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Tandemwalzwerk für Umkehrbetrieb Bei Umkehrwalzwerken der Tandembauart
befindet sich das Werkstück gleichzeitig im Bereiche von zwei oder mehr Walzensätzen.
Jeder Walzensatz ist .mit einem besonderen Antriebsmotor für den Umkehrbetrieb ausgerüstet.
Da im allgemeinen die Walzen verschiedenen Durchmesser besitzen, müssen sie mit
verschiedener Drehzahl arbeiten. In der einen Drehrichtung der Walzen sind die Motordrehzahlen
nur durch die Walzendurchmesser bestimmt; die Drehzahlen der Motoren verhalten sich
dann umgekehrt wie die Walzendurchmesser. Wenn die Walzen in der entgegengesetzten
Richtung arbeiten, muß das Drehzahlverhältnis der Motoren jedoch geändert werden,
um die Verjüngung des Werkstückes auszugleichen; man hat dementsprechend die Geschwindigkeit
aller Motoren geändert.
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Eine einfachere Schaltung für derartige Anlagen ergibt sich gemäß
der Erfindung dadurch, daß die Drehzahl eines der Antriebsmotoren der Walzensätze
für die beiden Arbeitsrichtungen gleichbleibend gehalten und nur die Drehzahl des
zweiten Motors oder der übrigen Motoren abhängig von der Arbeitsrichtung geändert
wird. Die Steuerung erfolgt mittels jedem Motor zugeordneter Erregermaschinen, die
ausschließlich in ihrem Erregerkreis gesteuert werden. Eis sind dementsprechend
für die Regelung der Arbeitsgeschwindigkeit Gruppen gleicher Widerstände in den
Erregerkreisen der Erregermaschinen vorgesehen. Für die Drehzahländerung des zweiten
Motors oder der anderen bei der Richtungsänderung des Walzvorganges besonders zu
steuernden Motoren ist in dem Erregerkreis der zugehörigen Erregermaschine eine
besondere Widerstandsanordnung vorgesehen.
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Bei den eingangs erwähnten Umkehrwalzwerken in Tandembauart mit gesonderten
Antriebsmotoren war .es bisher üblich, die Drehzahl der Walzmotoren dadurch zu verändern,
daß man ihre Klemmenspannung bis zu einem gewissen Punkte entsprechend ihrer Grunddrehzahl
steigerte und von dieser Grunddrehzahl aufwärts die Höchstdrehzahl durch Veränderung
der Motorenerregung erreichte. Hierbei arbeitet die Feldregelung nur dann befriedigend,
wenn die Erregung ohne Beeinflussung der Charakteristik der Erregerwicklungen geändert
werden kann, d.. h. man muß die Zeitkonstante der Erregerwicklungen nach Möglichkeit
konstant halten, was bei der hier üblichen Einschaltung von Widerständen
in
den Erregerkreis aber nicht erreicht wurde. Erst die Regelung in dem Erregerkreis
der Erregermaschinen ergibt die gewünschte Konstanz der Zeitkonstante und damit
Gleichzeitigkeit der Geschwindigkeitsregelung der Antriebsmotoren. Es ist auch bekannt
gewesen, den Antriebsmotor einfacher Umkehrwalzwerke mit einer besonderen Erregermaschine
zu versehen, deren Ankerkreis ebenfalls ohne Widerstände an die Erregerwicklung
des Motors angeschlossen war, so daß die Steuerung des Motors allein durch die Veränderung
der Erregung in der Erregermaschine erfolgte. Die für den Tandembetrieb wichtigen
Vorteile konnten hierbei natürlich nicht erkannt werden; auch war die Steuerung
insofern etwas umfangreich, als außer der Erregermaschine noch eine Kompoundierungsmaschine
für die Motorsteuerung vorgesehen war. Eine derartige Anordnung würde in der Anwendung
auf den Gegenstand der Erfindung noch umfangreicher und in der Steuerung verwickelter
werden.
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Andererseits ist es auch bekanntgeworden, hintereinander angeordnete
Walzwerke mit besonderen Erregermaschinen für die Regelung der Motoren zu verwenden.
Die Regelung erfolgte aber vollkommen getrennt, da die Walzwerke nicht im Tandembetrieb
arbeiteten; auch «rar keine Umkehr des Walzvorganges vorgesehen.
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Schließlich sind auch amerikanische Profilwalzwerke bekanntgeworden,
bei denen ein Haupt- und ein Seitenwalzwerk für Umkehrbetrieb hintereinander angeordnet
und deren Motoren für verschiedene Leistungen und verschiedene Regelbereiche ausgelegt
waren. Eine derartige Anlage könnte gemäß vorliegender Erfindung betrieben werden;
irgendwelche Vorschriften in dem Sinne, daß bei der Richtungsumkehr der eine Motor
überhaupt nicht geregelt werden soll, sind in den Vorv eröffentlichungen aber nicht
enthalten.
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Der Gegenstand der Erfindung enthält eine passende Vereinigung der
vorbekannten Regelungsverfahren, wobei von deren Vorzügen Gebrauch gemacht und dennoch
eine verhältnismäßig einfache Anordnung für ein Tandemwalzwerk mit Umkehrbetrieb
geschaffen wird.
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In Abb. i ist das Schaltbild einer nach der Erfindung - ausgestalteten
Tandemwalzenstraße dargestellt. Die Walzensätze i und 2, die gleichzeitig auf ein
Werkstück arbeiten sollen, werden von den Motoren 3 und 4 angetrieben. Die Motoren
sind als Kompoundmotoren ausgebildet und besitzen Reihenschlußwicklungen 5 und 6
und Nebenschlußwicklungen 7 und 8; die Motoren werden geineinsam von einem Motorgenerator
9 gespeist. Der Generator i i ist über die Leitungen 17, i8 und 19, 2o direkt an
die Walzmotoren angeschlossen. Um die Größe und Richtung der vom Generator i i entwickelten
Spannung zu ändern, ist seine Erregerwicklung 16 umschaltbar an die Hilfsspannung
25 und 26 angeschlossen. Die Polarität der Generatorspannung wird durch die Schützen
27 und 28 bestimmt. Die Stärke der Generatorerregung wird durch die Schützen 2()
und 30 geregelt.
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Die Regelung der Walzmotoren erfolgt über den Hauptschalter 3 i, der
im Ausführungsbeispiel als Fußschalter ausgebildet ist. Er besitzt zwei drehbare
Segmentstücke 32 und 33, die die beiden Richtungsschützen steuern und durch Fußhebel
34 und 35 bewegt werden.
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Der Hauptschalter 3 i besitzt ferner ein Segment 36, das zur Regelung
der Drehzahl der Walzmotoren in beiden Richtungen dient. Es wird deshalb über die
Mitnehnier 37 und 39 bzw. 38 und 40 von den Fußhebeln 34 und 35 mit bewegt. Eine
Feder 41 sucht das Segment 36 in Richtung der Ausschaltbewegung zu ziehen.
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Die Erregung der Walzmotoren 3 und erfolgt über besondere Hilfserregersätze
42 und 43; deren Erregermaschinen besitzen N ebenschlußwicklungen 44 und 45, die
an den Hilfsschienen 25 und 26 über Regelwiderstände 46 und 47 liegen. Die Größe
der Regelwiderstände wird durch Schützen 48 und 53 eingestellt, die von dem Schaltsegment
36 gesteuert werden.
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Die Einrichtung nach der Erfindung arbeitet nun folgendermaßen.
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Es sei angenommen, daß sich der Motorgenerator 9 im Betriebe befindet.
Die Walzmotoren 3 und 4 können dann in der einen Richtung durch Bewegung des Schaltsegmentes
32 in die Stellung a zum Anlauf gebracht werden. Hierbei werden die festen Kontaktfinger
54 und 55 überbrückt. Das Schütz 27 erhält dann Spannung und legt ,die Nebenschlußwicklung
16 des Generators i i über den Widerstand 59 an die Hilfsleiter 25 und 26. Der Generator
i i entwickelt Spannung, und die Motoren 3 und 4 laufen an.
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Um die Walzmotoren auf ihre Grunddrehzahl zu bringen, wird nun der
Hauptschalter in die zweite und dritte Stellung b und c gebracht. In der Stellung
b werden die Kontaktfinger 6o und 61 verbunden, so daß das Schütz 29 an Spannung
kommt. In der Stellung c erhält Schütz 30 über Kontaktfinger 6.4 Spannung,
so daß nun der Widerstand 59 im Erregerkreis des Generators kurzgeschlossen wird
und der Generator volle Spannung entwickelt.
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Um die gleichmäßige Steigerung der Drehzahl der Motoren von der Grunddrehzahl
zur
Höchstdrehzahl, und zwar mit beliebiger Geschwindigkeit zu erzielen,
werden die Motoren 3 und 4 von besonderen Erregermaschinen 65 und 66 erregt, deren
Anker unmittelbar .an den Erregerwicklungen 7 und 8 der Walzmotoren liegen, so daß
die Zeitkonstante dieses Kreises unverändert bleibt. Die weitere Beschleunigung
der Walzmotoren erfolgt durch die Widerstände 46 und 47, die im Erregerkreis der
Hilfsgeneratoren liegen.
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Uni diese einzuschalten, wird der Hauptschalter 31 in seine vierte
Stellung d gebracht. Dadurch wird der Kontaktfinger 67 von dem Segment 36 getrennt.
Die Schützen 48 und 51, die über Kontaktfinger 57 an Spannung lagen, fallen ab und
schalten dadurch einen Teil der vorher völlig kurzgeschlossenen Widerstände in den
Erregerkreis der Generatoren 65 und 66. Die Spannung dieser Generatoren sinkt, und
die Drehzahl der Walzmotoren steigt entsprechend durch Schwächung ihrer Erregung.
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Eine weitere Drehzahlsteigerung wird durch Bewegung des Hauptschalters
31 in die Stellungen e und f erzielt, in denen die Schützen 49 und
52 bzw. 50 und 53 spannungslos werden und weitere Widerstände den Erregerwicklungen
46 und 45 vorschalten.
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In den Abb. 2 und 3 sind an einem Ausführungsbeispiel die Drehzahlen
der Walzwerksrollen zusammengestellt, wie sie sich im Betriebe etwa ergeben würden.
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In Abb. a und 3 wird vorausgesetzt, daß der OOuerschnitt des Werkstückes
beim Durchgang durch den Walzensatz i verringert werden soll. Aus den Abbildungen
ergibt sich, daß die Höchstgeschwindigkeit des Walzmotors 4, der den Walzensatz
2 treibt, je nach der Richtung, in der das Werkstück, durch das Walzwerk hindurchgeht,
geändert werden muß.
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In Abb. 3 wird die Querschnittsverringerung des Werkstückes durch
den Walzensatz i hervorgerufen. Das Verhältnis der Drehzahlen der Walzensätze ist
dann durch deren Durchmesser gegeben. In Abb. 2 wird jedoch das Werkstück dem Walzensatz
2 vor der Ouerschnittsverringerung durch den Walzensatz i zugeführt. Das Verhältnis
der Drehzahlen der Walzensätze ist dann sowohl durch deren Durchmesser als auch
durch die Ouerschnittsverringerung bestimmt. Wenn also, wie in Abb. 2 und 3 vorausgesetzt
ist, der Querschnitt des Werkstückes um io °/o verringert werden soll, so muß die
Drehzahl des den Walzensatz 2 antreibenden Motors ebenfalls um den gleichen Prozentsatz
verringert werden, um die Querschnittsverringerung im Walzensatz i auszugleichen.
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Die Anpassung des Walzwerkes an die beschriebenen Betriebsverhältnisse
wird nun durch einen veränderlichen Widerstand 75 im Stromkreis der Erregerwicklung
45 erzielt. Dieser Widerstand kann zweckmäßig von dem Hauptschalter 31 mit betätigt
werden. Es genügt oft jedoch auch eine Einstellung von Hand. Je nach der Einstellung
des Kontaktarmes 76 am Regelwiderstand 75 wird nun die Höchstdrehzahl des Motors
4. verändert. Man kann diesen Widerstand daher in Höchstdrehzahlen eichen. Da der
Widerstand 75 im Stromkreis der Hilfserregermaschine liegt, beeinträchtigt er nicht
die Verzögerungs- oder Beschleunigungszeiten der Walzmotoren. Die Zeitkonstante
der Erregerwicklung des Arbeitsmotors 4 bleibt ohne Rücksicht auf die Einstellung
des Widerstandes 75 konstant.
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Die Veränderung der Widerstände im Stromkreis der Erregerwicklung
der Erregergeneratoren ruft nun zwar an sich eine Veränderung der Zeitkonstante
dieser Erregerwicklungen 4.4 und 45 hervor. Die Generatoren 65 und 66 lassen sich
jedoch mit so geringer Zeitkonstante nach den bekannten Gesichtspunkten der Schnellerregung
bauen, daß die Verstärkung oder Schwächung des Feldes der Erregergeneratoren nur
einen ganz geringen Bruchteil der Zeit erfordert, die hierfür bei den Arbeitsmotoren
notwendig ist. Eine Veränderung in der Zeitkonstante der Erregerwicklungen 44 und
45 muß daher ohne jeden merkbaren Einfluß auf die Zeitkonstanten der Hauptmotoren
bleiben.