DE2108783B2

DE2108783B2 - Einrichtung zum automatischen Regeln der Dicke von Flachwalzgut

Info

Publication number: DE2108783B2
Application number: DE2108783A
Authority: DE
Inventors: Georgij G. Kramatorsk Fomin; Petr S. Grintschuk; Eduard P. Jaschkin; Radij S. Koschewnikow; Wladimir I. Nowosibirsk Rusajew; Michail I. Schinkarenko; Ewgenij W. Sokolow; Wadim I. Sysoew; Alim I. Tschabanow
Original assignee: Nowosibirskij Metallurgitscheskij Sawod Imeni An Kusmina Nowosibirsk (sowjetunion)
Current assignee: Nowosibirskij Metallurgitscheskij Sawod Imeni An Kusmina Nowosibirsk (sowjetunion)
Priority date: 1971-02-24
Filing date: 1971-02-24
Publication date: 1975-04-24
Also published as: FR2129975B1; FR2129975A1; DE2108783C3; DE2108783A1; US3686907A; GB1340265A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum automatischen Regeln der Dicke von Flachwalzgut in Bandwalzwerken, mit mindestens einem symmetrisch auf beiden Seiten des Walzgerüstes zwischen den Auflagern der Arbeitswalzen angeordneten hydraulischen Kraftzylinder, einem weiteren zur Dämpfung vorgesehenen Hydraulikzylinder, dessen Kolben während des Flachwalzgutdurchganges durch das Walzgerüst festgehalten ist, sowie einem steuerbaren Ventil, mit welchem das durch die Hydraulikzylinder und das Ventil gebildete Hydrauliksystem geschlossen und eine lokale Erhöhung der Walzgerüststarrheit in dem dem Walzdruckabweichungsbereich nahezu gleichen Kräftebereich gewährleistet ist.

Eine derartige Einrichtung, wie sie aus dem UdSSR-Erfinderschein 2 06 499 bekannt ist, ermöglicht mittels Vorspannung, eine bedeutende Erhöhung der Gerüststarrheit zu erzielen. Die Regelgenauiekeit

ist jedoch durch den Einfluß der elastischen Elemente des Gerüstvorspannungskreises begrenzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum automatischen Regeln der Dicke von Flachwalzgut in Bandwalzwerken anzugeben, die durch Kompensation des Einflusses der elastischen Elemente des Gerüstvorspannungikreises eine höhere Regelgenauigkei! und damit Walzgut mit einer Genauigkeit von ± 0,002 bis j_ 0.003 mm zu erzeugen gestattet und an bestehende Walzwerke leicht anzubauen ist.

Dies wird ' -^: einer Einrichtung zum automatischen Regeln der Dicke von Walzgut in Bandwalzwerken der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine entsprechend dem Flüssigkeitsdruck in dem geschlossenen Hydrauliksystem arbeitende positive Rückführung vorfanden ist, die ein Druckmeßgerät zum Messen des Drucks im hydraulischen Kraftzylinder, ein mit dem Druckmeßgerät verbundenes Vergleichselement zum Vergleichen der gemessenen Druckabweichung mit der dein vorgegebenen positiven Rückführfaktor proportionalen Größe und ein an das Vergleichselement und an den mit dem Kraftzylinder hydraulisch verbundenes, als Korrekturzylinder angeschlossenes Stellglied enthält, sowie einer Einrichtung zum Regeln der Spreizkraft der Arbeitswalzen, durch die die Stabilisierung der Spreizkraft in bezug auf den Sollwert sichergestellt ist.

Rückführungen und Einrichtungen zum Regeln der Spreizkraft der Arbeitswalzen sind an sich bekannt, wie sich beispielsweise aus der DT-OS 18 02 786 und DL-PS 78 204 ergibt.

Durch die positive Rückführung wird eine teilweise oder vollständige Kompensation der negativen Rückführung, die die elastischen Elemente des Vorspannungskreises auf die Schwankungen des Drukkcs im geschlossenen Hydrauliksystem beim Selbstregeln der Arbeitswalzenölfnungen hervorrufen, erreicht. Um bei der dabei auftretenden Erhöhung der Amplitude der Druckschwankungen im geschlossenen Hydrauliksystem, die Flachwalzgutquct abmessungen konstant zu halten, wird gleichzeitig mit einer Einrichtung zum Regeln der Spreizkraf* der Arbeitswalzen diese in bezug auf den Sollwert stabilisiert.

Vorteilhaft ist die positive Rückführung hydromechanisch ausgeführt, wobei ein Hydraulikzylinder als Stellglied hydraulisch mit dem Steuerschieber verbunden ist, dessen beweglicher Kolben mit seinem einen Ende kinematisch mit dem Kolben des als Druckmeßgerät dienenden Hydraulikzylinders und mit seinem anderen Ende mit einem mit dem Kolben des Korrekturzylinders mechanisch gekoppelten, elastischen Element verbunden ist.

Die positive Rückführung kann jedoch auch elektromechanisch ausgeführt sein, wobei der Druckmesser über den als Einsleller des positiven Rückführfaktors dienenden Teiler und das Vergleichselement mit dem Stellglied verbunden sind, wofür eine mit dem Kolben des hydraulischen Korrekturzylinders verbundene clektromechanische Vorrichtung zum Umwandeln der elektrischen Spannung in eine Verstellung mit negativer Stellungsrückführung vorgesehen ist.

Vorteilhaft steuert die Einrichtung zum Regeln der Arbeitswalzcnspreizkraft den Druck in den zwischen jedem Stützwalzenauflagerpaar angeordneten Hydraulikzylindern.

Die Einrichtung zum Regeln der Arbeitswalzenspreizkraft kann jedoch auch den Elektroantrieb der Ansiclispindeln steuern.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht nach der Erfindung dabei darin, daß die Einrichtung zur Regelung der Arbeitswalzenspreizkraft einen Spreizkrafteinsteller, einen eigenen Druckmesser zum Messen des Druckes im hydraulischen Kraftzylinder und einen eigenen Steuerschieber hat, dessen beweglicher

ίο Kolben mit seinem einen Ende kinematisch mit dem Druckmesser und mit seinem anderen Ende mit dem Sprcizkrafteinsteller verbunden ist, wobei der Steuerschieber hydraulisch mit dem zwischen den Stützwal-/cnauflagern angeordneten Hydraulikzylinder verbunden ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht dabei darin, daß die Einrichtung zur Regelung der Arbeitswafzenspreizkraft ein als Hydraulikzylinder ausgeführtes Korrekturelemenl, das hydraulisch

so mit dem zwischen den Stützwalzenauflagern angeordneten Hydraulikzylinder verbunden ist, und eine clektromechanische Vorrichtung zum Umwandeln der elektrischen Spannung in eine Verstellung enthält, die mechanisch mit dem Kolben des hydraulisehen Korrekturzylinders und elektrisch mit dem Druckmesser in der positiven Rückführung verbunden ist.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist eine Einrichtung zur Programmkorrektur der Arbeitswalzcnbcarbcitungsfehler vorhanden, die eine in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Arbeitswalzen wirkende Speichcreinheit zum Speichern der Druckänderungen im hydraulischen Kraftzylinder, eine Meßeinheit zum Messen des laufenden Wertes des Arbeitswalzendrehwinkels, einen mit diesen Einheiten elektrisch gekoppelten separaten elektromechanischen Umsetzer zum Umwandeln der elektrischen Spannungen in eine Verstellung, der mechanisch mit dem Kolben des eigenen, mit dem Kraftzylinder hydraulisch verbundenen hydraulischen Korrekturzylinders gekoppelt ist, und eine Steuereinheit, die die Einwirkung dieser Einheilen auf den elektromechanischen Umsetzer synchronisiert, enthält.

Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung von Ausführungsbeispiclen unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert, es zeigt

F i g. 1 die erfindungsgemäße Einrichtung zum automatischen Regeln der Dicke von Flachwalzgut,
F i g. 2 dieselbe erfindungsgemäß; Einrichtung, bei der die positive Rückführung und die Einrichtung zum Regeln der Arbeitswalzenspreizkrafl elektromechanisch ausgeführt sind, und

Fi g. 3 die erfindungsgemäße Einrichtung zur Programmkorrektur des Arbeitswalzenbearbeitungsfehlers.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Einrichtung zum automatischen Regeln der Dicke von Flachwalzgut an Warmwalzwerken beschrieben. Im Walzenständer 1 (Fig. 1) sind Einbaustücke 2, die als Auflager für die Stützwalzen dienen, Einbaustückc 3, die als Auflager für die Arbeitswalzen dienen und Anstellspindeln 4 mit einem Motor S angeordnet.

Gemäß der Erfindung enthält die Einrichtung auf beiden Seilen des Gerüstes (in der Zeichnung sind nur die Elemente der Einrichtung und ihre gegenseitige Verbindung wiedergegeben, die zu einer Gerüstseite gehören) einen hydraulischen Kraftzylin-

der 6 mit Kolben 7, wobei der Kraftzylinder 6 zwischen den Auflagern der Arbeitswalzen derart angeordnet ist, daß beim Zuleiten von Drucköl in den Hydraulikzylinder 6 die Auflager auseinandeigeschoben werden. Die Einrichtung hat einen zweiten Hydraulikzylinder 8, der zur Dämpfung dient und dessen Kolben 9 während des Walzvorganges in der Endstellung durch eine Feder 10 festgehalten wird. Die Anfangskraft der Feder 10 bestimmt den Druckwert, der dem Dämpfungsbeginn entspricht. Die Einrichtung enthält auch ein steuerbares Ventil 11.

Die Hydraulikzylinder 6 und 8 und das Ventil Il sind derart angeschlossen, daß sie ein geschlossenes Hydrauliksystem bilden. Gemäß der Erfindung enthält das geschlossene Hydrauliksystem eine positive Flüssigkeitsdruckrückführung. F i g. 1 zeigt die hydromechanische Ausführung dieser Rückführung. Hierbei ist ein Hydraulikzylinder 12, der als Stellglied dient, hydraulisch mit dem Innenraum eines Steuerschiebers 13 verbunden, dessen Kolben 14 mit einem Ende kinematisch mit dem Kolben 15 eines Hydraulikzylinders 16, der als Druckmeßglied dient, und mit dem anderen Ende mit einem elastischen Element 17, das mechanisch über einen Hebel 18 und den Kolben 19 des Hydraulikzylinders 12 mit dem KoI-ben 20 eines hydraulischen Korrekturzylinders 21 gekoppelt ist, verbunden. Der Hebel 18 ist mechanisch mit einem beweglichen Auflager 22, das das Verhältnis der Hebelarme des Hebels 18 festlegt, gekoppelt.

F i g. 2 zeigt eine Einrichtung, bei der die positive Rückführung elektromechanisch ausgeführt ist. Der Druckmesser 23 besteht aus einem magnetischen Anisotropkraftgeber und einem Kolben 24, der den Flüssigkeitsdruck in eine Kraft umwandelt, und ist an ein Vergleichselement 25 angeschlossen, in dem die elektrische Bezugsspannung über einen Spartransformator entgegen der Spannung des Druckmessers 23 geschaltet ist.

Die Vergleichseinrichtung 25 ist mit einem phasenp-.npfindlichen Verstärker 26, z. B. einem Transistorverstärker verbunden, dessen Ausgang über einen als Potentiometer ausgeführten Teiler 27, der den positiven Rückführfaktor einstellt, an das Vergleichselement 28 gelegt ist. Der Ausgang des Vergleichselements 28 ist elektrisch über einen Verstärker 29 mit einem Elektromotor 30 verbunden, mit welchem ein als Potentiometer ausgeführter Verstellungsrückführgeber 31 mechanisch gekoppelt ist, während der Ausgang des letzteren mit dem zweiten Eingang des Vergleichselements 28 verbunden ist. Der Elektromotor 30 ist über ein Schraubenpaar 32 mechanisch mit dem Kolben 33 eines hydraulischen Korrekturzylinders 34 gekoppelt.

Zur Stabilisierung des Flachwalzgut-Querprofils enthält die Einrichtung einen hydromechanischen Kanal zum Regeln der Arbeitswalzenspreizkraft. Der Kolben 35 (F i g. 1) eines Hydraulikzylinders 36, der als Druckmesser für das geschlossene Hydrauliksystem dient, ist kinematisch mit einem Ende des verschiebbaren Kolbens 37 eines Steuerschiebers 38 verbunden, während das andere Ende des Kolbens 37 mechanisch mit dem Arbeitswalzenspreizdruckeinsteller, der aus einem elastischen Element 39 mit dem Spreizkrafteinsteller 40 für dessen Spannung besteht, gekoppelt ist. Der Innenraum des Steuer-Schiebers 38 ist hydraulisch mit einem zwischen den Auflagern der Stülzwalzcn angeordneten Hydraulikzylinder 41 verbunden.

Die elektrisch ausgeführte Einrichtung zum Regeln der Spreizkraft der Arbeitswalzen zeigt Fig. 2. Sie enthält ein als Hydraulikzylinder 42 ausgeführtes Korrekturelement, dessen Kolben 43 mechanisch mit einem Elektromotor 44 verbunden ist. Der Hydraulikzylinder 42 ist hydraulisch mit dem zwischen den Auflagern der Stützwalzen angeordneten Hydraulikzylinder 41 verbunden.

Der Elektromotor 44 ist über einen Verstärker 45, der beispielsweise mit Transistoren ausgeführt ist, elektrisch mit dem Ausgang des Verstärkers 26 in der positiven Rückführung verbunden.

F i g. 3 zeigt die Einrichtung zur Programmkorrektur des Arbeitswalzenbearbeitungsfehlers, der zum Beseitigen der Einschränkungen in der Walzgutdicken-Regelgcnauigkeit bestimmt ist. Dieser Kanal enthält eine Einheit zum Messen des laufenden Wertes des Arbeitswalzendrehwinkels, die aus einem Impulsgeber 46 als Meßeinheit der Arbeitswalzengeschwindigkeit mit Kennzeichnungsimpuls für den Ablesungsbeginn jeder Umdrehung und einem Impulszähler 47 mit einem Impulszahl-Kodeumsetzer, der beispielsweise mit Transistortriggern aufgebaut ist, besteht. Der Zähler 47 ist über eine Steuereinheit 48 mit einer Speichereinheit 49 zum Einspeichern der Druckänderung im Kraftzylinder in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Arbeitswalzen, wobei die Speichercinheit 49 beispielsweise mit Ferrit-Transistor-Zellen ausgeführt ist, verbunden.

An den Verstärkern 26 der positiven Rückführung ist außerdem ein Spannungs-Kodeumsetzer 50 gelegt, der mit der Steuereinheit 48 verbunden ist, die ihrerseits über einen Kode-Spannungsumsetzer 51 und einen Transistorverstärker 52, der einen regelbaren Verstärkungsfaktor besitzt, mit einem elektromechanischen Umsetzer 53 zum Umsetzen der elektrischen Spannung in eine Verstellung, der beispielsweise als magnetostriktiv^ Wandler ausgeführt wird, verbunden ist.

Der elektromcchanische Umsetzer 53 ist mechanisch mit dem Kolben 54 eines hydraulischen Korrekturzylinders 55 verbunden.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Einrichtung zum automatischen Regeln der Dicke von Flachwalzgut gemäß Fig. 1 beschrieben.

Die lokale Erhöhung der Gerüststarrheit wird mit Hilfe des durch die Krafthydraulikzylinder 6, den Hydraulikzylinder 8 und das steuerbare Ventil 11 gebildeten Hydrauliksystems erreicht. Weiterhin wird dieses Hydrauliksystem als Walzgerüslvorspannungskreis bezeichnet.

Als Beispiel wird die vereinfachte Einstellung des Walzgerüstes auf die Walzgutsolldicke betrachtet. In diesem Falle ist das steuerbare Ventil 11 offen, und Flüssigkeit mit dem Druck P₀ wird von der (nicht mitgezeichneten) Pumpe in den Innenraum aller hydraulischen Kraftzylinder 6 geleitet. Die Kolben 7 der hydraulischen Kraftzylinder 6 entwickeln Kräfte, die die elastischen Elemente des Walzgerüstes, wie den Walzständer 1, die Anstellvorrichtung, die Walzen u. a., um einen entsprechenden Wert vorverformen.

Der Bedienungsmann des Walzwerks stellt mil Hilfe der Anstellspindeln 4 die nötige öffnung zwi sehen den Arbeitswalzen ein worauf Flachwalzgut ir das Gerüst eintritt. Das Walzgut verformt zusätzlicl· elastisch das Walzgerüst, so daß sich die öffnunj zwischen den Arbeitswaizen entsprechend vergrößert

wobei die Kolben 7 der symmetrisch im Gerüst angeordneten Kraftzylinder 6 nach oben geschoben werden und hierbei einen gleichbleibenden Druck auf das Gerüst ausüben.

Wenn der Bedienungsmann sich überzeugt hat, daß am Ausgang des Gcriists Flachwalzgut mit der erforderlichen Dicke erhalten wird und daß die Einstellung des Gcrüsts beendet ist, schließt er mit Hilfe einer (nicht abgebildeten) Fernbetätigung das steuerbare Ventil II. Dadurch wird das Hydrauliksystem geschlossen, wobei es recht starr wird, da die Verformung des geschlossenen Flüssigkeitsvolumens bei Änderung des Druckes in diesem gering ist. Der Kolben 9 des Hydraulikzylinders 8 wird in der oberen Stellung durch die von den Federn IO erzeugten und etwa 2P₀ gleichen Kraft F festgehalten, wobei durch diese Kraft die obere Grenze beim Regeln des Drucks im Kraftzylinder 6 festgelegt wird.

Infolgedessen wandelt das starre Hydrauliksystem im angegebenen Druckbereich den hydraulischen Kraflzylinder 6 mit dem Kolben 7 in eine starre zwischen den Auflagern der Arbeiiswalzen angeordneten Zwischenlage um, die mit einer Kraft vorgespannt ist, welche beträchtlich kleiner als der Walzdruck ist. Wenn beim Walzen des Flachwalzguts Schwankungen des Druckes auf die Arbeitswalzen auftreten, so schwankt auch entsprechend die öffnung zwischen denselben, wodurch Schwankungen der Dicke des Flachwalzguts am Ausgang des Gerüsts hervorgerufen werden. Jedoch werden die Schwankungen der Walzenöffnung durch die zwischen den Auflagern der Arbeitswalzen angeordneten starren Zwischenlagcn beträchtlich verringert. Beispielsweise werden bei Zunahme des Walzdruckcs und folglich bei Vergrößerung der Arbeitswalzenöffnung die in den Zwischcnlagen durch Vorspannung erzeugten Kräfte um so geringer, je höher die Starrheit der Auflager, Zapfen und Ballen der Arbeits- und Stützwalzen ist.

Rei Abnahme des Walzdruckes wachsen die Kräfte in den Zwischenlagern, wodurch eine Selbstregelung der Walzenöffniing erreicht wird.

Im Idealfalle, bei unendlicher Starrheit der Elemente des Gerüstvorspannungskreises und der Elemente des Walzgerüstes, würden Schwankungen der Arbeitswalzenöffnung beim Walzen völlig beseitigt werden, während die Schwankungen der Kräfte in den starren Zwischenlagen dem Absolutwert nach gleich und der Richtung nach entgegengesetzt den Schwankungen des Walzdruckes wären.

Jedoch ist die wirkliche Starrheit der Elemente, die an der Erzeugung der Gerüstvorspannung teilnehmen, nur so groß, daß die Sitarrheit des Walzgerüstes durch die Vorspannung nur um 80 bis 100 »o im durch den Walzdruckschwankungsbereich bestimmten Abschnitt der Kennlinie der elastischen Gerüstverformung erhöht wird, was eine Senkung der Schwankungen der Dicke des Flachwalzguts am Ausgang des Walzwerkes nur um 0,08 bis 0,05 mm je nach den Walzbedingungen sicherstellt. Beim Austritt des Flachwalzgutes aus dem Gerüst wächst die Kraft in den starren Zwischenlagen, d. h. der Druck in den Kraftzylindern 6 steigt steil an, so daß der Kolben 9 des Hydraulikzylinders 8 verstellt und der für die aus den hydraulischen Kraftzylindern 6 beim Aufheben der durch den Walzdruck bedingten elastisehen Gerüstverformung herausgedrückte Flüssigkeit erforderliche Raum freigegeben wird. Beim Eintritt des nächsten Flachwalzgutes in das Walzgerüst verläuft der Vorgang umgekehrt: Der Kolben 9 des Hydraulikzylinders 8 wird mit Hilfe der Feder 10 wieder in der oberen Endstellung festgehalten, und der Druck im geschlossenen Hydrauliksystem fällt etwa bis auf P₀, wobei Abweichungen von dieser Höhe, d.h. der Druckzuwachs IP₀, von Selbstregelung zeugt.

Das Aufrechterhalten des Flüssigkeitsvolumens im geschlossenen Hydrauliksystem ist von prinzipieller Bedeutung sowohl beim Walzen, als auch beim Austritt des Flachwalzgutes aus dem Gerüst und nach seinem Austritt.

Somit gewährleistet der Walzgerüstvorspannungskreis mit einfachen und wirtschaftlichen Mitteln das Korrigieren der Dickenabweichungen des Flachwalzgutes bis auf ± 0,08 bis 0,05 mm, wobei die Einrichtung in gleichem Maße sowohl auf Schwankungen der Parameter des Walzgutes, z. B. dessen Temperatur, als auch auf laufende Schwankungen der Parameter des Walzgerüstes, z. B. auf Änderung der Höhe und Steifheit des Schmierkeils in den Lagern der Stützwalzcn bzw. auf das Schlagen der Stützwalzen, mit Ausnahme der Schwankungen der Arbeitswalzenparamcter, reagiert. Jedoch kann, beispielsweise beim Warmwalzen von Flachstahl, ein Vermindern des Walzgutdickenregelungsfehlers bis auf ± 0,01 mm und weniger erforderlich werden. Die Steigerung der Arbeitsgenauigkeit der Einrichtung wird mit Hilfe der positiven Flüssigkeitsdruckrückführung im Hydrauliksystem erreicht, die den Einfluß der elastischen Elemente des Gerüstvorspannungskreises auf die Regelgenauigkeit der Dicke des Flachwalzgutes kompensiert.

Die positive Rückführung dient zum teilweisen oder vollständigen Kompensieren der negativen Rückführung, die die elastischen Elemente des Vorspannungskreises auf die Schwankungen des Druckes im geschlossenen Hydrauliksystem beim Selbstregeln der Arbeitswalzenöffnung hervorrufen. Wenn beim Einstellen des Gerüstes das steuerbare Ventil 11 offen ist, so nimmt der Kolben 20 des hydraulischen Korrekturzylinders 21 eine Stellung ein, die durch die Höhe des Druckes P₀ und die Parameter der mechanischen Kopplung des beweglichen Kolbens 14 des Steuerschiebers 13 mit dem Kolben 20 des hydraulischen Korrekturzylinders 21 bestimmt wird. Dies wird dadurch bedingt, daß der bewegliche Kolben 14 des Steuerschiebers 13 sich im Gleichgewicht unter Einwirkung zweier Kräfte, und zwar der Kraft von der Seite des Kolbens 15 des als Druckmeßgerät die nenden Hydraulikzylinders 16 und der von der Seite der Feder 17 befindet, wobei die Kraft der letzteren durch die Stellung des Kolbens 20 bestimmt wird. Übersteigt z. B. die Kraft auf der Seite des Kolbens 15 in einem gewissen Moment die Kraft auf der Seite der Feder 17, so wird der Kolben 14 nach rechts verschoben und der Druck P, gelangt in den Hydraulikzylinder 12, wobei der Kolben 20 nach links geschoben wird. Während der Verschiebung des Kolbens 20 steigt die auf den Kolben 14 übertragene Kraft der Feder 17 bis zum Erreichen des Gleichgewichtszustands an, bei dem der bewegliche Kolben 14 wieder die Neutralstellung einnimmt, wobei auf den Zylinder 12 kein Druck mehr ausgeübt wird.

Der Augenblick, in dem der erwähnte Vorgang beim Walzen beendet wird, hängt gemäß der Erfindung von der Vorgabe des Faktors der positiven Rückführung ab, der bei deren hydromechanischen

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Ausführung durch das Verhältnis der Hebelarme des Hebels 18 gewählt wird. Zum Erläutern dieser Wahl wird die Einstellung der positiven Rückführung vor dem Walzen betrachtet. Zu diesem Zweck werden die Arbeitswalzen des Walzgcrüstes mit Hilfe der Anstellspindeln 4 mit einer dem Walzdruck nahen Kraft zusammengedrückt. Hierdurch wird eine unendliche Starrheit der Arbeitswalzenöffnung nachgebildet, da die Änderung der Höhe des elastisch verformten Abschnitts der Walzenballen im Walzdruck-Schwankungsbereich vernachlässigt werden kann.

Die Lage des beweglichen Auflagers 22 während des Einsteilens wird derart gewählt, daß jede beliebige Verstellung des Kolbens 20 des hydraulischen Korrekturzylinders 21 eine gleiche Änderung der von beiden Seiten her auf den beweglichen Kolben 14 des Steuerschiebers 13 wirkenden Kräfte ohne Änderung der Arbeitswalzenöffnung trotz Änderung des Druckes im geschlossenen Hydrauliksystem hervorruft.

Betrachten wir nun den Fall, bei dem das Einstellen des Walzgerüstes beendet ist und das Ventil 11 beim Walzen zum Stabilisieren der vom Bedienungsmann eingestellten Dicke des Flachwalzgutes am Ausgang des Walzgerüstes geschlossen wird.

Es wird angenommen, daß im folgenden Moment in das Gerüst ein wärmerer Flachwalzgutabschnitt eintritt. Dann entsteht in dem geschlossenen Hydrauliksystem eine Druckzunahme .1P₀ gegenüber dem ursprünglichen Wert P₀. Letzteres zeigt einerseits an, daß im Laufe der Selbstregelung eine gewisse Abweichung von der Dicke des Flachwalzgutes korrigiert wurde, und bedeutet andererseits, daß ein stat: scher Regelungsfaktor vorliegt, der dem Wert P₀ direkt und dem Starrheitsfaktor des geschlossenen Hydrauliksystem umgekehrt proportional ist.

Die positive Rückführung gestattet es, der. statischen Fehler zu beseitigen. Die Druckzunahme AP_n ruft eine Verstellung des beweglichen Kolbens 14 des Steuerschiebers 13 nach rechts hervor, wodurch der Kolben 20 des Hydraulischen Korrekturzylinders 21 nach links geschoben wird und der Druck im geschlossenen Hydrauliksystem weiter ansteigt.

Jedoch wächst hierbei auch die Kraft der Feder 17, wobei dieser Kraftanstieg dank der oben beschriebenen positiven Rückführung schneller verläuft, als die in dem geschlossenen Hydrauliksystem durch die Verstellung des Kolbens 20 hervorgerufene Druckzunahme, da die WalzenöfTnung in diesem Falle nicht starr ist. Dann kehrt der Kolben 14 bei der Verstellung des Kolbens 20 um einen gewissen Wert A S in bezug auf die Stellung, in der das steuerbare Ventil 11 geschlossen wurde, und beim Anstieg des Druckes im geschlossenen Hydrauliksystem um den Betrag AP₀' wieder in die Neutralstellung zurück, und die Verstellung des Kolbens 20 des hydraulischen Korrekturzyiinders 21 wird beendet. Damit ist die durch die Zunahme des Druckes im geschlossenen Hydrauliksystem bedingte Verwendung der positiven Rückführung beendet.

Nun ist festzustellen, in welchem Augenblick die durch die Druckzunahme AP₀ im geschlossenen Hydrauliksystem infolge der entsprechenden Verminderung der Arbeitswalzenöffnung beim Walzen hervorgerufene Verstellung des Kolbens 20· des hydraulisehen Korrekturzylinders 21 beendet wird. Während des Vorschiebens des Kolbens 20 wächst zusammen mit dem Anstieg des Druckes im Hydrauliksystem die Öffnung zwischen den Arbeitswalzen, bis sie den früheren Wert erreicht. Hierbei nimmt der Betrag IP_n, der einen Teil der Gesamtdruckzunahme im geschlossenen Hydrauliksystem darstellt, ab. Im Augenblick, in dem die Arbeitswalzenöffnung ihren früheren Wert erreicht, verschwindet /IP₀ vollständig, so daß die resultierende Druckzunahme Λ P_n' im geschlossenen Hydrauliksystem nur durch die entsprechende Verstellung AS des Kolbens 20 des hydraulischen Korrekturzylinders 21 bedingt wird, was aber gemäß den Einstellbedingungen auch Voraussetzung für die Rückkehr des Kolbens 14 des Steuerschiebers 13 in die Ncutralstellung ist. Hierbei ist die resultierende Druckzunahme A P_n' im geschlossenen Hydrauliksystem, die den Betrag .1P₀ stets übersteigt, direkt proportional der Verstellung AS des Kolbens 20:

wobei K der Proportionalitätsfaktor ist, der die Starrheit des geschlossenen Hydrauliksystems kennzeichnet.

Im allgemeinen Falle stellt K den positiven Rückführfaklor des Kanals dar.

Bei Abnahme des Druckes im geschlossenen Hydrauliksystem infolge der Zunahme des Druckes des Flachwalzgutes auf die Arbeitswalzen wird der Kolben 20 der positiven Rückführung nach rechts geschoben. Bei beliebiger Schwankung des Druckes im Hydrauliksystem wird im Kanal der positiven Rückführung das oben angegebene Verhältnis zwischen der Druckzunahme AP_n' und der Verstellung AS des Kolbens 20 des hydraulischen Korrekturzyiinders 21 eingehalten.

Fig 2 zeigt die positive Rückführung in elektromechanischer Ausführung.

Sie funktioniert folgendermaßen:

Das Signal des Druckmessers 23 des geschlossenen Hydrauliksystems gelangt in das Vergleichselement 25, wo die Zunahme AP_n' des laufenden Druckwertes in bezug auf den Druck P₀ bestimmt wird. Der Verstarker 26 ist phasenempfindlich und so ausgeführt, daß an seinem Ausgang das Vorzeichen von AP_n erkennbar wird. Dem Teiler 27 wird der positive Ruckführfaktor vorgegeben, und vom Ausgang des Teilers 27 gelangt in das Vergleichselement 28 eine der Beziehung £" proportionale Gleichstromspannung.

Gleichzeitig erreicht den zweiten Eingang des Vergleichselements 28 ein Signal vom Geber 31, welches die Stellung des Kolbens 33 des hydraulischen Korrekturzyiinders 34 kennzeichnet. Das der Differenz zwischen den Größen ^Ap' und AS proportionale Signai, das vom Ausgang des Vergleichselements 28 über den Verstärker 29 dem Eingang des Elektromotors 30 zugeführt wird, steuert die Verstellung des Kolbens 33 des hydraulischen Korrekturzyiinders 34 derart, daß

AP₀' K

-AS =

bzw. AP_n' = K-AS

ist. In der elektromechanisch ausgeführten, positiven Rückführung kann der Rückführfaktor anpassungs-

fähiger beispielsweise durch eine steuernde Rechenanlage vorgegeben werden. Für den gleichen Zweck müßte eine hydromechanisch ausgeführte positive Rückführung einen Fernantrieb zum Verstellen des beweglichen Auflagers 22 haben.

Gleichzeitig mit der Erhöhung der Starrheit an einem lokalen Abschnitt der Kennlinie der elastischen Gerüstvei formung und der Senkung des Fehlers beim Regeln der Flachwalzgutdicke führt die positive Rückführung zu einer Erhöhung der Amplitude der Druckschwankungen im geschlossenen Hydrauliksystem. Zum Stabilisieren des Flachwalzgut-Querprolils ist gemäß der Erfindung an den Gerüstvorspannungskreis eine Vorrichtung zum Regeln der Arbeitswalzensprcizung angeschlossen.

Der bewegliche Kolben 37 des Steuerschiebers 38 dieser Vorrichtung befindet sich im Gleichgewichtszustand unter dem Einfluß von zwei Kräften: einer Kraft auf der Seite des Kolbens 35 des Hydraulikzylinders 36 und einer Kraft auf der Seite des elastischen Elements 39. Die Kraft im elastischen Element 39 wird durch den Spreizkrcfteinsteller 40 vorgegeben. Entsprechend der vorgegebenen Kraft wird der Druck im geschlossenen Hydrauliksystem, das eine lokale Erhöhung der Gerüslstarrhcit erzeugt, geregelt. Zum Beispiel wird bei einer Erhöhung der Kraft auf der Seite des Kolbens 35 der bewegliche Kolben 37 des Steuerschiebers 38 nach rechts geschoben, so daß der Druck in den Hydraulikzylinder 41 geleitet wird und die Auflager der Stützwalzen auseinander geschoben werden. Infolge der Zunahme der Stützwalzenspreizkraft nimmt der Druck in den Kraftzylindern 6 ab, wodurch das Gleichgewicht der am beweglichen Kolben 37 des Steuerschiebers 38 angreifenden Kräfte gesichert wird.

Durch Ändern der vorgegebenen Druckkraft des elastischen Elementes 39 auf den Kolben 37 wird die Feinkorrektur des Querprofils des Flachwalzgutes erreicht, wobei die Fiachwaizgutdicke in Längsrichtung nicht geändert wird, was ein wichtiger Vorzug der Einrichtung zum Regeln der Flachwalzgutdicke ist.

Bei der elektromechanischen Ausführungsvariante dieser Vorrichtung steuert ein dem Wert IP_n' proportionales Signal den Elektromotor 44, der den Kolben 43 im Hydraulikzylinder 42 verstellt. Bei positivem Wert von AP₀' wird der Kolben 43 nach links so lange verstellt, bis der Wert AP_n' auf Null (bzw. auf die eingestellte Unempfindlichkeitszonc der Vorrichtung gesunken ist. Bei negativem Wert von IP₀' am Ausgang des Verstärkers 26 wird der Kolben 43 in umgekehrter Richtung verstellt.

Die Vorrichtung zum Regeln der Arbeitswalzenspreizung kann derart ausgeführt werden, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 26 unmittelbar auf den elektrischen Antrieb 5 der Anstellspindeln 4 wirkt. In diesem Falle ist es zweckmäßig, eine Unempfindlichkeitszone bei der Arbeit dieses Antriebs 5 vorzusehen.

Die positive Rückführung und Regelung der Arbeitswalzenspreizung sichern in Verbindung mit dem Gerüstvorspannungskreis eine Präzisionskorrektur aller wirklich auftretenden Störungen, weiche die Dicke des Flachwalzguts beeinflussen, mit Ausnahme des Arbeitswalzenbearbeitungsfehlers. Dieser Fehler ist um eine Größenordnung (und mehr) geringer als die Bearbeitungsfehler der Stützwalzen und ist die einzige prinzipielle Begrenzung der Genauigkeit beim Regeln der Dicke von Flachwalzgut. Zum Beseitigen dieser Begrenzung ist eine Vorrichtung zur Frogrammkorrektur des Einflusses der Arbeitswalzenbearbeitungsfehler auf die Flachwalzgutdicke vorgesehen. In bezug auf die Arbeitswalzen ist eine derartige Korrektur grundsätzlich möglich, da die Arbeitswalzen des Walzgerüsts miteinander über ein (nicht abgebildetes) Kammwalzengerüst verbunden sind. Die Folge hiervon ist, daß das Schlagen der Arbeitswalze η eine strenge Gesetzmäßigkeit hat, die sich bei jeder Walzenumdrehung wiederholt. Die relative Lage der Winkel beim Umlauf der Arbeitswalzen wird mit Hilfe eines Impulsgebers für die Walzenumdrehungcn gemessen. Hierbei wird durch einen Markierungsimpuls dauernd der Ablesungsanfang für die Walzenwinkellage bei jeder Umdrehung der Walzen gegeben.

Vor dem Walzbeginn werden die Arbcitswalzen mit einer dem Walzendruck nahen Kraft aneinandergedrückt und durchgedreht. Der Druckmesser 23 registriert die Druckschwankungen im geschlossenen Hydrauliksystem, die durch das Schlagen der Arbcitswalzen hervorgerufen werden (Schlagen der Stützwalzen wird in diesem Falle vom Ständer absoibiert). Über die Steuereinrichtung 48 werden die Druckschwankungen in Abhängigkeit von der relativen Lage der Winkel der Arbeitswalzen in der Einheit 49 gespeichert.

Während des Walzvorganges wird die elektrische Kopplung zwischen Druckmesser 23 und Spcichercmheit 49 unterbrochen. In diesem Falle gelangen die den Druck kennzeichnenden Werte in Abhängigkeit von der relativen Lage der Winkel der Arbeitswalzen aus der Speichcreinheit 49 in den Kode-Span- nungsumsetzer Sl, dessen Ausgangssignal über den Verstärker 52 auf den elektromechanischen Umsetzer 53 zum Umwandeln der elektrischen Spannung in eine Verstellung einwirkt. Letzterer ruft eine Verstellung des Kolbens 54 des hydraulischen Korrektur-Zylinders 55 hervor, um den Einfluß des Arbeitswalzenschlagens auf die Flachwalzgutdicke zu kompensieren.

Um die Steuerung der Einrichtung zum Regeln der Dicke von Flachwalzgut durch eine Rechenanlage zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, Einrichtungen zur Vorgabe des Flüssigkeitsinhaltes im geschlossenen Hydrauliksystem durch einzelne Hydraulikzylinder mit einem durch die Rechenanlage steuerbaren Elektroantrieb vorzusehen. In diesem Falle ist es bei Neueinstellung des Gerüstes nicht nötig, die Ventile 11 zu öffnen. Gleichzeitig ist es zweckmäßig, über diesen Kanal den Flüssigkeitsinhalt des geschlossenen Hydrauliksystems zu korrigieren.

Aus der Beschreibung sind folgende Vorteile dei erfindungsgemäßen Einrichtung zum Regeln det Dicke von Flachwalzgut ersichtlich:

a) es sind keine Einschränkungen in der Regelungsgenauigkeit infolge der Korrektur von gerüstbedingten Störungen, wie z. B. Schlagen der Stützwalzen, Schwankungen der Höhe und Steifheit de; Schmierkeils in den Lagern der Stützwalzen, Schlagen der Arbeitswalzen, vorhanden;

b) es sind keine hochwertigen Meßdosen erforderlich, da der Gesamtwalzdruck nicht gemessen wire und nachfolgend die Druckzunahme, d. h. Druck Schwankungen im geschlossenen Hydrauliksystem direkt gemessen werden;

c) es werden an Stelle von leistungsfähigen schnell

wirkenden StellmechanisiTien relativ leistungsschwache Stellmechanismen verwandt, die eine erforderliche UnempfindHchkeitszone bei der Tätigkeit leistungsstarker Stellmechanismen (z. B. Anstellspindeln) zulassen;

d) es wird der Einfluß von Fehlern bei der Tätig-

keil der Stellmechanismen auf die Flachwalzgutdicke durch den Gerüstvorspannungskreis herabgesetzt;

e) der Einbau der Einrichtung an in Betrieb befindlichen Walzwerken erfordert keine beträchtlichen konstruktiven Änderungen in deren Ausrüstung und keine Stillegung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum automatischen Regeln der Dicke von Flachwalzgut in Bandwalzwerken, mit mindestens einem symmetrisch auf beiden Seilen des Walzgerüstes zwischen den Auflagern der Arbeitswalzen angeordneten hydraulischen Kraftzylinder, einem weiteren zur Dämpfung vorgesehenen Hydraulikzylinder, dessen Kolben während des Flachwalzgutdurchganges durch das Walzgerüst festgehalten ist, sowie einem steuerbaren Ventil, mit welchem das durch die Hydraulikzylinder und das Ventil gebildete Hydrauliksystem geschlossen und eine lokale Erhöhung der Walzgerüststarrheit in dem dem Wa'zdruckabweichungsbereich nahezu gleichen Kräftebereich gewährleistet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine entsprechend dem Flüssigkeitsdruck in dem geschlossenen Hydrauliksystem arbeitende positive Rückführung vorhanden ist, die ein Druckmeßgerät zum Messen des Drucks im hydraulischen Kraftzylinder (6), ein mit dem Druckmeßgerät verbundenes Vergleichselement zum Vergleichen der gemessenen Druckabweichung mit der dem vorgegebenen positiven Rückführfaktor proportionalen Größe und ein an das Vergleichselement und an den mit de!;i Kraftzylinder (6) hydraulisch verbundenes, als Korrekturzylinder (21) angeschlossenes Stellglied enthält, sowie einer Einrichtung zum Regeln der Spreizkraft der Arbeitswalzen, durch die die Stabilisierung der Spreizkraft in bezug auf den Sollwert sichergestellt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Rückführung hydromechanisch ausgeführt ist, wobei ein Hydraulikzylinder (12) als Stellglied hydraulisch mit dem Steuerschieber (13) verbunden ist, dessen beweglicher Kolben (14) mit seinem einen Ende kinematisch mit dem Kolben (15) des als Druckmeßgerät dienenden Hydraulikzylinders (16) und mit seinem anderen Ende mit einem mit dem Kolben (20) des Korrekturzylinders (21) mechanisch gekoppelten, elastischen Element (17) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die positive Rückführung elektromechanisch ausgeführt ist, wobei der Druckmesser (23) über den als Einsteller des positiven Rückführfaktors dienenden Teiler (27) und das Vergleichselement (25) mit dem Stellglied verbunden sind, wofür eine mit dem Kolben (33) des hydraulischen Korrekturzylinders (34) verbundene elektromechanische Vorrichtung (30, 32) zum Umwandeln der elektrischen Spannung in eine Verstellung mit negativer Stellungsrückführung vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Regeln der Arbeitswalzenspreizkraft den Druck in den zwischen jedem Stützwalzenauflagerpaar angeordneten Hydraulikzylindern (41) steuert.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Regeln der Arbcitswalzenspreizkraft den Elektroantrieb (5) der Anstellspindeln (4) steuert.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Regelung der Arbeitswalzenspreizkraft einen Spreizkrafteinsteller (4Ö). einen eigenen Druckmesser (36) zum Messen des Drucks im hydraulischen Kraftzylinder (6) und einen eigenen Steuerschieber (38) hat, dessen beweglicher Kolben (37) mit seinem einen Ende kinematisch mit dem Durchmesser (36) und mit seinem anderen Ende mit dem Spreizkrafteinsteller (40) verbunden ist, wobei der Steuerschieber (38) hydraulisch mit dem zwischen den Stützwalzenauflagern angeordneten Hydraulikzylinder (41) verbunden ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Regelung der Arbeitswalzenspreizkraft ein als Hydraulikzylinder (42) ausgeführtes Korrekturelement, das hydraulisch mit dem zwischen den Stützwalzenauflagern angeordneten Hydraulikzylinder (41) verbunden ist. und eine elektromechanische Vorrichtung (44) zum Umwandeln der elektrischen Spannung in eine Verstellung enthält, die mechanisch mit dem Kolben (43) des hydraulischen Korrekturzylinders (42) und elektrisch mit dem Druckmesser (23) in der positiven Rückführung verbunden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Programmkorrektur der Arbeitswalzcnbearbeitungsfehler vorhanden ist, die eine in Abhängigkeil vom Drehwinkel der Arbeitswalzen wirkende Speichereinheit (49) zum Speichern der Druckänderungen im hydraulischen Kraftzylinder (6), eine Meßeinheit (46) zum Messen des laufenden Wertes des Arbeitswalzendrehwinkels, einen mit diesen Einheiten elektrisch gekoppelten separaten elektromechanischen Umsetzer (53) zum Umwandeln der elektrischen Spannung in eine Verstellung, der mechanisch mit dem Kolben (54) des eigenen, mit dem Kraftzylinder (6) hydraulisch verbundenen hydraulischen Korrekturzylinders (55) gekoppelt ist, und eine Steuereinheit (48)., die die Einwirkung dieser Einheiten auf den elektromechanischen Umsetzer (53) synchronisiert enthält.