нагрузки приводных двигателей первой клети и текущего момента приводных двигателей третьей клети, на основании этого вычисления формируют сигнал, определяющий разницу между указанными величинами и осуществляют непрерывное регулирование скоростного режима приводных двигателей первой клети, а на четвертом этапе, начинающемся с момента выхода раската из первой клети, отключают непрерывное регулирование скоростного режима приводных двигателей первой и второй клетей и запоминают сформированный сигнал на третьем этапе, при этом поддерживая его соотношение пропорциональным регулированием между второй и первой клетями для регулировки скоростного режима приводных двигателей при поступлении следующего раската в данную группу клетей. The problem is achieved due to the fact that in the method for setting the speed regime of a continuous group of rolling stands of a hot rolling mill, including measuring the parameters of the rolling process and adjusting the moments of the drive motors of the stands according to the generated signals based on the parameters of the rolling process, measuring the parameters of the rolling process and adjusting the moments of the drive motors stands are carried out sequentially in groups of stands, and each group consists of three consecutive stands, regulated e is carried out in four stages, at the first stage, when the reel enters the first stand and until the reel enters the second stand, a signal is generated for storing the values of the static load moment and speed regime of the drive motors of the first stand, in the second stage, from the moment the reel enters the second stand and until the reel enters the third stand, a signal is generated to change the speed mode of the drive motors of the previous first stand if the speed mode differs from the reference value, which is taken as the minimum nt of the first stage, at the third stage from the moment the peal enters the third stand, the ratio of the moment of the stored static load of the drive motors of the first stand and the current moment of the drive motors of the third stand is calculated, based on this calculation, a signal is generated that determines the difference between the indicated values and the speed the drive motors of the first stand, and in the fourth stage, starting from the moment the roll comes out of the first stand, continuous speed control is turned off Nogo mode drive motors of the first and second stands and storing the conditioned signal in the third stage, while maintaining its ratio proportional control between the first and second roll stands to adjust the speed control of the driving motors arrives at the next to the group of roll stands.

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема устройства для реализации способа. In FIG. 1 shows a functional block diagram of a device for implementing the method.

На фиг. 2 изображен процесс изменения во времени t статических моментов нагрузки M_s1, M_s2, M_s3 при прокате металла в трех последовательных клетях и основные преобразованные сигналы внутри устройства.In FIG. 2 shows the process of changing in time t static load moments M _s1 , M _s2 , M _s3 when rolling metal in three consecutive stands and the main converted signals inside the device.

Предлагаемый способ осуществляется через последовательные этапы. The proposed method is carried out through successive steps.

Первый этап начинается с момента входа раската в первую клеть (n-1), в момент времени t1, до момента его входа во вторую клеть (n), момент времени t2 (фиг.2, момент времени t1). На этом этапе осуществляется последовательное запоминание значений момента статической нагрузки для первой клети. Прокатка осуществляется в свободном режиме, так как передний конец раската не достиг еще последующей второй (n) клети. За эталонный момент статической нагрузки принимается наименьший, который соответствует участку раската с большей температурой, при котором регулирующий сигнал, уменьшающий скорость предыдущей клети (п-1), обеспечит режим минимальных продольных тяговых усилий без подпора. The first stage begins from the moment the reel enters the first stand (n-1), at time t1, until it enters the second stand (n), time t2 (figure 2, time t1). At this stage, sequential storage of the values of the moment of static load for the first stand is carried out. Rolling is carried out in free mode, since the front end of the roll has not yet reached the subsequent second (n) stand. The reference moment of static load is the smallest one, which corresponds to the section of the roll with a higher temperature, at which the control signal, reducing the speed of the previous stand (p-1), will provide the minimum longitudinal traction forces without backwater.

На втором этапе (фиг.2, момент времени t2) с момента времени t2 до момента времени t3 до входа раската в третью клеть (n+1) осуществляется проверка и при необходимости быстрая начальная настройка скоростного режима в регулируемом промежутке, а именно, если скоростной режим в промежутке установлен изначально не верно, то наблюдается ступенчатое изменение нагрузки предыдущей клети после входа раската в последующую клеть. Данное изменение компенсируется за счет начального регулирования - быстрой подстройки скорости первой клети. In the second stage (Fig. 2, time t2) from time t2 to time t3 until the peal enters the third stand (n + 1), a check is made and, if necessary, quick initial setting of the speed mode in the adjustable interval, namely, if the speed the mode in the gap is not initially set correctly, then a stepwise change in the load of the previous stand is observed after the reel enters the next stand. This change is compensated by the initial regulation - a quick adjustment of the speed of the first stand.

На третьем этапе (фиг.2, момент времени t3) с момента времени t3 вычисляется отношение моментов статической нагрузки первой (n-1) и третьей (n+1) клетей. С помощью этого коэффициента осуществляется масштабирование значений моментов статической нагрузки третьей (n+1) клети к последовательно запомненным значениям момента статической нагрузки для первой клети (n-1). Начинается непрерывное регулирование скоростного режима в промежутке между первой (n-1) и второй (n) клетями, который продолжается в течение всего времени нахождения проката в смежных клетях данного промежутка. Непрерывное регулирование скоростного режима осуществляется по разности между запомненным моментом статической нагрузки первой клети (n-1) и относительным фактическим на третьей клети (n+1). Регулирование может осуществляться как через привод первой, так и второй клетей. In the third stage (figure 2, time t3) from time t3, the ratio of the moments of static load of the first (n-1) and third (n + 1) stands is calculated. Using this coefficient, the values of the moments of the static load of the third (n + 1) stand are scaled to the successively stored values of the moment of static load for the first stand (n-1). Continuous regulation of the speed mode begins in the interval between the first (n-1) and second (n) stands, which continues during the entire time the rental is in adjacent stands of this interval. Continuous regulation of the speed mode is carried out according to the difference between the stored moment of the static load of the first stand (n-1) and the relative actual on the third stand (n + 1). Regulation can be carried out both through the drive of the first and second stands.

Четвертый этап (фиг.2, четвертый этап) начинается с момента выхода раската из предыдущей первой клети (n-1). Отключается непрерывное регулирование скоростного режима в промежутке между первой (n-1) и второй (n) клетями. Отрегулированное, на предыдущих этапах, согласование момента сохраняется на всем протяжении времени при активно работающем в этот момент пропорциональном регулировании, которое вновь станет неактивным, когда раскат выйдет из всех клетей непрерывной группы или в первую клеть поступит следующая заготовка. The fourth stage (figure 2, the fourth stage) begins with the release of the roll from the previous first stand (n-1). Disabled continuous speed control in the interval between the first (n-1) and second (n) stands. Adjusted at the previous stages, the coordination of the moment is maintained throughout the entire time with proportional regulation actively working at that moment, which will again become inactive when the peal leaves all the stands of a continuous group or the next workpiece enters the first stand.

Способ может быть реализован устройством, состоящим из 24 типовых блоков. The method can be implemented by a device consisting of 24 typical blocks.

1, 2, 3 - блоки вычисления статических моментов нагрузки от стандартных датчиков, соответственно приводов первой клети (n-1), второй клети (n), третьей клети (n+1),
4 - блок задержки с буфером и определением минимума функции,
5, 6, 7 - компараторы с регулируемой уставкой,
8, 12, 22 - множительно-делительные устройства,
9, 10 - запоминающее устройство с выдержкой времени на входе,
11, 16 - блоки сравнения,
13 - блок задержки с буфером сдвигаемых значений,
14 - блок масштабирующий,
15, 19 - ключи,
17 - ПИД-регулятор,
18 - логический элемент И,
20 - ПИ-регулятор,
21, 23, 24 - сумматоры,
U_1 вых - сигнал управления скоростного режима первой клети (n-1),
U_2 кл2 - сигнал управления скоростного режима второй клети (n),
W₁ - сигнал начального (ручного) скоростного режима первой клети (n-1),
W₂ - сигнал начального (ручного) скоростного режима второй клети (n).1, 2, 3 - blocks for calculating the static load moments from standard sensors, respectively, the drives of the first stand (n-1), second stand (n), third stand (n + 1),
4 - delay block with a buffer and determining the minimum function,
5, 6, 7 - comparators with adjustable set point,
8, 12, 22 - multiplier dividing devices,
9, 10 - storage device with a time delay at the input,
11, 16 - comparison blocks,
13 - delay unit with a buffer of shifted values,
14 - block scaling,
15, 19 - keys,
17 - PID controller
18 - logical element And,
20 - PI controller,
21, 23, 24 - adders,
U _{1 o} - control signal speed mode of the first stand (n-1),
U _{2 CL2} - control signal speed mode of the second stand (n),
W ₁ - signal of the initial (manual) speed mode of the first stand (n-1),
W ₂ - signal of the initial (manual) speed mode of the second stand (n).

В результате преобразования в предлагаемом устройстве входных сигналов с привода первой (n-1-й), второй (n-й) и третьей (n+1-й) клетей, на выходе сумматора 24 формируется сигнал настройки режима минимального натяжения в промежутке между 1 и 2 клетями. При этом в блоках 1, 2 и 3 непрерывно вычисляются моменты статической нагрузки прокатных двигателей М_i I=1, 2, 3, по известной формуле

где ω_i - скорость двигателя i-й клети;
I_i - сигнал, пропорциональный току якоря двигателя i-й клети;
U_i - сигнал, пропорциональный напряжению на якоре двигателя i-й клети;

- производная скорости двигателя i-й клети;
T_i - постоянная времени двигателя i-й клети.As a result of the conversion in the proposed device of the input signals from the drive of the first (n-1st), second (n-th) and third (n + 1st) stands, at the output of the adder 24, a signal for setting the minimum tension mode in the interval between 1 and 2 stands. Moreover, in blocks 1, 2 and 3, the moments of the static load of rolling engines M _i I = 1, 2, 3 are continuously calculated according to the well-known formula

where ω _i is the engine speed of the i-th stand;
I _i - signal proportional to the armature current of the motor of the i-th stand;
U _i - a signal proportional to the voltage at the armature of the motor of the i-th stand;

- the derivative of the engine speed of the i-th stand;
T _i - time constant of the engine of the i-th stand.

Таким образом способ использует сигналы, пропорциональные моментам свободной прокатки из каждой предыдущей клети, для поддержания согласованного режима регулирование ведется по трем клетям, а не по двум смежным, как в известном. На начальной стадии по запомненным моментам свободной прокатки выделяется разница между минимальным запомненным, на пути переднего конца раската от первой клети до второй, и текущим статическим моментом первой предыдущей клети (n-1), которая компенсируется путем ПИД-регулирования числа оборотов первой предыдущей клети (n-1). Такой способ выделения разницы полностью гарантирует отсутствие подпора металла в последующую вторую клеть (n). В известных решениях запомненный момент свободной прокатки часто имеет значение максимального, что приводит к подпору и авариям. После захода раската в третью (n+1) клеть запомненные моменты свободной прокатки предыдущей первой клети (n-1) выводятся из блока задержки и по их отношению к статическому моменту третьей клети (n+1) масштабируются моменты третьей клети (n+1), разница между задержанными моментами предыдущей первой клети (n-1) и третьей клети (n+1) компенсируется путем ПИ-регулирования числа оборотов первой предыдущей клети (n-1). Таким образом исключается влияние последующих клетей на изменение натяжения в предыдущем промежутке между предыдущей клетью (n-1) и последующей второй клетью (n). В известных решениях не учитывается влияние последующих клетей, что ухудшает их качество. Последнее отличие способа от известных способов заключается в том, что после выхода конца раската из первой предыдущей клети (n-1) остается активно работающее пропорциональное регулирование, поддерживающее согласованный режим на протяжении выхода конца раската из всей непрерывной группы клетей. В аналогах такое регулирование отсутствует, что ухудшает качество их способа. Thus, the method uses signals proportional to the moments of free rolling from each previous stand, in order to maintain a consistent mode, regulation is carried out in three stands, and not in two adjacent ones, as in the known one. At the initial stage, according to the memorized moments of free rolling, the difference between the minimum memorized, on the path of the front end of the roll from the first stand to the second, and the current static moment of the first previous stand (n-1), which is compensated by PID control of the speed of the first previous stand ( n-1). This method of highlighting the difference fully guarantees the absence of back-up of the metal in the subsequent second stand (n). In known solutions, the stored free rolling moment often has a maximum value, which leads to backwater and accidents. After the roll has entered the third (n + 1) stand, the memorized free rolling moments of the previous first stand (n-1) are output from the delay unit and the moments of the third stand (n + 1) are scaled relative to the static moment of the third stand (n + 1) , the difference between the delayed moments of the previous first stand (n-1) and the third stand (n + 1) is compensated by PI-regulation of the number of revolutions of the first previous stand (n-1). Thus, the influence of subsequent stands on the change in tension in the previous interval between the previous stand (n-1) and the subsequent second stand (n) is excluded. Known solutions do not take into account the influence of subsequent stands, which impairs their quality. The last difference between the method and the known methods is that after the end of the reel leaves the first previous stand (n-1), an active proportional control remains that maintains a consistent mode throughout the end of the reel from the entire continuous group of stands. In analogues, such regulation is absent, which affects the quality of their method.

Устройство может быть выполнено для обеспечения работы каждой группы прокатных клетей. The device can be made to ensure the operation of each group of rolling stands.

Общий алгоритм функционирования предлагаемого устройства может быть условно разделен на 4 этапа. The general functioning algorithm of the proposed device can be divided into 4 stages.

Первый этап начинается с момента t₁ входа раската в первую (n-1) клеть и продолжается до момента t₂ входа раската во вторую (n) клеть. Прокатка осуществляется в свободном режиме. На этом этапе активно функционируют блоки задержки 4 и 13, в которых осуществляется задержка сигнала, (фиг.2) график M_s1. Блок задержки 4 функционирует в интервале времени (t₁-t₂), по импульсу компаратора 7 начинает записывать в буфер значения входной величины, а на выход пропускает только их наименьшие значения. Причем интервал времени задан для блока 4 и определяется временем захвата раската валками второй клети. Блок задержки 13 функционирует с момента времени (t₁), по бинарному сигналу компаратора 7 начинает записывать в буфер значения входной величины, а на выход не пропускает до момента времени (t₃). Первое требуется для того, чтобы выделить наименьший эталонный момент статической нагрузки, который соответствует участку раската с большей температурой. При таком способе запоминания эталонного момента сигнал управления будет стремиться отрегулировать статический момент двигателя к эталонному и для всех статических моментов, больших эталонного (например, в менее разогретых зонах заготовки), компенсировать его продольным тяговым усилием, таким образом всегда исключается подпор раската в последующую клеть, а следовательно, связанные с ним аварийные ситуации. Второе требуется для того, чтобы учитывать влияние последующих клетей за смежной на натяжение между первой (n-1) и второй (n) клетями и вести самоконтроль регулирования (повторение графика статического момента в последующей третьей клети (n+1) свидетельствует о том, что металл не потянут в предыдущем промежутке).The first stage starts from the moment t _{1 of} the reel entering the first (n-1) stand and continues until the moment t _{2 of} the reel entering the second (n) stand. Rolling is carried out in free mode. At this stage, delay units 4 and 13 are actively functioning, in which the signal is delayed, (Fig. 2) a graph of M _s1 . The delay unit 4 operates in the time interval (t ₁ -t ₂ ), by the pulse of the comparator 7 starts to write the values of the input quantity to the buffer, and only the smallest values are passed to the output. Moreover, the time interval is set for block 4 and is determined by the capture time of the roll rolls of the second stand. The delay unit 13 operates from the time instant (t ₁ ), by the binary signal of the comparator 7 starts to write to the buffer the values of the input quantity, and does not pass to the output until the time moment (t ₃ ). The first is required in order to isolate the smallest reference moment of static load, which corresponds to the section of the roll with a higher temperature. With this method of memorizing the reference moment, the control signal will seek to adjust the static moment of the engine to the reference moment and for all static moments larger than the reference moment (for example, in less warmed areas of the workpiece), compensate for it with longitudinal traction, thus backpressure in the subsequent stand is always excluded, and consequently, related emergencies. The second is required in order to take into account the influence of subsequent stands behind the adjacent tension between the first (n-1) and second (n) stands and to conduct self-control of regulation (repeating the graph of the static moment in the subsequent third stand (n + 1) indicates that metal will not be pulled in the previous span).

Второй этап начинается с момента t₂ входа раската во вторую (n) клеть и продолжается до момента t₃, который продолжается до захода раската в третью клеть (n+1). На втором этапе осуществляется процедура исходной настройки, начальное регулирование скоростного режима прокатки в регулируемом промежутке. С этой целью в момент времени t₂ по импульсу блока 5 минимальное значение величины блока 4 записывается в блок памяти 9 (фиг.2, значение M_1s(t₁; t₂)), соответствующее минимальному значению момента статической нагрузки первой клети (n-1) в период прохождения переднего конца раската от первой клети (n-1) до второй клети (n), и затем на блоке сравнения 11 сравнивается с текущим значением (фиг.2, значение M_1s-M_1s(t₁;t₂)). В течение интервала времени t₂-t₃ ключ 15 замкнут и осуществляется регулирование скорости с помощью стандартного PID алгоритма, реализованного в блоке 17, выход которого суммируется 21 и 24 к регулирующему сигналу U_1 вых с целью компенсации изменения нагрузки первого двигателя, т. е. сохранения ее величины, соответствующей режиму свободной прокатки.The second stage starts from the moment t _{2 of} the recess entering the second (n) stand and continues until the moment t ₃ , which continues until the reel enters the third stand (n + 1). At the second stage, the initial setup procedure is carried out, the initial regulation of the high-speed rolling mode in an adjustable interval. To this end, at time t ₂ according to the pulse of block 5, the minimum value of the value of block 4 is recorded in the memory block 9 (figure 2, the value of M _1s (t ₁ ; t ₂ )), corresponding to the minimum value of the moment of static load of the first stand (n- 1) during the passage of the front end of the roll from the first stand (n-1) to the second stand (n), and then on the comparison block 11 is compared with the current value (figure 2, the value of M _1s -M _1s (t ₁ ; t ₂ )). During the time interval t ₂ -t _{3, the} key 15 is closed and the speed is controlled using the standard PID algorithm implemented in block 17, the output of which is added to 21 and 24 to the control signal U _{1 out} to compensate for changes in the load of the first engine, i.e. . maintaining its value corresponding to the free rolling mode.

Третий этап начинается с момента входа раската в третью клеть, который обозначен символом t₃. По бинарному сигналу блока 6 начинают считываться запомненные значения из буфера блока 13 в той же последовательности, как были записаны. С помощью блока 8 вычисляется отношение моментов запомненной статической нагрузки первой (n-1) и текущей третьей (n+1) клетей. По переднему фронту бинарного сигнала блока 6 отношение запоминается в блоке памяти 10. Выход блока 10 подключен на масштабирующий вход блока 14. Данный блок предназначен для масштабирования текущего момента статической нагрузки третьей (n+1) клети, таким образом, чтобы запомненные моменты статической нагрузки первой (n-1) (фиг.2, значение M_1s(t₁;t₃)) и текущий третьей (n+1) клетей были выровнены в начальный момент. Далее все текущие моменты третьей (n+1) клети умножаются на запомненный коэффициент масштабирования (фиг.2, значение К₃М_3s). Непрерывное регулирование скоростного режима в промежутке между первой и второй клетями осуществляется по разности запомненного момента статической нагрузки первой (n-1) клети (фиг.2, значение M_1s(t1;t3) - K₃M_3s) и масштабированного момента статической нагрузки третьей (n+1) клети. Регулирование осуществляется посредством включения выключателя 19. Регулирование осуществляется с помощью PI звена 20, выход которого суммируется в блоке 21 к регулирующему сигналу U_1вых.The third stage begins from the moment the peal enters the third stand, which is indicated by the symbol t ₃ . The binary signal of block 6 starts to read the stored values from the buffer of block 13 in the same sequence as they were written. Using block 8, the ratio of the moments of the stored static load of the first (n-1) and current third (n + 1) stands is calculated. On the leading edge of the binary signal of block 6, the ratio is stored in the memory block 10. The output of block 10 is connected to the scaling input of block 14. This block is designed to scale the current moment of the static load of the third (n + 1) stand, so that the memorized moments of the static load of the first (n-1) (figure 2, the value of M _1s (t ₁ ; t ₃ )) and the current third (n + 1) stands were aligned at the initial moment. Further, all current moments of the third (n + 1) stand are multiplied by the stored scaling factor (figure 2, the value of K ₃ M _3s ). Continuous regulation of the speed mode in the interval between the first and second stands is carried out according to the difference of the stored moment of static load of the first (n-1) stand (figure 2, the value of M _1s (t1; t3) is K ₃ M _3s ) and the scaled moment of static load of the third (n + 1) stands. Regulation is carried out by turning on the switch 19. Regulation is carried out using the PI link 20, the output of which is summed in block 21 to the control signal U _1out .

Четвертый этап начинается с момента выхода конца раската из первой клети (n-1). Непрерывное регулирование заканчивается. Отключение регулятора осуществляется посредством выключателя 19, который управляется с выхода элемента 18. Данный элемент выполняет логическую операцию AND для бинарных сигналов с выходов элементов 6 и 7. Активно функционирует пропорциональное регулирование, так как начальное и непрерывное регулирования отключены ключами 15 и 19, но на выходе блоков 17 и 20 (свойство стандартных ПИ-ПИД-регуляторов сохранять уровень выходного сигнала при нулевом сигнале на входе) сохраняются уровни сигналов, соответствующие согласованному скоростному режиму прокатки, обеспечивающие минимальные натяжения между первой (n-1) и второй (n) клетями. Эти сигналы суммируются в блоке 21 и блоке 24 с сигналом пропорционального управления, поддерживая согласованный режим на протяжении выхода конца раската из непрерывной группы клетей или до следующей заготовки. На входы блока 12 подаются сигналы управления второй клети (n), вычисляется пропорциональная составляющая сигнала управления, учитывающая изменения скорости второй клети (n) после выхода конца раската из первой клети (n-1). The fourth stage starts from the moment the end of the roll comes out of the first stand (n-1). Continuous regulation ends. The controller is switched off by means of a switch 19, which is controlled from the output of element 18. This element performs a logical AND operation for binary signals from the outputs of elements 6 and 7. The proportional control is active, since the initial and continuous control are disabled by keys 15 and 19, but at the output blocks 17 and 20 (the property of standard PI-PID controllers to maintain the level of the output signal with a zero signal at the input) the signal levels corresponding to the agreed speed mode okatki providing minimum tension between the first (n-1) and second (n) stands. These signals are summed in block 21 and block 24 with the proportional control signal, maintaining a consistent mode throughout the output of the end of the roll from a continuous group of stands or until the next workpiece. The inputs of block 12 are supplied with control signals of the second stand (n), the proportional component of the control signal is calculated taking into account changes in the speed of the second stand (n) after the end of the roll from the first stand (n-1).

На следующей заготовке алгоритм работы устройства повторяется. On the next blank, the algorithm of the device is repeated.

Способ может быть реализован устройством как на отдельных элементах, так и на средствах вычислительной техники. В случае реализации на отдельных элементах необходимо изготовить блоки 4 и 13 с функциями, описанными выше, так как они не являются стандартными. В случае реализации на средствах вычислительной техники (ПЭВМ или программируемых контроллерах), все функции блоков должны быть запрограммированы, а средства вычислительной техники дополнены соответствующими входными и выходными модулями. The method can be implemented by the device both on individual elements, and on computer equipment. In the case of implementation on separate elements, it is necessary to manufacture blocks 4 and 13 with the functions described above, since they are not standard. In the case of implementation using computer technology (PC or programmable controllers), all the functions of the blocks must be programmed, and computer technology is supplemented with the corresponding input and output modules.

Claims (1)

Способ задания скоростного режима непрерывной группы прокатных клетей стана горячей прокатки металла, включающий замер параметров процесса прокатки и регулирование моментов приводных двигателей клетей по сформированным сигналам на основании параметров процесса прокатки, отличающийся тем, что замер параметров процесса прокатки и регулирование моментов приводных двигателей клетей осуществляют последовательно по группам клетей, причем каждая группа состоит из трех последовательно расположенных клетей, регулирование производят в четыре этапа, на первом этапе, при входе раската в первую клеть и до момента входа раската во вторую клеть, формируют сигнал для запоминания значения момента статической нагрузки и скоростного режима приводных двигателей первой клети, на втором этапе, с момента входа раската во вторую клеть и до момента входа раската в третью клеть, формируют сигнал для изменения скоростного режиме приводных двигателей предыдущей первой клети, если скоростной режим отличается от эталонного значения, за который принимается минимальный момент первого этапа, на третьем этапе, с момента входа раската в третью клеть вычисляют отношение момента запомненной статической нагрузки приводных двигателей первой клети и текущего момента приводных двигателей третьей клети, на основании этого вычисления формируют сигнал, определяющий разницу между указанными величинами и осуществляют непрерывное регулирование скоростного режима приводных двигателей первой клети, а на четвертом этапе, начинающемся с момента выхода раската из первой клети, отключают непрерывное регулирование скоростного режима приводных двигателей первой и второй клетей и запоминают сформированный сигнал на третьем этапе, при этом поддерживая его соотношение пропорциональным регулированием между второй и первой клетями для регулировки скоростного режима приводных двигателей при поступлении следующего раската в данную группу клетей. A method for setting the speed mode of a continuous group of rolling stands of a hot metal rolling mill, including measuring the parameters of the rolling process and adjusting the moments of the drive motors of the stands by the generated signals based on the parameters of the rolling process, characterized in that measuring the parameters of the rolling process and adjusting the moments of the drive motors of the stands are carried out sequentially by groups of stands, each group consisting of three consecutive stands, regulation is carried out in th In the first stage, when the reel enters the first stand and before the reel enters the second stand, a signal is generated for storing the value of the static load moment and speed regime of the drive motors of the first stand, in the second stage, from the moment the reel enters the second stand and until the roll comes into the third stand, a signal is generated to change the speed mode of the drive motors of the previous first stand, if the speed mode is different from the reference value, which is taken as the minimum moment of the first stage, at the third stage, from the moment the peal enters the third stand, the ratio of the moment of the stored static load of the drive motors of the first stand and the current moment of the drive motors of the third stand is calculated, based on this calculation, a signal is generated that determines the difference between the indicated values and the speed of the drive engines of the first is continuously regulated stand, and in the fourth stage, starting from the moment the peal leaves the first stand, the continuous regulation of the speed dnyh engines of the first and second stands, and the generated signal is stored in the third stage, while maintaining its ratio proportional control between the first and second roll stands to adjust the speed control of the driving motors arrives at the next to the group of roll stands.

Images