DE1602126A1

DE1602126A1 - Verfahren zur kontinuierlichen Steuerung der Korrektureinrichtung fuer das Werkstueckprofil beim Walzvorgang

Info

Publication number: DE1602126A1
Application number: DE19671602126
Authority: DE
Inventors: Masatoto Kamata
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1966-11-30
Filing date: 1967-11-29
Publication date: 1970-04-09
Also published as: GB1199203A; US3518858A; FR1548758A; SU405190A3

Description

Patentanwälte 1 R Π ? 1 9 R

■ Dipi.-ing.LeinwBber fDU*I 40

Dipi.-ing.Zimmcrmann

München 2, Rosenfol 7
Tel. 261989

29. NOV. 1967

BIPPON KOKAH KABUSHIKI KAISHA Tokio, Japan

Verfahren

für das Werkstückprofil "beim Walzvorgang

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Steuerung der Korrektureinrichtung für das Profil eines Werkstücks, das durch eine Walzenstraße gegeben wird, und insbesondere auf die kontinuierliche Steuerung dieser Einrichtung mit Hilfe eines Walzbelastungsmeßwerts statt eines Systems, bei dem während des Walζvorgangs Änderungen der Werkstückabmessungen gemessen werden.

Es entspricht dem bekannten Stand der Technik, die Arbeitswalzen einer Walzwerksanlage bis zu einem vorbestimmten Grad ballig zu schleifen, um dem Auftreten von Abweichungen im Werkstückprofil, beispielsweise im Profil eines Bandstahls, nach Möglichkeit vorzubeugen. Im Zusammenhang mit diesem gewissen Balligkeitsgrad ist gleichfalls bekannt, an dem Walzband Profilkorrekturen dadurch vor-

zunehmen, daß zwischen den Arbeitswalzen oder den Stützwalzen durch Beaufschlagung mit einem hydraulischen Druck oder durch eine andere

009815/02 60 BAD-ORIGINAL geeignete

■ geeignete Methode der Druckausübung eine Kraft angelegt wird, um ein Abwinkein der Hollen selbst zu bewirken. Es ist jedoch eine Tatsache, daß zuverlässig wirkende Hilfsmittel zum laufenden Messen der Profilstärke nicht bekannt sind. Demgemäß ist eine automatische Steuerung der Korrektureinrichtung für das Werkstückprofil mit großen Schwierigkeiten verbunden, unter diesen Umständen könnte natürlich auch ins Auge gefaßt werden, die erforderlichen Korrektureinstellungen von Hand vorzunehmen. Doch ist es auch einer erfahrenen Bedienungsperson nicht möglich, während des Walzvorgangs Stärkenungleichmäßigkeiten in der C-fiichtung eines Bandstahlmaterials festzustellen, insofern die Meßwerte für die Stärkenunterschiede in der C-Richtung sich in der Größenordnung von tausendstel Millimetern oder weniger bewegen. Es bedarf daher keiner weiteren Ausführungen, daß eine kontinuierliche Steuerung der Korrektureinrichtung unter wirksamer Ausnutzung der gegebenen Korrekturmöglichkeiten auf diesem Wege kaum zu erzielen ist.

Die Erfindung bezieht sich,sowohl auf eine Vorrichtung als auch auf ein Verfahren zum automatischen Stabilisieren der Profilausbildung des Walzband-Werkstücks, wobei von einem Meßwert der Walzbelastung ausgegangen wird. In diesem wesentlichen Punkt betrifft die Erfindung sowohl eine Bechenanlage, die beim Eingeben eines Walzbelastungswerts zur Ermittlung einer zum Korrigieren von Ungleichaäßigkeiten im Werkstückprofil hinreichenden Biegekraft betätigbar ist, als auch ein auf diesen Rechenvorgang aufbauendes Steuersystem. Die Erfindung ist für Warmwalzwerke ebenso wie für Kaltwalzwerke anwendbar und gewährleistet eine wirksame Betätigungeweise der vorerwähnten Korrektureinrichtung.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, ein zu einen genaueren Einhalten der Werkstückform und -stärke geeignetes Steuersystem zu

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schaffen, mit dessen Hilfe Walzungleichmäßigkeiten besser, und mit größerer Genauigkeit korrigiert werden können.

Die Erfindung hat außerdem zur Aufgabe, ein geeigneteres Regelsystem für die bekannten Korrektureinrichtungen zu schaffen, das eine gleichmäßige Stärkenreduzierung über die gesamte Breite des Bandes erlaubt.

Weiterhin hat die Erfindung zur Aufgabe, ein vorteilhaftes Steuerungsverfahren für Warmwalzwerke und Kaltwalzwerke zu schaffen, bei dem auf Messungen zur Ermittlung der Werkstückform oder -stärke verzichtet werden kann.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Zusammenhang der nachfolgenden eingehenden Beschreibung in Verbindung mit den beigegebenen Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigern

Figur 1 eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer typischen Korrekturanordnung,wobei die Ausgleichskraft im Rahmen der Erfindung auf die Stützwalzen einwirkt!

Figur 2 eine Querschnittsansicht einer anderen Korrekturanordnung, bei der diese Kraft auf die Arbeitswalzen einwirkt;

Figur 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der durch die im Verhältnis zur Walzbelastung errechnete Biegekraft her-

vorgerufenen Inderungen der Kantenstärke gegenüber der Mittel stärke in der Querrichtung des Bandes bei gleichbleibender Werkstückbreitei

Figur 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehungen, die bei unterschiedlichen Bandbreiten zwischen einer Walzbelastung und der bestgeeigneten Biegekraft bestehen»

Figur 5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Steuerungssystems für eine bekannte Korrektureinrichtung»

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Figur 6 eine schematische Darstellung eines weiteren erfindungsgemäßen Steuerungssystems, wobei zur Voreinstellung der obigen Einrichtung eine elektronische Bedieneinheit vorgesehen ist.

Wie bereits erwähnt, ist in den Figuren 1 und 2 eine typische Korrektureinrichtung für eine Warmwal ζ anlage oder Kaltwalzanlage dargestellt, wobei diese Vorrichtung erlaubt, geeignete Niederhaltekräfte unabhängig voneinander anzulegen. In diesen Zeichnungen sind mit den Bezugszeichen A und B jeweils die Arbeitewalzen beziehungsweise die Stützwalzen bezeichnet, während die mit den Bezugszahlen 1, 2 und 3 bezeichneten Pfeile zur Verdeutlichung der Richtungen dienen, in denen die entsprechenden Biegekräfte mittels geeigneter Druckübertragungsvorrichtungen angelegt werden. Als eine solche Druckübertragungsvorrichtung kommt für die obige Anordnung im allgemeinen ein Hydrauliksystem in Betracht. Es ist jedoch eine bekannte Tatsache, daß nach dem Stand der Technik bisher kaum eine Möglichkeit zur automatischen Steuerung dieser Einrichtungen während des Auswalzens des Werkstücks bestand. Es läßt sich ohne Übertreibung feststellen, daß diese Tatsache, wie bereits erwähnt, bisher darauf zurückzuführen war, daß ein laufendes Ermitteln von Formabweichungen und laufende Messungen von Stärkenunterschieden in der Querrichtung des Werkstückbandes nicht möglich sind. Der Erfindung lag der Gedanke zugrunde, der obigen Schwierigkeiten mit Hilfe umfassender Berechnungen und eingehender Laborversuche Herr zu werden. Die Arbeitsergebnisse sind in den Figuren 3 und 4 dargestellt.

Figur 3 veranschaulicht die zu erwartenden Abweichungen der Kantenstärke von der Stärke in der Mitte des Walzkörpers, die hierbei auf die Ordinatenachse aufgetragen sind, während die entsprechenden

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sprechenden Biegekräfte an der Abszisse abzulesen sind. Eine schräg verlaufende Linie entspricht jeweils der betreffenden Walzbelastung oder Arbeitsbelastung (p). Ein positives Vorzeichen der Biegekraft gibt zu erkennen, daß es sich dabei um die Biegekraft (l) der Figur 2 handelt, und ein negatives Torzeichen deutet in entsprechender
Weise auf eine Biegekraft (2) hin. Im Nullpunkt des Koordinatensystems treten dann keinerlei Biegekräfte in Erscheinung. Wie aus
Figur 3 au entnehmen ist, die also die stabilen Beziehungen wiedergibt, die zwisehen der Biegekraft und den bei einer gewählten Walzbelastung zu beobachtenden Stärkenunterschieden (τ) bestehen, haben diese Größen bei gleichbleibender Bandbreite parametrischen Charakter. --■..

Falls die Arbeitswalze nicht ballig geschliffen ist, so
bezeichnet in Figur 3 der Schnittpunkt einer P-Linie mit der Abszissenachse, in dem also t = O ist, die jeweils zum Erzielen einer einwandfreien Profilform erforderliche Biegekraft. Ist die Walze hingegen ballig ausgebildet, so kann dem Rechnung getragen werden, indem man die Abszissenachse, also die Lage der Punkte t = O, nach oben
oder nach unten verschiebt.

Es ist aber natürlich auch eine graphische Darstellung
der Bezxehungen möglich, die bei unterschiedlichen Breiten des Werkstückbandes bestehen. Siesem Zweck soll Figur 4 dienen.

In die Darstellung der Figur 4 sind die Ergebnisse zahlreicher Versuche eingegangen, wobei in diesem Fall für verschiedene Bandbreiten die bestgeeignete Biegekraft zu unterschiedlichen Walzbelastungen in Beziehung gesetzt ist. Es ist ersichtlich, daß diese Abhängigkeit sich in Form von Kurven darstellt, wobei aber stabile Beziehungen erhalten bleiben. Demgemäß ist es anhand der Figur 4

ausgehend

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ausgehend von der betreffenden Bandbreite leicht iacglicir, für eine gegebene Walzbelastung die bestgeeignete Biegekraft festzustellen. So kann beispielsweise für einen Laborversuch diejenige Biegekraft ermittelt werden, mit der ein 250 mm breites Band bei einer Arbeitslast von 60 t ausgewalzt werden muß, indem man in Figur 4 von (A) aus zunächst den Punkt (B) aufsucht und dann den entsprechenden Wert bei (c) abliest.

Figur 5 ist eine schematisierte Darstellung eines Steuersystems, das diese Auswahl automatisch vornimmt. In dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 4 ein Meßinstrument für eine Walz- oder Arbeitslast. Ein von dem Meßinstrument 4 ausgehendes Signal l6 kennzeichnet die Größe dieser Walzlast. Dieses Signal soll dem tatsächlichen Wert der Walzlast entsprechen und muß daher von allen anderen auftretenden Kräften unbeeinflußt sein. Dieses auf die Walzlast bezügliche Signal 16 wird in einer Torrichtung 5 verarbeitet, die ihrerseits ein auf die Biegekraft bezügliches Signal 17 an einen Signalwandler 6 abgibt. Es versteht sich, daß dieses Signal sich auf die jeweils bestgeeignete Biegekraft bezieht, beispielsweise also auf jenen Punkt (C) der Figur 4. Die Vorrichtung 5 besteht hierbei aus einer elektronischen Einheit, in der die in Figur 4 dargestellten Beziehungen gespeichert sind, die im voraus auf rechnerischem Wege und durch Versuche ermittelt worden sind. Ein von dem Signalwandler erzeugtes Ausgangssignal kann auf drei verschiedenen Wegen an die jeweils nächsten Stufen weiter geleitet werden. Falls dem Signal I7 ein positives Vorzeichen zugeordnet ist, so wird ein

Ausgangs ei gnal 24 einer Servoeinheit 9 zugeleitet, wohingegen bei einem negativen Vorzeichen des Signals 17 das Ausgangssignal an

eine

BAD CläüJiVL

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eine zweite Servoeinheit 14 weitergeleitet wird. Die von den beiden Servoeinheiten 9 oder 14 erzeugten Ausgangsgrößen dienen zur Betätigung von Servoventilen 8 beziehungsweise 13· Mit Hilfe des von diesen Ventilen 8 oder 13 gesteuerten Öldrucks werden Übertragervorrichtungen 7 beziehungsweise 12 betrieben, die ihrerseits der Stützwalze oder der Arbeitswalze einen Öldruck (19 beziehungsweise 21) zuführen, nämlich die in Figur 2 mit (l) beziehungsweise (2) bezeichneten Kräfte. Die Bezugszahlen 7, 8 und 9 bezeichnen somit denjenigen Teil des Systems, in dem ein von dem vorerwähnten Signalwandler 6 erzeugtes Ausgangssignal mit positivem Vorzeichen verarbeitet wird. Entsprechend bezeichnen die Bezugszahlen 12, 13 und 14 den anderen Teil des Systems, der bei einem negativen Vorzeichen dieses Ausgangssignals in Betracht kommt. Die Entscheidung, welcher der beiden Teile des Systems betätigt werden soll, wird getroffen, indem eine Umschalteinheit 11 für den .Öldruckkreislauf auf ein von dem Signalwandler 6 erzeugtes Signal 15 hin betätigt wird. Die Bezugszahl 10 bezeichnet einen Öldruckgenerator, der für den Betrieb der vorerwähnten TJm schalt einheit 11 vorgesehen ist. Es ist erwünscht, für die beiden vorbezeichneten Systeme gegengekoppelte Bückführeinheiten 20 beziehungsweise 22 vorzusehen, um so eine Stabilisierung der Biegekraft, also der hydraulischen Drücke (19 "beziehungsweise 21) zu erzielen.

Lassen sich die Beziehungen zwischen den Signalen 16 und 17 bei der Umsetzung in der Vorrichtung 5 in linearer Form ausdrükken, so kann diese Vorrichtung 5 aus einer einfachen Elektronikschaltung bestehen. Falls die Lösung der gestellten Aufgaben jedoch einen komplizierteren Aufbau der Vorrichtung 5 bedingt, so ist als Vorrichtung 5 ein elektronisches Rechengerät vorzusehen. Wird mit einen solchen Rechengerät gearbeitet, so hat dieses zunächst die

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der Figur 4 zu entnehmenden Informationen zu speichern und sodann auf dieser Grundlage die geeignete Biegekraft zu errechnen. In Figur 6 ist ein Steuerungssystem für die "bekannte Korrektureinrichtung dargestellt, bei dem ein solches Rechengerät vorgesehen ist. Der durch eine gestrichelte Linie abgegrenzte Teil bezeichnet dabei das Rechengerät. Die beispielsweise für ein Kaltwalzwerk in Betracht kommenden Informationen (29) betreffen die Bandstärke tot und nach dem Auswalzen, die eingangsseitigen und die endseitigen mechanischen Spannungen, die Materialeigenschaften, die Schmierverhältnisse, die Walzgeschwindigkeit und den Walzendurchmesser, wozu bei Warmwalzwerken zusätzlich noch die Temp er a turb edingangen hinzukommen. Beim Festlegen des Walzprogramms für ein Werkstück ist es erwünscht, daß man sich hinsichtlich der diese Informationen enthaltenden Werte zunächst anhand von Yer Suchsergebnissen einen Überblick verschafft, bevor man sie in einer zur Ermittlung der Walzbelastung dienenden Recheneinheit 26 speichert. Sie Walzbelastung wird also aufgrund der obigen Daten bestimmt und ein entsprechender Wert wird dann in Form eines Signale 31 an eine zum Ermitteln der bestgeeigneten Biegekraft dienende Recheneinheit 27 weitergegeben. Die im Rahmen des Walsprogramms bestgeeignete Biegekraft errechnet sich auf der Basis der durch das Walzlast signal Jl vermittelten Rechenergebnisse des Informationsspeichers nach dem Schema der Figur 4, der entsprechende Wert wird in der Recheneinheit 27 verschlüsselt und in Form eines Ausgange signals 32 an einen Signalwandler 28 weitergeleitet. Die dem Signalwandler 28 nachgeordneten übrigen Bauelemente der Anordnung können die gleichen sein wie die hinter den Signalwandler der Figur 5 gelegten.

Hachdem in dieser Weise zunächst eine Voreinstellung vorgenommen worden ist, kann der eigentliche Walzvorgang beginnen. Wäh-

009815/0260 rend

BAD ORJGä

rend diese β Walzvorgangs werden in ständiger Folge Informationen einschließlich solcher über die Walzbelastung ermittelt. Soweit man jedoch nach dem Walzprogramm verfährt, besteht keine Veranlassung aur Berücksichtigung anderer Informationen als lediglich der den Wert der Walzbelastung betreffenden. Bei praktischen Versuchen konnte festgestellt werden, daß mit Hilfe des Steuerungssystems die gestellten Aufgaben im vollen TMfang gelöst werden können, wenn nur von der Walzbelastung ausgegangen wurde. Es kann daher ein von einer zum Messen der tatsächlichen Walzbelastung dienenden Meß fühl er einheit erzeugtes Signal direkt in die vorbeschriebene Bedieneinheit eingegeben werden, nachdem es in einen entsprechenden elektronischen Wert umgewandelt worden ist. Das die tatsächliche Walzbelastung betreffende Eingangssignal dient in der Bedieneinheit 27 zum Errechnen der bestgeeigneten Biegekraft, worauf die Differenz gegenüber einem in der Bedieneinheit 27 zuvor ermittelten Biegekraftwert festgestellt wird. Natürlich wird dann das von der Recheneinheit 27 erzeugte Differenzsignal 52 in gleicher Weise wie bereits beschrieben weiterverarbeitet.

Somit ist die Möglichkeit gegeben, unter Ansprechen auf Änderungen der tatsächlichen Walzbelastung während des Auswalzens die Biegekraft kontinuierlich auf den bestgeeigneten Wert einzuregeln. Das vorbeschriebene System eignet sich gleichfalls auch als kontinuierliches Regelsystem für die in Hgur 1 dargestellte bekannte Korrektureinrichtung für das Werkstückprofil. In diesem Pail ist der nur die eine Servoeinheit enthaltende Teil des Systems für die kontinuierliche Steuerung der Korrektureinrichtung hinreichend, da die Biegekraft nur an einem Punkt angreift.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt nicht nur für WaIzwerksanlagen der vorbezeichneten Art in Betracht, sondern auch für

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Grobblechstraßen, Dressiergerüste oder Xaltnachwalzwerke, Steckelwalzwerke und alle sonstigen Walzwerksanlagen. Hinsichtlich des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgewalzten Werkstücks braucht nicht betont zu werden, daß hierfür als Werkstoff Eisen oder Stahl ebenso in Frage kommt wie nichteisenmetalle, beispielsweise also auch Aluminium, Kupfer, nichtrostender Stahl, Hiekel, Zinn und andere. Metalle·

Wie im obigen ausführlich dargelegt wurde, beruht das erfindungsgemäße Verfahren auf der Beobachtung, daß zwischen der Walzbelastung und der erforderlichen Biegekraft eine festgefügte Beziehung besteht, wobei man sich diesen Sachverhalt zunutze machen kann, um ein fehlerfreies Werkstückprofil zu erhalten. Aufgrund dieser Beobachtung ist es leicht möglich, die bestgeeignete Biegekraft zu ermitteln, wozu, man also lediglich die Walzbelastung zu messen braucht. Es ist hingegen nicht erforderlich, die Werkstückform nach jedem Walζvorgang nachzumessen. Diese Tatsache läßt die Vorteile erkennen, die das erfindungsgemäße Steuerungssystem bietet, nämlich die Vereinfachung der Betriebsweise und die Zeitersparnis, die auf diesem Wege erzielt werden kann.

Wenngleich im obigen die Erfindung Bit gewissen Einzelheiten beschrieben worden ist, so ist aber natürlich davon auszugehen, daß diese lediglich beispielartig herangezogen wurden, und daß in den konstruktiven Details sowie in der Kombination und Anordnung Ton Bauteilen zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden können, die in den en der Erfindung fallen. So kann die Erfindung beispielsweise auch für das bekannte automatische Stärkenregelungaqrstea Anwendung finden.

Patentansprüche

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Claims

- 11 ■ P a t e n t a η , s ρ r ü c he

1. Verfahren zur automatischen und kontinuierlichen Steuerung einer zur Ermöglichung des Einhaltens einer vorbestimmten Form eines durch die Walzen einer Walzwerksanlage hindurchgegebenen Werkstücks dienenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im voraus eine festgefügte Beziehung zwischen der Werkstückbreite, der Walzbelastung und der Biegekraft ermittelt wird, diese Beziehung in einer Recheneinheit (5) gespeichert und die bestgeeignete, an die Walzen (A, B) anzulegende Biegekraft durch ein rechnerisches Vergleichen eines die Walzbelastung betreffenden Meßwerts in der Recheneinheit (5) errechnet wird und dieser errechnete Wert je nach seinem positiven oder negativen Vorzeichen der zwischen den Arbeitswalzen (A) beziehungsweise zwischen den Stützwalzen (B) anzulegenden Biegekraft zugrundegelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die errechnete bestgeeignete Biegekraft zwischen den Stützwalzen (B) angelegt wird.

3· Verfahren zur automatischen und kontinuierlichen Steuerung einer zur Ermöglichung des Einhaltens einer vorbestimmten Form eines durch die Walzen einer Walzwerksanlage hindurchgegebenen Werkstücks dienenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß im voraus eine festgefügte Beziehung zwischen der Werkstückbreite, der Walzbelastung und der Biegekraft ermittelt wird, diese Beziehung in einer Recheneinheit (26, 27) gespeichert und die bestgeeignete Biegekraft durch ein rechnerisches Vergleichen eines die Walzbelastung betreffenden Meßwerts in der Recheneinheit (26, 27) errechnet wird, sodann eine Voreinstellung der durch die zur Ermöglichung des Einhaltens einer vorbestimmten Fora des Werkstücks dienenden Einrichtung

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: BAD

zu übertragenden Biegekraft vorgenommen wird, als nächstes nach Ein-.leitung des Walzvorgangs durch ein rechnerisches Einbeziehen sowohl eines kontinuierlich ermittelten, die tatsächliche Walzbelastung betreffenden Meßwerts als auch der gegebenen Werkstückbreite in der Recheneinheit (26, 27) die bestgeeignete und die tatsächliche Biegekraft errechnet wird und schließlich dieser errechnete Wert je nach seinem positiven oder negativen Vorzeichen der zwischen den Arbeitswalzen (A) beziehungsweise zwischen den Stützwalzen (B) anzulegenden Biegekraft zugrundegelegt wird.

4· Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die errechnete bestgeeignete Biegekraft zwischen den Stützwalzen (B) angelegt wird-

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