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Walzgerüst und Regeleinrichtung zum toleranzhaltigen Walzen
Mechanische Anstellvorrichtungen an Walzgerüsten sind wegen der grossen Massen, die beim Anstel- len zu beschleunigen sind, träge, wenn man sie während des Walzens zum Korrigieren des Walzspaltes bzw. des Walzdruckes in Verbindung mit einer Regeleinrichtung zum toleranzarmen Walzen einsetzen will. Mit dem Eingang der Elektronik in die Regeltechnik des Walzwerkbaues ist im elektrischen Teil der
Regelvorrichtung hinsichtlich der Schnelligkeit der Ermittlung von Regelimpulsen ein Fortschritt erzielt worden, der letztlich aber wegen der Trägheit maschineller Anstellvorgänge nicht in dem möglichen Ausmass zur Wirkung kommt.
Anders verhält es sich bei hydraulischen Anstellvorrichtungen. Dieses Anstellsystem ist für elektronische Regelungen die ideale Ergänzung, wenn es darum geht, während des Walzens schnell zu regeln, z. B. wenn mehradrig gewalzt wird. Aber auch bei verhältnismässig langsamen Änderungen des Walzdruckes etwa auf Grund eines Temperaturabfalles im Walzgut über dessen Länge, ist eine hydraulische Anstellung theoretisch vorteilhafter, weil keine grossen Reibungskräfte in Gewinden von Anstellschrauben zu überwinden sind.
Indessen haben sich hydraulische Anstellvorrichtungen im Walzwerkbau nicht allgemein durchsetzen können, obwohl sie schon lange bekannt sind. Dies liegt nicht zuletzt daran, dass die bei hohen Drücken vorhandene Kompressibilität eines hydraulischen Druckmittels einen Regelvorgang ungünstig beeinflussen kann, solange der wechselnde und gleichzeitig zu regelnde Walzdruck über das Druckmittel geleitet ist.
Die Erfindung schliesst daher an solche geregelte Walzgerüste an, bei denen das hydraulische Mittel vom Walzdruck höchstens entlastet wird, also im Nebenschluss liegt. Dies ist der Fall bei einem bekannten Walzgerüst mit einer mechanischen Anstellvorrichtung für die Walzen zum Einfahren des Gerüstes, dessen den Walzdruck unter Zugspannung aufnehmende Gerüstteile, nämlich die Ständerwangen, durch hydraulischen Druck unter eine Zugvorspannung setzbar sind. Das Gerüst hat eine Regeleinrichtung zum Ändern des hydraulischen Spanndruckes beim Walzen, indem der hydraulisch erzeugte Zugkraftanteil um den Walzdruck oder einen Steigerungsbetrag des Walzdruckes vermindert wird oder umgekehrt, so dass die gesamte Zugkraft in den Ständerwangen und somit deren Dehnung konstant bleiben.
Dieses System ist insbesondere zum mehradrigen Walzen entwickelt worden, wo der Walzdruck beim Anstich und Auslauf einer jeden zusätzlichen Ader sprunghaft ansteigt oder abfällt. Die Walzdruckänderungen werden mit hydraulischen Druckmessdosen gemessen und Einrichtungen zum Ändern des hydraulischen Spanndruckes, die zwischen den Walzenlagern angeordnet sind, als Regelimpulse zugeleitet.
Um zum kälter werdenden Stabende hin die Toleranzhaltigkeit des Walzgutes zu verbessern, ist es bei einem als Kappenständer ausgeführten Walzgerüst mit hohlen Zugankern bekannt, diese durch wahlweises Einleiten von heissem oder kaltem Wasser in ihrer Länge zu verändern. Beim Walzen ist zwischen den Ständerkappen und den Ständerunterteilen ein Zwischenraum eingestellt, so dass durch eine Verkürzung der Zuganker ein höherer Walzdruck ausgeübt werden kann. Die Steuerung der Wasserzufuhr erfolgte von Hand. Diese ältere Verfahrensweise ist für jede plötzliche Korrektur des Walzspaltes oder Veränderung des Walzdruckes, wie sie beispielsweise bei mehradrigem Walzen oder beim Auftreten von harten Stellen im Kaltband auftreten bzw. notwendig sind, von vornherein unbrauchbar. Nur bei langsamen
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Lösungsprinzip, den Walzspalt oder den Walzdruck über eine gesteuerte Längenänderung von Zugankern zu beeinflussen, für hohe Walzgeschwindigkeiten, schnelle Stabfolgen und insbesondere für mehradriges Walzen brauchbar zu machen. Sie schlägt vor, dass die Zuganker in, an sich bekannter Weise durch einen hydraulischen Druck unter eine Zugvorspannung setzbar, also vordehnbar sind, und dass eine Regeleinrichtung zum Ändern des hydraulischen Spanndruckes beim Walzen vorgesehen ist, die den hydraulisch erzeugten Zugkraftanteil um den Walzdruck oder einen Steigerungsbetrag des Walzdruckes augenblicklich vermindert oder um einen Minderungsbetrag erhöht, so dass die Zugkraft in den Zugankern und somit deren Dehnung konstant bleiben.
Die Erfindung beruht-auf der Erkenntnis, dass hydraulisch gestreckte Zuganker im Gegensatz zu thermisch gelängten Zugankern eine Zugspannung, d. h. eine Zugkraftreserve in sich bergen, die augenblicklich durch Vermindern des hydraulischen Druckes freigesetzt und in das Walzgut übergeleitet werden kann. Diese Eigenart von Systemen mit hydraulisch dehnbaren Zugankern spielt bei deren Verwendung nach dem Stand der Technik keine Rolle, da es hiebei immer darum geht, in vorgespannten Gerüsten-also in Gerüsten ohne freien Zwischenraum zwischen den Ständerteilen - den Vorspanneffekt selbst leicht und schnell einzustellen und gegebenenfalls zu erhalten.
Indem die Erfindung hydraulisch dehnbare Zuganker anstelle von thermisch längbaren Zugankern vorschreibt, und, in einer Regeleinrichtung für die Konstanz der Eigenspannung der Zuganker und damit ihrer Dehnung und letztlich des Walzspaltes sorgt, vermittelt sie im Ganzen gesehen eine neue Lehre zum technischen Handeln, die das Problem des toleranzhaitigen Walzens unabhängig von der Plötzlichkeit der auftretenden Belastungsänderungen löst.
Gleichzeitig werden durch die Erfindung, die an die Verwendung von Zugankern zum Verbinden von Gerüstteilen gebunden ist, die Bedenken gegen das Verspannen von Ständerwangen auf Zug gegenstandslos.
Die erfindungsgemässe Auswahl der bekannten, mit Zugankern versehenen Walzgerüste, gleichgültig, ob in Normalbauart mit geteilten Ständern oder in ständerloser Bauart, in Verbindung mit einer Regeleinrichtung. zum toleranzhaltigen Walzen der beschriebenen Art erfolgt in der Erkenntnis, dass man bei Zugankern mit der maximalen Spannung bedeutend näher an die Streckgrenze gehen kann als bei gegosserien Ständerrahmen. Die Festigkeitsrechnung ist genauer und einfacher, da keine Biegebeanspruchungen zu berücksichtigen sind. Der Werkstoff - hochwertiger Stahl mit hoher Streckgrenze - ist homogener als Guss ; Lunkerstellen sind nicht zu befürchten. Zuganker können leichter mit modernen metallurgischen Prüfmethoden untersucht werden.
Alles in allem kann ein Zuganker mit dem Querschnitt einer vergleichsweisen Ständersäule höher vorgespannt bzw. vorgedehnt werden als diese, da die zulässige Spannung höher ist.
Diese Zusammenhänge spielen bei dem bisherigenEinsatz von Zugankern in Walzgerüsten keine Rolle. Hier dienen sie zum Erzeugen eines Vorspanneffektes zwischen den Teilen des Gerüstes, die durch sie verbunden werden, sei es bei geteilten Ständergerüsten oder ständerlosen Gerüsten. Die'Erfindung verzichtet demgegenüber bewusst auf den Vorspanneffekt trotz Verwendung von Zugankern. Sie bestimmt, dass die Zuganker den Walzdruck allein, ohne zusätzlich wirkenden Druckquerschnitt aufnehmen, wie die Säulen einer Schmiedepresse den Schmiededruck aufnehmen. Nur dann ist bei der Verwendung von Zugankern in Walzgerüsten der potentielle Zugkraftanteil aus hydraulisch erzeugter Vordehnung in der Höhe des Walzdruckes oder eines Steigerungsbetrages des Walzdruckes in voller Höhe in das Walzgut überzuleiten.
Das äussere Unterscheidungsmerkmal eines Walzgerüstes gemäss der Erfindung gegenüber einem bisherigen Walzgerüst mit Zugankern ist - neben der neuen Verbindung mit einer Regeleinrichtung zum toleranzhaltigen Walzen - der freie Zwischenraum zwischen den durch die Zuganker verbundenen Teilen des Walzgerüstes, wie er auch-bei dem vorbekannten Walzengerüst mit thermisch verstellbaren Zugankern vorhanden ist.
Die Erfindung ist sowohl bei Ständergerüsten als auch bei ständerlosen Walzgerüsten anwendbar. Ständergerüste müssen horizontal geteilt, also z. B. als Kappenständer ausgeführt sein und können eine mechanische Anstellvorrichtung für die beweglich im Ständer geführten Einbaustücke mindestens einer Walze haben, um Grobeinstellungen des Walzspaltes vornehmen zu können. Die Ständerunterteile können in ihren Schenkeln so schwach bemessen sein, dass sie die Einbaustücke nur sicher führen. Die Erfindung sieht bei dieser Anordnung vor, dass die Ständerteile zur steten Einstellung des Zwischenraumes zwischen ihnen, gegebenenfalls über die Einbaustücke der Oberwalze, ausbalanciert sind. Hiedurch wird vermieden, dass z. B. die Ständerkappen bei jedem Anstich eines Walzstabes gegen die Spannmuttern der Zuganker schlagen.
Spreizeinrichtungen zum Ausbalancieren von Einbaustücken sind an sich bekannt. Wenn diese Spreizeinrichtungen hydraulisch arbeiten und-wie bekannt-zwischen den Einbaustücken oder den Walzenlagern eingebaut sind, werden sie erfindungsgemäss zugleich zum Vordehnen der Zuganker ausge-
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legt. Die Zuganker können massiv oder hohl die zu verbindenden Teile durchgreifen oder stehbolzenartig eingesetzt sein. Die Lage der hydraulischen Spanneinrichtung ist beliebig, sie kann beispiels - weise unmittelbar an der Ständerkappe angreifen und sich am Unterteil abstützen.
Die Anordnung von hydraulischen Drucktöpfen zwischen den Einbaustücken ist aus Platzgründen schwierig, wiewohl hiedurch die Federungen und Spiele in den Walzenlagern, den Anstellschrauben und an den Stützflächen der Spannmuttern der Zuganker mit unter die Vorspannkraft kommen und auch schon vor dem Anstich des ersten Walzstabes überbrückt sind. Diese Federungen spielen aber dann keine Rolle, wenn man die Regelung auf toleranzhaltiges Walzen auf einen Sollwert einstellt, der sich beispielsweise beim Probewalzen ergibt. Unter diesem Gesichtspunkt erweist sich die Anwendung eines Zugankersystems als vorteilhaft, bei dem ein Zuganker unabhängig von seiner Spannmutter und den von ihm verbundenen Teilen hydraulisch dehn-und verkarzbar ist, indem der veränderliche hydraulische Druck auf gegenüber-
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ankerende leitet.
Es ist ferner dafür Vorsorge getroffen, dass die Walzgerüste gemäss der Erfindung auch betriebsfähig sind, wenn die Regelung auf toleranzhaltiges Walzen ausfällt, ohne dass dann aber die im Vergleich zu
Ständerquerschnitten weichen Zuganker zu einer zu grossen Untoleranz des Walzgutes führen. Zu diesem
Zweck sieht die Erfindung vor, dass die zwischen den Ständerteilen bzw. Einbaustücken angeordneten
Spreizvorrichtungen zum Ausbalancieren durch eine Verkürzung der Zuganker überbrückbar sind. Das Be- wegungsspiel z. B. zwischen einer Kappe und dem Ständerunterteil darf also nicht zu gross sein, damit durch die Verkürzung der Zuganker die Kappe noch auf den Ständerunterteil aufgesetzt werden kann.
Ist dann die Restkraft in den Zugankern noch grösser als der maximale Walzdruck, hat man ein echtes vor- gespanntes Gerüst geringer Dehnung, weil die gedrückten Querschnitte jetzt als mittragend zu rechnen sind. Es ist an sich bekannt, ein Walzgerüst wahlweise mit oder ohne Vorspannung zu betreiben, indem
Spreizfedern zwischen Einbaustücken überbrückt werden.
Diesen Effekt kann man leichter und ohne Rücksicht auf den gewünschten Abstand zwischen den den
Walzdruck auf die Spannmuttern übertragenden Gerüstteilen erhalten, wenn die Spreizvorrichtung zum Ausbalancieren erfindungsgemäss durch wahlweise einsetzbare starre Distanzstücke überbrückt oder ersetzt wird.
Die konstant zu haltende Regelgrösse beim toleranzhaltigen Walzen ist die gesamte Zugkraft in den den Walzdruck aufnehmenden Gerüstteilen, also den Ständern oder Zugankern. Bei gleicher Zugspannung liegt nach dem Hooke'schen Gesetz gleiche Dehnung vor. Die Regelgrösse kann daher auch von der Dehnung abgeleitet sein, die mit bekannten Mitteln laufend gemessen werden kann. Ist das hydraulische Druckmittel zum Vordehnen eines Ständers oder Zugankers nicht abgesperrt, sondern lastet es stets auf dem Druckkolben der Spanneinrichtung, indem es beispielsweise von einem Akkumulator geliefert wird, so ist die Dehnung auch aus der zu- und abfliessenden Druckmittelmenge zu bestimmen.
Geht man von der Dehnung als Regelgrösse aus, deren Sollwert einstellbar sein muss, dann liegt der Regelung ein Wert zugrunde, der sich später einstellt als derjenige Wert auftritt, der eine Dehnungsänderung erst auslöst, nämlich der Walzdruck. Jedes Federsystem - und ein Ständer oder ein Zuganker sind als solches aufzufassen-hat ein gewisses Beharrungsvermögen, bis sich ein neuer Gleichgewichtszustand zwischen Last und Federspannung unter einem Federweg einstellt. Aus diesem Grunde wird es vorgezogen, die Regelgrösse aus dem Walzdruck zu ermitteln.
Die gesamte Zugkraft als Regelgrösse setzt sich zusammen aus dem Walzdruck und der hydraulisch erzeugten Spannkraft. Es ist bekannt, diese Summe der Kräfte. an einer Druckmessdose im Kräfteverlauf des Walzdruckes zu messen, indem die Einrichtung zum hydraulischen Vorspannen eines Ständers vor dieser Druckmessdose, nämlich zwischen den Einbaustücken eines Ständergerüstes liegt. Es wird ein Sollwert dieser Kräftesumme fest eingestellt ; die Regelabweichungen sind dann die Walzdruckänderungen.
Bei der Verwendung von in sich hydraulisch dehnbaren Zugankern jedoch, d. h. wenn die hydraulische Spannkraft nicht über eine Druckmessdose geht, wird von einer Druckmessdose, die unterhalb der Spannmuttern oder der Druckspindeln der Anstellvorrichtung anzuordnen wäre, nur der Walzdruck gemessen.
Der andere Summand der Regelgrösse, nämlich die hydraulisch erzeugte Spannkraft, muss aus dem spezifischen Druck des Druckmittels und der wirksamen Kolbenfläche der Spanneinrichtung gesondert ermittelt werden. Erfindungsgemäss wird die Summe dieser beiden Messwerte mit einem eingestellten Sollwert als Regelgrösse verglichen und eine Regelabweichung unmittelbar als Stellgrösse für ein Stellglied zum Ändern des hydraulischen Druckes zum Vorspannen der Zuganker benutzt.
Eine solche Regeleinrich-
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tung hat den Vorteil, dass auch bei konstantem Walzdruck irgendwelche nicht erwünschten hydraulischen
Druckänderungen, etwa wegen ungleicher Leckverluste, sofort eine Regelabweichung und eine Stellgrösse auslösen, die den hydraulischen Druck und damit die Spannkraft in den Zugankern auf den Wert bringt oder hält, der in der Summe mit dem Walzdruck dem eingestellten Sollwert entspricht.
Massnahmen, um die Ansprechzeit der Regelvorrichtung, insbesondere beim mehradrigen Walzen weitgehend auszuschalten, werden in der Zeichnungsbeschreibung näher erläutert.
Das Walzgerüst gemäss der Erfindung ist in Verbindung mit einer Regeleinrichtung zum toleranzlosen
Walzen erst vollkommen, wenn auch andere, das Walzgut beeinflussende Grössen, wie z. B. die Durch- biegung oder das Lagerspiel oder Oberflächenbeschaffenheit der Walzen unter einem sich ändernden Walz- ) druck, berücksichtigt sind. Der erfindungsgemässe Zwischenraum zwischen den den Walzdruck auf die
Spannmuttern der Zuganker übertragenden Gerüstteilen erlaubt es, solche Einflüsse durch eine regelrech- te hydrauliscl e Zustellung der Walzen aufzufangen. Mit Rücksicht auf die notwendigen Anstellwege muss in diesem Zusammenhang darauf Bedacht genommen werden, dass die Zuganker nicht zu steif ausgelegt werden, damit man mit tragbaren hydraulischen Drücken noch genügend grosse Dehnwege erhält.
Um nun beispielsweise die Walzendurchbiegung bei Walzdruckänderungen aufzufangen, schlägt die
Erfindung vor, dass dem Regel-Sollwert eine Führungsgrösse überlagert ist, die die den gesamten Walzen- sprung beeinflussenden, nicht von den Messwerten umfassten Federwege im Sinne einer zusätzlichen Än- derung des hydraulischen Spanndruckes berücksichtigt. Wenn der Regel-Sollwert beim Einfahren des Walzgerüstes ermittelt wird, so sind die Einflüsse der usw. schon berücksichtigt, da ja gutes Walzgut erhalten wurde. Die Führungsgrösse kann dann nur noch grössere Werte annehmen, wenn der Walzdruck wie beim mehradrigen Walzen sprunghaft ansteigt. Für diesen Fall muss auch die hydrau- lische Spannkraftreserve gross genug gewählt sein, damit auch beim Anstich der letzten, z.
B. dritten
Ader, beim dreiadrigen Walzen nicht nur die Reserve zum Regeln auf den eingestellten Sollwert der ge- samten Druckkraft in den Zuganker, sondern auch noch eine Reserve zum weiteren Verringern der hydrau- lischen Spannkraft in Höhe der Führungsgrösse zur Verfügung steht, wodurch sich die ansonsten konstant gehaltene Dehnlänge der Zuganker und damit der Walzspalt verringert.
Die Führungsgrösse muss als eine Gerüstkonstante, die sich in Abhängigkeit des Walzdruckes ändert, für jede Gerüstbauart und-abmessung zuvor ermittelt oder geschätzt werden. Bisherige Messungen von
Walzendurchbiegungen haben ergeben, dass diese Abhängigkeit im Bereich der beim Walzen auftretenden
Walzdrücke etwa linear ist. Um eine weitgehend richtige Führungsgrösse zum Überlagern des Regel-Soll- wertes zu erhalten, sieht die Erfindung vor, dass die Führungsgrösse durch eine von der Regelung nicht be- einflusste Folgeregelung in linearer Abhängigkeit vom Walzdruck steht. Auch die erhöhte Durchbiegung abgedrehter Walzen muss berücksichtigt werden.
Es gibt auch noch Einflüsse, die den Walzspalt verändern, ohne dass die Regelung im richtigen Sin- ne anspricht. Solche Einflüsse sind der Walzenverschleiss und die Walzenerwärmung, die Änderungen des
Walzendurchmessers verursachen. Sind die Toleranzen sehr eng, wie beispielsweise beim Kalt-Bandwal- zen, so kann man alle nicht von den Walzdruckänderungen richtig ausgeregelten Störungen dadurch er- fassen und toleranzhaltiges Walzgut erhalten, wenn man hinter dem Gerüst ein Dickenmessgerät aufstellt, dessen Messwerte eine Führungsgrösse zur Korrektur des Regel-Sollwertes liefert.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele von Walzgerüsten gemäss der Erfindung mit hy- draulisch dehnbaren Zugankern sowie ein Blockschaltbild einer möglichen Regelvorrichtung mit entspre- chenden Kraft-Dehnungs-Diagrammen dargestellt, u. zw. zeigen Fig. l ein Duo-Walzgerüst mit Kappen- ständer und mechanischer Anstellung der Oberwalze, Fig. 2 ein Duo-Walzgerüst mit Kappenständer und mechanischer Anstellung der Unterwalze, wobei die Kappen als Einbaustücke ausgebildet sind, in teil- weiser Darstellung, Fig. 3 ein Duo-Walzgerüst in ständerloser Bauart mit einer mechanischen Anstellung durch in der Höhe veränderliche Distanzstücke, in teilweiser Darstellung und mit einem Blockschaltbild einer Regelvorrichtung für mehradriges Walzen und die Fig.
4 und 5 Diagramme für einadriges und mehr-
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Ein Kappenständer gemäss Fig. l besteht aus einem Ständerunterteil l und einer Kappe 2, die durch Zuganker 3 verbunden sind. Im Ständerunterteil ist ein Einbaustück 4 für die Unterwalze 5 und ein anstellbares Einbaustück 6 für die Oberwalze 7 geführt. Das obere Einbaustück ist mittels der Druckschraube 8 mechanisch anstellbar und durch nicht dargestellte bekannte Mittel gegenüber der Kappe 2 ausbalanciert.
Zwischen dem Unterteil 1 und der Kappe 2 ist ein Zwischenraum X eingestellt, wenn die Zuganker 3 durch eine hydraulische Einrichtung unter eine Zugvorspannung gesetzt, also vorgedehnt sind. Die hydraulische Einrichtung kann eine entsprechend hoch unter Druck setzbare Spreizeinrichtung zum Ausba-
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lancieren des oberen Einbaustücke 6 sein und über dieses Einbaustück, die Druckschraube 8, die Kappe 2 und die Spannmuttern 9 längend auf die gegebenenfalls massiven Zuganker 3 einwirken, sie kann aber auch eine unmittelbar zwischen Kappe und Ständerunterteil wirkende Spreizeinrichtung sein.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. l und 3 sind die Zuganker 3 in bekannter Weise als Rohre ausgeführt, die durch einen hydraulischen Druck unter Zugvorspannung gesetzt werden können, indem der veränderliche Druck im Inneren und auf die Böden der Zuganker einwirkt. Wie bereits vorgeschlagen, soll der Druck von einem als Zylindertopf 3a ausgebildeten Ende der Zuganker über Kolben 10 und Druckbolzen 11 auf das andere Zugankerende einwirken. Je nachdem, wie hoch der Druck im Zylinderraum 12
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lich der an ihr hängenden Teile 6,7, 8 durch Spreizfedern 13 od. ähnl. Mittel ausbalanciert. Statt die Ständeroberteile durch eine besondere Spreizeinrichtung, z. B. Federn 13, auszubalancieren, können diese auch von einem Bund der Zuganker getragen und zwischen Bund und Spannmutter vorgespannt sein.
Der Zwischenraum X zwischen den oberen und unteren Ständerteilen erlaubt es, beim Walzen einen beliebigen Zugkraftanteil in den Zuganker, maximal bis zur ursprünglich eingestellten Vorspannkraft, nahezu voll in das Walzgut überzuleiten oder umgekehrt, indem der hydraulische Spanndruck verringert oder erhöht wird. Die Spreizfedern 13 absorbieren, da sie lediglich zum Ausbalancieren bemessen sind, nur einen geringen Teil eines überzuleitenden Zugkraftanteiles. Sie können im übrigen ebenfalls von hydraulischen Druckeinheiten gebildet sein, deren Zylinderräume mit denen der hydraulischen Spannvorrichtung korrespondieren.
Der Zwischenraum X ermöglicht es ferner, den oberen Ständerteil im Umfange der Dehnungsmöglichkeit der Zuganker gegenüber dem unteren Ständerteil hydraulisch regelrecht anzustellen. Mit der Verwendung von Zugankern aus hochwertigem Stahl ergeben sich - weil man mit der maximalen Span-
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grosse Anstellwege, die in bestimmten Fällen, z. B. beim Kaltwalzen, die mechanische Grobanstellvorrichtung überflüssig machen könnten.
Das Walzgerüst nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. l im Aufbau lediglich dadurch, dass die Kappen gleichzeitig als obere Einbaustücke 6a ausgebildet und die unteren Einbaustücke 4a mittels Druckschrauben 8a mechanisch grob anstellbar sind. Unterschiedlich ist ferner das System der Zuganker mit ihren hydraulischen Spanneinrichtungen.
Die Zuganker 14 sind massiv und tragen nicht nur am oberen Ende Spannmuttern 9, sondern auch am unteren Ende Muttern 15. Die Druckräume 12 liegen innerhalb der Ständersäulen des Unterteiles la. Der hydraulische Druck wirkt einerseits über den Unterteil la auf die unteren Spannmuttern 15, anderseits über einen die Zuganker umgebenden Rohrkolben 16, einen Bund 16a und die Kappe 6a mittelbar auf die oberen Spannmuttern 9. Dieses System hat den Vorteil, dass massive, im Durchmesser kleinere Zuganker verwendet werden können und der den hydraulischen Druck übertragende Teil, nämlich der Rohrkolben 16, eine kürzere Knick- und Dehnlänge hat als der Druckbolzen 11 nach Fig. 1 und 3.
Auf besondere Spreizeinrichtungen zum Ausbalancieren kann hier verzichtet werden, da vor dem Walzen in jedem Falle der Druck im Druckraum 12 aufgebaut werden muss. Damit legt sich die Kappe 6a schlagfrei an die oberen Spannmuttern 9 an.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 handelt es sich um einständerloses Walzgerüst mit den die Walzen tragenden Einbaustücken 20,21 und einer bekannten mechanischen Anstellvorrichtung, bestehend aus zusammenwirkenden, konzentrisch zu den Zugankern 3 angeordneten Gewinderingteilen 22., 23, von denen der obere, drehbare Teil 22 mit einem Antriebsrad 24 gekuppelt ist. Das Antriebsrad 24 ist mittels eines Riegelstiftes 25 mit einer Spannmutter 9 verriegelbar. Zwischen den Antriebsrädern und den Spannmuttern sind Druckmessdosen 26 angeordnet.
Der Abstand zwischen den wirksamen Stützflächen der Zugankerenden ist im Vorspannzustand der Zuganker 3 um den Zwischenraum X grösser als die Einspannhöhe aller durch die Zuganker verbundenen Gerüstteile. Dieser Zwischenraum wird zweckmässig zwischen den unteren Einbaustücken 21 und den unteren, nicht drehbaren Gewinderingteilen 23 vorgesehen, indem hier Spreizfedern 13 zum Ausbalancieren angeordnet werden.
Die Regeleinrichtung wird nach Aufbau und Wirkungsweise wie folgt beschrieben :
Innerhalb der strichpunktiert gezeichneten Umrisslinien bedeuten 25a den Regelkreis, 26a eine Folgeregelung zur Bestimmung einer Führungsgrösse zur Korrektur der Regelgrösse, 27 die Regelstrecke und 28 eine Photozellensteuerung für mehradriges Walzen. Von den Druckmessdosen 26 einer Gerüstseite wird ein elektrischer oder hydraulischer Messwert des Walzdruckes Pw über die Leitung 30 und ein Anzeige-
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gerät 31 einem Rechengerät 32 zugeleitet. In dieses Rechengerät geht ebenfalls die jeweilige hydrau- lisch erzeugte Spannkraft PHy als Messwert ein.
Die hydraulische Spannkraft PHy wird vom Anzeigeinstru- ment 33 geliefert, indem der in der Druckleitung 34 herrschende spezifische hydraulische Druck unter
Berücksichtigung der wirksamenKolbenflächen der Kolben 10 in Spannkraft (kg) der Zuganker umgerechi net wird.
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ist die Ausgangsleitung 40 des Stellgliedes 38 an die allen Zugankern gemeinsame Druckleitung 34 oder jeweils lediglich an die Druckleitungen von zwei Zugankern einer Gerüstseite angeschlossen.
Die Regelabweichung A PHy kann bei geöffnetem Schalter 36 am Anzeigeinstrument 41 abgelesen werden. Ferner ist ein Schalter 42 in der Leitung 35 vorgesehen, um das Stellglied 38 hinter Anzeigeinstrument 37 und Photozellensteuerung 28 abzuschalten.
Die Betriebs- und Wirkungsweise eines Walzgerüstes mit der bisher beschriebenen Regeleinrichtung nach Fig. 3 wird an Hand des Diagrammes nach Fig. 4 wie folgt erläutert, u. zw. zunächst nur für einadriges Walzen :
Vor dem Probewalzen wird am Einstellgerät 43 für den Regel-Sollwert eine gesamte Zugkraft Pges eingestellt, die dem zu erwartenden Walzdruck zuzüglich einer genügend grossen Zugkraftreserve aus hydraulischer Vorspannung mindestens in der Höhe der zu erwartenden Regelabweichungen entspricht. Bei eingeschalteter Regelung (Schalter 36 und 42 geschlossen) stellt sich in der Leitung 35 eine Regelabweichung A PHy ein, die zu Null wird, wenn der von ihr gesteuerte erhöhte Druck in der Leitung 34 zu einem Aufbau der hydraulisch erzeugten Zugkraft PHy in den Ankern gleich P ges führt.
Die Zuganker haben sich auf den Betrag X gedehnt, wobei ein Zwischenraum X zwischen den Ständerteilen 20,21 eingestellt sein muss.
Mit dieser Voreinstellung wird das Gerüst eingefahren. Der beim Anstrich des Walzgutes sich einstellende Walzdruck Pw hat am Ausgang des Rechengerätes 32 eine Regelabweichung in Höhe des Walzdrukkes zur Folge, wodurch die hydraulische Spannkraft auf einen Restwert PHyR zurückgenommen wird. Die Zugdehnung X der Zuganker ändert sich hiebei nicht. Um gutes Walzgut zu erhalten, wird nun mit der mechanischen Anstellung 22 - 25 gearbeitet. Es ist darauf zu achten, dass der Zwischenraum X stets vorhanden ist ; wird er beim Einfahren überbrückt, so war der voreingestellte Wert Pges zu niedrig gewählt und muss höher eingestellt werden. Der beim Einfahren des Walzgerüstes gegebenenfalls korrigierte Sollwert Pges bei einer Regelabweichung A PHy gleich Null bleibt für die Folge des weiteren Walzens unver- ändert.
Wenn der gute Probestab den Walzspalt verlässt, wird der Walzdruck PW gleich Null und die hydraulische Streckkraft PHy wird selbsttätig auf den eingestellten Wert Pges gebracht. Beim Anstich eines jeden neuen Walzstabes wird die hydraulische Spannkraft stets um so viel verringert, dass die Summe aus hydraulischer Spannkraft PHy und dem jeweiligen Walzdruck PW konstant bleibt. Wenn durch eine un- gleichmässige Temperatur oder Stärke der ankommenden Walzstäbe sich Regelabweichungen von T A PHy ergeben, so wird der spezifische Druck p der Leitung 34 entsprechend geändert. Damit bleibt die Zug- dehnung À der Zuganker und somit der Walzspalt bei jedem sich ändernden Walzdruck konstant.
Mit jeder Walzdruckänderung biegen sich die Walzen weiter durch, wie sich auch das Lagerspiel der Walzen ändert. Trotz konstant gehaltener Zugankerdehnung X würde man daher kein toleranzhaltiges Walzgut erhalten. Zum Ausgleich dieser Einflüsse sieht die Erfindung eine Folgeregelung 26a vor, in de-
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PW. ermittelt wird, die demeingestellten Regel-Sollwert Pges überlagert wird. Eine Walzdruckzunahme hat eine Führungsgrösse -W zur Folge, um die der voreingestellte Sollwert vermindert wird. Im Rechengerät 32 ergibt sich eine zu-
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Bedeutung des Zwischenraumes X zwischen den Ständerteilen 20,21 wird hier besonders deutlich.
Die Ansprechzeit der Regeleinrichtung wird-soweit sie bisher beschrieben wurde-stets zu einem verdickten Kopfende des Walzstabes führen, der dur'-h Schopfschegen hinter den geregelten Gerüsten ab-
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zutrennen ist. Beim mehradrigen Walzen würde die Ansprechzeit der Regeleinrichtung zu einer vorübergehenden Abweichung in der Stärke der laufenden Stäbe führen, wenn ein zweiter oder dritter Stab in den Walzspalt eintritt. Um diese Ansprechzeit der Regeleinrichtung beim mehradrigen Walzen weitgehend unwirksam zu machen, sieht die Erfindung vor, dass dem Gerüst für jede von beispielsweise drei Adern Photozellen 45 - 47 in einem gleichen Abstand vorgelagert sind. Der Abstand entspricht der Ansprechzeit der Regeleinrichtungen und der Walzgeschwindigkeit.
Jede Photozelle löst bei der Ankunft einer jeden Stabspitze in den Geräten 48 - 50 eine im Sinne der Verminderungen des jeweiligen hydraulischen
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beim Anstich eines zweiten Walzstabes einstellt. Zweckmässig wird hiebei der Schalter 36 geöffnet, damit diese Regelabweichung am Instrument 41 stehenbleibt. Das gleiche kann man auch für die weiteren Adern und sogar fur den Anstich der ersten Ader wiederholen, womit auch beim einadrigen Walzen dicke Köpfe vermieden werden können.
Die eingestellten Stellgrössen A PH'werden nach dem Durchlauf des Stabes von der Photozelle wieder gelöscht. Die Stellgrösse müsste aber bis zum Austritt des Stabes aus dem Walzspalt noch bestehen bleiben. Dies lässt sich durch Einbau von Zeitrelais in den Löschstrecken erreichen.
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Auslaufens des Stabes ebenfalls unabhängig von der Ansprechzeit der Regelung durch eine Zunahme des hydraulischen Spanndruckes PHy ausgeglichen wird. Auch diese Stellgrösse kann dann durch die nachkommende Regelabweichung nach und nach ersetzt werden.
Die beschriebene Wirkungsweise zum dreiadrigen Walzen ist im Diagramm nach Fig. 5 dargestellt. In den Zugankern wird eine hydraulische Zugkraft PHy eingestellt, die etwa dem zweifachen Walzdruck einer Ader zuzüglich einer gewissen hydraulischen Restkraft entspricht. Beim Einfahren der ersten, zweckmässig der mittleren Ader, wird die Regelstrecke durch Öffnen des Schalters 36 abgeschaltet. Die Regeleinrichtung wirkt nunmehr als Messeinrichtung. Beim Einfahren baut sich auf dem hydraulischen Spanndruck PHy der Walzdruck PWl der ersten Ader auf, wodurch sich die Zuganker zusätzlich dehnen. Die mechanische Anstellvorrichtung wird so lange betätigt, bis gutes Walzgut erhalten wird. Unter diesen Bedingungen stellt man den Regel-Sollwert Pges so ein, dass sich am Instrument 41 eine Regelabweichung von Null ergibt.
Schaltet man nunmehr die Regeleinrichtung ein, indem der Schalter 36 geschlossen wird, so ändert sich bei der laufenden ersten Ader nichts. Erst wenn die zweite oder dritte Ader mit den Walzdrücken P und PW3 hinzukommen, liefert die Regeleinrichtung Regelimpulse bzw. Stellgrössen in der Hohe von A PHy2 bzw. A PHyg. wobei stets zur Sicherheit ein Restdruck von PHyR in den Zugankern bestehen bleiben muss, allein um eine Walzspaltänderung um A x (Fig. 4) wegen Walzendurchbiegung noch auffangen zu können.
Es liegt selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, an Stelle der beschriebenen elektrischen Regeleinrichtung ein hydromechanisches Regelsystem zu setzen. Dann müssen die Druckmessdosen einen veränderlichen hydraulischen Messwert liefern. Eine Summenbildung in dem Regelkreis nach PW + PHy ist immer dann erforderlich, wenn die hydraulische Spannkraft nicht über die Druckmessdose geht, wie bei Anordnung der Druckmessdosen unter denSpannmuttern nach Fig. 3 und entsprechend Fig. 1, aber nicht Fig. 2.
Hier würden Druckmessdosen unter den Spannmuttern einen Messwert liefern, der die Summe Pw + PHy abbildet. Anders wieder, wenn die Druckmessdosen bei Fig. 2 zwischen den Druckspindeln 8a und den Einbaustücken 4a angeordnet sind.
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