Automatic Compensation of the Mill RolL Eccentricity in Terms of Limited Speed of Hydraulic Compression Devices
Loading...
Date
2025
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Dnipro University of Technology, Dnipro
Abstract
ENG: Purpose. To reduce deviation of vertical dimension (thickness) of rolled products from the specified value by enhancing the accuracy and shortening the setup time of an eccentricity compensation subsystem of mill rolls based on substantiation of an eccentricity compensation method. This method is based on an active search algorithm to determine the actual eccentricity parameters in real time, taking into account the actual response time of hydraulic compression devices (HCD) and investigating its effectiveness through simulation computer modelling. Methodology. The research was based on the analytical determination of the frequency characteristics of the AGC system in sheet metal rolling, considering the actual response time of HCD of a rolling mill as well as a comprehensive model of a rolling process in a quarto mill with rolling movement and an automatic thickness control system (ATCS) that compensates for eccentricity. The study was conducted by comparing the results of computer simulation modelling of the improved ATCS, whose algorithm took into account the HCD response time, with the performance indicators of the previous system, which did not consider this factor. Findings. It has been established that under the AGC thickness control conditions, the measured amplitude of a variable component of thickness does not match the amplitude of eccentricity due to the finite response time of HCD. The frequency characteristics of the AGC system have been determined analytically, taking into account the actual response time of HPD in a rolling mill. An improved procedure for determining the actual eccentricity amplitude in real time has been substantiated, which involves a temporary reduction in the HCD speed within the initial rolling section. A structure for an automated control system has been proposed for practical implementation of this procedure. It has been demonstrated that the proposed solutions allow for a threefold reduction in thickness variations caused by eccentricity compared to the corresponding performance indicators of the known eccentricity compensation systems with the AGC thickness control. Originality. The influence of the HCD response time on the accuracy of AGC thickness control systems for rolled products has been established. An approximate linear relationship has been identified between the ratio of the amplitude of thickness fluctuations caused by eccentricity and the amplitude of roll gap fluctuations relative to the roll speed and HCD response time under the AGC algorithm thickness control conditions. The improved procedure for determining the actual eccentricity amplitude in real time has been substantiated. Practical value. The effectiveness is substantiated of implementing an improved active search algorithm for determining the eccentricity parameters of mill rolls under the limited HCD response conditions in real time. This approach allows for a threefold reduction in the sheet thickness variability caused by roll eccentricity compared to the performance indicators of the known AGC thickness control systems, thereby ensuring the production of high-precision rolled products in Ukrainian sheet rolling mills.
UKR: Мета. Зменшення відхилення вертикального розміру (товщини) листового прокату від заданого значення за рахунок підвищення точності та скорочення часу налаштування підсистеми компенсації ексцентриситету прокатних валків. Обґрунтування методу компенсації ексцентриситету, що базується на алгоритмі активного пошуку для винайдення дійсних параметрів ексцентриситету в режимі реального часу з урахуванням фактичної швидкодії гідравлічних натискних пристроїв (ГНП), та дослідження його ефективності шляхом імітаційного комп’ютерного моделювання. Методика. Дослідження базувалися на аналітичному визначенні частотних характеристик AGC-системи листової прокатки, що враховує фактичну швидкодію ГНП прокатної кліті, та на створеній комплексній моделі процесу листової прокатки у кліті кварто з ГНП пересування валків і системою автоматичного регулювання товщини (САРТ) з компенсацією ексцентриситету. Дослідження здійснювали шляхом зіставлення результатів комп’ютерного імітаційного моделювання роботи удосконаленої САРТ, алгоритм якої враховував швидкодію ГНП, з показниками роботи попередньої системи, що її не враховувала. Результати. Встановлено, що в умовах AGC‑регулювання товщини прокату виміряна амплітуда змінної складової товщини не співпадає з амплітудою ексцентриситету через кінцеву швидкодію ГНП. Аналітично визначені частотні характеристики AGC-системи, що враховують фактичну швидкодію ГНП прокатної кліті. Обґрунтована удосконалена процедура визначення фактичної амплітуди ексцентриситету в реальному часі, що передбачає застосування короткочасного зменшення швидкості ГНП на початковій ділянці прокату. Запропонована структура автоматизованої системи управління для практичної реалізації зазначеної процедури. Доведено, що запропоновані рішення дозволяють утричі зменшити спричинену ексцентриситетом різнотовщинність прокату порівняно з відповідним показником роботи відомих систем компенсації ексцентриситету з AGC-регулюванням товщини прокату. Наукова новизна. Установлено вплив швидкодії ГНП на точність AGC-систем регулювання товщини прокату. Виявлена наближена до лінійної залежність відношення амплітуди спричинених ексцентриситетом коливань товщини прокату до амплітуди коливань міжвалкового зазору від частоти обертання валків і швидкості ГНП в умовах регулювання товщини прокату за AGC-алгоритмом. Обґрунтована удосконалена процедура визначення фактичної амплітуди ексцентриситету в реальному часі. Практична значимість. Полягає в обґрунтуванні ефективності впровадження удосконаленого активного пошукового алгоритму визначення параметрів ексцентриситету прокатних валків в умовах обмеженої швидкодії ГНП у режимі реального часу, який дозволяє втричі зменшити спричинену ексцентриситетом валків прокатної кліті квадро різнотовщинність прокату порівняно з відповідним показником роботи відомих систем AGC-регулювання товщини листового прокату й забезпечити виробництво прокату високої точності на листопрокатних станах України.
UKR: Мета. Зменшення відхилення вертикального розміру (товщини) листового прокату від заданого значення за рахунок підвищення точності та скорочення часу налаштування підсистеми компенсації ексцентриситету прокатних валків. Обґрунтування методу компенсації ексцентриситету, що базується на алгоритмі активного пошуку для винайдення дійсних параметрів ексцентриситету в режимі реального часу з урахуванням фактичної швидкодії гідравлічних натискних пристроїв (ГНП), та дослідження його ефективності шляхом імітаційного комп’ютерного моделювання. Методика. Дослідження базувалися на аналітичному визначенні частотних характеристик AGC-системи листової прокатки, що враховує фактичну швидкодію ГНП прокатної кліті, та на створеній комплексній моделі процесу листової прокатки у кліті кварто з ГНП пересування валків і системою автоматичного регулювання товщини (САРТ) з компенсацією ексцентриситету. Дослідження здійснювали шляхом зіставлення результатів комп’ютерного імітаційного моделювання роботи удосконаленої САРТ, алгоритм якої враховував швидкодію ГНП, з показниками роботи попередньої системи, що її не враховувала. Результати. Встановлено, що в умовах AGC‑регулювання товщини прокату виміряна амплітуда змінної складової товщини не співпадає з амплітудою ексцентриситету через кінцеву швидкодію ГНП. Аналітично визначені частотні характеристики AGC-системи, що враховують фактичну швидкодію ГНП прокатної кліті. Обґрунтована удосконалена процедура визначення фактичної амплітуди ексцентриситету в реальному часі, що передбачає застосування короткочасного зменшення швидкості ГНП на початковій ділянці прокату. Запропонована структура автоматизованої системи управління для практичної реалізації зазначеної процедури. Доведено, що запропоновані рішення дозволяють утричі зменшити спричинену ексцентриситетом різнотовщинність прокату порівняно з відповідним показником роботи відомих систем компенсації ексцентриситету з AGC-регулюванням товщини прокату. Наукова новизна. Установлено вплив швидкодії ГНП на точність AGC-систем регулювання товщини прокату. Виявлена наближена до лінійної залежність відношення амплітуди спричинених ексцентриситетом коливань товщини прокату до амплітуди коливань міжвалкового зазору від частоти обертання валків і швидкості ГНП в умовах регулювання товщини прокату за AGC-алгоритмом. Обґрунтована удосконалена процедура визначення фактичної амплітуди ексцентриситету в реальному часі. Практична значимість. Полягає в обґрунтуванні ефективності впровадження удосконаленого активного пошукового алгоритму визначення параметрів ексцентриситету прокатних валків в умовах обмеженої швидкодії ГНП у режимі реального часу, який дозволяє втричі зменшити спричинену ексцентриситетом валків прокатної кліті квадро різнотовщинність прокату порівняно з відповідним показником роботи відомих систем AGC-регулювання товщини листового прокату й забезпечити виробництво прокату високої точності на листопрокатних станах України.
Description
O. Boyko: ORCID 0000-0002-9714-2843; V. Kuvaiev: ORCID 0000-0001-6329-071X; O. Potap: ORCID 0000-0001-8643-0228; M. Potap: ORCID 0009-0000-1116-6020; M. Rybalchenko: ORCID 0000-0001-5162-5201
Keywords
thickness control of rolled products, AGC algorithm, roll eccentricity, response speed of hydraulic compression devices, computer simulation modelling, регулювання товщини прокату, AGC-алгоритм, ексцентриситет валків, гідравлічний натискний пристрій, імітаційне моделювання, КЕЛІ, КАВП
Citation
Boyko O., Kuvaiev V., Potap O., Potap M., Rybalchenko M. Automatic Compensation of the Mill RolL Eccentricity in Terms of Limited Speed of Hydraulic Compression Devices. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2025. No. 1. P. 82–89. DOI: https://doi.org/10.33271/nvngu/2025-1/082.