EP0108379B1

EP0108379B1 - Verfahren und Regelkreis zum Regeln der Zugspannungsverteilung beim Kaltwalzen von Bändern

Info

Publication number: EP0108379B1
Application number: EP19830110911
Authority: EP
Inventors: Eberhard Dr.-Ing. Neuschütz; Bernd Dr.-Ing. Berger; Gert Dipl.-Ing. Mücke
Original assignee: BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Current assignee: BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Priority date: 1982-11-03
Filing date: 1983-11-02
Publication date: 1989-08-02
Also published as: DE3240602A1; DE3240602C2; JPS59130615A; EP0108379A2; EP0108379A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln der Zugspannungsverteilung beim Kaltwalzen von Bändern, wobei die Ermittlung der Zugspannungverteilung auf wenigstens einer Seite eines Walzgerüstes aus der Banddicke und den Meßwerten von in axialer Richtung über die Walzbreite beabstandeten Kraftmeßgebern erfolgt, und für die Einstellung der Zugspannungsverteilung ein Regler sowie davon abhängige, in axialer Richtung der Arbeitswalzen differenziert wirkende Stellglieder für den Walzspalt vorgesehen sind.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Walzwerk mit einem Regelkreis, bestehend aus einem Regler, einer Einrichtung zur Ermittlung der Zugkraftverteilung im Auslauf, die auf den Regler geschaltet ist, der über einen Hilfsregel- kreis auf in axialer Richtung der Walzen differenziert wirkende Stellglieder des Walzspaltes einwirkt, dessen Einstellung auf den Hilfsregelkreis zurückgeführt ist, zur Durchführung des genannten Verfahrens.
Die Zugspannungsverteilung läßt sich in bekannter Weise durch über die Bandbreite unterschiedliche Beeinflussung des Walzspaltes mittels geeigneter Stellglieder verändern. Beispielsweise kann man bei Quarto-Gerüsten eine unterschiedliche Durchbiegung der Arbeitswalzen erreichen, indem die Walzenzapfen jeweils sich gegenüberliegender Walzen positiv oder negativ gegeneinander verspannt werden. Dies ermöglicht im wesentlichen die Einstellung gekrümmter Walzspalte und einen demgemäßen Verlauf der Zugspannungsverteilung Durch bloßes Verschwenken der Walzachsen läßt sich demgegenüber eine geradlinige Veränderung des Walzspaltes über die Breite bewirken. Örtlich differenzierte Veränderungen erlangt man mittels einer thermischen Regelung, bei welcher Stütz-und/oder Arbeitswalzen gekühlt oder beheizt werden. Hohlwalzen lassen sich durch "Aufpumpen", wobei ihre Hohlräume unter unterschiedliche Spannungen gesetzt werden, in ihrer Bombage verändern. Falls nur im Bereich der Bandkanten eine Veränderung angestrebt wird, ist dies häufig durch die Verschiebung von Konuswalzen in axialer Richtung derselben möglich. Schließlich können die Stützwalzen in axialer Richtung differenziert sein, so daß man Konturänderungen des Walzspaltes sehr genau einstellen kann. Allerdings ist in der Praxis der Anwendbarkeit derartiger Konturänderungen eine Grenze durch die bestehenden Schwierigkeiten gesetzt, Positionsvorgaben zu verwenden, die dem Umstand Rechnung tragen, daß die Betätigung eines oder einiger Stellglieder sich jeweils auf die gesamte Walzspaltkontur auswirkt, und daß daher rückwirkungsfreie Vorgabeänderungen seitens des Bedienungspersonals nicht angegeben werden können.
Ein Verfahren zur Ermittlung der Zugspannungsverteilung beim Kaltwalzen ist in "Stahl und Eisen", 1977, Seiten 1029/1031 beschrieben. Dabei findet eine umlenkende Meßrolle mit in axialer Richtung beabstandeten Spannungsmeßgbern Verwendung, um bei einer dreigerüstigen Kaltwalzstraße zwischen dem letzten Walzgerüst und den Zugrollen die Zugspannungsverteilung als Maß für Längenabweichungen und damit die Planheit zu erfassen.
Ein Verfahren der einleitend beschriebenen Art ist nach "Iron and Steel Engineer", Juni 1979, Seiten 55 bis 60 bekannt. Die Zugspannungsverteilung wird dabei an der Auslaufseite des Walzgerüstes mittels einer Umlenkmeßrolle überwacht, deren Meßwerte für die Beaufschlagung der Stellglieder maßgeblich sind. Grundlegend wird dabei auf ein über die Bandbreite bestehendes Gleichmaß der Zugspannungen abgestellt. Der mit dem Eingang der Zugspannungsverteilung arbeitende Regler kann dabei auch über einen Hilfsregelkreis auf in axialer Richtung der Walze differenziert wirkende Stetigii_ßder des Walzspaltes einwirken, dessen Einstellung auf den Hilfsregelkreis zurückgeführt ist. Innerhalb dieses Hilfsregelkreises besteht die Möglichkeit, manuell Sollwerte für die Stellglieder vorzugeben. Die für die Einstellungen der Stellglieder auf Grund der Zugspannungsverteilung ermittelten Werte unterliegen einer von der Walzgeschwindigkeit abhängigen Einspeicherung, so daß der Speicher ein repräsentatives Signal für die Abweichung von der mittleren Zugspannung bereit hält.
Innerhalb eines Planheitsregelsystems werden gleichfalls nach der FR-A-2 375 920 die Stellglieder eines Walzwerkes von der über eine Umlenkmeßrolle festgestellten Zugspannungsverteilung eingestellt. In diesem Regelsystem wird desweiteren die an verschiedenen Stellen über die Bandbreite gemessene Banddicke berücksichtigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der einleitend bezeichneten Art sowie ein Walzwerk mit einem Regelkreis dahingehend auszugestalten, daß Betriebsstörungen beim Walzen vermieden werden. Dabei sollen ebenfalls die Bedingungen der Planheit des Walzgutes eingehalten werden. Weiterhin soll das störungsfreie Walzen mit hohen Umformungsgraden durch hohe Zugspannungen verwirklicht werden können.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Vorschläge.
Während sich der Patentanspruch 1 speziell auf in einer Richtung betriebene Walzwerke bezieht, gilt der Vorschlag des Anspruchs 2 für reversierend arbeitende Walzgerüste. In beiden Fällen stehen aufgrund der durchgeführten Messungen bzw. Speicherungen die Differenzwerte der auslaufseitigen und einlaufseitigen Zugspannungsverteilung zur Verfügung, die ihrerseits nach dem Vorschlag der Erfindung geregelt werden. Maßgeblich für diese Regelung ist die Einhaltung von Höchstwerten der genannten Differenzen, oberhalb welcher es zu einem ungleichmäßigen Werkstoffluß mit zu Materialfaltungen führendem Rückstau kommt. Unter dieser Bedingung ist ein weitgehend störungsfreies Walzen möglich, da sich ein über die Walzbreite gleichmäßiger und stabiler Werkstoffluß einstellt. Sowie sich ein Materialrückstau und Materialfaltungen am Gerüsteinlauf ergeben, wird die Zugspannungsverteilung mit der Maßgabe geändert, daß die erwähnte Differenz zwischen Gerüsteinlauf und Gerüstauslauf über die Bandbreite vergleichmäßigt wird, wobei dies so weit geschieht, daß die erwähnten Faltungsstauerscheinungen vermieden werden. Dabei ergibt sich, daß nur begrenzte Abweichungen des Zugspannungsunterschiedes bestehen dürfen. Es wird also zunächst am Auslauf eine Verteilung der Zugspannung mittels der in axialer Richtung der Walzen beabstandeten Spannungsmeßgeber gemessen. Die Differenz zur Einlaufspannungsverteilung wird entweder von auch an der Einlaufseite des Walzgerüstes, befindlichen, in axialer Richtung beabstandeten Spannungsmeßgebern ermittelt oder bei reversierenden Walzgerüsten auf Grund abgespeicherter Meßwerte festgestellt, die in der vorausgegangenen Walzphase gemessen und gespeichert wurden. Diese Unterschiede der Zugspannungen unterliegen sodann der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einstellung.
Das erwähnte Verfahren läßt sich noch dadurch verbessern, daß bei Planheitsfehlern des gewalzten Bandes im entspannten Zustand die Zugspannungen über die Bandbreite einander angenähert und im Grenzfalle konstant gemacht werden. Damit wird eine äußerste Grenze des mit den Patentansprüchen gemachten Vorschlages verwirklicht.
In anderer Richtung ergibt sich für den Vorschlag gemäß den Vorschlägen der Patentansprüche dann eine Grenze, wenn möglichst hohe Umformungsgrade durch große Zugspannungen erreicht werden müssen. Dies setzt zunächst Planheit des gespannten Bandes voraus. In diesem Falle wird man das Band mit der höchst zulässigen Zugspannung walzen. Dies ist aber nur dann möglich, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung in der Bandmitte eine gegenüber den Bandrändern vergrößerte Zugspannung zugelassen wird, wohingegen die Zugspannung an den Bandrändern einen vom Bandmaterial für die Kerbreißwirkung abhängigen Spannungshöchstwert nicht überschreiten darf, der kleiner als ein vorgegebener, über die Bandbreite mittlerer Zugspannungswert ist. Da Risse zunächst grundsätzlich von den Bandkanten ausgehen, wird einer Rißgefährdung durch die vorgeschlagene Bedingung, bei der die Zugspannung an den Rändern gegenüber der Mitte stets geringer ist, Rechnung getragen, wobei der vorgegebene mittlere Zugspannungswert größer als derjenige an den Rändern ist. In der Praxis kann man bei dünnen Bändern damit rechnen, daß in der Mitte ein dreifach größerer Zugspannungswert zulässig als an den Rändern ist. Selbstverständlich entfällt die vorerwähnte Verfahrensbedingung dann, wenn Bänder in Dickenbereichen gewalzt werden müssen, bei denen an den Rändern keine erhöhte Rißempfindlichkeit besteht.
Somit läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren den Betriesbsbedingungen zweckmäßig anpassen.
Die im Zusammenhang mit der erfindung vorzunehmenden Zugspannungsmessungen lassen sich zweckmäßig an einer sich in axialer Richtung beabstandenten Spannungsmeßgeben aufweisenden umlenkenden Meßrolle erhalten. Diese erlaubt gegebenenfalls in Verbindung mit einer auf der anderen Seite des Walzgerüstes befindlichen Meßrolle oder mit einem Speicher sowohl die Messungen für die Ermittlung des Faltungsstaues der Unplanheiten des Bandes und schließlich auch der elastischen Walzenverformung.
In weiterer Ausgestaltung der erfindung werden für die Positionsvorgabe neben den kennzeichnenden Materialeigenschaften und der Walzkraft zusätzlich die Materialdicke, die Zugkräfte und die Zukraftverteilung jeweils am Einlauf und Auslauf des Walzgerüstes und die Bandbreite und die Bandlage nur am Auslauf des Walzgerüstes berüksichtigt.
Da das erfindungsgemäße Verfahren während des Betriebes zur Anwendung gelangen muß, ist es für seine Verwirklichung von erheblicher Bedeutung, daß die meßtechnisch und rechnerisch ermittelte Positionsvorgabe auch hinreichend schnell an den Stellgliedern für den Walzspalt zur Auswirkung kommt. Es besteht sonst die Möglichkeit, durch zu ausgedehnte Totzeiten bestimmte betriebliche Störungen zu "überfahren", d.h. hierauf erst dann anzusprechen, wenn sie bereits nicht mehr zu beeinflussen sind. Materialfehler sowie Betriebsstörungen sind dann die Folge. Um die erwähnte Zielsetzung im Interesse eines störungsfreien Walzbetriebes zu verwirklichen, werden die sich beim Walzen mit einem bestimmten Walzspalt während des Materialdurchganges ergebenden elastischen Verformungen infolge Durchbiegung und Abplattung der Walzen mittels gleichzeitiger Anstellung aller Stellglieder auskompensiert. Damit wird zugleich erreicht, daß die Rückwirkung der Verstellung einzelner Stellglieder auf den gesamten Walzspalt berücksichtigt wird.
Man kann dies in der Praxis unterschiedlich erreichen. Da sich die Durchbiegung und Abplattung der Walzen unmittelbar auf Grund einer elastischen Deformation derselben ergeben, kann man mittels geeigneter Meßgeber, beispielsweise optischer Geräte, den Walzspalt laufend erfassen und die Meßerte in einen Regelkreis einführen, bei dem die Stellglieder um entsprechende Beträge verändert werden, so daß die elastischen Deromationen eine Kompensierung erfahren. Dies setzt indes zusätzliche Meß-und Rechengeräte voraus.
Im Sinne der Erfindung ist es nun von besonderer Bedeutung, daß für die Beaufschlagung der Stellglieder nicht nur die Beaufschlagungsrichtungen vorgegeben werden, wie dies in einem einfachen Regelkreis ausreichend sein würde, sondern daß die echten Stellwerte ermittelt und auf die Stellglieder übertragen werden. Derartige Stellwerte lassen sich auf der Grundlage der vorerwähnten Messungen nicht nur am Walzspalt, sondern auch auf Grund einer Messung der Zugspannungsverteilung der bereits beschriebenen Art ermitteln. Man kommt, von der erwähnten Spannungsverteilung ausgehend, zu einer Positionsvorgabeverteilung auf der Grundlage der nachstehenden Beziehung:
In dieser Beziehung sind:

U; = die elastische Verformung, die durch die Stellglieder auszukompensieren ist, in mm.
A_ij = Matrix für das elastische Verhalten des Gerüstes und das als gegeben vorausgesetzte plastische Verhalten des Bandes. Man rechnet jeweils den Wert in mm³/N für eine diskrete Stelle i aus, wobei j = Koeffizient der Spannung des Bandes und i = Koeffizient der Verformung des Gerüstes ist. Somit ergibt diese Matrix den Zusammenhang zwischen der Zugspannung an den Stellen j des Bandes und der Verformung des Gerüstes an den Stellen i;
σj = Zugspannungsverteilung in N/mm², als Differenz der Istverteilung von der Sollverteilung, wie sie ermittelt wird.

Auf Grund einer derartigen Ermittlung der Positionsvorgabe-Werte ist es möglich, sämtliche Stellglieder gleichzeitig zu beaufschlagen und praktisch trägheitsfrei auf das Walzgerüst einzuwirken. Hierdurch wird die Einbeziehung eines Hilfsregelkreises, auf den die Stellglieder-Positionen rückführbar sind, besonders vorteilhaft.
Für die Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens anhand der angesprochenen Ermittlung eignet sich ein Walzwerk mit einem Regelkreis einleitend und im Patentanspruch 8 beschrieben, bei welchem die am Auslauf bestehende Zugkraftverteilung als Regelgrößen auf den Regler zurückgeführt sind, und bei dem weiterhin ein Hilfsregelkreis für die Einstellung der axial beabstandeten Stellglieder vorgesehen ist, auf den die Stellgliederpositionen zurückgefürt sind. Bei einem derartigen Regelkreis kann praktisch totzeitfrei auf die Stellglieder eingewirkt werden.
Beim Beginn des Walzens stehen mehrere der für die Regelung erforderlichen Werte noch nicht zur Verfügung. Deshalb wird der vorgesehene Hilfsregelkreis weiterhin der Einwirkung eines Voreinstellungsteils ausgesetzt. Im Rahmen dieser Voreinstellung wird eine gemessene Zugspannungsverteilung am Einlauf zur Vorgabe einer Sollfunktion der Zugsgspannungsverteilung am Auslauf verwendet. Letztere dient in Verbindung mit einem gemessenen Dickenprofil des einlaufenden Bandes zur Ermittlung der Positionsvorgabe der Stellglieder.
Zweckmäßig wird das Voreinstellungsteil während des Walzens nach Einsetzen der Regelfunktion des Regelkreises weiterhin als Vorsteuerungsteil mit dem Hilfsregelkreis verbunden wobei lediglich noch die jeweiligen Änderungen der für die Einlaufseite zur Verfügung stehenden Werte des banddickenprofils, der Zugkraftverteilung, der Bandlage und der Bandbreite berücksichtigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich bei jedem Walzwerk möglich, bei dem in axialer Richtung differenziert auf den Walzspalt eingewirkt werden kann. Besonders vorteilhaft gelingt die Anwendung dieses Verfahrens bei einem zwischen bei Reversierung umschaltbaren Bremshaspel und Antriebshaspel angeordneten, reversierbaren Walzgerüst mit abgestützten Arbeitswalzen. Hierbei ist lediglich auf einer Seite des Walzgerüstes eine die axial beabstandeten Meßwertgeber aufweisende umlenkende Meßrolle erforderlich, wenn in der Walzphase, in welcher sich die Meßrolle am Auslauf des Walzgerüstes befindet, die Meßwerte dem Regler übertragen werden und in der folgenden Phase, in der sich die Meßrolle nach Reversierung am Einlauf des Walzgerüstes befindet, dem Vorsteuerteil für die auslaufseitige Zugspannungsverteilung übertragen werden. Man spart dann sowohl den Platz als auch den Aufwand für eine zweite umlenkende Meßrolle oder dergleichen.
Die Einwirkung auf die Kontur des Walzspaltes ist besonders wirkungsvollbei einem Vielwalzengerüst, dessen Stützwalzen axial beabstandet und getrennt anstellbar sind.
Die Erfindung sei weiterhin anhand der sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen:

Figur 1 ein 20-Walzen-Kaltwalzgerüst in schematischem Querschnitt,
Figur 2 einen Längsschnitt entsprechend Figur 1,
Figur 3 eine Gesamtübersicht über das erfindungsgemäße Verfahren,
Figur 4 ein Schaubild der Zugspannungsverteilung über die Bandbreite,
Figur 5 ein Schaubild der Zugspannungsdifferenzen über die Bandbreite,
Figur 6 eine Übersicht des erfindungsgemäßen Regelkreises,
Figur 7 eine ausführlichere Darstellung des Voreinstellungsteils des Regelkreises und
Figur 8 das Vorsteuerungsteil in ausführlicherer Darstellung.

Gemäß Figur 1 wird das im Querschnitt erkennbare Band 1 von den Arbeitswalzen 2 verformt. Die Arbeitswalzen 2 sind von Konuswalzen 3 in ihrer Position festgelegt. Letztere sind wiederum mittels der Zwischenwalzen 4 abgestützt, welche mit Hilfe der Stützrollen 5 anstellbar sind. Zu diesem Zwecke sind die Stützrollen 5 mit je einem Stützsattel 6 versehen, wie ergänzend auch aus Figur 2 hervorgeht. Mittels nicht näher dargestellter Stellmittel sind die Exzenter 7 für das Lager jeder Stützrolle 5 verstellbar, so daß sich die Lagerachsen 8 einstellen lassen. Dadurch ist es möglich, die Stützrollen 5 in Richtung der Doppelpfeile 9 zu verstellen. Sie wirken somit in axial differenzierter Weise auf die Zwischenwalzen 4 ein, die wiederum über die Konuswalzen 3 den Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen 2 verändern.
Anstatt des in den Figuren 1 und 2 dargestellter 20 Walzen-Kaltwalz gerüstes kann selbstverständlich auch ein anderes Kaltwalzgerüst vorgesehen sein.
Den grundsätzlichen Verlauf des Verfahrens veranschaulicht Figur 3. Man erkennt das Walzgerüst 10, welches schematisch als ein reversierbares Quarto-Gerüst dargestellt ist. In der dargestellten Walzphase wird das Band in Richtung des Pfeiles 11 gewalzt, Die in axialer Richtung beabstandeten Spannungsmeßgeber sind bei der umlenkenden Meßrolle 12 im Auslauf verwirklicht, welcher die umlenkende Meßrolle 12' im Einlauf entspricht, Das Band 1 unterliegt der vom Antriebshaspel 13, dem Bremshaspel 14 und der Vorgabe des Walzspalten definierten Zugkraftverteilung, Daraus berechnet sich die Zugspannungsverteilung, für welche eine Sollvorgabe ermittelt wird, auf Grund welcher der Regler die Stellglieder des Walzwerkes beeinflußt, wie sich aus dem linken Teil der Figur 3 ergibt. Der rechte Teil veranschaulicht die Ergänzung des Verfahrens durch Voreinstellung und Vorsteuerung.
Die von der Meßrolle 12' im Einlauf ermittelte Zugkraftverteilung wird sowohl für die Vorsteuerung 20 als auch von der Berechnung der Soll-Spannungsverteilung 21 berücksichtigt. Gleichfalls besteht im Einlauf noch die Messung für das Dickenprofil 22, welche ebenfalls bei der Vorsteuerung 20 und bei der Berechnung der Soll-Spannungsverteilung 21 berücksichtigt wird. Der Ausgang der Berechnung der Soll-Spannungsverteilung führt zur Voreinstellung 23, um von dort aus zusammen mit der Vorsteuerung 20 zur Einstellung der Stellgliederpositionen 24 zu führen. Die Einstellung der Stellgliederpositionen 24 erfolgt weiterhin auf Grund einer Regelung 25, zu deren Eingang die Berechnung der Sollspannungsverteilung 26 auf Grund der auslaufseitigen Messung der Zugkraftverteilung mittels der Meßrolle 12 führt.
Nach Figur 6 wird die Voreinstellung der Zugspannungsverteilung in analoger Weise wie die Regelung der Zugspannungsverteilung gebildet, wobei Figur 6 noch ergänzend die Möglichkeit der Speicherung der Istwerte aufzeigt, von der auch dann Gebrauch gemacht werden kann, wenn man die Bandlagen- und Bandbreitenänderung erfassen will. Insbesondere zeigt Figur 6 auch aus Gründen der Obersicht in Figur 3 nicht wiedergegebene Blöcke. So zeigt Figur 6, daß der Berechnung der Soll-Spannungsverteilung 21 die Berechnung der Ist-Spannungsverteilung 27 am Einlauf vorgeschaltet ist, der nicht nur die Zugkraftverteilung des Einlaufes, sondern auch die Dickenprofilmessung 22 des Einlaufs zugeführt ist. Die Berechnung der Sollspannungsverteilung 21 nimmt weiterhin die Messung der Walzkraft 28 auf, ferner die vom Block 29 abgeleitete Berechnung der Ist-spannungsverteilung, der Ist-Bandbreite und der Ist-Bandlage. Diesem Block 29 sind als Meßwerte die Dicke im Auslauf 30 und die Zugkraftverteilung im Auslauf 31 zugeführt. Die im Block 29 gebildeten Ist-Werte lassen sich im Speicher 32 speichern, von wo aus unmittelbar die Berechnung der Änderung von Bandbreite und Bandlage 33 beaufschlagbar ist, wenn man, wie erwähnt, die Bandlagen- und Bandbreitenänderung erfassen will. Im übrigen dient der Ausgang der Berechnung der Ist-Werte im Block 29 zur Berechnung der Soll-Ist-Differenz der Spannungsverteilung 34, auf welche ebenfalls die Berechnung der Soll-Spannungsverteilung 21 geschaltet ist, und die ihrerseits die Berechnung der Änderung von Bandbreite und Bandlage 33 beaufschlagt. Im Anschluß daran kommt es zur Berechnung der Dicken-Profil-Änderung am Auslauf durch Materialbreitung 35, an welche sich die Berechnung der Stellglieder-Verstellbeträge 36 anschließt. Danach erfolgt noch die Berechnung und schließlich die Einstellung der Stellglieder-Positionen 37, womit der Regelkreis geschlossen ist.
Das Voreinstellungsteil des Regelkreises zeigt Figur 7 ausführlicher. Der Soll-Spannungsverteilung am Auslauf 21 sind als Sollwerte die Zugkraft des Auslaufs 38 und die Dicke des Auslaufs 39 sowie die mit der Meßrolle 12' erfaßte Zugkraftverteilung, Bandbreite und Bandlage des Einlaufs und die Walzkraft 28 zugeführt. Der Ausgang der Berechnung der Soll-Spannungsverteilung im Auslauf führt zur Berechnung der Dickenprofiländerung am Auslauf durch Materialbreitung 40, für welche die Berechnung des Dickenprofils am Auslauf bei konstantem Volumen 41 auf Grund der Dickenprofilmessung 22 im Einlauf berücksichtigt wird. Die im Block 40 erfolgende Berechnung der Dickenprofiländerungen am Auslauf durch Materialbreitung führt zur Berechnung der Stellglieder-Sollpositionen 42 und schließlich zur Einstellung der Stellgliederpositionen 43, womit sich der Regelkreis schließt. Somit sind zum Zwecke der Voreinstellung lediglich die Dicke beim Auslauf und die Zugkraft beim Auslauf vorgegeben, wohingegen die übrigen Werte einlaufseitig gebildet sind, indem die Zugkraftverteilung, das Dicken- profil und die Walzkraft gemessen werden. Mit diesen, insgesamt nur fünf Parametern läßt sich die Sollverteilung der Zugspannung am Auslauf ermitteln, die unter Berücksichtigung des Dickenprofils bei konstantem Volumen sowie der Dickenprofiländerung infolge Materialbreitung die Berechnung der Positionsvorgabe der Stellglieder ermöglicht. Der Berücksichtigung dieser Werte dient in Figur 7 im linken Zeichnungsteil der dargestellte Hilfsregelkreis für das Einstellen der Stellgliederpositionen, bei welchen die Rückführung der eingestellten Positionen stattfindet Die Totzeit läßt sich auf diese Weise praktisch ausschalten, so daß der Regelkreis auch auf sehr kurzfristige, betriebliche Änderungen hinreichend genau durch maßgenaue Einstellung der Stellglieder anspricht.
Die vorerwähnten Änderungen erlaubt das Vorsteuerungsteil gemäß Figur 8 zu berücksichtigen. Dafür finden grundsätzlich die gleichen Organe wie für das Vorsteuerungsteil der Figur 7 und des Regelkreises der Figur 6 Verwendung, so daß es für diese vorteilhafte Ausführungsform nur eines unwesentlichen Mehraufwandes bedarf. Der einlaufseitigen Berechnung der Ist-Spannungsverteilung, der Ist-Bandbreite und der Ist-Bandlage im Block 44 werden die Zugkraftverteilung des Einlaufs auf Grund der Messung mit der Meßrolle 12', ferner die Dicke im Einlauf 50 und die Banddicke im Auslauf 46 zugeführt. Die im Block 44 berechneten Ist-Werte lassen sich im Speicher 45 speichern und von dort oder auch unmittelbar für die Berechnung der Änderung von Spannungsverteilung, Bandbreite und Bandlage 46 im Block 49 verwenden. Der Ausgang des Blockes 49 führt zusammen mit der Dickenprofilmessung 22 im Einlauf sowohl zur Speicherung des Ist-Dickenprofils 47 als auch zur Berechnung de Dickenprofiländerung für Einlauf und Auslauf 48. Die letztgenannte Berechnung 48 führt zusammen mit der Walzkraft 28 zur Berechnung der Dickenprofiländerung am Auslauf durch Materialbreitung 40 und von dort zur Berechnung der Stellglieder-Verstellbeträge 36, und auf Grund dieser Berechnung 36 kommt es zur Berechnung und zur Einstellung der StellgliederPositionen 37, womit auch dieser Regelkreis geschlossen ist.
Für das anzuwendende Verfahren ergeben sich die Bedingungen aus den Figuren 4 und 5. Figur 4 zeigt über die Bandbreite x den Verlauf σ_A der Zugspannungsverteilung, die in diesem Falle in der Mitte niedriger als an den Rändern ist. Sofern allerdings in der erwähnten Weise Randrisse des Bandes zu besorgen sind, und sofern weiterhin mit größtmöglicher Umformung und Zugspannun gewalzt werden soll, müßte der Verlauf σ_A umgekehrt sein.
Die untere gestrichelte Linie zeigt demgegenüber den Zugspannungsverlauf σ_E Einlauf. Ober die Bandbreite x bestehen die mittleren Zugspannungen σ_A,m und σ_E,m. δσ verläuft zwischen 8crm_ax und δσ_min. Es sei angenommen, daß ein Faltungsstau behoben werden muß. Während der dargestellte Zustand nun unterschiedliche Verläufe von als Unterschied zwischen der Zugspannungsverteilung Einlauf gegenüber Zugspannungsverteilung Auslauf erkennen läßt, wäre es zur Behebung des Faltungsstaus erforderlich, die Zugspannungsverteilung im Auslauf derart zu verändern, daß sie im Grenzfalle der strichpunktierten Kurve entspricht. Dieser Grenzfall zeigt, in welcher Richtung die regelungstechnischen Maßnahme verlaufen muß. In der Praxis wird man nicht stets bis zur völligen Konstanz des Unterschiedes einstellen müssen, da ein gewisser Höchstwert des Unterschiedes der Zugspannungsverteilungen zugelassen werden kann.
Die lediglich auf die Unterschiede der Zugspannungsverläufe bezogene Darstellung der Zugspannungsverteilung über die Breite zeigt Fig. 5. Hierdurch wird besonders deutlich, daß sich die Regelung in Richtung der Konstanz δσ bewegen muß, wenn man den Faltungsstau vermeiden will.

Claims

1. Verfahren zum Regeln der Zugspannungsverteilung beim Kaltwalzen von Bändern (1), wobei die Ermittlung der Zugspannungsverteilung (_ß) auf wenigstens einer Seite eines Walzgerüstes (10) aus der Banddicke und den Meßwerten von in axialer Richtung über die Walzbreite beabstandeten Kraftmeßgebern erfolgt, und für die Einstellung der Zugspannungsverteilung ein Regler (25, 26) sowie davon abhängige in axialer Richtung der Arbeitswalzen (2) differenziert wirkende Stellglieder für den Walzspalt vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei in einer Richtung betriebenen Walzgerüsten (10) an der Einlaufseite und an der Auslaufseite des Walzgerüstes (10) die Zugspannungsverteilung (_GA, σ_E) aus über die Walzbreite verteilten Zugkraftmessungen und der Banddicke ermittelt werden,

und daß die Differenzwerte (δσ) dieser über die Walzbreite verteilten Zugspannungen gebildet werden,

und daß diese Differenzwerte (δσ) mittels Positionsvorgaben des auf die Stellglieder wirkenden Reglers (25, 26) derart eingestellt werden, daß sie über die Walzbreite differenziert möglichst konstant sind,

und dabei unterhalb eines Höchstwertes liegen, oberhalb dessen ein ungleichmäßiger Werkstoffluß mit zu Materialfaltungen führendem Rückstau auftritt.

2. Verfahren zum Regeln der Zugspannungsverteilung beim Kaltwalzen von Bändern (1), wobei die Ermittlung der Zugspannungsverteilung (σ_A, o_E) auf wenigstens einer Seite eines Walzgerüstes (10) aus der Banddicke und den Meßwerten von in axialer Richtung über die Walzbreite beabstandeten Kraftmeßgebern erfolgt, und für die Einstellung der Zugspannungsverteilung ein Regler (25, 26) sowie davon abhängige in axialer Richtung der Arbeitswalzen (2) differenziert wirkende Stellglieder vorgesehen sind,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei reversierenden Walzgerüsten (10) an der jeweiligen Auslaufseite des Walzgerüstes (10) die Zugspannungsverteilung (_CA) aus über die Walzbreite verteilten Zugkraftverteilungsmessungen ermittelt wird,

während für die Einlaufseite des Walzgerüstes (10) die Zugspannungsverteilung (cr_E) aufgrund abgespeicherter Meßwerte der vorangegangenen Walzphase ermittelt wird,

und daß die Differenzwerte (8a) dieser über die Walzbreite verteilten Zugspannungen gebildet werden,

und daß diese Differenzwerte (δo) mittels Positionsvorgaben des auf die Stellglieder wirkenden Reglers (25, 26) derart eingestellt werden, daß sie über die Walzbreite differenziert möglichst konstant sind,

und dabei unterhalb eines Höchstwertes liegen, oberhalb dessen ein ungleichmäßiger Werkstoffluß mit zur Materialfaltungen führendem Rückstau auftritt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Positionsvorgabe mit der weiteren Maßgabe erfolgt, daß auslaufseitig die über die Bandbreite (x) verteilten Zugspannungen örtlich einander angenähert werden, wenn örtlich Unplanheiten des Bandes (1) auftreten.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Positionsvorgabe mit der weiteren Maßgabe erfolgt, daß bei Planheit des gespannten Bandes (1) für die Bandmitte eine gegenüber den Bandrändern vergrößerte Zugspannung derart zugelassen wird, daß die Zugspannungen an den Rändern einen vom Bandmaterial für die Kerbreißwirkung abhängigen Zugspannungshöchstwert nicht überschreitet, der kleiner als ein vorgebener, über die Bandbreite (x) mittlerer Zugspannungswert (σ_A, m; σ_E, m) ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sich beim Walzen mit einem bestimmten Walzspalt während des Materialdurchganges ergebenden elastischen Verformungen infolge Durchbiegung und Abplattung der Walzen mittels gleichzeitiger Anstellung der Stellglieder auskompensiert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ermittlung der Materialfaltungen und /oder der Unplanheit des Bandes und/oder der elastischen Verformung der Walzen (2) mittels Zugkraftmessungen an einer die in axialer Richtung beabstandeten Kraftmeßgeber aufweisenden, umlenkenden Meßrolle (12, 12') vorgenommen werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Positionsvorgabe neben den kennzeichnenden Materialeigenschaften und der Walzkraft die Bandbreite und die Bandlage nur am Auslauf des Walzgerüstes (10) berücksichtigt werden.

8. Walzwerk mit einem Regelkreis, bestehend aus einem Regler (25, 26), einer Einrichtung zur Ermittlung der Zugkraftverteilung im Auslauf, die auf den Regler geschaltet ist, der über einen Hilfsregel-Kreis (24 bzw. 43) auf in axialer Richtung der Walzen (2) differenziert wirkende Stellglieder des Walzspaltes einwirkt, dessen Einstellung auf den Hilfsregelkreis (24 bzw. 43) zurückgeführt sind, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verteilung der Stellgliedereinstellung in Form von rechnerisch ermittelten Produkten aus den zur Verfügung stehenden Werten der Zugspannungsverteilung (a_j) mit den ihnen zugeordneten Beträgen der elastischen Verformung des Walzgerüstes (A_jj) auf den Hilfsregel- kreis (24) zurückgeführt sind.

9. Walzwerk mit einem Regelkreis nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hilfsregelkreis (24 bzw. 43) weiterhin der Einwirkung eines Voreinstellungsteils (20, 21, 23 bzw. 21, 40, 41, 42) unterliegt, bei dem eine gemessene Zugkraftverteilung am Einlauf zur Vorgabe einer Sollwertfunktion der Zugkraftverteilung am Auslauf sowie ein gemessenes Dickenprofil des einlaufenden Bandes zur Bildung der Positionsvorgabe der Stellglieder verwendet sind.

10. Walzwerk nach einem Regelkreis nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Voreinstellungsteil (20, 21, 23 bzw. 21, 40, 41, 42) während des Walzbetriebes nach Einsetzen der Regelfunktion des Regelkreises weiterhin als Vorsteuerungsteil mit dem Hilfsregelkreis (24 bzw. 43) verbunden ist, wobei lediglich noch die jeweiligen Änderungen der für die Einlaufseite zur Verfügung stehenden Werte des Banddickenprofils, der Zugkraftverteilung, der Bandlage und der Bandbreite berücksichtigt sind.