DE2023264A1 - Verformung von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Dickenverringerung eines Werkstückes in einer Walzanlage und insbesondere auf verfahren zur Steuerung der Form eines Werkstückes oder einer Platte, deren Dicke in der Walzanlage verringert werden soll.

Bei einer Plattenwalzanlage wird eine erhitzte platte zwischen einem Paar rotierender Arbeitsrollen hindurchgeführt, die im unbelasteten Zustand eine öffnung bilden, die kleiner als die Eintrittsdicke der Platte ist. Der Durchlauf der Platte zwischen den Rollen führt sowohl zu einer Verringerung der Plattendicke als auch zu einer Biegung bzw. Verformung der Rollen. Die Rollen, die an ihren Enden befestigt sind, werden an ihren Mittelpunkten weiter voneinander entfernt,

wenn sie durch die die Rollen auseinanderdrückenden Kräfte verbogen werden. Infolgedessen ist die Dicke an der Mittellinie der gelieferten Platte normalerweise etwas größer als an den Rändern. Die Differenz zwischen der Dicke an der Mittellinie und der Dicke an den Rändern einer Platte wird als Erhöhung bzw. Krone (crown) der Platte bezeichnet. Wenn die Mitteldicke größer ist als die Randdicke, wird die Erhöhung positiv genannt. Wenn die Mitteldicke dagegen dünner ist, wird die Erhöhung als negativ bezeichnet. Die Größe der auf einer Platte gebildeten Erhöhung bzw. Krone wird durch den Grad der Verbiegung der Rollen und durch die Form der Rollen selbst bestimmt. Die Verbiegung der Rollen ist teilweise eine Funktion der die Rollen auseinanderdrückenden Kraft oder der Rollentrennkraft, die sich wiederum mit der Größe der während eines Durchlaufes erfolgenden Dickenabnahme ändert. Die Form der effektiven Erhöhung der Walzen wird durch ihre Anfangsform bestimmt, die sich infolge thermischer Ausdehnung und Abnutzung ändert. Neue Hollen sind normalerweise mit einer positiven Erhöhung versehen, um die Wirkungen der Rollenverformung/auszugleichen, wodurch die Bildung übermäßiger Erhöhungen auf den Platten verhindert ist. Die Grunderhöhung nimmt mit dem Begiisa des Walzworganges zu, da eine thermisch bedingte Rolleaerhöliuag entsteht, die auf der ungleichen thermischen Ausdehnung entlang der Oberfläche bzw. der Lauffläche der Rolle beruht. Aufgrund der Rollenabnutzung bei fortgesetzter Verwendung wird die gesamte oder effektive Erhöhung infolge des ungleichen Abnutzumgsverlaufes über der Lauffläche uer Rolle verringert.

Obwohl es möglich ist, eine platte mit perfekt ebenen, bzw. flachen parallelen Oberflächen zu walzen,, indes dl© Eollen gerade so weif gebogen werdoa, üb di© ©ff©fetiv© Walzen© riiötang auszugleichen„ Ist es noraaleraeis© TOsefceiJLteft©r_f oiB© Platte mit einer gewissen positiven Eroa© wa. wals3QM_o Sole Si© lollen, die genügen«! gebogen sirnd, as ©ime positive Säirlaöhuiag auf ©in©£· Platt© zu bildes, neigera dasaa. die Platt© ia d©s?" Walsstwck®

zu zentrieren, indem sie die platte in den Bereich des größten Rollenabstandes drücken, der sich in der Mitte der Rollen befindet. Ferner führen die größeren Dickenverringerungen und die höheren Rollentrennkräfte, welche die Bildung positiver Plattenerhöhungen begünstigen, zu einer vergrößerten Produktivität, indem die Anzahl der Durchläufe verringert wird, die zur Verringerung der Dicke einer Platte von einer Auegangsdicke zu einer gewünschten Enddicke erforderlich sind. Es besteht Jedoch eine Grenze des Ausmaßes der positiven Erhöhung, die auf einer Platte erwünscht ist. Bei der Bestellung einer Metallplatte spezifiziert ein Käufer im allgemeinen eine über- g gewichtsgrenze für die Platten aus gegebenem Material, gegebener Länge, Breite und Randdicke. Da das Plattenübergewicht aus dem Material in den erhöhten Abschnitten der Platte resultiert, grenzt die Obergewichtsgrenze die zulässige Erhöhung auf wirksame Weise ein.

Die Steuerung der Plattenerhöhung ist nur ein Aspekt der Steuerung der Plattenform. Andere Aspekte ändern sich in Abhängigkeit davon, ob sich die platte in einer Rohbearbeitungsphase oder einer Endbea rbe itungsphase befindet. Während der Rohbearbeitungsphase wird eine Rohbramme von einer entsprechenden Versorgungsstelle an eine Vorwalzstrecke gegeben. Es werden erste Dickenverringerungen vorgenommen und die Breite M

der fertiggestellten Platte wird dadurch hergestellt, daß die B ramme η länge in Querwalzdurchläufen auf die gewünschte Plattenbreite verlängert wird.

Die Bildung einer Plattenerhöhung, sei sie nun positiv oder negativ, kann durch eine ungleiche Verlängerung der Bramme oder der Platte auf ihrer Breite erreicht werden. Wenn die ungleiche Verlängerung durch eine kompensierende Verlängerung vor oder während des letzten Durchlaufes nicht aufgehoben wird, ist die Umrißform oder die Draufsicht auf die Bramme nicht rechtwinklig, sondern es werden konkave oder konvexe Enden auftreten. Da eine Bramme vor einem Walzen in der

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Endbearbeitungsphase um 90° gedreht wird; ist eine fertig bearbeitete Platte, die aus einer derartigen Bramme gewalzt ist, nicht rechtwinklig, sondern weist auf ähnliche Weise konkave oder konvexe Ränder auf. Die Plattenränder werden entlang einer geraden Linie abgeschnitten, was für nicht rechtwinklige Platten zu einem Ertrags- oder Materialverlust führt. Die Steuerung der Brammenkonfiguration während einer Rohbearbeitungsphase, um eine nahezu rechtwinklige Bramme zu erzeugen, wird als Steuerung der Umrißform bezeichnet, die ein zweiter Aspekt der Formsteuerung während der Rohbearbeitungsphase ist.

Während der Endbearbeitungsphase des Plattenwalzvorganges ist die Steuerung der Erhöhung und Flachheit bzw. Ebenheit der wesentliche Aspekt der Forms te ue rung. Die Ebenheit einer Platte ist ein Haß der Abweichung der Plattenoberflächen von einer planen Oberfläche. Obwohl die Plattenebenheit durch Bearbeitungen nach dem Walzvorgang verbessert werden kann, wird sie doch hauptsächlich während der Endbearbeitungsphase des Walzvorganges hergestellt. Die Ebenheit steht in Bezug zu Veränderungen der bezogenen Erhöhung bzw. Krone (oder dem Verhältnis der Erhöhung zur Randdicke), die dann auftreten, wenn die Platte zu starr bzw. unbiegsam wird, um die bei der Erhöhungsbildung auftretenden ungleichen Verlängerungen aufzunehmen. Wenn die Erhöhung zu abrupt vergrößert wird, wird das Material an den Plat te η rändern, wesentlich stärker verlängert als das Material an der Mittellinie, was zu wellenförmigen Rändern an der Platte führen kann. Wenn umgekehrt die bezogene Erhöhung (per unit crown) zu abrupt herabgesetzt wird, wird das Material an der Mittellinie der Platte wesentlich stärker verlängert als das Material an den Rändern, was zu einer Platte mit einem buckligen Bereich an ihrer Mittellinie führt. Selbstverständlich ist eine Platte mit welligen Rändern oder einem buckligen Mittelteil selten für eine endgültige Verwendung geeignet, bevor sie nicht bearbeitet ist, um diese Verformungen zu beseitigen.

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Bis vor kurzer Zeit wurde die Formsteuerung allein von Hand durchgeführt, wobei Bedienungspersonal versuchte, die Rollenöffnungen allein aufgrund seiner Erfahrungen beim Walzen von Platten mit ähnlichen Ausgangs- und Endabmessungen, ähnlicher Zusammensetzung unter ähnlichen Temperaturbedingungen und Walzengröße und Erhöhung einzustellen. Obwohl ein erfahrener Arbeiter bei der Überwachung und Steuerung der Form einer Platte hervorragende Arbeit leisten kann, so kann diese Erfahrung nur nach vielen Jahren der praxis entwickelt werden, die gewöhnlich hinsichtlich des verlorenen Materials und entfallener Produktionszeit kostspielig ist.

Die automatische Steuerung bzw. Regelung der Plattenform ist mit einem Regelsystem versucht worden, welches die aufeinanderfolgenden Rollenöffnungen in einer Walzanlage, in der das Werkstück mehrere Male durch eine einzige Walzanordnung läuft, derart berechnet und regelt, daß die bezogene Erhöhung bzw. Krone auf einer Platte während der letzten wenigen Durchläufe der Platte durch die Walzanordnung auf einem konstanten Wert gehalten wird. Wenn die bezogene Erhöhung konstant bleibt, wird der Bereich entlang der Mittellinie der Platte um den gleichen Betrag verlängert wie der Bereich an den Rändern, und die Platte sollte eben sein, wenn sie endgültig aus der Walzanlage herauskommt. Obwohl dieses Verfahren zur Steuerung der Form wirksam sein könnte, so kann sie mehr Zeit erfordern % als es wünschenswert ist. Die Aufrechterhaltung der bezogenen Erhöhung auf einem konstanten Wert kann besondere Walzgänge oder die Einplanung von Dickenverringerungen erforderlich machen, die kleiner sind als die maximale Dickenverringerung, die bei Aufrechterhaltung der Flachheit erlaubt wäre.

Die vorliegende Erfindung berücksichtigt, dad die Plattenerhöhung eine Funktion der Walzen- und Plattenabmessungen, der Walzkraft und dem Verformungawiderstand der Platte 1st. Weiterhin wird berücksichtigt, daß die Plattenebenheit nicht völlig von der Plattenerhöhung abhängt, sondern auch

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unabhängig von der endgültigen Plattenerhöhung verändert werden kann, indem die Beziehung zwischen den bezogenen Plattenerhöhungen bei aufeinanderfolgenden Walzgängen geändert werden kann. Erfindungsgemäß wird während der Endbearbeitungsphase eine angestrebte Erhöhung oder eine Zielerhöhung (target crown) gewählt, die auf der Endbreite und Enddicke der Platte basiert. Die während des letzten Durchlaufes zur Ausbildung der angestrebten Erhöhung erforderliche Kraft wird dann als eine Funktion der Erhöhung, des Durchmessers und des Elastizitätsmoduls der Walzenrollen sowie der Breite und dem Verformungswiderstand der Platte festgelegt. Die Erhöhungen auf vorangegangenen Durchläufen wird als eine Funktion der endgültigen Plattenerhöhung, der Piattenbreite und dem Verformungswiderstand der Platte bestimmt, wogegen die Kräfte, die zur Erzeugung dieser Erhöhungen erforderlich sind, in oben beschriebener Weise berechnet werden. Die'Dickenverminderungen und Dicken werden durch den Verformungswiderstand der Platte bestimmt. Die Dehnung oder Verzerrung der Walzen bei der vorausbestimmten Kraft wird für jeden Walzgang bestimmt. Die Walsenrollen werden vor jedem Walzgang entsprechend der vorausbestimmten Dehnung, der Eimgangsdiek© uad der Ausgangsdicke eingestellt. Dana wird die platte 'zwischen den eingestellten Walzenrollen hindurchge-ftthrt.

weiterhin wird e rf isadungsgejaäß berftakBie&tigt, daß eine definierte Beziefetaag zwischen der Piatte&usrißform während der

Mengen fesst^&f_o Die Erfindung beinhaltet die Berechnung der Kräfte ρ <äi© gas? ausreichenden Biegung der Walzenrollen erfordert ic ti ist, um die ümrii£ona der Platte sa

Die Erf tncSöffig i?iFd aua asElaaad dos· der feo igof tig^eia ep ie Ie

Figur 1 ist ein Blockdiagramm der Umgebung und der Elemente, die zur Durchführung der Erfindung benötigt werden.

Figur 2, die sich aus den Figuren 2A und 2B zusammensetzt,

zeigt die Wirkungen der Werkstückbreite auf die Walzen verformung.

Figuren 3 und 4 sind graphische Darstellungen und zeigen die Wirkungen der Werkstückbreite auf Kraftfaktoren, die in einer Gleichung für die Erhöhungskraft auftreten.

Figur 5 ist eine graphische Darstellung einer Plattenverfor- "

mungskurve, die alt der die Walzen rollen auseinanderdrückenden Kraft bei den erwarteten Dickenverringerungen in Beziehung steht.

Figur 6 ist eine graphische Darstellung und zeigt Ve rf ο rmungswiderstände bei verschiedenen Plattenbreiten gegenüber eine« Kraftfaktor HH.

Figur 7 ist eine Draufsicht auf eine Bramme mit einer unerwünschten Umrißform.

Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines überwachungsge- g

rätes (Monitors) für die Umrißform einer Bramme.

Figur 9, die sich aus den Figuren 9A und 9B zusammensetzt, zeigt die Rollen-Platten-Grenzfläche für "weiche" und "harte" Platten.

Figur 10 umfaßt vergrößerte Querschnittsansichten der gleichen Platte bei drei aufeinanderfolgenden Durchläufen während einer Endbearbe itungsphase.

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t _t

Figur 11 ist eine graphisch© Darstellung typischer bezogener Erhöhuagswerte₉ absoluter Erhöhungswerte und Dickenwerte, die währead eines Walsplanes (rolling schedule) auftreten, der ©Btspraen®nd den erfindungsge-Bi äße a Verfahren aufgestellt ist.

Figur 12 ist eine Draufsicht auf ©ins Ausiiinrungsform eines Überwachungsgerätes (Monitore) für die Plattenebenheit.

Figur 13 ist eine Seitenansicht ds© in Figur 12 gezeigten

Gemäß Figur 1 wird das Verfsfersss sur Uaforsiung eimer kurzen, dic&eia HetaUtoraaame au eimer ^i@l Hageren und viel dünneren fertig be&!t>©it©t©ffl Metallplatte a©ra&l©FW@i!S@ ia swei aufeinanderfolgenden Phasea diarshg©fährt„ Während der ersten Phae© bzWo der Köbfoearbsltwffljgspbase feaaa die erhitzte Branme auf eine gewlßiaslat© Dick©-und ©ia® gswlasehte Länge gebracht werden„ iisdes si© in eim©s ¥®rwalswork 10 tola= und hergeIS umä 14 b©st©tet_o Bsr Jkbmtuma swiseaem den g©g@a=· g Lataffläisfesia d®r ÄrbeitüSOlleia 12 nnä 14 wird

wfifcrsiad aaif©iESaffld©rf®lg©iQd©r Durchlauf© dttx^h ©ia@n An©te 11-meclanlsiaus ^©2Hsl©ia©rt_? d©r ©iia© Aa©t©llst©u@r«ng 16 enthält, welche die Wink@$.@tellung einer Schraob® IS verändert, w©lcn@ in ein© fest aageferacnte Mutter (aieht gezeigt) in dem Gehäuse für das Vorwalzwerk IO gesell raubt ist. Die die Walzearöllea ause inaade rdröckead@n Kräfte, welcfa© durch den Durchlauf einer Branme zwischen den Arbeitsweisen 12 und 14 erzeugt werden, werden von einer Kraftmeßdose 20 überwacht, die zwischen dem unteren Ende der Schraube 18 und der ladiialterung für die Arbeitsrolle 12 angeordnet ist. Obwohl nur eine einzige Schraube 18 dargestellt ist, so sei doch darauf hingewiesen, daß eine identische Schraub® über der gegenüberliegenden Endhalterung für die Arbeitsrolle 12 angeordnet ist.

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Die Aufgabe der Rohbearbeitungsphase besteht darin, eine Rohbramme mit einer bestimmten Länge und einer, von oben gesehen, rechtwinkligen Konfiguration zu erzeugen. In dem Vorwalzwerk wird die Umrißform der Bramme von einem Element überwacht, das als ein Umrißformmonitor 22 bezeichnet wird. In der Praxis wird aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die Funktion der Überwachung der Umrißform einer Rohbramme im allgemeinen von einem Arbeiter der Walzanlage übernommen, obwohl auch eine Vorrichtung verwendet werden kann, wie sie im Folgenden noch beschrieben werden wird.

Nach Abschluß der Rohbearbeitungsphase kann die Bramme um 90° "

gedreht werden, bevor sie an eine Endbearbeitungswalze 24 weitergegeben wird, die in einer Linie mit einem Walzentisch 26 angeordnet ist. Während einer Endbearbeitungsphase läuft die Bramme, die jetzt als "Platte" bezeichnet wird, zwischen einem Paar reversibel angetriebener Arbeitsrollen 28 und 30 in der Endbearbeitungswalze 24 hin und her. Die Endbearbeitungswalze 24 kann eine Vierwalzenstrecke sein, in der die Arbeitswalzön 28 und 30 durch größere Andrückwalzen 32 bzw. abgestützt sind. Wie in dem Vorwalzwerk, werden die relativen Stellungen der Arbeitswalzen 28 und 30 durch einen Anstellmechanismus gesteuert, der eine Anstellsteuerung 36 umfaßt, welche die Winkelstellung einer Schraube 38 steuert, die in m

eine feste Mutter in dem Gehäuse für die Endbearbeitungswalze 24 eingeschraubt ist. Eine zweite, nicht dargestellte Schraube ist ferner am entgegengesetzten Ende der Andruckrolle 32 angebracht. Eine Endbearbeitungswalze, wie z.B. die Walze 24, unterscheidet sich normalerweise von einem Vorwalzwerk, wie z.B. der Walzstrecke 10, durch das Vorhandensein von Andrückrollen 32 und 34, die der Verteilung der Kräfte dienen, die durch die Anstellschrauben auf der Lauffläche der Arbeitsrollen 28 und 30 ausgeübt werden. Die die Walzenrollen auseinanderdrückenden Kräfte, die durch die zwischen den Arbeltsrollea 28 und 30 hin-und herlaufende Platte erzeugt werden,

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werden durch eine Kraftmeßdose 40 überwacht, die zwischen der Schraube 38 und einer Endhalterung auf der Andrückrolle angeordnet ist.

Es ist möglich, die gleich® Walze zu Zwecken der Rohbearbeitung und der Endbearbeitung zu verwenden. Aus diesem Grunde werden die Walzvorgänge im allgemeinen uater dea Begriffen Rohbearbeitungs- und Endbearbeitungsphasen 'beschrieben. Diese Phasen können in einer elässigem Holzbearbeitung®=, und Endbearbeitungswalz© durchgeführt werden, oder sie können getrennt in einem Vorwalzwerk und eineia getrennten Eadbearbeitungswalzwerk erfolgen. Die vorliegende Erfindung ist auf beide Anordnungen in gleicher Weise anwendbar.

Die Mittel- und Randdick© einer f@rtigg©st®lltea platte, die durch eine Reihe von Walzgäagem (dl© als Walsplan feeasichnet werden) hergestellt w©Fd©m₀ u@2°d©a w©a ©im®Ea D£ck@ma©sser 42 bestimmt. Dieser Bickemm©SG©£° 4§ laaia getrennt© El® ©vorrichtungen, die oberhalb äer lfiti;©lliffiie «ad d@r Büsdsr der fertiggestellten Platt© SBg©oriffi@t ©tn<ä_p oder ©im ®iasiges quer verlaufendes Meßgerät auf we isoa _s das die platt© quer zhjt Bewegungsrichtung abtastete Bias Eiecsfeamiscfes VorrichtuBag₅ dl© als ein Ebenheitsmoaitor 44 Ibeasicaaet ist, kann feststellen, ob die fertiggestellte Platte völlig eben ist, w©ll@mfSmige Bänder aufweist oder eimern g©feipüEBit©-m bzw» biaolslig@ffi Mittelbereich besitzt» Aus pralktlssto©m Grttaden beobaelitet jedoch normalerweise ein Operateur die Ebenheit d©r Plstt© und gibt seine kodierten Beobachtungen weiter, di© &nze±g@n₉ welch® der drei EbeBli© it saus tändle v®]?lt©geffio Di© Isodl©rt©n Bsotasla·= tungen werden eiaem Eectoer 4<i sugefü&rt,- der atsca Signal® von den Kraftmeßdosen 20 und ^Q₉"dem UssrfßforiBaoaitoE' 22 «ad dem Dickenmesser 42 erhält, Ämöere Sißgangssigaal© for άβη Rechner 46 kommsii rom eiasm Plsfetenfiihrufflgssyst®© 48", weich©© die Lage siaer Platte tunerhalfe d©E^a Wal^aialag© mittels H©ig~ metalldetektoren oder ähnllchsa Sensoren fosgstifast,, und ®ia@£3 Hilfselngang 50, durch den Datea besfiglich der

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Endabmessungen, der Zusammensetzung und der Temperatur der Platte an Anfang der Rohbearbeitungephase eingespeist werden. Weiterhin können auch Daten bezüglich der Rollendurchmesser und der Erhöhungen von neu montierten Walzenrollen über den Hilfseingang 50 eingegeben werden.

Obwohl der Rechner 46 zahlreiche Eingangseignale erhält, die die Endergebnisse der Fernsteuerung sowohl in dem Vorwalzwerk 10 als auch der Endbearbeitungswalze 24 darstellen, liefert der Rechner nur zwei Auegangesignale zur Herbeiführung der Forasteuerung. Das erste dieser Ausgangssignale wiifd der Anstelle te ue rung 16 zugeführt, um die Winkelstellung der Schr&u- | be 18 und somit die relative Stellung der Arbeit «walze a 12 und 14 in dem Vorwalzwerk 10 einzustellen. Das zweite Signal wird der Anstellsteuerung 36 zugeführt, die die relative Stellung der Arbeitswalzen 28 und 30 in der Endbearbeltungew&lze 24 justiert.

Als ein Schritt zur Bestimmung der richtigen Walzenöffnung zur Herstellung einer bestimmten Erhöhung während eiace be-stimmten Durchlaufes muft die die Walzenr&Hlen auseinanderdrückende Kraft bestimmt werden, welche <fi£.je-3 Erhöhung erzeugt. Eine entsprechend« Kraftgleichung, die bei der Aissffltirung der Steuerung der Erhöhung entweder in dem Vormml^mrk oder der Endbearbeltungswalze 24 benutzt werden kanu, ist die ™

folgende*

F- (RM)-(HD). [(1IH)-(PCW)(TC) + (RCW). (ERC)].

In dieser Gleichung ist RM proportional dem Elastizitätsmodul der Walzenrollen, RD ist proportional dem Bollendurchmesser, MH ist proportional der Härte der Platten, PCW und RCW sind proportional der Plattenbreite, TC ist proportional der angestrebten Erhöhung auf der Platte und ERC ist proportional der effektiven Erhöhung auf den Rollen. Von den oben angegebenen Gröfien stellen der Walzenmodul RM, der Walzendurchmesser RD und die effektive Rollenerhöhung ERC Walzeneigenschaf tea

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dar, während die Materialhärte MH, die Plattenbreiten PCW und RCW und die die angestrebte Erhöhung des Werkstückes betreffende Größe TC Platteneigenschaften darstellen.

Die Größe des Rollenmoduls RM ist eine Funktion des effektiven Elastizitätsmoduls der Walzen und wird zunächst als eine Funktion der metallurgischen Zusammensetzung der Walzenrollen bestimmt. Der Wert dieser Größe ist jedoch vorzugsweise nicht fest. Wenn die gemessenen Erhöhungen auf den gewalzten Platten entweder nach der Rohbearbeitungs- oder der Endbearbeitungsphase von den vorherbestimmten Erhöhungen bei allen Plattenbreiten und Plattendicken wesentlich abweichen, muß wenigstens eine Größe der oben angegebenen Gleichung verändert bzw. eingestellt werden, um diese bestehenden Fehler zu eliminieren. Da die Rollenbiegung und folglich die Plattenerhöhung in direktem Bezug zu dem Rollenmodul stehen, kann zu diesen Zweck der Wert der Größe RM einstellbar sein.

Die Größe RD für den Rollendurchmesser berücksichtigt Änderungen der Rollentrennkräfte, die zur Kompensation von Änderungen der Rollendurchmesser nach dem Auswechseln abgenutzter Rollen durch neue Rollen mit unterschiedlichen Durchmessern erforderlich sind. Für eine Vierwalzenstrecke, wie z.B. der Endbearbeitungswalze 24, können für jede der Arbeitsrollen und 30 und für jede ihrer entsprechenden Andruckrollen 32 und 34 getrennte Größen für den Rollendurchmesser bestehen. Wenn der Bereich der Rollendurchmesser klein ist, kann eine line-

are Näherung verwendet werden, um die Größe RD von der tatsächlichen Größe der Durchmesser abzuleiten. Entweder für die Arbeitsrollen oder die Andruckrollen würde die lineare Näherung RD - 1 - k (D_b - D_ft) sein. Darin ist k ein bestimmter konstanter Faktor, D_fe ein Grunddurchmesser für die Rolle und D_m ist der tatsächliche Durchmesser der Rolle. Der Fak tor«k in dieser Gleichung wird theoretisch ermittelt und durch,Beobachtungen verifiziert. In einer speziellen

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Walzstrecke wurde k in der Größenordnung von 0,05 gefunden. Wenn ein Durchschnittswert der Rollendurchmesser für die Arbeitsrollen und ein Durchschnittswert der Rollendurchmesser für die Andruckrollen erhalten ist, können die zwei Werte miteinander multipliziert werden, um für die Kraftgleichung eine einzige Größe zu erhalten.

Wenn der Bereich der Rollendurchmesser groß ist, wie es beispielsweise in einer Zweiwalzenstrecke, wie dem Vorwalzwerk 10, auftreten kann, ist die lineare Näherung nicht verwendbar. Dafür können Werte für den Rollendurchmesser, die aus der Theorie und Beobachtungen gefunden wurden, als eine Funktion spezifischer Rollendurchmesser in Speichereinheiten des Rechners 46 gespeichert werden. Die richtige Größe für den Rollendurchmesser kann dadurch gefunden werden, daß die tatsächlichen Rollendurchmesser einfach über den Hilfseingang 50 in die Speichereinheiten eingegeben werden, um die entsprechenden Werte für eine Verwendung in den Berechnungen für die Erhöhungskraft herauszuziehen.

Die effektive Größe ERC für die Rollenerhöhung stellt den Durchschnittswert der diametralen Erhöhung auf den Rollen in der Walzstrecke dar. Die diametrale Erhöhung einer neuen Rolle wird gemessen, bevor die Rolle in dem Walzgehäuse installiert wird. Diese Messungen der Erhöhung bilden in einer richtig kodierten Form einen Teil der Walzdaten, die dem Rechner 46 über den Hilfseingang 50 zugeführt werden. Die effektive Erhöhung auf den Walzen, sei es nun in dem Vorwalzwerk oder in der Endbearbeitungswalze, verändert sich nach der Montage infolge der thermischen Ausdehnung und der Abnutzung, wodurch es erforderlich wird, daß die Größe ERC in regelmäßigen Abständen korrigiert bzw. angepaßt wird. Es können verschiedene Methoden verwendet werden, um die Größe ERC für die Walzanlagen 10 und 24 auf den richtigen Wert zu bringen. Die speziellen verwendeten Methoden werden später im Zusammenhang mit

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den speziellen Problemen der Formsteuerung beschrieben, die mit den Rohbearbeitungs- und Endbearbeitungsphasen verbunden sind.

Eine Betrachtung der Gleichung für die Erhöhungskraft zeigt, daß zwei Erhöhungskomponenten berücksichtigt sind. Der Einfluß der Plattenbreite auf die PlattenerhöhungS-Komponente (1IH)-(PCW)-(TC) wird durch den Kraftfaktor PCW bestimmt. Die Wirkung der Plattenbreite auf die Rollenerhöhungskomponente (RCW)'(ERC) ist durch den Kraftfaktor RCW festgelegt. Im allgemeinen erfordert die Bildung einer gegebenen Erhöhung auf einer schmalen Platte eine viel größere Rollentrennkraft als die Bildung der gleichen Erhöhung auf einer relativ breiteren Platte. Die Gründe hierfür sind teilweise anhand von Figur 2 dargestellt, die sich aus den Figuren 2A und 2B zusammensetzt. Figur 2A zeigt, stark übertrieben, eine obere Arbeitsrolle 52a, die durch eine Platte 54 gebogen ist, um eine Erhöhung 56 auf der oberen Fläche der Platte mit einer Randdicke 58 zu bilden. Figur 2B zeigt eine Arbeitsrolle 52b, die in genau der gleichen Form wie die Arbeitsrolle 52a gebogen ist, aber bei einer relativ breiteren Platte 60 mit einer Randdicke 62. Obwohl die Formen der Rollen 52a und 52b identisch sind, ist die Erhöhung 64 auf der Platte 60 wesentlich größer als die Erhöhung 56 auf der Platte 54. Die Rollentrennkraft auf die Rolle 52a muß wesentlich vergrößert werden, bevor sich diese Rolle genügend biegt, um auf der Platte 54 eine Erhöhung herzustellen, die gleich der Erhöhung 64 auf der Platte 60 ist.

Eine Betrachtung der Figur 2 führt zu der Schlußfolgerung, daß zwischen der Plattenbreite und dem Kraftfaktor PCW eine inverse Beziehung steht. Figur 3 zeigt die Beziehung sowohl für eine Zweiwalzenstrecke, wie z.B. die Vorwalzanlage 1O₈ und eine Vierwalzenstrecke, wie z.B. die Walzanlage 24. Obwohl die Kurve 66, die die Beziehung zwischen der Breite zu de» PCW-Wert in einer Vierwalzenstrecke herstellt, die gleiche

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allgemeine Fora besitzt wie die Kurve 68, die die Beziehung zwischen der Breite und dem PCW-Wert in einer Zweiwalzenetrecke darstellt, ist die Kurve 66 im allgemeinen in vertikaler Richtung gegenüber der Kurve 68 verschoben, wodurch angedeutet wird, d*a größere Walzentrennkräfte erforderlich sein werden, um in einer Vierwalzenstrecke eine gegebene Erhöhung auf einer Platte gegebener Breite auszubilden als in einer Zweiwalzenstrecke unter den gleichen Bedingungen. Die größeren Walzentrennkräf te in der Vierwalzenstrecke werden durch das größere Querschnitte-Trägheitsmoment der Rollen in einer derartigen Walzstrecke erforderlich gemacht.

Die Arbeiterollen sowohl in einer Vierwalzen- als auch einer Zweiwalzenstrecke haben eine im allgemeinen parabolische Form und sind bei der Walzung schmaler Platten weniger wirksam als bei breiten. Aus diesem Grunde enthält die Gleichung far die Erhöhungskraft einen Kraftfaktor RCW. Figur 4 veranschaulicht die Beziehung der Plattenbreite zu dem Wert des Faktors RCW sowohl für eine Vierwalzenstrecke (Kurve 70) als auch für eine Zweiwalzenstrecke (Kurve 72). Obwohl sich der Wert des Faktors RCW mit der Plattenbreite ändert, um Veränderungen in der Walzwirksamkeit zu berücksichtigen, sind diese Veränderungen gering im Vergleich zu Veränderungen des Faktors PCW. Die Figur 4 erweckt bei einer ersten Betrachtung -einen etwas falschen lindruck. Is sei deshalb darauf hinge- ' wiesen, daß der Maßstab in Figur 4 für den Kraftfaktor stark ν vergrößert ist (0-0,50) im Verhältnis zu dem Maßstab für den Kraftfaktor gemäß Figur 3 (0-9,0). Neben physikalischen Erscheinungen der Kurven in diesen Figuren, zeigt Figur 4 Kurven eines Kraftfaktorbereiches von 0-0,50+, während die Kurven gemäß Figur 3 einen Kraftfaktorbereich von 0-9,0+ darstellen.

Im allgemeinen nimmt der Verformungswiderstand einer dünner werdenden Platte während des Walzvorganges zu. Die Verände-' rangen der Walzentrennkräfte, die zur Kompensation der

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Veränderungen des Verformungswiderstandes erforderlich sind, werden durch den Materialhärtefaktor MH berücksichtigt. Für die Festlegung des Wertes des Faktors MH können Plattenverformungskurven verwendet werden, von denen als Beispiel in Figur 5 eine dargestellt ist. Plattenverformungskurven stellen im allgemeinen einen Bezug der Walzentrennkräfte zu der Dickenabnahme her, die in einem Werkstück mit einer bestimmten Anfangsdicke, metallurgischen Zusammensetzung und Temperatur erwartet werden kann. Es ist möglich und bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, Scharen von Plattenverformungskurven als Funktionen der Dicke allein abzuleiten und zu speichern. In diesem Falle können Unterschiede hinsichtlich der Verformungseigenschaften infolge unterschiedlicher metallurgischer Zusammensetzungen (Gütekode) und/oder der Temperatur durch getrennt gespeicherte Faktoren berücksichtigt werden. JD ie Grundwerte für die Plattenverformungskurven und die Wert© für die Temperatur- und Gütekodefaktoren sind aus der Metallurgietheorie abgeleitet und durch. Beobachtung verifiziert. Da derartige Kurven und Faktoren in der Technik bekannt sind, braucht ihre Ableitung an dieser Stelle nicht näher erläutert zu werden.

Der erste Schritt zur Able:

für einen bestimmten Walu^aus mu^ub «~a vi,_XUji«vAiÄV«i, Anstieg des Verfonaungswidsrstaades for die erwartete Dieken» verringerung berechnet wird. Hiaeiclstlich der bei dem Walsgang zn erfolgenden Dickenverringerung wird eine B©rectoung bzw. Schätzung aufgestellt, di® auf dar bekannten Materialdichte und d©r vorausbest:

naiuae sollte nicht mit d@r tatsüsaliehsa verwechselt werden, die, ist® später© Rechnungen geigen mögen

während des Durchlaufes er£ort@rl die berechnete D icke η verringerung den verformungswiderstaodaiastieg ge rung Dl su berechnen, werden

Dickenve rrIa-,gen D2 utfd D3

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ORIGINAL INSPECTED

ausgewählt, welche kleiner und größer als die berechnete Dickenverringerung Dl sind. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die Dickenverringerungen D2 und D3 gegenüber der Dickenverringerung Dl um einen festen Prozentsatz, Beispielsweise kann die Dickenabnahme D2 gleich 0,98 · Dl sein, während die Dickenabnahme D3 gleich 1,02 «Dl ist. Die Rollentrennkräfte F2 und F3, die zur Herbeiführung der Dickenabnahmen D2 bzw, D3 erforderlich sind, werden der Dickenverformungskurve gemäß Figur 5 entnommen. Der Anstieg des Verformungswiderstandes im Bereich der Dickenabnahme Dl wird dann als Verhältnis der Kraftdifferenz zur Dickenabnahme-

dlfferenz oder aus F3 -- F2 berechnet, das gleich der Steigung ä

D3 - D2

einer geraden Linie ist, die zwischen den Schnittpunkten der Dickenabnahmen D2 und D3 mit der Plattenverformungskurve gezogen ist.

Bei der Ableitung des Materialhärtefaktors aus der Steigung des Verformungswiderstandes ist die effektive Plattenbreite berücksichtigt. Figur 6 zeigt die Beziehung zwischen der Plat-.

tenbreite und dem Materialhärtefaktor MH für gewisse Werte der Steigung von Verformungswiderständen. Eine Betrachtung dieser Figur zeigt, daß sich der Materialhärtefaktor zwischen etwa 0,5 und 5,0 für verschiedene Verformungswiderstände

(jeweils multipliziert mit ⁷ ' 10"⁴dyn/;m Dickenabnahme (

CIu οίο itc

pounds/ZoIiDickenabnahme_{) faei unterBchledllohen} joIi Breite

ten bewegt. In den meisten Fällen treffen die tatsächliche Breite der gewalzten Platte und die Größe der Steigung des Verformungswiderstandes für diese Platte nicht genau mit den durch den Rechner 46 gespeicherten Koordinatenwerten zusammen. In diesen Fällen wird der Wert des Kraftfaktors MH durch lineare Interpolation zwischen den nächstgelegenen Werten der gespeicherten Breiten und Verformungswiderständen erhalten.

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Die physikalischen Wirkungen der verschiedenen Verformungswiderstände während des Walzvorganges sind in der Figur 9 dargestellt, die sich aus den Figuren 9A und 9B zusammensetzt.

Figur 9A zeigt Vektoren, die die Verteilung der Rollentrennkraft während der Dickenabnahme einer oberen Hälfte einer "weichen" Platte 94 durch eine Arbeitsrolle 96 darstellt. Die "weiche" Platte verformt sich frei und folgt der Kontur der Lauffläche der Arbeitsrolle, was zu einer relativ einheitlichen Kraft verteilung und einer relativ einheitlichen Verformung der Rollenfläche führt.

Im Gegensatz dazu zeigt Figur 9B die Kraft verteilung über einer "harten" platte 98. Zu Darstellungszwecken sei angenommen, daß die platte unendlich hart sei und sich nicht verformt. Dann muß die Differenz der Rollenachsenbiegung an Punkten oberhalb des Plattenrandes uad der Mitte genau gleich sein und der Differenz der Rollenf Iac hen verformung an diesen Punkten entgegenwirken. Die Kraftverteilung muß den in Figur 9B gezeigten Verlauf haben, um dieses Ergebnis hervorzurufen. Selbst wenn also die gesamten Hollentrennkräfte bei der "weichen" Platte 94 und der "hartem" Platte 98 die gleichen sind, so führt die unterschiedliche Kraft verteilung zur Bildung einer kleineren Erhöhimg auf der Platte 98«, Die Kraftverschiebung in Richtung auf die Rollenlager verkleinert die Rollenbiegung und ihren Beitrag zur Plattenerhöhung. Weiterhin führen die vergrößerten Kräfte an den Plattenrändern zu einer vergrößerten ungleichmäßigen Verformung der Rolleafläehe insbesondere in der Näne der Plattearänder., so daß dadurch die Bildung einer Platten©rhöfauBg sogar aoeh yexmindert ist-

Diese Wirkungen der Materialliärte auf die B©rs.chnuag®ai 4&r Erhöhungskraft waren bei bekanaten System©» aielst fcerüefcslehtigt, obwohl Erfahrungen bei der Ausführuxtg dsi* Järf&Bitaag gezeigt haben, daß die Kräfte,: dt© zar Walfang ©Inaar bestimmten

Erhöhung auf einer Platte bestimmter Breite erforderlich sind, infolge von Unterschieden in der Materialhärte sich über zwei bis einen Bereich ändern können.

Die insoweit behandelten Größen in der Gleichung für die Erhöhungskraft werden durch die Eigenschaften der Walze oder der platte bestimmt. Die einzig noch verbleibende Größe, die angestrebte Größe TC₁ kann eingestellt werden, um die Aufgabe der Fernsteuerung zu lösen. Es sind unterschiedliche Methoden angewendet worden, um den Wert der Größe TC zu bestimmen, der davon abhängig ist, ob die Platte sich in der Rohbearbeitungsphase oder der Endbearbeitungsphase befindet. Die speziellen f

verwendeten Methoden werden ie Zusammenhang »it der Beschreibung der speziellen Probleme der Forssteuerung erläutert, die mit den Rohbearbeitung»- und Endbearbeitungsphasen verbunden sind.

Während der Rohbearbeitungspiiase ist das Problem der Formsteuerung nicht so wesentlich bis zum letzten Walsg&ng, der zwecks Herstellung der Breite der fertiggestellten Platte vorgenommen wird. Während dieses Durchlaufes ist es jedoch wünschenswert, zwecks einer Uariftkorrektur eine Formeteuerung vorzunehmen. Bei manuellen Vorganges nimmt der Walzenarbeiter bei diesem letzten Durchlauf normalerweise nur eise kleine

Dickenverminderung vor. Die daraus resultierende kleine Kraft ™

und die entsprechende niedrige Walzendehnung verringert die Dickenungenauigkeit und vereinfacht seine Aufgabe hinsichtlich der Steuerung und Überwachung der Breite. Gewöhnlich biegt diese kleinere Kraft die Rollen nicht genügend, um die Rollenerhöhung auszugleichen, was insbesondere für Zwe!walzens trecken gilt, in denen Walzen mit vergleichsweise großen Erhöhungen verwendet werden. Die dabei entstehende negative Plattenerhöhung erzeugt eine Bramme mit konvex geformten Enden, wie es beispielsweise in Figur 7 dargestellt ist. Die Aufgabe der Formsteuerung, wenn sie einmal auf eine derartige Bramme während des letzten Durchlaufes zur Herstellung der

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ORIGINAL INSPECTED

Breite angewendet wird, besteht darin, durch eine richtige Belastung der Walzenrollen die übermäßige Mittellänge zu eliminieren oder zumindest zu verkleinern, um die Umrißform der Bramme der idealen Form näherzubringen, wie sie durch die gestrichelten Linien in Figur 7 dargestellt ist. Spezielle Beziehungen zwischen Veränderungen der gebildeten Erhöhungen und Veränderungen der Plattenumrißfornien sind aus der Theorie abgeleitet und durch Beobachtung verifiziert worden. Diese speziellen Beziehungen werden dazu verwendet, die Korrektur der Umrißform durch die Erhöhungssteuerung während des letz-ten Durchlaufes in der Rohbearbeitungsphase zu bewirken.

Bei Ausführung der Erhöfaumgssfeuerung während der Korrektur der Umrißform wird die -Gleichung für die Erhöhungskraft abgewandelt, dl© la allgesaeiaem Gröiem erörtert worden ist» Da die Bramme während der Kohfe©arb@itungsphase ©iae relativ Knr& Seit zur Abkürzung hatte uad noeh relativ dicte i®t„ können die FÄtoreSp welche di© iat©rialtiSrt® b©iafealt@n_s aab@röcksichtigt bleiben,, Aus di@s©Es Gruad© wird u<bt Faktor MH aas der wätoeadl der Sohbsairfeeitiaagsptos© verwendeten-Gleichung für dis Irfiöiiwingiikraft ©lislaiort „ Biss® Gl®ishuag erhält

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ORIGINAL INSPECTED

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erf indung ist es notwendig, nur zwischen drei Formen des Plattenumrisses zu unterscheiden. Die erste Form ist eine Platte mit einem annehmbaren Umriß, die eine rechtwinklige oder nahezu rechtwinklige platte sein würde. Die zweite Form 1st eine Platte mit einer "langen Mitte", indem die platte in ihrer Mitte stärker verlängert ist als an ihren Rändern, wie es in Figur 7 dargestellt ist. Die dritte Form ist eine platte mit einer "kurzen Mitte", indem die Mitte der Platte weniger stark verlängert ist als an ihren Rändern. Obwohl normalerweise ein Arbeiter diese Unterscheidung zwischen diesen drei Umrißformen vornimmt, kann für den gleichen Zweck auch eine Vorrichtung verwendet werden, wie sie beispielsweise in Figur 8 dargestellt ist. In Figur 8 kommt eine Bramme 74 während des letzten Durchlaufes zur Herstellung der Breite in der Rohbearbeitungsphase aus den Walzen des Vorwalzwerkes, von dem nur die Rolle 76 dargestellt ist. Wenn sich die Bramme 74 entlang des Walztisches 78 bewegt, wird die Form eines Endes der Bramme durch einen Satz Abtaster Sl, S2 und S3 abgetastet, die über den Rändern und der Mitte der Bramme 74 angeordnet sind. Diese Taster, die irgendwelche herkömmlichen fotoelektrischen oder infraroten Vorrichtungen sein können, bilden eine synchrone Abtastung entlang des Walztisches. Die Form des Endes der Bramme bestimmt, welcher der Taster den Brammenrand zuerst feststellt. Obwohl es möglich ist, den Verlauf der Umrißveränderung zu bestimmen, so erfordert die vorliegende Erfindung nur eine Bestimmung, ob die Mitte der fertiggestellten Bramme kürzer oder länger ist als die Ränder.

Die Aufgabe der Formsteuerung während der Rohbearbeitungsphase besteht darin, den Abstand zwischen der Rolle 76 und ihrer zugehörigen unteren Arbeitsrolle einzustellen, um eine Dickenabnahme zu erzeugen, welche die Rollen um einen Betrag biegt, der gleich ihren Erhöhungen ist, um so einen rechtwinkligen Rollenspalt zu bilden, wenn die Bramme während des

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letzten Durchlaufes zur Herstellung der Breite durch die Rohbearbeitungswalze zurückgeführt wird. Wenn die Walzstrecke Brammen wie die in Figur 8 gezeigte Bramme 74 erzeugt hat, würde die Zielerhöhung TC als Reaktion auf die abgetasteten Umrißformen der vorher bearbeiteten Brammen um einen bestimmten Betrag vergrößert werden. Mit dieser um einen zusätzlichen Betrag erhöhten Größe TC wird die Walzentrennkraft aus der Gleichung für die Erhöhungskraft errechnet, die zur Erzeugung des vergrößerten Wertes TC erforderlich ist. Da die Zielerhöhung vergrößert ist, wird auch die Walzentrennkraf t für den letzten Durchlauf vergrößert, wodurch die Verlängerung der Mitte der Bramme 74 relativ zu ihren Rändern verkleinert wird. Der Zweck ist eine nahezu rechtwinklige platte für eine Verwendung während der Endbearbeltungsphase.

Die effektive Größe ERC für di© Kollenerhöhung, die in der Gleichung für die Ernöhungskraft während der Rohbearbeitungsphase verwendet wird,, basiert zunächst auf der Grmiderhöhung der Walzenrollen in dem Vorwalzwerk„ Is gibt jedoch eiae de-, f inierte Beziehung zwischen der Größe EIC und der üarißform der Platte, wie sie vor dem letstea Durchlauf in der Rohbearbeitungsphase beobachtet wird. Aus dieses Gründe wird die Größe ERC nach dem letzten Durchlauf la des⁰ Eofafoearlbeituiagsphase um einen geeignet©» Faktor ©rgäazt, der d@n Wert der effektiven Rollenerhöhung in Äbhiagigkeit voa der abgetasteten Art der Umrißfora vergrößert oder verkleinert.

Wenn die Walzenrollaa einer sehnellea Abnutzung unterliegen oder häufigen und starken TemperaturändiSrungen ausgesetzt sind, kann das Anpassungs- bzw«, Korrekturverfahren durch getrennte Berechnungen für Veränderungen der Rollenerhöhung . infolge thermischer Ausdehnung oder Abnutzung der Rollen ergänzt werden. Die Berechnung entweder der thermischen Ausdehnung oder der Abnutzung erfordert die K@aatttis- der Zeitdauer, während der die Rollen mit g©walzt©a Plattes ia Berührung gestanden haben, und der Zeitdauer zwischen ά@η Walzplänen und zwischen den

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einzelnen Durchläufen während jedes Walzplanes. Mit dieser Kenntnis, die von dem Plattenführungssystem 48 geliefert wird, und der Kenntnis hinsichtlich der Geschwindigkeit der Erwärmung und der Abkühlung der Rollen unter verschiedenen Warmebedingungen kann die thermische Ausdehnung jeder Rolle errechnet werden. Die Rollenabnutzung kann als eine lineare Funktion der in der Walzanlage gewalzten Plattentonnage betrachtet werden. In vielen Fällen kann es erforderlich werden, die thermische Ausdehnung der Rolle und die Rollenabnutzung getrennt zu berechnen, dft ihre Langzeitwirkungen auf die Rollenerhöhung auf natürliche Weise in dem Korrekturbzw. Anpassungsverfahren kompensiert werden, welches auf einer abgetasteten Umrißfont basiert.

Die Probleme der Formsteuerung während der Endbearfeeitungsphaae sind komplexer als diejenigen, die mit der Rohbearbeitungsphase verbunden sind, und erfordern die Berücksichtigung der Materialhärte, des richtigen Wertes der Zielerhöhung für den letzten Durchlauf in der Sadbemrbeitungsphase und der Beziehung zwischen den bezogenen Erhöhungen, die während der Endbearbeitungephase bei de» vorangegangenen Durchlaufen gebildet wurden.

Bei der Aufstellung eines W&lzplaues in einer Entibearbeitungswalze besteht der erste Schritt in der Bestimmung einer angestrebten Erhöhung bzw. Sielerhöhuag für den letzten Durchlauf in dem Walzplaa. Falls «ine Zielerhöisimg nicht durch spezifizierte Übergewichtegrenzen oder durch industrielle Spezifikationen aufgestellt wird, kam?, sie aus gespeichertem Richtwerten berechnet werden. Beispielsweise kann der Rechner 46 «ine Zielerhöhung errechnen, die unter Berücksichtigung der i» wesentlichen parabolischen For» der EolleaöffniiBg"

als kW ausgedrückt werden kann, wobei k eine Konstante in

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der Größenordnung von 2 . IO cm (0,0005 mils/in ) ist und

W die Breite der Platte In cm darstellt. Für eine 203 cm

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(80 Zoll) breite Platte würde sich mit dieser Formel eine Zielerhöhung von 2 · 1O~⁷(2O3) cm oder 8,1 · 1O~ cm (3,2 mils) ergeben. Es wird angestrebt, die Zielerhöhung unter Berücksichtigung der Plattenbreite auszudrücken, um die verwendung übermäßiger Walzentrennkräf te zu vermeiden, die erforderlich sein würden, um eine feste absolute Zielerhöhung auf einer schmalen Platte zu walzen. Es können aber auch andere Wege zur Festlegung der Beziehung zwischen der Breite und der Zielerhöhung verwendet werden. Beispielsweise könnte eine lineare Relation zwischen der Zielerhöhung und der Breite benutzt werden. Dies ist jedoch eine weniger konservative Praxis als die zuerst vorgeschlagene.

Wenn die Zielerhöhung für den letzten Durchlauf (Durchlauf n) zusammen mit den anderen Größen der Gleichung für die Erhöhungskraft bestimmt ist, wird die Gleichung dazu verwendet, die Rollentrennkraft zu berechnen, die während des Durchlaufes η zur Erzeugung dieser Zielerhöhung (target crown) erforderlich ist. Sobald einmal die für den letzten Durchlauf erforderliche Walzentrennkraft zusammen mit der gewünschten Dicke nach dem Durchlauf bekannt ist, kann die Eingangsdicke für den letzten Durchlauf aus bekannten Plattenverformungskurven berechnet werden, von denen in Figur 5 als Beispiel eine angegeben ist. Der nächste Schritt bei der Aufstellung eines Walzplanes für die Endbearbeitungswalze ist die Bestimmung einer Zielerhöhung für den vorletzten Durchlauf oder den Durchlauf η - 1. Um die Erläuterung des Verfahrens zur Aufstellung des Grundplanes an dieser Stelle nicht zu komplizieren, wird die Beschreibung der Verfahren, durch die die Zielerhöhungen für jeden Durchlauf festgelegt werden, auf später verschoben* Wenn eine zweckmäßige Erhöhung (C - )■ für den Durchlauf η - 1 festgelegt ist, wird die Hollentrennkraf t F ₁ unter VerwencHuag der Gleichung für die Erhöhung®- kraft berechnet. 'Wiederum kann bei Kenntnis der Dicke nach dem Durchlauf η - 1 und der Rollentrennkraft F - die Dicke am

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Eingang zum Durchlauf η - 1 (dem Ausgang des Durchlaufes η - 2) aus Plattenverformungskurven abgeleitet werden.

Aus der vorstehenden Erläuterung wird deutlich, daß die Aufstellung des Walzplanes für die Endbearbeitungsphase eine gewisse Folge von Berechnungen erfordert, die für jeden Durchlauf in dem Walzplan wiederholt wird. Jede Berechnungsfolge enthält die folgenden Schritte·

1. Bestimmung der Zielerhöhung für den Durchlauf gemäß den gespeicherten Gesetzmäßigkeiten oder unten erörterten Verfahren.

2. Bestimmung der Walzentrennkräfte, die zur Bildung der Zielerhöhung unter Anwendung der Gleichung für die Erhöhungskraft erforderlich ist.

3. Bestimmung der Eingangsdicke für den Durchlauf aus der bekannten Ausgangsdicke, den berechneten Rollentrennkräften und den bekannten Plattenverformungskurven.

Die oben dargelegten Berechnungen werden für sukzessiv vorangehende Durchläufe wiederholt, bis die berechnete Eingangsdicke der Platte für einen der Durchläufe gleich oder größer ist als die tatsächliche Eintrittsdicke der Platten zu Beginn des Walzplanes. Falls die berechnete Eintrittsdicke die tatsächliche Eintrittsdicke überschreitet, wird ein Abrundungsverfahren (rounding-off procedure) angewendet, um die berechnete Eintrittsdicke der tatsächlichen Eintrittsdicke anzupassen. Das Abrundungsverfahren ist bekannt und braucht an dieser Stelle nicht weiter beschrieben zu werden. Selbstverständlich dürfen während der Aufstellung des Walzplanes Betriebsgrenzen, wie z.B. die zulässige Kraft oder das Motordrehmoment, nicht überschritten werden. Falls eine betriebliche Grenze durch eine geplante Dickenabnahme überschritten werden würde, kann die Dickenabnahme auf den maximalen oder minimalen Wert begrenzt werden, der von der betrieblichen

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Grenze gebildet wird, und/oder der Bedienungsmann der Walzanlage kann durch ein geeignetes Signal oder einen Alarm aufmerksam gemacht werden, der ihm die Übernahme der Handsteuerung der Walzanlage gestatten würde.

Wenn ein annehmbarer Walzplan aufgestellt worden ist, wird die Rollenöffnung für den ersten Durchlauf berechnet, die auf der gewünschten Dickenabnahme, den Plattenabmessungen, der Metallurgie und der Temperatur und den Walzenverformungseigenschaften abhängt. Die Rollenöffnungen werden für jeden nachfolgenden Durchlauf nur nach einer Analyse der während des vorangegangenen Durchlaufs erhaltenen Daten berechnet, so daß unerklärliche Veränderungen der Härte berücksichtigt werden können.

Es ist hinreichend bekannt, daß die Walzenverformung oder die Dehnung bei der Herstellung der Rollenöffnungen für jeden Durchlauf in einem Walzplan berücksichtigt werden müssen. Die Dehnung einer Plattenwalzanlage als eine Funktion der Kraft kann als eine Kurvenschar beschrieben werden, die sich untereinander als eine Funktion der Breite der in der Walzanlage bearbeiteten Platten unterscheiden. Bekanntlich könnte die Dehnung für eine Platte gegebener Breite durch den Schnittpunkt der zugehörigen Dehnungskurve mit der Linie für die Kraft bestimmt werden, die der während des Durchlaufes zu erwartenden Kraft entspricht.

Der Schlüssel zur Formsteuerung während der Endbearbeitungsphase liegt in der Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Beziehung zwischen den Plattenerhöhungen bzw. Plattenkronen, die bei aufeinanderfolgenden Durchläufen während der Endbearbeitungsphase gebildet werden. Bei Aufstellung dieser Beziehung wird von einem Faktor Verwendung gemacht, der als ein Erhöhungsverlauffaktor (CSM) bezeichnet wird und größer oder gleich eins ist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Ετι indung werden diese Erhöhungsverlauffaktoren in

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Speichereinheiten für den Rechner 46 als eine Funktion des Enddickenbereiches, der Piattenendbreite und des Plattengütekodes gespeichert werden. Der CSM-Faktor ist ein Maß für die Veränderung der auf die Randdicke bezogenen Erhöhung (per unit crown), die für aufeinanderfolgende Durchläufe in einem Walzplan für verschiedene Plattenabmessungen und Gütekodes zulässig ist. In diesem CSM-Faktor sind auch Veränderungen des Materialhärtefaktors MH für Endbearbeitungsdurchläufe vor dem letzten Durchlauf enthalten, um Veränderungen der Plattentemperatur Rechnung zu tragen. Theoretische Optimalwerte für den CSM-Faktor sind bekannt und Abweichungen von solchen Werten, die eine ideale Plattenform gestatten, wer- ä

den nur erlaubt, wenn die Anzahl der Endbearbeitungsdurchläufe aus Produktionsgründen ohne Verschlechterung der endgültigen Plattenform modifiziert werden kann.

Die Anwendung des Erhöhungsverlauffaktors bei der Festlegung der richtigen Zielerhöhungen für Durchläufe vor dem letzten Durchlauf in der Endbearbeitungsphase wird anhand von Figur erklärt. Diese Figur zeigt den Querschnitt einer Platte bei drei aufeinanderfolgenden Durchläufen, wobei die Plattenerhöhungen zu Darstellungszwecken stark übertrieben sind. Die Piattenenddicke H wird vor der Aufstellung eines Walzplanes

durch die Spezifikation des Kunden bzw. Abnehmers festgelegt. -

Die endgültige Plattenerhöhung bzw. Plattenkrone ist gleich ™

C , die durch Kunden- bzw. Industriespezifikation oder durch

gespeicherte Gesetzmäßigkeiten festgelegt ist. Wenn nun der Erhöhungsve rlauf faktor verwendet wird, um die richtigen Zielerhöhungen bei Durchläufen vor dem letzten Durchlauf η zu bestimmen, so wird die per unit-Erhöhung für Durchlauf η (p.u. C ) als Verhältnis der Erhöhung nach dem Durchlauf η

zu der Dicke nach dem Durchlauf η oder aus —— berechnet. Die

. ^Hn

per unit-Erhöhung für Durchlauf η - 1 (p.u. C_n _ j) wird als CSM χ p.u. C_n festgelegt. Die Kraftgleichung für die Erhöhung

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enthält jedoch unter ihren Größen nicht die per unit-Erhöhung, sondern vielmehr die absolute Erhöhung. Aus diesem Grunde ist es notwendig, die Größe p.u. C ₁ in einen absoluten Erhöhungswert umzuformen, bevor die Kraftgleichung zur Bestimmung der Rollentrennkraft angewendet wird, die beim Durchlauf η - 1 zur Bildung der Erhöhung C_n-1 erforderlich ist. Es muß jetzt noch einmal zum Durchlauf η zurückgegangen werden. Nachdem die Rollentrennkraft für den Durchlauf η unter Anwendung der Kraftgleichung berechnet worden ist, kann die Ausgangsdicke H_n _ j für Durchlauf η - 1 aus den Plattenverformungskurven bestimmt werden, von denen eine als Beispiel in Figur 5 dargestellt ist. Wenn sowohl die Größe H ₁ als auch die Größe p.u. C - bekannt ist, kann die absolute Erhöhung C ^ als das Produkt dieser Größen bestimmt werden. Wenn für den Durchlauf η - 1 sowohl die absolute Erhöhung als auch die Ausgangsdicke bekannt ist, kann die Rollentrennkraft, die während dieses Durchlaufes erforderlich ist, aus der Gleichung für die Erhöhungskraft berechnet werden.

Die per unit-Erhöhung für den Durchlauf η - 2 (p.u. C_n _ ₂)

ist das Produkt des Erhöhungsverlauffaktors und der per unit-Erhöhung für den Durchlauf η - 1 oder CSM χ p.u. C_n-1. Die Bestimmung der absoluten Erhöhung für Durchlauf η - 2 , der Dicke H_n _ ₂ wird in der gleichen Weise für den Durchlauf η - 2 aus der für den Durchlauf η - 1 erforderlichen Kraft und den Plattenverformungskurven bestimmt.

Das oben beschriebene verfahren wird für die sukzessiv vorangehenden Durchläufe wiederholt, bis eine Zielerhöhung für jeden Durchlauf in dem Walzplan festgelegt ist. Da die per unit-Erhöhung für einen bestimmten Durchlauf immer als Produkt des Erhöhungsverlauffaktors CSM und der per unit-Erhöhung für den nächstfolgenden Durchlauf bestimmt wird, kann die Formel für die per unit-Erhöhung eines Durchlaufes η - y als

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(CSM)^y p.u. C_n geschrieben werden. Selbstverständlich ist es möglich, daß die ansteigenden Erhöhungen immer größer werdende Rollentrennkräfte erforderlich machen, bis eine maximal zulässige Kraft erreicht ist. Wenn die maximal zulässige Kraft erreicht ist, bevor der vollständige Walzplan aufgestellt ist, werden die Rollentrennkräfte für vorangehende Durchläufe auf einem konstanten Wert gehalten, der gleich dem maximalen Wert ist.

Gemäß Figur 11 weist die Kurve der auf die Randdicke bezogenen Erhöhung bzw, der per unit-Erhöhung bei aufeinanderfolgenden Durchläufen eine im allgemeinen parabolische Form auf, wie auch aus der Gleichung zu erwarten war, nach der die per unit-Erhöhungen berechnet werden» Es sei darauf hingewiesen,, daß erfindungsgemäß die Änderungen der absoluten Erhöhungen bei den letzten wenigen Durchläufen in dem Walzplan viel kleiner sind als die Veränderungen der absoluten Erhöhung während der ersten Durchläufe. Die größeren absoluten Erhöhungen bei den ersten Durchläufen während des Walzplanes sind zulässig, da die Platte während dieser ersten Durchläufe noch relativ dick ist und somit größere Veränderungen der Erhöhung ohne Verformung aufzunehmen vermag.

Die Erhöhungsverlauffaktoren können als Grundwerte betrachtet werden, die aufgrund von Beobachtungen hinsichtlich der Glattheit bzw. Ebenheit der fertiggestellten Platten Veränderungen erfahren. Wie bereits dargelegt wurde, wird die Ebenheit einer fertiggestellten Platte normalerweise und vorzugsweise von dem Bedienungsmann der Walzstrecke beurteilt. Es ist jedoch auch möglich, einen Ebenheitssensor vorzusehen, der zwischen drei wesentlichen Ebenheitszuständen zu unterscheiden vermag? Perfekte Ebenheit-, wellenförmige Ränder und buckliger Mittelbereich. Figur 12 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines Ebenheitsmonitore. In dieser Figur ist eine fertiggestellte Platte 80 dargestellt, wie sie sich zwischen Rollen in einer Endbearbeitungswalze entlang

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eines Walztisches 82 bewegt. Von der Endbearbeitungswalze ist nur eine einzige Arbeitsrolle 84 dargestellt.ι Wenn die Platte 80 aus der Walzanlage heraustritt, läuft sie unter einem Paar optischer oder akustischer Sensoren 86 und 88 entlang, die über der Mitte und dem Hand der Platte 80 angeordnet sind. Wie in Figur 13 dargestellt ist, enthält jeder dieser Sensoren eine Strahlquelle 90, die einen Strahl optischer oder akustischer Strahlung erzeugt, der auf die Oberfläche der sich bewegenden Platte gerichtet ist. Die reflektierte Strahlung wird von einem Empfänger 92 aufgenommen, der in einem gewisse» Abstand längs des Walztisches 82 angeordnet ist» Wenn die Platte eben ist, d.h„ weder bucklig noch wellenförmig,, bleibt die reflektierte Strahlung auf einem relativ konstanten Wert. Wenn jedoch die Fläche unterhalb der Einheiten gekrümmt oder wellenförmig ist, schwankt di® reflektierte Strahlung aufgruad des sich konstant verändernden Winkels der an den verformten Plattenoberflächen erfolgenden Reflexion.

Die Leistungsfähigkeit der dargestellten Vorrichtung and derjenigen eines B@di@nungsimaanes für die Walzenstrecke ist im wesentlichen die gleiche„ Wann die fertiggestellte Platt© eben ist, tritt der Bedienuagsmanra- nicht in Aktion. Wenn die Ränder der Platten wellenförmig sind, gibt der Bediemmgssmnn ein kodiertes "Rand wellenförmig"-Eingangssignal an den Rechner 46, was zur Erzeugung eines +1 Zählsignales im Com- ^y puter 46 führt. Falls der Mittelbereich der Platte bucklig oder gekrümmt ist, gibt der Bedienungsmann ein kodiertes "Mitte bucklig"-Eingangssignal, was zur Erzeugung eines -1 Zählsignales führt. Die Zählsignale werden in einem Akkumulator algebraisch addiert, mit einer "Verstärkungs"-Größe multipliziert und zu den Grundwerten des Erhöhungsverlauffaktors hinzuaddiert,-der in den Speichereinheiten für den Rechner gespeichert ist. Erfahrungen haben gezeigt, daß ©isae "Verstärkung" zwischen 0,05 und 0,10 für jedes durch den Bedienungsmann gegebenes Eingangssignal geeignet ist. Die aufgespeicherte Zählung wird immer dann wieder zurückgestellt,

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wenn die Rollen in der Endbearbeitungswalze verändert werden.

Es ist möglich, die gespeicherten Grundwerte für den Erhöhungsverlauffaktor automatisch als Funktion der vom Operateur gemachten Beobachtungen zu modifizieren. Erfahrungen haben jedoch gezeigt, daß bei einem einmal eingestellten System verzerrte platten das Ergebnis des laufenden Zustandes der Walzenrollen oder wesentlicher Temperatüränderungen der ankommenden Platte sind. Somit werden die Modifikationsfaktoren am besten als zeitabhängig behandelt, während die Grundwerte für die Erhöhungsverlauffaktoren beibehalten werden.

Der Wert der effektiven Rollenerhöhung wird in der Endbearbeitungswalze bei Beendigung jedes Walzplanes zwischen den Rollenänderungen angepaßt. Durch mathematische Umformung erhält die Kraftgleichung für die Erhöhung die folgende Form:

ERC - F (MH).(PCW) - (TC)

(RM) (bd; · (RCWJi " RCW *

Wenn die Rollentrennkraft für den letzten Durchlauf, die durch die Kraftmeßdose 40 in Figur 1 gemessen wird, und die endgültige Erhöhung, die aus den Mittel- und Randdicken bestimmt wird, welche als die Werte F und TC in der oben umgeformten Gleichung gemessen werden, benutzt und die übrigen Größen auf den Werten gehalten werden, die in den früheren Berechnungen der Rollentrennkraft angewendet wurden, wird die gemessene effektive Rollenerhöhung vorausberechnet. Die Differenz zwischen der gemessenen effektiven Rollenerhöhung und der Rollenerhöhung, wie die während der früheren Vorausberechnungen benutzt wurde, bestimmt die Größe eines "verstärkungs"-Faktors, der dem alten Wert für die effektive Rollenerhöhung hinzugesetzt wird. Ein "Verstärkungs"-Faktor wird bevorzugt verwendet, um lediglich die gemessene effektive Rollenerhöhung anzupassen, da die Zuverlässigkeit und die Eichung der Dicken- ' meßgeräte manchmal etwas zweifelhaft ist. Die Größe des "Verstärkungs"-Faktors wird aus diesem Grunde umgekehrt

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proportional zur Differenz zwischen der gemessenen Erhöhung und der alten Erhöhung gemacht» Das bedeutet, daß der "Verstärkungs"-Faktor für größere Erhöhungsdifferenzen relativ kleiner ist, wobei er sich über den Gesaratbereich von Erhöhungsdifferenzen um ein Verhältnis von sogar IO ; 1 ändert.

Falls die Arbeitsrollen sehnell abgenutzt werden oder häufigen und starken Temperaturänderungen unterliegen, kann das Verfahren zur Anpassung der effektiven Rollenerhöhung für die Endbearbeitungswalze getrennte Berechnungen für Änderungen der Rollenerhöhung umfassen^ die infolge thermischer Ausdehnung der Rolle oder einer Rollenabnutzung auftreten. Diese Berechnungen wurden anhand des Vorwalzwerkes beschrieben. Wie in dem Vorwalzwerk kann es notwendig sein, die thermische Rollenausdehnung oder die Rollenabnutzung in der Endbearbeitungsweise getrennt zu berechnen, da ihre Langzeitwirkungen auf die Rollenerhöhungen auf natürliche Weise in den Anpassungeberechnungen der Rollenerhöhung kompensiert werden, wobei die gemessene Plattenerhöhung und die gemessenen Kraftwerte verwendet werden.

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^:~ -- -.- -----^. ^...ORIGINALJMSPECTED

Claims (6)

1. Ansprüche

   .y Verfahren zur Steuerung der Form einer Platte in einer Walzanlage mit mindestens einem Paar gegenüberliegender Walzenrollen in einem Walzengehäuse, dadurch gekennze lehne t , daß

   a) die Rollentrennkraft bestimmt wird, die beim letzten Walzgang der Platte zwischen den gegenüberliegenden Walzenr_ollen erforderlich ist, um eine vorherbestimmte Erhöhung der Krone als eine Funktion des Elastizitätsmoduls der gegenüberliegenden Walzenrollen, der Durch- -messer der gegenüberliegenden Walzenrollen, des Verfor- ™ mungswiderstandes der Platte, der Plattenbreite und der effektiven Erhöhung oder Krone auf den gegenüberliegenden Walzenrollen zu bilden,

   b) die Walzendehnung als eine Funktion der Walzentrennkraft vorausbestimmt wird, die beim letzten Walzgang und bei der Plattenbreite erforderlich ist,

   c) die Rollen eingestellt werden, so daß eine Walzenrollenöffnung gebildet wird, die gleich der gewünschten Dicke abzüglich der für den letzten Walzgang vorausbestinmten Walzendehnung ist, und

   d) die Platte zwischen den gegenüberliegenden Walzenrollen M hindurchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Enddicke und die Erhöhung spezifiziert sind, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) eine bezogene Zielerhöhung auf der Platte für jeden Walzgang festgelegt wird, inde» mit der spezifizierten bezogenen Enderhöhung begonnen wird und jede vorher festgelegte bezogene Erhöhung βit einen Erhöhungsverlauffaktor Multipliziert wird, dessen Wert größer als ist, wodurch für jeweils voreinander liegende Walsgänge

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   stufenweise größere bezogene Erhöhungen festgelegt werden,

   b) die Bestimmung der Rollentrennkraft, die zur Erzeugung einer Zielerhöhung auf der Platte erforderlich 1st, bei jedem Walzgang als eine Funktion der effektiven Rollenerhöhung, des Elastizitätsmoduls der gegenüberliegenden Walzenrollen und der Durchmesser der gegenüberliegenden Walzenrollen sowie der Härte, der Breite, der bezogenen Erhöhung oder Krone und der Ausgangsdicke der Platte durchgeführt wird,

   c) die Eintrittsdicke für jeden Walzgang, wobei mit dem letzten Walzgang begonnen wird, als eine Funktion der für diesen Walzgang erforderliche Rollentrennkraft, der gewünschten Ausgangsdicke und der Plattenverformungseigenschaften bestimmt wird,

   d) die Vorausbestimmung der Dehnung der Walzanordnung für jeden Walzgang als eine Funktion der vorausbeatimmten Walzentrennkraft und der Plattenbrsite durcngefihrt■ wird,

   e) die Einstellung der Rollenöffnungen für die jeweils nachfolgenden Walzgänge als Funkt!©» der voraasbeatieften Dehnung der Walzanordnimg und der gewünschten Au©·=· gangsdicke für jeden bestiamtem Walzgang vorgenommen wird, und

   f) die platte aaefa jeder vertederaag der Walgsenjrollenüffnuag darefs di© gegenüberliege»«!©» Walzenrollen faiadnrch-

   geftitert wird. ■ "
3. 3. verfahren saeoh
   jse i c h α Ό t

   ©der bei de©

   bestimmt ist, worin RM proportional zum Elastizitätsmodul, RD proportional zu den Durchmessern der gegenüberliegenden Walzendurchmesser, MH proportional zum Verformungswiderstand der Platte, PCW proportional zur Plattenbreite, TC proportional zur Zielerhöhung für die platte, RCW proportional zur Plattenbreite und ERC proportional zur effektiven Erhöhung auf den gegenüberliegenden Walzenrollen ist.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß zahlreiche werte für den Erhöhungsverlauffaktor als Funktionen der Breite, der gewünschten Enddicke und dem Gütekode der Platte festgelegt werden und jeder der zahlreichen Werte in vorbestimmter Weise in Abhängigkeit von kodierten Beobachtungen hinsichtlich der Formen vorher gewalzter Platten verändert wird.
5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dafl die Rollentrennkraft so bestimmt wird, daO während des letzten Walzganges zur Herstellung der Breite einer bestimmten Platte ein rechtwinkliger Rollenspalt erzeugbar ist.
6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennze lehnet , daß die Endform der in dem Vorwalzwerk gewalzten Platten überwacht und die Größe der vorausbestlmmten Erhöhung auf den Rollen*als eine Funktion der festgestellten Formen eingestellt wird.

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