DE4407981A1 - Verfahren und Vorrichtung zur geregelten Bildung von Walzgut-Schlingen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur geregelten Bildung von Walzgut-Schlingen zwischen zwei Walzgerüsten, insbesondere in den Fertig- bzw. Zwischenstraßen von Fein- und Mitteleisenstraßen.

Bei bekannten Walzstraßen werden, um zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gerüsten mit Sicherheit zugfrei walzen zu können, beim Durchlauf des Walzgutes durch die Fertigstaffel zwischen den Walzgerüsten vertikale bzw. horizontale Schlingen gebildet. Die zu diesem Zweck eingesetzten, den Auf- und Abbau der Schlinge zwischen zwei Walzgerüsten ermöglichenden Schlingenheber bestehen aus Horizontalschlingenbildner mit einer Auswerferrolle, die durch mindestens einen Luft- oder Hydraulikzylinder ausgeschwenkt wird. Sofern auch ein Vertikalschlingenbildner vorhanden ist, kann die Auswerferrolle für die Vertikalschlinge über ein Hebelgestänge mit angelenktem Luft- oder Hydraulikzylinder angetrieben und zur Schlingenbildung ausgelenkt werden.

Am Beispiel einer Feinstahlstraße, bei der beim Walzen mit einer Schlinge zwischen zwei Gerüsten gearbeitet wird, läßt sich deutlich der relativ hohe Anteil an Einrichtungen sowie Antriebs-, Steuerungs- und Regelungstechnik entnehmen, der zum zugfreien Walzen erforderlich ist. Der Stabanfang läuft in einer geraden Führung zwischen den beiden Gerüsten ein. Zur Schlin­ genbildung muß dabei die Walzenumfangsgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des nachfolgenden Gerüstes beim Erfassen des Stabanfanges kleiner als die des vorhergehenden Gerüstes sein.

Gleichzeitig wird die sich durch die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den beiden Gerüsten bildende Schlinge durch einen Rollenhebel aus der geraden Führung auf den Schlingentisch ausgelenkt. Hierbei ist zu beachten, daß die Schlingenbildung zwischen zwei Gerüsten spätestens abgeschlossen sein muß, wenn der Stabanfang das auf diese zwei Gerüste folgende Gerüst erreicht hat und zu einer neuen Schlingenbildung ansetzt.

Der obige Vorgang wird durch eine Schlingenregelung unterstützt, mit deren Hilfe die Schlinge aufgebaut und auf einem vorgegebenen Wert konstant während des Walzens gehalten wird. Sie begrenzt die beiden horizontalen bzw. vertikalen Endlagen der Schlinge und hält diese soweit wie möglich auf einen vorgegebenen Wert in der Mitte des Schlingentisches. Dabei werden die beim Walzprozeß auftretenden Einflüsse wie Querschnittsänderungen z. B. in Folge wechselnder Besetzung der vorhergehenden mehradrigen Gerüste, Temperatur des Walzgutes, etc. berücksichtigt, die sich in Längenänderungen und damit in Änderungen der Schlingengröße umsetzen. Die Schlingenregelung wird nach der Auslenkung der Schlinge durch den Rollenhebel freigegeben; sie arbeitet anhand einer photoelektrischen Abtastung des Walzgutes und wirkt abhängig von Richtung der Kaskadenregelung auf die Drehzahl des vorgehenden oder folgenden Gerüstes ein.

Es werden folglich hohe Ansprüche an die Steuerung und Regelung gestellt, wobei sich der Auf- und Abbau der Schlinge aufgrund einer hohen Dynamik als die problematischste Phase der Schlingenregelung erweist, da häufig Oszillationen unvermeidlich sind. Vor dem Walzgut-Auslauf muß die Schlinge von der Schlingenregelung abgebaut, d. h. auf eine Höhe Null heruntergefahren werden. Um zu vermeiden, daß das aus einem Ge­ rüst austretende Stabende, besonders bei hohen Geschwindigkeiten, gegen die Führungen schlägt, ist ein rechtzeitiger Abbau notwendig. Eine weitere Problematik ergibt sich daraus, daß bei Walzgeschwindigkeiten über 20 m/sec. die Steuerungsregelung synchron mit dem Materialfluß auf eine 1/10 sec. genau wirken muß, um eine Fehlauswertung zu vermeiden. Schließlich muß sich vor dem Walzguteinlauf in das Walzgerüst die Schlinge zwischen den einzelnen Gerüsten in einem stabilisierten Zustand befinden, was insbesondere bei einem Schlingenaufbau mit hohen Geschwindigkeiten meist nur schwer zu realisieren ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit denen sich die genannten Nachteile vermeiden und die Schlingenbildung vereinfachen läßt, ohne komplexe Anteile an Antriebs-, Steuerungs- und Regelungstechnik zu erfordern.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem aus dem Walzgerüst austretenden Walzgut Gelegenheit zum schwerkraftbedingten Absinken gegeben wird, die Walzgutspitze dann in Richtung auf das nachfolgende Walzgerüst umgelenkt und anschließend das Walzgut während der Umlenkungsphase temporär abgestützt wird, bis die Walzgutspitze in das Folgegerüst eingetreten ist und die Schlingenregelung die Schlinge stabilisiert. Durch diese überraschende Maßnahme, nämlich die Schlinge durch das Eigengewicht des auslaufenden Walzgutes sich gravitationsbedingt selbst ausbilden zu lassen, werden mehrere Vorteile gleichzeitig erreicht. Abgesehen davon, daß ohne Schlingentisch und Schlingenheber gearbeitet werden kann, so daß sich eine einfache Konstruktion mit wenigstmöglichen beweglichen Teilen ergibt, wodurch sich die Herstellung sowie die Wartung und die Betriebskosten verringern, entfallen aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens vor allem die beiden gefährlichsten Phasen der Schlingenregelung, nämlich der Schlingenauf- und -abbau. Die Gravitationsschlinge läuft am Ende über die Abstützung automatisch aus. Da kein Schlingenheber vorhanden ist, besteht auch keine Gefahr, daß das auslaufende Walzgut zum "Peitschen" gelangt. Die gravitationsbedingte Schlingenausbildung verringert die Ansprüche an die Dynamik der Schlingenregelung ganz wesentlich, so daß die Drehzahlregelung als Einquadrantenregelung ausgeführt werden kann, während bei bekannten Anlagen eine Vierquadrantenregelung die Norm ist.

Nach einem Vorschlag der Erfindung ist die Absenkphase abhängig von der gewünschten Schlingenhöhe einstellbar. Die bedingt durch das Eigengewicht maximale Walzgutdurchbiegung läßt sich somit voreinstellen, indem die dem Walzgut während der Umlenkungsphase eine Auflagefläche bereitstellende Abstützung entsprechend mehr oder weniger angehoben wird. Da bei einer sich gravitationsbedingt ausbildenden Schlinge das Walzgut nicht über einen Schlingenheber gezogen zu werden braucht, kann mit geringeren Schlingenhöhen als üblich gearbeitet werden, und die Schlingenhöhe bewegt sich produktabhängig nur etwa zwischen 20 bis 100 mm. Durch das Einstellen der Abstützung, ergänzt durch eine entsprechende Vorwahl der Schlingenhöhe, wird sichergestellt, daß die Gravitationsschlinge im stabilisierten Zustand keinen Kontakt mit der Abstützung hat.

Zum Durchführen des Verfahrens weist erfindungsgemäß von zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten zumindest das jeweils hintere Walzgerüst eine nach unten geneigte, sich zu dem jeweils vorderen Walzgerüst erstreckende, nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als Führungsrinne ausgebildete Stützführung auf. Auf diese trifft folglich die sich durch das Eigengewicht absenkende Walzgutspitze auf, wird dabei zentriert und während der sich anschließenden Umlenkungsphase, in der die Walzgutspitze in das Folgegerüst geleitet wird, abgestützt.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das höherliegende, dem jeweils hinteren Walzgerüst zugewandte Ende der Stützführung in einem Schwenklager angeordnet ist. Das Einstellen der in einfachster Form als Schweißkonstruktion herzustellenden Stützführung bzw. Führungsrinne läßt sich somit durch Verschwenken erreichen. Das begünstigt auch einen Programmwechsel, der ggf. lediglich erfordert, den Grad der Neigung der einen bzw. beider Führungsrinnen nachzustellen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels des Gegenstandes der Erfindung.

Von einer Fertig- bzw. Zwischenstraße 1 einer weiter nicht gezeigten Fein- und Mitteleisenstraße sind zwei aufeinanderfolgende, jeweils durch lediglich eine obere und eine untere Horizontalwalze 2 bzw. 3 symbolisch gekennzeichnete Walzgerüste I und II dargestellt. Im Ausführungsbeispiel ist sowohl dem vorderen Walzgerüst I als auch dem folgenden, hinteren Walzgerüst II eine Stützführung in Form einer jeweils in einem Schwenklager 4 einstellbar angeordneten, als Schweißbauteil ausgebildete Führungsrinne 5 bzw. 6 zugeordnet; diese sind in V-förmiger Anordnung schräg nach unten geneigt angelenkt.

Um den nachfolgend beschriebenen, gravitationsbedingten Schlingenaufbau zu bewirken, reicht die in dem Schwenklager 4 des hinteren Walzgerüstes II angelenkte Führungsrinne 6 aus, und die vordere Führungsrinne 5 dient lediglich dazu, das auslaufende Ende des Walzgutes weitestgehend ohne Peitschwirkung auf die vordere Führungsrinne 6 überzuleiten.

Die einzelnen Phasen der sich durch das Eigengewicht des auslaufenden Walzgutes 7 selbsttätig ausbildenden Gravitationsschlinge sind in der Zeichnung mit Phase 1, Phase 2 und Phase 3 schematisch dargestellt. Die Walzgutspitze des aus dem vorderen Walzgerüst I auslaufenden Walzgutes 7 nimmt in der Phase 1 der Schlingenbildung den mit einer durchgezogenen Linie verdeutlichten Kurvenverlauf ein, demnach sich die Walzgutspitze aufgrund des Eigengewichtes schwerkraftbedingt selbsttätig absenkt. Sobald die Walzgutspitze auf die Führungsrinne 6 des nachfolgenden Walzgerüstes II auftrifft, beginnt gemäß dem durch eine gepunktete Linie verdeutlichten Kurvenverlauf die Phase 2, in der die Walzgutspitze bzw. das Walzgut 7 in Richtung auf das nachfolgende Walzgerüst II umgelenkt und gleichzeitig solange abgestützt wird, bis die Walzgutspitze zwischen die Horizontalwalzen 2, 3 des Walzgerüstes II eingefädelt worden ist, was durch einen Einlaß 8 unterstützt wird. Sobald dies der Fall ist, d. h. das Walzgut 7 von den Horizontalwalzen 2, 3 des Walzgerüstes II erfaßt ist, wird die Gravitationsschlinge durch die dann einsetzende Schlingenregelung mit einem Scanner stabilisiert; den Kurvenverlauf der stabilisierten Gravitationsschlinge gibt die dickgestrichelte, mit Phase 3 beschriftete Linie wieder.

Die Schlingenhöhe 9 bewegt sich produktabhängig zwischen einem Maß von lediglich 20 bis 100 mm. Das durchhängende, die Gravitationsschlinge gemäß Phase 3 bildende Walzgut ist aus physikalischer Sicht in seiner stabilen Lage und die Form der Durchbiegung ist natürlich. Diese durch das Eigengewicht stabil gehaltene Lage neigt nach den erforderlichen Regeleingriffen auch weniger zu mechanischen Vibrationen. Die Inbetriebnahme erfordert weit weniger Zeit als bei bekannten Anlagen, da für die Schlingenregelung die Auf- und Abbauphase - wie zuvor schon erläutert - entfällt. Weiterhin besteht damit keine Notwendigkeit der Synchronisierung zwischen Auswerfer, Steuerung, Walzgutdurchlauf und Freigabe der Regelung mehr, was nicht nicht nur einen wesentlich einfacheren Prozeßablauf ermöglicht, sondern auch zu einer weit höheren Betriebssicherheit führt.

Claims (5)

1. Verfahren zur geregelten Bildung von Walzgut-Schlingen zwischen zwei Walzgerüsten, insbesondere in den Fertig- bzw. Zwischenstraßen von Fein- und Mitteleisenstraßen, dadurch gekennzeichnet, daß dem aus dem Walzgerüst austretenden Walzgut Gelegenheit zum schwerkraftbedingten Absenken gegeben wird, die Walzgutspitze dann in Richtung auf das nachfolgende Walzgerüst umgelenkt und anschließend das Walzgut während der Umlenkungsphase temporär abgestützt wird, bis die Walzgutspitze in das Folgegerüst eingetreten ist und die Schlingenregelung die Schlinge stabilisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absenkphase abhängig von der gewünschten Schlingenhöhe einstellbar ist.

3. Vorrichtung zur Schlingenbildung, insbesondere zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von zwei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten (I, II) zumindest das jeweils hintere Walzgerüst (II) eine nach unten geneigte, sich zu dem jeweils vorderen Walzgerüst (I) erstreckende Stützführung (6) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützführung als Führungsrinne (6) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das höherliegende, dem jeweils hinteren Walzgerüst (II) zugewandte Ende der Stützführung (6) in einem Schwenklager (4) angeordnet ist.