DE3811847C2 - - Google Patents
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- DE3811847C2 DE3811847C2 DE19883811847 DE3811847A DE3811847C2 DE 3811847 C2 DE3811847 C2 DE 3811847C2 DE 19883811847 DE19883811847 DE 19883811847 DE 3811847 A DE3811847 A DE 3811847A DE 3811847 C2 DE3811847 C2 DE 3811847C2
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lageregelung der
Arbeitswalzen in einem Walzgerüst mit zwei in Längsrichtung
des Walzguts verstellbar in den Ständern angeordneten Arbeitswalzen
und mit Stützwalzen zur vertikalen Abstützung
der oberen und der unteren Arbeitswalze. Ferner bezieht sich
die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Lageregelung der
Arbeitswalzen eines Mehrwalzen-Walzgerüsts, dessen Arbeitswalzen
von mindestens zwei Stützwalzen abgestützt und einzeln
durch Stellvorrichtungen in Längsrichtung des Walzguts
verstellbar in den Gerüstständern gelagert sind.
In dem Fachaufsatz "High Precision Shape Controlling Rolling
Mill, UC-Mill" in Hitachi Review, April 1985, S. 19 ff. wird
ein Walzgerüst mit oberen und unteren Arbeitswalzen, axial
verschiebbaren Zwischenwalzen und Stützwalzen beschrieben,
bei dem die Arbeitswalzen durch seitliche Stützrollen in
Horizontalrichtung abgestützt werden. Die Längsachsen der
beiden Arbeitswalzen sind gegenüber der von den Achsen der
Zwischenwalzen gebildeten Vertikalebene vorversetzt, wobei
die Größe dieser seitlichen Versetzung durch eine unabhängige
Lageverstellung der seitlichen Stützrollen eingestellt
werden kann. Eine derartige einstellbare horizontale Abstützung
jeder Arbeitswalze ermöglicht die Verwendung von
extrem schlanken und damit flexiblen Arbeitswalzen. Das
Einstellen der oberen und unteren Arbeitswalze ist jedoch
nur dann von Vorteil, wenn die die Mitten dieser Arbeitswalzen
verbindende Linie in einem rechten Winkel zur Walzgutbahn
verläuft, d. h. wenn die obere und die untere Arbeitswalze
in vertikaler Symmetrie zur Walzgutebene angeordnet
sind, weil Abweichungen von dieser Lagesymmetrie zu
unerwünschten Verformungen des Walzguts führen. Ferner müssen
die Achsen der beiden Arbeitswalzen rechtwinklig zur
Durchlaufrichtung des Walzguts verlaufen, um ein seitliches
Auslaufen des Walzgutes und z. B. Faltenbildung zu verhindern.
Aus der DE 33 27 433 A1 ist ein Quarto-Walzgerüst mit einer
gattungsgemäßen Lageregelung der Arbeitswalzen bekannt, bei
welchem die beiden Arbeitswalzen gegenüber der durch die
Achsen der beiden Stützwalzen verlaufenden Vertikalebene
entgegen der Durchlaufrichtung des Walzgutes versetzt und an
ihrer Vorderseite an Stützrollen bzw. direkt an hydrostatischen
Gegenhaltern abgestützt sind. Diese Gegenhalter enthalten
mit Druckflüssigkeit beaufschlagbare Drucktaschen,
die an der Umfangsfläche der jeweiligen Arbeitswalze bzw.
einer Stützrolle anliegen. Zum Einstellen der Lage der Arbeitswalzen
greifen an ihren Walzenzapfen jeweils parallel
zum Walzgut ausgerichtete Stellzylinder an.
Aus der DE 26 51 028 A1 ist ferner ein Sechswalzen-Walzgerüst
mit zwei Stützwalzen, zwei Zwischenwalzen und zwei schlanken
Arbeitswalzen bekannt, bei welchem die Zwischenwalzen und/oder
auch die Arbeitswalzen über ihre gesamte Länge hinweg
in Walzgutlängsrichtung seitlich an Stützvorrichtungen abgestützt
sind, die auf ihre Mantelfläche einwirken und ein
Ausbiegen der jeweiligen Arbeitswalze aus der vertikalen
Querebene verhindern sollen. Diese Abstützung erfolgt über
hydrostatische Lagertaschen, die zur jeweiligen Walzenoberfläche
offen sind und mit Druckmittel beaufschlagt werden.
Die Steuerung der Druckmittelzufuhr erfolgt über Taster,
welche die Lage der Enden der betreffenden Walze
erfassen.
Schließlich ist aus der DE 32 19 554 A1 eine Regelung der
Walzenbiegung in einem Walzgerüst bekannt, bei welchem die
beiden Arbeitswalzen gegeneinander in der Walzgut-Durchlaufrichtung
versetzt sind, so daß die durch die beiden Walzenachsen
verlaufende Ebene unter einem spitzen Winkel zur Vertikalen
verläuft. Durch diese Walzenanordnung ergibt sich
die nachteilige Wirkung, daß das Walzgut beim Durchlauf
durch den Walzspalt gebogen wird.
In der SU 9 59 853 A1 ist ein Quarto-Walzgerüst mit versetzten
Arbeitswalzen beschrieben, bei welchem die zwischen den
Arbeitswalzen und dem Ständer jeweils wirksamen Horizontalkräfte
erfaßt und unter Berücksichtigung der jeweiligen
Kraftarme die Walzmomente durch Differenzkraftbildung bei
sich ändernden Reibungsbedingungen bestimmt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von einem gattungsgemäßen Verfahren und Vorrichtung
zur Lageregelung (DE 33 27 433 A1),
ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Lageregelung der Arbeitswalzen in einem Walzgerüst
zu schaffen, mit deren Hilfe Asymmetrien der Lagen
der Arbeitswalzen relativ zueinander und gegenüber dem Walzgut
beseitigt und horizontale Durchbiegungen der Arbeitswalze
kompensiert werden können.
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch
gelöst, daß die auf die obere und die untere Arbeitswalze in
Walzgutlängsrichtung wirkenden Kräfte unabhängig voneinander
erfaßt und miteinander verglichen werden und daß zumindest
eine Arbeitswalze in Walzgutlängsrichtung auf der Grundlage
der durch den Vergleich ermittelten Differenzkraft bis zum
Abgleich dieser Kräfte in Walzgutlängsrichtung verstellt
wird.
Gemäß einer anderen verfahrensmäßigen Lösung wird die auf
die einzelne Arbeitswalze in Walzgutlängsrichtung einwirkende
Kraft an den beiden Enden dieser Arbeitswalze als
Komponenten erfaßt, wobei diese beiden erfaßten Kraftkomponenten
jeder Arbeitswalze miteinander verglichen werden und
wobei zumindest ein Walzenende auf der Grundlage der durch
den Vergleich erhaltenen Differenzwerte in Walzgutlängsrichtung
verstellt wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lageregelung der Arbeitswalzen
eines Mehrwalzen-Walzgerüstes zeichnet sich
dadurch aus, daß jeder Arbeitswalze mindestens ein Kraftmesser
zugeordnet ist, der die in Walzgutlängsrichtung
wirkende Kraft erfaßt, und daß eine Steuervorrichtung vorgesehen
ist, welche die auf die beiden Arbeitswalzen einwirkenden
Kraftwerte miteinander vergleicht und über jeder
Arbeitswalze zugeordnete Lageregler die zugehörige Stellvorrichtung
bis zum Abgleich der erfaßten Kräfte aktiviert.
Eine andere Vorrichtung zur Lösung der Erfindungsaufgabe
zeichnet sich dadurch aus, daß jedem Ende einer Arbeitswalze
je ein Kraftmesser und eine Stellvorrichtung zugeordnet sind
und daß die Steuervorrichtung einen Vergleicher für jede
Arbeitswalze enthält, dessen Differenzsignale die Stellvorrichtung
der zugehörigen Arbeitswalze aktivieren.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Sechswalzen-Walzgerüst mit einer Lageregelung
der Arbeitswalzen in Seitenansicht;
Fig. 2 das Funktionsprinzip der Lageregelung der Arbeitswalzen;
Fig. 3 schematisch eine Vorrichtung zur Lageregelung
einer Arbeitswalze;
Fig. 4 eine andere Ausführung der Vorrichtung zur
Lageregelung einer Arbeitswalze in Seitenansicht
und in Draufsicht;
Fig. 5 die Verteilung der Horizontalkräfte in einer
Arbeitswalze mit konventioneller horizontaler
Abstützung;
Fig. 6 die Beziehungen zwischen der Balligkeit CRS
einer Stützwalze, der Walzgutbreite und der
horizontalen Stützkraft F₀ der Arbeitswalze;
Fig. 7 eine andere Vorrichtung zur Lageregelung einer
Arbeitswalze;
Fig. 8 die Beziehung zwischen der auf die Stützwalze
wirkenden Horizontalkraft F und der Schiebekraft
FSO der Arbeitswalze;
Fig. 9 eine Abwandlung der Vorrichtung zur Lageregelung
nach Fig. 4 bzw. 7; und
Fig. 10 die Beziehung zwischen der axialen Lage einer
Zwischenwalze gemäß Fig. 9 und einem Verstellfaktor.
Das in Fig. 1 dargestellte Walzgerüst enthält eine obere und
eine untere Arbeitswalze 1, 2, die im wesentlichen vertikal
von axial verschiebbaren Zwischenwalzen 3, 4 abgestützt
sind, die sich an Stützwalzen 5, 6 abstützen. Den Arbeitswalzen
1, 2 und den Zwischenwalzen 3, 4 sind nicht dargestellte
Walzenbiegevorrichtungen zugeordnet, welche die Arbeitswalzen
1, 2 und die Zwischenwalzen 3, 4 mit vertikalen
Walzenbiegekräften beaufschlagen.
Die Arbeitswalzen 1, 2 sind horizontal von ersten und zweiten
seitlichen Stützrollen 7, 8 und 9, 10 abgestützt. Die
zweiten Stützrollen 9, 10 sind in Lagerkörpern 11, 12 gelagert,
die mit Kraftmessern 13, 14 zum Erfassen der wirksamen
Stützkräfte F₁, F₂ ausgerüstet sind. Stellspindeln 15,
16 werden jeweils von Lagereglern 17, 18 betätigt, um die
Lagen der Kraftmesser in Durchlaufrichtung des Walzguts 23
einzustellen. Die Lageregler 17, 18 sind an einem Gehäuse
(nicht gezeigt) befestigt. Der obere Kraftmesser 13 erfaßt
die Stützkraft F₁ und der untere Kraftmesser 14 die Stützkraft
F₂. Aus den erfaßten Werten für F₁ und F₂ wird in
einem Rechner 19 die Differenzkraft ΔF gebildet, auf deren
Grundlage die Verschiebebeträge Δy1 und Δy2 für die obere
und die untere Arbeitswalze 1, 2 in einem nachgeschalteten
Rechner 20 berechnet werden.
Bevor diese Rechenvorgänge erläutert werden, soll das Funktionsprinzip
einer erfindungsgemäßen Lageregelung anhand der
Fig. 2 beschrieben werden. Es sei angenommen, daß die Zwischenwalzen
3 und 4 symmetrisch zur Walzgutebene angeordnet
sind und daß die Achsen der seitlichen Stützrollen 7 und 8
jeweils in den gleichen Ebenen wie die Achsen der zugehörigen
Arbeitswalzen 1, 2 liegen.
Wenn bei der Anordnung gemäß Fig. 2 ein bestimmter Walzdruck
P wirkt, können die auf die jeweiligen Stützrollen 7, 8 einwirkenden
Stützkräfte F₁ und F₂ wie folgt berechnet werden:
F₁ = P (tanR₁ + tan R₀) · cos R₀ (1)
F₂ = P (tanR₂ - tan R₀) · cos R₀ (2)
In diesen Gleichungen ist R₀ der Winkel zwischen der die
Achsen der beiden Arbeitswalzen 1 und 2 verbindenden Geraden
und der Vertikalen. R₁ bezeichnet den Winkel zwischen der
die Achsen der oberen Arbeitswalze 1 und der oberen Zwischenwalze
3 verbindenden Geraden und der Vertikalen, und
R₂ ist der Winkel, unter dem die Verbindungsgerade zwischen
den Achsen der unteren Arbeitswalze 2 und der unteren Zwischenwalze
4 zur Vertikalen geneigt ist.
Folgende Bedingungen sind erfüllt, weil die Verbindungsgerade
der Achsen der beiden Zwischenwalzen 3 und 4 vertikal
verläuft:
sin R₁ = (RW · sin R₀ + y)/(RW + RI) (3)
sin R₂ = (-RW · sin R₀ + y)/(RW + RI) (4)
wobei RW den Radius jeder Arbeitswalze, RI den Radius jeder
Zwischenwalze und y einen Standardwert der Versetzung jeder
Arbeitswalze bezeichnen.
Die Differenzkraft ΔF zwischen den oberen und den unteren
Stützkräften F₁ und F₂ wird aus den Gleichungen (1) und (2)
wie folgt abgeleitet:
ΔF = F₁ - F₂ = P (tan R₁ - tan R₂) · cos R₀ (5)
Da die Winkel R₁ und R₂ klein sind, ist die Bedingung
tan R ≒ sin R erfüllt, so daß die Gleichung (5) wie folgt
geschrieben werden kann:
ΔF ≒ P (sin R₁ - sin R₂) · cos R₀ (6)
Die folgende Gleichung (7) erhält man durch eine Verknüpfung
der Gleichungen (3), (4) und (6):
Da der Winkel R₀ ebenfalls klein ist, ist die Bedingung
cos R₀ ≒ 1 erfüllt, so daß die folgende Bedingung ableitbar
ist:
Aus der Gleichung (8) ergibt sich, daß der Winkel R₀ ebenfalls
Null sein muß, damit die Kraftdifferenz ΔF Null wird.
Der Winkel R₀ = Null bedeutet, daß die obere und die untere
Arbeitswalze symmetrisch zueinander in bezug auf die Ebene
des Walzguts 23 sind. So bewirkt eine Verschiebung der oberen
Arbeitswalze 1 in Fig. 2 nach rechts eine Verringerung
des Winkels R₀ in der Gleichung (8), so daß auch die Kraftdifferenz
ΔF abnimmt.
Die folgenden Vorgänge laufen bei den Rechenoperationen zur
Bestimmung der Beträge Δy1 und Δy2 der Verschiebung der
Arbeitswalzen 1 und 2 ab:
Der Sinus des Winkels R₀ bestimmt sich nach der Gleichung
(9), die durch Umformung der Gleichung (8) erhalten wird:
Die Verschiebebeträge Δy1 und Δy2 errechnen sich aus:
Δy2 = -RW · sin R₀ (11)
Der Walzdruck P in den Gleichungen (10) und (11) wird vom
Druckdetektor 21 erfaßt, während die Werte für den Arbeitswalzenradius
RW und den Zwischenwalzenradius RI über ein
Steuerpult 22 (Fig. 1) eingegeben werden.
Die errechneten Werte für die Verschiebebeträge Δy1 und Δy2
werden den Lagereglern 17 und 18 zugeführt, welche die Arbeitswalzen
1 und 2 in der Durchlaufrichtung des Walzguts 23
verstellen.
Anhand der Fig. 3 wird die Korrektur von asymmetrischen Lagen
der Arbeitswalzen 1, 2 beschrieben. Die am antriebsseitigen
und am arbeitsseitigen Zapfen der Arbeitswalze 1
wirksamen Stützkräfte FL und FR werden von je einem Kraftmesser
13L und 13R erfaßt und als Kraftwerte in einen Rechner
19a eingegeben, der die Differenz ΔFH zwischen beiden
Kraftwerten errechnet. Dann werden die Lageregler 17R und
17L in solcher Weise wirksam, daß sie den Wert ΔFH auf Null
verringern. Der für diese Verstellung der Stützrollen erforderliche
Verstellbetrag ΔyH wird in einem Rechner 28 nach
der Beziehung ΔyH = α · ΔFH errechnet und von einem Rechenglied
29 geteilt:
Δy1 = ΔyH/2
Δy2 = -ΔyH/2
Diese Werte werden in den rechten und den linken Lageregler
17L und 17R eingegeben. Das Symbol α bezeichnet den Verstärkungsfaktor
der Regelung unter Vermeidung von Regelschwingungen.
Die anhand der Fig. 1 und 3 erläuterten Verfahren
ermöglichen eine wirksame Korrektur der vertikalen Asymmetrien
der beiden Arbeitswalzen 1 und 2.
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, bei
dem das in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Verfahren der
Korrektur der vertikalen Asymmetrie der beiden Arbeitswalzen
und das in Verbindung mit Fig. 3 beschriebene Verfahren der
Korrektur einer Links-Rechts-Asymmetrie jeder Arbeitswalze
kombiniert werden.
Das Walzgut 23 ist zwar in den Fig. 1 und 3 während des
Walzvorgangs gezeigt, die Korrekturen der beiden Asymmetrie-Arten
erfolgen jedoch normalerweise im Verlauf der Nulleinstellung
vor Beginn des Walzvorgangs. Das Korrekturverfahren
beginnt mit der Korrektur der Links-Rechts-Asymmetrie
der oberen Arbeitswalze 1 unter Einwirkung einer vorbestimmten
Walzkraft. Dann erfolgt eine ähnliche Korrektur der
unteren Arbeitswalze 2, um jede Links-Rechts-Asymmetrie zu
beseitigen. Der Korrektur der unteren Arbeitswalze 2 muß
eine Prüfung auf eine Links-Rechts-Asymmetrie der oberen
Arbeitswalze folgen, die während der Korrektur der unteren
Arbeitswalze 2 aufgetreten sein kann. In der Praxis können
die für beide Arbeitswalzen 1, 2 vorzunehmenden Nacheinstellungen
beendet werden, wenn die Differenz FH zwischen
den Stützkräften FL und FR auf einen vorbestimmten kleinen
Wert verringert ist. Nach Erhalt der Links-Rechts-Symmetrie
der Arbeitswalzen wird die Symmetrie der Arbeitswalzen 1 und
2 in Vertikalrichtung eingestellt. Zu diesem Zweck werden
die Stützkräfte F₁ und F₂ für die obere und die untere
Arbeitswalze 1 und 2 durch Addition der jeweiligen Kräfte
FR und FL jeweils für die untere und für die obere Arbeitswalze
1, 2 bestimmt. Die Korrektur der Lage jeder Arbeitswalze
in der Walzgutrichtung erfolgt gleichzeitig an beiden
Enden der Arbeitswalze.
Das vorstehend beschriebene Verfahren dient nur als Beispiel,
und es sind verschiedene Kombinationen möglich. So
können auch zuerst Korrekturen in Vertikalrichtung und dann
in Links-Rechts-Richtung vorgenommen werden. Die Vorgänge
zur Beseitigung von Links-Rechts-Asymmetrien der Arbeitswalzen
sollten abwechselnd aufeinanderfolgend an der oberen
und der unteren Arbeitswalze durchgeführt werden, wie dies
vorstehend erläutert wurde. Das Verfahren kann so modifiziert
werden, daß die Korrektur der Asymmetrie der oberen
und unteren Arbeitswalze in Vertikalrichtung unabhängig für
die antriebs- und die arbeitsseitigen Enden der Walzen
durchgeführt wird, wonach die Links-Rechts-Asymmetrie jeder
Arbeitswalze korrigiert wird.
Sämtliche hier beschriebenen Korrekturverfahren können für
die während des Walzens stattfindenden Rückführungsregelvorgänge
verwendet werden. Die Beseitigung von Links-Rechts-Asymmetrien
kann jedoch, wenn sie während des Walzvorgangs
durchgeführt wird, zu einer Zickzackbewegung des Walzguts
führen. In manchen Fällen wird daher die Korrektur von
Links-Rechts-Asymmetrien vor Beginn des Walzvorgangs durchgeführt,
und nur der Regelkreis für die Korrektur der Asymmetrie
der Arbeitswalzen in Vertikalrichtung ist während des
Walzvorgangs wirksam.
Die beschriebene Regelung eignet sich auch für Quartogerüste.
Ferner können Stützkräfte auch erfaßt werden, wenn das Walzgerüst
keine seitlichen Stützrollen aufweist. In einem solchen
Fall können die auf jede Arbeitswalze wirkenden horizontalen
Stützkräfte direkt am Einbaustück jeder Arbeitswalze
erfaßt und die Einbaustücke parallel zur Bewegung des
Walzguts verstellt werden.
Mit den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen können etwaige
Asymmetrien der Arbeitswalzenlagen sowohl in Links-Rechts-Richtung
als auch in Vertikalrichtung ohne weiteres
korrigiert werden, so daß die aus diesen Asymmetrien resultierenden
Nachteile wie Wellen oder ein Zickzackverlauf des
Walzblechs vermieden werden. Infolgedessen kann das Walzgerüst
gleichmäßig arbeiten, so daß sich ein hoher Ausstoß
und Produktionswirkungsgrad ergeben.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführung, bei der Durchbiegungen
der Arbeitswalzen in Horizontalebenen vermieden werden. Dabei
werden für gleiche Teile wie in den Fig. 1-3 die gleichen
Bezugszeichen verwendet. In Fig. 4a sind die Konstruktionselemente
des Walzgerüsts unterhalb des Walzguts 23
weggelassen, weil diese Konstruktionselemente symmetrisch zu
den oberen Elementen relativ zur Ebene des Walzguts 23
angeordnet sind. Die nachstehende Erläuterung bezieht sich
nur auf die Unterschiede gegenüber den vorhergehenden Ausführungen.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 hat die zweite seitliche
Stützrolle 9 eine konvexe Bombierung CRS. Die Stützrolle 9
ist drehbar in Lagerkörpern 11R und 11L aufgenommen, an
denen Kraftmesser 13R und 13L angeordnet sind, die die rechte
und linke Komponente FR und FL der Stützkraft erfassen,
die auf das rechte und das linke axiale Ende der zweiten
seitlichen Stützrolle 9 wirken.
Um die Durchbiegung der Arbeitswalze 1 in der Horizontalebene
auf praktisch Null zu verringern, wird die horizontale
Komponente F der auf die Arbeitswalze 1 wirkenden Kraft
nicht zu Null gemacht, sondern auf einem vorbestimmten Wert
F₀ gehalten. Diese Kraftkomponente F₀ bewirkt eine Durchbiegung
der Arbeitswalze 1, wenn sie nicht gestützt wird. Daher
besitzt die zweite seitliche Stützrolle 9 eine solche Balligkeit
CRS, daß sie eine ausgleichende Stützkraft erzeugen
kann. Damit wird die auf die Arbeitswalze 1 wirkende horizontale
Kraftkomponente F₀ von der zweiten Stützrolle 9 mit
der Balligkeit CRS aufgenommen, so daß die auf die Stützrolle
9 wirkende Stützkraft auf einem vorbestimmten Führungswert
gehalten wird. Änderungen der Kraftverteilung auf
die Arbeitswalze, die sich etwa durch Wechsel der Walzgutbreite
ergeben, können durch Verstellen dieses Führungswerts
kompensiert werden.
Der Betrag CRS der Balligkeit der Stützrolle 9 kann entsprechend
den in Fig. 6 gezeigten Kurven gewählt werden, wobei
auf der Ordinate die horizontale Kraftkomponente F₀ der Arbeitswalze
1 und auf der Abszisse die Walzgutbreite b aufgetragen
sind. Die Kurven entsprechen drei verschiedenen Balligkeiten
CRS der Stützrollen. Diese Kurven wurden in einem
Walzgerüst erhalten, dessen Arbeitswalzen einen Durchmesser
von 165 mm und eine Walzenballenlänge von 1200 mm haben und
dessen erste und zweite seitliche Stützrollen Durchmesser
von 135 mm bzw. 250 mm haben. Wenn die horizontale Kraftkomponente
F₀ für die Arbeitswalze 1 zum Walzen eines Blechs
mit einer Breite von 800 mm auf 10 tf eingestellt werden
soll, sollte die mittlere Bombierung CRS 0,09 mm betragen.
Durch geeignete Wahl der Bombierung CRS der zweiten seitlichen
Stützrolle kann erreicht werden, daß eine horizontale
Durchbiegung nur an der zweiten seitlichen Stützrolle 9 auftrifft,
während sich die Arbeitswalze 1 nicht durchbiegt.
Wenn die Durchmesser der Stützrollen 7 und 9 und die Bandbreite
b bekannt sind, kann die optimale Balligkeit CRS der
zweiten Stützrolle, durch den die horizontale Durchbiegung
der Arbeitswalze 1 auf im wesentlichen Null verringert wird,
ausschließlich durch die Größe der auf diese Stützrolle 9
einwirkenden horizontalen Kraftkomponente bestimmt werden.
Wenn sich die Bandbreite b ändert, während die Walzenballigkeit
CRS der Stützrolle 9 konstant bleibt, kann die horizontale
Durchbiegung der Arbeitswalze 1 auf im wesentlichen
Null gehalten werden, wenn die horizontale Kraftkomponente
F₀ auf einem geeigneten Führungswert gehalten wird.
Die horizontale Kraftkomponente F der Arbeitswalze 1 wird
von der ersten Stützrolle 7 auf die zweite ballige Stützrolle
9 übertragen. Infolgedessen kann die horizontale Kraft
F von den Kraftmessern 13R und 13L erfaßt werden, die an den
Lagerkörpern 11R und 11L der zweiten Stützrolle 9 angeordnet
sind. Die Kraftmesser 13R und 13L erfassen die beiden Kraftkomponenten
FR und FL. Ein Rechner 19b führt die folgende
Rechenoperation aus:
F = FR+RL (12)
Ein weiterer Rechner 28 vergleicht dann die aus der Gleichung
(12) gewonnene Kraft F mit einem vorbestimmten Wert
F₀ unter Bildung der Differenz ΔF wie folgt:
ΔF = F-F₀ (13)
Wie bereits in Verbindung mit Fig. 6 erläutert wurde, wird
der vorgegebene Wert F₀ vorher entsprechend der Blechbreite
b und dem Grad der Balligkeit CRS der seitlichen Stützrolle
9 bestimmt. Bei dieser Ausführung wird dieser Wert F₀ gemäß
der Darstellung von Fig. 6 durch einen Rechner 36 errechnet,
dem die Werte für die Blechbreite b und den Grad der Balligkeit
CRS der Stützrolle 9 über ein Steuerpult 22b eingegeben
werden. Der vom Rechner 36 durchgeführte Rechenvorgang kann
auch eine allmähliche Änderung der Balligkeit der seitlichen
Stützrolle 9 gegenüber ihrem Anfangswert berücksichtigen.
Ein weiterer Rechner 29b berechnet nach der Differenz ΔF die
Strecke Δy, über welche die Arbeitswalze in Horizontalrichtung
verstellt wird. Bei gleichbleibenden Walzbedingungen
wird der Verschiebebetrag Δy wie folgt errechnet:
Δy = (RW+RI) · ΔF/P (14)
wobei RW den Radius der Arbeitswalze und RI den Radius der
Zwischenwalze bezeichnet, die beide in den Rechner 36 über
das Steuerpult 22b eingegeben werden. Der Walzdruck P wird
vom Kraftmesser 21 erfaßt. Ein positiver Wert Δy bedeutet,
daß die Verschiebung nach rechts in Fig. 4 erfolgt.
Die errechnete Verschiebestrecke Δy wird den Arbeitswalzen-
Lagereglern 17R und 17L zugeführt, deren Regelsignale die
Lagestellglieder 15R und 15L die Arbeitswalze 1 in Horizontalrichtung
um den Betrag Δy verschieben. Infolgedessen
wird die Arbeitswalze 1 in eine gewünschte Lage bewegt, so
daß sie keine horizontale Durchbiegung aufweist.
Der Betrag Δy der Verschiebung der Arbeitswalze 1 kann alternativ
einfach durch Multiplikation der Kraftdifferenz ΔF
mit einer Regelverstärkung α wie folgt bestimmt werden:
Δy = α · ΔF (15)
Die Regelverstärkung α ist so festgelegt, daß keine Regelschwingungen
auftreten. Der Regelzyklus wird wiederholt, bis
die Kraftdifferenz ΔF Null ist.
Die Ausführung nach Fig. 7 unterscheidet sich von dem Walzgerüst
nach Fig. 4 dadurch, daß statt der Verstellvorrichtungen
15R und 15L zur Horizontalverschiebung der seitlichen
Stützrolle 9 die Lagerkörper 11R und 11L der zweiten Stützrolle
9 am Ständer 40 über die Kraftfühler 13R und 13L befestigt
und an den Lagerkörpern 41R und 41L der Arbeitswalze 1
Schubzylinder 42R und 42L vorgesehen sind. Die von den
Schubzylindern 42R und 42L erzeugten Schubkräfte FSR und
FSL werden von Detektoren 43R und 43L erfaßt und in einem
Rechner 44 zu FS addiert. Ein Rechner 19c bestimmt die Summe
FD der von den Kraftmessern 13R und 13L erfaßten Kraftkomponenten
FR und FL. Der Rechner 19c subtrahiert ferner
von der Summe FD der Kraftkomponenten FR und FL die von den
Schubzylindern 42R und 42L erzeugte Kraft FS, wodurch eine
ausschließlich vom Walzvorgang erzeugte horizontale Kraft
bestimmt wird. Dieser Vorgang wird entsprechend den folgenden
Gleichungen durchgeführt:
F = FD-FS (16)
FD = FR+FS (17)
FS = FSR+FSL (18)
Die zusammengesetzte Kraft F besteht somit aus der horizontalen
Komponente des Walzdrucks, der Tangentialkraft des
Walzendrehmoments und der horizontalen Kraft, die als Differenz zwischen
den Bandzugwerten im Walzband über den Walzspalt der oberen und
der unteren Arbeitswalze erzeugt wird. Die Schubkraft FSO zur
Beseitigung der horizontalen Durchbiegung der Arbeitswalze 1
ändert sich dementsprechend mit der Kraft F. Die Schubkraft
FSO ändert sich ferner mit anderen Faktoren, z. B. der Bandbreite
b und der Balligkeit CRS der seitlichen Stützrolle 9.
Somit ändert sich die optimale Schubkraft FSO z. B. entlang
einer in Fig. 8 gezeigten Kurve. Die Daten dieser Kurve sind
in einem Rechner 28c gespeichert, welche aus der im Rechner
19c bestimmten Kraft F die jeweils optimale Schubkraft
FSO errechnen kann. Die Festwerte der Bandbreite b und der
Balligkeit CRS werden über ein Steuerpult 22c eingegeben.
Ein weiterer Rechner 47 vergleicht den Wert FS mit der
Schubkraft FSO unter Bildung der Differenz ΔFS, die in
einer Regeleinheit 48 in zwei gleiche Hälften geteilt und
dann dem rechten und dem linken Schubzylinder 42R und 42L
zugeführt werden. Auf diese Weise wird die auf die Arbeitswalze
1 einwirkende horizontale Kraft durch die Schubzylinder
42R und 42L geregelt. Die Vorrichtung zur Lageregelung
nach Fig. 4 kann auch bei Quartogerüsten angewendet werden.
Mit der Ausführung nach Fig. 4 können horizontale Durchbiegungen
der Arbeitswalzen minimiert werden, was die Erzielung
optimaler Bandprofile ermöglicht. Ferner wird eine Übertragung
von Riefen auf die Bandoberfläche vermieden, so daß
Bänder mit sehr glatten Oberflächen und guter Maßhaltigkeit
mit hohem Ausstoß hergestellt werden können.
Die bei Sechswalzen-Gerüsten verwendeten Zwischenwalzen 3
und 4 sind axial verschiebbar. Normalerweise wird die axiale
Lage der Zwischenwalze 3 als der Abstand δ zwischen der
seitlichen Kante des Walzguts 23 und dem angrenzenden Ende
des Walzenballens der Zwischenwalze 3 ausgedrückt. Üblicherweise
wird dieser Abstand δ auf im wesentlichen Null oder
einem bestimmten positiven Wert gehalten, wobei das Ende des
Zwischenwalzenballens mit der Bandkante des Blechs fluchtet
oder geringfügig außerhalb der Bandkante liegt. In einigen
Fällen muß jedoch der Abstand δ negativ eingestellt werden,
so daß das Ende des Zwischenwalzenballens innerhalb des
Bandrandes liegt. In solchen Fällen werden die Bedingungen
der horizontalen Abstützung der Arbeitswalze 1 durch die
Zwischenwalze 3 geändert, und dadurch wird der vorgenannte
horizontale Druck F₀ geringfügig geändert. Das bedeutet, daß
eine höhere Präzision erreicht werden kann, wenn die Bestimmung
von F₀ unter Berücksichtigung des Parameters δ für das
Ende der Zwischenwalze durchgeführt wird.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem diese
Forderung erfüllt ist. Dabei wird die Lage δ des Endes der
Zwischenwalze 3 von einem Verschiebedetektor 51 erfaßt,
dessen Ausgangssignal dem Rechner 29b zugeführt wird, der
seinerseits den Einfluß dieser Lage δ entsprechend einer in
Fig. 10 gezeigten Beziehung durch Ausführen des folgenden
Rechenvorgangs errechnet:
F₀δ = β · F₀ (19)
wobei F₀ die durch die Beziehung nach Fig. 6 bestimmte optimale
Stützkraft und β ein Stellfaktor ist, der durch die in
Fig. 10 gezeigte Beziehung gegeben ist. Damit wird die Regelung
unter Verwendung von F₀δ, das aus der Gleichung (19)
abgeleitet ist, anstelle von F₀ der Gleichung (13) durchgeführt.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die
in Verbindung mit den Fig. 4-10 erläuterten Ausführungsbeispiele
die Verteilung der die Arbeitswalzen beaufschlagenden
Kräfte berücksichtigen, um etwaige horizontale Durchbiegungen
von Arbeitswalzen mit kleinem Durchmesser auf im
wesentlichen Null zu verringern; dadurch erhält man ein
Mehrfachwalzgerüst, mit dem ein hohes Maß an Profilregelung
erzielbar ist.
Claims (10)
1. Verfahren zur Lageregelung der Arbeitswalzen in einem
Walzgerüst mit zwei in Längsrichtung des Walzguts verstellbar
in den Ständern angeordneten Arbeitswalzen
und Stützwalzen zur vertikalen Abstützung der oberen
und unteren Arbeitswalze,
dadurch gekennzeichnet,
daß die auf die obere und die untere Arbeitswalze (1, 2) in Walzgutlängsrichtung wirkenden Kräfte F₁, F₂ unabhängig voneinander erfaßt und miteinander verglichen werden, und
daß zumindest eine Arbeitswalze (1, 2) in Walzgutlängsrichtung auf der Grundlage der durch den Vergleich ermittelten Differenzkraft ΔF bis zum Abgleich dieser Kräfte F₁, F₂ in Walzgutlängsrichtung verstellt wird.
daß die auf die obere und die untere Arbeitswalze (1, 2) in Walzgutlängsrichtung wirkenden Kräfte F₁, F₂ unabhängig voneinander erfaßt und miteinander verglichen werden, und
daß zumindest eine Arbeitswalze (1, 2) in Walzgutlängsrichtung auf der Grundlage der durch den Vergleich ermittelten Differenzkraft ΔF bis zum Abgleich dieser Kräfte F₁, F₂ in Walzgutlängsrichtung verstellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem jede Arbeitswalze
an einer Stützrolle seitlich abgestützt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die in Walzgutlängsrichtung auf die Arbeitswalzen (1, 2)
einwirkenden Kräfte F₁ und F₂ an den Stützrollen (7, 8) erfaßt
werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die seitlichen Stützrollen (7, 8) an ihren Enden bis zum
Ableich der auf die obere und die untere Arbeitswalze (1, 2)
wirkenden Kräfte F₁ und F₂ in Walzgutlängsrichtung verschoben
werden.
4. Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die auf die einzelne Arbeitswalze (1, 2) in Walzgutlängsrichtung einwirkende Kraft F an den beiden Enden dieser Arbeitswalze (1, 2) als Komponenten FR, FL erfaßt wird,
daß die beiden erfaßten Kraftkomponenten FR, FL jeder Arbeitswalze (1, 2) miteinander verglichen werden, und
daß zumindest ein Walzenende auf der Grundlage der durch den Vergleich erhaltenen Differenzwerte ΔFH in Walzgutlängsrichtung verstellt wird.
daß die auf die einzelne Arbeitswalze (1, 2) in Walzgutlängsrichtung einwirkende Kraft F an den beiden Enden dieser Arbeitswalze (1, 2) als Komponenten FR, FL erfaßt wird,
daß die beiden erfaßten Kraftkomponenten FR, FL jeder Arbeitswalze (1, 2) miteinander verglichen werden, und
daß zumindest ein Walzenende auf der Grundlage der durch den Vergleich erhaltenen Differenzwerte ΔFH in Walzgutlängsrichtung verstellt wird.
5. Vorrichtung zur Lageregelung der Arbeitswalzen (1, 2) eines
Mehrwalzen-Walzgerüsts, dessen zwei Arbeitswalzen (1,
2) in Vertikalrichtung von mindestens zwei Stützwalzen
(3, 4) abgestützt und einzeln durch Stellvorrichtungen
(15, 16) in Längsrichtung des Walzguts verstellbar in
den Gerüstständern gelagert sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeder Arbeitswalze (1, 2) mindestens ein Kraftmesser (13, 14) zugeordnet ist, der die in Walzgutlängsrichtung wirkende Kraft F₁, F₂ erfaßt, und
daß eine Steuervorrichtung (19, 20) vorgesehen ist, welche die auf die beiden Arbeitswalzen (1, 2) einwirkenden Kraftwerte (F₁, F₂) miteinander vergleicht und über jeder Arbeitswalze (1, 2) zugeordnete Lageregler (17, 18) die zugehörige Stellvorrichtung (15, 16) bis zum Abgleich der erfaßten Kräfte F₁, F₂ aktiviert.
daß jeder Arbeitswalze (1, 2) mindestens ein Kraftmesser (13, 14) zugeordnet ist, der die in Walzgutlängsrichtung wirkende Kraft F₁, F₂ erfaßt, und
daß eine Steuervorrichtung (19, 20) vorgesehen ist, welche die auf die beiden Arbeitswalzen (1, 2) einwirkenden Kraftwerte (F₁, F₂) miteinander vergleicht und über jeder Arbeitswalze (1, 2) zugeordnete Lageregler (17, 18) die zugehörige Stellvorrichtung (15, 16) bis zum Abgleich der erfaßten Kräfte F₁, F₂ aktiviert.
6. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Ende einer Arbeitswalze (1, 2) je ein Kraftmesser (13L, 13R) und eine Stellvorrichtung (15L, 15R) zugeordnet sind und
daß die Steuervorrichtung (19a, 28, 29) einen Vergleicher (19a) für jede Arbeitswalze (1, 2) enthält, dessen Differenzsignale ΔFH die Stellvorrichtung (15R, 15L) der zugehörigen Arbeitswalze (1, 2) aktivieren.
daß jedem Ende einer Arbeitswalze (1, 2) je ein Kraftmesser (13L, 13R) und eine Stellvorrichtung (15L, 15R) zugeordnet sind und
daß die Steuervorrichtung (19a, 28, 29) einen Vergleicher (19a) für jede Arbeitswalze (1, 2) enthält, dessen Differenzsignale ΔFH die Stellvorrichtung (15R, 15L) der zugehörigen Arbeitswalze (1, 2) aktivieren.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die in
Walzgutlängsrichtung gegenüber den Stützwalzen (3, 4)
versetzten Arbeitswalzen (1, 2) von verstellbaren
Stützrollen (7 bis 10) abgestützt sind und die Stellvorrichtungen
(15, 16) an diesen Stützrollen (7 bis 10)
angreifen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftmesser (13, 14) jeweils einer oberen und einer unteren Stützrolle (9, 10) zugeordnet sind und
daß die Steuervorrichtung (19, 20) einen Vergleicher (19) aufweist, dessen Differenzsignale ΔF die Stellvorrichtungen (15, 16) der oberen und der unteren Stützrollen (9, 10) bis zum Abgleich der horizontalen Kräfte F₁ und F₂ aktivieren.
daß die Kraftmesser (13, 14) jeweils einer oberen und einer unteren Stützrolle (9, 10) zugeordnet sind und
daß die Steuervorrichtung (19, 20) einen Vergleicher (19) aufweist, dessen Differenzsignale ΔF die Stellvorrichtungen (15, 16) der oberen und der unteren Stützrollen (9, 10) bis zum Abgleich der horizontalen Kräfte F₁ und F₂ aktivieren.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützrollen (9, 10) bombiert sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützrollen (9, 10) beidendig über die Kraftmesser (13, 14) an ortsfesten Gegenlagern (11L, 11R) abgestützt sind und
daß an den entgegengesetzten Seiten der Arbeitswalzen (1, 2) angreifende Schubelemente (42L, 42R) vorgesehen sind, deren zugehörige Kraftfühler (43L, 43R) über Vergleicher (44) mit den den Kraftmessern (13L, 13R) zugehörigen Vergleichern (19c) verknüpft sind.
daß die Stützrollen (9, 10) beidendig über die Kraftmesser (13, 14) an ortsfesten Gegenlagern (11L, 11R) abgestützt sind und
daß an den entgegengesetzten Seiten der Arbeitswalzen (1, 2) angreifende Schubelemente (42L, 42R) vorgesehen sind, deren zugehörige Kraftfühler (43L, 43R) über Vergleicher (44) mit den den Kraftmessern (13L, 13R) zugehörigen Vergleichern (19c) verknüpft sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 für ein
Walzgerüst mit einer axial verschiebbaren oberen und
unteren Zwischenwalze (3, 4), die jeweils zwischen den
Arbeitswalzen (1, 2) und den Stützwalzen (5, 6) angeordnet
sind, und mit Verschiebedetektoren (51), welche
die Axialverschiebung der Zwischenwalzen (3, 4) erfassen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuervorrichtung (19b, 28b, 29b, 36) mit den Verschiebedetektoren
(51) der Zwischenwalzen (3, 4) verknüpft ist, wobei
die Stellvorrichtungen (15, 16) nach Maßgabe der in
Walzgutlängsrichtung wirkenden Ist-Kraft F, einer vorbestimmten
horizontalen Soll-Kraft F₀ und der vom Verschiebedetektor
(51) erfaßten Verschiebung δ der Zwischenwalzen
(3, 4) angesteuert sind.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62084784A JPS63252608A (ja) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | 圧延機の作業ロ−ルオフセツト位置制御方法および装置 |
JP17463387A JPS6418507A (en) | 1987-07-15 | 1987-07-15 | Method and device for controlling work roll of multi-stage rolling mill |
Publications (2)
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1988
- 1988-04-08 DE DE19883811847 patent/DE3811847A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE3811847A1 (de) | 1988-10-20 |
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