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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Walzgerüsts eines
Walzwerks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft
ebenfalls ein entsprechendes Walzgerüst eines Walzwerks nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Es
ist bekannt, dass im Betrieb eines Walzwerks aufgrund von beispielsweise
Materialinhomogenitäten,
unterschiedlichen Temperaturen des Walzguts, oder eines Dickenkeils über die
Breite eine sogenannte Säbelbildung
entstehen kann. In diesem Fall wird das Material mit der höheren Temperatur stärker verformt
als das übrige
Material des Walzguts. Dies ist gleichbedeutend mit einer größeren Längung des
Materials mit der höheren
Temperatur.
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Üblicherweise
wird eine derartige Säbelbildung
manuell von einer Bedienperson dadurch ausgeglichen, dass insbesondere
die Schrägstellung des
Walzspalts zwischen den Walzen des entsprechenden Walzgerüsts verändert wird.
Ersichtlich stellt dies einen hohen Aufwand dar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Walzgerüsts eines
Walzwerks zu schaffen, mit dem beispielsweise die vorstehend erläuterte Säbelbildung
mit einem möglichst
geringen Aufwand ausgeglichen wird.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch
die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Entsprechend
wird die Aufgabe bei einem Walzgerüst der eingangs genannten Art
durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 9 gelöst.
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Die
Erfindung stellt eine automatische Beeinflussung des Walzgerüsts zur
Verfügung,
mit der beispielsweise der erläuterten
Säbelbildung
entgegengewirkt wird. Eine Bedienperson ist somit zumindest insoweit
nicht mehr erforderlich. Statt dessen wird die Säbelbildung automatisch ausgeglichen.
Dies stellt eine wesentliche Verminderung des erforderlichen Aufwands
zum Betreiben des Walzwerks dar.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die automatische
Kompensation einer möglichen
Säbelbildung
vorzugsweise auf Messungen von Walzkräften basiert. Damit wird eine
aktuelle Anpassung der Einstellung es Walzgerüsts an die jeweils aktuellen
Verhältnisse
erreicht. Ebenfalls wird dadurch die Verwendung von eher ungenauen
Modellrechnungen für
das Walzgerüst
vermieden.
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Weitere
Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind.
Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder
in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung
sowie unabhängig
von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw.
in der Zeichnung.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht zweier Walzen eines Walzgerüstes, 2 zeigt
ein schematisches Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zusammenhangs
zwischen der Walzkraft und dem Schwenkwert der Walzen des Walzgerüsts der 1,
und 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines
Ausführungsbeispiels eines
erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Beeinflussung des Schwenkwerts der Walzen des Walzgerüsts der 1.
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In
einem Walzwerk, beispielsweise in einem Blechwalzwerk, sind eine
Mehrzahl von Walzgerüsten
zur aufeinanderfolgenden Bearbeitung eines Walzgutes vorgesehen.
Jedes der Walzgerüste
weist zumindest zwei Walzen auf, zwischen denen jeweils ein Walzspalt
vorhanden ist. Im Betrieb des Walzwerks werden die Walzen derart
in eine Drehbewegung versetzt, dass das Walzgut durch die aufeinanderfolgenden
Walzspalte gefördert
und dabei verformt wird.
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In
der 1 sind zwei etwa vertikal übereinander angeordnete Walzen 11, 12 eines
ansonsten nicht näher
gezeigten Walzgerüstes 10 dargestellt. Die
Walzen 11, 12 sind um die Achsen 13, 14 drehbar angeordnet.
Beide Walzen 11, 12 sind mit einem Antrieb gekoppelt
und können
in eine zueinander gegensinnige Drehbewegung 15, 16 versetzt
werden.
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Die
Achsen 13, 14 sind derart zueinander ausgerichtet,
dass zwischen den Walzen 11, 12 ein Walzspalt 17 vorhanden
ist. Im Betrieb des Walzgerüstes 10 befindet
sich ein Walzgut 18 in diesem Walzspalt 17.
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Bei
dem Walzgerüst 10 der 1 ist
die Achse 13 und damit die Walze 11 ortsfest angeordnet. Die
Achse 14 und damit die Walze 12 kann jedoch verstellt
werden. So ist es möglich,
die Achse 14 im Hinblick auf die Achse 12 in vertikaler
Richtung zu schwenken. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Achse 14 an
einem oder an beiden Enden der Walze 12 um einen Schwenkwert in
vertikaler Richtung nach oben angehoben oder nach unten abgesenkt wird.
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Weiterhin
ist es bei nicht-vorhandenem Walzgut 18 möglich, die
Walze 12 derart zu verstellen, dass der Walzspalt 17 zu
Null wird bzw. nicht mehr vorhanden ist und die Walze 12 damit
auf der Walze 11 aufliegt.
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Im
Betrieb des Walzgerüstes 10 werden
die Walzen 11, 12 gegensinnig angetrieben und
das Walzgut 18 wird durch den Walzspalt 18 gefördert. Dabei
werden von dem Walzgerüst 10 Kräfte auf
die Walzen 11, 12 ausgeübt, so dass sich das Walzgut 18 in
dem Walzspalt 17 verformt. In der 1 sind diese
Kräfte
als Walzkräfte
WKA, WKB auf den beiden Seiten der Walze 12 angegeben.
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Bei
dem Walzgerüst 10 der 1 sind
Sensoren oder sonstige Vorrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe
die Walzkräfte
WKA, WKB gemessen werden können.
Daraus kann eine Differenzwalzkraft WKD ermittelt werden, für die die
Gleichung WKD = WKA – WKB
gilt.
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Vor
dem Betrieb des Walzwerks werden an dem Walzgerüst 10 die folgenden
Verfahrensschritte durchgeführt:
Bei
nicht-vorhandenem Walzgut 18 werden die Achsen 13, 14 der
beiden Walzen 11, 12 parallel ausgerichtet und
es wird der Walzspalt 17 zu Null gemacht. Damit liegen
die beiden Walzen 11, 12 aufeinander auf. Danach
wird eine vorgebbare Walzkraft von beispielsweise 1000 Tonnen eingestellt.
In diesem Zustand wird die Differenzwalzkraft WKD ermittelt. Danach
wird die Achse 14 um einen vorgegebenen Schwenkwert geschwenkt
und es wird wiederum die Differenzwalzkraft WKD ermittelt. Dieses
Schwenken der Achse 14 wird schrittweise fortgesetzt und
es werden jeweils die zugehörigen
Differenzwalzkräfte WKD
ermittelt. Danach wird das Schwenken der Achse 14 auch
schrittweise in die Gegenrichtung durchgeführt und es werden wiederum
die jeweils zugehörigen
Differenzwalzkräfte
WKD ermittelt.
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Insgesamt
ergibt sich damit ein Zusammenhang zwischen den jeweiligen Schwenkwerten
und den zugehörigen
Differenzwalzkräften
WKD. Dieser Zusammenhang ist beispielhaft in der 2 dargestellt.
Dort sind die Schwenkwerte SZ über
den Differenzwalzkräften
WKD aufgetragen. Die Schwenkwerte SZ und die Differenzwalzkräfte WKD
können dabei
in dem Koordinatensystem der 2 beispielsweise
in Millimetern und in Tonnen aufgetragen sein.
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Es
hat sich gezeigt, dass sich ein funktionaler Zusammenhang zwischen
den Schwenkwerten SZ und den Differenzwalzkräften WKD ergibt. Dieser Zusammenhang
muss dabei nicht zwingend den Nullpunkt des gezeigten Koordinatensystems
durchlaufen. Dies bedeutet, dass bei nicht-geschwenkter Achse 14,
also bei SZ = 0, die zugehörige
Differenzwalzkraft WKD von Null verschieden sein kann, also WKD ≠ 0.
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Der
Zusammenhang zwischen der Differenzwalzkraft WKD und dem Schwenkwert
SZ kann nicht nur – wie
vorstehend erläutert – für einen
einzigen Zustand des Walzwerks ermittelt werden, sondern für mehrere
unterschiedliche Walzkraftniveaus, beispielsweise für 2000 Tonnen,
3000 Tonnen, und so weiter.
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Da
die verschiedenen Bauteile des Walzgerüsts 10 herstellungsbedingt
Toleranzen aufweisen können,
erfolgt üblicherweise
vor dem Walzbeginn des Walzwerks eine Eichung desselben. Dabei werden
die vorgenannten Toleranzen dadurch ausgeglichen, dass die Achse 14 der
Walze 12 um einen Schwenkwert SE geschwenkt wird. Dieser
Schwenkwert SE wird vor dem Walzbeginn des Walzwerks unter der theoretischen
Annahme ermittelt, dass der Walzvorgang keinen weiteren Einflüssen mehr
ausgesetzt ist. Unter dieser Annahme wird der Schwenkwert SE derart
gewählt,
dass das theoretisch entstehende Walzgut 18 von den Walzen 11, 12 gleichartig verformt
wird. Insbesondere wird der Schwenkwert SE derart ermittelt, dass
bei dem Walzvorgang theoretisch keine sogenannte Säbelbildung
entsteht.
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In
der 3 ist dieses Eichen des Walzgerüsts 10 als
Block 31 dargestellt, der den Schwenkwert SE zur Verfügung stellt.
Wie erläutert
wurde, findet dieses Eichen vor dem Walzbeginn statt.
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Im
praktischen Betrieb des Walzwerks ist der Walzvorgang einer Mehrzahl
von Einflüssen
ausgesetzt, die beim Eichen annahmegemäß nicht berücksichtigt werden. So ist es
beispielsweise möglich, dass
das Walzgut 18 quer zu seiner Förderrichtung unterschiedliche
Temperaturen aufweist. So kann es ohne weiteres der Fall sein, dass
das Walzgut 18 quer zu seiner Förderrichtung ein Temperaturgefälle aufweist.
Dies hat zur Folge, dass das Walzgut 18 quer zu seiner
Förderrichtung
unterschiedlich weich ist. Da sich weicheres Material stärker verformen lässt als
härteres
Material, führt
das vorgenannte Temperaturgefälle
dazu, dass das Walzgut 18 im Bereich der höheren Temperatur
stärker
verformt und damit länger
wird als im Bereich der niedrigeren Temperatur. Dies ist jedoch
gleichbedeutend mit einer unerwünschten
Säbelbildung.
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Damit
die vorstehend beschriebene Säbelbildung
nicht entsteht, werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt:
Im
Betrieb des Walzwerks wird die aktuelle Differenzwalzkraft WKD ermittelt.
Dies kann beispielsweise durch aktuelle Messungen der Walzkräfte WKA, WKB
durchgeführt
werden. In der 3 ist dieses Messen als Block 32 dargestellt,
von dem die aktuelle Differenzwalzkraft WKD zur Verfügung gestellt
wird.
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Gemäß der 3 wird
dann aus der aktuellen Differenzwalzkraft WKD mit Hilfe einer Kennlinie bzw.
einem Kennlinienfeld 33 ein zugehöriger Schwenkwert SZ ermittelt.
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Bei
der Kennlinie bzw. dem Kennlinienfeld 33 handelt es sich
um den anhand der 2 erläuterten Zusammenhang.
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Der
erläuterte,
durch das Eichen erhaltene Schwenkwert SE und der vorstehend erläuterte,
zusätzliche
Schwenkwert SZ werden miteinander zu einem Schwenkwert S verknüpft. Gemäß der 3 wird
dies von einem Additionsblock 34 durchgeführt. Die
Achse 14 der Walze 12 wird dann entsprechend diesem
Schwenkwert S eingestellt.
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Dies
hat zur Folge, dass beide Schwenkwerte SE, SZ die Verformung des
Walzgutes 18 beeinflussen. Der Schwenkwert SE bewirkt dabei – wie erläutert wurde – eine Kompensation
von Toleranzen des Walzgerüsts 10.
Mit dem Schwenkwert SZ hingegen wird eine Kompensation der weiteren,
auf den Walzvorgang einwirkenden Einflüsse erreicht.
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Ist
beispielsweise das erläuterte
Temperaturgefälle
quer zur Förderrichtung
des Walzguts 18 vorhanden, so hat dies nicht nur eine unterschiedliche Verformung
des Walzguts 18 zur Folge, sondern es verändern sich
auch die Walzkräfte
WKA, WKB aufgrund dieses Temperaturgefälles. Derartige Veränderungen
der Walzkräfte
WKA, WKB stellen jedoch gleichzeitig eine Veränderung der Walzkraftdifferenz WKD
dar. Dieser Veränderung
der Walzkraftdifferenz WKD wird nunmehr bei dem erläuterten
Verfahren über
den Zusammenhang der 2 der zugehörige Schwenkwert SZ zugeordnet.
Wird danach die Achse 14 der Walze 12 nicht nur
um den durch das Eichen erhaltenen Schwenkwert SE, sondern auch
um den beschriebenen zusätzlichen
Schwenkwert SZ geschwenkt, so werden dadurch nicht nur die Toleranzen
des Walzgerüsts 10,
sondern auch die weiteren auf den Walzvorgang einwirkenden Einflüsse kompensiert.
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Durch
den zusätzlichen
Schwenkwert SZ werden dabei die Walzkräfte WKA, WKB gerade so verändert, dass
das erläuterte
Temperaturgefälle quer
zur Förderrichtung
des Walzguts 18 kompensiert wird. Durch den zusätzlichen
Schwenkwert SZ wird also erreicht, dass das Walzgut 18 trotz
des vorhandenen Temperaturgefälles
gleichartig verformt wird. Eine unterschiedliche Längung des
Walzguts 18 und damit eine Säbelbildung wird auf diese Weise vermieden.
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Die
erläuterten
Verfahrensschritte der Blöcke 32, 33, 34,
werden laufend wiederholt. Damit entsteht eine Steuerung und/oder
Regelung des zusätzlichen Schwenkwerts
SZ. Verändert
sich also beispielsweise das beschriebene Temperaturgefälle quer
zur Förderrichtung
des Walzguts 18 mit der Zeit, so wird dies über eine
veränderte
aktuelle Differenzwalzkraft WKD erkannt und durch eine Veränderung
des Schwenkwerts SZ ausgeglichen.