Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения
Целью работы является создание инновационной системы автоматического регулирования плоскостности полос (САРП) для листовых станов, учитывающей новые эффекты и дополнительные факторы, имеющие важное практическое значение обеспечения высоких показателей плоскостности тонколистового проката. Представле...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62912 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения / И.Ю. Приходько, П.П. Чернов, В.В. Разносилин, А.А. Сергеенко, С.В. Трусилло, В.А. Агуреев, А.И. Соболев, Е.А. Парсенюк, Ю.А. Цуканов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 19. — С. 206-218. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62912 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Приходько, И.Ю. Чернов, П.П. Разносилин, В.В. Сергеенко, А.А. Трусилло, С.В. Агуреев, В.А. Соболев, А.И. Парсенюк, Е.А. Цуканов, Ю.А. 2014-05-28T15:21:06Z 2014-05-28T15:21:06Z 2009 Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения / И.Ю. Приходько, П.П. Чернов, В.В. Разносилин, А.А. Сергеенко, С.В. Трусилло, В.А. Агуреев, А.И. Соболев, Е.А. Парсенюк, Ю.А. Цуканов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 19. — С. 206-218. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. XXXX-0070 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62912 621.771.23–418.25:681.5 Целью работы является создание инновационной системы автоматического регулирования плоскостности полос (САРП) для листовых станов, учитывающей новые эффекты и дополнительные факторы, имеющие важное практическое значение обеспечения высоких показателей плоскостности тонколистового проката. Представленная в статье первая разработанная в СНГ САРП использует бесконтактный оптический метод измерения плоскостности и тепловизионный метод измерения температуры полос. Метою роботи є створення інноваційної системи автоматичного регулювання площинності смуг (САРП) для листових станів, що враховує нові ефекти і додаткові чинники для практичного забезпечення високих показників площинності тонколистового прокату. Представлена в статті перша розроблена в СНД САРП використовує безконтактний оптичний метод вимірювання площинності та тепловізійний метод вимірювання температури смуг. The purpose of the research is the creation of a complex of systems of automatic control for sheet stands. The first domestic system of automatic control of flatness of strips for cold rolling stands, using a contactless optical method of measurement of flatness and thermal imaging method of measurement of strips temperature is presented. The advantages of this system in comparison with traditional systems on the basis of stressmetric roller, and also practical results of using system are described. Статья рекомендована к печати: Ответственный редактор раздела «Прокатное производство» канд.техн.наук, С.А.Воробей рецензент канд.техн.наук Л.Г.Тубольцев ru Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Прокатное производство Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения Перша вітчизняна система автоматичного регулювання площинності смуг з використанням безконтактних методів вимірювання The first domestic system of the automatic control of flatness of strips by using contactless methods of measurement of flatness and temperature Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения |
| spellingShingle |
Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения Приходько, И.Ю. Чернов, П.П. Разносилин, В.В. Сергеенко, А.А. Трусилло, С.В. Агуреев, В.А. Соболев, А.И. Парсенюк, Е.А. Цуканов, Ю.А. Прокатное производство |
| title_short |
Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения |
| title_full |
Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения |
| title_fullStr |
Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения |
| title_full_unstemmed |
Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения |
| title_sort |
первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения |
| author |
Приходько, И.Ю. Чернов, П.П. Разносилин, В.В. Сергеенко, А.А. Трусилло, С.В. Агуреев, В.А. Соболев, А.И. Парсенюк, Е.А. Цуканов, Ю.А. |
| author_facet |
Приходько, И.Ю. Чернов, П.П. Разносилин, В.В. Сергеенко, А.А. Трусилло, С.В. Агуреев, В.А. Соболев, А.И. Парсенюк, Е.А. Цуканов, Ю.А. |
| topic |
Прокатное производство |
| topic_facet |
Прокатное производство |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии |
| publisher |
Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Перша вітчизняна система автоматичного регулювання площинності смуг з використанням безконтактних методів вимірювання The first domestic system of the automatic control of flatness of strips by using contactless methods of measurement of flatness and temperature |
| description |
Целью работы является создание инновационной системы автоматического регулирования плоскостности полос (САРП) для листовых станов, учитывающей новые эффекты и дополнительные факторы, имеющие важное практическое значение обеспечения высоких показателей плоскостности тонколистового проката. Представленная в статье первая разработанная в СНГ САРП использует бесконтактный оптический метод измерения плоскостности и тепловизионный метод измерения температуры полос.
Метою роботи є створення інноваційної системи автоматичного регулювання площинності смуг (САРП) для листових станів, що враховує нові ефекти і додаткові чинники для практичного забезпечення високих показників площинності тонколистового прокату. Представлена в статті перша розроблена в СНД САРП використовує безконтактний оптичний метод вимірювання площинності та тепловізійний метод вимірювання температури смуг.
The purpose of the research is the creation of a complex of systems of automatic control for sheet stands. The first domestic system of automatic control of flatness of strips for cold rolling stands, using a contactless optical method of measurement of flatness and thermal imaging method of measurement of strips temperature is presented. The advantages of this system in comparison with traditional systems on the basis of stressmetric roller, and also practical results of using system are described.
|
| issn |
XXXX-0070 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62912 |
| citation_txt |
Первая отечественная система автоматического регулирования плоскостности полос с использованием бесконтактных методов измерения / И.Ю. Приходько, П.П. Чернов, В.В. Разносилин, А.А. Сергеенко, С.В. Трусилло, В.А. Агуреев, А.И. Соболев, Е.А. Парсенюк, Ю.А. Цуканов // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2009. — Вип. 19. — С. 206-218. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT prihodʹkoiû pervaâotečestvennaâsistemaavtomatičeskogoregulirovaniâploskostnostipolossispolʹzovaniembeskontaktnyhmetodovizmereniâ AT černovpp pervaâotečestvennaâsistemaavtomatičeskogoregulirovaniâploskostnostipolossispolʹzovaniembeskontaktnyhmetodovizmereniâ AT raznosilinvv pervaâotečestvennaâsistemaavtomatičeskogoregulirovaniâploskostnostipolossispolʹzovaniembeskontaktnyhmetodovizmereniâ AT sergeenkoaa pervaâotečestvennaâsistemaavtomatičeskogoregulirovaniâploskostnostipolossispolʹzovaniembeskontaktnyhmetodovizmereniâ AT trusillosv pervaâotečestvennaâsistemaavtomatičeskogoregulirovaniâploskostnostipolossispolʹzovaniembeskontaktnyhmetodovizmereniâ AT agureevva pervaâotečestvennaâsistemaavtomatičeskogoregulirovaniâploskostnostipolossispolʹzovaniembeskontaktnyhmetodovizmereniâ AT sobolevai pervaâotečestvennaâsistemaavtomatičeskogoregulirovaniâploskostnostipolossispolʹzovaniembeskontaktnyhmetodovizmereniâ AT parsenûkea pervaâotečestvennaâsistemaavtomatičeskogoregulirovaniâploskostnostipolossispolʹzovaniembeskontaktnyhmetodovizmereniâ AT cukanovûa pervaâotečestvennaâsistemaavtomatičeskogoregulirovaniâploskostnostipolossispolʹzovaniembeskontaktnyhmetodovizmereniâ AT prihodʹkoiû peršavítčiznânasistemaavtomatičnogoregulûvannâploŝinnostísmugzvikoristannâmbezkontaktnihmetodívvimírûvannâ AT černovpp peršavítčiznânasistemaavtomatičnogoregulûvannâploŝinnostísmugzvikoristannâmbezkontaktnihmetodívvimírûvannâ AT raznosilinvv peršavítčiznânasistemaavtomatičnogoregulûvannâploŝinnostísmugzvikoristannâmbezkontaktnihmetodívvimírûvannâ AT sergeenkoaa peršavítčiznânasistemaavtomatičnogoregulûvannâploŝinnostísmugzvikoristannâmbezkontaktnihmetodívvimírûvannâ AT trusillosv peršavítčiznânasistemaavtomatičnogoregulûvannâploŝinnostísmugzvikoristannâmbezkontaktnihmetodívvimírûvannâ AT agureevva peršavítčiznânasistemaavtomatičnogoregulûvannâploŝinnostísmugzvikoristannâmbezkontaktnihmetodívvimírûvannâ AT sobolevai peršavítčiznânasistemaavtomatičnogoregulûvannâploŝinnostísmugzvikoristannâmbezkontaktnihmetodívvimírûvannâ AT parsenûkea peršavítčiznânasistemaavtomatičnogoregulûvannâploŝinnostísmugzvikoristannâmbezkontaktnihmetodívvimírûvannâ AT cukanovûa peršavítčiznânasistemaavtomatičnogoregulûvannâploŝinnostísmugzvikoristannâmbezkontaktnihmetodívvimírûvannâ AT prihodʹkoiû thefirstdomesticsystemoftheautomaticcontrolofflatnessofstripsbyusingcontactlessmethodsofmeasurementofflatnessandtemperature AT černovpp thefirstdomesticsystemoftheautomaticcontrolofflatnessofstripsbyusingcontactlessmethodsofmeasurementofflatnessandtemperature AT raznosilinvv thefirstdomesticsystemoftheautomaticcontrolofflatnessofstripsbyusingcontactlessmethodsofmeasurementofflatnessandtemperature AT sergeenkoaa thefirstdomesticsystemoftheautomaticcontrolofflatnessofstripsbyusingcontactlessmethodsofmeasurementofflatnessandtemperature AT trusillosv thefirstdomesticsystemoftheautomaticcontrolofflatnessofstripsbyusingcontactlessmethodsofmeasurementofflatnessandtemperature AT agureevva thefirstdomesticsystemoftheautomaticcontrolofflatnessofstripsbyusingcontactlessmethodsofmeasurementofflatnessandtemperature AT sobolevai thefirstdomesticsystemoftheautomaticcontrolofflatnessofstripsbyusingcontactlessmethodsofmeasurementofflatnessandtemperature AT parsenûkea thefirstdomesticsystemoftheautomaticcontrolofflatnessofstripsbyusingcontactlessmethodsofmeasurementofflatnessandtemperature AT cukanovûa thefirstdomesticsystemoftheautomaticcontrolofflatnessofstripsbyusingcontactlessmethodsofmeasurementofflatnessandtemperature |
| first_indexed |
2025-11-25T22:19:21Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:19:21Z |
| _version_ |
1850562400493764608 |
| fulltext |
206
УДК 621.771.23–418.25:681.5
И.Ю.Приходько, П.П.Чернов, В.В.Разносилин, А.А.Сергеенко,
С.В.Трусилло, В.А.Агуреев, А.И.Соболев, Е.А.Парсенюк,
Ю.А.Цуканов
ПЕРВАЯ ОТЕЧЕСТВЕННАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЛОСКОСТНОСТИ ПОЛОС
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСКОНТАКТНЫХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ
Целью работы является создание инновационной системы автоматического
регулирования плоскостности полос (САРП) для листовых станов, учитывающей
новые эффекты и дополнительные факторы, имеющие важное практическое зна-
чение обеспечения высоких показателей плоскостности тонколистового проката.
Представленная в статье первая разработанная в СНГ САРП использует бескон-
тактный оптический метод измерения плоскостности и тепловизионный метод
измерения температуры полос.
листовые станы, система автоматического регулирования плоскостности
полос, бесконтактный оптический метод измерения, плоскостность
Одним из основных, востребованных на рынке показателем качества тон-
колистового проката является плоскостность. Автоматическое регулирование
плоскостности полос представляет собой наукоемкую технологию управле-
ния, без которой сегодня немыслимо производство тонколистового проката с
высокой плоскостностью. На Новолипецком металлургическом комбинате в
рамках реализации программы по техническому перевооружению и развитию
создан промышленный образец системы автоматического регулирования пло-
скостности (САРП), предназначенной для установки на одноклетьевых и не-
прерывных станах холодной прокатки полос с использованием бесконтактных
методов измерения плоскостности и температуры полос. Пилотный образец
системы установлен на дрессировочном стане №1 в цехе холодной прокатки
полос из углеродистых сталей (ПХПП).
Современное состояние вопроса. До настоящего времени на станах хо-
лодной прокатки в странах бывшего СССР использовались САРП исключи-
тельно зарубежной разработки и изготовления, на которых измерение плоско-
стности осуществлялось контактным способом, а в качестве датчиков, пре-
имущественно, использовались секционные измерительные ролики (стрессо-
метры). Современные системы регулирования плоскостности полос на станах
холодной прокатки имеют, как минимум, 3 канала регулирования: перекос
валков, принудительный изгиб валков, а также тепловое регулирование их
профиля путем селективной подачи смазочно–охлаждающей жидкости
(СОЖ).
По сравнению с известными системами автоматического регулирования
плоскостности полос на станах холодной прокатки в разработанных алгорит-
мах учтены новые эффекты и дополнительные факторы, имеющие, по мнению
авторов, важное практическое значение для обеспечения высоких показателей
плоскостности холоднокатаных полос, а именно:
207
− учтено влияние распределения температуры по ширине полосы на
плоскостность готовой продукции. Исследованиями установлено, что на ста-
нах холодной прокатки изменение температуры по ширине полосы может
достигать 20–300С (что связано, в первую очередь, с различием подачи СОЖ
на валки и полосу), на дрессировочных станах – до 5–70 (что связано, в пер-
вую очередь, с неравномерностью температурных полей в рулоне после кол-
пакового отжига и неполного остывания рулонов, а также с неодинаковыми
условиями теплообмена торцов рулона при остывании и транспортировании в
вертикальном положении). Максимальное отклонение температуры по шири-
не, например, стальной полосы от среднего значения величиной –100С экви-
валентно скрытой величине нерегулируемой неплоскостности величиной 12
IU, что соответствует высоте волны ≈ 7 мм при длине 1 м;
− реализованы алгоритмы работы непрерывного стана, обеспечиваю-
щие при прокатке тонких полос создание необходимого (5–150С) теплового
напора СОЖ в регулируемой последней клети при малом (до 5%) частном
обжатии. Обычно в таких условиях прокатки температура рабочих валков и
СОЖ часто оказываются близкими и, поэтому, эффективность канала работы
системы воздействием на тепловой профиль валков селективной подачей
СОЖ низка [1];
− учтены физические закономерности воздействий селективным охла-
ждением валков в ходе их разогрева, когда СОЖ, по сути, является смазочно–
нагревающей жидкостью;
− обеспечена стабильность теплового состояния валков при их селек-
тивном охлаждении. Обычно регулирование плоскостности полос селектив-
ной подачей СОЖ в функции различия на отдельных участках по ширине по-
лосы заданной и измеренной плоскостности вызывает неконтролируемый
«дрейф» общего расхода СОЖ в клети, что вызывает нестабильность их теп-
лового состояния и сужает диапазон регулирования;
− учтено влияние поперечного профиля горячекатаного подката и, сле-
довательно, профиля наружной образующей рулона, влияние которого иска-
жает измеренную плоскостность полосы и должно учитываться в целевой
кривой плоскостности, задаваемой системе регулирования на отработку. Ис-
кажение связано с неравномерностью по ширине полосы скорости и напряже-
ния смотки, вызванной переменным диаметром рулона по ширине. Даже аб-
солютно плоская полоса, сматываемая в рулон переменного по ширине диа-
метра, испытывает неравномерные напряжения. В известных системах, как
правило, задание целевой кривой плоскостности оператор стана производит
априори, основываясь либо на интуиции, либо на основании визуальной
оценки фактической плоскостности;
− реализована функция создания оптимального объемного напряжен-
ного состояния рулонов в зависимости от назначения полос, для чего необхо-
димо управлять как величиной натяжения смотки полосы, так и создавать
рациональные формы целевых эпюр плоскостности полос различного сорта-
мента с учетом многих факторов. Эту функцию задания закона изменения
натяжения по мере смотки рулонов целесообразно реализовать в системе ав-
томатического регулирования плоскостности полос, так как оптимальный
208
закон изменения натяжения полосы существенно зависит от ее плоскостности
и наоборот, – оптимальная целевая кривая плоскостности должна зависеть от
профиля наружной образующей рулона, формируемого, в том числе, вследст-
вие его напряженно–деформированного состояния.
Ранее были разработаны методы синтеза оптимальных управляющих воз-
действий, в том числе на плоскостность полос, по ряду каналов (см. напри-
мер, [2]). Для исследования условий селективного охлаждения валков и син-
теза соответствующих оптимальных управляющих воздействий разработана
компьютерная система TRollAB © [3,4]. Для расчета напряженного состояния
рулона и профиля его наружной образующей по мере намотки в зависимости
от закона изменения натяжения, профиля поперечного сечения и плоскостно-
сти сматываемой полосы, а также шероховатости поверхности разработана
компьютерная система Coil_Temper_3D© [5]. Методы расчета других основ-
ных параметров процессов холодной прокатки и дрессировки полос, включая
методы оптимизации, также были разработаны и реализованы в специализи-
рованной компьютерной системе WinColdRolling© [6]. В этой системе также
реализованы методы оценки условий потери полосой плоской формы.
Целью работы является создание инновационной системы автомати-
ческого регулирования плоскостности полос (САРП) для листовых ста-
нов, учитывающей новые эффекты и дополнительные факторы, имеющие
важное практическое значение обеспечения высоких показателей плоско-
стности тонколистового проката. .
Постановка задачи. На этапе завершения создания основных принципов,
алгоритмов и компьютерной реализации методов расчета возник вопрос о
наиболее выгодном объекте для первой реализации системы. Выбор осущест-
вляли с учетом целесообразности последовательного задействования и освое-
ния отдельных каналов регулирования плоскостности (перекос, изгиб валков
и их селективное охлаждение) и исходили из следующих соображений. Стан
горячей прокатки 2000 и стан 2030 холодной прокатки уже оснащены совре-
менными системами измерения, соответственно, профиля поперечного сече-
ния и формы полос, а также соответствующими системами автоматического
регулирования. Оснащение САРП дрессировочного стана позволяет замкнуть
весь цикл приборного контроля за формой полос и обеспечить наиболее вы-
сокий уровень плоскостности готовых полос.
Изложение основных материалов исследования. В разработанной и
реализованной на дрессировочном стане САРП ДС–1 ОАО «НЛМК» учтено
большинство изложенных выше эффектов и дополнительных факторов, так
как не все из них реализуемы в условиях дрессировочного стана, не оборудо-
ванного системой селективной подачи эмульсии. Общая структурная схема
адаптированной для дрессировочного стана системы представлена на рис.1.
На рис.2 представлен комплекс технических средств (КТС). На рис.3 показа-
ны фотоснимки выходной стороны дрессировочного стана с установленным
измерительным оборудованием, на рис.4 показаны фотоснимки КТС САРП.
209
ПК1
CRW DAQ
DIM сервер
“ИП-4”
ИП-4М
Тепловизионная
камера
ТВ камера
Кабель
Д Р Е С С И Р О В О Ч Н Ы Й С Т А Н №1
Устройство связи с объектом
SYMADIN-C SIMATIK-S3
КВВ
УВМ (PR-330)
Кроссовый распределитель сигналов
Панель
оператора
ПК2
DNS
Сервисы ИП-4 Сервисы КВВ
ИНТЕРФЕЙС СИСТЕМНОГО ПРОГРАММИСТА
DIM клиент “КВВ”
DIM клиент “ИП-4М”
Зоны измер.
Полоса
Зоны полосы
Времен.
БД САРП
СУБД
ск
ор
.,
на
тя
ж
.
Инф.рулон
Инф.подкат
Инф.плоск.
Клиент БД
см
ен
а
ру
л.
: п
од
ка
т,
ш
ир
.,т
ол
щ
.
Заданная плоск.
Расчет
Расчет
Кривая
Изгиб,
перекос
ПК-3
Основ.
БД САРП
СУБД
Пакет
анализа
Клеть
Плоскостность
DIM
cервер
“КВВ” Клиент OPC
Клиент БД
Аналит.
БД САРП
БД
NLMK2030
ethernet
Industrial
ethernet
et
he
rn
et
Сервер БД НЛМК
СУБД
БД
CCM3T
Б
А
П
OPC
сервер
АСУ ТП ДС-1
Локальная сеть НЛМК
ethernet
ethernet Клиентское
ПО
Рис. 1 Структурная схема аппаратно–программного комплекса САРП ДС–1.
Аббревиатура: АСУ ТП – автоматическая система управления технологическим
процессом; БАП – блок аналогового процессора; КВВ – контроллер ввода–вывода;
СУБД – система управления базами данных; ПО – программное обеспечение;
УВМ – управляющая вычислительная машина; ПК – персональный компьютер;
OPC и DIM – протоколы управления распределенными данными (OPC – OLE for
Process Control; OLE – object linking and embedding; DIM – distributed information
management).
Оператору стана доступна информация о поперечном профиле горя-
чекатаной полосы, а также об измеренной плоскостности полосы со стана
холодной прокатки в режиме непрерывного мониторинга в привязке к
месту измерения плоскостности на дрессировочном стане. Это позволяет
осуществлять численные оценки последовательного изменения парамет-
ров неплоскостности полосы на агрегатах технологической схемы произ-
водства. Предусмотрен дифференцированный подход к обеспечению пло-
скостности полосы по ширине, реализованный в виде дополнительной
функции весовых коэффициентов. Например, оператор может сконцен-
трировать внимание системы на приоритетное обеспечение рассчитанной
целевой кривой плоскостности в выбранных им областях по ширине по-
лосы – вблизи кромок или на любых других отдельных участках.
На рис.5 представлено одно из диалоговых окон интерфейса панели
оператора с результатами измерений плоскостности и температуры по
ширине полосы. Одно из диалоговых окон для настроек управляющей
программы на ПК–2 представлено на рис.6.
210
Рис. 2 Структурная схема КТС системы
2
1
3
4
Рис. 3 Выходная сторона дрессировочного стана с осветителем (1) и экраном
тепловизора (2) со стороны привода, а также боксы телевизионной (3) и теплови-
зионной (4) камер электронно–оптической системы измерения плоскостности и
температуры полосы со стороны обслуживания
Сервер баз данных, где организовано основное хранилище данных, вклю-
чая аналитическую базу данных, находится в помещении вычислительно-
го центра станов 2030 и ДС. Для получения аналитической итоговой ин-
формации о плоскостности прокатанных полос, а также детального анали-
за процесса дрессировки отдельных рулонов разработаны клиентские
приложения, выполняющие запросы к серверу БД САРП ДС–1, а также к
базам данных станов горячей прокатки 2000 и холодной прокатки 2030.
211
(А) (Б) (В)
Рис. 4 Шкаф с контроллером ввода–вывода (КВВ) сигналов (А); шкаф с ком-
пьютером системы измерения ПК–1 и компьютером ПК–2, осуществляющего сбор
данных, синтез и оптимизацию управляющих воздействий по каналам изгиба и
параллельности валков, первичное архивирование параметров технологического
процесса (Б); шкаф с кнопочной панелью оператора (КПО) системы автоматиче-
ского регулирования плоскостности, установленный на пульте оператора стана (В)
Рис. 5 Пример диалогового окна интерфейса панели оператора
Эти приложения установлены на удаленных ПК технологических
служб комбината, обслуживающего и контролирующего персонала, а
также в инженерном центре НЛМК. С их помощью формируются смен-
ные рапорты о работе системы, порулонные отчеты, а также различного
рода представления, в которых содержатся статистические и прогнозные
данные, обобщающие закономерности и тенденции. Например, на основа-
212
нии фактических данных возможно для каждого рулона получение графи-
ка зависимости выхода годного от предельно допустимой величины не-
плоскостности, что позволяет оценить возможности исполнения заказов с
особыми требованиями к неплоскостности.
Рис. 6 Управляющая программа САРП
Основные преимущества разработанной и адаптированной для усло-
вий дрессировочного стана системы состоят в следующем. В САРП ис-
пользован бесконтактный принцип и система измерения плоскостности,
которая легко может быть встроена в существующие агрегаты, форми-
рующие плоскостность производимой тонколистовой продукции. В каче-
стве дополнительного фактора, формирующего плоскостность полос в
агрегатах листоотделки, учтено распределение температуры полосы по
длине и ширине в процессе дрессировки рулонов после колпакового от-
жига, неравномерные температурные поля в которых изменяют плоскост-
ность полосы после дрессировки при остывании. Учет этого фактора по-
зволил достичь после полного остывания полосы эффекта термоправки.
На рис. 7 представлен один из отчетов о результатах работы САРП.
213
Рис. 7 Диалог программы – клиента для анализа плоскостности полос
САРП интегрирована в структуру компьютерной сети комбината, благо-
даря чему стало возможным использовать дополнительные данные, повы-
шающие эффективность системы, в частности, данные о поперечном профиле,
плоскостности и распределению температуры горячекатаного подката, а так-
же плоскостности полосы на предыдущем технологическом переделе (стан
холодной прокатки).
Преимущества системы также состоят в том, что возможно задание об-
щей стратегии смотки рулона. Например, для агрегатов листоотделки (с ми-
нимальным отклонением плоскостности полосы после размотки рулона и
полного усреднения температуры полосы) или с формированием заданного
напряженного состояния рулона, исключающего его проседание под действи-
ем собственной массы, проскальзывание и царапание витков в ходе после-
дующей размотки. Для варианта САРП, ориентированного на использование в
условиях стана холодной прокатки, предусмотрена также опция создания
стратегии (изменения натяжения) смотки рулона перед колпаковым отжигом
с обеспечением минимальной неравномерности межвитковых давлений в ру-
лоне и, соответственно, минимальной вероятности слипания витков полосы в
ходе отжига.
Особенностью созданной системы (ориентированной на использование в
условиях стана холодной прокатки) являются: реализованные методы расчета
и оптимизации условий селективного охлаждения валков (включая возмож-
ность использования коллекторов подачи предварительно подогретой эмуль-
сии за пределами кромок прокатываемых полос); учет инверсии управляющих
воздействий в зависимости от знака разницы температуры эмульсии и валков
[4]; реализация комплекса запатентованных решений, направленных на созда-
ние достаточного теплового напора СОЖ. Система не только управляет пло-
214
скостностью полосы по каналу селективного охлаждения валков, но и опреде-
ляет заданные силовые условия прокатки в последней клети, а также создает
для этого канала воздействия оптимальные условия, повышающие ее эффек-
тивность, путем управления расходами СОЖ в клетях стана в зависимости от
скорости прокатки и ширины полосы. Функцией отклика является тепловой
напор СОЖ в последней клети стана, величина которого должна составлять
5–150С. Величина теплового напора СОЖ может вычисляться как на основа-
нии измерений разницы температуры валков и СОЖ, так и косвенными мето-
дами – на основании разницы температуры СОЖ на входе в клеть и выходе из
клети (с использованием методов расчета теплового баланса клети). Для этого
дополнительно используются данные измерения температуры полосы на вы-
ходе из клети. На стане холодной прокатки 2030 в настоящее время реализо-
ваны оба метода, для чего установлены два дополнительных бесконтактных
инфракрасных датчика: 1) для измерения температуры поверхности нижнего
рабочего валка со стороны выхода 5–й клети (где СОЖ не подается); 2) для
измерения температуры полосы за 5–й клетью. С использованием разработан-
ной методики на основании измерения температуры поверхности валков со
стороны выхода из клети с учетом скорости их вращения определяется темпе-
ратура поверхности валка в зоне орошения со стороны входа в 5–ю клеть.
Динамически меняющиеся целевые кривые плоскостности, рассчитывае-
мые системой, учитывают измеренное распределение температуры полосы по
длине и ширине, различие критических условий возникновения краевых и
центральных видов неплоскостности, а также искажения измеренной непло-
скостности вследствие распределения напряжений в полосе по ее ширине,
являющегося следствием формы наружной образующей сматываемого рулона
или формируемого S–роликами натяжной станции.
Использование в САРП бесконтактного оптического принципа измерения
плоскостности [7] стало возможным благодаря применению разработанных
методов и алгоритмов восстановления формы натянутой полосы, то есть учи-
тывающих величину натяжения полосы в зоне измерения. Один из реализо-
ванных методов расчета изложен в статье [8].
Перед реализацией проекта осуществлялась временная установка бескон-
тактной системы измерения плоскостности полос на стане холодной прокатки
2030 для оценки адекватности измерения неплоскостности полос измерителем
ИП–4 в сравнении со штатной имеющейся на стане системой измерения на
основе стрессометрического ролика. Результаты исследования и их анализ
приведен в работе [9]. На рис.8 представлен один из многочисленных сравни-
тельных результатов. Показана принципиальная возможность использования
бесконтактного метода. Из рис.8 следует, например, что влияние натяжения
полосы, величина которого вначале намотки в 2–2,5 раза выше, в сравнении с
натяжением смотки основной части полосы, практически не оказывает влия-
ния на результаты измерения плоскостности.
Основное преимущество используемой системы измерения плоскостно-
сти в сравнении с системами на основе стрессометрического ролика заключа-
ется в его бесконтактном принципе, низкой аппаратной и конструкционной
себестоимости, минимальных эксплуатационных расходах.
215
Стрессометрическую измерительную систему на основе ролика возможно
эффективно использовать, когда «видимая» неплоскостность полосы, изме-
ряемая под натяжением полностью отсутствует, то есть когда полоса по всей
ширине непрерывно охватывает и касается измерительного ролика. В то вре-
мя, когда имеет место неплоскостность полосы под натяжением, в измерения
вносится погрешность. Такие случаи могут иметь место в условиях значи-
тельной фактической неплоскостности полосы и низком уровне натяжения
смотки. Недостатки присущи и бесконтактному методу, однако отличие со-
стоит уже в иных ограничениях – в условиях чрезмерно высокого натяжения
полосы в зоне измерения, чрезвычайно высокой фактической плоскостности
полосы, а также в условиях значительной концентрации паров эмульсии в
зоне измерения (проблема решается путем смещения зоны измерения от клети
стана).
С целью расширения условий измерения и повышения их точности хоро-
шим вариантом было бы комбинированное измерение двумя методами, одна-
ко высокая себестоимость и конструктивные ограничения, связанные с
встраиванием в существующие агрегаты, делают более предпочтительным
бесконтактный оптический метод, который, благодаря высокой разрешающей
способности, позволяет измерять плоскостность полосы в присутствии доста-
точно больших удельных натяжений (до 70–100 Н/мм2). Заложенный в него
принцип первичных измерений продольных углов поверхности полосы сво-
дит к минимуму негативное влияние вертикальных колебаний полосы, в от-
личие от лазерных или оптических триангулярных измерительных систем
(которые измеряют высоту поверхности полосы над ее горизонтальной про-
екцией). Встроенные методы фильтрации данных обеспечивают достоверные
измерения даже в присутствии незначительных паров эмульсии на станах
холодной прокатки. Аппаратно и программно реализованы функции измере-
ния ширины полосы и определения смещения полосы с оси прокатки.
Еще одним преимуществом используемого бесконтактного принципа из-
мерения является возможность определения длины волны неплоскостности,
что позволяет определять высоту неплоскостности прокатанной полосы –
основного гарантируемого показателя, оговариваемого в стандартах. Стрес-
сометрические измерительные системы такой возможности не имеют, так как
плоскостность полосы определяется на основании распределения давлений на
секции ролика за один – три его полных оборота на длине полосы, значитель-
но большей обычной длины волны неплоскостности (в зависимости от вида
дефекта длина волны может составлять от 100 до 400 мм для локальных видов
неплоскостности и до 1–2 м (в зависимости от ширины полосы) для обычных
видов – краевой или центральной волнистости, в то время, как только за один
оборот ролика и одну минимальную порцию измерений длина транспорти-
руемой полосы составляет около одного метра).
Новые технические решения, заложенные в проект системы запатентова-
ны. В их числе патенты РФ 2119643, 2259245, 2211102, 2190488, 2190489,
2212289, 2212962, 2212963, 2225272, отражающие приоритет первой отечест-
венной системы автоматического регулирования плоскостности полосы.
216
В мае 2009 года система введена в постоянную промышленную эксплуа-
тацию. Для оценки эффективности работы САРП в управляющей программе
был реализован режим гарантийных испытаний. Управляющая программа
попеременно (через один рулон) включала и выключала автоматический ре-
жим работы системы. В таком режиме испытаний становится возможным
наиболее точно сравнивать уровень качества полос, полученного при ручном
и автоматическом управлении (рис.8).
Скорость
Натяжение
ИП-4
Стрессометрический ролик
Стрессометрический ролик
ИП-4
Натяжение
Скорость
Рулон 109834-1 Ширина 1810 мм Толщина 0.8 мм
Рис. 8 Сравнение результатов измерения с помощью стрессометрического ролика
(вверху) и бесконтактной оптико–электронной системы ИП–4
217
При этом исключается влияние таких факторов как особенности партии
металла, поступившей на дрессировку, агрегат, с которого поступил металл и
др. Необходимо отметить, что даже в ручном режиме управления плоскост-
ность полос улучшалась, так как операторы стана ориентировались на показа-
ния измерителя плоскостности и стремились ее улучшить. На основании ре-
зультатов обработки множества данных об эффективности работы САРП в
марте–мае 2009 г. установлено однозначное ее положительное влияние на
плоскостность производимой продукции.
Заключение. Создана первая отечественная система автоматического
регулирования плоскостности полос (САРП) для станов холодной прокат-
ки, реализованная на дрессировочном стане САРП ДС–1 ОАО «НЛМК».
Показаны преимущества использования бесконтактного оптического ме-
тода измерения плоскостности и тепловизионного метода измерения тем-
пературы полос. В разработанной и реализованной САРП учтено боль-
шинство известных эффектов и дополнительных факторов, что позволяет
повысить эффективность работы системы. В различные периоды времени
и на различном сортаменте дрессируемых полос достигнуто улучшение
плоскостности на 10…30%, выраженной в виде средней величины ампли-
туды неплоскостности (высоты волны). Внедрение САРП в промышлен-
ную эксплуатацию привело к снижению отсортировки готовой продукции
по неплоскостности.
1. Управление качеством тонколистового проката / В.Л.Мазур, А.М.Сафьян,
И.Ю.Приходько и др. // К.: Технiка.– 1997.–384 с.
2. Совмещенное регулирование толщины, натяжения и плоскостности полос при
холодной прокатке современными средствами регулирования с учетом скоро-
стных характеристик исполнительных механизмов / И.Ю. Приходько,
А.М.Сафьян, В.С.Куцин // Металлургическая и горнорудная промышлен-
ность.– 2000.– № 2.– С.32–35.
3. Приходько И.Ю. Управление тепловым профилем валков зонной подачей
СОЖ // В кн.: «Труды пятого конгресса прокатчиков, г. Череповец, 21 – 24 ок-
тября 2003». – М.: АО Черметинформация, 2004. – С. 113 – 122.
4. Исследование эффективности системы регулирования плоскостности полос
зонным охлаждением рабочих валков. Часть 1 / П.П. Чернов, А.М. Сафьян,
И.Ю. Приходько и др. // Производство проката, № 9, 2001.– С. 32–34; Часть 2
// Производство проката, № 10, 2001.– С. 31–35; Часть 3 // Производство про-
ката. – 2002. – № 4. – С. 15 – 17; Часть 4 // Производство проката. – 2002. – №
5. – С. 14 – 17.
5. Оптимизация температурного и напряженно–деформированного состояния
рулонов в ходе холодной прокатки и колпакового отжига с помощью компью-
терного моделирования / И.Ю.Приходько, П.П.Чернов, В.И.Тимошенко и др.
// В кн.: «Труды пятого конгресса прокатчиков, г. Череповец, 21 – 24 октября
2003». – М.: АО Черметинформация, 2004. – С. 124 – 127.
6. Приходько И.Ю., Чернов П.П., Шатохин С.Е. Управление тепловым профи-
лем валков и плоскостностью полос селективной подачей эмульсии // Сталь,
№ 11, 2006 г., С. 87 – 93.
218
7. Опыт использования измерителя плоскостности полосы ИП–4ГП на стане
горячей прокатки / В.А. Агуреев, А.В. Курякин, В.С. Руднев и др. // Метал-
лург.– 2004.– №1.– С.41–45.
8. Агуреев В.А., Курякин А.В., Трусилло С.В. Измерение плоскостности горячека-
таной полосы электронно–оптическим измерителем ИП–4 под натяжением
моталки // Металлург.– 2007.– №3.– С.72–75.
9. Agureev, V.A. Kalmanovich, A.V. Kuryakin, S.V. Trusillo «Comparison of Non–
Contact Shapemeter a Stressometer for Strip Flatness Control», journal «Steel
Times International», January/February 2007, Vol.31.№1, pp. 16–20.
Статья рекомендована к печати:
Ответственный редактор
раздела «Прокатное производство»
канд.техн.наук, С.А.Воробей
рецензент канд.техн.наук Л.Г.Тубольцев
І.Ю.Приходько, П.П.Чернов, В.В.Разносілін, А.О.Сергієнко, С.В.Трусілло,
В.А.Агурєєв, А.І.Соболєв, Е.О.Парсенюк, Ю.А.Цуканов
Перша вітчизняна система автоматичного регулювання площинності
смуг з використанням безконтактних методів вимірювання
Метою роботи є створення інноваційної системи автоматичного регулювання
площинності смуг (САРП) для листових станів, що враховує нові ефекти і додат-
кові чинники для практичного забезпечення високих показників площинності тон-
колистового прокату. Представлена в статті перша розроблена в СНД САРП вико-
ристовує безконтактний оптичний метод вимірювання площинності та тепловізій-
ний метод вимірювання температури смуг.
|