DE2748033C2 - Vorrichtung zur Regelung der Walzgutabmessungen an einem Walzgerüst - Google Patents

Vorrichtung zur Regelung der Walzgutabmessungen an einem Walzgerüst

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DE2748033C2 DE2748033A DE2748033A DE2748033C2 DE 2748033 C2 DE2748033 C2 DE 2748033C2 DE 2748033 A DE2748033 A DE 2748033A DE 2748033 A DE2748033 A DE 2748033A DE 2748033 C2 DE2748033 C2 DE 2748033C2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Walzgutabmessungen an einem Walzgerüst in Kassettenbauweise der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
Zur Leistungssteigerung beim Walzen von Profilstählen werden in neuerer Zeit Universalgerüste in Kassettenbauweise verwendet, bei denen die Horizontalebenso wie die Vertikalwalzen zusammen mit ihren jeweiligen Einbaustücken in den Kassetten aufgenommen sind. Zur Vereinfachung der Walzenwechsel werden diese Kassetten seitlich aus den ortsfesten Ständern des Gerüstes herausgefahren und durch neue Kassetten ersetzt, in denen die Walzen in der Werkstatt auf der Grundlage von festgelegten Walzparametcrn bereits voreingestellt worden sind. Bei derartigen Walzgerüsten genügen die verwendeten Anstell- und Regclungseinrichtungcn für die Walzen nur unvollkommen den hohen Gcnaui.^kciisanfordcrungen beim Walzen von Profilen mit iliinncii Siegen. Bei sich ändernden Walz.bedingungen. /. H. bei sich ändernder Märte und/ oder Temperatur d.'s Walzgutes, können die notwendigen Korrekturen der Walzenstellungen nicht schnell genug und mit ausreichender Genauigkeit vorgenommen werden. Da beispielsweise !-Profile für die sog. Leichtbauweise einen nur dünnwandigen Steg besitzen, sind die vorgegebenen Toleranzen für das Walzen dieser Stege entsprechend gering. Um den Temperatur- oder Häneänderungen des Walzgutes Rechnung zu tragen, ist daher eine auf diese Änderungen unmittelbar ansprechende Anpassung der Walzenanstellung notwendig und die Mittelebene der Stege derartiger Profile muß genau in der Durchtrittsebene zwischen den beiden Horizontalwalzen gehallen werden, um Unsymmetricn der gewalzten Profile zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Regelung der Walzgutabmessungen an einem Walzgerüst in Kassettenbauweise so auszubilden, daß sie eine individuelle Einstellung der Lage der Horizontalwalzen während des WaIzbetriebes zur genauen Einhaltung einer vorgegebenen Walzgutdicke auch bei wechselnden Walzbedingungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs I gelöst. Durch das erfindungsgemäße Vorsehen von je einem Regelkreis für die Anstcllzylinder je einer Walze kann die Stellung dieser Walze gesondert geregelt werden, und zwar in Abhängigkeil von den in den Anstellzylindern erfaßten Druck und Wegsignalen. Die Umwandlung der erfaßten Drucksignale unter Berücksichtigung der Steifigkeit der jeweiligen Gerüsthälfte verbessert die PositioniergenauigLeit der angesteuerten Walze und bictet die Mög- - 3d lichkeit, diese Walze genau auf die mittlere Durchtritisebene des Walzgutes als Bezugsgrößc gesondert einzustellen. Dies ergibt den Vorzug, daß nicht nur eine vorgegebene Walzgutdicke genau eingehalten werden kann, sondern daß z. B. beim Walzen von Profilen auch eine genaue Symmetrie der einzelnen Profilteile zueinander erreicht wird.
Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäßc Vorrichtung an einem Universalgerüst zum Walzen von !-Profilen eingesetzt werden, wobei zur gleichzeitigen Regelung der Flanschdicke und ihrer symmetrischen Lage gegenüber dem Steg eine Ausgestaltung gemäß Anspruch 2 der erfindungsgcmäßen Vorrichtung zweckmäßig ist, bei welcher die hydraulische Anstellung der Vcrtikiilwal7.cn unter Berücksichtigung der Steilig-
v-, keit der jeweiligen Seite der Kassette erfolgt.
Aus der US-PS 39 28 994 ist bereits eine Vorrichtung zur Dickenregelung für in einem Vierwalzengerüst gewalztes Band bekannt, bei welchem zumindest die untere Stützwalze über einen hydraulischen Anstellzylinder angestellt wird. Im Zylinderinneren befinden sich ein Druckfiihlcr und ein Weggeber, deren Signale umgewandelt und mil unter Berücksichtigung der vorgegebenen Gerüststeifigkeit ermittelten Sollwerten verglichen werden. Die erhaltenen Differenzsignale steuern die Belätigung eines in der Druckleitung zum Spannzylinder eingeschalteten Servoventil. Dieses Walzgerüst ist jedoch nicht geeignet, um beispielsweise die Durchtrittslinic des Walzgutes exakt in der Mittelebene des WaIzspalles zu halten. Darüber hinaus ist dieses bekannte
bo Walzgerüst auch nicht in der Kasseltcnbauwcisc ausgeführt.
Im folgenden weiden Aiisrührungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Hs zeigt
h> Fig. 1 eine icilgeschnittene Seitenansicht eines Universalgmistes in Kassetienbauweise — links im Einbau-/ustand und rechts in Belriebsstellung;
F i g. 2 einen schemalisclien Verlikalschnitt durch das
Univcrsalgerüstnach Fig. 1:
F i g. 3 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Zweiwalzengerüstes in Betriebsstellung;
Fig.4 eine Vorrichtung zur Dickenregelung von Walzgut für ein Zweiwalzengerüst sowie zur Dicken- und Symmetrieregclung von Walzprofileii für die Horizontalwalzen eines Universalgerüste;s
Fig. 5 eine Vorrichtung zur Regelung der Walzgutabmessungen für ein Universalgerüst zum Walzen von !-Profilen mit konstantem Verhältnis zwischen der Dikke des Profilsteges und der Profilflansche;
F i g. 6 «hie andere Ausführung der Vorrichtung zur Regelung der Walzgutabmessungen nach F i g. 5 zur Dicken- und Symmetrieregelung eines I-Walzprofils;
F i g. 7 eine weitere Vorrichtung zur wahlweisen Regelung der Dicke und Symmetrie eines I-Profils oder des konstanten Verhältnisses zwischen Flansch- und Stegdicke.
Das Universalgerüst nach Fig. 1 und 2 enthält zwei ortsfeste Ständer 1. Innerhalb des Walzgerüstes ist auf seitlich bei 3 verlängerten Schienen 2 eine Kassette 5 über Laufrollen 7 seitlich verfahrbar angeordnet, deren Seitenwände durch Zwischenstücke 6 miteinander verbunden sind. Die Seitcnwände der Kassette 5 weisen Auflager 10 für die Einbaustücke 1 1 der Vertikalwalzen
12 auf. Die Einbaustücke 11 werden durch Verstcllkcile
13 und Einstellscheibcn festgelegt. Im unteren Teil der Kassette 5 sind Auflager 15 für die Einbaustückc 16 einer unleren Horizontalwalze 17 vorgesehen. Die Einbaustücke 19 der oberen Horizontalwalze 20 weisen seitliche Ansätze 21 auf, die in Haken 22 einer oberen Aufhängung mit einem über eine Traverse 24 wirkenden Spannzylinder 23 eingreifen.
Jedes Einbaustück 16 stützt sich auf einen hydraulischen Anstellzylinder 35 ab. der über ein Servoventil gespeist wird und inittig einen linearen Weggeber 36 sowie einen Druckfühler aufweist. Zur axialen Einstellung und Positionierung der Horizontalwalzen 17, 20 dienen schema'.isch dargestellte Stcllmeehanismen 31. Im oberen Teil des Walzgerüstes sind entsprechende hydraulische Anstellzylinder 37 mit je einem Weggeber 38 und einem Druckfühler zwischen den Ständern 1 und den oberen Einbaustücken 19 angeordnet.
Die Positionierung der Vertikalwalzen 12 erfolgt durch einen in Fig. 2 schematisch dargestellten Stcllmechanismus 30 mit Schraube und Mutter, der die Einbaustückc 11 der Verlikalwalzen 12 quer verschiebt. Zwischen den Einbaustücken Il und den Stellmechanismen 30 sind An".tellzylinder 39 mit je einem Wcggcber 40 und einem Druckfühler angeordnet. Die auf die Einbaustückc 16, 19 der Horizontalwalzen 17, 20 einwirkenden Anstellzylinder 35, 37 sind mit den ortsfesten Ständern I fest verbunden, während die auf die Einbaustücke 11 der Vcrtikalwalzen 12 einwirkenden Anslcll-/ylinder 39 mit der Kassette 5 verbunden sind. Daher können die Anstellzylinder 35, 37 aus einem stationären hydraulischen Kreis gespeist werden, während die Anstellzylinder 39 entweder aus einem an der Kassette 5 angeordneten hydraulischen Kreis von geringer Leistung oder aber aus dem stationären hydraulischen Kreis über bewegliche Zweigleitungen mit Druckmittel beaufschlagt werden.
Die verschiedenen Walzen werden zusammen mit ihren Einbauslücken in der Werkstatt in die Kas.sctlcn eingebaut Lind unter Verwendung eines Hilfsgcrüstes auf die Abmessungen tier /ii walzenden I-I'rolile eingestellt.
Die Vorrichtung /ur Regelung der Wal/giiiabmessungen durch entsprechende Beaufschlagung der verschiedenen hydraulischen Anstellzylinder für die Horizontal- bzw. die Vertikaiwalzen wird im folgenden anhand der F i g. 7 beschrieben:
Jeder obere (untere) Anstellzylinder 37 (35) wird über ein Servoventil 60 (70) mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt. Die Ausgangssignale zweier den Anstellzylindern 37 (35) zugeordneter Druckfühler 62 (72) werden einem Operationsverstärker 63 (73) zugeführt, dessen
ίο Ausgangssignale die arithmetischen "Mittelwerte der Drücke in den Anstellzylindern 37 (35) und damit die von der Horizontalwalze 20 (17) ausgeübte Walzkraft kennzeichnen. Ein Operationsverstärker 64 (74) enthält die Kenngrößen der Gesamtsteifigkeit des Walzgerüsts und wandelt die Ausgangssignale des Operationsverstärkers 63 (73) in ein die Dehnung des Walzgerüstes unt?r dieser Walzkraft kennzeichnendes Signal um. Die Dehnungs-Signale werden in einem Verstärker 65 (75) unter Berücksichtigung der Eigensteifigkeit der über (unter) der Durchtrittslinie befindlichen Walzgerüsthälfte korrigiert. Die Ausgangssignale dieses Verstärkers 65 (75) kennzeichnen somit die Lagen bzw. Verschiebungen der oberen (unteren) Zylinder 37 (35) unter der Wirkung der Walzkraft oberhalb (unterhalb) der theoretischen Durchtrittslinie und folglich den Weg, um den die Zylinder 37 (35) nachgestellt werden müssen. Diese Bezugswer*e werden über je ein Summierglied 66 (76) je einem Vergleicher 68 (78) zugeführt, der auch die die Ist-Stellung der Anstellzylinder 37 (35) kennzeichnenden Signale der linearen Weggeber 38 (36) empfängt.
Die Ausgangssignale jedes Vergleichers 68 (78) steuern unmittelbar je ein Servoventil 60(70), das den Anstellzylindcr 37 (35) in die erforderliche Position verstellt.
Auf diese Weise wird eine Dickenregelung des Profil-
J5 Stegs erzielt, und zwar durch die ständige Überwachung der Walzkraft über die Druckfühler 62, 72 und durch die sofortige Korrektur von Dehnungsänderungen des Walzgerüstes bei sich ändernden Walzbedingungen, z. B.Temperatur- oder Dickenschwankungen des WaIzgutes. Da die Verstärker 65 und 75 die unterschiedliche Steifigkeit der oberen bzw. der unteren Walzgerüsthälfte berücksichtigen, werden die Horizontalwalzen 17,20 so positioniert, daß sich die Miitelebene des Steges stets in der theoretischen Durchtriitsebene befindet, so daß der Steg stets symmetrisch gegenüber den Flanschen gehalten wird.
Die Summierglieder 66 und 76 ermöglichen die Vornahme von manuellen Korrekturen entweder für beide Waizgerüstseiten gemeinsam über Signaleingaben 69 bzw. 79 oder auch für jede Walzenseite gesondert zur Erzeugung eines leichten Kippens der einen oder anderen Horizontalwalze durch die Eingaben 67 bzw. 77 auf jeder Walzgerüstseite.
Im mittleren Teil der F i g. 7 ist ein Regelkreis für die Ansiellzylinder 39 der Vertikalwalzen 12 dargestellt. Wenn sich die Umschalter 61, 71,84 in der dargestellten Stellung 1 befinden, dann sind die beiden Regelkreise voneinander unabhängig. Die Ausgangssignale der Druckgeber 80 werden in Operationsverstärkern 81 un-
W) ler Berücksichtigung der EigenSteifigkeit der jeweiligen Kassettenhülite gegenüber der entsprechenden Vertikalwalze in Signale umgewandelt, welche die Stellung bzw. Verschiebung der Vcrtikalwalzc bei dieser Anslellkra!'. kennzeichnen. Diese Signale werden über die
o5 Summierglieder 82 den Vergleichern 83 eingegeben, welche die Signale der linearen Weggeber 40 empfangen. Auch hier steuern die Ausgangssignale der Vergleicher 83 unmittelbar das jeweils zugeordnete Scrvoven-
til 85 zur Beaufschlagung der Anstell/ylinder 39. Über eine Eingabe 86 können in gleicher Weise wie für die Horizontalwalz.cn Korrekturen manuell vorgenommen werden. In dieser dargestellten Schaustellung I der Umschalter 61, 71 und 84 kann die Slegdicke und die Symmetrie von !-Profilen geregelt werden.
Die dargestellte Vorrichtung ermöglicht mit in Stellung 2 befindlichen Umschaltern 61, 71 und 84 auch die Einhaltung einer Proportionalität bei Dickenveränderungen des Sieges oder der Flansche eines I-Prolils. In κι diesem Fall werden die Ausgangssignale der Drucklüh ler80 in einen als Halbaddierer arbeitenden Operationsverstärker 91 eingegeben, dessen Ausgangssignalc die Gesamtkraft der Zylinder 39 kennzeichnen. Diese Signale werden in einen Rechenkreis 92 eingegeben, in r, welchem die Bezugsgrößen des gewünschten Dickenverhältnisses der Steg-Flansche gespeichert sind. Nach Durchlaufen eines Vorzeichenumkehrers 93 zur Anpassung an die stromabgelegenen Regelkreise werden die Ausgangssignale auf die beiden Regelkreise für die An- 2« stellzylinder 37, 35 der oberen und unleren I lorizonialwal/.e verteilt. In den Verstärkern 65 und 75 wird die jeweilige Eigensteifigkeit der oberen oder unleren Gerüsthälfte berücksichtigt. Somit bewirkt jede Dicken- und Kraftänderung an den Flanschen sofort eine eni- r> sprechende Korrektur de." Stegdicke, wobei jedoch die jeweiligen Dehnungswerte der oberen und der unteren Gerüsthälfte mit berücksichtigt werden, so daß die Stellung des Steges gegenüber den Flanschen streng symmetrisch gehalten wird, jtl
Die Vorrichtung nach Fig. 5 ist ähnlich wie die nach F i g. 7 aufgebaut und ermöglicht ebenfalls die Einhaltung eines konstanten Verhältnisses zwischen der Dicke des Steges und der Flansche, wobei die Einbaust (icke 11 der Vertikalwalzen 12 auf einfache Weise mechanisch J5 angestellt werden. Die Druckgeber 80 enthalten einen zwischen dem Einbaustück 11 und der Spannschraube angeordneten Fühler und ihre Ausgangssignale bewirken in gleicher Weise wie bei der Ausführung nach F i g. 7 eine Korrektur der Stegdicke bei sich ändernden 4(1 Walzbedingungcn der Prolilflansche.
Wenn lediglich die Stegdicke und die symmetrische Stcganordnung geregelt werden soll, ohne daß ein konstantes Verhältnis zwischen der Dicke des Steges und der Flansche erforderlich ist. kann die Vorrichtung nach F i g. 6 verwendet werden, bei welcher die Regelkreise voneinander unabhängig sind, in ihren Bauelementen jedoch denen der Ausführungen nach den F i g. 5 bzw. 7 entsprechen.
Schließlich ermöglicht eine weiter vereinfachte Vor- 5« richtung nach Fig.4 durch eine Ansteuerung der Ansieüzylinder 35 und 37 unter Berücksichtigung der Eigensteifigkeiten der oberen bzw der unteren Walzgerüsthälfte das Walzen von !-Profilen mit großer Genauigkeit der Abmessungen des Steges, der stets in symmetrischer Lage gegenüber den Flanschen bleibt Eine derartige Vorrichtung nach Fig.4 kann zweckmäßig auch bei dem Zweiwalzengerüst nach F i g. 3 eingesetzt werden, das dieselben ortsfesten Bauteile wie das Universalgerüst nach F i g. 1, 2 aufweist, d. h. bei dem die oberen und unteren Anstellzylinder 37 und 35 mit Servoventilen. Druckfühlern und linearen Weggebern ausgerüstet sind. Hier hat jedoch die Kassette 50 die Form eines U. in dem sich die Einbaustücke 16, 19 der Walzen 17 und 20 verschieben können. Die beiden Endteile der Kasselte 50 sind durch Querträger 51 verbunden. Die Walzen und die Zusatzgeräte werden vor dem Einbau der Kassette in das Walzgerüst in der Werkstatt eingestellt.
Während des Wal/beiricbes sind die oberen Einbausliicke 19 durch die hydraulische Ausgleichsvorrichtung 23, 24 an den oberen Aiisiell/ylinilcrn 37 fesigelegl. Die Kasselle 50 liegt mil ihrem linieren Teil unmiuelbar auf ilen hydraulischen Anstell/ylindern 35 auf. Die auf dem waagerechten Teil der HndMticke der Kasscllc 50 aufliegenden unteren Kinbausuicke 16 nehmen somit unmiuelbar die Ansiellkräfte der AnM el !zylinder .35 auf.
I liL-rzu 7 BIaII Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Regelung der Waizgutabmessungen an einem Walzgerüst in Kassettenbauweise mit je einer auf die Durchtrittslinie des Walzgutes zentrierten oberen bzw. unteren Horizontalwalze und mit je einem ortsfesten Anstellzylinder zwischen dem Ständer und jedem Walzeneinbaustück der Horizontalwalzen, wobei die Regelungsvorrichtung die von Druckfühlern in den Anstellzylindern erfaßte Anstellkraft unter Berücksichtigung der Steifigkeit des Walzgerüstes in Lagebezugsgrößen umwandelt, diese Lagebezugsgrößen mit den von Weggebern in den Anstellzylindern erfaßten Ist-Lagen vergleicht und auf die Servoventil der Anstellzylinder einwirkende Stellsignale erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der oberen bzw. der unteren Horizontalwalze (17; 20) je ein gesonderter Regelkreis zur Speisung ihrer Anstellzylinder (35; 37) zugeordnet ist, welcher die erfaßte Anstellkraft der Anstellzylinder (35; 37) unter Berücksichtigung der Steifigkeit nur der oberen bzw. der unteren Hälfte des Walzgerüstes in eine Lagebezugsgröße umwandelt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 für ein Universalwalzgerüst zum Walzen von !-Profilen mit je einer linken bzw. rechten Vertikalwalze, deren Einbaustücke in der Kassette angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Einbaustück (11) der Vertikalwalzen (12) und der Kassette (5) ein hy draulischer Anstellzylinder (39) mit einem Servoventil (85), einem linearen Weggeber (40) sowie einem Druckfühler (80) vorgesehen ist und daß jedem dieser Anstellzylinder (39) ein Regelkreis zugeordnet ist, welcher die von den Druckfühlern (80) erfaßte Anstellkraft unter Berücksichtigung der Steifigkeit der linken bzw. rechten Hälfte der Kassette (5) in eine Lagebezugsgröße umwandelt, welche mit der vom Weggeber (40) erfaßten Ist-Lage zur Erzeugung eines auf jedes Servoventil (85) einwirkenden Stellsignals verglichen wird.
DE2748033A 1976-12-17 1977-10-26 Vorrichtung zur Regelung der Walzgutabmessungen an einem Walzgerüst Expired DE2748033C2 (de)

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