DE2618901C2

DE2618901C2 - Vorrichtung zur Bandzugregelung in einer kontinuierlichen Walzstraße

Info

Publication number: DE2618901C2
Application number: DE2618901A
Authority: DE
Inventors: Isao Yokohama Kanagawa Imai
Original assignee: Ishikawajima-Harima Jukogyo Kk Tokyo Jp
Current assignee: Ishikawajima-Harima Jukogyo Kk Tokyo Jp
Priority date: 1975-04-30
Filing date: 1976-04-29
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE2618901A1; FR2309287B1; JPS51127988A; BR7602691A; US4033492A; ES447401A1; JPS5511930B2; GB1517886A; FR2309287A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung in einer kontinuierlichen Walzstraße zur Regelung der im Walzgut übertragenen Zugkraft nar*> dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Es ist bekannt, daß beim Auswalzen des Halbzeugs zu einem Band od. dgl. in kontinuierlichen Walzstraßen die auf das Walzgut zwischen benachbarten Walzgerüsten aufgebrachte Zugkraft die Qualität des Walzproduktes sehr stark beeinflußt.

Wenn beispielsweise die Zugkraft im Walzgut zwischen den Gerüsten in einem kontinuierlichen Warmwalzwerk schwankt, so ändern sich sowohl die Dicke als auch die Breite des Walzgutes, welches nachfolgend als Walzband bezeichnet wird, obwohl selbstverständlich auch Walzdraht od. dgl. in Frage kommt. Die Beziehung zwischen der Änderung der Walzbanddicke und der Breitenänderung ist außerordentlich komplex und von gegenseitigen Abhängigkeiten bestimmt. Bei modernen Regelsystemen für die Walzbanddicke ist daher besonderer Wert darauf gelegt worden, die gegenseitige Abhängigkeit zwischen Dickenänderungen und Breitenänderungen möglichst weitgehend aufzuheben oder zu kompensieren. Wie in diesem Zusammenhang bekannt ist, kann die gegenseitige Abhängigkeit erheblich vermindert werden und damit eine Steuerung der Walzbanddicke unabhängig von Breitenänderungen erfolgen, wenn die auf das Walzband zwischen zwei Gerüsten aufgebrachte Zugkraft mit einem Fühler erfaßt und stets konstant auf einem geringen Wert gehalten wird.

Eine dem Oberbegriff des Anspruchs entsprechende Regeliingsvorrichtiing ist aus der DEAS 12 366)7 bekannt. Dabei ist ein Schiingenheber vorgesehen, hei dem zwei Hebearme um eine gemeinsame Achse vertikal schwenkbar sind, wobei die oberen linien der Hehearme durch eine gemeinsame Heberolle veihini den sind. Der Winkel zwischen den Hebearmen und der Horizontalen oder der ungestörten Bahn des Bandes wird durch einen Winkelstellungsfühler erfaßt Das Ausgangssignal des Winkelstellungsfühlers wird einem Fehlerdetektor wie einem Vergleicher zugeführt, der dieses Ausgangssignal mit einem Sollwert vergleicht Ein Korrektursignal für die Walzgeschwindigkeit wird einer Regelungseinrichtung zugeführt, die einen Antriebsmotor der Walzen steuert und auf diese Weise die Walzgeschwindigkeit des Bandes ändert Auf diese Weise wird eine Zugkraftänderung erst dann erfaßt, wenn die Änderung der Winkelstellung des Schlingenhebers ermittelt worden ist

Obwohl in einem Rechner der Regelungseinrichtung der Einfluß des Gewichtes des Bandes und der Heberolle kompensiert wird, arbeitet dieser bekannte Bandzugregler nicht problemlos. Der Schiingenheber hat eine Massenträgheit die gegenüber den Änderungen der auf den Schiingenheber infolge von Zugkraftänderungen im Band wirkenden Kräfte zu ganz erheblichen Trägheitskräften führt. Dieses Problem ist bei dem bekannten Bandzugregier unvermeidbar, da das Walzgerüst und ebenso der Schiingenheber ausreichend robust ausgebildet sein müssen, um die während des Walzens auftretenden Stöße beschädigungsfrei überstehen zu können. Als Folge hiervon entsteht eine Zeitverzögerung zwischen der Zugkrafiänderung und der Änderung der Winkelstellung des Schiingenhebers, so daß die Zeitkonstante der Regelung groß ist So liegt beispielsweise die Zeitkonstante für das Ansprechen auf eine Zugkraftänderung, d. h. für die Ermittlung einer entsprechenden Änderung der Winkelstellung des Schiingenhebers, in der Größenordnung von einer Sekunde. Darüber hinaus ist die Abhängigkeit zwischen der Winkelstellung des Schiingenhebers und der Zugkraft nicht linear, vor allem wegen der geometrischen Ausbildung des Schiingenhebers, so daß die Zugkraftänderung in Abhängigkeit von einem Kompensationssignal für den Winkel des Hebearmes erfaßt werden muß. Im Ergebnis is>i bei diesem bekannten Bandzugregler eine Erfassung der Bandzugkrp.ft nur mit einer Zeitverzögerung möglich, so daß über die dadurch verursachte verzögerte Korrektur der Walzgeschwindigkeit eine gleichmäßige Dicke des Bandes nicht verwirklicht werden kann. Weiterhin ergeben sich Üngenauigkeiten der Regelung durch die große Massenträgheit des Schiingenhebers, da eine Zugkraftänderung im Band zunächst zu einer Beschleunigung des schweren Schlingenhebers führen muß, bevor eine analoge Änderung der Winkelstellung des Hebearms auftritt.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Bandzugregeliingsvorrichtung der aus der DE-AS 12 36 637 bekannten Gattung zu schaffen, der die zwischen zwei benachbarten Gerüsten auf das Hand aufgebrachte Zugkraft genau und schnell erfassen und verarbeiten kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs.

Dadurch, daß die Heberolle .111 einem eigenen si'hwenkhewi'glichiMi Ligerneslell. »lessen Müsse gegenüber der Masse der Heberolle geling iiinl deshalb vernachlassigbar ist. gi'l.igcil ist. eigilu sich eine erhebliche Verminderung der hei /ligki.ifi.iiiileniiigiii im Hand /11 hcsi hlcuiiigcinlin M.isscn. I nie Vertikal bewegung (kr ! Ii Ix-mlle tvinl iiiiiniilelli.u und Ime.ir in ein enlspiei liiinlis Aiisg,iiigssign.il im Zugkraft ,iiifnehmer /w im Inn I ,igt ·ι gestell und I l· In· 11111 iinigr

hc

Die Kraft F_P ergibt sich aus
Fp = 2 PA h/l

F_n = 2 Λ γ/

setzt Eine Oberkompensation durch die Regelung kann dadurch vermieden werden, daß mittels des Beschleunigungsfühlers die Trägheitskraft der Heberolle im Rechner kompensiert wird, so daß instationäre dynamische Vorgänge bei der Erfassung der Ist-Größe weitestgehend ausgeschaltet werden können. Diese auf die Heberolle ausgeübte Trägheitskraft tritt im übrigen ebenfalls am Hebearm auf, so daß sie praktisch als Signal mit gleicher Größe meßbar ist Die Änderung der Zugkraft kanu erheblich vor einer entsprechenden ι ο Änderung der Winkeleinstellung des Hebearms erfaßt werden, so daß sofort der Antriebsmotor des entsprechenden Walzgerüsts oder dessen Walzspaltverstelleinrichtung entsprechend angesteuert werden können, so daß die Zugkraft im Band weitgehend ohne Winkeländerung des Hebeanns ausgeregelt werden kann. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist somit eine exakte und fast verzögerungsfreie Erfassung von Zugkraftänderungen im Band und deren Ausregelung gewährleistet

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer zeichnerisch dargestellten Ausführungsform näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch vereinfacht in schaHbildlicher Darstellung eine Ausführungsform einer Regelungsvorrichtung für den Bandzug,

F i g. 2 eine Ansicht zur Erläuterung der Arbeitsweise h

der Vorrichtung gemäß F i g.l und

Fig.3 ein Vektordiagramm der Kräfte zur weiteren Erläuterung der Arbeitsweise.

Wie F i g. 1 veranschaulicht ist ein Ende eines Hebearmes 33 an einem Ende einer Antriebswelle 32 befestigt deren anderes Ende mit einem Hebemotor 31 verbunden ist Ein Lagergestellt 35 stützt drehbeweglich eine Heberolle 34 ab und ist am anderen, bandseitigen r» Ende des Hebearmes 33 angelenkt Ein Zugkraftaufnehmer 36, wie eine Druckmeßdose od. dgl, die die Unterseite des Lagergestelles 35 abstützt und ein Beschleunigungsfühler 37 sind in der Nähe des bandseiten Endes des Hebearmes 33 gelagert -10

Der Zugkraftaufnehmer 36 und der Beschleunigungsfühler 37 sind mit Verstärkern 39 bzw. 40 eines Analogrechners 38 verbunden. Der Verstärker 39 ist direkt an einen ersten Additionsverstärker 42 ange- F_n - W_RG

schlossen, während der Verstärker 40 hieran über ein Gewichtskompensations-Potentiomfiter 41 angeschlossen ist. Der Ausgang des ersten Additionsverstärkers 42 ist über einen zweiten Additionsverstärker 43 an einen Dividierer 44 gelegt. Der Ausgang einer ersten Eingabeeinheit 45 ist ebenfalls an den Eingang des zweiten Additionsverstärkers 43 gelegt.

Ein Fühler 46 für die Winkelstellung, der an der Antriebswelle 32 befestigt ist, ist an einen Sinusfunktionsgeber 47 angeschlossen, der seinerseits über einen dritten Additions*erstärker 48 an den Dividierer 44 angeschlossen ist Der Ausgang einer zweiten Eingabe- /'.

einheit 49 liegt ebenfalls am Eingang des dritten Additionsverstärkers 48.

In F i g. 2 ist mit 50 das erste, vordere Gerüst und mit 51 das zweite, hintere Gerüst bezeichnet, während das m> Wal/band mit ^bezeichnet ist. Das Walzband S schließt mit einer Horizontalen /wischen den Wal/spalten der Gerüste 50 und 51, die der ungestörten Hahn des Bandes .S'enlspricht, einen Winkel it ein.

In Y i g. J ist F/'die infolge der Zugkraft PA im Hund S n. auf die Heberolle <4 wirkende Vcrlikiilkraft /■»■, die infolge des Gewichts (!es Halides ,Vauf die I !chenille 14 wirkende Verlikalkr.ifi und /'«die ,ins dem Gcwkhl der Heberolle 34 herrührende Vertikalkraft Fp ist die Vertikalkraft, die infolge der Vertikalbeschleunigung der Hebsrolle 34 auftritt. Mit Fuc schließlich ist die Summe dieser auf den Zugkraftaufnehmer wirkenden Kräfte bezeichnet für die gilt:

wobei h der Abstand zwischen der Oberseite der Heberolle 34 und der ungestörten Bahn des Bandes und / die Länge des Bandes S zwischen dem Walzspalt am ersten oder zweiten Gerüst 50 oder 51 und der Oberseite der Heberolle 34 ist

Mit r als Abstand zwischen der Drehachse des Hebearmes 33 und der Drehachse der Heberolle 34, d als Durchmesser der Heberolle 34, χ als Länge des Lotes von der Drehachse des Hebearmes 'Λ auf die ungestörte Bahn des Bandes 5 und β als Winkel zwischen der ungestörten Bahn des Bandes und der Verbindungslinie zwischen den Drehachsen des Hebearmes 33 und der Heberolle 34 ergibt sich die Höhe Λ zu

τ sin β + dll - .v = r sin β + y

(3)

wobei J^-= dl2—x.

Da Fw eine Funktion der Breite und der Dicke des Bandes S ist, gilt:

(4)

wobei A die Querschnittsfläche und γ das spezifische Gewicht des Bandes Sist.

Das Gewicht Wr der Heberolle 34 entspricht Fr; also gilt:

Fm = W_K (5)

Die vertikale dynamische Kraft F₀ ergibt sich aus

wobei Cdie Beschleunigung ist.

Werden die Gleichungen (2), (3), (4), (5) und (6) in die Gleichung (1) eingesetzt, so ergibt sich

F_1x = -^- (rsin β +>·) + 2Λγ/ + W_R + W_RG

(7)

Wird die Gleichung (7) nach der Zugkraft PA r.ufgciöjt, so ergibt sich

2 (λ sin β Λ-y) (8)

Die Zugkraft PA wird aus dem Analogrechner )8 erhalten, der die Gleichung (H) ausführt. Hierzu werden die Werte 2AvI und Wr in die erste Ijngabceinheit 45, sowie j'=(i/ \) in die /weile lüngaheeinheil 49 eingegeben. Wenn das Wal/band .V vom ersten Gerüst 50 /um /weilen Ge list il lauft, so wird der llcbcmotor )l in Betrieb gesetzt und dreht den llebcarm M über einen Winkel ,7, so daß d.is Hand .V einen Winkel λ gegenüber seiner iinpcsiörlcn Hahn einnimmt. Das

Ausgangssignal F;.r des Zugkraftaufnehmers 36 wird im ersten Verstärker 39 verstärkt und an den ersten Additionsverstärker 42 angelegt, während die durch den Beschleunigungsfühler 37 erfaßte Beschleunigung C über den zweiten Verstärker 40 an das Gewichts- ■-, kompensations-Potentiometer 41 angelegt wird, das die Beschleunigung G mit der Masse Wr der Heberolle 34 zu einem der Trägheitskraft Fp= WrG entsprechenden Signal multipliziert. Das Ausgangssignal aus dem Potentiometer 41 wird an den ersten Additionsverstärker 42 angelegt, dessen Ausgangssignal den Wert (Fix— W_ÄC;darstellt.

Das Ausgangssignal des ersten Additionsverstärkers 42 wird an den zweiten Additionsverstärker 43 angelegt, an dem auch das Ausgangssignal der ersten Eingabe- ι-. einheit 45 entsprechend dem Wert

(2ΑγΙ+ W_K)
liegt. Nach Multiplikation mit der als Konstante anzunehmenden Länge /, die als konstanter Paktor eingegeben werden kann, stellt das Ausgangssignal des zweiten Additionsverstärkers 43 den Wert

\l[(F,x— W_RG)-2A_VI- Wr]]

dar und wird an den Dividierer 44 angelegt.

Der Winkel β des Hebearmes 33 wird durch den Fühler 46 für die Winkelstellung erfaßt, dessen Ausgangssignal dem Sinusfunktionsgeber 47 zugeführt wird. Dessen Ausgangssignal, also der Wert (r sin ß), wird dem dritten Additionsverstärker 48 zugeführt, an dem auch das Ausgangssignal y der zweiten Ringabceinheit 49 liegt. Daher stellt das Ausgangssignal des dritten Additionsverstärkers 48 den Wert

[2(rs\nß+yJ\

dar und wird an den Dividierer 44 gelegt, wo die Gleichung (8) durchgeführt wird. Daher stellt das Ausgangssignal des Dividierers 44 die Zugkraft PA dar.

Hierzu 1 Hlalt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch;

Vorrichtung in einer kontinuierlichen Walzstraße zur Regelung der im Walzgut übertragenen Zugkraft mit einem aus einer an vertikal schwenkbaren Hebearmen angeordneten Heberolle bestehenden Schiingenheber, dem ein Zugkraftaufnehmer zugeordnet ist, mit einer Signalrückführung des der erfaßten Zugkraft entsprechenden Ausgangssignals ι ο zu einer mit einem Rechner zur Kompensation des Gewichtes der Heberolle und des Gewichtes des Bandes versehenen Regelungseinrichtung für den Schlingenhebeantrieb und zu einer Verstelleinrichtung für die Walzgeschwindigkeit oder den Walzspalt wenigstens eines Walzgerüstes, sowie mit einer Einrichtung zum Berücksichtigen der Beschleunigung des Schiingenhebers, dadurch gekennzeichnet, daß die Heberolle (34) an einem eigenen, am bandseitigen Ende des Hebearmes (33) schwenkbeweglich gelagerten Lagergestell (35) gelagert ist, weiches sich über den Zugkraftaufnehmer (36) am Hebearm (33) abstützt, und daß am Hebearm (33) ein Beschleunigungsfühler (37) vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal in dem Rechner (38) der Regelungseinrichtung zur Kompensation der Trägheitskraft (Fo) der Heberolle (34) auswertbar ist