DE1293114B - Verfahren zum Beeinflussen der Walztemperatur beim Fertigwalzen eines ueber seine Laenge abnehmende Temperatur aufweisenden Warmbandes - Google Patents

Description

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine Fertigstraße in schematischer Darstellung von der Seite gesehen mit Auslaufrollgang und Haspel, in

F i g. 2 ebenfalls in schematischer Darstellung die Anstellvorrichtung eines Gerüstes nach Fig. 1, in

Fig.3 ein Steuerschaltbild für die verfahrensgemäße Steuerung der Straße nach Fig. 1 und in

F i g. 4 ein Steuerdiagramm der Bandgeschwindigkeit im Verhältnis zur Länge des Bandes.

Das in Fig.l mit S bezeichnete Band wird in

straße auftretenden, verhältnismäßig starken Wärme-io dieses Differenzwertes kann kontinierlich oder in verlustunterschiede zwischen Bandanfang und -ende zeitlich festgelegten Abständen erfolgen, dadurch auszugleichen, daß in einem Gerüst mit anschließender freier Auslaufmöglichkeit vor dem Beginn des Fertigwalzens der Bandanfang mit einer
geringeren Geschwindigkeit durch das oder die Ge- 15
rüste geführt wurde als das Bandende. Bei richtiger
Einsteuerung dieser unterschiedlichen Geschwindigkeiten sollte nach diesem Verfahren ein über seine
gesamte Länge etwa die gleiche Temperatur aufweisendes Band entstehen, daß anschließend maßhaltig 20
fertiggewalzt werden konnte. Die absolute Höhe
der eingesteuerten Temperaturen spielte bei diesem
Verfahren keine Rolle und konnte auch nicht beeinflußt werden, da sie von den in den vorhergehenden
Walzstichen entstandenen Werte bestimmt wurde. 25 einer sechsgerüstigen Quarto-Fertigstraße fertigge-

Nach einem anderen Verfahren sollte das durchweg walzt, die aus den Gerüsten 11,12, 13, 14, 15 und 16 zu große Temperaturgefälle zwischen Bandanfang und dem Auslaufrollgang 17 mit den beiden Haspeln und Bandende vor dem Einlauf des Bandes in die 18 und 19 besteht.

Fertigstraße im letzten Vorgerüst ebenfalls bei freiem An den Motoren 21 für die Gerüste sind Tacho-

Ein- und Auslauf des Bandes in dieses Vorgerüst 30 meter 22 angeordnet. Der Tachometer des Gerüstes 16 durch entsprechende Verringerung der Walzgeschwin- steht über einem Radsatz 23 mit einem Geber 25 in digkeit verringert werden, und zwar so, daß das er- Verbindung. Die Rollen des Auslaufrollgangs 17 werreichte kleinere Temperaturgefälle genau dem für den von den' Motoren 26 angetrieben. Oberhalb des das Fertigwalzen in der sich anschließenden konti- Rollgangs ist eine bekannte Anordnung von Spritznuierlichen Fertigstraße erforderlichen Temperatur- 35 wasserdüsen 25 zur Kühlung des Bandes vorgesehen, gefalle entsprach. Auch bei diesem Verfahren sollte Die Haspeln 18 und 19 werden von den Motoren 28 und konnte der absolute Wert der Temperaturen angetrieben. Die Steuerung dieser Motoren erfolgt in aus den obenerwähnten Gründen nicht beeinflußt Abhängigkeit von den Signalen des Gebers 25 am werden. Gerüst 16, Die Temperaturmeßgeräte 30, 31 und 32

Beide Verfahren verfolgten praktisch das gleiche 40 befinden sich an der Einlaufseite der Straße, an der Ziel, nämlich den Temperaturverlauf über die Länge Auslaufseite der Straße und an der Einlaufseite des des Bandes vor dessen Fertigwalzung so zu beein- Haspels 18. Zusätzlich ist ein Banddickenmeßgerät 33 flüssen, daß während des Fertigwalzprozesses selbst an der Auslaufseite des Gerüstes 16 angeordnet, diese Temperaturunterschiede nicht mehr berück- Die Anstellvorrichtung nach F i g. 2 ist an jedem

sichtigt zu werden brauchten. 45 der Gerüste 11 bis 16 vorgesehen. Die Arbeitswalzen

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Gerüste sind hier mit 34 und die Stützwalzen mit für das Fertigwalzen nicht allein dieses Erreichen 35 bezeichnet. Das Einbaustück 36 der oberen Stützeines geringeren Temperaturgefälles bzw. einer gleich- walze 35 wird von der Anstellspindel 37 beaufschlagt, mäßigen Temperatur über die Bandlänge von Be- Am oberen Ende dieser Spindel ist ein Stirnrad 38 deutung sind, sondern zusätzlich die Einsteuerung 50 vorgesehen, das Von einer Schnecke 39 angetrieben eines vorgegebenen absoluten Temperaturwertes in wird, die ihrerseits über ein Getriebe 41 mit dem KoI-das Band und dessen Einhaltung. Diese Einsteuerung benzylinderaggregat 42 und einem Elektromotor 43 ist, wie die Erfindung erkannt hat, beim Fertigwalzen in Verbindung steht. Motor und Kolbenzylinderaggrein einer kontinuierlichen Fertigstraße möglich, indem gat steuern die Anstellung in bekannter Weise in Verdie Walzgeschwindigkeit in der Fertigstraße in Ab- 55 bindung mit der Banddickenmeßvorrichtung 33. hängigkeit von der Differenz zwischen der Isttempe- Die nicht zur Erfindung gehörende Banddicken-

ratur und einer voreinstellbaren Solltemperatur des regelvorrichtung soll die aus der Steigerung der WaIz-Bandes im Sinne einer den Sollwert erreichenden Band- geschwindigkeit gegebenenfalls herrührenden nachtemperatur beschleunigt oder verlangsamt wird. teiligen Beeinflussungen der Dicke des Bandes aus-

Eine derart gesteuerte Fertigstraße wirkt unter 60 gleichen. Normalerweise sind jedoch diese Einflüsse auf entsprechender Ausnutzung der Abstrahlung" des die Banddicke geringer als die Dickenunterschiede, Bandes zwischen den Gerüsten, der Konvektion die sich aus dem Temperaturgefälle zwischen Bandzwischen Walze und Walzgutoberfläche und der bei anfang und Bandende ergeben, der Querschnittsabnahme frei werdenden Wärme wie Die Motoren 21, 26 und 28 für die Fertigstraße, das

ein steuerbarer Wärmeaustauscher und in besonderen 65 Gerüst 14, der Rollgang 17 und die Haspeln 18 und 19 Fällen sogar wie ein steuerbares Aufheizaggregat. werden in bekannter Weise so gesteuert, daß ihre Es besteht dabei die Möglichkeit, jeweils den absolu- Geschwindigkeit proportional, aber im Gleichlauf ten Temperaturwert in das Band einzusteuern und veränderbar ist. Ebenso kann in bekannter Weise die

Leistung der Bandkühlvorrichtung 27 der Geschwindigkeit der Straße angepaßt werden.

Die Änderung der Geschwindigkeit der Straße kann manuell oder automatisch durch Einstellung der Drehzahlen der Gerüste entsprechend den Temperaturmeßergebnissen erfolgen, beispielsweise, daß die Walzgeschwindigkeit der Gerüste der Fertigstraße schrittweise erhöht wird, bis die gewünschte Solltemperatur erreicht ist, oder daß die ermittelten Temperaturwerte mit früheren empirisch gewonnenen Werten verglichen und die Geschwindigkeitsänderungen nach einem daraus entwickelten Programm erfolgen.

In dem Schaltbild nach F i g. 3 ist das Temperaturmeßgerät 30 mit einem Verstärker 45 verbunden, der sein verstärktes Signal an den Verstärker 46 weitergibt, der seinerseits an einen dritten Verstärker 47 angeschlossen ist. Das Temperaturmeßgerät 31 gibt sein Signal an den Verstärker 45. Das Temperaturmeßgerät 32 in der Nähe des Haspels 18 ist mit dem Verstärker 48 verbunden und zusätzlich über das Haspelrelai 5© mit dem Verstärker 46. Die Ausgangsleitung des Verstärkers 45 steht mit einem Verstärker 51 in Verbindung, der manuell regulierbar ist. Die Ausgangsleitung dieses Verstärkers steht in Verbindung mit einem Leitservosystem 52, das seinerseits Signale an den Betriebsverstärker 53 weitergibt. Das Signal des Verstärkers 53 wird einem Widerstand 54 zugeführt, der in üblicher Weise über eine Rückkupplungsleitung 55 mit dem Verstärker 53 in Verbindung steht. Das Abgangssignal des Verstärkers 48 wird von dem Steuerelement 56 aufgenommen, das die Verstellvorrichtung 57 der Düsen der Kühlvorrichtung 27 steuert.

Der Verstärker 47 gibt sein Ausgangssignal an den Verstärker 58, der Steuerorgan für die Motordrehzahl 59 beeinflußt. Der Verstärker SS erhält ferner Signale von den Gleichrichtern 61 und 62, die ihrerseits Ausgangssignale an den Betriebsverstärker 63 abgeben, der mit dem Servosystem 64 verbunden ist, das Signale für den Verstärker 65 erzeugt, der seinerseits den Regler 66 beeinflußt. Die Drehzahlsteuerung 59 beeinflußt einen der Motoren 21 der Straße und damit auch dessen Tachometer 22, der seinerseits mit dem Verstärker 47 ift Verbindung steht.

Aus der Darstellung in F i g. 4 ergibt sich, daß ein Signal von dem Temperaturmeßgerät 31 durch die Verstärker 45, 46, 47 und 58 die Steuerung 59 wirksam macht, die die Geschwindigkeit der Motoren 21 beeinflußt, wodurch die Temperatur des Bandes auf den vorgegebenen Wert gebracht wird, der durch die manuell veränderbare Einstellung des Verstärkers 51 dargestellt wird. Die Signale der Temperaturmeßgeräte 30 und 31 bewirken über den Verstärker 47 und den Verstärker 58, daß die Steuerung 59 gegebenenfalls eine Änderung der Motordrehzahl herbeiführt, wenn ein Unterschied in den von den Meßgeräten 30 und 31 ermittelten Temperaturen des durchlaufenden Bandes festgestellt worden ist.

Der Wert der Auslaufgeschwindigkeit des Bandes aus dem letzten Gerüst der Fertigstraße läßt sich entsprechend der graphischen Darstellung in Fig. 4 rechnerisch ermitteln, wenn man von folgenden Annahmen ausgeht:

• P₁ stellt einen Punkt an der vorderen Kante des Bandes dar;

P₂ stellt irgendeinen anderen Punkt entlang des

Bandes dar;
Tent._Pi ist die Einlauftemperatur des Bandes am

ersten Fertiggerüst des Punktes P₁;
Tdel.p ist die Auslauftemperatur des Bandes am

letzten Fertiggerüst des Punktes P₁;
Tent.p ist die Einlauftemperatur des Bandes am

² ersten Fertiggemst des Punktes P₂;
TcIeLp₁ ist die Auslauftemperatur des Bandes am

² letzten Feriiggerüst des Punktes P₂;
A THp ist der Temperaturanstieg des Bandes an den Δ THp' Punkten P₁ und P₂ in der Fertigstraße in-

¹ folge der Wärmezufuhr durch das Reduzieren des Querschnitts;

JTC^₁ ist der Temperaturabfall des Bandes an den Δ TCp₂ Punkten P₁ und P₂ in der Fertigstraße infolge

der Leistungsverluste zwischen den Walzen und dem Band;

J TRp₁ ist der Temperaturabfall beim Durchlauf der Δ TRp₂ Punkte P₁ und P₂ durch die Fertigstraße in-

² folge von Strahlungsverlusten;

VAeLp_x ist die Geschwindigkeit der Punkte P₁ und P₂ Vdel.p beim Auslauf aus dem letzten Gerüst.

Als Lösung für die Auslauftemperatur des Punktes P₁ hat man

Tdel.p = Tent.p + Δ TH_P
' - ATC_Pi - ATR_P\

_P\.

Als Lösung für die Auslauftemperatur des Punktes P₂ hat man

Tdel.p = Tent.p + Δ TH_P

¹ - ATCpI - ATRp]. (2)

Um daher eine wesentliche Gleichmäßigkeit in der Temperatur zu erhalten, wenn die verschiedenen Punkte entlang der Länge des Bandes aus dem letzten Gerüst auslaufen, muß die Temperatur der Punkte untereinander gleich gemacht werden. Man setzt daher

Tdel.p = Tdel.p.

Da die Bandtemperaturerhöhung infolge, der Abnahmearbeit am Metall konstant ist und ungeachtet der Geschwindigkeiten für irgendein Abnahmeprogramm mit Ausnahme eines geringen Sekundäreffektes, bekommt man

Δ TH _p = Δ TH'

Wenn man dann die Gleichung (2) von der Gleichung (1) abzieht und vereinfacht, bekommt man die daraus resultierende Gleichung:

Tent.p = Tent.p = (ATCp₁ (ATC

ATR _Pl) ATR_h). (5)

Somit ist unter diesen Bedingungen die Temperatur an den Punkten P₁ und P₂ beim Auslauf aus dem letzten Fertiggerüst gleich. In gleichem Maße können die anderen Punkte entlang der Länge des Bandes P₃, P*, ^5» P_n auf der gleichen Temperatur gehalten werden.

Wenn die Differenz auf der rechten Gleichung (5) nicht der Differenz auf der linken Seite entspricht und demzufolge nicht die Bedingung erfüllt, die notwendig ist für gleiche Fertigtemperatur, dann ist es

möglich, die Werte von (A TCp₁ + Δ TRp₂) durch Änderung der Geschwindigkeit einer Fertigstraße zu ändern. Es folgt daraus, daß die Differenz zwischen dem Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (5) gleich gemacht werden kann zu der Differenz zwischen dem Ausdruck auf der linken Seite. Durch Erhöhung der Geschwindigkeit der Fertigstraße beispielsweise ist die Zeit, in der ein gegebener Teil des Bandes die Walzen des Gerüstes durchläuft, reduziert und demzufolge die Ableitungsverluste reduziert, da der Teil mit den Walzen für eine kürzere Zeitdauer in Berührung steht. In ähnlicher Weise reduziert eine Steigerung der Geschwindigkeit die Zeit für das Aussetzen eines gegebenen Teiles des Bandes beim Durchlaufen der Gerüststraßen, und demzufolge werden die Strahlungsverluste in diesen Bereichen reduziert.

Da deshalb die Verluste infolge von Ableitung und Strahlung Funktionen der Geschwindigkeiten Vdel._P\ und VcLeLp₁ für die Punkte P₁ und P₂ sind, gilt die folgende Gleichung:

(ATCp₁ + Δ TRp) = (ATCp₁+ ATR_P) Vdel.f

Wenn dies in Gleichung (5) eingesetzt wird, bekommt man folgendes:

Vdel.,

Tent._Pi - Tent._Pi = (A TC_Pi + Δ TR_P) ~ (Δ TC_P> + A TR_P) _y -,

die anders ausgedrückt

Vdel._D =-r

(ATCp₁ + ATRp) VdeLp,

p₁ ■+ Δ TRp) - (Tent._Pi - Tent.p)

ergibt.

Die Walzenstraße wird unter Berücksichtigung der vorstehenden Erläuterungen wie folgt betrieben: sobald das Band aus dem letzten, nicht dargestellten Gerüst der Vorstraße ausläuft, wird es zunächst von einem ebenfalls nicht dargestellten Verzögerungsrollgang übernommen. Auf diesem Verzögerungsrollgang kann das Band je nach der Notwendigkeit einer Reduzierung der Ausgangstemperatur festgehalten werden oder nicht. Sobald das Band in die Fertigstraße einläuft, wird die ursprüngliche Geschwindigkeit der Straße sowie die Geschwindigkeit des Auslaufrollgangs 17 zunächst niedrig gehalten, um sicherzustellen, daß das vordere Ende des Bandes richtig über den Rollgang geführt wird und in den Dorn der Haspel 18 bzw. 19 gelangt. Diese Geschwindigkeit liegt normalerweise zwischen 400 und 700 m/Min., je nach den Eigenheiten des zu walzenden Bandes. Die maximale Geschwindigkeit der Straße kann 1150 und mehr m/Min, erreichen.

Geht man von der Annahme aus, daß die gewünschte Walztemperatur des Bandes etwa bei 900° C liegt und daß ein Teil des vorderen Endes, das aus der Straße ausläuft, 927° C aufweist, wie dies das Meßgerät 31 feststellt und diese Temperatur von der im Verstärker 51 vorgewählten Temperatur abweicht, gelangt ein entsprechendes Signal zum Verstärker 47, der seinerseits den Verstärker 58 und damit die Geschwindigkeit der Steuerung 59 beeinflußt, die die Motoren 21 auf eine geringere Drehzahl bringt, bis die gemessene Temperatur des aus der Straße auslaufenden Bandes etwa 870° C beträgt. Die Motoren 26 des Auslaufrollgangs und die Motoren 28 der Haspeln 18 und 19 werden ebenfalls entsprechend verlangsamt und die Leistung der Düsen 27 herabgesetzt. Liegt die festgestellte Temperatur unterhalb der gewünschten Temperatur, dann kann die Geschwindigkeit der Straße innerhalb der Grenzen, die noch eine einwandfreie übergabe des Bandes zu den Haspeln gewährleisten, gesteigert werden und die Temperatur des aus dem letzten Gerüst auslaufenden Bandes zu erhöhen.

Sobald die gewünschte Temperaturhöhe erreicht ist, gibt das Temperaturmeßsystem ein Signal an die Steuerung 59, die die Drehzahlen der einzelnen Gerüste proportional im Gleichlauf erhöht, ebenso die des Auslaufrollganges und des Haspels sowie die Leistung der Düsen 27. Bis sich eine eingesteuerte Temperatur von etwa 900° C ergibt. Die Geschwindigkeitsveränderung braucht nicht stufenweise zu ererfolgen. Sie kann auch in zeitlich aufeinander abgestimmten Intervallen oder in einer einzigen Stufe erfolgen. Wenn der Unterschied in der Geschwindigkeit zwischen dem vorderen Teil des Bandes und dem restlichen Teil groß genug ist, läßt sich eine Umkehrung der Ausgangstemperaturbedingungen erreichen, so daß das hintere Ende des Bandes wärmer wird als dessen vorderes Ende beim Auslauf aus dem letzten Fertiggerüst.

Das erläuterte Verfahren läßt sich auch bei der kontinuierlichen Walzung von Nichteisenmetallen anwenden. .

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Beeinflussen der Walztemperatur beim Fertigwalzen eines über seine Länge abnehmende Temperaturen aufweisenden Warmbandes durch Ändern der Walzgeschwindigkeit während des Banddurehlaufes, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzgeschwindigkeit in der Fertigstraße in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Isttemperatur und einer voreinstellbaren Solltemperatur des Bandes im Sinne einer den Sollwert erreichenden Bandtemperatur beschleunigt oder verlangsamt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzguttemperatur als ein Differenzwert aus der .gleichzeitigen Messung der spezifischen Bandtemperatur beim Eintritt und beim Austritt aus der Fertigsträße bestimmt wird.

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3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, da- keit (Austrittsgeschwindigkeit) entsprechend der durch gekennzeichnet, daß die Messungen und Formel

die Bildung des jeweiligen Differenzwertes kontinuierlich und in zeitlich festgelegten Abständen y , , ( 1 TC_Pi + I TRp₁) VdeI._{P i}

erfolgen. ₅ ^e ·*» ~ JYfC_Pi + 1 TR_P) - (T7nt._Pi ~

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzgeschwindig- gesteuert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen