DE2108783C3

DE2108783C3 - Einrichtung zum automatischen Regeln der Dicke von Flachwalzgut

Info

Publication number: DE2108783C3
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: 1975-12-04
Also published as: GB1340265A; FR2129975B1; US3686907A; DE2108783A1; DE2108783B2; FR2129975A1

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 Regelgenauigkeit

_st 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 Gerüstvorspannungskreises eine höhere Regelgenauigkeit und damit Walzgut mit einer Genauigkeit von ± 0,002 bis ± 0,003 mm zu erzeugen gestattet und an bestehende Walzwerke leicht anzubauen ist.

Dies wird bei 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 vorhanden ist, die ein Druckmeßgerät zum Messen des Drucks im hydraulischen Kraftzylinder, 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 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 02786 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 Drukkes im geschlossenen Hydrauliksystem beim Selbstregeln der Arbeitswalzenötlnungen hervorrufen, erreicht Um bei der dabei auftretenden Erhöhung der Amplitude der Druckschwankungen im geschlossenen Hydrauliksystem, die Flachwalzgutquerabmessungen konstant zu halten, wird glexhzeitig mit einer Einrichtung zum Regeln der Spreizkraft 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 Einsteller des positiven Rückführfaktors dienenden Teiler und das Vergleichselement mit dem Stellglied verbunden sind, wofür eine mit dem Kolben des hydraulischen Korrekturzylinders verbundene elektromechanische Vorrichtung zum Umwandeln der elektrischen Spannung in eine Verstellung mit negativer Stellungsrückführung vorgesehen ist.

Vorteilhaft steuert die Einrichtung zum Regeln der Arbeitswalzenspreizkraft den Druck in den zwischen jedem Stützwalzenauf lagerpaar angeordneten Hvdraulikzvlindern.

Die Einrichtung zum Regeln der ArbeitswaLzcnspreizkraft kann jedoch auch den Elektroantrieb der Anstellspindeln 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 Kolben mit seinem einen Ende kinematisch mit dem Druckmesser und mit seinem anderen Ende mit dem Spreizkrafteinsteller verbunden ist, wobei der Steuerschieber hydraulisch mit dem zwischen den Stützwalzcnauflagern angeordneten Hydraulikzylinder verbunden ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht dabei darin, daß die Einrichtung zur Regelung der Arbeitswalzenspreizkraft ein als Hydraulikzylinder ausgeführtes Korrekturelement, das hydraulisch mit dem zwischen den Stützwalzenauflagern angeordneten Hydraulikzylinder verbunden ist, und eine elektromechanische Vorrichtung zum Umwandeln der elektrischen Spannung in eine Verstellung enthält, die mechanisch mit dem Kolben des hydraulischen Korrekturzylinders und elektrisch mit dem Druckmesser in der positi%'en Rückführung verbunden ist.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist eine Einrichtung zur Programmkorrektur der Arbeitswalzenoearbeitungsfehler vorhanden, die eine in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Arbeitswalzen wirkende Speichereinheit 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 Einheiten auf den elektromechanischen Umsetzer synchronisiert, enthält.

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

F i g. 1 die erfindungsgemäße Einrichtung zum automalischen Regeln der Dicke von Flachwalzgut,

F i g. 2 dieselbe erfindungsgemäßc Einrichtung, bei der die positive Rückführung und die Einrichtung zum Regeln der Arbeitswalzenspreizkraft elektromechanisch ausgeführt sind, und

Fig. 3 die erfindungsgemäße Einrichtung zur Programmkorreklur 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, Einbauslücke 3, die als Auflager für die Arbeitswalzen dienen und Anstellspindel 4 mit einem Motor 5 angeordnet.

Gemäß der Erfindung enthält die Einrichtung auf beiden Seiten 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 zwi- Die elektrisch ausgeführte Einrichtung zum Re-

schen den Auflagern der Arbeitswalzen derart an- geln der Spreizkraft der Arbeitswalzen zeigt F i g. 2. geordnet ist, daß beim Zuleiten von Drucköl in den Sie enthält ein als Hydraulikzylinder 42 ausgeführtes Hydraulikzylinder 6 die Auflager auseinanderge- Korrekturelement, dessen Kolben 43 mechanisch mit schoben werden. Die Einrichtung hat einen zweiten 5 einem Elektromotor 44 verbunden ist. Der Hydrau-Hydraulikzylinder 8, der zur Dämpfung dient und likzylinder 42 ist hydraulisch mit dem zwischen den dessen Kolben 9 während des Walzvorganges in der Auflagern der Stützwalzen angeordneten Hydraulik-Endstellung durch eine Feder 10 festgehalten wird. zylinder 41 verbunden.

Die Anfangskraft der Feder 10 bestimmt den Druck- Der Elektromotor 44 ist über einen Verstärker 45,

wert, der dem Dämpfungsbeginn entspricht. Die io der beispielsweise mit Transistoren ausgeführt ist, Einrichtung enthält auch ein steuerbares Ventil 11. elektrisch mit dem Ausgang des Verstärkers 26 in

Die Hydraulikzylinder 6 und 8 und das Ventil 11 der positiven Rückführung verbunden,
sind derart angeschlossen, daß sie ein geschlossenes F i g. 3 zeigt die Einrichtung zur Programmkorrek-

Hydrauliksystem bilden. Gemäß der Erfindung ent- tür des Arbeitswalzenbearbeitungsfehlers, der zum hält das geschlossene Hydrauliksystem eine positive 15 Beseitigen der Einschränkungen in der Walzgut-Flüssigkeitsdruckrückführung. F i g. 1 zeigt die hydro- dicken-Regelgenauigkeit bestimmt ist. Dieser Kanal mechanische Ausführung dieser Rückführung. Hier- enthält eine Einheit zum Messen des laufenden Werbei ist ein Hydraulikzylinder 12, der als Stellglied tes des Arbeitswalzendrehwinkels, die aus einem dient, hydraulisch mit dem Innenraum eines Steuer- Impulsgeber 46 als Meßeinheit der Arbeitswalzenschiebers 13 verbunden, dessen Kolben 14 mit einem 20 geschwindigkeit mit Kennzeichnungsimpuls für den Ende kinematisch mit dem Kolben IS eines Hydrau- Ablesungsbeginn jeder Umdrehung und einem Imlikzylinders 16, der als Druckmeßglied dient, und mit pulszähler 47 mit einem Impulszahl-Kodeumsetzer, dem anderen Ende mit einem elastischen Element der beispielsweise mit Transistortriggern aufgebaut 17, das mechanisch über einen Hebel 18 und den ist, besteht. Der Zähler 47 ist über eine Steuereinheit Kolben 19 des Hydraulikzylinders 12 mit dem KoI- 25 48 mit einer Speichereinheit 49 zum Einspeichern ben 20 eines hydraulischen Korrekturzylinders 21 ge- der Druckänderung im Kraftzylinder in Abhängigkeit koppelt ist, verbunden. Der Hebel 18 ist mechanisch vom Drehwinkel der Arbeitswalzen, wobei die Speimit einem beweglichen Auflager 22, das das Verhält- chereinheit 49 beispielsweise mit Ferrit-Transistornis der Hebelarme des Hebels 18 festlegt, gekoppelt. Zellen ausgeführt ist, verbunden.

F i g. 2 zeigt eine Einrichtung, bei der die positive 30 An den Verstärkern 26 der positiven Rückführung Rückführung elektromechanisch ausgeführt ist. Der ist außerdem ein Spannungs-Kodeumsetzer 50 gelegt, Druckmesser 23 besteht aus einem magnetischen der mit der Steuereinheit 48 verbunden ist, die ihrer-Anisotropkraftgeber und einem Kolben 24, der den seits über einen Kode-Spannungsumsetzer 51 und Flüssigkeitsdruck in eine Kraft umwandelt, und ist einen Transistorverstärker 52, der einen regelbaren an ein Vergleichselement 25 angeschlossen, in dem 35 Verstärkungsfaktor besitzt, mit einem elektromechadie elektrische Bezugsspannung über einen Spar- nischen Umsetzer 53 zum Umsetzen der elektrischen transformator entgegen der Spannung des Druck- Spannung in eine Verstellung, der beispielsweise als messers 23 geschaltet ist. magnetostriktiver Wandler ausgeführt wird, verbun-

Die Vergleichseinrichtung 25 ist mit einem phasen- den ist.

empfindlichen Verstärker 26, z. B. einem Transistor- 40 Der elektromechanische Umsetzer 53 ist mechaverstärker verbunden, dessen Ausgang über einen als nisch mit dem Kolben 54 eines hydraulischen Kor-Potentiometer ausgeführten Teiler 27, der den posi- rekturzylinders 55 verbunden.

tiven Rückführfaktor einstellt, an das Vergleichs- Nachstehend wird die Arbeitsweise der Einrich-

element 28 gelegt ist. Der Ausgang des Vergleichs- tung zum automatischen Regeln der Dicke von elements 28 ist elektrisch über einen Verstärker 29 45 Flachwalzgut gemäß Fig. 1 beschrieben,
mit einem Elektromotor 30 verbunden, mit welchem Die lokale Erhöhung der Gerüststarrheit wird mit

ein als Potentiometer ausgeführter Verstellungsrück- Hilfe des durch die Krafthydraulikzylinder 6, den führgeber 31 mechanisch gekoppelt ist, während der Hydraulikzylinder 8 und das steuerbare Ventil 11 geAusgang des letzteren mit dem zweiten Eingang des bildeten Hydrauliksystems erreicht. Weiterhin wird Vergleichselements 28 verbunden ist. Der Elektro- 50 dieses Hydrauliksystem als Walzgerüstvorspannungsmotor 30 ist über ein Schraubenpaar 32 mechanisch kreis bezeichnet.

mit dem Kolben 33 eines hydraulischen Korrektur- Als Beispiel wird die vereinfachte Einstellung des

Zylinders 34 gekoppelt. Walzgerüstes auf die Walzgutsolldicke betrachtet. Ir

Zur Stabilisierung des Flachwalzgut-Querprofils diesem Falle ist das steuerbare Ventil 11 offen, und enthält die Einrichtung einen hydromechanischen 55 Flüssigkeit mit dem Druck P₀ wird von der (nichi Kanal zum Regeln der Arbeitswalzenspreizkraft. Der mitgezeichneten) Pumpe in den Innenraum aller hy-Kolben 35 (Fig. 1) eines Hydraulikzylinders 36, der draulischen Kraftzylinder 6 geleitet. Die Kolben 1 als Druckmesser für das geschlossene Hydraulik- der hydraulischen Kraftzylinder 6 entwickeln Kräfte, system dient, ist kinematisch mit einem Ende des die die elastischen Elemente des Walzgerüstes, wie verschiebbaren Kolbens 37 eines Steuerschiebers 38 60 den Walzständer 1, die Anstellvorrichtung, die Walverbunden, während das andere Ende des Kolbens zen u. a., um einen entsprechenden Wert vorverfor-37 mechanisch mit dem Arbeitswalzenspreizdruck- men.

einsteller, der aus einem elastischen Element 39 mit Der Bedienungsmann des Walzwerks stellt mil

dem Spreizkrafteinsteller 40 für dessen Spannung Hilfe der Anstellspindeln 4 die nötige öffnung zwibesteht, gekoppelt ist. Der Innenraum des Steuer- 65 sehen den Arbeitswalzen ein worauf Flachwalzgut ir Schiebers 38 ist hydraulisch mit einem zwischen den das Gerüst eintritt. Das Walzgut verformt zusätzlich Auflagern der Stützwalzen angeordneten Hydraulik- elastisch das Walzgerüst, so daß sich die Öffnung zylinder 41 verbunden. zwischen den Arbeitswalzen 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 Gcrüsts Flachwalzgut mit der erforderlichen Dicke erhalten wird und daß die Einstellung des Gerüsts beendet ist, schließt er mit Hilfe einer (nicht abgebildeten) Fernbetätigung das steuerbare Ventil 11. 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 10 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 ao Kraftzylinder 6 mit dem Kolben 7 in eine starre zwischen den Auflagern der Arbeitswalzen 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 Zwischenlagen beträchtlich verringert. Beispielsweise werden bei Zunahme des Walzdruckes und folglich bei Vergrößerung der Arbeitswalzenöffnung die in den Zwischenlagen durch Vorspannung erzeugten Kräfte um so geringer, je höher die Starrheit der Auflager, Zapfen und Ballen der Arbeits- und Stützwalzen ist.

Bei Abnahme des Walzdruckes wachsen die Kräfte in den Zwischenlagen, wodurch eine Selbstregelung der Walzenöffnung 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 Starrheit des Walzgerüstes durch die Vorspannung nur um 80 bis 100% 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 Fl ach walzgut es aus dem Gerüst wächst die Kraft in den starren Zwischcnlagen, 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 Fl ach Walzgutes 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 Λ P₀, 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 Stützwalzen bzw. auf das Schlagen der Stützwalzen, mit Ausnahme der Schwankungen der Arbeitswalzenparameter, 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 untei Einwirkung zweier Kräfte, und zwar der Kraft vor der Seite des Kolbens 15 des als Druckmeßgerät dienenden Hydraulikzylinders 16 und der von der Seite der Feder 17 befindet, wobei die Kraft der letzterer durch die Stellung des Kolbens 20 bestimmt wird Übersteigt z. B. die Kraft auf der Seite des Kolben; 15 in einem gewissen Moment die Kraft auf der Seite der Feder 17, so wird der Kolben 14 nach recht; verschoben und der Druck P₁ gelangt in den Hydrau likzylinder 12, wobei der Kolben 20 nach links ge schoben wird. Während der Verschiebung des KoI bens 20 steigt die auf den Kolben 14 Übertragern Kraft der Feder 17 bis zum Erreichen des Gleich gewichtszustands an, bei dem der bewegliche Kolbei 14 wieder die Neutralstellung einnimmt, wobei au den Zylinder 12 kein Druck mehr ausgeübt wird.

Der Augenblick, in dem der erwähnte Vorgan; beim Walzen beendet wird, hängt gemäß der Erfin dung von der Vorgabe des Faktors der positive Rückführung ab, der bei deren hydromechanisch«

ίο

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 Walzgerüstes 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 verÖffnung zwischen den Arbeitswalzen, bis sie den früheren Wert erreicht. Hierbei nimmt der Betrag IP₀, der einen Teil der Gesamtdruckzunahme im geschlossenen Hydrauliksystem darstellt, ab. Im Augenblick, in dem die Arbeitswalzenöffnung ihren früheren Wert erreicht, verschwindet J P₀ vollständig, so daß die resultierende Druckzunahme .IP₀' im geschlossenen Hydrauliksystem nur durch die entsprechende Verstellung /15 des Kolbens 20 des hydrau-

formten Abschnitts der Walzenballen im Walzdruck- io lischen Korrekturzylinders 21 bedingt wird, was aber Schwankungsbereich vernachlässigt werden kann. gemäß den Einstellbedingungen auch Voraussetzung

Die Lage des beweglichen Auflagers 22 während für die Rückkehr des Kolbens 14 des Steuerschiebers des Einsteilens wird derart gewählt, daß jede belie- 13 in die Neutralstellung ist. Hierbei ist die resultiebige Verstellung des Kolbens 20 des hydraulischen rende Druckzunahme.IP₀' im geschlossenen Hydrau-Korrekturzylinders 21 eine gleiche Änderung der von 15 liksystem, die den Betrag .1P₀ stets übersteigt, direkt beiden Seiten her auf den beweglichen Kolben 14 proportional der Verstellung AS des Kolbens 20: des Steuerschiebers 13 wirkenden Kräfte ohne Änderung der Arbeitswalzenöffnung trotz Änderung des P₀' = K■AS, 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

25

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

Im allgemeinen Falle stellt K den positiven Rückführfaktor 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

der Druckzunahme JP₀' und der Verstellung .15 des Kolbens 20 des hydraulischen Korrekiurzylinders 21 eingehalten.

F i g. 2 zeigt die positive Rückführung in elektromechanischer Ausführung.

Sie funktioniert folgendermaßen:

Das Signal des Druckmessers 23 des geschlossenen Hydrauliksystems gelangt in das Vergleichselement

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 .JP₀ gegenüber dem

ursprünglichen Wert P₀. Letzteres zeigt einerseits an, 30 Hydrauliksystem wird im Kanal der positiven Rückdaß im Laufe der Selbstregelung eine gewisse Ab- führung das oben angegebene Verhältnis zwischen weichung von der Dicke des Flachwalzgutes korri- '
giert wurde, und bedeutet andererseits, daß ein statischer Regelungsfaktor vorliegt, der dem Wert P₀
direkt und dem Starrheitsfaktor des geschlossenen 35
Hydrauliksystem umgekehrt proportional ist.

Die positive Rückführung gestattet es, den statischen Fehler zu beseitigen. Die Druckzunahme JP₀ ruft eine Verstellung des beweglichen Kolbens 14 des

Steuerschiebers 13 nach rechts hervor, wodurch der 40 25, wo die Zunahme A P₀' des laufenden Druckwertes Kolben 20 des hydraulischen Korrekturzylinders 21 in bezug auf den Druck P bestimmt wird Der Vernach links geschoben wird und der Druck im ge- stärker 26 ist phasenempfindlich und so ausgeführt, schlossenen Hydrauliksystem weiter ansteigt. daß an seinem Ausgang das Vorzeichen von IP₀'

Jedoch wächst hierbei auch die Kraft der Feder erkennbar wird. Dem Teiler 27 wird der positive 17, wobei dieser Kraftanstieg dank der oben be- 45 Rückführfaktor vorgegeben und vom Ausgang des schriebenen positiven Rückführung schneller ver- Teilers 27 gelangt in das Vergleichselement 28 eine läuft, als die in dem geschlossenen Hydrauliksystem
durch die Verstellung des Kolbens 20 hervorgerufene
Druckzunahme, da die Walzenöffnung in diesem

Falle nicht starr ist. Dann kehrt der Kolben 14 bei 50 Gleichzeitig erreicht den zweiten Eingang des Verder Verstellung des Kolbens 20 um einen gewissen gleichselements 28 ein Signal vom Geber 31, welche« Wert A S in bezug auf die Stellung, in der das Steuer- " ' "
bare Ventil 11 geschlossen wurde, und beim Anstieg
des Druckes im geschlossenen Hydrauliksystem um
den Betrag AP₀ wieder in die Neutralstellung zu- 55
rück, und die Verstellung des Kolbens 20 des hydraulischen Korrekturzylinders 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 S P₀ 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 2© wächst zusammen mit dem Anstieg des Druckes im Hydrauliksystem die

der Beziehung _λ.° proportionale Gleichstromspannung.

die Stellung des Kolbens" 33 des hydraulischen Korrekturzylinders 34 kennzeichnet. Das der Differenz

den Größen — ~~ und AS proportional«

Signal, das vom Ausgang des Vergleichselements 2f über den Verstärker 29 dem Eingang des Elektromotors 30 zugeführt wird, steuert die Verstellunf des Kolbens 33 des hydraulischen Korrekturzylin ders 34 derart, daß

-AS = Q bzw. AP' = K-AS

ist. In der elektromechanisch ausgeführten, positivei Rückführung kann der Rückführfaktor unpassungs

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 Gerüstverformung 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-Querprofils ist gemäß der Erfindung an den Gerüstvorspannungskreis eine Vorrichtung zum Regeln der Arbeitswalzenspreizung 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 Spreizkrafteinsteller 40 vorgegeben. Entsprechend der vorgegebenen Kraft wird der Druck im geschlossenen Hydrauliksystem, das eine lokale Erhöhung der Gerüststarrheit 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 Krattzylindern 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 Flachwalzgutdicke 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 JP_n' proportionales Signal den Elektromotor 44. der den Kolben 43 im Hydraulikzylinder 42 verstellt. Bei positivem Wert von IP₀' wird der Kolben 43 nach links so lange verstellt, bis der Wert IP_n' auf Null (bzw. auf die eingestellte Unempfindlichkeilszone der Vorrichtung gesunken ist. Bei negativem Wert von f P_n' 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, welche die Dicke des Flachwalzguts beeinflussen, mit Ausnahme des Arbeitswakenbearbeitungsfehlers. Dieser Fehler ist um eine Größenordnung (und mehr) geringer als die Bearbeitungsfehler der Stützwalzen und ist die einzige prinzipieiHe Begrenzung der Genauigkeit beim Regeln der Dicke von Flachwalzgut. Zum Beseitigen dieser Begrenzung ist eine Vorrichtung zur Programmkorrektur des Einflusses der Arbeitswalzenbearbcitungsfehlir 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 Arbeitswalzen eine strenge Gesetzmäßigkeit hat, die sich bei jeder Walzcnumdrehung 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 weiden die Arbeitswalzen mit einer dem Walzendruck nahen Kraft aneinander-

zo gedrückt und durchgedreht. Der Druckmesser 23 registriert die Druckschwankungen im geschlossenen Hydrauliksystem, die durch das Schlagen der Arbeitswalzen hervorgerufen werden (Schlagen der Slützu-'alzen wird in diesem Falle vom Ständer absorbiert). Über die Steuereinrichtung 48 werden die Druckschwankungen in Abhängigkeit von der relativen Lage der Winkol der Arbeitswalzen in. der Einheit 49 gespeichert.

Während des Walzvorgangcs wird die elektrische Kopplung zwischen Druckmesser 23 und Speichereinheit 49 unterbrochen. In diesem Falle gelangen die den Druck kennzeichnenden Werte in Abhängigkeit von der relativen Lage der Winkel der Arbeitswalzen aus der Speichereinheit 49 in den Kode-Span- nungsumsetzer 51, 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 Korrekturzylinders 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 dieser Kanal den Flüssigkeitsinhalt des geschlossenen Hydrauliksystems zu korrigieren.

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

a) es sind keine Einschränkungen in der Rege lungsgenauigkeit infolge der Korrektur von gerüstbe dingten Störungen, wie z. B. Schlagen der Stützwal zcn, Schwankungen der Höhe und Steifheit de: Schmierkeils in den Lagern der Stützwalzen, Schla gen der Arbeitswalzcn, vorhanden;

b) es sind keine hochwertigen Meßdosen erforder lieh, da der Gesamtwalzdruck nicht gemessen win und nachfolgend die Druckzunahme, d. h. Druck Schwankungen im geschlossenen Hydrauliksysten direkt gemessen werden;

c) es werden an Stelle von leistungsfähigen schnell

wirkenden Stellmechanismen relativ leistungsschwache Stellmechanismen verwandt, die eine erfordert«™ Unempfindlichkeitszone bei der Tätigkeit leistungsstarker Stellmechanismen (z. B. Anstellspindel) zu-

wird der Einfluß von Fehlern bei der Tätig

keit der Stellmechanismen auf die Flachwalzgutdicke durch den Gerüstvorspannungskreis herabgesetzt;

e\ der Einbau der Einrichtung an in Betrieb befindlichen Wälzwerken 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 Seiten des Walzgerüstes zwischen den Auflagern der Axbeitswalzen 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 lokaie Erhöhung der Walzgerüststarrheit in dem dem Walzdruckabweichungsbereich 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 turn Vergleichen der gemessenen Druckabweichung mit der dem vorgegebenen positiven Rückführfaktor proportionalen Größe und ein an das Vergleichselement und an den mit dem 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 1, 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 Hydraulikzylirdern (41) steuert.

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

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4, da-

durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Regelung der Arbeitswalzenspreizkraft einen Spreizkrafteinsteller (40), einen eigenen Druckmesser (36) zum Messen des Drucks im hydraulischen Kraftzylinder (6) und eiuen 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 dei 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 Arbeitswalzenbearbeitungsfehler vorhanden ist, die eine in Abhängigkeit 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.