DE2249366A1

DE2249366A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontrolle und steuerung der breite eines gewalzten bandes

Info

Publication number: DE2249366A1
Application number: DE2249366A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Shida; Sukebumi Tsumura
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1971-10-11
Filing date: 1972-10-09
Publication date: 1973-04-19
Also published as: US3841124A

Description

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Dr.-lrif'J. R. LJ S ιϊ T Z Jr,

• München 22, siotadorfetr. ίο 81-19.-WP (19.495H) 9· 10.1972

HITACHI Ltd., Tokio (Japan)

Verfahren und Vorrichtung zur Kontrolle und Steuerung der Breite eines gewalzten Bandes

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kontrolle bzw. Steuerung der Breite eines gewalzten Bandes.

In der Vergangenheit sind beide Kanten eines warmgewalzten Bandes in einer Breite von 10 bis 20 mm durch eine Schneidmaschine vor dem Aufwickeln auf einen Haspel nach dem Walzen geschnitten worden. Dies geschah zum Erhalt einer gewünschten Breite des Walzbleches und zur Entfernung von sich während des Warmwalzens im Band ausgebildeten Kantenrissen und zur Verhinderung des Anwachsens der Risse oder des Abreißens des Walzbandes in einer Kaltwalζstufe.

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Seit kurzem wird jedoch ein Verfahren zur Vergrößerung der Menge an gewalztem Material angewendet, bei welchem ein Wälzband ohne Entfernen seiner Ränder, ein sogenanntes nicht getrimmtes Band, in einer Kaltwalzstufe behandelt wird. Da jedoch bei diesem Verfahren bis jetzt keine geeigneten Mittel zur wirksamen Steuerung der Breite des Walzbandes vorgesehen worden sind, ändert sich die Breite des nicht getrimmten Bandes im Bereich von 5 bis 15 mm, was zu verschiedenen Fehlern oder Beschädigungen in den folgenden Walzstufen führt. Da beispielsweise die Seitenführungen geringfügig weiter als die gewünschte Bandbreite gesetzt werden müssen, bewegt sich das Band in einer Zickzackbewegung, die nicht nur nachteilig für die Bandaufnahme ist, sondern auch zu einer ungenauen Steuerung der Bandbreite bei sich ändernden Walzdrücken führt. Vom Standpunkt einer automatischen Steuerung des Walzbetriebes hat diese Methode daher eine Anzahl von Nachteilen.

Die Erfindung befaßt sich mit der Beseitigung dieser oben beschriebenen Nachteile und hat den Zweck, die Plattenbreite eines Walzbandes in einer Warmwalzstraße durch Steuerung der Zwischengerüst-Spannung des Bandes zu kontrollieren.

Gegenstand der Erfindung ist eine einfach aufgebaute Kontrolleinrichtung zur genauen Steuerung der Änderung der Blechbreite eines gewalzten Bandes auf einen vorbestimmten Wert oder auf ein bestimmtes Änderungsverhältnis. Dabei besteht die Möglichkeit, auch die Blechstärke zu kontrollieren.

In der Zeichnung sind die erfindungsgemäOen Erkenntnisse in graphischen Darstellungen sowie Verschieden« Ausführungen und Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens

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dargestellt^ die Im folgenden ausführlicher beschrieben werden. Es zeigen: '* ■

Fig. 1 bis 4 graphische Darstellungen des Verhältnisses zwischen der Zwischen-Gerüstspannung und der Breitenänderung von verschiedenen Walzstahlbändernj

Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen des Grundprinzips der Erfindung;

Fig. 7 bis 9 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungen eines erfindungsgemäßen Blechbreiten-Steuergerätes gemäß der Erfindung;

Fig. 10 ein Beispiel für die praktische Anwendung eines Blechbreiten-Korrekturverfahrens j

Fig. 11 und 12 schematische Darstellungen des anderen Grundkonzeptes der Erfindung;

Fig. 13 bis i6 jeweils unterschiedliche Ausführungen

der erfindungsgemäßen Einrichtung in schematischer Darstellung.

In der Vergangenheit ist bisher kein Versuch unternommen worden, in einem Warmwalzwerk die positive Änderung' der Zwischen-Gerüstspannung eines Walzbandes zur Steuerung der Bandbreite heranzuziehen, wobei es jedoch allgemein "bekannt ist, die Blechstärke eines Walzbandes zu steuern, während umgekehrt die Zwischengerüstspannung des Bandes im wesent-

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lichen konstant gehalten wird. Dies ist darauf zurückzufüh ren, daß eine von einem Spannungswechsel abhängende Blechdickenänderung in Betracht gezogen wird.

Der Erfinder hat in intensiven Studien und Versuchen ein neues Blechbreiten-Kontrollverfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ermittelt, bei welchem neue über das herkömmliche Konzept hinausgehende Steuermittel eingesetzt werden, d. h. bei welchem die Zwischen-Gerüstspannung eines Walzbandes zwangsläufig ausgenutzt wird und das dadurch die Möglichkeit der, Steuerung der Blechbreite eines Walzbandes eröffnet. Der Erfinder hat das eindeutige Verhältnis zwischen der Spannung und der Blechbreitenänderung von verschiedenen Walzstahlbändern ermittelt und festgestellt, daß die Breite eines Walzbandes jedes Stahls einfach durch Änderung der Spannung im Walzband verändert werden kann. Die Erfindung geht von dieser Erkenntnis aus, weil sie eine äußerst wichtige Basis für den Erfinder zur Erreichung des erfindungsgemäßen Zieles darstellt.

Die Fig. 1 bis k zeigen die Ergebnisse der oben genannten Versuche. Fig. 1 zeigt das Verhältnis zwischen der Spannung und der Breitenänderung eines Walzbandes aus niedrig gekohltem Stahl; Fig. 2 von hoch gekohltem Stahl, Fig. 3 von 18-Cr-rostfreiem Stahl und Fig. h von i8-Cr-8-Nirostfreiem Stahl. Aus diesen Figuren geht hervor, daß eine Blechbreitenänderung im Bereich von 0,5 bis 1,5 % oder in anderen Worten eine Blechbreitenänderung von ca. 10 mm eines beispielsweise 1,0 m breiten Walzbandes sehr einfach durch Mittel einer relativ geringen Sρannungsänderung im Walzband erreicht werden kann. Diese Figuren zeigen weiter-

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hin, daß die angestrebte Blechb'reitenkontrolle in -zweckmäßiger Weise durch eine Spannungssteuerung nicht notwendiger= weise an allen Gerüsten, sondern nur an einem Gerüst dieses Walzwerkes durchgeführt werden kann» In diesem Fall wird be= vorzugt, daß die Zwiscfeengerüst-Spanaraagssteiierusig am vor-= deren Gerüst auf ein Kommando von einem Spanmmgsdetektor oder Breitenfühler vorgenommen wird* Die ZwischeHgerüst-Spannung wird durch eine Form-Walz© gesteuert, "deren Drehzahl geändert werden kann oder durch eine zusätzliche Spasmwalze. Am besten ist as» ein Kantsnbügel (looper) zwischen die hinteren Gerüste siir Aufrechterhaltung ©in©r x-ie it gehend konstanten Bandspannung

Ein weiterer wichtiger, vom Erfisider festgestellter Ge= sichtspunkt ist die Größe d©r Blschstärkenändsrung bei einer Änderung der Bandspannung. Ähnlich wie die Bandbreite äa~ dert sich auch die Bandstärke nur um ca, 1„0 fo b©i eingr" Spannungsänderung, d. h. die Bl®chstSE*k®Känderuag"b©ispi©ls= weise eines 10 mm dicken W&labaactes beträgt 100 Mikron₉ Χίο-bei ein derartiger Betrag der ®l©chstärk©ssäaderuag ia ToI©■> ranzbereich derartiger Walzstraßen liagt rand nicht g©steu©rt werden braucht. Wenn auch ein© s© g©-riage Dick©nämd©ruaig im einem nachfolgenden Walzgarüst korrigi©rt wird» fall© si© nachteilig ist, ist eine Blechstärkenäsadoruiag durch eias derartige Korrektur meist nicht notwendige Bas bedeutet« daß, obwohl die Blechstärken-Kox*:r®kturst©u©rung und di© Blechbreitenkorrekturstoiaerung theoretisch ironeinaiider abhängig sind, diese Korrekturwertd ssocla extrem gering und praktisch voneinander unabhängig sind» In besonderen Fällen können die Blechbreiteri~Kontrollei®m©xit© mit dam Blechstärken-Kontrollelementen zn einens Steiaarsysteni koiabimiert werden.

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Da ferner die Kurve des Verhältnisses zwischen der Bandspannung und der Bandbreite relativ steil ist, vgl. Fig. 1 bis 4» ist es vorteilhaft, die Bandbreite nicht durch Bestimmung der Bandspannurig, sondern durch Bestimmung der Bandbreite selbst zu steuern und dadurch die Drehzahl der Form-Walzen oder den Eingriff der Spannwalze am Walzband, wie oben beschrieben» zu steuern, um die Zwischengerüstspannung des Bandes zu ändern.

Bei der Steuerung der Blechbreite durch Steuerung der Zwischengerüstspannung des Walzbandes ist es vorteilhaft, diese Spannungssteuerung, wo es die Umstände erlauben, am vorderen Gerüst und die aus der Sρannungsänderung resultierende Korrektur der Blechstärkenänderung am rückwärtigen Gerüst vorzunehmen. Am besten 1st es, die Zwischengerüstspan.nu.ng in vorher bestimmter Abhängigkeit von einem Kommando des Blechbreitendetek'tors vorzunehmen, welcher an der Eintrittsseite des Gerüstes angeordnet ist. Falls somit die Zwischangerüstspannung nach Art der Rückkopplung durch ein Kommando eines an der Ausgangsseite des Gerüstes angeordneten Blechbreitendetektors gesteuert wird, ist eine genaue Breitensteuerung wegen der Ansprechverzögerung unmöglich. Für eine solche Voraussagesteuerung werden die Werte des Walzbandes, z. B. Blechbreite, Blechstärke, Stahltyp und Temperatur, zur Zufuhr in einen Rechner oder einen Berechnungskreis eingegeben, welcher einen Funktionsgenerator, einen Multiplikator, eine Addiereinrichtung etc. enthält. Eine notwendige Spannung, die einer Abweichung der Blechbreite von der gewünschten Blechbreit· entspricht, wird an der Eintrittsseite des Gerüstes bestimmt, um die Zwischengerüstspannung zu steuern. In diesem Fall ist es notwendig, das Verhältnis zwischen der Blechbreitenabwei-

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chung und der Blechspannung vorbei¹ im Rechner, od., dgl.» zu speichern, -welches zuvor in der in FIg₀ 1 bis 4 gezeigten Weise bestimmt ist, oder aber Eonstanten A₅ b und c einzugeben, die aus einer bestehenden'Beziehung bestimmt werden_e die durch die Gleichung festgelegt ist;

T = a (Al + b)^C - B . H ... (1)

JtJ

worin T die Blechspannung

AB die Blechbreitenabweichung B die Blechbreite
H die Blechdicke

bedeuten.

Die Zwischengerüstspannung wird vorzugsweise durch Änderung der Drehzahl der Formwalzen'oder durch eine gesonderte Spannrolle gesteuert und durch die Verwendung eines bekannten Bügels (looper) zwischen den hinteren Gerüsten zur Aufrechterhaltung einer weitgehend konstanten Blechspannung.

Das Grundprinzip der Erfindung wird anhand der Fig. 5 . und 6 beschrieben, welche schematische Darstellungen einer Warmwalζtandemstraße mit fünf Gerüsten A bis E sind. Die Walzstraße nach Fig. 5.enthält eine Spannwalze zwischen den ersten beiden Gerüsten, die in Kontakt mit einem Walzband 2 stehen, Bügel 3 von bekannter Ausbildung jeweils zwischen den anderen benachbarten Gerüsten zur Aufrechterhaltung einer weitgehend konstanten Bandspannung, einen Blechbreitendetektor k an der Ablaufseite des letzten Gerüstes E sowie einen Ring 5 und eine Führungsrolle 6.

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Im Walzgerüst nach Fig. 6 befindet sich ein Spannungsfühler 7 anstatt und an gleicher Stelle wie die Spannrolle gemäß Fig. 5, wobei die anderen Konstruktionsmerkmale die gleichen wie die der Walzstraße nach Fig. 5 sind. Hierbei wird die Zwischengerüstspannung des Walzbandes durch Änderung der Drehzahl der Formwalzen gesteuert.

Obwohl die Spannrolle bzw. der Spannungsfühler 7 bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich zwischen den ersten beiden Gerüsten angeordnet sind, können sie in gleicher Weise zwischen den anderen benachbarten Gerüsten vorgesehen werden. Es ist ferner offensichtlich, daß die Anordnung des Blechbreitendetektors nicht nur au? die Ablaufseite des letzten Gerüstes begrenzt ist.

Fig. 7 zeigt eine praktische Ausführung der Blechbreiten-Kontrollvorrichtung gemäß der Erfindung, die so ausgebildet ist, daß die vom Blechbreitendetektor k bestimmte tatsächliche Breite des Walzbandes mit einer vorbestimmten gewünschten Blechbreite in einem Vergleicher oder einen Rechner 10 verglichen wird und eine Spannungssteuervorrichtung 11 von einem der Blechbreitenabweichung entsprechenden Signal des Vergleichers oder Rechners betätigt wird, um die Spannwalze 1 zur Steuerung der Zwischengerüstspannung des Walzbandes zu'aktivieren.

Fig. 8 zeigt eine Ausführung, bei welcher nicht nur die Blechbreite durch Organe der ZwischengerUstspannung gesteuert wird, sondern bei der auch eine von dem Spannungswechsel herrührende Änderung der Blechdicke durch Drehzahlsteuergeräte 12A, 12B ... und die Depressionssteuergeräte 13A, 13B ... berichtigt wird, welche in Abhängigkeit von

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den Signalen des Blechbreitendetektors k und des Rechners 10 betätigt werden.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführung von gleicher Konstruktion wie die nach Fig. 8, wobei bei dieser jedoch die Spannwalze 1 nach Fig. 8 durch einen in derselben Lage angeordneten Spannungsfühler 7 ersetzt worden ist.

Fig. 10 zeigt eine weitere Ausführung, in welcher Spannwalzen 1, 15 und Spannungssteuergeräte 11, 16 in zwei Zwischengerüsträumen angeordnet sind und ein bestimmter Spannungssteuerbereich in den vorderen Spannungssteuergerät festgesetzt ist, so daß eine unzureichende Blechbreitenkorrektur vom hinteren Spannungssteuergerät vervollständigt werden kann.

Fig. 11 und 12.zeigen weitere Ausführungen, bei welchen der Blechbreitendetektor k an der Anlaufseite des Gerüstes A einer Warmwalztandemstraße mit fünf Gerüsten A bis B angeordnet ist. Xn Fig. 11 kennzeichnen das Bezugszeichen 1 eine zwischen den ersten beiden Gerüsten angeordnete Spannwalze in Kontakt mit einem Walzband 2, drei Bügel (loopers) bekannter Ausbildung zwischen den anderen Gerüsten zur Aufrechterhaltung einer weitgehend konstanten Bandspannung, 5 einen Auflaufhaspel und 6 eine Führungswalze, Die den Ausführungen nach den Fig. 5 und 6 gleichen Bauelemente sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet,

Die Ausführung nach Fig. 12 entspricht der in Fig. 11 gezeigten,, wobei jedoch die Spannwalze 1 in Fig. 11 durch den in der gleichen Lage angeordneten Spannungsfühler 7 er-

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setzt ist; die weiteren Konstruktionsmerkmale sind die gleichen wie die nach Fig. 11. Bei dieser Ausführung wird die Zwischengerüstspannung des Walzbandes durch Änderung der Drehzahl der Formwalzen gesteuert.

Obwohl die Spannwalze 1 und der Spannungsfühler 7 nur zwischen den ersten beiden Gerüsten angeordnet sind, können sie ebenso zwischen anderen Gerüsten liegen. Es ist ferner einleuchtend, daß die Lage des Blechbreitendetektors nicht nur auf die Einlaufseite des Gerüstes A begrenzt ist.

Fig. 13 zeigt eine praktische Ausführung des Blechbreiten-Steuergerätes gemäß der Erfindung, welches so ausgebildet ist, daß die Blechbreite des Valzbandes durch den Detektor k abgefühlt wird und eine Abweichung dieser ermittelten Blechbreite von der gewünschten zusammen mit der Blechbreite, der Blechdicke, der Stahlart und der Temperatur und den Beträgen der Konstanten a, b und c wie oben beschrieben zum Rechner 10 geführt werden, welcher ein dem Wert einer erforderlichen Spannung entsprechendes Signal sendet, um das Spannungssteuergerät 11 zu aktivieren, welches wiederum zur Steuerung der Zwischengerüstspannung des Walzbandes die Spannwalze 1 betätigt.

Fig. Ik zeigt eine Ausführung, bei welcher die Spannrolle 11 gemäß Fig. 13 durch einen an der gleichen Stelle angeordneten Spannungsfühler 7 ersetzt worden ist und bei der ferner nicht nur die Blechbreite mittels der Zwischengerüstspannung gesteuert wird, sondern bei der ebenso die durch die Spannungsänderung erzeugte Blechdickenänderung durch die Geschwindigkeitssteuergeräte 12A, 12B und die Depressionssteuergeräte 13A, 13B berichtigt wird, welche durch ein Signal des Rechners 10 betätigt werden«

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Pig. 15 zeigt eine Ausführung, bei welcher ein weiterer Blechbreitendetektor V in einem anderen Zwischengerüst*- raum vorgesehen ist, um sicherzustellen, daß das Verhältnis zwischen der Blechbreitenabweichung und der Spannung ausreichend ist.

Fig. 16 zeigt beispielhaft ein Steuersystem zur Korrektur des Ergebnisses der Blechbreitenbereichtigung für den Fall, daß diese Blechbreitenberichtigung inkorrekt ist odernicht ausreicht, wobei die notwendige Spannung aus der oben gegebenen Gleichung bestimmt wird, welche basiert auf der Abweichung der vom Detektor h festgestellten Blechbreite von der gewünschten Blechbreite und den Konstanten a, b und c sowie aus der Blechbreite, der Blechdicke, dem Stahltyp und der Temperatur, um die Zwischengerüstspannung des Walzbandes zu steuern," wobei die Blechbreite des Wälzbandes wiederum bestimmt wird durch den Breitendetektor 4' für einen Vergleich mit der gewünschten Blechbreite zur eventuell notwendigen Korrektur der Konstanten a, b und e«

Claims

Patentansprüche

ι 1. !Vorrichtung zur Steuerung der Blechbreite von Walzbändern in Warmwalζtandemstraßen mit einer Vielzahl von WalzgerUsten, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eine Einrichtung (i) zur Aufbringung einer Spannung auf ein warmgewalztes, die WalzgerUste (A - E) durchlaufendes Band (2) vorgesehen ist, welches dabei die Blechbreite des Walzbandes steuert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannwalze (i) zum Aufbringen der Bandspannung vorgesehen ist*
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Spannung eine Einrichtung (12 A - E) zur Steuerung der Drehzahl von zusammenwirkenden Formwalzen vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (7) zum Messen der Spannung eines Walzbandes (2), ein Simulator zum Aussenden eines der vorbestimmten Spannung entsprechenden Signals, eine Vergleicheeinrichtung (10) zum Vergleichen des Signals der Meßeinrichtung mit dem Signal des Simulators und zur Erzeugung eines der Spannungsabweichung entsprechenden Signals sowie Mittel zur Leitung dieses Signals von der Vergleichseinrichtung zur Band-Spann-Vorrichtung (12) vorgesehen sind.

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5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für eine Warmwalz-Tandemstraße mit mindestens drei Walζgerüsten, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (i) zum Aufbringen der Spannung auf das Wälzband (2) zwischen dem ersten und dem zweiten Walzgerüst angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch.gekennzeichnet, daß Bügel (3) (looper) zur Aufrechterhaltung einer weitgehend konstanten Spannung des Walzbandes (2) vorgesehen sind, welches zwischen den hinteren Walzgerüsten nach Steuerung der Blechbreite durch die Spanneinrichtung durchläuft, sowie Mittel (4) zum Messen der Blechbreite des Walzbandes, erste Mittel zur Erzeugung eines der Sollbreite entsprechenden Signales, zweite Mittel zur Erzeugung eines Abweichungssignals, welches mit dem Sollsignal verglichen wird und Mittel zum Addieren dieses Abweichungssignals als ein Kompensationssignal zu den Spannmitteln»
7'· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Simulieren der gewünschten, auf das Walzband aufzubringenden Spannung unter Heranziehung von verschiedenen Faktoren des Walzbandes und des Abweichungssignals sowie eine Einrichtung zum Leiten eines Signals von der Simuliereinrichtung zur Spanneinrichtung.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Simulieren der gewünschten auf das Band aufzubringenden Spannung und des gewünschten Depressionsverhältnisses aus verschiedenen Faktoren des Walzbandes und einem Signal der Spannungsmeß-

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einrichtung, sowie Mittel zum Übertragen eines Signales von der Simuliereinrichtung zu einem VaIzgeschwindigkeitseteuergerät und zu einein Walzdepressions-Steuergerät vorgesehen
sind.
9. Verfahren zur Steuerung der %echbreite eines Walzbandes, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannung auf das
Wälzband aufgebracht wird, um dadurch das Änderungsverhältnis der Blechbreite des Walzbandes in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 % zu steuern.
10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß nach der Steuerung der Blechbreite des Walzbandes im
Bereich von 0,5 bis 1,5 ^ auch die Blechdicke cies Walzbandes gesteuert wird.

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