DE2628100B2

DE2628100B2 - Vorrichtung zur Dickenregelung in einem Walzgerüst

Info

Publication number: DE2628100B2
Application number: DE19762628100
Authority: DE
Inventors: Katsuyuki Kobe Matsumiya (Japan)
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1975-06-27
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1981-02-19
Also published as: AU1528276A; BR7604188A; JPS523558A; DE2628100A1; DE2628100C3

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dickenregelung in einem Walzgerüst mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Hauptanspruchs.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Gattung (JP-AS Sho 50-5664) werden die Dicke und die Geschwindigkeit des Walzgutes an der Einlaufseite und der Auslaufseite des Walzgerüstes fortlaufend erfaßt und der Walzspalt wird im Sinne einer Vorsteuerung aufgrund eines Vorsteuerkoeffizienten und einer Funktion der Abweichung der einlaufseitigen Dicke von einem Bezugswert eingestellt und der Vorsteuerkoeffizient aufgrund eines synchron zum Lauf eines Dickenmeßpunktes am Walzgut erfolgenden Vergleichs der einlaufseitigen Dickenabweichung und der Abweichung der auslaufseitigen Dicke von ihrem Sollwert korrigiert Dabei müssen aber zahlreiche Werte erfaßt werden, so daß zahlreiche Detektoren benötigt werden und die Regeleinheit einen komplexen Aufbau erhält Dabei ist die Anzahl der für die Regelung benutzbaren Parameter begrenzt, so daß durch andere als die erfaßten Faktoren hervorgerufene Dickenabweichungen des Walzgutes nicht kompensiert werden können.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur Banddickenregelung (Technische Rundschau Nr. 12 vom 22. März 1968, Seiten 3 bis 7) sind an der Einlaufseite und der Auslaufseite des Walzgerüstes Einrichtungen zum Erfassen der Banddicke und der Bandgeschwindigkeit vorgesehen, wobei nach den erfaßten Weiten Stellsignale für die Walzenanstellung in Abhängigkeit von Banddickenabweichung von einem vorbestimmten Wert gebildet werden, wobei die Regelung über eine Voreinstellung des Walzspaltes aufgrund von Dickenabweichungen des zulaufenden Gutes und über ein Angleichen der vorbestimmten Walzeneinstellung in Abhängigkeit von Dickenabweichungen des auslaufenden Gutes vorgenommen wird.

Die hierzu erforderliche Vorrichtung ist ebenfalls verhältnismäßig kompliziert und kann nur bestimmte Parameter erfassen und auswerten.

Bei den bekannten Dickenregelungsvorrichtungen für laufendes Walzgut werden Korrekturen vorgenommen, wenn grundsätzliche Abweichungen festgestellt worden sind, jedoch ist trotz komplizierten Aufbaus der Vorrichtung eine ständige Korrektur nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verhältnismäßig einfache und schnell ansprechende Dickenregelungsvorrichtung für ein Walzgerüst zu schaffen, welche ständig den Walzspalt genau nachstellt so daß das auslaufende Walzgut stets eine präzise gleichförmige Dicke aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Hauptanspruches gelöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Während die bisher bekannten Vorrichtungen zur Dickenregelung in einem Walzgerüst die Dicke nach dem Produkt der einlauf- und auslaufseitigen Geschwindigkeit des Walzgutes und der Dicke des Walzgutes regeln, erfolgt die Regelung gemäß der vorliegenden Erfindung lediglich aufgrund von Dickenabweichungen des Walzgutes an der Einlaufseite und der Auslaufseite des Walzgerüstes. Andere Einflußfaktoren wie die beim Walzen auftretende Zugspannung, die Walzbelastung, die Dicke eines auf dem Walzgut befindlichen ölfilmes, die Exzentrizität der Walzen und Ungleichmäßigkeiten des gewalzten Gutes können unberücksichtigt bleiben, so daß die Dicke des Walzgutes sehr einfach und damit automatisch und ständig zu regeln ist

Bisher ist es nicht möglich, Dickenänderungen des Walzgutes aufgrund von Exzentrizitäten der Walzen des Walzgerüstes vollständig zu eliminieren, und zwar auch nicht, wenn das Walzgut in mehreren Stichen wiederholt gewalzt wird. Gemäß der Erfindung werden derartige Dickenabweichungen auch bei nur einem einzigen Walzstich ausreichend ausgeregelt. Auch kann man Dickenänderungen, die sich durch Schweißstellen ergeben, in einem einzigen Walzstich vollständig eliminieren, was mit bekannten Dickenregelvorrichtungen ebenfalls nicht möglich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Vorrichtung zur Dickenregelung in einem Walzgerüst näher erläutert und zwar zeigt

F i g. 1 ein Schema der Vorrichtung,

Fig.2 ein Diagramm, aus dem sich das Verhältnis zwischen dem Korrekturwert und der auslaufseitigen Dickenabweichungen ergibt,

Fig.3 Aufzeichnungen der Dicke des einlaufenden und auslaufenden Walzgutes, das mit sprunghaft schwankender Dicke in das Walzgerüst einläuft, und

F i g. 4 Aufzeichnungen der Dicke eines Edelstahlbandes vor und hinter dem mit der Vorrichtung zur Dickenregelung versehenen Walzgerüst.

In F i g. 1 ist ein Walzgerüst A mit zwei Walzen 1 angedeutet, dem eine Walzeneinstellvorrichtung 2 zugeordnet ist, um den Walzspalt so einzustellen, daß bandförmiges Walzgut 3 mit konstanter Dicke gewalzt wird. Das Walzgut 3 läuft von einem Coil 4 ab und wird nach dem Walzen zu einem Coil 5 aufgerollt. An der Einlaufseite des Walzgerüstes A befindet sich ein Dickenmesser 6 und an der Auslaufseite ein Dickenmesser 7, um die ein- und die auslaufseitige Dicke des Walzgutes 3 ständig zu erfassen.

An der Einlaufseite des Walzgerüstes A befindet sich ein impulsgenerator 8, der mit einer auf dem Walzgut 3 aufliegenden Kontaktrolle 9 verbunden ist und immer dann ein Impulssignal erzeugt, wenn eine vorbestimmte Länge des Walzgutes durchlaufen ist An der Auslaufseite des Walzgerüstes A befindet siph ein weiterer Impulsgenerator 10, der mit einer auf dem Walzgut 3 aufliegenden Kontaktrolle 11 verbunden ist und ebenfalls immer dann ein Impulssignal erzeugt wenn eine vorbertimmte Länge des gewalzten Walzgutes 3 ι ο durchgelaufen ist Die von den Impulsgeneratoren 8 und 10 erzeugten Impulssignale gelangen in eine Steuereinheit 12, an die die Dickenmesser 6 und 7 über Verstärker 13 und 14 angeschlossen sind. Die Steuereinheit 12 steueit die Einstellvorrichtung 2, um den Walzspalt stets auf einen optimalen Wert für die vom Dickenmesser 6 erfaßten Walzgutabschnitte in dem Zeitpunkt einzustellen, wenn die Abschnitte durch das Walzgerüst A hindurchlaufen.

Der Abstand zwischen dem einlaufseitigen Dickenmesser und der Mittelachse der Walzen 1 des Walzgerüstes A ist als feste Größe in der Steuereinheit 12 gespeichert so daß eine Walzspaltverstellung entsprechend den jeweils ermittelten einlaufseitigen Dicken um eine den Abstand des Dickenmessers 6 von den Walzen 1 entsprechende Anzahl von vom Impulsgenerator 8 abgegebenen Impulssignalen verzögert erfolgt d.h, wenn der eine Korrektur des Walzenspaltes erfordernde Abschnitt des Walzgutes sich genau zwischen den Walzen 1 befindet In der Steuereinheit 12 sind ferner Daten über das Zeitintervall zwischen dem Eingeben von Walzspalt-Steuersignalen in die Einstellvorrichtung und dem Beginn des Änderns des Walzspaltes sowie über das Zeitintervall zwischen den Dickenmessungen mittels der Dickenmesser 6 und 7 und dem Erzeugen von Ausgangssignalen mittels der Verstärker 13 und 14 gespeichert

Beim Vorlauf des Walzgutes 3 zu den Walzen 1 werden zu festen Zeitpunkten vom durch die Kontaktrolle 9 angetriebenen Impulsgenerator 8 Impulse erzeugt. Eine vom einlaufseitigen Dickenmesser 6 erfaßte Dickenabweichung AH\ (die nachstehend als Eingangsdickenabweichung bezeichnet wird) von einer Bezugsdicke am Eingang zu den Walzen 1 wird mit einer vorbestimmten Anzahl von Impulssignalen in der Steuereinheit 12 gespeichert

Die Größe AS für eine Vorsteuerung des Walzspaltes wird als Funktion der Eingangsdickenabweichung A Η\ wie folgt ausgedrückt:

50

AS = kf(AH₁), (1)

wobei k der Koeffizient der Vorsteuerung ist. Die Steuereinheit 12 berechnet aus Gleichung (1) den Wert AS in Abhängigkeit von einem Eingangssignal des Dickenmessers 6 und speichert das Ergebnis.

Ferner bestimmt die Steuereinheit 12 den Zeitpunkt, an dem der vom einlaufseitigen Dickenmesser 6 gemessene Abschnitte des Walzgutes 3 zwischen die Walzen 1 gelangt Dies erfolgt durch Erfassen der Zeitverzögerung in der Einstellvorrichtung 2 und der Zeitverzögerung bezüglich der von den Dickenmessern erzeugten Abweichungsausgangssignale. Dadurch wird die Verstellung des Walzspalts um die Vorsteuergröße AS genau dann wirksam, Wenn der betreffende Meßpunkt am Walzgut zwischen die Walzen 1 gelangt.

Der Vorsteuerkoeffizient k aer Gleichung (1) ist eine Konstante, die von der Walzgerüstkonstanten, der plastischen Verformungskurve des Walzgutes usw. abhängt und als ein Anfangswert eingegeben wird. Während des Walzens ändern sich jedoch die Walzparameter in Abhängigkeit von Beginn und Ende einef Walzstiches, dem Fortschreiten des Waizstiches, den Temperaturänderungen in den Walzen 1 und anderen Variablen. Deshalb ist es erforderlich, den Vorsteuerkoeffizienten Ar an die verschiedenen Parameter anzugleichen. Dies erfolgt in der nachfolgend beschriebenen Weise.

Ergibt sich eine Dickenabweichung AH₂ zwischen der auslaufseitigen Dicke und der Bezugsdicke (nachfolgend als Ausgangsdickenabweichung bezeichnet), wird der Vorsteuerkoeffizient k in Abhängigkeit von negativen oder positiven Weiten der Eingangsdickenabweichung AHi und der Ausgangsdickenabweichung AH₂ gemäß Tabelle 1 um einen Betrag von beispielsweise λ = 0,1 korrigiert

Tabelle 1

Vorzeichen
von A H\

Vorzeichen
von

Korrekturart für den
Koeffizienten k

+ + 0,1 wird zu k addiert

- - 0,1 wird zu k addiert

+ - 0,1 wird von k abgezogen

+ 0,1 wird von k abgezogen

Die Gleichung (1) wird wie folgt umgeschrieben:

■ ■

(2)

wobei Ar'der Grundwert des Vorsteuerkoeffizienten ist. Gemäß der Tabelle 1 und der Gleichung (2) wird der Vorsteuerkoeffizient in Abhängigkeit von dem logischen Produkt der Vorzeichen der Eingangsdickenabweichung und der Ausgangsdickenabweichung korrigiert Wenn das Produkt der Vorzeichen positiv ist, wird ein Korrektlirwert λ zum Vorsteuerkoeffizienten addiert. Wenn hingegen das Produkt der Vorzeichen negativ ist, wird ein Korrekturwert λ vom Vorsteuerkoeffizienten abgezogen. Der Korrekturwert ist in Tabelle 1 beispielsweise mit « = 0,1 angegeben, ist jedoch in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern wie der Art des Walzgerüstes, des Materials des Walzgutes usw. zu bestimmen.

Der Korrekturwert kann jedoch auch als Funktion einer absoluten Größe der Ausgangsdickenabweichung und damit als λ = F(\AH₂\) ausgedrückt werden.

In diesem Fall wird die Vorsteuergröße AS nicht nur in Abhängigkeit von der Eingangsdickenabweichung und von den Vorzeichen der Eingangs- und der Ausgangsdickenabweichung bestimmt, sondern auch vom Betrag der Ausgangsdickenabweichung A H₂, so daß eine genauere Dickenregelung erreicht werden kann. Die Gleichung hierfür lautet:

-O

F(\AH₂\)

AH_x ■ AH₂ \AH,\

(3)

Der Korrekturwert λ = 0,1 ist in F i g. 2 durch eine gestrichelte Linie (A) dargestellt. Die durchgezogene

Linie (B) zeigt an, daß keine Korrektur des Vorsteuerkoeffizienten stattfindet, wenn die Ausgangsdickenabweichung kleiner als 5 μΐη ist. Wenn die Ausgangsdilckenabweichung den Wert 5 μπι übersteigt, wird der Korrekturwert in Abhängigkeit von der Ausgangsdik- > kenabweichung bestimmt. Die strichpunktierte Linie (C) zeigt, daß der Korrekturwert α = 0,1 ist, wenn die Ausgangsdickenabweichung AH₂ Null beträgt, und im Abhängigkeit vom absoluten Wert der Ausgangsdickenabweichung ansteigt. II)

In F i g. 2 ist die Beziehung zwischen dem Korrekturwert und dem absoluten Wert der Ausgangsdickenabweichung linear dargestellt, jedoch kann der Korrekturwert auch nach Funktionen höherer Ordnung verlaufen. Da die Herstellungskosten der Steuereinheit steigen, r> wenn die Funktionen komplizierter werden, ist es vorzuziehen, die Korrekturfunktion in Abhängigkeit von der geforderten Präzision der Dickenregelung, den Walzenbedingungen, den Materialien des Walzgutes usw. zu bestimmen.

Wenn während des Walzens der von dem einlaufseil igen Dickenmesser 6 erfaßte Meßpunkt des Walzgutes nach dem Durchlaufen der Walzen 1 den auslaufseitigen Dickenmesser 7 erreicht, wird sein Ausgangssignal durch das Ausgangssignal des auslaufseitigen Impuls- 2> generators 10 abgetastet. Das abgetastete Ergebnis wird über den Verstärker 14 der Steuereinheit '12 zugeleitet. In dieser wird ei.i positiver oder negativer Wert der Ausgangsdickenabweichung ΔΗ2 festgestellt und mit dem positiven oder negativen Wert der in der jo Steuereinheit 12 gespeicherten Eingangsdickenabweichung ΔH] verglichen. Danach wird die Korrektur des Vorsteuerkoeffizienten Jt in der in Tabelle 1 dargestellten Weise durchgeführt Wenn beispielsweise die gemessene Eingangsdickenabweichung Δ H\ positiv und i~~> die Ausgangsdickenabweichung ΔΗ2 positiv ist, wird zum Vorsteuerkoeffizienten k' der Wert 0,1 addiert Dementsprechend wird die Vorsteuergröße AS in Gleichung (1) so korrigiert, daß die Dicke des Walzgutes ihren Bezugswert erreicht

Wenn ein anderer Punkt des Walzgutes den auslaufseitigen Dickenmesser 7 durchläuft, werden die Vorzeichen oder Werte der Eingangs- und Ausgangsaibweichungen erneut verglichen, und der Vorsteuerkoefffizient wird danach gemäß Tabelle 1 korrigiert

Durch die Verstellung des Walzenspaltes in Abhängigkeit von der Vorsteuergröße AS und der Korrektur des Vorsteuerkoeffizienten Ar werden die Positionen der Walzen 1 korrigiert, bis die Ausgangsdickenabweichung Null wird, so daß eine vorgegebene konstante Dicke des Walzgutes aufrechterhalten wird.

Anhand von F i g. 3 und 4 werden nun Ergebnisse von durchgeführten Walzvorgängen beschrieben.

Fig.3 zeigt Aufzeichnungen eines Teiles des Dickenprofils eines untersuchten Bandes aus Edelstahl mit einer Breite von 200 mm, einer Eingangsdicke von fi = 1,09 mm mit bewußt vorgesehenen Dickenabweichungen von bis etwa 30 μπι und mit einer Ausgangsdikke des gewalzten Bandes von 1,05 mm. Der Versuch wurde bei einer Walzgeschwindigkeit von 50 m/min mit einem Korrekturwert von λ = 0,1 durchgeführt. In Fig.3 sind die Dickenabweichungen des Walzgutes nach und vor dem Walzen dargestellt Vor dem Walzen betrugen die Dickenabweichungen etwa ±15μηι und nach dem Walzen etwa ± 2 μΐη.

Fig.4 zeigt Aufzeichnungen eines Teiles des Dickenprofils eines weiterhin untersuchten Edelstahlbandes (ALSL 304) mit einer Breite von 160 mm, einer Eingangsdicke von fi = 1,26 mm und einer Ausgangsdicke von f2 = 1,19 mm. Dieser Versuch wurde bei einer Walzgeschwindigkeit von 50 m/min mit einem Korrekturwert von λ = 0,1 und einem Vorsteuerkoeffizienten von k' — 1,0 durchgeführt. Dabei wurde ein sehr gutes Ergebnis erzielt. Es ist erkennbar, daß sich die Eingangsdicke zyklisch ändert, was auf eine Walzenexzentrizität zurückzuführen ist Gemäß F i g. 4 liegen die Dickenabweichungen des auslaufenden Walzgutes im Bereich zwischen +5 μπι und — 6 μπι, wenn der Korrekturwert gleich Null ist Wird der Korrekturwert jedoch allmählich vergrößert ergibt sich eine Verminderung der Dickenabweichungen.

In einem optimalen Kompensationsbereich (« = 0,1) liegen die Dickenabweichungen im Bereich zwischen +3 μπι und — 2 μπι, so daß die Ausgangsdicke des Walzgutes innerhalb enger Toleranzen gehalten wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß der Walzspalt in Abhängigkeit von den Eingangsdickenabweichungen im voraus berechnet und danach eingestellt wird. Der erforderliche Walzspalt wird größenmäßig in Abhängigkeit von den positiven oder negativen Vorzeichen der Eingangs- und Ausgangsdikkenabweichungen korrigiert Deshalb können Dickenänderungen von Bandmaterial sofort kompensiert werden, wodurch das fertige Walzgut eine innerhalb sehr enger Toleranzen liegende Dicke aufweist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Dickenregelung in einem Walzgerüst, bei der die Dicke und die Geschwindigkeit des Walzgutes an der Einlaufseite und der Auslaufseite des Walzgerüstes fortlaufend erfaßt, der Walzspalt im Sinne einer Vorsteuerung aufgrund eines Vorsteuerkoeffizienten und einer Funktion der Abweichung der einlaufseitigen Dicke von einem Bezugswert eingestellt und der Vorsteuerkoeffizient aufgrund eines synchron zum Lauf eines Dickenmeßpunkts am Walzgut erfolgenden Vergleichs der einlaufseitigen Dickenabweichung und der Abweichung der auslaufseitigen Dicke von ihrem Sollwert , korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vergleich die einlaufseitige Dickenabweichung mit der auslaufseitigen Dickenabweichung multipliziert wird und daß ein Korrekturwert zum Vorsteuerkoeffizienten addiert wird, wenn das Vorzeichen des Multuplikationsergebnisses positiv ist, und abgezogen wird, wenn das Vorzeichen des Multiplikationsergebnisses negativ ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert eine Konstante ist ₂s

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert eine Funktion des Betrages der auslaufseitigen Dickenabweichung ist