DEB0023094MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 26. November 1952 Bekanntgemacht am 19. April 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Regeln der Anstellvorrichtung eines Walzwerkes.

Bei Walzverfahren können Stärke und andere Eigenschaften des das Walzwerk durchlaufenden Gutes in dessen Längs- und Breitenrichtung aus den verschiedensten Gründen schwanken. Um die Stärke des das Walzwerk oder die Ziehlippen verlassenden Walzgutes einregeln zu können, muß die Stärke des Walzgutes ab Eintritt gemessen werden, ίο um die Reduzierbedingungen entsprechend einzuregeln. Auch bei der Verwendung von Walz- oder Ziehvorrichtungen mit einer automatischen Einstellung der Reduzierbedingungen zur Konstanthaltung der Stärke des austretenden Walz- oder Ziehgutes muß es möglich sein, die Anfangsstärke zu messen, um die für die Erzielung der gewünschten Stärke erforderlichen Bedingungen einstellen zu können, worauf die automatisch arbeitenden Vorrichtungen dieser Art nur noch periodisch zur Aufrechterhaltung des eingestellten Stärkenwertes überprüft werden.

Die bisher bekannten Vorrichtungen zum Messen der Stärke des ein Walzwerk verlassenden Walzgutes arbeiten nicht völlig zufriedenstellend. Ein-

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mal müssen sie in unmittelbarer Nähe der Walzgutoberfläche angebracht werden, so daß sie leicht durch Unebenheiten im einlaufenden Walzgut oder durch Aufwölben des Walzgutes beschädigt werden können. Andererseits lassen sich die bekannten Vorrichtungen auch nicht unmittelbar in der Nähe des Walzenspaltes anordnen, so daß Walzen und Messen räumlich getrennt· erfolgen.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile beseitigt, indem die Messung der Walzgutstärke auf indirektem Wege durch Ableitung aus einer Messung der anfänglichen Walzeneinstellung und der Trennkraft erfolgt. Da bei diesem Vorgehen sämtliche Meßvorrichtungen entfernt vom Walzwerk aufgestellt werden können, besteht für sie keine Gefahr der Beschädigung durch Unebenheiten im einlaufenden Walzgut oder durch Verwerfen und Aufwölben desselben. Da außerdem die Walzen selbst zur Messung herangezogen werden, ergibt sich keine räumliche Trennung zwischen Walz- und Meßvorgang. Es läßt sich also mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Walzgutstärke über die gesamte Walzgutbreite und -länge in einfacher Weise feststellen, und Abweichungen lassen sich ohne Schwierigkeiten korrigieren.

Selbstverständlich läßt sich das Erfindungsprinzip auf.das Walzen oder Ziehen von Gut aus den verschiedensten Ausgangsstoffen, d. h. auch aus nichtmetallischen Werkstoffen, anwenden.

Bei der Erfindung wird ausgegangen von der an sich bekannten Formel /\h = F ■ M + S₀ — ti, wobei F ■ M die Längung des Walzenständers unter dem Walzdruck, S₀ den vor dem Walzen eingestellten, vom primären Walzensprung bereinigten Walzenspalt und ti den im Regler feingestellten Sollwert für die Walzgutstärke darstellt. Der Wert M entspricht der spezifischen Längung des Walzenständers pro 100 t Walzdruck.

Diese Formel wird gemäß der Erfindung dadurch ausgewertet, daß man an sich bekannte Einrichtungen, die eingestellte und sich einstellende Werte in Differenzen skalarer Werte umwandeln und diese entsprechend einer mathematischen Formel zusammenfügen, in in den bekannten Regelvorrichtungen für die Walzenanstellung eines Walzwerkes, die die Anstelldrücke der Arbeitswalzen in Abhängigkeit von der Stärkenabweichung regeln, vorgesehenen Vorrichtungen zum Feststellen der Stärkenabweichungen /\ h des Walzgutes vom Sollwert verwendet.

Die Werte F ■ M und S₀ lassen sich unter anderem auf elektrischem Wege messen, wobei die Summe der gemessenen elektrischen Werte proportional der Dicke des das Walzwerk verlassenden Bandes ist, entsprechend der Formel h ='F ■ M + S₀. Man kann selbstverständlich an Stelle der elektrischen Meßvorrichtungen auch hydraulische oder mechanische Meßeinrichtungen verwenden, da sich die Werte F M und S₀ immer in skalare

.60 Größen umwandeln lassen und die Differenz bzw. Summe dieser skalaren Größen zur Angabe der Dicke des Walzgutes bzw. der Stärkenabweichung von einem Sollwert dienen kann. Die Austrittsstärke h und der Sollwert ti lassen sich ja durch die Gleichung h = ti + /\ h miteinander in Beziehung bringen, so daß der Wert A h bestimmt ist durch die Gleichung '/\h = FM + S₀ — ti. 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 eihem vorgeschriebenen Sollwert, in

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom des in Fig. 1 dargestellten Stromkreises und dem Wert von (S₀ — ti) 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 ^₁ 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, wahrend der Kontakt 11 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 Walzen-' druck 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 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 11 und Klemme 15 ist proportional der gewünschten Dicke ti des austretenden Bandes.

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

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und 15 proportional F M + S₀ —'ti = /\ h 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 /\ h unmittelbar abzulesen.

ίο 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 AO B stellt die Kurve FM = O dar, d.h. den Ruhezustand des Walzwerks. Für den Fall, daß S₀ — ti = 0 und S₀ = 0 ist, d. h. für den Fall, daß sich die Walzen gerade berühren und ti auf Ό eingestellt ist, ist auch der Ausgangsstrom i — O, d.h. die Linie F M = 0 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 Q bis E ist die Beziehung zwischen i und (5"₀ — ti) nicht linear, geht jedoch oberhalb des Punktes E in eine Gerade über. Die Kurve O E G 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 krititischen Belastung linear verläuft, jedoch gegen den Ursprung des Koordinatensystems um den festen Wert OD verschoben ist, der lediglich vom Walzwerk abhängt.

Da beim erfindungsgemäßen Vorgehen Walzdrucke unterhalb des durch die Kurventeile A C, OE, BF 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 /\ h 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 Widerstandsdraht3o bildet den Widerstand^₁ der Fig. 1, während der Gleitkontakt durch einen dem Draht anliegenden Kontakt 31 gebildet wird. Dieser Kontakt ist fest, und der Wideiristandsdriaiht 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 340'°' 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 Temperaturänderungen 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 1,00 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 Walzdruck eingestellt werden. Wenn die Anzeigevorrichtung 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 zusatzliehe Ausbauchungen aufweisen. Bei den meisten 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

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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 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 Betriebe 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 Sicher rung 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 auftreten, 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.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Die Verwendung einer bekannten Einrichtung, die eingestellte und sich einstellende Werte in Differenzen skalarer Werte umwandelt und diese entsprechend einer mathematischen Formel zusammenfügt, in in den bekannten Regelvorrichtungen für die Walzenanstellung eines Walzwerks,, die die Anstelldrücke der Arbeitswalzen in Abhängigkeit von der Stärkenabweichung regelt, vorgesehenen Vorrichtungen zum Feststellen der Stärkenabweichungen /\h des Walzgutes vom Sollwert nach der bekannten Formel Δ h = F · M + S₀ — ti, wobei F-M die Längung des Walzenständers unter dem Walzdruck, S₀ den vor dem Walzen eingestellten, vom primären Walzensprung bereinigten Walzenspalt und ti den im Regler eingestellten Sollwert für die Walzgutstärke darstellt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zur Feststellung der Längung,des Walzenständers unter dem Walzdruck zur Einstellung des vom primären Walzensprung bereinigten Walzenspaltes und zur Einstellung des Sollwertes für die Walzgutstärke aus Widerständen in solcher Schaltung bestehen, daß sich diese Werte entsprechend der Formel nach Anspruch 1 addieren. - '

   3· Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Walzeneinstellung (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 (ti) ein veränderlicher Widerstand (R₂) dient, dessen Schieber mit dem Nulleinstellungskontakt (11) des Walzeneinstellungswiderstandes (R₁) in Verbindung steht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen