DE1452169A1 - Verfahren zur UEberwachung von Walzvorgaengen - Google Patents

Description

Γ Telefoni 74455

Betrifft: Anmelder : YAWATA IRüu & STEEL CO. Ltd., No. 1, 1-chome, Marunouohi, Ghiyoda-ku, Tokyo, Japan

¹¹ Verfahren zur Überwachung von Walzvorgängen "

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur selbsttätigen Überwachung von Vorgängen in Metallwalzwerken, insbesondere unter Anwendung einer mathematischen Formel für die Leistungskurven für Walzvorgänge sowie davon abgeleiteten Formeln, wobei elektronische Datenverarbeitungsvorrichtungen zur Feststellung besserer ^Arbeitsbedinguneen wie die Walzgeschwindigkeit, den Walzspalt und die Erhiiiungstemperatur der Walzmaterialien verwendet werden können.

Erfindung.sgemäss werden Leistungskurven für Walzvorgänge in die folgende Formel gebracht :

E = Eo 0^^m - 1)

in der ein Dehnungsprozeixtsatz^E der Gesamtkraftverb/auch pro Gewichtseinheit des Walzmaterials ist, der bis zur Dehnung A erforderlich ist, Eo eine durch den durchschnittlichen Formänderungswiderstand bestimmte Konstante und m eine durch die Art oder die gewünschte Dicke des Walzmaterials' bestimmte Konstante sind.

Von der obigen Formel kann eine Anzahl Formeln abgeleitet werden, z.B. folgende :

Pi = Kl. bl/Wi ( 1 + 1.11 χ 10 -Ki V -« )

F ■ ^X 111

in der b die Breite des Walzmaterials, KT der durchschnittliche, durch den Walzdruck Pi bei dem i-ten Walzen verursachte Formänderungswiderstand (Walzentre. nung-kruft), Ahi die Querschnitts-

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abnähme dabei und E. der Radius der Walze sind«

M= ^Hil 1

^{m oder}

Vi =

En H

in der Vi die Umfangsgeschwindigkeit der Walze in dem ersten Walzgerüst, Ri der Durchmesser dieser Walze, £ein.kumulatives Belastungsverhältnis bei dem i-ten Walzgerüst , hi die Austrittsdicke des Walzmaterials , H dessen Eintrittsdicke und η eine durch die Art oder die gewünschte Dicke des Walzmaterials bestimmte Konstante sind, oder

Si = hi - Pi/M

in der Si der für einen Walzspalt ermittelte Wert bei Nichtbelastung , hi die Austrittsdicke des gewalzten Materials, Pi der Walzdruck bei dem i-ten Walzen und M der Steifigkeitsprozentsats des Walzgerüsts sind.

Nach einem bekannten Verfahren wird eine Leistungskurve für Walzvorgän^e so aufgestellt, dass der Kraftverbrauch für das Walzen einer Gewichtseinheit des Walzmaterials (HP-hr/ton)_ auf der Ordinate des Diagramms und die Dicke oder der Dehnungsprozentsatz auf der Abszisse aufgetragen werden, wobei diese einen Punkt auf dem Diagramm festlegen und diese Punkte verschiedene Arten des Walzmaterials auf einer Kurve darstellen·. Die Aufstellung von Leistungskurven stammten von Walzwerkkonstrukteuren zur Ermittlung der nötigen Pferdestärken der Walzwerkmotore und solche Kurven wurden bei der Planung dieser Werke verwendet» Es stellte sich jedoch heraus, dass diese Kurven auch für den Betrieb der Walzwerke bei der Aufstellung von Walzprogrammen , bei der Ermittlung der Grössengrenzen für die neuen Walzmaterialien u.dgl. nützlich waren. Sie wurden daher auch für diese Zwecke verwendet.

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Solche Kurven fanden keine weiteren als die oben angeführten Anwendungen, da sie nichts als eine Sammlung von Punkten gemessener Werte auf einem halblogarithmischen Papier darstellten.

Die Erfindung ermöglicht Leistungskurven durch eine Formel darzustellen und daraus Formeln für die Walzbedingungen abzuleiten , wobei Datenverarbeitungsvorrichtun^en zur Bestimmung der Temperatur bei dem Tiefofen, der Walzgeschwindigkeit und des Drucks bei federn Walzgerüst u.dgl., verwendet, sowie eine vollkommen selbsttätige Überwachung der Walzvorgänge durch eine direkte Verbindung der Datenverarbeitungsvorrichtung mit dem Walzwerk erzielt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung unter B_ezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert :

Figur 1 zeigt die Leistungskurven aufgrund verschiedener Werte Yon So, die durch Auswalzen von nichtdurchgeglühten Brammen gleicher Grossen erhalten wurden,

Figur 2 stellt die Leistungskurve dar, die durch Walzen von Brammen verschiedener Gröesen nach genügendem Durcherhitzen erhalten wurde,

figur 5 ist das Fliesschema eines elektronischen Rechenayateme für die Warmbandstrasse,

Figur 4· stellt das Fliesschema des Rechenverfahrens der DatenTerarbeitungsvorrichtung dar,

Figur 5 zeigt die Leistungskurve , die in üblicher Weise auf halblogarithmischem Papier mit gemessenen Werten erhalten wurden,

Figur 6 stellt den Vergleich zwischen den gemessenen und d«n berechneten Belastungen dar und

Figur 7 zeigt die Beziehung zwischen der Belastung und dem Walzenspannungsbetrag.

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Pur einen befriedigenden kontinuierlichen Betrieb einer Reihe von Fertigwalzwerken müssen folgende Regeln beachtet werden :

I· Die Walzenanstellung muss so genau sein, dass die richtige !Dicke des Walzmaterials erhalten wird, d.h. der Walzspalt muss vor der Belastung genau ermittelt werden.

II· Die Walzenanstellung muss so sein , dass während des Betriebes die Belastung auf die Walzgerüste so weit wie möglich der Stärke der Motoren u.dgl. angepasst ist. Sie darf aber nicht den (x_rad erreichen, dass ein grpsses Missverhältnis der Belastungsverteilung auftritt.

HI· Die Walzgeschwindigkeit muss ermittelt werden, damit der Zug zwischen'dem Walzgerüst einen richtigen Wert hat.

Wird statt der Überwachung durch die Betriebsleiter eine elektronische Datenverarbeitungsvorrichtung zur selbsttätigen Überwachung der kontinuierlichen Walzvorgänge verwendet, so müssen Formeln entwickelt werden für die obigen drei Hegeln aufgrund verschiedener Arbeitsbedingungen. Hierbei müssen die folgenden drei Beziehungen beachtet werdenι

a) Beziehung der Eintritts- und Austrittsdicke und der WaIzgesohwindigkeit zum Kraftverbrauch , d.h« die Leistungskurve.

b) Beziehung der Eintritts- und Austrittsdicke u.dgl. zum Walzdruck (Walzentrennungskraft).

G) Beziehung der Eintritts- und Austrittsdicke zur Walzgeschwindigkeit·

Erfindungsgemäss werden die Leistungskurven die nach a) identisch sind mit dem Kraftverbrauch, in eine Formel gebracht. Im folgenden v/erden die aus ,dieser Formel abgeleiteten und entwickelten Formeln erläutert.

Wird eine Stahlprobe mit der Breite b m, der Dicke H mm und der Dichte ρ ton/m mittels Walzen mit je einem Radius von R mm durch n-maliges Walzen auf eine Dicke von h mm ausgewalzt,

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145216S

so wird die folgende Gleichung für das i-te Walzen erhalten.

Pi = Ki . b]/ E · A hi „... (1)

in der hi mm die Dicke, auf die das Walzmaterial ausgewalzt wird,Ähi die Volumenabnahme und Ki kg/mm der durchschnittliche Walzdruok (der durchschnittliche Formänderungswiderstand bei den Walzvorgängen) sind.

Das auf den Walzmotor wirkende Drehmoment wird durch folgende G-leichung ausgedrückt :

Ii = 2^#Pi «/i (2)

in dert i der Torsionsarm ist_e Unter Verwendung des Torsionskoeffizienten ^f erhält man:

/1 «Ji/lTAhi (3)

Unter Verwendung der Umfangsgeschwindigkeit der Walze Vi^m/hr und des Wirkungsgrades des Motors und des Lagers ^ i ist die erforderliche Kraft dee Motors (HPi) gleich:

-_3^- _xl03

75 x 3600^i R

Der Kraftverbrauch pro !Donne des Walzmaterials (AEi HP hr ) ist dann;

Ei = Si _{χ 10}3 _##(5)

ρ »b.hi· Vi

der Kpaftverbauch pro Tonne zum Auswalzen des Walzmaterials von der Dicke Ητητη zu himm durch n-maliges Walzen (E HP hr) ist daher :

wird durch IjL_-Ti _{χ 1Q}3 _ausgedrückt,

75 x 3600 · p.£i^ehi*R.b

das durch Substitution ve»- der G-leichung (A) für HPi in die Grleichung (5) erhalten wird. Ein anderer Ausdruck dafür ist

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von

Ii β 2'Pi'b-Ji· Ε· a hi in den obigen Ausdruck erhalten wird. Der Ausdruck Ii =2-Pi'b· fi · Ε· Λ hl wird durch Einsetzen der Gleichung (1) in die Gleichungen (2) und (3) erhalten. Daher ist

E = y^-JBi = j^· . 1 ?i Ki M hi (6)

ι~ΤΊ ι » Ί. _O#135 p.£i hi

Dies ist der Kern der Erfindung.

Unter der Voraussetzung , dass die folgenden drei Annahmen richtig sind

Annahme Ii Der Wirkungsgrad des Motors und des Lagers £i , der Radius der Walze Ei und der Torsionsarm ^i haben die Konstanten ^ , E und Ip ·

Annahme 2j Der durchschnittliche Formänderungswiderstand Ki wird mit dem fortschreitenden Walzen grosser und ist proportional der m-ten Kraft des Dehnungsprozentsatzes des Walzmaterials , d.h.,

m
Ki - Ko. ^₁ = Ko(H/hi)^m „., (7)

Annahme 3s Der Kraftverbrauch pro Tonne des Walzmaterials E zur Verminderung der Dicke von Ξ zu h ist konstant unabhängig von der Zahl der Stiche

ergibt die Gleichung (6) folgende Variationen?

ⁿ η

E » jiL·— ΆΈ1 = lim J^~ ΔΕ / dE

η XsX -J ο

'h

dhi 0,135 p·^ J₁₁Di + i

1 £Ko f ( _H_) ^m - l] ...(8)

0.135 Ρ^β ϊ m t ^ ί

O0I35 p· ^ m

vorausgesetzt, dass

0.135 P-^iB _iat#

8098 1 1/045°

Cl rf

Diese Annahmen aind, genaugenommen, für den gesamten Ablauf der Warmwalzvorgänge nicht anwendbar. Sie können aber für jeden .leilprozess ohne 'Irrtum annähernd angenommen werden, d.h. für das Vor - und Pertigwalzen.

Die Gültigkeit der Gleiohung (8") wurde anhand der beim Yor - und 3?ertigwalzen gesammelten Werte wie folgt geprüft:

1) Torwalzen.

Die Leistungskurve für das Yorwalzen schwankt im grossen Masse entsprechend der chemischen Zusammensetzung des Walzmaterials, der Ofenausgangstemperatur im Tiefofen , der Y_erweilzeit des Material! in dem (Tiefofen u.dgl. Wie aus Figur 1 ersichtlich, ergab jjedooh die Verwendung einer besonders weichen Stahlprobe mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0^b£ und einem Mangangehalt Ton 0,25 - 0,50 H eine Änderung der So-Werte der Gleichung j

0,30 B-Eo(A, -1) (10)

im Bereich von i4 - 18. Dieser Bereich verminderte sich von 15 - 16 beim normal en Erhitzen der Probe. Pigur 1 zeigt die Leistungskurve aufgrund verschiedener Wärmebehandlungen von Proben mit einer B_reite voa. 914 mm , einer B_ramiiiendicke von 132 mm und der Dicke nach dem Torwalzen von 23 mm»

Wurde die Wärmebehandlung so geregelt, dass Standardwärmebedingungen aufrecht erhalten wurden, so wurde nur eine Leistungskurve unabhängig von der Breite oder der Dicke der B_rammer wie aus ?igur 2 ersichtlich, erhalten·

Dies beweist, dass nicht nur die formel bezüglich der Leistungskurve nach der Erfindung richtig ist, sondern dass sie äuon für die "überwachung der Stahl arhitZungsbedingungen angewandt werden kann. Die Überwachung der Wärmbehandlungen wird durch Ausstattung der Torwalzstrasse mit einem integrierenden Elektrizitätszähler sowie mit einer elektronischen Datenverarbeitungsvorrichtung vervollständigt, sodass ohne Zeitverlust bereohnet werden kann. Hierdurch ist es leicht, die Ofenausgangsteaperatur zu beobachten und au überwachen.

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2_β Fertigwalzen.

Auch bei dem Fertigwalzen waren Schwankungen des Eo-Wertes je nach den Erhitzungsbedingungen, der Dauer des Fertigwalzens, dem Aufenthalt auf dem Aufenthaltstisch u.dgl. bis zu einem gewissen Grad vorhanden, die den Betriebsbedingungen vor dem Fertigwalzen entsprechen.

Es wurde aber gefunden, daas der Wert von Eo sich nicht mehr änderte, wenn diese Bedingungen normal gehalten wurden und die Änderung der Eintrittsdicke des Wälzmaterials und die Walzgeschwindigkeit innerhalb normaler Arbeitsbedingungen waren» Auf diese Weise ist es möglich, eine Reihe dieses Wertes durch eine Kurve auszudrücken und daher kann die Gleichung (8¹) auch bei dem Fertigwalzen angewandt werden.

Es wurde aber gefunden, dass unter den obigen Bedingungen nur die Dicke des letzten Bandes bezüglich der Bemessung von Eo nicht vernachlässigt werden sollte. Es steht aber jetzt fest, dass diese Ä*_nderung mehr von dem Werte m als von dem Eo abhängt und dass bei dem Fertigwalzen der Wert von m als Punktion der Dicke des Walzprodukts h ausgedrückt werden sollte, während bei dem Vorwalzen m als eine lfonstante betrachtet werden kann·

Daher wird die Leistungskurve bei dem Fertigwalzen bei normalen Arbeitsbedingungen ausgedrückt durch :

E = 50 (7t^m- 1) -

m = 0.30 + 0.21/h -

Aus dem obigen ist esjersichtlich, dass die Formel bezüglich der Leistungskurve nach der Erfindung in die Praxis der Walzvorgänge übertragen werden kann.

Die Formel bezüglich der Leistungskurve nach der Erfindung kann nur aufgrund der hypothetischen Beziehung zwischen dem durchschnittlichen Walzdruck und dem Dehnungsporzentsatz verwirklicht werden· Es kann ohne tibetreibung gesagt werden, dass diese Formel

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nicht erfunden worden wäre, wenn der durchschnittliche Walzdruck UEu^d der Dehnungsporzentsatz nicht durch diese Hypothese in Beziehung ständen. Bei Verwendung dieser Formel bezüglich der Leistungskurve ist es möglich, verschiedene Walzvorgänge in lormeln

oo zwar

zu bringeno Im folgenden werden solche Formeln erklärt und/zunächst die Formel zur Berechnung des Walzdrucks für jeden Stich "bei jedem Walzgerüst, die in naher Beziehung zu dem durchschnittlichen Walzdruck steht.

Bei der Verminderung der Dicke von H mm auf h mm kann der durchschnittliche Formänderungswiderstand Ki kg/mm bei der Dicke von hi mm durch die folgenden G-leichungen ausgedrückt werden, die aus den Gleichungen (7) und (9) erhalten v/erden.

Ki = Ko (H/hi)^m

Ko = 0.135 4 »ρ m· Eo ...............(12)

Daher sind bei der Abnahme von hi - 1 mm auf himm durch einmaliges Walzen die durchschnittliche Dicke SI mm und der durchschnittliche Formänderungswiderstand zu der Zeit ΚΤ kg/mm :

ET = _JL_ (hi - 1 + hi) '......... (13)

IT = Ko ( E/iL±)^m .ο ...o.(14)

Der Walzdruck zu der Zeit Pi ton wird ausgedrückt durch Pi= IT ^eb y E». Aiii ......c... .(15)

wobei R¹ der Radius der Walze ist, die durch die Belastung flach gedrückt wird. Ist der Radius der Walze in nicht belastetem Zustand Bmm , so besteht die Beziehung zwischen R und R' , die aus der Hi-tclwcock¹ sohen Formel abgeleitet ist t

EL ■ 1 + 2 χ 8 (1 - Y²) . Bi _(l6)

^E E b A hi

wobei Y = die Poisson'sche Zahl der Walze (= 0,3)

E = der Elastizitätskoeffizient der Walze (= 2,1 χ 1 sind.

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Daher ist ■■ -

R¹ = R ( 1 + 2o21 χ 10"⁴" Pi/b.Ahi) ._o (16·)

Aus den Formeln (15) und (16) wi;rd die Formel betreffend den annähernden Wert von Pi wie folgt erhalten:

hi · (l + l„ll χ 10 ~⁴ . EC|f

Ähi Auf diese Weise wird der Walzdruck in eine !Formel gebracht«

Die Gültigkeit dieser Gleichungen wurde wie folgt geprüft :

Bei Verwendung der Warmbandstrasse mit 6 Walzgerüsten und einem Radius der Fertigwalze R von 343 mm ergibt sich die folgende Variation der Gleichung (17)·

Pi = 18.5 * E · b'fAhi °( 1 + 2„05 x 10""⁵ ET ) ....... (16)

In Tabelle 1 sind Werte des Walzdrucks bei jedem einzelnen Walzgerüst der Fertigwalzstrasse in 2 Arten zusammengestellt, d.he die mittels eines an jedem Walzgerüst angebrachten Belastungsmessers gemessenen und die nach der Gleichung (18) aus der Eintritts- und Austrittsdicke der gleichen Proben berechneten Werte. Diese Werte . sind in Figur 6 dargestellt. Die Messungen wurden in der Mitte des Bandes durchgeführte Folgende Zahlen wurden als Konstantem injder ; : Gleichung verwendet, ,?

Torsionskoeffizient S- 0>5

Wirkungsgrad des Motors _:

und des Lagers t - 0»85

Spezifisches Gewicht des ; ■

gewalzten.Stahls ' P= 7·85

Konstanten für die leistungs- , kurven Bo = 30

m = 0,30 + 0.21

. -11-8098 11/0453

und bereohnrt· Sab«ll· It Walz*ntr«nnuiig8kraf-tw*rt·

Bemerkungen» 1) Pl(I), Pi(M) und Pi(B) sind Walrentrennungalcraftwert·, dl· durch M«seung«a am Anfang ,der Mitt· und am End« dte Band·· durchgeführt wurden.

2) fi - 1 +2.05 x 10

r5

SP 1*6 a	h	ni-1	: 945 x C	hl	Pi(T)	Pi(M)	m	Pi(B)	- 0.431	λ	1.177	Ki	Ko -	23.8	3.82	1.015	Ti
	P2	23.0	g»meea«n	8. 44	1.740	1.800		2.030		1.46	1.707	27.4	berechnet	1.90	1.043	1.860 *
F3	8.44	4.84	1.680	1.330	1.470	E	3.46	2.12	39.8	Ah	1.27	1.080	1.380 f
P4	4.84	3.21	1.120	1.170	1.290	15.72	5.70	2.50	49.4	44.57	0.97	1.113	1.180
P5	3.21	2.28	795	770	850	6.64	8.35	2.84	53.2	3.59	0.70	1.194	1.000
P6	2.28	1.80	765	680	680	4.03	11.25	3.07	66.2	1.62	0.44	1.333	970
	1.80	1.60	700	645	700	2.75	13.50		71.5	0.94			730
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	ta	£Γ	W

A52169

Π 3

ORiGii\a

OD CD CO

SP 4.0 χ 960 χ C	h	M-I	hi	Pi(T)	Pi (M)	m	Pi(B)	* 0.550	τ	71	1.525	ki	Ko = IB	.9	Ah	(ST	fi	t ι	Pi
gemessen		25.0	12.66	1.260	1.050		1.170		1.53	1.105	1.665	20«. 9	berechnet	12.54	5.51	1.012	1.520
	Ρ3	12.66	8.08	1.120	1.090	1.010	h	2.44 1360	1.850	25.7	4.58	2.14	1.025	1.000
*4	8.08	6.88	820	790	880	18.85	3.54	1.895	28.8	1.20	1.10	1.054	590 j
Ε5	6.88	4.76	-	-	-	10.57	4.50		51.5	2.12	1.46	1.044	1.240 '
F6 -	4.76	4.06	930	680	840	7.48	5.70		34.8	0.70	0.84	1.085	560
4.06	4.00	430	310	420	5.82	6.20	35.8	0.06	0.25	1.294	210
		4.38
		4.03

-17-

CD O CO

CJl CO

HSP	*2	6.C	x 1555	hi-1	hi	χ C	L	Pi(T)	Pi(M)	Pi(B)	m« 0.335	Z	JD X	Ki	Ko = 18.09	3.24	fi	Pi	*
	*3	gerne a s er	25.0	14.05	1.850	1.770	1.770		1.26	1.08	19.5	berechnet	2.08	1.012	1.840
	P4	14.5	10.15	1.540	1.510	1.550	E	2.02	1.266	22.9	jdh jpb.	1.51	1.023	1.400
	»5	10.15	7.86	980	1.070	1.150	19.75	2.77	1.406	25.4	10.5	1.08	1.035	1.140
*6	7.86	6.69	1.540	960	1.230	12.33	3.43	1.510	27.3	4.35	0.794	1.052	835
6.69	6.06	1.210	840	1.140	9.01	3.92	1.580	28.6	2.29	0.243	1.074	700
6.06	6.00	650	470	580	7.28	4.15	1.610	29.1	1.17	1.244	256
		6.38				0.63
		6,03				0.06

-18-

Um die Form und die Verarbeitbarkeit der Bandstähle sowie die Motoren für einen kontinuierlichen Betrieb der Walζeinheiten z„B. der Fertigwalzen einwandfreiaufrecht zu erhalten, muss die Belastung auf jedes Walzgerüst angemessen, aber nicht derart verteilt werden, dass ein Missverhältnis der Belastungsverteilung auftritt.

Das Belastungsverhältnis schwankt zwar je nach der Leistung und den besonderen Eigenschaften der Motoren an jedem Walzgerüst,, Grundsätzlich soll aber eine grössere Belastung pro Leistung des Motors für die Walzgerüste am Anfang als am Ende der Bandstrasse vorgesehen werden» Die folgende Tabelle zeigt ein Beispiel für die Verteilung der Belastung unter Berücksichtigung des üblichen Stoss-Stroms , des IR-Abfalls u„d£i. .zur Zeit des Fassens des Walzmaterials durch die Walze.

Wr.des Walzgerüst	22	22	»3	»♦	13	»6
Belastung für jedes Walzgerüst/Gesamtbelstung {$>)		19	16	8

Für die Warmbandstrasse soll der Zug zwischen den Walzgerüsten so klein wie möglich gehalten werden, obgleich man selbstverständlich nicht ohne Zug arbeiten kann» Tatsächlich herrscht eine Torsionsspannung von ungefähr 500 - 800 HPzwischen den Walzgerüsten. Bei den etwa in der Mitte stehenden Walzgerüsten F, und iV ist die Torsionsspannung durch die Gegenwirkung von beiden Seiten aufgehoben, sodass man annehmen kann, dass der elektrische Stromzähler gerade den Wert der Walzbelastung angibt. Aber an den vorderen und hinteren Walzgerüsten F₁ und Fg wirkt die Zugspannung ohne dass sie aufgehoben ist, sodass die tatsächliche Walzbelastung mit der Anzeige des elektrischen Strommessers nicht übereinstimmt. Das bedeutet, dass bei dem Walzgerüst F₁ die durch den Strommesser angezeigte B_elastung kleiner ist als die tatsächliche Walzbelastung und umgekehrt bei dem Walzgerüst Fg.

-19-

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Palls der eleketrische Strommesser die in der obigen Tabelle angeführten Belastungsverhältnisse anzeigt, so sind die tatsächlichen Walzbelastungsverhältnisse folgende. ( Es wird angenommen, dass die Zugbelastung zwischen den Walzgerüsten 2 $ der Gesamtbelastung ist. )

Walzgerüst Nr*	»1	»2	19	16	*5	P6
Belastungeverhältnis (&\	24	22	0.65	0.81	13	6
Kumulatives Belaetunge- verhältnis	. 0,24	0.46		0.94	1.00

Wie bereits erwähnt, muss das Belastungaverhältnis an jedem Walzgerüst konstant gehalten werden, um die Form-der Bandstähle sowie den Betrieb der Motoren einwandfrei aufrecht zu erhalten. Unter Verwendung der HHL des Walzgerüst F.. ergibt s

HPj

(19)

Die Belastungsverteilung muss so ausgeführt v/erden, dass i den obigen entsprechenden Wert des kumulativen Belastungsverhält- nisses ausmacht. Ba das Fertigwalzen kontinuierlich ist, muss jedes Walzgerüst die gleiche Arbeitsmenge pro Zeiteinheit ausführen. Wird an federn Walzgerüst Pi t/hr Tonnen pro Stunde gebraucht, so ist

.Po = P

(20)

Laufe der Abnahme von der Eintrittsdicke in d^s Fertigwalzwerk H mm bis zur Austritssdicke des Endprodukts h mm erfordert die Abnahme von H mm zu hi mm durch das Walzen bei den Walzgerüsten F.. bis Pi den Kraftverbrauch pro Tonne Ei HP hr , der aus der Formel betreffend die Leistungskurve t wie folgt abgeleitet wird J

-20-

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hi J

Zwischen HPi, Pi und Ei besteht folgende Beziehung :

¹ HPj = Pi 'Ei <,.... (22)

Unter der Annahme, dass hi = h ist und bei Berechnung von hi aus den Gleichungen (20), (21), (22) und (23) ergibt sich :

M = Hh i .....(23)

Aus der obigen Gleichung (23) ergibt sich eine IPormel für die Walzenanstellung.

Ist Si der Walzspalt bei dem Walzgerüst Pi, so ist der Wert des Selsynmessers zur Angabe der Walzenanstellung Si gleich der Summe der Konstanten Ci und si.

Hierbei ist Ci eine durch den Walzenspa. nungsbetrag_;die Dehnung und Abnutzung der Walze während des Betriebs u.dgl. bestimmte Konstante, wenn der Wert des Selsynmessers vernachlässigt wird.

Ist ei die Dehnung des WalzspaltSjdie durch die Streckung des Walzgerüsts oder die Deformation der Walzen während des Betriebs verurscnt wurde, so besteht die folgende Beziehung zwischen hi un-.-. si.

hi = si + ei ....... ο <>... (25)

-21-

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— ILA.—

Figur 7 aeigt die Beziehung , die durch. Messungen zwischen der Änderung des Wertes des Selsynmessers und der Spannungskraft beim Berühren und Spannen der Walzen erhalten wird. Dies soll die Beziehung zwischen dem Walzdruck Pi und ei während des Betriebs zeigen. Meistens ist der Walzdruck grosser als 300 t, sodass folgende Beziehung besteht :

hi = _l_(Pi + Po) οοο.οο_ββο.ο(26)

Hierbei ist M die Konstante der Walzgerüstfeder = 322 Tonnen/m und Po der Wert auf der Ordinate in dem Diagramm der Figur 7, an dem Punkt, an dem die Verlängerung der geraden Lj.nie die Ordinate schneidet.

Aus den Gleichungen (24), (25) und (26) erhält man

Si = hi - (Pi.+ Po) /M + Ci

= hi - Pi/M * Ci „ _{o 0} (27)

Auf der rechten Seite dieser G-leichung können hi und Pi aus den Gleichungen (23) und (18) berechnet werden. Aber die Konstante Ci enthält den Wert Ci, der sich mit dem Fortschreiten der Walzvorgänge ändert. Er kann zwar berechnet werden, bedarf aber der üichtigstellung«, Daher müssen bei der Bestimmung der V/alzanstellung solche Änderungen durch Anwendung der Röntgenstrahlendickenmessapparate beseitigt oder auf andere Weise die Wirkungen von Ci beseitigt werden« Solche Änderungen finden aber nur sehr langsam statt, sodass keine grossen Fehler entstehen, selbst/für eine kurze Zeit keine Änderung angenommen wird. Es ist daher angängig, diesen Wert bei der Änderung der Walzenanstellung bei einem Wechsel des Walzmaterials der Güte A nach der Güte B als konstant anzunehmen. Die Änderung des Selsynmesserwertes $· Si ist :

^ Si = SiB - SiA

« (hi + Pi/M + Ci»)_B - (fii + Pi/M + Ci)_A β (hi + Pi/M)_B - (hi + Pi/M)_A + CiB - CiA

-22-

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-ZZ-

Kurz vor und nach der Änderung der Walzenanstellung wird angenommen, dass die Beziehung CiB =.C'iA besteht. Daher ist

SiB = SiA+ [ (hl + Pi/ijjg - (hi + Pi/to)_A / .... (₂₈)

Ist beim Wechsel des Walzmaterials der Güte A nach der Güte B SiA als ein konstanter Wert für die Walzanstellung für A gegeben, so kann die Walzenanstellung für B SiB durch Zufügen der Differenz zwischen den für A und B mittels der Formel (hi 4- Pi/M) berechneten Werten zu SiA erhalten werden.

Im folgenden wird die für die Walzgeschwindigkeit abgeleitete Formel erklärte Beim Bandwalzen kann die Änderung der Bandbreite vernachlässigt werden. Es besteht demnach folgende Beziehung zwischen der Austrittsgeschwidnigkeit Yi und der Dicke hi?

Ti "hi = Konstant .....·........(29)

Beim Warmwalzen ist das Volumen des Vorwärtsbewegenden Materials gegenüber der Walze so gering, dass man die Austrittsgeschwindigkeit des Walzmaterials annähernd gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Walze annlahmen kann. Es kann daher auch angenommen werden, dass Yi die Geschwindigkeit der Walze in dem Walzgerüst Ei ist. Bei dem Pertigwalzwerk kann die Geschwindigkeit der Walze an jedem Walzgerüst wie folgt bestimmt werden, wenn die Walzgeschwindigkeit für das letzte Walzgerüst aus Betriebsgründen oder zur Gütekontrolle gegeben ist :

Yi = V6 h6 oo (30)

"ΈΓ"

Wird die Gleichung (23) in die Gleichung (30) eingesetzt, so ist

Vi= _ü.i£i-H^m + (ΐ-β±)Λ (31)

Da die Angabe des Geschwindigkeitsmessers bei jedem Walzgerüst Vi fpm für den entworfenen Durchmesser der Arbeitswalze bestimmt ist, muss sie dem tatsächlichen Walzendurchmesser angepasst werden. Ist der Durchmesser der Walze im Walzgerüst 3Pi Pi mm, so erhält man :

-23-

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I 053

Yi - 76 Ri jtl.tf* + (l- 6i)h^mj R6 H

(32)

Beispiel 1

Bei dem Wechsel des Materials von dem extra weichen Bandstahl SP 27 x 930 mm eu dem extra weichen Bandstahl SPN-I 2,3 x 943 mm wurde ein Vergleich, der Änderung des Wertes der Walzenanstellungsein- etellung zwischen den gemessenen und den nach der Formel "betreffend die Leistungskurve und den daraus abgeleiteten Formeln berechneten Zahlen mit IBM 7070 gemacht.

In den folgenden Tabellen werden die Messungen und die Berechnungen hinsichtlich dee Selsynmesserwertes für die Walzenanstellung sowie der Walzgeschwindigkeit bei Verwendung von Proben eines SP 2.7 x 930 mm Bandstahl und eines SPM -12,3 x 943 mm Bandstahls mit einander verglichen.

SP 2.7 x 930 mm Bandstahl (Eintrittsdicke t 23 mm)

3elsynmesaerwert für die Anzeige 4er Walzenan stellung (mm)	berechnet	»1	P2	*3	F4	*5	*6
	gemessen	8.03	4.12	2.45	1.65	1.26	1.53
10.60	6.10	3.60	3.45	2.90	3.95

Walzge schwin- digkeit	berechnet	315	*2	»5	'4	*5	*6
	gemessen	312	523	758	LOOO	1,228	1343
	535	758	LOOO	1.205	1340

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-24-

SPI - 1 2,3 x 945 mm Bandstahl (Eintrittsdicke t 23 dm) (G)

Selsynaesserwert für die Anseige eier Walzenan stellung (mm)	berechnet	6,80	3.09	1O62	0.95	*5	*6
	gemessen	9o40	5.05	2.77	2.75	0.66	1,00
				2o28	3o40

(D)

Walzges ehwin- digkeit (fpm)	berechne!	293	^2	749	1000	F5	F6	I
	gemessen	295	506	758	1000	1238	1358
	540		1232	1370

Bei den Messungen der Walzgeschwindigkeit wurde die Walzgeschwindigkeit bei dem Walzgerüst F. auf 1000 fpm zum Vergleich mit den Berechnungen eingestellt. Die Differenz in dem Durchmesser der Walzen wurde ebenfalls berücksichtigt.

Die folgende Tabelle zeigt die Änderung der Walzenanstellungseinstellung, die die Differenz zwischen den in Tabellen (A) und (C) gezeigten Messungen und Berechnungen darstellt.

Änderung in der Walzenansteilungs- einstellung (mm)	berechnei	1,23	1.03	F3	»4	*5	*6
	gemessen	1.20	1.05	0.83	0.70	0.60	0,5:
		0,83	0.70	0,62	0.5;

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-25-

]>urch diesen Versuch ist es erwiesen, da_s hinsichtlich der Änderung der Walzenanstellungseinstellung die unter Verwendung von IBM 7070 gemachten Berechnungen nach der Bfindung gut mit den Messungen übereinstimmen. Diese Berechnungen sind so einfach, dass sie auch mit einer gewöhnlichen Rechenmaschine ausgeführt werden könnten.

Die Abweichung der berechneten Werte der Walzenanstellungseinstellungen von denen der Messungen in Tabellen (A) und (C) ist darauf zurückzuführen, daas die Berechnungen auf dezmnriehtbelasteter· Walzspalt beruhten , während die Messungen solche Irrtümer einachliessen, die beim Einstellen der Walzenanstellung an dem Nullpunkt auftreten oder die durch eine thermische Ausdehnung der Walzen u.dgl. entstehen. Diese Abweichung«» gilt aber wenig bei den tatsächlichen Arbeitsvorgängen, da die daraus entstehenden Probleme durch Aufnahme der Volumenänderung in der G-rösse des Materials als den Wert der Walzenanstellungseinstellung gelöst werden.

Wurden die besagten Formeln hinsichtlich der Leistungskurve und der kontinuierliche Walzvorgänge eingeführt, so ist es möglich, die Datenverarbeitung^vorrichtung zur Überwachung der Arbeitsvorgänge der Warmbandstrasse zu verwenden. Figur 3 zeigt das Fliessschema des erfindungsgemässen Verfahrens und Figur 4 stellt das Fliess-Schema des Eechenverfahrens des elektronischen Datenverarbeitsungssystems dar.

Wird die Datenverarbeitungsvorrichtung mit Daten wie dem Durchmesser der Walze und dem Starrheitsprozentsatz der Walzgerüste vorher beschickt, so ist es möglich, durch Aufgeben solcher Daten wie Gewicht, Dicke und Breite der Bramme oder der gewünschten Dicke des Endprodukts in die Datenverarbeitungsvorrichtung die Walzgeschwindigkeit oder die Einstellung der Walzenanstellung für jedes Fertigwalzwerk zu bestimmen« Dies ist aber nur dann möglich, wenn der Formänderungswiderstand normal ist. Palis der Formänderungswiderstand sich infolge der Änderung der Verweilzeit des Walzmaterials in dem Tiefofen oder der Ofenaustrittstemperatur oder der Dauer des Vorwalzens ändert, muss eine Bichtigstellung des obigen

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Verfahrens erfolgen* Bine solche Bichtigkstellung erfolgt durcli Einsetzen des Wertes von Eo der formel betreffend die Leistungskurve in die Formel für den Walzdruck, wobei der Wert von Eo durch. Einsetzen des Gresamtwalzdrucks für eine auf die Vorwalze auf ge- · gebene Bramme in die Formel für die Leistungskurve nach dar Erfindung berechnet wird« Da das Material in dem liefofen erhitzt werden muss _fsodass keine Änderung von Io eintritt, kann auch die Heiztesperatur oder die Ofenaustrittstemperatur durch Rückspeisen der Änderung des Wertes von Io während des Torwalzens bestimmt werdeiie Die Erfindung gründet sich auf Berechnungen durch Aufgabe bekannter Arbeitsbedingungen in die Pormel betreffend die Leistungskurve und die daraus abgeleiteten lormeln^die so einfach aind, dass übliche _s in fast allen Walzwerken aufgestellte Rechenmaschinen verwendet werden können. Di© Erfindung kami daher- leicht in die Praxis eingeführt werden* Es ist auch möglich, die Datenverarbeitung^ vorrichtung direkt mit dem Walzwerk zur selbsttätigen Überwachung der Walzvorgänge zu verbinden

Das "Verfahren nach der Erfindung kann nicht nur beim Walzen von Stahl, sondern auch beim Walzen von Leichtmetallen wie Aluminium angewandt "werden. Der weite Bereich ihrer Anwendung ist ein weiterer Vorteil der Erfindung.

öemäss der Erfindung wurden als Walzbedingungen gerechnet das Gewicht des Walzmaterials W, die Dicke öes Walzmaterials Hr, die Dicke des Walzprodukts h, die Geschwindigkeit am Austritt der Pertigwalse ?, das kumulative Kraftverhältnis B , die Konstante des Stahlmaterials G und ρ Uodgl« und es wurden als Daten des ■ Walzwerks der Durchmesser der Walze R, der Starrheitsprozentsatz des Walzgerüsts M, undjder Wirkungsgrad ^ , der Sorsionskoeefizient^ u.dgl. gerechnet.

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Claims (1)

1. (l^/Verfahren but Überwachung von Walevorgängen, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in dem !Tiefofen des Walzwerks, die laufgeschwindigkeit des Walzmaterials an jedem Walzgerüst und der Walzspalt für jedes Walzgerüst unter Verwendung der formel für die Leistungskurve E = Eo ( \^m -1 ) und den darauf abgeleiteten Formeln bestimmt wird, wobei

   \. der Dehnungeprozentsatz

   S der bis zur Dehnung \, erforderliche Kraftverbrauch pro Gewichtseinheit des Walzmaterials,

   Eo die durch den durchschnittlichen Formänderungswiderstand bestimmte Konstante und

   m die durch die Art und die gewünschte Dicke des Walzmaterials bestimmte Konstante sind·

   2· Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Vorwalzen unter Anwendung der Formel für die Leistungskurve E-Eo ( \ ^m- 1) das Vorwalzwerk mit einem integrierenden Wattzähler und einer elektronischen Datenverarbeitungsvorrichtung versehen wird und sp Eo des Walzmaterials für jede Ofenaustrittstemperatur gemeesenjund diese bestimmt und überwacht wird, wobei Eo auf den Standardwert gebracht wird.

   3· Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, dass die Formel für die Leistungskurve E « Eo (^,^m~ l) u>*ldie abgeleitete Formel Sl * M - Pi angewandt und das Walzwerk mit der elektronischen DatenverarbFitungsvorrichtung versehen wird und so die Bestimmung des Walzspalte für jedes Walzgerüst selbsttätig überwaoht wirdι wobei

   Si der in nichtbelastetem Zustand bestimmte Walzspalt,

   hi die Abnahme bei dem i-ten Walzen ,

   Pi der Walzdruck (Walzentrennungskraft) fürdas i-te Walzen und

   M der Starrheitsprozentsatz des Walzgerüst sind.

   -28-

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   4» Verfahren nach Anspruch l), dadurch gekennzeichnet, dass die Formel für die Leistungskurve E = Eo (A, ^m-l) und die abgeleitete Formel Vi =Vn Hi it i'H^m + (l + gi)h^m? angewandt und das Walzwerk mit trer elektronischen Datenverarbeitungsvorrichtung versehen wird und so die Bestimmung der Walzgeschwindigkeit des Walzmaterials an jedem Walzgerüst selbsttätig überwacht wird, wobei

   Vi die Umfangsgeschwindigkeit an dem i-ten Walzgerüst, Ei der Radius der i-ten Walze,

   £ i das kumulative Belastungsverhältnis für das i-te Walzgerüst,

   hi die Abnahme durch das i-te Walzen, -H die Einlassdicke des Walzwerks , h die Abnahme durch das Walzen und m die durch die Art oder die gewünschte Dicke des V/alzmaterials bestimmte Konstante sind.

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