DE3436991A1

DE3436991A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der druckverteilung in einem kontinuierlichen walzwerk

Info

Publication number: DE3436991A1
Application number: DE3436991A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kobe Syogo Kotera
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-10-15
Filing date: 1984-10-09
Publication date: 1985-04-25
Also published as: AU555422B2; KR850004022A; KR890001366B1; JPH0239326B2; BR8405150A; JPS6083711A; AU3417584A; DE3436991C2; US4616494A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf kontinuierliche Walzwerke, insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Steuerung des Druckverteilungsverhältnisses von Walzdrücken an den Walzgerüsten, und zwar zwischen allen Gerüsten eines kontinuierlichen Walzwerkes , auf einen dafür vorgegebenen Wert.

In einem kontinuierlichen Walzwerk ist es im allgemeinen erforderlich, daß der Walzdruck eines Gerüstes innerhalb eines angemessenen Bereiches des Druckverteilungsquotien-' ten liegt, was' abhängig ist von dem Grad der Betriebsstabilität, der Form und Qualität des Walzgutes usw.,sowie den Leistungswerten der Maschine.

Aufgrund der begrenzten Genauigkeit von Walzmodellangaben, \ die den Konstruktionsberechnungen zugrunde liegen, oder j wegen verschiedener Meßfehler und Walzunregelmäßigkeiten ' stimmen jedoch im tatsächlichen Walzbetrieb die den einzelnen Gerüsten zugeordneten Walzdrücke, d.h. das Druck- i Verteilungsverhältnis zwischen den Gerüsten, in den meisten Fällen nicht mit den entsprechenden berechneten Werten, d.h. mit einem vorgegebenen Wert des Druckverteilungsverhältnisses, überein.

Um diese Störungen auszuschalten, war es bisher üblich,

daß eine Bedienungsperson des Walzwerkes den Walzvorgang überwachte und die entsprechende Maschine zu gegebener Zeit manuell steuerte, um durch das Wiederherstellen des korrekten Druckverteilungsverhältnisses bei fortlaufendem Betrieb das Einhalten der Sollmaße des Walzgutes sicherzustellen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Steuerung der Druckverteilung in einem kontinuierlichen Walzwerk sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, das eine korrigierende Steuerung des Druckverteilungsverhältnisses zwischen den Gerüsten eines Walzwerkes mittels schnell durchzuführender, einfacher Rechenprozesse vorsieht, das die Herstellung von Ausschuß verhindert, den Walzbetrieb stabilisiert und die geistigen und körperlichen Anforderungen an die Bedienungsperson vermindert.

Gemäß einem Verfahren zum Steuern der Druckverteilung und gemäß einer vorgeschlagenen Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird zuerst entscheiden, ob das Druckverteilungsverhältnis zwischen einer Mehrzahl von Gerüsten, wobei das letzte Walzgerüst in diese Entscheidung einbezogen wird, mit dem vorgegebenen Druckverteilungsverhältnis übereinstimmt. Wird eine Übereinstimmung nicht festgestellt, so wird ein Steuervorgang durchgeführt. Wird dagegen Übereinstimmung festgestellt,

— *7 —

wird eine ähnliche Beurteilung und Steuerung für die stromabwärts angeordneten Gerüste unter Einbeziehung eines stromaufwärts angeordneten Gerüstes durchgeführt; auf diese Weise wird die Beurteilung und Steuerung auf die stromaufwärts angeordneten Gerüste ausgedehnt. ■

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern der Druckverteilung in einem kontinuierlichen Walzwerk.

Nachfolgend werden die Druckänderungswerte an den einzelnen Gerüsten beschrieben. Werden Walzdruckwerte an den einzelnen Gerüsten korrigiert, so ändert sich der Grad der Querschnittsverminderung. Eine Blechstärken querschnittsverminderung rl an einem gegebenen Gerüst wird in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck, abhängig von der'Blechstärke Hi auf der Eingangsseite- und einer Blechstärke hi an der Ausgangsseite des Gerüstes, ermittelt.

Es wird hier angenommen, daß zur Änderung des Wertes der Blechstärkenquerschnittsverminderung die Stellung einer Druckschraube verändert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Korrekturvorganges der Druckverteilung

an drei stromabwärts angeordneten Gerüsten, einschließlich des Endgerüstes, eines Walzwerkes mit beispielsweise bis zu sechs Gerüsten erläutert. Die Walzdrücke an den Gerüsten #4, #5 und #6 werden durch P4 , P5 bzw. P6 dargestellt, während die Werte des vorgegebenen Druckverteilungsverhältnisses durch C4, C5 bzw. CS dargestellt sind.

Weiter wird angenommen, daß die Blechstärke hi auf der Ausgangsseite des Endgerüstes mit einem. Sollwert für die Walzgutstärke übereinstimmt. Die Druckänderungswerte für die einzelnen Gerüste, die durch die Korrektur der jeweiligen Walzspaltgrößen erzielt werden, liegen innerhalb solcher Grenzen, daß die Blechstärke H4 auf.der Eingangsseite des Gerüstes #4 und die Blechstärke h6 auf der Ausgangsseite des Gerüstes #6 unverändert bleiben, und werden ausgedrückt durch

ΛΡ4 = QV4Äh4

ΔΡ5 = ΔΡ6 = Q^

(2)

Hierbei ist Q. der Einfluß einer Änderung £\ Hi in der Blechstärke auf der Eingangsseite, der auf den Walzdruckwert pi ausgeübt wurde, und Q. der Einfluß einer Änderung khi in.der Blechstärke auf der Ausgangsseite, der auch auf den Walzdruckwert pi ausgeübt wurde.

In der folgenden Beschreibung wird zur Vereinfachung der Ausdruck (
Bedingung der

der Ausdruck Qi für Q. = -Q. verwendet. Und-aus der

ΔΗ5 = Δη4 Τ ΔΗ6 = Ah5J

(3)

können die unbekannten Variablen β h4 und Ci h5 gewählt werden. Als Voraussetzung für ein Verteilungsverhältnis, das nach der Druckänderung mit der Verteilungsrate übereinstimmt/ kann der folgende Ausdruck erhalten werden:

(Ρ4+ΔΡ4) : (Ρ5+ΔΡ5): (Ρ6+ΔΡ6)=C4:C5:C6 ... (4)

oder, bei Verwendung einer beliebigen Konstante k, können die folgenden Gleichungen ermittelt werden:

P4+(-Q4-Ah4)=k.C4 P5+(Q5-Ah4-Q5-Ah5)=k-C5 P6+(Q6-Ah5)=k>C6

Die Blechs tärkenkorrekturwerte & h4 und & h5, die erforderlich sind, um die gemessenen Walzdruckwerte P4, P5 und Έ>6 an den einzelnen Gerüsten auf einen vorgegebenen Wert Ci des Druckverteilungsverhältnisses zu korrigieren, können aus den Gleichungen (5) wie folgt abgeleitet· werden:

Ah 4'

Q6Q4, Q5Q6

= JL [ -(C5Q4+C4Q5), C6Q4, C6Q5 Δ3 V

^X-C4Q5, -C4Q6, (C6Q5+C5Q6)
Δ3 = C6Q4Q5+C5Q6Q4+C4Q5Q6

(6)

(7)

Die Bestimmung der Umkehrdeterminanten der Gleichung (6) wird mit den folgenden Schritten durchgeführt.

Wenn

/C6 -Q6v
M2 = ( ) (8)

^VC5 Q5'

f "^{; 0}V

• M3 = ( M2 -Q5 J (9)

C4 0 QV

dann wird die Umkehrdeterminante R2, die der Determinanter M2 entspricht, bestimmt durch

1 /Q5, Q6v

R2 = — ( ) (10)

Δ2 V-C5, C6/

wobei β2 = C6 Q5 + C5 Q6 ist. Die Druckverteilungssteuerung am' stromabwärts angeordneten Gerüst geschieht also dadurch, daß ein Blechstärkenkorrekturwert·h h5 durch die ümkehrdeterminante R2 bestimmt wird. Durch Anwendung des errechneten Wertes der Umkehrdeterminanten R2 wird die der Determinanten M3 entsprechende Umkehrvariante· R3 wie folgt bestimmt:

R3 =

R2 +	1	/°\	(C4	O)	R2	1 i . /	r 0
	•63		)		R2	! ^V	-Q5
	_	(C4	,0)	i ι 1

63 = Q4-(C4,Q)R2

V-Q5/

(11)

Wird das Ergebnis der Gleichung (10) in die Gleichung (11) eingesetzt/ erhält man folgende Gleichung:

Δ3

"Q5, Q6, 0 -C5, CS, 0 0, 0, 0. Q4Q5, -

63-Δ2

Q5 /Q6_V (Q5, Q6)| /Q6 — C4 JQ4

Δ2

-C4(Q5, Q6)

J^

! Δ2

Q6Q4, Q5Q6

-(C5Q4+C4Q5). , C6Q4, C6Q5

C4Q5,

-C4-Q6, (C6Q5+C5Q6)

..(12)

Der Ausdruck (12) ist der gleiche wie der erste Term of der rechten Seite der Gleichung (7); daraus geht hervor, daß die Umkehrdeterminante von zwei Zeilen und drei Spalten mit der Gleichung (11) bestimmt werden kann.

Die fortschreitende Bestimmung durch die Gleichung (11) kann auf ähnliche Weise für die Steuerung der Druckverteilung der stromaufwärts angeordneten Gerüste angewendet werden. Also

R4 = R3+

	(C3,	0	,0	)	R3	-R3	A
R3j O	)						(°)
	I						V₀/
-(C3,0,	0)R3					1

.= Q3

'-Q4'

(13)

Der Beweis der Übereinstimmung des durch eine so errechnete Blechstärkenänderung korrigierten Walzdruckwertes P'i mit ■ dem dafür vorgesehenen vorgegebenen Wert wird erbracht durch

Q6	Q5	1
-Q5	-Q4	3

-(C5Q4+C4Q5),C6Q4,C6Q5

-C4Q5,

-C4Q6, (C6Q5+C5Q6)

Δ3

A3-Q6 (C5Q4+C4Q5) ,C6Q6Q4,

C6Q5Q6

C5Q4Q5

C4Q4Q5, C4Q6Q4, ,C6, (Q4Q5, Q6Q4_f Q5Q6) ^6, C5
C4" Δ 3

3-Q5(C6Q4+C4'Q6) , C5Q5Q6

3-Q4(C6Q5+C5Q6)

(14)

Dementsprechend kann der Walzdruckwert auf· jeden der Walzdruckwerte' P'4, P'5, P'6 korrigiert werden, und die vorgegebenen.Werte für das Druckyerteilungsverhältnis · werden C4, C5 und C6 und können so mit den Sollwerten in Übereinstimmung gebracht werden·.

Weiter werden für die Druckverteilungssteuerung der stromabwärts angeordneten Gerüste #3; if4, #5 und §6 die Blechstärkenänderungen auf der Ausgangsseite &h3, &h4 und Δ h5 auf ähnliche Weise durch Errechnen der Blechstärkenänderungswerte aus dem Ergebnis der Gleichung (13) bestimmt.

Daraus ergibt sich/ daß die Walzdruckwerte P'3, P'4, P¹5 und P¹6 nach Änderung so korrigiert sind, daß ihr Verteilungsverhältnis mit dem Sollwert für die Druckverteilungsquotienten C3, CA₁ C5, C6 übereinstimmen.

Ist eine größere Anzahl von Walzgerüsten vorhanden, können die Koeffizienten für die stromaufwärts angeordneten Gerüste mit Hilfe der Ergebnisse der Berechnungen für die stromabwärts angeordneten Gerüste über eine fortschreitende Bestimmung errechnet werden,und es ist dann nicht erforderlich , die Bestimmung einer Umkehrdeterminanten bis zu einer Determinanten hoher Dimension direkt vorzunehmen.

Diese Art der Steuerung, wobei ausgehend von der stromab- wärtigen Seite ein Gerüst nach dem anderen wie oben beschrieben gesteuert ...wird, ist sehr effektiv; außerdem wird an nachfolgender'Stelle die Operation der Umkehrdeterminanten vereinfacht. Bei der Druckverteilung zwischen den Gerüsten tritt die Wirkung erst nach einer gewissen Zeit ■ ein, nämlich während "ein bestimmter Druck auf einem Blech während des Walzvorganges von dem stromaufwärts angeordneten ersten Gerüst, für das die Druckverteilung zu korrigieren ist, bis zum letzten der zu korrigierenden Gerüste bewegt wird.

Natürlich ist die Bewegungsgeschwindigkeit eines Walzgutes in einem Walzwerk an einem stromaufwärts angeordneten Gerüst geringer als an einem stromabwärts angeordneten Gerüst.

Die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Gerüsten sind jedoch normalerweise gleich groß. Dementsprechend ist die Zwischengerüstgeschwindigkeit zwischen stromabwärts angeordneten Gerüsten natürlich größer als an stromaufwärts angeordneten Gerüsten und die zur Durchführung der Druckverteilungskorrektursteuerung erforderliche Zeit kürzer. ■ .

Die Tatsache, daß die Druckverteilungssteuerung an einem stromabwärts angeordneten Gerüst früher durchgeführt wird als an einem stromaufwärts angeordneten Gerüst, wirkt sich deshalb so günstig aus, weil die verschiedenen Probleme, die einen geregelten Arbeitsablauf des Blechdurchlaufes stören, in der Praxis meistens an den stromabwärts angeordneten Gerüsten in Erscheinigung treten und weil ein Einfluß, der die Form des Wälzgutes wirklich nachteilig verändert, ein Druckausgleichszustand am ausgangsseitigen Gerüst ist.

Im nachfolgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben.

Die Figur der Zeichnung stellt die stromabwärts angeordneten Gerüste (#4/ #5 und #6) in einem kontinuierlichen Walzwe-rk dar. Ein Blechmaterial 11 wird gewalzt, während es durch die Walzen 1-1", 2-2' und 3-3' der Gerüste geführt wird. Die. Walzdruckwerte werden von den dafür vor-

gesehenen Detektoren 4, 5 und 6 festgestellt und einer-Druckverteilungssteuervorrichtung 10 zugeführt.

Es wird davon ausgegangen, daß die Stärke h6 des Bleches auf der Ausgangsseite des Walzwerkes bereits auf die erforderliche Blechstärke gesteuert worden ist. Die Druckverteilungssteuervorrichtung 10 ermittelt zuerst in Übereinstimmung mit der Gleichung (10) und unter Verwendung der Walzdruckwerte P5 und P6 der stromabwärts angeordneten Gerüste #5 und #6 einenBlechstärkenänderungswert h5. Die Walzspaltstellungsänderungen S5 und S6, die erforderlich sind, um den Blechstärkenänderungswert h5 zu berücksichtigen, werden dann den Walzspaltstellungs-Steuervorrichtungen 8 bzw. 9 zugeführt. Die Walzdruckwerte P'5 und P'6 werden nach der Druckkorrektur mit den entsprechenden vorgegebenen Werten des vorgegebenen Druckverteilungsverhältnisses C5:C6 in Übereinstimmung gebracht.

Danach werden die Blechstärkenänderungswerte Lh4 und A. h5 unter Verwendung der Walzdruckwerte P4, P5 und P6 an den stromabwärts angeordneten Gerüsten #4, #5 bzw. #6 durch die Gleichung (12) ermittelt, und die zur Berücksichtigung der Blechstärkenänderungswerte erforderlichen Walzspaltstellungsänderungen A S4, A S5 und &S6 der Walzspalte werden den Walzspaltstellungs-Steuervorrichtungen 7, 8 bzw. 9 zugeführt. Als Ergebnis dieser Operation können die Walzdruckwerte P'4, P'5 und P'6 nach der Druckkorrektur mit den vorgegebenen Werten des vorgegebenen Druckverteilungs-

Verhältnisses C4:C5:C6 in Übereinstimmung gebracht werden

Die Ermittlung eines Walzspaltänderungswertes für die Druckverteilungskorrektur kann aus dem Blechstärkenänderungswert wie folgt geschehen:

m44-q6 m4

q5 m5+q5 "m5^r m5

m6

(15) .

wobei mi eine Walzfederkonstante an einem gegebenen Gerüst und qi die Plastizität-Härte eines Blechmaterials ist (es wird angenommen, daß die wahren Werte.bereits bekannt sind) . '

Wird jedes Mal; wenn eine Blechstärkenänderung des Walzgutes an einem stromabwärts angeordneten Gerüst ankommt, ein Instruktionswert für die Walzspaltänderung abgegeben, entsteht keine Abweichung von den Sollwerten für das Walzgut. Die Druckverteilungssteuervorrichtung 10 regelt den Zeitpunkt solcher Änderungen in Übereinstimmung mit der Information über die Walzgutbewegungsgeschwindigkeit.

Obwohl hier eine Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung als Beispiel der Druckverteilungs-

Steuerung an den Gerüsten #5 und #6 und der Druckverteilungssteuerung an den Gerüsten #4 bis #6 gegeben wurde, können selbstverständlich die gleichen oder ähnlichen Arbeitsvorgänge für eine größere Anzahl von Walzgerüsten durchgeführt werden, so daß das Druckverteilungsverhältnis aller Walzgerüste mit dem dafür vorgesehenen Sollwert in Übereinstimmung gebracht werden kann.

Wie aus der Beschreibung hervorgeht, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Druckverteilungsverhältnis zwischen Walzgerüsten in sehr kurzer Zeit mit Hilfe vereinfachter Rechenprozesse und ohne Beeinträchtigung der Blechstärke des Walzgutes gesteuert und korrigiert werden, und es kann eine sehr frühzeitige Steuerung an stromabwärts angeordneten Gerüsten durchgeführt werden, was für die Stabilisierung der Blechbewegung oder die Walzgutform von großer Bedeutung, ist. Außer der sicheren Einhaltung von genauen Maßen des Walzgutes und der Verhütung von unakzeptablen Walzgutformen sowie der Stabilisierung des Walzbetriebes ist eine maximale Ausnutzung der Leitungswerte des Walzwerkes möglich; die körperliche und geistige Belastung des Walzbedienungspersonals wird stark eingeschränkt.

Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl in der Beschreibung die Walzbelastung entweder das erforderliche Walzdrehmoment oder die erforderliche elektrische Leistung bezeichnet, die

Verteilung von Walzkräften und Reaktionswalzkräften zwischen Walzgerüsten auch wichtig ist; auch in diesen Fällen ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung anwendbar und erzielt die beschriebenen Ergebnisse.

•a,

Leerseite -

Claims

2-3/ Marunouchi 2 chorae Chiyodarku, Tokyo '100 Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Druckverteilung in einem kontinuierlichen Walzwerk

PATENTANSPRÜCHE

V1 .' Verfahren zur Steuerung der Druckverteilung in einem kontinuierlichen Walzwerk, - . . · :.. -, . .· gekennzeichnet durch folgende Schritte: -,. .. .;-" - . ·

Entscheidung, ob die Walzdruckwer.te an zwei stromabwärts angeordneten Walzgerüsten, wovon eines das letzte Walzgerüst ist, mit einem vorgegebenen Druckverteilungsverhältnis übereinstimmen;

JB/iml

Martinistraße 24 Telefon

Telecopierer

Telex

Datex-P

Errechnen der Änderungswerte, wenn keine Übereinstimmung festgestellt wird, für die Querschnittsverminderung des zu walzenden Bleches für die beiden genannten stromabwärts angeordneten Gerüste;

Korrektur der Walzspaltstellungen an den beiden genannten stromabwärts angeordneten Gerüsten, und· zwar in Übereinstimmung mit den auf die genannte Weise errechneten Änderungswerten zur Durchführung der Druckverteilungssteuerung; Entscheidung, wenn die Walzdruckwerte an· den genannten beiden stromabwärts angeordneten Gerüsten von der Druckverteilungssteuerung mit den Werten des vorgegebenen Druckverteilungsverhältnisses in Übereinstimmung gebracht wurden, ob die Walzdruckwerte an drei stromabwärts angeordneten Walzgerüsten mit den Werten eines vorgegebenen Druckverteilungsverhältnisses übereinstimmen; Durchführung, wenn Übereinstimmung nicht festgestellt wird, der Berechnung der■Änderungswerte für die Querschnittsverminderung des zu walzenden Bleches für die drei genannten stromabwärts angeordneten Gerüste und der Druckverteilungssteuerung. .in Übereinstimmung mit den so errechneten Änderungswerten;

Wiederholung solcher Korrektur des Druckverteilungsverhältnisses auf ähnliche Weise und abhängig von der Entscheidung, ob die Druckverteilungsverhältnisse zwischen einer Mehrzahl von Gerüsten, das letz-te Walzgerüst immer eingeschlossen, hergestellt wurde; und Ausdehnung der Anwendung solcher Steuerung in entsprechender Reihenfolge auf stromaufwärts angeordnete Gerüste des genannten Walzwerkes. ~ ·■ .
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch

eine Mehrzahl von Walzgerüsten eines kontinuierlichen Walzwerkes;

einen Walzdruckdetektor/ der mit. einer Walze eines Walzenpaares in jedem der genannten Gerüste verbunden ist, wobei zwischen den Walzen ein zu walzendes Material transportiert wird; ■

eine Walzspaltstellungs-Steuervorrichtung, die mit der anderen Walze jedes Walzgerüstes verbunden ist; und eine Druckverteilungssteuervorrichtung, mit der die Walzdruckdetektoren und die Walzspaltstellungs-Steuervorrichtungen verbunden sind, · .

wobei die Druckverteilungssteuervorrichtung die Funktion hat, die Blechstärkenänderungswerte mit Hilfe "der Walzdruckwerte von zwei stromabwärts angeordneten Gerüsten, einschließlich des letzten Gerüstes, zu errechnen und die so bestimmten Blechstärkenänderungswerte an die genannten Walzspaltstellungs-Steuervorrichtungen der beiden Gerüste zu liefern, ^

sowie die weitere Funktion hat, Blechstärkenänderungswerte mit Hilfe von Druckwerten von drei stromabwärts angeordneten Gerüsten zu errechnen und die so bestimmten Blechstärkenänderungswerte an die genannten Walzspaltstellungs-Steuervorrichtungen der drei Gerüste zu liefern, und außerdem die Funktion hat, den Bereich einer solchen Berechnung und Datenzuführung in ähnlicher Weise und in entsprechender Reihenfolge auf stromaufwärts angeordnete Gerüste auszudehnen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverteilungssteuervorrichtung als zusätzliche Funktion die Korrektur der Walzspaltstellung an einem stromabwärts angeordneten Gerüst eines gegebenen, einander benachbarten Gerüstpaares zu einem Zeitpunkt veranlaßt, wenn eine Querschnittsänderung des Bleches, die durch Korrektur der Walzspaltstellung am stromaufwärts angeordneten Gerüst verursacht wurde, an dem stromabwärts angeordneten Gerüst ankommt.