EP0166981B1 - Positioniersteuerinrichtung für vor dem Eingang von Warmbreitband-Fertigwalzstrassen angeordnete, quer zur Walzrichtung verschiebbare Führungslineale bzw. Führungsrollen - Google Patents

Positioniersteuerinrichtung für vor dem Eingang von Warmbreitband-Fertigwalzstrassen angeordnete, quer zur Walzrichtung verschiebbare Führungslineale bzw. Führungsrollen Download PDF

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EP0166981B1
EP0166981B1 EP85106802A EP85106802A EP0166981B1 EP 0166981 B1 EP0166981 B1 EP 0166981B1 EP 85106802 A EP85106802 A EP 85106802A EP 85106802 A EP85106802 A EP 85106802A EP 0166981 B1 EP0166981 B1 EP 0166981B1
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guide
guide rollers
piston
rolling
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Jürgen Dr. Ing. Klöckner
Dieter Rosenthal
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SMS Siemag AG
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SMS Schloemann Siemag AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/68—Camber or steering control for strip, sheets or plates, e.g. preventing meandering
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B39/00—Arrangements for moving, supporting, or positioning work, or controlling its movement, combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills
    • B21B39/14—Guiding, positioning or aligning work

Definitions

  • the invention relates to a positioning control device arranged in front of the entrance of hot strip finishing rolling mills, consisting of guide rulers or guide rollers which can be displaced transversely to the rolling direction, and driven by piston-cylinder units, strip side guides which are dependent on continuously transmitted measured values of the strip position within the finishing rolling mill for generate each position control circuit assigned to the piston-cylinder units after comparison of the actual measured values with predetermined target values, which cause a corresponding displacement of one or both guide strips or guide rollers.
  • Positioning control devices of this type are based on the knowledge gained from practical tests that the strip position in the finishing mill is identical to the shape and position of the pre-strip, i.e.
  • straight slats have a correspondingly straight and good strip run, in which the side guides only hold the strip and opening up the strip edges on the side guides leads to the strip run.
  • the decisive influence on the run of the strip through the finishing mill is a strip side guide, which is arranged in front of the first stand of the finishing mill; with it, the position of the strip and thus the strip course 'in the subsequent finishing mill can be influenced in a targeted manner.
  • a positioning control of this type (DE-A-3 116 278)
  • the side edges of the hot wide strip are acted upon by guide rollers which can be moved transversely to the rolling direction in displacement guides before entering the first stand of the finishing rolling mill.
  • the displacement movements are effected by servomotors that are part of positioning control loops. With the help of these servomotors, it is possible to counteract the expected slanting of the strip before this course becomes visible, since the comparative evaluation of the measurement results transmitted by the measuring devices arranged within the finishing mill announces a tendency of the strip to skew so that the corresponding change in position can be counteracted by moving the guide rollers.
  • the known device uses in particular elastically deformable bending beams which, in the case of a slight elastic deformation by means of strain gauges, already trigger signals when the side pressure of the edges of the rolled strip exceeds predetermined values.
  • This positioning control has proven itself for the lateral guidance of essentially normal pre-strips. Difficulties arise when e.g. B. the end of a supporting strip is wider than its nominal width. In this case, the end of the belt is forcibly pulled from the first finishing stand through the side guide and may stress these guides with a multiple of the normal load. This can result in a large one-sided deformation of the strip edges and even buckling of the strip and, in addition, in large axial reaction forces in the bearings of the rolls of the first roll stands of the finishing train; this stress occurs especially when the band end is curved on one side. In this case, the end of the belt is supported on one side on one of the side guides and presses against it with relatively great force.
  • the reaction forces have to be absorbed by the axial bearings of the rollers of the first rolling stands of the finishing train and can damage the bearings.
  • the known position control devices do not respond to such a condition, or do so incorrectly, since the position of the strip displayed for the measuring devices within the finishing mill is correct and the measuring devices for the side pressure, if any, only indicate that the specified target value has been exceeded and the generation of correction signals for the Have the belt restore straight running.
  • the invention has for its object to improve the generic positioning control devices so that the harmful effects of wide tapes or bent tape ends on the side guides, the tape and the bearings are avoided by the operation of the positioning control device.
  • This object is achieved in that the position control is superimposed by a pressure control which, depending on the comparison of the actual value of the compressive force occurring and measured by the strip edge when a guide strip or guide roller is acted upon, with a predetermined desired value, a correction actuating signal for the Displacement of both guide strips or guide rollers in the opening or closing sense and that from the comparison of upsetting forces occurring on both guide strips or guide rollers with a predetermined target value, a correction control signal is formed via a monitoring controller, which indicates a displacement of the guide strips or guide rollers in the Opening sense.
  • the correction actuating signal generated thereby causes a displacement of the two guide strips or guide rollers away from one another in the opening direction until the compressive force has dropped again to the permissible predetermined value is.
  • the Harmfully high bearing loads as a result of curved belt ends are avoided in that an additional correction actuating signal for the position control of the guide strips or guide rollers is supplied by a monitoring controller. This is the case if the differential compressive force between the drive and operator side, which is constantly measured, exceeds a predetermined differential setpoint. This then causes a corresponding displacement movement of the guide bar or guide roller which is subject to higher loads in the opening direction, ie away from the associated band edge.
  • the width of the sliver can be corrected to a limited extent by means of a targeted movement of the side guides in the opening or closing direction with a corresponding control concept, without the strip edges being deformed or the strip buckling.
  • the guide rollers 1 are mounted in a cassette 2 which can be displaced transversely to the rolling direction.
  • this cassette 2 On the side facing away from the guide roller, this cassette 2 has a stop plate which is acted upon by the end face of the piston 4 of the piston-cylinder unit 5, the cylinder of which is rotatably mounted about a stationary axis 6 running parallel to the rolling direction.
  • two further balancing piston-cylinder units 7 and 8 are articulated to the cassette with axes 7a, 8a running parallel to the rolling direction and pivotable about stationary axes 7b, 8b also running parallel to the rolling direction .
  • the formation of the piston-cylinder unit 5, the piston 4 of which acts on the stop plate 3, in conjunction with the two balancing piston-cylinder units 7 and 8, allows the edges of the (not shown) rolled strip to be drawn off by means of the guide rollers 1 at a high level Apply pressure to achieve a compression effect.
  • the two balancing cylinders 7 and 8 pull the cassette 2 with the stop plate 3 practically without play against the end face of the piston 4 of the piston-cylinder unit 5.
  • the circuit diagram of the positioning control shown in FIG. 2 shows the arrangement and connection of the circuit elements.
  • a low-pressure (LP) system is used to travel long distances.
  • the piston-cylinder units 5 on the drive and operating side are connected to the LP pumps via switching valves 10.
  • the possible travel speed results from the pump capacity and the cylinder dimensions.
  • the respective gauge roll gap can be roughly approached using the ND system.
  • the exact positioning is then carried out via the position control of the piston-cylinder units 5. If the HD system fails, the already explained balancing cylinders 7, 8 (FIG. 1) automatically pull the piston 4 of the piston-cylinder unit 5 back , so that rolling can continue even in the event of such a failure.
  • the piston or piston rod side of the piston-cylinder unit 5 are acted upon with the system pressure or connected to the tank 12 via a servo valve 11 in accordance with the respective direction of movement.
  • the accumulators arranged in the immediate vicinity of the servo valves 11 are dimensioned such that small adjustment paths can be driven out of the accumulators without a large loss of pressure. The capacity of the - not shown - HD pump is therefore small.
  • the loop gain of the position control loop with a position transmitter 13 on the drive and the operator side is composed of an electrical and a hydraulic component. If a target-actual deviation is determined, then the servo valve 11 is opened by position and current controllers by a certain amount in accordance with the electrical amplification. The travel speed that then arises is not only proportional to the valve opening, but also depends on the pressure drop at the control edge of the servo valve 11. This pressure drop is determined by the compression force and the system pressure. The loop gain of the position control loop is therefore dependent on the force.
  • Two pressure transmitters 14, 15 measure the compression force on the drive and auxiliary side. Exceeds z. B. the measured force the predetermined setpoint 16, the pressure controller 17 provides a correction signal As i for the position control loop. This causes the guide strips or guide rollers to move away from each other in the opening direction until the compressive force has dropped again to the permissible predetermined value.
  • the differential compressive force between the drive and operating side is continuously determined on the summer 18. If this force exceeds the predetermined setpoint 19, the monitoring controller 20 supplies correction signals As 2 for the position control loops. This leads to the fact that the guide bar or guide roller, which is subject to higher loads, opens in the opening direction, that is to say away from the belt edge, and thus prevents a load on the roller bearings in the first stand of the finishing train.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Positioniersteuereinrichtung für vor dem Eingang von Warmbreitband-Fertigwalzstraßen angeordnete, aus quer zur Walzrichtung verschiebbaren Führungslinealen bzw. Führungsrollen bestehenden, von Kolben-Zylinder-Aggregaten angetriebenen Bandseitenführungen, die in Abhängigkeit von ständig übermittelten Meßwerten der Bandposition innerhalb der Fertigwalzstraße für jeden den Kolben-Zylinder-Aggregaten zugeordneten Positionsregelkreis nach Vergleich der Ist-Meßwerte mit vorgegebenen Sollwerten Stellsignale erzeugen, die eine entsprechende Verschiebung einer oder beider Führungsleisten bzw. Führungsrollen bewirken.
  • Positioniersteuereinrichtungen dieser Art basieren auf der aufgrund praktischer Versuche gewonnenen Erkenntnis, daß die Bandlage in der Fertigwalzstraße identisch der Form und der Lage des Vorbandes ist, d.h. gerade Vorbänder haben bei richtig eingestellter Walzstraße einen entsprechend geraden und guten Bandlauf, bei dem die Seitenführungen das Band nur halten und ein Auffahren der Bandkanten an den Seitenführungen zum Bandverlauf führt. Den entscheidenden Einfluß auf den Lauf des Bandes durch die Fertigwalzstraße hat eine Bandseitenführung, die vor dem ersten Gerüst der Fertigwalzstraße angeordnet ist; mit ihr kann die Lage des Bandes und damit der Bandverlauf ' in der nachfolgenden Fertigwalzstraße gezielt beeinflußt werden.
  • Bei einer bekannten Ausbildung einer Positioniersteuerung dieser Art (DE-A-3 116 278) werden die Seitenkanten des Warmbreitbandes vor dem Eintritt in das erste Gerüst der Fertigwalzstraße von quer zur Walzrichtung in Verschiebeführungen bewegbaren Führungsrollen beaufschlagt. Die Verschiebebewegungen werden dabei durch Stellmotoren bewirkt, die Bestandteil von Positionier-Regelkreisen sind. Es ist mit Hilfe dieser Stellmotoren möglich, einem zu erwartenden Schräglauf des Bandes bereits entgegenzuwirken, bevor dieser Verlauf sichtbar wird, da die Vergleichsauswertung der von den innerhalb der Fertigwalzstraße angeordneten Meßeinrichtungen übermittelten Meßergebnisse eine Tendenz des Bandes zum Schräglauf so rechtzeitig ankündigt, daß der entsprechenden Lageveränderung durch Verschieben der Führungsrollen entgegengewirkt werden kann. Die bekannte Einrichtung bedient sich dabei insbesondere elastisch verformbarer Biegebalken, die bei einer geringfügigen elastischen Verformung mittels Dehnungsmeßstreifen bereits Signale auslösen, wenn der Seitendruck der Kanten des Walzbandes vorgegebene Werte überschreitet.
  • Diese Positioniersteuerung hat sich für die Seitenführung im wesentlichen normaler Vorbänder bewährt. Schwierigkeiten treten dann auf, wenn z. B. das Ende eines Vorbandes breiter ist als dessen Nennbreite. Das Bandende wird in diesem Fall gewaltsam vom ersten Fertiggerüst durch die Seitenführung gezogen und beansprucht diese Führungen ggfs. mit einem Mehrfachen der Normallast. Es kann dabei zu einer großen einseitigen Deformation der Bandkanten und sogar zu einem Ausknicken des Bandes kommen und außerdem zu großen axialen Reaktionskräften in den Lagern der Walzen der ersten Walzgerüste der Fertigstraße; diese Beanspruchung tritt insb. dann auf, wenn das Bandende einseitig gekrümmt ist. Das Bandende stützt sich in diesem Fall einseitig an einer der Seitenführungen ab und drückt mit verhältnismäßig großer Kraft gegen diese. Die Reaktionskräfte müssen von den Axiallagern der Walzen der ersten Walzgerüste der Fertigstraße aufgenommen werden und können zu Beschädigungen der Lager führen. Die bekannten Positionssteuereinrichtungen reagieren auf einen solchen Zustand nicht, oder falsch, da die angezeigte Lage des Bandes für die Meßeinrichtungen innerhalb der Fertigwalzstraße korrekt ist und die ggfs. vorhandenen Meßeinrichtungen für den Seitendruck lediglich die Überschreitung des vorgegebenen Sollwertes anzeigen und die Erzeugung von Korrektursignalen für die Wiederherstellung des Geradlaufes des Bandes veranlassen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Positioniersteuereinrichtungen so zu verbessern, daß die schädlichen Auswirkungen zu breiter Bänder oder gebogener Bandenden auf die Seitenführungen, das Band und die Lager durch die Arbeitsweise der Positioniersteuereinrichtung vermieden werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Positionsregelung von einer Druckregelung überlagert ist, die in Abhängigkeit von dem Vergleich des Ist-Wertes der bei Beuaufschlagung einer Führungsleiste bzw. Führungsrolle durch die Bandkante auftretenden und gemessenen Stauchkraft mit einem vorgegebenen Sollwert ein Korrektur-Stellsignal für die Verschiebung beider Führungsleisten bzw. Führungsrollen im Öffnungs- bzw. Schließsinne erzeugt und daß aus dem Vergleich von an beiden Führungsleisten bzw. Führungsrollen auftretenden Stauchkräften mit einem vorgegebenen Sollwert über einen Überwachungsregler ein Korrektur-Stellsignal gebildet wird, das eine Verschiebung der Führungsleisten bzw. Führungsrollen im Öffnungssinne bewirkt. Überschreitet die Stauchkraft eine bestimmte, von der Bandbreite, der Banddicke und der Formänderungsfestigkeit abhängige Größe, dann veranlaßt das dadurch erzeugte Korrektur-Stellsignal über den Positionsregelkreis eine Verschiebung beider Führungsleisten bzw. Führungsrollen voneinander weg im Öffnungssinne bis die Stauchkraft wieder auf den zulässigen vorgegebenen Wert abgesunken ist.
  • Wie die Erfindung dabei vorsieht, wird die schädlich hohe Lagerbelastung als Folge gekrümmter Bandenden dadurch vermieden, daß von einem Überwachungsregler ein zusätzliches Korrektur-Stellsignal für die Positionsregelung der Führungsleisten bzw. Führungsrollen geliefert wird. Dies ist der Fall, wenn die DifferenzStauchkraft zwischen Antriebs- und Bedienungsseite, diem ständig gemessen wird, einen vorgegebenen Differenz-Sollwert überschreitet. Dann bewirkt dies eine entsprechende Verschiebebewegung der höher belasteten Führungsleiste bzw. Führungsrolle im Öffnungssinne, d.h. von der zugeordneten Bandkante weg.
  • Durch ein gezieltes Verfahren der Seitenführungen im Öffnungs- bzw. Schließsinne mit entsprechendem Regelungskonzept läßt sich die Breite des Vorbandes im begrenzten Umfang korrigieren, ohne daß dabei die Bandkanten deformiert werden oder das Band ausknickt.
  • Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen
    • Fig. 1 die Ansicht einer der beiden Seitenführungen in Walzrichtung gesehen in schematischer Darstellung und
    • Fig. 2 ein Schaltbild des Aufbaues der Positionsregelung.
  • Wie aus Fig. 1 zu ersehen, sind die Führungsrollen 1 in einer quer zur Walzrichtung verschiebbaren Kassette 2 gelagert. Diese Kassette 2 weist an der der Führungsrolle abgewandten Seite eine Anschlagplatte auf, die von der Stirnfläche des Kolbens 4 des Kolben-Zylinder-Aggregates 5 beaufschlagt wird, dessen Zylinder um eine ortsfeste, parallel zur Walzrichtung verlaufende Achse 6 drehbar gelagert ist. Mit Abstand oberhalb und unterhalb des Kolben-Zylinder-Aggregates sind an die Kassette zwei weitere Balancier-Kolben-Zylinder-Aggregate 7 und 8 mit parallel zur Walzrichtung verlaufenden Achsen 7a, 8a angelenkt und um ebenfalls parallel zur Walzrichtung verlaufende ortsfeste Achsen 7b, 8b schwenkbar. Die Ausbildung des Kolben-Zylinder-Aggregates 5, dessen Kolben 4 die Anschlagplatte 3 beaufschlagt, in Verbindung mit den beiden Balancier-Kolben-Zylinder-Aggregaten 7 und 8 erlaubt es, die Kanten des (nicht dargestellten) Walzbandes mittels der Führungsrollen 1 mit hohem Druck zur Erzielung einer Stauchwirkung zu beaufschlagen. Die beiden Balancierzylinder 7 und 8 ziehen dabei die Kassette 2 mit der Anschlagplatte 3 praktisch spielfrei gegen die Stirnfläche des Kolbens 4 des Kolben-Zylinder-Aggregates 5.
  • Das in Fig. 2 dargestellte Schaltbild der Positioniersteuerung zeigt Anordnung und Verbindung der Schaltungselemente. Zum Verfahren großer Wege dient bei dieser Anordnung ein Niederdruck (ND)-System. Die Kolben-Zylinder-Aggregate 5 auf der Antriebs-und Bedienungsseite werden über Schaltventile 10 mit den ND-Pumpen verbunden. Aus der Pumpenkapazität und den Zylinderabmessungen ergibt sich dabei die mögliche Verfahrgeschwindigkeit. Ober das ND-System kann der jeweilige Lehr-Walzspalt grob angefahren werden. Anschließend erfolgt die genaue Positionierung über die Positionsregelung der Kolben-Zylinder-Aggregate 5. Bei einem Ausfall des HD-Systems ziehen die bereits erläuterten Balancier-Zylinder 7,8 (Fig. 1) den Kolben 4 des Kolben-Zylinder-Aggregates 5 automatisch zurück, so daß auch bei einem solchen Ausfall in der Walzenstraße weitergewalzt werden kann.
  • Kolben- oder Kolbenstangenseite des Kolben-Zylinder-Aggregates 5 werden entsprechend der jeweiligen Bewegungsrichtung über ein Servoventil 11 mit dem Systemdruck beaufschlagt bzw. mit dem Tank 12 verbunden. Die in unmittelbarer Nähe der Servoventile 11 angeordneten Speicher sind so bemessen, daß kleine Verstellwege ohne größeren Druckverlust aus den Speichern gefahren werden können. Die Kapazität der - nicht dargestellten - HD-Pumpe ist deshalb klein.
  • Die Kreisverstärkung des Positionsregelkreises mit einem Positionsgeber 13 auf der Antriebs-und der Bedienungsseite setzt sich aus einem elektrischen und einem hydraulischen Anteil zusammen. Wird eine Soll-Ist-Abweichung festgestellte, dann wird über Positions- und Stromregler das Servoventil 11 um einen bestimmten Betrag entsprechend der elektrischen Verstärkung geöffnet. Die sich dann einstellende Verfahrgeschwindigkeit ist aber nicht nur proportional zur Ventilöffnung, sondern hängt zusätzlich auch von dem Druckgefälle an der Steuerkante des Servoventils 11 ab. Dieses Druckgefälle wird von der Stauchkraft und vom Systemdruck bestimmt. Die Kreisverstärkung des Positionsregelkreises ist also kraftabhängig.
  • Zwei Druckgeber 14,15 messen die Stauchkraft auf Antriebs- und Beidienungsseite. Überschreitet z. B. die gemessene Kraft den vorgegebenen Sollwert 16, liefert der Druckregler 17 ein Korrektursignal Asi für den Positionsregelkreis. Dies bewirkt eine Verschiebung der Führungsleisten bzw. Führungsrollen voneinander weg im Öffnungssinne bis die Stauchkraft wieder auf den zulässigen vorgegebenen Wert abgesunken ist.
  • An dem Summierer 18 wird ständig die Differenzstauchkraft zwischen Antriebs- und Bedienungsseite ermittelt. Überschreitet diese Kraft den vorgegebenen Sollwert 19, liefert der Überwachungsregler 20 Korrektursignale As2 für die Positionsregelkreise. Dies führt dazu, daß die höher belastete Führungsleiste bzw. Führungsrolle im Öffnungssinne, also von der Bandkante weg auffährt und so eine Belastung der Walzenlager in dem ersten Gerüst der Fertigstraße verhindert wird.

Claims (2)

1. Positioniersteuereinrichtung für vor dem Eingang von Warmbreitband-Fertigwalzstraßen angeordnete, aus quer zur Walzrichtung verschiebbaren Führungslinealen bzw. Führungsrollen (1) bestehenden, von Kolben-Zylinder-Aggregaten (4, 5) angetriebenen Bandseitenführungen, die in Abhängigkeit von ständig übermittelten Meßwerten der Bandpositionen innerhalb der Fertigwalzstraße für jeden den Kolben-Zylinder-Aggregaten (4, 5) zugeordneten Positionsregelkreis und nach Vergleich der Ist-Meßwerte mit vorgegebenen Soll-Werten Stellsignale erzeugen, die eine entsprechende Verschiebung einer oder beider Führungsleisten bzw. Führungsrollen (1) bewirken,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Positionsregelung von einer Druckregelung überlagert ist, die in Abhängigkeit von dem Vergleich des Ist-Wertes der bei Beaufschlagung einer Führungsleiste bzw. Führungsrolle (1) durch die Bandkante auftretenden und gemessenen Stauchkraft mit einem vorgegebenen Sollwert ggfs. ein Korrektur-Stellsignal für die Verschiebung beider Führungsleisten bzw. Führungsrollen (1) im Öffnungs- bzw. Schließsinne erzeugt und daß aus dem Vergleich der Differenz von an beiden Führungsleisten bzw. Führungsrollen (1) auftretenden Stauchkräften mit einem vorgegebenen Sollwert über einen Überwachungsregler (20) ein Korrektur-Stellsignal gebildet wird, das eine Verschiebung der Führungsleisten bzw. Führungsrollen (1) im Öffnungssinne bewirkt.
2. Positioniersteuereinrichtung nach Anspruch 1 mit in einem quer verfahrbaren Schlitten gelagerten Führungsrollen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsrollen (1) mit dem Schlitten (2) zweiseitig gelagert sind und der Schlitten (2) an seiner der Führungsrolle (1) abgewandten Seite eine Anschlagplatte (3) mit vertikal, parallel zur Walzrichtung verlaufender Anschlagfläche aufweist, die von der Stirnfläche des Kolben-Zylinder-Aggregates (5) beaufschlagbar ist, wobei das Zylindergehäuse des Kolben-Zylinder-Aggregates (5) um eine ortsfeste parallel zur Walzrichtung liegende Achse (6) schwenkbar ist, und daß an dem Schlitten (2) ober-und unterhalb der Anschlagplatte (3) Balancier-Kolben-Zylinder-Aggregate (7, 8) auf parallel zur Walzrichtung liegenden Achsen (7a, 8a) angelenkt sind und die Zylindergehäuse um ortsfeste, ebenfalls parallel zur Walzrichtung liegende Achsen (7b, 8b) schwenkbar sind.
EP85106802A 1984-06-27 1985-06-03 Positioniersteuerinrichtung für vor dem Eingang von Warmbreitband-Fertigwalzstrassen angeordnete, quer zur Walzrichtung verschiebbare Führungslineale bzw. Führungsrollen Expired EP0166981B1 (de)

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