DE1752297C - Einrichtung zum selbsttätigen Aufrechterhalten einer vorgegebenen Temperatur in bewegtem Walzgut - Google Patents

Description

csn Umformungsbereich ohne verschleißanfällige Vorrichtungen über die elektrische Antriebsleistung der Walzen erfaßt und sodann durch Beeinflussung einer Flüssigkeitsströmung zur Wärmezufuhr bzw. Wärmeabfuhr an den Walzen geregelt. Schutz für Maßnahmen zur Ermittlung eines von der Walzguttemperatur und der Walzgeschwindigkeit abhängigen Verformungswiderstandes wird hierdurch nicht beansprucht.

Die Erfindung wird nun weiter an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten A.usführungsbeispiels erläutert. Hierin ist das Prinzipschaltbild einer Walzeinrichtung mit erfindungsgemäßer Regeleinrichtung dargestellt.

Gemäß dem Prinzipschaltbild wird eine Walzeinrichtung 11 durch einen Motor 12 angetrieben, z. B. einen üblichen Drehstrommotor. Die Walzeinrichtung umfaßt eine Mehrzahl von Walzengestellen 13, 14, usw., die z. B. von einem gegossenen Kupferstab 16 zur Reduzierung des Durchmessers aufeinanderfolgend durchlaufen werden. Während üblicherweise das z. B. Ptranggegossene Walzgut vor dem Walzvorgang als Block, Barren, Knüppel od. dgl. und nach dem Walzen als Stab usw. bezeichnet wird, soll im Zusammenhang mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Bezeichnung »Stab« für beide Zustände des Walzgutes verstanden werden. Im übrigen versteht es sich, daß die Erfindungsmerkmale sinngemäß für das Walzen von anderen Produkten als stranggegossenen Kupferstäben usw. anwendbar sind, z. B. für das Walzen von Metallblechen oder Metallplatten.

Eine zur Temperaturänderung des Walzgutes dienende Flüssigkeit 17, z. B. eine Lösung von geeignetem Öl in Wasser, wird der Walzeinrichtung über eine Pumpe 19 aus einem Vorratsbehälter 18 zugeführt. Zwei Heizvorrichtungen 21 und 22, wofür z. B. elektrische Tauchheizkörper in Betracht kommen, sowie zwei Kühlvorrichtungen 23 und 24, die z. B. als Wärmetauscher ausgeführt sein können, sind im Vorratsbehälter 18 angeordnet und dienen zur Regelung bzw. Konstanthaltung der Temperatur der Flüssigkeit 17.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß sich die eigentliche Regelung nur auf die Temperatur des Walzgutes bezieht, während es sich bei den übrigen Vorgängen innerhalb des Regelkreises um Steuervorgänge an hintereinandergeschalteten Regelkreisgliedern oder aber um Hilfsregelvorgänge mii entsprechenden Hilfsregelkreisen handelt. Die Konstanthaltung der Temperatur der Flüssigkeit 17 stellt z. B. eine solche Hilfsregelung dar. Im Beispielsfall sind hierfür zwei parallel wirkende Regelkreise für verschiedene Bereiche der Regelabweichung vorgesehen, nämlich ein Heizregelkreis und ein Kühlregelkreis.

Bei der dargestellten Ausführung sind für die letztgenannten Hilfsregeikreise einerseits ein Thermostat 26 als Regler sowie ein Heizschalter 27 als Stellglied und andererseits ein Thermoelement 28 als Meßführ ler, ein elektropneumatischer Regler 29 als Istwert-Sollwert-Vergleicher und ein pneumatisch betätigtes Ventil 31 als Stellglied vorgesehen. Diese Hilfsregeikreise sind über ein Hauptstellglied in Gestalt eines Stellventils 36, welches über einen pneumatischen Stellmotor 39, z. B. einen Membransteller, betätigt wird, mit dem Hauptregelkreis für die Walztemperatur verbunden. Für letzteren bildet der Strom der den Walzen zugeführten Flüssigkeit 17 die Stellgröße. In der Verbindungsleitung 38 zwischen dem Vorratsbehälter 18 und der Walzeinrichtung 11 ist ferner außer der Pumpe 19 ein Absperrventil 37 angeordnet. In den zu den einzelnen Walzengestellen 13, 14 usw. führenden Zweigleitungen sind Justierventile 33, 34 usw. angeordnet. Diese Ventile dienen zur Einstellung der Strömungsverteilung zwischen den einzelnen Gestellen. Eine Rückflußleitung 32 führt die Flüssigkeit 17 wieder dem Vorratsbehälter 18 zu.

ίο Die Regelung der Walztemperatur wird von der Antriebsleistung der Walzeinrichtung abgeleitet. Hierzu ist im Beispielsfall eine Regeleinrichtung 41 vorgesehen, deren Wirkungsbereich sich zwischen den Speiseanschlüssen des Antriebsmotors 12 einer-

seits und dem Stellventil 36 andererseits erstreckt. Die Antriebsleistung, welche ein sehr genaues Maß für die Walztemperatur darstellt, wird im Beispielsfall mittels eines elektronischen Leistungsmessers mit Hall-Generatoren erfaßt, der im Regelkreis als Ist-

ao Wert-Signalgenerator wirkt. Die Produktbildung mit Hilfe von Hall-Generatoren ist an sich allgemein bekannt und bedarf keiner näheren Erläuterung. Im Beispielstall wird durch Produktbildung von Strom und Spannung am elektromotorischen Walzenantrieb

»5 die Antriebsleistung bestimmt.

Der Leistungsmesser 42 der Beispielsausführung umfaßt zwei Hall-Generatoren 43 und 44, die in Reihe geschaltet und an den Istwerteingang eines mit einem Anzeigeinstrument versehenen elektro-

pneumatischen Regler 46 angeschlossen sind. Es werden Hall-Generatoren mit hoher Ausgangsleistung und geringer Temperaturabhängigkeit verwendet. An die Speiseleitungen des Antriebsmotors sind zwei Spannungswandler 47 und 48 angeschlossen, welche

über Vorwiderstände Sl und 52 den Längsstrom der Hall-Generatoren 43 und 44 liefern.

Weiterhin sind zwei Stromwandler 53 und 54 an die Speiseleitungen des Antriebsmotors angeschlossen und liefern über Erregerwicklungen 56, 57 bzw. 58, 59 die Magnetfelder für die Hall-Generatorrn. Zur Temperaturstabilisierung ist im Ausgang des Leistungsmessers 42 eine Thermistorschaltung 61 angeordnet.

Am Ausgang des Leistungsmessers steht nun ein

der Wirkleistungsaufnahme des Antriebsmotors 12 entsprechendes Spannungssignal zur Verfügung, welches dem Ist-Wert-Eingang des elektropneumatischen Reglers 46 zugeführt und hierin mit einem eingestellten Sollwert verglichen wird. Der Regler bildet hier-

aus an seinem Ausgang ein pneumatisches Regelabweichungssignal, welches über den Stellmotor 39 das Stellventil 36 steuert. Über den so geschlossenen Regelkreis wird der Strom der Flüssigkeit VJ durch Leitung 38 gegensinnig zu den Abweichungen vom SoIlwert der Antriebsleistung bzw. der Walztemperatur verändert.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung gestaltet sich wie folgt:

Zunächst wird die Flüssigkeit 17 im Vorratsbehälter 18 durch Inbetriebsetzung der Hilfsregeikreise für Heizung und Kühlung auf die vorgegebene Temperatur von z. B. 72 bis 74° C gebracht. Ferner werden die Justierventile 33, 34 usw. auf eine zweckentsprechende, gegebenenfalls erfahrungsgemäß festzulegende Verteilung des Flüssigkeitsstromes auf die verschiedenen Warengestelle 13, 14 usw. eingestellt. Anschließend wird die Walzeinrichtung in Betrieb genommen 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 wird somit auch die Walztemperatur auf den vorgegebenen Sollwert eingeregelt und konstant gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

ι 2 unzulässigen Härtung und Versprödung des Werk-Stoffs führen können. Zur Konstanthaltung der WaIz- Patentansprucne: temperaiur sind daher bereits verschiedene Einrich tungen bekanntgeworden.

1. Einrichtung zum selbsttätigen Aufrechter- 5 So ist es bekannt (deutsche Patentschrift 608 096), · halten einer vorgegebenen Temperatur in beweg- die Oberflächentemperatur der Walzen mit Hilfe von tem Walzgut, bei der zur Temperaturänderung Kontakt-Thermometern zu bestimmen und diese Flüssigkeit dem zu bearbeitenden Walzgut bzw. Temperatur durch Kühlmittel- bzw. Wärmezufuhr zu den angetriebenen Arbeitswalzen zugeführt wird, regeln und innerhalb vorgegebener Grenzen zu halmit einer Heiz- und Kühlvorrichtung für die Flüs- io ten. Derartige Einrichtungen haben den Nachteil der sigkeit und einer Vorrichtung zur Regelung des Verschleißanfälligkeit und begrenzten Lebensdauer Flüssigkeitsstromes in Abhängigkeit von der sowie einer geringen Betriebssicherheit. Außerdem Temperaturänderung des Walzgutes, dadurch kann die tatsächliche Walztemperatur mit an den gekennzeichnet, daß ein von einem an die Walzen angreifenden Kontakt-Thermometern erfah-Speiseleiiung des Walzenantriebsmotors (12) an- 15 rungsgemäß nur recht ungenau erfaßt und geregelt geschlossenen Leistungsmesser (42) abgegebenes werden. Dieser Nachteil gilt im übrigen auch für eine elektrisches Signal als Ist-Wert einem Regler (46) Temperaturerfassung mit Hilfe von Strahlungspyrozugeführt wird und nach einem Soll- metern, die — abgesehen von Ungenauigkeiten und Ist-Wert-Vergleich vom Regler (46) ein Regelab- Meßfehlern infolge der unterschiedlichen und wechweichungssignai über einen Stellmotor (39) einem ao selnden Emissionsfähigkeit der Walzgutoberfläehe — Stellventil (36) zur Regelung des Flüssigkeitsstro- allenfalls die von der Walzenoberfläche oder von der mes zugeführt ist. Walzgutoberfläehe vor oder hinter der Umformungs-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- stelle ausgehende Strahlung aufnehmen, nicht aber kennzeichnet, daß der Regelkreis für die Zufüh- die Temperaturverhältnisse im Umformungsbereich rung des Flüssigkeitsstromes zum Walzgut bzw. 35 selbst feststellen können.

zu den Arbeitswalzen einen elektropneumatischen Weiterhin ist bekannt (USA.-Patentschrift

Regler (46) aufweist, der ein pneumatisches Re- 3 134 279), beim Walzen von Blechen oder Bändern

gelabweichungssignal an den Stellmotor (39) lie- die Differenz des Antriebsdrehmomentes an aufein-

fert. anderfolgenden Walzenpaaren zu messen, und diese

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da- 30 Differenz gegen Null zu regeln. Zweck solcher Maßdurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Hilfs- nahmen ist die Vermeidung des Gleitens zwischen regelkreis (21 bis 31) zur Regelung der Zufüh- Walzgut und Walzenoberfläche und damit von Berungstemperatur der zur Temperaturänderung Schädigungen der Walzgutoberfläehe. Zu einer Leidienenden Flüssigkeit zum Walzgut bzw. zu den stungs- oder Temperaturmessung am Walzgut und zu Arbeitswalzen vorgesehen ist. 35 einer entsprechenden Regelung sind derartige Ein-

4. Einrichtung nach einem der vorangehenden richtungen grundsätzlich nicht geeignet. Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Weiterhin ist es bekannt (USA.-Patentschrift Zuführung der zur'Temperaturänderung dienen- 3 312 092), bei mehreren aufeinanderfolgenden Waiden Flüssigkeit zum Walzgut bzw. zu den Arbeits- zenpaaren aus dem Walzdruck, der Dickenabnahme walzen ein Kreislaufsystem (19, 38, 32) mit steu- 40 und der Walzgutbreite an einem Walzenpaar den von erbarer Umwälzgeschwindigkeit vorgesehen ist. der Walzgeschwindigkeit und der Walzguttemperatur

abhängigen, spezifischen Verformungswiderstand des Materials unter den gegebenen Verhältnissen zu bestimmen und sodann umgekehrt aus diesem Verfor-

45 mungswiderstand geeignete Werte für den Walzdruck

und die Dickenabnahme am nächstfolgenden Walzenpaar zu bestimmen. Eine Erfassung der Walzguttemperatur oder der Antriebsleistung erfolgt bei einer

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbst- solchen Verfahrensweise nicht, weil Temperatur und tätigen Aufrechterhalten einer vorgegebenen Tempe- 50 Geschwindigkeit als Verfahrensparameter vorgegeratur in bewegtem Walzgut, bei der zur Temperatur- ben sind und nur in die Ermittlung des Verformungsänderung Flüssigkeit dem zu bearbeitenden Walzgut Widerstandes bzw. des Walzdruckes und der Dickenbzw, den angetriebenen Arbeitswalzen zugeführt abnähme eingehen.

wird, mit einer Heiz- und Kühlvorrichtung für die Aufgabe der Erfindung ist demgegenüber die

Flüssigkeit und einer Vorrichtung zur Regelung des 55 Schaffung einer Einrichtung, mittels derer die WaIz-Flüssigkeitsstromes in Abhängigkeit von der Tempe- guttemperatur im Umformungsbereich erfaßt und auf raturänderung des Walzgutes. Der Einsatz von sol- einfache, betriebssichere Weise einer Regelung zugechen Regeleinrichtungen kommt insbesondere für führt werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung größere Walzanlagen oder Walzenstraßen in Be- dieser Aufgabe kennzeichnet sich bei einer Einrichtracht. 60 tung der eingangs erwähnten Art dadurch, daß ein

Beim Walzen von metallischen Werkstoffen von einem an die Speiseleitung des Walzenantriebskommt es im allgemeinen auf die Einhaltung von ver- motors angeschlossenen Leistungsmesser abgegebegleichsweise engen Grenzen der Materialtemperatur nes elektrisches Signal als Ist-Wert einem Regler zuim Umformungsbereich an. Zu hohe Walztemperatu- geführt wird und nach einem Soll-Ist-Wert-Vergleich ren führen zu einer unzulässigen Erweichung des 65 vom Regler ein Regelabweichungssignal über einen Werkstoffs und zu einer Herabsetzung der Zugfestig- Stellmotor einem Stellventil zur Regelung des Flüskeit des Walzproduktes, während zu niedrige Walz- sigkeitsstromes zugeführt ist. Bei einersolchen Eintemperaturen zu einer ebenfalls unerwünschten bzw. richtung wird die Walzguttemperatur im entscheiden-