SE449246B - Anordning vid valsverk for styrning av valskraften mellan en arbetsvals och en bojningsinstellningsvals - Google Patents

Description

LD 10 15 20 25 30 35 449 246 2 mycket svår. Speciellt måste följande beaktas: Först och främst måste kraftkällorna kompensera för valsmantelns egenvikt. Inverkan av denna storhet kan vara olika stor beroende på gruppernas avstånd från valsmantel- ändarna och vara avhängig hur valsmanteln är lagrad vid ändarna och vid valsens mitt.

Dessutom måste kraftkällorna också upptaga egenvik- ten hos eventuella över böjningsinställningsvalsen anordnade motelement, exempelvis valsar eller band, och ofta även hos ytterligare valsar i en kalanderanordning, varvid olika tyngd- krafter verkar på olika avstånd från valsändarna. Hänsyn måste också tagas till eventuell bombering av motelementen.

Vad som verkligen måste styras är slutligen press- kraften (exv “medelpresskraften"), vars storlek bestämmes av beskickningsändamålen. Därvid måste beaktas att exempelvis vid pressning medelst valsanordningen icke endast en över banbredden (dvs över valsens hela längd) likformig bearbet- ning (tjockleksminskning) företagas utan mycket ofta utjämnas även av framförvarande maskiner åstadkomna ojämnheter i materialbanan. Detta betyder att maskinskötaren måste kunna styra kraftkällorna eller grupperna individuellt. Med "medel- presskraft" eller "medellinjekraft" menas medelvärdet för den kraft som verkar längs presspalten.

Det är känt att efterbilda ett valssystems uppbyggnad som en modell och tillföra denna styrsignaler, medelst vilka valssystemets kraftkällor kan påverkas. I detta sammanhang hänvisas till tysk Offenlegungsschrift 28 25 706. Styranord- ningen i denna skrift är relativt komplicerad och för varje särskild applikation erfordras en särskild modell.

Det är ett ändamål med uppfinningen att åstadkomma en anordning för styrning av ett valssystem av det i patent- kravets l ingress angivna slaget, medelst vilken, genom en enda inställning, medelpresskraften kan ändras och till varje grupp anpassade styrsignaler kan alstras, vilka uppfyller de ovan angivna villkoren. Anordningen är enkelt uppbyggd och kan utan större besvär anpassas till olika driftsvillkor.

Den inställda presskraften kan även användas som börvärdes- källa för en eventuellt förekommande styrslinga om under~drift lO l5 20 25 30 35 449 246 3 en individuell styrning är anordnad för de enskilda grupper- na, vilket beskrives i tysk Ûffenlegungsschrift 25 55 677.

Den enligt den föreliggande uppfinningen föreslagna lösningen av det uppställda problemet framgår av patentkra- vets l kännetecknande del. Det har överraskande visat sig att den enkla linjära relationen mellan den gemensamma styrsigna- len och de enskilda gruppstyrsignalerna är tillräcklig för att i förväg ange presskraften över hela valslängden. Det torde förstås att konstanterna ai och bi för de enskilda grup- perna är olika och kan lätt anpassas till andra applikationer.

De båda förutbestämda värdena för medelpresskraften - motsvarande två förutbestämda värden för den gemensamma styrsignalen x - väljer man i allmänhet så att arbetsområdet för varje valsanordning ligger mellan dessa båda värden, som sedan anger de undre och övre gränserna för medelpresskraft som skall pàföras. Detta är emellertid icke tvingande. Man kan i stället välja andra för varje användningsområde sär- skilda, signifikativa värden. Det visar sig sedan att den enk- la linjära relationen räcker för att även vid från dessa båda värden avvikande medelpresskrafter i huvudsak säkerställa mycket små profilavvikelser hos den valsade produkten.

Om x = O, motsvarande en medelpresskraft som är noll, blir yi = bi. Detta är fallet när kraftkällorna endast upp- tar egenvikten hos böjningsinställningsvëlsens valsmantel.

Ur detta villkor kan man bestämma konstanterna bi.

Fastställandet av konstanterna ai beror av valssyste- mets konstruktiva uppbyggnad. Som exempel skall det enklaste fallet av en valskombination med cylindrisk motvals och en böjningsinställningsvals beskrivas, där den senares mantel- lager är vertikalt rörliga i kulisser och motvalsen är be- lägen vertikalt ovanför inställningsvalsen. Vid medelpress- kraft, då kraftkällorna upptar valsmantelns egenvikt plus mot- valsens egenvikt (hänsyn tages icke till några motkraftkällor), varvid valsarna i stort sett icke är böjda, råder över vals- systemets totala axiella utsträckning lika förhållanden, vil- ket betyder att alla kraftkällor måste mottaga samma grupp- styrsignal, vilken kan beräknas eller fastställas genom expe- riment. Kurvorna för funktionerna y = a + b skär då alla sä 10 l5 20 25 30 35 449 246 4 varandra i den så definierade punkten. Ur båda punkter be- stämmes funktionen för alla gruppstyrsignaler. Med liknande överväganden bestämmes konstanterna ai även för andra vals- system.

Dct torde förstås att konstanterna ai kan ha minus- förtecken, dvs kan även vara negativa, vilket beskrives när- mare nedan.

För fackmannen framstår anordningens utförande med elektriska byggnadselement speciellt enkel eftersom de lin- jära funktionerna lätt kan realiseras med hjälp av motstånds- nät, varvid användningen av inställningsmotstånd möjliggör anpassning till de olika valssystemen. Även andra styrelement är tänkbara, exempelvis pneumatiska, mekaniska eller hydrau- liska. Dessutom kan maskinskötaren inkoppla "störstorheter" för de enskilda omvandlarna, för att genom förskjutning av arbetspunkten längs styrkurvan styra kraftkällorna (grupperna) i motsvarighet till valsresultatet, eller för att genom änd- ring endast av storheten bi påverka presskraften vid ifråga- varande kraftkälla eller grupp, varvid naturligtvis även en deformation av valsmanteln sker.

Därvid torde beaktas att åtminstone hydrauliska kraft- källor endast kan utöva tryckkrafter (= positiva krafter) men däremot icke dragkrafter (= negativa krafter) på valsmanteln.

Beroende på valssystemets uppbyggnad och även under vissa andra förutsättningar (exv vid bomberade motelement) eller om bredden för den för valsning avsedda materialbanan är betyd- ligt mindre än den axiella utsträckningen av den av kraft- källorna uppburna valsmanteln måste dock åtminstone en kraft- källa, som alstrar bestämda linjära medelkrafter nära värdet noll för stödkraften, arbeta. Styrningen i närheten av denna arbetspunkt, särskilt om maskinskötaren vill företaga korri- geringar, är emellertid allmänt besvärlig och är speciellt besvärlig om man på i och för sig känt sätt använder exempel- vis hydrostatiska, ventilstyrda kraftkällor.

I dessa fall är det speciellt fördelaktigt om i och för sig kända motkraftkällor anordnas, som styres på samma sätt som kraftkällorna. Ett ytterligare skäl som talar för an- vändning av motkraftkällor är att, när lO l5 20 25 30 35 449 246 5 böjningsinställningsvalsens .mantel drivs med högre varvtal och/eller mindre presskraft, en stabil och vibrationsfri gång erhålles.

Den resulterande stödkraften på valsmanteln fås genom överlagring av kraftkällors och motkraftkällors verkan, så att man valfritt kan underskrida en "minsta storlek" bil för kraftkällan om en motkraftkälla med konstanten biz kan mot- verka denna.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare under hänvisning till ritninganna, på vilka fig. la schematiskt visar ett utförande av en av böj- ningsinställningsvals och motvals bestående valsanordning vid en första, förutbestämd medellinjekraft, fig. lb visar anordningen enligt fig.la vid ett andra belastningsfall, fig. lc visar anordningen enligt fig. la vid ett tredje be- lastningsfall, fig. 2 schematiskt visar styranordningen enligt upp- finningen för valsanordningen enligt fig. la ~ c, fig. 3 visar ett första styrkurvediagram för ett av kraftkälla (eller kraftkällegrupP) och motkraftkälla (eller motkraftkällegrupp) bestående kraftkällesystem, fig. 4 visar ett andra diagram för ett annat system, och fig. 5 och 6 visar ytterligare diagram.

I fig. la - lc visas schematiskt en cylindrisk mot- trycksvals 10 med ändlagertappar l2 lagrade i lagerbockar 14, en mantel 16 på en böjningsinställningsvals, vilken är anord- nad vertikalt under motvalsen 10 och uppbäres av en ram 18, som är stationärt anbragt vid sina ändar, och som riktnings- pilar betecknade kraftkällor 20 och motkraftkällor 22. Defor- mationen av den visade anordningen är väsentligt överdriven i de olika belastningsfallen. Längden av de olika "kraftkälle- pilarna" motsvarar icke heller storleken av den av ifråga- varande källa påförda kraften, som skall vara proportionell mot tillhörande gruppstyrsignal, eftersom de för den elastiska deformationen av valsmanteln erforderliga krafterna icke fram- går av figurerna. 10 15 20 25 30 35 449 246 6 Fig. la visar det fall när medellinjekraften är noll, varvid motvalsens 10 vikt enbart upptas av dennas lager.

Kraftkällorna 20 och motkraftkällorna 22 skall uppbära vals- mantelns 16 vikt och dessutom elastiskt deformera denna för anpassning till motvalsens nedhängning. Ramen 18 är på mot- svarande sätt böjd uppåt.

Fig. lb visar det fall när den förutbestämda medel- linjekraften är så stor att motvalsens 10 och valsmantelns 16 egenvikt kompenseras av kraft- och motkraftkällorna. Motval- sen 10 "flyter" i sina lager och valsmanteln 16 deformeras icke elastiskt. Ramen 18 är nu något nedböjd i en riktning motsatt den i fig. la visade.

Fig. lc visar slutligen det fall när medellinjekraften är maximal. Ramen 18 är starkt nedböjd och kraftkällorna i den mellersta gruppen kraftkällor måste ges en maximal styr- signal.

Som omnämnts ovan är de visade "kraftkällepilarnas" längder icke proportionella mot de påförda krafterna ochheller icke proportionella mot de använda styrsignalerna. Dettagäller i varje fall för fallen enligt fig. la och lc och generellt för alla fall som avviker från fig. lb. Det är nämligen av underordnad betydelse om valsmantelns 16 egenvikt per längd- enhet är avsevärt mycket lägre än motvalsens 10. Även mot- ståndsmomenten är olika stora, vilket medför att valsmantelns mitt i fallet enligt fig. la elastiskt måste deformeras nedåt medan i fallet enligt fig. lc samma sak gäller för valsman- telns 16 ändar. Till följd härav utgås från att, för kraft- källorna 20 i grupperna intill valsändarna, tilltagande medel- prosskrafter tillordnas avtagande styrsignaler, vilket bety- der att styrkurvan faller, ibland tills den når ett negativt värde. För den mellersta gruppen kraftkällor erhålles däremot en stigande styrkurva.

Man inser också att motkraftkällor i själva verket en- dast behöver vara anordnade i mitten eller vid ändarna av valsmanteln 16. Detta gäller dock endast för det här åskådlig- gjorda, enkla utförandet av valsanordningen, och antaletkraft- källor och motkraftkällor och deras anordnande bestämmas av annrdningens uppbyggnad. 10 15 20 25 30 35 449 246 7 Det bör påpekas att vid andra valssystem andra ut- föranden kan användas. Uppfinningen är nämligen icke endast användbar i det fall böjningsinställningsvalsen samverkar med en cylindrisk motvals, utan i stället för en motvals kan ett band, en duk eller t o m en för valsning avsedd yta, en för- tätad botten eller ett banskikt, användas.

I fig. 2 visas schematiskt ett blockschema för en styranordning för en valsanordning enligt fig. la - lc. Det antages att kraftkällorna, på i och för sig känt sätt, utgöres av hydrostatiska stödlager, som alstrar en mot medietrycket proportionell stödkraft.

Ett inställningsorgan 30 medger inställning av en medelpresskraft, exempelvis i form av en mot den önskade kraf- ten proportionell spänning eller ström i en ledning 32 och 34b, ......34n, som omvandlar den gemensamma styrsignalen Ä enligt betecknas Ä. Med denna storhet påverkas omvandlare 34a, formeln 1 = ax + b till gruppstyrsignaler ya, yb,......yn.

För detta ändamål innehåller omformarna motsvarande motstånds- nät. Det bör betonas att de här på avstånd från varandra visa- de omvandlarna kan sammanföras till en matriskoppling.

För maskinskötaren finns ett ytterligare inställnings- organ 36 med lika många inställningselement som det finns en- skilt styrbara grupper av kraftkällor eller motkraftkällor.

Utsignalerna från dessa inställningsorgan föres åtskilda till de enskilda omvandlarna 34 för att i zoner förändra presskraf- ten så att den avviker från den gemensamma, förutbestämda medelpresskraften.

De sålunda alstrade utsignalerna y från omvandlarna 34 påföres ledningarna 38a, 38b,......,38n och utgör grupp- styrsignaler för inställningsorgan 40a, 40b,.....,40n. I det visade utförandet användes hydrostatiska stödlager som kraft- källor, vid vilka den alstrade stödkraften är proportionell mot ett hydraulmedietryck, som påverkar dessa. Inställninge- organen utgöras därför av tryckreglerventiler, vars ingångar 42a,.....,42n är anslutna till maximitrycket i en försörj- ningsledning 44 och som i enlighet med till ventilerna förda, elektriska styrsignaler påverkar utgangsledningar 46a,..... 46n med ett motsvarande reducerat tryck. Dessa 10 A15 20 25 30 35 449 246 8 utgångsledningar är anslutna till de enskilda kraftkällorna i de sammanförda grupperna. I det visade utföringsexemplet är till utgångsledningen 46a anslutna två intill varandra be- lägna kraftkällor, till utgångsledningen 46b de båda till- hörande motkraftkällorna, etc. Själva kraftkällorna visas icke på ritningarna. Dessa kraftkällor och tryckreglerventi- lerna kan exempelvis vara utförda på det i den amerikanska patentskriften 3 802 044 visade sättet.

I fig. 3 visas omvandlarnas 34a och 34b styrkurve- förlopp. Då gruppstyrsignalerna yb minskar medellinjekraften (här behandlas styrsignaler för en motkraftkällegrupp) påföres dessa negativt. Den resulterande kurvan yr motsvarar då för- loppet för den i valsspalten i området för denna kraftkälle- grupp verkande presskraften. Man inser att storheten yr för- löper inom ett område xk mellan två med abskissan parallella linjer yo, -yo, men att de båda kurvorna ya och yb inom arbetsområdet från xl till X2 förblir utanför detta område.

Detta är önskvärt, vilket redan omnämnts, eftersom området mellan linjerna yo, -yo motsvarar det vari tryckreglerventi- lerna är svårstyrda och lika fullt måste ett visst spelrum finnas för korrigeringar gjorda av maskinskötaren.

I fig. 4 visas ytterligare ett diagram för två styr- omvandlare, vars utsignaler överförs till en kraftkälla resp en denna tillordnad motkraftkälla. Man inser att den resulte- rande styrkurvan yr här kan förlöpa genom området via press- kraften noll till negativa värden trots att varken kraft- källan (kurvan ya) eller motkraftkällan (yb) behöver styras in i området för de låga absolutvärdena.

Av fig. 5 och 6 framgår hur ändringen av motelemen- tets form kan inverka på styromvandlarnas funktion. Som exem- pel utgås ännu en gång från det i fig. la - lc visade fallet.

Som omnämnts ovan skär alla kurvorna varandra i en enda punkt, och här visas endast tre av dessa kurvor, nämligen KR för en ändgrupp, KZ för en mellangrupp mellan valsens ände och mitt och KM för en mellangrupp kraftkällor.

I stället för styrstorheten "x" anges här "medellinje- kraft" då i själva verket styrstorheten skall ange medellinje- kraften, och i stället för styrutsignalen "y" anges här"tryck" n 10 15 20 25 30 449 245 9 eftersom anordningen utgöres av hydrostatiska kraftkällor, för vilka den alstrade kraften är proportionell mot det alst- rade trycket.

Fig. 5 hänför sig även till den i fig. la - lc visade anordningen, och det framgår av figuren att skärningspunkten ligger vid förhållandevis små tryckvärden. Mot större linje- krafter löper kurvorna därför avsevärt från varandra. Det möjliga maximaltrycket är emellertid begränsat av systemet, och såväl hållfasthets- som kostnadsaspekter har därvid be- tydelse. Särskilt för mittengruppen är därför den uppnåeliga linjekraften begränsad till kurvans KM arbetspunkt npmaxn' Ersätter man den cylindriska motvalsen med en.posi- tivt bomberad (dvs konvex) motvals så ligger skärningspunkten enligt fig. 6 vid högre värden för tryck och medellinjekraft (nämligen precis där genom "bomberingslinjekraftens" inverkan motvalsens bombering kompenseras genom kraftkällornas inver- kan och en rätlinjig arbetsspalt uppträder). Det omvända gäller för konkavt bomberade motvalsar. Man kan enkelt visa att kurvans stigning (under i övrigt samma betingelser) hål- les oförändrad. Det önskade resultatet är att det högstatill- låtna trycket pmax uppnås i valsspalten först vid en väsent- ligt större medellinjekraft. För maskininställaren återstår endast uppgiften att på nytt inställa konstanterna bi, vars storlek kan beräknas eller fastställas experimentellt.

Den övre gränsen x för den uppnåeliga linjekraften ligger alltså vid den bombïïïde motvalsen högre än vid den cylindriska motvalsen. Å andra sidan finns emellertid även en undre tryckgräns pmin, som vid den senare icke underskrides men väl vid den bomberade motvalsen enligt fig. 6. I enlig- het därmed definieras också en undre styrområdesgräns för linjekraften vid xmin. i samband med fig. 4. Egenviktslinjekraften X Denna gräns pmin har redan beskrivits E resp bombe- ringslinjekraften XB har även inritats i fig. 5 och 6.

Claims (3)

10 15 20 25 449 246 PATENTKRAV 10

1. Anordning vid valsverk för styrning av valskraften mellan en arbetsvals och en böjningsinställningsvals, vars valsmantel är anpressbar mot arbetsvalsen i hela dess längd eller en eller flera delar därav medelst i axelriktningen fördelade och av en bärare uppburna kraftkällor, varvid grupper av kraftkällor är åtskilt styrbara medelst enskilt inställbara styrorgan, och var- vid en styrorganen förkopplad gemensam inställningsanordning är anordnad för valskraften, k ä n n e t e c k n a d av att styr- organen uppvisar funktionsgivare (34a.....n), medelst vilka en av den gemensamma inställningsanordningen (30) alstrad, gemensam valskraftbörsignal g enligt formeln yi = a.x + b är omvand- lingsbara till mot kraften proportionella gruppinställningssigna- ler y (Y1, Y2,....., Yn), varvid ai, bi över det önskade vals- kraftområdet utgöres av konstanter, som är dimensionerade så att, vid två förutbestämda medelvalskraftsvärden, en valsad produkt över sin bredd uppvisar minimala avvikelser från sin börtjockkki

2. Anordning enligt patentkravet 1, varvid elektriska styr- signaler användes, k ä n n e t e c k n a d av att funktions- givarna (34a.....n) innefattar motståndsnät.

3. Anordning enligt patentkravet 1 eller 2 för styrning av valskraften vid en böjningsinställningsvals, som förutom kraft- källorna, som verkar i riktning mot arbetsvalsen, även innefat- tar av bäraren uppburna motkraftkällor, som verkar i huvudsak i motsatt riktning mot kraftkällorna för att åstadkomma en för be- skickningsändamâl gynnsam böjningslinje för böjningsinställnings- valsens valsmantel, k ä n n e t e c k n a d av att även mot- kraftkällornas gruppstyrsignaler via likartade funktionsgivare härledes ur den gemensamma valskraftbörsignalen 5.