Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln
der Plattenbreite in einer Warmwalzstraße gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung
ist aus der JP-OS 50 90 560 bekannt.
Die bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß die Plattenbreite am Ausgang des weiteren Horizontalwalzgerüsts
durch ein diesem Walzgerüst nachgeschaltetes Meßgerät bestimmt wird, mit der Folge, daß
Abweichungen erst dann erkannt werden, wenn die betreffende Platte das weitere Horizontalwalzgerüst
durchlaufen hat, also wenn die Breitenabweichungen bereits tatsächlich vorliegen. Damit aber kö;.nen auch
die Gegenmaßnahmen, bestehend In einer Veränderung des Walzenspalts des vertikalen Walzgerüsts, erst
vergleichsweise spät vorgenommen werden. Insbesondere dann, wenn das weitere Horizontalwalzgerüst
seinerseits aus mehreren hintereinander geschalteten Gerüsten besteht, führt die träge Reaktion der bekannten
Vorrichtung zu der Gefahr eines beträchtlichen Auftretens von Ungenaulgkelten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung Ist es deshalb, die bekannte Vorrichtung In der Welse zu verbessern,
daß Plattenbreltenabwelchungen schnell erkennbar sind
und damit die erforderlichen Gegenmaßnahmen (Änderung des Walzenspalts) schnell vorgenommen werden
können, so daß die Genauigkeit der Breite der gewalzten Platten Im ganzen gesehen erhöht wird. Die Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird also die Ausgangs-Plattenbrelte durch Vorausberechnung
bestimmt, und zwar bereits bevor der entsprechende Preßling das weitere Horizontalwalzgerüst durchläuft.
Die Maßnahmen zur entsprechenden Veränderung des Walzenspalts des Vertikalwalzgerüsts könnet) deshalb
wesentlich früher eingeleitet werden als bei der bev.annten
Vorrichtung, mit der Folge einer Verminderung des Ausschusses bzw. einer Verkleinerung der Abweichungen.
Praktische Versuche haben nämlich ergeben, daß die In der Vorausberechnung zwangsläufig enthaltenen
- kleinen - Ungenaulgkelten einen beträchtlich gerlngereu Einfluß auf die tatsächliche Plattenbreite der
gewalzten Platte haben, als das vergleichsweise späte Einsetzen der Gegenmaßnahmen bei der bekannten
Vorrichtung.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung 1st im Patentanspruch 2 gekennzeichnet.
Auf der Zeichnung sind AusföhruRgsformen der
Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Platte, die in ihrer Breite durch zwei eine Nut aufweisende Walzen
eines Vertikalwalzgerüsts vermindert wird,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Platte mit
verdickten Bereichen, wie sie am Ausgang des Vertikalwalzgerüsts
auftreten.
Flg.3 eine perspektivische Ansicht einer Platte am Ausgang eines Horizontalwalzgerüsts,
Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Verhältnisses zwischen dem Verhältnis EWH der
Plattenbreltenvergrößerung und dem Verhältnis (Hmax-H)IH der Dicke des verdickten Bereiches, und
Flg. 5 bis 8 Blockschaltbilder von Ausführungsformen
der Erfindung.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun
anhand von Flg. 1 In Anwendung auf eine Warmwalzstraße
erläutert, die ein Vertikalwalzgerüst aufweist, das
aus zwei, mit Nuten versehenen Vertikalwalzen 1 besteht. Das Vertikalwalzgerüst wird zur Breitenverminderung
einer Platte 2 verwendet, wobei dann eine Platte mit einem Querschnitt in Form eines »Knochens«
ensteht, d. h. beldselts verdickte Enden besitzt.
Fig. 2 zeigt eine Platte 2, die durch das Vertikalwalzgerüst
in Ihrer Breite vermindert worden Ist. Die Platte
2 hat verdickte Endbereiche 2' und einen Querschnitt In Form eines »Knochens«. Wie aus Flg. 2 hervorgeht,
kann die Breite der Platte 2 am Ausgang des Vertlkalwalzgerüsts durch Wv, die Plattendicke mit H und die
Dicke der verdickten Bereiche 2' mit Hmax bezeichnet
werden.
Flg. 3 zeigt die Platte 3 am Ausgang eines weiteren Horizontalwalzgerüsts, das dem Vertikalwalzgerüst
nachgeschaltet Ist. Wenn die In Flg. 2 dargestellte
Platte durch dieses Horizontalwalzgerüst zusammengedrückt wird, dann wird sie bezüglich Ihrer Breite Infolge
der Verbreiterung der verdickten Teile T verbreitert und darüber hinaus auch in Richtung nach vorne und
nach hinten verlängert, wie in Flg. 3 angedeutet Ist.
Die Breite der Platte 3 am Ausgang des weiteren Horizontalwalzgerüsts
wird mit W„ und die Dicke mit H
bezeichnet.
Die Plattenbreite am Ausgang des Vertlkalwalzgerüsts
und die Plattenbreite am Ausgang des weiteren Horizontalwalzgerüsts stehen In einer gewissen Bezlehung
zum Verhältnis der Dicke der verdickten Bereiche der Platte mit der Plattendicke am Ausgang der vorde-
•en Walzgerüste. Diese Beziehung ist aus Versuchs-Jaten
bekannt und in Flg. 4 graphisch dargestellt.
In Flg. 4 stellt die Ordinate den natürlichen Loga-Ithmus c W11 des Verhältnisses der Plattenbreite W11 am
\usgang des weiteren Horizontalwalzgerüsts zur Plat-[cnbrcllc
Wr am Ausgang des Vcrtlkalwalzgerüsts dar.
Die Abszisse entspricht dem Verhältnis (Hmal-H)IH,
wobei dieses Verhältnis aus der Dicke Hmax der verdickten
Bereiche 2' und der Plattendicke H am Ausgang jes vorderen Horizontalwalzgerüsts errechenbar Ist. Aus
Fig. 4 Ist ersichtlich, daß das Verhältnis zwischen
linear Ist. Wird die Neigung mit a, der Ordinatenabschnitt
mit b und das Verhältnis der Dicke der verdickten Teile mit χ [= (Hmax-H)/H] bezeichnet, dann kann
das Verhältnis durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden.
W1,
Die Gleichung (1) kann in die folgende Gleichung umgewandelt werden
Wn= W,exp(ax + b)
Die Plattenbreite am Ausgang des weiteren Horizontalwalzgerüsts kann aus der Gleichung (2) errechnet
werden, wenn die Plattenbreite Wv am Ausgang des
Vertlkalwalzgerüsts und die Dicke Hmax der verdickten
Bereiche und die Dicke H der Platte am Ausgang des
vorderen Horizontalwalzgerüsts bekannt sind.
Die Plattenbreite W1, am Ausgang des Vertikalwalzgerüsts
wird durch einen Plattendicken-Meßgerät festgestellt, die Dicke Hmax der verdickten Bereiche durch
ein kombiniertes Dickenmeßgerät.
Die Plattendicke H am Ausgang des letzten Walzenstandes der vorderen Walzwerkgerüste kann auf
verschiedene Weise ermittelt werden. So kann beispielsweise folgende Gleichung Verwendung finden.
In Gleichung (3) bezeichnet S den horizontalen
Walzenspalt, P die Walzkraft des Horizontalwalzgerüsts und M die Walzkonstante des Horizontalwalzgerüsts.
Der tatsächliche horizontal..' Walzenspalt wird am
Ausgang einer Walzenspalt-Steuereinrichtung erhalten, wie sie In vielen Fällen bei Horizontalwalzgerüsten
Anwendung finden, und der ermittelte tatsächliche Walzenspalt der Horizontalwalzen kann als Wert 5
dienen. Die Walzkraft P wird durch eine entsprechende
Kraftmeßeinrichtung ermittelt. Die Walzkonstante M ist vorgegeben. Die Piattendlcke H am Ausgang des
letzten Walzgerüsts der vorderen Walzwerkstufe wird aus den erwähnten Werten errechnet, und zwar unter
Verwendung von Gleichung (3).
Es Ist dann möglich, die Plattenbreite WH am
Ausgang des weiteren Horizontalwalzgerüsts aus den sich ergebenden Werten unter Verwendung von Gleichung
(2) zu errechnen. Die Abweichung AWH der Plattenbreite
WH am Ausgang des weiteren Horizontalwalzgerüsts
von dem Plattenbreiten-Sollwert WH0 ergibt sich
aus
Der Walzenspalt des Vertikalwalgerüsts wird so gesteuert, daß die Abweichung AWH möglichst klein
1st.
Die Platlenbrelte am Ausgang des weiteren Horlzontalwalzgerüsls
1st somit vcraussehbar, und dieser Wert wird als Faktor zur Überwachung des Walzenspalts des
Vertlkalwalzgerüsts verwendet, so daß die sich ergebende Plattenbreite nahe dem Sollwert liegt.
Die Konstanten α und b von Fig.4 können eine
unterschiedliche Größe aufweisen, je nach der Art des Stahls, und wenden auch in geringem Umfang durch die
Temperatur des Materials, den Durchmesser der Walzen usw. beeinflußt. Es liegt im Bereich der vorliegenden
Erfindung, den optimalen Wert dadurch zu erhalten, daß Tests zur Ermittlung der Werte α und b
durchgeführt werden.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuerungssystems für die Plattenbreite.
Die mit diesem Plattenbreiten-Ste'.'jrungssystem
ausgerüstete Walzstraße besitzt eine vorder?. Walzwerkstufe
und eine nachfolgende hintere Walzwerkstufe. Die vordere Walzwerkstufe weist ein vorderes Vorwalzgerüst
100 und ein hinteres Horizontalwalzgerüst IGi
auf. Die hintere Walzwerkstufe weist das Vertikalwalzgerüst 102 mit zwei vertikalen Walzen 1 und das
weitere Horizontalwalzgerüst 103 mit zwei Arbeltswalzen 5 und zwei Stützwalzen 6 auf.
Das Bezugszeichen 4 wird In F i g. 5 zur Bezeichnung
der ganzen Platte einschließlich der Platte 2 am Ausgang des Vertlkalwalzgerüsts 102 und der Platte 3
am Ausgang des weiteren Horizontalwalzgerüsts 203 verwendet. Es wird nun angenommen, daß die Platte 2
in der vorderen Walzwerkstufe einer Dickensteuerung oder einer Breitenverminderung unterworfen wird, daß
die Platte 4 zwischen dem Ausgang des Horizontalwalzgerüsts 101 der vorderen Walzwerkstufe und dem
Ausgang der hinteren Walzwerkstufe keiner Dickensteuerung unterworfen wird, daß das weitere Horizontalwalzgerüst
103 dem Vertikalwalzgerüst 102 nachgeschaltet lot, daß der Spalt des weiteren Horizontalwalzgerüsts
103 In Abhängigkeit vom Spalt des Vertikalwalzgerüsts
102 gesteuert wird und daß die P-'atte 4 eine gewünschte Dicke besitzt. Dabei ist darauf hinzuweisen,
daß die Verbreiterung der Platte, welche sich aus der Verminderung der verdickten Bereiche der
Platte durch das weitere Horizontalwalzgerüst 103 ergeben, wobei eine Plattendickensteuerung durchgeführt
wird, keinen wesentlichen Unterschied zu derjenigen Verbreiterung zeigt, die auftritt, wenn durch das weitere
Horizontalwalzgerüst 103 keine Dickensteuerung durchgeführt wird. Somit hat also lediglich der Betrag
der Verbre'terung in Betracht gezogen zu werden.
Ein Plattenbreitenmeßgerät 7 Ist am Ausgang des
Vertlkalwalzgerüsts 102 angeordnet und bestimmt die Plattenbrelte W,. Am Eingang des weiteren Korlzontal-
■ walzgerüsts 103 befindet sich ein Meßgerät 8 zur Feststellung
der Dicke der verdickten Plattenbereiche, dessen Ausgang einem Meßgerät 9 zur Messung der
Dicke der verdickten Plattenbereiche zugeführt wird,
■ womit sich die Dicke Hmox der verdickten PlattenberM-che
ergibt. Ein Belastungsmeßgerät 10 befindet sich am Horizontalwalzgerüst 101 der vorderen Walzenwerkstufe
und ermittelt dessen Walzkraft P. Ein Operationsverstärker 11 wird dazu verwendet, den festgestellten
Wert P durch eine Walzwerkkonstante M zu teilen, die
Im Operationsverstärker 11 vorgegeben ist. Der
Quotient wird einem Addierwerk 12 zugeführt.
Das Addierwerk 12 addiert die Werte des jeweiligen Walzenspalts 5 wie sie von einer Vorrichtung 13 zur
Walzenspaltsteuerung abgegeben werden, die am Horizontalwalzgerüst
101 vorgesehen 1st. Der Addierer 12 liefert dann die Summe als Plattendicke H von Gleichung
(3). Dieser Wert H wird dann einem Addierwerk
14 zugeführt und außerdem einem Operationsverstärker 15. Dem Addierwerk 14 wird außerdem der Wert der
Dicke Hmax der verdickten Plattenbereiche von dem
Meßgerät 9 zugeführt. Das Addierwerk 14 berechnet die Differenz zwischen der Dicke Hmax und der Dicke
H. Die vom Addierwerk 14 errechnete Differenz (H„ax-H) wird dem Operationsverstärker 15 zugeführt.
Der Operationsverstärker 15 teilt die Differenz (Hmax-H) durch die Plattendicke H, so daß sich das
Verhältnis X [= (Hnax - H)/H] ergibt. Der berechnete
Wert wird einem Operationsverstärker lfi 7ijoefflhri
Der Operationsverstärker 16 besitzt einen Koeffizienten gleich dem Gradienten α des linearen Verhältnisses,
welches in Flg. 4 gemäß Gleichung (1) dargestellt 1st und multipliziert das Verhältnis X mit dem Gradienten
a. Das sich ergebende Produkt aX wird einem Addierwerk
17 zugeführt. Das Addierwerk 17 addiert dieses Produkt aX einem Abschnitt b der Ordinate, womit sich
das Verhältnis 'WH (=aX + b) der Plattenverbreiterung
gemäß Gleichung (1) ergibt. Das errechnete Verhältnis CWH wird einem Exponentialfunktionsgenerator 18
zugeführt.
Der Exponentialfunktionsgenerator 18 zeugt die Exponentialfunktion exp(aX + b) = exp'WH des Wertes
' WH der Plattenverbreiterung, d. h. die Exponentialfunktion
expfa^ + ö) (= expcWH) von Flg. 2, die gleich
ist der Blattbreite WH am Ausgang des weiteren Horizontalwalzgerüst*,
geteilt durch die Plattenbreite Wy am
Ausgang des weiteren Vertikalwalzgerüsts. Der Ausgang des Generators 18 wird einem Operationsverstärker
19 zugeführt. Der Operationsverstärker multipliziert den Wert exp (aX+ti) der Verbreiterung mit dem
Wert W der vom Blattdickendetektor 7 zugeführt wird, womit sich die Blattenbreite WH am Ausgang des weiteren
Horizontalwalzgerüsts ergibt (Gleichung 2).
Ein Addierwerk 20 zieht einen vorgegebenen Sollwert WH0 der Sollwert-Plattenbreite WHO am Ausgang des
weiteren Horizontalwalzgerüsts von dem tatsächlichen Wen der Plattenbreite WH ab, der vom Operationsverstärker
19 geliefert wird. Das Ergebnis dieser Subtraktion ist die Abweichung dWH, wie sie in Gleichung 4
dargestellt ist.
Die Abweichung £l-VH wird in eine Spalt-Steuereinrichtung
21 für das Vertikalwalzgerüst eingegeben. Die Steuereinrichtung 21 steuert den Spalt des Vertikalwalzgerüsts
102 derart, daß die Abweichung AW„
möglichst klein wird.
Von den oben erwähnten Bauteilen bilden die Bauteile II. 12 und 14 bis 19 einen Rechner, der auf
der Zeichnung durch eine gestrichelte Linie A angedeutet ist: die Bauteile 20 und 21 bilden eine Steuereinheit
B zum Steuern des Spalts des Vertlkalwalzgerüsts.
Auf diese Weise kann die Plattenbreite am Ausgang des weiteren Horizontalwalzgerüsts bis auf minimale
Fehler dem Sollwert angenähert werden.
Wenn eine Vielzahl von Kombinationen vorgesehen ist. deren jede ein Vertikalwalzgerüst (102] - 102.) und
ein Horizontalwalzgerüst fl03i I03„) In der Vorwal/-straße
enthalt, wie dies In Flg. 0 angedeutet 1st, so
kann eine Plattenbreiten-Steuereinrichtung ähnlich derjenigen von Fig. 5 auch für jede dieser Kombinationen
vorgesehen werden.
Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 6 wird die Plattendicke
während des Walzvorgangs In der hinteren Walzwerkstufe nicht verändert.
Das Ausfuhrungsbeispiel nach Flg. 6 soll nun Im einzelnen erläutert werden. Wie ersichtlich sind eine
Vielzahl von Vertikalwalzgerüsten 102, - 102„ mit vertikalen
Walzen 1, - 1„ und eine Vielzahl von Horizontalwalzgerüsten
103, - 103, mit Arbeltswalzen 5, - 5„
und Rückwalzen 6, - 6„ vorgesehen.
Plattenbreltenmeßgeräte 7, - 7„ und Meßgerate
8i - 8, zur Feststellung der Dicke der verdickten Plattenbereiche sind zwischen den entsprechenden Vertikalwalzgerüsten
IO2i - 102„ und den entsprechenden
Horizontalwalzgerüsten 103, -103, vorgesehen.
Meßgeräte 9, - 9„ zur Messung der Dicke der verdickten Plattenbereiche sind den Meßgeräten 8, - 8„ zugeordnet.
Die P!attenbre!tenmeßiTcr5tc 7· — 7 und die
Meßvorrichtungen 9| - 9„ erzeugen Ausgangsslgnale
Wvl - Wvn bzw. H„axl - Hmaxn, welche die festgestellten
bzw. gemessenen Werte der Breite und der Dicke angeben. Die Ausgangsslgnale werden den jeweiligen Recheneinheiten
Ai-An zugeführt. Der Ausgang P des
Walzenbelastungsmeßgeräts 10 und der Ausgang S der Walzspalt-Steuereinrlchtung 21 werden ebenfalls den
Recheneinheiten Ai-An zugeführt. Die Recheneinheiten
Ai-A11 führen ähnliche Operationen durch wie die
Recheneinheit A von Flg. 5, und zwar jeweils für die zugeordneten vertikalen und horizontalen Walzgerüste,
und sie erzeugen Ausgangssignale W;n - W11n, die dann
den entsprechenden Spaltsteuerelnrlchtungen Bt - Bn für
die Vertikalwalzgerüste zugeführt werden. Die Steuereinrichtungen B1-Bn steuern die Spalte der Vertikalwalzgerüste
102, - 102, derart, daß die Abweichungen AWHX-dWHn der Plattenbreiten möglichst klein
werden. Ein Plattenbreltenmeßgerät, ein die Dicke der verdickten Plattenbereiche feststellendes Meßgerät, ein
die Dicke der verdickten Plattenbereiche feststellendes Meßgerät, eine Recheneinheit und ein Steuergerät für
jede Kombination aus vertikalen und horizontalen Walzgerüsten verbessert die Genauigkeit der Breite der
Platte am Ausgang der hinteren Walzwerkstufe beträchtlich.
Wenn jedoch Im Gegensatz zum Ausführungsbeispiel nach Flg. 6 gewünscht Ist, die Plattendicke während
des Durchgangs der Platte durch die Horizontalwalzgerüste der hinteren Walzwerkstufe zu verändern, dann
müssen die Reduktionskraft und der Walzenspalt der Horizontalwalzgerüste jeder Gerüstkombination ermittelt
und - anstelle der Reduktionskraft und ui-s
Walzenspalts des letzten HorizontaiwalzgerOsts der hinteren Walzwerkstufe - zu den Rechenvorgängen In
den Recheneinheiten Ai-An herangezogen werden, die
für das Vertikalwalzgerüst der jeweiligen Gerüstkomblnation vorgesehen sind, d. h. demjenigen Vertikalwalzgerüst,
das dem Horizontalwalzgerüst am nächsten ist.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Steuereinrichtung
für die Plattenbreite. Die Steuereinrichtung für die Plattenbreite weist bei diesem Ausführungsbelsptel
ein Plattendickenmeßgerät 22 auf, das zwischen dem letzten Horizontalwalzgerüst 101 der
vorderen Walzwerkstufe und dem Vertikalwalzgerüst 102 der hinteren Walzwerkstufe angeordnet Ist, und
zwar anstelle des Walzkraftmeßgeräts 10 und der
^ Walzcnspalt.steuereinrichlung 13 für das lcl/le Horizontalwalzgerüst
der vorderen Walzwerkstufe.
Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 wird die Plattendicke am Ausgang der vorderen Walzwerkstufc
100' nicht aus dem Walzenspalt S. der Walzkraft P und .:,■
der Walzwcrkskonstanten M errechnet, sondern unmit- .';/
lelbar durch das Plattendlckenmeßgerät 22 ermittelt. $
I)Ii; übrigen Steucroperatlonen sind ähnlich denjenigen ύ
des Au.slührungsbclsplels von FI g. 5. 5 '■·;;
Das Auslührungsbelsplel nach Fig. 7 hat den Vorteil,
dull der Steuerkrels einfacher Ist als derjenige nach ?]
πι«. 5. a
F-Ig. 8 zeigt eine Abwandlung des Ausführungsbei- V-j
spiels n;ich I'ig. 7. Die Steuereinrichtung von Flg. 8 1st w !|
für eine Walzstraße bestimmt, (lic eine hintere j|
Wal/.wcrkbtufe besitzt, die aus einer Vielzahl von
Kombinationen eines Vertikalwalzgerüsts (102,-102,,)
und eines Horizontalwalzgerüsts (103i-103„) besteht.
KIn Plattenbreltenmeßgerät 7, - 7,„ ein Meßgerät 8, - 8„ is
zur Feststellung der maximalen Plattendicke, ein Meßgerät 9i-9„ zur Messung der maximalen Plattendicke,
eine Recheneinheit A\-A'„ und schließlich eine
Steuereinheit B-. -B2 fnr die Snaltsteuerung der vertikalen
Walzen sind jeder dieser Kombinationen zugeord- 20 ~;
net. Auch diese Anordnung verbessert die Genauigkeit der Berechnung der Plattenbreite am Ausgang des
Walzgerüsts.
Wenn im Gegensatz zum Ausführungsbeispie! nach
Fig. 8 gefordert Ist. die Plattendicke während des Durchgangs der Platte durch das Horizontalwalzgerüst
der letzten Walzwerkstufe zu verändern, dann muß die Plattendicke am Eingang des Vertikalwalzgerüsts jeder
Kombination ermittelt und - anstelle der Plattendicke um Klngang der hinleren Walzwerkslufe - zur Berech- J1'
nung du.h die Recheneinheiten A\ - A'„ herangezogen
werden, die für die Vertlkalwalzgcrüste jeder Kombina- ·· ■'
tion vorgesehen sind. ■
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
35
40
45
50
60