DE1602077A1

DE1602077A1 - Steuereinrichtung fuer ein Walzwerk

Info

Publication number: DE1602077A1
Application number: DE19671602077
Authority: DE
Inventors: Ketcham George M; Freedman Robert P
Original assignee: General Dynamics Corp
Current assignee: General Dynamics Corp
Priority date: 1966-05-20
Filing date: 1967-05-19
Publication date: 1970-02-19
Also published as: US3436943A; GB1125687A

Description

5655-67/H/Ro.'

U.S. Ser.No. 551,64ο

filed: May 20, I966

General Dynamics Corporation, New York, N.Y., V.St,A,

Steuereinrichtung für ein Walzwerk

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für ein Walzwerk mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Wälzenspaltes zweier Arbeitswalzen, zwischen denen ein bandförmiges Walzgut konisch verjüngt wird, auf Grund von Steuersignalen zur Steuerung der Dicke des Walzgutes. Die Einstellung des Walzenspaltes, also des Abstandes zwischen den Walzen, erfolgt dabei während des Walzens.

Bei den meisten fortlaufend arbeitenden Steuereinrichtungen für Walzwerke zur Herstellung eines warm- oder kaltgewalzten, in Walzrichtung konisch sich verjüngenden Erzeugnisses ist zum Regulieren des Walzenspaltes der Arbeitswalzen grundsätzlich entweder eine Steuerung der Verjüngungsrate oder eine Erofilsteuerung oder auch eine Kombination beider Steuerungsarten üblich. Bei einer allgemein gebräuchlichen Steuereinrichtung

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wird eine Steuerung der Verjüngungsrate angewandt» wobei man die mittels Tachometern ermittelten Relativgeschifindigkeiten der Walze und der Anstellmotoren eines Walzwerkes steuert,und diese Steuerung gemäß der Deformationsrate des Walzwerkgehäuses während des Walzens modifiziert. Derartige Steuereinrichtungen sind zwar genau und zuverlässig, doch weisen sie die wesentlichen Nachteile auf, daß sie relativ kostspielig und aufwendig sind oder daß bei ihrer Ausführung Schwierigkeiten auftreten.

Ein Zweck der Erfindung besteht also darin, eine verbesserte, einfache und preiswerte Steuereinrichtung für die Einstellung des Arbeitswalzenspaltes während des Betriebes eines Walzwerkes zur Herstellung eines sich konisch verjüngenden Erzeugnisses anzugeben. Ferner soll die die Steuerung der Konizität eines gewalzten Bandes bewirkende Einrichtung für herkömmliche WaIzgerüste verwendbar sein, ohne daß die Gerüste wesentlich abgeändert werden müssen.

Erfindungsgemäß werden diese und andere Ziele dadurch erreicht, daß bei einem Walzwerk mit einem Walzgerüst und zwei in einem festen Rahmen' gelagerten Arbeitswalzen sowie einer mit dem Gerüst verbundenen Steuereinrichtung zur Änderung des Walzenspaltes eine Einrichtung zum Anzeigen der Länge des Erzeugnisses oder Walzgutes, das zwischen den Arbeitswalzen durchgelaufen ist, und zum Erzeugen eines entsprechenden elektrischen Signals vorgesehen ist, und daß ferner eine auf das elektrische Signal ansprechende Rechenvorrichtung ein weiteres Signal, welches ein

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Maß für den zur Erzeugung einer bestimmten Konizität erforderlichen Walzenspalt darstellt, liefert und der Spaltsteuereinrichtung übermittelt, Vorzugsweise enthält die Spaltsteuereinrichtung gemäß der Erfindung auch eine Anordnung zur Veränderung der durch die Steuereinrichtung eingestellten Konizität. Zur Gewährleistung der genauen Kontrolle des Walzenabstandes weist die Steuereinrichtung vorzugsweise ein Potentiometer auf, wodurch Änderungen des Arbeitswalzendurchmessers durch Verschleiß oder andere Einflüsse kompensiert werden. Bei einem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel, bei welchem die Steuereinrichtung für den Walzenspalt sowohl eine Keilanordnung zur schnellen Spalteinstellung als auch eine Anstelleinrichtung für größere Änderungen des Walzenspaltes aufweist, enthält die Steuereinrichtung eine Vorrichtung zum Peststellen des Endes eines jeden Walzganges oder Durchganges des Walzgutes zwischen den Rollen, um die Keilanordnung in eine extreme Lage rttekzustellen. Außerdem kann die Steuereinrichtung eine Vorrichtung zum Kompensieren der Abweichungen oder Verbiegungen des WalzgerUstes auf Grund von Änderungen der im Gerüst herrschenden Kräfte enthalten.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt in: .

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer typischen erfindungsgemäSen Steuereinrichtung und

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Pig. 2 ein schematisches Blockschaltbild einer zusätzlichen Einrichtung, welche in Verbindung mit der Einrichtung nach Fig. 1 verwendet werden kann.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, weist das Walzgerüst 9 eines zu steuernden Walzwerkes einen Rahmen 10 und ein Paar von Arbeit swalzen 11 und 12 sowie entsprechende Stützwalzen 15 und 14 auf, wobei die unteren Walzen 12 und 14 ortsfest im Rahmen 10 des Gerüstes montiert sind, während die Arbeitswalze 11 und die Stützwalze IJ in Vertikalrichtung im Gerüstrahmen bewegt werden können. Wie bei herkömmlichen Walzgerüsten läuft zwischen den Arbeitswalzen 11 und 12 ein zu walzendes Blech oder Band 15 aus Stahl oder dergleichen hindurch. Die Steuerung der Trennung der Arbeitswalzen, also des Walzenspaltes, erfolgt auf die in der USA-Patentanmeldung No. 405 749 vom 22. Oktober 1964 angegebene Weise, und zwar enthält die Steuereinrichtung eine Anstellvorrichtung l6 für eine schnelle Einstellung des Walzenspaltes mit einem hydraulischen Stoßkolben 17 und einem vom Kolben betätigten Keil 18, welcher zwischen der oberen Stützwalze IJ und einem am oberen Ende des Gerüstrahmens 10 befindlichen ortsfesten Keil 19 montiert ist. Der Kolben schiebt also den Keil 18 in die entsprechende Richtung, um bei Anlegen eines Kraftsteuersignals über eine Leitung 20 die obere Stützwalze IJ und die Arbeitswalze 11 gegen die unteren Walzen zu drücken. Zusätzlich weist das Walzgerüst eine herkömmliche Anstelleinrichtung 21 für größere Verstellungen des Walzenspaltes bei geringerer Geschwindigkeit auf.

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Zur automatischen Berechnung der an die Walzen anzulegenden, für die Erzeugung einer gewünschten Konizität des Bandes 15 erforderlichen Kraft und zur Lieferung eines Steuersignals über die Leitung 20 an die Anstellvorrichtung 16 enthält die Steuereinrichtung einen Rechner 22 und einen Digital-Anälog-Konverter 23, welche aufgrund von Informationen, die sie von einem Zählwerk 24 und einem mechanisch mit der unteren'Arbeitswalze 12 verbundenen Impulstachometer 25 empfangen, in der unten beschriebenen Weise die erforderlichen Rechnungen durchführen. Das Tachometer liefert Ausgangsspannungsimpulse in von der Drehung der Arbeitswalze 12 abhängigen Intervallen, so daß jeder dieser Impulse bedeutet, daß sieh die Walze um einen bestimmten Winkelbetrag gedreht hat, Bei gegebenem Walzendurchmesser bedeutet jeder Impuls zugleich,, daß zwischen den Walzen ein bestimmter Längeribetrag des Strahls bzw. des Walzgutes durchgelaufen ist»

Der Rechner 22 ist in irgendeiner an sieh bekannten Weise so aufgebaut, daß er für Jede Stelle des Bandes 15* während dieses zwischen den Walzen hindurchläuft, den Kraftbetrag berechnet, mit dem die Arbeitswalzen 11 und 12 beaufschlagt werden müssen, damit auf das Band ein Druck ausgeübt wird, der an dieser Stelle zu der für die gewünschte Konizität erforderlichen Banddicke führte während das Band durch das Walzwerk läuft. Diese Rechnungen basieren auf der folgenden Gleichung bzw. Folgerung

Konizität = (T₂-T₁) (T₂

2 K

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darin bedeuten: · .

T₂ = Dicke des stärkeren Bandendes
Tp = Dicke des dünneren Bandendes

K = eine Konstante, die das Verhältnis des Bandvolumens zur Bandbreite wiedergibt.

Wenn, wie beim vorliegenden Fall, das Verhältnis der Dicke eines Bandes zu seiner Länge sehr klein ist, führt eine weitere Reduzierung der Dicke zu einer Verlängerung des Bandes, während die Breite praktisch nicht zunimmt. Das Verhältnis aus Volumen (V) und Breite (W) kann also als konstant angesehen werden, d.h.

In der Praxis läßt man ein Band mehrmals zwischen den Arbeitswalzen hindurchlaufen, so daß die während eines jeden Durchganges erzielte Reduzierung der Dicke relativ gering ist. Vor jedem Durchgang des Bandes 15 durch das Walzgerüst 9 werden die Eingangsdaten T₁, T₂ und K, welche die mit diesem Durchgang angestrebten Verhältnisse wiedergeben, in den Rechner 22 eingespeist. Der Rechner enthält zwei Summierverstärkerstufen 26 und 27, eine Inverterstufe 28 und zwei Dividierschaltungen 29 und 30. Wie schematisch in der Zeichnung dargestellt ist, werden die Eingangsdaten T₂ und T₁ in der Verstärkerstufe 2.6 addiert, und das Ausgangssignal dieses Verstärkers (T₂ + T₁) wird dann zusammen mit dem Eingangswert 2 K in die Dividierschaltung 29 eingespeist. In der Zwischenzeit wird das Ausgangssignal der Inverterstufe 28 (-T₁) in der Verstärkerstufe

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zum Eingangswert Tp addiert. Schließlich-werden die Ausgangssignale der Dividlersehaltung 29 ( — ) und der Verstärkerstufe 27

^X2 ^{+ 1}I

(T₂-T₁) in die Dividierschaltung 30 eingespeist und das Ausgangssignal der Dividierschaltung 30 '"2"*^!' v^⁴^!' , welches eine

2 K

die gewünschte Konizität wiedergebende konstante Ausgangs spannung ist, an ein Potentiometer 31 angelegt. Durch entsprechende Verstellung dieses Potentiometers Ist es möglich, In der Steuereinrichtung Änderungen des Walzendurchmessers auf Grund von Verschleiß- oder anderen Einflüssen zu kompensieren.

Wie bereits erwähnt, wurde, zeigt jeder der Ausgangsspannungsimpulse vom Tachometer 25 an, daß ein bestimmter Längenanteil des Bandes 15 zwischen den Walzen 11 und 12 hindurchgelaufen ist. Wenn ein im Ruhezustand geschlossener Kontakt 32 eines Relais 33 geschlossen 1st, werden diese Ausgangsspannungsimpulse des Tachometers vom Zählwerk 24 empfangen, der bei jedem Impuls um eine Stelle weitergestellt wird.

Im DIgltal-Analog-Konverter 23 wird das Ausgangssignal des Zählwerks 24 in eine analoge Form umgewandelt und mit dem vom Potentiometerabgriff 34 erhaltenen Konizitätssignal multipliziert. Die Ausgangsspannung des Dlgital-Analog-Konverters, welche das Produkt aus der Länge des durch die Walzen durchgelaufenen Bandes und der Funktion des Walzenabstandes gegen die Länge für die gewünschte Konizität wiedergibt, wird über eine Leitung 35 an eine Summierverstärkerstufe 36 angelegt, der ausserdem das die Lage des Keils l8

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in der Anstellvorrichtung 16 darstellende Ausgangssignal von einem Rücklcopplungspotentiometer 37 zugeführt wird. Das Ausgangs signal von der Verstärkerstufe 36 gibt folglich jede zur Erzielung der gewünschten Konizität erforderliche Änderung des Walzenspaltes wieder, während das Band 15 zwischen den Walzen 11 und 12 hindurchläuft, und dieses Ausgangssignal wird über die Leitung 20 der Anstellvorrichtung 16 übermittelt.

Wenn das Band nach jedem Durchgang die Walzen verlassen hat, stellt ein Kraftdetektor 38, beispielsweise ein sogenannter A. S.E. A.-Pressduktor, die Verminderung der Gerüstkraft fest und sendet über eine Leitung 39 ein entsprechendes Signal zur Erregung des Relais 33 aus, welches den Kontakt 3² öffnet und einen normalerweise offenen Kontakt 40 schließt. Die Folge ist, daß das Tachometer 25 vom Zählwerk 24 getrennt wird und an seine Stelle ein kontinuierlich laufender Taktgeber 41 tritt.

Im Betrieb werden die Eingangsdaten T^, T₂ und K in den Rechner 22 eingespeist, welcher die Verjüngungsrate berechnet und in Übereinstimmung damit eine konstante Ausgangsspannung liefert. In dieser Verjüngungsrate werden dann irgendwelche Veränderungen der Arbeitswalzen mittels des Potentiometers 31 kompensiert, so daß die an der Leitung 35 liegende Spannung proportional zu der für jeden Bruehte.il der Walzendrehung erforderlichen Keileinstellung ist. Sobald das Band 15 in das Walzgerüst 9 eintritt, wird auf Grund der von der Lehre bzw, dem Detektor 38 festgestellten Kraft das Relais 33 entregt, worauf das Impulstachometer 25 mit

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dem Zählwerk 24 verbunden wird. Das Ausgangssignal des Zählwerks wird dann im Digital-Analog-Konverter 25 in eine analoge Form umgesetzt und mit dem Ausgangssignal des Rechners multipliziert, so daß ein Ausgangssignal entsteht, welches ein Maß für den erforderlichen Walzenspalt darstellt. Dieses Signal, verglichen mit dem Signal für den tatsächlichen Walzenspalt vom Potentiometer 57, erzeugt ein Fehlersignal, welches den Kolben 17 und somit den Keil 18 in' die erforderliche Stellung steuert. Nachdem das Band das Gerüst verlassen hat, erregt der Kraftdetektor 58 das Relais 55, worauf der Taktgeber 41 das Zählwerk fortschaltet, so daß ein kontinuierlich wachsendes Ausgangssignal vom Digital-Analog-Konverter entsteht. Dieser Vorgang wird erst unterbrochen, wenn der vom Kolben betätigte Keil l8 das Ende seines Hubes erreicht hat, zu welcher Zeit das Uhrwerk bzw. der Taktgeber 41 abgetrennt wird, das Zählwerk so eingestellt wird, daß es rückzählt, und ein Befehlspult die Mitteilung erhält, daß die Anlage für den nächsten Durchgang breit ist. In der Zwischenzeit wird die Anstelleinrichtung 21 so eingestellt, daß die mit dem nächsten Durchgang angestrebte Reduzierung der Dicke vollständig durch den Betrieb des Keils l8 ermöglicht wird.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wurde davon ausgegangen, daß der Rahmen. 10 des Walzgerüstes nicht durch die im Gerüst auftretende Kraft verbogen wird, daß also bei jeder Stellung der Änsteileinrichtung 21 die Lage des Keils 18 stets direkt proportional zum Walzenspalt der Ärbeitswalzen 11 und 12 ist.

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Tatsächlich wird aber In der Praxis das Gerüst merklich ausgelenkt oder verbogen, wobei die Größe der Verbiegung proportional zur konstanten Kraft und dem Elastizitätsmodul des Gerüstes ist.

Um ein genaues Walzen des Bandes 15 zu gewährleisten« sollten also die Eingangssignale T, und Tp zur Dickensteuerung einen Faktor enthalten, durch welchen die Gerüstverbiegung bzw. -auslenkung kompensiert wird. Dies wird durch die in Fig. 2 dargestellte Koinpensat ionseinri chtung 42 erreicht, worin die Daten der gewünschten Abmessungen T^f ₂ und T¹, des dicken bzw. dünnen Endes für einen bestimmten Durchgang des Bandes an zwei Eingänge 43 und 44 und die im Gerüst beim dicken bzw. dünnen Ende des Bandes herrschenden Kräfte P₂ und P,, jeweils dividiert durch den Gerüst modul M, an zwei weitere Eingänge 45 bzw. 46 angelegt werden. Eine Summierverstärkerstufe 47 liefert ein Ausgangssignal, welches ein Maß für die Änderung der Gerüstverbiegung vom Beginn bis zum Ende des Durchganges darstellt und ein Sehalter 48 legt dieses Korrektursignal an eine von zwei weiteren Summierverstärkerstufen 49 und 50 an, je nach der Richtung des Durchganges. Wenn das Band in Richtung vom dicken zum dünnen Ende durch das Gerüst läuft, befindet sich der Schalter 48 in der in Pig. 2 dargestellten Lage. Das den Wechsel der Gerüstverbiegung wiedergebende Signal wird in diesem Fall an die Verstärkerstufe 50 angelegt, wo sie mit dem die gewünschte Enddicke darstellenden Signal T¹, kombiniert wird, während die Gerüstverbiegung für die Anfangskraft in die Einstellung von T*₂ eingeht. Bewegt sich

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das Band in der Richtung vom dünnen zum dicken Ende, so wird der Schalter 48 in die entgegengesetzte Lage umgelegt, so daß das die Verbiegeänderungen im Gerüst wiedergebende Signal an die Verstärkerstufe 49 angelegt wird, wo es mit dem gewünschten Wert T¹ λ für die Enddicke,-kombiniert wird, so daß das korrigierte Steuersignal T« entsteht. ·

Selbstverständlich sind Änderungen und Abwandlungen des beschriebenen Ausführungsbeispiels möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise wird für das Ausführungsbelsplel ein Impulstachometer verwendet, doch kann die Messung der zwischen den Walzen durchgelaufenen Längentelle des Bandes auch auf andere Welse erfolgen. Auch verschiedene Arten von Einstelleinrichtungen, wie sie normalerweise bei Walzwerken vorhanden sind, können verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1.) Steuereinrichtung für ein Walzwerk mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Walzenspaltes zweier Arbeitswalzen, zwischen denen ein bandförmiges Walzgut konisch verjüngt wird, aufgrund von Steuersignalen zur Steuerung der Dicke des Walzgutes, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung (24, 25) zum Messen der Länge des zwischen den Arbeitswalzen (11, 12) durchgelaufenen Bandes (15) und zum Erzeugen eines entsprechenden Ausgangssignals, durch eine Recheneinrichtung (22) zum Erzeugen eines Signals, welches ein Maß darstellt für den erforderlichen Walzenspalt bei einer jeweiligen Stelle des Bandes, dividiert durch die Längslage dieser Stelle, so daß eine bestimmte Konizität entsteht, und durch eine Multipliziereinrichtung (23) zum Multiplizieren der Ausgangssignale der Recheneinrichtung und der Meßeinrichtung und zum Anlegen eines Steuersignals an die Einstellvorrichtung (l6), welche dabei so betätigt wird, daß während des Durchlaufs des Bandes zwischen den Arbeitswalzen der jeweils erforderliche Walzenabstand eingestellt wird.

2.) Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zum Messen der Länge des zwischen den Walzen (11, 12) durchgelaufenen Bandes (15) ein Tachometer (25), welches Ausgangssignale nach Maßgabe der Drehung einer Arbeitswalze liefert, sowie ein auf das Tachometer ansprechendes Zählwerk (24) aufweist, welches eine Aus-

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gängsspannung erzeugt, die ein Maß für die summierte Drehung der Arbeitswalze darstellt.

3») Steuereinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Detektor (38)* um anzuzeigen, wann das Band (15) die Arbeitswalzen (11, 12) verlassen hat, durch eine ■Schalteinrichtung (33)* welche das Tachometer (25) vom Zählwerk (24) trennt, sobald das Band die Walzen verläßt, und durch eine Taktschaltung (41), welche mittels der Schalteinrichtung mit dem Zählwerk verbunden wird, sobald das Tachometer von diesem getrennt wird.

4.) Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Recheneinrichtung (22) eine Eingangsstufe (26) aufweist, welche die gewünschte Anfangsdieke und Enddicke des gewalzten Bandes wiedergebende Signale empfängt, sowie eine Ausgangsstufe (30) enthält, welche ein Signal liefert, das ein Maß für das Produkt aus der Summe und der Differenz aus der Anfangs- und der Enddicke darstellt.

5.) Steuereinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen veränderlichen Widerstand (31)* durch den das Ausgangssignal der Recheneinrichtung (22) gemäß Änderungen des Durchmessers der Arbeitswalzen (11, 12) geändert wird.

6.) steuereinrichtung nach Anspruch 1 für ein Walzwerk, dessen Walzgerüst aufgrund der darin herrschenden Kräfte Formabweichungen unterworfen ist, gekennzeichnet durch eine

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Einrichtung zum Feststellen der Hinderungen der Gertistformabweichungen während des Walzens eines konischen Bandes« und durch eine Kompensationseinrichtung zum Ausgleichen der Einstellung der Einstellvorrichtung gemäß dieser Änderungen (Fig. 2).

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