DE3811847C2 - - Google Patents

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 C_RS 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 F_SO 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 Δ_y1 und Δ_y2 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 = (R_W · sin R₀ + y)/(R_W + R_I) (3)

sin R₂ = (-R_W · sin R₀ + y)/(R_W + R_I) (4)

wobei R_W den Radius jeder Arbeitswalze, R_I 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 Δ_y1 und Δ_y2 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 Δ_y1 und Δ_y2 errechnen sich aus:

Δ_y2 = -R_W · sin R₀ (11)

Der Walzdruck P in den Gleichungen (10) und (11) wird vom Druckdetektor 21 erfaßt, während die Werte für den Arbeitswalzenradius R_W und den Zwischenwalzenradius R_I über ein Steuerpult 22 (Fig. 1) eingegeben werden.

Die errechneten Werte für die Verschiebebeträge Δ_y1 und Δ_y2 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 F_L und F_R werden von je einem Kraftmesser 13L und 13R erfaßt und als Kraftwerte in einen Rechner 19a eingegeben, der die Differenz ΔF_H zwischen beiden Kraftwerten errechnet. Dann werden die Lageregler 17R und 17L in solcher Weise wirksam, daß sie den Wert ΔF_H auf Null verringern. Der für diese Verstellung der Stützrollen erforderliche Verstellbetrag Δ_yH wird in einem Rechner 28 nach der Beziehung Δ_yH = α · ΔF_H errechnet und von einem Rechenglied 29 geteilt:

Δ_y1 = Δ_yH/2

Δ_y2 = -Δ_yH/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 F_H zwischen den Stützkräften F_L und F_R 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 F_R und F_L 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 C_RS. 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 F_R und F_L 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 C_RS, 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 C_RS 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 C_RS 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 C_RS 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 C_RS 0,09 mm betragen. Durch geeignete Wahl der Bombierung C_RS 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 C_RS 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 C_RS 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 F_R und F_L. Ein Rechner 19b führt die folgende Rechenoperation aus:

F = F_R+R_L (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 C_RS 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 C_RS 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 = (R_W+R_I) · ΔF/P (14)

wobei R_W den Radius der Arbeitswalze und R_I 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 F_SR und F_SL werden von Detektoren 43R und 43L erfaßt und in einem Rechner 44 zu F_S addiert. Ein Rechner 19c bestimmt die Summe F_D der von den Kraftmessern 13R und 13L erfaßten Kraftkomponenten F_R und F_L. Der Rechner 19c subtrahiert ferner von der Summe F_D der Kraftkomponenten F_R und F_L die von den Schubzylindern 42R und 42L erzeugte Kraft F_S, wodurch eine ausschließlich vom Walzvorgang erzeugte horizontale Kraft bestimmt wird. Dieser Vorgang wird entsprechend den folgenden Gleichungen durchgeführt:

F = F_D-F_S (16)

F_D = F_R+F_S (17)

F_S = F_SR+F_SL (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 F_SO zur Beseitigung der horizontalen Durchbiegung der Arbeitswalze 1 ändert sich dementsprechend mit der Kraft F. Die Schubkraft F_SO ändert sich ferner mit anderen Faktoren, z. B. der Bandbreite b und der Balligkeit C_RS der seitlichen Stützrolle 9. Somit ändert sich die optimale Schubkraft F_SO 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 F_SO errechnen kann. Die Festwerte der Bandbreite b und der Balligkeit C_RS werden über ein Steuerpult 22c eingegeben. Ein weiterer Rechner 47 vergleicht den Wert F_S mit der Schubkraft F_SO unter Bildung der Differenz ΔF_S, 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.

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 F_R, F_L erfaßt wird,
daß die beiden erfaßten Kraftkomponenten F_R, F_L jeder Arbeitswalze (1, 2) miteinander verglichen werden, und
daß zumindest ein Walzenende auf der Grundlage der durch den Vergleich erhaltenen Differenzwerte ΔF_H 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.

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 ΔF_H 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.

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.

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.