DE977352C

DE977352C - Vorrichtung zum Erfassen der Abweichung der Ist-Dicke von der Soll-Dicke von aus einer Walzeinrichtung austretendem Walzgut

Info

Publication number: DE977352C
Application number: DEB23094A
Authority: DE
Inventors: Raymond Bernard Sims
Original assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Current assignee: British Iron and Steel Research Association BISRA
Priority date: 1951-11-27
Filing date: 1952-11-27
Publication date: 1966-01-13
Also published as: US2726541A; BE515836A

Description

Bekanntlich stimmt die Istdicke (h) des Walzguts, das aus_ dem Walzspalt eines Walzgerüsts austritt, nicht mit der zuvor eingestellten Größe S₀ des Walzspalts überein. Hierbei ist S₀ die vom »primären Walzensprung« bereinigte Walzspaltgröße, d.h. die Größe, bei. der der unter anderem durch Lagerspiel, Schmutz, Ölfilm und Eigengewicht der Walzen, samt Lager usw. bedingte Öffnungssprung der Walzen bereits erfolgt, aber noch ίο keine Trennkraft zum Verformen des Walzgutes vorhanden ist. Bei schwankender Dicke oder Härte des in den Walzspalt eintretenden Walzgutes ändert sich vielmehr auch ohne Verstellung von S₀ die Istdicke h, weil das Gerüst nicht absolut starr, sondern elastischen Deformationen unterworfen ist, die die Größe des Spalts verändern. Hierzu gehören Deformationen des Ständers, der Walzen und anderer Teile. Diese Deformationen sind proportional der

τ*
gesamten Walzenkraft F. Ihre Größe beträgt—-,

wenn mit M ein Proportionalitätsfaktor des ge samten Gerüstes bezeichnet wird, der die spezifische

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Gerüstdehnung bei ioo t Walzenkraft darstellt. Die Dimension von M ist kg-cm"¹. Es gilt also bekanntlich, beim Walzen die allgemeine Formel

h =

+ S₀

(I)

Bei bekannten Walzwerken wird zur Gleichhaltung von h der Wert -r-r beispielsweise durch

ίο Messung des Druckmitteldrucks in den Anstellzylindern der Walzen laufend ermittelt, wobei mit diesem Wert der Druckmittelzufluß zu den Anstellzylindern so eingeregelt wird, daß bei um

ansteigendem — die Größe des ursprünglichen

Walzenspalts S₀ um Δ S verkleinert und entsprechend

TJ"

bei fallendem-—-vergrößert wird. Es wird also mit

so anderen Worten im bekannten Fall durch Regler immer dafür gesorgt, daß zu jedem

den AF

ein entgegengesetzt großes Δ S erzeugt wird, so daß h = constans gehalten wird. Hierbei treten durch Kompressibilität des Druckmittels Fehler auf. Fehler treten auch deswegen im bekannten Fall auf, weil über die Änderung des Druckmittel-Drucks die Änderung der Walzspaltgröße nicht exakt erfaßbar ist.

Mit der Einrichtung nach der Erfindung soll demgegenüber Ah erfaßt werden, um die Abweichungen (Toleranzen) hinsichtlich der Dicke des austretenden Walzguts entweder unmittelbar sichtbar zu machen oder auch einem der bekannten Regler zuzuleiten, mit Hilfe derer die Dicke auf den Sollwert hf einregelbar ist, was unter anderem durch Änderung der Walzspaltgröße, des auf das Walzgut ausgeübten Längszugs oder der Temperatur des Walzguts geschehet! kann.

Setzt man in der Gleichung (I) für h den Wert hf + Δ h, so erhält man die Formel

Ah =

(Π)

Da M ein Elastizitätswert des G_erüstes, d. h. des Ständers einschließlich der Walzen ist, wird hiermit die Abplattung der Walzen mit erfaßt.

Diese Formel (II) liegt der erfindungsgemäßen Einrichtung zugrunde, die durch ständige, beispielsweise elektrische Summierung des beispielsweise mittels Dehnungsmeßstreifens ständig gemessenen

Wertes

- und der konstanten Werte S₀ und hf

laufend die Abweichungen Ah von dem Sollwert, beispielsweise auf einem elektrischen Instrument, anzeigt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung der Abweichung der Istdicke von der Solldicke des aus einer Walzvorrichtung austretenden Walzgutes mit einer Einrichtung zur Erfassung des Walzendrucks bzw. der Dehnung des WaIzgerüsts unter der Einwirkung des Walzendrucks.

Die Erfindung besteht darin, daß zusätzlich zu der den gemessenen Walzendruck erfassenden Einrichtung je eine davon unabhängige, die Größe des Walzspalts bei Abwesenheit einer Trennkraft und die Solldicke des Walzguts erfassende Einrichtung vorgesehen sind, deren Signale einer Einrichtung zugeführt werden, die sie nach der Formel

zusammenfaßt, wobei F den Walzendruck und M die spezifische Dehnung des Walzgerüsts unter der Einwirkung von 100 t Walzendruck darstellt.

Die Erfindung besteht ferner darin, daß zur Festlegung der Walzeneinstellung ein Widerstand mit verschiebbarer Nulleinstellung und entsprechend der Walzeneinstellung gleitendem Einstellkontakt zur Feststellung der Trennkraft eine aus vier Dehnungsmessern gebildete Wheatstonesche Brückenschältung und zur Festlegung der Sollstärke ein veränderlicher Widerstand dient, dessen Schieber mit dem Nulleinstellungskontakt des Walzeneinstellungswiderstandes in Verbindung steht.

Im folgenden soll an Hand der Zeichnung ein elektrisches Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. ι ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Abweichung der Stärke eines ein Walzwerk verlassenden Metallbandes von einem vorgeschriebenen Sollwert, in

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom des in Fig. 1 dargestellten Stromkreises und dem Wert von (S₀- hf) und in .

Fig. 3 einen schematischen Schnitt durch ein mit der neuen Meßvorrichtung ausgerüstetes Walzwerk.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, bestehen die Vorrichtungen zur Erzeugung einer der Walzeneinstellung S₀ eines Walzwerkes proportionalen Potentialdifferenz aus einem Widerstand R₁ mit zwei gleichen Gleitkontakten 10 und 11. Die Stellung des Kontaktes 10 an dem Widerstand ändert sich automatisch, sobald die Vorrichtungen für die Einstellung des Walzenspaltes verstellt werden, während der Kontakt 22 einen verstellbaren Nullpunkt darstellt, mittels dessen die Anzeige von »negativen« Walzeneinstellungen möglich ist. Der Widerstand R₁ wird durch eine elektromotorische Kraft, gemäß dem Ausführungsbeispiel eine Batterie B₁, erregt, und die Potentialdifferenz zwischen den Kontakten 10 und 11 ist proportional der Walzeneinstellung S₀.

Die Vorrichtungen zur Erzeugung einer der Trennkraft F proportionalen Potentialdifferenz bestehen aus einem Dehnungsmesser zum Messen der Belastung. Ein solcher Dehnungsmesser besteht, kurz gesagt, aus vier Widerstandsdehnungsmessern, die in einer Wheatstoneschen Brückenschaltung 12 zusammengefaßt sind. Die Dehnungsmesser werden von einem im Walzengerüst angeordneten Block getragen, so daß die Potentialdifferenz an den Punkten 13 und 14 proportional dem Walzendruck F oder, genauer gesagt, der Größe F M ist

(wobei M bei einem gegebenen Walzwerk konstant ist)..

Ferner sind Vorrichtungen vorgesehen, um eine der gewünschten Stärke ti des die Walze verlassenden Bandes od. dgl. proportionale Potentialdifferenz zu erzeugen. Diese Vorrichtungen bestehen aus einem von einer Batterie B₂ gespeisten veränderlichen Widerstand R₂, der mit dem Nullkontakt des Widerstandes R₁ verbunden ist. Obwohl

to dieser Widerstand R₁ in der Abbildung aus Einfachheitsgründen als solcher mit einem Gleitkontakt dargestellt ist, wird er bei der praktischen Ausführung durch einen Widerstandskasten gebildet. Die Potentialdifferenz zwischen Kontakt ii und Klemme 15 ist proportional der gewünschten Dicke ti des austretenden Bandes.

Es ist ersichtlich, daß die drei F M, S₀ und ti proportionalen Potentialdifferenzen in Reihe derart geschaltet sind, daß die Potentialdifferenz von 13

ao und 15 proportional FM + S₀ — ti = Ah ist. Die Klemmen 13 und 14 sind mit einem Gleichstromverstärker 16 von hoher, stabiler Impedanz, vorzugsweise einem solchen des Unterbrechertyps, zusammengeschaltet. Die von dem Verstärker abgegebene Leistung wird durch ein Meßinstrument M₁ mit Nullpunkt in der Mitte angezeigt. Dieses Meßinstrument kann so geeicht sein, daß es möglich ist, die Werte von Ah unmittelbar abzulesen. Zur Anzeige der Trennkraft dient ein mit 13 und 14 zusammengeschaltetes Meßinstrument M₂.

In Fig. 2 ist eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom i des Verstärkers und dem Wert (S₀ — ti) dargestellt. Die Linie AOB stellt die Kurve FM = O dar, d. h.

den Ruhezustand des Walzwerks. Für den Fall, daß S₀ - h' = 0 und S₀ = O ist, d. h. für den Fall, daß sich die Walzen gerade berühren und ti auf 0 eingestellt ist, ist auch der Ausgangsstrom i = 0, d. h., die Linie FJIi = O muß durch den Ursprung des Koordinatensystems verlaufen. Bei Beginn des Walzvorganges vergrößert sich die Längung des Walzenständers unter dem Walzdruck, d. h., der Wert F · M wird größer, und damit wächst auch der Ausgangsstrom i längs der Linie OEG. Von 0 bis E ist die Beziehung zwischen i und (S₀ — ti) nicht linear, geht jedoch oberhalb des Punktes E in eine Gerade über. Die Kurve OEG gilt für den Fall der Einstellung ti = 0 und Berührung der Walzen, d. h. S₀ = 0. Stellt man S₀ positiv oder negativ ein, so beginnen die in die Gerade C G einlaufenden Kurven entsprechend an den Punkten B oder A auf der Geraden AOB. Hier entsprechen dann die kritischen Belastungen, d. h. die Übergänge von den Kurven zur Geraden, den Punkten C und F. Die graphische Darstellung zeigt, daß die Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom und der Größe (S₀ —ti) nach dem Überschreiten der kritischen Belastung linear verläuft, jedoch gegen den Ursprung des Koordinatensystems um den festen Wert O D verschoben ist, der lediglich vom Walzwerk abhängt.

Da beim erfindungsgemäßen Vorgehen Walzdrucke unterhalb des durch die Kurventeile A C₁ O E, B F gegebenen kritischen Belastungsbereiches nicht zur Anwendung kommen, kann durch entsprechende Einstellung des Widerstandswertes R₁ (Fig. 1) erreicht werden, daß die Beziehung OD=0 wird, d. h. die Gerade CDEFG durch den Ursprung des Koordinatensystems verläuft, so daß dann die Meßvorrichtung für alle tatsächlichen Belastungen die genauen Werte von Ah angibt.

In Fig. 3 ist schematisch dargestellt, wie die neue Vorrichtung in einem Walzwerk angeordnet werden kann. In einem Walzgerüst 20 sind Einbaustücke 21 und 22 angeordnet, die je ein Ende der Walzen 23, 24 tragen. Der Spalt zwischen den Walzen wird mittels eines Handrades 25 verstellt, welches über ein Schneckenrad 26 eine Schnecke 27 treibt, die das obere Einbaustück 21 verschiebt. Zwischen der Schnecke 27 und dem Einbaustück 21 ist der Dehnungsmesser 28 in Gestalt eines die Meßvorrichtungen tragenden Blockes angeordnet.

Auf dem oberen Teil der Schnecke 27 ist eine Trommel 29 angeordnet, auf die in einer Spirale ein Abschnitt von Widerstandsdraht 30 so aufgewickelt ist, daß die Steigung der Spirale die gleiche ist wie die der Schnecke 27. Der Widerstandsdraht 30 bildet den Widerstand R₁ der Fig. 1, während der Gleitkontakt durch einen dem Draht anliegenden Kontakt 31 gebildet wird. Dieser Kontakt ist fest, und der Widerstandsdraht bewegt sich mit der zwecks Veränderung der Walzeneinstellung erfolgenden Drehung der Schnecke 27 über den Kontakt.

Selbstverständlich können verschiedene Änderungen der beschriebenen Anordnung zur Anzeige der Walzeneinstellung getroffen werden. So kann ein Widerstandsdraht auf den Umfang einer Scheibe aufgewickelt werden, wobei der Draht, der verwendet wird, einen Winkel von beispielsweise 340⁰ umschließen kann. Die Scheibe wird durch die Schnecke über ein Reduktionsgetriebe angetrieben. Im Falle eines Kaltwalzwerks, d. h. unter Voraussetzungen, unter denen sich die Änderungen der Walzeneinstellungen nur über einen kleinen Bereich erstrecken, kann die Scheibe unmittelbar an der Schraube angebracht werden. Bei einer anderen Anordnung wird der Widerstand entfernt von dem Walzwerk vorgesehen und ein Gleitkontakt mittels eines von einem Steuerungsmotor betätigten Empfängers, der mit einem Sender, der von der Schraube angetrieben wird, gekuppelt ist, über den Widerstand bewegt.

Der Nullpunkt der Vorrichtung kann durch Temperatur änderungen in dem Walzwerk verschoben werden. Es ist ohne Nachteil, wenn das Walzwerk sich gleichmäßig erwärmt, jedoch besteht, wenn das Walzwerk in kaltem Zustand anläuft, die Möglichkeit, daß die Walzen und die Lagerzapfen auf Temperaturen erhitzt werden, die höher liegen als die des Walzgerüstes. Solange das Walzwerk das Wärmegleichgewicht nicht erreicht hat, muß der Nullpunkt der Anordnung durch Einregelung mittels der Einstellungsvorrichtung für ti auf Null und Zusammendrücken der Walzen auf einen oberhalb des kritischen Wertes liegenden

Claims

Walzdruck eingestellt werden, Wenn die Anzeiger vorrichtung nicht Null, anzeigt, muß der Nullpunkt des Apparates, neu eingestellt werden.

Die neue Vorrichtung, zeigt genau, eine mittlere Stärke über die Breite eines Bandes an, vorausgesetzt, daß die Walzen, während des Walzvorganges nicht etwa als. Folge von Biege- oder Wärmeeinwirkungen bzw. Abnutzung nennenswerte zusätzliche Ausbauchungen aufweisen. Bei den meisten ίο Bandwalzwerken wird diese Bedingung erfüllt, da sonst Bänder mit in der Richtung ihrer Breite unterschiedlichen Dicken, gewalzt werden würden. Die neue Vorrichtung kann auch so geändert werden, daß sie mit Hilfe einer Schreibregistriervorrichtung eine, ständige Anzeige ergibt. Wenn Bänder zu Bunden, aufgewickelt werden, kann über die ganze Länge der Bunde eine fortlaufende Kontrolle mit Anzeige der Ergebnisse erzielt werden, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung des ao Endes des Bundes oder eines Bruchs innerhalb des Bundes unter der Einwirkung der. Spannung entsteht.

Obwohl bei der beschriebenen. Anordnung lediglich die mittlere Stärke bzw..Dicke über die Breite as des Bandes angezeigt wird, ist es auch möglich, die Anordnung so zu treffen,, daß eine Messung der Stärke an jeder Kante erfolgt, indem die Walzeneinstellung und Trennkraft an jeder Seite gemessen werden,

Im Betrieb eines Walzwerks müssen die Schrauben gelegentlich in weit größerem Maße, als dies ihrem normalen Wege zwecks Änderung, der Arbeitsund Stützwalzen entspricht, angehoben werden. Die Vorrichtung muß deshalb so ausgebildet sein, daß sie derart große Änderungen der Walzeneinstellung ermöglicht, und mit Schutzvorrichtungen als Sicherung gegen Überbelastung ausgerüstet sein.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, bei welcher ein einfacher und zuverlässig arbeitender Stromkreis, der sehr schnell anspricht, verwendet wird, wobei Änderungen der Dicke in demselben Augenblick angezeigt werden, in welchem sie. auf treten, weil, die Walzen selbst für den Meßvorgang verwendet werden. Da die gesamte Vorrichtung in hinreichender Entfernung von dem Walzgut angeordnet werden kann, kann sie auch nicht durch Bruch oder Aufwölben des Bandes beschädigt werden.

Paten τAnsprüche :

i. Vorrichtung. zur Erfassung der Abweichung der Istdicke von der Solldicke des. aus einer Walzvorrichtung austretenden Walzgutes mit einer Einrichtung, zur Erfassung des Walzendrucks bzw. der Dehnung des Wälzgerüsts unter der Einwirkung des Walzendrucks, dadurch gekennzeichnet;, daß zusätzlich zu der den gemessenen Walzendruck erfassenden Einrichtung (12, 13, 14) je eine davon unabhängige, die Größe des WalzspaltS: (5*₀)" bei Abwesenheit einer Trennkraft und die Solldicke (H') des Walzguts erfassende Einrichtung (B₁, 10, n, R₁; B₂,, 15, R₂) vorgesehen sind, deren Signale einer Einrichtung (16, M₁) zugeführt werden, die sie nach der Formel

zusammenfaßt, wobei F den Walzendruck und M die spezifische Dehnung des Walzgerüsts unter der Einwirkung von 100 t Walzendruck darstellt.
2. Einrichtung, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß' zur Festlegung der Wälzeneinstellung, (S₀) ein Widerstand^ (R₁) mit verschiebbarer Nulleinstellung (11) und entsprechend der Walzeneinstellung gleitendem Einstellkontakt (10), zur. Feststellung der Trennkraft (F) eine aus vier Dehnungsmessern gebildete Wheatstonesche Brückenschaltung (12) und zur Festlegung der Sollstärke (h') eiüveränderlicher Widerstand (R₂) dient, dessen Schieber mit dem Nulleinstellungskontakt (11) des WaI-zeneinstellüngswiderstandes (R₁) in Verbindung steht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 820 287, 740 975, 270, 716488, 692 332, 631 500; französische Patentschrift. Nr. 973 254;
»Revue de Metallurgie«, XLV, Nr. .8, 1948,

S. 241 bis 248.

In Betracht, gezogene ältere Patente:
Deutsche Patente Nr. 874 743,.751 761.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 506/152 4.56 (509 754/1 1.66)