EP0348777A2 - Regelung für Profilstrassen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for regulating universal stands in a continuously operated profile line, the speed of the driven horizontal rolls of each universal stand being subjected to regulation and a device for carrying out the method.
- the rolling of profiles in the known universal rolling process is characterized in that, starting from a preliminary profile (dog bone), the end profile is produced by rolling in two roll gaps (horizontal roll gap and vertical roll gap). The lengthening of the profile parts during the stitch is not the same.
- the object of the invention is to overcome all of the disadvantages mentioned above in order to obtain very dimensionally stable profiles without twisting or internal stresses.
- the speed of the vertical rollers of at least one universal stand can be regulated.
- the speed of the drag-driven vertical rolls of at least one universal stand of the section mill should be adjustable. This ensures that the speed of both the horizontal rollers and that of the vertical rollers is adjusted to a certain size. This eliminates fluctuations in speed between the horizontal and vertical rollers. The different material flows caused by speed fluctuations are also excluded.
- the two vertical rolls of a universal stand can be controlled separately.
- the regulation of the vertical roller speed in connection with the knowledge of the caliber space, the flange width and using a hydraulic adjustment or a rolling moment separately for each vertical roller enables regulation of the mass flow to ensure that the profile runs straight and compliance with the extension ratios in the profile parts. This applies in particular to the rolling of asymmetrical profiles to ensure perfect straight running or a targeted pre-bending during rolling in order to obtain a largely straight profile after the cooling bed or to counteract a bending of the profile by pre-bending.
- the horizontal roller control and the vertical roller control of each universal stand can be mutually influenced in order to set an optimal flow sheath.
- control devices of the universal scaffolds can be mutually influenced in order to regulate optimal draft conditions between the scaffolds of the road. It makes sense to control at least one universal scaffold, but preferably several or all of the universal scaffolds on a carrier line.
- Such regulations can be used to set optimal positions of the flow sheath and thus an optimal setting of the cross flow within the rolling stock during rolling.
- a regulation can also be used to introduce optimal draft ratios between the scaffolds, for example for a minimal draft regulation, expediently selecting a scaffold of the carrier line as the guide scaffold which is not subject to the regulation.
- control loop 1 shows a control loop 1 for the horizontal roll of a universal stand, not shown, a control loop 2 for a vertical roll and a control loop 3 for the second vertical roll of a universal stand, not shown.
- the outputs x, y, z of the control loops 1, 2, 3 act on the drives or adjusting devices (not shown) of the horizontal or vertical rolls.
- the control loops 1, 2, 3 are connected to the respective actual values of the speed by digital angle step sensors 4, 5, 6 arranged on the respective rollers.
- the target speed for the control loops 1, 2, 3 are taken from the multiplier 7.
- the multiplier 7 is a Ge setup control loop 8 outgoing speed setpoint for each control loop 1, 2, 3 multiplied by a factor stored in a memory 9.
- the factors for the control loops 1, 2, 3 can be the same. As a rule, however, at least the factors for the horizontal roller control loops and for the two vertical roller control loops will be different. However, this does not rule out that the factors for the two vertical control loops can also be different.
- the actual values are applied to the scaffold control loop 8 via the connections a, b, c by the angle step sensors 4, 5, 6 and via the connection d.
- connection d of the scaffolding control loop 8 e.g. the speed values of the profiles to be rolled are pending.
- the setpoints for the scaffold control loop 8 are applied to it by a superimposed control loop 10.
- a control value is supplied to the control circuit 10 from a memory 11.
- the setpoint value stored in the memory 11 can represent, for example, the power consumption of the roll stand after tapping, but before the profile enters the next stand.
- the actual value is stored once in the memory 11 by the power meter 12 before the profile enters the next stand. After the rolling stock has entered the next stand, the actual value is applied to the control circuit 10 by the power meter 12, so that this regulates the stand in the profile mill to a power consumption that is close to the power consumption of an individual stand. For example, a minimal tension between the scaffolding is achieved.
- a target speed for the scaffold control circuit 8 can be tapped at the output of the control circuit 10.
- the circuit shown in FIG. 1 can be repeated for each frame of the section mill.
- a chock 13 can be seen in FIG.
- An axis 14 is attached to the chock 13.
- the vertical roller 15 is mounted on the axis 14.
- a hydraulic motor 16 is accommodated in the axis 14, on whose drive shaft the sun gear of a planetary gear 17 is seated.
- the axis 14 is closed by a control cover 18.
- a pulse generator 19 is also seated on the drive shaft of the hydraulic motor 16. The pulses are received via an optical fiber 20.
- a stationary light source can be attached to the axis 14, opposite the light guide, and the pulse generator disk can be provided with holes. However, there is also the possibility of throwing light onto the pulse generator disk via the light guide 20 and of guiding the light reflected back from reflection zones of the pulse transmitter disks outward again via the light guide 20.
- Both the pulse generator 19 and the light guide 20 are already components of the respective angle step transmitter 5, 6.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Universalgerüsten in einer kontinuierlich betriebenen Profilstraße, wobei die Drehzahl der angetriebenen Horizontalwalzen jedes Universalgerüstes einer Regelung unterworfen ist sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
- Das Walzen von Profilen im bekannten Universal-Walzverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem Vorprofil (dog bone) das Endprofil durch Walzen in zwei Walzspalten (Horizontal-Walzspalt und Vertikal-Walzsspalt) erzeugt wird. Dabei ist die Verlängerung der Profilteile während des Stiches nicht gleich.
- Es ist dabei feststellbar, daß sich die Drehzahlverhältnisse der beiden Walzenpaare zueinander während des Walzvorganges ändern. Dadurch ergeben sich Nachteile im Stofffluß während des Walzvorgangs; es kommt zu ungewollten, unkontrollierbar veränderlichen Querschnittsabnahmen im Profil zwischen den Walzenpaaren eines Universalgerüsts.
- Jede Anderung in der Anstellung eines Universalgerüsts bewirkt eine derartige Anderung der Drehzahlverhältnisse und damit Anderungen im Stofffluß. Auch Anderungen im Zug der Universalgerüste einer Profilstraße untereinander bewirken Anderungen der Drehzahlverhältnisse und somit auch Anderungen im Stofffluß. Aber auch die Beschleunigung der Horitzontalwalzen würden derartige Drehzahlverhältnis-Anderungen hervorrufen. Selbst Anderungen im zu walzenden Material bewirken Anderungen in den Drehzahlverhältnissen zwischen den Horizontal- und Vertikalwalzen.
- Die durch die Anderung der Drehzahlverhältnisse erfolgenden Stoffflußänderungen sind jedoch unerwünscht. Aus Gründen der Volumenkonstanz tritt im Querschnitt grundsätzliche ein Querfluß des Materials auf. Für ein maßhaltiges Endprodukt ist es jedoch unerläßlich, die Querschnittsabnahmen der Profilteile so zu wählen, daß zum einen ein Querfluß in der richtigen Richtung stattfindet und zum anderen der Querfluß ein möglichst geringes Ausmaß annimmt.
- Unterschiedliche Drehzahlen zwischen den horizontalen und vertikalen Walzen bzw. sich ändernde Drehzahlverhältnisse während eines Stichs würden zudem zu unterschiedlichen Längungen der Profilteile führen. Für ein maßhaltige Endprodukt und einen störungsfreien Walzablauf ist eine gleiche Verlängerung des linken und rechten Profilflanschs von Bedeutung. Eine ungleiche Verlängerung der Flansche führt zu einem Unterschied in den Drehzahl der linken und rechten Vertikalwalze.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alle die oben genannten Nachteile auszuräumen, um sehr maßhaltige Profile ohne Verwindungen bzw. innere Spannungen zu erhalten.
- Dazu wird vorgeschlagen, daß die Drehzahl der Vertikalwalzen mindestens eines Universalgerüstes regelbar ist. Während des Walzvorgangs soll die Drehzahl der schleppangetriebenen Vertikalwalzen mindestens eines Universalgerüsts der Profilstraße regelbar sein. Dadurch wird erreicht, daß die Drehzahl sowohl der Horizontalwalzen als auch die der Vertikalwalzen auf eine bestimmte Größe eingeregelt wird. Dadurch sind Drehzahlschwankungen zwischen den Horizontal-und Vertikalwalzen ausgeschlossen. Die durch Drehzahlschwankungen entstehenden unterschiedlichen Stoffflüsse sind damit ebenfalls ausgeschlossen.
- Es hat sich bewährt, auch die Drehzahl der Vertikalwalzen mindestens eines Universalgerüstes vor dem Anstich regelbar zu machen und damit die Drehzahl nicht nur der Horizontalwalze sondern auch der Vertikalwalze vor dem Anstich auf die Materialgeschwindigkeit einzuregeln.
- Von besonderer Bedeutung ist, daß die beiden Vertikalwalzen eines Universalgerüsts separat regelbar sind. Die Regelung der Vertikalwalzen-Drehzahl in Verbindung mit der Kenntnis des Kaliberraums, der Flanschbreite und unter Verwendung einer hydraulischen Anstellung bzw. eines Walzmomentes getrennt für jede Vertikalwalze ermöglicht eine Regelung des Massenflusses zur Sicherung des Geradeauslaufs des Profils und eine Einhaltung der Verlängerungsverhältnisse in den Profilteilen. Dies gilt insbesondere für die Walzung unsymmetrischer Profile zur Sicherung eines einwandfreien Geradeauslaufs bzw. einer gezielten Vorbiegung beim Walzen, um nach dem Kühlbett ein weitgehend gerades Profil zu erhalten bzw. einer Biegung des Profils durch Vorbiegung entgegenzuwirken.
- Nachahmenswert ist, daß die Horizontalwalzen-Regelung und die Vertikalwalzen-regelung jedes Universalgerüsts gegenseitig zur Einstellung einer optimalen Fließscheide beeinflußbar sind. Dabei besteht die Möglichkeit, die Führungs- bzw. Sollgröße beider Regelkreise gemeinsam vorzugeben oder aber auch eine aus einem Regelkreis einer Walzenart (Vertikalwalzen bzw. Horizontalwalzen) entnommene Größe als Führungs-Soll- und/oder Störgröße dem oder den Regelkreisen der anderen Walzenart vorzugeben. Dabei ist es zweckmäßig, um die Fließscheide optimal einstellen zu können, die abgegebene Sollgröße mit einem einstellbaren, walzprogrammabhänbgigen Faktor zu multiplizieren.
- Sehr gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Regelvorrichtungen der Universalgerüste gegenseitig zur Einregelung optimaler Zugverhältnisse zwischen den Gerüsten der Straße beeinflußbar sind. Dabei ist es sinnvoll, daß mindestens ein Universalgerüst vorzugsweise jedoch mehrere oder alle Universalgerüste einer Trägerstraße geregelt werden. Derartige Regelungen können dazu benutzt werden, optimale Lagen der Fließscheide und damit eine optimale Einstellung des Querflusses innerhalb des Walzgutes während des Walzens einszustellen. Andererseits kann eine solche Regelung auch benutzt werden, optimale Zugverhältnisse zwischen den Gerüsten bspw. für eine Minimalzug-Regelung einzuführen, wobei zweckmäßigerweise ein Gerüst der Trägerstraße als Führungsgerüst ausgewählt wird, welches nicht der Regelung unterworfen ist. Bei der Regelung optimaler Fließscheiden kann es sich als zweckmäßig erweisen, das letzte, das Kaliber bestimmende Gerüst, nicht oder nur eingeschränkt zu regeln und auch der oder die ersten Stiche von der Regelung auszusparen bzw. nur bedingt in die Regelung einzubeziehen. Es empfiehlt, daß mindestens einer der Vertikalwalzen eines Universalgerüstes ein Drehzahlaufnehmer zugeordnet ist, daß der Drehzahlaufnehmer als Istwertgeber eines Regelkreises fungiert und daß dem Regelkreis der Drehzahl-Sollwert manuell bzw. aus einem Speicher und/oder aus dem Regelkreis einer anderen Walze des gleichen Gerüsts vorgebbar ist. Vorteilhaft ist, wenn der Regelkreis während des Walzvorgangs vorzugsweise auf die Anstellvorrichtung für die Vertikalwalzen arbeitet. Es besteht jedoch die Möglichkeit, den Regelkreis auch auf die Antriebe der Vertikalwalzen arbeiten zu lassen. Weitere besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung ergeben sich aus den weiterbildenden Erfindungsmerkmalen nach den Ansprüchen 11 bis 14.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen
- Figur 1 ein Blockschaltbild, dem die Regelkreise für eine Profilstraße entnehmbar sind und
- Figur 2 den Einbau eines digitalen Winkelschrittgebers in eine Vertikalwalze.
- Der Fig. 1 ist ein Regelkreis 1 für die Horizontalwalze eines nicht gezeigten Universalgerüstes, ein Regelkreis 2 für eine Vertikalwalze und ein Regelkreis 3 für die zweite Vertikalwalze eines nicht gezeigten Universalgerüstes zu entnehmen. Die Ausgänge x, y, z der Regelkreise 1, 2, 3 wirken auf die nicht gezeigte Antriebe bzw. Anstellvorrichtungen der Horizontal- bzw. Vertikalwalzen.
- Den Regelkreisen 1, 2, 3 werden von an den jeweiligen Walzen angeordneten, digitalen Winkelschrittgebern 4, 5, 6 die jeweiligen Istwerte der Drehzahl aufgeschaltet. Die Solldrehzahl für die Regelkreise 1, 2, 3 werden dem Multiplikator 7 entnommen. Im Multiplikator 7 wird der von einem Ge rüst-Regelkreis 8 ausgehende Drehzahl-Sollwert für jeden Regelkreis 1, 2, 3 mit einem in einem Speicher 9 abgelegten Faktor multipliziert. Dabei können die Faktoren für die Regelkreise 1, 2, 3 gleich sein. In der Regel werden jedoch zumindest die Faktoren für die Horizontalwalzen-Regelkreise und für die beiden Vertikalwalzen-Regelkreise unterschiedlich sein. Das schließt jedoch nicht aus, daß auch die Faktoren für die beiden Vertikal-Regelkreise unterschiedlich sein können.
- Dem Gerüst-Regelkreis 8 werden die Istwerte über die Anschlüsse a, b, c von den Winkelschrittgebern 4, 5, 6 sowie über den Anschluß d aufgeschaltet. Am Anschluß d des Gerüst-Regelkreises 8 können z.B. die Geschwindigkeitswerte der zu walzenden Profile anstehen. Die Sollwerte für den Gerüstregelkreis 8 werden diesem von einem überlagerten Regelkreis 10 aufgeschaltet.
- Dem Regelkreis 10 wird aus einem Speicher 11 ein Sollwert zugeführt. Der im Speicher 11 abgelegte Sollwert kann z.B. die Leistungsaufnahme des Walzgerüstes nach dem Anstich, jedoch vor dem Einlauf des Profils in das nächste Gerüste repräsentieren. Vom Leistungsmesser 12 wird der Istwert vor Einlauf des Profils in das nächste Gerüst einmal im Speicher 11 abgelegt. Nach Einlauf des Walzgutes in das nächste Gerüst wird der Istwert vom Leistungsmesser 12 dem Regelkreis 10 aufgeschaltet, so daß dieser das Gerüst in der Profilstraße auf eine Leistungsaufnahme einregelt, die nahe bei der Leistungsaufnahme eines einzelnen Gerüstes liegt. Damit wird z.B. ein minimaler Zug zwischen den Gerüsten erreicht. Am Ausgang des Regelkreises 10 kann eine Soll-Drehzahl für den Gerüst-Regelkreis 8 abgegriffen werden.
- Die in Fig, 1 gezeigte Schaltung kann sich für jedes Gerüst der Profilstraße wiederholen.
- In Fig. 2 ist ein Einbaustück 13 zu erkennen. Am Einbaustück 13 ist eine Achse 14 befestigt. Auf der Achse 14 ist die Vertikalwalze 15 gelagert. In der Achse 14 ist ein Hydraulikmotor 16 untergebracht, auf dessen Antriebswelle das Sonnenrad eines Planetengetriebes 17 sitzt. Die Achse 14 ist über einen Steuerdeckel 18 abgeschlossen. Auf der Antriebswelle des Hydraulikmotors 16 sitzt weiterhin ein Impulsgeber 19. Uber einen Lichtleiter 20 werden die Impulse aufgenommen. Dabei kann an der Achse 14, gegenüber dem Lichtleiter eine stationäre Lichtquelle angebracht und die Impulsgeberscheibe mit Löchern versehen sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, Licht über den Lichtleiter 20 auf die Impulsgeberscheibe zu werfen und das von Reflektionszonen der Impulsgeberscheiben zurückgeworfene Licht wieder über den Lichtleiter 20 nach außen zu leiten. Sowohl der Impulsgeber 19 als auch der Lichtleiter 20 sind bereits Bestandteile der jeweiligen Winkelschrittgeber 5, 6.
-
- 1 H-Regelkreis
- 2 V-Regelkreis
- 3 V-Regelkreis
- 4 H-Winkelschrittgeber
- 5 V-Winkelschrittgeber
- 6 V-Winkelschrittgeber
- 7 Multiplikator
- 8 Gerüst-Regelkreis
- 9 Speicher
- 10 Regelkreis
- 11 Speicher
- 12 Leistungsmesser
- 13 Einbaustück
- 14 Achse
- 15 Vertikalwalze
- 16 Hydraulikmotor
- 17 Planetengetriebe
- 18 Steuerdeckel
- 19 Impulsgeber
- 20 Lichtleiter
Claims (14)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehzahl der Vertikalwalzen (15) mindestens eines Universalgerüstes regelbar (2, 3) ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die sich einstellende Drehzahl der während des Walzvorgangs schleppangetriebenen Vertikalwalzen (15) mindestens eines Universalgerüstes regelbar (2, 3) ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehzahl der Vertikalwalzen (15) mindestens eines Universalgerüsts vor dem Anstich regelbar (2, 3) ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Vertikalwalzen (15) eines Universalgerüstes separat (2 und 3) regelbar sind.
dadurch gekennzeichent,
daß die Horizontalwalzen-regelung (1) und die Vertikalwalzen-Regelung (2, 3) jedes Universalgerüsts gegenseitig zur Einstellung einer optimalen Fließscheide beeinflußbar (8) sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelvorrichtrungen (1, 2, 3, 8) der Universalgerüste gegenseitig zur Einregelung optimaler Zugverhältnisse zwischen den Gerüsten der Straße beeinflußbar (10) sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein, vorzugsweise mehrere oder alle Universalgerüste einer Trägerstraße geregelt werden.
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens einer der Vertikalwalzen (15) eines Universalgerüsts ein Drehzahlaufnehmer (19) zugeordnet ist, daß der Drehzahlaufnehmer (19) als Istwertgeber eines Regelkreises (2 oder 3) fungiert und daß dem Regelkreis (2 oder 3) der Drehzahl-Sollwert manuell bzw. aus einem Speicher und/oder aus dem Regelkreis (8) einer anderen Walze des gleichen Gerüstes vorgebbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Regelkreis (2 oder 3) während des Walzvorgangs vorzugsweise auf die Anstellvorrichtungen für die Vertikalwalzen (15) arbeitet.
bei der den Vertikalwalzen ein Drehantrieb zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Regelkreis (2 oder 3) auf die Antriebe (16) der Vertikalwalzen (15) arbeitet.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehzahlaufnehmer (19) als mit einer Vertikalwalze (15) verbundener, insbesondere an einem Getriebe (17) für die Vertikalwalzen (15) angeflanschter Tachogenerator oder digitaler Winkelschrittgeber (19) ausgebildet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Regelkreis (2 oder 3) die Drehzahl der Horizontalwalzen des Universalgerüsts als Faktor (7) der Solldrehzahl aufschaltbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vertikalwalzen-Regelung (2, 3) und der Horizontalwalzen-Regelung (1) jedes Universalgerüsts eine Gerüstdrehzahl-Regelung (8) übergeordnet ist, über die die Drehzahlverhältnisse von Horizontalwalzen zu Vertikalwalzen einregelbar sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß den Gerüstdrehzahl-Regelkreisen (8) der Trägerstraße eine Regelvorrichtung (10) zur Walzzugregelung überlagert ist.
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