EP0130231B1 - Schaltungsanordnung zur Regelung der im Walzgut übertragenen Zugkräfte zwischen den Gerüsten in einer mehrgerüstigen Walzstrasse - Google Patents
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- EP0130231B1 EP0130231B1 EP83106518A EP83106518A EP0130231B1 EP 0130231 B1 EP0130231 B1 EP 0130231B1 EP 83106518 A EP83106518 A EP 83106518A EP 83106518 A EP83106518 A EP 83106518A EP 0130231 B1 EP0130231 B1 EP 0130231B1
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
- B21B37/48—Tension control; Compression control
- B21B37/52—Tension control; Compression control by drive motor control
Definitions
- the invention relates to a circuit arrangement of the type specified in the preamble of claim 1.
- DE-A-2 541 071 describes a method and a device of the aforementioned type with the aid of which it should be possible to set the speed ratios required for a defined tensile stress in the rolling stock in a short time and in a simple manner.
- the tension in front of and behind each stand, to which a tension difference control device is assigned is determined from the drive torque, the acceleration torque and the deformation torque in the roll gap.
- One of the stands takes on the function of a guide stand, which essentially determines the rolling speed in the street.
- the use of this method does not rule out the possibility that tensile stresses deviating from the target value occur in front of and behind the guide scaffold, which result from the sum of the torque errors of the other scaffolds. These deviations become clearer the greater the number of stands of such a rolling mill.
- EP-A-0 008 037 describes a device for regulating the tensile force transmitted in the rolling stock in a rolling mill containing m stands, in which speed controllers are also assigned to the stand drives, their setpoints using by tension differential control devices are corrected according to the parameters of a minimum tension control.
- the previous scaffolding should also be provided with such a control device. This initially avoids that the torque errors of the other stands on the guide stand add up and that there are changing tensions within the rolling stock.
- a further improvement in the control behavior while saving a separate control circuit can be achieved by the invention specified in claim 1. This ensures that a change in speed does not first have to occur in the reference stand in order to carry out a tension correction, but that the tension change in the last stand itself and directly forms the correction value for the other stands in the manner described.
- the rolling speed of the road remains absolutely constant because of the speed control of the last stand, which was uncorrected during the throughput phase.
- circuit arrangement according to claim 2 results in an overall smoother control process and thus a largely balanced behavior of the rolling mill.
- Fig. 1 the work rolls 5 of a roll stand, not shown, including the associated DC drive motor 6 and a speed control arrangement 7 with the speed controller 8 and the actuator 9 are shown schematically.
- a tachometer generator 10 coupled to the drive motor 6 supplies an output signal which is proportional to the speed and which is compared with a setpoint n * .
- an additional speed setpoint ⁇ n * is fed to the comparison point 11.
- a current transformer 12, which supplies a voltage proportional to the armature current i a , and a sensor 13 are provided, the output voltage of which is proportional to the flux ⁇ in the field winding 14 of the drive motor.
- F E denotes the tensile force acting in the rolling stock 15 in the rolling direction on the entry side of the stand and
- F A denotes the tensile force on the exit side.
- a control circuit shown in FIG. 2 This consists of an actual value calculator 16, a setpoint calculator 17, a comparator 18 and a correction controller 19 (minimum tension controller).
- the drive torque Ma ⁇ ⁇ i a is composed of the acceleration torque Mb and the rolling torque Mw, which in turn is the sum of the deformation moments Mh and Mv of the horizontal and vertical rollers, and the torque Mz caused by the tensile stress.
- the acceleration torque Mb can be derived from the speed n and the deformation moments Mh and Mv result from the rolling forces Fh and Fv measured by means of rolling force transducers by multiplication by a factor Kh or Kv corresponding to the lever arm of the rolling forces.
- the factor Kh can be determined for universal stands based on the roll gap geometry and is specified by the operator.
- the lever arm factor Kh is calculated in a balancing circuit for duo scaffolds.
- the factor Kv is dependent on various influencing variables that cannot be determined theoretically and is therefore also determined with the aid of the adjustment circuit and then stored.
- the actual value computer 16 accordingly receives the measured values i a , ⁇ , n and Fh and, if appropriate, the variables Fv and Kh.
- the output voltage of a multiplier 20, which is proportional to the drive torque Ma, is additively fed to a summing element 21 in accordance with the torque balance set up for Mz, while the acceleration torque Mb Corresponding stress, which is formed by means of a differentiating element 22, and the stresses proportional to the deformation moments, which are formed from the rolling force signals Fh and Fv by means of a multiplier 23 and a multiplier 24, are subtractively applied to the summing element.
- the differential voltage at the output of the summing element 21, which is proportional to the moment Mz, is fed to a comparison point 25. If the scaffolding is a duo, switches 26 and 27 assume the position shown in dashed lines.
- an integrator 28 connected downstream of the comparison point 25 changes the lever arm factor until the product Fh ⁇ Kh and the product ⁇ ⁇ i a minus the acceleration torque Mb are of the same magnitude.
- the lever arm factor Kh calculated in this way is saved for the rest of the stitch in the second stand before the tapping.
- the switches 26 and 27 assume the position shown for determining the lever arm factor Kv.
- the difference between the output signal Mz of the summing element 21 and a torque setpoint Mz * is fed to the minimum tension controller 19.
- the torque setpoint is determined by means of the setpoint calculator 17 from the specific train ⁇ * specified by the operator, the rolling stock cross sections A, the roll diameter dw and a correction quantity.
- the speed correction setpoint value ⁇ n * supplied by the minimum tension controller 19 is during the tapping phase of each stand of the speed control device of the following or all subsequent drives - in the example shown as ⁇ n * 2 'of the speed control on stand 2 - and after the tapping in the following stand via a reversing amplifier 29 the speed control device of the own drive - in the example as ⁇ n * 1 'of the speed control device on stand 1 - supplied.
- a switch 30 is provided for switching over must briefly assume the intermediate position shown so that the output signal of the minimum train controller is reset to zero.
- the actuation signal for the switch 30 is expediently determined with the aid of a known and therefore not shown reproduction of the rolling
- the control circuit shown and described in FIGS. 1 and 2 is assigned to each individual scaffold drive with the exception of the last one.
- the control circuit associated with the last scaffold differs from the one described above essentially in that the minimum tension controller 19 does not generate a speed correction variable, but rather a correction setpoint QK * for the specific tension setpoints of all scaffolds, which is formed from the setpoint / actual value deviation of the tension Mz of the last scaffold.
- This control circuit assigned to the control tower is shown in FIGS. 3 and 4. Identical function elements are provided with the same reference symbols.
- the control element 7 shown in FIG. 3 differs from that according to FIG. 1 in that no correction value is supplied to its comparison point 31 during the through phase.
- the correction setpoint ⁇ n * shown in dashed lines during the tapping phase remains unaffected.
- the speed control therefore works autonomously during the run-through phase and always keeps the drive at the speed value determined during the tapping phase.
- the actual value calculator 16 shown in FIG. 4, like the target value calculator 17, is identical to that according to FIG. 2.
- the correction controller 32 differs from the minimum tension controller 19 of FIG. 2 in that it does not generate a speed correction setpoint, but rather a correction setpoint QK * formed from the tensile stress deviation AMz arising at the comparison point 18 as a manipulated variable.
- a four-stand roller mill is shown schematically.
- the stands including the drive are indicated by the rollers 1 to 4.
- Each scaffold is assigned a control circuit in the form of an actual value calculator 16, a setpoint calculator 17, a minimum tension controller 19 and a speed control element 7, which in this figure correspond to 1.7 to 4.7, 1.16 to 4.16 in accordance with the assignment to the respective scaffold 1.17 to 4.17 and 1.19 to 3.19.
- the correction controller 32 of the last stand generates the manipulated variable ⁇ ⁇ *, which, however, is not used to correct the speed of the drive of the last stand.
- the speed of the last stand is regulated by the speed control element 4.7 to a constant speed value n determined during the tapping phase with the aid of An * 4 'as soon as the tapping phase has ended.
- the manipulated value ⁇ ⁇ * generated by the correction element 32 is a variable formed from the deviation of the tensile torque Mz4 from the nominal value Mz * 4, which corresponds to the predetermined nominal values of the specific initial trains ⁇ A1 * to ⁇ A3 * at the corresponding comparison points 1.33 to 3.33 and the nominal value calculator 4.17 of the last scaffold is fed directly.
- This manipulated variable ⁇ ⁇ * gives the specific tension setpoints a correction which counteracts the deviation of the tension moment Mz4 of the last scaffold from its setpoint Mz * 4.
- the individual mill stand drives are involved in error compensation in absolute proportion to the respective cross-section of the rolling stock. This has the desired consequence that experience is taken into account that the probability of the occurrence of errors is greatest where the greatest moments of deformation have to be applied.
- the error compensation is weighted so that the effect is greatest where the least disadvantageous consequences are to be feared, namely towards the large roll cross sections.
- circuit arrangement according to the present invention has the advantage that, as can be seen from a comparison of FIGS. 1 and 3 or 2 and 4, largely identical control elements can be used in all scaffolds including the guide scaffold.
- the manipulated variable ⁇ ⁇ * may only act on one side, ie only affect the exit moments. If it also had an influence on the moments of entry, both effects in terms of error compensation would cancel each other out.
- the determination of the lever arm factor is complete as soon as the tensile torque from the scaffold 1 M Z1 of the actual value calculator 1.16 has become equal to the associated setpoint (for scaffold 1 before the scaffold 2 has been tapped) it has become zero.
- the lever arm factor is saved for the rest of the stitch. The determination of the lever arm factor must be completed before tapping the scaffold 2.
- the minimum tension controller 1.19 takes effect, at the actual value input of which the train-dependent torque M Z1 of the actual value calculator 1.16 is applied and whose setpoint input receives an initially constant setpoint M Z * 1.
- the proportional element 1.33 is switched to “save”, the output signal of the minimum tension controller 1.19 is briefly set to zero and the output of the proportional element 2.33 (FIG. 8) is then via the reversing amplifier 29 (FIG. 2) as Switched to speed controller 1.7 on scaffold 1 at * 1 (self-adjustment for scaffold 1).
- the additional speed setpoint .DELTA.n * 2 ' is further specified to the speed controller 2.7 on the frame 2 from the memory 1.33. This additional speed setpoint remains additively superimposed if, according to FIG.
- the correction controller 2.19 is switched to self-adjustment and specifies the additional speed setpoint ⁇ n * 3 '.
- the additional speed setpoint An * 3 'of the correction controller 2.19 (FIG. 5), which acted on the speed controller 3.7 of the stand 3 until the tapping in stand 4, is also further specified to the stand 3 as the stored value An * 3 during the Output from 2.19 after previous zeroing with the opposite sign as ⁇ n * 2 is switched to the speed controller of stand 2. This procedure guarantees a smooth transition to self-adjustment.
- the processes described in connection with scaffold 2 are repeated on all other scaffolds.
- the sequence on the scaffold 4 or on the last scaffold m differs from these processes in that this scaffold is not switched to self-adjustment, but is operated at constant speed after adjustment by the proportional member 3.33 (FIG. 5) and completed lever arm calculation by 4.16.
- the manipulated variable ⁇ ⁇ * calculated by the correction controller (32) is used as a correction value for the specific tensile stresses ⁇ A1 * ... ⁇ A ( m-1 ) * on the outlet side of the other stands.
- the additional speed setpoints are expediently not only fed to the speed controller of the following stand (shown in dashed lines), but to the speed controllers of all subordinate stands during the tapping phase.
- speed errors of a stand can be taken into account by presetting all the stands still directly involved in the rolling process, which leads to a significant shortening of the control process in the later tapping in these stands.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichneten Art.
- Beim kontinuierlichen Warmwalzen von Profil-und Stabstahl dürfen im Walzgut zwischen den einzelnen, durch das Walzgut gekoppelten Gerüsten nur geringe, definierte Längsspannungen auftreten, wenn die Maßhaltigkeit des Endproduktes gewährleistet sein soll. Längsspannungsfrei kann gewalzt werden, wenn jeder Antrieb nur das zur Materialverformung benötigte Drehmoment aufbringt. Dies ist der Fall, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen und damit die Drehzahlen der Gerüstantriebe richtig an die Geschwindigkeit des Walzgutes angepaßt sind.
- In der DE-A-2 541 071 sind ein Verfahren und eine Einrichtung der vorgenannten Art beschrieben, mit deren Hilfe es möglich sein soll, die für eine definierte Zugspannung im Walzgut erforderlichen Drehzahlrelationen kurzfristig und in einfacher Weise einzustellen. Dazu wird die Zugspannung vor und hinter jedem Gerüst, dem eine Zugspannungs-Differenz-Regeleinrichtung zugeordnet ist, aus dem Antriebsmoment, dem Beschleunigungsmoment und dem Verformungsmoment im Walzspalt ermittelt. Eines der Gerüste übernimmt dabei die Funktion eines Leitgerüstes, das im wesentlichen die Walzgeschwindigkeit in der Straße bestimmt. Die Anwendung dieses Verfahrens schließt jedoch nicht aus, daß vor und hinter dem Leitgerüst vom Sollwert abweichende Zugspannungen auftreten, die aus der Summe der Momentenfehler der übrigen Gerüste resultieren. Diese Abweichungen werden umso deutlicher, je größer die Anzahl der Gerüste einer solchen Walzstraße ist.
- Um dieses ungünstige Verhalten der bekannten sogenannten Minimalzugregelung auszuschalten ist aus der EP-A-0 008 037 eine Vorrichtung zur Regelung der im Walzgut übertragenen Zugkraft in einer m-Gerüste enthaltenden Walzstraße beschrieben, bei der ebenfalls den Gerüstantrieben Drehzahlregler zugeordnet sind, deren Sollwerte mit Hilfe von Zugspannungs-Differenz-Regeleinrichtungen entsprechend den Parametern einer Minimalzugregelung korrigiert werden. Dabei soll auch das bisherige Leitgerüst mit einer solchen Regeleinrichtung versehen werden. Dadurch ist zunächst vermieden, daß sich die Momentenfehler der übrigen Gerüste am Leitgerüst summieren und es dort zu wechselnden Spannungen innerhalb des Walzgutes kommt. Ohne weitere Maßnahmen könnte dies aber dazu führen, daß die nunmehr an allen Gerüsten wirksame zugspannungsabhängige Drehzahlkorrektur ihrerseits zu einem Summierungseffekt führt, der eine stetige Drehzahlveränderung der Straße und damit der Walzgeschwindigkeit zur Folge hätte. Um dies zu vermeiden, ist der jedem Gerüst zugeordneten Regeleinrichtung ein gemeinsamer Korrekturregler überlagert, dem als Eingangsgröße das Ausgangssignal einer der Regeleinrichtungen für die Korrektur des DrehzahlSollwertes zugeführt ist. Der Korrekturregler bildet aus dieser Eingangsgröße ein Ausgangssignal, welches als übergeordnete Stellgröße die Sollwerte der auf den Querschnitt des Walzgutes bezogenen (spezifischen) Zugspannungen der einzelnen Walzgerüste derart korrigiert, daß eventuelle Drehzahländerungen des Bezugsgerüstes ausgeglichen werden. Durch die Einwirkung der Korrekturgröße des Korrekturreglers auf die Werte der spezifischen Zugspannungen der einzelnen Gerüste ist gleichzeitig eine dem Walzgutquerschnitt proportionale statistische Verteilung der Korrekturwerte in dem Sinne erreicht, daß die Gerüste mit den größeren Walzgutquerschnitten eine entsprechend größere Gewichtung erhalten. Anders ausgedrückt : Der Korrektureinfluß verringert sich mit geringer werdendem Walzgutquerschnitt, so daß Dickenfehler durch Regeleinwirkung in den empfindlichen letzten Gerüsten vermieden werden.
- Eine weitere Verbesserung des Regelverhaltens bei gleichzeitiger Einsparung eines separaten Regelkreises läßt sich durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung erzielen. Dadurch ist einmal erreicht, daß nicht erst eine Drehzahländerung im Bezugsgerüst auftreten muß, um eine Zugspannungskorrektur durchzuführen, sondern daß die Zugspannungsänderung im letzten Gerüst selbst und unmittelbar den Korrekturwert für die übrigen Gerüste in der beschriebenen Weise bildet. Die Walzgeschwindigkeit der Straße bleibt dabei wegen der in der Durchlaufphase unkorrigierten Drehzahlregelung des letzten Gerüstes als Leitgerüst absolut konstant.
- Durch die Ausbildung der Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 2 ergibt sich ein insgesamt ruhigerer Regelverlauf und damit ein weitgehend ausgeglichenes Verhalten der Walzstraße.
- Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen :
- Figur 1 das Prinzipschaltbild des Drehzahlregelkreises eines Gerüstantriebes mit Sollwertkorrektur,
- Figur 2 das Prinzipschaltbild einer Regelschaltung zur Erzeugung eines Drehzahl-Korrekturwertes aufgrund verschiedener mechanischer und elektrischer Parameter sowie einstellbarer bzw. korrigierbarer Sollwerte,
- Figur 3 das Prinzipschaltbild des Drehzahlreglers des Leitgerüstes bei dem in der Durchlaufphase keine Korrektur des Drehzahlsollwertes erfolgt,
- Figur 4 die Regelschaltung des Leitgerüstes zur Erzeugung der Stellgröße für die Korrektur der spezifischen Zugspannungen der übrigen Gerüste,
- Figur 5 das Prinzipschaltbild für eine vielgerüstige Walzenstraße mit den erfindungsgemäßen Regelkreisen und
- Figur 6 bis 8 die Arbeitsweise der Walzstraße beim Einführen des Walzgutes.
- In Fig. 1 sind die Arbeitswalzen 5 eines nicht dargestellten Walzgerüstes einschließlich des zugehörigen Gleichstromantriebsmotors 6 und einer Drehzahl-Regelanordnung 7 mit dem Drehzahlregler 8 und dem Stellglied 9 schematisch dargestellt. Ein mit dem Antriebsmotor 6 gekuppelter Tachogenerator 10 liefert ein der Drehzahl proportionales Ausgangssignal, das mit einem Sollwert n* verglichen wird. Zur Erzielung der richtigen Drehzahlrelationen zwischen den Antrieben mehrerer Gerüste einer Walzstraße wird dem Vergleichspunkt 11 ein Drehzahl-Zusatzsollwert Δn* zugeführt. Ferner sind ein Stromwandler 12, der eine dem Ankerstrom ia proportionale Spannung liefert, und ein Fühler 13 vorgesehen, dessen Ausgangsspannung dem Fluß Φ in der Feldwicklung 14 des Antriebsmotors proportional ist. Mit FE ist die im Walzgut 15 in Walzrichtung wirkende Zugkraft auf der Eintrittsseite des Gerüstes und mit FA die Zugkraft auf der Austrittsseite bezeichnet.
- Um den Korrekturwert Δn* für den DrehzahlSollwert n* zu ermitteln, ist eine in Fig. 2 dargestellte Regelschaltung vorhanden. Diese besteht aus einem Istwertrechner 16 einem Sollwertrechner 17, einem Vergleichsglied 18 und einem Korrekturregler 19 (Minimalzugregler).
- Das Antriebsmoment Ma = Φ · ia setzt sich aus dem Beschleunigungsmoment Mb und dem Walzmoment Mw, das seinerseits die Summe aus den Verformungsmomenten Mh und Mv der Horizontal- bzw. Vertikalwalzen ist, und dem durch die Zugspannung verursachten Moment Mz zusammen.
-
- Das Beschleunigungsmoment Mb läßt sich aus der Drehzahl n ableiten und die Verformungsmomente Mh und Mv ergeben sich aus den mittels Walzkraftaufnehmern gemessenen Walzkräften Fh und Fv durch Multiplikation mit einem dem Hebelarm der Walzkräfte entsprechenden Faktor Kh bzw. Kv. Der Faktor Kh läßt sich für Universalgerüste aufgrund der Walzspaltgeometrie bestimmen und wird von der Bedienungsperson vorgegeben. Für Duo-Gerüste wird der Hebelarmfaktor Kh in einer Abgleichschaltung berechnet. Der Faktor Kv ist von verschiedenen, theoretisch nicht erfaßbaren Einflußgrößen abhängig und wird daher ebenfalls mit Hilfe der Abgleichsschaltung ermittelt und anschließend gespeichert. Der Istwertrechner 16 erhält dementsprechend die Meßwerte ia, Φ, n und Fh sowie gegebenenfalls die Größen Fv und Kh. Die dem Antriebsmoment Ma proportionale Ausgangsspannung eines Multiplizierers 20 ist entsprechend der für Mz aufgestellten Momentenbilanz einem Summierglied 21 additiv zugeführt, während die dem Beschleunigungsmoment Mb entsprechende Spannung, die mittels eines Differenziergliedes 22 gebildet ist, und die den Verformungsmomenten proportionalen Spannungen, die aus den Walzkraftsignalen Fh und Fv mittels eines Multiplizierers 23 bzw. eines Multiplizierers 24 gebildet sind, subtraktiv an dem Summierglied anstehen.
- Zur Ermittlung des Faktors Kh bzw. Kv wird die Differenzspannung am Ausgang des Summiergliedes 21, die dem Moment Mz proportional ist, einem Vergleichspunkt 25 zugeführt. Falls es sich um ein Duo-Gerüst handelt, nehmen die Schalter 26 und 27 die gestrichelt dargestellte Stellung ein.
- Nach dem Anstich im ersten Gerüst der Straße verändert ein dem Vergleichspunkt 25 nachgeschalteter Integrator 28 den Hebelarmfaktor solange, bis das Produkt Fh · Kh und das Produkt Φ · ia abzüglich des Beschleunigungsmomentes Mb betragsmäßig gleich groß sind. Der so berechnete Hebelarmfaktor Kh wird für den Rest des Stiches noch vor dem Anstich im zweiten Gerüst gespeichert.
- Für ein Universalgerüst nehmen die Schalter 26 und 27 zur Ermittlung des Hebelarmfaktors Kv die gezeichnete Stellung ein.
- Bei der Berechnung von Kv werden gleichzeitig Ungenauigkeiten des von Hand eingegebenen Faktors Kh weitgehend kompensiert.
- Bei allen folgenden Gerüsten der Walzstraße läuft der selbsttätige Abgleich des Hebelarmfaktors Kh bei Duo- bzw. Kh und Kv bei Universalgerüsten mit anschließender Speicherung in gleicher Weise ab, jedoch unter zusätzlicher Berücksichtigung des auf der Eintrittsseite herrschenden Zuges FE. Das zugehörige, dem Vergleichspunkt 25 in Fig. 2 zugeführte eintrittsseitige zugbedingte Moment ME entspricht im ausgeregelten Zustand dem austrittsseitigen Anteil des Zugkraft-Sollwertes, der der vorangehenden Regeleinrichtung und damit dem vorausgehenden Gerüst vorgegeben wird, multipliziert mit dem Walzenradius desjenigen Gerüsten, für das gerade der Hebelarmfaktor berechnet wird. Die Berechnung läuft in jedem Fall so schnell ab, daß sie vor dem Einlaufen des Walzgutes in das nächste Gerüst beendet ist.
- Die Differenz aus dem Ausgangssignal Mz des Summiergliedes 21 und einem Momentensollwert Mz* wird dem Minimalzugregler 19 zugeführt. Der Momentensollwert wird mittels des Sollwertrechners 17 aus dem von der Bedienungsperson vorgegebenen spezifischen Zug σ*, den Walzgutquerschnitten A, dem Walzendurchmesser dw und einer Korrekturgröße ermittelt. Der vom Minimalzugregler 19 gelieferte Drehzahlkorrektur-Sollwert Δn* wird während der Anstichphase jedes Gerüstes der Drehzahlregeleinrichtung des folgenden oder aller folgenden Antriebe - im dargestellten Beispiel als Δn*2' der Drehzahlregelung am Gerüst 2 - und nach dem Anstich im folgendem Gerüst über einem Umkehrverstärker 29 der Drehzahlregeleinrichtung des eigenen Antriebes - im Beispiel als Δn*1' der Drehzahlregeleinrichtung am Gerüst 1 - zugeführt. Zur Umschaltung ist ein Schalter 30 vorgesehen, der jeweils kurzzeitig die gezeichnete Zwischenstellung einnehmen muß, damit das Ausgangssignal des Minimalzugreglers auf Null zurückgestellt wird. Das Betätigungssignal für den Schalter 30 wird zweckmäßigerweise mit Hilfe einer bekannten und daher nicht dargestellten Walzgutwegnachbildung ermittelt.
- Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte und beschriebene Regelschaltung ist jedem einzelnen Gerüstantrieb mit Ausnahme des letzten zugeordnet. Die beim letzten Gerüst zugeordnete Regelschaltung unterscheidet sich von der vorbeschriebenen im wesentlichen dadurch, daß der Minimalzugregler 19 keine Drehzahlkorrekturgröße erzeugt, sondern einen Korrektursollwert QK * für die spezifischen Zugsollwerte aller Gerüste welcher aus der Soll-Istwertabweichung der Zugspannung Mz des letzten Gerüstes gebildet wird.
- Diese dem Leitgerüst zugeordnete Regelschaltung ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Dabei sind identische Funktionsglieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
- Das in Fig. 3 gezeigte Regelglied 7 unterscheidet sich dadurch von demjenigen nach Fig. 1, daß seinem Vergleichspunkt 31 während der Durchlaufphase kein Korrekturwert zugeführt ist. Der gestrichelt dargestellte Korrektursollwert Δn* während der Anstichphase bleibt davon unberührt. Die Drehzahlregelung arbeitet demzufolge während der Durchlaufphase autonom und hält den Antrieb stets auf dem während der Anstichphase ermittelten Drehzahlwert.
- Der in Fig. 4 dargestellte Istwertrechner 16 ist ebenso wie der Sollwertrechner 17 mit demjenigen nach Fig. 2 identisch. Der Korrekturregler 32 unterscheidet sich dadurch vom Minimalzugregler 19 der Fig. 2, daß er keinen Drehzahl-Korrektursollwert, sondern unmittelbar einen aus der am Vergleichspunkt 18 entstehenden Zugspannungsabweichung AMz gebildeten Korrektursollwert QK * als Stellgröße erzeugt.
- In Fig. 5 ist eine viergerüstige Walzenstraße schematisch dargestellt. Die Gerüste einschließlich des Antriebes sind durch die Walzen 1 bis 4 angedeutet. Jedem Gerüst ist eine Regelschaltung in Form eines Istwert-Rechners 16, eines Sollwert-Rechners 17, eines Minimalzugreglers 19 und eines Drehzahlregelgliedes 7 zugeordnet, die in dieser Figur entsprechend der Zuordnung zu dem jeweiligen Gerüst mit 1.7 bis 4.7, mit 1.16 bis 4.16, mit 1.17 bis 4.17 sowie mit 1.19 bis 3.19 bezeichnet sind. Der Korrekturregler 32 des letzten Gerüstes erzeugt die Stellgröße σκ*, die aber nicht zur Drehzahlkorrektur des Antriebes des letzten Gerüstes dient. Die Drehzahl des letzten Gerüstes wird vielmehr vom Drehzahl-Regelglied 4.7 auf einen konstanten, während der Anstichphase mit Hilfe von An*4' ermittelten Drehzahlwert n geregelt, sobald die Anstichphase beendet ist. Der vom Korrekturglied 32 erzeugte Stellwert σκ* ist eine aus der Abweichung des Zugmomentes Mz4 vom Sollwert Mz*4 gebildete Größe, welche den vorgegebenen Sollwerten der spezifischen Ausgangszüge σA1* bis σA3* an den entsprechenden Vergleichspunkten 1.33 bis 3.33 und dem Sollwertrechner 4.17 des letzten Gerüstes unmittelbar zugeführt ist. Durch diese Stellgröße σκ* erfahren die spezifischen Zugspannungs-Sollwerte eine der Abweichung des Zugmomentes Mz4 des letzten Gerüstes von seinem Sollwert Mz*4 einseitig entgegenwirkende Korrektur. Da es sich dabei um die Beeinflussung der spezifischen Ausgangs-Zugspannungen handelt, werden die einzelnen Walzgerüstantriebe an der Fehlerkompensation absolut proportional zum jeweiligen Walzgutquerschnitt beteiligt. Dies hat die gewünschte Folge, daß der Erfahrung Rechnung getragen wird, daß die Wahrscheinlichkeit der Fehlerentstehung dort am größten ist, wo auch die größten Verformungsmomente aufgebracht werden müssen. Außerdem wird die Fehlerkompensation so gewichtet, daß die Wirkung dort am größten ist, wo am wenigsten nachteilige Folgen zu befürchten sind, nämlich zu den großen Walzquerschnitten hin.
- Ferner bietet die Schaltungsanordnung nach der vorliegenden Erfindung den Vorteil, daß, wie aus einem Vergleich der Figuren 1 und 3 bzw. 2 und 4 hervorgeht, bei allen Gerüsten einschließlich dem Leitgerüst weitgehend baugleiche Regelungselemente verwendet werden können.
- Wie bereits ausgeführt, darf die Stellgröße σκ* nur jeweils einseitig wirken, d. h. nur die Austrittsmomente beeinflussen. Würde sie auch auf die Eintrittsmomente Einfluß nehmen, würden sich beide Einflüsse in Bezug auf die Fehlerkompensation in ihrer Wirkung aufheben.
- Weitere Einzelheiten der Arbeitsweise der Walzstraße ergeben sich aus den Figuren 6, 7 und 8. Während der Anstichphase im Gerüst 1, d. h. während der Zeit vom Anstich des Walzgutanfanges im Gerüst 1 bis zum Anstich im Gerüst 2 (Fig. 6), ist das vom Zug abhängige Moment des Gerüstes 1 MZ1 = 0, weil ME1 = MA1 = 0 ist. Während der Anstichphase wird der Hebelarmfaktor K der Walzkraft für Gerüst 1 bestimmt, wie es in Verbindung mit Fig. 2 bzw. Fig. 4 erläutert ist.
- Die Ermittlung des Hebelarmfaktors ist beendet, sobald das Zugmoment vom Gerüst 1 MZ1 des Istwertrechners 1.16 gleich dem zugehörigen Sollwert (bei Gerüst 1 vor dem Anstich des Gerüstes 2 gleich Null) geworden ist. Für den Rest des Stiches wird der Hebelarmfaktor gespeichert. Die Ermittlung des Hebelarmfaktors muß vor dem Anstich des Gerüstes 2 abgeschlossen sein.
- Mit dem Anstich im Gerüst 2 (Fig. 7) wird der Minimalzugregler 1.19 wirksam, an dessen Istwerteingang das zugabhängige Moment MZ1 des Istwertrechners 1.16 ansteht und dessen Sollwert-Eingang einen zunächst konstanten Sollwert MZ *1 erhält. Die Ausgangsspannung des Minimalzugreglers 1.19 wird über ein Proportionalglied 1.33 mit Speicherverhalten dem Drehzahlregler des Antriebes des zweiten Gerüstes als Drehzahl-Zusatzsollwert An*2' zugeführt. Wenn der Regelabgleich des Minimalzugreglers 1.19 erreicht ist, gilt die Beziehung MZ1 = ME1 - MA1 = MZ*1.
- Folglich ist bei Gerüst 1 MZ*1 MA1, weil das eingangsseitige Moment ME1 vor dem Gerüst 1 stets Null ist.
- Während der Anstichphase im Gerüst 2 wird in der gleichen Weise, wie in Verbindung mit Figur 6 beschrieben, der zugehörige Hebelarmfaktor ermittel und gespeichert. Anschließend stellt sich am Ausgang des Istwert-Rechners 2.16 der Momenten-Istwert MZ2 = ME2 ein, da MA2 noch = 0 ist.
- Rechtzeitig vor dem Anstich des Walzgutes 15 in Gerüst 3 wird das Proportionalglied 1.33 auf « Speichern geschaltet, das Ausgangssignal des Minimalzugreglers 1.19 kurzfristig auf Null gesetzt und der Ausgang des Proportionalgliedes 2.33 (Fig. 8) anschließend über den Umkehrverstärker 29 (Fig. 2) als An*1 auf den Drehzahlregler 1.7 am Gerüst 1 geschaltet (Eigenverstellung für Gerüst 1). Der Drehzahl-Zusatzsollwert Δn*2' wird dem Drehzahlregler 2.7 am Gerüst 2 weiterhin aus dem Speicher 1.33 vorgegeben. Dieser Drehzahl-Zusatzsollwert bleibt additiv überlagert, wenn gemäß Fig. 8 kurz vor dem Anstich des Walzgutes in Gerüst 4 der Korrekturregler 2.19 auf Eigenverstellung umgeschaltet wird und den Drehzahl-Zusatzsollwert Δn*3' vorgibt. Der Drehzahl-Zusatzsollwert An*3' des Korrekturreglers 2.19 (Fig. 5), der bis zum Anstich in Gerüst 4 auf den Drehzahlregler 3.7 von Gerüst 3 wirkte, wird dabei ebenfalls dem Gerüst 3 weiter als gespeicherter Wert An*3 vorgegeben, während der Ausgang von 2.19 nach vorherigem Nullsetzen mit umgekehrtem Vorzeichen als Δn*2 auf den Drehzahlregler von Gerüst 2 geschaltet wird. Dieser Ablauf bietet die Gewähr für einen stoßfreien Übergang auf Eigenverstellung.
- Wie bereits in der Erläuterung der Umschaltung des Minimalzugreglers 2.19 auf Eigenverstellung beschrieben wurde, wiederholen sich an allen weiteren Gerüsten die in Verbindung mit dem Gerüst 2 beschriebenen Vorgänge. Der Ablauf am Gerüst 4 bzw. am letzten Gerüst m unterscheidet sich von diesen Vorgängen dadurch, daß dieses Gerüst nicht auf Eigenverstellung umgeschaltet, sondern nach erfolgter Einstellung durch das Proportionalglied 3.33 (Fig. 5) und abgeschlossener Hebelarmberechnung durch 4.16 mit konstanter Drehzahl betrieben wird. Darüberhinaus wird die vom Korrekturregler (32) berechnete Stellgröße σκ* als Korrekturwert für die austrittsseitig wirksamen spezifischen Zugspannungen σA1* ... σA(m-1)* der übrigen Gerüste benutzt.
- Zur beschleunigten Einstellung der endgültigen Drehzahlrelationen werden zweckmäßigerweise während der Anstichphase die Drehzahl-Zusatzsollwerte nicht nur dem Drehzahlregler des jeweils folgenden Gerüstes (gestrichelt dargestellt), sondern den Drehzahlreglern aller nachgeordneten Gerüste zugeführt. Auf diese Weise können Drehzahlfehler eines Gerüstes durch Voreinstellung aller am Walzprozeß noch direkt beteiligten Gerüste berücksichtigt werden, was zu einer wesentlichen Verkürzung des Regelprozesses beim späteren Anstich in diesen Gerüsten führt.
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