DE2366413C2

DE2366413C2 - Vorrichtung zur Steuerung der Ebenheit und Parallelität von Walzgutoberflächen

Info

Publication number: DE2366413C2
Application number: DE19732366413
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hitachi Shida; Sukebumi Mito Tsumura; Kenichi Hitachi Yasuda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-07-07
Filing date: 1973-07-06
Publication date: 1984-04-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Steuerung der Ebenheit und Parallelität von Walzgutoberflächen bei einem Walzgerüst, dessen Arbeitswalzen direkt an Tragwalzen abgestützt sind und an ihren Walzenenden angreifende Biegeeinrichtungen aufweisen, wobei in einer Recheneinheit mit Speicher der Sollwert für die Biegekraft der Arbeitswalzen anhand einer gespeicherten festen Beziehung unier Einbeziehung der Walzgutbreite bestimmt und als Stellsignal den Walzenbiegeeinrichtungen zugeführt wird.

Neben den ständig wachsenden Durchsatzleistungen und Walzgeschwindigkeitcn moderner Walzwerke wachsen gleichzeitig die Qualitätsforderungen der Abnehmer von gewalzten Blechen und Bändern.

Nachdem aufgrund der stürmischen Entwicklung von Dickenregelungen eine ausreichend gleichmäßige Walzgutdicke in Längsrichtung erreicht werden konnte, ist man nunmehr bestrebt, wirksame und schnell ansprechende Steuereinrichtungen zu schaffen, die eine gleichbleibende Dicke des Walzgutes über die Breite, d. h. ebene und zueinander parallele Walzgutoberflächen, gewährleisten.
Aus der DE-OS 16 02 126 ist bereits eine Vorrichtung

ίο zur kontinuierlichen Steuerung der Ebenheit und Parallelität von Walzgutoberflächen der angegebenen Gattung für ein Vierwalzengerüst mit Biegeeinrichtungen der Stützwalzen und/oder der Arbeitswalzen bekannt, bei welcher die Walzkraft kontinuierlich gemessen und einer Recheneinheit zugeführt wird, in welcher eine feste Beziehung zwischen der Walzgutbreite, der Walzkraft und der Walzenbiegekraft gespeichert ist Diese Recheneinheit vergleicht die kontinuierlich gemessene Walzkraft mit der gespeicherten Beziehung und ermittelt daraus die bestgeeignete Biegekraft. Diese anhand der kontinuierlich gemessenen Walzkraft errechnete optimale Biegekraft gelangt in Form von Stellsignalen zu den Antrieben der Walzenbiegeeinrichtungen. Die durch Biegen der Arbeits- oder Stützwalzen erreichbaren Korrekturen sind jedoch durch das Verformungsverhalten der Stützwalzen und durch die maximal möglichen Lagerbelastungen begrenzt. Größere Korrekturen können nur durch Verwendung von ballig geschliffenen Walzen erreicht werden, die jedoch relativ häufig bei unterbrochenem Walzbetrieb ausgewechselt werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungsvorrichtung der angegebenen Gattung so auszubilden, daß sie in erweiterten Korrekturbereichen wirksam ist und eine verbesserte Maßhaltigkeit des Walzgutes gewährleistet.

DiesR Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

^4fl Gemäß der Erfindung erfolgt somit die Steuerung der Ebenheit und Parallelität der Walzgutoberflächen durch eine gleichzeitige Beeinflussung der Größe der Überlappung der Zwischenwalze und der Größe der auf die Arbeitswalzen einwirkenden Biegekräfte. Vor Beginn des Walzbetriebes kann eine Voreinstellung der Überlappung und der Walzenbiegeeinrichtungen erfolgen, und zwar anhand der in der Recheneinheit auf der Grundlage von Material- und Gerüstparametern berechneten Sollwerte und der erfaßten Istwerte. Während des Betriebes erfolgt eine weitergehende Korrektursteuerung der Walzenbiegekräfte und der Überlappung der Zwischenwalzen anhand der kontinuierlich gemessenen Istwerte der Walzgutbreite und des Walzgutquerschnittes, die mit im Zentralrechner gespeicherten Sollwerten verglichen und in die Korrekturwerte für die Walzenbiegekraft und die Zwischenwalzen-Überlappung umgewandelt werden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

^bn Aus der US-PS 32 13 655 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Walzgutdicke über die Breite bekannt, bei welcher die Walzgutdicke an drei über die Walzgutbreite verteilten Mcßpunkten fortlaufend gemessen wird. Änderungen der Walzgutdicke gelangen

^b5 zu Signalurnformern, die Antriebe zur Anstellung der Stülzwalzcn sowie Walzenbiegeeinrichtungen steuern, die an den Zapfen der Arbeitswal/en angreifen. Daneben ist es aus der DIi-PS 9 55 Ul noch bekannt.

die dünnen, flexiblen Arbeitswalzen eines speziellen Kaltwalzgerüstes über je ein Zwischenwalzenpaar abzustützen, deren Enden eine im Bereich neben der Walzgutkante beginnende kegelige Verjüngung aufweisen. Die Zwischenwalzen mit den kegelig verjüngten ί Enden sind axial verschiebbar im Ständer angeordnet, um die Lage der Verjüngungen auf die jeweilige Walzgutbreite einstellen zu können, so daß sich die Verjüngungen stets im Bereich der Walzgutränder befinden. Eine wirksame Steuerung der Walzgutdicke >" über die gesamte Walzgutbreite hinweg, d. h. insbesondere des mittleren Bereiches des Walzgutes, ist jedoch auf diese Weise nicht möglich.

Schließlich wurde von der Anmelderin in der — nicht vorveröffentlichten — DE-OS 22 06 912 ein Walzgerüst vorgeschlagen, bei dem relativ steife Arbeitswalzen an Zwischenwalzen abgestützt sind, welche in Anpassung an die Walzgutbreite in Achsrichtung gegensinnig derart verschoben werden können, C¹^B ein Ende des WalzenbaUens der oberen Zwischenwalze im Bereich 2u der einen Walzgutkante und das gegenüberliegende Ende des Walzenballens der unteren Zwischenwalze im Bereich der anderen Walzgutkante liegt. Die gegensinnigen Axialverschiebungen der Zwischenwalzen ermöglichen eine kontinuierliche Anpassung der wirksamen ^> Walzkraft-Übertragungslängen an Walzbänder von unterschiedlicher oder sich ändernder Breite. Die Wirkung der an jeweils einem freien Ende der Arbeitswalzen angreifenden Biegevorrichtung wird gegenüber herkömmlich ausgebildeten Walzgerüsten bereits bei vergleichsweise geringen Biegekräften wesentlich gesteigert, wodurch sich neben der verbesserten Maßhaltigkeit der Bandquerschnitte geringere Beanspruchungen der Lager und Walzenzapfen ergeben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht der wesentlichen Teile eines für die erfindungsgemäße Steuerung geeigneten Walzgerüstes,

F i g. 2 die Beziehung zwischen der Axialverschiebung der Zwischenwalzen und der Form des Walzgutes,

Fig.3 die Abhängigkeit der Walzenbiegekraft von der Walzkraft,

Fig.4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung für ein Walzgerüst nach Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Walzgerüst besteht aus je einer oberen und unteren Arbeitswalze 2, 2', je einer oberen und unteren Zwischenwalze 3, 3' und je einer oberen und unteren Stützwalze 4,4'. Die Zwischenwalzen 3, 3' sind in Abhängigkeit von der Breite B des Walzgutes 1 mittels einer Verschiebeeinrichtung 6,6' in axialer Richtung gegensinnig verschiebbar. Die Ebenheitssteuerung des Walzgutes 1 erfolgt durch axiales Verschieben der Zwischenwalzen 3, 3' in Kombination mit einer Biegung der Arbeitswalzen 2, 2' durch Biegeeinrichtungen 5, 5'. Die Verteilung der von den Stützwalzen 4,4' auf die Arbeitswalzen 2,2' ausgeübten Walzkraft P wird durch axiale Verschiebung der Zwischenwalzen 3, 3' geändert und den Durchbiegungen der Arbeitswalzen 2, 2' durch die Walzkraft P wirken die von den Biegeeinrichtungen 5, 5' erzeugten Rückbiegekräfte entgegen. Da die Arbeitswalzen 2, 2' vom Walzenandruck freie Endteile aufweisen, vergrö- ^b5 Bern sich die Wirkungen auch der Biegeeinrichtungen 5, 5', was in Verbindung mit der Walzdruckverteilung durch Axialverschiebung der Zwischenwalzen eine

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⁵⁰ wirksame Ebenheits-Steuerung des Walzguts ermöglicht

Die die Beziehung zwischen der Axialverschiebung bzw. der Überlappung L der Zwischenwalzen 3,3' und der Ebenheit des Walzgutes zeigende Darstellung gemäß F i g. 2 basiert auf Betriebsmessungen mit Arbeitswalzen von 110 mm Durchmesser, Stützwalzen von 200 mm Durchmesser, Zwischenwalzen von 110 mm Durchmesser, Walzenlängen von jeweils 300 mm, einer Walzgutbreite B von 150 mm, einer Stichabnahme von 20% und einer Walzenbiegekraft F von ca. 10 kN. Mit α ist das Verhältnis der Überlappung L der oberen und unteren Zwischenwalze 3, 3' zur Breite B des Walzgutes bezeichnet. Für die Ebenheitskenngröße β gilt Δ MA lo, wobei A 1 die Differenz zwischen der Stichabnahme im mittleren Bereich und derjenigen an den Rändern des Walzgutes 1 bei axial verschobenen Zwischenwalzen 3,3', d. h. einer Überlappung L, und A I₀ die Differenz der Stichabnahme des Walzgutes 1 zwischen seinem mittleren Bereich und seinen Rändern bei nicht verschobenen Zwischenwalzen 3, 3' mit in einer Vertikalebene liegenden Mittellinien angeben.

Wenn das zu walzende Material vor dem Einlauf in den Walzspalt bereits ebene, parallele Oberflächen hat, dann wird auch die Ebenheit des erzeugten Walzgutes 1 nach dem Stich umso besser, je mehr sich β dem Wert Null nähert, was bedeutet, daß ca = 1 bzw. die Überlappung L der Zwischenwalzen 3, 3' gleich der Walzgutbreite B ist.

Das Verhältnis zwischen der Walzkraft P und der erforderlichen Biegekraft Fdzr Arbeitswalzen 2,2' ist in F i g. 3 für den Fall dargestellt, daß die Überlappung L der Zwischenwalzen 3,3' gleich der Walzgutbreite ßist. Eine konstante Breite ßdes Walzgutes 1 vorausgesetzt, ist die Walzenbiegekraft F eine annähernd lineare Funktion der Walzkraft P, so daß die Wirkung der Walzenbiegeeinrichtungen 5,5' auf die Arbeitswalzen 2, 2' sich proportional mit der Walzkraft Pändert.

Wenn jedoch die Oberflächen des Walzgutes I vor seinem Einlauf in den Walzspalt nicht plan und parallel sind, sondern wenn das Walzgut 1 beispielsweise im mittleren Bereich oder an seinen Rändern stärker ausgewalzt ist und Wellen aufweist, dann kann durch eine entsprechende Änderung der Überlappung L und der Walzenbiegekräfte F ein Ausgleich dieser Fehler des einlaufenden Materials erfolgen, was eine entsprechende Änderung der Stichabnahme in den verschiedenen Bereichen des Walzgutes 1 bewirkt. Im Betrieb muß somit eine ständige Überwachung der Kontur des Walzgutes 1 erfolgen, um bei Änderungen des Walzgutes die Überlappung L eier Zwischenwalzen 3,3' sowie auch die Walzenbiegekräfte F um entsprechende Wertet Lbzw.Δ Fkorrigicen zu können.

Die in Fig.4 dargestellte Steuerungsvorrichtung weist eine strichpunktiert umrandete Recheneinheit mit einem zentralen Rechner 20 auf, welcher die Sollwerte Lo und Fo für die Überlappung der Zwischenwalzen 3,3' und für die Biegekraft der Arbeitswalzen nach der Zusammensetzung, der Breite, der Dicke des Walzgutes, sowie nach der Stichabnahme, der Formänderungsfestigkeit, der Walzkraft und den Walzendurchmessern bestimmt. Die mit »Querschnittsprofil« 5 bezeichnete Dickenverteilung des Walzgutes 1 über seine Breitr ist durch den in F i g. 2 angegebenen Wert β oder kann durch eine Differenz zwischen der gemessenen Dicke an den Walzguträndern und im mittleren Walzguthereich angegeben werden. Das optimale Querschnittsprofil S₀

wird anhand von experimentell ermittelten Daten bestimmt.

Ein Stellgrößen-Rechner 21 bestimmt ein Stellsignal £> zur Beaufschlagung eines Stellgliedes 16 für die Walzenbiegeeinrichtungen 5 aus der im Zentralrechner 20 errechneten Soll-Biegekraft Fo, aus der in einem Biegekraftmesser 14 erfaßten Ist-Biegekraft Fund aus einem Korrekturwert Δ Fo. Dieser Korrekturwert Δ F₀ wird in einem Rechenglied 26 gebildet, und zwar durch Verarbeitung eines in einem Vergleicher 23 erhaltenen Differenzwertes Δ So, der die Abweichungen der in einem Dickenmeßgerät 25 erfaßten Ist-Dickenverteilung S von der experimentell bestimmten und im Zentralrechner 20 gespeicherten Soü-Dickenverteüung Sb kennzeichnet. Das Rechenglied 26 ist über einen nur während des Walzbetriebes geschlossenen Schalter 27 mit dem Stellgrößen-Rechner 21 verbunden.

Die Ist-Überlappung L wird in einem Meßwertmittler 13 aus den Meßwerten der beiden Stellungsmesser 12, 12' für die Zwischenwalzen 3, 3' bestimmt und einem Stellgrößen-Rechner 22 eingegeben. Dieser Stellgrößen-Rechner 22 berechnet ein Stellsignal El zur Beaufschlagung eines Lagereglers 15, der die Verstelleinrichtungen (Verschiebeeinrichtungen) 6, 6' für die Zwischenwalzen 3, 3' ansteuert. Das Stellgrößensignal El wird im Stellgrößen-Rechner 22 durch Vergleich der ermittelten Ist-Überlappung L mit der im Zentralrechner 20 errechneten Soll-Überlappung Lo sowie unter Berücksichtigung eines Korrekturwertes Δ Lo bestimmt. Zur Ermittlung dieses Korrekturwertes Δ L₀ wird in einem Vergleicher 24 die in einem Breitenmeßgerät 7 erfaßte Ist-Breite B des Walzgutes mit der im Zentralrechner 20 gespeicherten Soll-Breite ßo verglichen. Das Ausgangssignal Δ Bo dieses Vergleichers 24 wird in einem Rechenglied 28 zu dem Korrektursignal Δ Lo verarbeitet, das den Wert der Überlappung bzw. der axialen Verstellung der Zwischenwalzen 3, 3' kennzeichnet, der zur Kompensation des Differenzsignales Δ Bo, d.h. der Abweichung der gemessenen Ist-Breite B von der errechneten Soll-Breite So, notwendig ist. Zwischen dem Rechenglied 28 und dem Stellgrößen-Rechner 22 ist ein nur während des Walzbetriebes geschlossener Schalter 29 vorgesehen.

Da die Schalter 27 und 29 offen sind, wenn vor Beginn des Walzbetriebes die Walzenbiegekraft und die Überlappung eingestellt werden, sind Δ Fo und Δ Lo gleich Null, so daß die Stellglieder 15 und 16 so lange arbeiten, bis die vom Zentralrechner 20 ermittelten Soll-Werte Fo und L₀ mit den jeweiligen Ist-Werten F und L übereinstimmen.

Während des Walzbetriebes sind beide Schalter 27 und 29 geschlossen, so daß die Beziehungen zwischen den errechneten Soll-Werten Fo und Lo und den entsprechenden Ist-Werten F und L ständig durch die Korrekturwerte Δ Fo und Δ Lo ergänzt bzw. berichtigt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die Walzenbiegekraft für die Arbeitswalzen ebenso wie die Überlappung der Zwischenwalzen gleichzeitig vor Beginn des Walzbetriebes eingestellt und während des Walzbetriebes korrigiert werden können, wodurch eine genaue automatische Steuerung der Ebenheit und Parallelität der Walzgutoberfläche ermöglich wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Steuerung der Ebenheit und Parallelität von Walzgutoberflächen bei einem Walzgerüst dessen Arbeitswalzen direkt an Tragwalzen abgestützt sind und an ihren Walzenenden angreifende Biegeeinrichtungen aufweisen, wobei in einer Recheneinheit mit Speicher der Sollwert Fo für die Biegekraft der Arbeitswalzen anhand einer festen Beziehung und unter Einbeziehung der Walzgutbreite B bestimmt und als Stellsignal den Walzenbiegeeinrichtungen zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,

daß die Recheneinheit einen Zentralrechner (20) aufweist, der die Sollwert·; für die von den Walzenbiegeeinrichtungen £5, 5') erzeugte Walzenbiegekraft (Fq) und für die Überlappung (Lo) der als axial gegensinnig verschiebbare Zwischenwalzen (3, 3') ausgebildeten Tragwalzen anhand vorgegebener Walzparameter bestimmt,

daß die jeweiligen Ist-Werte der Walzgutbreite B in einem Breitenmeßgerät (7) und der Verteilung der Dicke des Walzguts über seine Breite (S) in einem Dickenmeßgerät (25) kontinuierlich erfaßt und in je einem Vergleicher (23; 24) mit entsprechenden dem Zentralrechner (20) entnommenen Sollwerten (B₀ und So) verglichen werden,

daß die Vergleicher (24) erhaltenen Breitenabweichungen (Δ Bo) in einem Rechenglied (28) in Überlappungs-Korrekturwerte (Δ Lu) und die im Vergleicher (23) erhaltene Dickenabweichung über die Walzgutbreite (Δ Sb) in einem Rechenglied (26) in Walzenbiegekraft-Korrekturwerte (Δ Fo) umgewandelt werden und

daß in einem ersten Stellgrößen-Rechner (21) aus dem Istwert (F), dem Sollwert (F₀) der Walzenbiegekraft und dem Walzenbiegekraft-Korrekturwert (Δ Fo) ein Stellsignal (Er) für die Walzenbiegeeinrichtungen (5) sowie in einem zweiten Stellgrößen-Rechner (22) aus dem Istwert (L), dem Sollwert (L₀) der Zwischenwalzen-Überlappung sowie aus dem Überlappungs-Korrekturwert (Δ L₀) ein Stellsignal (Ei.) für die Verschiebeeinrichtungen (6,6') der Zwischenwalzen (3,3') erzeugt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenglieder (26, 28) über je einen nur im Betriebszustand geschlossenen Schalter (27,29) mit den jeweiligen Stellgrößen-Rechnern (21,22) verbunden sind.