DE10102037B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung des Walzvorgangs von Walzgut - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Walzvorgangs von Walzgut (1) in einer ein- oder mehrgerüstigen Walzstraße, wobei ein oder mehrere Duo-, Quarto- oder Sextogerüste (2) mit Stütz- (3), Zwischen- (4) oder Arbeitswalzen (5) zum Einsatz kommen,
bei dem mindestens zwei Arbeitswalzen (5) zusammenwirkend das zu bearbeitende Walzgut (1) walzen und
bei dem zumindest eine, vorzugsweise zwei, Arbeitswalzen (5) gegenüber der Senkrechten (S) zur Förderrichtung (R) des Walzgutes (1) um einen geringen Schwenkwinkel (α) in der Horizontalebene (H) geschwenkt werden,
wobei Mittel (6) vorgesehen sind, mit denen der Schwenkwinkel (α) eingestellt werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren die Schritte aufweist:
a) Messen der Axialkraft (F), die zumindest eine der Walzen (3, 4, 5), vorzugsweise die Arbeitswalze (5), auf das diese lagernde Gehäuse ausübt;
b) Zuleiten des gemessenen Wertes der Axialkraft (F) an eine Auswerteeinrichtung (7);
c) Vergleich des gemessenen Wertes (F) mit...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Walzvorgangs von Walzgut in einer ein- oder mehrgerüstigen Walzstraße, wobei ein oder mehrere Duo-, Quarto- oder Sexto-Gerüste mit Stütz-, Zwischen- oder Arbeitswalzen zum Einsatz kommen, bei dem mindestens zwei Arbeitswalzen zusammenwirkend das zu bearbeitende Walzgut walzen und bei dem zumindest eine, vorzugsweise zwei, Arbeitswalzen gegenüber der Senkrechten zur Förderrichtung des Walzgutes um einen geringen Schwenkwinkel in der Horizontalebene geschwenkt werden, wobei Mittel vorgesehen sind, mit denen der Schwenkwinkel eingestellt werden kann.
• Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung des Walzvorgangs von Walzgut in einer ein- oder mehrgerüstigen Walzstraße.
• Das gattungsgemäße Walzverfahren ist bei der Herstellung von Stahl, also im Bereich von Stahlwalzwerken, bekannt. Beim Walzen einer Bramme zwischen zwei Arbeitswalzen ist gelegentlich zu beobachten, dass sich auf dem Walzgut eine unerwünschte Welligkeit abbildet bzw. dass das Walzgut eine ungenügende Maßhaltigkeit aufweist, was durch den Walzprozess hervorgerufen wird. Es hat sich herausgestellt, dass eine Qualitätsverbesserung dadurch bewerkstelligt werden kann, dass die Arbeitswalzen – und mit ihnen ggf. auch die Stütz- und Zwischenwalzen – gegenüber der Senkrechten zur Förderrichtung des Walzgutes um einen geringfügigen Schwenkwinkel in der Horizontalebene des Walzgutes geschwenkt werden. Als Schwenkwinkel reicht in der Regel ein Wert kleiner als 1° aus. Zum Stand der Technik wird auf die Firmenschrift ”Mitsubishi Pair Cross Mill” der Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Tokyo, Japan, verwiesen. Bei dem dort beschriebenen Verfahren werden die beiden Arbeitswalzen, die das Walzgut kontaktieren, jeweils um den besagten Schwenkwinkel gegeneinander verdreht, so dass die Walzenmittellinien in der Draufsicht ein ”X” bilden. Hierzu wird auf 2 der Beschreibung verwiesen.
• Es hat sich herausgestellt, dass mit dem gattungsgemäßen Verfahren eine nennenswerte Qualitätsverbesserung erreicht werden kann. Allerdings wird bei Anwendung des Verfahrens auch eine deutlich stärker dimensionierte Lagerung der Walzen benötigt, da durch die Verschwenkung zwischen Walze und Walzgut eine Kraft senkrecht zur Förderrichtung des Walzguts erzeugt wird, die in der Lagerung der Walze eine Axialkraft hervorruft. Damit ist es erforderlich, die Walzenlagerungen so zu dimensionieren, dass sie deutlich höhere Kräfte aufnehmen können. Dies verteuert die Lagersysteme für die Walzen erheblich.
• Problematisch ist dabei insbesondere, dass es nur sehr schwer möglich ist, zuverlässige Vorhersagen über die Größe der sich ergebenden Axialkraft zu machen. Dies hat zur Folge, dass die Lagerungen entweder stark überdimensioniert werden, was kostenmäßig nachteilig ist, oder dass die Lagerungen aufgrund zu großer Kräfte überbeansprucht werden, was zu einem vorzeitigen Ausfall führt bzw. die Umbauteile übermäßig stark verschleißt.
• Aus der DE 27 46 937 C2 ist es bekannt, bei einem Wälzlager eine Einrichtung zum Messen von Kräften vorzusehen, wobei am Außen- bzw. Innenring des Lagers mindestens zwei an verschiedenen Stellen des Lagers angeordnete Dehnungsmessstreifen vorgesehen sind. Mit dieser vorbekannten Lösung ist es möglich, die von dem Lager aufgenommene Axialkraft zu bestimmen. Diese kann zur geeigneten Schaltung weitergeleitet werden, wo sie zur Prozessregelung eingesetzt wird.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zur Steuerung bzw. Regelung des Walzvorgangs bei Einsatz des gattungsgemäßen Verfahrens vorzuschlagen, mit dem es möglich ist, sowohl eine Überdimensionierung der Walzenlagerungen auszuschließen als auch sicherzustellen, dass die Lagerungen und die Umbauteile (z. B. Verriegelungen) die benötigte Standzeit aufweisen. Es soll also dafür Sorge getragen werden, dass die Walzenlagerungen lediglich bis zu der zulässigen Belastung betrieben werden.
• Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:
• a) Messen der Axialkraft, die zumindest eine der Walzen, vorzugsweise die Arbeitswalze, auf das diese lagernde Gehäuse ausübt;
• b) Zuleiten des gemessenen Wertes der Axialkraft an eine Auswerteeinrichtung;
• c) Vergleich des gemessenen Wertes mit einem gespeicherten vorgegebenen maximalen Wert;
• d) Auslösen eines Signals, sobald der gemessene Wert den gespeicherten vorgegebenen Wert übersteigt, wobei das Signal die Mittel zum Einstellen des Schwenkwinkels so beeinflusst, dass ein geringerer Schwenkwinkel eingestellt wird, der eine Axialkraft hervorruft, die unter dem vorgegebenen Wert liegt.
• Der erfindungsgemäße Vorschlag stellt also darauf ab, dass in einem Walzwerksgerüst die Axialkraft zwischen Walze und Gehäuse ermittelt wird, die folglich von der Lagerung des Walzenzapfens aufgenommen werden muss. Der gemessene Axialkraft-Wert wird ständig mit einem vorgegebenen Maximalwert verglichen, und es werden Maßnahmen ergriffen, sobald ein Übersteigen des vorgegebenen Wertes erfolgt. Dabei ist Weiter vorgesehen, dass direkt eine Beseitigung der Störung dahingehend erfolgt, dass im geschlossenen Regelkreis eine Rücknahme des Schwenkwinkels erfolgt. Namentlich ist dabei vorgesehen, dass das Signal die Mittel zum Einstellen des Schwenkwinkels so beeinflusst, dass ein geringerer Schwenkwinkel eingestellt wird, der eine Axialkraft hervorruft, die unter dem vorgegebenen Wert liegt.
• Bei großen Anlagen kann es von Vorteil sein, den gemessenen Wert der Axialkraft drahtlos zu übertragen, wobei vorzugsweise eine induktive Übertragung oder eine solche durch Funk ins Auge gefasst werden kann.
• Die Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung des Walzvorgangs von Walzgut weist Mittel auf, mit denen eine, vorzugsweise zwei, Arbeitswalzen gegenüber der Senkrechten zur Förderrichtung des Walzgutes um einen geringen Schwenkwinkel in der Horizontalebene geschwenkt werden können. Der erfindungsgemäße Vorschlag ist gekennzeichnet durch
  mindestens einen Sensor zur Messung der von der Walze auf das diese lagernde Gehäuse aufgebrachten Axialkraft,
  eine Auswerteeinheit zum Vergleich der gemessenen Axialkraft mit einem vorgegebenen maximalen Wert und
  Mittel zur Erzeugung und/oder Ausgabe eines Signals, sobald der gemessene Wert den gespeicherten vorgegebenen Wert übersteigt, wobei die Mittel zur Einstellung eines geringeren Schwenkwinkels geeignet sind, der eine Axialkraft hervorruft, die unter dem vorgegebenen Wert liegt.
• Mit den vorgeschlagenen Maßnahmen wird sichergestellt, dass ein zu großes Ansteigen der Axialkraft in der Walzenzapfenlagerung infolge eines übergroßen Schwenkungswinkels nicht unerkannt bleibt, sondern unverzüglich zur Einleitung gegensteuernder Maßnahmen führt. Damit kann erreicht werden, dass eine Überbeanspruchung der Lager ausgeschlossen ist und folglich die Standzeit der Lagerung wesentlich erhöht wird.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
• 1 schematisch den Querschnitt durch ein Sexto-Gerüst einer Walzstraße,
• 2 schematisch die Draufsicht auf das Sexto-Gerüst, wobei jedoch lediglich die beiden Arbeitswalzen dargestellt sind.
• In 1 ist ein Sexto-Gerüst 2 in einer Walzstraße zu sehen, in der Walzgut 1 gewalzt wird. Das Walzgut 1 wird dabei in Förderrichtung R transportiert. Das Gerüst 2 weist hierzu insgesamt sechs Walzen 3, 4, 5 auf, die aufeinander bzw. auf dem Walzgut 1 abrollen. Die Arbeitswalzen 5 stehen dabei mit den Zwischenwalzen 4 in Verbindung; diese wirken wiederum mit den Stützwalzen 3 zusammen.
• 2 zeigt die Draufsicht auf die zu walzende Bramme 1, wobei die beiden Arbeitswalzen 5 skizziert sind. Zur Qualitätsverbesserung laufen die beiden Arbeitswalzen 5 nicht parallel zueinander, sondern sind um einen geringfügigen Schwenkwinkel α gegenüber der Senkrechten S auf die Förderrichtung R in der Horizontalebene H geschwenkt. Zur Einstellung des Schwenkwinkels α dienen Mittel 6, die hier schematisch als Kolben-Zylinder-Einheiten skizziert sind. Mittels der Einstellmittel 6 kann der Schwenkwinkel α verändert werden. In der Regel reicht es aus, einen Schwenkwinkel α kleiner als 1° vorzusehen, um den gewünschten Effekt zu erzeugen, nämlich die Welligkeit des Walzguts 1 zu reduzieren bzw. die Maßhaltigkeit des Walzguts 1 zu verbessern. Nicht dargestellt ist, dass die Zwischen- bzw. Stützwalzen 3, 4 entsprechen dem Schwenkwinkel α mitgedreht werden, so dass die Arbeits-, Zwischen- und Stützwalze hinsichtlich ihrer Drehachse parallel zueinander liegen.
• Die Einstellung eines Schwenkwinkels α ungleich Null hat zur Folge, dass die Arbeitswalze 5 beim Walzen des Walzguts 1 eine seitliche Abdrängkraft senkrecht zur Förderrichtung R erfährt. Diese axiale Kraft F muss von der – nicht dargestellten – Walzenzapfenlagerung aufgenommen werden. In der Lagerung ist ein Sensor 8 bekannter Art angeordnet, mit dem es möglich ist, die Axialkraft zwischen Walze 5 und Gehäuse zu bestimmen. Der vom Sensor 8 gemessene Axialkraftwert F wird im Ausführungsbeispiel über eine drahtlose Signalübertragungseinheit 11 zur Auswerteeinrichtung 7 geleitet. In der Einrichtung 7 ist der Maximalwert für die Axialkraft F_max gespeichert. In ihr kann deswegen ein Vergleich zwischen Istwert F und Maximalwert F_max vorgenommen werden. Solange der gemessene Wert F kleiner als der Maximalwert F_max ist, sind keinerlei Maßnahmen erforderlich. Wird jedoch der zulässige Wert F_max überschritten, veranlasst die Regel- bzw. Steuereinrichtung 9 eine Maßnahme. Im einfachsten Falle wird ein beispielsweise akustischer Signalgeber 10 aktiviert, so dass das Betriebspersonal darauf aufmerksam gemacht wird, dass in der Walzenzapfenlagerung zu hohe Axialkraftwerte erzeugt werden. Es kann dann dafür Sorge getragen werden, dass durch Rücknahme des Schwenkwinkels α eine Reduzierung der Axialkraft erfolgt, so dass eine Überbeanspruchung der Lagerung bzw. Verschleiß an den Umbauteilen unterbleiben.
• Bevorzugt kann jedoch durch die Regel- bzw. Steuereinrichtung 9 unmittelbar auf die Mittel 6 zum Einstellen des Schwenkwinkels α eingewirkt werden: Bei zu großem Wert für die aktuelle Axialkraft F kann über die Mittel 6 eine Reduzierung des Schwenkwinkels α veranlasst werden, so dass sich in der Folge auch die Axialkraft F reduziert. Die Einstellung des Schwenkwinkels α kann somit im geschlossenen Regelkreis derart erfolgen, dass ein Überschreiten einer Maximalgrenze F_max für die Axialkraft unterbleibt.

1

Walzgut

2

Gerüst in einer Walzstraße

3

Stützwalze

4

Zwischenwalze

5

Arbeitswalze

6

Mittel zum Einstellen des Schwenkwinkels

7

Auswerteeinrichtung

8

Sensor

9

Regel- oder Steuereinrichtung

10

akustischer Signalgeber

11

drahtlose Signalübertragungseinheit

α

Schwenkwinkel

S

Senkrechte

R

Förderrichtung

H

Horizontalebene

F

Axialkraft

F_max

maximale Axialkraft

Claims (5)

1. Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Walzvorgangs von Walzgut (1) in einer ein- oder mehrgerüstigen Walzstraße, wobei ein oder mehrere Duo-, Quarto- oder Sextogerüste (2) mit Stütz- (3), Zwischen- (4) oder Arbeitswalzen (5) zum Einsatz kommen, bei dem mindestens zwei Arbeitswalzen (5) zusammenwirkend das zu bearbeitende Walzgut (1) walzen und bei dem zumindest eine, vorzugsweise zwei, Arbeitswalzen (5) gegenüber der Senkrechten (S) zur Förderrichtung (R) des Walzgutes (1) um einen geringen Schwenkwinkel (α) in der Horizontalebene (H) geschwenkt werden, wobei Mittel (6) vorgesehen sind, mit denen der Schwenkwinkel (α) eingestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Messen der Axialkraft (F), die zumindest eine der Walzen (3, 4, 5), vorzugsweise die Arbeitswalze (5), auf das diese lagernde Gehäuse ausübt; b) Zuleiten des gemessenen Wertes der Axialkraft (F) an eine Auswerteeinrichtung (7); c) Vergleich des gemessenen Wertes (F) mit einem gespeicherten vorgegebenen maximalen Wert (F_max); d) Auslösen eines Signals, sobald der gemessene Wert (F) den gespeicherten vorgegebenen Wert (F_max) übersteigt, wobei das Signal die Mittel (6) zum Einstellen des Schwenkwinkels (α) so beeinflusst, dass ein geringerer Schwenkwinkel (α) eingestellt wird, der eine Axialkraft (F) hervorruft, die unter dem vorgegebenen Wert (F_max) liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Wert (F) drahtlos übertragen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Übertragung durch Induktion erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlose Übertragung durch Funk erfolgt.
5. Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung des Walzvorgangs von Walzgut (1) in einer ein- oder mehrgerüstigen Walzstraße, wobei ein oder mehrere Duo-, Quarto- oder Sextogerüste (2) mit Stütz- (3), Zwischen- (4) oder Arbeitswalzen (5) zum Einsatz kommen, die Mittel (6) aufweist, mit denen eine, vorzugsweise zwei, Arbeitswalzen (5) gegenüber der Senkrechten (S) zur Förderrichtung (R) des Walzgutes (1) um einen geringen Schwenkwinkel (α) in der Horizontalebene (H) geschwenkt werden können, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (8) zur Messung der von der Walze (3, 4, 5) auf das diese lagernde Gehäuse aufgebrachten Axialkraft (F), eine Auswerteeinheit (7) zum Vergleich der gemessenen Axialkraft (F) mit einem vorgegebenen maximalen Wert (F_max) und Mittel (9, 10) zur Erzeugung und/oder Ausgabe eines Signals, sobald der gemessene Wert (F) den gespeicherten vorgegebenen Wert (F_max) übersteigt, wobei die Mittel (9, 10) zur Einstellung eines geringeren Schwenkwinkels (α) geeignet sind, der eine Axialkraft (F) hervorruft, die unter dem vorgegebenen Wert (F_max) liegt.