DE2841481C2

DE2841481C2 - Vorrichtung an einem Walzgerüst mit wahlweise zuschaltbarer Dickenregelung zum Einstellen des unbelasteten Walzpalts

Info

Publication number: DE2841481C2
Application number: DE2841481A
Authority: DE
Inventors: Donal John Salem Va. Fapiano
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1977-09-26
Filing date: 1978-09-23
Publication date: 1982-04-22
Also published as: JPS5467551A; US4126026A; DE2841481A1; JPS5852724B2; CA1111934A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung an einem Walzgerüst mit wahlweise zuschaltbarer Dicken regelung zum Einstellen des unbelasteten Walzspalts mit einem Meßgerät für die Walzkraft, mit mindestens tinem Speicher für die Walzkraft und mit einem Rechner zur Berechnung der Größe des Walzspalts für den nächsten Walzstich.

Eine derartige Vorrichtung ist ihrer grundsätzlichen Art nach aus der DD-PS 25 129 bekannt. Dort wird bei tinem Umkehrwalzgerüst während eines Stiches neben anderen Zustandsgrößen die auftretende Walzkraft gemessen, gespeichert und dann für den jeweils folgenden Stich zur Berechnung der Größe der WalzspaltansteÜung herangezogen. Auf diese Weise soll eine Optimierung des Walzprozesses erzielt werden.

Angesichts der unzulänglichen Berücksichtigung der Endabschnitle des Walzguts entsteht im allgemeinen ein höher Prozentsatz an Ausschuß, insbesondere Wenn man bedenkt, daß die gesamte Fertiglänge eines Werkstücks nach dem Fertigwalzen in einem Umkehrwalzwerk mil einem einzigen Gerüst im allgemeinen nur 30 bis 45 m und sehr oft weniger als 18 m beträgt. . Wenn die eingangsseitige Walzgeschwindigkeit 3,3 m/s ist und vor dem Wirksamwerden der Dickenregelung QJ s vergehen, können am Ende jedes Werkstücks 0,9 bis 1,2 m lange Abschnitte anfallen, deren Dicke nicht richtig ist und die daher zum Ausschuß zu zählen sind.

Auch die aus der DD-PS 25 129 bekann'.e Vorrichtung schenkt den Problemen an den Endabschnitten des Walzguts keine besondere Beachtung und kann daher die angesprochenen Schwierigkeiten nicht beseitigen.

Bei Walzgerüsten mit Dickenregelung ist es nicht ι üblich, die Dickenregelung bei allen Stichen einzusetzen. Die zuerst ausgeführten Stiche, bei denen das Werkstück eine starke Dickenreduktion erfährt, machen von der Dickenregelung keinen Gebrauch. Im allgemeinen wird in den letzten drei oder vier Stichen der Betrag der in jeweils einem Stich ausgeführten Dickenreduktion herabgesetzt, und es kommt dann die Dickenregelung zur Anwendung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art die

.'> Einstellung des unbelasteten Walzspalts im Hinblick auf die Maßhaltigkeit der Endabschnitu. des Walzguts in Abhängigkeit davon zu verfeinern, ob beim nächsten Stich das Walzgerüst mit Dickenregelung betrieben wird oder nicht.

id Diese Aufgab; wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein erster Speicher für die beim Walzen des Mittelabschnitts des Walzguts gemessene Walzkraft vorgesehen ist, dessen gespeicherte Werte dem Rechner dann zugeführt werden, wenn das Walzgerüst

J? ohne Dickenregelung betrieben wird, und daß ein zweiter Speicher für die beim Walzen des hinteren Endabschnitts des Walzguts gemessene Walzkraft vorgesehen ist. dessen gespeicherte Werte dem Rechner dann zugeführt werden. Λίπη das Walzgerüst nu' Dickenugfliing betrieben wird

Dc beanspruchte Gegenstand läßt sich mit äußerst geringem zusätzlichem Aufwand auch an bereits vorhandenen Vorrichtungen realisieren und stellt sicher, daß auch der kritische Anfangsabschnitt des fertig

4s gewalzten Walzguts die gewünschte Dicke hat. Dies wird nach der Erfindung grundsätzlich dadurch erreicht, daß in Abhängigkeit davon, ob beim nächsten Stich die Dickenregelung angewendet wird oder nicht, zur Einstellung des anfänglichen Walzspalts Walzkraft-

ίο Meßwerte herangezogen werden, die beim vorausgegangenen Stich an zwei verschiedenen Abschnitten des Walzguts ermittelt wurden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden dem Rechner beim Betrieb des Walzgerüsts mit

si Dickenregelung nicht nur die im ersten Speicher, sondern auch dir im zweiten Speicher gespeicherten Werte zugeführt Zur Einstellung des tatsächlichen unbelasteten Walzspalts wird dann eine aus den im ersten Speicher gespeicherten Werten ermittelte Grundeinstellung des Walzspalts verwendet, die durch eine aus den Werten des zweiten Speichers ermittelte Nachstellung korrigiert wird.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen gekennzeichnet.

bi Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert, Es zeigt

Pig. 1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Vierwalzengerüstes,

Kig. 2 emc schenuitische Darstellung der Dickenredukiion und der Dehnung des Wal/.gerüsts,

Fig J einen typischen Kraftverlauf beim Walzen eines Werkstuck·».

K ι g. 4 eine vergrolJerte Darstellung eines Abschnitte des in der F ι g. 3 dargeitellten Kraftverlaufs und

Fig. 5 ein schematiches Schalihild der Einstellvoi richtung

Das Vierwalzengerüst der F ι g. 1 enthalt ein Funda ment 10 und ein Paar Stander 12, in denen eine obere Stützwalze 14 und eine untere Stützwalze 16 sowie eine obere Arbeitswalze 18 und eine untere Arbeitswalze 20 in Einbaustücken 24 drehbar und vertikal beweglich gelagert sind. Ein zu walzendes Werkstück 22 läuft zwischen den Arbeitswalzen 18 und 20 hindurch und erfährt eine Reduktion seiner Dicke.

Zum Einstellen des Walzspalts treibt ein Motor 30 über eine Getriebeverbindung 32 Anstellschrauben 26 an. die im Oberteil 28 des Gerüsts gehaltert sind. Die Walzkraft wird mit Kraftmeßdosen 34 gemessen, die in Fig ! zwischen dem Fundament JO und den Einbau stucken der unteren Stützwalze 16 angeordnet sind und deren Ausgangssignal mit »Kraftmeßsignal« bezeichnet ist

F ι g. 2 zeigt schematisch die Verringerung der Dicke des Werkstücks 22 beim Walzen. Die gestrichelten Kreise 18' und 20' geben in übertriebener Form die Stellung der Arbeitszwalzen im unbelasteten Zustand wieder, d. h. vor dem Eintritt des Werkstücks 22 in den Walzspalt. Sobald das Werkstück 22 in den Spalt zwischen den Arbeitswalzen eingetreten ist, werden die beiden Walzen wegen der begrenzten Steifigkeit des Walzgerüsts in einem gewissen Maße voneinander weggedrückt. Die Strecke X stellt den Abstand zwischen den unbelasteten Arbeitswalzen dar. die Strecke V'den Abstand zwischen den Arbeitswalzen 18 und 20 im belasteten Zustand, d. h. während des Walzens des Werkstucks 22. Die Walzgerüstdehnung ist somit gleich der Differenz /wischenden Werten von Λ und V

In d.r I ι ^- ) is¹ an typischer Verlauf der W.il/kr.it' wahrend eines einzigen Durchlaufe· des Werkstucks 21 durch die Walzen dargestellt Die Kraflanderungei über die Werkstucklänge haben ihre Hauptursache dann, daß das Werkstück entlang seiner Länge keine gleichförmige Temperatur aufweist. Allgemein gilt, daß bei einer gegebenen Werkstotfzusammensetzung eine bestimmte Dickenreduktion bei einer höheren Tempe ratur mit einer geringeren Kraft als bei einer niedrigen Temperatur erreicht wird. Die beiden Walzkraftüberhö hungen innerhalb ues zwischen /., und L₇ liegenden Längenabschnitts nach der F i g. 3 stellen daher normalerweise Bereiche geringerer Temperatur dar, die dadurch entstehen, daß das Walzgut vor dem Walzen durch einen Ofen geschoben wird und dabei durch zwei Schienen abgestützt ist. an deren Bcrührungsslellen das Walzgut kälter bleibt. Weiterhin geht aus der Fig. 3 hervor, daß der gewalzte Block oder Knüppel in der Nähe seiner beiden F.nden ein hohes Maß an Ungleichfcirmigkeit aufweist. Diese Erscheinung ist nicht nur auf die Temperatur zurückzuführen, sondern beruht auch darauf, daß sich an den beiden Werkstückenden weniger Werkstoff befindet, der einer Deformation widersteht, so daß an diesen Stellen die erforderlichen Druckkräfte kleiner sind. Der an beiden Werkstückenden zu beobachtende scharfe Kraftanstieg ist in ester Linie darauf zurückzuführen, daß das Werkstück an seinen Enden schnc/ler abkühlt und damit kühler ist als an Stellen, die beidseitig von Metall umgeben sind.

In Anbetracht der großen Kraftänderungen an den beiden Enden des Werkstücks hat man bislrer zum Einstellen des Walzspaltes für den nächsten Stich periodische Walzkraftmessungen nur im Längenbereich , zwischen /.; und /... vorgenommen und dann die erfaßten Werte gemittelt, um einen Mittelwert zu erhalten, der in der f- ig 3 durch eine ausgezogene Linie dargestellt ist Der auf diese Weise gewonnene Mittelwert wurde dann in Abhängigkeit von Temperatur, Ma'erialhärte usw

in mn der Walzgutdicke in Beziehung gesetzt und mit der Walzwerksdehnung sowie irgendeiner Balligkeitskorrektur kombiniert, um für den nächsten Stich einen Wert für den Walzspalt zu erhalten, und zwar unabhängig davon, ob eine Dickenregelung angewendet wurde oder

Ii nicht.

F i g. 4 zeigt vergrößert den Abschnitt der F i g. 3 zwischen O und L\ mit dem scharfen Anstieg der Walzkraft zum Ende des Werkstücks. Der Mittelwert des Abschnitts zwischen L\ und Lj (erster Steue^rab-

>o schnitt) (Fig. 3) liegt etwas hiier als der zwischen O und L, (zweiter Steuerabschnitt) gebildete (Mittelwert).

Der Walzspalt im unbelasteten Zustand ist im

wesentlichen stets das Ergebnis aus der gewünschten Walzgutdicke abzüglich der erwarteten Dehnung des

2Ί Walzgerüsts und irgendwelcher Korrekturfaktoren, die in dem Walzspaltberechnungsmodell enthalten sind, wie eine Anstellschraubenversetzung und eine Balligkeitsversetzung. Die Anstellschraubenversetzung ist ein Fehler, der empirisch oeobachte'. werden kann und zu

in einem Korrekturfaktor führt. Die Balligkeitsversetzung ist eine Kompensation für die Walzenballigkeit, die die Dicke beeinträchtigt Die zu erwartende Dehnung des Walzgerüsts ist für ein gegebenes Walzgerüst in erster Linie eine Funktion der Zusammensetzung, Temperatur

ι j Dicke und Breite des Werkstücks.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Vorrichtung wird das Kraftmeßsignal dem einen Eingang eines UND-Glieds 40 zugeführt, dessen zweiter Eingang mit d:m Ausgang eines Taktgebers 42 verbunden ist. Das Kraftmeßsign.r

... isi normalerweise der Mittelwert der Ausgangxsign;ik der beiden Kraftmeßdosen 34 in F ι g. 1 Der Taktgeber 42 gibt eine Folge von Impulsen bestimmter Frequenz (30 bis 50 Impulse pro Sekund?) ab. Da das Kraftmeßsignal ein analoges Signal ist. stellt das

4i Ausgangssignal des UND-Glieds 40 eine Folge von Impulsen dar. deren Frequenz gleich der Frequenz des Taktgebers 42 und deren Amplitude dem gerade herrschenden Wert der auf die Walzen ausgeübten Kraft während des Durchlaufes des Werkstückes

V) proportional ist. Das Ausgangssignal des als Torschaltung eingesetzten UND-Glieds 40 wird einem üblichen Analog-Digital-Umsetzer 43 zugeführt, der an eine Sammelleitung 44 ein digitales Signal abgibt, das den momentanen Wert des Eingangssignals darstellt. Die

V) gewonnenen Digitalwerte werden innerhalb einer Datenverarbeitungseinheit 46 zum einen einem ersten Speicher 48 und zum anderen einem zweiten Speicher 50 zugeführt Ein Rechner 52 steuert in bekannter Weise die Speicherung der Signale, die die Kraftwerte

bo darstellen Bei dem ersten Speicher 48 kann es sich beispielsweise um einen Lese-Schreib-Spekher handeln, in den diejenigen Werte eingegeben werden, die im Längenbereich von L, bis L₂ (Fig.3) des Werkstücks auftreten. Der zweite Speicher 50 ist ein offenendiges

f>5 Schieberegister, d. h. fein Speicher begrenzter Kapazität, der in einer solchen Weise als Stapelspeicher betrieben wird, daß er lediglich eine begrenzte Anzahl von Werten enthält. Wenn die Anzahl der ihm zugeführten Werte

seine Kapazität überschreitet, gehl der ihm zuerst zugeführle Wert verloren. Beispielsweise hat der zweite Speicher 50 zwölf Speicherplätze für die letzten zwölf Meßwertablesungen auf die Werkstücklänge von O bis U(F ig. J).

Die Mcßsignaleingängc der Speicher können mittels eines Sperr-Signals gesperrt werden. Das Spcrr-Signal wird von einem dem Walzgerüst zugeordneten Walz· gut-Anwcsenrieiisdetektor gewonnen. Es kann auch dadurch erzeugt werden, daß das Kraflmeßsignal im wesentlichen den Wert Null erreicht hat.

Beim Walzen wird im ersten Speicher 48 eine Anzahl von Walzkraftwerien aus dem ersten Stcuerabschnitt (L\ bis Lj) des gewalzten Werkstückes gespeichert. Im zweiten Speicher 50 wird eine kleinere Anzahl von Werten (z. B. zwölf) aus dem zweiten Steucrabschnitt O bis L\ am hinteren Ende des das Walzgerüst verlassenden Werkstücks gespeichert. Mit den gespeicherten Werten werden fCrafiwerie berechnet, mit denen der unbelastete Walzspalt für den nächsten Stich bestimmt wird. Vom Steuerprogramm oder vom Bedienungspersonal wird dem Rechner 52 mit dem Eingabesignal »Dickenregelung« vorgegeben, ob für den nächsten Stich die Dickenregelung angewendet werden soll oder nicht. Der Rechner 52 enthält eine Mittelwertbildungseinrichtung. Falls für den nächsten Stich die Dickenregelung nicht verwendet werden soll, entnimmt der Rechner 52 dem ersten Speicher 48 diejenigen Werte, die dem ersten Steuerabschnitt (Li bis L₂) entsprechen und bildet dann daraus den Mittelwert, der zum Berechnen des Walzspaltes für den nächsten Stich herangezogen wird. Mit dem Ausgangssignal »Einrichten« wird der Motor 30 angesteuert, der die Anstellschraubcn betätigt und daniil den unbelasteten Walzspalt einstellt.
Falls beim nächsten Stich die Dickenregelung

·> angewendet wird, entnimmt der Rechner 52 dem zweiten Speicher 50 die darin gespeicherten Meßwerte, bildet daraus den Mittelwert der Walzkraft am !linieren Ende (zweiter Slctierabschnitt O bis Li) dev gcwal/lcn Werkstücks und berechnet hiermit den unbelasteten

ίο Walzspalt für den nächsten Stich.

In beiden Fällen bringt der mit den Werten des ersten Speichers 48 berechnete Einstellwert das Stcuerprogramm auf den neuesten Stand.

Für bestimmte Operationen des Steuerprogramms kann eine andere Berechnungsweise geeigneter sein, die zum gleichen Ergebnis führt. Hierbei werden die Meßwerte des ersten Steuerabschnitts (Li bis Li) wie zuvor gemittelt, um das Steuerprogramm auf den neuesten Stand zu bringen, und der gewonnene Mittelwert wird gespeichert. Anschließend wird unter Verwendung der begrenzten Anzahl von Werten in dem zweiten Speicher 50 ein zweiter Mittelwert gewonnen, der von dem zuerst gewonnenen Mittelwert abgezogen wird, um einen Abweichungswert zu erhallen. Mit diesem Abweichungswert wird der Walzspalt gegenüber dem anfangs bestimmien Wen korrigiert und auf diese Weise der endgültige Walzspalt für den nächsten Stich bei Anwendung der Dickenregelung eingestellt.
Die erläuterte Vorrichtung für eine Dickenregelung liefert bei einem minimalen Aufwand an zusätzlicher Ausrüstung wesentlich genauere Walzgutdicken und vermindert den Ausschuß.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche.

I Vorrichtung ;in einem Walzgerüst mn wahlwei se /uschaltbarer Dickenregelung /.um Einstellen des unbelasteten Walzspalts mit einem Meßgerät furche Walzkraft, nut mindestens einem Speicher für die Walzkraft und mit einem Rechner zur Berechnung der Grolle des Walzspalts für den nächsten Walzstich. dadurch ge kenn zeichne!, daß ein erster Speicher (48) für die beim Walzen dei Mittelabschniits (U bis Li) des Walzguts gemessene Walzkraft vorgesehen ist, dessen gespeicherte Werte dem Rechner (52) dann zugeführt werden, wenn das Walzgerüst ohne Dickenregelung betrieben wird, und daß ein zweiter Speicher (50) für die beim Walzen des hinteren Endabschnitts (O bis L\) des Walzguts gemessene Walzkraft vorgesehen ist. dessen gespeicherte Werte dem Rechner (52) dann zugeführt werden, wenn das Walzgerüst mit Dickenregelung betrieben wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, daJurch gekennzeichnet, daß der Rechner (52) den Mittelwert der in dem ersten Speicher bzw. der in dem zweiten Speicher gespeicherten Walzkraftwerte berechne!
3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß. wenn das Walzgerüst mit Dickenregelung betrieben wird, dem Rechner (52) zusätzlich zu den gespeicherten Werten des zweiten Speichers auch die gespeicherten Werte des ersten Speichers zugeführt werden und daß der Rechner aus den Werten d»- ersten Speichers eine Grundeinstellung des Walzspalts und aus dfn Werten des zweiten Speichers eine inkremental Nacheinstellung für den Walzspalt berechnet
4. Vorrichtung nach einem uer Ansprüche I bis J. dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßgerät (34) für die Walzkraft ein Analog-Digital-Umsetzer (43) nachgeschaltet ist. der die vom Meßgerät bereitge stellten analogen Walzkraftsignale in digitale Signa Ie umsei/t, die /ur Speicherung in den Speichern (48. 50) geeignet sind

> Vorrichtung nach einem der Ansprüche I br. 4. dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Speicher (50) ein offenendiges Schieberegister zum Speichern einer vorbestimmten Anzahl der zuletzt gemessenen Walzkraftwerte aufweist.