DE2713053C2 - Vorrichtung zum Regeln der Spannung im Walzgut - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Spannung im Walzgut gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Während des Walzvorganges in einer mehrere Gerüste aufweisenden Warmwalzstraße für Rundstäbe, Drähte oder dgl. neigt das Walzgut dazu, sich zwischen zwei Walzgerüsten zu biegen, wenn eine sehr starke 30 Druckkraft auf es einwirkt, und im Extremfalle wird das Walzgut aus der Walzlinie abgelenkt. Wenn dagegen zwischen τ... ei Walzgerüsten eine zu große Zugkraft auf das Walzgut einwirkt, kann es im Walzspalt rutschen, und der zugehörige Motor wird überlastet, so daß eine Sicherheitsschaltung für den Motor ausgelöst wird, die alle Walzgerüste der Walzstraße ausschaltet. Im Extremfall tritt eine Querschnittsverminderung des Walzguts auf, und oft bricht es auch. S^f-1rkere Schwankungen der Druck- und Zugkräfte zwischen den Walzgerüsten 35 verursachen auch Schwierigkeiten bei der Arbeitsweise der Walzstraße und beeinflussen sehr stark die Abmessungen und die Form des Walzproduktes.

Dies kann durch eine Regelung zur Konstanthaltung der Spannung im Walzgut zwischen den Walzgerüsten weitgehend vermieden werden. Hierzu ist zunächst eine Einrichtung erforderlich, um die Walzgutspannung zwischen den verschiedenen Gerüsten der Walzstraße zu ermitteln. Nachfolgend soll uticr dem Ausdruck 40 »Spannung« eine Zug- oder eine Druckspannung verstanden werden.

Bei einer bekannten Vorrichtung (US-PS 32 90 912) der oben genannten Art wird der durch die Spannungsmeßeinrichtung erhaltene Wert unabhängig davor«, erfaßt und gespeichert, welche Spannung in dem Werkstück vor (stromaufwärts) einem gegebenen Gerüst herrscht. Da in einer Walzstraße gewöhnlich eine relativ große Anzahl von Walzgerüsten vorgesehen ist, ist mit der bekannten Vorrichtung keine stabile Regelung möglich, P 45 vielmehr treten in den einzelnen Bereichen beträchtliche Spannungsschwankungen auf, was eine abträgliche

% Beeinflussung des Walzproduktes zur Folge hat.

P Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art

fy anzugeben, die eine stabilere Regelung gestattet als die herkömmliche Einrichtung.

.jj Ausgehend von einer Vorrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung wird diese

g 50 Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

ϊξ\ Im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung berücksichtigt die Erfindung bei der Änderung der Walzge-

':% schwindigkeit an einem gegebenen Gerüst auch die Spannung vor (»oberhalb« oder »stromaufwärts«) dem /-ten

ι .¹J Gerüst, und erst dann, wenn diese Spannung einen vorgegebenen Wert aufweist, wird der von der betreffenden

kf] Spannungsmeßeinrichtung abgegebene Wert gespeichert. Dadurch, daß vor einem Speichervorgang, und somit

?.:'; 55 vor einer Berücksichtigung des gespeicherten Wertes bei der Veränderung der Walzgeschwindigkeit, sicherge-

; /. stellt wird, daß die Spannung in dem Werkstück im Bereich der vorausgehenden Gerüste den vorgegebenen

i| Wert aufweist, wird eine äußerst stabilde Regelung der Spannung in dem Werkstück erzielt. Durch die in hohem

{'·'! Maße stabile Regelung wird gewährleistet, daß die Qualität des Walzgutes nicht durch starke Spannungs-

ί Schwankungen in dem Werkstück leidet.

' ;i 60 Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

'ä Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung

; * näher erläutert. Es zeigt

i:,·,: Fig. I eine schematische Darstellung einer Tandem-Walzstraße mit acht Walzgerüsten,

Fig.2 schematisch ein vertikales Walzgerüst und ein horizontales Walzgerüst mit an ihnen angebrachten ;;' b^r> Belastungsmeßgeräten,

F i g. 3 ein Blockdiagramm einer Einrichtung zum Regeln der Spannung zwischen den Walzgerüslen,

;.■!' Fig.4A, 4B und 4C Blockschaltbilder, die den Aufbau der in Fig. 3 dargestellten Regelungseinrichtung

■;i;i wiedergeben,

F ι g. 5 den Zusammenhang zwischen den F i g. 4A, 4B und 4C,

F i g. 6A ein Blockschaltbild mit einer abgewandelten Ausführungsform eines Teils der in F i g. 4 dargestellten Schaltung,

F i g. 6B ein Blockschaltbild mit einer weiteren Abwandlung der in F i g. 6A dargestellten Schaltung.
F i g. 1 zeigt schematisch eine Walzstraße mit acht Gerüsten t bis 8, in der Walzgut M in der durch den Pfeil A angedeuteten Walzrichtung gewalzt wird. Die mit ungeradzahligen Bezugszeichen versehenen Walzgerüste sind Vertikal-Walzgerüste, die übrigen sind Horizontal-Walzgerüste. Eine derartige Zusammenstellung von vertikalen und horizontalen Walzgerästen ist lediglich als Beispiel einer Walzstraße zu verstehen, bei der die vorliegende Erfindung anwendbar ist

An jedem dieser Gerüste sind ein oder zwei Paare von Belastungs-Meßgeräten D für direkte Meßwerterfassung angebracht, wie sie beispielsweise in den japanischen Offenlegungsschriften 51-14 078,51-14 079,51-51 978, 51-51 980 und 5159 059, sowie der nicht vorveröffentlichten DE-OS 26 50 709 beschrieben sind. Die Art der Anbringung der Belastungs-Meßgeräte D an den Walzgerüsten soll nachfolgend kurz erläutert werden. Bei einem, z. B. in F i g. 2 dargestellten vertikalen Walzgerüst 9 sind eingangs- und ausgangsseitig eines Walzenlagerblocks 11 für eine der Arbeitswalzen 10 zwei Belastungs-Meßgeräte De und Dd angebracht, wobei ein BeIastungs-Meßgerät an einer Seite derart angeordnet ist, daß der Abfühlstab 12 jedes Meßgeräts über einen (nicht dargestellten) Walzgerüst-Ständer mit dem Walzenlagerblock in Berührung steht Weiterhin sind — wie ebenfalls F i g. 2 zeigt — vier Belastungs-Meßgeräte Die, DId, Dre und Drd eingangs- bzw. ausgangsseitig der Walzenlagerblöcke 15 und 16, die an den gegenüberliegenden Enden einer oberen Arbeitswalze 14 angeordnet sind, bei einem horizontalen Walzgerüst 13 derart vorgesehen, daß der Abfühlstab 12 jedes Meßgerätes über einen (nicht dargestellten) Walzgerüst-Ständer mit dem entsprechenden Walzenlagerblock in Berührung steht Diese vier Belastungs-Meßgeräte können jedoch auch an den Walzenlagerblöcken der unterer Arbeitswalze vorgesehen sein. Die Beiastungs-Meßgeräte De und Dd bilden eine Spannungsmeßeinrichtung für da' Walzgerüst 9, und die Differenz zwischen den Ausgongswerten der Belastungs-Meßgeräte De und Dd wird als Ausgangsgröße der Belastungs-Meßeinrichtung bereitgestellt Weiterhin besteht eine Spannungs-Meßeinrichtung für das horizontale Walzgerüst aus den Belastungs-Meßeinrichtungen Die, DId, Dre und Drd.

Fig.3 zeigt das Blockschaltbild einer Spannungsregelungsvornchtung an der Tandem-Walzstraße von F i g. 1, wobei die Walzgutspannungen von den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Spannungs-Meßeinrichtungen bereitgestellt werden. Die Belastungs-Meßgeräte D sind in F i g. 3 der einfacheren Darstellung halber von den jeweiligen Walzgerüsten beabstandet dargestellt Das Ausgangssignal jedes Belastungs-Meßgerätes D wird einer als gedruckte Schaltung ausgebildeten Verstärkerplatte 20 zugeleitet, in der es verstärkt wird. Das Ausgangssignal jeder ausgangsseitigen Belastungs-Meßeinrichtung wird mit dem Ausganssignal der entsprechenden eingangsseitigen Belastungs-Meßeinrichtung verglichen, um ein Differenzsignal zu erzeugen, welches einer Hauptsteuerschaltung 21 zugeleitet wird. Daher wird für jedes vertikale Walzgerüst ein Differenzsignal bereitgestellt, und es werden ein linksseitiges und ein rechtsseitiges Differenzsignal für jedes horizontale Walzgerüst bereitgestellt Wenn der Ausgangswert der ausgangsseitigen Belastungs-Meßeinrichtung eines bestimmten Walzgerüsts höher als der Ausgangswert des entsprechenden eingangsseitigen Belastungs-Meßgerätes ist, ist das Differenzsignal positiv, d. h, es herrscht ein Druck im Walzgutabschnitt zwischen dem betrachteten Walzgerüst und dem nächstfolgenden Walzgerüst.

Eine Steuertafel 22 gibt an die Hauptsteuerschaltung ein Greif- oder Walzsignal für jedes Walzgerüst ai>. wenn das Walzgut vom jeweiligen Walzgerüst ergriffen wurde oder gewalzt wird. Das Walzsignal kann durch Ermitteln der plötzlichen Zunahme bzw. das Abfallen des Walzenantriebs-Motorstroms beim Ein- bzw. Auslaufen des Walzguts in den bzw. aus dem Walzspalt oder durch den Anstieg bzw. Abfall im Ausgangssignal eines (nicht dargestellten, am Gerüst angebrachten) Walzenbelastungsdetektors oder aufgrund der Änderung in den Ausgangswerten der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Belastungs-Meßgeräte erhalten werden.

Über eine Befehlseingabeeinrichtung 23, wird der Hauptsteuerschaltung vorgegeben, ob die Spannungsregelung ausgeführt oder beendet werden soll.

Eine Informations-Eingabeeinrichtung 24 stellt die erforderliche Information für die Spannungsregelung in der Hauptsteuerschaltung 21 bereit

Eingegeben werden die Arbeitswalzen-Durchmesser jedes Walzgerüsts, die Kaliber-Nummer, die bei jeder Arbeitswalze benutzt wird oder benutzt werden soll, ein Spannungs-Sollwert (Bezugsspannung) für jeden Zwischenraum zwischen zwei Gerüsten, die Querschnittsfläche jedes Kalibers, «in Spannungs-Beeinflussungs-Koeffizient und Informationen über das Walzgut. Die Information über die Kaliberniimmer betrifft die Walzenkaliberlage der Arbeitswalze, um den Abstand zwischen dem Walzenkaliber und dem Belastungs-Meßgeräts in axialer Richtung der betreffenden Walze zu erhalten.

Der Sollwert der Spannung wird für jedes Paar von Gerüsten eingestellt. Er ist während des Walzvorgangs frei abwandelbar und wird aufgrund der Qualität, der Abmessungen und der Form des Walzguts festgelegt

Die Kaliber-Querschnittsfläche ist erforderlich, um die Spannung durch Division der im Walzgut übertragenen Kraft durch die Querschnittsfläche des Kalibers zu erhalten, bevor das Walzgut durch das stromaufwärtsliegende Gerüst des jeweiligen Paares benachbarter Walzgerüste läuft.

Der Spannungs-Beeinflussungs-Koeffizient ist aus dem folgenden Grunde erforderlich. Wenn das zu walzende Werkstück in einer Tandem-Walzstraße mit mehreren Gerüsten ohne eine Zwischengerüst-Spannung gewalzt werden soll, steht das Walzgeschwindigkeitsverhältnis zwischen jedem Paar von Walzgerüsten in einer vorgegebenen Beziehung, die dadurch festgelegt ist, daß der auf einen Zeitraum bezogene Volumendurchsatz des Walzguts an jeder Stelle konstant ist Wenn zwischen zwei beliebigen Walzgerüsten eine Spannung im Walzgut auftritt, stehen die auftretende Spannung oc-, und eine zwischen den Gerüsten he.rschende Unausgeglichenheit der Geschwindigkeit AUVi, die das Maß der Abweichung von der vom vorgegebenen Walzgeschwindigkeitsverhältnis festgelegten Windgeschwindigkeit wiedergibt, in einer linearen Beziehung.

Wenn das Walzgut in drei oder mehr Walzgerüsten gewalzt werden soll, beeinflußt die Geschwindigkeitsabweichung zwischen einem Paar von Walzgerüsten die Spannung im Walzgut zwischen den anderen Gerüstpaaren. Anders ausgedrückt: Wenn die Spannung zwischen zwei gegebenen Gerüsten geregelt wird, müssen, um das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen einem Gerüst und einem benachbarten Gerüst zu ändern, die Spannungsabweichungen zwischen den anderen Gerüsten mit in Rechnung gestellt werden.
Für die genannte Beziehung gilt näherungsweise

AUV₁■ = ß,., ■ (λ, — «ο/) + A' + Ο ' (<*f'+ Ο — «w+ η) (Ο

mit Λο als Spannungs-Sollwert und β,als Spannungsbeeinflussungskocffizient.

Die Informationen über das Walzgut betreffen die Temperatur, die Qualität und die Abmessungen usw., um die Verstärkung der Spannungsregelungsvorrichtung einzustellen.

Die Hauptsteuerschaltung 21 gibt den Geschwindigkeits-Änderungswert betreffende Signale als Stellsignale an die Geschwindigkeits-Steuerschaltungen 25, die den jeweiligen Walzgerüsten zugeordnet sind, und sie gibt die Spannung kennzeichnende Ausgangssignale an Spannungs-Indikatoren 26, die zwischen zwei Walzgerüsten vorgesehen sind.

Die in Fig.4A, 4B und 4C dargestellten Blockdiagramme zeigen die Vorrichtung für die Regelung der Spannung zwischen dem ersten und zweiten Gerüst und zwischen dem zweiten und dritten Gerüst als Bestandtpil Her HaunKtPiiprsrhaltiinc 21 ppmäR F i υ ~\

Die Ausgangssignale des eingangsseitigen Belastungs-Meßgeräts (D,..) (im folgenden als Belastungszelle bezeichnet), 101, und der ausgangsseitigen Belastungszelle (DJ), 102, die im ersten Walzgerüst vorgesehen sind, werden einer Subtrahierstufe 103 zugeführt, die das Differenzsignal einer Subtrahierstufe 104 und einer Mittelungsstufe 105 in der Hauptsteuerschaltung 21 zuführt. Die Walzgutdetektoren 106 für das erste und 107 für das zweite Gerüst in der Steuertafel 22 erzeugen Walzsignale, die einem ersten Signalgenerator 108 zugeführt werden. Dieser Generator erzeugt ein erstes Signal während einer Zeitdauer, während der das Werkstück von dem ersten Walzgerüst gewalzt wird, jedoch noch nicht vom zweiten Walzgerüst ergriffen worden ist.

Um die Walzsignale zu erhalten, werden die Ausgangssignale der Belastungszellen 101 und 102 auch an den Walzgutdetektor 106 des ersten Gerüstes geführt, wie dies in F i >. 5A gestrichelt dargestellt ist. Die Walzgutdetektoren erzeugen lange Impulse, deren Vorderflanke immer dann auftritt, wenn das Walzgut gerade im zugehörigen Walzgerüst ergriffen worden ist. Die Impulse fallen dann ab, wenn das Walzgut gerade durch das Walzgerüst hindurchgelaufen ist.

Der erste Signalgenerator 108 gibt ein erstes Signal an die Mitteilungsstufe 105, die dos Ausgangssignal der Subtrahierstufe 103 bei Anstieg des ersten Signals mittelt. Die Mittelungsstufe 105 beendet den Mittellungsvorgang bei Abfall des ersten Signals und gibt den Mittelwert dann in einen Speicher 109. Der Speicher 109 wird bei der Vorderflanke des ersten, vom ersten Generator 108 erzeugten Signals gelöscht. Das Ausgangssignal des Speichers wird der Subtrahierstufe 104 zugeführt, bis der Speicher gelöscht wird. Der im Speicher gespeicherte Mittelwert stellt einen mittleren Wert einer Kraft im Walzgut dar, wenn das Walzgut nur vom ersten Walzgerüst ergriffen wird.

Die Subtrahierstufe 104, die das von der Subtrahierstufe 103 erzeugte Ausgangssignal und das Mittelwertsignal vom Speicher 109 zugeführt erhält, führt einem Tor 110 ein Signal h\ zu, welches die Differenz zwischen dem durch das genannte Ausgangssignal ausgedrückten Ausgangswert und dem Mittelwert darstellt. Das Tor 110 wird vom Walzsignal des Walzgutdetektors 107 des zweiten Gerüsts geöffnet, so daß das Signal h\ von der Subtrahierstufe 104 zu einem Eingang einer Multiplizierstufe 111 gelangt. Der zweite Eingang dieser Multiplizierstufe 111 ist mit einer Korrekturkoeffizienteneingabe 112 verbunden, die ihr einen Korrekturkoeffizienten k\ zur Berücksichtigung der geometrischen Konfiguration von Belastungszellen und Walzgut im Walzgerüst zuführt. Die Ausgangssignale der Multiplizierstufe 111 werden dem ersten Eingang einer Teilerstufe 113 als Kraftsignal 7", bereitgestellt, welches durch Multiplizieren des Signals h\ mit dem Koeffizientensignai k\ erhalten wird.

Dem zweiten Eingang der Teilerstufe 113 wird von einer Querschnittsflächen-Eingabe 114 in der Informations-Eingabeeinrichtung 24 ein Querschnittsflächensignal Si zugeführt. Die Teilerstufe 113 stellt dem ersten Eingang eint/ Subtrahierstufe 115 ein Spannungssignal x\ bereit, welches durch Teilen des Kraftsignals Tuurch das Querschnittsflächensigna! Si erhalten wird. An den anderen Eingang der Subtrahierstufe 115 gelangt das Spannungs-Sollwertsignal «oi für den Bereich zwischen dem ersten und zweiten Gerüst von einer Sollwerteingabe 116, so daß ein Abweichungssignal Δ α\ erzeugt wird, welches einem Funktionsverstärker 117 zugeführt wird.

Dieser Funktionsverstärker besitzt eine EingangsAusgangskennlinie mit einem Totbereich, wie sie im Kästchen 117 in F i g. 5B dargestellt ist.

Ein Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 117 ist mit einem Eingang einer proportionalen Integrier- und Differenzierschaltung (P/D-Schaltung) 118 verbunden, deren Ausgang über einen Begrenzer 119 mit dem ersten Eingang einer Addierstufe 120 verbunden ist. Der Ausgang der Addierstufe 120 ist mit einer Multiplizierstufe 121 verbunden, die mit ihrem Ausgang am ersten Eingang einer Addierstufe 122 liegt. Das der Multiplizierstufe 121 zugeleitete Eingangssignal wird mit einem Umsetzungs-Koeffizientensignal £> von einer Signalumsetzungs-Koeffizienteneingabe 125 in der Informations-Eingabeeinrichtung 24 multipliziert.

Diese Multiplikation mit dem Umsetzungs-Koeffizienten £Ί hat folgende Bedeutung: Die Signalverarbeitung erfolgt auf die Basis der Spannung zwischen zwei Gerüsten (Kraft pro Querschnittseinheit) bis das Signal vom

c5 Addierer 120 abgegeben wird. Wenn die Walzgeschwindigkeit auf der Basis dieser Zwischengerüstspannung geregelt wird, kann keine geeignete Spannungsregelung erfolgen, da die Querschnittsfläche und die Querschnittsform des Walzgutes vernachlässigt wird. Für eine optimale Spannungsregelung gemäß der tatsächlichen Qucrschnittsfläche und Querschnittsform des Walzgutes wird deshalb das auf der Zwischengerüstspannung

basierende und vom Addierer 120 abgegebene Signal mit dem Umsetzungskoeffizienten E\ multipliziert, so daß es in ein Signal umgewandelt wird, das der auf das Walzgut wirkenden Kraft entspricht.

Der zweite Eingang der Addierstufe 122 steht über ein Tor 123 mit einem Speicher 124 in Verbindung, empfängt ein im Speicher gespeichertes Signal und addiert dies mit dem Ausgangssignal der Multiplizierstufe 121, so daß der Geschwindigkeits-Steuerschaltung 25 ein Geschwindigkeits-Änderungssignal zugeführt wird.

Das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 117 wird auch dem ersten Eingang einer Multiplizierstufe 126 zugeleitet, dessen zweitem Eingang vor der Spannungs-Beeinflussungs-Koeffizienteneingabe 128 über ein Tor 127 ein Spannungs-Beeinflussungs-Koeffizientensignal ^n zugeführt wird, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, welches das Produkt aus der Spannungsabweichung Δα\ und dem Spannungs-Beeinflussungs-Koeffizienten/ίΊι wied<;·gibt. Das Ausgangssignal gelangt an den ersten Eingang einer Addierstufe 129. Das Tor 127 wird vom Ausgangssignal eines UND-Gliedes 130 gesteuert, an dessen Eingängen das Walzsignal g\ des ersten Gerüsts und das Walzsignal g₃ des dritten Gerüsts von einem Walzgutdetektor 131 des dritten Gerüsts anliegen. Das Tor 127 läßt das Koeffizientensignal ßw zur Multiplizierstufe 125 also nur während der Zeitspanne durch, die dann, wenn das vordere Ende des Werkstückes vom dritten Walzgerüst ergriffen wird, beginnt und in dem Moment endet, wenn das hintere Ende des Walzguts durch das erste Walzgerüst hindurchgelaufen ist. Die Multiplizierstufe 126 ist so ausgebildet, daß sie der Addierstufe 129 das Signal Null bereitstellt, wenn das Koeffizientensignal nicht an der Multiplizierstufe anliegt. Der zweite Eingang der Addierstufe 129 ist mit dem Ausgang einer Multiplizierstufe 132 verbunden, an deren erstem Eingang ein Spannungs-Abweichungssignal von der für die Regelung zwischen dem zweiten und dritten Gerüst zuständigen Einrichtung anliegt.

Der zweite Eingang der Multiplizierstufe 132 steht über ein Tor 133 mit einer weiteren Snanniings-Bce'.nflussungs-Koeffizienteneingabe 134 in Verbindung und erhält von ihr das Koeffizientensignal ßn. Das Tor 133 wird vom Ausgangssignal eines UND-Gliedes 135 gesteuert, an dessen Eingängen die Walzsignale g\ und g₃ für das erste und dritte Gerüst anliegen, so daß das Tor 133 in derselben Weise wie das Tor 127 arbeitet. Die Multiplizierstufe 132 gibt ein Signal Null wie im Falle der Multiplizierstufe 126 immer dann ab, wenn kein Koeffizientensignal anliegt. Der Ausgang der Addierstufe 129 ist über eine P/D-Schaltung 136 und über einen Begrenzer 137 mit dem zweiten Eingang der Addierstufe 120 verbunden. Daher addiert die Addierstufe 120 das Ausgangssignal des Begrenzers 137 zum Ausgangssignal des Begrenzers 119, wobei das dadurch erhaltene Summensignal der Multiplizierstufe 121 zugeleitet wird.

Bei Auftreten der Vorderflanke des Walzsignals g₃ des dritten Gerüstes unterbricht die P/£?-Schaltung 118 f

ihre P/DFunktion und hält das zu diesem Zeitpunkt erzeugte Ausgangssignal fest, welches dem ersten Eingang der Addierstufe 120 über den Begrenzer 119 zugeleitet wird. Die P/Z>-Schaltung 118 wie auch die P/D-Schaltung *

13ö werden an der Hinterflanke des Walzsignals g\ des ersten Gerüsts rückgesetzt.

Das zwischen der Addierstufe 122 und dem Speicher 124 liegende Tor 123 bewirkt bei Auftreten der Hinterflanke des Walzsignals g\ des ersten Gerüsts die Löschung des Speichers und gleichzeitig die Speicherung des Ausgangssignals der Addierstufe 122 im Speicher. Das im Speicher gespeicherte Signal wird festgehalten und der Addierstufe 122 über das Tor 123 bereitgestellt, bis der Speicher bei Auftreten des Rückflanke des nächsten Walzsignales des ersten Gerüsts gelöscht wird. Der Speicher 124 kann ein Analogspeicher oder ein Digitalspeicher sein.

Nachfolgend soii der Aufbau der Kegelungsvorrichtung für die Spannung zwischen dem zweiten und dritten Gerüst beschrieben werden, soweit er von dem der oben erläuterten Vorrichtung abweicht. Den Schaltungselementen, die den Schaltungselementen der oben erläuterten Einrichtung entsprechen, werden dieselben Bezugszeichen zugeordnet, die jetzt jedoch mit einem Zusatz »b« versehen sind; die entsprechenden Koeffizienten sind mit dem Index»2« versehen.

Die Meßsignale der eingangsseitigen Belastungszelle (D/_c) 138 und der ausgangsseitigen Belastungszelle (Did) 139, die am linken Walzenlagerblock des zweiten Walzengerüsts angeordnet sind, werden einer Subtrahierstufe 140 zugeleitet die das Differenzsignal an einen Eingang einer Addierstufe 144 gibt. Die Signale der eingangsseitigen Belastungszelle (D_K) 141 und der ausgangsseitigen Belastungszelle (DrJ) 142, die am rechten Walzenlagerblock des zweiten Walzgerüsts angeordnet sind, werden einer Subtrahierstufe 143 zugeleitet, die ihrerseits das Differenzsignal dem anderen Eingang der Addierstufe 144 bereitgestellt Der Ausgang der Addierstufe 144 ist mit dem ersten Eingang einer Subtrahierstufe 1046 und dem Eingang einer Mittelungsstufe 1056 verbunden.

Dem ersten Eingang eines zweiten Signalgenerators 1086 wird vom zweiten Walzgutdetektor 107, das zweite Walzsignal g₂ und dem zweiten Eingang vom dritten Walzgutdetektor 131 das dritte Walzsignal g₃ zugeführt Der Generator 1086 erzeugt ein zweites Signal, das eine Anstiegsflanke beim Ergreifen des Walzguts im zweiten Gerüst und eine Abfallflanke beim Ergreifen des Walzguts im dritten Gerüst aufweist und dem einen Eingang eines UND-Gliedes 145 zugeleitet wird, dessen Ausgang mit einem Tor- oder Steuereingang der Mittelungsstufe 1056 verbunden ist Der andere Eingang des UND-Gliedes 145 ist mit dem Ausgang des Funktionsverstärkers 117 über einen Inverter 146 verbunden, so daß die Mittelungsstufe 1056 das Ausgangssignal der Addierstufe 144 mittelt wenn das Werkstück vom zweiten Gerüst ergriffen ist, aber noch nicht vom dritten Gerüst ergriffen wurde, und wenn das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers Null ist d. h., wenn die Ist-Spannung zwischen dem ersten und zweiten Gerüst sich von einer Soll-Spannung um weniger als einen bestimmten Betrag unterscheidet Der Ausgang der Subtrahierstufe 115 kann statt dessen auch durch die in F i g. 5 gestrichelt dargestellte Leitung mit dem Inverter verbunden werden, so daß die Mittelungsschaltung 1056 den Mittelungsvorgang durchführt, wenn der Ausgang der Subtrahierstufe 115 den Wert Null aufweist nämlich dann, wenn die Ist-Spannung zwischen dem ersten und zweiten Gerüst mit der Soll-Spannung übereinstimmt

Die P/D-Schaltung 1186 unterbricht die Ausführung der PID-Funktion an der Vorderflanke eines Walzsignals g4 des vierten Gerüsts, wobei dieses Walzsignal von einem (nicht dargestellten) Walzgutdetektor des vierten Gerüsts bereitgestellt wird, hält dieses zu diesem Zeitpunkt erzeugte Ausgangssignal fest und stellt dieses

festgehaltene Ausgangssignal einer Addierstufe 12Ot über einen Begrenzer 119Zj bereit, bis die P/D-Schaltung an der Hinterflanke des Walzsignals gi des zweiten Gerüsts rückgesetzt w>d. Die P/D-Schaltung 1366 wird auch an der Hinterflanke des Walzsignais g₂ des zweiten Gerüsts rückgesetzt. Darüber hinaus wird ein Tor 123b bei Auftreten der Hinterflanke des Walzsignals des zweiten Gerüsts gesteuert.

5 Die Addierstufe 1296 ist eine Addierstufe mit drei Eingängen, an denen zusätzlich zu den Ausgangssignalen der Multiplizierstufen 1266 und 1326 das Ausgangssignal einer Multiplizierstufe 147 anliegt. Der erste Eingang der Multiplizierstufe 147 ist mit dem Funktionsverstärker 117 und der zweite Eingang über ein Tor 148 mit einer Spannungr^Beeinflussungs-Koeffizienteneingabe 149 für ein Koeffizientensignal ß₂\ verbunden. Das Tor 148 wird vom Ausgangssignal eines UND-Gliedes 150 gesteuert, welches als Eingangssignal das vierte und erste ίο Walzsignal g4 und g\ zugeführt erhält. Die Multiplizierstufe 1266 erhält das Spannungsabweichungssignal Δ λ₂ von einem Funktionsverslärker 1176, und die Multiplizierstufe 1326 erhält das Spannungs-Abweichungssignal Δ (Xs von einer (nicht dargestellten) Regelungseinrichtung für die Spannung zwischen dem dritten und vierten Gerüst. Das vierte und zweite Walzsignal g* und g₂ liegen an den UND-Gliedern 1306 und 1356 an, die Steuersignale für die Tore 1276 und 1336 bereitstellen.

is Die Regelungseinrichtungen für die Spannung zwischen dem dritten und vierten Gerüst, dem vierten und fünften Gerüst usw. haben im wesentlichen denselben Aufbau wie das Regelsystem für die Spannung zwischen dem zweiten und dritten Gerüst.

Als nächstes soll die Arbeitsweise der oben beschriebenen Schaltung erläutert werden. Wenn das Walzgut bei der in F i g. 1 dargestellten Walzstraße noch nicht vom ersten Walzgerüst ergriffen worden ist, werden alle 20 Arbeitswalzen des ersten bis achten Walzgerüstes mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit angetrieben. In dem Moment, wenn das Walzgut vom ersten Walzgerüst ergriffen worden ist, beginnt die Mittelungsschaltung 105 damit, das Ausgangssignal der Subtrahierstufe 103 zu mitteln. Zu diesem Zeitpunkt ist das Tor 110 nichtleitend und die Arbeitswalzen des ersten Gerüstes werden weiter mit der vorgegebenen Geschwindigkeit angetrieben.

Wenn das vordere Ende des Walzguts gerade von dem zweiten Walzgerüst ergriffen worden ist, beendet die 25 Mittelungsschaltung 105 den Mittelungsvorgang und gibt das Mittelwertsignal als Ausgangssignal dem Speicher % 109 ab. Zum selben Zeitpunkt wird das Tor 110 vom Walzsignal gi des zweiten Gerüstes in den leitenden Zustand

% gebracht, und die Subtrahierstufe 104, die das Ausgangssignal der Subtrahierstufe 103 und das Mittelwertsignal

_t% des Speichers 109 subtrahiert, erzeugt das Signal Ai, welches einem Eingang der Multiplizierstufe 111 zugeleitet

λ wird. Diese erzeugt das Kraftsignal T\, welches in der Teilerstufe 113 durch das Querschnittsflächensignal 5i

:i; 30 geteilt wird, so daß sich das Spannungssignal tx\ ergibt, welches der Subtrahierstufe 115 zugeleitet wird. Die

r;' Subtrahierstufe 115 gibt das Abweichungssignal Δ x\ als Differenz zwischen der Ist-Spannung und der Sollspan-

/j nung «οι über den einen Totbereich bzw. eine Ansprech-Unempfindlichkeit aufweisenden Funktionsverstärker

ΐ 117, die P/D-Schaltung 118 und die Addierstufe 120 an die Multiplizierstufe 121. Da der Addierstufe 120 zu

■l, diesem Zeitpunkt über den zweiten Eingang das Signal Null zugeleitet wird, gibt die Addierstufe 120 das

|j 35 Ausganssignal des Begrenzers 119 als eigenes Ausgangssignal ab. Die Multiplizierstufe 121 multipliziert das von

jkj der Addierstufe 120 bereitgestellte Signal mit dem Umsetzungs-Koeffizientensignal £Ί, welches von der Signal-

$s umsetzungs-Koeffizienteneingabe 125 kommt und gibt das multiplizierte Signal an die Addierstufe 122 weiter.

ψ Die Addierstufe 122 erhält weiterhin über das Tor 123 das Signal zugeführt, welches im Speicher i24 gespeichert

;l wurde, als das hintere Ende des vorausgegangenen Walzguts gewalzt worden war, und gibt das Geschwindig-

% 40 keits-Änderungssignal an die Geschwindigkeits-Steuerschaltung 25. Ein solcher Regelvorgang wird aufrechter-

ί-ί halten, bis das vordere Ende des Walzguts vom dritten Walzgerüst ergriffen wird.

B Während der Zeitspanne, in dem das Walzgut nur im ersten und zweiten Walzgerüst gewalzt wird, wird also

si die Spannungsregelung für den Walzgutabschnitt zwischen dem ersten und zweiten Gerüst durchgeführt, ohne

U daß die Walzbedingung im dritten Walzgerüst und in den nachfolgenden Walzgerüsten in Betracht gezogen

ä| 45 wird.

H Wenn das Walzgut nun vom dritten Gerüst ergriffen wird, gibt der Walzgutdetektor 131 des dritten Gerüsts

Pj das Walzsignal £3 an die Tore 127 und 133 ab und bringt diese in den leitenden Zustand. Infolgedessen gelangt

f| vom Ausgang der Multiplizierstufe 126 das Signal des Wertes, welcher durch Multiplizieren der Spannungsab-

fc; weichung Δ a,\ mit dem Beeinflussungskoeffizienten ß\ \ erhalten wurde, an den ersten Eingang der Addierstufe

Ü 50 129, und die Multiplizierstufe 132 gibt an den zweiten Eingang der Addierstufe 129 das Signal ab, welches das

il| Produkt des Beeinflussungskoeffizienten ß\ ₂ und der Spannungsabweichung Δ λ₂ vom Funktionsverstärker 1176

i| wiedergibt Die Addierstufe 129 addiert diese Eingangssignale ß\ \Δ oc\ und ß\ \Δ <x₂ und stellt das addierte Signal

φ' der /VZJ-Schaltung 136 als Spannungs-Abweichungssignal Δ «ν \ gemäß Gleichung (1) bereit.

I! Das Ausgangssignal Δ »n\ der Addierstufe 129 wird über die P/D-Schaltung 136 und den Begrenzer 134 an

Il 55 den zweiten Eingang der Addierstufe 120 geführt Die P/D-Schaltung 118 beendet ihre P/D-Funktion an der

H Vorderflanke des Walzsignals g₃ des dritten Gerüsts, nämlich zu dem Zeitpunkt, wo das vordere Ende des

■|| Walzguts vom dritten Gerüst ergriffen worden ist, und hält dieses zu diesem Zeitpunkt erzeugte Ausgangssignal

!· fest Wenn das vordere Ende des Walzguts vom zweiten Gerüst zum dritten Gerüst weiterbewegt wird, wird die

H Spannung zwischen dem ersten und zweiten Gerüst auf oder nahe an den gewünschten Spannungswert geregelt.

jS 60 Nachdem das dritte Gerüst das Walzgut ergriffen hat, wird das in der P/D-Schaltung 118 erhaltene Signal daher

H der Addierstufe 120 als Basissignal zugeleitet Daher addiert die Addierstufe 120 das Ausgangssignal Δ »ν ι des

ll Begrenzers 137 mit dem Basissignal, welches in der P/D-Schaltung 118 gehalten und bereitgestellt wurde, und

f| das Ausgangssignal der Addierstufe 120 steht dann an der Multiplizierstufe 121 an. Daher wird ein Signal

Hj erzeugt welches die Spannungsabweichung oder die Geschwindigkeits-Änderung darstellt die eine genaue

65 Spannungsregelung ermöglicht, bei der ein Zusammenhang zwischen der Spannung zwischen einem gegebenen Gerüstpaar und der Spannung zwischen den anderen Gerüstpaaren voll in Betracht gezogen worden ist

Die zuvor angegebene Arbeitsweise dauert an, bis das hintere Ende des Walzguts das erste Gerüst verläßt Zu diesem Zeitpunkt, d. h. wenn die Hinterflanke des Walzsignals g\ des ersten Gerüsts auftritt, schließt üasTor

des Speichers 1?4, was bewirkt, daß der Speicher 124 das Ausgangssignal der Addierstufe 122 speichert. Danach wird chs neue gehaltene Signal über die Addierstufe 122 der Geschwindigkeits-Steuerschaltung zugeleitet. In dem Moment, wenn das hintere Ende durch das Walzgerüst gelaufen ist, wird die Walzgeschwindigkeit daher so aufrechterhalten, wie sie gerade vorliegt, um die gewünschte Spannung im nächstnachfolgenden Walzgut zu erreichen, wenn dieses von der Walzstraße ergriffen wird. Die /VD-Schaltung 118 und 136 werden auch bei 5 Auftreten der Hinterflanke des Walzsignals des ersten Gerüsts rückgesetzt.

Nachfolgend soll die Arbeitsweise der Regelungseinrichtung für die Spannung zwischen dem zweiten und dritten Gerüst erläutert werden, soweit Abweichungen bezüglich der obigen Erläuterung gegeben sind.

Die Mittelungsschaltung 1056 wird von dem vom UND-Glied 145 bereitgestellten Ausgangssignal gesteuert. Das UND-Glied erhält am ersten Eingang das zweite Signal vom zweiten Signalgenerator 1086 und am zweiten Eingang das invertierte Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 117 zugeleitet, um das Ausgangssignal der Addierstufe 144 aufzunehmen, während der zweite Generator 1086 das zweite Signal erzeugt, und wenn das Ausgangssignal des Funktionsverstärkers 117 Null ist. Somit miltelt die Mittelungsschaltung 1056die Kraft, die auf die Spannungs-Meßeinrichtung einwirkt, wenn die Ist-Spannung zwischen dem ersten und zweiten Gerüst sich vom Sollwert um weniger als einen bestimmten Betrag unterscheidet, nämlich wenn die tatsächliche Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Gerüst deinen wesentlichen Einfluß auf die Spannungen zwischen anderen Gerüstpaaren ausübt. Die Differenz zwischen dem von der Mittelungsschaltung 1056 erhaltenen, gemittelten Wert und dem gemessenen Wert der horizontalen Kraft, die durch die Spannungs-Meßeinrichtung ermittelt wurde, nachdem das Walzgut vom dritten Gerüst ergriffen worden ist, gibt genau die tatsächliche Spannung wieder, die das Walzgut zwischen dem zweiten und dritten Gerüst aufweist. Im Falle, daß der Eingang des Inverters 146 statt mit dem Ausgang des Funktionsverstärkers 117 mit dem Ausgang der Subtrahierstufe 115 über die gestrichelte Leitung verbunden ist, nimmt die Mittelungsschaltung 1056 das Ausgangssignal der Addierstufe i44 nur dann auf wenn die tatsächliche Spannung zwischen dem ersten und zweiten Gerüst mit dem gewünschten Wert übereinstimmt

Die Multiplizierstufe 147 multipliziert das Spannungsabweichungssignal Δ »\, das vom Funktionsverstärker 177 bereitgestellt wird, mit dem Beeinflussungskoeffizientensignal ßn, so daß der Addierstufe 129 das Produktsignal ßi\Δ λ\ bereitgestellt wird, wenn sich das Tor 148 im leitenden Zustand befindet. Die durch die Multiplizierstufen 147,1266 und 1326 und die Addierstufe 1296 durchgeführten Rechenvorgänge können daher folgendermaßen ausgedrückt werden:

Δ &N 2 - βζ\Δ x\ + /?hJ <*2 + βηΔ <χ₃ (2)

Da das Tor 148 vom Ausgangssignal des UND-Glieds 150 gesteuert wird, welches das erste und vierte Walzsignal g\ und g_A zugeführt erhält, nachdem das Walzgut durch das erste Gerüst hindurchgelaufen ist, wird das Beeinflussungs-Koeffizientensignal /?₂i nicht zur Multiplizierstufe 147 geleitet. Somit gilt während der Zeitspanne, die beginnt, wenn das hintere Ende des Walzguts durch das erste Gerüst hindurchgelaufen ist, und die endet, wenn das hintere Ende des Walzguts durch das zweite Gerüst hindurchgelaufen ist:

Δ am = βΐΐΔ on. + β-οΔ «₃ (3)

Da der Koeffizient ßi (,■_ ι> kleiner als ß_u , und ßi _f, + 1) ist, hat zuvor angegebene Signalverarbeitung keinen wesentlichen Einfluß auf die Spannungsregelung. Daher können die Multiplizierstufe 147, das Tor 148 und die Beeinflussungs-Koeffizientenschaltung 149 wie bei dem Spannungsregelsystem für die Spannung zwischen dem ersten und zweiten Gerüst weggelassen werden.

F i g. 6A zeigt eine Abwandlung der Steuerung für die in F i g. 4 dargestellte Mittelungsschaltung 1056. Zu dieser Ausführungsform werden das Spannungs-Abweichungssignal Δ α vom Funktionsverstärker 117 und das vom Walzgutdetektor 107 des zweiten Gerüsts bereitgestellte zweite Walzsignal g₂ einem Diskriminator 201 zugeleitet, der so ausgebildet ist, daß er ein Signal erzeugt, wenn ein Null-Signal vom Funktionsverstärker 117 eine vorgegebene Zeit andauert, nachdem das Walzgut vom zweiten Gerüst ergriffen worden ist Der Diskriminator gibt das Signal auf einen Eingang eines UND-Gliedes 202, bis das Walzgut durch das zweite Gerüst hindurchgelaufen ist Der andere Eingang des UND-Gliedes 202 ist über einen Inverter 203 mit dem Ausgang des Walzgutdetektors 131 des dritten Gerüsts verbunden. Daher gibt das UND-Glied 202 auf den Steuereingang der Mittelungsschaltung 1056 einen Impuls P\, der eine Anstiegsflanke bei der Vorderflanke des vom Diskriminator 201 kommenden Signals und eine Abfallsflanke bei der Vorderflanke des Walzsignals g₃ des dritten Gerüsts aufweist Dk Mittelungsschaltung 1056 wird an der Vorderflanke des Impulses ß\ rückgesetzt, und gleichzeitig beginnt die Mittelung des von der Addierstufe 144 bereitgestellten Ausganssignals. Bei der Hinterflanke des Impulses P₁ wird der Speicher 1096 gelöscht und das Mittelwertsignal der Mittelungsschaltung 1056 wird im Speicher 1096 gespeichert

Das neue, im Speicher gespeicherte Signal wird der Subtrahierstufe 1046 zugeleitet Diese Ausführung ist aus folgenden Gründen für die Regelung der Spannung vorteilhaft Wenn die Spannung zwischen einem betrachte- ω ten Gerüstpaar länger als eine vorgegebene Zeitspanne auf dem gewünschten Spannungswert gehalten wird, kann die Spannungsregelung als stabil bezeichnet werden. Daher schafft die Auslösung des Mittelungsvorgangs von diesem Zeitpunkt an eine ausreichende Zeit für den Mittelungsvorgang, so daß ein zuverlässiger, gemittelter Wert erhalten werden kann.

F i g. 6B zeigt eine Abwandlung der in F i g. 6A dargestellten Schaltung. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform wird statt des bei der in F i g. 6A dargestellten Ausführungsform verwendeten Diskriminators 201 eine Verzögerungsschaltung 204 benutzt Es hat sich herausgestellt daß die Spannung zwischen einem betrachteten Gerüstpaar innerhalb einer bestimmten Zeit nachdem das Walzgut von beiden Gerüsten des betrachteten

Gerüstpaars ergriffen worden ist auf oder nahezu auf den gewünschten Wert geregelt werden kann. Daher wird das Walzsignal g₂ des zweiten Gerüsts durch die Verzögerungsschaltung 204 um eine bestimmte Zeit verzögert, bevor es dem einen Eingang des UND-Gliedes 202 zugeleitet wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Regeln der Spannung im Walzgut zwischen den Gerüsten einer mehrere Walzgerüste aufweisenden Walzstraße, mit Einrichtungen zum Messen der Spannung in einen Walzgutabschnitt zwischen

5 einem /-ten und einem nachfolgenden (i + I)-ten Gerüst mit einem Speicher zum Speichern eines von den Spannungsmeßeinrichtungen bereitgestellten Ausgangswerts in dem Zustand, in dem sich das vordere Walzgutende zwischen dem /-ten und (i + l)-ten Gerüst befindet, und mit einer Steuereinrichtung zum Verstellen der Walzgeschwindigkeit der Walzgerüste nach Maßgabe der Abweichung der Spannung in deir, Walzgutabschnitt zwischen dem /-ten und (i + l)-ten Gerüst von einem Spannungs-Scllwert, dadurch geLenn-

10 zeichnet daß an den Speicher (i09b) eine Sperreinrichtung (145) angeschaltet ist, die das Einspeichern eines Ausgangswertes erst dann gestattet, wenn die Spannung im Walzgut vor dem /-ten Gerüst einen vorgegebenen Wert erreicht hat

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gemittelter Wert der Ausgangswerte der Spannungsmeßeinrichtungen dann gespeichert wird, wenn die Spannung im Walzgut zwischen dem

15 fij-ten Gerüst und dem benachbarten, in der Walzgut-Laufrichtung gesehen, vorherigen (i — l)-ten Gerüst den vorgegebenen Wert erreicht hat

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein gemittelter Wert der Ausgangswerte der Spannungsmeßeinrichtungen dann gespeichert wird, wenn die Zeitspanne, während der die Spannung im Walzgut zwischen dem (i)-t&a Gerüst und dem benachbarten, in der Walzgut-Laufrichtung gesehen, vorheri-

20 gen (i~ I)-ten Gerüst mit dem vorgegebenen Wert übereinstimmt, eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet.