Study of thickness control of strip head section using mathematical simulation methods
Автор: Khramshin V.R., Karandaev A.S., Radionov A.A., Khramshin R.R.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Электромеханические системы
Статья в выпуске: 1 т.13, 2013 года.
Бесплатный доступ
The authors participated in the modernization of the automatic strip thickness control system of OJSC “Magnitogorsk Iron and Steel Works” 2000 hot rolling mill (OJSC “MMK”). The article offers a brief description of the implemented automatic strip thickness control system developed on the basis of hydraulic screw-down mechanisms. Industrial trials found significant thickness deviation of up to 10% in the strip head section. As a result the length of strip head section with thickness deviation can achieve 40-50 m after the last finishing rolling stand of the mill. The authors offer a new way of strip head thickness control by means of roll gap increase before the strip grip and its further decrease to the required gauge by hydraulic screwdown adjustment during rolling. They also studied the algorithm of roll gap control and factors influencing its adjustment. The research group developed mathematical model of the electromechanical system “stand electric drive - hydraulic screwdown mechanism” taking into account the interrelation of their drives through the rolled metal. The mathematical model of the stand electric drive is developed in the system of two-region speed control. The hydraulic screwdown mechanism can be described by linearized differential equations of fluid flow rate, servo valve for small coordinate increment and forces relationship in the rolling stand. The model consists of a system of differential equations describing the rolled strip as a control object and mathematical description of automatic screwdown mechanism control. The validity of the developed mathematical model was also proved. The authors studied dynamic modes for various parameters of roll gap control and determined the optimum control parameters providing the minimum thickness deviation of the strip head section. The results of the first strips rolling proved that the developed method is quite effective and can be recommended for advanced automatic strip thickness control.
Mathematical model, hot rolling mill, control system, strip, thickness deviation
Короткий адрес: https://sciup.org/147158214
IDR: 147158214 | УДК: 621.313.2
Исследование системы автоматической коррекции толщины полосы на широкополосном стане горячей прокатки
Выполнена модернизация системы автоматического регулирования толщины (САРТ) стана 2000 ОАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ОАО «ММК»). Дано краткое описание внедренной САРТ, выполненной на базе гидравлических нажимных устройств (НУ). Проведенные экспериментальные исследования выявили недопустимые отклонения толщины на головном участке полосы, достигающие 10 % в сторону уменьшения. Это приводит к возникновению разнотолщинного головного участка полосы длиной 40-50 м на выходе стана. Предложен способ коррекции толщины головного участка, осуществляемый за счет разведения валков клетей перед захватом полосы и последующего их сведения до заданного положения за счет перемещения гидравлических НУ во время прокатки. Рассмотрен алгоритм изменения межвалкового зазора. Обоснована необходимость оптимальной настройки времени удержания максимального разведения валков и времени уменьшения коррекции до нуля. Разработана математическая модель системы «электропривод клети - гидравлический привод нажимных устройств» с учетом взаимосвязи названных приводов через прокатываемый металл. Математическая модель электропривода клети построена в системе двухзонного регулирования скорости. Гидравлические НУ описываются линеаризованными дифференциальными уравнениями расхода жидкости, сервоклапана для малых приращений координат и соотношения усилий в прокатной клети. Модель включает систему дифференциальных уравнений, описывающих прокатываемую полосу как объект управления, а также математическое описание системы автоматического регулирования положения НУ. Дано подтверждение адекватности разработанной модели исследуемому объекту. Выполнено исследование динамических режимов при изменениях параметров коррекции межвалкового зазора. Определены оптимальные параметры коррекции, при которых обеспечивается наименьшее отклонение толщины головного участка. Прокатка на стане первых партий полос подтвердила эффективность разработанного способа компенсации разнотолщинности головного участка.
Список литературы Study of thickness control of strip head section using mathematical simulation methods
- Опыт модернизации тиристорных электроприводов широкополосного стана горячей прокатки/П.В. Шиляев, В.В. Головин, А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин//Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии: Тр. II Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием. -Тольятти, 2007. -Ч. 2. -С. 353-356.
- Технико-экономическое обоснование реконструкции электроприводов стана 2000 с заменой системы управления и сохранением силовой части/А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, А.А. Шеметова и др.//Сталь. -2009. -№ 3. -С. 95.
- Храмшин, В.Р. Разработка и внедрение автоматизированных электроприводов и систем регулирования технологических параметров широкополосного стана горячей прокатки/В.Р. Храмшин//Вестник ИГЭУ. -2012. -№ 6. -С. 100-104.
- Храмшин, В.Р. Совершенствование электроприводов и систем регулирования технологических параметров широкополосного стана горячей прокатки при расширении сортамента полос/В.Р. Храмшин//VII Междунар. (XVII Всерос.) науч.-техн. конф. по автоматизированному электроприводу (АЭП-2012): сб. тр. -Иваново: ФГБОУ ВПО «ИГЭУ», 2012. -С. 561-565.
- Совершенствование системы автоматического регулирования толщины широкополосного стана горячей прокатки/В.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, Р.Р. Храмшин, С.А. Петряков//VII Междунар. (XVII Всерос.) науч.-техн. конф. по автоматизированному электроприводу (АЭП-2012): сб. тр. -Иваново: ФГБОУ ВПО «ИГЭУ», 2012. -С. 556-561.
- Карандаев, А.С. Система взаимного регулирования натяжения и толщины широкополосного стана горячей прокатки/А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин П.В. Шиляев и др.//V Междунар. (XVI Всерос.) конф. по автоматизированному электроприводу (АЭП-2007): сб. тр. -СПб., 2007. -С. 410-413.
- Карандаев, А.С. Быстродействующая система автоматического регулирования натяжения и петли широкополосного стана горячей прокатки/А.С. Карандаев, О.И. Осипов, В.Р. Храмшин//IV Междунар. (XV Всерос.) конф. по автоматизированному электроприводу (АЭП-2004): сб. тр. -Магнитогорск, 2004. -Т. 2. -С. 60-66.
- Петряков, С.А. Основные принципы построения САРТ непрерывного стана горячей прокатки/С.А. Петряков, А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин//Электротехнические системы и комплексы: межвуз. сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 2008. -Вып. 15. -С. 142-148.
- Петряков, С.А. Система автоматического регулирования толщины широкополосного стана горячей прокатки/С.А. Петряков, В.Р. Храмшин//Электропривод, электротехнологии и электрооборудование предприятий: сб. науч. тр. III Всерос. науч.-техн. конф. с международ. участием. -Уфа: ИД «Чурагул», 2011. -С. 263-268.
- Храмшин, В.Р. Измерение толщины в САРТ широкополосного стана горячей прокатки/В.Р. Храмшин, С.А. Петряков, А.С. Карандаев//Энергетики и металлурги настоящему будущему России: Матер. 9-й Всерос. науч.-практ. конф. студ., аспирантов и спец. -Магнитогорск: МГТУ, 2008. -С. 63-65.
- Технические решения в системе автоматического регулирования толщины стана 2000 горячей прокатки/В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин, П.В. Шиляев и др.//Известия вузов. Электромеханика. -2011. -№ 4. -С. 41-45.
- Храмшин, В.Р. Система автоматической коррекции скоростей электроприводов клетей широкополосного стана горячей прокатки/В.Р. Храмшин//Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». -2012. -Вып. 18. -№ 37 (296). -С. 60-67.
- Автоматическая коррекция толщины головного участка полосы в гидравлической системе автоматического регулирования толщины широкополосного стана горячей прокатки/В.В. Галкин, С.А. Петряков, А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин//Известия вузов. Электромеханика. -2011. -№ 4. -С. 46-50.
- Способ коррекции скоростей захвата полосы в непрерывной подгруппе клетей широкополосного стана горячей прокатки/А.С. Карандаев, А.А. Радионов, В.Р. Храмшин, А.Н. Гостев//Электротехнические системы и комплексы: Межвуз. сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 2012. -Вып. 20. -С. 141-149.
- Храмшин, В.Р. Автоматическая коррекция толщины полосы при прокатке на широкополосном прокатном стане/В.Р. Храмшин, С.А. Петряков//Тинчуринские чтения: матер. докл. V-й Междунар. мол. науч.-техн. конф. -Казань: КГЭУ, 2010. -С. 65-66.
- Храмшин, В.Р. Способы компенсации статических отклонений скорости электроприводов клетей широкополосного стана горячей прокатки/В.Р. Храмшин//Электротехника. -2013. -№ 4. -С. 48-55.
- Патент РФ на полезную модель 117329, МПК7 B 21 B 37/48. Устройство для коррекции толщины головного участка полосы в чистовой клети широкополосного стана горячей прокатки/В.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, С.А. Петряков, В.В. Галкин, Р.Р. Храмшин//БИМП -2012. -№ 18. -С. 38.
- Храмшин, В.Р. Устранение разнотолщинности головного участка полосы на стане горячей прокатки/В.Р. Храмшин, А.С. Карандаев, С.А. Петряков//Электротехнические системы и комплексы: межвуз. сб. науч. тр. -Магнитогорск: МГТУ, 2011. -Вып. 19. -С. 159-163.
- Математическое моделирование тиристорного электропривода с переключающейся структурой/A.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, В.В. Галкин, А.А. Лукин//Известия вузов. Электромеханика. -2010. -№ 3. -С. 47-53.
- Храмшин, В.Р. Разработка тиристорных электроприводов с двухзонным регулированием скорости с улучшенными энергетическими показателями/В.Р. Храмшин, А.А. Лукин//Тинчуринские чтения: матер. докл. V-й Междунар. мол. науч.-техн. конф. -Казань: КГЭУ, 2010. -С. 72-73.
- Карандаев, А.С. Экспериментальные исследования тиристорных электроприводов с двухзонным регулированием скорости с улучшенными энергетическими характеристиками/А.С. Карандаев, B.Р. Храмшин, А.А. Лукин, Г.В. Шурыгина, В.В. Головин//Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». -2010. -Вып. 13. -№ 14(190). -С. 67-72.
- Карандаев, А.С. Следящая система автоматического регулирования толщины полосы стана горячей прокатки/А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, С.А. Петряков//Вестник МГТУ. -Магнитогорск: МГТУ. -2011. -№3. -С. 25-29.
- Математическое моделирование взаимосвязанных электромеханических систем межклетевого промежутка широкополосного стана горячей прокатки/А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, А.Ю. Андрюшин и др.//Известия вузов. Электромеханика. -2009. -№ 1. -С. 12-20.
- Согласование скоростных режимов электроприводов клетей непрерывной группы прокатного стана/А.С. Карандаев, А.А. Радионов, В.Р. Храмшин и др.//Вестник ИГЭУ. -2013. -№ 1. -С. 98-103.
- Новые технические решения в электроприводах и системах регулирования технологических параметров станов горячей прокатки/А.С. Карандаев, В.Р. Храмшин, И.Ю. Андрюшин, В.В. Головин, C.А. Петряков//Известия ТулГУ. Технические науки. -Тула: ТулГУ, 2010. -Вып. 3. -Ч. 2. -С. 34-40.
