DE4311226A1 - Verfahren zur Kompensation von Fehlern bei der Planlagenmessung von Walzgut in Kaltbandstraßen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Fehlern bei der Planlagenmessung von Walzgut in Kaltbandstraßen, wie es im Oberbegriff des Anspruches 1 näher definiert ist.

Die Planheit des Walzgutes speziell von Bändern oder Blechen wird als Güte­ kriterium in Kaltwalzwerken während des Walzvorganges laufend kontrolliert. Mit besonderen Meßmethoden, z. B. mit Planheitsmeßrollen, wird dazu im all­ gemeinen die Zugspannung in einzelnen nebeneinander liegenden Meßbereichen über die Walzgutbreite verteilt, ständig gemessen. Aus den jeweiligen Zug­ spannungen, die theoretisch in den nebeneinander liegenden "Längsfasern" des Walzbandes etwa gleich sein sollten, kann auf die Planheit geschlossen werden. Überschreiten die Abweichungen bestimmte Werte, kann die Regelung für eine Verstellung an den Walzgerüsten eingreifen.

Grundvoraussetzung für eine korrekte Messung der Zugspannung ist ein exaktes Ausrichten von Gerüst, Meßrolle und Bandhaspel auf Parallelität. Sich trotzdem ergebende statische Schieflagen können leicht durch konstante Korrekturfaktoren berücksichtigt werden.

Große Schwierigkeiten bereitet hingegen die Kompensation veränderlicher Schieflagen. Derartiges tritt insbesondere bei einseitig gelagerten Haspel­ konstruktionen oder solchen Bandhaspeln auf, die einseitig bewegbare Stütz­ lager aufweisen. Dort bewirkt das zunehmende Bandgewicht auf dem bediener­ seitig nicht so stabil gelagerten Bandhaspel ein Absenken desselben und damit eine veränderliche Schieflage gegenüber der Meßrolle. Dadurch er­ höhen sich die Zugspannungen und damit die Meßwerte von der Bedienerseite des Bandhaspels aus über die Breite des Walzbandes abnehmend. Liegen die Zug­ spannungen innerhalb der Verformungsgrenzen des Materials, ist dies an sich unkritisch und bedeutet keine Änderung der bisherigen Bandplanheit. Sie braucht auch nicht ausgeregelt zu werden, man muß nur echt unterschei­ den können, ob die erhaltenen Meßwerte direkt oder korrigiert in eine Regelung eingegeben werden müssen.

Es ist bereits versucht worden, Fehlmessungen der Bandplanheit über Plan­ heitsmeßrollen durch Störgrößenaufschaltung zu kompensieren. Dazu wurde die mechanische Konstruktion in mathematisch erfaßbare finite Elemente zerlegt und deren Verhalten unter diversen Einflußgrößen rechnerisch er­ faßt, um daraus die Kompensationswerte zu gewinnen. Das ergibt sehr um­ fangreiche und komplizierte Berechnungen mit vielen Parametern, die in einer unübersichtlichen Vielzahl von Kennlinienfeldern resultieren, die in einem Rechner abgelegt und verarbeitet werden müssen. Diese Methode hat sich als zu aufwendig und kompliziert und ungenau erwiesen. Eine Inbetriebnahme und An­ passung einer Anlage an die realen Bedingungen wird durch eine unübersicht­ liche Vielzahl von Parametern erschwert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung zu finden, mit der einfacher, ge­ nauer und praxisgerechter eine Kompensation der sich aus einer dynamischen Schieflage des Bandhaspels ergebenden Meßfehler erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Versuche haben gezeigt, daß dieser vereinfachte Modellansatz zur Konstruktion und Parametrierung der Haspelschieflagenkompensation auf der Basis von Meßwerten den Bedürf­ nissen der Praxis entspricht. Die Analyse zur Modellbildung gibt auf der Basis physikalischer Grundzusammenhänge ein qualitatives Modell, das mit Meßdaten quantitativ fixiert wird.

Anhand der Zeichnungsfiguren wird die Erfindung im nachstehenden näher er­ läutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Schema eines Bandhaspels mit Stützlager zur Analyse der Modellbildung,

Fig. 2 schematische Kräfte- und Momentenverteilung.

Nach der Fig. 1 ist der Haspeldorn 1 als starrer im Festlager 2 einseitig gelagerter Stab angenommen, an dem im Abstand X_B die Gewichtskraft F_B des Wickelbundes 3 angreift. Der Haspeldorn 1 ist auf der dem Festlager 2 gegen­ überliegenden Bedienseite durch ein Stützlager abgefangen, für das eine Feder angenommen wurde, die mit der Stützkraft F_F im Abstand X_F einen Teil der Gewichtskraft F_B kompensiert. Das Walzband 5 stellt ebenfalls eine Feder dar, die den Rest der Gewichtskraft F_B kompensiert. Der Angriffspunkt des Walzbandes 5 liegt am Haspeldorn 1 an der Stelle X_Z, die zugehörige Kraft ergibt sich zu F_Z.

Fig. 2 zeigt schematisch die Kräfte- und Momentenverteilung. Danach ergibt sich als Momentenbilanz für den Haspeldorn 1

F_{F *}X_F+F_{B *}X_B+F_{Z *}X_Z = 0.

Die Stützlagerkraft F_F setzt sich gewichtet (durch den zugehörigen Hebelarm) zusammen aus der Gewichtskraft F_B des Wickelbundes 3, vermindert um die Band­ zugkraft F_Z und drückt die Stützlagerfeder 4 zusammen. Dies erzeugt eine Längung des Walzbandes 5, die sich auf die Breite des Walzbandes verteilt und aufgrund der Haspelgeometrie linear von der Kante auf der Stüzlager­ seite (Bedienseite) aus zur Kante auf der Haspelantriebsseite linear ab­ nimmt. Dabei ergibt sich ein Winkel α, der als Keilanteil oder Kompensations­ winkel bezeichnet wird.

Die Längung über die Walzbandbreite ergibt eine Änderung (Erhöhung) des spezifischen Zuges und diese Änderung ist unabhängig von der Bandbreite aber umgekehrt proportional der Banddicke.

Es ergeben sich folgende Zusammenhänge:

1. Das Wickelbundgewicht ist proportional dem Wickelbunddurchmesser zum Quadrat.

2. Die resultierende Kraft in Bandrichtung ist aufgrund des sich ändernden Winkels zwischen Umlenkrolle 6 und Wickelbund 3 proportional dem Wickelbunddurchmesser. Daraus folgt,

3. Die resultierende Kraft F_Z in Bandrichtung ist proportional dem Wickelbunddurchmesser hoch 3.

Für das angenäherte Kompensationsmodell ergibt sich danach

Darin bedeuten
K = Kompensationssignal (Keilanteil),
⌀_B= Wickelbanddurchmesser,
BD = Walzbanddicke,
f_N = Normierungsfaktor.

Zur Realisierung des entsprechenden Kompensationssignals kann jede Art von Rechenverfahren und Rechenschaltung herangezogen werden. Denkbar sind Lösungen mit einfachen Multiplikations-, Dividier- und Addiergliedern.

Eine Berechnungsvorschrift die ähnliche Kompensationskurven wie nach der erfindungsgemäßen Gleichung liefert, soll dem Gedanken der Erfindung nach mit erfaßt werden.

Der Normierungsfaktor sowie der Offset werden aus Messungen des Keilan­ teils in der Verteilung des spezifischen Zuges bei verschiedenen Banddicken und planem Band ermittelt. Der Offset beinhaltet im wesentlichen die Feder­ konstanten von Stützlager und Band und der Normierungsfaktor berücksichtigt den Bunddurchmesser im Hinblick auf Banddicke und Füllfaktor sowie nicht explizit erfaßbare Einflüsse, die im linearen Modellansatz nicht berück­ sichtigt werden. Das vorgeschlagene Modell genügt der Kompensation der Haspelschieflage und kann ggf. auch für ähnliche einseitige Zugspannungs­ einleitungen in Abwandlung auf die besonderen mechanischen Gegebenheiten in Ansatz gebracht werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Kompensation von Fehlern bei der Planlagenmessung von Walzgut in Kaltbandstraßen, die durch einseitige Zugspannungseinleitung in das Walzgut infolge von insbesondere veränderlichen Schieflagen eines Bandhaspels bewirkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein vereinfachtes Modell zur näherungsweisen Kompensation des Band­ haspels Verwendung findet, das nach der Gleichung Kompensationssignale k bildet, die den einzelnen Meßwerten unter Differenz­ bildung aufgeschaltet werden, wobei das zunächst nur qualitative Modell über Messungen parametriert wird,
k = Kompensationssignal/Keilanteil,
⌀_B = Wickelbunddurchmesser,
BD = Walzbanddicke
f_N = Normierungsfaktor.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Normierungsfaktor f_N in der Gleichung eine Proportionalität zwischen Gewichtskraft (F_B) des Wickelbundes (3) und dem Quadrat des Wickelbunddurchmessers (⌀_B) angenähert erzielbar ist, und daß der Nor­ mierungsfaktor (f_N) versuchsweise ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Offset in der Gleichung die Federkonstanten von Stützlager und Walzband (5) ausgeglichen werden.