DE1452170A1

DE1452170A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Auslenkung der Arbeitswalze eines Walzwerkgeruestes

Info

Publication number: DE1452170A1
Application number: DE19651452170
Authority: DE
Inventors: Taylor Louis H
Original assignee: YOUNGSTOWN RES AN DEV COMP
Current assignee: YOUNGSTOWN RES AN DEV COMP
Priority date: 1962-11-21
Filing date: 1965-04-21
Publication date: 1969-02-06
Also published as: DE1452166C3; FR1397177A; NL147053B; BE640054A; NO120934B; GB1022963A; CH423678A; NO119028B; DE1452166A1; BE662841A; NL300786A; NL143440B; LU44858A1; NL6505067A; DE1452166B2; SE320639B; SE318539B

Description

8 München 27, ft«*.zenau«r Sir. 2

The Youngstown Research & Development Company Youngstown / Ohio / U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Auslenkung der Arbeitswalze eines Walzwerkgerüstes.

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Methode und eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung der Auslenkung einer Arbeitswalze kleinen Durchmessers in einem Walzwerkgerüst in einer festgelegten Stellung im Walzenkaliber des Gerüsts. Die Auslenkung, auf die sich die Erfindung bezieht, erfolgt in Richtung und gegen die Richtung der Bewegung des Metalls durch das Walzwerk, und die dünne Arbeitswalze ist eine einer Mehrzahl von Walzen eines Walzengerüsts.

Die Arbeitswalze mit kleinem Durchmesser befindet sich ganz allgemein in einem Fünfwalzengerüst, einem Dreiwalzengerüst, einem Vierwalzengerüst oder einem Sechswalzengerüst und stellt die dünnste Walze des Gerüsts dar. In einem Pünfwalzengerüst gibt es noch eine obere und eine untere Zwi-

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sehenwalze mit jeweils grösserem Durchmesser sowie eine obere und eine untere Stützwalze; die Stützwalzen haben einen grösseren Durchmesser als die Zwischenwalzen, und jede Stützwalze befindet sich in Friktionseingriff mit der zugehörigen Zwischenwalze. Die Arbeitsv/alze steht in Friktionseingriff mit einer der Zwischenwalzen und- bildet mit der anderen Zwischenwa,lze ein Walzenkaliber, durch das das i-ietall lauft und in dem es auf geringere Stärke gebracht wird.

Im Dreiwalzengerüst ist die Arbeitswalze die kleinste Walze und befindet sich zwischen zwei Stützwalzen, die beide durch je einen Elektromotor angetrieben werden.

Im Sechswalzengerüst bildet die dünne Arbeitsv/alze mit einer Arbeitswalze von grösserem Durchmesser das Walzenkaliber. Der Durchmesser der grösseren Arbeitsv/alze ist etwa zwei- bis sechsmal so groß wie der der dünnen Arbeitswalze. Die beiden Arbeitswalzen sind zwischen einer oberen und einer unteren Zwischenwalze angeordnet, die ihrerseits zwischen einer oberen und einer unteren Stützwalze liegen. Die obere Zwischenwalze steht in Friktionseingriff mit einer der Arbeitswalzen, und die untere Zwischenwalze steht in Friktionseingriff mit der anderen Arbeitswalze, während die obere Stütz- und die obere Zwischenwalze ebenso wie die untere Zwischen- und die untere Stützwalze in gegenseitigem Friktionseingriff stehen.

Die vorgegebene Stellung der dünnen Arbeitswalze in dem Walzen-

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kallber kann so gewählt sein, daß die Achse eier kleinen Arbeitswalze mit den Längsachsen der anderen Walzwerkswalzen in vertikaler Richtung fluchtet, oder die Achse kann in Richtung mit oder entgegen der Metallbewegung ciurch das Walzwerk ausgelenkt sein. Die Wahl der vorgegebenen Stellung hangt ab von der Herstellung einer bestimmten i?^;orm des gewalzten Metalls, das in den meisten Fällen eben ist; Auftreibung ('crown') in aen Walzen, abhängig von der Form der Walzenkörper und/oder der Wärmeerzeugung infolge Reduzierung der Metallstärke wird berücksichtigt. Während des Walzvorgangs kann die vorgegebene Stellung absichtlich verändert werden, um eine verlangte Form des Metalls zu erzielen oder dieForm beizubehalten. Diese Veränderung der vorgegebenen Stellung kann erforderlich werden infolge veränderter Bedingungen im Walzenkaliber, wie Wärmeentwicklung in dem Walzenkörper oder den Walzenkörpern oder wegen im Metall selbst auftretender Veränderungen (harte Stellen oder Toleranzüberschreitungen)·

Die Antriebskraft oder das Drehmoment für die kleine Arbeitswalze rührt von dem Friktionseingriff mit wenigstens einer Stützwalze oder eine Zwischenwalze und vom Vorwärtszug, der auf das Metall durch eine Aufwickelhaspel oder von einem weiteren Walzengerüst an der Abgangsseite des ersten GerÜsts ausgeübt wird.

In neuerer Zeit ist der Bedarf an Breitbandblech und Fein-

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blech gestiegen, insbesondere an sehr geringen Stärken zwischen o,o25 und o,2 mm (ο,οοΐ bis o_aoo8"), wobei Ebenheit von besonderer Wichtigkeit ist. Obwohl es bekannt ist, daß dünne Arbeitswalzen leichter in das zu walzende Metall eindringen, den Anstelldruck verringern und das Metall zu geringen Stärken auswalzen, die mit Malzen grösseren Durehmessers nicht erreichbar sind, waren die bisherigen Versuche zur Verwendung
dünner Walzen, insbesondere solcher Malzen, die zu dünn sind (25 bis loo mm Durchmesser - 1 " bis 4 "), als daß sie über
ihre Laufzapfen angetrieben werden können, nicht von Erfolg begleitet. Das liegt an der Unmöglichkeit, die Auslenkung dieser Walzen in der Ebene der Metallbewegung durch das Walzwerk zu steuern, weswegen es ausaerordentlich schwierig gewesen ist, ein vorgeschriebenes Maß von Ebenheit des Band- oder Feinblechs zu erreichen. Die unkontrollierten Abweichungen der Arbeitswalze führen zu übermässig gewalzten Rändern oder zu Welligkeit und/oder übermässig gewalzten Mittelteilen oder Knicken im Band. Wenn das bei geringen Stärken passiert, ist es kostspielig und schwierig, wenn nicht unmöglich, Knicke und Riffelungen zu beseitigen und es werden nicht-maßhaltige Bänder erzeugt, die in der Abnahme abgelehnt werden oder den Aufträgen nicht entsprechen.

Das Verfahren, die Auslenkung einer Arbeitswalze von kleinem Durchmesser in einem Walzengerüst auf einem bestimmten Wert
in dem Walzenkaliber des Gerüsts zu halten, wobei die Äuslenk-

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ung in der Richtung rait und entgegen der Bewegung des Metalls durch das Walzwerk wechseln kann, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag und die Richtung der Auslenkung der Arbeitswalze aus der vorgegebenen Stellung abgetastet wird und durch den Abtastvorgang ein dem Betrag der Veränderung der Auslenkung entsprechendes Signal erzeugt wird, das dann ausschließlich zum Steuern der auf die Arbeitswalze durch Reibungsvorgänge von wenigstens einer angetriebenen oberen Stützwalze und wenigstens einer angetriebenen unteren Stützwalze übertragenen Drehmomente benutzt wird.

Das Verfahren ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Anteile der Drehmomente ohne Änderung des auf die Arbeitswalze übertragenen Gesamtdrehmornents gesteuert werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird sie nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben, die folgendes darstellen:

Fig. 1 stellt schematisch ein Fünfwalzengerüst zur Erklärung des Auslenkungseffekts beim Angriff von unsymmetrischen Kräften auf die kleine Arbeitswalze dar;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer bekannten Einrichtung zum Bestimmen der Auslenkung der kleinen Arbeitswalze ;

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Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild einer Einrichtung zum Erzeugen von Steuersignalen, die zur Aufrechterhaltung der Auslenkung der kleinen Arbeitswalze in eine vorgegebene Stellung benutzt werden;

Fig. 4 ist ein schematisches Schaltbild eines Reguliersysteins, welches Steuersignale aufnimmt und daraus einen Strom herleitet, der den Ankern von Elektromotoren zugeführt wird, die in Antriebsverbindung mit den Walzen des Walzwerks stehen und Änderungen in der Verteilung des den angetriebenen Walzen zugeführten Drehmoments hervorrufen können;

Fig. 5 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Reguliersystems, das ein Signal des Betrages der Änderung auf-' nimmt und daraus einen Stroni herleitet, der den Feldwicklungen der Elektromotoren zugeführt wird, die in Antriebsverbindung mit den Walzen des Walzwerks stehen;

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung eines Antriebs für ein Walzwerk, bei dem Änderungen in der Verteilung des den angetriebenen Walzen zugeführten Drehmoments durcit elektrisch betriebene Reibungsbremsen hervorgerufen werden, die mit angetriebenen Wellen in Verbindung stehen, die mit den angetriebenen Walzen verbunden sind.

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Zwei Faktoren können zu einer unkontrollierten Auslenkung der kleinen Arbeitswalze führen, einerseits eine Unsymmetrie zwischen den die kleine Arbeitswalze b einflussenden Kräften und andererseits eine Verbindung von Kräften, die vom Anstellmeehanismus des Gerüsts bei der Einwirkung auf die obere Stützwalze hervorgerufen werden, und von Toleranzen in den Lagerbüchsen und Zapfenlagern für die Stützwalzen, die Zwischenwalzen und die Arbeitswalze. Zunächst soll die durch die Unsymmetrie der auf die Walzen einwirkenden Kräfte hervorgerufeneAuslenkung in Verbindung mit Fig. 1 betrachtet werden, in der schematisch ein Fünfwalzengerüst dargestellt ist, das aus einer oberen Stützwalze 1 und einer unteren Stützwalze 2 und dazwischen einer oberen Zwischenwalze 3 und einer unteren Zwischenwalze M besteht. Die obere Zwischenwalze steht in Friktionseingriff mit der oberen Stützwalze, und die untere Zwischenwalze steht in Friktionseingriff mit der unteren Stützwalze; die Stützwalzen werden von nicht eingezeichneten Elektromotoren angetrieben. Es können jedoch anstelle der Stützwalzen auch die Zwischenwalzen angetrieben werden. Zwischen den beiden Zwischenwalzen ist eine mit der unteren Zwischenwalze 4 in Friktionseingriff stehende Arbeitswalze 5 kleinen Durchmessers angeordnet, die zusammen mit der oberen Zwischenwalze 3 ein Walzenkaliber bildet· Durch das Walzenkaliber läuft ein Metallband 6.

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Die Arbeitswalze 5 wird durch zwei zusammenwirkende Kräfte in Drehung versetzt. Die erste Kraft wirkt auf die Oberseite der Walze ein und besteht aus einem Anteil der den Bandauslauf · bewirkenden Zugkraft T_d und einer Tangentialkraft F₁, die von der oberen Stützwalze 1 erzeugt wird, die obere Zwischenwalze 3 beeinflußt und durch die Bandstärke hindurch auf die Oberseite der Arbeitswalze 5 einwirkt. Die Summe dieser beiden Kräfte ist bestrebt, die Walze 5 in Richtung auf die Ausgabeseite des Walzwerks in Richtu-ng des Pfeils 7 zu verschieben.

Die zweite Kraft greift an der unteren Seite der Arbeitswalze 5 an und besteht aus einer Tangentialkraft Pp, die durch die Drehung der unteren Stützwalze 2 und die übertragung der Drehung auf die Zwischenwälze 4 hervorgerufen wird; die andere Komponente der zweiten Kraft ist die Einlauf spannung Τ·_, die in Verbindung mit der Tangentialkraft F„ bestrebt ist, die Arbeitswalze 5 in Richtung auf die Einlaufseite des Walzwerks zu verschieben, wie es durch den Pfeil 8 angedeutet ist. Bei verschwindender seitlicher Auslenkung und verschwindender Lagerbelastung der Walze muß Kräftegleichgewicht bestehen und die Gleichung (T_g +F₂) = (T_fl + P₁) erfüllt sein.

Der zweite, eine Auslenkung hervorrufende Faktor wird durch das Zusammenwirken von Kräften gebildet, die duroh den Betrieb eines Anstellmechanismus und durch Spiel in den Walzenlagerbüchsen und Zapfenlagern hervorgerufen werden* Wenn der Anstellmechanismus die obere Stützwaise und die obere Zwischen- -

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walze nach unten bewegt, um ein bestimmtes Walzenkaliber einzustellen, damit eine genaue Stärkenverminderung erzielt wird, übt der Anstellmechanismus eine Kraft auf die Walzen aus. Diese Kraft kann in Verbindung mit den Toleranzen in den Walzenlagerzapfen und Lagerbüchsen und/oder Zapfenlagern und Toleranzen im Walzwerksgehäuse dazu führen, daß die Arbeitswalze in Richtung der Bandbewegung oder in entgegengesetzter Richtung auswandert. Diese Auslenkung tritt ein, wegen des geringen Zwischenraums zwischen den Lagerbüchsen und «dem Walzenlagerzapfen und zwischen den Zapfenlagern und dem WaIzwerksgehäuse, so daß die Walzenlagerzapfen und/oder die Zapfenlager sich um einen kleinen Betrag bewegen können, wenn die Anstellkraft zur Wirkung kommt«

Zusätzliche Schwierigkeiten für die überwachung der kleinen Arbeitswalze zur Erreichung einer vorgeschriebenen Form oder Ebenheit des Bandes ergeben sich durch WärmeStauungen in den Walzen, besonders während langdauernder Walzabschnitte. Diese Wärmestauung kann nicht vollständig durch einen Kühlmittelstrom beseitigt werden und führt im allgemeinen zu einer Dehnung oder einer allgemein als "crown¹¹ bezeichneten Auftreibung in einem mittleren Abschnitt der dünnen Walze und/oder beliebigen anderen Walzen» Das Auftreten einer derartigen Auftreibung führt zum übermässigen Walzen des Mittelabschnitts des Bandes, weswegen die Stellung der dünnen Arbeltswalze im Walzenkaliber verändert werden muß, um diese Wirkung auf die

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Form des Bandes möglichst klein zu halten oder möglichst zu vermeiden. Die Regulierung der Auslenkung der einzelnen kleinen Walze bietet daher vielerlei Probleme, die zu hohen Anforderungen an ein geeignetes überwachungs- und Steuerungssystem führen.

Die Ausnutzung der Vorteile, die die Verwendung der kleinen Einzelwalze bietet, ist bisher durch die Unmöglichkeit beeinträchtigt gewesen, sehr schnell eine Korrektur oder Kompensation für die Auslenkung auszuführen, um damit die Walze in einer bestimmten Lage im Walzenkaliber zu halten oder sie in diese Lage zurückzuführen. Da das Metall durch das Walzwerk mit Geschwindigkeiten von etwa Uo m/Min, bis etwa 2ooo m/Min. (etwa 500 f.p.m. bis etwa βοοο f.p.m.) läuft, kann eine erhebliche Menge fehlerhaften Bandes anfallen, wenn auch nur 2 bis 4 Sekunden erforderlich sind, um die Walze in die vorbestimmte Lage zurückzuführen. Die Erzeugung von mangelhaftem Walzgut ist unerwünscht, weil es entweder aus dem Bund herausgeschnitten werden muß oder das Bund einem anderen Auftrag zugeführt werden muß, wodurch die Herstellungskosten wesentlich erhöht werden.

Die Erfindung ermöglicht die volle Ausnutzung der Vorteile, die die dünne Arbeitswalze ermöglicht, indem die Auslenkung der Malze in eine vorgegebene Stellung im Walzenkaliber aufrechterhalten wird und ausserdem eine ausserordentlich schnelle

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Korrektur für Abweichungen der Auslenkung aus der vorgegebenen Stellung ermöglicht wird.

Bei den bekannten Abtastgeräten (vgl. Pig. 2) erkennt man Düsen 21 und 21a an Leitungen 22 und 22a, die von einer Quelle eines unter Druck stehenden Fluids, wie Druckluft oder Druckflüssigkeit herkommen; diä Düsen reichen nahe an die beiden Seiten der Walze 5 und stehen, fluchtend mit der Mittellinie der Walze, auf genau einander gegenüberliegenden Seiten der Aussenflache 24 der Walze 5» diese Aussenflache genau in der Mitte zwischen den Düsen, so daß die Auslenkung der- Walze 5 in Richtung der Bandbewegung durch das Walzenkaliber oder entgegengesetzt dazu zu einer Düse hin und gleichzeitig von der anderen Düse weg führt. Die Düsen werden durch Sicherungsstäbe 25 und 25a gehaltert und in die richtige Lage gegenüber der Walzenfläche gebracht.

Diese Düsen liegen nahe der Aussenseite der Walze; zwischen den Düsenöffnungen und der fiTalzenfläche befinden eich Spalte 26 und 26a, und eine Auslenkung der Walze 5 ruft eine Druckänderung an dem in den Leitungen befindlichen Druckmedium hervor. Die Grosse der Zwischenräume zwischen der Düse und der Walzenaussenseite liegt vorzugsweise zwischen etwa o,12 mm undl,2 mm (0,005 " und o,o5o"), wenn die Walze und die zugehörigen Stütz- und Zwischenrollen in axialer Richtung miteinander fluchten (vgl. Fig. 1).

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Das Auftreffen der beiden Luft- oder Plüssigkeitsstrahlströrae auf die Walzenaussenseite ruft im Auslenkungsbereiah der Walze 5 einen Gegendruck in den Leitungen 22 und 22a hervor, der geringer ist, wenn die Walze von der Düse weg bewegt und der Spalt vergrössert wird, und der zunimmt, wenn die Auslenkung in Richtung auf die Düse bei gleichzeitiger Verkleinerung des Spaltes vor sich geht. Wenn die Walzen 5» 1* 2, 3 und 4 axial ausgerichtet sind, wird beim Auftreffen der beiden Strahlströme auf die Walzenaussenseite in beiden Leitungen 22 und 22a der gleiche Gegendruck hervorgerufen. Der Gegendruck beeinflußt den Druck der den Strahlstrom bildenden Luft bzw. Flüssigkeit, und wenn der Spalt sich verkleinert, nimmt der Gegendruck zu, bei zunehmender Spaltweite nimmt er ab. Wenn die Arbeitswalze 5 sich In Richtung auf die Düse 26 bewegt, steigt demnach der Gegendruck in der Leitung 22, wodurch die Stärke des Stroms aus der Düse 26 verringert und der Druck in der Leitung 22 erhöht wird. Gleichzeitig bewegt sich die Walze 5 von der Düse 26a weg und läßt den Gegendruck in der Leitung 22a abnehmen, wodurch der Druck des von der Düse 26a ausgehenden Strahlstroms wächst und der Druck In der Leitung 22a abnimmt. Diese Änderung der Stärken des? Strahlströme und die Änderungen der Drucke in den Leitungen werden für ^; die Anzeige der Walzenauslenkung ausgenutzt, unü die Grosse der Änderungen werden zu dem Betrag der Auslenkung in Beziehung gesetzt und der Änderungsrichtung in Abhängigkeit von Drueksunahme Qder -abnähme. " · -.

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Um die Änderungen des Flüssigkeitsdrucks in den Leitungen in ein Signal zum Steuern des Betriebs des Walzwerks umzusetzen, werden die Leitungen mit einem Signalgeber Ik verbunden, der einen Wandler 27 enthält und einen linearen veränderlichen Differentialtransformator (LVDT) 28, dessen Ausgang auf einen Verstärker 29 gegeben wird. Die Wirkungsweise dieses Wandlers 27 mit dem linearen veränderlichen Differentialtransformator ist in der USA-Patentachrift Nr. 3,ο77·8οο beschrieben, in der auch weitere brauchbare Arten von Abtasteinrichtungen für die Walzenauslenkung beschrieben sind, bei denen elektromagnetische Induktion zur Erzeugung von Wirbelströmen in der Aussenflache der Walze 5 mit Frequenzen von 5o kHz und mehr angewendet wird, oder auch zur Erzielung von Änderungen des Blindwiderstandes in einem oder zwei Induktoren, wobei die Änderungen der Vergrösserung oder Verkleinderung der Zwischenräume zwischen den Induktoren und der Walzenaussenfläche zugeordnet sind; ferner werden Abtasteinrichtungen beschrieben, bei denen zur Bestimmung der Auslenkung Änderungen der Reluktanz des Magnetkreises verwandt werden, der einen oder zwei schmale Zwischenräume überbrückt.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, ist mit dem linearen veränderlichen Differentialtraneformator 28 ein Oszillator 75 verbunden, der dem Transformator eine hochfrequente Wechselspannung zuführt. Das Ausgangssignal dieses linearen veränderlichen Differentialtrans foramtors wird auf einen Verstärker 29 gegeben, von dem

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es verstärkt und einem Phasendetektor 76 zugeführt wird. Der Detektor nimmt die Gleichrichter des die Walzenstellung angebenden Wechselstromsignals vor und gibt einen Gleichstrom ab, der in Beziehung steht zu der Lageveränderung der Walze gegenüber ihrer vorbestimmten Lage in dem Walzenkaliber, wobei das Vorzeichen die Richtung der Lageveränderung angibt «>

Ein Stellungswähler 77a für die Walzenposition erzeugt eine einstellbare Referenzgleichspannung, so daß von dem BedienungSHiann an dem Walzengerüst eine Lage vorbestimmt werden kann, In der- die Malze festgehalten wird. Diese Referenzgleichspannung wird zusammen mit dem Ausgang des Phasendetektors 76 einem Differenzverstärker 78 zugeführt, der eine Ausgangsspanming oder ein Fehlersignal liefert, das in Beziehung steiit zus. der Differenz zwischen der tatsächlichen Walzenstellung UEd der an dem Stellungswähler 77a vorgewählten Stellung. Das Äusgangssignal des Verstärkers 78 gibt durch seine Grosse den Betrag der Auslenkung und steht in Zusammenhang mit der Richtung der Auslenkung.

Der Fehlersignalverstärker 15 nimmt das Ausgangsfehlersignal des Differenzverstärkers 78 auf und führt das verstärkte Fehlersignal einem Frequenzgenerator (rate generator) 80 und einen Dämpfungsglied 8l zu, die parallel zu einem Frequenzkompensationskreis 82 und einem zweiten Dämpfungsglied 83 liegen. Der Frequenzgenerator 80 ist eine differenzierende Schalt-

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ung, die ein von der Auslenkungsgeschwindigkeit abhängiges Ausgangssignal liefert.

Der Prequenzkompensationskreis 82 steuert die höherfrequente Phase der Schaltung und die Amplitudenwidergabe der Rückkopplungsschaltungen, die nachstehend beschrieben werden.

Die Dämpfungsglieder 81 und 83 steuern die Verstärkung einer Rückkopplungsschleife und das Dämpfungsmaß.

Der Ausgang dieser parallelliegenden Kreise wird in einen Additivkreis 84 geleitet, in dem das Fehlersignal der Walzenstellung aus dem Frequenzkompensationskreis 82 mit dem Frequenzsignal des Frequenzgenerators 8o in der richtigen Phase zu einem Ausgangssignal vereinigt wird. Dieses Signal wird Auslöseimpulsgebern 223 und 224 zugeführt, die Signale liefern, welche selektiv die mit Vierschichtdioden ausgerüsteten Gleichrichter (silicon controlled rectifiers) 213 und 214 (Fig. 4) leitend machen, wie es nachstehend beschrieben wird. Es arbeitet Jeweils nur einer der Auslöseimpulsgeber 223 und 224 zur Zeit. Von der Richtung und Grosse des Ausgangs der Addierstufe 84 hängt es ab, welcher Geber arbeitet.

Die von dem Stellungswähler 77a für die Walzenposition erzeugte Bezugsspannung wird sorgfältig stabilisiert, so daß sie sich mit der Netzspannung, mit Belastungs- und Temperatur-

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änderungen nicht verändert» Diese Bezugsspannung wird von einem geeichten Einstellpotentiometer¹ für die Waleenstellung abgeleitet, das an dem Gerüst angebracht ist und von dem Bedienungsmann leicht in eine bestimmte Stellung gebracht werden kann. Diese Bezugsspannung wird dann zum Vorwählen der erforderten Leietungshöhe der geregelten Grosse benutzt, welche eine dem Momentdifferential in den Walzwerksmotor-Ankern JBUgeordnete Stromdifferenz ist*

Fig. 4 zeigt ein Re^.system, das von dem Änderungsbetrag der Walzenauslenkung ausgehend die Verteilung des gesamten verfügbaren Moments zu ändern gestattet. Die in GleichrichterbrÜskensehaltungen 219 bzw. 22o liegenden Vierschichtdioden 213 b«w. 214 sind in back-to-back-Schaltung (Anode der einen Diode J*w*iis mit der Kathode der zweiten Diode verbunden) angeordnet; es wird so ein einstellbarer Spannungs- und Umpolregler 215 gebildet, der durch die Leitung 93 zwischen die Mittelpunkte 91 und 92 von vier Gleichstrom-Walzwerksmotoren Io bis 13 geschaltet ist; die Motoren Io bis 13 werden von einem durch einen Wechselstrommotor 9o getriebenen Generator 89 gespeist. Die Walzwerkmotoren 12 und 13 treiben die obere Stützwalze 1 an und sind mechanisch hintereinander geschaltet. Die Walzwerksmotoren Io und'll treiben die untere Stützwalze 2 an und sind ebenfalls mechanisch in Reihe gesehaltet«, Die back-to-back geschalteten Vierschichtdioden 213 und 21^i liegen an einer gemeinsamen Leitung 216 _s die eine

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Ausgangsklemme des Reglers 215 darstellt, während die andere Ausgangskleirane durch die Mittelanzapfung 217 eines Kopplungswiderstandes 218 gebildet wird. Eine Hälfte dieses Kopplungswiderstandes 218 liegt an der Mttelleitung und dient einem zweifachen Zweck: einerseits zur Verbesserung der Systemempfindlichkeit durch Verkleinerung der Zeitkonstante L/R und andererseits zum Zusammenführen der freien Gleichstromenden der beiden Gleichrichterbrücken 219 und 22o und damit als Überspannungsschutz und Begrenzer. Diese beiden Gleichrichterbrücken 219 und 22o besitzen einen gemeinsamen Dreiphaseneingang 221 und sind gegenXibermässige Wechselströme durch eine eisenlose Drossel 222 in jeder Phase geschützt ·

Das Zünden der einen oder der anderen der beiden Gleichrichterbrücken 219 und 22o wird durch denjenigen Auslöseimpulsgeber 223 oder 224 (Fig. 3) ausgelöst, der auf den Rate-Signalausgang des Addierkreises 84 anspricht, und natürlich hängt es von der Richtung der Änderung der Walzenauslehkung ab, welche der beiden Gleichrichterbrücken zündet. In Fig. 3 ist gezeigt, daß dieser Rate-Signalausgang von den Auslöseimpulsgebern 223 und 224 von der Addierstufe 84 her aufgenommen wird. Je nachdem in welcher Richtung die Auslenkung der dünnen Arbeitswalze durch eine Änderung der Verteilung des Drehmoments verändert werden muß, liefert die Einrichtung nach Pig. 4 im Mittelleiter einen Strom, der das Ausgangsdreh-

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moment eines der beiden Motoren 12, 13, die der oberen angetriebenen Walze 1 oder eines der beiden Motoren Io, 11, die der unteren Walze 2 zugeordnet sind, anwachsen läßt, während gleichzeitig das abgegebene Moment des anderen Motorenpaares um den gleichen Betrag abnimmt, ohne die Leistung des · Generators 89 zu bednflussen. Urn das Anwachsen ader Abnehmen des abgegebenen Moments der Motoren Io bis I3 hervorzurufen, wird in dem System nach Fig. 4 sehr schnell ein Strom erzeugt, der den Betrieb dieser Motoren beeinflußt und dadurch Änderungen in der Verteilung des den angetriebenen Walzen zugeführten Moments hervorruft.

Das System nach Fig. 4 arbeitet auch zufriedenstellend mit einer gemeinsamen einphasigen Wechselstromquelle von einer Höhe der Spannung, die der Gleichstromausgangsspannung angepaßt ist.

Fig. 5 zeigt ein Regelsystem mit zwei unabhängigen Zweiweggleichrichterbrücken 225 und 266, die das Ausgangs-Ratesignal der Addierstufe 84 über Vorspannungs- und Auslöseimpulsgeber 227 und 228 empfangen. In der Gleichrichterbrücke 225 liegt eine Feldwicklung 229 eines Motors 23o, der eine obere Walze (nicht die dünne Arbeitswalze) des Walzwerks antreibt. Entsprechend liegt in der Gleichrichterbrücke 226 eine Feldwicklung 231 eines Motors 232, der eine untere Walze (nicht die dünne Arbeitswalze) des Walzwerks antreibt. Jede Brücke besitzt

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zwei Vierschichtciioden 233 und 23**» die mit dem zugehörigen Impulsgeber verbunden sind, und zwei Siliciumdioden 235 und 236 und wird mit Einphasenwechselstrom gespeist. Die Vierschichtdiode 233 und die Vierschichtdiode 23²I jeder Brücke werden abwechselnd ausgelöst in der leitenden Halbperiode und liefern einen Ausgangsgleichstrom, und die Dioden 235 und 236 jeder Gleichrichterbrücke sind abwechselnd leitend, jeweils eine bei jeder Halbperiode.

Der Ausgang des Systems nach Fig. 5 ist ein Strom, dessen Grosse in Beziehung zu der des Rate-Signals steht und zur Richtung des Rate-Signals. Dieser Strom wird den Feldwicklungen der beiden Motoren 230 und 232 zugeführt. Die Auslöseimpulsgeber sind so eingerichtet, daß bei der Ankunft eines Rate-Signals eine der beiden Brücken in Phase voreilt, während die andere durch das Zünden ihrer Vierschichtdioden phasenverzögert wird. Demnach wird die Felderregung in einem Motor erhöht, während in der Feldwicklung des anderen Motors die Erregung um die gleichen Beträge verringert wird, wobei die resultierende Änderung der Ankergegenspannung die erforderliche Änderung im abgegebenen Motormoment hervorbringt und die Änderung der Verteilung des zugeführten Moments auf die angetriebenen Walzen zur Folge hat.

Bei einem Rate-Signal Null erhalten beide Motcrfeldwicklungen gleiche Erregung durch eine Speisespannung, die durch einen

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Feldwicklungswiderstand eingestellt ist. Dadurch zünden beide Auslöseimpulsgeber 227 und 228 die Vierschiöhtdioden mit dem gleichen Phasenwinkel und rufen gleiche Ausgangsgrößen hervor.

In Fig. 6 stellt 25o einen ersten Motor dar, der in Antriebsverbindung mit siner (nicht dargestellten) oberen Zwischenwalze eines Sechswalzengerüsts über eine Welle 251 steht, sowie einen zweiten Motor 252, der über eine Kelle 253 in Antriebsverbindung mit einer (nicht dargestellten) unteren Zwischenwalze des Walzwerks steht. An die Welle 251 Ist ein erstes gleichstromerregtes Wirbelstrombremsdynamometer 25¹J angeschlossen und an die Welle 252 ein zweites gleichartiges Dynamometer 255. Jedes der Dynamometer übt eine veränderliche Belastung auf seihe Welle, aus und steuert dadurch das Äusgangsdrehmoment der Motoren 25o und 252, und jedes hängt ab von dem Rate-Signal-Ausgang der Addierstufe 84, dessen Grosse und Richtung von Betrag und Richtung der Auslenkungsänderung der kleinen Arbeitswaise abhängen. Jedes Dynamometer ist so eingerichtet, daß es jede Welle in vorgegebener Weise vorbelastet, so daß jeder Motor eine Zusatzbelastung erhält.

Ein Fehlersignal ₉ mit dem die Dynamometer 254 und 255 zufriedenstellend betrieben werben können, kann mit dem System nach Fig« 5-erzeugt werdenj das Signal wird, in einen Strom Uüigewanusltg der das Dynamometer 254 von der Glelshricbusrbrüeicg 225 aus und das Dynamometer 255 von der Gleichrlchterfcrüsks 226 ans beeinflußte Beim Betrieb übt das Fehlsrsigoal und ü&t dar-

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aus erzeugte iitrOiB über ein Dynamometer eine vergröeserte Belastung auf die Welle aus und über das andere Dynamometer eine geringere Belastung auf die andere Welle, wodurch Veränderungen in der Verteilung des abgegebenenDrehmoments auf die angetriebenen Walzen hervorgerufen werden» Diese zunehmende oder geringer werdende, auf die beiden Wellen ausgeübte Belastung let bestrebt, die Winkelgeschwindigkeit der stärker belasteten Welle momentan herabzusetzen, oder setzt sie momentan herab und ist bestrebt, die Winkelgeschwindigkeit der geringer belasteten Welle momentan zu vergrössern, oder vergrösaert sie momentan, wodurch die Drehmomentänderungen hervorgerufen werden, die die dünne Arbeitswalze in der vorgegebenen Stellung im Walzenkaliber festhalten.

Anstelle der Dynamometer können Einrichtungen zur hydraulischen Belastung benutzt werden, wie zum Beispiel zwei hydraulische Pumpen, von denen die eine mit der Antriebswelle 251 (Pig· 6) und die andere mit der Antriebswelle 253 verbunden ist, wobei der Motor 25o die eine und der Motor 252 die andere Pumpe betreibt. Jede Pumpe drückt eine hydraulische Flüssigkeit durch eine geschlossene selbstbelastende Rohrnetzschleife, die ein Steuerventil zum Regeln des Volumens und des Drucks der die Schleife durchsetzenden Flüssigkeit durch Steuerung des Querschnitts eines Durchlasses in dem Ventil aufweist. Jedes der beiden Ventile für die beiden Ringleitungen kann durch ein System nach Fig. 5 betrieben werden

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ι *f ς? £, ι ι y ..

uiii 1st achsEglg von äesi ilusgangsweir-fc der Brüekengleich·=' ri-siiii-S2? 225 ^ζΞϊ-Τα 226₈ wie bei den Dynamometern 25 ^ und 255«

Bis izi der Flüssigkeit während des Betriebes der Pumpen erzeugte Märaie irlrä äurch einen in die Schleifen eingeschalteten Wärmeaustauscher abgeleitet *

Wenn die Belastungen der Pumpen in Gegentaktweise gesteuert werden, wird Jede Pumpe in bestimmtem, Maße vorbelastet, wodurch eine zusätzliche Belastung dem zugehörigen Walzwerksmotor zugeführt wird. Dementsprechend ergibt sich eine Änderung in der Verteilung des zugeführten Moments auf die angetriebenen Walzen durch Erhöhen der Belastung einer Pumpe und Verringern der Belastung der anderen Pumpe durch Betätigung der Steuerventile in Übereinstimmung mit den sich aus dem Fehlersignal ergebenden Anforderungen. Auf diese Weise wird das von den Motoren abgegebene Moment durch eine momentane Erhöhung der Winkelgeschwindigkeit einer Welle und eine momentane Verringerung der Winkelgeschwindigkeit der anderen Welle beeinflußt, um die dünne Arbeitswalze an der vorbestimmten Stelle im iialzenkaliber festzuhalten.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche ;

1. Verfahren zur Aufrechterhaltung der Auslenkung einer Arbeitswalze von geringem Durchmesser in einem Waisengerüst in einer bestimmten Lage innerhalb des Walzenkalibers des Gerüsts, wobei die Auslenkung in Richtung mit und entgegen der Laufrichtung des Metalls durch das Walzwerk veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag und die Richtung der Auslenkung der Arbeitswalze aus der vorgegebenen Stellung abgetastet wird und daß aus der Abtastung ein Signal erzeugt wird, das der Grosse der Auslenkungsänderung entspricht und das dann ausschließlich zur Steuerung der Momente benutzt wird, die durch Friktionsübertragung der Arbeitswalze über mindestens eine angetriebene obere Stützwalze und mindestens eine angetriebene untere Stützwalze eugeführt werden.

2« Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die relativen Anteile der abgegebenen Momente gesteuert werden, ohne daß das auf die Arbeitswalze übertragene Gesamtmoment geändert wird.

3. Einrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Aufrechterhalten der Auslenkung einer Arbeitsrolle von

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geringem Durchmesser in einem Walzengerüst in einer bestimmten Lage innerhalb des Walzengerüsts₃ gekennzeichnet durch mindestens einen mit einer oberen Stützwalze In Antriebsverbindung stehenden ersten Motor, mindestens einen mit einer unteren Stützwalze in Antriebsverbindung stehenden zweiten Motor, durch eine Abtasteinrichtung sum Abtasten des Betrages und der Richtung beliebiger Auslenkungen der Arbeitswalze aus der vorbestimmten Lage in oder entgegen der Richtung der Bewegung des Metalls durch das Walzwerk, durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines v^n der Abtastung abhängigen Signals, das dem Ausmaß der Änderung der überwachten Auslenkung entspricht, und durch eine Steuereinrichtung, deren Eingang mit der Einrichtung zur Signalerzeugung und deren Ausgang mit der Einrichtung zur Momenteinstellung für die Motoren verbunden ist, wobei die Einrichtung zur Momenteinstellung nur von dem genannten Ausgang der Steuereinrichtung abhängt und die jeweils von dem ersten und dem zweiten Motor abgegebenen Momente so einstellt, daß die Auslenkung ofer Arbeitswalze unverändert aufrechterhalten wird.

Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen ersten und einen zweiten Aus- , löseimpulsgeber aufweist, die die Zündung-von Vjferschichtdioden steuern, welche in den Brückenarmen zweier Gleichrichterbrücken angeordnet sind, wobei die Zündung der

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Vierschichtdioden in der einen oder der anderen Brücke von dem Vorzeichen des Rate-Signals abhängt, das durch die Steuereinrichtung von der Einrichtung zur Signalerzeugung herangeführt ist, und wobei die Brücken gemeinsame Ausgangsklemmen besitzen, die so mit den Einrichtungen zur Einstellung des Moments für die Motoren verbunden sind, dafi eine bestimmte Polarität an einer der Klemmen eine Zunahme des Moments eines der Motoren und eine Abnahme des Moments des anderen Motors zur Folge hat.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Motor mechanisch in Reihe liegt mit einem dritten Motor, während der zweite Motor mechanisch in Reihe liegt mit einem vierten Motor, und daß der dritte und der •vierte Motor je Mittel zum Einstellen des Momeris aufweisen, die auf die an die eine Klemme gegebene Polarität in entsprechender V/eise ansprechen, wie die Moment-- einstellmittel für den ersten und den zweiten Motor.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen ersten und einen zweiten Aust 1öseimpulsgeber aufweist, die die Zündung von in zwei Brückenarmen Je einer selbstständigen Zweiweggleichrichter- brueke liegenden Vierschichtdioden steuern, daß die an deren beiden Brückenarme Dioden aufweisen, daß der erste

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Auslöseimpulsgeber steuerna auf die Vierschichtdioden einer Brücke und der zweite· Auslöseimpulsgeber steuernd auf die Vierschichtdioden der anderen Brücke einwirkt, und daß der Ausgang einer Brücke mit der Momenteinstelleinrichtung für den ersten Motor, der Ausgang der anderen Brücke dagegen mit der I-iomenteinstelleinrichtung für den aweiten Motor verbunden ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Momenteinstelleinrichtung für jeden Motor als Dynamometer oder als Einrichtung zur hydraulischen Belastung ausgebildet ist.

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