DE2005921B2

DE2005921B2 - Selbsttaetige steuerungseinrichtung fuer die kuehlung des auslaufenden bandes in einem warmbandwalzwerk

Info

Publication number: DE2005921B2
Application number: DE19702005921
Authority: DE
Inventors: Akinao Kodaira; Ono Masahisa Nishinomiya; Nara (Japan)
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1969-02-12
Filing date: 1970-02-10
Publication date: 1977-03-31
Also published as: JPS51259B1; FR2030432A1; US3613418A; GB1250286A; DE2005921A1

Description

I/

Im Gegensatz zur bekannten Steuerungseinrichtung wird erfindungsgemäß nicht die Bandgeschwindigkeit verändert, um einen gleichbleibenden Wert der Auslauftemperatur des Bandes aufrechtzuerhalten, sondern eine Steuerung der Kühlmedium-Spritzmenge durch die Spritzdüsen vorgenommen. Da erfindungsgemäß die auf Basis eines vorausgesagten Wertes für eine bestimmte Bandlänge berechnete Kühlleistung durch die tatsächlichen Bandtemperatur- und -geschwindigkeitsmeßwerte korrigiert wird und die erforderlichen Spritzventile durch einen Impuls je Einheitsdurchlaufstrecke auf Basis der gemessenen Geschwindigkeit und durch ein Richtungssignal von einem durch den Impuls gesteuerten Zeiteinsteller bestimmt werden, um durch einen Rechner die Spritzsteuerung durchzuführen, entfällt die beim bekannten System auftretende Ansprechverzögerung, so daß die gewünschte Steuerung schneller und genauer erreicht wird.

Die Erfindung wird durch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert; darin zeigt

F i g. 1 eine schematisierte Darstellung einer Einrichtung zur Temperatursteuerung in einem Warmbandwalzwerk,

Fig. 2a, 2b, 4a und 4b diagrammatische Darstellungen der Betriebsweise der in F i g. 1 gezeigten Einrichtung zur Temperatursteuerung,

F i g. 3a, 3b und 3c graphische Darstellungen der auf übliche Weise durch die Temperatursteuerung«- Einrichtung gewonnenen Temperatursteuerungs-Kennlinic.

F i g. 5 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 6 ein Kreislauf-Schaubild des die Sleuerungsimpulse erzeugenden Gerätes in der in F i g . 5 dargestellten Einrichtung.

Wie F i g. 1 zeigt, läuft ein Band 1 durch die Walzen 2 eines Walzgerüstes und durch eine Kühleinrichtung und schließlich auf eine Haspel 8. Die Kühleinrichtung enthält Spritzdüsen-Reihen 3, die von einer Pumpe 4 mit Kühlwasser versorgt werden. In den Spritzdüsen-Reihen 3 angeordnete Spritzdüsen-Ventile 5 werden in passender Weise geöffnet, so daß sie einen Kühlwasserstrahl auf das Band 1 richten. Ein Temperaturfühler 6 mißt die Einlauftemperatur 7} des Bandes 1 beim Einlauf in die Kühlvorrichtung, während ein Temperaturfühler 7 die Auslauftemperatur 7_f des Bandes 1 am Auslauf aus der Kühleinrichtung mißt.

Nun seien die Ursachen der oben beschriebenen früheren Mängel an Hand der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung zur Temperatursteuerung beschrieben. Die Auslauftemperatur T_f muß auf gleichbleibendem Wert gehalten werden, damit das Erzeugnis eine gleichbleibende Güte erhält Bei der herkömmlichen Steuerungseinrichtung wird ein großer vorübergehender Fehler in die Auslauftemperatur T^ z. B. durch weit schwankende Verzögerungen beim Ein- und Ausschalten der Spritzdüsen-Ventile hineingebracht, und ferner kommt unvermeidlicherweise ein Fehler in den berechneten Wert der zusammengesetzten Kühlleistung zweier oder mehrerer Spritzdüsen-Ventile hinein, da die Überlagerungstheorie in bezug auf die Kühlleistung einzelner Spritzdüsen-Ventile nicht gilt.

Dieses Problem werde nun im einzelnen an Hand der Fig. 2 a und 2 b erörtert. In diesen sei angenommen, daß die schraffierten Spritzventile Wasser spritzen. Aus Fig. 2 a ist ersichtlich, daß die zur Temperatur-Feinsteuerung bestimmte Spritzreihe Nr. 6 in vollem Betrieb und die zur Tetiperatur-Grobsteuerung bestimmte Spritzreihe Nr. 1 ebenfalls in Betrieb ist. Angenommen, die Geschwindigkeit V und die Eip.lauftemperatur T₁ des Bandes 1 steigen bei dem in F i g. 2a gezeigten Betriebszustand der Kühleinrichtung auf V + IVbzw. T₁ + \T_f. Nach dem bei herkömmlichen Steuerungseinrichtungen üblichen Verfahren zur Behandlung solchen Anstiegs der Geschwindigkeit und der Einlauftemperatur würde man die Spritzventile so auslegen, daß die Spritzreihe Nr. 6 einen ausreichenden Überschuß an Temperatursteuerungs-Fähigkeit haben kann. Wie Fig. 2a zeigt, ist der Zustand der Kühleinrichtung so, daß neben der Spritzreihe Nr. 6, deren Spritzventile sämtlich offen sind, nur die zur Temperatur-Grobsteuerung bestimmte Spritzreihe Nr. 1 in Betrieb ist. Nach üblicher Praxis würde man diesen Zustand der Kühleinrichtung so ändern wie in F ig. 2 b, der zufolge die Spritzreihen Nr. 1 und 2 in Betrieb sind und von den Spritzventilen der Spritzreihe Nr. 6 nur eines offen ist und die übrigen geschlossen sind, so daß die Spritzreihe Nr. 6 einen ausreichenden Überschuß an Temperatursteuerungs-Fähiiikeit hat. die Auslauftemperatur 7^ trot/ etwaigen weiteren Anstiegs von II'und von 17, genau genug innezuhalten. Anders gesagt: Den größeren Teil der Kühlleistung der Spritzreihe Nr. 6 übernimmt die Spritzreihe Nr. 2. Jedoch treten bei dem oben beschriebenen Fall, wie in den F i g. 3a. 3b und 3c dargestellt, vorübergehende Abweichungen auf da in der Einschalt- und Ausschalt-Empfindlichkeit der Spritzventile gelegentliche Schwankungen vorkommen und da für die Kühlleistung des durch eine Vielzahl von Ventilen gesteuerten Spril/düsensystems die Überlagerungs-Theorie nicht gilt.

Fig. 3a zeigt, wie die Auslauftemperatur T, sich über der Zeit f ändert, wenn die Spritzreihe Nr. 2 später angestellt wird, als die Spritzventile in der Spritzreihe Nr. 6 abgestellt werden; Fig. 3 b zeigt ein ähnliches Verhältnis, wenn die Spritzreihe Nr. 6 später abgestellt als die Spritzreihe Nr. 2 angestellt wird, und F ig. 3 c zeigt wiederum eine ähnliche Beziehung, wenn während der Zeit, da die Kühlleistung der Spritzreihe Nr. 6 durch die Kühlleistung der Spritzreihe Nr. 2 ersetzt wird, ein quantitativer Fehler eintritt. Tatsächlich können die in Fig. 3a und 3 c gezeigten und die in F i g. 3 b und 3 c dargestellten Temperaturschwankungen gleichzeitig auftreten.

Wie F 1 g. 4a zeigt, werden sowohl die Spritzreihen Nr. 2 und Nr. 6 als auch die vor ihnen angeordneten Spritzreihen Nr. 1 und Nr. 5 in Betrieb gesetzt. Nun möge hier die Kühlleistung der Kühleinrichtung abgeschätzt werden unter der Annahme, daß der in Fig. 4a gezeigte Zustand der Kühleinrichtung geändert wird in den aus Fig. 4b ersichtlichen Zustand, in welchem die Spritzreihen Nr. 1 und Nr. 5 abgestellt sind. Ganz offenbar ist die Kühlleistung der Spritzreihen Nr. 4 und Nr. 6 im Zustande gemäß Zeichnung 4a kleiner als diejenige im Zustand nach Fig. 4b. Das kommt daher, daß im Falle der Fig. 4b ein Teil des von den Spritzreihen Nr. 2 und Nr. 6 versprühten Kühlwassers zu denjenigen des Bandes fließt, welche gerade die Bereiche der Spritzreihe Nr. 1 und Nr. 5 durchlaufen, während im Falle der Fig. 4a solche Erscheinung fehlt, da

die Spritzreihen Nr. 1 und Nr. 5 bis an die Grenze ihrer Kühlleistung überflutet sind und daher die Kühlwirkung des ihnen aus den Sprilzreihen Nr. 2 und Nr. 6 zufließenden Wassers vernachlässigbar klein ist.

Daher läßt sich, selbst wenn sich die Kühlleistung der Spritzreihen Nr. 2 und Nr. 6 in dem in Fig. 4a gezeigten Zustand der Kühleinrichtung genau abschätzen läßt, bei dem in F i g. 4 b dargestellten Zustand der Kühleinrichtung die Kühlleistung nicht abschätzen, und ein Schätzfehler ist unvermeidlich. Dasselbe gilt im umgekehrten Fall. Um mit solchem Schätzfehler fertig zu werden, kann man ein Verfahren anwenden, bei dem die Kühlleistung der Spritzreihen Nr. 2 und Nr. 6 einmal bei angestellten und ein andermal bei abgestellten Spritzreihen Nr. 1 und Nr. 5 ermittelt wird. Jedoch erfordert solche Ermittlung für die einzelnen Fälle in praxi infolge vielfältiger Kombinationsmöglichkeit der An- und Abschaltungen der Spritzventile ein weit größeres Speichervermögen der selbsttätigen Rechenanlage und ein verwickeltes Programm. Ferner läßt sich das Ergebnis solch verwickelten Verfahrens zur Ermittlung der Kühlleistung nur schwer durch praktische Versuche bestätigen, und ein praktischer Wert des oben beschriebenen Verfahrens, selbst wenn es sich als ausführbar erwiese, läßt sich kaum erwarten.

Außer den oben geschilderten Problemen haften der herkömmlichen Technik noch folgende Schwierigkeiten an:

1. Die Spritzventile müssen wegen der bei ihrer Einschaltung und Ausschaltung unvermeidlichen Verzögerung vorzeitig betätigt werden. Aber die zur vorzeitigen Betätigung nötige Errechnung der so zu beeinflussenden veränderlichen Größe droht dabei viele Fehler zu verursachen.

2. Die Spritzventile großen Durchsatzes, also großer Kühlleistung, müssen für die Steuerung der Band-Temperatur zu einem genauen Zeitpunkt, nachdem das Hinterende des Bandes das Walzgerüst verlassen hat, angestellt werden, weil die Geschwindigkeit und die Temperatur des Bandes am Ausgang des Walzgerüstes besonders hoch sind. Aber Spritzventile großen Durchsatzes sprechen nur sehr langsam an und lassen sich deshalb durch Abfühien des das Walzgerüst verlassenden Hinterendes des Bandes nicht so rechtzeitig betätigen, daß große vorübergehende Schwankungen der Auslauftemperatur vermieden werden.

3. Das Umschalten zwischen den in den Spritzreihen Nr. 1 bis 5 befindlichen Spritzventilen großen Durchsatzes und den Feinsteuerungs-Spritzventilen der Spritzreihe Nr. 6 muß so schnell geschehen, daß die Kühlleistung dieser letztgenannten von der Kühlleistung der erstgenannten Reihen übernommen werden kam, und das erfordert sehr häufiges Umschalten der Ventile. Dies aber ist ungünstig, da es die Lebensdauer der Spritzventile verkürzt und die Unterhaltungskosten erhöht

soll an Hand der F i g. 5 eine Ausführungsform der Erfindung in ihren Einzelheiten beschrieben werden, welche die oben geschilderten Schwierigkeiten der früheren Bauarten überwindet.

Wie F i g. 5 zeigt, umfaßt eine erfindungsgemäße selbsttätige Steuerungs-Einrichtung einen Impulsgeber 9, welcher die Steuerungsimpulse durch Messung der vom Band 1 durchlaufenen Entfernung bildet, einen Rechner 10, einen Zeiteinsteller 11, und eine Ventil-Stellvorrichtung 12. Ein Gerät wie z. B. ein

ίο Tachometer (nicht gezeichnet) mißt die Drehzahl der Walzen 2, um die Geschwindigkeit V₁, mit der das Band 1 durchgezogen wird, zu ermitteln und ein diese Geschwindigkeit V₁ darstellendes Steuersignal in den Impulsgeber 9 und in den Rechner 10 einzugeben.

Ferner werden Meßwerte 7}, und 7^₁ der Einlaufbzw. Auslauflemperaturen 7} und T_c in den Rechner 10 eingeführt. Außer den genannten gemessenen Werten werden vorausgesagte Werte V₁ und 7"V₂ der Geschwindigkeit Kund der Einlauftemperatur 7}, die

von einem vorbestimmten Programm geliefert werden, sowie ein Einslellwert h für die Banddicke und ein Bezugswert T_c0 der Auslauftemperatur 7^ in den Rechner eingespeist.
Bei der gezeigten Ausführungsform werden die

Spritzventile nacheinander in der Reihenfolge von dem zum Walzgerüst nächsten bis zu dem der Haspel nächsten Ventil geöffnet und nacheinander in der umgekehrten Reihenfolge von dem zur Haspel nächsten bis zu dem dem Walzgerüst nächsten Ventil geschlos-

sen, und keines von ihnen wird übergangen — es sei denn, es ist defekt. Die Kühlieistung der Spritzventile bestimmt sich nach der folgenden Gleichung:

35

1 nlrt

+ Σ Σ

m π(ίΐ

K + Σ Σ

Darin ist Κ[ diejenige Kühlleistung, die in dem zwischen den Temperaturfühlern 6 und 7 befindlichen Abschnitt durch Strahlung entwickelt wird (sie wird als Prozentsatz der Spritzwasser-Kühlleistung ausgedrückt); Kf₁ ist die Kühlleistung, welche ein Ventil j

in einer Spritzreihe Nr. i entwickelt, wenn es offen ist; m ist die größte Anzahl der Spritzreihen; n(j) ist die größte Anzahl von Spritzventilen in der Spritzreihe Nr. i; q ist die laufende Nummer der Spritzreihe, deren Kühlleistung gesucht wird, und «₄ ist

das Verhältnis der Kühlleistung der Spritzreihe Nr. q zur Kühlleistung der Spritzreihe Nr. m.

Man kann die Schwankung der Auslauftemperatur relativ zur Schwankung der Meßwerte verringern und so den Fehler in der Gesamtzahl der Spritzveiaae ver-

nngern, indem man die Kähileistnag aus der obengenannten Gleichung (!) errailtelL Dann gift, wem die Spritzventiie in der oben angegebenen itenjenfolge geöffnet und geschlossen weiden, folgende Beziehung zwischen T₁ und T_t2:

r_r2= Tf-exp

9-1

Ke + 'Σ Σ κ,, + Σ

h V

Paria ist q die laufende Nummer derjenigen Spritzreflie, aufweiche zutrifft, daO aider Reihe q ein Spritzventii offen, aber in der ihr vorangehenden Spritzreihe, also der Re&e mit der laufenden NöfflBaer (q + I), kein Veatfl offen ist, and ζ ist diejen^e TOB der Seite des Walzgerüst« aa gezählte Veatiln

fc? 7

auf welche zutrifft, daß ein Spritzvcnlil Nr. ζ in der Sprilzrcihe i/ offen, aber das Spritzvcnlil Nr. [z + I) geschlossen oder nichl vorhanden ist.

Wenn alle Spritzventile offen sind und die Ge schwindigkeil V in V₁ geändert ist. dann gilt die fol gcnde Gleichung:

7,₂ = T₁ ■ ex ρ

	κ;	+	hi	»Ι/Ι
			ν	Σ
			ι I	J =
		/ι·
/

Aus den Gleichungen (2) und (3) lassen sich Änderungen der Auslauftemperatur T_cl relativ zur Änderung der Gesamt-Kühlleistung der Sprilzreihen ermitteln; für sie gelten die folgenden Gleichungen:

17.2 = -

hV

IT.2 = - _hr

IK .

IK'.

(4)

(5)

nommen, es sei der aus Gleichung (4) gewonnene Wert I T_cl gleich dem aus Gleichung (5) gewonnener Wert IT,,, dann ist

T_c2 hV

^1/c = - τ

IK',

und man kann folgende Gleichung erhalten:

IK IK'

Darin sind I T₂ und I £₂, Änderungen der Auslauf- Der aus den Gleichungen (2) und (3) gewonnene

temperatur T₁.₂, und IK und IK' sind Änderungen 25 Wert V/V wird in Gleichung (6) eingesetzt, und es der Gesamt-Kühlleistung der Spritzreihen. Ange- ergibt sich folgende Gleichung:

IK IK'

η 1 nil)

K'_f 4 Σ Σ K_n + Σ K_qi

m Mi)

K + Σ Σ K,j

/l 1

Die in den Gleichungen (1) und (7) rechts geschriebenen Glieder sind, wie ein Vergleich zeigt, einander ziemlich ähnlich. Ein ähnliches Ergebnis wie oben bekommt man, wenn man h in Gleichung (3) an Stelle von V setzt. So gibt Gleichung (7) die Bedingung an, unter der man die Beziehung AT_c2 — IT/, relativ zu einer Änderung von Verhält: Offenbar ändert sich T₁, in wesentlich gleicher Weise, wenn die Kühlleistung der Spritzveniiie auf Grund der Gleichung (1) bestimmt wird, sofern T_f und T_r0 konstant gehalten werden. So kann die Gesamtzahl der Spritzventile auf eine Mindestzahl verringert werden, sofern der durch das wiederholte Ein- und Ausschalten der Spritzventile verursachte Quantelungsfehler konstant gehalten wird; oder der Quantelungsfehler kann auf ein Minimum verringert werden, sofern die Gesamtzahl der Spritzventile konstant bleibt.

Die Spritzventile, die zur Erfüllung der obengenannten Bedingung angeordnet sind, werden in der unten beschriebenen Weise gesteuert. Der Impulsgeber 9, auf ein Signal antwortend, welches die gemessene Geschwindigkeit V₁ des Bandes I darstellt, integriert die gemessene Spanaoog, die der gemessenen Geschwindigkeit V_x proportional ist, und gibt immer dann einen Impuls in dien Rechner 10 und den Zeiteinsteller II, wean das Integrattonscrgebnis einen Wert eneichi, der einer Längeneinheit !L des Walzbandes gleich fet. Die Hauptbestandteile des Impulsgebers 9 sind in F i g. 6 gezeigt. Wie daraus ersichtlich, enthält der Impulsgeber ein iniegriergcrät 13, ein Vergleichsgerät 14 and ein yerz&gerungsck-ment 15. Das Integriergerät 13 integriert die genjessene Spannmng. Das Vergleichsgeräl 14 vergleicht den integrierten Wert L mit dem Wert 1L. der die Längeneinheit des Bandes darstellt. Wenn der integriert« Wert L den Wert IL überschreitet, dann kommt vorr Vergleichsgerät 14 auf dessen Ausgangsschiene eir Ausgangssignal, und dieses wird durch das Ver zögerungselement 15 nach einer vorher festgesetzter Zeit zum Integriergerät 13 zurückgegeben, um diese;

wieder auf Null zu stellen. So läßt sich vom Impuls

geber 9 ein Impuls? ableiten, wenn das Band di<

Einheitsdistanz durchlaufen hat.

Im Rechner 10 wird die ganze zur Steuerung nötig« Berechnung ausgeführt, und zwar nicht nur auf Grunc der am Band wirklich gemessenen Werte. Für eim gewisse Länge des Bandes, die von der Vorderkantf des Bandes zu einem bestimmten Punkt des Bande; reicht, erfolgt die Berechnung auf Grund vorbestimm ter Werte, die von einem vorbestimmten Programrr gegeben werden, bis das vordere Ende des Bande: das Einlaufende der Spritzreihe Nr. 1 erreicht. Dies« Berechnungsart wird hierin als vorbestimmte Be rechnung bezeichnet. Für den übrigen Teil der Bandlänge geschieht die Berechnung jedesmal, wenn dei Impulsgeber 9 einen Impuls liefert, nach dem da: Vorderende des Bandes das Einlaufende der Spritz reihe Nr. I erreicht hat. Diese Berechanngsart wire hierin als Steuerungsrechnung bezeichnet. Damii diese zwei Arten der Berechnung erleichtert werden ist die Anordnung so getroffen, daß jede der Sprilzreihen um eine Entfernung j Lund sowohl die Spritzreihen 3 und 4 als auch die Spritzreihe 6 und dei Temperatorfühler 7 voneinander um Strecken JLvon-

f>5 einander entfernt sind. Diese Entfernungen werden hier Tisch-Einheiisdistanzen genannt und mit den Nummern \, in der Reihenfolge von der Einlaufseite zur Auslaufseite bezeichnet. In ähnlicher Weise isi

709513/33

95ο if

das Band, beginnend an seinem Einlaufende, in Teile geteilt, deren jeder eine Entfernung IL breit ist. Diese Entfernungen werden hier Band-Einheitsdistanzen genannt und mit den Nummern .V, in der Reihenfolge vom vorderen zum hinteren Ende des Bandes bezeichnet. Die Ausgabe \on Impulsen durch den Impulsgeber 9 beginnt, sobald der Einlauf des Bandes in die Spritzreihe 1 vom Temperaturfühler 6 oder irgendeinem anderen geeigneten Mittel bewirkt wor-

10

den ist. Jedesmal, wenn das Band um IL vorgerück ist. erfolgt ein Impuls: die Zahl der Impulse ist Λ Der Höchstwert N_ip der Anzahl der Band-Einheits distanzen des Bandes, fiir das die vorbestimmt Rechnung auszuführen ist. wird aus der folgendei Formel bestimmt, so daß eine Verzögerung der Ven tilsteuerung infolge Verzuges beim Einschalten um Ausschalten der Spriizveniile nicht entstehen kann

N₁ ,= Max -I (.1^IrV*

S,. Q. S) 1(Λ \L~"

-V₁J

Max bedeutet daß die größte ganze Zahl in ,; gewählt wird; T_d{N_t, Q. S) bezeichnet die Verzugszeit eines bestimmten Spritzventils und ist eine Funktion einer Tisch-Einheitsdistanz mit der Nummer N₁. eines betrachteten Ventils mit der Nummer Q und eines Symbols S, welches anzeigt, ob das bestimmte Ventil offen oder geschlossen ist; und HJV_n Λ',) stellt den vorausgesagten Wert der Geschwindigkeit dar, mit der jede Band-Einheitsdistanz über jede Tisch-Einheitsdistanz hinwegläuft. HiV₁. N₁) hat die folgende Beziehung zum vorausgesagten Wert V₂[N) der Geschwindigkeit, mit der das Band aulläuft

VlN,. N₁) = J₂(N).

(9) (10)

Das Sinnbild / in der Gleichung (S) bezeichnet den Umstand, daß ein Dezimalbruch voi

/ TJN„ Q, S) - V(N, N ₁) \ V AL J

als eine Einheit gerechnet wird, also eine ganze Zahl darstellt. So bedeutet

(^Γ<

IL

als Ganzes den Größtwert der Anzahl der Tisch binheitsdistanzen. über die das Band während der jemgen Zeit hinwegläuft, die dem Verzug beim Ein·

und Ausschalten des Spritzventils entspricht.

In dieser Weise erfolgt für denjenisien Teil des Walzbandes, der von dessen Vorderende über eine Länec ■V ■ IL reicht, auf Grund der oben beschriebenen vorbestimmten Werte die vorbestimmte Berechnune

zur Bestimmung der an- oder abzuschaltenden Spritz^ ventile.

Die Steuerungsrechnung beginnt, wenn die erste Band-Emheitsdistanz des Bandes einen Punkt er-

■Tx/' ?^eü ^Umc ^den ^³S *sp · Ii-vom Spritzventu Nr. 1 der Spntzreihe Nr. 1 entfernt ist. Um die ^pntzventile zu bestimmen, die aesteuert werden müssen, damit die Auslauftemperatur T_c mit einem öezugswert r_c0 · /V₅ übereinstimmt, wird der vorausgesagte Temperaturwert durch den gemessenen Wert berichtigt nach folgender Formel·

T(N₁, NJ = T(N₁, N₁- D-~- I Σ

K(N_nJ) + K-(T ₊ 273J*

AL

Darin bedeuten N₅ = 1,2.. .N^ und N, = 1,2.. .N_11n. πΝ^ 0) = T_f2(Nj + ATj-[N₁), worin AT₁(N₁) den Wert für die Berichtigung des vorausgesagten Wertes 7^₂(N₁) auf Grund des gemessenen Wertes T_n(N₅) bedeutet Daher

ATj(NJ = T_f2(NJ - T_n(NJ, (U)

N, = N + W₁,,. (J3)

Keine Bcign erfolgt, wenn /V. g N^, denn dies gehört zoBi Bereich der vorbestimmten BerechDung. InähnlichervVeiseist J HiVpN₁) der Wert zor Berichtigiffig des vorbestimmten Wertes I£W) auf Grand des Meßwertes ^iJV). Daher

Keine Berichtigung erfolgt wenn JV < JV denn so dies gehört zum Bereich der vorbestimmten Berechnung.

In der Gleichung (11) bezeichnet T(N^N₁) die Temperatur einer Band-Einheitsdistanz Nr. N_s am Auslaufende einer Tisch-Einheitsdistaaz 1*. N* und

dkTkUι* ⁼ ^-^URwerliMlctaeliCCW^ ore Kuhllastaag, welt^e &a Siiritzveiitil Nr. J in der Tlsch-EinhejtsdistoE Nr. N_t eBtwfckelt, weaa es ge- f⁶****; %*** ^N», bezeidmen die Höchstwerte , bzw. N Ferner bezeichaet W„ /V₄) die Vea-

Τ'Λ ¥*?&* *** **» Verfl*. «If, Mi Tisch-anbeiisdistaaz ϊ^. JV, ge^feet and eis

^"^Νί⁺ '»««MW oder eicht «*■ aaaten öfTnenden und m d indem

S V(N, tyJ = WT)₂ - V₁(N), (!4) N, = N + N_V. (15)

<faesein FaBe kann mm ^

fengswert voa ig» _N>) b^«^ _aad ^^ _Ä
aur wenigen Wiederholung«, der Rechnung am.

den Ae-

Ί 958

Der Zeiteinstellen Il wind auf folgenden Wert von N₁₁₁ eingestellt:

/V,„ = N + L(/V_v N₁) - I

worin / bedeutet, daß ein Dezimalbruch von

/7,(S, Q. N₁)- Υ[Ν>.ΝΛ
V IL /

als Einheit genechnet wind, also eine ganze Zahl darstellt. Den Zeitschalten 11 kann z. B. aus einer Vielzahl von Zählern bestehen, welche Signale an einzelne Sprilzventile geben, und N,„ wind in die Zahlen eingesetzt. Wenn den Inhalt des Zählens auf Null sinkt, da jedesmal, wenn vom Impulsgeber 9 ein Impuls kommt, der Betnag »1« von N_m abgezogen wind, dann wind ein Richtungssignal fün ein entspnechendes Ventil an die Ventil-Stellvonrichtung 12 gegeben, das gewünschte Ventil zu öffnen.

Wie die bishenige Beschreibung gezeigt haben wird, bietet die Erfindung viele Vorteile. Diese werden im folgenden aufgezählt.

1. Die Spritzventile werden in der Reihenfolge von der Einlaufseite zur Auslaufseile geöffnet. Daher läßt sich eine unerwünscht große vorübergehende Abweichung der Auslauftemperatur, die durch weit schwankende Ansprechzeiten der Spritzventile entstehen würde, vermeiden. Die Kühlleistung eines Spritzventils, das aus seiner geschlossenen Stellung in die offene Stellung gebracht wird, läßt sich als eine Zunahme der Kühlleistung des ganzen Spritzsystems bestimmen. Daher wächst, wenn die Spritzventile nacheinander geöffnet werden, die Kühlleistung des Gesamt-Spritzsystems linear an, und dadurch wird das Berechnungssystem vereinfacht.

2. Die Kühlleistung des Spritzsystems wird, wenn die Spritzventile nacheinander geöffnet werden, stetig vergrößert. Daher ist der größte Quantelungsfehler bei gleicher Gesamtzahl der Spritzventile und die Gesamtzahl der Spritzventile bei gleichem größten Quantelungsfehler kleiner als beim herkömmlichen System.

3. Die Spritzventile werden in der Reihenfolge von dem dem Walzgerüst nächsten Ventil zu dem der Haspel nächsten Ventil angeschaltet. Bei dieser Anordnung sind die Spritzventile mit größerer Verzögerung des An- und Abschaltens näher an der Haspel, und ihre Anschalt- und Abschaltverzögerung läßt sich insoweit ausgleichen. Daher läßt sich die auf vorherige Messungen gestützte Berechnung des An- und Abschaltens der Spritzventile auf Grund der gemessenen Werte mil der wesentlich richtigen Zeit ausfuhren, und die Genauigkeit der Rechnung läßt sich entsprechend verbessern.

25

40

45

50 ΠJS, <J, N₁)- V[N_x
IL

4. Die vom Band durchlaufenden Einheitsdistanzei wenden gezählt, um die beim Laufen des Bandes ven strichene Zeit zu messen, und diese wird zur Berech nung der nötigen Kühlleistung benutzt. Daher laß sich die beim Lauf erreichte Stellung des Bandes al Funktion der Zeit genau ermitteln und die Auslauf temperatur 7', genau vorher bestimmen. Es ist dahe möglich, eine sehr genaue Voraussteuerung zu er reichen, welche den Verzug beim An- und Abschaltei den Spritzventile berücksichtigt; insbesondere laB sich, nachdem das hintere Hnde des Bandes das Walz gerüst verlassen hat. eine bemerkenswert hohe Ge nauigkeit der Steuerung erreichen.

In der erfindungsgemäßen linrichtung führt de Rechner 10 die vorbestimmte Rechnung und dii Sleuerungs-Rechnung aus. um die nötige Kühlleistuni zu ermitteln. In einer selbsttätigen Steuerungsein richtung, die, wie oben beschrieben, eine Vielzahl voi im Raum verteilten Sleuerungselementen enthält wird die gesteuerte Veränderliche K(t) dargestellt al komplexe Funktion, die eine Vielzahl zeitabhängige Funktionen enthält. Zum Beispiel wird bei einen Warmbandwalzwerk die gesteuerte Veränder liehe Kit) dargestellt als Kl/) = <l>{T_f{t), h, V(t) T₁U). T,,,!. Während sich bisher eine Einrichtung, dii eine solche gesteuerte Veränderliche leicht hätte aus rechnen können, nur mit großen Schwierigkeiten ver wirklichen ließ, läßt sich dies mit der erfindungs gemäßen Einrichtung, die zwei Arten von Berechnung nämlich die vorbestimmte Rechnung und die Steue rungs-Rechnung, getrennt voneinander ausführt, leich erreichen. Genauer gesagt: Die vorbestimmte Rech nung wird benutzt, eine gesteuerte Veränderliche zi berechnen, die nicht zeitabhängig ist und die ziem lieh grob vorbestimmt wird; und die Steuerungs Rechnung dient dazu, eine gesteuerte Veränderlich« zu berechnen, die eine Funktion der Zeit ist und ahn lieh nachgebildet wird.

Man kann zwei Einrichtungen zu voneinandei getrennter Berechnung dieser zwei gesteuerten Ver änderlichen vorsehen, so daß die nicht zeitabhängigt gesteuerte Veränderliche benutzt wird, um den größe ren Teil der Steuerelemente, nämlich die Spritzdüsen· reihen Nr. 1 bis 5 zu steuern, welche weit von dei Stelle entfernt sind, an der die gesteuerte Veränderliche, nämlich die Auslauftemperatur 7_c(f), gemesser wird, und daß die zeitabhängige gesteuerte Veränderliche benutzt wird, um dasjenige Steuerelement — die Spritzdüsenreihe Nr. ύ — zu steuern, das sich dicfoi neben der Stelle, an der die gesteuerte Veränderlich« gemessen wird, befindet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Selbsttätige Steuerungseinrichtung für die Kühleinrichtung in einem Warmbandwalzwerk zur Kühlung des auslaufenden Bandes, mit einer Vielzahl von in Abständen voneinander angeordneten Spritzdüsen-Ventilen zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Wertes für die Auslauftemperatur des Bandes, mit einem ersten und einem zweiten Temperaturfühler zur Messung der Bandtemperatur am Einlauf in die bzw. Auslauf aus der Kühleinrichtung und mit einem Geschwindigkeitsmesser zur Messung der Bandgeschwindigkeit, einem Impulsgeber für Steuergrößenänderungen, einem Rechner für die Kühlleistung und Verarbeitung der Steuergrößenänderungen unter Berücksichtigung eines vorgegebenen Programms sowie einer Ventil-Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgeber(9) jedesmal, wenn das Band um einen vorbestimmten Abstand (Einheitslänge) weitergelaufen ist, auf einen vom Geschwindigkeitsmesser gelieferten Geschwindigkeitsmeßwert hin und einen Impuls liefert, daß der Rechner (10) die Kühlleistung für die vom Vorderende des Bandes zu einem bestimmten Punkt des Bandes reichende Bandlänge auf Grund von vorausbestimmten Werten der Einlauftemperatur, eines von einem vorgegebenen Programm bestimmten Geschwindigkeitswertes, eines gegebenen Wertes der Banddicke und eines Bezugswertes der Auslauftemperatur errechnet, der ferner die vorausgesagten Werte auf Grund der gemessenen Werte der Einlauf- und der Auslauftemperatur und der Meßwerte der Geschwindigkeit berichtigt und die für die restliche Länge des Bandes nötige Kühlleistung auf Grund der berichtigten Werte errechnet, daß ein Zeiteinsteller (11) vorgesehen ist, der eine Vielzahl von Zählern enthält, die auf je einen bestimmten Betrag zum Anstoß der Betätigung der fiir diese Kühlleistung nötigen Spritzventile voreingesteHt sind, und der ein Richtungssignal zum Einschalten des vorbestimmten Spritzventils erzeugt, wenn der eingestellte Betrag infolge der durch die Impulse des Impulsgebers ausgelösten schrittweisen Verminderung auf Null gesunken ist, und daß die Ventil-Stellvorrichtung (12) das jeweils vorbestimmte Spritzventil auf Grund des Richtungssignals betätigt, wobei die Spritzventile nacheinander in der Reihenfolge von der Einlaufseite zur Auslaufseite des Walzweikes angestellt werden und durch deren Bemessung das nachfolgende eine größere Kühlleistung als das vorhergehende Spritzventil hat.

Die Erfindung bezieht sich auf eine selbsttätige Steuerungseinrichtung für die Kühleinrichtung in einem Warmbandwalzwerk zur Kühlung des auslaufenden Bandes, mit einer Vielzahl von in Abständen voneinander angeordneten Spritzdüsen-Ventilen zur Aufrechterhaltung eines gleichbleibenden Wertes für die Auslauftemperatur des Bandes, mit einem ersten und einem zweiten Temperaturfühler zur Messung der Bandtemperatur am Einlauf in die bzw. Auslauf aus der Kühleinrichtung und mit einem Geschwindigkeitsmesser zur Messung der Bandgeschwindigkeit, einen Impulsgeber für Steuergrößenänderungen, einem Rechner für die Kühlleistung und Verarbeitung der Stsuergrößenänderungen unter Berücksichtigungeines vorgegebenen Programms sowie einer Ventil-Steuervorrichtung.

In früher üblichen Einrichtungen zum Steuern der ίο Kühlung eines warmgewalzten Bandes sind die Steuerungselemente dieser Einrichtung über den Raum hin verteilt, und es sind nur wenige Meßwerte der Verfahrens-Veränderlichen für die Einrichtung verfügbar. In einer solchen Einrichtung würde ein Versuch, die gewünschte selbsttätige Steuerung durch Verwendung eines Digitalrechners zu bewerkstelligen, eine verwickelte Bauart der Rechensteuer-Anlage und ihrer Geräte ergeben; und auch dann, wenn die erstrebte Selbsttätigkeit sich verwirklichen ließe, würde die ίο Genauigkeit der Steuerung möglicherweise kleiner sein als die bei Handsteuerung erreichbare.

Außerdem ist eine selbsttätige Steuerungseinrichtung der eingangs genannten Art bekannt (GB-PS 9 77 485). mit der die Bandgeschwindigkeit verändert wird, um die gewünschte Kühlung zu sichern. Außerdem wird dabei die Dicke eines Bandes am Ausgang erfaßt und der Walzdruck justiert, bis die gewünschte Banddicke erreicht wird. Diese bekannte selbsttätige Steuerungseinrichtung kann als Rückspeisungssteuersystem angesehen werden, dessen unvermeidliche Ansprechverzögerung nachteilig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbsttätige Steuerungseinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, dnß sie praktisch ohne Ansprechverzögerung arbeitet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Impulsgeber jedesmal, wenn das Band um einen vorbestimmten Abstand (Einheitslänge) weitergelaufen ist, auf einen vom Geschwindigkeitsmesser gelieferten Geschwindigkeitsmeßwert hin einen Impuls liefert, daß der Rechner die Kühlleistung für die vom Vorderende des Bandes zu einem bestimmten Punkt des Bandes reichende Bandlänge auf Grund von vorausbestimmten Werten der Einlauftemperatur, eines von einem vorgegebenen Programm bestimmten Geschwindigkeitswertes, eines gegebenen Wertes der Banddicke und eines Bezugswertes der Auslauftemperatur errechnet, der ferner die vorausgesagten Werte auf Grund der gemessenen Werte der Einlauf- und der Auslauftemperatur und der Meßwerte der Geschwindigkeit berichtigt und die für diejrestliche Länge des Bandes nöiige Kühlleistung auf Grund der berichtigten Werte errechnet, daß ein Zeiteinsteller vorgesehen ist, der eine Vielzahl von Zählern enthält, die auf je einen bestimmten Betrag zum Anstoß der Betätigung der für diese Kühlleistung nötigen Spritzventile voreingestellt sind, und der ein Richtungssignal zum Einschalten des vorbestimmten Spritzventils erzeugt, wenn der eingestellte Betrag infolge der durch die Impulse des Impulsgebers ausgelösten schrittweisen Verminderung auf Null gesunken ist, und daß die Ventil-Stellvorrichtung das jeweils vorbestimmte Spritzventil auf Grund des Richtungssignals betätigt, wobei die Sprilzventile nacheinander in der Reihenfolge von der Einlaufseite zur Auslaufseite des Walzwerkes angestellt werden und durch deren Bemessung das nachfolgende eine größere Kühlleistung als das vorhergehende Spritzventil hat.