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Drehzahlsteuerung zum zub und schlingenfreien Walzen von Walzgut auf
mehradrigen kontinuierlichen Walzenstraßen Beim Durchlaufen kontinuierlicher Walzenstraßen
mit hintereinander angeordneten Walzgerüsten befindet sich das Walzgut im allgemeinen
zu gleicher Zeit in mehreren Walzgerüsten. Durch den von den Walzen ausgeübten Druck
wird das Walzgut beim Durchlaufen durch den Walzspalt gestreckt. Daher muß das Walzenpaar
des folgenden Gerüstes stets eine größere Umlaufgeschwindigkeit haben als das Walzenpaar
des vorhergehenden Gerüstes. Aus diesem Grunde ist es notwendig, die Drehzahleinstellung
.der für die einzelnen Gerüste oder Gerüstgruppen vorgesehenen Antriebsmotoren den
Arbeitserfordernissen möglichst genau anzupassen, denn nur so können Stauungen oder
unerwünschte Zugbeanspruchungen des Walzgutes vermieden werden.
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Für einadrige kontinuierliche Walzenstraßen ist es seit langem bekannt,
das Abfallen der Drehzahlen von Walzmotoren bei plötzlich eintretenden Belastungen
mittels Regelschaltungen zu verhindern und die Verhältnisse der Drehzahlen der aufeinanderfolgenden
Motoren konstant zu halten. So ist bereits vorgeschlagen worden, die Drehzahlen
der noch leer laufenden Motoren bereits vor Eintreten der Belastung auf die voraussichtliche
Belastungsdrehzahl herabzusetzen. Es ist auch bekannt, zur Ausregelung von Drehzahldifferenzen
einen Regelimpuls, der einem der Antriebsmotoren erteilt wird, zwangläufig oder
gleichzeitig auf alle oder einen Teil der übrigen Antriebsmotoren zu übertragen.
Es ist ferner bekannt, Drehzahldifferenzen benachbarter Antriebsmotoren durch zusätzliche
Regeleinrichtungen in Abhängigkeit von der Änderung der Belastung auszuregeln.
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Schließlich ist es auch bekannt, bei einadrigen kontinuierlichen Walzenstraßen
in Abhängigkeit von der Belastung des jeweils vorangehenden Motors die Drehzahl
des in der Walzrichtung folgenden Motors zu erhöhen. Durch diese Maßnahme soll verhindert
werden, daß beim Eintritt des Walzgutes in ein Walzgerüst die Drehzahl des zugehörigen
Motors abfällt, während die Drehzahl des nachfolgenden Motors praktisch unverändert
bleiben würde. Um den gewünschten Zweck zu erreichen, wird daher nach diesem Vorschlag
die Drehzahl jedes Motors zunächst niedriger eingestellt als die Drehzahl, welche
der durch die Längenänderungen des Walzgutes bedingten tatsächlichen Walzgeschwindigkeit
entsprechen würde.
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Alle diese bekannten Maßnahmen haben jedoch lediglich zum Ziel, die
Drehzahlverhältnisse der Motoren während des Walzens möglichst genau einzuhalten.
Sie gelten zudem nur für einadrige kontinuierliche Walzenstraßen. Diese bekannten
Maßnahmen und Einrichtungen genügen jedoch nicht, um fehlerfreies Walzen auf mehradrigen
kontinuierlichen Walzenstraßen zu gewährleisten. Selbst wenn nämlich die Drehzahlverhältnisse
der Antriebsmotoren genau eingehalten wurden, trat beim Durchlaufen des Walzgutes
auf mehradrigen kontinuierlichen Walzenstraßen dennoch unerwünschte Zug- oder Schlingenbildung
auf.
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Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung
geht dazu von der folgenden Erkenntnis aus: Mehradrige kontinuierliche Walzenstraßen
werden im allgemeinen gestaffelt beschickt. Es sind somit im allgemeinen nicht in
sämtlichen Gerüsten der Straße auch sämtliche Adern zur gleichen Zeit besetzt. Wird
nun während des Walzvorganges bei einem Gerüst, dessen Adern nicht sämtlich besetzt
sind - beispielsweise in den Walzspalt des ersten Gerüstes -, Walzgut in eine weitere
Ader eingeführt, so vergrößert sich infolge der Veränderung des Walzdruckes und
der Walzendurchbiegung der Walzspalt dieses Gerüstes. Die Kaliber dieses Gerüstes
weisen mithin vom Beginn des Einführens des Walzgutes an einen größeren Querschnitt
mit der Wirkung auf, daß Rückstau und Voreilung geändert werden. Die Walzgeschwindigkeit,
mit der das Walzgut in das erste Gerüst eingezogen wird, wird überwiegend durch
den Rückstau beeinflußt. Eine Vergrößerung des Kalibers hat aber eine Verringerung
des Rückstaus und mithin eine Vergrößerung der Einzugsgeschwindigkeit des Walzgutes
in das Kaliber des ersten Gerüstes zur Folge. Die Austrittsgeschwindigkeit bleibt
praktisch konstant. Wird das Walzgut auf der neubesetzten Ader nach Durchlaufen
des
ersten Gerüstes in den Walzspalt des folgenden Gerüstes eingezogen, so wird auch
der Querschnitt sämtlicher Kaliber in diesem Gerüst vergrößert. Dadurch wird gleichfalls
die Einzugsgeschwindigkeit in das Kaliber des in der Walzrichtung folgenden Gerüstes
größer. Nun erfolgt jedoch die sprunghafte Änderung des Kaliberquerschnittes beim
Einziehen von Walzgut in eine der neu besetzten Adern nicht in allen Gerüsten um
den gleichen Prozentsatz, so daß Zug- oder Schlingenbildung die Folge ist.
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Da aber durch Zugbeanspruchung oder Schlingenbildung die Güte des
Walzgutes erheblich beeinträchtigt wird, besteht die Aufgabe der Erfindung darin,
dies zu vermeiden und die Drehzahlen der Antriebsmotoren für mehradrige kontinuierliche
Walzenstraßen den durch die wechselnden Aderbesetzungen hervorgerufenen Schwankungen
der Walzgutgeschwindigkeit anzupassen.
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Bei der neuen Drehzahlsteuerung werden die Drehzahlen der Motoren
für die einzelnen Gerüste oder Gerüstgruppen mittels Regelkreisen mit in Parallelschaltung
an einer Leitspannung liegenden Sollwertpotentiometern von der Belastung unabhängig
geregelt. Dabei werden erfindungsgemäß die Drehzahlverhältnisse der Antriebsmotoren
für je zwei aufeinanderfolgende Gerüste oder Gerüstgruppen mittels in den Leitspannungskreis
geschalteter Korrekturwiderstände, an welche von der Aderbesetzung der Gerüste oder
Gerüstgruppen abhängige Spannungen gelegt werden, automatisch verändert, so daß
zwischen den Gerüsten auf das Walzgut keinerlei Zug ausgeübt wird und ohne daß Schlingenbildung
entsteht.
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Die an die Korrekturwiderstände gelegten Spannungen sind dabei entweder
von der mit der veränderlichen Aderbesetzung abhängigen Strombelastung der Antriebsmotoren,
der Walzdruckänderung oder der Änderung der Walzenkaliber abhängig.
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Bei der neuen Drehzahlsteuerung werden die Drehzahlen der Motoren
in an sich bekannter Weise durch Vergleich der an den Motoren auftretenden Istwertspannungen
mit den an den Sollwertpotentiometern abgegriffenen Spannungen mittels in den Regelkreisen
liegender Regler konstant gehalten. Zur Konstanthaltung der Drehzahlen liegen die
Sollwertpotentiometer parallel geschaltet in einem unter konstanter Spannung gehaltenen
Leitspannungskreis. Erfindungsgemäß sind nun bei der neuen Drehzahlsteuerung in
dem Leitstromkreis Korrekturwiderstände derart hintereinandergeschaltet, daß je
ein Korrekturwiderstand zwischen je zwei Sollwertpotentiometern liegt.
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Die an die erfindungsgemäß geschalteten Korrekturwiderstände gelegten
Spannungen werden in besonders einfacher Weise dadurch erzeugt, daß die einzelnen
Korrekturwiderstände über Gleichstromwandler mit den Ankerstromkreisen der jeweils
zugehörigen Antriebsmotoren induktiv gekoppelt sind. Zweckmäßig sind die Korrekturwiderstände
in dem Leitspannungskreis hintereinandergeschaltet, so daß eine Änderung der Spannung
an einem der Korrekturwiderstände eine Änderung der Drehzahlen sämtlicher Antriebsmotoren
bis auf den die Spannung erzeugenden Motor hervorruft.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, die an den Korrekturwiderständen
liegenden Spannungen in Abhängigkeit von der Kaliberhöhe oder am Walzdruck zu erzeugen.
Das kann in bekannter Weise durch Verwendung von Fotozellen oder Druckmeßdosen unter
Stromverstärkung geschehen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen an Hand der Zeichnung erläutert
werden. In der Zeichnung ist ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der neuen
Drehzahlsteuerung für eine mehradrige kontinuierliche Walzenstraße mit Einzelantrieben
dargestellt. Es zeigt Fig. l einen Leitspannungskreis mit den Korrekturwiderständen,
mit einem Regelkreis für einen Motor sowie einen mit dem Ankerstromkreis eines Motors
verbundenen Korrekturstromkreis zur Änderung der Drehzahlverhältnisse in Abhängigkeit
von der Aderbesetzung, ferner die zugehörige Walzenstraße, Fig.2 die neue Drehzahlsteuerung,
bei der die Leitspannung bei einem in .der Mitte der Straße liegenden Motor zugeführt
wird, Fig. 3 die neue Drehzahlsteuerung, bei der der eine Zweig für .die Zuführung
der Leitspannung an dem Abgriff des zu einem in der Mitte der Straße liegenden Antriebsmotor
gehörigen Korrekturwiderstandes liegt.
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Zum zug- und schlingenfreien Walzen kommt es darauf an, daß die Drehzahlen
der Antriebsmotoren bei der Belastung, die durch .das Einlaufen des Walzgutes in
das Kaliber des zugehörigen Gerüstes verursacht wird, nicht abfallen. Die Verhältnisse
der Drehzahlen der Antriebsmotoren zueinander müssen daher konstant bleiben. Zur
Aufrechterhaltung der Drehzahlverhältnisse ist - wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen
ist - ein unter konstanter Spannung 8
liegender Leitspannungskreis mit parallel
geschalteten Sollwertpotentiometern 11 bis 15 vorgesehen. Zum Ausregeln
der Motordrehzahlen ist mit jedem Motor eine Tachodynamomaschine 41 gekuppelt, durch
die eine der Motordrehzahl entsprechende Istwertspannung erzeugt wird. Diese Istwertspannung
ist gegen die Sollwertspannung 21 geschaltet. Die bei Abweichungen der Istwerte
von den Sollwerten entstehenden Differenzspannungen sind - wie in Fig. 1 für Motor
1 dargestellt ist - über Regler 51 an die Gitter des im Ankerstromkreis eines
jeden Antriebsmotors liegenden Stromrichters 61 gelegt. Dadurch wird jede Abweichung
von dem eingestellten Drehzahlverhältnis automatisch ausgeregelt.
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Das gleichbleibende Verhältnis der Drehzahlen der Antriebsmotoren
ist jedoch bei mehradrigen kontinuierlichen Walzenstraßen dann unerwünscht, wenn
die Belastung der Motoren durch Ausfall oder Hinzunahme einer oder mehrerer Walzadern
geändert wird. Beim Ausfall einer Walzader z. B. wird das Kaliber des zunächst betroffenen
Gerüstes verkleinert. Dadurch wird eine Änderung des Rückstaus und der Voreilung
mit der Wirkung verursacht, .daß auch die Walzgutgeschwindigkeit des das Gerüst
durchlaufenden Walzgutes geändert wird. Für die Dauer der Belastungsänderung ist
es daher notwendig, das Verhältnis der Drehzahlen der Motoren zu ändern.
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Zu diesem Zweck sind .erfindungsgemäß in dem Leitspannungskreis zwischen
je zwei Sollwertpotentiometern - wie am besten aus Fig. 1 erkennbar - Widerstände
31 bis 34 geschaltet. An diese Korrekturwiderstände 31 bis 34 werden Spannungen
mit der Wirkung gelegt, die Drehzahlen der Motosen
2 bis 5 den
durch die unterschiedliche Aderbesetzung hervorgerufenen Änderungen von Rückstau
und Voreilung des Walzgutes in den noch besetzten Adern und der dadurch verursachten
Änderung der Walzgutgeschwindigkeit anzupassen.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Korrekturspannung
für den Korrekturwiderstand 31 von einem mit dem Ankerstromkreis induktiv gekoppelten
Gleichstromwandler 71 geliefert. Ebenso sind - wie in der Zeichnung nicht dargestellt
ist - die Korrekturwiderstände 32 bis 34 mit dem Ankerstromkreis des jeweils zugehörigen
Antriebsmotors induktiv gekoppelt. Sinkt beispielsweise durch Ausfall einer oder
mehrerer Walzadern am Gerüst 81 die Belastung des Antriebsmotors 1, so wird wegen
der induktiven Kopplung des Korrekturstromkreises mit dem Ankerstromkreis die Korrekturspannung
am Widerstand 31 ebenfalls verkleinert. Da die Korrekturspannung der Leitspannung
8 entgegengerichtet ist, wird bei Spannungsabfall im Ankerstromkreis des Motors
an dem Korrekturwiderstand 31 eine der Leitspannung 8 entgegengerichtete kleinere
Spannung erzeugt. Dadurch werden die Spannungen an den Sollwertpotentiometern 12
bis 15 erhöht. Die Folge davon ist eine Erhöhung der Drehzahlen der Antriebsmotoren
2 bis 5. Es wird also das Drehzahlverhältnis zwischen dem Antriebsmotor 1 und den
folgenden Antriebsmotoren mit dem Ziele verändert, die Drehzahlen der Walzgutgeschwindigkeit
anzupassen, die aus den angegebenen Gründen größer wird, sobald das Walzgut das
Gerüst 81 auf der frei werdenden Ader durchlaufen hat. Hingegen werden die Drehzahlverhältnisse
zwischen den Motoren 2 bis 5 unverändert beibehalten, obschon die Drehzahlen der
Antriebsmotoren selbst in Abhängigkeit von der Korrekturspannung 31 erhöht werden.
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Aus dem Schaltschema .der Fig. 1 ist ohne weiteres ersichtlich, daß
die Drehzahlverhältnisse zwischen den Antriebsmotoren 2 bis 5 bei Änderung der Belastung
in gleicher Weise durch Änderungen der Korrekturspannungen 32 bis 34 automatisch
verändert werden.
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Sobald im Gerüst 81 die bisher freien Adern besetzt werden, wird umgekehrt
die Korrekturspannung 31 erhöht. Das hat zur Folge, daß die Drehzahl des Antriebsmotors
für das folgende Gerüst 82 herabgesetzt wird. In gleicher Weise werden auch die
Drehzahlen der übrigen Antriebsmotoren für die Gerüste 83 bis 85 durch die neue
Drehzahlsteuerung verändert.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der neuen Drehzahlsteuerung besteht
darin, daß die Leitspannung 8 nicht beim ersten Motor zugeführt wird, sondern -
wie aus dem in Fig.2 dargestellten Schaltschema ersichtlich - an ein zu einem beliebigen
Motor der Walzenstraße gehörendes Sol'lwertpotentiometer. In Fig. 2 wird die Leitspannung
8 bei .äem Sollwertpotentiometer 14 zugeführt. Durch diese Maßnahme bleibt
die Drehzahl des zugehörigen Motors 4 konstant. Eine Änderung der Korrekturspannungen
31 bis 36 ist dadurch auf sie ohne Einfiuß. Diese Ausführungsform ist gegenüber
dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel deshalb vorteilhaft, weil bei Zuführung der
Leitspannung 8 beim ersten Gerüst entsprechend Fig. 1 die Drehzahlen des Antriebsmotors
des letzten Gerüstes wegen der additiven Wirkung der Korrekturspannungen sehr starken
Schwankungen unterworfen sind. Wird die Uitspannung 8 hingegen bei dem in der Mitte
der Straße liegenden Gerüst 14 zugeführt, so werden bei Änderungen der Belastung
des Motors 4 die Drehzahlen der Antriebsmotoren 1 bis 3 automatisch in entgegengesetzter
Richtung geändert wie die Drehzahlen der Motoren 5 bis 7. Werden also beispielsweise
die Drehzahlen der Motoren 1 bis 3 erniedrigt, so werden die Drehzahlen der Motoren
5 bis 7 erhöht.
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Das Schaltschema einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der neuen
Drehzahlsteuerung für mehradrige kontinuierliche Walzenstraßen ist in Fig. 3 dargestellt.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Leitspannung 8 bei dem zum Motor 4
gehörenden Sollwertpotentiometer 14 zugeführt. Dieses ist jedoch mit dem Abgriff'
A des Korrekturpotentiometers 34 verbunden. Auch in diesem Falle bleibt die Drehzahl
des Motors 4 unbeeinflußt durch Belastungsänderungen an anderen Motoren. Bei dieser
Ausführung wirkt, wie aus der Darstellung ohne weiteres erkennbar, eine Teil-Korrekturspannung
des Potentiometers 34 auf die vor dem Motor 4 liegenden Antriebsmotoren und die
verbleibende Teil-Korrekturspannung auf die hinter dem Motor 4 liegenden Antriebsmotoren.
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Die neue Drehzahlsteuerung für mehradrige kontinuierliche Walzenstraßen
erlaubt somit eine genaue Anpassung an die jeweils vorliegenden betrieblichen Verhältnisse.
Sie ermöglicht die automatische Steuerung der Straße unter Berücksichtigung der
Aderbesetzung. Mit Hilfe der neuen Drehzahlsteuerung wird daher schlingenfreies
und zugfreies Walzen von Walzgut auf mehradrigen kontinuierlichen Walzenstraßen
ermöglicht.