DE2719031A1 - Vorrichtung zur automatischen regelung des walzspaltes im walzgeruest - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Walzwerksausrüstung, insbesondere eine Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst.

Die Erfindung kann bei Bleich- und Bandwalzwerken wirkungsvoll verwendet werden.

Bekannt ist eine Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst, die unter den Einbaustücken der Unterwalze angeordnete Einraumhydraulikzylinder zum Erzeugen einer Vorspannung des Gerüstes enthält.

Die Hydraulikzylinder sind mit einem elektrohydraulischen System zur Druckkontrolle über ein flüssiges Medium versehen, das von einer Hochdruckquelle den Hydraulikzylindern zugeführt wird.

Das elektrohydraulische System enthält elektrische Meßdo- sen zur Aufnahme der Walzdruckkraft, elektrische Meßdosen zur Aufzeichnung der Vorspannkraft und Servoventile elektrischer Steuerschaltung.

Die elektrischen Meßdosen zur Aufnahme der Walzdruckkraft sind unter den Druckspindeln des Walzgerüstes auf den Einbaustücken der Oberwalze angeordnet.

Die elektrischen Meßdosen zur Aufzeichnung der Vorspannkraft sind zwischen dem oberen Querhaupt des Gerüstständers und den Einbaustücken der Unterwalze angeordnet.

Die Servoventile mit elektrischer Steuerschaltung und die Hochdruckflüssigkeitsquellen sind außerhalb des Gerüstes angeordnet.

Die Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst arbeitet wie folgt.

Beim Bandwalzen ändert sich die Walzdruckkraft und wird mit der elektrischen Meßdose aufgezeichnet. Ein Signal von dieser Meßdose wird dem elektrohydraulischen System zur Flüssigkeitsdruckkontrolle in den Hydraulikzylindern zugeführt. Aufgrund dieses Signals ändert das Servoventil den Flüssigkeitsdruck in den Hydraulikzylindern, und die Vorspannkraft des Gerüstes ändert sich also. Durch vorgegebene Änderung der Vorspannkraft des Gerüstes wird eine automatische Regelung des Walzspaltes im Gerüst in dem vorgegebenen Bereich in Abhängigkeit von der Änderung der Walzdruckkraft gewährleistet.

Diese bekannte Vorrichtung bietet die Möglichkeit, den Walzspalt im Walzgerüst recht genau zu regeln.

Die Servoventile erfordern aber einen hohen Reinheitsgrad des flüssigen Mediums (Öl), sonst arbeiten sie instabil, und die Betriebssicherheit der Vorrichtung wird herabgesetzt.

Außerdem sind die Servoventile konstruktiv überaus kompliziert aufgebaut, ihr Preis ist hoch, und ihre Bedienung ebenso wie die Bedienung der elektrischen Schaltung für deren Steuerung erfordert hochqualifiziertes Fachpersonal.

Vorgeschlagen ist eine Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst, die hydraulische Meßdosen zur Aufnahme der Walzdruckkraft enthält, welche von dem Einfluß der Zweiraumhydraulikzylinder zum Erzeugen der Vorspannung des Gerüstes frei sind. Jeder Zweiraumhydraulikzylinder ist mit zwei Stangen ausgeführt, von denen eine auf dem Ständerquerhaupt aufliegt. In der zweiten Stange findet die hydraulische Meßdose Platz, wobei Bohrungen, durch die Stäbe hindurchgelassen sind, in dem auf der hydraulischen Meßdose aufliegenden Einbaustück angebracht sind. Mit den einen Enden stützen sich diese Stäbe gegen das Gehäuse des Zweiraumhydraulikzylinders und mit den anderen gegen das entgegengesetzte Einbaustück ab. Einer der Hohlräume des Zweiraumhydraulikzylinders steht mit einer Gleichdruckquelle für flüssiges Medium und der zweite unmittelbar mit dem Hohlraum der hydraulischen Meßdose und mit einer Vorrichtung zur Änderung der Ölmenge in diesen Hohlräumen in Verbindung.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt.

Beim Bandwalzen nehmen die hydraulischen Meßdosen die Walzdruckkraft auf, wodurch sich der Druck des flüssigen Mediums in diesen ändert, und somit ändert sich der Druck in den Hohlräumen der mit diesen hydraulischen Meßdosen verbundenen Hydraulikzylinder. Infolgedessen wird sich die Vorspannkraft des Gerüstes bei unveränderlichem Druck des flüssigen Mediums in den Hohlräumen der Zweiraumhydraulikzylinder, die mit der Gleichdruckquelle in Verbindung stehen, ändern. Die Änderung der Vorspannkraft des Gerüstes führt zur Änderung der Verformung des Gerüstständers und somit zur Änderung des Walzspaltes.

Durch die Dimensionierung der Vorrichtung - der Zweiraumhydraulikzylinder, der hydraulischen Meßdosen usw. - wird ein bestimmtes Verhältnis der Änderung der Vorspannkraft des Gerüstes zur Änderung der Walzdruckkraft ermittelt, das die automatische Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst ermöglicht.

Die Vorrichtung wird mit Hilfe eines Mechanismus eingestellt, der die Menge des flüssigen Mediums in den untereinander verbundenen Hohlräumen der hydraulischen Meßdose und in einem der Hohlräume des Zweiraumhydraulikzylinders ändert, um die Starrheit der hydraulischen Meßdose und dementsprechend die Starrheit des Gerüstes zu ändern.

Diese Vorrichtung kann aber während des Walzvorganges den Walzspalt nicht konstant halten, weil dabei der Spalt zwischen den Einbaustücken geringer wird, wodurch das flüssige Medium aus dem Hohlraum der hydraulischen Meßdose in den damit verbundenen Hohlraum des Zweiraumhydraulikzylin- ders überströmt. Das führt zu einer Verschiebung der Einbaustücke mit den Walzen, was eine Kompensation der Walzenverformung unmöglich macht.

Es ist Zweck der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Änderung der wechselseitigen Verbindung der hydraulischen Meßdosen mit den Zweiraumhydraulikzylindern zur Vorspannung des Gerüstes eine Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst zu entwickeln, die betriebssicher und konstruktiv einfach ist sowie einen geringen Aufwand für ihre Herstellung erfordert, die Möglichkeit bietet, ein flüssiges Medium (Öl) mit einem für die herkömmlichen Hydraulikantriebe üblichen Reinheitsgrad zu benutzen und von Personal nicht hoher Qualifikation bedient werden kann.

Es wird von einer Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst ausgegangen, die aus zwei gleichen und gleich arbeitenden, beiderseits des Gerüstes angeordneten Teilen besteht, von denen jeder einen zur Vorspannung des Gerüstes dienenden Zweiraumhydraulikzylinder enthält, der ein Gehäuse und einen Kolben mit zwei Stangen aufweist, von denen eine mit dem Ständerquerhaupt zusammenwirkt, während die von dem Einfluß der Gerüstspannung freie hydraulische Meßdose zur Aufnahme der Walzdruckkraft in der zweiten Stange Platz findet, wobei einer der Hohlräume des Zweiraumhydraulikzylinders mit einer Gleichdruckquelle für flüssiges Medium und der zweite mit dem Hohlraum der hydraulischen Meßdose in

Verbindung steht. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung mit in den Zweiraumhydraulikzylindern untergebrachten gesteuerten Druckventilen versehen - je eins für jeden Hydraulikzylinder - deren Drosselraum mit dem zweiten Hohlraum dieser Hydraulikzylinder und mit einer gesonderten Wechseldruckquelle für das Medium in Verbindung steht, während deren Steuerraum mit dem Hohlraum der hydraulischen Meßdosen verbunden ist.

Bei der erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung ändert sich der Druck des flüssigen Mediums in dem Hohlraum der hydraulischen Meßdose und gleichzeitig in dem damit verbundenen Steuerraum des gesteuerten Druckventils je nach der Änderung der Walzdruckkraft. Das führt dazu, daß sich der Schieber des gesteuerten Druckventils verschiebt und den Abfluß des flüssigen Mediums durch dessen Drosselraum ändert. Die mit diesem Hohlraum unmittelbar verbundene Wechseldruckquelle für flüssiges Medium ändert die Zuführung des flüssigen Mediums an den zweiten Hohlraum des Zweiraumhydraulikzylinders.

Dadurch ändert sich der Druck des flüssigen Mediums in dem zweiten Hohlraum der Zweiraumhydraulikzylinder. Da aber der Druck des flüssigen Mediums in den Hohlräumen dieser mit der Gleichdruckquelle des flüssigen Mediums verbundenen Hydraulikzylinder unveränderlich blieb, so ändert sich die Vorspannkraft des Gerüstes und somit der Walzspalt im Walzgerüst.

Durch die Dimensionierung von Zweiraumhydraulikzylindern, hydraulischen Meßdosen und gesteuerten Druckventilen wird genauso wie bei der bekannten Vorrichtung eine bestimmte Änderung der Vorspannkraft des Gerüstes in Abhängigkeit von der

Walzdruckkraft ermittelt, und der Walzspalt im Walzgerüst wird so selbsttätig geregelt.

Außerdem ist bei der Vorrichtung ein Überströmen von Flüssigkeit aus den hydraulischen Meßdosen in den damit verbundenen Hohlraum des Zweiraumhydraulikzylinders durch die Verbindung des Steuerraumes des gesteuerten Druckventils mit dem Hohlraum der hydraulischen Meßdose ausgeschlossen, und somit wird die Lage der Walzeneinbaustücke dadurch nicht geändert.

Die bietet die Möglichkeit, die Gerüstverformung infolge Änderung der Walzdruckkraft ab Einschaltzeitpunkt der Vorrichtung auszugleichen und somit den Regelbereich des Walzspaltes im Walzgerüst zu erweitern.

Die nach der Erfindung ausgeführte Vorrichtung ist betriebssicher, einfach aufgebaut, billig herstellbar, leicht bedienbar und kann von Personal ohne hohe Qualifikation bedient werden.

Bei der Vorrichtung gelangen ferner Hydraulikzylinder, hydraulische Meßdosen und gesteuerte Ventile zum Einsatz, für die ein flüssiges Medium (Öl) mit einem bei herkömmlichen Hydraulikantrieben üblichen Reinheitsgrad benutzt werden kann.

Durch die vorliegende Erfindung wurde also eine Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst geschaffen, die erhöhte Betriebssicherheit aufweist, einfach aufgebaut, billig herstellbar ist, mit einem flüssigen Medium (Öl) mit einem bei den herkömmlichen Hydraulikantrieben üblichen Reinheitsgrad arbeitet, leicht bedienbar ist und somit auch von Personal ohne hohe Qualifikation bedient werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in Gesamtansicht ein Walzgerüst mit daran angeordneter, erfindungsgemäß ausgeführter Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst,

Fig. 2 einen Schnitt durch einen Zweiraumhydraulikzylinder in dessen Achsenebene.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte, von einer Gerüstseite her sichtbare Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst 1 enthält beiderseits des Gerüstes je einen Zweiraumhydraulikzylinder 2, der mit dem unteren Querhaupt 3 des Ständers 4 und den Einbaustücken 5 und 6 der Ober- 7 und Unterstützwalze 8 zusammenwirkt und die Vorspannkraft Q eines Teils des Walzgerüstes 1 erzeugt, einen mit dem Hydraulikzylinder 2 verbundenen Mechanismus 9 zur Änderung der Starrheit des Walzgerüstes 1, eine Pumpe 10 mit Elektroantrieb 10a für Öl (flüssigem Medium) mit Wechseldruck, die ein Sicherheitsventil 11 aufweist, und eine Pumpe 12 mit Elektroantrieb 12a - jeweils ein für zwei Hydraulikzylinder 2 - zum Erzeugen eines Drucks in der Förderlinie, dessen Höhe durch ein Druckventil 13 konstant gehalten wird und einen Hydraulikzylinder 43a zum Ausgleich der oberen Walze 43 zusammen mit dem Einbaustück 43b.

Die Pumpen 10 und 12 sind über Rohrleitungen mit dem Zweiraumhydraulikzylinder 2 und einem Ölbehälter 14 verbunden.

Der Zweiraumhydraulikzylinder 2 enthält ein Gehäuse 15, in dessen Ausbohrung ein mit zwei Stangen - der Oberstange 17 und der Unterstange 18 - ausgeführter Kolben 16 Platz findet und einen mittels Schrauben 20 mit dem Gehäuse 15 verbundenen Deckel 19.

Bei dem Zweiraumhydraulkzylinder 2 bilden der Kolben 16, das Gehäuse 15 und die Oberstange 17 den Hohlraum "a" und der Kolben 16, der Deckel 19 und die Unterstange 18 den Hohlraum "b". Die erwähnten Hohlräume werden mit (nicht dargestellten) Dichtungen hermetisch abgedichtet.

Im Kolben 16, in seiner oberen Ausbohrung ist ein Kolben 21a untergebracht, der mit dem Hohlraum "c" eine hydraulische Meßdose 21 bildet. Die Stange 22 des Kolbens 21a geht durch den Deckel 23 der hydraulischen Meßdose 21 hindurch, der mittels Schrauben 24 an der Oberstange 17 befestigt ist. In den mittleren Ausbohrungen des Kolbens 16 findet ein Schieber 25 Platz, der gemeinsam mit dem Deckel 26a ein gesteuertes Druckventil 26 mit einem mit dem Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose vereinigten Steuerraum "d" bildet. Die vereinigten Hohlräume "c" und "d" werden mit (nicht dargestellten) Dichtungen hermetisch abgedichtet.

Der Deckel 26a ist in der unteren Ausbohrung des Kolbens 16 angeordnet und mittels Schrauben 27 an der Unterstange 18 des Kolbens 16 befestigt. Mit dem Kolben 16 und dem Deckel 26 bildet der Schieber 25 den Abflußraum "e" und mit dem Deckel 26a den Drosselraum "f" des gesteuerten Druckventils 26, der über einen Kanal "g" mit dem Hohlraum "b" des Zweiraumhydraulikzylinders 2 verbunden ist.

Zur Ölzuführung (Ölabführung) in den Hohlraum "a" des Zweiraumhydraulikzylinders 2, den mit dem Hohlraum "b" des Zweiraumzylinders 2 vereinigten Drosselraum "f" des gesteuerten Druckventils 26, in den mit dem Steuerraum "d" des gesteuerten Druckventils 26 vereinigten Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose 21 und zur Ölabführung aus dem Abflußraum "e" sind Kanäle "i", "j", "k" bzw. "l" im Körper des Kolbens 16 ausgeführt.

Der Zweiraumhydraulikzylinder 2 wirkt mit dem unteren Querhaupt 3 des Ständers 4 über die Unterstange 18 des Kolbens 16 mit dem Einbaustück 6 der unteren Stützwalze 8 über die Stange 22 des Kolbens 21a und eine Ölschicht in dem Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose 21 zwischen dem Deckel 23 und dem Kolben 16, mit dem Einbaustück 5 der oberen Stützwalze über das Gehäuse 15 und die Stäbe 28 zusammen, die in den Öffnungen des Einbaustücks 6 untergebracht sind und mit den oberen Stirnenden auf dem Einbaustück 5 und mit den unteren auf dem Gehäuse 15 aufliegen.

Der Mechanismus 9 zur Änderung der Starrheit des Walzgerüstes 1 ist in Form eines Hydraulikzylinders ausgeführt, der ein Gehäuse 29, einen Kolben 30 mit einer in den Deckel 32 eingeschraubten Schraubenstange 31 enthält. Der Deckel 32 ist mittels Schrauben an dem Gehäuse 29 befestigt. Der Kolben 30 und das Gehäuse 29 bilden den Arbeitsraum "m" des Mechanismus 9. Zur Ölzuführung (Ölabführung) in diesen Hohlraum ist ein Kanal "n" im Gehäuse 29 ausgebildet.

Der Hohlraum "a" des Zweiraumhydraulikzylinders 2 ist über den Kanal "i" und eine Rohrleitung 34 mit der Gleichdruck-Öl- pumpe 12 verbunden. Der mit dem Steuerraum "d" des gesteuerten Druckventils 26 vereinigte Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose 21 steht über Kanal "k", Rohrleitungen 35 und 34, ein Rückschlagventil 36 mit der erwähnten Pumpe und über eine an die Rohrleitung 35 angeschlossene Rohrleitung 37 mit dem Arbeitsraum "m" des Mechanismus 9 in Verbindung.

In die erwähnten Hohlräume und Rohrleitungen wird das Öl von der Pumpe 12, das darin im Selbstfluß durch eine Rohrleitung 38 aus dem Behälter 14 einläuft, unter einem Druck "q[tief]o" gefördert, der mit Hilfe des Druckventils 13 konstant gehalten wird. Dabei wird Luft bzw. Luftölgemisch bei Bedarf gemeinsam mit Öl aus den erwähnten Hohlräumen und Rohrleitungen beim Öffnen eines Ventils 39 durch eine (nicht dargestellte) Rohrleitung in den Behälter 14 abgelassen.

Nach dem Füllen von allen erwähnten Hohlraum und Rohrleitungen (Ventil 39 geschlossen) fließt der Ölüberschuß von der Pumpe 12 durch eine Rohrleitung 40 über das Druckventil 13, das den vorgegebenen Öldruck während des Betriebes der Pumpe 12 konstant hält (q = const.), in den Behälter 14 ab.

Der mit dem Hohlraum "b" des Zweiraumhydraulikzylinders 2 über den Kanal "g" verbundene Drosselraum "f" des gesteuerten Druckventils 26 steht mit der Wechseldruck-Ölpumpe 10 über den Kanal "j" und eine Rohrleitung 41 in Verbindung. In den genannten verbundenen Hohlräumen und in der Rohrleitung wird ein Öldruck von der Pumpe 10, in die Öl im Selbstfluß durch eine Rohrleitung 42 aus dem Behälter 14 einläuft, beim Strömen von Öl aus dem Drosselraum "f" des gesteuerten Druck- ventils 26 durch einen durch den Schieber 25 und den Deckel 26a gebildeten Schlitz "x" in den Abflußraum "e" erzeugt. Dabei ist der Druck der Pumpe 10 (bei Nichtvorhandensein eines Bandes zwischen den Walzen 43 und 44 des Walzgerüstes 1) seiner Größe nach dem Druck "q[tief]o" der Pumpe 12 gleich. Diese Gleichheit ergibt sich aus der Gleichgewichtsbedingung des Schiebers 25 bei Gleichheit der Flächen Ff und Fd, die durch den Schieber im Drosselraum "f" und im Steuerraum "d" des gesteuerten Druckventils 26 gebildet sind.

Aus dem Abflußraum "e" wird Öl über den Kanal "l" durch eine Rohrleitung 45 in den Behälter 14 abgeführt.

Bei Nichtvorhandensein von Band zwischen den Arbeitswalzen 43 und 44 des Walzgerüstes 1 sind also alle Hohlräume der Baugruppen der Vorrichtung und die Rohrleitungen mit Öl unter einem q[tief]o entsprechendem Druck gefüllt.

Aufgrund dieses Drucks ist ein Teil des Walzgerüstes 1 (Ständer 4, Andruckvorrichtung 46 und Einbaustück 5 der oberen Stützwalze 7) mit einer durch den Öldruck q[tief]o in den Hohlräumen "a" und "b" des Zweiraumhydraulikzylinders 2 erzeugten Kraft "Q" vorgespannt, unter deren Einfluß er um eine Größe "kleines Delta h" verformt wird.

Dabei ist das auf der Stange 22 des Kolbens 21a der hydraulischen Meßdose 21 aufliegende Einbaustück 6 der unteren Stützwalze 8 in einer bestimmten Lage gesichert, weil sich der erwähnte Kolben unter dem Einfluß der Kraft, die einerseits durch den Druck "q[tief]o" in dem Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose und andererseits durch die Masse des Einbaustücks 6, der Walzen 8, 43 und 44 (mit Rücksicht auf die Spreizkraft der Arbeitswalzeneinbaustücke) und die Gegenwirkung des Deckels 23 erzeugt wird, im Gleichgewicht befindet.

Der Spalt zwischen den Arbeitswalzen 43 und 44 im Walzgerüst 1 wird vor der Bandeinführung durch die Andruckvorrichtung 46 eingestellt und ist seiner Größe nach dem Betrag von dem Spalt "h" zwischen den nicht mit Walzdruckkraft "p" beanspruchten Walzen und der Verformung "kleines Delta h" des vorbeanspruchten Ständerteils gleich.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt.

Bei Bandeinführung tritt eine Walzdruckkraft "P" zwischen den Arbeitswalzen 43 und 44 im Walzgerüst 1 auf, die an den Bauteilen des Walzgerüstes 1 sowie am Kolben 21a der hydraulischen Meßdose 21 durch das Einbaustück 6 der Stützwalze 8 angreift. Dabei dehnt sich das Walzgerüst zusätzlich aus, was zur Vergrößerung des vor dem Walzvorgang zwischen den Walzen eingestellten Spaltes h + kleines Delta h um eine Größe kleines Delta h[tief]I führt. Die Dehnungsgröße kleines Delta h[tief]I des Walzgerüstes stimmt mit der Wirkung der Walzdruckkraft "P" überein, deren Größe etwas höher als die der Gegenkraft ist, die am Kolben 21a der hydraulischen Meßdose 21 von der Seite ihres Deckels 23 angreift. Sollte die Walzdruckkraft "P" die Größe der Rückwirkung von seiten des Deckels überschreiten, so setzt die Einstellung des Spaltes zwischen den Arbeitswalzen 43 und 44 ein. Der Verformungszuwachs des Gerüstes infolge der Änderung der Walzdruckkraft wird also vom Anfangszeitpunkt der Regelung des Walzspaltes durch die Verformung eines Teils des Gerüstes aufgrund der Änderung der Vorspannkraft des Gerüstes ausgeglichen. Dabei steigt der Öldruck in den vereinigten Hohlräumen "c" der hydraulischen Meßdose 21 und in dem Steuerraum "d" des gesteuerten Druckventils 26 an. Der Öldruck in dem Kanal "k", den Rohrleitungen 35 und 37 sowie in dem Arbeitsraum "m" des Mechanismus 9 nimmt ebenfalls zu.

Infolgedessen wird sich das Rückschlagventil 36 schließen, und es entsteht ein geschlossener Raum "Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose 21 - Steuerraum "d" des gesteuerten Druckventils 26 - Arbeitsraum "m" des Mechanismus 9". Im folgenden wird dieser geschlossene Raum als "Hohlräume c-d-m" bezeichnet. Der Öldruck in diesem geschlossenen Raum ist proportional zur Walzdruckkraft P und in der Größe nach höher als q[tief]o.

Beim Ansteigen des Öldrucks in dem erwähnten geschlossenen Raum wird das Gleichgewicht des Schiebers 25 gestört, wodurch dieser sich in Richtung des Deckels 26a verschieben wird, wobei er den Schlitz "x" zwischen dem Schieber 25 und dem Deckel 26a verringert. Das wird zur Verminderung der aus dem Drosselraum "f" durch den Schlitz "x" in den Abflußraum "e" strömenden Ölmenge und zum Druckanstieg des durch die Pumpe 10 zu fördernden Öls in den Drosselraum "f" und in dem über den Kanal "q" damit verbundenen Hohlraum "b" des Hydraulikzylinders 2 führen.

Mit dem Öldruckanstieg in dem Hohlraum "b" des Hydraulikzylinders 2 wird sich die durch den Hydraulikzylinder 2 erzeugte Vorspannkraft des Gerüstes bei unveränderlichem Druck q[tief]o in dem Hohlraum "a" dieses Zylinders ändern, wodurch die

Verformung eines Teils des Gerüstes abnehmen wird.

Bei entsprechender Dimensionierung der Vorrichtung kann (wie weiter unten gezeigt) der Verformungszuwachs aufgrund der Änderung der Walzdruckkraft durch den Verformungszuwachs eines Teils des Gerüstes aufgrund der Änderung seiner Vorspannkraft ausgeglichen werden, wodurch der Spalt zwischen den Arbeitswalzen unabhängig von der Schwankung der Walzdruckkraft "P" konstant bleiben wird.

Beim Bandaustritt aus den Arbeitswalzen des Gerüstes wird der Öldruck in dem geschlossenen Raum "Hohlräume c-d-m" geringer. Wenn die Größe dieses Drucks kleiner als der Druck q[tief]o wird, werden sich die Hohlräume des genannten Raums über das Rückschlagventil 36 mit der Pumpe verbinden. Infolgedessen wird der Öldruck in diesem geschlossenen Raum gleich q[tief]o sein. Die Pumpe 10 wird also auch einen q[tief]o gleichen Druck erzeugen.

Somit werden alle Hohlräume des Zweiraumhydraulikzylinders und die Rohrleitungen unter dem Druck q[tief]o ölgefüllt, und die Vorrichtung wird zum nächsten Arbeitszyklus bereit sein.

Die Vorrichtung wird wie folgt dimensioniert.

Während des Walzvorganges ändert sich der Walzspalt im wesentlichen auf Grund der Gerüstverformung bei der Änderung der Walzdruckkraft. Zum Konstanthalten des Walzspaltes muß der Einfluß der Gerüstverformung aufgrund der Änderung der Walzdruckkräfte P eliminiert werden.

Vom Zeitpunkt der Entstehung des geschlossenen Raumes "Hohlräume c-d-m" an wird der Walzspalt mit Hilfe eines Mechanismus konstant gehalten, der derart wirkt, daß der Verformungszuwachs kleines Delta h[tief]I aufgrund der Änderung kleines Delta P der Walzdruckkraft

P durch den Verformungszuwachs kleines Delta h eines Teils des Gerüstes aufgrund der Änderung kleines Delta Q der Vorspannkraft Q des Gerüstes ausgeglichen wird, wobei die Gleichung

kleines Delta P/K[tief]I - kleines Delta Q/K = 0 (1)

erfüllt wird, worin K und K[tief]I Starrheitsfaktoren (oder "Starrheit") eines Teils des Gerüstes (Ständer, Andruckvorrichtung, Einbaustücke der oberen Stützwalze), der mit der Kraft Q beansprucht ist, und des ganzen Gerüstes gemeinsam mit dem Hydraulikzylinder und der hydraulischen Meßdose sind.

Aus Gleichung (1) folgt, daß der Zuwachs kleines Delta Q proportional zu dem Zuwachs kleines Delta P laut Gleichung

kleines Delta Q = kleines Delta P K/K[tief]I (2)

sein muß.

Die Änderung der Kraft Q um die Größe kleines Delta Q ist durch die Änderung des Öldrucks in der Pumpe 10 und folglich in dem Hohlraum "b" des Hydraulikzylinders um die Größe kleines Delta q[tief]I verursacht. Dabei bleibt der Druck q[tief]o in dem Hohlraum "a" des Hydraulikzylinders unveränderlich

kleines Delta Q = kleines Delta q[tief]I x Fb (3),

wobei Fb die Kolbenfläche des Hydraulikzylinders in dem Hohlraum "b" ist.

Die Größe kleines Delta q[tief]I wird aus der Bedingung des statischen Gleichgewichts des Schiebers 25 errechnet, die in folgender Form darstellbar ist:

kleines Delta q x Fd - kleines Delta qFf = 0 (4),

wobei kleines Delta q-Zuwachs des Öldrucks in dem geschlossenen Raum "Hohlräume c-d-m", kleines Delta q[tief]I = Druckzuwachs der Pumpe 10 und folglich in dem Drosselraum "f" und in dem Hohlraum "b" des Hydraulikzylinders ist.

Die Druckschwankung um die Größe "kleines Delta q" ist in dem erwähnten geschlossenen Raum von der Änderung der Walzdruckkraft P um kleines Delta P abhängig

kleines Delta q = kleines Delta P/2Fc (5),

wobei Fc Kolbenfläche der hydraulischen Meßdose ist.

Durch Einsetzen des Ausdrucks (5) in die Gleichung (4) erhält man

kleines Delta q[tief]I = kleines Delta P/2Fc Fd/Ff (6)

Durch Einsetzen des Ausdrucks (6) in die Gleichung (3) wird der Zuwachs kleines Delta Q der Vorspannkraft Q des Gerüstteils ermittelt:

kleines Delta Q = kleines Delta P/2Fc Fd x Fb/Ff (7)

Aus den Gleichungen (2) und (7) ist ersichtlich, daß ihre linken Seiten gleich sind. Durch gemeinsames Lösen von diesen zwei Gleichungen findet man:

Fd x Fc/2Fc x Ff = K/K[tief]I (8)

Der Ausdruck (8) bildet die notwendige Bedingung für die Erfüllung der Gleichung (1), bei der die Gerüstverformung aufgrund der Änderung der Walzdruckkraft P durch die Verformung des Gerüstteils aufgrund der Änderung der Kraft Q ausgeglichen sein wird, wodurch der durch die beschriebene Vorrichtung gesteuerte Walzspalt unveränderlich bleibt.

Für die Erfüllung der Bedingung (8) wird die Fläche Fc des Kolbens 21a der hydraulischen Meßdose 21 entsprechend der maximal zulässigen Walzdruckkraft P[tief]max und des maximal zulässigen Öldrucks q[tief]max in dem Hohlraum der hydraulischen Meßdose laut Gleichung

Fc = P[tief]max/2q[tief]max (9)

ermittelt.

Die Fläche Fd und Ff werden entsprechend der Leistung der Pumpe 10 gewählt, während die Fläche Fb derart berechnet wird, daß die Bedingung (8) erfüllt wird. Dabei wird der Höchstdruck der Pumpe 10 ebenfalls gleich dem Maximalöldruck in dem Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose 21 gewählt.

Der maximal zulässige Druck der Pumpe wird durch das Sicherheitsventil 11 eingestellt. Beim Überschreiten dieses Drucks fließt der Ölüberschuß von der Pumpe 10 durch die Rohrleitungen 41 und 47 über das Sicherheitsventil 11 in den Behälter 14 ab.

Der Öldruck q[tief]o, der durch die Pumpe 12 erzeugt wird, hängt von der Größe der Walzdruckkraft P[tief]min ab, bei deren Wirkung die Regelung des Walzspaltes beginnt.

Die Größe dieses Drucks wird laut Gleichung q[tief]o = P[tief]min/2Fc errechnet und durch das Druckventil 13 eingestellt.

Die Kolbenfläche des Hydraulikzylinders in dem Hohlraum "a" wird aus der Gleichgewichtsbedingung des Hydraulikzylindergehäuses beim zulässigen Maximaldruck q[tief]max in dem Hohlraum "b" berechnet

q[tief]oFa - q[tief]max x Fb = 0 (10)

Aus dem Ausdruck (10) wird Fa ermittelt

Fa = q[tief]max/q[tief]o x Fb (11)

Die Ausgangsgrößen für die Auswahl der erwähnten Parameter der Vorrichtung sind laut Gleichung (8) Starrheitsfaktor "K" des mit Kraft Q beanspruchten Gerüstteils, Starrheitsfaktor "K[tief]I" des Gerüstes samt Hydraulikzylinder und hydraulischer Meßdose, deren Starrheit von der Ölmenge in dem durch den

"Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose 21 - Steuerraum "d" des gesteuerten Druckventils 26 und den Arbeitsraum "m" des Mechanismus 9" gebildeten geschlossenen Raum abhängt.

Bei Diskrepanz zwischen den Berechnungsgrößen "K" und "K[tief]I" und ihren Istwerten wird die Vorrichtung mit Hilfe des Mechanismus 9 durch die Änderung der Größe seines Arbeitsraumes "m" und somit durch die Festlegung einer neuen Größe des erwähnten geschlossenen Raumes eingestellt. Dadurch ändert sich die Starrheit der hydraulischen Meßdose und folglich auch die Starrheit des ganzen Gerüstes.

Die Gleichung (8) wird auf die Form

I/K[tief]I = I/K Fd x Fb/2Fc x Ff (12)

transformiert.

Die linke Seite des Ausdrucks (12) wird aus Gleichung

I/K[tief]I = I/K[tief]2 + I/K[tief]3 (13)

ermittelt, wobei

K[tief]2 Starrheit des Gerüstes mit dem Hydraulikzylinder 2 ohne Öl in dem Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose 21,

K[tief]3 Steifigkeitszahl des in dem geschlossenen Raum enthaltenen Öls, reduziert auf die Kolbenfläche der hydraulischen Meßdose,

sind.

In der Gleichung (13) beträgt die Ölsteifigkeitszahl

K[tief]3 = Fc[hoch]2/kleines Beta x W (14),

wobei

kleines Beta Ölkompressibilitätskoeffizient (zum Elastizitätsmodul reziproke Größe),

W Ölmenge in dem geschlossenen Raum

sind.

Durch Einsetzen des Ausdrucks (14) in die Gleichung (13) findet man:

I/K[tief]I = kleines Beta W/Fc[hoch]2 + I/K[tief]2 (15)

Aus den Gleichungen (12) und (15) ist ersichtlich, daß ihre rechten Seiten gleich sind. Durch gemeinsames Lösen dieser zwei Gleichungen wird die Größe W ermittelt.

W = (I/K x Fd x Fb/2Fc x Ff - I/K[tief]2) Fc[hoch]2/kleines Beta (16).

Mit den bekannten Parametern K, K[tief]2, Fd, Fb, Fc, Ff und kleines Beta bildet die Gleichung 16 die Grundbedingung für die Wahl der Ölmenge in dem geschlossenen Raum "Hohlraum "c" der hydraulischen Meßdose - Steuerraum "d" des gesteuerten Druckventils 26 - Arbeitsraum "m" des Mechanismus 9".

Bei Änderung eines beliebigen Parameters z.B. bei Abweichung der Instarrheit K und K[tief]2 von der Berechnungsstarrheit wird die Größe W bei Bedarf mit Hilfe des Mechanismus 9 durch die Verschiebung seines Kolbens 30 in

Hinblick auf den Kolben 29 mit Hilfe der Schraubenstange 31 berichtigt, wobei dadurch die Ölmenge in dem geschlossenen Raum den bekannten Parametern nach Ausdruck (16) zugeordnet wird, wodurch sich die Steifigkeitszahl K[tief]3 und folglich Starrheitsfaktor K[tief]I ändert, der der in der Gleichung (8) angegebenen Bedingung gerecht werden muß.

Claims (1)

1. Vorrichtung zur automatischen Regelung des Walzspaltes im Walzgerüst, die aus zwei gleichen und gleich arbeitenden, beiderseits des Gerüstes angeordneten Teilen besteht, von denen jeder je einen zur Vorspannung des Gerüstes dienenden Zweiraumhydraulikzylinder enthält, der ein Gehäuse und einen Kolben mit zwei Stangen aufweist, von denen eine mit dem Ständer querhaupt zusammenwirkt, während die von dem Einfluß der Gerüstspannung freie und zur Aufnahme der Walzdruckkraft dienende hydraulische Meßdose in der zweiten Stange Platz findet, wobei der eine der Hohlräume des Zweiraumhydraulikzylinders mit einer Gleichdruckquelle für flüssiges Medium und der zweite mit dem Hohlraum der hydraulischen Meßdose in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit in den Zweiraumhydraulikzylindern (2) untergebrachten gesteuerten Druckventilen (26) versehen ist - je eins für jeden Hydraulikzylinder (2) - deren Drosselraum (f) mit dem zweiten Hohlraum (b) dieser Hydraulikzylinder (2) und mit einer gesonderten Wechseldruckquelle (10) für flüssiges Medium in Verbindung steht, während ihr Steuerraum (d) mit dem Hohlraum (c) der hydraulischen Meßdosen (21) vereinigt ist.