DE2815341C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Längskraft in einem Walzgut zwischen Walzgerüsten einer kontinuierlichen Walzstraße mit Einzelantrieben, wobei die Geschwindigkeit des Walzgutes an der Auslaufseite eines Walzgerüstes gemessen und zur Bildung eines mathematischen Verknüpfungswertes herangezogen wird, der seinerseits über die Veränderung der Drehzahl der Walzen des einen Gerüstes die Längskraft konstant hält, wobei zusätzlich der mathematische Verknüpfungswert in Abhängigkeit von auftretenden Querschnittsänderungen des Walzgutes korrigiert wird.

In einer kontinuierlichen Walzstraße mit Einzelantrieben befindet sich das Walzgut gleichzeitig in mehreren Walzgerüsten und durchläuft diese sukzessive, wobei an jedem Gerüst eine bestimmte Stichabnahme, d. h. eine Reduzierung des Materialquerschnittes erfolgt. Die einzelnen Walzgerüste sind über das Walzgut mechanisch miteinander verkoppelt. Die Drehzahlen der Antriebe der Walzgerüste müssen so aufeinander abgestimmt werden, daß im Walzgut keine Zug- oder Druckkräfte entstehen, bzw. daß eine vorgegebene Zug- oder Druckkraft eingehalten wird. Es müssen also einmal vorgegebene Längskräfte während des Durchlaufs des Walzgutes erhalten bleiben, wobei diese Längskräfte einen bestimmten Wert oder auch den Wert Null aufweisen können.

Eine Stromregelung von Antrieben für Walzgerüste mit einem Drehzahlregler, der einen Sollwert für einen Stromregler bildet, ist bekannt aus DE-OS 16 02 020.

Zug- und Druckfreiheit wird bei dünnem Walzgut durch absichtliche Bildung einer Walzgutschlinge zwischen zwei Walzgerüsten bewirkt. Eine Schlingenregelung verstellt die Drehzahlen der Walzgerüste so, daß die Schlingenausbildung erhalten bleibt. Bei größeren Materialquerschnitten ist dies jedoch nicht mehr möglich.

Zu hoher Druck im Walzgut führt dann zu einem seitlichen Ausbrechen des Materials und hat in nachhaltiger Weise zu große Querschnittstoleranzen zur Folge.

Eine bekannte "Gleichlaufeinrichtung für Mehrmotorenantrieb einer kontinuierlichen Walzstraße" (DE-PS 12 01 466) stellt mit dem Einlauf des Walzgutes in die Walzgerüste ein in diesem Augenblick längskraftfreies Drehzahlgefüge zwischen den Gerüsten ein, wobei als Bezugswert für die Längskraftfreiheit im Walzgut die Ankerströme der jeweiligen Antriebe dienen.

Eine des weiteren bekannte "Einrichtung zur gegenseitigen Abstimmung der Antriebsdrehzahlen einer mehrgerüstigen Walzstraße mit Einzelantrieben" (DE-AS 24 13 492) verwendet Änderungen des Antriebsmomentes am bereits eingefädelten Gerüst als Maß für die Längskräfte im Walzgut.

Bei diesen bekannten Einrichtungen ist es nachteilig, daß das einmal eingestellte Drehzahlgefüge der Walzstraße nicht verändert wird, wenn durch Störgrößen, beispielsweise Materialquerschnittsabweichungen am Einlauf Längskräfte während des Durchlaufens des Walzgutes auftreten. Insbesondere hängen die Bezugswerte Ankerstrom oder Antriebsdrehmoment - über längere Zeiträume betrachtet - zu stark von der Temperatur des Walzgutes ab, als daß sie als Maß für eine Längskraftregelung über den gesamten Durchlaufzeitraum des Walzgutes dienen könnten.

Aus diesem Grund wird gemäß einem des weiteren bekannten "Verfahren zur Regelung kontinuierlich arbeitender Walzenstraßen" (DE-AS 12 79 589) der Quotient aus Walzdrehmoment zu Walzendruckkraft als Bezugswert für eine temperaturunabhängige Längskraftregelung vorgeschlagen.

Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist es jedoch, daß die Messung der Walzendruckkraft sehr aufwendig ist und sich bereits bestehende Anlagen schlecht umrüsten lassen. Zudem wird der Quotient aus Walzdrehmoment zu Walzendruckkraft durch Materialquerschnittsabweichungen verändert, so daß dieser Quotient nur bedingt als Maß für eine Längskraftregelung verwendet werden kann.

Aus der DE-OS 14 52 051, von der im Oberbegriff des Anspruches 1 ausgegangen ist, ist ein Verfahren zur Regelung der Längskraft bekannt, bei dem die Geschwindigkeit des Walzgutes an der Auslaufseite eines Walzgerüstes gemessen und zur Bildung einer Bezugsgröße herangezogen wird. Dabei wird zur Berechnung des Sollwertes der Bandgeschwindigkeit auf der Auslaufseite die Bandgeschwindigkeit auf der Einlaufseite und die Querschnittsabnahme herangezogen. Eine Berücksichtigung von Querschnittsabweichungen am Einlauf wird dabei durch ein Querschnittsmeßgerät erreicht. Bei diesem Regelungsverfahren zur Ermittlung der Sollgeschwindigkeit des Walzgutes wird nur die Walzgeschwindigkeit vor und hinter jedem Gerüst gemessen und mit Querschnitten des Ein- und Auslaufes bewertet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art (DE-OS 14 52 051) zur Regelung der Längskraft zwischen Walzgerüsten einer kontinuierlichen Walzstraße mit Einzelantrieben zu entwickeln, mit dessen Hilfe die Drehzahlen der Walzgerüste untereinander während des gesamten Walzgutdurchlaufes so abgestimmt werden können, daß keine bzw. eine definierte konstante Längskraft zwischen den Gerüsten auftritt.

Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung und die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die mit der Erfindung verbundenen Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Walzgut temperaturunabhängig und materialquerschnittsunabhängig auf vorgegebene Längskraft zwischen den Walzgerüsten während des gesamten Durchlaufs durch die Walzstraße geregelt werden kann. Dies hat vorteilhaft kleine Querschnittstoleranzen des Walzgutes zur Folge.

Das erfindungsgemäße Verfahren und Ausführungsbeispiele hierzu sind im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Regelung der Längskraft,

Fig. 2 eine hierzu alternative Schaltungsanordnung,

Fig. 3 und 4 Kopplungsmöglichkeiten zwischen den einzelnen Walzgerüst-Regelungsanordnungen.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Regelung der Längskraft zwischen Walzgerüsten einer kontinuierlichen Walzstraße mit Einzelantrieben dargestellt. Von der Walzstraße selbst sind hier beispielsweise zwei Walzgerüste 1 bzw. 2 mit Einzelantrieben 3 bzw. 4 gezeigt. Die Walzstraße kann beliebig viele weitere Walzgerüste aufweisen.

Das Walzgut 5 durchläuft die einzelnen Walzgerüste 1 bzw. 2, wobei es in jedem Walzgerüst 1 bzw. 2 eine Materialquerschnitts- Verkleinerung und eine Auslaufgeschwindigkeits- Erhöhung erfährt. Die Materialquerschnitte des Walzgutes 5 vor dem Walzgerüst 1, nach dem Walzgerüst 1 und nach dem Walzgerüst 2 sind mit A₀, A₁ und A₂ bezeichnet. Die Auslaufgeschwindigkeiten des Walzgutes 5 vor dem Walzgerüst 1, nach dem Walzgerüst 1 und nach dem Walzgerüst 2 sind mit v₀, v₁ und v₂ bezeichnet.

Die Einzelantriebe 3 bzw. 4 haben die Drehzahlen n₁ bzw. n₂ und weisen Antriebsmotoren 6 bzw. 7 sowie Tachogeneratoren 8 bzw. 9 auf. Die Walzenumfangsgeschwindigkeiten der Walzen der Einzelantriebe 3 bzw. 4 sind mit v _{u 1} bzw. v _{u 2} bezeichnet. Die Antriebsmotoren 6 bzw. 7 werden über Stromrichter 10 bzw. 11 gespeist. Zur Motorstrommessung sind jeweils zwischen Antriebsmotor 6 und Stromrichter 10 bzw. zwischen Antriebsmotor 7 und Stromrichter 11 Stromwandler 12 bzw. 13 angeordnet. Zur Geschwindigkeitsmessung des Walzgutes 5 sind vor dem Walzgerüst 1, nach dem Walzgerüst 1 und nach dem Walzgerüst 2 Geschwindigkeits- Meßgeräte 14, 15 und 16 vorhanden.

Die Stromwandler 12 bzw. 13 sind jeweils mit Stromreglern 17 bzw. 18 verbunden, wobei die Stromsignale I₁ bzw. I₂ den Stromreglern 17 bzw. 18 mit negativem Vorzeichen zugeführt sind. Die Tachogeneratoren 8 bzw. 9 sind mit Drehzahlreglern 19 bzw. 20 beschaltet, wobei ebenfalls eine negative Zuführung der entsprechenden Signale - hier Drehzahlsignale n₁ bzw. n₂ - erfolgt.

Die Ausgänge der Drehzahlregler 19 bzw. 20 liegen an Eingängen der Stromregler 17 bzw. 18. Ausgangsseitig sind die Stromregler 17 bzw. 18 den Stromrichtern 10 bzw. 11 zugeführt.

Die Drehzahlsignale n₁ bzw. n₂ beaufschlagen des weiteren Voreilungs-Istwertbildner 21 bzw. 22. Diesen Istwertbildnern 21 bzw. 22 liegen eingangsseitig ferner Geschwindigkeitssignale v₁ bzw. v₂ der Geschwindigkeits-Meßgeräte 15 bzw. 16 an. Ausgangsseitig sind die Signale _{ist 1} bzw. _{ist 2} der Istwertbildner 21 bzw. 22 Speichern 23 bzw. 24 zugeführt. Des weiteren liegen die Ausgangssignale _{ist 1} bzw. _{ist 2} der Istwertbildner 21 bzw. 22 in negierter Weise an Additionsstellen 25 bzw. 26.

Die Speicher 23 bzw. 24 sind ausgangsseitig mit Voreilungs- Sollwertbildnern 27 bzw. 28 verbunden. Die Ausgangssignale _{soll 1} bzw. _{soll 2} dieser Sollwertbildner 27 bzw. 28 beaufschlagen die Additionsstellen 25 bzw. 16. Die Sollwertbildner 27, 28 weisen jeweils einen weiteren Eingang zur Korrektur der Eingangssignale auf.

Die Ausgangssignale der Additionsstellen 25 bzw. 26 sind Längskraft-Reglern 29 bzw. 30 zugeführt. Die Ausgangswerte der Längskraft-Regler 29 bzw. 30 liegen an Eingängen der Drehzahlregler 19 bzw. 20.

Die gestrichelt in Fig. 1 dargestellten Bauelemente und Verbindungen bleiben für die Beschreibung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zunächst außer Betracht.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren und den Schaltungsanordnungen hierzu wird die Voreilung als Bezugsgröße für eine Längskraftregelung eingesetzt. Die Voreilung selbst berechnet sich dabei aus den beiden Größen Auslaufgeschwindigkeit v des Walzgutes 5 hinter einem Walzgerüst 1 bzw. 2 und Walzenumfangsgeschwindigkeit v _u der Walze selbst und ist definiert zu:

wobei
ν = 1, 2, 3, . . . die Nummer des jeweiligen Walzgerüstes,
v _ν = Auslaufgeschwindigkeit des Walzgutes 5, z. B. v₁, v₂, . . ., und
v _{u ν} = Walzenumfangsgeschwindigkeit der Walze des Einzelantriebes, z. B. v _{u 1}, v _{u 2}, . . .

bedeutet.

Weitere mögliche Definitionen der Voreilung sind:

= v _ν - v _{u ν}

oder auch

Warum die Voreilung als Maß für die Längskraft gelten kann, wird nachfolgend erläutert. Beim Durchlaufen des Walzgutes 5 durch die Walzstraße gilt an jeder Stelle das Gesetz der Volumenkonstanz für das Walzgut 5, d. h. während eines bestimmten Zeitpunktes t = t₀ ist das Produkt aus der Auslaufgeschwindigkeit v _ν und dem Materialquerschnitt A _ν an jeder Stelle des Walzgutes 5 konstant (wobei ν = 1, 2, 3, . . .), also

v₁ · A₁ = v₂ · A₂ = v₃ · A₃ = v _ν · A _ν = konstant.

Ist beispielsweise die Drehzahl n₁ des Walzgerüstes 1 zu klein, so treten Längskräfte im Walzgut 5 auf, die das Walzgut 5 mit größerer Voreilung aus dem Walzgerüst 1 ziehen, bzw. dort den Materialquerschnitt des Walzgutes 5 gemäß dem Gesetz der Volumenkonstanz einschnüren. Infolgedessen vergrößert sich die Voreilung bei Zugkräften zwischen zwei Walzgerüsten, umgekehrt verkleinert sie sich bei Druckkräften zwischen zwei Walzgerüsten.

Die Walzenumfangsgeschwindigkeit v _{u ν} wird aus den von den Tachogeneratoren 8 bzw. 9 ermittelten Drehzahlen n der Einzelantriebe bestimmt zu

v _{u ν} = 2 π · r _ν · n _ν

wobei
r _ν = Radius der Walze des Einzelantriebes,
n _ν = Drehzahl des Einzelantriebes.

Für das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Schaltungsanordnungen hierzu ist es unbedeutend, an welcher Stelle der Walze die Umfangsgeschwindigkeit v _{u ν} bestimmt bzw. über die Drehzahl n _ν ermittelt wird, da für die Regelung letztlich nicht absolute Werte, sondern Änderungen dieser Werte entscheidend sind.

Insbesondere kann bei kalibrierten Walzen, bei denen die Angabe einer eindeutigen Walzenumfangsgeschwindigkeit v _u nicht oder nur schwer möglich ist, der Radius r der Walze des Einzelantriebes so gewählt werden, daß sich im Zeitraum vor dem Einlaufen des Walzgutes in das nachfolgende Walzgerüst gleiche Werte für die Umfangsgeschwindigkeit der Walze und die Auslaufgeschwindigkeit des Walzgutes aus dieser Walze ergeben. Dieses Vorgehen ist selbstverständlich auch bei nicht kalibrierten Walzen möglich.

Die Auslaufgeschwindigkeit v _ν des Walzgutes 5 wird durch die Geschwindigkeits-Meßgeräte 14, 15, 16 bestimmt. Als genaues Geschwindigkeits-Meßgerät kann dabei beispielsweise ein berührungsloses Laser-Geschwindigkeits- Meßgerät oder auch ein berührungsloses Korrelations- Geschwindigkeits-Meßgerät Anwendung finden.

Ein Laser-Geschwindigkeits-Meßgerät ist beispielsweise unter der Bezeichnung Laser-Velemeter der Meßmetallurgie, 5802 Wetter (Ruhr), Friedrichstraße 40 bekannt. Die Messung der Geschwindigkeit erfolgt dabei nach dem Differenz- Doppler-Verfahren, d. h. es wird der Doppler-Effekt ausgenützt, den bewegtes Material verursacht.

Ein Korrelations-Geschwindigkeits-Meßgerät ist beispielsweise aus der Notice technique TU 22 der Trindel, Siege Social, 44, Rue de Lisbonne, 75008 Paris, bekannt. Die Geschwindigkeitsmessung beruht dabei auf dem Prinzip der optischen Interkorrelation. Es wird davon ausgegangen, daß die Oberfläche eines Produktes Unregelmäßigkeiten aufweist, die von einem optischen System erfaßt und ausgewertet werden können, d. h. die Charakteristik der Eigenstrahlung des bewegten Walzgutes kann zur Geschwindigkeitsmessung verwendet werden.

Die Bildung der Istwerte der Voreilung _{ist 1} bzw. _{ist 2} erfolgt durch die Voreilungs-Istwertbildner 21 bzw. 22 aus den eingegebenen Drehzahl-Signalen n₁ bzw. n₂ und den eingegebenen Auslaufgeschwindigkeitssignalen v₁ bzw. v₂. In den Istwertbildnern 21 bzw. 22 werden die Istwerte der Voreilung _{ist 1} bzw. _{ist 2} dabei beispielsweise aus der Formel

errechnet.

Die zum Zeitraum vor dem Einlaufen des Walzgutes 5 in die nachfolgenden Walzgerüste gebildeten Istwerte der Voreilung _{ist 1} bzw. _{ist 2} werden den Speichern 23 bzw. 24 zugeführt und dienen dann zur weiteren Regelung der Längskräfte im Walzgut 5 während des gesamten Durchlaufs des Walzgutes 5 durch die Walzstraße als Sollwerte der Voreilung _{soll 1} bzw. _{soll 2}.

Zu diesem Zweck übermitteln die Speicher 23 bzw. 24 diese Werte der Voreilung den Sollwertbildnern 27 bzw. 28, wobei in den Sollwertbildnern 27 bzw. 28 gewisse Korrekturbeträge hinzugefügt werden können, die einer vorgegebenen Längskraft entsprechen. In den Additionsstellen 25 bzw. 26 werden die Differenzen zwischen den Sollwerten und den jeweiligen Istwerten der Voreilung _soll und _ist gebildet und den Längskraftreglern 29 bzw. 30 zugeführt. Es ist auch eine direkte Zuführung der gespeicherten Werte für die Voreilung von den Speichern 23 bzw. 24 zu den Additionsstellen 25 bzw. 26 möglich, wenn längskraftfrei gewalzt werden soll.

Die Längskraftregler 29 bzw. 30 und die nachgeschalteten Drehzahlregler 19 bzw. 20 setzen die Voreilungs-Änderungen in Drehzahländerungen um, d. h. es wird eine Änderung des Drehzahl-Quotienten n₁/n₂ bewirkt. Zu diesem Zweck liegen den Drehzahlreglern 19 bzw. 20 neben den Korrektursignalen der Längskraftregler 29 bzw. 30 die Drehzahlen n₁ bzw. n₂ in negierter Weise an.

Die Ausgangssignale der Drehzahlregler 19 bzw. 20 wirken auf unterlagerte Stromregler 17 bzw. 18. Die Stromregler 17 bzw. 18 steuern die Stromrichter 10 bzw. 11 in Abhängigkeit der fließenden Motorströme I₁, I₂ und der Ausgangssignale der Drehzahlregler 19 bzw. 20 an.

Im folgenden wird die um die gestrichelt eingetragenen Bauteile und Verbindungen erweiterte Schaltungsanordnung nach Fig. 1 betrachtet. Die Drehzahlsignale v₀ und v₁ der Geschwindigkeits-Meßgeräte 14 und 15 sind hierbei einem Stichabnahme-Bildner 31 zugeführt, während die Drehzahlsignale v₁ und v₂ der Geschwindigkeits-Meßgeräte 15 und 16 einen Stichabnahme-Bildner 32 beaufschlagen. Ausgangsseitig sind diese Stichabnahme-Bildner 31 bzw. 32 mit den Speichern 23 bzw. 24 und den Voreilungs-Sollwertbildnern 27 bzw. 28 verbunden. Die weitere bereits beschriebene Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 bleibt unverändert.

Durch die Einfügung der Stichabnahme-Bildner 31 und 32 wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die Voreilung vom Materialquerschnitt des einlaufenden Walzgutes 5 abhängig ist, d. h., es werden Änderungen des Materialquerschnittes erfaßt, die während des Durchlaufens des Walzgutes 5 durch die Walzstraße auftreten und diese Änderungen des Materialquerschnittes werden in die Regelung mit einbezogen.

Die Stichabnahme δ ist dabei definiert zu

wobei ν = 1, 2, 3, . . .

Aufgrund der bereits erwähnten Volumenkonstanz läßt sich die Stichabnahme δ auch formulieren zu

Die Stichabnahme ist also von den Geschwindigkeiten des Walzgutes am Einlauf in die und am Auslauf aus der Walze abhängig.

Die Stichabnahme δ _ν wird von den Stichabnahme-Bildnern 31 und 32 errechnet. Zu diesem Zweck liegen dem Stichabnahme- Bildner 31 die Geschwindigkeitssignale v₀ und v₁, dem Stichabnahme-Bildner 32 die Geschwindigkeitssignale v₁ und v₂ an.

Die Stichabnahme δ _ν wird im Zeitraum vor dem Einlaufen des Walzgutes 5 in das jeweils nachfolgende Walzgerüst dem entsprechenden Speicher 23 bzw. 24 zugeführt. Eine Änderung der Stichabnahme δ während des Durchlaufens des Walzgutes 5 durch die Walzstraße wird unmittelbar den Voreilungs-Sollwertbildnern 27 bzw. 28 übermittelt.

Auf diese Weise, d. h. mittels Korrektur des stichabnahmeabhängigen Voreilungswertes wird der Störeinfluß der Stichabnahme δ auf die Voreilung , die als Maß für die Längskraft verwendet wird, beseitigt.

Eine weitere Möglichkeit, eine Änderung des Materialquerschnittes des Walzgutes 5 in die Längskraftregelung einzubeziehen, ist die direkte Messung des Materialquerschnittes des Walzgutes 5 am jeweiligen Einlauf in ein Walzgerüst 1 bzw. 2. Da sich beim Walzprozeß Querschnittsänderungen bevorzugt in einer Änderung der Länge einer Abmessung des Walzgutes 5 bemerkbar machen, kann durch berührungsloses und kontinuierliches Messen dieser Länge auf den Materialquerschnitt geschlossen werden. Zur Messung der Länge einer Abmessung des Walzgutes 5 eignen sich beispielsweise sogenannte Diodenzeilenkameras.

Des weiteren können zur Bestimmung auftretender Querschnittsänderungen des Walzgutes andere allgemein bekannte Verfahren, beispielsweise das Wirbelstromverfahren, angewendet werden.

In Fig. 2 ist eine alternative Schaltungsanordnung zur Regelung der Längskraft zwischen Walzgerüsten einer kontinuierlichen Walzstraße mit Einzelantrieben dargestellt. Im Unterschied zur Anordnung gemäß Fig. 2 liegen hierbei die Ausgangswerte der Längskraft-Regler 29 bzw. 30 nicht direkt an den Eingängen der Drehzahlregler 19 bzw. 20, sondern sind Geschwindigkeitsreglern 33 bzw. 34 zugeführt. Eingangsseitig liegen den Geschwindigkeitsreglern 33 bzw. 34 des weiteren die Geschwindigkeitssignale v₁ bzw. v₂ in negierter Form an. Ausgangsseitig beaufschlagen die Geschwindigkeitsregler 33 bzw. 34 die Drehzahlregler 19 bzw. 20.

Die weitere Beschaltung der Anordnung gemäß Fig. 2 ist wie unter Fig. 1 beschrieben. Insbesondere ist auch bei der Regelanordnung gemäß Fig. 2 eine wahlweise Korrektur der Voreilung über die Stichabnahme-Bildner 31 bzw. 32 möglich (gestrichelt dargestellt).

Durch den Einsatz der Geschwindigkeitsregler 33 bzw. 34 werden die Drehzahlen n₁ bzw. n₂ der Walzgerüste 1 bzw. 2 nicht nur in Abhängigkeit der Voreilung , sondern auch in Abhängigkeit der auslaufseitigen Geschwindigkeiten v₁ bzw. v₂ des Walzgutes 5 geregelt. Die Drehzahlen n₁ bzw. n₂ werden so verstellt, daß sich am Auslauf des Walzgutes 5 aus der Walze vorgeschriebene Geschwindigkeitswerte v₁ bzw. v₂ einstellen. Der Geschwindigkeitssollwert für das Walzgerüst 1 wird dabei beispielsweise durch eine überlagerte Voreilungsregelung derart gebildet, daß der gemessene und kurz vor dem Einlauf des Walzgutes 5 in das nachfolgende Walzgerüst 2 abgespeicherte Voreilungswert auf einen Wert geregelt wird, der einer vorgegebenen Längskraft zwischen dem Walzgerüst 1 und dem nachfolgenden Walzgerüst 2 entspricht. Dieser Voreilungswert kann dabei bei sich verändernden Stichabnahmen δ korrigiert werden. Das gleiche gilt sinngemäß für die weiteren Walzgerüste 2 und folgende, so daß sich nach Durchlauf des Walzgutes 5 durch die gesamte Walzstraße kleine Querschnittstoleranzen des Walzgutes 5 ergeben.

In den Fig. 3 und 4 sind Kopplungsmöglichkeiten zwischen einzelnen Walzgerüst-Regelanordnungen untereinander dargestellt, und zwar zeigen Fig. 3 eine Kopplungsmöglichkeit für die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 sowie Fig. 4 eine Kopplungsmöglichkeit für die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2.

In Fig. 3 ist eine kontinuierliche Walzstraße mit den Walzgerüsten 1 und 2 sowie weiteren Walzgerüsten 35 und 36 dargestellt. Jedes Walzgerüst weist die unter Fig. 1 im einzelnen beschriebene Regelanordnung auf. Von diesen Regelanordnungen sind zur Vereinfachung lediglich die Drehzahlregler 19, 20 sowie weitere Drehzahlregler 37, 38 und die Längskraft-Regler 29, 30 sowie weitere Längskraft- Regler 39, 40 gezeigt.

Die einzelnen Regelanordnungen der Walzgerüste 1, 2, 35, 36 sind über Koppler 41, 42 und 43 miteinander verbunden. Zum Anschluß der Koppler weisen die Verbindungen zwischen Drehzahlreglern und Längskraft-Reglern jeweils Additionsstellen auf.

Im einzelnen ist das Ausgangssignal des Längskraft-Reglers 29 einer Additionsstelle 44 zugeführt, die eingangsseitig des weiteren mit dem Koppler 41 und ausgangsseitig mit dem Drehzahlregler 19 verbunden ist.

Der Koppler 41 liegt ferner an einer Additionsstelle 45, die eingangsseitig mit Signalen vom Längskraft-Regler 30 und vom Koppler 42 beaufschlagt ist und ausgangsseitig am Drehzahlregler 20 liegt.

Der Koppler 42 ist mit einer Additionsstelle 46 verbunden, der die Ausgangswerte von Längskraft-Regler 39 und Koppler 43 zugeführt sind und die selbst den Drehzahlregler 37 beaufschlagt. Der Koppler 43 ist mit einer Additionsstelle 47 verbunden, der eingangsseitig der Längskraft-Regler 40 und ausgangsseitig der Drehzahlregler 38 anliegen.

In Fig. 4 ist eine Kopplungsmöglichkeit zwischen den einzelnen Walzgerüst-Regelanordnungen entsprechend Fig. 2 dargestellt. Im Gegensatz zu der in Fig. 3 gezeigten Anordnung liegen hierbei Additionsstellen zwischen den Längskraft-Reglern und den Geschwindigkeitsreglern.

Im einzelnen sind in Fig. 4 die Walzgerüste 1, 2, 35 und 36 und die jeweils zu ihren Regelanordnungen zugehörigen Geschwindigkeitsregler 33, 34, 48 und 49 sowie die Längskraft-Regler 29, 30, 39 und 40 dargestellt. Die weitere, nicht gezeigte Beschaltung ist wie unter Fig. 2 beschrieben. Zwischen den Regelanordnungen der einzelnen Walzgerüste sind die Koppler 41, 42 und 43 angeordnet.

Der Längskraft-Regler 29 und der Koppler 41 sind mit einer Additionsstelle 50 verbunden, die ausgangsseitig am Geschwindigkeitsregler 33 liegt. Der Koppler 41 ist des weiteren mit einer Additionsstelle 51 beschaltet, der eingangsseitig die Signale von Längskraft-Regler 30 und Koppler 42 anliegen und die ausgangsseitig am Geschwindigkeitsregler 34 liegt.

Der Koppler 42 ist ferner mit einer Additionsstelle 52 verbunden, der eingangsseitig die Signale von Längskraft- Regler 39 und Koppler 43 zugeführt sind und die ausgangsseitig am Geschwindigkeitsregler 48 liegt. Der Koppler 43 ist des weiteren mit einer Additionsstelle 53 verbunden, der eingangsseitig das Signal des Längskraft- Reglers 40 anliegt und die ausgangsseitig den Geschwindigkeitsregler 49 beaufschlagt.

Die Einfügung dieser Koppler 41, 42, 43 jeweils zwischen die den einzelnen Walzgerüsten 1, 2, 35, 36 zugeordneten Regelanordnungen ist nicht zwingend notwendig, trägt jedoch zur Verbesserung des Regelverhaltens der Gesamtanlage bei. Bei Auftreten einer unzulässigen Längskraft zwischen zwei Walzgerüsten, beispielsweise zwischen den Walzgerüsten 35 und 36, würden bei Fehlen der Koppler 41, 42, 43 zwar die Drehzahlen der Walzen dieser Walzgerüste 35 und 36 so verändert werden, daß sich die vorgeschriebene Längskraft zwischen den Gerüsten 35 und 36 ergibt, es würde sich jedoch als Folge davon eine unzulässige Längskraft zwischen den weiteren Walzgerüsten 1 und 2 bzw. zwischen 2 und 35 ergeben.

Dies hätte zur Folge, daß auch die Drehzahlen dieser Walzgerüste verändert werden müßten, was jedoch wieder auf die bereits eingeregelten Drehzahlen der Walzgerüste 35 und 36 rückwirkenden Einfluß hat. Bis zur Einstellung der vorgeschriebenen Längskraft zwischen allen Gerüsten würde sich eine Vielzahl von Regelvorgängen abspielen, was den Nachteil mit sich bringt, daß das Walzgut 5 während dieser Einschwing-Zeitspanne nicht optimal, d. h. mit vorgeschriebener Längskraft, gewalzt werden könnte.

Durch Einfügen der Koppelglieder 41, 42, 43 wird dieser Nachteil beseitigt. Tritt jetzt beispielsweise eine unzulässige Längskraft zwischen den Walzgerüsten 35 und 36 auf, so werden nicht nur die Drehzahlen der Walzgerüste 35 und 36 entsprechend verändert, sondern gleichzeitig werden auch - über die Koppelglieder 41, 42, 43 - die Drehzahlen aller Gerüste vor dem Walzgerüst 35 so verstellt, daß sich keine unzulässige Längskraft ergibt.

Bei der in den Fig. 3 und 4 angegebenen Wirkungsrichtung zwischen den Additionsstellen 44, 45, 46, 47 und den Kopplern 41, 42, 43 (Fig. 3) sowie zwischen den Additionsstellen 50, 51, 52, 53 und den Kopplern 41, 42, 43 (Fig. 4) wird also eine Zugkraft-Änderung zwischen zwei Walzgerüsten allen Reglern der davorliegenden Walzgerüste mitgeteilt, d. h., es werden die Drehzahlen aller davorliegenden Walzgerüste verändert. Es ist jedoch eine Umkehr dieser Wirkungsrichtung in der Weise denkbar, daß eine Zugkraftänderung zwischen zwei Walzgerüsten allen Reglern der nachfolgenden Walzgerüste mitgeteilt wird, d. h. es werden dann die Drehzahlen aller nachfolgenden Walzgerüste verändert.

Claims (14)

1. Verfahren zur Regelung der Längskraft in einem Walzgut zwischen Walzgerüsten einer kontinuierlichen Walzstraße mit Einzelantrieben, wobei die Geschwindigkeit des Walzgutes an der Auslaufseite eines Walzgerüstes gemessen und zur Bildung eines mathematischen Verknüpfungswertes herangezogen wird, der seinerseits über die Veränderung der Drehzahl der Walzen des einen Gerüstes die Längskraft konstant hält, wobei zusätzlich der mathematische Verknüpfungswert in Abhängigkeit von auftretenden Querschnittsänderungen des Walzgutes korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl der Walze des einen Walzgerüstes gemessen und zur Bildung des mathematischen Verknüpfungswertes herangezogen wird und daß die Querschnittsänderungen des Walzgutes durch Bildung der Stichabnahme δ nach der Formel (wobei ν = 1, 2, 3, . . . = Nr. des jeweiligen Walzgerüstes)
bestimmt werden, wobei v _ν die Geschwindigkeit des Walzgutes am Auslauf aus der Walze und v _{ν -1} die Geschwindigkeit des Walzgutes am Einlauf in die Walze des Walzgerüstes ν darstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mathematischer Verknüpfungswert die Voreilung herangezogen wird, wobei v die Geschwindigkeit des Walzgutes an der Auslaufseite des Walzgerüstes und v _u die Umfangsgeschwindigkeit der Walze dieses Walzgerüstes darstellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mathematischer Verknüpfungswert die Differenz aus der Geschwindigkeit des Walzgutes an der Auslaufseite des Walzgerüstes und der Umfangsgeschwindigkeit der Walze dieses Walzgerüstes verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als mathematischer Verknüpfungswert der Quotient aus der Geschwindigkeit des Walzgutes an der Auslaufseite des Walzgerüstes und der Umfangsgeschwindigkeit der Walze dieses Walzgerüstes herangezogen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegebener Antriebsdrehzahl (n) für ein Walzgerüst eine Walze mit einem derartigen Durchmesser gewählt wird, daß die Walzenumfangsgeschwindigkeit (Vu) im Zeitraum vor dem Einlaufen des Walzgutes in das Walzgerüst (1 oder 2) und die Geschwindigkeit des Walzgutes (v) an der Auslaufseite des Walzgerüstes den mathematischen Verknüpfungswert bilden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mathematische Verknüpfungswert im Zeitraum vor dem Einlaufen des Walzgutes in das nachfolgende Walzgerüst gebildet und gespeichert wird und als Sollwert für die nachfolgende Regelung während des gesamten Durchlaufs des Walzgutes dient.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gespeicherte mathematische Verknüpfungswert um einen gewissen Betrag geändert wird, der einer vorgegebenen Längskraft entspricht.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 5, 6 und/oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß während des gesamten Durchlaufs des Walzgutes bei Abweichungen des mathematischen Verknüpfungswertes vom gespeicherten Sollwert die Drehzahl der Walzen der einzelnen Walzgerüste untereinander so verstellt werden, daß sich der gespeicherte Sollwert ergibt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gkennzeichnet, daß die Drehzahlen der Walzen der einzelnen Walzgerüste durch eine überlagerte Voreilungsregelung und eine unterlagerte Walzgutgeschwindigkeitsregelung so verstellt werden, daß sich am Auslauf des Walzgutes aus einer Walze ein vorgeschriebener Geschwindigkeitswert des Walzgutes einstellt.

10. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem Voreilungs- Istwertbildner (21, 22) eines Walzgerüstes (1, 2) eingangsseitig ein Drehzahlsignal (n₁, n₂) der Walze und ein Auslaufgeschwindigkeitssignal (v₁, v₂) des Walzgutes zugeführt sind, wobei der Voreilungs-Istwertbildner (21, 22) ausgangsseitig einen Speicher (23, 24) und eine Additionsstelle (25, 26) beaufschlagt, daß der Speicher (23, 24) über einen Voreilungs-Sollwertbildner (27, 28) mit der Additionsstelle (25, 26) verbunden ist, daß die Additionsstelle (25, 26) ausgangsseitig über einen Längskraft- Regler (29, 30) an einem Drehzahlregler (19, 20) liegt, wodurch eine Drehzahlsteuerung des Antriebsmotors (6, 7) der Walze erfolgt.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Längskraft-Reglers (29, 30) mit einem Geschwindigkeitsregler (33, 34) verbunden ist, wobei der Geschwindigkeitsregler (33, 34) eingangsseitig des weiteren mit dem Auslaufgeschwindigkeitssignal (v₁, v₂) des Walzgutes beaufschlagt ist und ausgangsseitig am Drehzahlregler (19, 20) liegt.

12. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 10 und/oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stichabnahme- Bildner (31, 32) eingangsseitig mit einlaufseitigen und auslaufseitigen Geschwindigkeitssignalen (v₀, v₁; v₁, v₂) der Walze beaufschlagt ist und ausgangsseitig den Voreilungs- Sollwertbildner (27, 28) sowie den Speicher (23, 24) beaufschlagt.

13. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 10 und/oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Drehzahlregler (19, 20, 37, 38) und Längskraft-Regler (29, 30, 39, 40) eines jeden Walzgerüstes (1, 2, 35, 36) eine Additionsstelle (44, 45, 46, 47) eingefügt ist, die mit Signalen von Kopplern (41, 42, 43) beaufschlagbar ist, wobei diese Koppler (41, 42, 43) jeweils benachbarte Walzgerüste (1, 2, 35, 36) einer kontinuierlichen Walzstraße verbinden.

14. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 10 und/oder 11 und/oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Geschwindigkeitsregler (33, 34, 48, 49) und Längskraft- Regler (29, 30, 39, 40) eines jeden Walzgerüstes (1, 2, 35, 36) eine Additionsstelle (50, 51, 52, 53) eingefügt ist, die mit Signalen von Kopplern (41, 42, 43) beaufschlagbar ist, wobei diese Koppler (41, 42, 43) jeweils benachbarte Walzgerüste (1, 2, 35, 36) einer kontinuierlichen Walzstraße verbinden.