Regelung für Profilstrassen

Abstract

 Beim Walzen von Profilen in Universalgerüsten kontinuierlich betriebener Profilstraßen hat sich gezeigt, daß Anderungen in den Drehzahlverhältnissen zwischen den Horizontalwalzen und den Vertikalwalzen zu unerwünschten Stoffflußänderungen in dem Material führen. Aufgrund der Horizontalwalzen-Dreh­zahl, der Formänderung in den Profilteilen, des resultieren­den Querflusses und der äußeren Kräfte am Walzspalt stellt sich eine bestimmte Drehzahl der Vertikalwalzen im Verhält­nis zur Horizontalwalzen-Drehzahl ein. Jede Anderung der Randbedingungen des Walzprozesses führt zu einer Anderung der Geschwindigkeitsverhältnisse zwischen Horizontal- und Vertikalwalzen. Um diese Nachteile zu beheben wird vorge­schlagen, die Drehzahl der Vertikalwalzen der Universalge­rüste zu regeln, über eine Regelvorrichtung die Horizontal­walzen-Drehzahl und die Vertikalwalzen-Drehzahl optimal zu beeinflussen und über eine weitere Regelung zu einem minima­len Zug zwischen den Gerüsten zu gelangen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung von Uni­versalgerüsten in einer kontinuierlich betriebenen Profil­straße, wobei die Drehzahl der angetriebenen Horizontalwal­zen jedes Universalgerüstes einer Regelung unterworfen ist sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

[0002] Das Walzen von Profilen im bekannten Universal-Walzverfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem Vorpro­fil (dog bone) das Endprofil durch Walzen in zwei Walzspal­ten (Horizontal-Walzspalt und Vertikal-Walzsspalt) erzeugt wird. Dabei ist die Verlängerung der Profilteile während des Stiches nicht gleich.

[0003] Es ist dabei feststellbar, daß sich die Drehzahlverhältnisse der beiden Walzenpaare zueinander während des Walzvorganges ändern. Dadurch ergeben sich Nachteile im Stofffluß während des Walzvorgangs; es kommt zu ungewollten, unkontrollierbar veränderlichen Querschnittsabnahmen im Profil zwischen den Walzenpaaren eines Universalgerüsts.

[0004] Jede Anderung in der Anstellung eines Universalgerüsts be­wirkt eine derartige Anderung der Drehzahlverhältnisse und damit Anderungen im Stofffluß. Auch Anderungen im Zug der Universalgerüste einer Profilstraße untereinander bewirken Anderungen der Drehzahlverhältnisse und somit auch Anderun­gen im Stofffluß. Aber auch die Beschleunigung der Horitzon­talwalzen würden derartige Drehzahlverhältnis-Anderungen hervorrufen. Selbst Anderungen im zu walzenden Material bewirken Anderungen in den Drehzahlverhältnissen zwischen den Horizontal- und Vertikalwalzen.

[0005] Die durch die Anderung der Drehzahlverhältnisse erfolgenden Stoffflußänderungen sind jedoch unerwünscht. Aus Gründen der Volumenkonstanz tritt im Querschnitt grundsätzliche ein Querfluß des Materials auf. Für ein maßhaltiges Endprodukt ist es jedoch unerläßlich, die Querschnittsabnahmen der Profilteile so zu wählen, daß zum einen ein Querfluß in der richtigen Richtung stattfindet und zum anderen der Querfluß ein möglichst geringes Ausmaß annimmt.

[0006] Unterschiedliche Drehzahlen zwischen den horizontalen und vertikalen Walzen bzw. sich ändernde Drehzahlverhältnisse während eines Stichs würden zudem zu unterschiedlichen Län­gungen der Profilteile führen. Für ein maßhaltige Endprodukt und einen störungsfreien Walzablauf ist eine gleiche Verlän­gerung des linken und rechten Profilflanschs von Bedeutung. Eine ungleiche Verlängerung der Flansche führt zu einem Unterschied in den Drehzahl der linken und rechten Vertikal­walze.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, alle die oben genannten Nachteile auszuräumen, um sehr maßhaltige Profile ohne Verwindungen bzw. innere Spannungen zu erhalten.

[0008] Dazu wird vorgeschlagen, daß die Drehzahl der Vertikalwalzen mindestens eines Universalgerüstes regelbar ist. Während des Walzvorgangs soll die Drehzahl der schleppangetriebenen Vertikalwalzen mindestens eines Universalgerüsts der Profil­straße regelbar sein. Dadurch wird erreicht, daß die Dreh­zahl sowohl der Horizontalwalzen als auch die der Vertikal­walzen auf eine bestimmte Größe eingeregelt wird. Dadurch sind Drehzahlschwankungen zwischen den Horizontal-und Verti­kalwalzen ausgeschlossen. Die durch Drehzahlschwankungen entstehenden unterschiedlichen Stoffflüsse sind damit eben­falls ausgeschlossen.

[0009] Es hat sich bewährt, auch die Drehzahl der Vertikalwalzen mindestens eines Universalgerüstes vor dem Anstich regelbar zu machen und damit die Drehzahl nicht nur der Horizontal­walze sondern auch der Vertikalwalze vor dem Anstich auf die Materialgeschwindigkeit einzuregeln.

[0010] Von besonderer Bedeutung ist, daß die beiden Vertikalwalzen eines Universalgerüsts separat regelbar sind. Die Regelung der Vertikalwalzen-Drehzahl in Verbindung mit der Kenntnis des Kaliberraums, der Flanschbreite und unter Verwendung einer hydraulischen Anstellung bzw. eines Walzmomentes ge­trennt für jede Vertikalwalze ermöglicht eine Regelung des Massenflusses zur Sicherung des Geradeauslaufs des Profils und eine Einhaltung der Verlängerungsverhältnisse in den Profilteilen. Dies gilt insbesondere für die Walzung unsym­metrischer Profile zur Sicherung eines einwandfreien Gerade­auslaufs bzw. einer gezielten Vorbiegung beim Walzen, um nach dem Kühlbett ein weitgehend gerades Profil zu erhalten bzw. einer Biegung des Profils durch Vorbiegung entgegenzu­wirken.

[0011] Nachahmenswert ist, daß die Horizontalwalzen-Regelung und die Vertikalwalzen-regelung jedes Universalgerüsts gegensei­tig zur Einstellung einer optimalen Fließscheide beeinfluß­bar sind. Dabei besteht die Möglichkeit, die Führungs- bzw. Sollgröße beider Regelkreise gemeinsam vorzugeben oder aber auch eine aus einem Regelkreis einer Walzenart (Vertikalwal­zen bzw. Horizontalwalzen) entnommene Größe als Führungs-­Soll- und/oder Störgröße dem oder den Regelkreisen der ande­ren Walzenart vorzugeben. Dabei ist es zweckmäßig, um die Fließscheide optimal einstellen zu können, die abgegebene Sollgröße mit einem einstellbaren, walzprogrammabhänbgigen Faktor zu multiplizieren.

[0012] Sehr gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Regel­vorrichtungen der Universalgerüste gegenseitig zur Einrege­lung optimaler Zugverhältnisse zwischen den Gerüsten der Straße beeinflußbar sind. Dabei ist es sinnvoll, daß minde­stens ein Universalgerüst vorzugsweise jedoch mehrere oder alle Universalgerüste einer Trägerstraße geregelt werden. Derartige Regelungen können dazu benutzt werden, optimale Lagen der Fließscheide und damit eine optimale Einstellung des Querflusses innerhalb des Walzgutes während des Walzens einszustellen. Andererseits kann eine solche Regelung auch benutzt werden, optimale Zugverhältnisse zwischen den Gerü­sten bspw. für eine Minimalzug-Regelung einzuführen, wobei zweckmäßigerweise ein Gerüst der Trägerstraße als Führungs­gerüst ausgewählt wird, welches nicht der Regelung unterwor­fen ist. Bei der Regelung optimaler Fließscheiden kann es sich als zweckmäßig erweisen, das letzte, das Kaliber be­stimmende Gerüst, nicht oder nur eingeschränkt zu regeln und auch der oder die ersten Stiche von der Regelung auszusparen bzw. nur bedingt in die Regelung einzubeziehen. Es em­pfiehlt, daß mindestens einer der Vertikalwalzen eines Uni­versalgerüstes ein Drehzahlaufnehmer zugeordnet ist, daß der Drehzahlaufnehmer als Istwertgeber eines Regelkreises fun­giert und daß dem Regelkreis der Drehzahl-Sollwert manuell bzw. aus einem Speicher und/oder aus dem Regelkreis einer anderen Walze des gleichen Gerüsts vorgebbar ist. Vorteil­haft ist, wenn der Regelkreis während des Walzvorgangs vor­zugsweise auf die Anstellvorrichtung für die Vertikalwalzen arbeitet. Es besteht jedoch die Möglichkeit, den Regelkreis auch auf die Antriebe der Vertikalwalzen arbeiten zu lassen. Weitere besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrich­tung ergeben sich aus den weiterbildenden Erfindungsmerkma­len nach den Ansprüchen 11 bis 14.

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen

Figur 1 ein Blockschaltbild, dem die Regelkreise für eine Profilstraße entnehmbar sind und

Figur 2 den Einbau eines digitalen Winkelschrittgebers in eine Vertikalwalze.

[0014] Der Fig. 1 ist ein Regelkreis 1 für die Horizontalwalze eines nicht gezeigten Universalgerüstes, ein Regelkreis 2 für eine Vertikalwalze und ein Regelkreis 3 für die zweite Vertikalwalze eines nicht gezeigten Universalgerüstes zu entnehmen. Die Ausgänge x, y, z der Regelkreise 1, 2, 3 wirken auf die nicht gezeigte Antriebe bzw. Anstellvorrich­tungen der Horizontal- bzw. Vertikalwalzen.

[0015] Den Regelkreisen 1, 2, 3 werden von an den jeweiligen Walzen angeordneten, digitalen Winkelschrittgebern 4, 5, 6 die jeweiligen Istwerte der Drehzahl aufgeschaltet. Die Soll­drehzahl für die Regelkreise 1, 2, 3 werden dem Multiplika­tor 7 entnommen. Im Multiplikator 7 wird der von einem Ge­ rüst-Regelkreis 8 ausgehende Drehzahl-Sollwert für jeden Regelkreis 1, 2, 3 mit einem in einem Speicher 9 abgelegten Faktor multipliziert. Dabei können die Faktoren für die Regelkreise 1, 2, 3 gleich sein. In der Regel werden jedoch zumindest die Faktoren für die Horizontalwalzen-Regelkreise und für die beiden Vertikalwalzen-Regelkreise unterschied­lich sein. Das schließt jedoch nicht aus, daß auch die Fak­toren für die beiden Vertikal-Regelkreise unterschiedlich sein können.

[0016] Dem Gerüst-Regelkreis 8 werden die Istwerte über die An­schlüsse a, b, c von den Winkelschrittgebern 4, 5, 6 sowie über den Anschluß d aufgeschaltet. Am Anschluß d des Gerüst-­Regelkreises 8 können z.B. die Geschwindigkeitswerte der zu walzenden Profile anstehen. Die Sollwerte für den Gerüstre­gelkreis 8 werden diesem von einem überlagerten Regelkreis 10 aufgeschaltet.

[0017] Dem Regelkreis 10 wird aus einem Speicher 11 ein Sollwert zugeführt. Der im Speicher 11 abgelegte Sollwert kann z.B. die Leistungsaufnahme des Walzgerüstes nach dem Anstich, jedoch vor dem Einlauf des Profils in das nächste Gerüste repräsentieren. Vom Leistungsmesser 12 wird der Istwert vor Einlauf des Profils in das nächste Gerüst einmal im Speicher 11 abgelegt. Nach Einlauf des Walzgutes in das nächste Ge­rüst wird der Istwert vom Leistungsmesser 12 dem Regelkreis 10 aufgeschaltet, so daß dieser das Gerüst in der Profil­straße auf eine Leistungsaufnahme einregelt, die nahe bei der Leistungsaufnahme eines einzelnen Gerüstes liegt. Damit wird z.B. ein minimaler Zug zwischen den Gerüsten erreicht. Am Ausgang des Regelkreises 10 kann eine Soll-Drehzahl für den Gerüst-Regelkreis 8 abgegriffen werden.

[0018] Die in Fig, 1 gezeigte Schaltung kann sich für jedes Gerüst der Profilstraße wiederholen.

[0019] In Fig. 2 ist ein Einbaustück 13 zu erkennen. Am Einbaustück 13 ist eine Achse 14 befestigt. Auf der Achse 14 ist die Vertikalwalze 15 gelagert. In der Achse 14 ist ein Hydrau­likmotor 16 untergebracht, auf dessen Antriebswelle das Sonnenrad eines Planetengetriebes 17 sitzt. Die Achse 14 ist über einen Steuerdeckel 18 abgeschlossen. Auf der Antriebs­welle des Hydraulikmotors 16 sitzt weiterhin ein Impulsgeber 19. Uber einen Lichtleiter 20 werden die Impulse aufgenom­men. Dabei kann an der Achse 14, gegenüber dem Lichtleiter eine stationäre Lichtquelle angebracht und die Impulsgeber­scheibe mit Löchern versehen sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, Licht über den Lichtleiter 20 auf die Im­pulsgeberscheibe zu werfen und das von Reflektionszonen der Impulsgeberscheiben zurückgeworfene Licht wieder über den Lichtleiter 20 nach außen zu leiten. Sowohl der Impulsgeber 19 als auch der Lichtleiter 20 sind bereits Bestandteile der jeweiligen Winkelschrittgeber 5, 6.

Bezugszeichenübersicht

[0020] 

1 H-Regelkreis

2 V-Regelkreis

3 V-Regelkreis

4 H-Winkelschrittgeber

5 V-Winkelschrittgeber

6 V-Winkelschrittgeber

7 Multiplikator

8 Gerüst-Regelkreis

9 Speicher

10 Regelkreis

11 Speicher

12 Leistungsmesser

13 Einbaustück

14 Achse

15 Vertikalwalze

16 Hydraulikmotor

17 Planetengetriebe

18 Steuerdeckel

19 Impulsgeber

20 Lichtleiter

Ansprüche

1. Verfahren zur Regelung von Universalgerüsten in einer kontinuierlich betriebenen Profilstraße, wobei die Dreh­zahl der angetriebenene Horizontalwalzen jedes Universal­gerüstes einer Regelung unterworfen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehzahl der Vertikalwalzen (15) mindestens eines Universalgerüstes regelbar (2, 3) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die sich einstellende Drehzahl der während des Walz­vorgangs schleppangetriebenen Vertikalwalzen (15) minde­stens eines Universalgerüstes regelbar (2, 3) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehzahl der Vertikalwalzen (15) mindestens eines Universalgerüsts vor dem Anstich regelbar (2, 3) ist.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Vertikalwalzen (15) eines Universalgerü­stes separat (2 und 3) regelbar sind.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichent,
daß die Horizontalwalzen-regelung (1) und die Vertikal­walzen-Regelung (2, 3) jedes Universalgerüsts gegenseitig zur Einstellung einer optimalen Fließscheide beeinflußbar (8) sind.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regelvorrichtrungen (1, 2, 3, 8) der Universalge­rüste gegenseitig zur Einregelung optimaler Zugverhält­nisse zwischen den Gerüsten der Straße beeinflußbar (10) sind.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens ein, vorzugsweise mehrere oder alle Uni­versalgerüste einer Trägerstraße geregelt werden.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens einer der Vertikalwalzen (15) eines Uni­versalgerüsts ein Drehzahlaufnehmer (19) zugeordnet ist, daß der Drehzahlaufnehmer (19) als Istwertgeber eines Regelkreises (2 oder 3) fungiert und daß dem Regelkreis (2 oder 3) der Drehzahl-Sollwert manuell bzw. aus einem Speicher und/oder aus dem Regelkreis (8) einer anderen Walze des gleichen Gerüstes vorgebbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Regelkreis (2 oder 3) während des Walzvorgangs vorzugsweise auf die Anstellvorrichtungen für die Verti­kalwalzen (15) arbeitet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8,
bei der den Vertikalwalzen ein Drehantrieb zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Regelkreis (2 oder 3) auf die Antriebe (16) der Vertikalwalzen (15) arbeitet.

11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehzahlaufnehmer (19) als mit einer Vertikalwal­ze (15) verbundener, insbesondere an einem Getriebe (17) für die Vertikalwalzen (15) angeflanschter Tachogenerator oder digitaler Winkelschrittgeber (19) ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Regelkreis (2 oder 3) die Drehzahl der Horizon­talwalzen des Universalgerüsts als Faktor (7) der Soll­drehzahl aufschaltbar ist.

13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vertikalwalzen-Regelung (2, 3) und der Horizon­talwalzen-Regelung (1) jedes Universalgerüsts eine Ge­rüstdrehzahl-Regelung (8) übergeordnet ist, über die die Drehzahlverhältnisse von Horizontalwalzen zu Vertikalwal­zen einregelbar sind.

14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß den Gerüstdrehzahl-Regelkreisen (8) der Trägerstraße eine Regelvorrichtung (10) zur Walzzugregelung überlagert ist.

Zeichnung