DE3000187C2

DE3000187C2 - Vorrichtung zum Korrigieren eines asymmetrischen Zustandes der Walzkraft in einem Walzgerüst mit axial verschiebbaren Walzen

Info

Publication number: DE3000187C2
Application number: DE3000187A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Hitachi Shida; Ken-Ichi Yasuda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-01-17
Filing date: 1980-01-04
Publication date: 1984-07-12
Also published as: JPS5597806A; KR830001691A; CA1126835A; US4320643A; JPS6359761B2; DE3000187A1; GB2041269A; KR850000508B1; GB2041269B

Description

dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (Druckaufnehmer 19—22, Rechenelemente 23—26) zum Erfassen und rechnerischen Ermitteln der beim Verschieben der axial verschiebbaren Walzen (3,4) auftretenden Differenz (AP_M) der Kräfte an der Antriebsseite und an der Arbeitsseite des Walzgerüsts vorgesehen sind und daß der Stelleinrichtung (10, U) ein Rechenelement (27) zur Ermittlung einer tatsächlichen Walzkräftedifferenz (AP_R) durch Eliminieren der beim Verschieben der axial verschiebbaren Walzen auftretenden Kräftedifferenz (APm) aus der erfaßten Walzkraftdiffercnz vorgeschaltet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erfassen und rechnerischen Ermitteln der beim Verschieben der axial verschiebbaren Walzen (3, 4) auftretenden Kräftedifferenz (AP_M) Kraftmeßdosen (30) oder Druckaufnehmer (19—22) und Rechenelemente (23, 24) zur Erfassung der auf die verschiebbaren Walzen (3, 4) einwirkenden Schiebekräfte (F_n, FJ) und ein Rechenelement (26) zur Ermittlung der Kräftedifferenz (APm) aufgrund der Schiebekräfte (F_n, F₁/) umfassen (F i g. 4).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erfassen und rechnerischen Ermitteln der beim Verschieben der axial verschiebbaren Walzen (3, 4) auftretenden Kräftedifferenz (APm) ein Rechenelement (\2a) zur Bestimmung der Walzkraft (P) aus den erfaßten Walzkräften (Pw, Po) und ein Rechenelement (26) zur Ermittlung der Kräftedifferenz (APm) aufgrund der Walzkraft (P) nur während der axialen Verschiebung der verschiebbaren Walzen (3, 4) umfassen (F ig. 6).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung an zum Erfassen und rechnerischen Ermitteln der beim Verschieben der axial verschiebbaren Walzen (3, 4) auftretenden Kräftedifferenz (APm) eine Kraftmeßdose (32) an einer oberen Walze zum Erfassen einer Reaktionskraft (Pn) und ein Rechenelement (36) zur Ermittlung der Kräftedifferenz (APm) aufgrund der Reaktionskraft (Pi:) und der gemessenen Walzkraft (Pw) umfassen (F ig. 9).

5. Vorrichtung zum Korrigieren eines asymmetrischen Zustandes der Walzkraft in einem Walzgerüst mit axial verschiebbaren Walzen,

— mit Meßgeräten zum Erfassen der Walzkräfie an beiden Seiten des Walzgerüst.

— mit einem Rechenelement zum Ermitteln der

Differenz der erfaßten Walzkräfte und
— mit einer Stelleinrichtung zum Verstellen der Anstellung der Walzen an den beiden Seiten des Walzgerüsts aufgrund der Differenz der erfaßten Walzkräfte,

dadurch gekennzeichnet, daß Kraftmeßdosen (32, 33) zum Erfassen der Walzreaktionskräfte an beiden Seiten des Walzgerüsts vorgesehen sind und daß dem Rechenelement (12) zum Ermitteln der Differenz der erfaßten Walzkräite Rechenelemente (34, 35) zur Bildung des arithmetischen Mittels aus Walzkraft und Reaktionswalzkraft auf jeder Seite des Walzgerüsts vorgeschaltet sind (F i g. 7.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Korrigieren eines asymmetrischen Zustands der Walzkraft in einem Walzgerüst mit axial verschiebbaren Walzen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 5.

Neuerdings werden die Anforderungen an die Genauigkeit der Dicke eines gewalzten Produkts immer strenger. Bekannt sind Arbeitswalzenbiegevorrichtungen in einem Vierwalzengerüst, um die Ebenheit in Breitenrichtung des gewalzten Materials zu steuern. Diese arbeiten insbesondere dann nicht zufriedenstellend, wenn die Breite des zu walzenden Materials sich in weitem Rahmen ändert. Daher hat man bereits ein Walzgerüst entwickelt bei welchem jeweils Zwischenwalzen zwischen einer Arbeitswalze und einer Stützwalze angeordnet sind, so daß man ein Sechswalzengerüst erhält, wobei die Zwischenwalzen einstellbar in ihrer Axialrichtung abhängig von den Breiten sowie von den Profilen der zu walzenden Materialien verschiebbar sind, um dadurch die Fähigkeil der Walzenbiegevorrichtung zur Ebenheitskorreklur zu erhöhen (DE-OS 22 06 912).
Aus der US-PS 35 87 263 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Korrigieren der asymmetrischen Zustünde beim Walzen bekannt geworden. Bei dieser Vorrichtung wird die Differenz der Walzkräfte an der Arbeitsweise und der Antriebsseite eines Walzgerüsts bestimmt. Auf der Basis der festgestellten Differenz wird eine Diffcrenz der Anstellgröße oder des Drucks zwischen den gegenüberliegenden Seiten des gewalzten Materials, d. h. zwischen der Arbeitsseite und der Antriebsseite, rechnerisch ermittelt, so daß die Walzkraftdifferenz durch entsprechendes Einstellen der Anstelleinrichtungen auf den gegenüberliegenden Seilen des Walzgerüsts mittels einer Anstellbefehlseinrichtung gleich Null wird. Diese Steueranordnung basiert auf der Tatsache, daß die Walzasymmetrie einer asymmetrischen Kraflverteilung in Breitenrichtung des zu walzenden Materials zuzuschreiben ist. Wenn somit der Anstelldruck an den gegenüberliegenden Seiten des Walzwerks so eingestellt wird, daß die Walzkraftdifferenz gleich Null ist. kann dadurch der asymmetrische Zustand kompensiert werden.

bo Wenn jedoch die die Walzenasymmetrie korrigierende Vorrichtung in dieser Form bei einem Walzgerüst, mit verschiebbaren Zwischcnwalzen verwendet wird, ergeben sich schwerwiegende Nachteile. Die Verschiebung der /wischcnwal/en führt in diesem fall zu Stö-

b^ri rungen. so daß der Wal/zustand noch Marker ass mine Irisch wird, wodurch eine entsprechende Verschlechterung der Qualität des gewalzten Produkts eintritt. 1¹Ui diese Schwierigkeit zu umgehen, wird eine Verschie-

bung der Zwischenwalzen so lange unterbunden, wie die die Asymmetrie korrigierende Steuerschleife aktiviert ist, was zu Unzulänglichkeiten der Profileinstellfähigkeit führt. Wenn die Profilqualität merklich schlechter wird, muß die die Asymmetrie korrigierende Steuerschleife unterbrochen werden. Während dieses Zustands muß das Profil des zu walzenden Materials von Hand von der Bedienungsperson gesteuert werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, daß sie auch bei einer Verschiebung der Zwischenwalzen einen stabilen Walzbetrieb gewährleistet und asymmetrische Walzzustände automatisch korrigiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 bzw. 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfind ungsgemäßett Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 angegeben.

Die erfindungsgemäöe Vorrichtung läßt .sich nicht nur bei einem Walzgerüst mit sechs Walzen, bei welchem die Zwischenwalzen axial beweglich sind, sondern auch bei anderen Walzgerüsten anwenden, bei denen die Walzen einschließlich der Arbeitswalzen und Stützwalzen in Axialrichtung während des Walzvorganges verschiebbarsind.

Zu den Vorteilen der Erfindung gehört, daß fehlerhafte Operationen, wie sie bei der Walzenverschiebung für Asymmetriekorrektur der bekannten Vorrichtung auftreten, zwangsweise unterdrückt werden, wodurch ein stabiler Walzbetrieb gewährleistet wird, ohne daß eine Verschlechterung der Qualität des gewalzten Produkts auftritt. Außerdem können die komplizierten Prozeduren zum Unterbrechen der Steuerschleifen bei den Walzenverschiebungen entfallen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch in einer Slirnansichl ein Walzgerüst mit in Längsrichtung beweglichen Walzen.

F i g. 2 eine zum Stand der Technik gehörende Asymmetriekorrekturvorrichlung,

Fig. 3 in einer Ansicht wie F i g. ) die Erzeugung eines Moments in einem Walzgerüst aufgrund der Verschiebung der beweglichen Walzen,

Fig.4 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 5 schematisch in einer Einzelheit eiii weiteres Beispiel einer Einrichtung zum Messen einer durch die Verschiebung der beweglichen Walzen erzeugten Kraft,

F i g. 6 in einer Ansicht wie F i g. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 8 schematisch das Auftreten einer Kraftdifferenz aufgrund der Erzeugung eines Moments, und

Fig. 9 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das in Fig. 1 gezeigte Walzgerüst hat Arbcitswalzen 1 und 2, Stützwalzen 5 und 6 sowie Zwischenwal/.en 3 und 4, die je zwischen einer Arbeitswalze und einer Stützwalze angeordnet sind. Die Zwischenwalzen 3, 4 sind abhängig von der Breite und der Qucrschnitisgcstaltung des Profils des zu walzenden Materials 7 in Axialrichtung verschiebbar, wodurch die Korrekturfähigkeit einer nicht dargestellten Walzenbiegeinrichtung erhöht wird.

F i g. 2 zeigt eine bekannte Steuerungsvorrichtung für ein Walzgerüst (US-PS 35 87 263), bei welcher Walzkraftsignale Pw und Pu, die von Druckmeßdosen 8 und 9 erzeugt werden, welche auf der Arbeits- bzw. Antriebsseite des Walzgerüsts angeordnet sind, einem Rechenelement 12 zugeführt werden, welches rechnerisch die Walzkraftdifferenz JP ermittelt. Das Ausgangssignal JP aus dem Rechenelement 12 wird einem Rechenelement 13 zugeführt, das die Differenz AS der Anstellkräfte, die durch Anstelleinrichtungen 10 und 11 angelegt

ίο werden, derart berechnet, daß die Walzkraftdifferenz AP gleich Null wird. Das Differenzsignal AS wird einer Anstellsteuervorrichtung 14 zugeführt, welche Anstellmotoren 15 und 16 für die Anstelle'inrichtungen 10 und 11 auf der Arbeits- bzw. der Antriebsseite des Walzgerüsts mit Stellsignalen JSiv bzw. ASn steuert.

Wenn die Vorrichtung von F i g. 2 bei einem Walzgerüst mit dem Aufbau von Fi g. 1 eingesetzt wird, treten die vorher erwähnten Schwierigkeiten auf, deren Ursachen im folgenden einzeln erläutert werden. Zum Verschieben der Zwischenwalzen 3 und 4 werden gleichgroße Kräfte Fin entgegengesetzten Richtungen an den Zwischcnwalzen 3 und 4 mittels zugehöriger Betätigungseinrichtungen, wie Hydraulikzylindern 17 und 13 über Verbindungen 28, 29 angelegt, um die Symmetrie der Verteilung des Walzdrucks zu gewährleisten (F i g. 3). Diese Schiebekräfte F bilden ein Kräftepaar bezüglich des geometrischen Mittelpunkts des Walzgerüsts, wodurch ein Moment

F- I

erzeugt wird, wobei /der Abstand zwischen den Achsen der Zwischenwalzen 3 und 4 ist. Unter diesen Umständen messen die Kraftmeßdosen 8 und 9 eine Kraft Fm infolge des Moments M, was zur Feststellung einer entsprechenden Kräftedifferenz

APm

2 Fa/ = 2 M/L

führt, wobei L der Abstand zwischen den Kraftmeßdosen 8 und 9 ist. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die Symmetrie für die Walzwirkung selbst in diesem Augenblick gewährleistet ist. Die Erzeugung der Kräftedifferenz AP_M führt dazu, daß das Rechenelement 13 irrtümlich entscheidet, daß ein. asymmetrisches Wälzen stattfindet und demgemäß eine Differenz AS der Anstellkräfte bestimmt, wobei fehlerhafterweise die Anstelleinrichtungen 10 und 11 angesteuert werden. Dies führt zu den bereits erwähnten Nachteilen.

Bei dem in F i g. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind Druckaufnehmer 19, 20, 21 und 22 vorgesehen. Die an die obere Zwischenwalze 3 angelegte Schiebekraft F₁₁ wird dadurch bestimmt, daß ein Differenzsignal zwischen den Ausgängen aus den Druckwandlern 19 und 20 mit der wirksamen Kolbenfläche des Hydraulikzylinders 17 multipliziert wird. In gleicher Weise entspricht die Schiebekraft F₁/ an der unteren Zwischenwalze 4 dem Produkt aus einem Differenzsignal, das aus den Druckwandlern 21 und 22 abgeleitet ist, und der wirksa-

bo men Kolbenfläche des Hydraulikzylinders i8. Die zur Bestimmung der Schiebekräfte F₁, und Fj erforderlichen Rechenvorgänge werden von den Rechenelementen 23 und ~>A ausgeführt. Aus den Kräften F₁, und F₁/ bestimmt ein Rechenelement 25a das Moment Mentsprechend

Das Ausgangssignal aus dem Rechenelement 25a wird einem darauffolgenden Rechenelement 26 zugeführt, welches dann die Kräftedifferenz APm entsprechend Gleichung (2) bestimmt. Andererseits werden die Walzkräfte Pw und Po durch die Kraftmeßdosen 8 und 9 bestimmt, die an der Arbeitsseite und an der Antriebsseite des Walzwerks angeordnet sind, woraus das Rechenelement 12 die Walzkraftdifferenz

AP = P_w -

ermittelt.

Da die Kräftedifferenz APm infolge des oben erwähnten Moments M keine Rolle bei der asymmetrischen Verteilung des Walzdrucks spielt, muß diese Größe von der Walzkraftdifferenz ΔΡ abgezogen werden. Zu diesem Zweck ist ein Rechenelement 27 vorgesehen, welches die tatsächliche Walzkraftdifferenz

Pr = AP-APm

bestimmt, die der tatsächlichen Asymmetrie beim Walzen zuzuschreiben ist.

Aus der tatsächlichen Walzkraftdifferen/. APr bestimmt das Rechenelement 13 die Anstellkraftdifferenz AS zur Korrektur der herrschenden Asymmetrie. Auf diese Weise kann die Walzsasymmetrie korrigiert werden, ohne daß sie den Störeinflüssen aufgrund des Moments M der Zwischenwalzen ausgesetzt ist.

Die Druckaufnehmer 19,20 bzw. 21,22 können durch Kraftmeßdosen 30 ersetzt werden, die direkt zwischen eine Verbindung 28 und den zugeordneten Hydraulikzylinder 17 eingesetzt sind um die Schiebekraft F festzustellen (Fig.5). Daneben kann die Kraft F zum Verschieben der Zwischenwalze bestimmt werden, ohne daß die Verwendung von Druckwandlern oder Kraftmeßdosen erforderlich ist, indem sie anhand der Gleichung

F = μ Pf (6)

ermittelt wird, wobei Pi die Kraft ist, mit welcher die Zwischenwalze durch die zugehörige Arbcitswalze und Stützwalze angedrückt wird, während ,v der Reibungskoeffizient zwischen diesen Walzen ist. Da die Kraft P, nichts anderes als die Walzkraft Pist, kann sie mit Hilfe der kraftmeßdosen 8 und 9 gemessen werden. Der Reibungskoeffizient μ kann als konstant angesehen und einmal durch eine Kraftmeßdose bestimmt werden, die in der in F i g. 5 gezeigten Weise angeordnet ist.

Fig.6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Die Summen- und Diffcrcr.zsignalc der Signale Pw und P_n aus den Kraftmeßdosen 8 und 9 werden durch das Rechenelement 12a zur Berechnung der Walzkraft P und der Walzkraftdifferenz AP bestimmt. Ein Rechenelement 256 berechnet das Moment M aus der Walzkraft P und aus dem Reibungskoeffizienten //, der als Konstante aus Gleichung (6) ermittelt wurde. Ein weiteres Rechenelement 26 berechnet die Kräftedifferenz APm. die es einem Rechenelement 27 nur dann zuführt, wenn das Rechenelement 26 aus einer Steuertafel 31 das Signal empfängt, welches die Information enthält, daß die Zwischenwaize verschoben wird. Das Rechenelement 27 bestimmt die tatsächliche Walzkraftdiffcrenz APr. auf deren Basis die Asymmetriekorrektursteucrung wie vorstehend beschrieben ausgeführt wird. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß zum Messen der Kraft zum Verschieben der Zwischenwalzen keine speziellen Einrichtungen vorgesehen zu werden brauchen.

Das in Fig. 7 gezeigte Ausführungsbeispiel basiert darauf, daß Kraftaufnehmer an zwei beliebigen Punkten zur Bestimmung des Moments Mausreichen. Für diesen Zweck werden Kraftmeßdosen 32 und 33, die ähnlich den Dosen 8 und 9 sind, unter den Schrauben der Anstellcinrichtungcn 10 bzw. 11 angeordnet. Da das Moment bezüglich der geometrischen Mitte des Walzgerüsts erzeugt wird, ist die zwischen den Kraftmeßdosen 8 und 9 erscheinende Kraftdifferenz symmetrisch zur Kraftdifferenz, die zwischen den Kraftmeßdosen 32 und 33 auftritt. Diese symmetrische Beziehung ist schemalisch in F i g. 8 gezeigt. Nimmt man an, daß der Abstand zwischen den Kraftmeßdosen 8 und 9 gleich dem Abstand zwischen den Kraftmeßdosen 32 und 33 ist. wird die Kräftedifferenz APm für das Moment M als + Fm, — Fm, —Fm und +Fm an den Kraftmeßdosen 32, 33, 8 bzw. 9 festgestellt (Fig. 8). Wenn die Ausgangssignale aus den Kraftmeßdosen, die auf der gleichen Seite angeordnet sind, d. h. die Dosen 8 und 32 bzw. 9 und 33, geniittclt werden, heben die Kräfte Fm einander auf. Für diesen Zweck ist ein Rechenelement 34 zum Mitteln der Ausgangssignale Pw und Pn vorgesehen, die an den Kraftmeßdosen 8 und 32 einerseits erzeugt werden, während ein Rechenelement 35 zum Mitteln der Ausgangssignale P/, und Pji aus den Kraftmeßdosen 9 bzw. 33 entsprechend folgenden Gleichungen vorgesehen ist:

J5 Dann wird die Asymmetriekorrektursteuerung entsprechend den so bestimmten Größen /V und Pn' bewirkt.

Eine Modifizierung der in F i g. 7 gezeigten Aiisführungsfomi ergibt sich dadurch, daß die Ausgangssignalc Pw und Pi₂ der Kraftmeßdose 8 und 32 (F ig. 8) sich ändern um + Fm und — Fm. wenn das Moment M erzeugt wird. Dementsprechend gilt:

P₁₂ - Piv = 2 Fm =

Daraus kann die Kräftedifferenz APm aufgrund des Moments M bestimmt werden.

Ein hierauf beruhendes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 9 gezeigt. Ein Rechenelement 36 berechnet APm entsprechend Gleichung (9) mit den Ausgangssignalen der Kraftmeßdosen 8 und 32. die auf der gleichen Seite des Walzgerüst* angeordnet sind.

Die tatsächliche Walzkraftdifferenz APr wird durch das Rechenelement 27 aus der Kraftdifferenz JP bcstimmt, die an den Kraftmeßdosen 8 und 9 erscheint, und aus der Kräftedifferenz APm aufgrund des Moments M. um dadurch die Asymmetriekorrektursteuerung zu bewirken. Die in F i g. 9 gezeigte Ausführungsform hat den Vorteil, daß der zusätzliche Einsatz einer einzigen

bo Kraftmeßdose zur vorhandenen Ausrüstung genügt

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Korrigieren eines asymmetrischen Zustandes der Walzkraft in einem Walzgerüst mit axial verschiebbaren Walzen,

— mit Meßgeräten zum Erfassen der Walzkräfte an beiden Seiten des Walzgerüsts.

— mit einem Rechenelement zum Ermitteln der Differenz der erfaßten Walzkräfte und

— mit einer Stelleinrichtung zum Verstellen der Anstellung der Walzen an den beiden Seiten des Walzgerüsts aufgrund der Differenz der erfaßten Walzkräfte,