Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Walzgutdurchlaufes in kontinuierlichen Walzstrassen

Abstract

 57 Bei diesem Verfahren zur Regelung des Walzgutdurchlaufes in kontinuierlichen Walzstraßen mit regelbaren Hydraulikmotoren für die einzelnen Gerüste wird an jedem Gerüst eine sich mit dem Walzgutzug ändernde physikalische Kenngröße gemessen und sodann die Drehzahl der Hydraulikmotoren entsprechend der Abweichung der Kenngröße von einem Sollwert geregelt.
Um ein Regelverfahren zu schaffen, das eine rasche Drehzahländerung bei Abweichungen von einer Sollzugspannung ermöglicht und das mit hoher Zuverlässigkeit arbeitet, ist vorgesehen, daß die Hydraulikmotoren (7) mit ' konstantem Druck gespeist und direkt, z.B. durch Verstellen des Schwenkwinkels, geregelt werden, wobei zur Regelung des jedem Gerüst (1) zugeordneten Hydraulikmotors in an Sich bekannter Weise die an diesem Gerüst gemessene Kenngröße herangezogen wird.
Bei einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist jedem Walzgerüst (1) ein regelbarer Hydraulikmotor (7) zugeordnet und es sind Meßwertgeber (21,29) zur Ermittlung einer sich mit dem Walzgutzug ändernden physikalischen Größe vorgesehen. Die Vorrichtung zeichnet sich da durch aus, daß jedem Walzgerüst (1) ein mit konstantem Druck gespeister, direkt, z.B. durch Verstellen des Schwenkwinkels, regelbarer Hydraulikmotor (7) zugeordnet ist und daß für jedes Walzgerüst (1) ein Regelkreis (17, 19) für die Regelung der Motordrehzahl des betreffenden Walzgerüstes in Abhängigkeit von der an diesem Gerüst ermittelten Kenngröße vorgesehen ist (Fig. 3).

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung des Walzgutdurchlaufes in kontinuierlichen Walzstraßen mit regelbaren Hydraulikmotoren für die einzelnen Gerüste, bei welchem an jedem Gerüst eine sich mit dem Walzgutzug ändernde physikalische Kenngröße gemessen und sodann die Drehzahl der Hydraulikmotoren entsprechend der Abweichung der Kenngröße von einem Sollwert geregelt wird.

[0002] Die Verwendung von Hydraulikmotoren bei Walzstraßen bietet gegenüber Elektromotoren unter anderem den Vorteil wesentlich geringerer Schwungmomente, wodurch eine raschere Regelung ermöglicht wird. Um die Toleranzen des Walzgutes gering zu halten, ist man bestrebt, dieses zwischen den einzelnen Gerüsten mit minimalem Zug zu walzen und es sind verschiedene Verfahren zur Regelung des Walzgutzuges bekannt geworden.

[0003] So ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt geworden (AT-PS 356 622), bei welchem jedem Hydraulikmotor eine Pumpe zugeordnet ist; als Kenngröße wird der Hydraulikdruck der Hydraulikmotoren herangezogen und bei Abweichungen vom Sollwert wird die Regelung durch eine Pumpenverstellung des Motors des jeweils nachfolgenden Gerüstes vorgenommen.

[0004] Der Umstand, daß bei dem bekannten Verfahren jedem Hydraulikmotor eine eigene Pumpe zugeordnet ist, führt nicht nur zu einem hohem Aufwand, vielmehr wird - da nicht der Motor sondern die Pumpe gesteuert wird - die Regelstrecke länger, was die Regeldynamik ungünstig beeinflußt. Hiezu kommt der Umstand, daß die Regelung zwischen zwei Gerüsten, von einem Gerüst auf das nachfolgende, arbeitet, wodurch der Strangabschnitt zwischen den Gerüsten einen Teil des Regelkreises bildet.

[0005] Es sind auch von Gleichstrommotoren angetriebene Walzwerke bekannt geworden (AT-PS 371 029), bei welchen an jedem Gerüst die Differenz zwischen Walzgutgeschwindigkeit und Walzenumfangsgeschwindigkeit ermittelt und diese Differenz als Kenngröße zur Regelung des Antriebes herangezogen wird.

[0006] Um unerwünschten Längskräften zu begegnen, ist es aus der DE-AS 12 79 589 bekannt geworden, als Kenngröße zur Regelung den Quotienten aus Walzmoment und Walzkraft heranzuziehen.

[0007] Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Regelverfahrens, das eine rasche Drehzahländerung bei Abweichungen von einer Sollzugspannung ermöglicht und mit hoher Zuverlässigkeit arbeitet.

[0008] Dieses Ziel läßt sich mit einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erreichen, bei welchem erfindungsgemäß die Hydraulikmotoren mit konstantem Druck gespeist und direkt, z.B. durch Verstellen des Schwenkwinkels, geregelt werden, wobei zur Regelung des jedem Gerüst zugeordneten Hydraulikmotors in an sich bekannter Weise die an diesem Gerüst gemessene Kenngröße herangezogen wird.

[0009] Hiedurch läßt sich eine bessere Regeldynamik erzielen, die sich in einer gleichmäßigen Qualität des hergestellten Walzgutes auswirkt. Besonders günstig wirken sich hiebei die geringeren Antriebsmassen der verwendeten Hydraulikmotoren aus. Lastspitzen können durch Speicherbetrieb ausgeglichen werden, wodurch eine ausgeglichene Lastverteilung und Anpassung an Belastungsverhältnisse erreichbar ist. Auch läßt sich der Vorrichtungsaufwand geringer halten.

[0010] Der für die Regelung benötigte Sollwert läßt sich in einfacher Weise ermitteln, wenn die beim Anstich ermittelte Kenngröße in an sich bekannter Weise als Sollwert für die Regelung im weiteren Betrieb gespeichert wird.

[0011] Der Temperatureinfluß auf die Regelung kann minimiert werden, wenn in an sich bekannter Weise als Kenngröße der Quotient aus Walzmoment und Walzkraft ermittelt wird.

[0012] Eine besonders einfache und genaue Regelung ergibt sich, wenn in an sich bekannter Weise als Kenngröße die - gegebenenfalls normierte - Differenz zwischen der Walzenumfangsgeschwindigkeit und der Einlaufgeschwindigkeit des Walzgutes ermittelt wird.

[0013] Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrenseignet sich eine Vorrichtung, bei welcher jedem Walzgerüst ein regelbarer Hydraulikmotor zugeordnet ist und Meßwertgeber zur Ermittlung einer sich mit dem Walzgutzug ändernden physikalischen Größe vorgesehen sind und die sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß jedem Walzgerüst ein mit konstantem Druck gespeister, direkt, z.B. durch Verstellen des Schwenkwinkels, regelbarer Hydraulikmotor zugeordnet ist und daß für jedes Walzgerüst ein Regelkreis für die Regelung der Motordrehzahl des betreffenden Walzgerüstes in Abhängigkeit von der an diesem Gerüst ermittelten Kenngröße vorgesehen ist.

[0014] Die Erfindung samt ihren weiteren Vorteilen und Merkmalen ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind. In dieser zeigen Fig. 1 ein Walzgerüst mit dem zugehörigen Antrieb in schematischer Ansicht in Längsrichtung der Straße gesehen, Fig. 2 ein dem Stand der Technik entsprechendes Prinzipschaltbild des Antriebes und der Steuerung eines Gerüstes, Fig. 3 das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Regelung, bei welcher als Kenngröße der Quotient aus Walzmoment und Walzkraft herangezogen ist und Fig. 4 in einer Darstellung wie vorhin eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der als Kenngröße die Differenz der Walzenumlaufgeschwindigkeit und der Einlaufgeschwindigkeit des Walzgutes herangezogen ist.

[0015] Gemäß Fig. 1 ist ein Walzgerüst 1 mit einer Anstellung 2 versehen. Es weist ferner eine Spindelunterstützung 3, Antriebsspindeln 4, ein Kammwalzgetriebe 5, ein Zwischengetriebe 6 und einen Hydraulikmotor 7 auf. Solche Walzgerüste können in Walzvorstraßen, Walz-, Zwischen- und Fertigstraßen eingesetzt werden, in denen stangenförmiges, rundes oder quadratisches Material, aber auch flaches oder rohrförmiges Material aufgrund zu großer Querschnitte und Widerstandsmomente oder aus Platzgründen ohne Schlingenbildung gewalzt werden sollen, wobei die Regelung nach der Erfindung eingesetzt wird.

[0016] Nach Fig. 2 arbeitet der Hydraulikmotor 7 auf das Zwischengetriebe 6, das Kammwalzgetriebe 5 usw., wie in Fig. 1 dargestellt. Die Drehzahlsteuerung erfolgt durch eine Schwenkwinkelverstellung. Zu diesem Zweck ist ein Hydraulikstellantrieb 8 mit einem Proportionalventil 9 vorgesehen. Der Hydraulikmotor 7, der Stellantrieb 8 und das Ventil 9 sind in der dargestellten Weise an eine Druckleitung 10, eine Saugleitung 11 und eine Leckölleitung 12 angeschlossen. An der Druckleitung 10 liegt überdies ein Druckspeicher 13.

[0017] Mittels eines Tachodynamos 14 wird die Motordrehzahl laufend gemessen, ein Winkelgeber 15 erfaßt den jeweiligen SchwenkwinkelcZ. Die erfaßten Größen werden einem Regler 16 zugeführt, der einen Steuereingang 17 aufweist (Drehzahlsollwert).

[0018] In Fig. 3 sind zwei Walzgerüste 1, 1' schematisch angedeutet, die Teil einer Walzstraße zum Walzen eines Stranges 18 sind, der in der Zeichnung, wie durch den Pfeil A angedeutet, von links nach rechts läuft.

[0019] Jedem Gerüst ist ein regelbarer Antrieb nach Fig. 2 zugeordnet, der nicht mehr näher erläutert zu werden braucht. Weiters gehört zu jedem Gerüst ein Regelsystem 19, 19' und der gesamten Straße ist ein Antriebs-Führungssystem 20 zugeordnet.

[0020] An jedem Gerüst 1, 1' ist ein Geber 21 vorgesehen, der die jeweilige Walzkraft f_W ermittelt. Das entprechende Signal wird über einen Mittelwertbildner 22 dem Regelsystem 19 zugeführt. In diesem ist auch ein Multiplikator 23 vorgesehen, dem ein Signal, welches eine Funktion f(α) des Schwenkwinkels « des Motors 7 ist, zugeführt wird. Als zweites Eingangssignal erhält der Multiplikator ein Signal Δp welches der Druckdifferenz des Hydraulikmotors 7 proportional ist. Der Multiplikator 23 bildet das Signal M_w =Δp.f (α) , welches ein Maß für das Walzmoment M darstellt. Dieses Signal M_W sowie das der Walzkraft entsprechende Signal F_W werden einem Quotientenbildner 24 zugeführt, welcher den Quotienten Q = M_w/F_w errechnet.

[0021] Dieser Quotient wird als Kenngröße zur Zugregelung herangezogen, da durch die Quotientenbildung eine weitgehende Temperaturunabhängigkeit der Kenngröße erreichbar ist, wogegen das Walzmoment M_w eine ausgeprägte Temperaturabhängigkeit aufweist.

[0022] Das Signal Q ist einerseits einem Speicher 25, andererseits einem Schalter 26 zugeführt. Das Ausgangssignal Q des Speichers 25 bzw. das Signal Q werden einem Regler 27 zugeführt, dessen Ausgang wiederum über einen Summenbildner 28 an den Steuereingang 17 des Regler 16 gelangt. Das Antriebsführungssystem 20 kann über die Summenbildner 28, 28',. auf sämtliche Motorregler 16, 16', .. einwirken.

[0023] Zur Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Regelung sei erläutert: Beim Anstich des Stabes im ersten Gerüst 1 wird der Quotient M_w/F_w bestimmt und im Speicher 25 als Sollwert Q abgespeichert. Während des Betriebes des Walzwerkes werden die jeweiligen Werte Q = M_W/F_W zugfrei laufend mit diesem Sollwert Q verglichen. Sobald Zug oder Druck im Strang 18 auftritt, kommt es zu einer Änderung des Quotienten Q, der Komparator 27 liefert ein Ausgangssignal, welches über den Regler 16 die Motordrehzahl ändert, bis sich wieder ein längskraftfreier Quotient einstellt.

[0024] Diese Art der Regelung ist über die gesamte Stranglänge an jedem Gerüst im Einsatz, wobei gegebenenfalls die einzelnen Regelsysteme 19, 19',... ihren Status an das zentrale Antriebs-Führungssystem melden können, sodaß über die Summenbildner 28, 28',... auch eine übergeordnete Steuerung bzw. Regelung möglich ist. Auch kann an jedem Gerüst eine Ablaufsteuerung vorgesehen sein, über die zusätzliche Parameter in das Antriebs-Führungssystem 20 eingegeben werden können und über die zusätzlich in die Regelung eingegriffen werden kann.

[0025] In Fig. 4 ist eine Regelung ähnlicher jener nach Fig. 3 veranschaulicht, jedoch wird eine andere Kenngröße verwendet. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 3.

[0026] An jedem Gerüst 1, 1' wird die Geschwindigkeit des Stranges 18 mittels eines Geschwindigkeitsdetektors 29 vorzugsweise berührungslos gemessen. Der Detektor 29 liefert ein Signal v_i, das der Einlaufgeschwindigkeit (Geschwindigkeits-Istwert) des Stranges entspricht. In einem Multiplikator 30 wird aus einem der Walzendrehzahl entsprechenden Signal n_o und einem dem Walzendurchmesser D_wo entsprechenden Signal die wirksame Walzenumfangsgeschwindigkeit v ermittelt. Sodann wird in einer Rechenschaltung 31 die normierte Geschwindigkeitsdifferenz (v v_i)/v_u errechnet. Diese Größe dient als Kenngröße der Regelung.

[0027] Die Geschwindigkeitsdifferenz (Rückstaudifferenz) ist ein Maß für auftretenden Zug oder Druck zwischen den Gerüsten. Auch bei dieser Variante der erfindungsgemäßen Regelung wird ein Sollwert im Speicher 25 abgespeichert, und zwar jener Wert (v_u - v_i)/v_u, der beim Anstich im freien Auslauf vor dem Anstich des nächsten Gerüstes ermittelt wird. Nach dem Anstich verstellt das Regelsystem die Drehzahl des zu regelnden Gerüstes so, daß sich der gespeicherte, längskraftfreie Rückstauwert (Geschwindigkeitsdifferenz) am vorhergehenden Gerüst wieder einstellt. Die folgenden Gerüste werden um gleiche ermittelte Drehzahlbeträge (Folgeverstellung) verstellt, sodaß sich zwischen anderen Gerüsten keine Längszug-oder Druckkräfte aufbauen. Dies kann über das Antriebs-Führungssystem 20 erfolgen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Regelung des Walzgutdurchlaufes in kontinuierlichen Walzstraßen mit regelbaren Hydraulikmotoren für die einzelnen Gerüste, bei welchem an jedem Gerüst eine sich mit dem Walzgutzug ändernde physikalische Kenngröße gemessen und sodann die Drehzahl der Hydraulikmotoren entsprechend der Abweichung der Kenngröße von einem Sollwert geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikmotoren mit konstantem Druck gespeist und direkt, z.B. durch Verstellen des Schwenkwinkels,geregelt werden, wobei zur Regelung des jedem Gerüst zugeordneten Hydraulikmotors in an sic^L bekannter Weise die an diesem Gerüst gemessene Kenngröße herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Anstich ermittelte Kenngröße in an sich bekannter Weise als Sollwert für die Regelung im weiteren Betrieb gespeichert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kenngröße in an sich bekannter Weise der Quotient aus Walzmoment und Walzkraft ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise als Kenngröße die - gegebenenfalls normierte - Differenz zwischen der Walzen-Umfangsgeschwindigkeit und der Einlaufgeschwindigkeit des Walzgutes ermittelt wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der jedem Walzgerüst ein regelbarer Hydraulikmotor zugeordnet ist und Meßwertgeber zur Ermittlung einer sich mit dem Walzgutzug ändernden physikalischen Kenngröße vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Walzgerüst (1) ein mit konstantem Druck gespeister, direkt, z.B. durch Verstellen des Schwenkwinkels,regelbarer Hydraulikmotor (7) zugeordnet ist und daß für jedes Walzgerüst (1) ein Regelkreis (17, 19) für die Regelung der Motordrehzahl des betreffenden Walzgerüstes in Abhängigkeit von der an diesem Gerüst ermittelten Kenngröße vorgesehen ist.

Zeichnung