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Abbremsvorrichtung für Umkehrwalzwerke Gegenstand der Hauptpatentanmeldung
L 29872 I b / 7 a ist eine Abbremsvorrichtung für Umkehrwalzwerke, bei denen die
Abbremsung unter Ausnutzung der Walzarbeit erfolgt, mit selbsttätiger Ableitung
des Bremskommandos, wenn die Restwalzlänge den für den vorgesehenen Bremsweg erforderlichen
Wert erreicht. Um die für die einzelnen Walzgutlängen aus wirtschaftlichen Gründen
erforderlichen unterschiedlichen Maximaldrehzahlen des Walzmotors berücksichtigen
zu können und gleichzeitig die betrieblichen Nachteile der früher zur Einleitung
oder Steuerung des Bremsvorganges verwendeten mechanischen Schalteinrichtungen zu
vermeiden, wurde eine elektrische Einrichtung, welche die Restwalzlänge kontinuierlich
als elektrische Größe nachbildet, und ein elektrischer Rechner, der die beim jeweiligen
Stich zu erwartende Bremsweglänge abhängig von der Walzmotordrehzahl und dem Gesamtbremsmoment
ermittelt, vorgeschlagen, deren Ausgangsgrößen einer Schaltung zugeführt werden,
die laufend die Differenz aus den elektrischen Größen für Restwalz- und Bremsweglänge
bildet und das Bremskommando ohne oder mit geringer Verzögerung gibt, sobald die
Differenz den Wert Null erreicht. Zur Ermittlung der Restwalzlänge als Differenz
der Gesamtwalzgutlänge vor dem Stich und der beim Stich bereits gewalzten Länge
waren Integrationseinrichtungen vorgesehen, die den vom Walzgut nach Erreichen des
Walzspaltes zurückgelegten Weg durch Integration der Walzendrehzahl über der Zeit
ermitteln, wobei die Integrationseinrichtungen für die Gesamtwalzgutlänge diese
für den zweiten und auf diesen folgende Stiche jeweils als beim vorhergehenden Stich
sich ergebenden Endwert der gewalzten Länge unter Berücksichtigung der prozentualen
Streckung des Walzgutes abwechselnd festhalten.
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Nach der Hauptpatentanmeldung ist als Integrationseinrichtung ein
Analogglied vorgesehen. Dieses besteht aus einem Kondensator, der mit einem konstanten
und von der Kondensatorspannung unabhängigen Strom geladen wird. Der konstante Strom
ist dabei von der Walzmotordrehzahl abhängig, so daß die Kondensatorspannung ein
Maß für den Integrationswert ist. Durch zusätzliche Beeinflussung des Ladestromes
können die Faktoren für die Streckung des Walzgutes Berücksichtigung finden. Beginn
und Ende der Integration können mit Hilfe einer Walzdruckmeßeinrichtung gesteuert
werden. Diese Integration der Walzmotordrehzahl über der Zeit durch ein Analogglied
kann bei höheren Genauigkeitsanforderungen relativ aufwendig werden.
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Die vorliegende Erfindung soll einen Weg zeigen, der es gestattet,
den Aufwand für das Integrationsglied zu vermindern. Außerdem ist nach der Erfindung
erkannt worden, daß es vorteilhaft ist, bei der Betrachtung und Berechnung der Walzgutwege
ausschließlich von der Eintrittsseite des Walzgerüstes auszugehen, weil sich hierdurch
unter anderem einfachere Möglichkeiten zur Berücksichtigung der Nacheilung des Walzgutes
gegenüber den Walzen ergeben.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Abbremsvorrichtung für Umkehrwalzwerke,
bei denen die Abbremsung unter Ausnutzung der Walzarbeit erfolgt, mit einer elektrischen
Einrichtung, welche die Restwalzlänge kontinuierlich als elektrische Größe nachbildet,
und einem elektrischen Rechner, der die beim jeweiligen Stich zu erwartende Bremslänge
abhängig von der Walzmotordrehzahl und dem Gesamtbremsmoment ermittelt, deren Ausgangsgrößen
einer Schaltung zugeführt werden, die laufend die Differenz aus den elektrischen
Größen für Restwalz- und Bremsweglänge bildet und das Bremskommando ohne oder mit
geringer Verzögerung gibt, sobald die Differenz den Wert Null erreicht, wobei der
vom Walzgut nach Erreichen des Walzspaltes zurückgelegte Weg durch Integration der
Walzendrehzahl über der Zeit ermittelt wird, nach Patentanmeldung L 29872 I b /
7 a. Der Gegenstand der Hauptpatentanmeldung wird erfindungsgemäß dadurch verbessert,
daß die den Bremskommandozeitpunkt bestimmenden
Walzgutwege für
die Rechnung von der Eintrittsseite des Walzgerüstes betrachtet sowie auf diese
bezogen sind und daß die Integration der Walzendrehzahl auf digitalem Wege erfolgt.
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Im folgenden soll die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen näher
erläutert werden, von denen das erste in der Zeichnung als Blockschaltbild dargestellt
ist.
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Ein Walzgerüst enthält die Walzen 1 und 2, die von einem nicht dargestellten
Walzmotor angetrieben werden. Zwischen ihnen wird das Walzgut 3 hindurchgeführt.
Das Walzgerüst ist mit einem Walzdruckmeßfühler 4 verbunden, der auf ein Walzdruckmeßgerät
5 arbeitet. Bei erfolgtem Anstich, d. h., wenn die Walzen 1 und 2 das Walzgut gefaßt
haben, wird ein Walzdruck gemessen. Das Walzdruckmeßgerät 5 gibt in diesem Fall
ein Signal auf die elektronische Torschaltung 6, durch die dieses Tor geöffnet wird.
Dadurch wird der Weg von dem Impulsverstärker 7 zu dem-Zählwerk 8 freigegeben. In
dem Impulsverstärker 7 werden die Impulse eines Impulsgebers 9 verstärkt, der an
der Welle der Walze 1 oder des zugehörigen Antriebsmotors angebracht oder angekuppelt
ist. In diesem Beispiel ist angenommen, daß der Impulsgeber fotoelektrisch arbeitet.
Selbstverständlich können auch andere Impulsgeber verwendet werden. Bei der gewählten
Anordnung ist die Zahl der pro Sekunde auf das Zählwerk S auftreffenden Impulse
ein Maß für die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 1 und bei ordnungsgemäßem Walzbetrieb
auch der Walze 2. Da die elektronische Torschaltung 6 durch das Walzdruckmeßgerät
5 geschlossen wird, sobald der Walzdruck auf einen Minimalwert zurückgeht, ist die
Anzahl der im Zählwerk 8 gezählten Impulse proportional dem Integral der Umfangsgeschwindigkeit
der Walze über die Walzzeit. Der im Zählwerk 8 erhaltene Wert entspricht damit der
Walzgutlänge nach beendetem Stich, sofern man eine gegebenenfalls vorhandene Voreilung
des Walzgutes gegenüber den Walzen vernachlässigt oder durch einen entsprechenden
Faktor berücksichtigt. Vor Beginn eines neuen Stiches wird der gezählte Wert über
den Übertrager 1® dem Speicher 11 zugeführt, wobei eine Multiplikation mit einem
der Voreilung entsprechenden Wert erfolgen kann. Am Ausgang des Speichers 11 tritt
damit ein Analogwert der Walzgutlänge auf, der dem Vergleichsglied 12 bei dem folgenden
Stich zugeführt wird. Gleichzeitig wird diesem Vergleichsglied während des neuen
Stiches der jeweilig im Zählwerk S anstehende Wert, in diesem Fall auch nach Umwandlung
in eine Analoggröße sowie nach Multiplikation mit einem der Nacheilung des Walzgutes
gegenüber den Walzen entsprechenden Faktor (auf die Eintrittsseite des Walzgerüstes
bezogen), übermittelt.
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Auf das Vergleichsglied 12 wirkt ferner noch die Ausgangsgröße des
Multiplikators 13 ein, in dem die zu erwartende, auf die Eintrittsseite des Walzgerüstes
bezogene Bremsweglänge s berechnet wird. Die Bremsweglänge hängt gemäß der Beziehung
von der Walzgutgeschwindigkeit und dem Gesamtbremsmoment ab. Hierbei stellt bel
den elektrischen Verzögerungswert (elektrisches Bremsmoment) dar, der beispielsweise
von dem Ankerstrom des Gleichstromantriebes der Walzen herrührt (ein definiertes
Maschinenhauptfeld vorausgesetzt), und b", den durch die Walzarbeit bewirkten Verzögerungswert
(mechanisches Bremsmoment), Der Einfluß der Walzgutschwungmasse kann in den meisten
Fällen. bei den großen und konstanten Schwungmassen des Antriebes vernachlässigt
werden.
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Diese genannte Abhängigkeit läßt sich mit der Beziehung
annähern, wobei mit k ein Umrechnungsfaktor bezeichnet ist.
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Zur Ermittlung von v2 dient ein Tachometergenerator 14. Seine der
Walzmotordrehzahl proportionale Ausgangsspannung wird einem Rechenglied 15 zugeführt,
in dem der Ausdruck v2 gebildet wird. Der Walzdruck P wird in dem bereits beschriebenen
Walzdruckmeßgerät 5 erfaßt. Eine ihm proportionale Größe wird in dem Rechenglied
16 in den Ausdruck
umgeformt. Auch diese Größe wird dem Multiplikator 13 zugeführt. Aus seinen beiden
Eingangsgrößen wird unter Berücksichtigung der Proportionalitätsfaktoren die Länge
des Bremsweges s ermittelt, der bei der gerade herrschenden Walzgeschwindigkeit
und dem vorhandenen Walzdruck erforderlich ist. Bremsweglänge und jeweilige ausgewalzte
Länge des Walzgutes bei dem laufenden Stich (beides auf die Eintrittsseite des Gerüstes
bezogen) werden in dem Vergleichsglied 12 addiert und von der vorherigen Gesamtlänge
des Walzgutes abgezogen. Sobald die Differenz den Wert Null erreicht, spricht das
Bremsrelais 17 an und bewirkt die Vorgabe des als konstant angenommenen elektrischen
Bremsmomentes für die Antriebsmotoren der Walzen: Die Walzarbeit dieses Stiches
wird dann unter Mitausnutzung der in diesem Augenblick noch vorhandenen kinetischen
Energie zu Ende geführt, bis schließlich das Walzgut das Walzgerüst mit der gewünschten
geringen Geschwindigkeit verläßt. Selbstverständlich kann bei dieser Anordnung auch
der Bremsweg auf digitalem Wege ermittelt werden. Hierbei kann der Impulsgeber'
ebenfalls zur Ermittlung der Walzgeschwindigkeit herangezogen werden.
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Zur Vereinfachung der Darstellung war vorstehend ein konstantes elektrisches
Bremsmoment angenommen worden. Es ist jedoch auch ohne weiteres möglich, mittels
eines zusätzlichen Funktionsgebers oder eines Rechengerätes eine Drehzahlabhängigkeit
des elektrischen Bremsmomentes bzw. eine Abhängigkeit von Ankerstrom, Feldstrom
oder Hauptpolfluß der Walzmotoren zu berücksichtigen.
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Die Ermittlung der Walzgutlängen über die Walzmotordrehzahl setzt
nun voraus, daß die Streckung. vorher bekannt sein oder auf relativ aufwendigem
Wege errechnet werden müßte. Bei einem versuchsweise betriebenen Umkehrwalzwerk
war festgestellt worden, daß das austretende Walzgut gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit
der Walzen eine Voreilung von gleich oder kleiner als 1,1/o hatte und daß sich
die
Nacheilung des Walzgutes auf der Eintrittsseite gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit
der Walzen von Stich zu Stich zwischen 4 und 27,% änderte.
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Der vorgenannte Mangel der schwierigen Erfassung der Streckung soll
durch eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung gemindert werden. Es wird vorgeschlagen,
die Restwalzlänge durch direkte Längenmessung in Verbindung mit einer überlagerung
des dem Integral der Walzgutgeschwindigkeit proportionalen Wertes zu ermitteln.
Eine Ausführungsmöglichkeit dieses Erfindungsgedankens besteht darin, daß in bestimmten
Abständen von der Mitte des Walzgerüstes angeordnete lichtelektrische Anstoßschalter
als Maß für die im Schaltaugenblick des jeweiligen Anstoßschalters auf der Eintrittsseite
des Gerüstes noch vorhandene Restwalzlänge dienen. Die Anstoßschalter werden wirksam
nach erfolgtem Anstich und sprechen bei Durchgang des hinteren Walzgutendes an.
Sie könnten beispielsweise in Abständen von 1,5 zu 1,5 m von der Mitte des Walzgerüstes
aus in Rollgangsrichtung angeordnet sein. An Stelle der genannten lichtelektrischen
Anstoßschalter können an sich beliebige Schalter, insbesondere aber andere, berührungslos
arbeitende Schalter in Frage kommen, die auf kapazitiver oder induktiver Basis und
Schwingkreisverstimmung beruhen.
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Zur Errechnung der im Anschluß an das jeweilige Schalten eines Anstoßschalters
ausgewalzten Materiallänge dient der von diesem Schaltaugenblick an gebildete Integralwert
der Walzmotorendrehzahl, wobei eine dem Integralwert proportionale Größe nach Multiplikation
mit einem die Nacheilung des Walzgutes gegenüber den Walzen berücksichtigenden Faktor
von dem durch den zuletzt geschalteten Anstoßschalter vorgegebenen Festwert subtrahiert
wird. Dabei kann in Anlehnung an das erste Ausführungsbeispiel zur Bildung des Integralwertes
ein an der Walzmotorwelle angebauter Impulsgeber in Verbindung mit einem Zählwerk
vorgesehen sein. Immer dann, wenn ein Anstoßschalter geschaltet hat, werden über
geeignete Torschaltungen die der gespeicherten Impulszahl proportionale Größe gelöscht
und eine von Null erfolgende Speicherung der vom Schaltaugenblick an gezählten Impulse
freigegeben. Der sich durch die schwer erfaßbare Nacheilung des Walzgutes ergebende
Fehler wird somit zwar noch vorhanden sein, keinesfalls aber in prozentualer Abhängigkeit
von der Gesamtwalzgutlänge auftreten. Die Voreilung des Walzgutes auf der Austrittsseite
des Gerüstes ist ohnehin gering und kann entweder geschätzt oder vernachlässigt
werden.
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Der Arbeitsablauf wird also derart sein, daß zunächst die Gesamtlänge
des Walzgutes entweder vorgegeben oder beim vorangegangenen Stich aus der Walzendrehzahl
relativ genau ermittelt worden ist. Erfolgen nun die Reversierung und der neue Stich,
so wird zunächst die von der Eintrittsseite aus gerechnete ausgewalzte Länge durch
Drehzahlintegration unter Berücksichtigung der Nacheilung des Walzgutes gegenüber
den Walzen ermittelt. Passiert nun das hintere Ende des Walzgutes einen Anstoßschalter,
so wird der Wert der errechneten Restwalzgutlänge gegen den vom Anstoßschalter gemessenen
Festwert ausgetauscht und von diesem Festwert von Null an beginnende neue Integrationswerte
subtrahiert. Dies erfolgt so lange, bis der nächste Anstoßschalter bewirkt, daß
die Differenz aus vorherigem Festwert und Integrationswert sowie der Integrationswert
selbst gelöscht wird, und einen anderen Festwert in Verbindung mit einer erneuten
Integration vorgibt.
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Der Ablauf der Steuerung, bei dem die noch auszuwalzenden Materiallängen
mit Hilfe der durch die Anstoßschalter ermittelten festen Materiallängen und der
durch Integration ermittelten Zwischenwerte erfolgt, geht so lange vor sich, bis
die Restwalzlänge den durch Bremsmoment, Walzgeschwindigkeit und Nacheilung des
Walzgutes gegebenen Bremsweg erreicht hat.
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Falls die Anordnung und die Abstände der Anstoßschalter so gewählt
sind, daß nach erfolgtem Anstich und vor erfolgtem Bremskommando das hintere Walzgutendemindestens
einen Anstoßschalter passiert, kann auf die Festlegung bzw. Errechnung der Gesamtwalzgutlänge
vor dem Stich verzichtet werden. Das ist dann gegeben, wenn ein Anstoßschalter in
einer etwas geringeren Weglänge vom Walzgerüst angeordnet ist, als die Länge des
Walzgutes vor dem Stich beträgt.