Спосіб виміру натягу в безперервній групі клітей стану гарячої прокатки штаби

Передбачуваний винахід відноситься до прокатного виробництва і призначений для використання при безперервній гарячій прокатці товстої штаби, у першу чергу в реверсивній групі стану Стеккеля. Відомий спосіб виміру натягу штаби по зусиллю притиснення її до ролика петлетримача , встановленому в міжклітьовому проміжку (патент США №5660066 «Система регулирования межклетевого натяжения на непрерывном прокатном стане», опубл. 26.08.1997 г., U.S.CI. 72-11.4, МКИ В21В 37/00). Однак цей спосіб неприйнятний при великій жорсткості щодо згинання металу, що має місце на перших пропусках, тому що не забезпечує необхідну точність і вірогідність вимірів. Відомий також спосіб виміру натягу штаби (Дружинин Н.Н., Мирер А.Г. Исследование управлення непрерывными станами методом контроля межклетьевых натяжений. М., Сталь, № 3, 1987, С.44-49), придатний при безперервній гарячій прокатці товстої штаби і заснований на вимірі моменту, зусилля прокатки з наступним використанням відомої залежності: T P ×a - M (1) T1 = 0 + l R де T1 - передній натяг; T0 - задній натяг; l - коефіцієнт витяжки; P - зусилля прокатки; a - плече додатка сили при вільній прокатці; M - момент прокатки; R - радіус робочого валка. Плече a визначається до захоплення штаби наступної кліттю по формулі: M TR (2) a= - 0 P lP Недоліком цього способу є необхідність визначення моменту. Прямі методи визначення досить складні і ненадійні. А непрямі (наприклад, по величині струму двигуна) - недостатньо точні. Спосіб, який використаний в якості прототипа (Чехлов Ю.С., Шавер А.Б., Солдатов В.И., Миронов Г.Н. Система контроля межклетевых натяжений датчиками горизонтальных сил. Тр уды ВНИИМЕТМАШ, 1979, № 58, С. 95-101), заснований на вимірі горизонтальних сил за допомогою датчиків, що установлені на торцях подушок робочих валків, зусилля прокатки - за допомогою месдози і на наступному розрахунку переднього натягу по залежності T1=T 0+Pгор -kP (3) де Pгор - горизонтальна сила тиску подушок робочих валків на станину, k - експериментальний коефіцієнт пропорційності, що залежить від тертя в підшипниках опорних валків. Коефіцієнт k визначається до захоплення штаби наступною кліттю по формулі: Pгор + T (4) k= P Цей спосіб має низьку надійність, оскільки чуттєві елементи датчика горизонтальної сили знаходяться поруч з осередком деформації в умовах високої температури, вологості й агресивного середовища і, крім того, вони піддаються ударним навантаженням щораз при вході штаби в дану і наступні кліті, а також при виході штаби з попередніх клітей. Таким чином, недоліками прототипу є низька надійність і вірогідність показань обмірюваного натягу штаби. В основу винаходу покладене завдання підвищення надійності і точності вимірів натягу штаби в безперервній групі стану гарячої прокатки. Завдання підвищення надійності і точності вимірів вирішена за рахунок технічного результату, що полягає у винесенні точок добору інформації на безпечну відстань від осередку деформації. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі виміру натягу штаби в безперервній групі клітей стану гарячої прокатки, який включає безперервний вимір у кожній кліті горизонтальної сили, що діє на робочі валки, і зусилля прокатки, по отриманим даним і відомому (нульовому для першої кліті) задньому натягу розрахунок коефіцієнта пропорційності між горизонтальною силою і зусиллям прокатки до входу штаби в наступну кліть і розрахунок переднього натягу після входу штаби в наступн у кліть, відповідно до винаходу при відсутності штаби в кліті створюють за допомогою пружних гідравлічних елементів, розміщених між подушками робочих валків і стійками станини по обидва боки прокатної кліті, зусилля розпору, що перевищує можливі абсолютні значення натягу в прилягаючих проміжках, після входу штаби в кліть по різниці зусиль розпору з вихідної і вхідної сторін кліті при відомому задньому натягу визначають горизонтальну силу вільної прокатки, а після захоплення штаби наступною кліттю оцінюють передній натяг з використанням поточної різниці зусиль розпору. Сутність винаходу полягає в тім, що до входу штаби в кліть забезпечують контакт через пружні елементи, наприклад, гідрокапсули, заповнені рідиною під тиском. Зазначені пружні елементи дозволяють вибрати всі люфти і перекоси устаткування, зм'якшити удар при захопленні штаби валками. При заході штаби в кліть зусилля на одному з пружних елементів зменшується, а на іншому збільшується, і по цій різниці судять про величину горизонтальної сили. Тиск рідини в гідрокапсулі можна вимірювати на відстані, передаючи його по імпульсній трубці. Роль первинного перетворювача при цьому може виконувати винесений на безпечну відстань від осередку деформації дифманометр, відкалібрований в одиницях сили. Горизонтальна сила обчислюється по формулі: Pгор=(р1-р2)F (5) p1, p2 - тиск рідини в гідрокапсулах із вхідної і вихідної сторони кліті відповідно; де F - сумарна площа рухливих центрів гідрокапсул із вхідної (вихідної) сторони кліті. У результаті порівняльного аналізу пропонованого способу виміру натягу з прототипом установлено, що вони мають наступні загальні ознаки: - безперервний вимір у кожній кліті горизонтальної сили, що діє на робочі валки; - безперервний вимір у кожній кліті зусилля прокатки; - по отриманим даним і відомому (нульовому для першої кліті) задньому натягові розрахунок коефіцієнта пропорційності між горизонтальною силою і зусиллям прокатки до входу штаби в наступну кліть; - розрахунок переднього натягу після входу штаби в наступну кліть, а також відмінні ознаки: - при відсутності штаби в кліті створюють за допомогою пружних гідравлічних елементів, розміщених між подушками робочих валків і стійками станини по обидва боки прокатної кліті, зусилля розпору, що перевищує можливі абсолютні значення натягу в прилягаючих проміжках; - після входу штаби в кліть по різниці зусиль розпору з вихідної і вхідної сторін кліті при відомому задньому натягу визначають горизонтальну силу вільної прокатки; - після захоплення штаби наступною кліттю оцінюють передній натяг з використанням поточної різниці зусиль розпору. Таким чином, запропонований спосіб виміру натягу штаби в безперервній групі клітей має новий метод виконання операції визначення горизонтального зусилля. Між відмінними ознаками і технічним результатом, що досягається, існує причинно-наслідковий зв'язок. Завдяки забезпеченню контакту подушок робочих валків зі станиною через пружні елементи перед заходом штаби в кліть стало можливим після її заходу визначити горизонтальну силу по різниці зусиль , що діють на подушки з боку пружних елементів за допомогою перетворювачів, віддалених на безпечну відстань від осередку деформації. А це у свою чергу забезпечує надійність і точність одержуваних вимірів натягу штаби. Виключення з вищевказаної сукупності відмінних ознак хоча б одного не забезпечує досягнення технічного результату. Пропонований спосіб виміру натягу штаби невідомий з рівня техніки і тому він є новим. Спосіб, що заявляється, має винахідницький рівень, тому що він для фа хівця явно не випливає з рівня техніки. Пропонований спосіб промислове застосовано, тому що його реалізація забезпечується існуючими пристроями і відомими елементами. Таким чином, винаходу, який заявляється, може надаватися правова охорона, тому що він є новим, має винахідницький рівень і промислове застосовано, тобто відповідає всім критеріям винаходу. Винахід пояснюється на прикладі його реалізації системою виміру натягу штаби в безперервній групі клітей, де як пружні елементи застосовані гідрокапсули. Винахід пояснюється кресленнями, на яких зображене: фіг.1 - система виміру натягу штаби; фіг.2 - схема пристрою виміру переднього натягу штаби. Система виміру натягу штаби складається (фіг.1) з послідовно з'єднаних пристроїв 1 виміру переднього натягу, кожне з яких містить у собі датчик 2 горизонтальні сили, датчик 3 зусилля прокатки (месдозу), блок 4 обчислення. Виходи датчиків з'єднані з відповідними входами блоку обчислення, додатковий вхід якого підключений до виходу блоку обчислення попередньої кліті. На фіг.2 показана схема пристрою виміру переднього натягу штаби. Да тчик 2 горизонтальних сил містить гідрокапсули 5-6, установлені на внутрішніх стінках бічних вікон станини. Гідрокапсула може являти собою короткоходовий домкрат у виді великої по діаметрі мембранної коробки. На малюнку зображені тільки дві гідрокапсули, видимі, наприклад, з боку обслуговування. Дві інші гідрокапсули розміщені з протилежної сторони сторони привода (на кресленні не видимі). Гідрокапсули протилежних сторін попарно об'єднані магістралями 7-8 з боку входу штаби в кліть і виходу штаби з неї. Кожна магістраль підключена через клапан 9,10 до відповідного виходу двохоб'ємного нагнітача 11 з гідроприводом 12. Вихідним елементом датчика є дифманометр 13, входи якого з'єднаю з магістралями. Вихід дифманометра підключений до першого входу блоку 4 обчислення, до другого входу якого підключений вихід месдози 3, а до третього входу підключений вихід однойменного блоку, що входить до складу попередньої кліті. Блок 4 обчислення містить суматор 14, дільник 15, ключ 16 підходу металу до наступної кліті, пристрій 17, що запам'ятовує, множник 18, елемент 19 порівняння й елемент 20 логічного керування. Принцип виміру переднього натягу окремо узятої і-ой кліті полягає в наступному. У вихідному положенні поршнева порожнина гідроприводу 12 вільна від тиску, робочі порожнини нагнітача 11 відкриті для наскрізної протоки рідини, клапани 9,10 відкриті, тиск у магістралях 7, 8 і гідрокапсулах 5, 6 відсутній, гідрокапсули мають найменшу (початкову) товщину, і їхні рухливі центри не стосуються подушок робочих валків. Перед заходом штаби в кліть подають тиск р у поршневу порожнину гідроприводу 12, у результаті чо го нагнітач 11 буде подавати однакові обсяги рідини в магістралі 7, 8 і далі в гідрокапсули 5, 6. Гідрокапсули стискають подушки 21, 22 робочих валків 23, 24 із зусиллям, що перевищує можливі абсолютні значення натягу штаби в прилягаючих проміжках. В обох магістралях встановлюються однакові тиски: р1 - з боку входу штаби в кліть і р2 - з боку виходу штаби з кліті. Після цього клапани закривають, у результаті чого обсяги рідини в магістралях стають замкненими, а гідрокапсули здобувають властивості твердих пружин. Після входу штаби в кліть на робочі валки 23-24 діє горизонтальна сила, обумовлена заднім натягом і тертям у підшипниках опорних валків. З цієї причини тиск в магістралях стає нерівним. Горизонтальне зусилля Ргор, обумовлене різницею тисків р 2-р1, обмірюваної дифманометром 13, подається на перший вхід блоку 4 обчислення, на другий вхід якого подається сигнал зусилля прокатки Р с месдози 3. На третій вхід блоку обчислення подається обчислене раніше (на попередній кліті) зусилля Ті-1, що є заднім натягом для даної кліті. Вирішальний блок включається в роботу при заході штаби в кліть і виключається при виході штаби з кліті сигналами елемента 20 логічного керування. Зусилля Ргор подається на перший вхід суматора 14, на другий вхід якого надходить зусилля заднього натягу Ті-1, а на виході буде сума перерахованих сигналів Ргор+Ті-1, подавана потім на перші входи дільника 15 і елемента 19 порівняння. Сигнал зусилля прокатки Р подається на другі входи дільника 15 і множника 18. Дільник 15 обчислює коефіцієнт передачі: Pгор + Ti-1 k= P Через контакт ключа 16, що розмикає, обчислений коефіцієнт подається в запам'ятовуючий пристрій 17. При підході штаби до наступної кліті ключ 16 спрацьовує, і в запам'ятовуючому пристрої 17 буде зберігатися обчислений до цього моменту коефіцієнт пропорційності k для поточної штаби. З виходу запам'ятовуючого пристрою цей коефіцієнт подається на перший вхід множника 18, на виході якого одержують зусилля вільного притиску kP, подаване на другий вхід вузла порівняння 19. На виході елемента порівняння 19 формується сигнал переднього натягу: Ti=Ti-1+Pгор-kP, який видають на споживання через замикаючий контакт ключа 16. До захоплення штаби наступною кліттю цей сигнал дорівнює нулеві. Після захоплення штаби наступною кліттю з'являється натяг або підпір штаби в передньому міжклітьовому проміжку, у результаті чого змінюється різниця тисків р 2-р1, і сигнал Ті здобуває ненульове значення. Пропонований спосіб, реалізований в описаній системі виміру натягу штаби, має підвищену надійність, оскільки добірний пристрій датчика горизонтальної сили (дифманометр) легко виноситься на безпечну відстань від осередку деформації. Зазначена перевага пропонованого способу виміру натягу визначає собою технічний результат винаходу.