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Vorrichtung zum Überwachen von Walzvorgängen In Walzstraßen, in denen
Profile gewalzt werden, vornehmlich Kontistraßen, treten häufig Fehler am Walzgut
auf, die auf einen nicht einwandfreien Walzvorgang zurückzuführen sind. Insbesondere
trifft das zu für Fehler in der Form von überwalzungen und Verquetschungen an der
Oberfläche des Walzgutes. Hervorgerufen werden diese Mängel dadurch, daß die Walzgeschwindigkeit
an einem Gerüst, vor allem bei schnellaufenden Walzstraßen, schwer genau einzuhalten
ist. Geringfügige Kaliberänderungen, unterschiedlicher Verformungswiderstand des
Walzgutes oder Änderungen des Walzenabstandes sind einige der Einflußgrößen, die
dadurch ausgeregelt werden sollen, daß z. B. in Kontistraßen die Walzgeschwindigkeit
pro Gerüst in geringem Maße von Hand regelbar ist. Trotzdem bleibt unvermeidlich,
daß durch Schnellerlaufen eines Gerüstes mehr Walzmaterial durch dieses gesetzt
wird und am nächsten Gerüst Stauungen hervorgerufen werden. Diese führen zu einem
gewaltsamen Einquetschen des Zuviel an Material in den freien Walzspalt neben dem
Kaliber. In dem darauffolgenden Gerüst werden die gebildeten seitlichen »Flügel«
wieder eingewalzt und bilden die erwähnten Walzfehler.
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Erkennbar wird dieses Zuviel an Material durch wellenförmiges Schlängeln
des Walzgutes. Der Bedienungsmann hat nun die Aufgabe, so schnell wie möglich durch
Erhöhen der Walzgeschwindigkeit der nachfolgenden Gerüste dieses Zuviel an Material
wieder abzuführen. Der Walzstrang soll dabei so gefahren werden, daß er gerade eben
steif ist und nicht durchhängt. Das ist optisch einigermaßen erkennbar, wenn auch
mit subjektiver Verzögerung.
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Das andere Extrem, nämlich, daß der Strang so stark gezogen wird,
daß er auf Dehnung beansprucht wird, führt genauso zu Walzfehlern, da das gedehnte
Walzmaterial ein Zuviel vor sich hertreibt. Dieser Vorgang des Dehnens ist aber
subjektiv wegen der hohen Walzgeschwindigkeit und der nur kleinen Formänderungen
nicht wahrnehmbar.
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Es ist beim Walzen von Bändern und Blechen bekannt, die Dicke und
Breite des Walzbandes, z. B. durch mechanische, optische oder elektrische Mittel
zu messen und den Walzvorgang bei Abweichungen von einem Sollwert so zu steuern,
daß eine möglichst geringe Sollwertabweichung über den ganzen Walzvorgang stattfindet.
Man hat auch radioaktive Substanzen oder Röntgenstrahlen verwendet, um derartige
Messungen unabhängig von Beeinflussungen durchführen zu können, denen die verwendeten
mechanischen oder optischen Mittel beim Walzvorgang ausgesetzt sind. Diese bekannten
Verfahren sind nicht für Profilwalzungen in Kontistraßen verwendbar, weil die Schwankungen
der Lage des gewalzten Materials so groß werden, daß die bisherigen mechanischen,
optischen oder elektrischen Mittel entweder überhaupt nicht oder nur mit sehr großem
Aufwand erstellt werden konnten, so daß man in der Praxis bisher von einer Verwendung
dieser an sich bekannten Mittel für die Steuerung des Walzvorganges bei Profilwalzen
in Kontistraßen abgesehen hat. Die Relativschwankungen des Materials sind bei derartigen
Walzen so erheblich, daß sie die zu erfassenden Querschnittsänderungen um mehrere
Größenordnungen überschreiten und daher kaum oder nur mit großer Ungenauigkeit zu
eliminieren sind.
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Zum Messen der Dicke von Bandmaterial ist es bereits bekannt, dasselbe
zwischen zwei Rollen hindurchzuführen. Die sich auf Grund der unterschiedlichen
Dicke des Bandes beim Hindurchlaufen durch die Walzen ergebende Vertikalbewegung
derselben wird in einem Meßspulensystem erfaßt und auf entsprechend geeignete Kontrollgeräte
weitergegeben, so daß man stets einen Überblick über die sich verändernde Banddicke
hat. Diese Meßvorrichtung hat jedoch den Nachteil, daß sie nur für eine Banddickenmessung
geeignet ist und anderes Walzgut, beispielsweise Profileisen oder Knüppelmaterial,
nicht mit dieser Vorrichtung gemessen werden kann.
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Es ist auch schon bekannt, Walzgut zwischen Leitrollenpaaren hindurchzuführen,
wobei den Leitrollen eine sogenannte Grobführung vorgeschaltet ist, die ein sicheres
Einführen des Walzgutes in die Leitrollenpaare gestattet. Vorrichtungen dieser Art
sind jedoch lediglich zum Einführen von Walzgut, beispielsweise Walzstäben, in die
verschiedenen Walzkaliber bei Feineisen und Drahtwalzwerken bekanntgeworden. Mit
einer solchen Vorrichtung kann nicht, und das ist ihr entscheidender Nachteil, eine
Kalibermessung vorgenommen werden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt
die Vermeidung der genannten Nachteile und ermöglicht das Überwachen von Walzvorgängen
und damit eine entsprechende Steuerung der Walzvorgänge auch bei Kaliberwalzen in
Kontistraßen.
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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß vor den Meßrollen eine
in Durchlaufrichtung des Gutes sich verjüngende, an sich bekannte, Grobführung vorgesehen
ist, die mit den Meßrollen als eine räumlich bewegliche Einheit ausgebildet ist,
und daß das Meßrollensystem zur Messung der Querschnittsfläche des durchlaufenden
Gutes aus mehreren zueinander versetzt angeordneten Meßrollenpaaren besteht.
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Die Führung ist vorzugsweise auf einem elastischen Unterteil montiert,
das z. B. die Form einer starken Spiralfeder hat. Hierdurch kann sich die Führung
elastisch an die verschiedensten Abweichungen des Materials von der idealen Laufrichtung
anpassen, ohne daß zusätzliche umständliche Mittel erforderlich sind.
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Bei der Verwendung von rechteckigen oder quadratischen Walzgutformen
befinden sich die Walzen der Führungseinrichtungen an den Stellen der Führung, an
denen die Kanten des Materials vorbeilaufen. In diesem Falle werden zwei Walzenpaare
vorgesehen, die sämtliche Änderungen des Materials hinsichtlich seines Querschnittes
zu erfassen gestatten.
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Eine Veränderung der richtigen Walzeneinstellung bringt eine Formänderung
des Walzgutes über seinen Querschnitt mit sich. So verursacht ein Stauchen eine
Verd_ckun2, ein Dehnen eire Abnahme der Fläche. Die Veränderungen des Walzgutquerschnittes
erfolgen im wesentlichen nur in zwei Richtungen, nämlich in Kraftrichtung der Walzen
und senkrecht dazu in der Walzspaltrichtung als Ausweichmöglichkeit. Im allgemeinen
werden daher nur zwei Walzenpaare erforderlich sein, um beide Ouerschnittskoordinaten
so zu erfassen, daß damit die gesamte Walzquerschnittsfläche gegeben ist.
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Die erfindungsgemäßen Rollen drücken mit Federkraft gegen das mit
beliebiger Geschwindigkeit und Temperatur vorbeiziehende Walzgut. Der Abstand der
beiden Rollen der einen Koordinate wird auf ein Gebersystem übertragen, das die
mechanischen Formänderungen in elektrische Größen verwandelt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung findet hierzu ein Metallfaltenbalg
Anwendung, der an seinen beiden Enden durch Scheiben verschlossen und außen wassergekühlt
ist, während in seinem Inneren ein gewickelter Drahtwiderstand vorgesehen ist, über
den ein Schleifer verschiebbar angeordnet ist, auf den die Relativverschiebungen
der einzelnen Rollen eines Rollenpaares übertragen werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Übertragung
der Relativverschiebungen der Rollen der einzelnen Rollenpaare oszillografisch in
besonders sinnfälliger Weise erfaßt werden. So wird auf den Schirm einer Kathodenstrahlröhre
an die horizontalen und an die vertikalen Ablenkplatten eine Ablenkspannung reiner
Sinusform und gleicher Frequenz gelegt, wobei die Phase der Spannungen zueinander
eine Differenz von 90° aufweist. In einem solchen Falle erscheint bekanntlich ein
Kreis auf dem Schirm des Oszillografen, der dem Sollquerschnitt des Walzgutes entspricht.
Ändert sich nun infolge einer Veränderung des Sollquerschnittes des Gutes die Spannung
der horizontalen oder vertikalen Ablenkplatten, so verformt sich der Kreis zu einer
Ellipse. Hierdurch können auch feinste Abweichungen des Querschnittes augenfällig
und hinsichtlich ihrer Bedeutung schnell erfaßt und vom Bedienungspersonal oder
mittels einer automatischen Regelung unmittelbar im Sinne einer Steuerung des Walzvorganges
korrigiert werden. Eine Erhöhung der Erkennbarkeit von Querschnittsabweichungen
kann durch einen größeren Verstärkungsgrad erreicht werden, wodurch die Abweichung
übertrieben aufgezeichnet wird, so daß schon geringe Abweichungen starke Bildveränderungen
hervorrufen. Unterstützt wird diese Verstärkung ohnehin dadurch, daß das menschliche
Auge erfahrungsgemäß Abänderungen von der Kreisform besonders gut wahrnimmt.
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Werden kreisähnliche Querschnitte in einem Gerüst gewalzt (z. B. Ellipsenformquerschnitt),
so ist durch Vorgeben einer Normalverstärkung und damit einer Normalamplitude die
Bildform auch in der Walzgutquerschnittsform zu reproduzieren. Auch Vierkant- oder
Spießkantformen können elektrisch nachgebildet werden. Bei komplizierteren Profilen
benutzt man zur Überwachung beider Koordinaten zweckmäßigerweise die Kreisform.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.
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F i g. 1 ist eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Führung in Walzrichtung
schauend; F i g. 2 ist eine Draufsicht auf eine Führung gemäß F i g. 1. in Richtung
des Pfeiles F blickend; F i g. 3 veranschaulicht die Ausbildung eines Abtastwiderstandes;
F i g. 4 ist ein Prinzipschaltschema bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen
oszillografischen Wiedergabe.
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Die in F i g. 1 und 2 veranschaulichte Führung ist für ein vierkantiges
Walzgut verwendbar. Das Walzgut läuft hochkant durch die Kaliber der Walzen und
tritt zunächst in den konisch sich verjüngenden Trichter 1 der Führung. Von dem
Führungstrichter gelangt das Walzgut zwischen die Rollenpaare 2, 2' und 3, 3'. Die
Rollen 2' und 3' sind gegen die Kraft eines elastischen Federelementes gegenüber
den Rollen 2 und 3 verschiebbar gelagert, so daß sie bei Querschnittsänderungen
ausweichen und hierdurch die Querschnittsänderungen auf ein mechanisches oder elektrisches
System übertragen, welches die Abweichungen der Querschnitte des Walzgutes von den
Sollwerten registriert, wonach von Hand oder automatisch die Walzvorgänge dementsprechend
geregelt werden.
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Die Führung ist auf einer starken Spiralfeder montiert, so daß die
Führung sämtlichen Bewegungen des Walzgutes nachgeben kann, ohne daß diese Abweichungen
in störender Weise die Messungen der eigentlichen Querschnittsänderungen beeinflussen.
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In F i g. 3 ist der Metallfaltenbalg 4 veranschaulicht, der an seinen
Enden durch Scheiben 5 und 5' abgeschlossen ist. Die Scheibe 5' steht in fester
Verbindung mit einer Achse einer Rolle 2' oder 3' der Rollenpaare. Diese Verbindung
ist durch den Kolben 6 angedeutet, der starr mit der Scheibe 5' verbunden ist und
durch diese hindurchtretend den Schieber 7 betätigt, der mit einem Schleifkontakt
8 versehen ist, welcher auf der Widerstandsspule 9 gleitbar gelagert ist. Die Spule
9 ist über die Scheibe 5 mit der anderen Rolle 2 bzw. 3 des Rollenpaares
verbunden. Bei der Messung von zwei Koordinaten, die im allgemeinen die Ouerschnittsfläche
des Walzgutes
wiedergeben, kann gemäß F i g. 4 eine oszillografische
Aufzeichnung dadurch hervorgerufen werden, daß bei der Sollform des Querschnittes
die an den Widerständen 9 erzeugten Spannungen einen bestimmten gleichgroßen Wert
haben, der den vertikalen bzw. horizontalen Platten des Kathodenstrahloszillografen
zugeführt wird.
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In. F i g. 4 ist schematisch das Schaltschema veranschaulicht. Die
die Relativbewegungen der Rollen bewirkenden Spannungswandler 10 und
10' arbeiten jeweils auf das vertikale bzw. horizontale Ablenksystem
11, 11' des Kathodenstrahloszillografen 12.