DE2344920A1

DE2344920A1 - Vorrichtung und verfahren zur regelung eines walzwerkes

Info

Publication number: DE2344920A1
Application number: DE19732344920
Authority: DE
Inventors: Shiro Araki; Toshio Harada; Hironori Kawasaki; Muneo Kawasaki; Chiba Kisarazu; Fukuoka Kitakyushu; Hyogo Kobe; Shinichi Nakamata; Koei Nakashima; Shuhei Niino; Kazuo Watanabe
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Steel Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Nippon Steel Corp
Priority date: 1972-09-06
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1974-03-14
Also published as: AU5980973A; US3863478A; AU475854B2; DE2344920C2

Description

frbg. Wilhelm BeIGM Dipl.-Ing. Woligcmg Reicliel

6 Frankfurt a. M. 1
Paikstraße 13

7630

NIPPON STEEL CORPORATION, Tokyo, Japan und MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION, Tokyo, Japan

Vorrichtung und Verfahren zur Regelung eines Walzwerkes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung eines Walzwerkes mit mindestens zwei Walzgerüsten zum kontinuierlichen Bearbeiten von Walzgut, sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung von Zugkräften, die zwischen einzelnen Walzgerüsten eines kontinuierlichen Walzwerks auf das Walzgut einwirken.

In einem kontinuierlichen Walzwerk, in dem sich das Walzgut gleichzeitig über mehrere Walzgerüste erstreckt und in diesen bearbeitet wird, ist es erforderlich, die zwischen einzelnen Walzgerüsten auf das Walzgut einwirkende Zugkräfte zu regeln. So werden z.B. in einzelnen Fällen, in denen Bandmaterial kontinuierlich ausgewalzt wird, die Zugkräfte in Walzrichtung auf einem vorgegebenen Wert gehalten, um die Verformung des Metalls zu erleichtern. Normalerweise wird aber beim kontinuierlichen Aus-

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walzen von Formstahl das Walzgut unter spannungsfreien Bedingungen geführt, um Fehler und Unregelmäßigkeiten in der Form des Walzgutes zu vermeiden. Aus diesem Grund sind herkömmliche Walzwerke mit irgend einer Vorrichtung zur Regelung eines spannungsfreien Zustandes versehen. Ih den Regelvorrichtungen herkömmlicher Bauweise wird dabei, unabhängig von dem jeweiligen Querschnitt des Formstahls, immer die gleiche Konstante der Übertragungsfunktion zur Beschreibung der Walzbedingungen, wie z.B. der Abmessungen des Walzgutes, der Walzgeschwindigkeit und des Abstandes zwischen den Walzgerüsten, verwendet. Tatsächlich werden aber die Walzbedingungen je nach dem speziellen Ablauf des Walzvorganges verändert. Um dabei einen genauen Walzvorgang sicherzustellen, ist es daher wünschenswert, die Konstante der Übertragungsfunktion entsprechend den Veränderungen der tatsächlichen Walzbedingungen automatisch zu korrigieren.

Da die während des Walzvorganges zwischen den Walzgerüsten auftretende Spannung von der Geschwindigkeit der Walzgerüste abhängt, die ihrerseits von der Querschnittsform des Walzgutes beeinflußt ist, außerdem von den Walzbedingungen des Walzgutes und Schwankungen der Walzenbelastung abhängt, ist es zur Regelung oder Vermeidung der zwischen sich entsprechenden Walzgerüsten auf das Walzgut ausgeübte Spannung erforderlich, die Konstante für den Antrieb eines Walzwerkes und insbesondere die Konstante für eine Vorrichtung zur Spannungsregelung als Funktion der Walzbedingungen, d.h. als Funktion der Abmessungen, der Querschnittsform, der Querschnittsfläche, der Walzgeschwindigkeit, des Reduktionsverhältnisses, des Vorwärtsgleitfaktors und des Rückwärtsgleitfaktors des Walzgutes vorauszubestimmen und dabei das Walzwerk so zu regeln, daß Spannungen in der Walzrichtung eliminiert sind.

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Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Einstellung der Konstante der übertragungsfunktion als Folge entsprechender Veränderungen der Walzbedingungen anzugeben und dadurch eine genaue Regelung des Walzwerks sicherzustellen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beispielshalber beschrieben.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild der Regelvorrichtung dieser Erfindung dar;

Fig. 2 gibt ein Blockschaltbild wieder, aus dem die Übertragungsfunktion der Zugspannungsregelvorrichtung entnommen werden kann;

Fig. 3 zeigt als Blockschaltbild einen Aufbau zum Auswalzen von Formeisen entsprechend dieser Erfindung;

Fig. 4 zeigt als Blockschaltbild eine Vorrichtung nach dieser Erfindung, die eine Lernfunktion enthält,

Vor der Erläuterung der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsformen wird nun zuerst das Prinzip der Regelung und der Bestimmung der Konstanten der Übertragungsfunktion beschrieben, nach dem Stahlmaterial unter zugspannungsfreien Bedingungen zwischen entsprechenden Walzgerüsten in einem kontinuierlichen Formstahlwalzwerk gewalzt wird.

Das Walzschema wird im allgemeinen aus der Betrachtung der Reduktions-,Temperatur- und Lastverteilungseigenschaften des speziellen Walzwerks gewonnen, und die Walzgeschwindigkeit ist entsprechend dem Walzschema gegeben, welches von einem bestimmten Massefluß beim Walzen ausgeht. Dabei wird die Zugspannung wegen Schwierigkeiten in der Geschwindigkeitsregelung nicht immer in geeigneter

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Weise geregelt. Normalerweise wird daher eine Regelvorrichtung für zugspannungsfreien Betrieb vorgesehen, mit einem die Übertragungsfunktion kennzeichnenden, in Fig. 2 dargestellten,
Schaltkreis, in dem die Übertragungsfunktion des offenen Regel kreises entsprechend den Veränderungen der Walzbedingungen und der Abmessungen des Walzgutes verändert wird, wie untenstehend noch weiter ausgeführt ist.

Der Zusammenhang zwischen Zugkräften oder Druckkräften
der Geschwindigkeit V zwischen zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten oder zwischen einem ersten und einem zweiten Walzgerüst lautet

Hierin bedeutet V_D die Geschwindigkeit des aus dem ersten WaIzgerüst austretenden Walzgutes und V_R die Geschwindigkeit des
aus dem zweiten Walzgerüst austretenden Walzgutes. Im Weiteren bezeichnen die Indizes 1 und 2 jeweils das erste oder das zweite Walzgerüst. Die Beziehung zwischen der Geschwindigkeit des Walzgutes und den Umfangsgeschwindigkeiten N_R und N_R der Gerüstwalzen lautet:

Vr, = (1 + F₁) N-, . i ' (2) ^;

R₁ J- ^Kl ·

V = (1 + ε_ολ „ ...: · (3) j

^VR₂ ^{U E}2) N„^

wobei F₁ den Vorwärtsgleitfaktor des aus dem ersten Walzgerüst austretenden Walzgutes bezeichnet und £~ den Rückwärtsgleitfaktor des in das zweite Walzgerüst einlaufenden Walzgutes darstellt. Experimentelle Ergebnisse zeigten, daß die Vorwärts- und Rückwärtsgleitfaktoren des Walzgutes linear von der Zugspannung des
Materials abhängen. Das kommt in den Gleichungen

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PdeniorwaÜe ρ 23 kk 920.9 *β F η

Nippon Steel Corporation Parkrir^ß"^' ^A ^SVf⁰QOf?⁶³⁰

F₁ = aAt + F₁₀

ε₂ = BAt + ε₂₀

zum Ausdruck, in denen F₁₀ einen Anfangswert des Vorwärtsgleitfaktors F₁, E₂Q einen Anfangswert des Rückwärtsgleitfaktors €_z darstellen. Mit T werden die Zugkräfte und mit A die Querschnitt sf lache des Materials bezeichnet, t = Tjfk, bezeichnet die Zugspannung des Materials. Werden z.B. die Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen um die Größen ΔΝ« und AN_R verändert, so wird eine Änderung der Zugspannung 4 t = δΤ/Α erzeugt, die sich aus den obigen Gleichungen (1) bis (4) in folgender Weise berechnen läßt:

ΔΤ/Α =

^ε20^)ΔΝΗ2 - ^{(1 + f}20^)ANRl ...

Andererseits läßt sich aus dem Blockschaltbild der Fig. 2 die gesamte Übertragungsfunktion G(s) der Übertragungsfunktion G₂(s) des Walzwerks und der Übertragungsfunktion G₁Cs) der Vorrichtung zur Geschwindigkeitsregelung näherungsweise in folgender Form ableiten:

κ ^s - ψ ^s

_G(s) ,!m—^ _mmmmi

Hierin bedeutet K_M einen Verstärkungsfaktor der Zugkräfte_;T_M eine Zeitkonstante der Zugkräfte und T^eine Totzeit. Der Verstärkungsfaktor der Zugkräfte lautet:

K_M - ^{(1 + £}2Q^)ANR2 - ⁽¹ * ^£20
^M

^NR1 - » · ^NH2

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und die Zeitkonstante T_M der Zugkräfte beträgt

T_M = (8).

Hierin bezeichnet L die Entfernung zwischen den Walzgerüsten und E den Young-Modul. Aus diesen Gleichungen ist ersichtlich, daß der Verstärkungsfaktor und die Zeitkonstante der Zugkräfte in der Übertragungsfunktion G(s) innerhalb der Gleichungen (13) und (14) durch die Parameter f, F, AN_R , 4N_R , # , Λ , L, E, A, N_R und N_R verändert werden können. Sofern außerdem die Übertragungsfunktion F(s) eines Stromglättungskreises als konstant angenommen wird, so ergeben sich für den Zugspannungsregelkreis optimale Regelbedingungen, wenn die Übertragungsfunktion K(s) der Kompensationsschaltung des Zugspannungsregelkreises bezüglich der genannten Variablen folgendermaßen festgelegt wird:

^ und J stellen hierin Konstante dar. Die Zeitkonstante der Zugkräfte und die Verstärkungsfaktoren Tj^ und K^ werden in der Form

^XfA(Ai)XfV(V₁₁₁) _;... (12)

^TMi^{= f(V}Rli' ^VR2i' ^Ktli' ^]

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dargestellt, wobei I Größen zwischen zwei Walzen kennzeichnet, A die Querschnittsfläche des Stahlmaterials im Walzwerk darstellt, Cj₅ eine Konstante darstellt, V_R eine Umfangsgeschwindigkeit der Walze angibt, Vp^₁ die Umfangsgeschwindigkeit der ersten betrachteten Walze und V_R2i die Umfangsgeschwindigkeit der zweiten betrachteten Walze angibt, K^₁ ^ kennzeichnet die Größe f (L.E.A) und K^i S³-^* ^das einflußreiche Verhältnis von Rückwärtsgleitfaktor zu Vorwärtsgleitfaktor wieder..

K₁ in der Gleichung (9) ergibt sich damit aus den Gleichungen (11) und (12) in folgender Weise:

_ δ ι /

^KIi * T^T ^X C₁₄₁ X fA(Ai) x fV(V_Ri) (14) /

Kp in der Gleichung (9) ergibt sich aus den Gleichungen (10), (11) und (12) in folgender Weise:

¹S?! ^{= Ύ X K}Ii ^{X T}Mi

= γ x K₁. x f (V₁₁₁₁, V_R2i, K_tll, K_t21) .. (15)

Anhand der bisherigen Ausführungen ist es möglich, die Sollwerte der Größen K_p und K₁ der Übertragungsfunktion des Kompensationskreises K(s) zu ermitteln, um den günstigsten Zugkräfteregelkreis zu ermitteln.

Die Beschreibung nimmt nun im weiteren Bezug auf die Vorrichtung dieser Erfindung, die nach den bisher angegebenen Prinzipien arbeitet. In Fig. 1 kennzeichnen die Bezugszeichen 1A, 1B und 1C gepaarte Walzen der entsprechenden Walzgerüste. Mit 2A, 2B und 2C werden die Antriebsvorrichtungen der Walzen 1A, 1B und 1C bezeichnet, und mit 3A, 3B und 3C sind an die Antriebsvorrichtungen 2A, 2B und 2C angeschlossene Meßwertaufnehmer bezeichnet, die die Drehzahlen der Walzen messen. Die Geschwindigkeitsregler

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für die Antriebe 2A, 2B und 2C sind mit 4A, 4B und 4C bezeichnet. Die Geräte 5A und 5B stellen Regelvorrichtungen für zugspannungsfreien Betrieb dar, mit 6 ist ein die Zugspannung berechnendes Gerät, wie z.B. ein digitaler Rechner, gezeichnet, und 7A, 7B und 7C kennzeichnen Vorrichtungen zur Bestimmung der Walzbelastung.

Fig. 2 zeigt den Übertragungskreis der Regelvorrichtung, dessen Schleife durch die Übertragungsfunktion F(s) der Schaltung zur Unterdrückung der Stromwelligkeit, durch die Übertragungsfunktion K(s) der Zugspannungsregeleinrichtung für die günstigste Kompensation, durch die Übertragungsfunktion G^ (s) der Geschwindigkeitsregler 4A bid 4C und durch die Übertragungsfunktion G₂(s) des Walzwerks gebildet wird, und an dessen Ausgang 8 als Folge der Spannung zwischen zwei Walzgerüsten entsprechende Änderungen des Stromes erzeugt werden. Der durch die Spannung zwischen zwei Walzgerüsten grzeugte Stromverlauf an der Stelle 8 wird einem Addierglied 9 zugeführt, in dem ein positives Signal des Stromes des zugspannungsfreien Walzbetriebs und das negative Signal des an der Stelle 8 bei vorhandener Zugspannung gegebenen Stromverlaufs addiert werden, um die Regelung der Zugspannung durch das Summensignal auszuführen. Die Figuren 1 bis 3 zeigen bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung, in denen sich die genannten Arbeitsschritte ausführen lassen.

Die Sollwerte K-^ und K_pi der Zugspannungsregeleinrichtung werden im Rechner 6 der Fig. 1 anhand der Gleichungen (12) und (13) und der Konstanten, wie z.B. ψ,<$ und T^ berechnet. Dabei wird ein Regelausgangssignal erzeugt, bevor das Walzgut in die Walzgerüstgruppe des kontinuierlichen Walzwerks einläuft. Die Regelvorrichtungen 5A und 5B für zugspannungsfreien Betrieb werden entsprechend dem auf diese Weise erzeugten Regelausgangssignal ausgesteuert. Sobald das Walzgut durch das erste

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Walzgerüst 1A hindurchgelaufen ist und in das folgende Walzgerüst 1B einläuft, spricht die Vorrichtung 7B zur Bestimmung der Walzbelastung an und die Regelvorrichtung 5A führt die günstigste Regelung mit einer Zeitverzögerung durch, die der Abfallzeit der Ansprechgeschwindigkeit entspricht. Ta ähnlicher Weise spricht die Regelvorrichtung 5B an, wenn das Walzgut im Walzgerüst 1C bearbeitet wird. Die Walzgeschwindigkeit wird durch die Geschwindigkeitsregler 4B und 4C entsprechend den die Geschwindigkeit korrigierenden Werten eingestellt, die von den Regelvorrichtungen 5A und 5B für den 2ugspannungsfreien Betrieb abgegeben werden. Die Rechnereinheit 6 liest den Wert der korrigierten Geschwindigkeit ein, um die Geschwindigkeitsregelung in einem späteren Arbeitsschritt noch genauer durchzuführen.

Die Regelvorrichtung für Zugspannungsfreien Betrieb führt eine günstige Regelung aufgrund einer theoretischen Berechnung durch, bei der die Zugspannungsregelkonstante zwischen entsprechenden Walzgerüsten unter Beachtung der Walzbedingungen und der Abmessungen des Walzgutes berechnet, d.h. also nicht aufgrund von Erfahrung festgesetzt wird. Die weitere Beschreibung bezieht sich nun auf den Fall, daß die Erfindung auf das kontinuierliche Auswalzen eines Döppel-T-Profilstahls angewendet wird.

Beim kontinuierlichen Auswalzen eines Doppel-T-Profilstahls wird das Walzgut in zugspannungsfreiem Zustand gehalten, in dem weder Zug- noch Druckkräfte wirken. Um das zugspannungsfreie Auswalzen ausführen zu können, wird normalerweise das sogenannte Verfahren mit Stromspeicherung angewendet, in dem der durch den Antriebsmotor einer Walze eines Vergleichswalzgerüsts bei Belastung mit Walzgut fließende Strom gespeichert wird, um diesen Stromwert mit demjenigen Stromwert vergleichen zu können, der durch den Antriebsmotor einer Walze eines nachfolgenden Walzgerüsts fließt, sobald das Walzgut in dieses nachfolgende

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Walzgerüst einläuft, und um damit die Geschwindigkeit des nachfolgenden Walzgerusts entsprechend der Differenz der beiden Stromwerte regeln zu können. Dieses herkömmliche Verfahren der Stromspeicherung beinhaltet dadurch Schwierigkeiten, daß eine feste Regelverstärkung und eine Abtast- oder Proportionalregelung verwendet werden, und daß deshalb eine lange Arbeitszeit zur Regelung der entsprechenden Walzgerüste erforderlich ist. Aus diesem Grund ist es schwierig, insbesondere dann, wenn die Übertragungszeit zwischen den einzelnen Walzgerüsten relativ kurz ist und/oder wenn aufgrund der einsetzenden Belastung nachfolgender Walzgerüste relativ große Schwankungen der Walzgeschwindigkeit oder der Abmessungen des Walzgutes auftreten, die Stabilität der Vorrichtung zu gewährleisten.

Als Ergebnis mehrerer Experimente und theoretischer Untersuchungen, die ausgeführt wurden, um die Erzeugung von Zugoder Druckkräften aufzuklären, die Ursache für unterschiedliche Geschwindigkeiten zwischen zwei Walzgerüsten sind, wurde festgestellt, daß die Beziehung zwischen der Itogleichheit der Geschwindigkeit und der Kraft zwischen zwei Walzgerüsten durch ein ZeitverzSgerungsglied erster Ordnung beschrieben werden kann.

In diesem Zusammenhang ergibt sich, wenn die Geschwindigkeit das Vergleichswalzgerüst konstant ist, d.h. wenn 4N_R1 =0, aus gleichung (5)

(1 + ε₂₀)ΔΝ

und aus den Gleichungen (8) und (16) ergibt sich dann

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τ = k ι -

^ΤΜ E * i ^ ■ -(17)

Liegt das Walzschema I^/^-j fest, so sind die Größen & und β konstant, so daß

T <r _ · ·*" cc

^{M E N}R1 ^NR1

d.h. die Zeitkonstante T„ ist dann im wesentlichen umgekehrt proportional zu der Umfangsgeschwindigkeit N_R- der Walzen des Vergleichswalzgarüstes. Die Verstärkung der Zugspannung K_M nach Gleichung (18) lautet dann

.AATS (20)

R2

Dieser Beziehung läßt sich entnehmen, daß Δ Ts einen stationären Wert annimmt, der proportional zu dem Produkt aus bezogener Geschwindigkeitsänderung oder nicht ausgeglichenem Geschwindigkeit swert und der Querschnittsfläche des Walzgutes ist.

Mit den Gleichungen (19) und (20) lauten die Gleichungen (14) und (15) dann

¹S. = ^* ^ (21)

^KI "K ----- C22)

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Um also die Zugspannung zu regeln, die eine Zeitverzögerung erster Ordnung besitzt, soll die Regelvorrichtung bevorzugt integrierend und proportional arbeiten, wobei die Proportionalitätskonstante oder der Integrationsfaktor entsprechend der Querschnittsfläche des Walzgutes und der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen des Vergleichswalzgerüsts verändert werden, und dabei für die Proportional-oder Integralregelung eine für Walzverfahren richtig bemessene Zeitkonstante gewählt wird, und dabei außerdem diese Zeitkonstante als Funktion der bezogenen Geschwindigkeitsänderung geregelt wird, um die stationäre Verstärkung konstant zu halten.

Fig. 3 zeigt ein kontinuierliches Walzwerk, in dem die beschriebene Regelvorrichtung zur Erzeugung von Doppelt-T-Profileisen verwendet wird. Mit 1OA, 1OB und 10C sind die Walzgerüste der entsprechenden Walzen 1A, 1B und 1C der Fig. 1 bezeichnet, die Gleichstromwalzantriebsmotoren sind mit 11A, 11B und 11C bezeichnet, die Energieversorgung für die Gleichstrommotoren ist mit 12A, 12B und 13C gekennzeichnet, die Regler dieser Energieversorgung sind mit 13A, 13B und 13C gekennzeichnet, die Geräte 21A, 21B und 21C stellen Stromtransformatoren, die Geräte 15A, 15B und 15C Filter und die Geräte 16A, ISS und 16C Speicher dar, mit 14A, 14B und 14C sind Regelwiderstände zur Regelung der Geschwindigkeit und mit 17A, 17B und 17C sind Sollwertgeber gekennzeichnet, die Geräte 22A, 22B und 22C stellen ebenso wie 23A, 23B und 23C Schalter und die Geräte 24A, 24B und 24C Addierglieder dar.

In dieser Anlage wird die Zugspannung in folgender Weise geregelt. Der Ankerstrom des Antriebmotors 11A des ersten Walzgerüsts 1OA, das in einem beliebigen Abschnitt der Walzgerüstgruppe liegt, wird vom Stromtransformator 21A über das Filter 15A und den normalerweise geschlossenen Schalter 22A in den Speicher 16A übertragen. Nachdem das Walzgut im ersten Walzgerüst 1OA gepackt wird und unmittelbar bevor es in das

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zweite Walzgerüst 1OB einläuft, wechselt der Schalter 22A seine Stellung. Der Speicher 16A,speichert den Ankerstrom des Motors des ersten Walzgerüsts (oder des Vergleichswalzgerüsts), der immittelbar vor Einlauf des Walzguts in das zweite Walzgerüst fließt. Der im Speicher 16A gespeicherte Stromwert und der über den normalerweise geschlossenen Schalter 22A fließende tatsächliche Strom wird dem Addierglied 24A zugeführt. Die Differenz 41 zwischen den beiden Stromwerten wird über den Schalter 22A, der sich bei Bearbeitung des Walzguts im zweiten Walzgerüst 1OB in geschlossenem Zustand befindet, dem Sollwertgeber 17A zugeführt. Der Sollwertgeber 17A ermittelt den Proportionalitätsfaktor Kp und den Integrationsfaktor Kj mit Hilfe eines Vorgabeschalters oder eines Befehlsignals, welches entsprechend den Gleichungen (21) und (22) oder den Gleichungen (14) und (15) in einem Rechner erzeugt wird, und erzeugt als Ausgangssignal ein die relative Geschwindigkeit kennzeichnendes Signal 4S-. Dieses die relative Geschwindigkeit kennzeichnende Signal AS^ dient als Befehlssignal zur Änderung der Geschwindigkeit des Antriebmotors 11B des zweiten Walzgerüsts und stellt dessen Geschwindigkeit entsprechend der Stromänderung D- solange nach, bis die Zugspannungskräfte AT=O werden.

Unmittelbar, bevor das Walzgut in das dritte Walzgerüst einläuft, ändert der Schalter 22B seine Stellung und der Ankerstrom des Antriebmotors 11B des zweiten Walzgerüsts, das in diesem Moment das Vergleichwalzgerüst darstellt, wird im Speicher 16B gespeichert. Das Addierglied 24B gibt eine Stromänderung AI₂ sn den Sollwertgeber 17B, der ein die relative Geschwindigkeit kennzeichnendes Signal ASp als ein Befehlssignal zur Geschwindigkeitsänderung erzeugt und damit die Geschwindigkeit des Walzantriebmotors 12C des dritten Walzgerüsts solange regelt, bis die Stromänderung I₂ und damit die Zugspannungskräfte άT=O sind. Auf diese Weise werden die Zugspannungskräfte zwischen aufeinanderfolgenden Walzgerüsten

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nacheinander geregelt und auf dem Wert Null gehalten.

In der beschriebenen Anlage werden die Befehlssignale AS^ und AS~ zur Geschwindigkeitsänderung auch allen nachfolgenden Walzgerüsten zugeführt. Die Geschwindigkeiten aller Walzgerüste sollten normalerweise beim Einlaufen des Walzgutes zueinander proportional sein. Allerdings ist es evtl. erforderlich, wenn die Geschwindigkeiten aller nachfolgenden Walzstände zusammen mit dem zweiten Walzstand korrigiert werden, das Ausmaß der Geschwindigkeitsänderung in den nachfolgenden Walzgerüsten mit voranschreitendem Walzgut zu reduzieren. Auf diese Weise wird die zur Ausführung des Regelvorgangs erforderliche Arbeitszeit bedeutend reduziert.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung, in welcher bei der Regelung der Zugspannung eine Lernfunktion verwendet wird. Der die Lernfunktion erzeugende und verarbeitende Schaltkreis ist mit 26 gekennzeichnet. Die Ausführungsform entspricht bis auf den Schaltkreis 26 in ihrer Arbeitsweise weitgehend der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform. Im Schaltkreis 26 befindet sich ein Rechner 27, der die Geschwindigkeit der Walzen und den jeweils entsprechenden Reduktionsgrad bestimmt. Der Rechner 27 steuert außerdem über die Umkehr schalter 30 und 31 einen Stellmotor 28, der einen Gleitbügel im Geschwindigkeitsregler 14B antreibt. Ein Anzeigegerät 29 zeigt die Lage des Gleitbügels des Geschwindigkeitsreglers 14b an und gibt ein Lagesignal an den Rechner 27 ab.

Die Arbeitsweise des Schaltkreises 26 ist folgende. Das die relative Geschwindigkeit kennzeichende Signal Δ S₁ wird dem Rechner 27 zugeführt, so daß, wenn die Abweichung Δ I des Stromes nach Abschluß der Zugspannungsregelung Null ist, ein Signal S^ am Rechner 27 anliegt, wobei der Rechner 27 das

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Befehlssignal -dS^ zur Geschwindigkeitsänderung speichert. Sobald das Schwanzstück des Walzguts sich im Walzgerüst 1OB befindet, steht das Signal S₂ zur Verfügung, und der Rechner führt den Geschwindigkeitsregler 15B entsprechend dem gespeicherten Wert über den Stellantrieb 28 und 29 nach. Wird die vorhandene Lage als Pol und die nach Ausführung des Lernschrittes angenommene Lage mit Pn1 bezeichnet, so ergibt sich die Lage des Gleitbügels des Geschwindigkeitsreglers 14B in der

Pn1 = Pol (1 + T2 4Si/100)

i=o

Selbstverständlich kann in dieser Gleichung der Lerntherm expontentiell gemittelt oder in anderer Weise entsprechend behandelt werden. Mit der Regelvorrichtung dieser Erfindung wird die Geschwindigkeitsvorgabe eines Walzgerüsts für ein nachfolgendes Walzgut entsprechend den tatsächlichen, im Durchlauf des vorausgegangenen Walzgutes erhaltenen Werten korrigiert, so daß die rechnerunter stützte Walzwerkregelung, bei der ein Modell verwendet wird, wesentlich genauer ausgeführt werden kann.

Das vom Walzgerüst 1OB ermittelte Befehlssignal ASp zur Änderung der relativen Geschwindigkeit wird als Befehlssignal für das dritte Walzgerüst verwendet und regelt die weiteren, nachfolgenden Walzgerüste in entsprechender Weise. Mit dem Rechner 27 läßt sich in entsprechender Weise mittels einer ähnlichen Stellvorrichtung auch der Regelwiderstand des dritten Walzgerüstes regeln. Obwohl das lerndende Regelverfahren in Verbindung mit einem Stromspeicher beschrieben wurde, läßt sich dieses Verfahren auch mit anderen Vorrichtungen als mit Stromspeichern verwenden. In diesem Fall kann z.B. ein die Geschwindigkeitsabweichung kennzeichnendes Signal am Ausgang eines Gleichgeschwindigkeitsgenerators anstelle der Regeleingangssignale

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verwendet werden.

Mit der Vorrichtung nach dieser Erfindung wird als Folge von Veränderungen der Querschnittsfläche und der Geschwindigkeit des Walzguts bei einem kontinuierlichen Formstahlwalzverfahren eine genügend große Regelverstärkung erreicht, so daß die Regelung der Zugspannung immer unter optimalen Bedingungen erfolgt. Dadurch ist es möglich, Formeisen hoher Genauigkeit zu erhalten. Die Erfindung kann außerdem beim kontinuierlichen Auswalzen von Stabmaterial, von Schienen, von Spundbohlen und in Knüppelwalzwerken in derselben Weise wie beim kontinuierlichen Auswalzen von Formeisen verwendet werden.

Außerdem kann diese Vorrichtung zur Regelung von Walzwerken besonders vorteilhaft beim Walzen von Stahlmaterial mit komplizierten Querschnitten verwendet werden. Dabei kann diese Vorrichtung zur Regelung von Walzwerken eingesetzt werden, die zwischen den Walzgerüstenlkeine Vorrichtungen zur Zugspannungsdämpfung besitzen.

Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung besteht in der besonders großen Regelverstärkung, die bei der lernenden Regelung erreicht wird. Die lernende Regelung läßt sich auch dadurch durchführen, daß die Befehlssignale Δ S^, AS₂ zur Geschwindigkeitsänderung den Geschwindigkeitsregler 14B direkt nachstellen. Bei diesem Verfahren wird allerdings, verglichen mit dem Regelverfahren dieser Erfindung, bei dem ein Rechner zur Regelung des Walzwerkes eingesetzt wird, eine entschieden kleinere Verstärkung erzielt.

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Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Regelung eines Walzwerkes mit mindestens zwei Walzgerüsten zum kontinuierlichen Bearbeiten von Walzgut,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung (6) zur Bestimmung eines Sollwerts für die Zugspannungsregelung vorgesehen ist, der von verschiedenen Konstanten und Bedingungen des Walzgutes, der Walzgerüste (1A, 1B, 1C; 1OA, 1OB, 10C) und der Walzgerüstgruppe abhängt, daß eine Vorrichtung (17A, 17B, 17C) zur Bestimmung einer Regelkonstanten vorgesehen ist, mit deren Hilfe die Bedingungen zwischen mindestens zwei Walzgerüsten entsprechend dem von der Vorrichtung (6) erzeugten Sollwert korrigiert werden, und daß eine Vorrichtung (4A, 4B, 4C, 5A, 5B; 14A, 14B, 14C? zur Regelung der Walzgerüste (1A, 1B, 1C; 10A, 1OB, 10C) nach Maßgabe der Regelkonstante vorgesehen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Bestimmung des Sollwerts berücksichtigten Konstanten mindestens die Abmessung und die Guerschnittsform des Walzguts und die Walzgeschwindigkeit enthalten.

Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Walzgut aus Formeisen mit Doppel-T-Profil besteht.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein Schaltkreis (26) zur selbstlernenden Regelung vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis (26) einen Rechner (27) enthält, der ein Geschwindigkeitsbefehlsignal zur Regelung der Zugspannung auf einen vorgegebenen Wert bis zur Beendigung der Zugspannungsregelung speichert, und daß der Schaltkreis (26) außerdem eine Vorrichtung (28) 29) zum Einstellen eines Regelwiderstandes (14B) eines Walzantriebreglers mittels des Rechners (27) und einer Stellvorrichtung enthält, die beim Einlaufen eines Schwanzstückes.des Walzgutes in ein Walzgerüst anspricht.

6. Verfahren zur Regelung der Zugspannung eines Walzguts in einem kontinuierlich arbeitenden Walzwerk mit mindestens zwei Walzgerüsten, und mit einer Stromspeichervorrichtung ,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Befehlsignal als Funktion der bezogenen Geschwindigkeit zur Geschwindigkeitsänderung zusätzlich zur proportionalen und integralen Zugspannungsregelung erzeugt wird, und daß die proportionale und integrale Zugspannungsregelung einen proportionalen und einen integralen Verstärkungsfaktor besitzt, die in Übereinstimmung mit der Walzengeschwindigkeit mindestens eines Vergleichswalzgerüsts und der Querschnittsfläche des Walzguts verändert werden und zusammen mit dem Befehlssignal zur Regelung der Geschwindigkeit eines Antriebmotors des nachfolgenden Walzgerüst herangezogen werden.

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7. Verfahren nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Befehlssignal zur Geschwindigkeitsänderung gleichzeitig allen nachfolgenden Walzgerüsten zur Regelung der Geschwindigkeit aller Walzgerüste zugeführt wird.

ReRb/Pi.

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