DE1527761B2 - Einrichtung für den betriebsmäßigen Ausgleich der Änderung der Balligkeit von Arbeitswalzen einer Walzenstraße - Google Patents

Description

Durch entsprechende Programmierung des Rechners 20 läßt sich die für die Herstellung eines im wesentlichen maßgerechten Ausgangsproduktes erforderliche Steuerung erzielen. Mit Hilfe des Rechners kann der Gesamtbetrieb der Walzenstraße 10 gesteuert werden, einschließlich der Steuerung der Walzgeschwindigkeit über die Signalleitungen 24. Auch die bereits erwähnte Bandzugregelung und weitere gegebenenfalls vorgesehene Regelungen oder Steuerungen kann der Rechner übernehmen.

Zur Erzielung der gewünschten Ausgangssignale können dem Rechnereingang zusätzlich zu den Ausgangsdicken-Signalen weitere, von den zu Beginn des Walzvorganges veränderlichen Größen abgeleitete Signale eingegeben werden, beispielsweise von der Motordrehzahl abgeleitete Signale über die Signalleitungen 26. Das Ausgangssignal des Rechners 20 kann auch in Abhängigkeit von einer Dateneingabevorrichtung, beispielsweise einem handelsüblichen Lochstreifenlesegerät 38, oder in Abhängigkeit von einer Handeingabeeinrichtung 40 gesteuert werden, mit deren Hilfe die Eigenschaften des jeweils zu walzenden Bandes eingegeben werden können. Gegebenenfalls können auch vorgesehene Betriebsunterbrechungen im Rechner 20 programmiert werden. Die Anfangsdaten für das gesamte Rechnerprogramm können Dicke, Länge, Temperatur, Breite (die unmittelbar die Walzendurchbiegung bestimmt) und die Art des Werkstoffes des zu walzenden Werkstückes umfassen.

Die Walzenballigkeit als die Balligkeit des Bandes bestimmter Faktor ist im Rechnerprogramm enthalten. Flachgewalztes Walzgut kann daher mit gewünschter Dicke und Balligkeit hergestellt werden. In dem Ausmaß, in dem sich die Balligkeit der Arbeitswalzen 12 in jedem Walzgerüst ändert, kann die Walzenanstellvorrichtung durch den Rechner über die Stellsignalleitung 28 zur Justierung der Anstellung und Einstellung der Arbeitswalzen im Sinne der erforderlichen Bandballigkeit betätigt werden.

In F i g. 2 sind die Arbeits- und Stützwalzen in größerem Maßstab dargestellt. Der Durchmesser D₀ in der Mitte der Arbeitswalzen 12 ist größer als der Durchmesser D_e an den Enden der Walzen. Die Walzkraft F wird durch die Stützwalzen 14 auf die Arbeitswalzen 12 übertragen. Dabei wirkt die Hälfte der gesamten Walzkraft an jedem Ende der Stützwalzen 14 und die Gesamtwalzkraft wird über die Berührungsfläche zwischen den Arbeitswalzen 12 und den Stützwalzen 14 auf die Arbeitswalzen 12 übertragen.

Die ursprüngliche Walzenballigkeit vor dem Einsetzen der Arbeitswalzen ist genau bekannt.

Zur betriebsmäßigen Messung der Balligkeit der Arbeitswalzen wird die Gesamtwalzkraft bei »negativem« Walzspalt gemessen, d. h. die Arbeitswalzen werden zunächst zur Berührung gebracht, dann wird die Anstellvorrichtung im gleichen Sinne betätigt und die dabei entstehende Kraft gemessen.

Die Werte der Walzkraft F und des »negativen« Walzspaltes X werden abgenommen, wenn sich kein Walzgut zwischen den Arbeitswalzen 12 befindet. Diese Werte ergeben also eine Dehnungskennlinie des Walzgerüstes. Als Beispiel sind in Fig.3 Dehnungskennlinien eines Gerüstes einer 3,4-Meter-Grobblechstraße dargestellt.

Die Messung der Walzenballigkeit wird zunächst mit neuen Arbeitswalzen 12 durchgeführt. Daraus ergibt sich beispielsweise die in F i g. 3 dargestellte Kennlinie 42. Die Walzkraft und der Walzspalt sind durch entsprechende Signale auf den Leitungen 30 und 32 bestimmt. Der Nullpunkt der Kennlinie ist durch die Berührung der Arbeitswalzen festgelegt Die Walzkraft F wächst mit zunehmend »negativem« Walzspalt nichtlinear an, bis das Spiel in den Anstellspindeln und im Gerüst aufgehoben ist. Vom Punkt 46 an wird dann das Verhältnis zwischen Walzkraft und Walzspalt konstant. Bei dieser Anfangsmessung wird die Walzkraft bis zu einem willkürlich gewählten Wert,

ίο beispielsweise 1000 Tonnen (Bezugszeichen 48) erhöht. Der zugehörige Walzspalt ist in Fig.3 mit —2,5mm angegeben.

Bei gradlinigem Verlauf würde die Kennlinie, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt, die X-Achse bei Punkt 57 schneiden. Der Abstand Xsi ist durch verschiedene Größen bestimmt, beispielsweise das Spiel in den Anstellspindeln und im Gerüst sowie die unterschiedliche Durchbiegung der Arbeits- und Stützwalzen. Der Veränderung im nichtlinearen Teil dieser Kennlinie ist im wesentlichen die Basis zur Bestimmung der Balligkeitsänderung.

Nach Inbetriebnahme der Arbeitswalzen 12 kann die Dehnungskennlinie in gewissen Zeitabständen neu bestimmt und daraus die Änderung der Walzenballigkeit ermittelt werden. Diese Messung kann schnell zwischen den Walzschritten durchgeführt werden. Beispielsweise wird eine neue Messung nach zwei Betriebsstunden oder dann, wenn anzunehmen ist, daß sich die Arbeitswalzenballigkeit beispielsweise als Ergebnis unterschiedlicher Walztemperatur erhöht hat, durchgeführt und so eine neue Dehnungskennlinie 50 ermittelt. Dabei ergibt sich, wenn die Walzkraft den gewählten Wert von 1000 Tonnen erreicht (Bezugszeichen 52), der Walzspalt Λ52 zu - 2,75 mm. Die Änderung des Walzspaltes ergibt sich zu

AX= xm - X₅₂ = - 2,5 - (- 2,75) = 0,25 mm.

Andererseits ist die Änderung der Walzenballigkeit gegeben durch:

(Dc-

denn es kann als sicher angenommen werden, daß die nach dem beschriebenen Verfahren bestimmte Gesamtänderung der Walzenballigkeit angenähert gleich auf die beiden Arbeitswalzen 12 verteilt ist

Zu einem späteren Zeitpunkt während des Betriebes, wenn anzunehmen ist, daß die Arbeitswalzenballigkeit infolge der Abnutzung abgenommen hat, kann eine weitere Messung zur Bestimmung der Dehnungskennlinie vorgenommen werden (Bezugszeichen 54). Wenn die Walzkraft den gewählten Wert von 1000 Tonnen erreicht (Bezugszeichen 56), wird der zugehörige Walzspalt x» erfaßt und ergibt in diesem Falle —2,25 mm. Dann beträgt die Änderung der Walzenballigkeit

V₂ ■ [-2,5-(-2,25)]= -0,125mm.

Das Minuszeichen zeigt eine Abnahme der Walzenballigkeit von dem ursprünglichen Wert an.

Die Balligkeitsmessung kann beliebig oft während des Betriebes der Walzenstraße durchgeführt werden. Sie läßt sich auch von Hand durchführen und die Ergebnisse können vom Walzwerker in einer nicht rechnergesteuerten Walzenstraße zur Justierung der Anstellung ausgewertet werden, so daß die gewünschte Bandballigkeit aufrechterhalten werden kann, wenn sich die Walzenballigkeit während des Walzbetriebes ändert. Die Meßergebnisse können ferner zum Betrieb einer

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analogen Regelungseinrichtung zur Korrektur der Anstellung ausgewertet werden.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 kann der Rechner 20 so programmiert werden, daß er die Balligkeitsmessungen an den einzelnen Walzgerüsten und zu verschiedenen Zeiten während des Walzbetriebes durchführt Die dabei erfaßten Werte der Dehnungskennlinie werden im Rechner gespeichert. Wenn die Änderung der Walzenballigkeit für jedes Gerüst, wie oben beschrieben, bestimmt ist, steht ein neuer Walzenballigkeitsparameter zur Verfügung, so daß die vom Rechner zu liefernden Werte für die einzelnen Walzgerüste auf den neuesten Stand gebracht werden können. Der Rechner 20 gibt dabei die Anstellvorrichtung 18 über die Signalleitung 28 einen Sollwert derart vor, daß die Änderung der Walzenballigkeit kompensiert wird. Der Rechner 20 kann hierzu beispielsweise ein Programm enthalten, das die folgende, für jedes Walzgerüst verwendete Gleichung einschließt:

F=0ds · h+kr) · Fr.

Darin bedeuten

h Anfangsdicke des Bandes
As gewünschte prozentuale Balligkeit des Bandes
k_r durch Messung ermittelte Walzenballigkeit
F_r Federwert für die Walzendurchbiegung.

F erforderliche Kraft zur Erzeugung einer Walzendurchbiegung, die ausreicht, die Walzenballigkeit zu beseitigen und zusätzlich die gewünschte Balligkeit des Bandes zu erzielen.

Der für jedes Walzgerüst ermittelte Wert k_r ruft Änderungen des Walzkraftsollwertes an dem entsprechenden Walzgerüst hervor. Zur Verstellung der Walzkraft und zur rechnergeführten Kompensation der

ίο Balligkeitsänderungen wird die Anstellung geändert. Insgesamt gesehen schreibt der Rechner 20 den jeweiligen Stichplan für die aufeinanderfolgenden Walzgerüste in Übereinstimmung mit den Eingangseigenschaften des Werkstückes vor und steuert die Dickenabnahme an jedem Walzgerüst, so daß im wesentlichen die gewünschte Ausgangsdicke erzielt wird, während die Bandballigkeit an den verschiedenen Walzgerüsten gleichmäßig aufrechterhalten bleibt und so ein maßgerechtes Ausgangsprodukt erzielt wird.

Die Dehnungskonstante des Walzgerüstes kann sich infolge der Abnutzung der Stützwalzen 14 ändern. Da die Stützwalzen eine Lebensdauer von einer Woche oder mehr haben, kann als sicher angenommen werden, daß die Abnahme der Dehnungskonstante über die verhältnismäßig kurze Zeit, in der die vergleichenden Messungen für die Arbeitswalzen durchgeführt werden, im wesentlichen konstant ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung für den betriebsmäßigen Ausgleich der Änderung der Balligkeit von Arbeitswalzen einer durch einen Rechner gesteuerten Walzenstraße, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens je ein Punkt der von der Balligkeit der Arbeitswalzen abhängigen Dehnungskennlinie des Walzgerüstes dadurch aufgenommen wird, daß in einer ersten Messung nach dem Einsetzen eines neuen Arbeitswalzenpaares und in mindestens einer zweiten Messung nach einer vorgegebenen Betriebsdauer jeweils in art sich bekannter Weise die Anstellung bei leerem Walzspalt bis zu einer willkürlich gewählten, für beide Messungen gleich großen Walzkraft verfahren und der der Balligkeit entsprechende Meßwert als Parameter der Dehnungskennlinie dem Rechner zur betriebsmäßigen Korrektur des Anstellungssollwertes eingegeben wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Rechner die Messung der Dehnungskennlinienpunkte periodisch ausgelöst wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für die Mehrständer-Walzenstraße, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Rechner die Balligkeitsänderung für jedes Gerüst einzeln erfaßt wird.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für den betriebsmäßigen Ausgleich der Änderung der Balligkeit von Arbeitswalzen einer durch einen Rechner gesteuerten Walzenstraße.

Eine derartige Einrichtung ist aus der US-PS 32 48 916 bekannt. Zum Ausgleich einer Änderung der Walzenballigkeit wird in das Programm für den Rechner ein Korrekturfaktor eingeführt, der aus einer auf Grund visueller Beobachtung bestehender Unebenheiten empirisch ermittelten Gleichung abgeleitet ist. Da der Korrekturfaktor lediglich einen Schätzwert darstellt, kann mit dieser Einrichtung kein einwandfreier Ausgleich von Änderungen der Walzenballigkeit erzielt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, betriebsbedingte Änderungen der Walzenballigkeit zu erfassen und durch entsprechende Änderungen der Anstellung zu kompensieren.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens je ein Punkt der von der Balligkeit der Arbeitswalzen abhängigen Dehnungskennlinie des Walzgerüstes dadurch aufgenommen wird, daß in einer ersten Messung nach dem Einsetzen eines neuen Arbeitswalzenpaares und in mindestens einer zweiten Messung nach einer vorgegebenen Betriebsdauer jeweils in an sich bekannter Weise die Anstellung bei leerem Walzspalt bis zu einer willkürlich gewählten, für beide Messungen gleich großen Walzkraft verfahren und der der Balligkeit entsprechende Meßwert als Parameter der Dehnungskennlinie dem Rechner zur betriebsmäßigen Korrektur des Anstellungssollwertes eingegeben wird.

Mit der damit beanspruchten Maßnahme wird erreicht, daß die betriebsbedingten Änderungen der Balligkeit der Walzen meßtechnisch erfaßt und durch entsprechende Änderungen der Walzenanstellung in ihrer Auswirkung auf die Balligkeit des gewalzten Bandes kompensiert werden.
Vorteilhafterweise wird durch den Rechner die Balligkeitsänderung für jedes Gerüst einzeln erfaßt.

Aus der DE-PS 9 59 996 ist zwar eine Einrichtung bekannt, durch die Änderungen der Dehnungskennlinie eines Walzgerüstes, die auf Änderungen der Härte, die Elastizität und/oder der Abmessungen des einlaufenden

ίο Walzgutes zurückzuführen sind, berücksichtigt werden. Zu diesem Zweck wird bei einer Änderung der Kennlinie der Walzdruck und der Walzspalt um einen Faktor vergrößert bzw. verkleinert, der um 2 bis 8% größer als die jeweilige, die Anstellung bestimmende Dehnung des Walzgerüstes ist Dabei wird eine Abweichung der Walzgutdicke vom Sollwert in Kauf genommen. Eine Berücksichtigung und ein Ausgleich einer Balligkeitsänderung der Arbeitswalzen sind jedoch nicht vorgesehen.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 als Schema eine rechnergesteuerte Walzstraße,

F i g. 2 eine Ansicht eines Satzes der in F i g. 1 verwendeten Arbeits- und Stützwalzen und

F i g. 3 schematisch Dehnungskennlinien eines Walzgerüstes.
In F i g. 1 ist eine Walzstraße 10 dargestellt, die eine Reihe von Walzgerüsten Sl, S 2 bis 56 enthält. Jedes Walzgerüst ist mit einem Paar Arbeitswalzen 12 und einem Paar Stützwalzen 14 zur Bearbeitung der Walzgutes 16, z. B. eines warmgewalzten Bandes ausgestattet. Die Walzstraße 10 kann auch zum Walzer anderer plastisch verformbarer Stoffe und andere: Profile, wie Platten, Brammen usw. verwendet werden Motoren 17, beispielsweise Gleichstrommotoren, treiben die Walzen 12 und 14 jedes Walzgerüsts unter Verwendung einer bekannten Drehzahlsteuerung an.

Jedes Walzgerüst ist mit einer Walzenanstellvorrich tung 18 zur Beeinflussung der von den Stützwalzen 14 ausgeübten Walzkraft und damit zur Steuerung der Dicke und Balligkeit des die Arbeitswalzen 12 durchlaufenden Bandes 16 und mit einer die Walzkraf erfassenden Vorrichtung 19 ausgestattet. Die Walzkraf wird in bekannter Weise so verstellt, daß durch dk Walzenanstellvorrichtung ein im wesentlichen konstan ter, vorbestimmter Walzspalt aufrechterhalten wird. Die Bandballigkeit wird durch eine Walzenspaltanstellung

so gesteuert, aus der sich die Walzendurchbiegung unc damit die für die gewünschte Balligkeit des Bande erforderliche Walzenballigkeit ergibt. Zusätzlich kanr eine bekannte Regelungseinrichtung für den Bandzu. vorgesehen sein, bei der die Drehzahl des Motors zu Aufrechterhaltung der gewünschten Zugkraft verstell werden kann.

Jede Walzenanstellvorrichtung 18 ist in diesen Ausführungsbeispiel durch einen zentralen, digita arbeitenden Prozeßrechner 20 in Verbindung mi Analog-Digital- und Digital-Analog-Wandlem ge steuert. In den Rechner 20 werden von jede Anstellvorrichtung 18 zur Berechnung von Korrektur werten für die Walzenanstellung aus der Walzenanste! lung und der Walzkraft abgeleitete Signale über di Leitungen 30 bzw. 32 und ferner ein Signal eingegebei das von einer die Ausgangsdicke überwachende Einrichtung, z. B. von einer mit R.öntgenstrahle arbeitenden Dickenmeßeinrichtung 22, geliefert wirf