DE2848728A1

DE2848728A1 - Verfahren zur steuerung der gestalt von walzblech

Info

Publication number: DE2848728A1
Application number: DE19782848728
Authority: DE
Inventors: Shinichi Ikemi; Michio Shimoda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1977-11-09
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1979-05-17
Also published as: JPS5467549A; GB2007564B; US4197727A; GB2007564A; SE7811552L

Description

I)JL' ι οι I i eg.--iule Ii r Γ i railing betrifft ein Verfuhren mir Steuerung der ileslalt von Walzblech bei einem Walzwerk vom Tnndoiiityp.

(iewöliii 1 ich κ i rd Walzblech, i nsbesonde re dünnes Hlech, durch Walzen von l;lecli in einem Walzwerk hergestellt. Hei diesem Vei fahlen wird das Bleib derart gewalzt, daß es in Längsrichtung gedehnt wird und auf die.se Weise ein dünneres Hlech ent.s teht. Die Dehnung hängt ab vom Verhältnis des "ugs ju>hchdi(_ke auf der I: ingabesei te - Blechdicke auf der Ausgäbest- i tι J /( B 1 echd i ι: ke auf der h'ingabese i te ) J . Die Verteilung der Dehnung in Querrichtung hängt ab von der Verteilung der HIechdicke an der Uingabeseite in Querrichtung und von der Verteilung der Blechdicke in Querrichtung nach dem Walken. Die Verteilung der Blechdicke nach dem Walken wird beeinflusst dun Ii die Deformation der Wa 1 zwerkswa I zen , insbesonde re

(I) eine elastische Deformation der WaIzwerkswa1zen;

Hi eine thermische lixpansion der Wa 1 zwerkswa 1 ;cn aufgrund einer Wärmeübertragung vom gewalzten Blech auf die Walzwerkswalzen und

( ':>) einer Abnutzung der Walzwerkswalzen aufgrund von Reibungskräften zwischen dem Walzblech und den IVa I zen .

Die Verteilung der Dehnung in Querrichtung beruht auf einer Dehnung des Walzblechs in Längsrichtung, üs kommt daher bei einer Dohnungsverteilung in Querrichtung zu Bruchspannungen und zu Spannungen in Längsrichtung. Wenn diese Spannungen einen bestimmten Grenzwert übersteigen, so wird das Walzblech deformiert und es kommt zu einem Aufbuck 1 ungsphänoinen , welches einen (ies t a J idofekt darstellt.

!■ig. I zeigt die Beziehung zwischen der Verteilung der Blechdicke IWIi^-I) dem Walzen und dem Ues ta 1 tde fekt des Walzblechs aufgrund einer Verteilung der Blechdicke im Falle einer konstanten Blechdicke auf der üingabeseite. Fig. l(a) zeigt

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ι· im· scheiiui [ i sehe Ansicht eines Wa 1 :.h lechs mit einem Gestaltdefekt. I^:ii;. l(b) zeigt einen Schnitt ties Wa 1 zb I eclis in Querrichtung. Fig. ICc) zeigt eine Spannungsverteilung des Walzblechs in Querrichtung. l^;ig.1Ul) zeigt die Verteilung des Walzblechs in Querrichtung. Der in 1·' i g. 1(Λ) gezeigte Gesta 11delekl wird als mittige Dehnung oder zentrale Aufwicklung bezeichnet. Der in Pig. HHJ dargestellte Gestaltdelekt berulit auf einer Dehnung in den beiden außermittigen Bleehbeieieben mit entsprechenden Aufbucklungen und der in Fig. \[C.) gezeigte Gestaltdefekt wird als Kant enwel 1 ung bezeichnet. Gestaltdefekte dieser Art führen zu einer Verschlechterung der Qualität nachfolgender Verarbeitungsstufen und zu einer Störung der verwendeten Verarbeitungsmaschinen.

Man hat bisher zur Verhinderung derartiger (lest a 11 defekt e bei Walzblech die Walzenbiegekraft beim letzten Ständer gesteuert. Hs wurde bei herkömmlichen Gestalt-Steuerverfahren als optimal angesehen am letzten Ständer eine gleichförmige Frontspannung vorzusehen. Bei einem Walzwerk vom Tandemtyp ist jedoch die Zugverteilung am ersten Ständer in Querrichtung kaum gleichförmig zu gestalten, so daß die Verteilung der Geschwindigkeit an der Ausgangsseite des ersten Ständers nicht gleichförmig ist und somit eine bestimmte Verteilung in Querrichtung vorliegt. Daher ist der Rückwärtsschlupf am ersten Ständer Coline Berücksichtigung der Rückwärtsspannung am ersten Ständer) in Querrichtung nicht gleichförmig und variiert je nach der Gestalt des Bleches und je nach der Verteilung der Blechdicke auf der lüngabeseite des ersten Ständers.

Zur Erzielung einer gleichförmigen Verteilung des Rückwärtsschlupfes wäre es erforderlich, eine bestimmte Spannungsverteilung zwischen der lintrollmaschine und dem ersten Ständer vorzusehen. Bs war daher aufgrund der Rückwärtsspannungsverteilung am ersten Ständer bisher nicht möglich, dem Walzblech eine gewünschte genau bestimmte Gestalt zu geben,

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und zwar auch bei Vorhandensein einer gleichförmigen Frontspannung am letzten Ständer.

Hs ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die genannten Nachteile zu überwinden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Gestalt von Walzblech mit hoher Genauigkeit zu schaffen.

lirf indungsgemäß wird ein Verfahren zur Steuerung der Gestalt von Walzblech geschaffen, bei dem man die Spannungsverteilung des Bleches zwischen einer Entrollmaschine und dem ersten Ständer ermittelt und die ermittelte Spannungsverteilung mit einem erwünschten Muster einer Spannungsverteilung vergleicht. Die Walzenbiegekraft beim ersten Ständer und/oder beim zweiten Ständer oder die Verteilung des Walzenkühlmittels beim ersten Ständer wird in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs der Spannungsverteilung gesteuert. Außerdem wird die Spannungsverteilung zwischen den letzten Ständer und einer Aufwickelhaspel ermittelt. Diese Spannungsverteilung wird mit einem gewünschten Muster einer Spannungsverteilung verglichen und die Walzenbiegekraft beim letzten Ständer oder beim (N-1)-ten Ständer oder die Verteilung eines Kühlmittels am letzten Ständer wird anhand des Vergleichsergebnisses gesteuert, so daß ein Gestaltdefekt auf der Ausgabeseite aufgrund eines Gestaltdefektes, z. B. einer mittigen Dehnung aufgrund der Blechdicke auf der Eingangsseite korrigiert werden kann, so daß man mit großer Genauigkeit ein gleichförmiges Walzblech genauer Gestalt erzielt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung verschiedener Gestaltdefekte bei Walzblechen und diesbezügliche graphische Darstellungen;

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Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Veraiischaul ichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Gestalt von'Walzblech;

Fig. 3 ein Fl ießdiagranun eines wesentlichen Teils der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sowie graphische Darstellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise und

Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen weiterer Ausführungsfornten des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Gestalt von Walzblech (1). Die gezeigte Vorrichtung umfaßt Walzwerkswalzen 11,12 ... 1n; eine Entrollhaspel 21 und eine Zughaspel (Aufwickelhaspel) 22 sowie Steuereinrichtung 31, ... 3n zur Steuerung der Walzenbiegekraft; Gestaltmeßgeräte 41 und 42 zur Ermittlung der Verteilung der Spannung in Querrichtung; eine arithmetische Einheit 61 für die Biegekraft der ersten Walze, welche eine Differenz zwischen der vom Gestaltmeßgerät 41 ermittelten Spannungsverteilung und einer gewünschten Spannungsverteilung ermittelt und die beim ersten Ständer erforderliche Walzenbiegekraft errechnet sowie eine arithmetische Einheit 62 für die Biegekraft der letzten Walze, welche eine Differenz zwischen der vom Gestaltmeßgerät 42 ermittelten Spannungsverteilung und einer gewünschten Spannungsverteilung ermittelt und die beim letzten Ständer erforderliche Walzenbiegekraft errechnet.

Die Beziehungen des Vorwärtsschlupfes, des Rückwärtsschlupfes und der Rückwärtsspannung sollen im folgenden dargestellt werden, für den Fall, daß ein flaches Blech vom Auslaß einer Entrollmaschine her eingeführt wird. Es ergibt sich dabei beim ersten Ständer eine Zugverteilung in Querrichtung. Die Vorwärtsschlupfverteilung f.. (x) am ersten Ständer ist gegeben durch die folgende Gleichung:

F, U) = g( f U), R₁Cx) hi j Cx) ,H,)

( D

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"Jf , I λ ) : Zugverteilung in Querrichtung U.(x) : Wa1zenradinsvertei1ung in Querrichtung Ii ΐ , (χ) : IiI eckdickenve rte i 1 ung an der Ii ingabeseite

in Querrichtung

H - : Reibungskoeffizient χ : Abstand von der Seitenkante des Bleches.

Wenn die Walzenradiusverteilung u.d.Blechdickenvertei1ung an der Hingabeseite konstant sind, die Zugverteilung aber nicht konstant ist, so erhält man einen VorwärtsschI upf f.Cx) mit einer Verteilung gemäß Gleichung (I).

Die Rückwärtsschiupfverteilung Λ Lx) am ersten Ständer ist durch folgende Beziehung gegeben:

ho j(xj

C 1 + f, (x) J - I I -)

ho.(x) : Bleclidicke an der Austrittsseite.

Die Rückwärtsschlupfverteilung ist nicht konstant. Hs kommt zu einer gewissen Rückwärtsspannung zwischen der Hntrol!maschine und dem ersten Ständer. Die Rückwärtsspannung hängt ab von der Rückwärt sschlupfvertei lung . Die Vorwärtsschi up fve.rte i 1 ung bewirkt einen Massenfluß am Hinlaß und Auslaß des ersten Ständers. Wenn auf der Auslaßseite eine Blechdickenverteilung besteht, so hat die Geschwindigkeit auf der Auslaßseite des ersten Ständers eine bestimmte Verteilung.

Hs reicht nicht aus, daß die Gestalt des Bleches in der Hntro 1 lniasch ine gleichförmig ist. Wenn am ersten Ständer eine unterschiedliche Zugverteilung vorliegt, so kommt es zu einer bestimmten Verteilung der Spannung zwischen der Hut rol liiiachine und dem eisten Ständer und darüber hinaus zu einer bestimmten Verteilung der Geschwindigkeit des Bleches auf der Auslaßseite des ersten Ständers.

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Die Geschwindigkeitsverteilung des in den letzten Ständer eingeführten Bleches (in QuerrichtungJ hängt ab vom ersten Ständer, vom zweiten Ständer .... vom (n-i)-ten Ständer und im Hinblick auf die Gestalt des Walzblechs ist die Hingabegeschwindigkeit am letzten Ständer abhängig von der Zugverteilung am ersten Ständer. Die Blechdicke an der Auslaßseite des zweiten Ständers hängt ab von der Blechdicke an der Auslaßseite und der Ausgangsgeschwindigkeit des ersten Ständers. Die Blechdicke an der Auslaßseite des dritten Ständers hängt ab von der Blechdicke an der Auslaßseite und der Ausgabegeschwindigkeit des zweiten Ständers. Somit hängen die Blechdicke an der Hinlaßseite und die Hingabegeschwindigkeit des letzten Ständers ab vom Zug am ersten Ständer und es ist nicht erforderlich, die Zugverteilung im Bereich des zweiten bis (n-1)-ten Ständers zu berücksichtigen.

Um somit dem Walzblech die gewünschte Gestalt zu geben, sollte die Verteilung der Rückwärtsspannung am ersten Ständer einem gewünschten Muster entsprechen und die Verteilung der Vorwärtsspannung am letzten Ständer sollte ebenfalls einem gewünschten Muster entsprechen. Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird die Erfindung nun näher erläutert, und zwar insbesondere in Bezug auf den Betrieb der ersten arithmetischen Einheit 61 für die Walzenbiegekraft und in Bezug auf die zweite arithmetische Einheit 71 für die Walzenbiegekraft (Fig. 2). Fig. 3(A) veranschaulicht ein Verfahren zur Steuerung anhand der Verhältnisse zwischen der Entrollmaschine und dem ersten Ständer. Fig. 3(B) zeigt ein Verfahren zur Steuerung anhand der Verhältnisse zwischen dem letzten Ständer und der Aufwickelmaschine.

Im folgenden soll zunächst das Verfahren 3(A) erläutert werden. Die Spannungsverteilung zwischen der Entrollhaspel 21 und dem ersten Ständer 11 wird durch das Gestaltmeßgerät 41 ermittelt. Im Teil 43 wird die Spannungsverteilung mit einem gewünschten Muster der Spannungsverteilung verglichen

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— ο —

und es wird die Differenz gebildet. Im Teil 44 wird aus dem errechneten Differenzwert die Kalibrierung für die Zugverteilung am ersten Ständer berechnet. Im Teil 45 wird die optimale Walzenbiegekraft beim ersten Ständer aus dem zuvor errechneten Wert errechnet. Die Einrichtung 31 zur Steuerung der Walzenbiegekraft steuert die Walzenbiegekraft in Abhängigkeit von dem errechneten optimalen Wert für die Walzenbiegekraft.

Im folgenden wird die Erfindung gemäß Fig. 3(ß) erläutert. Die Spannungsverteilung zwischen dem letzten Ständer und der Zughaspel oder Aufwickelmaschine wird durch das Gestaltmeßgerät 42 ermittelt. In dem Teil 53 wird die ermittelte Spannungsverteilung mit einem gewünschten Muster der Spannungsverteilung verglichen, wobei die Differenz gebildet wird. Im Teil 54 wird aus dem zuvor errechneten Wert die Kalibrierung des Zugs am letzten Ständer ermittelt. In Teil 55 wird die optimale Walzenbiegekraft beim letzten Ständer aus dem zuvor errechneten Wert errechnet. Dieser errechnete Wert wird in die Steuereinrichtung 3n zur Steuerung der Walzenbiegekraft eingegeben. Auf diese Weise kann man ein Walzblech mit einer gewünschten Gestalt erhalten.

Das erwünschte Muster der Spannungsverteilung wird im folgenden anhand einer einfachen Gestalt erläutert. Wenn eine Querschnittsansicht des Bleches 1 zwischen der Entrollmaschine 21 und dem ersten Ständer 11 flach ist und eine langgestreckte rechteckige Gestalt hat,so kann auch die Querschnittsansicht des Walzblechs auf der Ausgangsseite des ersten Ständers flach sein, wenn die vom Gestaltmeßgerät 41 ermittelte Spannungsverteilung flach ist. Wenn andererseits das dem ersten Ständer zugeführte Blech in der Querschnittsansicht nicht flach ist, so wird die

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Walzenbiegekraft derart gesteuert, daß man ein gewünschtes Muster der Spannungsverteilung zum Zwecke der Kalibrierung der Querschnittsansicht erzielt. Darüber hinaus wird die Walzenbiegekraft beim letzten Ständer 3n derart gesteuert, daß man ein gewünschtes flaches Muster der Spannungsverteilung zwischen dem letzten Ständer 3n und der Aufwickelhaspel 22 erhält.

Im folgenden sollen Einzelheiten dieser Vorgänge anhand der Figuren 3C, D, Ii, F und D¹E' erläutert werden. Wenn die in Fig. 3C gezeigte Spannungsverteilung in Querrichtung vorliegt, so werden mit den Gestaltmeßgeraten 41 und 42 die in den Figuren 3D und E gezeigten Spannungsverteilungen ermittelt. Die arithmetischen Einheiten 61, 62 ermitteln die Spannungsverteilungen der Figuren 3D und E und die arithmetische Einheit für die Walzenbiegekraft liefert die Standard-Spannungsverteilung, z. B. eine flache Spannungsverteilung. Die Walzengestalt ist übertrieben in Fig. 3F gezeigt. Die Spannungsverteilung T auf der Ausgangsseite, welche durch das Gestaltmeßgerät 42 ermittelt wird und die Spannungsverteilung T, auf der Eingangsseite, welche durch das Gestaltmeßgerät 41 ermittelt wird, werden durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben:

T_u=(a_nx'^s + U_nX + Gn)⁺A_11-1 Ca_n-1X^ + L>_n_]^x + ⁰H-I)U_n-1 + + Ai(apc² + Uix + C₁)R₁ (3)

T₁=Ca₁X² + U₁X + C₁)R₁ + A₂(a₂x² + U₂X + C₂)U₂ +. . . . . Aj_₁(a_1-1x² + Uj_-1X + C_1-1)R_1-1 (4)

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Die Symbole a, b und c betreffen konstante Koeffizienten; A bedeutet funktioneile Koeffizienten; R bedeutet die Walzenbiegekraft; χ bedeutet den Abstand in Querrichtung; η bedeutet die Nummer des letzten Ständers und I bedeutet die Ständernummer der n-1 Ständer.

Die Walzenbiegekräfte bei den einzelnen Ständern werden derart gesteuert, daß man R in den Gleichungen (3) und C4) durch Einsetzen der Spannung für die Kalibrierungen Al„, >d T erhält. Man steuert somit gewöhnlich zwei bis drei Ständer. Die Summe der Spannungsverteilungen, weiche durch die Gestaltmeßgeräte 41, 42 ermittelt werden, nimmt somit die Standard-Spannungsverteilung gemäß Fig. 3D¹H¹ an.

Wenn beim Walzen bei den Ständern 2 bis N-I ein Gestaltdefekt hervorgerufen wird, so erscheint dieser als Spannungsdefekt in den Gestaltmeßgeräten 41 und 42. Die Oberflächengestalt des Walzblechs kann ausgezeichnet gesteuert werden, indem man die Walzenbiegekräfte je nach den Daten des Gestaltmeßgerätes 41 vor dem ersten Ständer 31 und des Gestaltmeßgerätes 42 hinter dem letzten Ständer 3n steuert.

Die Figuren 4 und 5 zeigen Blockdiagramme weiterer Ausführungsformen der Erfidung zur Steuerung von Walzblech. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 101 einen Diskriminator, welcher feststellt, ob eine gewünschte Spannungsverteilung durch die in der arithmetischen Einheit 61 errechnete Walzenbiegekraft beim ersten Ständer erzielt werden kann. Das Bezugszeichen 102 bezeichnet eine arithmetische Einheit zur Ermittlung der Walzenbiegekraft für den zweiten Ständer, wenn der Diskriminator feststellt, daß das erwünschte Muster nicht durch ausschließliche Einstellung der Walzenbiegekraft beim ersten Ständer erhalten werden kann. Das Bezugszeichen

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103 bezeichnet einen Diskriminator, welcher feststellt, ob eine gewünschte Spannungsverteilung durch Einstellung der Walzenbiegekraft des letzten Ständers aufgrund des Ergebnisses der arithmetischen Einheit 62 erzielt werden kann. Das Bezugszeichen 104 bezeichnet eine arithmetische Einheit zur Ermittlung der Walzenbiegekraft für den Cn-1)-ten Ständer, wenn der Diskriminator 103 feststellt, daß das erwünschte Muster nicht ausschließlich durch Einstellung der Walzenbiegekraft beim letzten Ständer erzielt werden kann.

Man kann auch entsprechend die Walzenbiegekräfte für den dritten und vierten Ständer usw. ermitteln.

In Fig. 5 bedeutet das Bezugszeichen 110 einen Diskriminator, welcher feststellt, ob ein gewünschtes Muster der Spannungsverteilung durch die Walzenbiegekraft beim ersten Ständer erreicht werden kann. Ferner ist eine arithmetische Einheit 121 vorgesehen, welche die Menge des Walzenkühlmittels steuert und zwar anhand des Ergebnisses des Diskriminators 110. Das Bezugszeichen 111 bezeichnet einen Diskriminator welcher feststellt, ob das gewünschte Muster der Spannungsverteilung durch die Walzenbiegekraft beim letzten Ständer erreicht werden kann. Das Bezugszeichen 122 bezeichnet wiederum eine arithmetische Einheit, welche die Menge des Walzenkühlmittels steuern, und zwar anhand des Ergebnisses des Diskriminators 112. Für die Zufuhr des Walzenkühlmittels in verteilter Form zu den Walzen sind die Geräte 131, 132 ... 13n vorgesehen. Bei den Geräten 131 und 13n und ggfs. bei weiteren Geräten ist eine Steuerung der Verteilung des Kühlmittels in Querrichtung möglich.

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Claims

I' Λ T Ii N T Λ N S I1 R O C 11

1./ VLM^-IaIn^-CU zur Steuerung der Gestalt von

Walzblech, dadurch gekennzeichnet, daß man die Spannungsverteilung des Walzblechs in Querrichtung zwischen einer lint ro 11 haspe 1 und einem ersten Ständer durch ein erstes
Costa 11 malige rät und zwischen dem letzten Ständer und der Aufwieke 1 haspel mit einem zweiten lies ta 1 lincßgcrät ermittelt; daß man die Wa1zonhiogekraft und/oder die Verteilung des Wa 1 zenkiih Inii 11 e Is für einen jeden der Ständer i bis 1
zur Hrzielung eines gewünschten Musters der durch das erste ■Gestaltmeßgerät ermittelten Spannungsverteilung zur liinsteJlung eines in Querrichtung konstanten Vorwärtsschlupfes und eines in Querrichtung konstanten Rückwärtsschlupfes
des Walzbleches steuert und daß man die Wa1zenbiegckraft und/oder die Verteilung des Wa 1 zenküh lini t te 1 s für jeden der Ständer m bis zum letzten Ständer steuert zum Zwecke der Erreichung eines gewünschten Musters der durch das zweite Gestaltmeßgerät ermittelten Spannungsverteilung zur Ii instellung eines in Querrichtung konstanten Vorwärtsschlupfes und eines in Querrichtung konstanten Rückwärtsscli 1 up fcs
des Walzblechs, wobei die Nummern 1 und m die folgende
Position in der Reihe der Ständer einnehmen:

1, 2, .... 1, .... in .... letzter Ständer.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wa1zenbiegekiäfte und/oder die Verteilungen des
Walzenkühlmittels beim ersten bis 1-ten Ständer und beim in-ten bis letzten Ständer derart gesteuert werden, daß
das erste und zweite Gestaltmeßgerät jeweils eine flache Spannungsverte ilung ermitteIn.

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ORIGINAL INSPECTED