DE1144083B

DE1144083B - Verfahren und Vorrichtung zum Unterteilen von Walzgut, insbesondere von Knueppeln

Info

Publication number: DE1144083B
Application number: DEM38414A
Authority: DE
Inventors: Everard Sigal
Original assignee: NEUMANN oHG; Moeller and Neumann Verwaltungsgesellschaft Offene GmbH; Verwaltungsgesellschaft Moeller and Neumann oHG
Current assignee: NEUMANN oHG; Moeller and Neumann Verwaltungsgesellschaft Offene GmbH; Verwaltungsgesellschaft Moeller and Neumann oHG
Priority date: 1958-07-26
Filing date: 1958-07-26
Publication date: 1963-02-21

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

M 38414 Ib/49 c

ANMELDETAG: 26. JULI 1958

BEKANNTMACHUN G DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 21. FEBRUAR 1963

Sowohl beim Unterteilen von Fertigerzeugnissen, wie Profilstäben od. dgl., als auch beim Unterteilen von Halbzeug, wie beispielsweise von Knüppeln, ist es üblich, innerhalb eines Walzprogramms mittels einer auf veränderliche Schnittlängen einstellbaren Schere den Walzstab stets in gleiche Teile zu unterteilen. Dies bedeutet Abfall, da das Vormaterial nie gleichmäßig ist. Das Unterteilen von Fertigerzeugnissen in handelsübliche gleiche Längen ist meist zwingend notwendig, während Halbzeug, z. B. Knüppel, deshalb in gleiche Teile unterteilt werden, um bei der Weiterwalzung keine Unterschiede in den Längen der Fertigstäbe zu erhalten. Gerade beim Unterteilen von Knüppeln in stets gleiche Längen ist aber der Abfall, der notwendigerweise anfällt, gewichtsmäßig sehr bedeutend. Er könnte vielfach gerade noch eine handelsübliche Länge des Fertigerzeugnisses ergeben. Zudem gehen mit den Schrottstücken an einer Knüppelschere beträchtliche Wärmemengen verloren. Der Schrottanfall ist bei Knüppeln deshalb besonders groß, weil die Gewichte des Vormaterials stark unterschiedlich sein können und deshalb die gleiche Knüppellänge knapp bemessen sein muß, um mit Sicherheit aus dem ausgewalzten Stab die vorgegebene Anzahl von Knüppeln gewinnen zu können.

Von der Überlegung ausgehend, daß der Schrottabfall beim Unterteilen von Walzgut gleich Null wäre, wenn man jeden Walzstab fallweise in genau gleiche Teile unterteilen würde, wäre es denkbar, die Länge von ausgewalzten Walzstäben zu messen und danach bei angenommener Anzahl der Einzelstäbe die gleichen Schnittlängen zu ermitteln. Bei einer kontinuierlichen Straße jedoch, wo das Vorderende eines Walzstabes bereits in der Schere ist, während das Ende des Walzstabes noch im Walzprozeß liegt, erscheint es nicht sinnvoll, die Gesamtlänge des Walzstabes zu messen, da die Schere zu kurz hinter dem letzten Walzgerüst steht.

Allerdings wird bei Lösung der Aufgabe, eine vom Walzgut fallweise unterschiedliche Gesamtlänge verlustlos aufzuteilen, darauf verzichtet werden müssen, daß nur Einzelstäbe gleicher Länge erhalten werden. Dies wird bewußt in Kauf genommen, jedoch unter der Voraussetzung, daß trotz verlustloser Aufteilung alle Einzelstäbe innerhalb einer bestimmten Längentoleranz

liegen. Ist diese Toleranz nicht zu groß, so ist es durchaus vertretbar, beispielsweise in einer HaIb-

Verfahren und Vorrichtung zum Unterteilen von Walzgut, insbesondere von Knüppeln

Anmelder:

Verwaltungsgesellschaft Moeller u. Neumann

offene Handelsgesellschaft,
St. Ingbert/Saar, Ensheimer Str. 48

Everard Sigal, St. Ingbert/Saar,
ist als Erfinder genannt worden

zeugstraße nicht genau gleich lange Knüppel zu walzen und mit diesen Knüppeln eine Fertigstraße zu beschicken, weil die Wärme- und Leistungsersparnisse beim verlustlosen Aufteilen in der Halbzeugstraße die Schnittverluste in der nachfolgenden Fertigstraße aufwiegen.
Der Erfindung liegt zunächst die Aufgabe zugründe, ein Verfahren zum Unterteilen von Walzgut, insbesondere von Knüppeln zu finden, welches unter Berücksichtigung der verschieden ausfallenden Gesamtlänge von Walzstäben auf Grund unterschiedlichen Vormaterials auch dann eine Unterteilung des Walzstabes ohne Schnittverlust ermöglicht, wenn im Laufe einer kontinuierlichen Walzung der Walzstab an keiner Stelle so rechtzeitig auf eine endgültige Gesamtlänge vermessen werden kann, daß dann noch die Trennvorrichtung in veränderlichem Takte gesteuert werden kann. Ausgehend vom Vorhandensein einer auf veränderliche Schnittlänge einstellbaren Vorrichtung zum Trennen von Walzgut, z. B. Schere oder Säge, wird gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, nach dem jeder Ausgangsquerschnitt des Vormaterials gewogen, aus dem Ausgangsgewicht G die dem Endquerschnitt Q entsprechende Gesamtlänge Lo ermittelt und aus dieser Gesamtlänge Lo die sich auf Grund der geschätzten Anzahl ρ der Einzelabschnitte ergebende Länge eines Einzelabschnittes errechnet wird, wobei bei Überschreiten der vorgegebenen Längentoleranz die Anzahl der Einzelabschnitte verändert wird.
Das Verfahren ist zwar insbesondere zum Unterteilen von Knüppeln gedacht, jedoch ist es auch auf Fertigerzeugnisse anwendbar, nämlich dann, wenn bei einem bestimmten Walzprogramm keine festen,

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handelsüblichen Längen der Einzelstäbe vorgeschrieben sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden

ermittelten Schnittlänge L in der Rechenstelle 40 ergibt, daß die Bedingung L_mi_n < L < Lmax erfüllt ist, geht über die Leitung 43 eine Rückmeldung an die Stelle 39. Falls aber die ermittelte Schnittlänge L an Hand eines Ausfuhrungsbeispieles in der Zeich- 5 außerhalb der vorgegebenen Toleranz liegt, geht von

nung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung einer kontinuierlichen Walzenstraße mit einer rotierenden Schere zum Unterteilen des Walzstabes jeweils in gleiche Einzellängen und

Fig. 2 die Prinzipschaltung eines Rechengerätes zur Ermittlung der jeweiligen Teillängen unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Toleranz und zum Steuern der Schere.

Mit 25 ist eine Waage zur Bestimmung des Aus- 15 Änderung der Stabzahl ρ um ±1 in Frage kommen, gangsgewichtes des Vormaterials 26' bezeichnet. da das Vormaterial normalerweise nicht so große

der Rechenstelle 40 über die Schleife 44 ein Impuls an die Stelle 38 zur Änderung der Schnittzahl p. Dieser Impuls wird in dem Sinne und so lange gegeben, bis die Änderung von ρ bei wiederholten Rechenvorgängen zu einer Stablänge L führt, die die erwähnte Bedingung erfüllt. Die Zahl ρ wird verringert, wenn die errechnete Schnittlänge unter Lmin liegt, und wird vergrößert, wenn die Schnittlänge über Lmax liegt. Im allgemeinen wird nur eine

Unterschiede im Gewicht aufweist, daß eine größere Änderung der Stabzahl von der vorher errechneten idealen Stabzahl erwartet werden könnte.

Die Maßnahme, durch Ändern der Anzahl der Einzelabschnitte eine Längentoleranz für diese einzuhalten, ist allerdings nicht unabhängig von dem Toleranzbereich durchführbar. Für den minimal einstellbaren Toleranzbereich gilt die Beziehung

JL =

Lmin

Das Vormaterial wird in einer kontinuierlichen Walzenstraße 27 auf einen Endquerschnitt Q ausgewalzt und soll in Einzelstäben 26 so aufgeteilt werden, daß kein Schnittverlust entsteht und die Einzellängen der Stäbe 26 innerhalb einer vorgegebenen Toleranz von L_mi_n bis L_max liegen. Zum Unterteilen des Walzstabes dient eine rotierende Schere 28 zum Schneiden von laufendem Walzgut, die auch durch eine fliegende Schere od. dgl. ersetzt sein kann. Eine Fotozelle 29 gibt ein Signal zum Einschalten der rotierenden Schere 28. 30 und 31 sind Tachodynamos sowohl am letzten Walzgerüst

als auch an der Schere, einesteils um die Walzen- d.h., das Produkt aus Toleranzbereich und Stabzahl drehzahl zu ermitteln und andererseits um eine 30 muß mindestens die untere Toleranzgrenze für die Synchronisierung der Schere mit dem letzten Walz- Einzelabschnitte ausmachen. In der Praxis, insgerüst in bekannter Weise herbeizuführen. besondere beim Unterteilen von Knüppeln, die nicht

In das elektrische Rechengerät gemäß Fig. 2 bestimmte Handelslängen mit enger Toleranz haben wird bei 32 das mit der Waage 25 ermittelte Ausgangs- müssen, vielmehr im eigenen Walzwerk weitergewicht G des Vormaterials eingeleitet. In seiner 35 verarbeitet werden sollen, sind der Toleranzbereich, ersten Rechenstelle 33 wird aus dem Gewicht G der meist durch die Ofenabmessung gegeben ist,

sowie die Stabzahl kaum so klein, daß ihr Produkt kleiner ist als die Mindestlänge für die Einzelabschnitte.

Die Rechenoperationen müssen in der Zeit zwischen dem Wiegevorgang und der Signalgabe der Fotozelle 29, die im Rollgang hinter dem letzten

und dem voreinstellbaren, reziproken Wert des Metergewichtes Q- γ des Endquerschnittes das 1

Produkt G

Q-Y

gebildet, wobei Q der Endquerschnitt des ausgewalzten Stabes und γ das spezifische Gewicht des Vormaterials ist. Der reziproke Wert wird in der Stelle 34 gebildet, wobei mittels der von Hand einstellbaren Einrichtungen 35 und 36 die

Fertiggerüst angeordnet ist, durch das Stabvorderende abgelaufen sein. Die Rechenvorgänge werden

Einzelwerte Q und γ beliebig voreinstellbar sind. Das 45 eingeleitet durch das Ausgangsgewicht G. Beim

Ergebnis aus der Rechenstelle 33 ist die Gesamt- Passieren des Stabvorderendes an der Fotozelle 29

stablänge Lo, die einer zweiten Rechenstelle 37 gibt diese über eine Verbindung 29' einen Impuls

zugeleitet wird. zur Stelle 39, um die Weitergabe der hier ermittelten

In dieser zweiten Rechenstelle 37 wird durch endgültigen Schnittlänge L an die Scherensteuerung

Division der Gesamtlänge La durch die in der 50 zu veranlassen.

Stelle 38 vorwählbare Anzahl ρ der Einzelabschnitte Um von der errechneten Schnittlänge L aus die die Schnittlänge L festgelegt. Die Gesamtlänge L₀
ist im übrigen nur eine gedachte Größe, da sie bei
der kontinuierlichen Walzung und der Aufstellung

der Schere 28 kurz hinter der Walzenstraße nicht in Erscheinung tritt.

Um festzustellen, ob die in 37 errechnete Schnittlänge L, die der Stelle 39 zugeführt wird, innerhalb
der vorgegebenen Toleranz von Lmin bis L_max liegt,
wird in einer dritten Rechenstelle 40 die ermittelte 60 gebildet, der die Stabdurchlaufzeit bzw. die Schnitt-Schnittlänge L mit voreinstellbaren Extremwerten folgezeit T festlegt.

Lmin und Lmax verglichen, wobei von dieser Stelle Die Austrittsgeschwindigkeit ν wird aus der vom

ein Impuls zur Änderung der Anzahl ρ der Einzel- Tachodynamo 30 gemessenen Walzendrehzahl in

abschnitte gegeben wird, solange die ermittelte der Stelle 46 unter Berücksichtigung einer einstell-

Schnittlänge L außerhalb der eingestellten Extrem- 65 baren Konstanten Jv für den Vorlauf ermittelt,

werte liegt. Die Schnittfolgezeit T wird einem die Schnitte der

Die Extremwerte sind an den Einstellgeräten 41 rotierenden Schere beeinflussenden Impulsgeber 48,

und 42 voreinstellbar. Wenn der Vergleich in der der für den ersten Schnitt im Augenblick der Signal

rotierende Schere 28 zu steuern, bedarf es einer Umrechnung der Schnittlänge L in eine Schnittfolgezeit T.

Hierzu wird in einer vierten Stelle 45 des Rechengerätes aus der festgelegten Schnittlänge L und der gemessenen Austrittsgeschwindigkeit ν des Walzstabes aus dem letzten Fertiggerüst der Quotient —

gäbe durch die Fotozelle 29 eine einstellbare Zeit AT aus der Einstellvorrichtung 50 zum Ausgleich des Weges des Stabvorderendes von der Fotozelle bis zur Schere der Schnittfolgezeit T zuaddiert. Vom Augenblick der Signalgabe durch die Fotozelle 29 an gibt also die Stelle 48 erst nach Ablauf einer Zeit von T + AT einen Schnittimpuls über die Leitung 49 an die Schere 28. Da für die folgenden Schnitte jedoch der Einfluß des Weges von der Fotozelle zur Schere fortfällt, wird in der Stelle 48 der zuaddierte ι Wert A T über eine Rückmeldeleitung 51 von der Schere durch einen Impuls nach Vollzug des ersten Schnittes wieder gelöscht, so daß von dann ab Schnittimpulse im Takte der Zeit T gegeben werden. Die Löschung von AT kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß unter dem Einfluß der Rückmeldung über 51 ein gleicher Wert AT wieder subtrahiert wird, wie er vorher addiert wurde. Die Löschung des Wertes AT erfolgt so lange, bis durch den gegebenenfalls verzögerten Fortfall des Fotostromes, nachdem =" das hintere Stabende die Fotozelle 29 passiert hat, die Impulsgabe unterbrochen wird. Dann liefert die Stelle 48 bei dem nächsten ersten Schnitt wieder einen Impuls in der Zeit T -r AT nach der Signalgabe der Fotozelle.

In Fig. 1 sind die den Zeiten T=L und AT zugeordneten Strecken dargestellt. Falls die Entfernung der Fotozelle 29 von der Schere 28, der die Zeit AT entspricht, größer ist als die StablängeL bzw. die Schnittfolgezeit T, so muß der Fotostrom auch nach Passieren des Stabendes während einer Zeit T aufrechterhalten, d. h. sein Fortfall beispielsweise durch ein Zeitrelais verzögert werden, damit in der Stelle 48 die Löschung von AT erhalten bleibt und noch ein letzter Schnittimpuls gegeben wird, da ja der Impulsgeber 48 nur beim Vorhandensein eines Fotostromes Impulse liefert. Über die Leitung 52 ist eine Synchronisierung der Schere 28 mit der Walzendrehzahl des letzten Gerüstes sichergestellt.

4,j

Beispiel

Ein Knüppel vomFertigquerschnittö = 80 · 80[mm²] und einem spezifischen Gewicht γ = 7,85 [kg/dm³] soll ohne Schnittverlust in gleichen Längen L unterteilt werden, wobei die Toleranzbedingung

JL = L_mnj: - Lmin = 10,2 - 9,5 = 0,7 [m]

gegeben ist. Die Konstanten für Q, γ, L_max und L_min sowie eine geschätzte Stabzahl/? = 10 werden an den Geräten 35, 36, 41, 42 und 38 eingestellt.

Von der Waage wird ein Gewicht des Vormaterials G = 5300 [kg] gemessen.

In 33 wird die Gesamtstablänge

= 106 [m]

über 44 an 38 um 1 auf p' = 11 vergrößert, wodurch in 37 eine neue Schnittlänge nach

L₀ 106

L" =

= 9,65 [m]

ρ' - ii

errechnet wird, die innerhalb der Toleranz liegt. Bei gemessener Walzgeschwindigkeit ν = 2 [m/s] wird in 45 die Schnittfolgezeit T errechnet zu

T = ^ = ^' = 4 83 [si.

Es ist angenommen, daß die Fotozelle 29 um Lf = 13 [m] vor der Schere 28 liegt.

Bei gleichbleibenderWalzgeschwindigkeit v=2 [m/s] ist dann die Zeitkonstante für den Weg der Stabspitze von der Fotozelle bis zur Schere

JT = ψ = 6,5 [s],

die vorher errechnet und bei 50 eingestellt wurde. Der erste Schnitt wird

T-t J7=4,83 - 6,5 = 11.33[s]

später angeführt, als das Stabvorderende die Fotozelle 29 passiert, von dann ab folgen durch Löschen von JT die Schnittimpulse im Takte von 4,83 [s]. Beim letzten Schnitt hat das hintere Stabende die Fotozelle 29 bereits passiert, da Lf > L" ist; und zwar um 13 — 9,65 = 3,35 m. Die entsprechende Zeit ist

3^5 AIS

errechnet. Q · γ ist mit 50 [kg/m] das Metergewicht des Knüppelstabes.
In 37 wird die vorläufige Schnittlänge mit

τι

L =

106 in r !-„.ι

= _w = 10,6 [m]

errechnet. In 40 wird durch Größenvergleich ermittelt, daß L' größer als L_max, also zu groß ist. Die Stabzahl ρ wird dann durch ein Kommando Mindestens während dieser Zeit muß durch ein Zeitrelais eine Aufrechterhaltung der Signalspannung in der Leitung von der Fotozelle zum Impulsgeber 48 sichergestellt sein, damit der letzte Schnitt noch ausgelöst wird.

Die vorstehend beschriebenen Rechenvorgänge können sämtlich mit bekannten Elementen der Elektronik oder auch auf mechanischem Wege durch Elemente der Getriebetechnik ausgeführt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Unterteilen von Walzgut, insbesondere von Knüppeln, mittels einer auf veränderliche Schnittlängen einstellbaren Schneidvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ausgangsquerschnitt des Vormaterials gewogen, aus dem Ausgangsgewicht die dem Endquerschnitt entsprechende Gesamtlänge ermittelt und aus dieser Gesamtlänge die sich auf Grund der geschätzten Anzahl der Einzelabschnitte ergebende Länge eines Einzelabschnittes errechnet wird, wobei bei Überschreiten einer vorgegebenen Längentoleranz die Anzahl der Einzelabschnitte verändert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines elektrischen Rechengerätes, das in einer ersten Stelle (33) durch Multiplikation des Ausgangsgewichtes mit dem voreinstellbaren reziproken Wert des Metergewichtes des Endquerschnittes die Gesamtlänge errechnet, in einer zweiten Stelle (37) durch Division der Gesamtlänge durch die einstellbare Anzahl der Einzelabschnitte die Schnittlänge festlegt und das in einer dritten Stelle (40) die ermittelte Schnittlänge

mit voreinstellbaren Extremwerten vergleicht, wobei von dieser Stelle ein Impuls zur Änderung der Anzahl der Einzelabschnitte gegeben wird, solange die ermittelte Schnittlänge außerhalb der eingestellten Extremwerte liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fotozelle (29) im Rollgang hinter dem letzten Fertiggerüst angeordnet ist, die beim Passieren des Stabvorderendes durch einen Impuls die Weitergabe der errechneten Schnittlänge an die Steuerung der Schneidvorrichtung veranlaßt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3 in Verbindung mit einer hinter dem letzten Fertiggerüst einer kontinuierlichen Straße aufgestellten Vorrichtung zum Trennen laufenden Walzgutes, insbesondere einer rotierenden Schere, gekennzeichnet durch eine vierte Stelle (45) des Rechen-

gerätes, die durch Division der festgelegten Schnittlänge durch die gemessene Austrittsgeschwindigkeit des Walzstabes aus dem letzten Fertiggerüst die Schnittfolgezeit festlegt und einem die Schnitte der rotierenden Schere (28) entsprechend der Schnittfolgezeit beeinflussenden Impulsgeber (48) zuleitet, der für den ersten Schnitt im Augenblick der Signalgabe durch die Fotozelle (29) eine einstellbare Zeit als Ausgleich des Weges des Stabvorderendes von der Fotozelle (29) bis zur Schere (28) der Schnittfolgezeit zuaddiert und diesen zuaddierten Wert über eine Rückmeldung von der Schere (28) durch einen Impuls nach Vollzug des ersten Schnittes wieder löscht, bis durch den gegebenenfalls verzögerten Fortfall des Fotostromes nach Passieren des hinteren Stabendes die Impulsgabe unterbrochen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen