EP0056438B1 - Einrichtung zur Drehzahlregelung in einer mehradrigen, schlingengeregelten Kontistrasse - Google Patents

Einrichtung zur Drehzahlregelung in einer mehradrigen, schlingengeregelten Kontistrasse Download PDF

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EP0056438B1
EP0056438B1 EP81108724A EP81108724A EP0056438B1 EP 0056438 B1 EP0056438 B1 EP 0056438B1 EP 81108724 A EP81108724 A EP 81108724A EP 81108724 A EP81108724 A EP 81108724A EP 0056438 B1 EP0056438 B1 EP 0056438B1
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Roland Weber
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
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    • B21B37/50—Tension control; Compression control by looper control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/16—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section
    • B21B1/18—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling wire rods, bars, merchant bars, rounds wire or material of like small cross-section in a continuous process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B13/00—Metal-rolling stands, i.e. an assembly composed of a stand frame, rolls, and accessories
    • B21B2013/006—Multiple strand rolling mills; Mill stands with multiple caliber rolls

Definitions

  • the invention relates to a device for speed control in a contour line according to the preamble of claim 1.
  • the invention has for its object to limit the described disadvantage of the forward control by the invention specified in claim 1 to a minimum.
  • This superimposed reverse control which replaces the forward control, ensures that the fluctuations in the exit speed of the rolling stock are kept within tolerable limits even in the case of a multi-core rolling train. This is particularly noticeable in the final phase of a rolling process, in which a pure forward control occurs because of the necessary dismantling of the loops in order to prevent the rolling stock from whipping, a particularly high increase in the speed of the last stands.
  • This effect can be effectively avoided by switching the control device according to the invention after the material has run out of the last common scaffold in that after switching over the mountain of material stored in the loops, instead of accelerating the rear one, the front scaffolds are decelerated. By storing the speed value of the last scaffolding shortly before the switchover and the resulting formation of an additional setpoint, a bumpless switchover of one control type to the other is guaranteed.
  • the drawing shows a schematic representation of a two-core fine iron mill, which has a rough road indicated by the rollers 1 of the last stand, an intermediate road per core with, for example, four stands indicated by the rollers 2 to 5 or 7 to 10, and an exit stand 6 or 11 includes.
  • a cropping shear 12 is located between the last stand 5 or 10 of the intermediate line and the exit stand 6 or 11.
  • Each roller drive 13 of the stands 2 to 6 (core I) or 7 to 11 (core II) has a speed controller 14 with a superimposed one Loop controller 15 and a loop position sensor 16 connected to this assigned.
  • Each speed controller is supplied with its own speed setpoint n *, staggered for each frame, for example by a computer (not shown).
  • Such an arrangement in which the loop position sensor monitors the loop in the direction of travel of the rolling stock in front of the controlled stand, is called forward control.
  • the output of the loop controller 15 assigned to the exit frame 6 or 11 is connected via a switch 17 to an input of a ramp generator 18 with storage behavior and directly to a first input of a difference former 19, at the second input of which the output signal of the ramp generator with storage behavior is present.
  • the output signal of the difference former 19 is fed via an additional switch 20 to 24 to the speed controller 14 for driving the rollers 2 to 6 or 7 to 11 as additional setpoint n, * .
  • the output variable (reference variable W) of the loop regulator 15 assigned to the outlet frame 6 of the core I or 11 of the core II is constantly present at the switches 17.
  • the switches 17 and the ramp generator 18 receive a changeover signal via the line 25.
  • the sign of the command variable W supplied via the closed switches 17 is reversed on the ramp generator, so that the difference at the output of the difference former 19 is zero.
  • switch 17 is opened by means not shown and the value of the command variable present at the time of the changeover is stored in the ramp-function generator. Since the difference is zero by the time switch 17 opens and switches 20 to 24 close, the control becomes bumpless switched.
  • the difference between the actual value and the stored value of the command variable now appears at the output of the difference generator. Simultaneously with the switch 17, the switches 20 to 24 are closed, so that the difference present at the output of the difference former 19 is now supplied to the speed controllers on the stands 2 to 6 or 7 to 11 as setpoint additional speed value n, * .
  • the exit frame 6 or 11 represents the guide frame, which essentially maintains its speed prevailing at the time of storage because a
  • the adjustment on the exit scaffold required by the command variable W is compensated for by the additional percentage setpoint n z * supplied to all scaffolds still in engagement in such a way that the speed of all intermediate scaffolds is reduced by the same percentage by which the speed of the last scaffold 6 or 11 should have been increased.
  • This percentage corresponds to the difference value occurring at the output of the difference former 19 between the reference variable W and the value stored in the ramp generator 18.
  • the construction and dimensioning of the ramp function generator with storage behavior 18 offers the possibility of gradually dismantling the loops towards the end of the rolling stock and thus avoiding the whip effect when the rolling stock runs out of the stands and, moreover, the stands for running in the beginning of a new fine iron wire again in their Bring output speed that the stored fixed value of the command variable W is reduced to zero by downward integration.
  • the exit frame 6 or 11 which acts as a guide frame, tends to its original target speed n * as the material flows out of the street.
  • the scaffolds are ready to accept a new wire earlier and, depending on the specified integration, a switch over to the scaffold that is empty due to a wire gap can be completely avoided. This is particularly advantageous if rapid electrical braking is not provided for the scaffolding.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehzahlregelung in einer Kontistrasse gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Im «Beiheft zur Siemens-Zeitschrift», 47. Jahrgang (1973), Seiten 115 bis 119 ist unter der Überschrift «Elektrische Ausrüstung an Feinstahl- und Drahtstrassen» eine mehradrige Drahtstrasse der vorgenannten Art beschrieben, die auch mit einer Schlingenregelung ausgerüstet ist. Über die Art der Regelung sind jedoch in dieser Druckschrift keine Hinweise enthalten. In einer einadrigen Strasse wirkt die Schlingenregelung aus Gründen einer möglichst weitgehenden Konstanthaltung der Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes aus der Strasse i.a. der Laufrichtung des Walzgutes entgegen, d.h. in Richtung auf den Ofen, aus dem das Ausgangsmaterial der Kontistrasse zugeführt wird. Diese Art der Regelung ist aber in einer mehradrigen Kontistrasse nicht ohne weiteres möglich, weil die in getrennten Strassen laufenden Adern nur bis zur Trennstelle hin einzeln beeinflusst werden können.
  • In den «Brown Boveri-Mitteilungen» Nr. 2/3, (1972), Seiten 109 bis 112 ist unter dem Titel «Digitale Sollwertvorgabe, Schlingenregelung und Folgesteuerung bei kontinuierlichen Walzenstrassen» eine Schlingenregelung der vorgenannten Art bei einer einadrigen Walzstrasse in ihrer Funktion als sogenannte Vorwärtsregelung, d.h. als in Walzrichtung wirkende Schlingenregelung, beschrieben. Diese Vorwärtsregelung hat aber den Nachteil, dass die Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes aus dem letzten Gerüst starken Schwankungen unterliegt, wobei auch die Möglichkeit besteht, dass die maximale Austrittsgeschwindigkeit zumindest zeitweise überschritten wird. Dadurch können Störungen in den nachfolgenden Stufen eintreten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den beschriebenen Nachteil der Vorwärtsregelung durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung auf ein Mindestmass zu begrenzen. Durch diese die Vorwärtsregelung ablösende überlagerte Rückwärtsregelung ist erreicht, dass sich die Schwankungen der Austrittsgeschwindigkeit des Walzgutes auch bei einer mehradrigen Walzstrasse in tolerierbaren Grenzen halten. Dies macht sich vor allem in der Endphase eines Walzvorganges bemerkbar, bei der eine reine Vorwärtsregelung wegen des notwendigen Abbaues der Schlingen, um das Peitschen des auslaufenden Walzgutes zu verhindern, ein besonders hoher Drehzahlanstieg der letzten Gerüste auftritt. Dieser Effekt kann durch das erfindungsgemässe Umschalten der Regeleinrichtung nach dem Materialauslauf aus dem letzten gemeinsamen Gerüst dadurch wirkungsvoll vermieden werden, dass nach dem Umschalten der in den Schlingen gespeicherten Materialberg statt durch Beschleunigen der hinteren durch Verzögern der vorderen Gerüste abgebaut wird. Durch die Speicherung des Drehzahlwertes des letzten Gerüstes kurz vor dem Umschalten und der daraus erfolgenden Bildung eines Zusatzsollwertes ist eine stossfreie Umschaltung der einen Regelungsart auf die andere gewährleistet.
  • Durch die besondere Ausbildung der Einrichtung nach Patentanspruch 2 besteht die Möglichkeit, die Drehzahl jedes einzelnen Gerüstes unmittelbar nach Auslauf eines Walzgutendes wieder auf den Sollwert zu bringen, so dass jedes einzelne Gerüst in kürzest möglicher Zeit wieder für das Einlaufen des nächsten Walzgutanfanges vorbereitet ist.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, anhand dessen die Erfindung im folgenden näher erläutert wird.
  • Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung eine zwei-adrige Feineisenstrasse, die eine durch die Walzen 1 des letzten Gerüstes angedeutete Vorstrasse, je Ader eine Zwischenstrasse mit beispielsweise vier durch die Walzen 2 bis 5 bzw. 7 bis 10 angedeuteten Gerüsten und je ein Austrittsgerüst 6 bzw. 11 umfasst. Zwischen dem letzten Gerüst 5 bzw. 10 der Zwischenstrasse und dem Austrittsgerüst 6 bzw. 11 liegt je eine Schopfschere 12. Jedem Walzenantrieb 13 der Gerüste 2 bis 6 (Ader I) bzw. 7 bis 11 (Ader II) ist ein Drehzahlregler 14 mit überlagertem Schlingenregler 15 und einem an diesem angeschlossenen Schlingenlagegeber 16 zugeordnet. Jedem Drehzahlregler wird, beispielsweise von einem nicht dargestellten Rechner, ein eigener, für jedes Gerüst gestaffelter Drehzahl-Sollwert n* zugeführt. Eine solche Anordnung, bei der der Schlingenlagegeber die Schlinge in Laufrichtung des Walzgutes vor dem geregelten Gerüst überwacht, bezeichnet man als Vorwärtsregelung. Der Ausgang des dem Austrittsgerüst 6 bzw. 11 zugeordneten Schlingenreglers 15 ist über je einen Schalter 17 mit einem Eingang eines Hochlaufgebers 18 mit Speicherverhalten und unmittelbar mit einem ersten Eingang eines Differenzbildners 19 verbunden, an dessen zweitem Eingang das Ausgangssignal des Hochlaufgebers mit Speicherverhalten ansteht. Das Ausgangssignal des Differenzbildners 19 wird über je einen weiteren Schalter 20 bis 24 dem Drehzahlregler 14 für den Antrieb der Walzen 2 bis 6 bzw. 7 bis 11 als Zusatzsollwert n,* zugeleitet. Die Ausgangsgrösse (Führungsgrösse W) des dem Austrittsgerüst 6 der Ader I bzw. 11 der Ader II zugeordneten Schlingenreglers 15 steht ständig an den Schaltern 17 an. Wenn die Ader I oder II in das Austrittsgerüst 6 bzw. 11 einläuft, erhalten die Schalter 17 und die Hochlaufgeber 18 über die Leitung 25 ein Umschaltsignal. Das Vorzeichen der über die geschlossenen Schalter 17 zugeführten Führungsgrösse W wird am Hochlaufgeber umgekehrt, so dass die Differenz am Ausgang des Differenzbildners 19 Null ist. Verlässt das Ende der Ader I bzw. 11 das letzte, beiden Adern gemeinsame Gerüst 1, wird der Schalter 17 mit nicht dargestellten Mitteln geöffnet und im Hochlaufgeber der im Umschaltzeitpunkt vorliegenden Wert der Führungsgrösse gespeichert. Da die Differenz bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Schalter 17 öffnet und die Schalter 20 bis 24schliessen, Null ist, wird die Regelung stossfrei umgeschaltet. Am Ausgang des Differenzbildners steht nun die Differenz zwischen dem Istwert und dem gespeicherten Wert der Führungsgrösse an. Gleichzeitig mit dem Schalter 17 werden die Schalter 20 bis 24 geschlossen, so dass nunmehr die am Ausgang des Differenzbildners 19 anstehende Differenz den Drehzahlreglern an den Gerüsten 2 bis 6 bzw. 7 bis 11 als Drehzahlzusatz-Sollwert n,* zugeführt wird.
  • Von dem Zeitpunkt an, zu dem einer der Schalter 17 öffnet und somit der im Hochlaufgeber gespeicherte Wert mit dem Istwert der Führungsgrösse W verglichen wird, stellt das Austrittsgerüst 6 bzw. 11 das Leitgerüstdar, das im wesentlichen seine im Speicherzeitpunkt herrschende Drehzahl beibehält, weil eine an sich von der Führungsgrösse W geforderte Verstellung am Austrittsgerüst durch den allen noch im Eingriff befindlichen Gerüsten zugeführten prozentualen Zusatzsollwert nz * gerade in der Weise kompensiert wird, dass die Drehzahlen aller Zwischengerüste um den gleichen Prozentsatz abgesenkt werden, um den die Drehzahl des letzten Gerüstes 6 bzw. 11 eigentlich hätte erhöht werden müssen. Dieser Prozentsatz entspricht dem am Ausgang des Differenzbildners 19 auftretenden Differenzwert zwischen der Führungsgrösse W und dem im Hochlaufgeber 18 gespeicherten Wert.
  • Bevor eine neue Feineisenader in die Zwischengerüste einläuft, müssen möglichst alle Antriebe der Zwischengerüste und des Austrittsgerüstes wieder ihre ursprüngliche Drehzahl erreicht haben, die während des vorhergehenden Aderdurchlaufes aufgrund der für die einzelnen Gerüste vorgegebenen Sollwerte n* vorgelegen haben, d. h. es müssen die Zusatzsollwerte n/ auf Null gebracht werden, obwohl hierfür nur die Lücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Adern zur Verfügung steht. Aus diesem Grunde werden die Schalter 20 bis 24 geöffnet, sobald das Aderende aus dem jeweils zugehörigen Gerüst ausgelaufen ist.
  • Durch Aufbau und Bemessung der Hochlaufgeber mit Speicherverhalten 18 bietet sich die Möglichkeit, die Schlingen zum Walzgutende hin dadurch allmählich abzubauen und damit den Peitscheneffekt beim Auslaufen des Walzgutes aus den Gerüsten zu vermeiden und darüber hinaus die Gerüste zum Einlaufen des Anfangs einer neuen Feineisenader wieder in ihrer Ausgangsdrehzahl zu bringen, dass der gespeicherte Festwert der Führungsgrösse W durch Abwärtsintegration auf Null reduziert wird. Dadurch strebt das als Leitgerüst wirkende Austrittsgerüst 6 bzw. 11 schon während des Materialauslaufs aus der Strasse seiner ursprünglichen Solldrehzahl n* zu. Dadurch sind die Gerüste früher zur Aufnahme einer neuen Ader bereit und je nach der vorgegebenen Integration kann ein Umschaltstoss auf das in Folge einer Aderlücke leerlaufende Gerüst vollkommen vermieden werden. Dies bringt besonders dann Vorteile, wenn für die Gerüste keine schnelle elektrische Bremsung vorgesehen ist.

Claims (2)

1. Einrichtung zur Drehzahlregelung in einer Kontistrasse, in der das Walzgut in zwei oder mehr Adern aufgeteilt wird und bei der jedem von einer der Adern durchlaufenen Gerüst ein Schlingenregler zugeordnet ist, dessen Ausgangsgrösse dem Drehzahlregler für den Antrieb des zugeordneten Gerüstes als Führungsgrösse zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des dem Austrittsgerüst (6 bzw. 11) zugeordneten Schlingenreglers (15) ein Hochlaufgeber (18) mit Speicherverhalten angeschlossen und die in einem Differenzbildner (19) aus der Führungsgrösse (W) des Ausgangsgerüstes (6 bzw. 11) und der Ausgangsgrösse des Hochlaufgebers (18) gebildete Differenz den Drehzahlreglern (14) der die Einzeladern (I bzw. 11) führenden Gerüste (2 bis 6 bzw. 7 bis 11) als Zusatzsollwert (n= *) zugeführt ist, wobei die Führungsgrösse (W) des Ausgangsgerüstes (6 bzw. 11) dem Differenzbildner (19) unmittelbar und dem Hochlaufgeber (18) über einen Schalter (17) zugeführt ist, der vom Einlauf der Ader (I bzw. 11) in das Austrittsgerüst (6 bzw. 11) bis zum Auslauf des Aderendes aus dem letzten allen Adern gemeinsamen Gerüst (1) geschlossen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ausgang des Differenzbildners (19) und jedem der Drehzahlregler (14) für die zwischen dem letzten allen Adern gemeinsamen Gerüst (1) und dem Austrittsgerüst (6 bzw. 11) angeordneten Zwischengerüste (2 bis 5 bzw. 7 bis 10) ein weiterer Schalter (20 bis 24) angeordnet ist, der vom Zeitpunkt des Auslaufes der Adern (I bzw. 11) aus dem letzten gemeinsamen Gerüst (1) bis zum Auslauf des Aderendes aus dem dem jeweiligen Drehzahlregler (14) zugeordnete Zwischengerüst (2 bis 5 bzw. 7 bis 10) geschlossen ist.
EP81108724A 1981-01-19 1981-10-22 Einrichtung zur Drehzahlregelung in einer mehradrigen, schlingengeregelten Kontistrasse Expired EP0056438B1 (de)

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