DE69811130T2

DE69811130T2 - Automatische Walzenkaliberausrichtung

Info

Publication number: DE69811130T2
Application number: DE69811130T
Authority: DE
Inventors: Ruth E. Kirkwood-Azmat
Original assignee: Morgan Construction Co
Current assignee: Siemens Industry Inc
Priority date: 1997-03-07
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2003-11-20
Anticipated expiration: 2018-02-28
Also published as: EP0862955B1; AU5737698A; CN1201724A; EP0862955A2; PL325143A1; ATE232146T1; BR9800823A; CA2229304A1; JP2949429B2; DE69811130D1; PL185579B1; KR19980079981A; US5949684A; AU701079B2; CA2229304C; CN1093439C; KR100252598B1; EP0862955A3; JPH10249420A; ES2191905T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft Walzwerke, in denen Stäbe, Stangen und andere Langprodukte einem kontinuierlichen Heißwalzverfahren in den Walzstichen von mehrkalibrigen Walzen ausgesetzt werden, und sie betrifft insbesondere eine Verbesserung in der Ausrichtung der Kaliber der einzelnen Walzstiche aneinander sowie der Ausrichtung von Walzstichen an der Walzbahn (für vertikale Gerüste) und an der Mittellinie (horizontale Gerüste).

2. Stand der Technik

In herkömmlichen Stangen- und Stabwalzwerken werden die Kaliber der Arbeitswalzen größtenteils manuell aneinander und an der Walzbahn des Werks oder der Mittellinie ausgerichtet. Dies ist eine zeitaufwendige Aufgabe, die oftmals repetitive Versuchsdurchgänge erfordert, ehe eine zufriedenstellende Ausrichtung erreicht wird. Die Genauigkeit ist weitgehend von "Auge und Gefühl" des Maschinenbedienpersonals abhängig. Einstellungsungleichmäßigkeiten von Arbeiter zu Arbeiter sind unumgänglich. All dies wirkt sich ungünstig auf die Produktionseffizienz aus.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und System zu schaffen, mit dem automatisch präzise, schnelle und wiederholbare Kaliber- und Walzsticheinstellungen vorgenommen werden können.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Daten erfasst und im Speicher einer Datenverarbeitungsanlage abgelegt, welche den Axialabstand der Mitte jedes Kalibers einer Arbeitswalze von einem ersten Referenzpunkt auf der Arbeitswalze darstellen. Die Arbeitswalzen werden dann im Walzgerüst angeordnet, und die Kaliber eines ausgewählten "Einstell"-Walzstiches werden miteinander in Ausrichtung gebracht. Danach wird das Walzgerüst auf die Walzstrecke platziert, der Einstell-Walzstich wird an der Walzbahn im Falle eines vertikalen Gerüsts oder an der Mittellinie im Falle horizontaler Walzgerüste ausgerichtet, und Daten, welche die relativen Stellungen der Arbeitswalzen zum Walzgerüst und vom Walzgerüst zu einem anderen Referenzpunkt darstellen, werden erfasst und im Speicher der Datenverarbeitungsanlage abgelegt. Anhand dieser Daten berechnet das System Ausrichtungen am Walzgerüst und an den Arbeitswalzen und führt diese automatisch aus, um andere Walzstiche präzise an die Walzbahn oder die Mittellinie anzupassen. Zeitaufwendige manuelle Einstellungen und repetitive Versuchsdurchgänge werden vermieden, bei gleichzeitiger Reduzierung der Betriebsausfallzeiten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Darstellung der typischen mehrkalibrigen Arbeitswalze;
Fig. 2 ist eine etwas schematische Darstellung eines vertikalen Walzengerüsts an einer Offline-Position während der Anfangseinstellung;
Fig. 3 ist eine weitere etwas schematische Darstellung des selben vertikalen Walzengerüsts, das in der Walzstrecke platziert und operativ auf einer Elevatorplattform montiert ist; und
Fig. 4 ist eine diagrammatische Darstellung eines Datenverarbeitungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Bezug nehmend auf Fig. 1 wird eine typische Arbeitswalze mit dem Bezugszeichen 10 dargestellt, die einen Walzenballen 12 mit Hälsen 14 mit reduziertem Durchmesser aufweist, der sich axial in entgegengesetzte Richtungen von den Walzenendflächen 16 erstreckt. Der Walzenballen ist mit Kaliberrillen versehen, wie als typisches Beispiel unter Bezugszeichen 18 dargestellt, und mit einer Kennzeichnung 20 versehen.
Ein erster Schritt des Verfahrens der vorliegenden Erfindung schließt die Feststellung der axialen Distanz "X" der Mitte jedes Kalibers 18 von einem Referenzpunkt auf der Walze ein. Der Referenzpunkt kann eine Wafzenendfläche 16 sein, wie in Fig. 1 dargestellt, oder eine andere beliebig ausgewählte Stelle, die durch eine Dauermarkierung auf der Walzenoberfläche gekennzeichnet ist. Bei neuen Walzen kann diese Information entweder gemessen werden oder vom Walzenhersteller mitgeteilt. Wenn Walzenprofile Änderungen infolge von Nachrichtungsmaßnahmen unterliegen, können die selben Informationen von computergenerierten Daten oder physischen Messungen durch das Werkspersonal bekommen werden. Die "Ersten Daten", welche für jede Arbeitswalze 10 die Abstände X der Walzenkaliber und die Walzenkennzeichnung 20 enthalten, werden in den Speicher 24 eines Datenverarbeitungssystems geladen, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt. Die Kennzeichnung 20 wird typischerweise manuell über eine Tastatur 22 oder ein anderes vergleichbares Eingabegerät eingegeben. Auch die Kaliberabstände X können manuell eingegeben werden, oder wenn durch computergenerierte Daten dargestellt, können sie automatisch eingegeben werden, wenn sie vom Betriebspersonal kompiliert wurden. Der Speicher 24 steht in Arbeitsbeziehung mit einem Computerprozessor 26.
Die weitere Beschreibung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf ein vertikales Walzengerüst. Es versteht sich jedoch von selbst, dass mit entsprechenden terminologischen Anpassungen die selben Konzepte und Methoden auch auf horizontale Walzengerüste voll anwendbar sind.
Unter zusätzlicher Bezugnahme auf Fig. 2 sind zwei Arbeitswalzen 10DS, 10WS mit ihren jeweiligen Lagereinbaustücken 28DS, 28WS; 30DS, 30WS zusammengesetzt und auf einem herkömmlichen vertikalen Walzgerüst 32 montiert. (Die Indizierungen "DS" und "WS" stehen hier für "Drive Side" (= antriebsseitige) und "Work Side" (= arbeitsseitige) Komponenten des Walzgerüsts). Die Einbaustücke 28, 30 können von jedem bekannten Typ sein, der die axiale Einstellung der Arbeitswalzen in Relation zum Walzgerüst zulässt. Beispielsweise - und wie in US-Patent Nr. 3,429,167 beschrieben - können die oberen Einbaustücke 28 Mechanismen enthalten, welche die axialen Walzeneinstellungen bewirken, und die unteren Einbaustücke 30 können so konfiguriert und montiert sein, dass solche Einstellungen durchführbar sind. Die axialen Walzeneinstellungsmechanismen werden zentriert, d. h. bis zur Hälfte ihrer Füllbereiche bewegt, bevor die Arbeitswalzen und ihre jeweiligen Einbaustücksätze in das Gerüstgehäuse eingebracht werden.
In Entsprechung mit der vorliegenden Erfindung werden die axialen Einstellmechanismen der oberen Einbaustücke 28DS, 28WS durch separat gespeiste Steilglieder 34DS, 34WS betrieben. Die Positioniermessvorrichtungen 36DS, 36WS sind mit den Stellgliedern 34DS, 34WS gekoppelt. Wie in Fig. 4 dargestellt, werden die Stellglieder 34DS, 34WS von Signalen gesteuert, die vom Computerprozessor 26 kommen, wobei die Positionsmessvorrichtungen 36DS, 36WS Feedbacksignale generieren, die für die axialen Einstellungen an den Arbeitswalzen stehen.
In der anfänglichen Einstellungsphase gemäß Darstellung in Fig. 2 werden die Positionsmessvorrichtungen 36DS, 36WS auf einen bekannten Wert zurück gesetzt, während das Walzgerüst 32 offline ist. Eine voraufgezeichnete Konstante, welche den Achsabstand ZRFHB zwischen dem ersten Referenzpunkt 16 auf jeder Arbeitswalze und einem zweiten Referenzpunkt 38 auf dem Walzgerüst bezeichnet, wird als "Zweite Daten" im Speicher 24 abgelegt. Der zweite Referenzpunkt 38 kann - wie dargestellt - die Unterseite des Walzgerüstgehäuses sein oder an jeder anderen passenden Stelle, die einen zuverlässigen Referenzwert abzugeben vermag.
Ein oder beide Einbaustück-Stellglieder 34DS, 34WS werden dann manuell betrieben, so dass die axialen Walzeneinstellungen bewirkt werden, die erforderlich sind, um die Walzenkaliber eines Einstellstichs 40 in präzise Ausrichtung zueinander zu bringen. Die Genauigkeit der Kaliberausrichtung kann mit bekannten Methoden und Instrumenten auf optische Weise geprüft werden.
Die Lückentrennung zwischen den Kalibern der einzelnen Walzenstiche wird von den Walzentrennungs-Einstellmechanismen 42DS, 44DS; 42WS, 44WS gesteuert. Die Einstellmechanismen stehen zueinander in Arbeitsverbindung, beispielsweise durch die Schäfte 46, und werden von einem gemeinsamen Antrieb 48 angetrieben, um gleichzeitige, symmetrische Walzentrennungseinstellungen zu bewirken. Eine Positionsmessvorrichtung 50 ist in Verbindung mit dem Antrieb 48. Wiederum wird - wie in Fig. 4 dargestellt - der Antrieb 48 von Signalen gesteuert, die vom Computerprozessor 26 kommen, wobei die Positionsmessvorrichtung 50 Feedbacksignale generiert, die repräsentativ für Walzenspalteinstellungen sind.
Während der anfänglichen Einstellungsphase wird der Antrieb 48 so betrieben, dass die Walzen sich auf einen bekannten Spalt schließen, der mittels eines Abstandstücks 52 definiert werden kann, woraufhin die Positionsmessvorrichtung 50 ebenfalls auf einen bekannten Wert zurück gesetzt und das Abstandstück sodann entfernt wird.
Wie in Fig. 3 dargestellt, wird das Walzgerüst 32 sodann in die Walzstrecke hinein bewegt und auf einer Elevatorplattform 54 montiert. Folgende Abmessungen sind für eine weiter führende Beschreibung der Erfindung relevant:
YPL = bekannte konstante Distanz, gemessen von der Walzbahn zu der Auflagefläche der Elevatorplattform 54 an deren tiefster Position, wie von den durchbrochenen Linien 54' angezeigt.
XDS = Distanz von der Mitte des antriebsseitigen Kalibers des Walzenstichs, das an der Walzenendfläche 16 der antriebsseitigen Walze 10D3 ausgerichtet ist.
XWS = Distanz von der Mitte des arbeitsseitigen Kalibers des Walzenstichs, das an der Walzenendfläche 16 der arbeitsseitigen Walze 10WS ausgerichtet ist.
YELV = Höhe der Plattform des Elevators 54 über dem dritten Referenzpunkt 64, definiert durch ihre unterste Position 54'.
ZRFHB = Distanz zwischen den Walzenendflächen 16 und der Walzgerüstbasis 38 (oder der Auflagefläche der Elevatorplattform 54) unter der Annahme einer Verschleißfreiheit und einer perfekten Zusammenstellung und ohne axialer Walzenversetzung, d. h. vor der Ausrichtung der Kaliber eines Einstell-Walzstiches, dxDS = Axiale Versetzung der antriebsseitigen Walze.
dxWS = Axiale Versetzung der arbeitsseitigen Walze.
Die Elevatorplattform ist vertikal verstellbar durch die strombetriebenen Mechanismen 56 bekannter Ausführung, die in Arbeitsverbindung durch einen Schaft 58 oder Ähnlichem stehen und von einem Stellglied 60 betrieben werden. Eine weitere Positionsmessvorrichtung 62 ist an das Stellglied 60 gekoppelt. An der untersten Position der Elevatorplattform 54 definiert die Auflagefläche der Elevatorplattform - wie durch die durchbrochene Linie 54' angezeigt - einen dritten Referenzpunkt 64, der unter der Walzbahn um die Distanz YPL beabstandet ist. Wie in Fig. 4 schematisch dargestellt, arbeitet das Elevator-Stellglied 60 erneut in Reaktion auf Steuersignale, die von dem Computerprozessor 26 empfangen wurden, und die Positionsmessvorrichtung 62 liefert Feedbacksignale an den Computerprozessor, die repräsentativ für die Elevation YELV sind.
Unter Verwendung der Kennzeichnung 20 für die Arbeitswalzen 10DS und 10WS und einer Identifizierung des vom Anlagenbetreiber eingegebenen Einstellstiches 40 ruft der Computerprozessor 26 aus dem Speicher 24 die Distanzen XDS und XWS der Einstellstichkaliber ab.
Der Computerprozessor signalisiert dann automatisch dem Elevatorantrieb 60, die Plattform über eine Distanz YELV anzuheben, die vom Computerprozessor 26 gemäß der folgenden Gleichung berechnet wird:
YELV = YPL - ZRFHB - (XDS + XWS)/2
Diese Bewegung bringt den Einstellstich 40 in angemessene Ausrichtung mit der Walzbahn. Für den Fall, dass zusätzliche Feinabstimmungen für eine noch genauere Ausrichtung nötig sind, können die Elevatorplattform 54 und/oder die Arbeitswalzen 10DS, 10WS mittels des Computerprozessors weiter eingestellt werden. Alle weiteren Walzeneinstellungen werden gleichzeitig ausgeführt, also im Tandem, damit die präzise Ausrichtung der Kaliber des Einstellstiches 40 zueinander nicht geändert wird. Hier kann die Genauigkeit des Einstellstiches mit der Walzbahn wieder optisch anhand bekannter Verfahren und herkömmlicher Instrumente geprüft und verifiziert werden.
Nachdem der Einstellstich 40 an der Walzbahn ausgerichtet worden ist, wird das Feedback von den Positionsmessvorrichtungen 36DS, 36WS für die axiale Einstellung der Arbeitswalzen im Speicher 24 als "Dritte Daten" dxDSSU, dxWSSU aufgezeichnet, und Feedback von der Elevatorplattform-Positionsmessvorrichtung 62 wird als "Vierte Daten" YSU aufgezeichnet. Die dritten Daten enthalten die Summe der axialen Walzeneinstellungen dxDS, dxWS, die vorgenommen wurden, um die Kaliber des Einstellstiches 40 aneinander auszurichten, sowie alle zusätzlichen Tandem-Axialeinstellungen, die an den Arbeitswalzen vorgenommen wurden, um eine präzisere Ausrichtung des Einstellstiches an der Walzbahn zu erreichen. Gleichermaßen enthalten die vierten Daten die Summe der Elevatorversetzung YELV, die vorgenommen wurde, um den Einstellstich 40 annähernd an der Walzbahn auszurichten, und alle weiteren Feinabstimmungen, die am Elevator vorgenommen wurden, um eine präzisere Einstellstichausrichtung zu erreichen.
Der Walzvorgang kann dann durch den Einstellstich 40 beginnen. Wird ein anderer Walzstich für den Walzvorgang benötigt, kann dieser durch automatische, durch den Computerprozessor 26 gesteuerte Einstellung des Elevatorplattformstellglieds 60 und der axialen Walzenstellglieder 34DS, 34WS an der Walzbahn ausgerichtet werden.
Für einen Stichwechsel ruft der Computerprozessor 26 aus dem Speicher 24 unter Verwendung der Kennzeichnung 20 für die Arbeitswalzen 10DS und 10WS und der vom Operator eingegebenen Nummer des nächsten Stiches ("NP") die Distanzen XNPDS und XNPWS von der in Fig. 2 dargestellten Walzenendfläche 16 zu den antriebsseitigen und arbeitsseitigen Kalibern des Stiches NP ab. Während eines Stichwechsels ist der Computerprozessor 26 programmiert, um die ersten, zweiten, dritten und vierten Daten wie folgt zu verwenden:

A. Bewegung des Walzgerüsts

Wenn der Einstellstich an der Walzbahn ausgerichtet ist, gilt:
YPL = YSU + ZRFHB + XDSSU + dXDSSU
Für die nächste Stichänderung:
YPL = YNP + ZRFHB + XNPDS + dXDS
Deshalb:
YSU + XDSSU + dxDSSU = YNP + XNPDS + dXDS
und YSU + XWSSU + dxWSSU = YNP + XNPWS + dxWS
Um die verfügbare Bandbreite für Walzenausrichtungen zu maximieren, wird die Elevatorposition YNP unter Verwendung einer Minimaldifferenz zwischen dxDS und dxWS berechnet, d. h. indem sie gleich und entgegengesetzt werden;
dXDS = dx
dxWS = -dx,
Deshalb:
YNP = YSU + (XWSSU + dxWSSU + XDSSU + dxDSSU XNPDS - XNPWS)/2
Bei der Ausführung dieser Gleichung steuert der Computerprozessor 26 das Elevatorstellglied 60, um die Elevatorplattform unter Verwendung von Feedback von der Positionsmessvorrichtung 62 bei YNP zu positionieren.

B. Axiale Walzeneinstellung

Nachdem das Elevatorstellglied 60 die Elevatorplattform 54 so nahe wie möglich an die Elevatorreferenz YNP bewegt hat, wird die aktuelle Elevatorposition YMEAS auf der Basis von Feedback von der Positionsmessvorrichtung 62 aufgezeichnet. Um beide Kaliberhälften des nächsten Walzenstichs auf der Walzbahn genau zu positionieren, wird in den folgenden Gleichungen YMEAS eingesetzt, um die axiale Positionsreferenz zu berechnen, die für die DS und WS Arbeitswalzen in ihren jeweiligen Lagern erforderlich ist:
Es gilt:
dXDS = YSU - YMEAS + dxDSSU + XDSSU - XNPDS
und dxWS = YSU - YMEAS + dxWSSU + XNPWS
Nach Ausführung dieser Gleichungen betreibt der Computerprozessor 26 die Stellglieder 34DS und 34WS der Arbeitswalzen, um die antriebsseitigen und arbeitsseitigen Walzen 10DS, 10WS in ihrem jeweiligen Lager unter Verwendung von Feedback von den Positionsmessvorrichtungen 36D5, 36WS um die Distanzen dxDS und dxWs zu bewegen.
Alle weiteren Stichänderungen, die mit demselben Walzgerüst 32 erforderlich sind, werden im selben Verfahren ausgeführt.
Im Lichte des Voranstehenden ist nun für Fachpersonen verständlich, dass dasselbe Verfahren auch auf horizontale Walzgerüste angewendet werden kann, bei denen die Walzstiche an der Mittellinie durch axiale Einstellung der Arbeitswalzen in Kombination mit einer horizontalen anstatt einer vertikalen Gerüstbewegung ausgerichtet werden.

Claims

1. Verfahren zur Ausrichtung der Kaliber ausgewählter Walzstiche aneinander und an einem Walzpfad in einem Walzwerk, wobei Stäbe, Stangen und andere Langprodukte über einen Pfad geführt werden, um zwischen einem Paar in einem Walzgerüst befestigten Arbeitswalzen gewalzt zu werden, wobei die Arbeitswalzen axial bezüglich des Walzengerüsts verstellbar sind und zusammen wirkende Paare von Kalibern aufweisen, welche unterschiedliche Walzstiche definieren und das Walzgerüst in bezug zu dem Pfad in entgegengesetzten Richtungen parallel zu den Achsen der Arbeitswalzen verschiebbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

(a) Für jede Arbeitswalze die Ermittlung erster Daten, welche repräsentativ für den Achsabstand der Mitte jedes Walzenkalibers von einem ersten Referenzpunkt auf der Arbeitswalze sind;

(b) Die Ermittlung zweiter Daten, welche repräsentativ für den Achsabstand zwischen dem ersten Referenzpunkt auf jeder Arbeitswalze und einem zweiten Referenzpunkt auf dem Walzgerüst sind;

(c) Die axiale Einstellung von mindestens einer der Arbeitswalzen bezüglich dem zweiten Referenzpunkt, um die Mitten der Kaliber eines ausgewählten Walzenstiches zueinander in Ausrichtung zu bringen;

(d) Verschieben des Walzgerüsts bezüglich eines fixierten dritten Referenzpunktes, und wenn nötig auch die axiale Einstellung der Arbeitswalzen im Tandem bezüglich des Walzgerüsts, um den ausgewählten Walzenstich in Ausrichtung mit dem Pfad zu bringen;

(e) Ermittlung dritter Daten, die repräsentativ für axiale Einstellungen an den Arbeitswalzen gemäß Schrift (c) und (d) sind;

(f) Ermittlung vierter Daten, die repräsentativ für den Abstand zwischen dem zweiten und dem dritten Referenzpunkt nach der Walzgerüstverschiebung in Schritt (d) sind;

(g) Auf der Grundlage der ersten, zweiten, dritten und vierten Daten die Ermittlung von fünften Daten, welche repräsentativ für die am Walzgerüst vorzunehmende Verschiebung sind, bei Bedarf begleitet von der axialen Einstellung mindestens einer der Arbeitswalzen, um die Kaliber eines weiteren Walzenstichs an der Werkswalzbahn auszurichten; und

(h) Verschieben des Walzgerüsts und wenn nötig axiale Einstellung mindestens einer der Arbeitswalzen gemäß den fünften Daten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Referenzpunkt die Walzenstirnseite ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweiten Daten für das Walzgerüst eine Konstante darstellen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte (a) - (c) an einem von dem Pfad entfernten Ort durchgeführt werden und wobei die Schritte (d) - (h) durchgeführt werden, während sich das Walzgerüst bezüglich des Pfades in Betriebsposition befindet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei anschließend an den Schritt (c) der Spalt zwischen den Arbeitswalzen auf einen bekannten Wert gestellt wird.