книги из ГПНТБ / Железнов, Ю. Д. Статистические исследования точности тонколистовой прокатки

Т а б л и ц а 32. Оценки составляющих дисперсии толщины D (h) и температуры конца прокатки D (t°) при начальной настройке

П р и м е ч а н и е . А — прокатка без регуляторов натяжений, Б — прокатка с регуляторами натяжения.

первых клетей чистовой группы (передача возмущений на конечную толщину через натяжение).

Точность температуры конца прокатки определяется колеба­ ниями входной температуры.

Точность теоретических и статистических моделей также влияет на результаты начальной настройки стана. При этом дисперсия выходной толщины от ошибок модели, как показал анализ, в 10 раз меньше дисперсии толщины от колебаний входных параметров. Это означает, что точность модели значительно выше неупорядо­ ченности процесса прокатки. Погрешность датчиков температуры одного порядка с погрешностями входной температуры раската.

Паспортные погрешности месдоз не влияют на точность началь­ ной установки. Однако фактическая погрешность месдоз, установ­ ленных на стане, значительно выше паспортных. Паспортные по­ грешности тахогенераторов оказывают существенное влияние на точность начальной настройки. Таким образом, точность начальной установки определяется колебаниями температуры и шириной

из

полосы на входе в чистовую группу, люфтами нажимного устрой­ ства, точностью шага нажимных винтов и точностью датчиков тем­ пературы. Стан без регулятора натяжения обеспечивает более вы­ сокую точность начальной настройки в результате выравниваю­ щего действия натяжений. Однако вероятность возникновения аварийных ситуаций (петля и обрыв полосы) при наличии регулято­ ров натяжения значительно ниже. Идеальным решением является регулятор натяжений с зоной нечувствительности к малым откло­ нениям натяжения.

Основной путь повышения точности начальной настройки — стабилизация входных возмущений температуры от полосы к по­ лосе, а также коррекция начальной настройки по отклонениям тем­ пературы и давления в последней клети черновой группы, времени прохождения раската между группами и давления в клетях чисто­ вой группы. Выбор способов коррекции и величины корректирую­ щих воздействий возможен после специальных исследований. Оправданным является также осуществляемый в настоящее время переход на импульсные счетчики оборотов двигателей и цифровые вольтметры. Для повышения точности настройки необходимы по­ стоянные уточнения и адаптация модели в связи с существенной

Рис. 79. Осциллограмма толщины полосы; ревер­ сивный стан 1200; h 0 =

— 0,6 мм; h t = 0,33 мм

144

в стан и на выходе из него во время перемещения нажимных винтов. Из осциллограммы видно, что при постоянной толщине на входе в стан выходная толщина повторяет перемещение нажим­ ных винтов, но с другим углом наклона. За 1 с смещение нажимных винтов составило 120 мкм, а уменьшение выходной толщины 21,4 мкм. Эквивалентная частота со = 1,6 1/с, тогда

А2 (1,6) = Ц £ - = 0-178,

сравнительно малом влиянии входной разнотолщинности на выход­ ную и о том, что во время прокатки на полосу действуют значи­ тельные дополнительные возмущения: к их числу следует отнести и действия вальцовщика по управлению станом, которые не всегда влияют на процесс прокатки положительно.

По статистическим оценкам спектральных плотностей входов и АЧХ соответствующих каналов была вычислена функция спек­ тральной плотности разнотолщинности полосы при номинальных режимах прокатки для реверсивного стана 12 0 0 .

Суммарная расчетная дисперсия составила 73,5 мкм2, средне­ квадратичное отклонение 8,6 мкм и коэффициент вариации 2 ,6 %. Удельный вес каналов характеризуют следующие цифры:

По каналу г— ht передается разнотолщинность от колебаний механических свойств полосы и коэффициента трения (принято по экспериментальным данным).

Функция спектральной плотности толщины полосы, построен­ ная по расчетным данным, представлена на рис. 82.

Статистическая оценка дисперсии выходной толщины для ре­ версивного стана D — 85,5 мкм2. Хорошее совпадение теоретиче­ ских данных с экспериментальными подтверждает правильность методики.

Наибольшую долю в разнотолщинности полосы составляет раз­ нотолщинность подката, имеющего толщину 0,6 мм. Возмущение

146

по каналу 3 практически не оказывает никакого влияния на точ­ ность проката. Дисперсии по различным каналам, кроме канала 3, соизмеримы. Это говорит о том, что невозможно достичь существен­ ных результатов по увеличению точности прокатки, воздействуя на какой-либо один канал. Необходимо уменьшать возмущения сразу по всем каналам, т. е. уменьшать биение опорных валков, биение рулонов на моталках и максимально стабилизировать условия травления и отжига металла и смазки полосы во время прокатки. Следует отметить, что в разнотолщинности подката около половины дисперсии также приходится на долю опорных валков, так что это и есть наиболее существенный источник разно­ толщинности. Резервом повышения точности прокатки является применение систем автоматического регулирования толщины.

Конструировать эти системы нужно с учетом спектрального состава возмущений. Особенно большое значение имеет в этом слу­ чае качество измерителей толщины — их точность и быстродей­ ствие. Перспективным является применение гидропровода.

в. Исследование эффективности регулятора толщины

Реверсивный стан 1200 снабжен системой автоматического ре­ гулирования толщины полосы с тиристорным управлением двига­ телями привода нажимных винтов. Толщина измеряется по методу Симса. Тиристорный блок осуществляет управление напряжением двигателей по закону, который представлен на рис. 83. Наличие этого блока делает систему существенно нелинейной. Кроме того, существенно нелинейным является момент трения в паре нажим­ ной винт — гайка:

где dc — средний диаметр гайки нажимного винта;

а— угол подъема витков нажимного винта;

р— угол трения;

Рис. 84. Структурная схема САРТ

Измеритель толщины полосы принят инерционным звеном пер­ вого порядка с передаточной функцией

где UK— напряжение измерителя толщины.

Измерение толщины осуществляется с транспортным запазды­ ванием т. При измерении по методу Симса т = 0.

Напряжение якоря двигателя (см. рис. 82):

Передаточная функция по каналу угловая скорость якоря дви­ гателя — регулирующее воздействие АН:

в рабочем диапазоне из амплитудно-частотной характе­ ристики по каналу смещение нажимных винтов — тол­ щина полосы на выходе.

На рис. 84 и 85 представлены структурные схемы систем авто­ матического регулирования, которые описываются уравнениями

Рис. 85. Упрощенная структурная схема САРТ

149

(139)— (146). Структурная схема, показанная на рис. 85, была реа­ лизована на аналоговой машине МН-7.

По известной статистической функции спектральной плотности разнотолщинности для стана без регулятора толщины получена статистически эквивалентная функция выходной разнотолщинно­ сти, являющейся входной функцией САРТ.

Эквивалентная функция выходной разнотолщинности пред­ ставлена суммой трех синусоид (скорость прокатки 4 м/с):

з

= Е Ai sin (ш^ + 4/), i=i

жимному винту в п раз приведенные моменты инерции масс умень­ шаются в п2 раз. Поэтому эффективность регулятора исследовали при различных шагах нажимного винта. В схему был включен блок, вычисляющий дисперсию выходной разнотолщинности по формуле

150

щинности составила 49 мкм2 при I = 10 мм, 44 мкм2 при / = 24 мм и 35 мкм2 при / = 36 мм. Статистическая дисперсия разнотолщинности, равная 85,5 мкм2, уменьшается соответственно в 1,6; 1,9 и 2,5 раза. Нагрузки на двигатель с увеличением шага нажимного винта не превышают допустимых.

Как видно из осциллограмм, регулирующее воздействие почти полностью отрабатывает низкочастотную и лишь частично средне­ частотную и высокочастотную составляющие.

Таким образом, с увеличением шага нажимных винтов возможно повышение точности прокатки на реверсивном стане 1200 до уровня, существующего на пятиклетевом стане 120 0 , за счет низко­ частотной и частично среднечастотной составляющих разнотолщинности. Шаг нажимного винта может быть увеличен до 36 мм. Само­ торможение пары винт— гайка при этом сохраняется. Еще более повысить точность прокатки можно в результате снижения уровня возмущений или применения быстродействующих гидравлических регуляторов.

8. Разноширинность полос

Разношириннссть полос, прокатываемых на непрерывных ши­ рокополосных станах, является одним из показателей стабиль­ ности режимов прокатки и, кроме того, существенно влияет на коэффициент выхода годного, определяя расход металла на обрезь.

Изменение ширины как по длине подката чистовой группы, так и от полосы к полосе определяется степенью стабильности тем­ пературы полос в черновой группе стана. Разноширинность полос в непрерывной группе формируется в зависимости от разноширинности подката, колебаний температуры и межклетевых натяжений.

Исследования проводили на стане 2000 горячей прокатки. Чтобы выявить влияние условий прокатки на разноширинность,

151

Рис. 88. Изменения ширины на выходе стана и температуры полосы за первой клетью непрерывной группы (сталь СтЗсп, сортамент 1,5X 1250 мм)

осциллографировали следующие параметры: температуру полосы на входе и выходе из чистовой группы, скорости прокатки в кле­ тях и, с помощью оптико-механического шириномера конструк­ ции ВНИИметмаша ширину в черновой группе клетей и на выходе непрерывной группы.

На рис. 88 и 89 представлены типовые осциллограммы измене­ ния ширины и температуры прокатываемых полос. Анализ осцил­ лограмм показывает, что характерным является наличие уширен­ ных по сравнению с основной длиной головной и хвостовой частей полосы, так как их прокатывали в межклетевых промежутках.

На рис. 88 дана осциллограмма изменения ширины при про­ катке стали СтЗсп сечением 1,5х 1250 мм. Клин ширины по длине полосы обусловлен температурой. Утяжка ширины в основном объясняется ползучестью в межклетевых промежутках. Основная утяжка приходится на первые клети, где температура полосы и время прохождения межклетевого промежутка наибольшие. Зна­ чительный температурный клин в первых клетях приводит к раз­ ной утяжке по длине полосы. Кроме того, постоянное падение тем­ пературы при нерегулируемом натяжении приводит к изменению режима натяжения.

На рис. 89 представлены осциллограммы ширины и температуры полосы 6Х 1500 мм из стали СтЗкп. На кривой температуры ясно выражены семь глиссажных меток. Наличие недостаточно прогре-

Рис. 89. Изменение ширины на выходе стана и температуры полосы за первой клетью непрерывной группы (сталь СтЗкп, сортамент 6X1500 мм)

152