DE1918449A1

DE1918449A1 - System zur automatischen Regelung der Formgebung bei Stabstahlwalzwerken

Info

Publication number: DE1918449A1
Application number: DE19691918449
Authority: DE
Inventors: Mcnaugher John R
Original assignee: Morgan Construction Co
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1968-04-12
Filing date: 1969-04-11
Publication date: 1969-11-06
Also published as: USRE27370E; US3526113A; GB1234687A; FR2006139A1

Description

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Morgan Construction Company, Worcester, Mass. 01605 / USA

System zur automatischen Regelung der Formgebung bei Stabstahlwalzwerken

Ein Walzwerk für Draht, Stäbe und unterschiedlich geformten Querschnitten besitzt Fertiggerüste, bei denen die Walzachsen um 90 Grad relativ zu den benachbarten Gerüsten angeordnet sind, sowie eine automatische Steuerung der Walzparameter, um genaue Querabmessungen zu erhalten. Zwei Transversale Abmessungen und die Schiingengröße zwischen den Gerüsten werden abgetastet und zur Regelung der Gerüstgeschwindigkeit und der Walzspalteinstellung in einem Rückkoppelungsregelkreis benutzt, während die variablen in Bezug auf die Gerüstbelastung und die Walzgutcharakteristika zusätzlichen oder kompensierenden Einstellungen dienen. Weitere Regelsignale bezüglich des Mengenflusses werden abgeleitet und dienen der richtigen Einstellung der Walzparaneter im ganzen Walzwerk.

Die Erfindung betrifft Walzwerke für Profile, wie beispielsweise StaTj- und Drahtwalzwerke, sowie spezieller solche Walzwerke, die mit automatischen Regelungen ausgerüstet sind, durch welche vorbestimmte Walzspezifikationen für das durch das Walzwerk laufende Walzgut hergestellt werden, wobei eine kompensierende Einstellung für alle Walzvariablen bei. den gewählten Walzparametern des Walzwerkes automatisch erfolgt.

Die automatische Regelung von kontinuierlichen Prozessen ist bekannt und die Anwendung solcher Regelungen auf das Walzen von Metallen ist bisher beim flachen Band erfolgt. Bei Walzwerken, in denen Draht oder Stäbe mit einer wesentlichen

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gegenüber der Breite nicht mehr zu vernachlässigender Stärke gewalzt werden, so daß die Querschnittsform die Regelung von zwei annähernd senkrecht aufeinanderstehenden transversalen Abmessungen erfordert, wird das Problem der Steuerung der beiden Walzparameter durch die gegenseitige Abhängigkeit der unterschiedlichen Parameter und Eigenschaften des Walzverfahrens kompliziert. Der augenscheinliche Zusammenhang zwischen zwei Parametern ergibt sich aus der Tatsache, daß beim Zusammendrücken des Stabes in einer Ebene dieser dazu tendiert, sich in der Querabmessung, die senkrecht dazusteht, auszudehnen.

Das Walzen eines föaüppels in eine Länge eines Fertigproduktes erfordert den Durchgang durch viele Walzgerüste. In der Fertiggerüsten war es bisher üblich, die nebeneinander liegenden Gerüste so anzuordnen, daß ihre Walzachsen um 90 Grad gegeneinander versetzt waren, so daß erst die eine und dann die andere transversale Abmessung des Stabes oder Drahtes reduziert wird, und die sich daraus ergebende Expansion der nichtreduzierten Abmessung gibt die Arbeitsabmessung, gegen welche der nächstfolgende Walzensatz arbeitet. Die Erfahrung hat gezeigt, daß gewöhnlich für ein gegebenes Produkt und gegebene Walzbedingungen ein bevorzugtes Verformungsprogramm vorhanden ist, wie bspw. von Rund nach Oval nach Hund und verschiedenen Zwischenformen. Doch treten Walzbedingungen auf, unter denen die gewünschten Reduktionen nicht vorgenommen werden können, oder falls sie vorgenommen werden, nachteilige Ergebnisse in bezug auf die nachfolgenden Arbeitsgänge bringen. Dementsprechend sieht das Regelsystem für Draht- oder Stabwalzgut nach der Erfindung ein in sich geschlossenes Regelsystem vor, das in der Lage ist, auf eine Vielzahl von verschiedenen Bedingungen anzusprechen.

Zusätzlich zu der Maßeinstellung des Walzspaltes beeinflussen andere Paktoren die schließliche Größe des. Walzgutes. Einer

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der Faktoren, der das Walzen und die endgültige Größe des Walzgutes beeinflußt, ist der zwischen den Gerüsten bestehende Zug im Walzgut bei seinem Durchgang zwischen nebeneinander liegenden Gerüsten. Im allgemeinen läuft das Walzgut nicht durch die Reihe der Gerüste in gerader Linie, sondern tendiert dazu, zwischen den Gerüsten Schligeri zu bilden, welche in Übereinstimmung mit der rtelativgeschwindigkeit der nebeneinander liegenden Gerüste und den Ziehkräften, die einen größeren oder kleineren Schlupf zwischen den Walzen und dem Walzgut bei. den einzelnen EhL ehe η mit sich bringen, wachsen oder schrumpfen. Die Beherrschung dieser*Schlinge zwischen den Gerüsten erfordert Führungsrollen zur Einführung des Walzgutes in das nächste Kaliber und das Walzgut wird dementsprechend ebenfalls beeinflußt durch die Biegungen und Drücke der Führung, denen es zwischen den Gerüsten unterworfen wird. Die Erfindung benutzt diese Schlinge zur Stabilisierung der WaIzbedingungen und zur Beseitigung vorübergehender Unausgewogenheiten unter den Gerüsten, wodurch Regeländerungen im gesamten Walzwerk vorgenommen werden können, ohne daß das Walzgut abträglich beeinflußt wird.

Bs ist möglich, daß Walzbedingungen vorhanden sind, die durch keine Verstellung der Maßparameter ausgeglichen werden können und diese Bedingungen können mit Anomalien des Mengenflusses im Zusammenhang stehen. Die Erfindung trägt diesen Bedingungen Rechnung und selektiert die Reihenfolge der Regelungsvorgänge entsprechend einem bevorzugten Programm, das wechselnde Folgen einschließt, um die begrenzenden Bedingungen auszugleichen. .

Zusätzlich zu den Primärregelparametern, die für das Einstellen in einem Walzwerk vorhanden sind, werden eine große Anzahl von Variablen in den Prozess eingeführt, die nicht leicht kontrollierbar sind, und die ausgeglichen werden müssen, wenn

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das schließliche Ziel der Maximierung des nutzbaren Ausbringens an Walzgut aus dem Walzwerk realisiert werden soll. Solche Änderungen in der Walzeinrichtung infolge von Erwärmung, Verschleiß und anderen Betriebsbedingungen kombinieren sich mit Änderungen in der Temperatur, Dichte, Gleichmäßigkeit und den allgemeinen metallurgischen Eigenschaften des Walzgutes, wodurch sich ein komplexer miteinander im Zusammenhang stehender Satz von Variablen ergibt, über welche normalerweise keine Kontrolle ausgeübt werden kann. Die kontinuierliche und automatische Regelung von ausgewählten Variablen in Übereinstimmung mit der Erfindung, bietet eine Möglichkeit für P das Aufspüren und Ausgleichen von Schwankungen, die in den Abmessungen des Fertigproduktes als Ergebnis aller Walzparameter auftreten und gestattet damit eine kontinuierliche Produktion an Fertigprodukten mit der gewünschten Toleranz in den Abmessungen zu erreichen.

Es ist dementsprechend das Hauptziel der Erfindung, ein kontinuierliches Draht- oder Stabstahlwalzwerk zu schaffen, das automatische Regelungen besitzt, die eine Rückkoppelängsregelung zu und zwischen den einzelnen Gerüsten des Walzwerkes mit der entsprechenden Steuerung der zusätzlichen Parameter ausüben können, wodurch der miteinander im Zusammenhaag β te— hende Effekt der Einstellungen in den einzelnen Gerüsten durchgeführt werden kann, ohne daß der Betrieb des Systems als Ganzes durcheinander gerät. In Verfolgung dieses Hauptzieles besteht die Erfindung in einem koordinierten System von Parameterregelungen und Aufspüren von Variablen, das in unterschiedlichen Graden der Vollständigkeit benutzt werden kann, um jedes gewünschte Maß an Präzision beim Walzen von Profilen zu erreichen.

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Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von zwei nebeneinander liegenden Fertiggerüsten, in einem Stabwalzwerk mit allgemein gekennzeichneten Abtast- und - Steuervorrichtungen*

Fig. 2A zusammen genommen, zeigen das Diagramm einer Steuerfunktion, das die Abhängigkeit der verschiedenen Abtast- und Steuerelemente für die Rückkoppelungssteuerung für die beiden in Fig. 1 dargestellten Gerüste kennzeichnet mit Gleichzeitigkeits- und Vorsteuerungssystemen.

Fig. 3 ist ein Steuerverstärkerdiagramm für einen Teil der in Fig. 2A und 2B dargestellten Elemente.

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm für eine digitale Servovorrich· tung, die für die Erlangung einer Präzisionskaskaden· steuerung nützlich ist.

Fig. 5 ist ein Steuerdiagramm für ein Vorwalzwerk, auf den die Anwendung der Kaskadensteuerung dargestellt ist.

Fig. 6 ist ein Querschnittsdiagramm, das den Bereich der Abmessungen quer zu der Abmessung darstellt, die in einen Walzgerüst beim Walzgut unter Bearbeitung reduziert wird.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Walzwerks mit zwei nebeneinander liegenden Fertiggerüsten A und B, die die Querabmessungen dea Walzgutes 13 reduzieren, das durch die Kaliberebene in der angegebenen Riehtung läuft. Da« Gerüst A hat Horizontalwalzen 11, die einstellbar sind, un das Höhenmaß des zwischen den Walzen laufenden Walzgutes zusammenzudrücken, während Gerüst B Vertikalwalzen 12 besitzt, die anstellbar sind, um das Breitennaß des zwischen ihnen durchlaufenden Walzgutes zus amnenzudrücken.

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Um die Ziele der Erfindung zu erreichen, ist es wünschenswert, daß die Gerüste des Walzwerkes dynamische Eigenschaften haben, welche gestatten, daß die verschiedenen Einstellungen unter Walzlastbedingungen erfolgen können. So muß die Einstellung des Walzspaltes in einem gegebenen Gerüst erfolgen, während das Walzgut hindurchläuft und gegen den normalen Walzdruck, den das Walzgut gegen die Walzen ausübt. Es ist ebenfalls vorzuziehen, daß das Einstellen der Walzen auf die Kaliberebene symetrisch erfolgt, so daß die Mittenlinie der Kaliber im wesentlichen im Raum fixiert bleibt. Die Einstellung desWAlzspaltes sollte gesteuert werden durch Hochleistungs-Lageregu-. latoren, die eine schnelle und genaue, · Jedoch nicht schwingende Ansprechung auf Steuersignale bieten und der mechanische Teil des Systems sollte ein Minimum an Spiel aufweisen, damit sowohl die positive als auch negative Stufenweise Einstellung des Walzspaltes mit gleicher Leichtigkeit erreicht werden kann, Schließlich erfordert die Geschwindigkeit der Gerüste eine gute Steuerung und schnelle Ansprechbarkeit, da die unter Ver stellung befindlichen Parametern die Drehzahl beeinflussen kann und umgekehrt kann die Drehzahl verwendet werden, um gewisse Begelungsparameter, die verwendet werden, zu modifizieren.

Viele moderne Walzgerüste, bei denen unterschiedliche Arten ι von Walzspalteinstellmechanismen vorhanden sind, wie beispiels* weise Exzenter, Keile und Schrauben, können bei der Erfindung verwendet werden, lin solches für diesen Betrieb geeignetes Gerüst ist beispielsweise im HS-Patent-Nr. 3.172.314 beschrie-„, ben. Unterschiedliche Antriebevorrichtungen in Form von elek-^Λ;, trischen oder hydraulieben Betriebsmechanismen können verwen-... V det werden, um die gewünschte Ansprechung zu erzielen. Daher werden die Prinzipien der Erfindung nicht als begrenzend betrachtet auf irgendeine besondere Art von Walzgertist oder

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Positionssteuerregler, sondern können bei beliebigen Walzwerkskomponenten angewendet werden, die geeignete Betriebscharakteristika besitzen, um die durch die besondere Anlage geforderte Leistung zu erreichen.

Dem Gerüst A zugeordnet sind zwei Fühlvorrichtungen für die Querabmessung, die als Infrarotmikfometer 1 und 2 gekennzeichnet sind. Bei diesen Abtastvorrichtungen kann es sich um Typen handeln, die von der Barnes Engineering Co., Modell Nr. St-I erzeugt werden. Die Infrarotmikrometer 1 und 2 tasten das warme Walzgut 13 ab und erzeugen ein Signal, das kennzeichnend ist für die abgetastete Querabmessung. Somit erzeugt die Abtastvorrichtung 1 ein Signal, das kennzeichnend ist für die Höhenabmessung und die Abtastvorrichtung 2 ein Signal, das kennzeichnend 1st für die Breitenabmessung, des aus den Walzen 11 herauskommenden Walzgutes.

In ähnlicher Weise besitzt Gerüst B zwei Abtastvorrichtungen 3 und 4, welche AusgangsSignaIe erzeugen, die kennzeichnend sind für die Breite bzw. Höhe des aus den Walzen 12 herauskommenden Drahtes. Die Lage der Abtastvorrichtungen ist so gewählt, das die Primärahtastvorrichtung in jedem Falle am dichtesten an den Walzen liegt, wobei unter der Primärabtastvorrichtung, die Vorrichtung verstanden wird, welche die Abmessung mlflt, die in dem besonderen Walzgerüst der Abnahme unterliegt. Somit ist die Transportverzögerung im Steuersystem zwischen dem Punkt, an dem die Abmessung gemessen wird und dem Punkt, an dem die gemessene Abmessung durch die unmittelbar vorausgehenden Walzen kontrolliert werden kann, auf ein Mi nlmun gebracht. ■

Eine Abtastvorrichtung 18 für die Schlingenhöhe ist zwischen den Walzgerüsten A und B für das Abtasten der Höhe einer Schlinge 19 vorhanden, die sich im Walzgut zwischen den Gerüsten 11 und 12 ausbildet. Bei der Abtastvorrichtung 18 kann

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es sich beispielsweise um das berührungslos® System der Electric Inc. handeln, bestehend aus einem Abtaster QGLF-1Q4 mit einem Umwandler QGLX-IOl, der auf die Lage der Schlinge 19 innerhalb des .Abtastfeldes anspricht und ei» Abweichsignäl erzeugt mit Bezug auf eine vorgewählte ©ingestellt® Höhenlage¹ für die Schlinge 19.

Die Walzen in Gerüst A und B besitzen Siagelasntr-ieb" und reu die Querschnittsuhnahaie des durch sie hlndurchgehendea-Walzgutes aus. Zu diesem* Zwecke werden die Antriebe für die Walzen durch Einzelarbeitswalzen-Drehzaklregulatorea 22 wad 23 gesteuert, die" ansprechen auf die eingegebenem. Steuersignal®-,, um die Drehzahl der Walzen 11 bzw» 12 eiimasst©ll@H_o Die Wal·=

.zeageschwindigkelt liegt fest Walaprogram» und wird eatweder

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Faktor, Eia äbmlicfe®© St@ia@?i3igaal jkaaia öb©3? Lei g 26 dem ArbeitswalzeadrehzaSilregier 22 ©img©s ein Signal, das von dem SchlingeahöheiirsgleE¹ wad der d@a rust A voraus zugeordneten Abtast-vorrichtu-fflg. abgeleitet Im allgemeiioen wird eine von Hand eingestellt durch die Steuerung 20 eingestellt u&d danach iief@rt Schlingeahohenregler 24 Drehzahlsteuersignäle zu dem Drehzahl=« regler 23 walzlinienabwärts von der Schlinge If, um dl© Schlia» genhöhe konstant zu halten.

In jede® Walzwerk dient ein Gerüst normalerweis© als "Führung«« gerüst", was bedeutet, daß es als Bezugsgerüst für die Einstellung der Relativgeschwindigkeiten der übrigen Gerüst© dieafc

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Die nachfolgende Beschreibung geht davon aus, daß das Gerüst A diese Funktion erfüllt und als erstes Gerüst im Fertigteil des Walzwerkes angeordnet ist. Mit Gerüst A als "Bezugsgerüst" gibt es .kein Schlingenhöhenreglersignal 26, das auf den Drehzahlregler 22 in Gerüst A einwirkt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung nicht begrenzt ist auf die Anwendung an diesem Punkt im Walzwerk, sondern daß vielmehr die hier vorgesehenen Steuerungen angewandt" werden können an jeder gewünschten Stelle vorbehaltlich der Erfordernisse für die Abtastvorrichtungen, wie beispielsweise Abtastvorrichtung 18, um die Zwischengerüst liehen Drehzahlverhältnisse aufrechtzuerhalten, wenn Störungen durch die automatische Walzspalteinstellung in das System eingeführt werden.

Da die Walzgeschwindigkeit eine der Variablen ist, die entsprechend der Erfindung gesteuert werden, werden Tachodynamos 27 und 28 zur Ableitung von Signalen verwendet, die kennzeichnend sind für die Wälzgeschwindigkeit, wobei diese Signale dem automatischen Steuersystem für die Formgebung 29 und 31 eingespeist werden, was später noch im einzelnen beschrieben wird. Zusätzliche Eingänge zu den Steuersystemen 29 umd 31 für die Formgebung werden abgeleitet von den Imfrarotmikrometern 1 und 2 und dem Mikrometern 3 und 4. Das automatische Steuersystem für die Formgebung 29 erzeugt ein Signal und leitet dies zum Antrieb für die Walzspalteinstellung und den Lageregler 32, der einen gewünschten Abstand zwischen den WaIf zen 11 einstellt und aufrechterhält, und zwar in Übereinstimmung mit des verschiedenen Funktionen, die von dem automatischen Steuersystem 29 für die Formgebung ausgewertet werden. In ähnlicher Weise liefert das Steuersystem 31 für die Formgebung ein Signal zu« Antrieb der Walzepalteinstellung umd dem Lageregler 33, der einen gewünschten Abstand zwischen dem Vertikalwalzen 12 einstellt und aufrechterhält.

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Bezugnehmend nun auf Fig. 2 soll das Rückkoppelungssteuersystem der Erfindung beschrieben werden. Das Diagram in Fig, 2 ist ein Steuerfunktionsdiagramm und stellt die automatischen Steuersysteme für die Formgebung 29 und 31 dar, wenn diese Signale an die Kegler 32 und 33 für den Antrieb der Walzspalteinstellung und die Einstellung der Lage liefern. Somit enthält Fig. 2 die Signalquantitäten und physischen Abmessungen und Beanspruchungen, die am Walzgerüst vorhanden sind, dort aufgebracht werden oder von dort abgeleitet werden und die verschiedenen Steuersystemelemente, die damit in Verbindung stehen. Die tatsächliche Walzgutfolge durch das Walzwerk ist in Fig. 2 nicht dargestellt, sondern besser in Fig. 1 gezeigt. Die relative in Fig. 1 dargestellte Lage für die Walzenabtast vorrichtungen, Schlingenhöhenabtaster etc. gilt gleicherweise für die in Fig. 2 gezeigten entsprechenden Abtast- usd Steuerelemente. Fig. 2 wird zuerst beschrieben nur is Hinblick auf das RückkoppelungssteuersysteK und nachfolgend die Eingänge und Steuersignale für die Gleichzeitigkeits- und Vorsteuersystem·. Diese unterschiedlichen Steuersystemesixd gekennzeichnet durch Signalbahnen, dl« verschiedene verschlüsselt· Leitungen haben, wi« dargestellt in der Zeichenerklärung der Fig. 2.

Die in Fig. 2 angegebenes Variablen sind in der nachstehenden Tabelle beschrieb·*, wob·! darauf hingewiesen wird, daß bests»- te Mengen dem Walswerk selbst innewohnen oder eigen sind in w«it stärkerem Mafle, als daß diese die physikalisch· Struktur kennzeichnen.

¹AZ ~ ^Walzdruck (jß F b*^{1 dem der} Be«ler ^für die Walzspalteinstellung des Gerüst·· "A" auf Null gestellt wurde.

- Walzdruck (V4,. an welchem der Regler für die Walzspalt •instellung des Gerüstes "B" auf Null gestellt wurde.

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f. - Momentanvralzdruck im Gerüst "A" f_B - Momentanwalzdruck im Gerüst "B"

H. - eingestellte (oder gewünschte) Höhe dee aus Gerüst "A" auslaufenden Querschnittes £ia Zoll).

- tatsächliche Querschnittshöhe (in Zoll) einlaufend i» Gerüst "A".

- tatsächliche Querschnittshöhe (in Zoll) auslaufend aus Gertist ¹¹A". ·

^hBB ~ ^tatsächlic^^e Querschnittshöhe (in Ze· 11) einlaufend in Gerüst ^WB^M.

tatsächliche Querschalttshöhe Clm Soll) auslaufend au« Gerüst "B".

BlAsti*2itätskoa8teat® von Staisdea·^ Isges³ «ad Walzen des Gerüst·» "A"

- Elastiziftätskonst&ate von Stäader₂ La^®r und Walzen des Gerüstes "B^w ^

Ρ·_ζ - 7alzspalteinstellung des Gerüstes "A", bei dem für die Nulleinstellung benutzten Walzdruck.

^PBZ ~ äquivalente Walzspalteinstelluag des Gerüstes "B", bei de« f ttr die Mulleiastellung benutzten Walzdruok.

P_A - Monentanwalzapalteinstellung des Gerüstes "A" ( ±m ZoIlX P_B - Monentanwalzspalteinstellung des Gerüstes "B" (in Zoll).

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R. - Verformungswiderstand ( ^r ) des Gerüstes "Δ".

% Abnahme

R, - Verformungswiderstand ( ^F" ) des Gerüstes "B".

% Abnahme

T - Verschiedene Tränsportverzögerungssteiten (Sekunden).

Wg - Eingestellte (oder gewünschte) Breite des aus Gerüst "B" auslaufenden Querschnittes (in Zoll).

sr._E - Tatsächliche Querschnittsbreite einlaufend in Gerüst "A" (in Zoll).

r»x - Tatsächliche Querschnittsbreite auslaufend aus Gerüst "A" (in Zoll).

r_ßE - Tatsächliche Querschnittsbreite einlaufend in Gerüst ' „ "B" (in Zoll).

- Tatsächliche Querschnittsbreite auslaufend aus Gerüst "B^M (in Zoll),

Der Walzspalteinstelllagenregler 32 arbeitet nach einem Abweichsignal Über Leitung 41 und erzeugt eine äquivalente Walz-· spalteineteilung P_AZ, von der ein Lage-Rückkoppelungssignal über den Lage-Eückkoppeler 43 zu einem Signaladdierer 44 gebracht wird. Dieses Abweichsignal kennzeichnet den Unterschied zwischen dea Lage-Bezugssignal von einem Rechner 45 und den anderen Eingängen zum Addierer 44 unter Einschluß des von den Lager-Rückkopplers 43 könnenden Signals. Die Beschreibung des Rechners 45 erfolgt nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 3.

Der Eingang zu» Infrarotaikroeeter 1 ist das tatsächliche HöheiuMtA des aus den Walzen 11 auslaufenden Walzgutes, deren durch den Lageregler 32 gesteuert wird. Gemäfl Dia-

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.gramm in Pig. 2 ist dieser optisöhe Eingang in das Mikrometer . 1 als Ausgangswert P_AZ (die vorbelastete Walzspalteinstellung für die Walzen Tl) des Lagereglers 32 dargestellt, dem im* Addierer 51 eine Abweichung hinzugefügt wurde, die in der Multiplizierstufe 53 als Produkt des Walzwerksmoduls M_A und der Steigerung der tatsächlichen Walzbelastung f_A in bezug auf F_AZ, der Walzkraft, bei dem der Walzspaltlageregler genullt wurde, erhalten wird. Die Summe ρ , die durch Addieren der beiden Ausdrücke P_AZ und des Produktes M_a (P_AZ - f_A) im Addierer 51 erhalten wird, ist das tatsächliche Walzspaltmaß für die Walzen 11. Dieser effektive Walzspalt entspricht der Höhe des aus den Walzen 11 auslaufenden Drahtes und wird, wenn auch durch die Laufzeit zwischen dem Walzspalt und der Position des Infrarctaikrometers 1, in Pig. 2a durch Block 54 dargestellt, verzögert, durch das Infrarotmikrometer 1 laufend momestan abgetastet.

Die gemessene Abmessung wird mit der eingestellten Höhe verglichen und ein Abweichungssignal bewirkt, welches dem Addierer 40 zugeführt wird. Die Ausgangssignale des Addierers 40 werden durch den Integrator 45, z.B. einen integrierenden Verstärker, aufsummiert, um die Laufzeit des Walzgutes zwischen Walzspalt und Ihfrarotmikrometer 1 zu kompensieren. Der Ausgang des Integrators 45 ist, wie bereits ausgeführt, mit einem Eingang des Addierers 44 verbunden. Diese Signalfolge schließt den retrospektiven Rückkopplungskreis, der die Walzspalteinstellung des Gerüstes A steuert.

Den Walzen 11 des Gerüstes A tatsächlich zugeführt wird das Walzgut 13 mit einem ursprünglichen Höhenmaß h_ÄT?, das von

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o den Walz 11 entsprechend deren tatsächlicher Walzspalteinstel-

£? lung ρ durch die funktionellen Stufen bearbeitet wird,

"** die in Figur 2a durch die bei 6l gebildete Differenz zwischen

"*-* Ausgangshöhe und Walzspalt gekennzeichnet wird. Der rezi-

° proke Wert der Größe h_AEi im Multiplizierer 62 mit der

^W Differenz (Iw " ^p _a) multipliziert, entspricht der prozentualen Abnahme h_AE - p_A der Höhe des Walzgutes. - G 9 -

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PATENTINGENIEURE F.W. HEMMERICH. GElD MO LLER- D. GROSSE 21 527

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Diese prozentuale Abnahme und die sie bewirkende Kraft f. sind über den Ver formungswiders tandi/ in Fig. 2a als Verfahrensstufe 63 für Gerüst A dargestellt, miteinander verbunden. Der Betrag der Walzkraft f_A kann durch den Walzen 11 zugeordnete Lastzellen 64 gemessen werden, und der Meßwert kann der folgend beschriebenen, gleichzeitig wirksamen Steuerung zugeführt werden.

Die vom einlaufenden Material bei der prozentualen Abnahme AE- ^PA bewirkte Walzkraft f. bewirkt eine entsprechende

AE Änderung der Breite des Drahtes. Diese "Breitung" ist in Fig. 2a durch den funktionellen Block 65 dargestellt und ändert die Breite w_Afi des einlaufenden Walzgutes in die Breite w_AL> mit der das Walzgut die Walzen 11 verläßt. Diese Größe w_AL ist mit der in Block 66 dargestellten tatsächlichen Transportverzögerung, die zwischen dem Walzspalt und dem Infrarotmikroraeter 2 auftritt, an diesem meßbar, und mit der weiteren tatsächlichen Transportverzögerung 67 läuft das Walzgut in das Gerüst B ein. Als einlaufende Breite wird sie hier mit w„„ bezeichnet.

Die Größe R_A sowie die durch die funktionellen Blöcke 65 bzw. 65 dargestellten Breitungen stellen Übergangsfunktionen einer Vielzahl von variablen, wie bspw. Temperaturen, Zugspannungen, Geschwindigkeit, verformungsfaktor, d.h., Walzen von Bund nach Oval, dar.

In Gerüst B wirkt eine Anzahl von Steuerungen, welche den soeben ,für das Gerüst A beschriebenen vergleichbar ist, im Sinne einer Breitenverminderung des Walzgutes, deren Ergebnis <d durch das an der Auslaufseite der Walzen 12 angeordnete Bifraco rotfcikrometer 3 meßbar ist. Damit wird die Größe W₃ auf die JJ durch das Gerüst B zu bewirkende Breite eingestellt, und dieses lollwert-Signal wird ebenso wie das vom Infrarotmikrometer 5 -» gehaltene Istwert-Signal dem Integrator 71 eingespeist.

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Dieser erzeugt ein Ausgangssignal, das dem Addierer 44' eingespeist wird, dessen Ausgangssignal dem Walzspalteinsteilregier 33 zugeführt wird und den Betrag des tatsächlichen Walzspaltes unter Berücksichtigung einer Bückkopplung über den Lagerückkoppler 43' zum Addierer 44* steuert. Während des Betriebes des Gerüstes B wird das Eingangsmaß «__, des Walzgutes durch die tatsächliche Walzspalteinstellung w„ reduziert und erzeugt die Ausgangsvariablen für das nächstfolgende Gerüst, d.h. die Breite w_CE des in das folgende Gerüst C einlaufenden Walzgutes sowie die Höhe h„„,desselben·

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Fig. 6 zeigt den Querschnitt des Walzkalibers für ein Paar horizontaler Walzen 11. Die Kaliberöffnung ist mit p_A bezeichnet und gibt den Abstand der tiefsten Bereiche der Kaliber der Arbeitswalzen 11 an. Die Kalibrierung ist so- gewählt, das optimale Betriebsbedingungen erreicht werden, wenn das Kaliber genau gefüllt ist und aus den Kalibern heraustretende überfüllungen ebenso vermieden sind wie Unterfüllungen des Kalibers. Gemäß der Erfindung sollen Abweichungen von den optimalen Bedingungen korrigiert werden, d.h. die Maße w bzw. w_u auf das Sollmaß zurückgeführt werden. Liegen Überfüllung oder ünterfüllung vor, so kann es wünschenswert sein« eine modifizierte Abnahme im Höhenmaß vorzusehen, um das Breitenmaß auszugleichen. Bspw. kann in vorhergehenden Gerüsten der Fertigstraße.mit geringfügig erhöhter Höhenabnahme gewlazt werden, um eine hohe Unterfüllung auszugleichen; andererseits kann, wenn eine Überfüllung vorhanden ist, es sich als vorteilhaft zeigen, die Abnahme im Höhenmaß gegenüber der spezifierten Abnahme zu verringern. Zur Durchführung dieser Haßnahmen weist die Steuerung naeh Fig. 2 einen zusätzlichen Eingang des Addierers 40 auf, der vom Ausgang des Infrarotmikrometers 2 nach Umkehrung von dessen Signalen im Umkehrer 72 beaufschlagt wird und zum Steuersignal für den Lageregler 32 beiträgt.

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g. Da eine Überfüllung von Infrarotmikrometer 2 ein Signal erzeugt, das normalerweise eine Verringerung in der WaIz-* spalteinstellung der Breitenwalzen 12 verlangt, erzeugt ihre Umkehrung in Umkehrer 72 ein Signal, das eine Erhöhung in der Walzspalteinstellung der Höhenwalzen 11 verlangt. Bei größerer Walzspalteinstellung der Höhenwalzen 11 wird die Überfüllungsbedingung, die ein von Mikrometer 2 ausgehendes Abweichsignal erzeugt weniger ausgeprägt gemacht zu Lasten einer gewissen Abweichung beim Walzen der spezifizierten Höhe in den Walzen 11. Wie jedoch bereits gesagt, kann dieser Kompromiß zu einem besseren Formfaktor für das Walzgut führen, wenn dieses in die nachfolgenden Gerüste des Walzwerkes einläuft und in dem Maße wie das Walzgut durch die Fertiggerüste läuft, wird seine Annäherung zu den vorgegebenen Maßbedingungen sowohl in der Höhe als auch in der Breite, falls einebegrenzende Bedingung erreicht.

Für bestimmte Arten von Bedingungen, in denen das Walzgut Abmaße aufweist, bietet die Erfindung wahlweise ein Gleichzoitigkeiteeteueraystem, das Verstellungen an den bestehenden Walzbedingungen vornimmt_# Besonders in den Fällen, in denen sehr schnelle Übergangserscheinungen beim Durchlauf des Walzgutes durch da· Gerüst auftreten, bringt ein Gleichzeitigkeitsregler Korrekturen an, die schneller erreicht werden, als die, bei denen eine Transportverzögerung auftritt. Zu diesem Zwecke sieht das System, wie dargestellt in Fig. 2, im Gerüst A die eingestellte Höhe H^ vor, die kombiniert werden muß mit dem Faktor * (Pi^l » der die errechnete tatsächliche momentane Walzspalteinstellung der Walzen 11 wiedergibt. Diese Ausdrücke werden addiert in Addierer 80 und differenzial verglichen mit dem Eingang H. in der Summiervorrichtung 44. Die Menge H_A + Q>_Ä^ wird integriert oder gemittelt in dem Rechner 81 und der korrigierende Ausgang aus der Vergleichsvorrichtung 44 einem übergelagerten Steuersignal auf dem Lageregler 32

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eingespeist. Wenn die errechnete tatsächliche momentane Walzspalteinstellung fp_A J gleich HL ist, ist der von diesem Steuersystem kommende Eingang gleich Null und die gewünschte Walzspalteinstellung in Gegenwart der vorübergehenden Störungen erreicht worden.

Zum Zwecke der Errechnung von f-P^J ^{wird ein} Signal P_AZ» das die äquivalente Walzspalteinstellung bei dem für das Nullen des Walzwerks verwendeten Walzdruck kennzeichnet, einem Addierer 82 zugeführt. Der variable Eingang für den Walzwerksmodulvervielfältiger S4 wird von einem Addierer 85 erhalten, der als Eingänge F^₂ hat, der vorbelastete Walzdruck auf Wal zen 11, und den tatsächlichen Walzdruck abgeleitet von den Druckzellen 64. Somit wird die Nettodifferenz aus der vorbelasteten Druckkraft und der von d,en Lastzellen aufgespürten Kraft kombiniert mit der vorgewählten Walzspalteinstellung und dsm Walzwerksmodul, wodurch sich die kalkulierte momen tane Walzspalt eins te llung resultierend aus der existierenden Belastung, die an den Walzen gemessen wird, ergibt entspre chend der nachfolgenden Gleichung:

+ M. (P.„) (f* - ¥_A7) darin bedeutet M. (P*_z) die Walzwerksmodulfunktion M. ausgedrückt bei P_ÄZ.

Wenn die Kalkulation zeigt, daß die errechnete Walzspaltein stellung unterschiedlich ist von der für das Walzgut gewünschten tatsächlichen Walzspalteinstellung wird die entsprechende Walzspaltkorrektur durchgeführt, wodurch dir Abweichungszu- wachs kompensiert wird, der die laufenden Belastungswerte in die tatsächliche Walzspalteinstellung hineinbringt.

Sin analoges Gleichzeitigkeitekorrektursteuersystem ist für. das durch Gerüst B bearbeitet· Breitenmaß vorhanden. Zu diesem Zwecke sind den entsprechenden Teilen die entsprechenden Mum

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BAD

-\if\fj:

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rm,se

-GlC

mern gegeben, jedoch mit Strichen versehen, um zu kennzeichnen daß es sich hier im Gegensatz zur Höhendimension in Gerüst A um die Steuerung der Breitendimension handelt. Die Druckzelle 64* gibt ein elektrisches Signal an den Addierer 85*, das kennzeichnend ist für den tatsächlichen auf die Walzen 12 aufgebrachten Walzdruck. Die nullende Kraft F„„ wird ebenfalls dem Addierer £5* zugeführt und die Differenz zwischen den beiden Eingangssignalen wird als ein Eingang einem Walzwerksmodul-Vervielfältiger 84* zugeführt. Der Addierer £2* erzeugt ein Signal p„ , welches die kalkulierte momentane Walzspalteinstellung darstellt, die unter den gegenwärtig gemessenen Belastungsbedingungen erforderlich ist und dieser Wert wird über einen mittelnden Rechner 31· dem Kombinierkreis 44* eingespeist. Ein weiteres wahlweises Steuersystem, das die Erfindung bietet, benutzt die Messungen von Anomalien im Material 13, die vor ihrem Einlaufen in die Walzen 12 und 11 gemessen werden, üb eine vorwegnehmende Korrektur für Abweichungen in den Maßen oder in den sonstigen Eigenschaften durchzuführen, wobei die Korrektur zu der Zeit eingespeist wird, an dem die Anomalie das Kaliber zwischen den entsprechenden Walzen erreicht. Zu diesem Zwecke besitzt Gerüst A einen Eingang für die eingestellte Höhe H^, die gewünschte Eingangshöhe des Materials 13, dargestellt bei Sl, und die tatsächliche Höhe h_AE, die in das Gerüst A einläuft, die verglichen werden durch ein Infrarotmikrometer 10, das unmittelbar vor den Walzen 11 angeordnet ist. Dieses Vergleichssignal wird dem Verzögerungsrechner 92 zugeführt, der eine Transportnacheilung oder Zeitverzug in seinem Ausgangssignal vorsieht, das dem Addierer 44 eingespeist wird, wodurch eine Verstellung in der Walzspalteinstellung der Walzen 11 gemacht wird. Die durch den Redner 92 eingeführte Verzögerung entspricht der Zeit, die die aufgespürte Anomalie braucht, um das Kaliber zwischen den Walzen 11 zu erreichen.

• . - S 14 -

I09S4S/10JI

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4H - G 14 -

Ein entsprechendes vorwegnehmendes Steuersystem ist an Gerüst B vorhanden mit den entsprechenden Elementen, die mit den gleichen mit Strichen versehenen Nummern gekennzeichnet sind, wie bei Gerüst A. Somit wird die eingestellt Eingangsbreit WßE eingestellt bei 91*. Infrarotmikrometer 2 dient zum Vergleich der in die Walzen 12 einlaufenden Materialbreit mit

Wog, und der Verzögerungsrechner 92* erzeugt das Steuereingangssignal zu dem Kombinierer 44*, wodurch sich die entsprechende Änderung in der Walzspalteinstellung der Walzen 12 ergibt,wenn die aufgespürte Anomalie das Kaliber zwischen den Walzen erreicht,

Ein Steuerverstärker, wie er bei der Erfindung benutzt wird, ist schematisch in Fig. 3 dargestellt« Das Höhensteuergerät besteht aus den Infrarotmikrometer !,das eine Einlaufverstellung 101 zum Einstellen von H. besitzt. Eine Abtastvorrichtung 102 spürt das HöhenmaS des Walzgutes 13 auf und der Vergleich der beiden Signale aus 101 und 102 erzeugt ein Abweichungssignal in Leitung 103, das die Größenordnung und den Sion der Differenz zwischen der eingestellte Höhe und der tatsächlichen Höhe des Walzgutes 13, das aus den Walzen 11 ausläuft kennzeichnet. Dieses Signal wird in Amplituden unterteilt mittels Potentiometer 104 und erscheint als ein Eingang an dem Rechnerverstärker 45. Das Signal läuft durch einen Widerstand 106 für einstellbare Zeitkonstante, der die Transportverzögerung ausgleicht« Mittels der Einstellung 106 kann dl« errechnete Zeit des Rechners 45 so eingestellt werden, daß sie der Transportverzögerung entspricht.

Ein zweiter Eingang am Redner 45 wird abgeleitet über Leitung 107 von dem Auegang des Infrarotmikrometers 2, der der Abweichung in der Breite des Walzgutes 13 entspricht, wenn die-λ·β aus dem Gerüst A ausläuft, gegenüber der eingestellten Breite Wgg. Das von der Leitung 107 kommende Signal geht durch

- G 15 -

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BAD ORtGfNAt

%u 21 527

-G 15-

einen verstellbaren Widerstand 73, der für den Transportverzögerungsausgleich sorgt und wird kombiniert in dem Addierkreis 40 zum Eingang für den Rechner 45.

Der Ausgang des Rechners 45 wird einem Betriebsverstärker 111 eingespeist! der ein Ausgangesignal an Klemme 112 liefert, das die zuletzt etablierte Walzspalteinstellung für die Walze 11 aufrechterhält, wie diese festgelegt wurde durch das dem Verstärker 111 zugeführte Eingangssignal.

Die Walzspalteinstellungssignale werden gemessen in Übereinstimmung mit der Gerüstgeschwindigkeit und zu diesem Zwecke erzeugt der Tachometer 27 am Gerüst A ein elektrisches Signal, das repräsentativ ist für die Drehgeschwindigkeit der Walzen 11, das in Amplituden gemessen werden kann durch Potentiometer 113 und als ein Eingang einem Servoverstärker 114 zugeführt wird. ,Per Ausgang aus dem Servoverstärker 114 treibt den Lage-■otor 115 an, der ein Potentiometer 116 einstellt, das einen Nulleingang dem Verstärker 114 zuführt, wodurch.die Einstellung des Motors 15 erfolgt, die kennzeichnend ist für die durch Tachometer 27 aufgespürte Gerüstgeschwindigkeit ist. Die gleiche eingestellte Lage des Motors 115 dient zur Einstellung der Potentiometer 73, 104, 104* und 106, um die Eingangssig&aie dem Addierkreis 40 entsprechend der Geschwindigkeit der Walzen 11 zuzuführen. Die Walzspälteinstellung erfolg; zum Ausgleich für Geschwindigkeitsänderungen und die bekannte Wirkung, die sie besitzt hinsichtlich der Abnahme der Walzgutabmessungen bsi» Durchgang durch das Gerüst. Analoge Steuer vorrichtungen für die restlichen Gerüste regulieren die Höhenoder Breiteneinetellung der Walzen. In einer gegebenen Walzenetrasse können je nach Erfordernis beliebig viel Gerüste automatisch in dieser Weise gesteuert werden.

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bad

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ff ' " ■ - G 16 -

Das Signal in Leitung 107 wird abgeleitet von Mikrometer 2, das ein Potentiometer 101* besitzt, wodurch der Wert W_ß für die gewünschte Breite des aus den Walzen 11 auslaufenden Walzgutes eingestellt wird. Eine Infrarotabtastvorrichtung 102* mißt das Breitenmaß des Walzgutes 13, und zwar zugeordnet dem Mikrometer 2, und das Abweichsignal in Leitung 103* kennzeichnet die Differenz relativ zu dem von Potentiometer 101* kommenden Signal für die eingestellte Breite. Das Signal in Leitung 103* wird einem Drehzahlmeßpotentiometer 104* zugeführt und geht über Umkehrer 72 in Leitung 107 wie bereits beschrieben. Das Potentiometer 104* wird eingestellt für Geschwindigkeitsänderungen des Gerüstes A durch Koppelung an den Servolagemotor 115.

Das obenbeschriebene Steuersystem für die J?ertiggerüste eines Walzwerkes bietet innerhalb von Grenzen einen Ausgleich für im wesentlichen alle bekannten Änderungen, die auftreten können. Unter gewissen Betriebsbedingungen können die Maßabweichungen von den gewünschten Werten eine solche Größenordnung annehmen und derartige Kombinationen von Höhen- und Breitenschwankungen auftreten, daß eine grundsätzliche Einstellung der Mengenflußrate des Walzwerkes notwendig ist, um die richtigen Umstände für die Anwendung der Steuerungen herzustellen. Wenn die Mengenflußrate korrigiert werden muß, ist es wesentlich, daß die Korrektur ohne die Einführung von Durchschlagseffekten erhalten wird, die durch das Walzwerk gehen und Schwierigkeiten in Bezug auf die Aufrechterhaltung der Toleranz der gewalzten Abmessungen verursachen. Zu diesen Zwecke benutzt die Erfindung ein Kaskadengeschwindigkeitssteuersystem und integriert dieses mit den vorherbeschriebenen Maßsteuerungen derart, daß beim Einsatz diese Kombination von Steuerungen eine Mengenflußeinstellung vornehmen kann vor der Anbringung der Walzspalteinstellungskorrekturen in Fertigwalzwerk zur Erzeugung eines toleranzhaltigen Produktes.

- G 17 909845/1033

γη, se 81 -G 17-

Mengenflußabweichungen treten immer dann auf, wenn eine Änderung in der Primärabnahme durch einen Walzensatz einen Querwechsel induziert, der nicht in der Richtung liegt, um die Querabmessung näher an die gewünschten Abmessungen heranzubringen, die an dem besonderen Punkt ira Fertiggerüst für diese Abmessung eingestellt sind. In der Praxis bedeutet dies, dafi es nur drei Bedingungen gibt, unter welchen die vorher beschriebenen Einstellungen für den Walzspalt frei getätigt werden können, ohne daß Mengenflußkorrekturen in den vorausgehenden Vor- und Zwischengerüsten des Walzwerkes erforderlich sind. Diese drei Bedingungen liegen in der Maßhaltigkeit

" sowohl für die Breite als auch für die.Höhe oder in der Nichtmaßhaltigkeit sowohl für die Höhe als auch für die Breite, wobei eine Maßabweichung positiv und die andere negativ ist. Für jede andere Bedingung, wie beispielsweise ein Maß m&ßhaltig und das andere Maß nicht maßhaltig, ergibt eine Änd©Kaag. in der Walzspalt einst ellung «it den Zweck© „ al® ©ädere Bissession sur Maßhaltigkeit zu bringen, d&Ä die aiider®" DiaJens.ion rom Maße abweicht, und in ähnlicher Weis®, wo fealde Abaessimgen nicht maßhaltig sind i» gleiches UaSe₅ daü heißt, beide über der Spezifikation e-d©r beide water der Spezifikation . ■ wird keisa® lorraktur einer Ahsiessu&g die Abweichung in der anderen Abmessung beseitigen. Semit sind für sechs Bedingun-

^ gen der Walzaaße eine Steigerung des Mengeaf losses- oder eine «Abnahme des Mengenflusses angezeigt. EIe nachfolgende Tabelle zeigt das Verhältnis zwischen den Variablen,in der die Brei= tenabmessuiag und die Höhenabmessung durch Plus. gekennzeichnet : sind, wenn sie zu groß sind mit dem Gleichheitszeichen, w©aä sie den spezifizierten Maßen entsprechen und Minus, weaa sie zu gering sind. Die nach abwärts zeigendes Pfeile, zeigen asr, daß der Mengenfluß vermindert werden muß, bevor die 'Änderungen an der Walzspalteinstellung vorgenommen werden kösmea,. während die nach aufwärts zeigenden Pfeile angeben, daß der Mengenfluß gesteigert werden muß. Die drei Kästea, die Null aufweisen, zeigen an, daß der Mengenfluß nichtig ist Walzspaltkorrekturen durchgeführt werden können, ma das TJaIs= gut auf Maßhaltigkeit zu bringen.

9G884S/1333

BAD ÖSÄC ''

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5.3.1969

rm.se

- G 18 -

Tabelle I

	+	-	■"	O
+		i	t
-	■ι	O	1
■ -	O	t

Fig. 4 zeigt eine Digital-Servovorrichtung, die auf Signale von Mikrometer 1 und 2 anspricht und Kaskadengeschwindigkeitssteuerungssignale für die Vorstrasse in Übereinstimmung mit den in Tabelle 1 gekennzeichneten Bedingungen erzeugt. Mikrometer 1 und 2 geben positive und negative Signale zu einer' Recheneinheit 125, welche die Kombinationen von Plus-und Minus-Signalen, dargestellt in Tabelle 1, vergleicht und Aufwärtskaskadensignale Ober Leitung 126 und Abwärtskaskadensignale über Leitung 127 erzeugt, wenn Geschwindigkeitsänderungen zur Steigerung oder Abnahme des Mengenflueses erforderlich sind. Wenn Aufwärts- oder Ahwärtskaskadensignale in den Leitungen 126 oder 127 erscheinen, erzeugt die Recheneinheit 125 ebenfalls ein Aufhebesign&l in Leitung 128, das Walzspaltverstellung« η und Geschwindlgkeitsänderungen in den Fertlggerüsten während der Kaskadeneinsteilung der Vorstrasse verhindert.

Die Kaskadeosteueraignale betätigen eine Digitaluhr 129, durch welche Zählimpulse in einer konstanten Rate und von Polarität geliefert werden, wodurch ein Digitalzähier 131 auf-oder abzählt , j* nach dem ob die Kaskadengeschwindlgkeltästeuerung nach auf- oder abwärts geht. Di· Impulse von der Digitaluhr treten nur während «in· Interwalles der Aufwärts- oder Abwärt*, ka'skade auf und lauten durch einen Vervielfältiger 132, der •in· Eingangseteu»rung 133 besitzt, di· «o «in·teilbar ist, da£ «in variabler Proxenteatε von Impulsen von der Digitaluhr

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- G

BAD

NAL

19 -

129 zu dem Digitalzähler 131 gehen kann. Das Einstellen der Steuerung 133 und damit der Prozentsatz der von dem Vervielfältiger 132 durchgelassenen Impulse ist abhängig von der Geschwindigkeit des besonderen Gerüstes, das gekennzeichnet ist durch die Einstellung des Widerstandes 135. Diese Einstellung wird gekoppelt mit einem Signalaggregat, das durch Widerstand 134 repräsentiert wird, die beide betätigt werden durch eine Digitalservoeinheit, bestehend aus Zähler 131 und dem Digital-Zu-Analog-Umwandler 136. Die Digitalservoeinheit steuert die Gerüstgeschwindigkeit entsprechend der Zählung, die in dem Zähler 131 verbleibt, nachdem jede Folge von Kaskadenimpulsen von der Digitaluhr Über "den Vervielfältiger dahingeleitet wurde. Da die Steuerung 135 die Proportion der von der Digitaluhr zu.dem Digitalzähler in Übereinstimmung üait der tatsächlichen Geschwindigkeit des durch die Digitalservoeinheit 136 gesteuerten Gerüst© ändert _s wird ein höherer Prozentsatz der Impulse für die höhere Geschwindigkeitseirastellüngea des· Steuerung 134 durchgeleitet, Dies ist die B©·= diaguag, die notwendig ist-, um ©In exponent ie lies Geschwimdig= keitsverhäitnis zu erhaltest b@l d©a das Ausaaaßj, sna· u®m dl© Geschwindigkeit sich verfiadezft ₀ des? tatsächlich©©, Gssehwiadag=»- keitfSiit üer das Gerüst läuft _s p^eportieaal ist_o Woaa dies® Art v®n Steuerung auf di© atafsiaaimdorfolgeiffidea GeS¹IlSt© la eliaea Walswerk wirkt, könaea-di© Gesch?i/iadig3k©itsäad©röag®H so eiagestellt werden, daß si© der gleichen in jedeia Gertot entsprecfaea, uyodurch die gesaiat Vor schenstrasse im Gleichgewichtsbetrieb gehaltea wird,, selbst wenn der !©ngenfluS sich wesentlich"ändert« Die mathematische Darstellung dieser abgestuften Geschwindigkeitssteuerung ist nachfolgend gegeben;

oder abgeleitet

ds - K₀ dn
oT ² Ht

- G 20 -

009845/103$

5.	3.1969
rm	,se
	G 20 -

jedoch dn « Px dt

daher

ds - K₀ Px

ar ²

jedoch ändert sich χ linear mit s oder χ - K₃ s somit sich ergibt

	ds - ar	K₂PK₃S	- K₀K PT + C
oder	ds - S	K₂K₃P dt
und die	Integration ergibt:
	In s

wenn man K₀K₀P - K, setzt, bekommen wir die gewünschte exponentiell wie folgt:

e < V ^{+ G)} - s darin ist: K₀ °" Konstante

η - Zählung im Digitalzähler 131 χ - Einstellung des Mengenvervielfältigers (%) P - Impulsmenge von der Digitaluhr (Impulse/Sekunde) K₃ - Konstante s - Motordrehzahl (UpM) t -Zeit (Sekunden) C - Integrationskonstante

Fig. 5 zeigt das Ifotordrehzahlsteuerungsdiagramm, für eine Anzahl von Gerüsten in der Vorstrasse, wobei ein typisches A-x gekennzeichnetes Gerüst beschrieben wird. Jedes Gerüst schließt einen Antriebsmotor 141 für die Walzen des Vorgerüstet ein, Der Motor 141 hat eine Nebenschlußfeldwicklung für Drehzahlsteuerung in Ansprechung auf den von einem Erreger 143 kommenden Strom. Der Erreger 143 wird gesteuert durch einen Drehzahlregler 144, welcher auf Eingangssignale von dem Potentiometer 134 der Digitalservoeinheit der Fig. 4 anspricht^

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~ ο 21 -

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rm.se -G21-

die dargestellt 1st als Gerüstdrehzahlservoelnheit 145 in Fig. 5. Der Drehzahlregler 144 erhält Tachometersignale von einem Tachometer 146 und schließt den Rückkoppelungsservokreis, der die Geschwindigkeitdes Motors 141 steuert* Die Gerüst geschwindigkeitsservoreinheit 145 -kann einen zusätzlichen Widerstand 147 betätigen, durch welchen eine automatische Wahl der Optimalspannung erfolgt, bei der die Gleichrichter-Ankerspeisung zu den Walzwerksmotoren arbeiten soll, und zwar durch Erfühlen eines Erfordernisses auf Leitung 148, um unterhalb der Nennspannung zu arbeiten.

Die Auf- und Abwärtskaskadensignale zu" der Digitaluhr 129, dargestellt in Fig. 4, kommen herein über Leitung 151 in Fig. 5 und werden jeder der Gerüstdrehzahlservoeinheiten 145 für jedes der Gerüste der Vorstrasse, wie angegeben, eingespeist. Jeder der Gerüstdrehzahlservoeinheiten 145 hat ebenfalls eine Leitung 152, für manuelle Kaskadeneingangssignale, wobei die manuelle Drehzahländerung ebenfalls auf alle Gerüste aufgebracht wird, so daß jede Änderung, die in einem Gerüst (A-x) durch Aufbringung von Signalen zu den Gerüstdrehzahlservoeinhelten 145 @iae entsprechende prozentuale Drehzahländerung in den vorgeschalteten Gerüsten erzeugt, und zwar als Ergebnis der Einwirkung des Vervielfältigers und der Digitalservokombination, die unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben wurde, welche in jedem der mit SSS gekennzeichneten Block© in Fig. 5 vorhanden ist. Zusätzlich kann jede Gerüstdrehzahi— servoeinheit manuell auf eine beliebige Lage unabhängig von den anderen Servoeinheiten 145 eingestellt werden.

Derzeitige Kaskadendrehzahlsteuersysteme erfühlen die LimitdrehZahlbedingungen für die Gerüstmotoren und frieren bei Aufspüren eines Limits die Drehzahl der Gerüste auf die dann vorhandenen Werte ein. In der vorliegenden Erfindung beendet eine Limitbedingung automatisch die Drehzahländerung, und Ikc&h»

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- G 22 -

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3»

rn.se - G 22 -

Zahländerungen in die entgegengesetzte Richtung werden auf die Gerüste in der Fertigstrasse aufgebracht, wie beispielsweise Gerüst A und B in Fig. 1, wodurch der Mengenfluß durch die Fertigstrasse sich zu einem Punkte ändert, an dem der Drehzahlbereich der Motoren 141 innerhalb der zulässigen Grenzen für die Vorstrasse liegt. Limitbedingungen werden automatisch bei dem Betrieb des Systems, das nachfolgend beschric ben wird, berechnet.

Wenn zum Beispiels das automatische Steuersystem 29 für Verformung eine Steigerung im Mengenfluß zu Gerüst A verlangt, wird ein Kaskadenaufwartssignal allen vorausgehenden Gerüsten, Gerüst A-I, A-2, A-X, A-(X+1), A-CX+2) etc. eingespeist. Wenn während dieses Kaskadendrehzahlwechsels einer der Motoren, der beschleunigt wird, wie beispielsweise der Motor für Ger rtist Α~<Χ+2) Spitzengeschwindigkeit erreicht, spürt eine Fühlvorriclituag dieses Zustand auf und beseitigt das Kaskadenaufwärtssignal von allen unter diesem Eiaflisß stehenden Gerüsten. An. seiner Stelle wird eis Kaskadeaalysärtssignal auf die Gerttete A_$ B, C etc. aufgebracht _t um dl® gleiche relativ© Änderung im läengenfliaß zwischen Gerüst & ®nd Gerüst A-I zu erreichen»

Die K&skadendrefesahländerung setzt sich mit geringer Geschwindigkeit fort, bis die Recheneinheit 125 eine Kombination von Materiä!abmessungen erfühlt, die durch das automatische Steuer· system 29 zur Verformung korrigiert werden kann, ohne daß auf weitere Hengenflußänderungen zurückgegriffen wird»

Viele Abarten der Beschreibung sind möglich, um die Vorteile der Erfindung, die in den anliegenden Ansprüchen definiert ist, zu realisieren.

-Al-

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BAP

Claims

21527

Morgan Construction Company, Worcester, Mass. 01605 / USA

Patentansprüche

Ein automatisch gesteuertes Fertigwalzwerk für Stäbe oder Draht mit aufeinanderfolgenden ileduziergerüsten, deren Walzachsen in wesentlich unterschiedlichen Winkeln von den Walzachsen der angrenzenden Gerüste angeordnet sind, wobei der Walzdruck für jedes Gerüst, unabhängig einstellbar ist, während des Walzens und die Antriebsgeschwindigkeit der genannten Gerüste einstellbar ist zur Aufrechterhaltung einer Schlinge im Walzgut zwischen den genannten Gerüsten,

dadurch gekennzeichnet,

daß das erste und zweite nebeneinanderliegende Reduziergerüst Walzenachsen aufweisen, die zueinander in einem wesentlichen Winkel angeordnet sind, eine erste Fühlvorrichtung nach den genannten ersten Reduziergerüst angeordnet ist, welche eine erste Querabmessung des genannten von dem genannten Gerüst reduzierten Walzgutes abtastet, ein erster automatischer Regler ansprechbar auf den Wert der genannten ersten Querabmessung, die von der genannten ersten Füh!vorrichtung gemessen wurde, die Walzspalteinstellung im genannten ersten Reduziergerüst so vornimmt, daß ein bestimmter Wert für die genannte erste Querabnessung aufrechterhalten wird, eine zweite FUh!vorrichtung, die nach dem genannten zweiten Reduziergerüst angeordnet ist, die Querabmessung des genannten von dem genannten zweiten Gerüst reduzierten Walzgutes mißt, eine zweiter automatischer Regler ansprechbar auf den Wert der von der genannten zweiten Fühlvorrichtung gemessenen Querabmessung, die WaI-

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J&W£0
BAD OR(GiNAL

21 52?

zeneinstellung in dem genannten zweiten Reduziergerüst vorninmt, um einen vorbestimmten Wert für die genannte zweite Querabmessung aufrechtzuerhalten, eine Schlingenfühlvorrichtung vorhanden ist, die auf die Größe der genannten Drahtschlinge zwischen dem genannten ersten und zweiten Gerüst anspricht und eine Vorrichtung, die auf die genannte Schlingenfühlvorrichtung anspricht und die Relativgeschwindigkeit der Walzen zwischen dem genannten ersten und zweiten Gerüst zur Steuerung der Schiingengröße zwischen den genannten Gerüsten verstellt.

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BAt)ORlOJNAL.

30 ->3 -
2. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Zwischengerüstliehe Steuervorrichtung auf den genannten Wert der Querabmessung anspricht, der von der genannten zweiten Fühlvorrichtung gemessen wurde _f wodurch die Steuerung geändert wird, die auf das genannte erste Gerüst durch den genannten ersten automatischen Regler wirkt.
3. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die auf das genannte erste Gerüst wirkende Steuerung als umgekehrte Funktion der Querabmessung modifiziert wird, die von der genannten zweiten Fühlvorrichtung gemessen wurde.
4. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet ,

daß die genannte Relativgeschwindigkeit gesteuert wird, wodurch eine konstante Schlingenhöhe zur Erzielung eines im wesentlichen konstanten Zuges in dem genannten Draht aufrechterhalten wird.
5. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Vorrichtung auf die genannte Schlingenf füllvorrichtung anspricht und die genannte Relativgeschwindigkeit so steuert, daß die genannte Schiingengröße im wesentlichen konstant gehalten wird.
6. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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- daß die genannten automatischen Begier auf die genannten Fühlvorrichtungen ansprechen, vorbehaltlich des Vorhandenseins von erfühlten vorbestimmten Bedingungen bezüglich der Mengenflußrate durch die genannten Gerüste.
7. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß eine HiIfsfühlvorrichtung hinter einem der genannten Gerüste angebracht ist, die die Querabmessung des genannten Walzgutes im wesentlichen senkrecht zu der Querabmessung, die von dem genannten einen Gerüst reduziert wird, Bißt, eine Vorrichtung auf beide Fühlvorrichtungen hinter de» genannten einen Gerüst anspricht und die Abweichung der beiden Quermaße relativ zu den dafür vorbestimmten ■ Werten aufspürt als eine Messung der Mengenflußrate durch das genannte eine Gerüst relativ zu einer vorbestimmten Mengenflußrate und eine Vorrichtung auf die Aufspürung der Mengenflußratendifferenz von der genannten vorbestimmten MengenfIuArate anspricht und eine Kaskadendrehzahlanderung auf die Gerüst oberhalb des genannten einen Gerüstes zur Reduzierung der genannten Differenz aufbringt.
8. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Vorrichtung auf die Aufspürung der genannten Mengenflußratendlfferenz anspricht und die Verstellung der Walzspalteinstellung durch die genannten automatischen Regler während der genannten Differenz unwirksam macht.
9. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Vorrichtung auf die genannten Fühlvorrichtung anspricht und die genannte Relativgeschwindigkeit so steuert daß die genannte Schiingengröße im wesentlichen konstant gehalten wird. 9098A5/1031

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rm.se

- A 5 -
10. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine zwischengerüstliehe Steuervorrichtung auf den genannten Wert des von der genannten zweiten Fühlvorrichtung gemessenen Quermaßes anspricht und die auf das erste Gerüst durch den genannten ersten automatischen Regler aufgebrachte Regelung ändert.
11. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Lastzellenvorrichtung mindestens einem der genannten Gerüste zugeordnet ist und die momentanen Walzdruckkräfte mißt, ein Rechner auf die Signale von der Lastzellenvorrichtung anspricht, die kennzeichnend sind für die genannten momentanen Walzdruckkräfte und die Mengen, -die den Walzwerk*modul darstellen und der gewünschte Walzdruck zuer Erzeugung eines Walzeneinstellsignales, das kennzeichnend ist für die Abweichung in dem genannten gewünschten Wälzdruck infolge der Abweichung der genannten momentanen Walzdruckkrafte von den Belastungskräften, bei denen das Walzwerk auf Null eingestellt ist und sowie eine Vorrichtung zur Einspeisung des genannten Walzenverstellsignales, das die Einstellung des Walzspaltes durch den genannten automatischen Regler für das genannte eine Gerüst zur Korrektur der genannten Abweichung modifiziert.
12. Eine Vorrichtung gemtt£ Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Hilfefühlvorrichtung hinter einem Gerüst angeordnet ist und das QueraaiÄ des genannten Walzgutes im wesentlichen senkrecht zu den.von dem genannten einen Gerüst reduzierten Quermaß Mißt, eine Vorrichtung auf beide Fühlvor-

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BAD ORIGINAL

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rm.se - A 6 -

. richtungen hinter dem genannten einen Gerüst anspricht und die Abweichung der beiden Quermaße relativ zu den dafür vorbestimmten Werten aufspürt als eine Messung der Mengenflußrate durch das genannte eine Gerüst relativ zu einer vorbestimmten Mengenflußrate sowie eine Vorrichtung auf die Aufspürung der Mengenflußratendifferenz von der genannten vorbestimmten Mengenflußrate anspricht und eine Kaskadendrehzahlähderung auf die Gerüste oberhalb des ge nannten einen Gerüstes zur Verminderung der genannten Differenz aufbringt.
13. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 12, ■ dadurch gekennzeichnet,

daß eine Vorrichtung auf die genannte Mengenflußratendifferenz anspricht und die Verstellung des Walzspaltes durch die genannten automatischen Regler während der genannten Differenz unwirksam macht.
14. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß eine' Einlauffühlvorrichtung vor mindestens einem der genannten Gerüste angeordnet ist und die einlaufende Abmessung des genannten Walzgutes mißt das von dem genannten einen Gerüst reduziert wird, eine Vorrichtung, die das von der genannten Einlauffühlvorrichtung gemessenen Maß mit einem vorbestimmten Wert der genannten einlaufenden Maßes vergleicht und ein voraussagendes Signal erzeugt,, das kennzeichnend ist für eine Differenz zwischen dem genannten gemessenen und vorbestimmten Wert sowie eine Vorrichtung, die auf das. genannte voraussagende Signal anspricht und die Einstellung des Walzspaltes durch den genannten automatischen Regler für das genannte eine Gerüst ändert, um die genannte Differenz auszugleichen, wobei diese abändernde

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T9J8449 5.3.1969 rn.se

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Einstellung synchronisiert wird im Verhältnis zu den Durch lauf des genannten Walzgutes von der genannten Einlauffühl vorrichtung zu einem Punkt zwischen .den genannten Walzen des genannten einen Gerüstes.
15. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Hilfsfühlvorrichtung hinter einem Gerüst angeordnet ist und das Quermaß des genannten Walzgutes im wesentlichen senkrecht zu dem Quermaß, das von de» genannten einen Gerüst reduziert wird, mißt, eine Vorrichtung auf beide Fühlvorrichtungen nach dem genannten einen Gerüst anspricht und die Abweichung der beiden Quermaße relativ zu den dafür vorbestimmten Werten aufspürt als eine Messung der Hengenflußrate durch das genannte eine Gerüst relativ zu einer vorbestimmten MengenfluSrate sowie eine Vorrichtung, die auf die Aufspürung der Massenflußratendifferenz von der genannten vorbestimmten Hengenflußrate • anspricht und eine Kaskadendrehzahlfinderung auf die dem genannten einen Gerüst vorgeschalteten Gerüstes zur Reduzierung der genannten Differenz aufbringt.
16. line Vorrichtung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, ,

da· «ine Vorrichtung auf die genannte Mengenflußratendifferenz anspricht und die Einstellung des Walzspaltes durch di· genannten automatischen Regler während der genannten Differenz unwirksam macht.
17. Ein· Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Lastzellenvorrichtung dem genannten einen Gerüst zugeordnet ist und die momentanen Walzdruckkräfte mißt, eine Rech«nvorrichtung auf di· von der genannten Lastzel-

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-A8-

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191HU9 ^{: r}

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lenvorrichtung kommenden Signale^anspiiitifct,1 die kennzeichnend sind für die genannten mc^ntärieii ffarlsz£i:ruckkfftfte und die Mengen, die kennzeichnend slödiür' de|i |faizwerksmodul und die gewünschten Walzdruck&r&lte^füiJFHdäef Erbeugung eines

Walzenstellsignales, das kennzeichnend'.£st< £ür die Abweichung in dem genannten gewünschten Walz,<Jru"ck infolge der Abweichung der genannten momentanen Vfalzdruckkräfte von den Belastungskräften, bei denen das Walzwerk' auf Null gestellt ist, sowie eine Vorrichtung, die genannten fralzenstellsignäle aufbringt und die Kins teilung des, ffalzäruckes durch den genannten automatischen &egler für das genannte eine Gerüst zur Korrektur der genannten Abweichung modifiziert.
18. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet ,

daß eine HiIfsfühlvorrichtung hinter einem Gerüst angeordnet ist und das von dem genannten einen Gerüst reduzierte Quernaß Bißt, eine Vorrichtung.auf beide Fühlvorrichtungen hinter dem genannten einen Gerüst anspricht und die Abweichung von beiden Quermaßen relativ zu den dafür vorbestimmten Werten aufspürt als eine: Messung der Ilengenf lußrate durch das genannte eine Gerüst relativ zu einer vorbestimmten Mengenflußrate sowie eine Vorrichtung auf die Aufspürung der Mengenflußratendlfferenz von der genannten vorbestimmten Mengenflußrate anspricht und eine Kaskadendrehzahl ända-ung auf die den genannten einen Gerüst vorgeschalteten Gerüste zur Reduzierung der genannten Differenz aufbringt.
19. Eine Vorrichtung gemäß Anspruch 18,

da durch gekennzeichnet,

daß eine Vorrichtung auf die genannte Mengenflußratendifferenz anspricht und die Einstellung des Walzdruckes durch die genannten automatischen Regler während der genannten Differenz unwirksam macht.

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