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Verfahren und Einrichtung zum Ermitteln indirekter Zug- und Druckspannungen
zwischen je zwei Walzgerüsten einer kontinuierlichen Walzstraße für steifes Walzgut
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der indirekten Zug- und Druckspannungen
zwischen je zwei Walzgerüsten einer kontinuierlichen Walzstraße für steifes Walzgut
zum Ein- und Nachstellen der Walzstraße in Annäherung an zug- und druckspannungsfreies
Walzen, wobei der Meßwert zur Korrektur für einen der beiden die Meßstrecke einschließenden
Gerüstantriebe und/oder für den Anstellmotor eines der beiden Gerüsten zugeordneten
Walzensätze verwendet wird.
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In derartigen Walzstraßen, insbesondere kontinuierlichen Knüppelstraßen
oder Vorstraßen für Fein- und Mittelstahlstraßen, war man bisher bestrebt, absolut
zugfrei zu walzen. Der Vorteil ist, daß dadurch einerseits Zerrungen bei möglichem
Zug und andererseits das Ausspringen des Walzgutes bei möglichem Druck zwischen
den Walzgerüsten vermieden wurde. Es hat sich aber gezeigt, daß geringe Zug- und
Druckschwankungen und Druckgrößenänderungen ein betriebssicheres Arbeiten der Knüppelstraße
ergeben und vorteilhaft sind.
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Es sind bereits verschiedene Einrichtungen zum Regeln der zwischen
den einzelnen Walzgerüsten einer kontinuierlich arbeitenden Walzstraße auftretenden
Zug- und Druckspannungen im Walzgut vorgeschlagen worden. Diese sehen auf verschiedene
Weise (teils durch Anordnen der Druckmeßdosen zwischen Ständerfüßen und Sohlplatte,
teils durch Anordnen der Druckmeßdosen zwischen Einbaustück und Walzenständer und
teils durch von Momenten abhängige, in dem Antriebsstrang vorgeschaltete Meßorgane)
vor, die im Walzgut auftretenden Druck- oder Zugspannungen zu erfassen.
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Diese Einrichtungen haben den Nachteil, daß durch die unterschiedlichen
und schwankenden Drehmomentübertragungen der Ober- und Unterspindeln eines jeden
Walzgerüstes während des Walzprozesses ein Kippmoment auf das Walzgerüst bzw. auf
das Einbaustück zum Ständer ausgeübt wird. Durch diesen Einfluß der Drehmomente
konnten die Druckmeßdosen keine brauchbaren Meßergebnisse erbringen.
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Weiterhin sind Einrichtungen bekanntgeworden, die wenigstens theoretisch
in der Lage sind, die wirklichen Zug- und Druckspannungen im Walzgut zu erfassen
und danach die Walzgerüste so einzuregeln, daß ein zug- und druckfreies Walzen ermöglicht
wird. Nachteil dieser Einrichtungen sind, daß diese sehr aufwendig und damit teuer
werden. Darin ist wahrscheinlich der Grund zu suchen, daß diese sich bisher im Betrieb
nicht durchgesetzt haben. Ein schwerwiegender Nachteil dieser Einrichtungen ist,
daß bei echtem zug- bzw. druckfreiem Walzen Veränderungen der -Walzbedingungen zu
unterschiedlichen Fertigabmessungen führen und damit ein nicht toleranzhaltiges
Walzgut erzeugt wird.
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Bei Temperaturunterschieden im Walzgut sowohl innerhalb eines Stranges
als auch von Knüppel zu Knüppel stellt sich ein unterschiedliches Breitungsverhalten
ein, wodurch eine unterschiedliche Strekkung bedingt ist, d. h., die Auslaufgeschwindigkeit
aus jedem betreffenden Gerüst verändert sich. Durch die bei diesen Einrichtungen
vorgeschlagene- Regelung der Gerüste wird diesem Einfluß Rechnung getragen, und
das Fertigprodukt wird bei niedrigeren Temperaturen dicker und bei höheren dünner
gewalzt werden. Das gleiche Verhalten stellt sich ein, wenn unterschiedliche Qualitäten
verwalzt werden. Diese zeigen schon grundsätzlich ein unterschiedliches Breitungsverhalten.
Auch ist es bekannt, daß die Rauhigkeit des Kalibers einen starken Einfluß auf die
Breitung im Walzspalt ausübt. Auch das ist der Grund für ein nicht toleranzhaltiges
Endprodukt. Schließlich können sich auch Rundheitsfehler in den einzelnen Walzgerüsten
der Kontistraße beim absolut zugfreien Walzen nicht ausgleichen und verursachen
ebenso ein nicht toleranzhaltiges Fertigprodukt.
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Es muß in diesem Zusammenhang allerdings zugestanden werden, daß Flächenfehler
von einlaufendem Walzgut bei echtem zug- und druckfreiem Walzen zwischen den Gerüsten
einer Kontistaffel etwas stärker abgebaut werden als in einer Walzstraße, die unter
leichtem Zug steht. Hierzu kann jedoch ergänzend gesagt werden, was sich übrigens
auch in der Praxis bestätigt hat, daß das zugfreie Einziehen in das erste Gerüst
der Kontistaffel infolge des günstigen Verhältnisses von Walzguthöhe zum Walzendurchmesser
ausreicht,
um die Flächenfehler im Walzgut in genügendem Maße abzubauen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Meßverfahren zum Ein-
und Nachstellen der Walzstraße vorzuschlagen, welches einerseits eine kontinuierliche
Walzstraße annähernd zug- und druckfrei einstellt und hin und wieder nachstellt.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Verfahren zum Ermitteln
der indirekten Zug- und Druckspannungen zwischen je zwei Walzgerüsten einer kontinuierlichen
Walzstraße für steifes Walzgut zum Ein- und Nachstellen der Walzstraße in Annäherung
an zug- und druckspannungsfreies Walzen vorgeschlagen, gemäß welchem zwischen je
zwei einander folgenden Walzgerüsten der Walzstraße die Laufgeschwindigkeit des
freien Kopfendes und die Laufgeschwindigkeit des freien Schwanzendes der gleichen
Walzgutlänge gemessen werden, die ermittelten Meßwerte miteinander verglichen werden
und aus dem Differenzwert der Korrekturwert gebildet wird. Ein derartiges Verfahren
ermöglicht einerseits ein betriebssicheres Walzen unter Vermeidung unzulässig hoher
Zug- und Druckwerte und vermeidet andererseits bei einer eingestellten und dann
nicht kontinuierlich geregelten Walzstraße Fehler, die sich aus Temperaturschwankungen,
aus dem Qualitätenwechsel des Walzgutes durch zunehmende Kaliberrauhigkeiten und
Unrundwalzen, bezogen auf das Fertigprodukt, zusammensetzen. Durch das vorgeschlagene
Verfahren ist es weiterhin möglich, derartige Walzstraßen mit einem billigen Gruppenantrieb
zu versehen. Bei der Inbetriebnahme wird durch das erste Einstellen die Auslegung
der Straße bezüglich des Anstrichquerschnittes und der abhängigen Walzendurchmesser
korrigiert, und für den eigentlichen Betrieb ist eine Regelung der Anstellung ausreichend.
Demgegenüber erfordert ein zug- und druckfreies Walzen zwischen den Walzgerüsten
praktisch Einzelantriebe für jedes Gerüst. Es wäre zwar auch ein zug-und druckfreies
Walzen mit Gruppenantrieb denkbar, wenn man die Anstellung in den Gerüsten regelt.
Das würde aber so große Veränderungen im Fertigquerschnitt nach sich ziehen, daß
diese Lösung im praktischen Betrieb nicht durchführbar ist.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Einrichtung vorgeschlagen,
bei welcher zwischen jedem und dem folgenden Gerüst eine an sich bekannte, aus zwei
Fotozellen gebildete Meßstrecke vorgesehen ist, deren dem vorhergehenden Gerüst
zugewandte Fotozelle jeweils den Öffnungsimpuls und deren weitere Fotozelle den
Schließimpuls beim Durchlaufen des Kopf- und des Schwanzendes einer Torschaltung
zuführt, und zwischen öffnungs- und Schließimpuls über die Torschaltung einem nachgeordneten
Zählgerät eine Impulsfolge von einem Impulsgeber zugeführt wird.
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Bei einer weiteren Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden
beim Kopfende die Belastungsstöße der Gerüste und beim Schwanzende die Entlastungsstöße
der Gerüste zum Öffnen bzw. zum Schließen einer Torschaltung eines Zählgerätes verwendet,
wobei über die Torschaltung von einem Impulsgeber die Impulse auf ein Zählgerät
auflaufen.
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Schließlich kann die Einrichtung auch aus einer zwischen je zwei Gerüsten
unter Federdruck am Walzgut anliegenden, an sich bekannten Meßrolle bestehen. Die
Meßrolle ist vorzugsweise in der Mitte zwischen je zwei Gerüsten anzuordnen, um
während einer oder mehrerer Umdrehungen zu messen und so indirekt ein Maß für die
Laufgeschwindigkeit des Walzgutes beim Anstechen und beim Auslaufen zu bilden. Der
Vergleich beider Werte für die während des Meßvorganges in dem Zählgerüst aufgelaufenen
Impulse ergibt den Regelwert, durch den der Antriebsmotor und/oder die Anstellung
des einen oder des anderen Walzgerüstes nachgeregelt wird.
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Der Regelwert kann von Hand oder automatisch über ein dem Zählgerät
zugeordnetes Rechengerät den Antrieben der Walzen und/oder der Walzenanstellung
aufgegeben werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung stellt die Zeichnung dar. Es
zeigt F i g. 1 eine aus Fotozellen gebildete Meßstrecke zwischen zwei Walzgerüsten,
wobei die Walzgeschwindigkeit nach dem Einlaufen in das erste Walzgerüst ermittelt
wird, und F i g. 2 die gleiche Meßstrecke, wobei die Walzgeschwindigkeit beim Auslaufen
aus dem ersten Walzgerüst indirekt ermittelt wird.
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Mit 1 ist ein Walzgerüst mit Walzen 2 und
3 bezeichnet, in welchem in F i g. 1 das Kopfende von steifem Walzgut
4 angestochen hat. In der Walzlinie ist hinter dem Walzgerüst 1 ein Walzgerüst
6 mit Walzen 7 und 8 angeordnet. Zwischen den Walzgerüsten 1 und
6 ist eine aus Fotozellen 10, 11 gebildete Meßstrecke T
1 angeordnet, die über Zuleitungen 12, 13 mit einer Torschaltung
14 eines Zählgerätes 15 verbunden ist. über eine Zuleitung 16 ist ein Impulsgeber
17 und über eine Zuleitung 18 das Zählgerät 15 an die Torschaltung
14 angeschlossen. Die Regelwerte können von Hand oder automatisch über ein
Rechengerät 20 den Motoren M",1 (Antriebsmotor des Gerüstes 1) und/oder
MA, (Anstellmotor für die Walzen 2, 3) oder den Motoren MW" (Antriebsmotor
des Gerüstes 6) und/oder M,4, (Anstellmotor für die Walzen 7, 8) zugeführt werden.
Falls mehrere Gerüste einer kontinuierlichen Walzstraße im Gruppenantrieb arbeiten,
kann die Regelung der einzelnen Gerüste 1, 6 nur über den Anstellmotor M41 oder
MAS erfolgen. Läuft ein Knüppel 4 nach dem Anstechen des Kopfendes im Walzgerüst
1 zwischen den Walzen 2 und 3 verformt dem Walzgerüst
6
zu, so ist das Kopfende so lange zugfrei, bis dieses im Walzgerüst
6 zwischen den Walzen 7 und 8 angestochen hat. Daher ist zwischen
den Walzgerüsten 1
und 6 eine Meßstrecke T1 vorgesehen, die beispielsweise
aus zwei Fotozellen 10 und 11 gebildet wird. Passiert die Spitze des
Knüppels 4 die Fotozelle 10,
so löst diese einen Impuls in der Fotozelle
10 aus, der als Öffnungsimpuls an die Torschaltung 14 gelangt, wodurch
die von dem Impulsgeber 17 erzeugte kontinuierliche Impulsfolge so lange
auf das Zählgerät 15 aufläuft, bis das Kopfende die Fotozelle 11
erreicht
hat und diese den Schließimpuls an die Torschaltung 14 gibt, wodurch die Impulsfolge
vom Impulsgeber 17 zum Zählgerät 15 unterbrochen wird. Die im Zählgerät
15 aufgelaufene Anzahl von Impulsen ist ein Maß für die Zeit, die der Knüppel
4 mit seinem Kopfende zum Durchlaufen der von den Fotozellen 10,11 gebildeten
Meßstrecke T1 benötigt.
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Tritt der gleiche Knüppel 4 mit seinem Schwanzende aus dem
Walzgerüst 1 aus, so wird dieser mit der Geschwindigkeit von dem Walzgerüst
6 eingezogen, die das Walzgerüst 6 seiner augenblicklichen Einstellung
nach hat. Dabei passiert das Schwanzende des Knüppels 4 wiederum die Meßstrecke
T 1
mit den Fotozellen 10, 11 und gibt über die Fotozelle
10 den Öffnungsimpuls an die Torschaltung 14,
so daß die von dem Impulsgeber
17 erzeugte kontinuierliche Impulsfolge wieder auf das Zählgerät 15 auflaufen kann,
bis von der Fotozelle 11, ausgelöst durch das Passieren des Schwanzendes des Knüppels,
der Schließimpuls auf die Torschaltung 14 gelangt. Die im Zählgerät 15 aufgelaufene
Anzahl von Impulsen ist ein Maß für die Zeit, die der Knüppel 4 mit seinem freien
Schwanzende zum Durchlaufen der von den Fotozellen 10, 11 gebildeten Meßstrecke
T1 benötigt.
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Ein Vergleich der beiden Meßwerte zeigt, ob zugfrei, mit Zug oder
mit Druck gewalzt worden ist. Stimmen beide Werte miteinander überein, so ist zug-
und druckfrei gewalzt worden.
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War der einlaufseitig gemessene Wert größer als der auslaufseitig
gemessene Wert, so wurde mit Zug gewalzt, und war der auslaufseitig gemessene Wert
größer als der einlaufseitig gemessene Wert, so wurde mit Druck gewalzt.
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Dieses Ergebnis kann man dazu verwenden, um nach Ablesen von einer
Anzeigetafel danach von Hand die einzelnen Gerüste einzuregeln. Es kann bei Gerüsten
mit Einzelantrieben der Antriebsmotor und/oder die Anstellung und bei Gerüsten mit
Gruppenantrieb die Anstellung danach eingeregelt werden. Die Meßwerte können auch
in ein Rechengerät 20 gegeben werden, um die Gerüste automatisch einzuregeln.
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Auch bei mehradriger Walzung ist das Erkennen des Zugverhaltens der
einzelnen Adern möglich und durch einseitige Anstellung der Walzen beeinflußbar.
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Die Durchführung des Verfahrens läßt sich insofern noch verschieden
ausgestalten, als man statt der aus Fotozellen 10, 11 gebildeten Meßstrecke T1 auch
die Belastungs- und Entlastungsstöße in den einzelnen Walzgerüsten 1 und 6 verwenden
kann. Dabei wurde beispielsweise gemäß dem Ausführungsbeispiel als Öffnungsimpuls
für die Torschaltung 14 der Belastungsstoß (Belastungsstromstoß des Antriebs von
Gerüst 1) des Knüppels 4 in dem Walzgerüst 1 und als Schließimpuls der Belastungsstoß
(Belastungsstromstoß des Antriebs von Gerüst 6) des Knüppels in dem Walzgerüst 6
verwendet. Der Zählvorgang würde in der gleichen Weise, wie bereits beschrieben,
erfolgen, um die Laufgeschwindigkeit des Kopfendes zu messen.
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Auch würde für die Messung der Laufgeschwindigkeit des Schwanzendes
der Entlastungsstoß (Entlastungsstromstoß für den Antrieb des Gerüstes
1)
als Öffnungsimpuls für die Torschaltung 14 und der Entlastungsstromstoß
(Entlastungsstromstoß für den Antrieb von Gerüst 6) als Schließimpuls verwendet
werden. Schließlich wäre es noch möglich, zwischen den Gerüsten 1 und 6 eine Meßrolle,
vorzugsweise in der Mitte zwischen den beiden Gerüsten, anzuordnen, um eine oder
mehrere Umdrehungen unter Anlage am Walzgut über Federdruck od. dgl. zu messen.
Die Messung der Umlaufzeit der Rolle an dem Kopfende und an dem Schwanzende des
Knüppels 4
würde in gleicher Weise von dem Zählgerät registriert.