DE1752297B2

DE1752297B2 - Einrichtung zum selbsttaetigen aufrechterhalten einer vorgegebenen temperatur in bewegtem walzgut

Info

Publication number: DE1752297B2
Application number: DE19681752297
Authority: DE
Inventors: Joseph Ignatius Staten Island N Y Martin William Curtis Naperville 111 CoIe, (V St A )
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1967-05-04
Filing date: 1968-05-03
Publication date: 1972-05-18
Also published as: BE714627A; US3465564A; ES353835A1; SE354018B; NL6806309A; GB1216099A; DE1752297A1; FR1562615A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Aufrechterhalten einer vorgegebenen Tempefatur in bewegtem Walzgut, bei der zur Temperatur-Inderung Flüssigkeit dem zu bearbeitenden Walzgut l)zw. den angetriebenen Arbeitswalzen zugeführt Wird, mit einer Heiz- und Kühlvorrichtung für die Flüssigkeit und einer Vorrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsstromes in Abhängigkeit von der Temperaturlinderung des Walzgutes. Der Einsatz von solchen Regeleinrichtungen kommt insbesondere für größere Walzanlagcn oder Walzenstraßen in Betracht.

Beim Walzen von metallischen Werkstoffen kommt es im allgemeinen auf die Einhaltung von vergleichsweise engen Grenzen der Materialtemperatur Im Umformungsbereich an. Zu hohe Walztemperaturen fuhren zu einer unzulässigen Erweichung des Werkstoffs und zu einer Herabsetzung der Zugfestigkeit des Walzproduktes, während zu niedrige WaIzlemperaturen zu einer ebenfalls unerwünschten bzw. unzulässigen Härtung und Versprödung des Werkstoffs führen können. Zur Konstanthaltung der Walztemperatur sind daher bereits verschiedene Einrichtungen bekanntgeworden.

So ist es bekannt (deutsche Patentschrift 608 096), die Oberflächentemperatur der Walzen mit Hilfe von Kontakt-Thermometern zu bestimmen und diese Temperatur durch Kühlmittel- bzw. Wärmezufuhr zu regeln und innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten. Derartige Einrichtungen haben den Nachteil der Verschleißanfälligkeit und begrenzten Lebensdauer sowie einer geringen Betriebssicherheit. Außerdem kann die tatsächliche Walztemperatur mit an den Walzen angreifenden Kontakt-Thermometern erfahrungsgemäß nur recht ungenau erfaßt und geregelt werden. Dieser Nachteil gilt im übrigen auch für eine Temperaturerfassung mit Hilfe von Strahlungspyrometern, die — abgesehen von Ungenauigkeiten und Meßfehlern infolge der unterschiedlichen und wechselnden Emissionsfähigkeit der Walzgutoberfläche — allenfalls die von der Walzenoberfläche oder von der Walzgutoberfläche vor oder hinter der Umformungsstelle ausgehende Strahlung aufnehmen, nicht aber die Temperaturverhältnisse im Umformungsbereich selbst feststellen können.

Weiterhin ist bekannt (USA.-Patentschrift 3 134 279), beim Walzen von Blechen oder Bändern die Differenz des Antriebsdrehmomentes an aufeinanderfolgenden Walzenpaaren zu messen und dies>e Differenz gegen Null zu regeln. Zweck solcher Maßnahmen ist die Vermeidung des Gleitens zwischen Walzgut und Walzenoberfläche und damit von Beschädigungen der Walzgutoberfläche. Zu einer Leistungs- oder Temperaturmessung am Walzgut und zu einer entsprechenden Regelung sind derartige Einrichtungen grundsätzlich nicht geeignet.

Weiterhin ist es bekannt (USA.-Patentschrift 3 312 092), bei mehreren aufeinanderfolgenden Walzenpaaren aus dem Walzdruck, der Dickenabnahme und der Walzgutbreite an einem Walzenpaar den von der Walzgeschwindigkeit und der Walzguttemperatur abhängigen, spezifischen Verformungswiderstand des Materials unter den gegebenen Verhältnissen zu bestimmen und sodann umgekehrt aus diesem Verformungswiderstand geeignete Werte für den Walzdruck und die Dickenabnahme am nächstfolgenden Walzenpaar zu bestimmen. Eine Erfassung der Walzguttemperatur oder der Antriebsleistung erfolgt bei einer solchen Verfahrensweise nicht, weil Temperatur und Geschwindigkeit als Verfahrensparameter vorgegebei, sind und nur in die Ermittlung des Verformungswiderstandes bzw. des Walzdruckes und der Dickenabnahme eingehen.

Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung einer Einrichtung, mittels derer die Walzguttemperatur im Umformungsbereich erfaßt und auf einfache, betriebssichere Weise einer Regelung zugeführt worden kann. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einer Einrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch, daß ein von einem an die Speiseleitung des Walzenantriebsmotors angeschlossenen Leistungsmesser abgegebenes elektrisches Signal als Ist-Wert einem Kegler zugeführt wird und nach einem Soll-Ist-Wert-Vergleich vom Regler ein Regelabweichungssignal Über einen Stellmotor einem Stellventil zur Regelung des Flüssigkeitsstromes zugeführt ist. Bei einer solchen Einrichtung wird die Walzguttemperatur im entscheiden-

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den Umformungsberetch ohne verschleißanfällige der Verbindungsleitung 38 zwischen dem Vorratsbe-Vorrichtungen über die elektrische Antriebsleistung hälter 18 und der Walzeinrichtung 11 ist ferner außer der Walzen erfaßt und sodann durch Beeinflussung der Pumpe 19 ein Absperrventil 37 angeordnet. In einer Flüssigkeitsströmung zur Wärmezufuhr bzw. den zu den einzelnen Walzengestellen 13, 14 usw. Wärmeabfuhr an den Walzen geregelt. Schutz für 5 führenden Zweigleitungen sind Justierventile 33, 34 Maßnahmen zur Ermittlung eines von der Walzgut- usw. angeordnet. Diese Ventile dienen zur Einsteltemperatur und der Walzgeschwindigkeit abhängt- lung der Strömungsverteilung zwischen den einzelnen gen Verformungswiderstandes wird hierdurch nicht Gestellen. Eine Rückflußleitung 32 führt die Flüssigbeansprucht, keit 17 wieder dem Vorratsbehälter 18 zu.

Die Erfindung wird nun weiter an Hand des in der io Die Regelung der Walztemperatur wird von der

Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels Antriebsleistung der Walzeinrichtung abgeleitet,

erläutert. Hierin ist das Prinzipschaltbild einer Walz- Hierzu ist im Beispielsfall eine Regeleinrichtung 41

einrichtung mit erfindungsgemäßer Regeleinrichtung vorgesehen, deren Wirkungsbereich sich zwischen

dargestellt. den Speiseanschlüssen des Antriebsmotors 12 einer-

Gemäß dem Prinzipschaltbild wird eine Walzein- 15 seits und dem Stellventil 36 andererseits erstreckt, richtung 11 durch einen Motor 12 angetrieben, z. B. Dit Antriebsleistung, welche ein sehr genaues Maß einen üblichen Drehstrommotor. Die Walzeinrichtung für die Walztemperatur d^-stellt, wird im Beispielsumfaßt eine Mehrzahl von Walzenpestelkn 13, 14, fall mittels eines elektronischen Leistungsmessers mit usw., die z. B. von einem gegossenen Kupferstab 16 Hall-Generatoren erfaßt, der im Regelkreis a!s Istzur Reduzierung des Durchmessers aufeinanderfol- 2c Wert-Signalgenerator wirkt. Die Produktbildung mit gend durchlaufen werden. Während üblicherweise Hilfe von Hall-Generatoren ist an sich allgemein bedas z. B. stranggegossene Walzgut vor dem Walzvor- Kannt und bedarf keiner näheren Erläuterung. Im gang als Block, Barren, Knüppel od. dgl. und nach Beispielsfall wird durch Produktbildung von Strom dem Walzen als Stab usw. bezeichnet wird, soll im und Spannung am elektromotorischen Walzenantrieb Zusammenhang mit dem vorliegender Ausfühiungs- 25 die Antriebsleistung bestimmt,
beispiel die Bezeichnung »Stab« für beide Zustände Der Leistungsmesser 42 der Beispielsausführung des Walzgutes verstanden werden. Ir: übrigen ver- umfaßt zwei Hall-Generatoren 43 und 44. die in steht es sich, daß die Erfindungsmerkmale sinngemäß Reihe geschaltet und an den Istwerteingang eines für das Walzen von anderen Produkten als strangge- mit einem Anzeigeinstrument versehenen elektrogossenen Kupferstäben usw. anwendbar sind, z.B. 30 pneumatischen Regler 46 angeschlossen sind. Es werfür das Walzen von Metallblechen oder Metallplat- den Hall-Generatoren mit hoher Ausgangsleistung ten. und geringer Temperaturabhängigkeit verwendet. An

Eine zur Temperaturänderung des Walzgutes die- die Speiseleitungen des Antriebsmotors sind zwei

nende Flüssigkeit 17, z. B. eine Lösung von geeigne- Spannungswandler 47 und 48 angeschlossen, weiche

tem öl in Wasser, wird der Walzeinrichtung über eine 35 über Vorwiderstände 51 und 52 den Längsstrom der

Pumpe 19 aus einem Vorratsbehälter 18 zugeführt. Hall-Generatoren 43 und 44 liefern.

Zwei Heizvorrichtungen 21 und 22, wofür z. B. elek- Weiterhin sind zwei Stromwandler 53 und 54 an

trische Tauchheizkörper in Betracht kommen, sowie die Speiseleitungen des Antriebsmotors angeschlos-

zwei Kühlvorrichtungen 23 und 24, die z. B. als War- sen und liefern über Erregerwicklungen 56, 57 bzw.

metauscher ausgeführt sein können, sind im Vorrats- 40 58, 59 die Magnetfelder für die Hall-Generatoren,

behälter 18 angeordnet und dienen zur Regelung Zur Temperaturstabilisierung ist im Ausgang des Lei-

bzw. Konstanthaltung der Temperatur der Flüssigkeit stungsmessers 42 eine Thermistorschaltung 61 an-

17. geordnet.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß sich Am Ausgang des Leistungsmessers steht nun ein die eigentliche Regelung nur auf die Temperatur des 45 der Wirkleistungsaufnahme des Antriebsmotors 12 Walzgutes bezieht, während es sich bei den übrigen entsprechendes Spannungssignal zur Verfügung, wel-Vorgringen innerhalb des Regelkreises um Steuervor- dies dem Ist-Wert-Eingang des elektropneuinatischen gänge an hintereinandergeschalleten Regelkrcisglic- Reglers 46 zugeführt und hierin mit einem eingcstellclern oder aber um Hilfsrcgclvorgänge mit entspre- ten Sollwert verglichen wird. Der Regler bildet hierchendcn Hilfsregelkreisen handelt. Die Konstanthal- 50 aus an seinem Ausgang ein pneumatisches Regelablung der Temperatur der Flüssiigkeit 17 stellt z. B. weichungssignal, welches über den Stellmotor 39 das eine solche Hilfsregeliing dar. Im Beispielsfall sind Stellventi! 36 steuert. Über den so geschlossenen Refiierfür zwei parallel wirkende Regelkreise für ver- gelkreis wird der Strom der Flüssigkeit 17 durch Leiichiedcne Bereiche der Regelabweichung vorgesehen, tung 38 gegensinnig zu den Abweichungen vom Sollnämlich ein Heizrcgelkrcis und ein Kühlregclkreis. 55 wert der Antriebsleistung bzw. der Walztempcratur

Bei der dargestellten Ausführung sind für die letzt- verändert.

genannten Hilfsregelkreise einerseits ein Thermostat Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung

26 als Regler sowie ein Heizschalter 27 als Stellglied gestaltet sich wie folgt:

und andererseits ein Thermoelement 28 als Meßfüh- Zunächst wird die Flüssigkeit 17 im Vorratsbehäller, ein elektropneumatischer Regler 19 als Istwert- 60 ter 18 durch Inbetriebsetzung der Hilfsregelkreise für Sollwert-Vergleicher und ein pneumatisch betätigtes Heizung und Kühlung auf die vorgegebene Tempera-Ventil 31 als Stellglied vorgesehen. Diese Hilfsregel- tür von z. B. 72 bis 74° C gebracht. Ferner werden kreise sind über ein Hauptstellglied in Gestalt eines die Justierventile 33, 34 usw. auf eine zweckentspre-Stellventils 36, welches über einen pneumatischen chende, gegebenenfalls erfahrungsgemäß festzule-Stellmotor 39, z, B. einen Membransteller, betätigt 65 gende Verteilung des Flüssigkeitsstromes auf die verwird, mit dem Hauptregelkrßis für die Walztempera- schiedenen Walzengestelle 13, 14 usw. eingestellt. tür verbunden. Für letzteren bildet der Strom der den Anschließend wird die Walzeinrichtung in Betrieb geWalzen zugeführten Flüssigkeit 17 die Stellgröße. In nnmmeii und das Walzgut in Durchlauf versetzt so-

wie mit dem Temperaturregelmedium beaufschlagt. Die sich hierdurch ergebende Temperatur des Walzgutes wirkt sich über die Wirkleistungsaufnahme des Antriebsmotors 12 im Ausgangssignal des Leistungsmessers 42 aus und damit einem Vergleich mit dem vorgegebenen Soll-Wert im Regler 46 zugeführt Über das Stellventil 36 und die entsprechende Beeinflussung der Durchflußmenge der flüssigkeit 17 wire somit auch die Walztemperatur auf den vorgegebenei Sollwert eingeregelt und konstant gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen Aufrechterhalten einer vorgegebenen Temperatur in bewegtem Walzgut, bei der zur Temperaturändenihg Flüssigkeit dem zu bearbeitenden Walzgut bzw. den angetriebenen Arbeitswalzen zugeführt wird, mit einer Heiz- und Kühlvorrichtung für die Flüssigkeit und einer Vorrichtung zur Regelung des Flüssigkeitsstromes in Abhängigkeit von der Temperaturänderung des Walzgutes, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem an die Speiseleitung des Walzenantriebsmotors (12) angeschlossenen Leistungsmesser (42) abgegebenes elektrisches Signal als Ist-Wert einem Regler (46) zugeführt wird und nach einem Soll-Ist-Wert-Vergleich vom Regler (46) ein Regelabweichungssignal über einen Stellmotor (39) einem Stellventil (36) zur Regelung des Flüssigkeitsstromes zugeführt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis für die Zuführung des Flüssigkeitsstromes zum Walzgut bzw. zu den Arbeitswalzen einen elektropneumatischen Regler (4«') aufsveist, der ein pneumatisches Regeiabweichungssigna! an den Stellmotor (39) liefert.

3. Einrichtung nach An pruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hilfsregelkreis (21 bis 31) zur Regelung der Zuführungstemperatur der zur Temperaturänderung dienenden Flüssigkeit zum Walzgut bzw. zu den Arbeitswalzen vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung der zur Temperaturänderung dienenden Flüssigkeit zum Walzgut bzw. zu den Arbeitswalzen ein Kreislaufsystem (19, 38, 32) mit steu- erbarer Umwälzgeschwindigkeit vorgesehen ist.