DE102012216708B4 - Method for operating a brush system on a rolling stand and brushing system - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Bürstenanlage (1) an einem Walzgerüst (2), wobei die Bürstenanlage (1) mindestens eine rotierende Bürste (3) umfasst, die mit einer Arbeitswalze (4) des Walzgerüsts (2) in Eingriff bringbar ist, wobei die Bürste (3) von einem Hydromotor (5) drehangetrieben wird, wobei der Hydromotor (5) mit einer Druckfluidversorgungsquelle (6) in Verbindung bringbar ist, wobei die Druckfluidversorgungsquelle (6) eine Pumpe (7) und einen die Pumpe (7) antreibenden Antriebsmotor (8) umfasst und wobei ein Arbeitsfluid durch die Pumpe (7) auf einem vorgegebenen Basisdruck (p0) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Erfassen der von der Bürste (3) auf die Arbeitswalze (4) aufgebrachte Last und/oder der von der Bürste (3) aufgewendeten Leistung (PB); b) Bestimmung eines für die Aufbringung der Last oder Aufwendung der Leistung (PB) der Bürste (3) erforderlichen Arbeitsdrucks (p1) des Arbeitsfluids; c) Vergleichen des erforderlichen Arbeitsdrucks (p1) mit dem Basisdruck (p0); d) Reduzierung der Antriebsleistung (PM) des Antriebsmotors (8) der Druckfluid-versorgungsquelle (6), wenn der Arbeitsdruck (p1), unter Berücksichtigung einer Toleranz, geringer ist als der Basisdruck (p0) und Erhöhung der Antriebsleistung (PM) des Antriebsmotors (8) der Druckfluidversorgungsquelle (6), wenn der Arbeitsdruck (p1), unter Berücksichtigung einer Toleranz, höher ist als der Basisdruck (p0).Method for operating a brush installation (1) on a roll stand (2), wherein the brush installation (1) comprises at least one rotating brush (3) which can be brought into engagement with a work roll (4) of the roll stand (2), wherein the brush (3) is rotationally driven by a hydraulic motor (5), the hydraulic motor (5) being connectable to a pressurized fluid supply source (6), the pressurized fluid supply source (6) comprising a pump (7) and a drive motor (7) driving the pump (7). 8) and wherein a working fluid is maintained at a predetermined base pressure (p0) by the pump (7), characterized in that the method comprises the steps of: a) detecting the force applied to the work roll (4) by the brush (3) Load and / or the power consumed by the brush (3) (PB); b) determining a working pressure (p1) of the working fluid required for application of the load or application of the power (PB) of the brush (3); c) comparing the required working pressure (p1) with the base pressure (p0); d) Reduction of the drive power (PM) of the drive motor (8) of the pressure fluid supply source (6), when the working pressure (p1), taking into account a tolerance, is lower than the base pressure (p0) and increase the drive power (PM) of the drive motor (8) the pressurized fluid supply source (6) when the working pressure (p1), considering a tolerance, is higher than the base pressure (p0).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bürstenanlage an einem Walzgerüst, wobei die Bürstenanlage mindestens eine rotierende Bürste umfasst, die mit einer Arbeitswalze des Walzgerüsts in Eingriff bringbar ist, wobei die Bürste von einem Hydromotor drehangetrieben wird, wobei der Hydromotor mit einer Druckfluidversorgungsquelle in Verbindung bringbar ist, wobei die Druckfluidversorgungsquelle eine Pumpe und einen die Pumpe antreibenden Antriebsmotor umfasst und wobei ein Arbeitsfluid durch die Pumpe auf einem vorgegebenen Basisdruck gehalten wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Bürstenanlage.The invention relates to a method for operating a brush system on a roll stand, wherein the brush system comprises at least one rotating brush which is engageable with a work roll of the rolling stand, wherein the brush is rotatably driven by a hydraulic motor, wherein the hydraulic motor in communication with a pressure fluid supply source can be brought, wherein the pressure fluid supply source comprises a pump and a drive motor driving the pump and wherein a working fluid is held by the pump at a predetermined base pressure. Furthermore, the invention relates to a brush system.
Insbesondere beim Walzen von Aluminiumlegierungen ist eine periodische Reinigung der Walzenoberflächen der Arbeitswalzen notwendig. Dies betrifft im Warmwalzbereich sowohl die Gerüste der Vorstraße als auch die Gerüste der Fertigstraße. Zu diesem Zweck sind gattungsgemäße Bürstenanlagen bekannt. Diese weisen parallel zu jeder Arbeitswalze zylindrische Bürsten an den Walzgerüsten auf.In particular, when rolling aluminum alloys, a periodic cleaning of the roll surfaces of the work rolls is necessary. In the hot rolling area, this applies both to the roughing of the roughing mill and to the scaffolding of the finishing train. For this purpose, generic brush systems are known. These have cylindrical brushes on the rolling stands parallel to each work roll.
Die Bürsten können mittels Hydraulikzylindern an- bzw. abgeschwenkt werden, d. h. die Bürsten werden bei Bedarf an die Walze heran geschwenkt. Um einen hinreichenden Reinigungseffekt zu erzielen, werden die als Rotationsbürsten ausgebildeten Bürsten von Hydromotoren angetrieben. Die Variation der Drehzahl der Bürsten führt zu einer einstellbaren Relativbewegung zwischen der Arbeitswalzenoberfläche und den Reinigungsborsten der Bürste.The brushes can be pivoted on or off by means of hydraulic cylinders, d. H. the brushes are pivoted when needed to the roller. In order to achieve a sufficient cleaning effect, the brushes designed as rotary brushes are driven by hydraulic motors. The variation in the speed of the brushes results in adjustable relative movement between the work roll surface and the cleaning bristles of the brush.
Das Zusammenwirken einer Rotationsbürste mit einer Arbeitswalze ist beispielsweise aus der
Die
Die
Die
Die Anforderungen an einen hinreichenden Reinigungseffekt führen zu leistungsstarken Hydromotoren mit hoher Leistung, was hohe Systemdrücke des Arbeitsfluids (Öl) bei großen Volumenströmen bedingt. Die Druckfluidversorgungsquelle muss dafür einen hinreichend hohen Fluiddruck bereitstellen. Um ein vorgegebenes Drehzahl- und Drehmomentprofil beim Antrieb der Bürste fahren zu können, wird hierbei mittels der Druckfluidversorgungsquelle ein solch großer Fluiddruck bereitgestellt, der während aller Betriebszustände der Bürstenanlage ausreichend ist. Hierdurch ergibt sich durch die größeren Motoren ein erheblicher Wärmeeintrag in das System und in der Folge eine hohe Verlustleistung, die durch entsprechend groß bauende Kühler abgeführt werden muss. Entsprechend hoch ist auch der Energiebedarf.The requirements for a sufficient cleaning effect lead to high-performance hydraulic motors with high performance, which causes high system pressures of the working fluid (oil) at high flow rates. The source of pressurized fluid must provide a sufficiently high fluid pressure for this. In order to be able to drive a predetermined speed and torque profile when the brush is driven, in this case by means of the pressure fluid supply source such a large fluid pressure is provided which is sufficient during all operating states of the brush system. This results from the larger engines a significant heat input into the system and in consequence a high power loss, which must be dissipated by correspondingly large-sized radiator. The energy requirement is correspondingly high.
Der für den Betrieb der Hydromotoren für den Bürstenantrieb benötigte Systemdruck wird also auf konstantem Niveau von der Druckfluidversorgungsquelle bereitgestellt. Nachteilig ist bei dieser Lösung, dass – bedingt durch die Druckdifferenz zwischen Ein- und Auslaufseite des Antriebs – große Verluste im Leerlauf der Bürsten entstehen. Bei einer Erhöhung des Systemdrucks erhöhen sich diese Verluste in beachtlicher Weise.The system pressure required for the operation of the brush drive hydraulic motors is therefore provided at a constant level by the pressure fluid supply source. A disadvantage of this solution that - caused by the pressure difference between inlet and outlet side of the drive - large losses in the idling of the brushes. As the system pressure increases, these losses increase considerably.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine entsprechende Bürstenanlage bereitzustellen, so dass auch große Hydromotoren für den Bürstenantrieb ausreichend mit Arbeitsfluid versorgt werden, dass allerdings im Vergleich mit der vorbekannten Lösung der Wärmeeintrag in das System vermindert und im übrigen auch der Energiebedarf reduziert werden.The invention has for its object to provide a method of the type mentioned above and a corresponding brush system, so that even large hydraulic motors for the brush drive are sufficiently supplied with working fluid that, however, reduced in comparison with the previously known solution, the heat input into the system and the rest also the energy requirement can be reduced.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist verfahrensgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist:
- a) Erfassen der von der Bürste auf die Arbeitswalze aufgebrachte Last und/oder der von der Bürste aufgewendeten Leistung;
- b) Bestimmung eines für die Aufbringung der Last oder Aufwendung der Leistung der Bürste erforderlichen Arbeitsdrucks des Arbeitsfluids;
- c) Vergleichen des erforderlichen Arbeitsdrucks mit dem Basisdruck;
- d) Reduzierung der Antriebsleistung des Antriebsmotors der Druckfluidversorgungsquelle, wenn der Arbeitsdruck, unter Berücksichtigung einer Toleranz, geringer ist als der Basisdruck und Erhöhung der Antriebsleistung des Antriebsmotors der Druckfluidversorgungsquelle, wenn der Arbeitsdruck, unter Berücksichtigung einer Toleranz, höher ist als der Basisdruck.
- a) detecting the load applied by the brush to the work roll and / or the power consumed by the brush;
- b) determining a working pressure of the working fluid required to apply the load or to apply the power of the brush;
- c) comparing the required working pressure with the base pressure;
- d) Reduction of the drive power of the drive motor of the pressure fluid supply source, when the working pressure, taking into account a tolerance, is lower than the base pressure and increase the driving power of the drive motor of the pressure fluid supply source when the working pressure, taking into account a tolerance, is higher than the base pressure.
Die besagten Schritte a) bis d) werden dabei im Sinne einer Regelung ständig durchlaufend ausgeführt, um den Basisdruck auf dem gewünschten Niveau zu halten. Demgemäß werden die Schritte a) bis d) wiederholt, nachdem Schritt d) erreicht ist. Befindet sich der Basisdruck auf dem Niveau des Arbeitsdrucks, d. h. ergibt der Vergleich gemäß Schritt c) als Differenz Null, erfolgt entsprechend keine Beeinflussung der Arbeitsleistung des Antriebsmotors.The said steps a) to d) are carried out continuously in the sense of a regulation in order to keep the base pressure at the desired level. Accordingly, steps a) to d) are repeated after step d) is reached. If the base pressure is at the level of the working pressure, d. H. If the comparison according to step c) results in a difference of zero, no corresponding effect is made on the working power of the drive motor.
Weiterbildungsgemäß kann ein Mindestdruck vorgegeben werden, der in jedem Falle hinter der Pumpe aufrecht erhalten wird.According to training, a minimum pressure can be specified, which is maintained in any case behind the pump.
Bei obigem Schritt a) kann eine Andruckkraft der Bürste gegen die Arbeitswalze erfasst werden. Möglich ist es auch, dass im Rahmen dieses Schritts die Antriebsleistung erfasst wird, mit der die Bürste angetrieben wird. Ferner kann hier auch das Drehmoment erfasst werden, mit der die Bürste vom Hydromotor angetrieben wird.In the above step a), a pressing force of the brush against the work roll can be detected. It is also possible that in this step, the drive power is detected, with which the brush is driven. Furthermore, here also the torque can be detected, with which the brush is driven by the hydraulic motor.
Das Verfahren kommt bevorzugt beim Walmwalzen von Aluminium bzw. von Aluminiumlegierungen zum Einsatz.The method is preferably used in roll rolling of aluminum or aluminum alloys.
Die vorgeschlagene gattungsgemäß aufgebaute Bürstenanlage sieht erfindungsgemäß Mittel vor, mit denen die von der Bürste auf die Arbeitswalze aufgebrachte Last und/oder die von der Bürste aufgewendeten Leistung gemessen werden kann, sowie eine Regeleinrichtung, mit der der Basisdruck in Abhängigkeit der gemessenen Last und/oder Leistung geregelt werden kann.According to the invention, the proposed generic brush arrangement provides means by which the load applied by the brush to the work roll and / or the power consumed by the brush can be measured, as well as a control device with which the base pressure is measured as a function of the measured load and / or Performance can be regulated.
Die Mittel können zur Messung einer Andruckkraft der Bürste gegen die Arbeitswalze ausgebildet sein. Sie können auch zur Messung der Antriebsleistung der Bürste ausgebildet sein.The means may be designed to measure a pressing force of the brush against the work roll. They can also be designed to measure the drive power of the brush.
Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass die hydraulischen Bürstenantriebe mit einem Systemdruck (Basisdruck) – bereitgestellt von der Druckfluidversorgungsquelle – versorgt werden, der dem Lastdruck (Arbeitsdruck) des Hydromotors angepasst ist. Diese Anpassung erfolgt in einem geschlossenen Regelkreis. Hierzu erfolgt eine Messung der Last („load sensing”), unter der der Hydromotor steht.According to the invention, it is thus provided that the hydraulic brush drives are supplied with a system pressure (base pressure) provided by the pressure fluid supply source, which is adapted to the load pressure (working pressure) of the hydraulic motor. This adaptation takes place in a closed loop. For this purpose, a measurement of the load ("load sensing"), under which the hydraulic motor is.
In den relativ langen Zeiten, in denen die Bürsten nicht aktiv sind, wird erfindungsgemäß also gezielt der Systemdruck (Basisdruck) in der Druckfluidversorgungsquelle reduziert. Die Verluste der Hydromotoren werden also verringert, indem das Druckniveau (der Basisdruck) in der Zeit, in der die Bürsten passiv sind, abgesenkt wird. Dies erfolgt geregelt durch Messung der Last, die an der Bürste anliegt.In the relatively long periods in which the brushes are not active, the system pressure (base pressure) in the pressure fluid supply source is thus purposefully reduced according to the invention. The losses of the hydraulic motors are thus reduced by the pressure level (the base pressure) in the time in which the brushes are passive, is lowered. This is controlled by measuring the load applied to the brush.
Dabei bietet der separate Systemdruck für die Bürstenantriebe die Möglichkeit, eine eventuelle Verringerung der Dynamik – bedingt durch die zeitweise Druckminderung – auszugleichen, indem ein zusätzliches Ventil integriert wird. Dieses belastungsabhäng gesteuerte Ventil („load sensing”-Ventil) wird in die bestehende Druckfluidversorgung eingebunden. Dieses Ventil ist bevorzugt über einen Magneten angebracht und lässt sich daher einfach positionieren.The separate system pressure for the brush drives offers the possibility of compensating for a possible reduction in dynamics - due to the temporary reduction in pressure - by integrating an additional valve. This load-sensing valve is incorporated into the existing pressurized fluid supply. This valve is preferably mounted over a magnet and therefore can be easily positioned.
Die Ansteuerung des Ventils ist mit der Drehzahlregelung des Motors und der Reinigungsbedarfsregelung zwecks Erzielung eines optimalen Ergebnisses verknüpft.The control of the valve is linked to the engine speed control and the cleaning demand control for optimum results.
Die hydraulische Leistungsdichte des Systems kann somit flexibel erhöht werden, bei gleichbleibend kleiner Bauform der Antriebe und der Nebenaggregate.The hydraulic power density of the system can thus be increased flexibly, while maintaining the small size of the drives and ancillaries.
Ein weiterer positiver Effekt ist, dass ein Walzenwechsel aufgrund des beibehaltenen kleinen Bauraums vereinfacht werden kann.Another positive effect is that a roll change can be simplified due to the retained small space.
Bislang wurde stets ein konstant hohes Druckniveau in der Druckfluidversorgungsquelle aufrecht erhalten, obwohl der hohe Systemdruck meist nur für relativ kurze Zeiten – nämlich für die Reinigung der Walze – anliegen muss.So far, a constant high pressure level was always maintained in the pressure fluid supply source, although the high system pressure usually only for relatively short times - namely for the cleaning of the roller - must be present.
In vorteilhafter Weise wird hierdurch wesentlich weniger Energie für die Bürstenanlage benötigt. Ferner ist die Verlustwärme wesentlich reduziert. Damit ist es möglich, kleinere Wärmetauscher (Kühler) einzusetzen.Advantageously, this considerably less energy for the brush system is required. Furthermore, the heat loss is significantly reduced. This makes it possible to use smaller heat exchangers (radiators).
Es reicht für den vorliegenden Anwendungsfall auch ein zunächst geringer Basisdruck aus, der erst bei Anliegen einer Last an der Bürste hochgefahren wird.It is sufficient for the present application, an initially low base pressure, which is raised only when a load on the brush.
Bevorzugt kommen das Verfahren und die beschriebene Bürstenanlage beim Walzen von Aluminium-Legierungen zum Einsatz.Preferably, the method and the brush system described are used in the rolling of aluminum alloys.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen: In the drawings, an embodiment of the invention is shown. Show it:
In
Der Hydromotor
Um energieeffizient und mit geringem Energieeintrag in das System arbeiten zu können, ist folgendes Vorgehen vorgesehen:
Die auf die Arbeitswalze
The on the
Es erfolgt eine Bestimmung eines für die Aufbringung der Last oder Aufwendung der Leistung PB der Bürste
Das Drehmoment M der Bürsten ist hierbei eine Funktion der Drücke p1 und p0, letztlich von deren Differenz Δp, wohingegen die Drehzahl n eine Funktion der Leistung PB ist. Die Leistung PB wird in der dargestellten Vorrichtung mittels des Messmittels
Die hydraulische Leistung ist das Produkt aus Druck und Volumenstrom des Arbeitsfluids. Wird also beispielsweise der Volumenstrom des Hydrauliköls durch den Hydromotor
Am Ausgang der Druckversorgungsquelle
Sowohl der bestimmte Wert des Arbeitsdrucks p1 als auch der gemessene Basisdruck p0 werden einem Differenzbildner
Die ermittelte Differenz wird vom Differenzbildner
Somit erfolgt eine Reduzierung der Antriebsleistung PM des Antriebsmotors
Bei dieser Regelung kann eine Toleranz berücksichtigt werden, die der Regelung entsprechen vorgegeben wird. Demgemäß erfolgt erst dann eine Beeinflussung des Antriebsmotors
Demgemäß wird die Antriebsleistung PM des Antriebsmotors
Der erfindungsgemäß vorgesehene Weg, die Verluste im Leerlauf des Hydromotors zu reduzieren, besteht darin, im Leerlauf der Bürste das Druckniveau der Druckölversorgung, also den Basisdruck, abzusenken. Hierdurch wird bei dem üblichen variablen Arbeitsdruck erstmals auch der Systemdruck variabel eingestellt und nicht mehr konstant auf hohem Niveau gehalten. Vorgesehen ist, die thermischen Verluste der Hydromotoren
Bei mehreren Verbrauchern (Hydromotoren
In
Insgesamt kann so eine Reduzierung der thermischen Verluste von mehr als 30%, bevorzugt mehr als 50%, überaus bevorzugt von mehr als 60%, erreicht werden.Overall, such a reduction of the thermal losses of more than 30%, preferably more than 50%, more preferably more than 60%, can be achieved.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bürstenanlagebrush equipment
- 22
- Walzgerüstrolling mill
- 33
- Bürstebrush
- 44
- ArbeitswalzeStripper
- 55
- Hydromotorhydraulic motor
- 66
- DruckfluidversorgungsquellePressure fluid supply source
- 77
- Pumpepump
- 88th
- Antriebsmotordrive motor
- 99
- Regeleinrichtungcontrol device
- 1010
- Umwandlerconverter
- 1111
- Differenzbildnerdifferentiator
- 1212
- Messmittelmeasuring Equipment
- 1313
- Druckgeberthruster
- 1414
- Steuerungcontrol
- 1515
- Messmittel (p1)Measuring equipment (p1)
- 1616
- Messmittel (p0)Measuring equipment (p0)
- p0p0
- Basisdruckbase pressure
- p1p1
- Arbeitsdruckworking pressure
- PBPB
- Leistungpower
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- Antriebsleistung des AntriebsmotorsDrive power of the drive motor
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Legal Events
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Representative=s name: HEMMERICH & KOLLEGEN, DE |
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R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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Owner name: SMS GROUP GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SMS SIEMAG AG, 40237 DUESSELDORF, DE |
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: HEMMERICH & KOLLEGEN, DE |
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R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |