EP0275875A2 - Anstellvorrichtung für ein Universalwalzgerüst - Google Patents

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Abstract

Zum Einfahren eines Universalwalzgerüstes ohne Probewalzung mittels Probestab oder zur schnellen Kalibereinstellung eines Fertiggerüstes, das unmittelbar hinter einer Umkehr-Gerüstgruppe angeordnet ist, werden mindestens die eine Horizontalwalze (1) und die beiden Vertikalwalzen (3,4) mit einer hydraulischen Feinanstellung 16,17,20,21) sowie einer unabhängig zu betätigenden elektromechanischen Grobanstellung (8-11) versehen. Indem alle Anstellungen durch Weggeber (12-15;24-27) und die Feinanstellungen zusätzlich durch Druck- und/oder Walzkraftgeber (28-31) überwacht und deren Istwerte in einer elektronischen Regeleinrichtung reproduzierbar sind, ist es möglich, in Verbindung mit einer Wegregelung der hydraulischen Feinanstellungen nach einer stichplanabhängigen elektromechanischen Grobanstellung der Vertikalwalzen (3,4) und mindestens einer Horizontalwalze (1) die zugeordneten hydraulischen Feinanstellungen weggeregelt in Abhängigkeit von profil- oder walzgutabhängig veränderlichen Drücken bezw. Walzkräften zu fahren. Hierzu sind zuvor die Auffederungs-Konstanten des Walzgerüstes durch Eichen zu ermitteln und zu speichern, die für die Ermittlung der stichplanabhängigen Positions-Sollwerte für die elektromechanischen Grobanstellungen und hydraulischen Drücke bezw. Wege herangezogen werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anstellvorrichtung für ein Uni­versalwalzgerüst mit zwei hydraulischen Regelzylindern für mindestens eine Horizontalwalze, die meist die Oberwalze ist. Eine hydraulische Anstellung beider Horizontalwalzen ist zur Einhaltung der Walzachse empfehlenswert. Ferner ist als bekannt vorauszusetzen, daß hydraulisch geregelte Wal­zen mit einer elektromechanischen Grobanstellung kombiniert werden können, um den Regelhub in den Zylindern wegen der Kompressibilität des Drucköls klein zu halten. Für den Schleppantrieb von Vertikalwalzen in Universalwalzgerüsten durch vorübergehendes Anpressen der Vertikalwalzen an die Stirnflächen der Horizontalwalzen, d. h. nicht für Regel­zwecke, ist die Kombination von hydraulischen und elektro­mechanischen Anstellvorrichtungen ebenfalls bekannt (DE-AS 11 18 724).
  • Die Erfindung behandelt das Einfahren von Universalwalzge­rüsten, das nach dem Stande der Technik mit Hilfe von Probe­stäben durchgeführt wird. Es ist zwar möglich, alle Anstell­daten für die Stichpläne des zu walzenden Programms zu re­produzieren, jedoch können diese von Stab zu Stab - bedingt durch Vorwalztoleranzen, Temperaturunterschiede und wechseln­de Walzgutqualität - nicht berücksichtigt werden.
  • Es hat sich daher als notwendig erwiesen, das dem jeweiligen Stichplan entsprechende Kaliber eines Universalwalzgerüstes mittels eines Testlaufes mit einem oder mehreren Probestäben für den Fertigstich angenähert auf die während des jeweiligen Stiches wechselnden Parameter einzustellen bzw. die Kontrolle einer Kalibereinstellung durch einen Probestab durchzu­führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Weg zu weisen, wie die Kalibereinstellung eines Univeralwalzgerüstes, insbesondere als Fertiggerüst, ohne Testlauf und Probestab durchgeführt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Die erfindungsgemäße Kombination von elektromechanischen Grobanstellungen mit hydraulischen Fein­einstellungen in Verbindung mit der meß- und regeltechnischen Ausstattung der erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung macht es möglich, nach einer stichplanabhängigen elektromechanischen Grobeinstellung der Vertikalwalzen und mindestens einer Hori­zontalwalze die zugeordneten hydraulischen Feineinstellungen weggeregelt in Abhängigkeit von profil- und walzgutabhängigen veränderlichen hydraulsichen Drücken bzw. Walzkräften zu fahren. Die Positions-Sollwerte der hydraulischen Feinanstellung werden in Abhängigkeit von der Gerüststeifigkeit bzw. den Gerüst-Auffederungskennlinien und den gemessenen Walzkräften korrigiert. Die Position der hydraulischen Feineinstellungen wird mittels Positions-Weggebern erfaßt und hydraulisch auf neue Sollwerte geregelt. Es wird nicht nur das Problem der schnellen Kalibereinstellung eines Universalgerüstes ohne Test­lauf mittels Probestab gelöst, sondern er wird darüber hinaus erreicht, daß die bisher mittels Probestab nur annähernd richtige Kalibereinstellung automatisch von Stab zu Stab ver­bessert wird. Auch werden die während des Walzens eines Stabes bisher nur pauschal erfaßten Walzkraftänderungen gezielt erfaßt und der Walzspalt kontinuierlich während des Stab­durchlaufes ausgeregelt, womit alle Nachteile eines ungeregelten Gerüstes entfallen.
  • Da es bei den Vorstichen in einer Univeral-Trägerstraße auf Walzgenauigkeit nicht so sehr ankommt, ist die Erfindung vor­nehmlich für Fertiggerüste gedacht, und zwar zur reproduzier­baren, walzprogramm-abhängigen Kalibereinstellung nach dem Öffnen eines Fertigkalibers zum wirkungslosen Durchgang von Vorprofilen in einer Universal-Trägerstraße mit unmittel­bar hinter einer Umkehr-Gerüstgruppe angeordnetem Fertig­gerüst nach der DE-PS 25 34 647, in der dieses Problem als nicht ohne weiteres mit der modernen Regeltechnik lösbar ange­sprochen wurde. Indem diese Lösung gemäß der Erfindung gefunden wurde, erübrigt sich das seitliche Herausfahren des Universal-­Fertiggerüstes mit unveränderter Kalibereinstellung sowie das Zurückfahren in die Walzlinie mit der Folge, daß der Walzprozeß durch das Hin- und Herfahren bzw. Heben und Senken zeitlich nicht belastet wird, da lediglich die Walzen für die Vorstiche zu öffnen sind und für den Fertigstich reproduzier­bare eingestellt werden (Patentansprüche 2 und 3).
  • Zur Kalibereinstellung eines Universalwalzgerüstes mittels einer Anstellvorrichtung mit Regeleinrichtung gemäß der Er­findung dient zweckmäßig das im Patentanspruch 4 angegebene Arbeitsverfahren. Hiernach wird - mit anderen Worten - wie folgt vorgegangen:
  • Bei Inbetriebnahme der Regelung und später in regelmäßigen Abständen zur Wartung der Regelung werden die Walzen mit der elektromechanischen Grobanstellung im Walzgerüst auf Walzspalt Null (roll kissing) oder mit Eichstücken auf einen definierten Walzspalt gefahren. Mittels der hydraulischen Feinanstellungen werden durch Druckerhöhungen in den Anstell­ zylindern die im horizontalen sowie vertikalen Kräfteverlauf liegenden Gerüst- und Anstellteile mit einem Druck unter Druckspannung gesetzt, der einer mittleren theoretisch zu erwartenden Walzkraft stichplanmäßig entspricht.
  • Der Einstellwert der elektromechanischen Grobanstellungen ist durch Weggeber reproduzierbar. Dieser Eichvorgang wird bei mehreren unterschiedlichen Drücken in den Feinanstell­zylindern wiederholt. Die sich daraus ergebenden unterschied­lichen Positionswerte der Feineinstellungen ergeben die (horizontale und vertikale) Gerüst-Auffederungskennlinien, die elektronisch gespeichert werden. Die Positions-Sollwerte für die elektromechanischen Grobanstellungen werden entsprechend den jeweiligen Stichplänen für jeden Stichplan gesondert ge­speichert. Die hydraulischen Drücke in den Anstellzylindern der Feinanstellungen sind durch Druck- oder Walzkraftgeber reproduzierbar und werden entsprechend der vorangegangenen Eichung als Null-Wert gespeichert.
  • Während des Walzens werden die walzkraftabhängigen Druckab­weichungen vom Null-Wert in den hydraulischen Feinanstellungen gemessen, und in Abhängigkeit von der zugeordneten Gerüst-­Kennlinie werden die Sollwerte für die Positionsregelung der hydraulischen Feinanstellungen korrigiert, um profil- oder walzgutabhängige Änderungen der Gerüst-Auffederung zu kompen­sieren. Eine walzkraftabhängige hydraulische Wegregelung für jede Walze sorgt dafür, daß die gewünschte und reproduzierbare Walzeneinstellung unabhängig von Walzkraftänderungen beibe­halten wird.
  • Bei Programmwechsel oder nach Einbau neuer Walzen werden die Anstell-Sollwerte der elektromechanischen Grobanstellungen entsprechend dem durchgeführten Walzenabschliff korrigiert.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs­gegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigen
    • Fig.1 eine Universal-Trägerstraße zur Verdeutlichung der Anwendung einer Anstellvorrichtung gemäß der Erfindung, und
    • Fig.2 die Walzen eines Universal-Walzgerüstes mit Teilen der Anstellvorrichtung.
  • Die in Fig.1 dargestellte Univeral-Trägerstraße besteht aus den beiden Universal-Walzgerüsten R und F sowie einem zwischen diesen Gerüsten angeordneten Stauchgerüst E. Die drei Walzgerüste sind in dichter Aufeinanderfolge angeordnet und bilden eine sogenannte Universal-Kompakt­walzgerüstgruppe, die reversierend betrieben wird, wie durch den Doppelpfeil T angedeutet. Die Träger werden in dem Universalgerüst R und dem Stauchgerüst E aus einem Vorprofil in mehreren Reversierstichen ausgewalzt bis in dem Universal-Fertigwalzgerüst F als letztem Stich der Fertigstich ausgeführt wird. Bis zum Fertigstich ist das von den Walzen 1 bis 4 gebildete Fertigkaliber des Fertiggerüstes F zum wirkungslosen Durchgang von Vorprofilen geöffnet. Die Anstellvorrichtung gemäß der Erfindung nach Fig.2 ermöglicht es, die Walzen schnell auf das Gewünschte Fertigkaliber einzustellen, ohne daß die Not­wendigkeit besteht, die Einstelldaten für das Fertigkaliber mittels eines Testlaufes mit einem oder mehreren Probe­stäben zu ermitteln.
  • In der schematischen Darstellung nach Fig.2 erkennt man die beiden Horizontalwalzen 1 und 2 sowie die Vertikal­walzen 3 und 4 des Universal-Fertigwalzgerüstes F in Fig.1. Die Walzenständer zur Aufnahme der von den Walzen ausge­übten Walzkräfte sind nicht dargestellt. Im Ausführungs­beispiel sind sowohl der oberen Horizontalwalze 1 als auch der Unterwalze 2 je eine elektromechanische Grobanstel­lung 8 bezw. 9 zugeordnet, die durch Doppelpfeile symbolhaft angedeutet sind und in ihrer konstruktiven Ausbildung Stand der Technik sind. Dies trifft auch für die elektro­mechanischen Grobanstellungen 10 und 11 für die Vertikal­walzen 3 und 4 zu. Die jeweilige Position der Horizontal­walzen 1, 2 wird durch Weggeber 12 bezw. 13 überwacht, die durch Skalen angedeutet sind. Die Position der Vertikal­walzen 3,4 ist in gleicher Weise durch Weggeber 14 bezw.15 überwacht.
  • Der oberen Horizontalwalze 1 sind zwei hydraulische Regel­zylinder bezw. Feinanstellungen 16 und 17 mit Kolben 18 und 19 zugeordnet. Ebenso sind den Vertikalwalzen 3,4 hydraulische Feinanstellungen 20 bezw. 21 mit Kolben 22 bezw. 23 zugeordnet. Die Position der Kolben relativ zu den Zylindern ist durch jeweils zwei Weggeber pro Zylinder überwacht, und zwar dienen die Weggeber 24,25 zur Über­wachung der Feinanstellungen 16,17, wohingegen die Weggeber 26,27 die Feinanstellungen 20 bezw. 21 überwachen.
  • Die von den Horizontalwalzen 1,2 auf das Walzprofil 32 aus­geübte Walzkraft wird durch Walzkraftgeber bezw. Druckmeß­dosen 28 und 29 gemessen. Die von den Vertikalwalzen 3,4 ausgeübten Walzkräfte werden über Druckgeber 30 und 31 ermittelt.
  • Wie nicht näher dargestellt ist, sind alle Positions-, Druck- und Walzkraft-Istwerte, die von den Gebern 12 bis 15 und 24 bis 31 geliefert werden, in einer elektronischen Regeleinrichtung speicherbar und reproduzierbar. Darüber­hinaus sind die hydraulischen Feinanstellungen 16,17,20 und 21 weggeregelt, d.h. das Fertigwalzgerüst F nach Fig.1 ist sowohl für die Horizontalwalzen als auch für die Vertikal­walzen regeltechnisch mit einer automatischen Walzspalt­regelung verbunden.
  • Die Anstellvorrichtung mit der nicht dargestellten elek­tronischen Regeleinrichtung wird nach folgendem Arbeits­verfahren betrieben:
    In Zeitabständen ist ein Eichvorgang auszuführen, insbe­sondere nachdem Walzen geschliffen worden sind. Hierzu werden alle Walzen auf Null-Kaliber aufeinandergefahren, indem die elektromechanischen Grobanstellungen 8 bis 11 betätigt werden. Anschließend werden in den hydraulischen Feinanstellungen 16,17 verschiedene stichplanmässig zu er­wartende mittlere hydraulische Drücke eingestellt, wodurch die nicht dargestellten Walzenständer unter Zugspannung gelangen und auffedern bezw. sich dehnen. Die den einge­stellten verschiedenen hydraulischen Drücken adäquaten Ver­formungen werden durch die Weggeber 24,25 der Feinanstel­lungen 16,17 ermittelt, wobei die dazugehörigen Drücke bezw. Kräfte von den Druckmeßdosen 28,29 registriert werden. Alle gespeicherten hydraulischen Drücke bezw. vertikalen Kräfte und die sich daraus ergebenden unterschiedlichen Positions­werte der Feinanstellungen 16,17 aus druckabhängigen Ver­formungen ergeben die Gerüst-Auffederungskennlinie für den vertikalen Kräfteverlauf, die in der elektronischen Regel­einrichtung reproduzierbar gespeichert ist. Ebenso wird die Gerüst-Auffederungskennlinie für den horizontalen Kräfte­verlauf ermittelt, indem die hydraulischen Drücke in den Feinanstellungen 20,21 für die Vertikalwalzen 3,4 auf ver­schiedene stichplanmässig zu erwartende mittleren Werte eingestellt werden, wodurch die Vertikalwalzen zunehmend gegen die Stirnflächen der Horizontalwalzen 1,2 gedrückt werden. Entsprechend werden die nicht dargestellten Walzen­ständerrahmen zur Aufnahme der von den Vertikalwalzen aus­geübten Kräfte zunehmend gedehnt. Diese druckabhängigen Ver­formungen werden durch die Weggeber 26,27 angezeigt und ergeben zusammen mit den verschiedenen Werten aus den Druck­gebern 30,31 die Gerüst-Auffederungskennlinie für den hori­zontalen Kräfteverlauf, die ebenfalls reproduzierbar gespei­chert ist. Anschließend werden alle sich unter den Eich­ Bedingungen einstellenden Positions- und Druckwerte regel­technisch genullt, d.h. in der elektronischen Regeleinricht­ung auf Null-Werte eingestellt. Nach Beendigung dieser Eich­vorgänge wird das Kaliber des Universal-Fertiggerüstes F ge­öffnet, indem alle Walzen 1 bis 4 durch Betätigen der elektro­mechanischen Grobanstellungen 8 bis 11 weit zurückgefahren werden. Die hydraulischen Drücke in den Feinanstellungen 16, 17 und 20,21 sind dabei zurückgenommen. Alle sich ändernden Werte aus den Positions- und Druckgebern gehen als Istwerte in die elektronische Regeleinrichtung ein.
  • Zur Vorbereitung eines Walzprogrammes gehört es, daß nach der Eichung stichplanabhängige Positions-Sollwerte für die elektromechanischen Grobanstellungen sowie stichplanmässige hydraulische Drücke und Wege reproduzierbar in die Regel­einrichtung eingegeben werden.
  • Zum Walzen wird ein Vorprofil in den beiden Gerüsten R und E der Universal-Kompaktwalzgerüstgruppe nach Fig.1 im Reversier­betrieb ausgewalzt, wobei das Fertigkaliber im Fertiggerüst F zum wirkungslosen Durchgang von Walzgut weit geöffnet ist. Wenn der Fertigstich ausgeführt werden soll, werden die für die stichplanmässige Walzeneinstellung relevanten Daten von der elektronischen Regeleinrichtung reproduziert bezw. abge­rufen, so daß die Walzen 1 bis 4 elektromechanisch und hydrau­lische auf das gewünschte Fertigkaliber zugestellt werden. Nach dem Anstich des Walzgutes stimmen die voreingestellten Sollwerte mit den sich einstellenden Istwerten soweit überein, daß ein toleranzhaltiges Fertigprodukt umsomehr zu erwarten ist, je genauer die stichplanmässigen Sollwerte vorgegeben werden konnten. Die erfindungsgemäße Anstellvorrichtung be­rücksichtigt jedoch auch Vorwalztoleranzen, Temperaturunter­schiede und wechselnde Walzgutqualität, indem während des Fertigstiches Abweichungen von den Null-Werten der hydrau­lischen Drücke gemessen, in der Regeleinrichtung die ent­sprechende Änderung der Gerüst-Auffederung aufgrund der ge­speicherten Gerüst-Auffederungskennlinien ermittelt und die geänderte Gerüst-Auffederung zur Korrektur des Positions-­ Nullwertes der hydraulischen Feinanstellungen 16,17 bezw. 20,21 verwendet wird. Mit diesem korrigierten Sollwert wird durch eine hydraulische Wegregelung für die Walzen 1, 3 und 4 die gewünschte reproduzierbare Walzeneinstellung unabhängig von Walzkraftänderungen beibehalten.
  • Wenn nach dem letzen wirkungslosen Durchgang des Walzgutes durch das Universal-Fertigwalzgerüst F das Fertigkaliber schnell eingestellt werden muss, um den Fertigstich auszu­führen, wird eine unter Umständen beträchliche Zeit benötigt, bis die elektromechanischen Grobanstellungen, die üblicher­weise aus Gewindespindeln und Muttern bestehen, ihren Weg gefahren haben. Es kann daher Vorsorge getroffen werden dafür, daß die elektromechanischen Grobanstellungen zum Schließen des zuvor geöffneten Fertigkalibers sukzessive schon während des Reversierstiches in der Umkehrwalzgerüstgruppe R,E betä­tigt werden.
  • Die erfindungsgemäße Anstellvorrichtung kann auch in Univer­sal-Walzgerüsten verwendet werden, die nicht den Fertig­stich ausführen. Da vorgegebene Stichpläne genauer realisiert werden, kann die Anzahl der erforderlichen Stiche reduziert und die Produktion erhöht werden.

Claims (4)

1. Anstellvorrichtung für ein Universalwalzgerüst mit zwei hydraulischen Regelzylindern für mindestens eine Horizon­talwalze,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens die eine Horizontalwalze (1) und die beiden Vertikalwalzen (3,4) mit einer hydraulischen Feinanstellung (16, 17, 20, 21) und alle mit einer hydraulischen Feinanstellung versehen Walzen (1,3,4) mit einer von der Feinanstellung unabhängig zu betätigenden elektromechanischen Grobanstellung (8-11) versehen sind,
daß die elektromechanischen Grobanstellungen sowie die hydraulischen Feinanstellungen durch Weggeber (12-15;24-27) positions­übervacht und die Feinanstellungen zusätzlich durch Druck- und/oder Walzkraftgeber (28-31) überwacht sind,
daß die hydraulischen Feinanstellungen für das Anstellen und Öffnen der Walzen unter Druck ausgelegt sind, daß alle Positions-, Druck- und/oder Walzkraft-Istwerte in einer elektronischen Regeleinrichtung speicherbar und reproduzierbar sind, und
daß die hydraulischen Feinanstellungen (16,17,20,21) weggeregelt sind.
2. Anstellvorrichtung nach Anspruch 1
gekennzeichnet durch die Anwendung bei einem unmittelbar hinter einer Universal-Kompaktgerüstgruppe (F,E) angeordneten Universal-­Fertiggerüst, (F) um das Fertigkaliber zum wirkungslosen Durchgang von Vorprofilen mittels der elektromecha­nischen Grobanstellungen (8-11) weit und schnell zu öffnen und das Fertigkaliber für den Fertigstich wieder einzustellen.
3. Anstellvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanischen Grobanstellungen (8-11) zum Schließen des zuvor geöffneten Fertigkalibers sukzessive schon während der Reversierstiche in der Umkehr-Gerüstgruppe (R,E) betätigbar sind.
4. Arbeitsverfahren zum Betrieb einer Anstellvorrichtung mit Regeleinrichtung nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) in einem in Zeitabständen zu wiederholenden Eichvor­gang mit auf Null-Kaliber aufeinandergefahrenen Walzen werden unter Einstellung verschiedener stichplanmäßig zu erwartender mittlerer hydraulischer Drücke und aus den sich daraus ergebenden unterschiedlichen Positions­werten der Feineinstellungen aus druckabhängigen Ver­formungen Gerüst-Auffederungskennlinien sowohl für den horizontalen als auch den vertikalen Kräfteverlauf er­mittelt und elektronisch gespeichert, wobei alle sich unter den Eich-Bedingungen einstellenden Positions- und Druckwerte regeltechnisch genullt werden,
b) nach der Eichung werden stichplanabhängige Positions-­Sollwerte für die elektromechanischen Grobanstellungen und stichplanmäßige hydraulische Drücke und Wege re­produzierbar gespeichert,
c) vor jedem Anstich des Walzgutes werden die für die stichplanmäßige Walzeneinstellung relevanten Daten reproduziert, d.h. die Walzen elektromechanisch und hydraulisch auf das gewünschte Kaliber zugestellt,
d) während des Walzens werden Abweichungen von den Null-­Werten der hydraulischen Drücke gemessen, in der Regeleinrichtung die entsprechende Änderung der Gerüst-­Auffederung aufgrund der gespeicherten Gerüst-Auf­federungskennlinien ermittelt und die geänderte Gerüst-­Auffederung zur Korrektur des Positions-Nullwertes der hydraulischen Feineinstellungen verwendet, wonach dieser Wert als Sollwert durch hydraulische Wegre­gelung konstant gehalten wird.
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