DE2559016C3

DE2559016C3 - Einrichtung für die Drehmomentensteuerung eines Mehrwalzengerüstes zum Walzen von Band zur Beeinflussung der seitlichen Ausbiegung einer Arbeitswalze aus der Achsebene

Info

Publication number: DE2559016C3
Application number: DE19752559016
Authority: DE
Inventors: Klaus 4005 Meerbusch Boesenberg; Josef Ing.(Grad.) Eymael; Gottfried Haenel
Original assignee: Walzmaschinenfabrik August Schmitz 4000 Duesseldorf GmbH
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1975-12-29
Publication date: 1978-09-21
Also published as: IT1065538B; FR2336988B1; DE2559016A1; SE7614410L; DE2559016B2; GB1567786A; FR2336988A1

Description

umfaßt, entsprechend dem die in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Walzgerüstcs festgestellten Einzel-Drehmomente (M₁. Mi)dcr Antricbsmoiorcn (I, II) um ein gleiches errechnetes Differenzmomcni (ΔΜ) gegenläufig unter Konstanz des momentanen Gesamtdrehmoments (M^) verschoben werden, und /war unter Verwendung der Formeln

Af₁ =M_W·^-

(D

M₂ = M_n

+ IM

für die Momentenaufteilung bei einem Sextowalzwerk bzw.

M₁ = My, -^- IM;
υ,

M₂ = M_w + IM

(2)

für die Momentenaufteilung bei einem Quintowalzwerk und

IM =

(3)

für das Differenzmoment. worin bedeutet

Dm der Durchmesser einer oder beider /wischenwalzen (5,6),

Di der Durchmesser der dünnen Arbeilswalze (3).

D\ der Durchmesser der .linieren, dickeren

Arbeitswalze(4 bzw. 7).
,·( die gewünschte seitliche Ausbildung tier

ilünneti Arbeitswalze.

a,«,,, die aus Festigkeitsgründen maximale zulassige Ausbiegung der dünnen Arbeilswalze.

Mi das aufgrund der Ausbiegung der dünnen Arbeitswalze maximal zulässige Drehmomentan der dünnen Arbeitswalze, und

Mn das sich an jeder Arbeitswalze je nach dem Betriebszustand einstellende, gleiche Drehmoment, das aus den Stromaufnahmcn der Antriebsmotoren errechnet wird.

2. Einrichtung für die Drehmomenten-Steuerung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung ein Kurvenscharen darstellendes Nomogramm nachbildet (Fig. 2), bei dem die beiden Grenzwerte der einschließlich des Anfahrzustandcs des Wal/.gcrüsies möglichen und für jeden Betriebszustand konstanten Gesamtdrehmoments (M^s) eingegeben sind, wobei durch Einstellen der gewünschten Ausbiegung und Einführung des momentanen Gesamldrehmomentes eine Kurve (26) des Nomogramm.s abruibar ist. die die Werte für die resultierenden Einzel-Drehmomente (M\. M;) unter Berücksichtigung einer Momentcnversehiebiing unter dem Dilferenznionicni (JMjliclert.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Drehmomenten-Steuerung eines Mehrwal/.engerüsies zum Walzen von Band zur Beeinflussung der seitlichen Ausbiegung einer dünnen Arbcitswalze aus der Achsebene von mindestens vier weiteren Walzen nach dem Oberbegriff des Palentanspruchs 1. Bisher bekannte Drehmomenten-Slcucrungcn dieser Gattung benötigen eine Meßeinrichtung zum Feststellen von Größe und Richtung der Biegcauslcnkung der dünnen Arbeitswalze, auch Taylorwalze genannt, suwie einen Soll-Istwcrt-Vcrglcich zur Ermittlung eines FehlersigiuiK (DE-AS 14 52 lbb). Über das Fehlersignal werden die Speiseströme der beiden einzeln gespeisten Aniriebsniotoren der angetriebenen Walzen, zu denen die dünne Arbeilswalze nicht gehört, geregelt.

Die seitliche Ausbildung der dünnen Arbeitswalze. die sich an einer Stütz- oder Zwischenwalze abstützt, ermöglicht eine veränderliche »Walzenbombierung«. wie sie auch durch bekannte Balligkeitssteucrungen mit veränderlicher Durchbiegung von Arbcilswalzen in der Achsebenc der Walzen erhalten werden kann.

In der Praxis hat die bekannte Drehmomenten-Beeinflussung mit Meßeinrichtung und geschlossenem Regelkreis zwei gravierende Mangel gezeigt:

1. Beim Anlaufen des Walzwerkes aus dem Stillstand befinden sich die Antriebsmotoren in einem »Regelsumpf«, bei dem die Ströme bis zur Höhe der Strombegrenzung anwachsen können. Dieser Zustand dauert an. bis eine minimale Walzgcschwindigkeit erreicht ist, die meistens der Einfädelgcschwindigkeit entspricht, mit der der Bandanfang in den Haspel einläuft. Erst ab dieser Geschwindigkeit ist ein geregeltes Fahren des Walzgerüstes möglich. Da bis zu diesem Betriebszustand der Regelkreis nicht wirksam werden kann, entstehen am Bandanfang und am Bandende Bandlängen, die nicht mit der optimalen Walzenbombierung gefahren sind und damit nicht den Toleranzanl orderungen entsprechen.

2. l);is unmittelbar neben der dünnen Arbeilswalze angebrachte Meßglied isl dem rauhen Wal/bei rieb unmittelbar ausgesetzt und kiiiin durch I Indichligkeiten.

verbunden mit dem Eindringen von Wal/öl oder Wal/.emulsion, sowie durch Bundrisse beschädigt werden. Mit Rücksicht uuf die geforderte Regelgcnauigkeit kann die Meßeinrichtung nicht außerhalb der Gefahrenzone angebracht werden. Ein Ausfall der Meßeinrichtung hat jedoch eine Stillsetzung des Waizgerürslcs sowie eine lange Stillstandszeit zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruches definierte Einrichtung für die Drchnionientcn-Stcucrung von der Notwendigkeit to einer Meßeinrichtung zum Feststellen der Biegeauslenkung der dünnen Arbcitswalz.e freizumachen. Diese Aufgabe scJHicBt nicht aus. daß eine solche Meßeinrichtung zu Kontrollzwcckcn oder für eine manuelle Steuerung, also für einen anderen Zweck eingebaut ist. i> Die Lösung dieser Aufgabe ist ein offener Wirkungsablauf, d.h. eine Steuerung mit den Merkmalen des Anspruches 1. Als festverdrahtete Schaltung kann die Steuerung auch einem Nomogramm nach Anspruch .? nachgebildet sein. 2n

Durch die F>findung wird erreicht, daß jedem gewünschten Arbeitszusland, el. h. jeder gewünschten Walzenbombierung die erforderliche Momenlcnvcrschiebung über gefundene mathematische Beziehungen zugeordnet wird, so daß die Aufteilung der Spciscströ- 2"> me für die Antriebsmoluren bereits vorgegeben isi und nicht erst durch die Messung der Biegeauslenkung der dünnen Arbeilswalze iterativ dem Sollzusiand angenähert wird. Die sich aufgrund der mathematischen Beziehungen für jeden Betriebszustand eri. ebende to Momentenverschiebung stimmt auch für den Aniahr/iistand des Walzgcrüstes, st) daß unbrauchbare Bandanlänge oder Bandenden nicht mehr auftreten und wq;cn der Eliminicrung des Soll-Isiwert-Verglcichs regellech nisch bedingte Überregelungen vermieden sind. Unter r. dem jeweiligen Betriebszustand ist das Drehmoment zu verstehen, das je nach der eingestellten Stichabnahme und dem Verformungswiderstand des Walzgutes für die tatsächliche Walzgcschwindigkcit von den Arbeitswalzen aufzunehmen ist. das mit Mn bezeichnet wird κι und aus tier Formel

M₁,,=

(4)

errechenbar ist. wobei tlas (!esamidrehmomeni Λ/._ν> sich aus tier abzugreifenden Summe tier Ein/elsiröme /ι und /.tier Aniriebsnioloren ergibt nach der Formel

■Λ

(S)

Formel (4) gilt für ein Sexto-Walzgerüst: für ein Quintowal/.gerüsi ist /J \ gleich />wzu setzen.

Wenn im Rahmen der Palenibesehreibung von einer Konstanz des Gesamidrehmomenies gesprochen wird. ■>■> so ist hierunter stets die momentane Momeniensu'iimc gemeint, deren Einzel-Drehmomente tier An.riebsmoloren erlinduiigsgemäß durch ein Difrerenzmonieni AM gegenläufig verschoben werden und die erst bei der gewünschten Walzgcsehwindigkeit — gleichen Verfor- mi mungswidersland des Walzgutes vorausgesetzt — tatsächlich konstant bleibt.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, und /war zeigt

Fig. I ein Blockschaltbild der Steuerung in Verbin- n~, dung mit einem Scxto-Walzgerüst,

I i g. la ein Quinio-Walzgerüst, auf tlas tlie Steuerung nach I i g. I Anwendung finden kann, und

Fig. 2 die sehemalische Darstellung einer Schaltung in der Nachbildung eines Nomogramms.

Das in F i g. I dargestellte Sexto-Walzgerüst hat zwei Stülzwalzcn I, 2. zwei Arbeilswalz.cn 3, 4 und zwei angetriebene Zwischenwalz.cn 5, 6. Die Arbeitswalze 3 ist die dünne sogenannte Taylorwaize. deren seitliche Ausbiegung ;) durch die Drelv.nomenien-Sleuerung gemäß der Erfindung vorgegeben und auch gehalten werden kann. Die seilliche Ausbiegung .·/ kann auch auf Null gestellt werden, womit die Walzenbombierung minimal wird.

Das Quiniogerüst nach Fig. la unterscheidet sich dadurch, daß die untere Zwischenwalze 6 ties Sextogclüstcs fehlt; hier ist die dickere Arbeiiswalzc 7 angetrieben. Abgesehen von den Sliitzwalz.cn I und 2. tieren Durchmesser für die aufgefundenen mathematischen Beziehungen unwesentlich ist. sind in Fig. I und Fig. la die Durchmesser der Walzen mit /Λ/ für die angetriebene oder tlic angetriebenen Zwischenwal/eii. mit D\ für tlie dickere Arbcilswalze und mit I); für die dünnere Arbeitswalze angegeben.

Aus dem auf das Seuogcrüsi mit gleichen Zwischen walzen-Durelimessern /Λ/ abgestellten Blockschaltbild seien zunächst die beiden Rechengeräte IO und 11 hervorgehoben, in denen aus dem eingeleiteten Differenzmomeni .IA/ nach den im Anspruch I angegebenen Formeln (I) die erforderlich·.-!!, sich durch Momentenverschicbung ergebenden I-ünzcl-Drehmomente Λ/ι und Λ/.· für die Motoren I und Il tier Zwischenwalzen 5 und ft errechnet werden, jedenfalls in Strom«erlcn. die in einem nachgcordneien kraftverstärker I2 in die Speiseströme /, und /.· umgewandelt vv eitlen.

In die Rechengeräte IO und Il werden ferner außer den Durchmessern der Arbeils- und Zwischenwalzen auch die an den beiden Arbeilsvvalzen J, 4 angreifenden Drehmomente Mu eingegeben, die nach dem vorliegenden Antricbskonzcpi trotz des unterschiedlichen Durchmessers gleich sind. Der Wert Mw repräsentiert somit den Betriebszustand des Walzgerüstes und wird durch die im Rechengerät 13 angegebene Formel ermittelt. Der in dieser Formel enthaltene Wert Λ/.,., für das Cicsamldrehmomcnt beider Antriebsmoioren IlI wird aus dem Rechengerät I4 bereitgestellt, in das die momentan vorliegenden Speiseströme /ι und /.· eingeführt sind und in dem die Summe /_1VS gebildet wird, die demCiesanitiirehmomcni Λ/^,λentspricht.

Die mathematischen Beziehungen gehen davon aus, daß tlas Gesamldrehniomcnl A7_1VS konstant ist. Da aber beim Anfahren des Walzgerüstes die Speiseströme /, tintl /.. und damit tieren Summe ansteigen, ist diese Kt)iisianz. so zu verstehen, daß durch die Einführung ties DilTerenzmomentes AM in die Rechengeräte IO und 11 die momentane Momentensumme gleichbleibt, ti. h. tlie Momentenverschiebung um tlas gleiche Differenznioineni gegenläufig erfolgt..

Gerade hierdurch wird auch der Anfahrzustaiid für eine richtige Einhaltung tier seillichen Ausbiegung ,/der dünnen Arbeitswalze 3 erfaßt. I lat das Walzgerüst seine vorgesehene Walzgcschwindigkeit erreicht, bleibt das Gesamidrehmomeni auch effektiv konstant.

Das Vorgeben tier gewünschten seitlichen Ausbiegung ,·; der dünnen Arbeitswalze 3 erfolgt in einem l'insiellgerät 15. und /war genauer gesagt durch den Quotienten

wobei;(.,-.,, ilie mis Festigkeilsgründen iiuixiimtl zulässige Ausbildung der ilünnen Arbeilswalz.c 3 isi. Mil dem Einstcllgeräi 15 werden also Pro/cute der lOO'Miigen. Miiivimiil zulässigen Ausbiegung eingeslelll. d;i beim Walzen mich visueller Beobachtung des Walzgutes oiler von Meßgeräten gefahren wird, die die l'laiiheit ties gewalzten Bandes anzeigen. Indem das Einstellgcrät 15 eine Einstellung von mehr als 10()"/n nicht erlaubt, kann die dünne Arbeitswalze 3 nicht bis /um Bruch ausgebogen werden.

Der eingestellte Prozent« en wird einem Rechengerät 16 zugeleitet, in dem nach der Formel (J) nach Anspruch I das Differenzmoinent ΔΜ errechnet wird. In dieses Rechengerät gehen außer den Walzcndurehmesscrn und dem im Gerät 13 ermittelten Arbeitswal-/eii-Drehnioment Mw ein Wert Mi ein. der das aufgrund der Ausbiegung der dünnen Arbeitswalzc 3 maximal zulässige Drehmoment an der dünnen Arbcitswalze ist und somit als Festwert für jeden Durchmesser errechenbar vorliegt.

Aus dem Rechengerät 16 wird das Differenzmomcni . lA-Zden beiden parallel nachgeschallcten Rechengeräten IO und 11 zugeleitet, in denen — wie schon erläutert — die gegenläufige Momenicnverschiebutig erfolgt und ausgangsseitig Signale erzeugt werden, die den für die gewünschte Biegeauslenkung der dünnen Arbeilswalze erforderlichen r.inzel-Drehmomenlen Λ/ι und A/_- entsprechen.

Für ein Quintowalzgerüsl nach I'ig. la gilt this Blockschaltbild nach Fig. I mit der Maßgabe, daß /Λ/ gleich D \ gesetzt wird. Was die Rechengeräte 10 und 11 angehl, gellen dann die Formeln (2) nach Anspruch I.

Das Ausführungsbeispiel nach I" i g. I mil einer Rechengeräte einhaltenden Steuerung wurde in erster Linie dargestellt, um das Verständnis der inessimgslosen und allein auf mathematischen Beziehungen gegründeten Momentenverschiebung gemäß der Erfindung /u fördern. Da von den Rechengeräten nur einfache Rechenarten abverlangt werden, besteht auch eine andere Möglichkeit des Aufbaues der elektrischen Schaltung, nämlich die der Nachbildung eines Nomogramms nach F i g. 2 und Anspruch 2. mil der man zu der Lösung einer fcstvcrdrahteten Schaltung gelangt. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, daß für die mathematischen Beziehungen allein kein Schutz beanspruchl ist. sondern nur im Zusammenhang mil dem beanspruchten Wirkungsabiaul der Vorrichtung.

Das in Fig. 2 dargestellte »Nomogrammgcräi« 20 enthält eine solche festverdrahteie Schaltung, in der für ein vorgegebenes Mi von beispielsweise 300 kpm. also für ein maximal zulässiges Drehmoment an der dünnen Arbeitswalzc. Kurvenscharen auf der Grundlage der Formeln (1) bzw. (2) mit (3) nach Anspruch 1 eingegeben sind, die sich — in der zeichnerischen Darstellung — als Geraden darstellen. Links sind in einer senkrechten, linearen Skala 21 die l'rozenlwerte von

um O bis l()()"/(i aufgetragen, von denen der gewünschte Wert am Einstellgeräl 15 eingestellt wird. Das Nomogramm enthält ferner eine senkrechte Skala 22 mit einer linearen Einteilung von 0 bis 2800 kpm für die möglichen Gesamtdrehmomente M._r, sowie senkrechte Skalen 23 und 24 von 0 bis jeweils 1500 kpm für die sich bei der Momentenverschicbung ergebenden Einzel-Drehmomenle Mi und M₁.

Durch die in Verlängerung der Skalen angedeuteten Ein- oder Ausgangspfeilc versteht sich mit Blick auf Fig. !. daß das Nomogrummgcräl 20 dem Rechengerät 14 zur Ermittlung des Gcsamtdrehmomcnies M_L-_L-, nachgeordnei Lsi und im übrigen die Rechengeräte 10, 11 und 16 ersetzt, ebenso das Rechengerät 13 zur Einführung des den Betriebszustand repräsentierenden Drehmomentes an den Arbeitswalz.cn. Ausgangsseitig liefert das Nomogrammgeräl 20 die Einzel-Drehmomente M₁ und Μ? bzw. diesen proportionale Signale, die dem Kraftversiäiker 12 zugeführt sind. Insoweit ist F i g. 2 ein Teil der in F i g. 1 dargestellten Steuerung. Die Relation der Skalen 21, 22, 23 und 24 sowie ihre Abstände voneinander ergeben sich aus den mathematischen Beziehungen und sind insoweit in einer festverdrahteten Schallung nachgebildet, wie der Slcuerungs- und Regelfachmann weiß.

In F" i g. 2 ist eine Linie 26 eingezeichnet, die von der Marke 100% der Skala 21 ausgeht und deren Neigung von dem vorliegenden Gesamtdrehmomenl von 900 kpm auf der Skala 22 bestimmt wird. Diese Linie 2fi ist eine unter vielen Kurvenscharen, die über das Einstellgeräl 15 und das vom Rechengerät 14 gelieferte Gesamtdrehmomenl M_AV» abgerufen wird. Wie ersichtlich, schneidet die Linie 26 die Skalen 23 und 24 in den Marken 600 kpm für M\ und 300 kpm für Mi. womit die \ertrimmten bzw. verschobenen FJnzcl-Drchmomente für die Antriebsmotoren I und Il festliegen.

Es versteht sich, daß jedem auf Skala 21 eingestellten Prozentwert und jedem Gesamtdrehmo ment der Skala 22 eine Gerade entspricht, die im Schnittpunkt mit den Skalen 23 und 24 die Momentenaufieilting liefert. Da alle Skalen bei Null anfangen schließt der eine Grenzwert des schaltungsmäßig nachgebildeten Nomogranims den Anfahrzusiaiid des Wal/.gerüsles ein. Der andere Grenzwerl isl durch die gestrichelte Linie 27 dargestellt, die der Kurve für eil maximales Gesamtdrehmomcnt von 2700 kpm unc 100%ige Biegeauslenkung der dünnen Arbcilswalzt entspricht und die eine Momentenverteilung von 120f gegen 1500 kpm liefen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung für die Drehmomenten-Steuerung eines Mehrwalzengerüstes zum Walzen von Band zur Beeinflussung der seitlichen Ausbiegung einer ersten dünnen Arbeitswalze aus der Achsebenc von mindestens vier weiteren Walzen, von denen eine die zweite Arbeitswalze ist, die einen größeren Durchmesser als die erste Arbeitswalze hat, wobei die dünr.e Arbeitswalze von einer angetriebenen Zwischenwalze über Reibungsschluß angetrieben und die dickere Arbeitswalze unmittelbar oder ebenfalls von einer Zwischenwalze über Reibungsschluß angelrieben ist, mit einer Einrichtung zum Einstellen einer Differenz zwischen den Ein/.el-Drehmomenten an den durch je einen Antriebsmotor angetriebenen Walzen unier Konstanz des Gcsamtantriebsdrehmonientes des Wilzgerüsies. um die gewünschte seitliche Aushiegung der dünnen 2» Arbeitswalze und damit deren von der Ausbiegung abhängige Walzenbombierung konstant zu haken, gekennzeichnet durch eine Steuerung mit einer elektrischen Schaltung, die Rechengeräte und ein Einslellgerät (15) zum Vorgeben eines der 2^ri gewünschten seitlichen Ausbiegung (a) der dünnen Arbeitswalze entsprechenden Wertes