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Verfahren zum Regeln der Querschnittsabmessungen beim kontinuierlichen
Walzen von Draht oder Feinstahl Die Erfindung betrifft eine Walzenstrasse von Draht
und Feinstahl, bei welcher einer kontinuierlichen Vor- und Zwischenstrasse ein sogenannter
Fertigstrassenblock, in dem von Walzensatz zu Walzensatz unter Zug gewalzt wird,
nachgeordnet ist. Die Walzensätze sind in einem gemeinsamen, blockartigen Gehäuse
in HV-Anordnung angeordnet. In kontinuierlichen Drahtstrassen werden Fertigstrassen
bestimmter Typen verwendet. Legt man das Hauptgewicht auf toleranzhaltiges Walzgut,
werden Fertigstrassen in HV-Anordnung verwendet und zwischen den einzelnen Gerüsten
mit Schlingen gefahren. Beim Walzen mit Schlingen bauen sich die Querschnittsfehleraus
Vor-und Zwischenstrasse von Gerüst zu Gerüst ab. Derartige Fertigstrassen haben
den Nachteil, dass die Walzgeschwindigkeit nicht über 3o m/s gesteigert werden kann
und pro Ader eine aufwendige Fertigstrasse notwendig ist. In der Weiterentwicklung
wurde dieser Typ von Fertigstrasse ersetzt durch eine Duodrall-Fertigstrasse. Die
einzelnen Gerüste sind hierbei Horizontalgerüste, es wird ohne Schlingen, d.h. unter
Zug gewalzt und die Ovalstiche müssen gedrallt werden. Diese Fertigstrassen hatten
gegenüber den Vorgängern den Vorteil, dass die Walzgeschwindigkeit gesteigert werden
konnte und mehradriges Walzen möglich ist. Sie haben jedoch den Nachteil, dass ein
einlaufender Querschnittsfehler sich prozentual von Stich zu Stich bis zum Fertigprodukt
fortsetzt und damit die Toleranz negativ beeinflusst. Weiterhin ist das Drallen
für sehr hohe Walzgeschwindigkeiten nicht betriebssicher. Darum wurde für sehr hohe
Walzgeschwindigkeiten eine Fertigstrasse entwickelt, bei
der die
Gerüste in fiorizontal-Vertikal-Anordnung aufgestellt sind, damit das Drallen entfällt.
Zwischen den einzelnen Gerüsten wird aber, wie bei der Duodrallanordnung unter Zug
gewalzt. Dieser bekannte Fertigstrassentyp hat demnach noch den Nachteil, dass die
einlaufenden Querschnittsfehler sich prozentual von Stich zu Stich fortsetzen und
am Fertigdraht grössere Messabweichungen entstehen. So ist es doch die Aufgabe bei
Fertigstrassen in HV-Anordnung für hohe Walzgeschwindigkeiten und Zug zwischen den
Gerüsten ausser den Breitenfehlern auch die Fehler bezüglich der Höhe des Walzgutes
abzubauen, da erkannt wurde, dass dadurch die Walzstrasse erforderlichenfalls im
Sinne einer Korrektur auf das toleranzhaltige Fertigprodukt beeinflussbar ist. Sofern
bisher mit Schlingenbildung zwischen den Gerüsten gewalzt wurde, hatten die Schlingengerüste
die Aufgabe, die einlaufenden Flächenfehler abzubauen. Dieses geschah durch die
Regelung der Schlingengerüste in Abhängigkeit von der jedem Schlingengerüst vor-
oder nachgeordneten Schlingenregler, wodurch die Dickenänderung des Walzgutes über
mehrere Gerüste hinweg abgebaut wurde. Die Schlingengerüste wurden dazu als letzte
Gerüste am Ende von Feinstahl- oder Drahtstrassen angeordnet. Einer der Nachteile
der Schlingengerüste sind aber das Schlagen der Walzen. Dieses Schlagen der Walzen
ist zwar bei allen Gerüsten (ob Schlingen- oder Zuggerüste gleich gross, wobei das
Schlagen der Walzen u.a. durch das notwendige Lagerspiel und die Ungenauigkeit beim
Abdrehen der Walzen bedingt ist. Jedoch haben die durch das Schlagen der Walzen
verursachten Fehler in Zuggerüsten keinen Einfluss auf die Walzguttoleranz im Endgerüst,
weil sich dadurch nur die Druck-Zug-Verhältnisse vor und hinter den Gerüsten ändern,
jedoch die Gesamtabnahme des Walzgutes konstant bleibt.
Es wird
lediglich aufgrund der Wechselwirkung zwischen walzdruckbedingter und zugbedingter
Abnahme das Verhältnis der durch beide Wirkungen hervorgerufenen Anteile an der
Gesamtabnahme verändert.
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Wird beispielsweise bei Zuggerüsten als Augenblickswert der Walzspalt
(infolge Unrundheit der Walze) vergrössert, so wird die walzdruckbedingte Abnahme
in diesem Augenblick geringer, demzufolge wird die Längung des auslaufenden Teilstückes
geringer, daraus folgert sich aber, dass die zwischen dem betrachteten und dem folgenden
Zuggerüst bestehende Zugspannung im Walzgut in diesem Augenblick sich vergrössert
und durch zusätzliche Breitungsabnahme die geringere walzdruckbedingte Abnahme wettmacht.
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Aus dieser Erkenntnis heraus werden Zuggerüste dort, wo deren Vorteile
überwiegen, nämlich am Ende der Walzstrasse eingesetzt. Schlingengerüste werden
erfindungsgemäss zusätzlich dort, wo deren Vorteile überwiegen, eingesetzt, um einlaufende
Flächenfehler abzubauen, ohne dass die Eigenfehler der Schlingengerüste diesen Vorteil
erheblich einschränken, nämlich vor der Fertigstrasse bei noch dickeren Walzgutquersehnitten.
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Weitere Nachteile der Schlingengerüste gegenüber Zuggerüsten sind,
dass durch Temperaturänderungen im Walzgut, Kaliberrauhigkeitsänderungen und Kaliberverschleiss
Flächenänderungen im Schlingengerüst hervorgerufen werden. Diese Veränderungen zu
erfassen ist Zweck der Regelung. Die Auswirkungen der genannten Nachteile auf die
Fläche des Walzproduktes sind aber komplexer Natur, indem ein Teil dieser sich als
fast reine Breitenänderungen und der andere Teil sich als.Breiten- und Höhenänderungen
auswirkt.
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Ziel der Erfindung ist es, die günstige Wirkung der Schlingengerüste
in Kontistrassen derartig auszunutzen, dass ihre erkannten
Nachteile
durch Wahl des Standortes der Schlingengerüste in der Strasse nur geringen Einfluss
haben und durch Zuweisung der Höhenkorrektur des Walzgutes zu der Anstellung der
Schlingengerüste und durch Zuweisung der Breitenkorrektur zu der Drehzahlbeeinflussung
des ersten Antriebes der Fertigstrasse die Toleranzhaltigkeit des Fertigproduktes
in-Walzstrassen mit hoher Auslaufgeschwindigkeit des Walzgutes,-insbesondere'im
Hinblick auf die Kopf- und Schwanzenden, die beim Walzen mit Zug zwischen den Gerüsten
unvermeidliche Querschnittsabweichungen aufweisen, erhöht wird.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird vorgeschlagen, dass zunächst
die Höhe des Walzgutstranges vor Einlaufen in die Fertigstrasse gemessen und die
Höhenabweichung vom Sollwert als Regelwert der Anstellung von einem oder mehreren
der Messtelle vorgeordneten Schlingengerüste zugeführt wird. In Abhängigkeit vollder
an der gleichen Messtelle erfolgten Breitenmessung des Walzgutstranges wird die
Breitenabweichung vom Sollwert als Regelwert für die Drehzahl dem Antrieb der ersten
Gruppe der Fertigstrasse zugeführt.
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Dadurch werden gleichzeitig die günstigen Eigenschaften der Schlingenregelung
und der Zugregelung zur Erzielung einer grösseren Toleranzhaltigkeit des Walzgutes
ausgenutzt.
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Als weiteres Merkmal wird zusätzlich in Abhängigkeit von den Querschnittsabmessungen
des aus der Fertigstrasse auslaufenden Walzgutes einerseits abhängig von einer etwaigen
Höhenabweichung die Anstellung des letzten Fertiggerüstes der zweiten Gruppe im
Sinne einer Walzspaltverringerung bei zu grosser Höhe oder umgekehrt und andererseits
abhängig von einer etwaigen Breitenabweichung die Drehzahl des Antriebes der ersten
Gruppe der Fertigstrasse im Sinne einer Drehzahlverringerung bei-zu grosser Breite
und umgekehrt betätigt.
Zur Ausübung des Regelverfahrens sind vorzugsweise
die letzten zwei Walzgerüste der Zwischenstrasse in an sich bekannter Weise als
Einzelgeriiste mit Schlingenregelung zwischen den Gerüsten ausgebildet und in an
sich bekannter Weise mit je einem Anstellantrieb versehen.
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Das letzte Walzgerüst der zweiten Gruppe der Fertigstrasse weist einen
Anstellantrieb auf. In die Regelkreise von,den Dicken- bzw. Hreitenmessgeräten zu
den Anstellungen bzw. zu dem Antrieb der ersten Gruppe der Fertigstrasse sind Speicher
mit Programmvorwahl zur Umsetzung der Messwerte in Regelwerte eingeschaltet.
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Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Mit
1 und 2 sind mit Einzelantrieben 3 -und 4 versehene letzte Walzgerüste einer Feinstahl-
oder Draht-Zwischenstrasse bezeichnet. Die Walzensätze der Walzgerüste 1 und 2 haben
radiale Anstellungen, deren Antriebe mit 5 und 6 bezeichnet sind. Zwischen den Walzgerüsten
1 und 2 sind bekannte Schlingenregler 8 und 9 angeordnet, die mechanisch, elektrisch
oder hydraulisch arbeiten können. An die Zwischenstrasse schliesst sich eine Fertigstrasse
an, die als Fertigstrassenblock 11 ausgebildet ist. In dem Fertigstrassenblock 11
sind Walzensätze I bis VIII zu einer ersten Gruppe mit einem Gleichstromantrieb
12 und W*lzensätze IX und X zu einer zweiten Gruppe mit einem Gleichstromantrieb
13 zusammengefasst. Der Walzensatz X hat einen Antrieb 14 für die radiale Anstellung.
Vor dem Fertigstrassenblock 11 ist ein Querschnittsmessgerät 15 mit einer Dickenmesseinrichtung
15a und einer Breitenmesseinrichtung 15b und hinter dem Fertigstrassenblock 11 ist
ein Querschnittsmessgerät 16 mit einer Dickenmesseinrichtung 16a und einer Breitenmesseinrichtung
16b angeordnet.
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Läuft nun Walzgut W von der Zwischenstrasse kommend in den Fertigstrassenblock
11
ein, so wird normalerweise durch Voreilen des Antriebes 13 gegenüber dem Antrieb
12 eine Zugspannung auf das zwischen den Walzensätzen I bis VIII befindliche
Walzgut ausgeübt. Wird vom Querschnittsmessgerät 15 jedoch eine Querschnittsveränderung
ermittelt, so wird einerseits durch die Dickenzunahme, die vom Dickenmessgerät 15a
ermittelt wird, über einen Speicher 2o ein der Dickenzunahme entsprechender Regelwert
an die Anstellung 6 des Walzgerüstes 2 der Zwischenstrasse gegeben, der die Walzen
entsprechend eines in der Programmvorgabe .P vorgesehenen Erfahrungswertes verstellt.
Dadurch wird die Walzgutschlinge am Schlingenregler 8 verändert. Diese Schlinge
wird bei zu grossem Anwachsen über die Anstellung 5 des Gerüstes 1 vom Schlingenregler
8 her zurückgeregelt. Dieser Vorgang kann sich weiter in Richtung Vorstrasse von
Gerüst zu Gerüst fortsetzen.
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Der Breitenzuwachs wird von der Breitenmesseinrichtung 15b erfasst,
der geinerseits über den Speicher mit der Programmvorgabe P einen der Breitenänderung
entsprechenden Regelwert an den Antrieb 12 der ersten Gruppe des Fertigstrassenblockes
11 weitergibt.
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Durch Verändern der Drehzahl des Antriebes 12 wird auf das Walzgut
W zwischen den Walzensätzen I bis VIII eine mehr oder weniger grosse Zugspannung
ausgeübt, die sich der von dem Antrieb 13 der zweiten Gruppe vorgegebenen Zugspannung
überlagert oder diese abbaut. -Mit dem dem Fertigstrassenblock 11 nachgeordneten
Querschnittsmessgerät 16 wird lediglich eine Kontrolle des so erzielten Fertigquerschnittes
durchgeführt.
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Stellt die dem Querschnittsmessgerät 16 zugehörige Dickenmesseinrichtung
16a eine Abweichung von den geforderten Abmessungen des Fertigquerschnittes des
Walzgutes W fest, so wird über einen Speicher 23 mit Programmvorgabe P der dem Dickenzuwachs
entspreohende
Regelwert an den Anstellmotor 14 des Walzensatzes
X ge-geben, der ein entsprechendes Zustellen des Walzspaltes veranlasst.
Stellt die Breitenmesseinrichtung 16b eine Abweichung von den geforderten
Abmessungen des Fertigquerschnittes des Walzgutes fest, so wird über einen
Speicher 22 mit Programmvorgabe P die Drehzahl des Antriebsmotors
12. der ersten Gruppe derart ver-ändert, dass duroli Verändern
der Zugspannung zwischen den Walzen-sätzen I bis VIII der ersten
Gruppe der Fertigquerschnitt das gewUnsohte Mass hält.
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Die Programvorgabe P bei den Speichern 2o bis 33
gibt die Be-Ziehung zwischen Dickenabweichung und entsprechender Anstellungsänderung
bzw. zwischen Breitenabweichung und entsprechender Drehzahländerung nach
im Programm zusammengestellten Erfahrungswerten an. Diese stellt praktisch
den Umreehnungswert von Dickenab-weichung auf Anstellungsänderung bzw. Breitenabweichung
auf,Drehzahländerung, d.h. Veränderung der Zugspannung zwischen den Wal-zensätzen
I bis YIII der ersten Gruppe dar.