DE2332570A1

DE2332570A1 - Mit konstanter drehzahl angetriebenes kontinuierliches walzwerk

Info

Publication number: DE2332570A1
Application number: DE2332570A
Authority: DE
Inventors: Hugh Sickner Maxwell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-06-28
Filing date: 1973-06-27
Publication date: 1974-01-17
Also published as: FR2190537B3; IT989426B; JPS4956865A; US3762194A; BR7304500D0; FR2190537A1; GB1419814A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein neuartiges kontinuierliches
Tandem-Walzwerk und auf ein Verfahren zur Regelung des Materialstromes durch ein derartiges Walzwerk. Genauer gesagt, bezieht
sich die Erfindung auf ein kontinuierliches Tandem-Walzwerk, bei dem änderungen in der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor konstanter Drehzahl an einem stromaufwärts gelegenen Walzgerüst verwendet werden, um - falls notwendig - die Walzstellung des stromabwärts gelegenen Zwischengerüstes einzustellen, um einen kleinen
Zug in dem gewalzten Band nach dem Einführen am stromabwärts gelegenen Walzgerüst zu erhalten.

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Kontinuierliche Tandem-Walzwerke, d.h. Walzwerke, bei denen ein Band aus gewalztem Material sich gleichzeitig über zahlreiche Walzgerüste bzw. Ständer erstreckt, werden typischerweise durch Gleichstrommotoren veränderlicher Drehzahl angetrieben, um eine änderung der Drehzahl des Antriebsmotors an einem Walzgerüst nach dem Abtasten des Zuges in dem gewalzten Metall zwischen den Walzgerüsten zu gestatten. Aufgrund der erheblichen Kosten von Motorantrieben mit einstellbarer Drehzahl relativ zu Motorantrieben konstanter Drehzahl ist häufig versucht worden, bei Walzwerken Motorantriebe konstanter Drehzahl für die Walzgerüste zu verwenden, wo immer dies möglich war. In einem Tandem-Walzwerk konstanter Drehzahl kann sich jedoch ein Zug in dem gewalzten Metall aufbauen, der zu einer unerwünschten Verkleinerung der Metallbreite führt, oder ein Druck kann die Tendenz vergrössern, dass Stauchungen in dem gewalzten Metall erzeugt werden. Zug oder Druck von dickem Material ist schwierig zu messen. Deshalb sind Motorantriebe konstanter Drehzahl für Walzwerksgerüste normalerweise nur in Vorwalzwerken verwendet worden, bei denen die Walzwerksgerüste in einem Abstand angeordnet werden können, der es gestattet, dass zu einer bestimmten Zeit ein Metallstück nur durch ein Walzgerüst geführt wird. Eine derartige Beabatandung der Walzwerksgerüste beansprucht jedoch eine grosse Betriebsfläche, was wiederum zu den Vorschlägen geführt hat, für das vorletzte Walzgerüst in einem Vorwalzwerk konstanter Drehzahl Antriebe mit veränderlicher Drehzahl zu verwenden, um eine enge Beabstandung der letzten zwei Walzgerüste durch Drehzahlsteuerung des Gleichstrom-Antriebsmotors zur Zugregelung zu gestatten. Hybride Wechselstrom/Gleichstrom-Tandemwalzwerke des vorgenannten Typs sind jedoch teurer als ein vollständig mit konstanter Drehzahl angetriebenes Walzwerk, und es ist eine erhebliche Grundfläche zwischen dem zwei Walzgerüste aufweisenden hybriden Walzwerk und dem vorhergehenden, ein einziges Wechselstrom-Walzgerüst aufweisenden Walzwerk erforderlich.

Zwar ist das allgemeine Konzept des adaptiven Einführens bzw. Einfädeins, d.h. der Einstellung vorbestimmter Einstellparameter für ein stromabwärts gelegenes Walzwerksgerüst im Hinblick auf

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gemessene Abweichungen von vorausgesagten Werten, die während des Einführens eines stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes beobachtet werden, bekannt (s. US-PS Reissue 26 996). Trotzdem haben bekannte Walzwerke, die adaptive Einführtechniken anwenden, normalerweise Gleichstromantriebe für die Walzgerüste und Schlingenspanner bzw. Umwälzer von Tensiometern zwischen den Walzgerüsten verwendet, um den Zug zu messen. Gleichstromantriebe sind nicht nur relativ teuer, was vorstehend bereits erwähnt wurde, sondern Schleifenspanner (loopers), die so bemessen sind, dass sie die Steifheit und das Gewicht einer zwischen zwei Gerüsten befindlichen Brammenlänge aufnehmen, sind massiv und darüber hinaus teuer mit dem Erfordernis, dass sie beträchtlichen Raum zwischen den Walzgerüsten zur Installation und Wartung der Schiingenspanner benötigen.

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kontinuierliches Tandemwalzwerk, das vollständig durch Antriebsmotoren konstanter Drehzahl ohne Umwalzer oder Tensiometer angetrieben wird, und ein Verfahren zum Walzen von plattenförmigem Metall darin zu schaffen.

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden allgemein durch Verwendung eines Walzenspalt-Regelsystems gelöst, bei dem die änderung in der Antriebsleistung für einen Antriebsmotor mit im wesentlichen konstanter Drehzahl von einem Walzwerksgerüst, wenn das nächste stromabwärts gelegene Walzgerüst eingefädelt wird, beobachtet wird, um die Walzenstellung des stromabwärts gelegenen Gerüstes einzustellen, damit die beobachtete Leistungsänderung kompensiert wird. Somit beinhaltet das Verfahren der Reduzierung der Dicke eines Bandes oder einer Bramme bzw. eines Blockes aus deformierbarem Material erfindungsgemäss, dass jedes von wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten in einem zahlreiche Walzgerüste aufweisenden kontinuierlichen Walzwerk mit Motoren im wesentlichen konstanter Drehzahl angetrieben wird und die Leistungszufuhr zum Antriebsmotor des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes der aufeinanderfolgende··" "'nlzgerüste gemessen wird, um die Abweichung von einem gege-

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benen Referenzwert der Leistungszufuhr zum Motor nach dem Einführen des Bandmaterials durch das unmittelbar benachbarte stromabwärtige Walzgerüst zu messen. Die Walzen des stromabwärts gelegenen Walzgerüstes werden dann im Hinblick auf die gemessene Abweichung der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes eingestellt, um die Leistung zum stromaufwärts gelegenen Motor auf einer vorbestimmten Relation im Verhältnis zum Referenzwert zu halten. Vorzugsweise wird auch die Walzkraft an dem stromaufwärts gelegenen Walzgerüst gemessen, um eine anfängliche Grobeinstellung der Walzen des stromabwärts gelegenen Gerüstes im Hinblick auf eine beobachtete Abweichung der Walzkraft an dem stromaufwärts gelegenen Gerüst von einem vorausgesagten Wert während des Einfädeins des stromaufwärts gelegenen Gerüstes zu gestatten.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 ist eine vereinfachte Darstellung von einem kontinuierlichen Tandem-lTalzwerk gemäss der vorliegenden Erfindung, das mit konstanter Drehzahl angetrieben wird.

Figur 2 ist eine vereinfachte Darstellung von einem bevorzugten kontinuierlichen Tandem-Walzwerk, bei dem ein Computer verwendet wird, um das Walzen gemäss der vorliegenden Erfindung zu regeln.

Figur 3 ist ein Flussdiagramm und stellt die Verwendung der Walzkraft an einem stromaufwärts gelegenen Gerüst zur Grobeinstellung der Walzöffnung des unmittelbar stromabwärts gelegenen Walzgerüstes vor dem Einführen des Bandes durch das stromabwärts gelegene Walzgerüst dar.

Figur 4 ist ein Flussdiagramm und stellt die Verwendung der Leistungsänderung des Antriebsmotors an dem stromaufwärts gelegenen Walzgerüst zur präzisen Einstellung der WaIz-

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öffnung des stromabwärts gelegenen Gerüstes nach dem Einführen des Bandes durch das stromabwärts gelegene Walzgerüst dar.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemässes kontinuierliches Walzwerk 10 dargestellt, das insgesamt drei Tandem-Walzgerüste R3, R4 und R5 aufweist, die die letzten drei Walzgerüste eines Vorwalzwerkes bilden, das zur stufenförmigen Reduzierung der Dicke einer Bramme SL verwendet wird. Typischerweise gehen den Walzgerüsten R3 - R5 ein im Abstand angeordnetes vertikales Zunderbrechgerüst, ein horizontales Zunderbrechgerüst und die ersten zwei Gerüste des Vorwalzwerkes voraus. Da jedoch die Länge der Bramme SL in den Zunderbrechgerüsten und den ersten zwei Gerüsten des Walzwerkes normalerweise nicht übermässig ist, sind diese vorhergehenden Gerüste im allgemeinen an zweckmässig beabstandeten Stellen entlang dem Walzwerk angeordnet. "Deshalb ist in Figur 1 aus Gründen der Klarheit nur das Vorgerüst R2 der vorhergehenden Walzgerüste dargestellt. Jedes der Tandem-Walzgerüste R3, R4 und R5 wird durch eine im wesentlichen konstante Drehzahl aufweisende Motoren DM3, DM4 und DM5 angetrieben, wobei der Massefluss des Materials durch das Gerüst R4 im wesentlichen angepasst ist an den Massefluss durch das Walzgerüst R3 nach dem Einführen in das Walzgerüst R4 und wobei der Massefluss des Materials durch das Walzgerüst R5 im wesentlichen angepasst ist an den Massefluss durch das Walzgerüst R4 nach dem Einführen in das Walzgerüst R5. Dies geschieht durch Abtasten einer Abweichung von einem Referenzwert der Leistungszufuhr zu dem Antriebsmotor des benachbarten stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes und durch Vornahme einer automatischen Walzspalteinstellung. Beispielsweise werden bei der Messung einer Abweichung von dem Referenzwert der Leistung zum Motor DM3 des Walzgerüstes R3, wenn das unmittelbar benachbarte stromabwärts gelegene Walzgerüst R4 mit der Bramme SL gefüllt wird, die Schrauben SC4 des stromabwärts gelegenen Walzgerüstes R4 um einen Betrag verstellt, um die erforderliche änderung im Spalt zu erzeugen, damit die Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM3 innerhalb zulässiger Toleranzen zum Referenzwert zurückkehrt. Es wird deutlich, dass ein konstanter Massenfluss von jedem Ge-

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rüst einer Tandemkombination von Walzgerüsten eine Konstanz des Zuges oder Druckes zwischen den V/alzgerüsten impliziert. Durch Schaffung einer Walzspalteinstellung, die einen Zug zwischen den Walzgerüsten von null oder nahezu null sicherstellt, weist der anfängliche Walzvorgang einen im wesentlichen konstanten Massenfluss an jedem Walzgerüst auf.

Der Aufbau des Walzwerkes umfasst konventionell strukturierte Walzgerüste, wobei jedes Tandemgerüst von oberen und unteren Arbeitswalzen WR und Stützwalzen BR gebildet wird, um die Dicke der Bramme oder des Blockes SL zu reduzieren, wenn diese durch den Spalt zwischen den sich gegenüberliegenden Arbeitswalzen hindurchläuft. Kraftmessdosen LC3 - LC5 werden unter den unteren Stützwalzen von jedem Walzgerüst verwendet, um die Walzkraft an dem Walzgerüst zu messen, während Schraubenantriebe SD3 - SD5, beispielsweise kommerziell verfügbare Antriebe mit 200 PS, 1030 U/min und 450 Volt_; zusammen mit einer aus Halbleitern aufgebauten Versorgung und einer Magnetkupplung, an entgegengesetzten Enden von jeder Walze angeordnet sind, um die Schrauben SC3 SC5 um einen Winkel zu drehen, der zur Justierung der Arbeitswalzen der entsprechenden Gerüste an einer Stelle erforderlich ist, um die Bramme um einen vorbestimmten Betrag in jedem Gerüst zu reduzieren. Die kontinuierlichen Tandem-Walzgerüste R3 - R5 sind relativ zueinander in einem derartigen Abstand angeordnet, dass sich die Bramme SL während eines typischen Walzprogrammes zwischen wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten erstreckt, beispielsweise den Gerüsten R3 - R4. Die in Fig.l dargestellten Walzgerüste sind in einem derartigen Abstand angeordnet, dass sich die Bramme gleichzeitig zwischen den letzten drei Gerüsten des Tandem-Walzwerkes erstreckt.

Die Antriebsmotoren DM3 - DM5 sind erfindungsgemäss eine im wesentlichen konstante Drehzahl aufweisende Antriebsmotoren, d.h. Motoren, die über dem erwarteten Lastbereich nach dem Einführen der Bramme SL eine Drehzahländerung von weniger als 1% aufweisen. Vorzugsweise ist jeder der Antriebsmotoren ein Synchronmotor mit einer zum Antrieb der Arbeitswalzen erforderlichen Nennleistung,

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d.h. etwa 10.000 PS, obwohl auch irgendein Wechselstrommotor verwendet werden kann, der einen begrenzten Drehzahlabfall mit der Last aufweist. Die Antriebsmotoren mit im wesentlichen konstanter Drehzahl sind mit den Arbeitswalzen über ein geeignetes Übersetzungsgetriebe GR3 - GR5 verbunden,um die Walzenoberflächengeschwindigkeit zu erzeugen, die zum Walzen der Bramme SL mit einer gewünschten Rate erforderlich ist. Typischerweise kann ein übersetzungsverhältnis von etwa 16:1, 10:1 und 6:1 verwendet werden, um die Walzgerüste R3, R4 bzw. R5 anzutreiben.

Zur Inbetriebsetzung des Walzvorganges wird das Walzprogramm, das zur Erzeugung der gewünschten Ausgangsdicke der Bramme SL erforderlich ist, aus den bekannten Abmessungen der in das Walzwerk eintretenden Bramme, der Temperatur der Bramme und der bekannten Metallurgie der Bramme berechnet, wobei bekannte Massenströmungsprinzipien angewendet werden, wie sie in der bereits erwähnten US-PS 26 996 im einzelnen beschrieben sind. Um beispielsweise eine Ausgangsdicke von etwa 3 cm (1,17 Zoll) aus dem fünf Gerüste aufweisenden Vorwalzwerk mit einem drei Gerüste aufweisenden, eng gekoppelten Vorwalzer zu erzeugen, wie es in Fig". I gezeigt ist, kann das Walzprogramm für die letzten drei Walzgerüste (bei denen die vorliegende Erfindung angewendet wird) wie folgt aussehen:

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Tabelle 1
Vorwalzplan der eng gekoppelten letzten drei Walzgerüste

Eingangsdicke Breite

10,9 cm 127 cm

Arbeitswalzendurchmesser
Federmodul M

= 53,3 cm
=29,4 · 10⁽

Walzkraft

O CO OO

Walz- Ausgangsdicke Brammen- ungedehnte

gerüst Γ "Ι λ, _Ί, \ geschwin- Walzenöffnung Ckg/cm²J LcmJ(Zoll) 5_{igkeit fcra}j * (pji)

Ccm/minJ (Zoll) (■?uß/min)

[kg/cm²]
(psi)

Einheitsreduzierung
(pro Einheit)

R3 6,85 (2,70) 103 (338) 6,5 (2_;56OO) 57D4 (82351) 870 (12370) 0,375

R4 4,44 (1,75) 160 (524) 4,13(1,6272) 5074 (72195) 907 (12900) 0,375

R5 2,97 (1,17) 239 (783) 2,68(1,0549) 4759 (67691) 998 (14200) 0,375

k ist die mittlere Streckspannung des gewalzten Materials.

Dann werden die Schrauben der V/alzgerüste eingestellt, um die gewünschte Dicke an jedem Walzgerüst zu erzeugen, wobei die Genistdehnung berücksichtigt wird (sie wird in konventioneller Weise aus empirisch abgeleiteten Kurven ermittelt, die die 'Änderung der Walzdehnung mit der Walzenkraft zeigen).

Kurz nachdem die Bramme SL in das Walzgerüst R3 eingetreten ist, wird die Walzkraft an dem Walzgerüst durch die Kraftmesszelle LC3 gemessen, und die gemessene Walzkraft wird in einer Vergleichsschaltung 25 mit einem Signal aus einer Potentiometerschaltung 15 verglichen, das der vorausgesagten Walzkraft entspricht, die für das Walzgerüst berechnet wurde, um die Differenz zwischen den zwei Grossen zu ermitteln. Bei der Berechnung der vorausgesagten Walzkraft für das Walzgerüst können beispielsweise die Techniken angewendet werden, wie sie in dei* bereits erwähnten US-PS 26 996 beschrieben sind. Dieses Kraftdifferenzsignal wird dann dazu verwendet, die Schrauben SC4 an dem nächstfolgenden Walzgerüst einzustellen. Da nur eine einzige Einstellung der Schrauben SC4 erforderlich ist, um Abweichungen zwischen der berechneten Kraft und der tatsächlichen Kraft zu kompensieren, ist zwischen die Vergleichsschaltung 25 und den Schraubenantrieb für das nächstfolgende Walzgerüst eine Blockierschaltung 26 geschaltet. Die Blockierschaltung ist so getriggert, dass sie ein einziges Schraubeneinstellsignal nur nach dem Abtasten oder dem Eintritt des Kopfendes der Bramme SL in das Walzgerüst R3 (was durch eine Differentiatorschaltung 27 und einen Schwellwert-Detektor 28 ermittelt wird) und nach einer Verzögerung von beispielsweise 0,3 sek in einer Verzögerungsschaltung 29 durchlässt, um den Oszillationen bzw. Pendelungen des Synchronmotors und den mechanischen Vibrationen des Walzwerkes, die im Augenblick des Einfahrens auftreten, einen gewissen Zeitraum zu geben, um abzuklingen und sicherzustellen, dass sich der Abschnitt der den Yialzspalt durchlaufenden Bramme genügend weit hinter dem Kopfende befindet, damit sie ihre volle Breite erlangt hat und eine genaue Anzeige der Walzkraft erzeugt wird. Zwischen dem Schwellwertdetektor 28 und der Verzögerungsschaltung 29 ist ein bistabiler Umschaltkreis 24 angeordnet, um die Blockierschaltung 26 nur bei

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jedem zweiten Signal aus der Verzögerungsschaltung zu triggern, um eine Einstellung der Schrauben zu verhindern, wenn das Hinterende der Bramme das Walzgerüst verlässt (wie es im folgenden noch näher beschrieben werden wird).

Die Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM3 wird durch einen Leistungswandler PT3 gemessen, der ein Ausgangssignal, das in einer Leistungsspeicherschaltung 31 gespeichert ist, bei Betätigung der Speicherschaltung nach einem festen Intervall erzeugt, nachdem die Bramme in den Walzspalt des Gerüstes R3 eingetreten ist. Um dies zu erreichen, kann das Ausgangssignal aus der Verzögerungsschaltung 29 zur Triggerung der Speicherschaltung 31 verwendet werden, um ein Signal zu speichern, das proportional zur Leistungszufuhr im Antriebsmotor DM3 ist, wenn sich die Bramme SL zwischen den Arbeitsrollen WR vor dem Einführen des Vorderendes der Bramme in die Arbeitswalzen des Gerüstes R4 befindet. Der gespeicherte Wert der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM3 wird dann in der Vergleichsschaltung 36 mit der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor nach dem Einführen in das Gerüst R4 verglichen, um ein Differenzsignal zu erzeugen, das dem Schraubenantrieb SD4 zugeführt wird(über einen bistabilen Umschaltkreis 30, der durch das Ausgangssignal aus der Verzögerungsschaltung 29 in seine geschlossene Stellung gebracht wird), um die Schrauben am Walzgerüst R4 kontinuierlich um einen Betrag zu verstellen, der erforderlich ist, damit die Leistungszufuhr zum Motor DM3 innerhalb einer zusätzlichen Toleranz auf den gespeicherten Referenzwert zurückkehrt. Weiterhin wird eine Verstärkerschaltung 61 in der Leistungsregelschaltung für die Schraubeneinstellung verwendet, um den Betrag der Schraubenstellungänderung für eine gegebene Leistungsänderung einzustellen. Da die Differenz in der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM3 vor und nach dem Einfädeln des Walzgerüstes R4 hauptsächlich aus Zug oder Druck in der Bramme SL zwischen den eingeführten Walzgerüsten resultiert, stellt die Einstellung der Schrauben an dem stromabwärts gelegenen Walzgerüst, um die Antriebsleistung an dem stromaufwärts gelegenen Walzgerüst auf oder nahe den Leistungswert vor dem Einführen der Bramme in das stromabwärts gelegene Walzgerüst zurückzubringen,

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eine Rückkehr zu einem Zug in der Bramme von im wesentlichen null picher.

In ähnlicher Weise wird die Abweichung zwischen der vorausgesagten Walzkraft am Gerüst R4 und der tatsächlich gemessenen Walzkraft an dem Y/alzgerüst ein kurzes Intervall nach dem Einführen des Walzgerüst 114 (und. vor dem Einführen des Gerüstes Π5) zum Schraubenantrieb SD5 geleitet,um die Schrauben am Walzgerüst R5 vor der Ankunft der Bramme SL am Walzgerüst R5 einzustellen. Die Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM4 wird ebenfalls durch einen Wandler PT4 gemessen und in einer Speicherschaltung 41 gespeichert, um anschliessend mit der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor nach dem Einfädeln des Walzgerüstes R5 in der Vergleichsschaltung 46 verglichen zu werden, um ein Differenzsignal zu erhalten, das dem Schraubenantrieb SD5 zugeführt wird. Durch dieses Differenzsignal werden die Arbeitswalzen am Walzgerüst R5 um einen Betrag verstellt, damit die Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM4 auf oder nahe zum Ursprungswert vor dem Einfädeln des Walzgerüstes R5 zurückkehrt.

Wenn das Hinterende der Bramme SL das Walzgerüst R3 verlässt, erzeugt die Kraftmesszelle LC3 ein schnell absinkendes Ausgangssignal, das durch den Differentiator 27 und den Schwellwertdetektor 28 abgetastet wird, um den bistabilen Schaltkreis 24 in einen alternativen Arbeitsmodus umzuschalten, wodurch die Triggerung der Blockierschaltung 26 unwirksam gemacht wird, um eine weitere Einstellung der Schraubenantriebe am Walzgerüst R4 zu sperren. Das Ausgangssignal aus dem Schwellwertdetektor 28 dient auch zur Triggerung des bistabilen Schaltkreises 30 in eine offene Position, wodurch eine weitere Änderung des Schraubenantriebes SD4 mittels der Vergleichsschaltung 36 verhindert wird. In ähnlicher Weise wird das Ausgangssignal von der Kraftmessdose LC4 nach dem Austritt des Hinterendes der Bramme SL aus dem Walzgerüst durch den Differentiator 47 und den Schwellwertdetektor 48 abgetastet, um den Umschaltkreis 40 zu aktivieren, der jede weitere Korrektur der Schraubenantriebe des Gerüstes R5 verhindert.

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Unerwartete Zeitverzögerungen in der Brammenbewegung zwischen den Walzgerüsten R2 und R3, die zu einem Einführen bei einer niedrigeren Brammentemperatur führt, erfordern eine gewisse Reduzierung der vorher eingestellten Walzspalten, um den ursprünglichen Dickenverminderungsplan einzuhalten, und sie können auf Grund des erhöhten Widerstandes der Bramme gegenüber Deformation eine grössere Schraubenstellungsänderung für einen gegebenen Betrag der Spaltänderung nach dem Einführen erfordern. Demzufolge wird die Zoit, die das Kopfende der Bramme benötigt, um von dem Vorwalzer R2 zum ersten Tandem-Vorwalzgerüst R3 zu wandern, gemessen, beispielsweise durch thermische Abtastvorrichtungen Tl und T2, die an in Längsrichtung beabstandeten Stellen entlang der Brammenbahn zwischen den Vorwalzgerüsten R2 und R3 angeordnet sind, um ein Zoitdifferenzsignal aus der Zeitsteuerschaltung 60 zu erzeugen. Dieses Zeitdifferenzsignal wird dazu verwendet, den vorgewählten Spalt des Walzgerüstes R3 vor dem Einführen des Bandes bzw. der Bramme einzustellen. Ferner wird das Zeitdifferenzsignal dazu verwendet, nötigenfalls die Verstärkung der Signale aus den Vergleichsschaltungen 36 und 46 einzustellen, beispielsweise durch änderung des Verstärkungsfaktors der Verstärkerschaltungen 61 bzw. 62, wobei empirisch oder mathematisch ermittelte Relationen von verstrichener Zeit zu Temperatur, Temperatur zu Streckfestigkeit, Streckfestigkeit zu Walzkraft und Walzkraft zu Schraubenstellungsänderung pro Einheit der Spaltänderung verwendet werden, um die quantitativen Einstellungen festzulegen.

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt, bei dem ein Computer C, beispielsweise ein Allzweck-Digitalcomputer oder eine Computervorrichtung mit gespeichertem Programm, verwendet wird, um sowohl den anfänglichen Walzplan für die Bramme SL in dem gesamten Walzwerk zu berechnen als auch die Schrauben an den Walzgerüsten R3 - R5 gemäss der vorliegenden Erfindung einzustellen. Somit wird der Computer zunächst durch den Operator mit die Bramme betreffenden Informationen gefüttert, wie beispielsweise den Brammenabmessungen beim Eintritt in das Vorwalzwerk, die gewünschte Ausgangsdicke aus dem Walzgerüst R5 und der Metallurgie der Bramme. Der Computer

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berechnet dann einen Walzplan und von dem Computer werden Signale an die Schraubenantriebe geschickt, um die gewünschte Reduktion der Bramme an jedem Walzgerüst zu erzeugen. Wenn die Bramme SL aus dem Walzgerüst R2 austritt, wird die Temperatur der Bramme (die durch ein Pyrometer P gemessen ist) zum Computer C geleitet, um eine Einstellung der Schrauben an jedem stromabwärts gelegenen Walzgerüst zu gestatten, falls die Temperatur der Bramme von der vorausbestimmten Temperatur für die Bramme abweichen sollte. Die Ausgangssignale aus den thermischen Abtastvorrichtungen Tl, T2 werden ebenfalls dem Computer C zugeführt, damit der Computer die Durchlaufzeit der Bramme von dem Walzgerüst R2 zum Walzgerüst R3 berechnen, den resultierenden Temperaturabfall berechnen und ein Signal berechnen und zum Schraubenantrieb SD3 schicken kann, damit der Spalt des Walzgerüstes Π3 vor dem Einführen der kälteren Bramme herabgesetzt w,ird. In ähnlicher Weise werden die Walzkraft an jedem Walzgerüst, die durch Kraftmesszellen LC3 - LC5 gemessen wird, und die Leistungszufuhren zu den eine im wesentlichen konstante Drehzahl aufweisenden Wechselstrom-Antriebsraotoren DM3 - DM5, die durch.Potentiometerschaltungen PT3 - PT5 gemessen werden, zum Computer geleitet, um eine weitere Einstellung des Walzenspaltes an dem ersten Wechselstrom-Walzgerüst nach dem Einführen, falls dies erwünscht ist, eine Einstellung der Walzenspalten an stromabwärts gelegenen Walzgerüsten während des Einführens, um etwa bei null liegende Zugbeanspruchungen zwischen den Walzgerüsten zu erhalten, und eine spätere geringfügige Einstellung an irgendeinem oder allen Walzspalten zu gestatten, um eine zulässige Leistungsverteilung zwischen den verschiedenen Walzgerüsten einzuhalten.

Wie aus dem Fliessbild gemäss Fig. 3 ersichtlich ist, wird die Walzkraft am Walzgerüst R3 durch die Kraftmesszelle LC3 kontinuierlich gemessen. Es erfolgt dann eine Feststellung durch den Computer, ob sich die Bramme zwischen den Walzen des Gerüstes befindet. Dies kann beispielsweise durch Abtasten einer starken Erhöhung des Ausgangssignales aus der Kraftmesszelle geschehen. Wenn dieser Signalanstieg beobachtet wird, wird die gemessene Walzkraft mit der berechneten Walzkraft für das Walzgerüst ver-

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glichen. Jede Diskrepanz zwischen der tatsächlich gemessenen Walzkraft und der berechneten Walzkraft wird dann durch Einstellung des Schraubenantrxebes SD4 am Walzgerüst Π4 gemäss der folgenden Gleichung kompensiert:

AS = k£h = -~—£ (-AF)

Darin ist:

Δ S die Schraubeneinstellung, die durch den Schraubenantrieb erzeugt wird,

k ein Skalenfaktor, der grosser als 1 ist,

Δ h die Einstellung des durch die Schraubeneinstellung zu erzeugenden belasteten Walzenspaltes, die im wesentlichen gleich der Einstellung der Ausgangsdicke des gewalzten Materials ist,

M der Federmodul der Walzvorrichtung und

A F die Differenz zwischen den gemessenen und berechneten Walzkräften.

Die Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM3 des Walzgerüstes R3, die durch den Wandler TR3 ermittelt wird, wird ebenfalls, dem Computer C zugeführt, und der Computer wiederholt die Messungen, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, bis das Vorhandensein der Bramme zwischen den Walzen des Walzgerüstes beobachtet wird, was beispielsweise durch eine rasche änderung in der Eingangsleistung zum Antriebsmotor geschehen kann. Nach der ersten Beobachtung, dass sich die Bramme zwischen den Walzen befindet, und einer Verzögerung von 0,3 sek, damit sich die Bramme vollständig in dem Spalt befindet, ohne jedoch bereits in das Walzgerüst R4 einzutreten, wird die gemessene Motorleistung in dem Computer C gespeichert. Diese gespeicherte Leistung wird dnn festgehalten und mit einer gemessenen Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM3 verglichen, nachdem die Bramme in das Walzgerüst R4 eingeführt ist, um ein Differenzsignal zu erzeugen, das zur Einstellung der Schrauben SC4 des Walzgerüstes R4 verwendet wird, um die gemesse-

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ne Leistungszufuhr zum Motor DM3 innerhalb einer zulässigen Toleranz auf den gespeicherten Wert zurückzubringen. In ähnlicher Weise wird die Leistungszufuhr zum Antriebsmotor des Walzgerüstes IM gemessen, bevor die Bramme in das Walzgerüst R5 eingetreten ist,um ein Iteferenzsignal zu liefern, mit dem eine gemessene Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM4 nach dem Einführen verglichen wird, um eine Einstellung der Schraube SC5 zu gestatten, um die Leistungszufuhr zum Antriebsmotor DM4 innerhalb einer zulässigen Toleranz auf dem gespeicherten Wert zu halten.

Wenn der stationäre Zustand des Zuges zwischen den Walzgerüsten mit 1,0 dargestellt wird, ist der Verlauf des Anstieges von null im Augenblick des Einführens des zweiten Walzgerüstes exponentiell in der Grössenordnung von

1 -

(vt7

Darin ist:

e die Basis zum natürlichen Logarithmus, t die verstrichene Zeit in Sekunden,

V eine Variable, die kleiner ist als 1,0 und abhängig ist von vielen Walzparametern einschliesslich der Dickenabnahme und des Zuges,

T die Brammentransportzeit zwischen den Walzgerüsten.

Nimmt man einen Walzgerüst-Abstand von etwa 4,50 m (15 Fuss) von Mittellinie zu Mittellinie und eine Brammengeschwindigkeit (s. Tabelle 1) von etwa 100 m/min (338 Fuss/min) zwischen den Walzgerüsten R3 und R4 an, so beträgt die Transportzeit etwa 3 Sek. Bei einem Beispiel einer möglichen Verbesserung des gewalzten Produktes wächst, wenn ein konstanter Wert von 0,1 für V als Beispiel unterstellt wird, der Zug auf etwa das 637-Fache des Endwertes innerhalb einer Zeitkonstanten VT, die 0,3 Sek. beträgt, benötigt aber etwa drei Zeitkonstanten oder 0,9 Sek., um sich an den stationären Wert eng anzunähern. .

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Dei' Computer nimmt den stationären Wert durch Aufnahme einer Anzahl von auf der Zeit basierender Leistungsmessungen aus der Potentiometerschaltung PT3, beispielsweise eine für jeweils 0,01 Sekunden, für ein so kurzes Intervall vorweg, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel als praktikabel gehalten wird, identifiziert dadurch die anwendbare (modifizierte expon^entielle) Kurve einer gespeicherten Kurvenschar (oder deren mathematischer Äquivalente) und identifiziert dann deren stationären Wert.

Der Computer berechnet und sendet dann ein geeignetes Signal für eine Feineinstellung des Walzspaltes des Walzgerüstes R4. In der Praxis wird die Spalteinstellung abgeschlossen und der Zug wird auf einen Wert nahe null zurückgeführt, bevor die Bramme in das Walzgerüst R5 eingeführt wird. Der frühzeitige Abschluß des Zuganstieges verhindert eine Reduktion der Brammenbreite.

Nimmt man einen Abstand zwischen den beiden Gerüsten R4 undR5 von etwa 4,50 m (15 Fuss) an, beträgt die Transportzeit zwischen R4 und R5 etwa 2 Sekunden. Es ist wünschenswert, dass die Messung und Einstellung innerhalb dieses Zeitintervalles abgeschlossen wird, bevor die Bramme in das Walzgerüst eingeführt wird, so dass das Walzgerüst R3 von dem Einführen des Walzgerüstes R5 unbeeinflusst bleibt.

In Abweichung von den beschriebenen speziellen Ausführungsbeispielen sind innerhalb der gegebenen technischen Lehren selbstverständlich verschiedene Modifikationen möglich. Beispielsweise könntp die adaptive Einführung bei einem spezialisierten, billigen, -rei Walzgerüste aufweisenden Kaltwalzwerk für plattenförmiges Material verwendet werden, das mit Induktionsmotoren ausgerüstet ist und zum Walzen von plattenförmigen Produkten auf dünnere Abmessungen verwendet wird. Auch wenn ein Antrieb mit konstanter Drehzahl ein Einführen bei Betriebsdrehzahl erzwingt, erzielt ein derartiger Betrieb eine hohe Tonnage und ein Bereich der Ausgangsdicke kann dadurch erhalten werden, dass man verschiedene Kombinationen von Walzgerüsten verwendet, die Dickenabnahme in dem ersten verwendeten Walzgerüst verändert und die

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Durchmesser der Arbeitswalzen in Kombination mit einer änderung der Dickenabnahme in einem oder mehreren Walzgerüsten verändert.

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Claims

Ansprüche

Verfahren zur Reduzierung der Dicke eines Bandes aus deformierbarem Material, indem das Material durch zahlreiche Tandem-Walzgerüste hindurchgeführt wird, die ein kontinuierliches Walzwerk bilden, wobei die Banddicke stufenförmig um vorbestimmte Beträge von einer Anfangs-Eintrittsdicke bis zu einer gewünschten Enddicke reduziert wird, dadurch gekennzeichnet , dass jedes von wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten in dem Walzwerk von Motoren angetrieben wird, die eine im wesentlichen konstante Drehzahl aufweisen, die Leistungszufuhr zu dem Antriebsmotor an dem stromaufwärts gelegenen Walzgerüst der aufeinanderfolgenden Walzgerüste gemessen wird, eine Abweichung der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes von einem gegebenen Leistungs-Referenzwert nach dem Einführen des Bandes durch die Walzen des stromabwärts gelegenen Zwischengerüstes abgetastet wird und der Walzenspalt des stromabwärts gelegenen Walzgerüstes auf die abgetastete Leistungsabweichung von dem Referenzwert hin automatisch eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass der Referenzwert der Leistungszufuhr zum stromaufwärts gelegenen Walzgerüst die auftretende Leistungszufuhr zum Walzgerüst ist, wenn sich das Band zwischen den Walzen des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes unmittelbar vor dem Einführen des Bandes in das stromabwärts gelegene Walzgerüst befindet.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass eine weitere Einstellung des Walzenspaltes des stromabwärts gelegenen Walzgerüstes blockiert wird, wenn abgetastet wird, dass das Hinterende des Bandes das stromaufwärts gelegene Walzgerüst verlässt.

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4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Leistungszufuhr zum Synchronmotorantrieb des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes abgetastet wird, wenn sich das Band im Walzgerüst vor dem Einführen des Bandes zwischen die Walzen des stromabwärts gelegenen Bandes befindet, und die änderung in der Antriebsleistung zum Motor des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes wird gemessen, wenn das Band durch das nachfolgende Walzgerüst hindurchgeführt wird, wobei die Einstellung des Walzenspaltes des nachfolgenden Walzgerüstes um einen Betrag vorgenommen wird, der eine Funktion der gemessenen Xnderung der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Leistungsabtastung umfasst, dass die Walzkraft am stromaufwärts gelegenen Walzgerüst und die Leistungszufuhr zu dem eine im wesentlichen konstante Drehzahl aufweisenden Antriebsmotor des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes abgetastet und die Differenz zwischen der vorausgesagten und gemessenen Walzkraft an dem stromaufwärts gelegenen Walzgerüst ermittelt wird, die Walzöffnungen des stromabwärts gelegenen Walzgerüstes zunächst um einen Betrag verstellt werden, der eine Funktion der abgetasteten Differenz in der Walzkraft am stromaufwärts gelegenen Walzgerüst ist, und nachfolgend der Walzenspalt des stromabwärts gelegenen Walzgerüstes um einen Betrag verstellt wird, der eine Funktion der gemessenen Xnderung in der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor beim Einführen des Bandes in das stromabwärts gelegene Walzgerüst ist.
6. Kontinuierliches Walzwerk zum Reduzieren der Dicke von deformierbarem Material, gekennzeichnet durch zahlreiche Walzgerüste (R3 - R5), wobei benachbarte Walzgerüste in einem Abstand angeordnet sind, der kleiner als die Länge des durch das stromaufwärts gelegene

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Walzgerüst zu walzenden Bandes (SL) ist, eine im wesentlichen konstante Drehzahl aufweisende Antriebsmotoren (DM3 - DM5), die jedes der benachbarten Walzgerüste antreiben, Mittel (PT3) zum Messen der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor (DM3) des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes (R3) der benachbarten Walzgerüste (R3, R4), Mittel (36) zum Abtasten einer Abweichung der Leistungszufuhr zum Antriebsmotor (DM3) des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes (R3) von einem vorbestimmten Referenzwert beim Einführen des Bindes in das stromabwärts gelegene Walzgerüst (R4) und Mittel zum Einstellen der Schrauben (SC4) des stromabwärts gelegenen Walzgerüstes (R4) der benachbarten Walzgerüste als Reaktion auf eine abgetastete Abweichung von dem Referenzwert der Leistungszufuhr zum stromaufwärts gelegenen Antriebsmotor (DM3), derart, dass ein kleiner Zug oder Druck in dem Material zwischen den Walzgerüsten erzielbar ist.
7. Walzwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass der Referenzwert die dann auftretende Leistungszufuhr zum stromaufwärts gelegenen Walzgerüst (R3) ist, wenn sich das Band zwischen den Walzen des stromaufwärts gelegenen Walzgerüstes (R3) und vor dem Einführen des Bandes in das stromabwärts gelegene Walzgerüst (R4) befindet.
8. Walzwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die eine im wesentlichen konstante Drehzahl aufweisenden Antriebsmotoren Synchronmotoren sind.
9. Walzwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die einzige Überwachung des Walzbetriebes zur Aufrechterhaltung zulässiger Werte des Zuges oder Druckes des Metalles zwischen den Walzgerüsten nach dem Einführen durch Wechselstrom-Leistungswandler (PT3 PT5) erfolgt, der die Wechselstrom-Motoreingangsleistung misst, wobei die Ausgangsgrösse der Wandler einem digita-

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len Computer (C) zuführbar ist, der die Schraubenstellungsregler für die Einstellung des Walzenspaltes regelt.
10. Walzwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass eine Walzenspalt-Voreinstellung vorgesehen ist, wobei der Computer wiederholt die Antriebsleistung eines Walzgerüstmotors abtastet, wenn Bandmaterial in das nächste stromabwärts gelegene Walzgerüst eingeführt ist, die Grosse des stationären, zwischen Walzgerüsten bestehenden Zuges während der Anfangsänderung von null voraussagt, die Änderung im Walzenspalt am stromabwärts gelegenen Walzgerüst berechnet, die zur Aufrechterhaltung eines nahe bei null liegenden Zuges erforderlich ist, und für eine Schraubenfeineinstellungsänderung von erforderlicher Grosse sorgt, bevor Bandmaterial in das nächste Walzgerüst eingeführt ist.

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