DE3205589C2

DE3205589C2 - Vorrichtung zum Regeln der Walzgut-Spannung in einer Tandem-Warmwalzstraße

Info

Publication number: DE3205589C2
Application number: DE19823205589
Authority: DE
Inventors: Shinichi Fussa Morita
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-02-17
Filing date: 1982-02-17
Publication date: 1986-04-17
Also published as: JPS57137015A; DE3205589A1; JPH0212642B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der auf ein Werkstück auszuübenden Zugspannung, wenn das Werkstück im Walzgerüst eines Tandem-Heißwalzwerks gewalzt wird. Dabei wird ein Walzmoment unter Abwesenheit einer Vorwärtsspannung in einer Speichereinrichtung gespeichert, und zwar zu einem Zeitpunkt unmittelbar bevor das Führungsende des Werkstücks in das nachfolgende Walzgerüst eintritt. Das gespeicherte Walzmoment wird dann temperaturkompensiert und mit einem Walzmoment während eines Walzvorgangs des Tandemgerüsts verglichen. Die vom nachfolgenden Walzgerüst auf das Werkstück ausgeübte Zugspannung wird dann berechnet, und zwar aus der Differenz zwischen den miteinander verglichenen Walzmomenten, wobei dann jedes der Walzgerüste derart angetrieben wird, daß die derart berechnete Zugspannung gleich einem Bezugswert gemacht wird, ohne daß es erforderlich ist, in jedem Walzgerüst die Walzkraft zu messen.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln der Walzgut-Spannung in einer Tandem-Warmwalzltraße, bei der fortlaufend an Walzgerüsten das Walzdrehmoment aufgrund von Antriebsarten des jeweiligen Walzgerüsts errechnet wird, bei der der Wert des Walzmoments dann, wenn das Walzgut vom folgenden Gerüst noch nicht ergriffen worden ist, gespeichert wird ; und bei der die Walzendrehzahl derart verstellt wird, daß die Walzgut-Spannung gleich einem vorgegebenen Sollwert gemacht wird. Eine derartige Vorrichtung ist aus der Literaturstelle DE-Z. »Tcchn. Mitt. AEG-TeIe-Tunken« 66 (1976) 6, S. 255-261, beschrieben.

In der Praxis hat sich gezeigt, daß es mit dieser vorbekannten Vorrichtung zwar gelingt, die Walzgut-Spannung in einem Bereich nahe dem vorgegebenen Sollwert zu halten, eine exakte Übereinstimmung zwischen tatsächlicher Walzgut-Spannung und vorgegebenem Snllwert dagegen nicht erreichbar ist

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die vorbekannte Vorrichtung in der Weise zu verbessern, daß eine wesentlich exaktere Angleichung der Walzgut-Spannung an den vorgegebenen Sollwert erreichbar ist. Die Lösung dieser Aufgabe bestent in den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruchs.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die im Walzgut auftretenden Spannungen auch eine Funktion der Walzbedingungen des Walzguts an den jeweiligen Walzgerüsten ist und das deshalb eine exakte Regelung voraussetzt, daß bei der Ermittlung der Regeldaten auch die Temperaturen des Walzguts an den jeweiligen Walzgerüsten berücksichtigt werden.

Besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in skizzenhafter Darstellung eine Tandem-Warmwalzstraße, bei der die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar ist,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung,

Fig. 3 ein Blockschaftbild des Temperatur-Kompensationsrechners der Vorrichtung von Fig. 2,

Fig.4 in skizzenhafter Darstellung die Tandem-Warmwalzstraße mit srfindungsgemäßer Vorrichtung,

Fig. 5-8 schematische Darstellungen verschiedener Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Tandem-Warmwalzstraßen.

Fig. 1 zeigt eine Tandem-Warmwalzstraße, auf welche die Erfindung anwendbar ist. Die Walzstraße enthält η Walzgeriiste, deren jedes zwei Arbeitswalzen WR₁ und zwei Stützwalzen BR, umfaßt, wobei / - 1, 2,..., n. Jede der Arbeitswalzen wird durch einen Motor M₁ über ein Getriebe SC, angetrieben. Ein Werkstück, etwa ein Metallband, wird in jedem Walzgerüst zwischen den beiden Arbeitswalzen gewalzt, so daß eine Querschnittsfläche A₁ entsteht. An der Eingangsseite des ersten Walzgerüsts oder an jedem Walzgerüst ist ein Thermometer T vorgesehen, welches die Temperatur des Werkstückes beim Einlauf in das Walzgerüst mißt. Für das He Walzgerüst (/ = 1,2,..., n) werden folgende Konstanten und Parameter angenommen:

65 A₁

Entfernung zum nächstfolgenden Walzgerüst
#(/+1),

Temperatur des in das Walzgerüst # / einlaufenden Werkstücks,

Dicke des Werkstücks nach Walzung im Walzgerüst # /,

Umfangsgeschwindigkeit der Arbeitswalzen WR,, äquivalenter Wärmeübergangskoeffizient des Werkstücks im Walzgerüst # /,
Bezugstemperatur des in das Walzgerüst # /einlaufenden Werkstücks,
spezifische Wärme des Werkstücks,
spezifisches Gewicht des;.Wer_kstü_cks,
Temperatures Werkstücks,gemessen am Eingang des Walzgerüsts # 1,
Umgebungstemperatur,

QuerschniHsfläche des Werkstücks nach Walzung im Walzgerüst #/,

effektiver Radius der Arbeitswalze WR₁,
Üntersetzungsverhältnis des Getriebes SC_h

Φ, Magnetfluß des Elektromotors M_n la, Strom des Elektromotors M₁, N₁ Drehzahl des Elektromotors M₁.

Das für den Antrieb der Arbeitswalzen erforderliche Walzmoment G_Ri ändert sich in Abhängigkeit von der Temperatur des zu walzenden Werkstücks. Die Änderung des Walzmoments A G₆, kann folgendermaßen ausgedrückt werde ι

10

AQ₁,

(D

wobei σ, eine Konstante ist, die von der Art des zu walzenden Werkstücks und außerdem von der Walzbedingung des Walzgerüsts vorgegeben ist. Der Wert dieser Konstante kann durch Versuche ermittelt werden.

Für die Temperatur des Materials im Walzgerüst # 1 gilt

15

^Jm ■

(2)

wobei Q_1n der durch das Thermometer 7"gem-^sene Wert der Temperatur des Werkstückes ist.

Die Bezugstemperatur Q_R, des Werkstückes im Walzgerüst #; wird definiert als die Temperatur des Werk-Stückes zum Zeitpunkt unmittelbar bevor das Kopfende des Werkstückes in das Walzgerüst #(/ + 1) einläuft. Wie später im einzelnen beschrieben ist, wird das für den Antrieb der Arbeitswalzen des Walzgerüstes #/ erforderliche Walzmoment zu eben diesem Zeitpunkt in einem Speicher gespeichert, der dem Walzgerüst # / zugeordnet ist.

Gemäß der bekannten Gleichung für die Temperaturänderung eines gewalzten Werkstücks kann dessen Temperatur beim Einlauf in das Walzgerüst #2 folgendermaßen ausgedrückt werden:

Q₂ = 0_o + (0, -Q₀) · e

(3)

40

Durch Einsetzen von Gleichung (2) in Gleichung (3) erhält man:

Q₂= Q„ + (Q_m-Qo) ■ e <■>■">

(4)45

Der Wert Q₂ zum Augenblick der Speicherung des Walzmoments im Gerüst #2 in einem Speicher kaan, wenn erwünscht, als Bezugswert O_R2 der Temperatur des Materials im Gerüst #2 angenommen werden.

Die Temperatur des in das Gerüst #3 einlaufenden Werkstücks kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

50

2»,

= Q,, +(Q₂-Q₀) ■ e

1 A;

(5)

wobei der Wert von 0, im Augenblick der Speicherung des Walzmoments des Gerüstes #3 in einem dem Gerüst #3 zugeordneten Speicher als Bezugswert Q_R} der Temperatur des Werkstückes im Gerüst #3 angenommen werden kann. . *; ,'·

In ähnlicher Weise wird dieiT^peratühäesiinidas. Gerüst # / einlaufenden Werkstucks ausgedrückt durch

60

J-I-I

(6)

65 Walzmoments im Gerüst # / als Bezugswert Q_R, der Temperatur des Werkstücks im Gerüst # /angenommen werden kann.

In Gleichung (6) stellen der äquivalente Wärmeübergangskoeffizient σ,-1, die Entfernung L^₁ zwischen Gerüst # (/ -1) und Gerüst # /", die spezifische Wärme c und das spezifische Gewicht γ Konstanten dar. Andererseits kann die Umgebungstemperatur Q₀ durch Messung festgestellt werden, die Umfangsgeschwindigkeit ν,-1 der Walzen im Gerüst # (/-1) kann durch Messung oder Rechnung ermittelt werden, und die sich ergebende Dicke h,- \ des Materials nach Walzung im Gerüst #(;-l) ergibt sich als gegebener Wert in diesem Gerüst.

Zwar kann die Temperatur 0, des Werkstücks im Gerüst #/ unter Verwendung der Temperaturen Q,-_},

Q,-i Q₂ und 0_/v nacheinander für jeden Zeitpunkt

nach Messung von Q,_s errechnet werden, und zwar sogar vor Ankunft des Werkstückes am Gerüst # /, jedoch wird eine Berechnung dann unmöglich, wenn das Schwanzende des Werkstückes das t.'Sröst # 1 verläßt und die Temperatur 0_/N nicht mehr gemessen werden kann.

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird die Berechnung der Temperatur Q₁ derart verzögert, daß die Berechnung erst zu dem Zeitpunkt beginnt, wenn das Kopfende des Werkstücks in den Spalt zwischen den Arbeitswalzen des Gerüstes # i eintritt. Beispielsweise kann die Berechnung der Temperatur B₂ <1ann begonnen werden, wenn das Kopfende des Werkstücks in das Gerüst r 2 einläuft, d. h., die Berechnung wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, der um Ζ,,/vi gegenüber dem Zeitpunkt der Messung der Temperatur 0_t im Gerüst # 1 verzögert ist. In ähnlicher Weise kann die Berechnung der Temperatur Qy um L₂Iv₂ gegenüber dem Zeitpunkt der Berechnung der Temperatur Q₂ verzögert werden; allgemein kann die Berechnung der Temperatur Q₁ gegenüber der Berechnung der Temperatur Θ.-ι um L,-ι/ν,-1 verzögert werden.

Bei der Erfindung wird ein äquivalenter Querschnitt eines Fochtecks zum Vergleich mit dem zu walzenden Werkstück herangezogen und die Dicke dieses äquivalenten Querschnitts wird dann als Werkstückdicke angenommen.

Ausgehend von dieser Annahme kann die Temperatur des in das Gerüst # η einlaufenden Werkstücks mittels der Gleichung (6) errechnet werden, unabhängig von der tatsächlichen Querschnittsform des Werkstücks.

Fig. 2 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine Regelungsvorrichtung lür jedes Walzgerüst mit Ausnahme des letzten Walzgerüstes # n, wobei die Zufiihrgeschwinriip.keit des Werkstücks konstant gehalten wird.

Bei dieser Vorrichtung berechnet ein Drehmomentrechner 11 aus dem magnetischen Fluß Φ,, dem Ankerstrom I₀, und der Drehzahl N, des Elektromotors M₁ das Walzmoment G_K„ das für das Walzgerüst # / erforderlich ist. Für das Gerüst # 1 gilt beispielsweise

i₁ Konstanten sind und wobei am Feldstrom /^₁ des Elektrowobei K₁, Ä2i, A"j| und
.der Magnetfluß Φ\ aus
motors nach

Il wobei der Wert Q, im Augenblick der Speicherung des

N₁

ermittelt wird,
wobei

V\ die Spannung der Stromquelle und

Aal den Ankerwiderstand des Elektromotors darstellt.

Es ist ersichtlich, daß das Moment G_R\ von Gleichung (7) eine Funktion der Zeit ist, und es wird der Wert des Moments G_RX entsprechend einem Zeitpunkt unmittelbar bevor das Kopfende des Materials in den Spalt der Arbeitswalzen des Gerüsts # 2 einläuft (d. h., wenn noch keine Spannung auf das Werkstück ausgeübt wird), in einem Speicher 12 der Vorrichtung gespeichert.

Sobald das Kopfende des Werkstücks in den Spalt zwischen den Arbeitswalzen des Gerüsts # 2 eintritt, wirkt auf das im Gerüst # 1 zu walzende Werkstück eine Spannung ein, mit der Folge, daß sich das Walzmoment G_R\ ändert. Nachfolgend soll nun das zum erwähnten Zeitpunkt in Speicher 12 gespeicherte Walzmoment mit G_Oy\ bezeichnet werden. Die Veränderung des Walzmoments infolge der Einwirkung einer Spannung vom Gerüst # 2 her beträgt

erhalten werden.

Diese Berechnung wird durch einen Subtrahiercr 15 (Fig. 2) durchgefiihrt, dessen Ausgang auf einen Walzgutkraft-Rechner 16 gegeben wird. Der Rechner 16 berechnet die im Werkstück übertragene Kraft nach

(H)

A G_RX - G₀\i\ - G_R\

wobei G_RI einen Wert des Walzmoments mit Spannung in Vorwärtsrichtung darstellt. Ein positiver Wert von A G_R\ bedeutet das Vorliegen einer Zugspannung, während ein negativer Wert das Vorliegen einer Druckspannung anzeigt.

Gleichung (8) ist korrekt für den Fall, daß die Eigenschäften des Werkstücks, etwa seine Zähigkeit sich nicht innerhalb einer Zeitspanne ändert, die zwischen dem Augenblick der Speicherung des Moments £7_OiW| ohne Vorwärtsspannung und einem anderen Zeitpunkt mit Vorwärtsspannung liegt. In der Praxis jedoch ändern sich die Eigenschaften des Werkstücks gemäß der Temperaturänderung im Tandem-Walzvorgang, und es ist dabei aus der durch die Gleichung (8) erhaltenen Änderung des Moments A G_Rt nicht erkennbar, ob es sich dabei um den Einfluß der Vorwärtsspannung oder der Änderung der Temperatur des Werkstücks handelt.

Mit der Vorrichtung wird die Änderung des Walzmoments infolge Temperaturänderung aus der Gleichung (1) errechnet, und die Gleichung (8) wird so modifiziert, daß der Effekt der Temperaturänderung kompensiert wird.

Eine Änderung des Walzmoments A G_ex infolge einer Änderung der Temperatur von einem Bezugswert Q_RX zu einem Wert Q_x wird aus Gleichung (1) im Temperaturkompensationsrechner 13 (F i g. 2) errechnet, und die damit erhaltene Änderung des Walzmoments Δ G_ei wird im Addierwerk 14 zum Moment ohne Spannung G₀\i\ hinzugezählt, das aus dem Speicher 12 gewonnen wird, womit dann für das Moment ohne Spannung ein temperaturkompensierter Wert

erhalten wird.

Entsprechend der Gleichung (8) kann damit eine temperaturkompensierte Momentänderung

A Gi ι - G'nm

Ein Spannungsrechner 17 berechnet aus dieser Krall und der Querschnitts-Fläche A₁ des im Gerüst # 1 zu walzenden Werkstücks die Spannung /„„ welcher Wert in einem Vergleicher 18 mit einem Sollwert i_ureß verglichen wird. Die Differenz /„, - t_urcfi wird einem P-1-Regler 19 zugeleitet, der die Drehzahl des Elektromotors um einen Betrag A N₁ korrigiert und somit eine Spannungsregelung an den Walzgerüsten # / vornimmt.

Die Vorrichtung enthält für jedes außer dem ersten und dem letzten Walzgerüst einen solchen Temperatur-Kompensationsrecher 13, wie er aus Fig. 3 hervorgeht. Dem Rechner 13 eines Gerüsts # / wird vom entsprechenden Rechner 13 des Gerüsts #(/-1) ein Temperaturwert 0,-i zugeführt; außerdem nimmt er die Umgebungstemperatur 0o auf. Der Rechner 13 enthält einen Subtrahierer 13 α zum Abziehen der Umgebungstemperatur 0_O von der Temperatur Q₁- _x . Der Rechner 13 weist ferner einen Temperaturrechner 13 b auf, der aus den (8) Konstanter! σ,-\, L,-,, h,-_u c und y, und den Variablen Veränderliche v,., und (0,.|-0_O) den zweiten Term von Gleichung (6) berechnet. Der Ausgang des Temperaturrechners 13 b wird in einem Addierer 13 cdem Wert der Umgebungstemperatur 0_O hinzugefügt, um so die Temperatur 0, des Werkstückes zu erhalten, das im Gerüst # / gewalzt wird. Die Temperatur Q_n die ebenfalls eine Funktion der Zeit ist, wird in einem Verzögerungskreis 13 d verzögert, und zwar um eine Zeitspanne entsprechend L_t-\fv,-\, wie bereits oben erwähnt worden ist. Die Temperatur Q₁ wird nach ihrer Verzögerung dem Gerüst # (/ +1) zugeleitet, um die Temperatur Q₁, ι berechnen zu können; auch wird die verzögerte Temperatur 0, einem Generatorkreis 13 e zur Erzeugung einer Bezugstemperatur Q_R, zugeführt. Der Rechner 13 weist ferner einen Subtrahierer 13/zum Errechnen von Δ Q₁ = &_R, - 0„ sowie einen Rechner 13g zum Errechnen der Momentänderung A G_e\ = α,ΔΟ, auf. Der Ausgang A Gß\ des Rechners 13 g wird, wie oben beschrieben dem Addierwerk 14 (Fig. 2) zugeführt.

Der Temperaturkompensationsrechner 13 für das Gerüst # 1 ist wesentlich einfacher aufgebaut als in Fig. 3 dargestellt, weil für das Walzgerüst #1 kr^:ne Temperaturberechnung und Temperaturverzögerung erforderlich sind. Das Walzgerüst # η benötigt die in Fig. 2 dargestellte Spannungsregelungsvorrichtung nicht, sondern lediglich eine übliche Drehzahlregelung für eine konstante Drehzahl der Arbeitswalzen des Gerüstes # n.

Fig.4 ist ein Blockschaltbild einer ersten Ausfuhrungsform der Regelungsvorrichtung, wobei ein Thermometer Fan der Eingangsseite lediglich des Gerüstes # I vorgesehen ist. Jedem Walzgerüst ist eine in Fig. 4 strichpunktierte umrahmte Antriebseinheit (Elektro-(9) motor, z. B. Gleichstrommotor, Getriebe und Steuersystem) zugeordnet. Der Ausgang A Ni der Spannungsregelungsvorrichtung des Gerüstes #/ wird einem Bezugswert N_REn hinzugefügt, und die Differenz zwischen der so erhaltenen Summe und dem Ausgang eines Tachometergenerators TG wird einem Drehzahl-(10) regler ASR des Elektromotors M zugeleitet.

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Beim Beispiel der Fig. 4 sind die gemäß Fig. 2 miteinander verbundenen Regelungsvorrichtungen Pur die einzelnen Walzgerüste # 1 bis # (n - 1) zu einergemeinsamcn Steuerungsvorrichtung 20 zusammengefaßt. Die Temperaturkompensationsrechner 13 der einzelnen Rcgelungsvorrichtungen sind in einer Temperaturkompensationseinheit 22 der Gesamt-Steuerungsvorrichtung 2ü/.l«ammengefaßt, während die restlichen Elemente der Einzel-Regelungsvorrichtungen besondere Spannungssteuereinheiten '21 darstellen. Aufbau und Wirkungsweise der Vorrichtung sind sehr ähnlich der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung.

Bei der Gesamt-Steuerungsvorrichtung 20 nehmen die darin enthaltenen Spannungssteuereinheiten 21 Pur die Gerüste # / Parameter /„„ v„ N_n I_n usw. von den Gerüsten # / auf und geben Ausgangssignale A Ni ab. Das Ausgangssignal Δ Ni wird bei dieser Ausführungsform durch einen Spannungsausgleichskreis 23 für jedes Gerüst korrigiert, womit eine auf ein Walzgerüst ausgeübte Spannung mit denjenigen Spannungen ausgeglichen wird, die auf die benachbarten Walzgerüste ausgeübt werden. Damit können nachteilige Einflüsse unausgeglichener Spannungen auf das Werkstück ausgeschaltet werden. Da der Ausgleichskreis 23 nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist, wird auf eine nähere Erläuterung verzichtet.

Ebenfalls aus Gründen des Ausgleichs der Spannungen kann aufjede der Spannungssteuereinheiten 21 ein Eingangssignal t,-_x (genauer gesagt R₁I₁If-]) gegeben werden und zwar vom Gerüst #(/- 1), so daß jede Einheil an das Gerüst # (/ - 1) ein Signal /, abgibt, wie dies durch gestrichelte Linien in Fig. 2 angedeutet ist.

Die Temperaturkompensationseinheit 22 nimmt die Umgebungstemperatur S₀, die Umfangsgeschwindigkeiten ν,, v₂,.... v„ der Arbeitswalzen der Walzgerüste, die der Art des zu walzenden Materials und den Walzbedingungen zugeordneten Daten, z. B. σ,, A_n c, y, und außerdem die Temperatur 0_/lV auf, welche vom Thermometer Tgemessen wird, das sich an der Eingangsseite des Gerüstes # 1 befindet. Die Temperaturkompensationseinheit 22 errechnet daraus nacheinander die Temperaturen Θ₂, 03, ..., O_n und leitet Ausga"gssignale Δ G,.,\, A Gf.)2, ...,A Gg_n an die Addierwerke 14 weiter, die sich in den Spannungssteuereinheiten 21 der Vorrichtung 20 befinden. Die Rechenoperationen werden in ähnlicher Weise durchgeführt, wie oben anhand von F i g. 2 erläutert worden ist.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, dessen Aufbau sehr ähnlich dem des in Fig. 4 dargestellten ersten Beispiels ist. Im Gegensatz dazu sind jedoch •Thermometer T₁, T₂,..., T_n-\ an der Eingangsseite aller Walzgerüste # 1 bis #(/-1) vorgesehen, und die von den Thermometern T_x bis T_n-_x gemessenen Temperaturen O₁, Q₁,..., 0„-i werden der Temperaturkompensationseinheit 22 der Spannungssteuerungsvorrichtung 20 zugeführt.

Weil die Temperaturen Q_x, Q₂, .-., Q_n tatsächliche Meßwerte sind, brauchen sie hier nicht berechnet zu werden und die Werte A G_Gi können auf der Grundlage dieser tatsächlich gemessenen Temperaturen errechnet werden.

Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem anstelle des Thermometers Tein Temperatur-Modellgenerator 24 vorgesehen ist, der einen Temperaturwert Q_x erzeugt und auf die Temperaturkornpensationseinheit 22 der Spannungssteuerangsvorrichtung 20 gibt. Die Temperaturkompensationseinheit 22 errechnet nacheinander die Temperaturen Q₂, ...,Q_n aus der Temperatur 0| und gibt Ausgangssignale A G_m,A G_e2,...,A G_g„ auf die Spannungssteuereinheiten 21 der Gerüste # 1 bis # n, wie dies auch in Verbindung mit dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. DerTemperatur-Modellgenerator 24 kann auf der Grundlage einer Verlaufsmarke arbeiten, entsprechend einer niedrigen Temperatur des Heizofens zum Erhitzen des Werkstücks, oder auch auf der Grundlage einer Abkühlungskurve, darstellend die Temperaturveränderung fdes Werkstücks über der Länge des Materials während des Walzvorgangs.

Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, das im wesentlichen dem in Fig. 5 dargestellten zweiten Beispiel entspricht, mit der Ausnahme jedoch, daß anstelle der an den Walzgerüsten vorgesehenen Thermometer in der Spannungssteuerungsvorrichtung 20 Generatoren 24 a für Temperaturverläufe vorgesehen sind, welche

die Temperaturen 0,, Q₂ Q_{n x} des Werkstücks in den

Gerüsten # 1, # 2, ...,#(«- 1) simulieren. Diese sirnulierten Werte werden der Temperaturkompensationseinheit 22 zugeführt. Die Temperaturkompensationseinheit 22 errechnet die Veränderungen A G₀₁ der Walzmomente aufgrund der Temperaturveränderungen und gibt Veränderungssignale A G₀₁ auf die Spannungs-Steuereinheit 21 der Vorrichtung 20.

F i g. 8 zeigt eine fünfte Ausführungsform, wobei eine Walzkraft-Meßeinrichtung LC zur Messung der Walzkraft am Walzgerüst # 1 vorgesehen ist. Deren Ausgang P wird auf die Temperaturkompensationseinheit 22 der Spannungssteuerungsvorrichtung 20 gegeben, um so die Temperatur Q_x des Werkstücks am Walzgerüst # 1 zu erhalten. Die Temperaturen 02, 03, .... Q_n des Werkstücks an den Walzgerüsten #2, #3, ..., #n werden dann nacheinander aus der Temperatur Q_x berechnet.

Der Berechnung der Temperatur aus der Walzkraft P liegt die Beziehung

55 'i -(H-Ii_x) -(KP-QP-tb),

wobei

B: Breite des Werkstücks,

R_x: Deformationsradius der Arbeitswalze,

H: Dicke des Werkstücks an der Eingangsseite des Walzgerüsts,

KP: Formänderungswiderstand,

QP: die Walzkraft (auf die Walzen ausgeübter Druck) darstellende Funktion,

tb: auf das Walzgut vom vorherigen Walzgerüst her ausgeübte Spannung.

QP kann hier als Konstante angenommen und es kann Λ'ι~*ι 03)

gesetzt werden.

Die Spannung tb kann vernachlässigt werden, weil ihr Wert äußerst klein ist. Damit gilt für die Dicke Λ, auf der Auslaufseite des Gerüsts # 1

60

wobei

65 5: Walzspalt des Gerüstes # 1,

M: Federkonstante des Gerüstes # 1.

Die Breite B des Werkstücks und seine Dicke Han der Eingangsseite des Walzgerüstes # 1 werden als bekannt vorausgesetzt, und die Walzkraft P am Walzgerüst # 1 wird voraussetzungsgemäß gemessen. Damit erhält man aus Gleichung (12)

KP = (15)

B ■ QPVRx -(.H-hO

'. Andererseits kann die Temperatur Θι folgendermaßen ausgedrückt werden:

0,-₇ __{273) (16)}

wobei

ε: Deformation des Materials,

d: Deformationsverhältnis,

C\: Kohlenstoffanteil des Materials,

αϊ bis Q₈: Konstanten.

Durch Einsetzen der Gleichung (15) in die Gleichung (16) kann die Temperatur Θ\ des Materials im Walzgerüst # 1 erhalten werden.

Die Temperaturkompensationseinheit 22 enthält bei dieser Ausführungsform einen Schaltkreis zum Errechnen der Temperatur Θ\, wie oben beschrieben worden ist. Ist einmal die Temperatur Θι berechnet worden, dann gleichen die nachfolgenden Operationen denjenigen, die anhand der Fig. 3 beschrieben worden sind.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

35

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45

50

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Regeln der Waljgut-Spannung

in einer Tandem-Warmwalzstraße, bei der fortlaufend an Walzgerüsten das Waizdrehmoment aufgrund von Antriebsdaten des jeweiligen Walzgerüsts errechnet wird, bei der der Wert des Walzmoments dann, wenn das Walzgut vom folgenden Gerüst noch nicht ergriffen worden ist, gespeichert wird und bei der die Walzendrehzahl derart verstellt wird, daß die Walzgut-Spannung gleich einem vorgegebenen Sollwert gemacht wird, dadurchgekennzeichnet, daß der gespeicherte Wert des Walzmoments durch Hinzufügen eines Temperatur-Kompensationswertes korrigiert wird, der sich aus der Multiplikation einer von der Art des Walzgutes und von den Walzbedingungen abhängigen, durch praktische Versuche ermittfJbaren Konstanten mit der Temperaturdifferenz zwischen der Walzgut-Einlauftemperatür zum Zeitpunkt der Einspeicherung des Wertes für das Walzmoment und der Walzgut-Einlauftemperatur zum aktuellen Zeitpunkt ergibt, und daß aus der Differenz des derart korrigierten Walzmoments und des aktuellen Walz"moments die Spannung im Walzgut errechnet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walzgut-Einlauftemperatur am ersten Walzgerüst mit einem Temperaturmeßgerät (7") gemessen wird und daß die Einlauftemperaturen an den nachfolgenden Walzgerüsten mittels eines Rechners (136) auf der C undlage des Meßwerts für die EinlauftempLra'.ur am ersten Walzgerüst berechnet werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Walzgerüst die jeweilige Einlauftemperatur des Walzguts mit einem Temperaturmeßgerät (7Ί, T₂,...) gemessen wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauftemperaturen des Walzguts an jedem Walzgerüst durch einen Temperaturverlauf-Modellgenerator (24 a) geliefert werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlauftemperatur des Walzguts am ersten Walzgerüst durch eine Temperaturkompensationseinheit (22) aus dem Meßwert einer Walzkraft-Meßeinrichtung (LC) am ersten Walzgerüst ermittelt wird und daß die Temperaturkompensationseinheit (22) aus dieser Temperatur die Einlauftemperaturen des Walzguts an den anderen Walzgerüsten errechnet.