DE3436991C2

DE3436991C2 -

Info

Publication number: DE3436991C2
Application number: DE3436991A
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Kobe Syogo Jp Kotera
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-10-15
Filing date: 1984-10-09
Publication date: 1991-04-25
Also published as: AU555422B2; KR890001366B1; BR8405150A; JPS6083711A; DE3436991A1; JPH0239326B2; AU3417584A; KR850004022A; US4616494A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Druckverteilung in einer kontinuierlichen Walzstraße gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und des nebengeordneten Anspruches 2.

Aus der DE 30 50 175 A1 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Druckverteilung in einer kontinuierlichen Walzstraße bekannt, bei dem aus einem Vergleich zwischen den an den Walzgerüsten gemessenen Walzdruckwerten mit einem vorgegebenen Druckverteilungsverhältnis Änderungswerte zur Korrektur der Walzspaltöffnungen der Walzgerüste berechnet und mit diesen Werten der Walzspaltöffnungen der Gerüste gesteuert werden.

In einem kontinuierlichen Walzwerk ist es im allgemeinen erforderlich, daß der Walzdruck eines Gerüstes innerhalb eines angemessenen Bereiches des Druckverteilungsquotien ten liegt, was abhängig ist von dem Grad der Betriebs stabilität, der Form und Qualität des Walzgutes usw., sowie den Leistungswerten der Maschine.

Aufgrund der begrenzten Genauigkeit von Walzmodellangaben, die den Konstruktionsberechnungen zugrunde liegen, oder wegen verschiedener Meßfehler und Walzunregelmäßigkeiten stimmen jedoch im tatsächlichen Walzbetrieb die den ein zelnen Gerüsten zugeordneten Walzdrücke, d. h. das Druck verteilungsverhältnis zwischen den Gerüsten, in den meisten Fällen nicht mit den entsprechenden berechneten Werten, d. h. mit einem vorgegebenen Wert des Druckverteilungsver hältnisses, überein.

Um diese Störungen auszuschalten, war es bisher üblich, daß eine Bedienungsperson des Walzwerkes den Walzvor gang überwachte und die entsprechende Maschine zu gege bener Zeit manuell steuerte, um durch das Wiederherstellen des korrekten Druckverteilungsverhältnisses bei fort laufendem Betrieb das Einhalten der Sollmaße des Walz gutes sicherzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Druckverteilung in einem kontinuierlichen Walzwerk sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, das eine korrigierende Regelung des Druckverteilungsverhältnisses zwischen den Gerüsten eines Walzwerkes mittels schnell durchzuführender, ein facher Rechenprozesse vorsieht, die Herstellung von Ausschuß verhindert, den Walzbetrieb stabilisiert und die geistigen und körperlichen Anforderungen an die Bedienungsperson vermindert.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 und im nebengeordneten Anspruch 2 gelöst.

Gemäß einem Verfahren zur Regelung der Druckverteilung und gemäß einer vorgeschlagenen Vorrichtung zur Durch führung dieses Verfahrens wird zuerst entschieden, ob das Druckverteilungsverhältnis zwischen einer Mehrzahl von Gerüsten, wobei das letzte Walzgerüst in diese Ent scheidung einbezogen wird, mit dem vorgegebenen Druck verteilungsverhältnis übereinstimmt. Wird eine Überein stimmung nicht festgestellt, so wird ein Regelvorgang durchgeführt. Wird dagegen Übereinstimmung festgestellt, wird eine ähnliche Beurteilung und Regelung für die stromabwärts angeordneten Gerüste unter Einbeziehung eines stromaufwärts angeordneten Gerüstes durchgeführt; auf diese Weise wird die Beurteilung und Regelung auf die stromaufwärts angeordneten Gerüste ausgedehnt.

Die einzige Figur zeigt in schematischer Darstellung eine Ausführungsform nach dem erfindungs gemäßen Verfahren zur Regelung der Druckverteilung in einer kontinuierlichen Walzstraße.

Nachfolgend werden die Druckänderungswerte an den einzelnen Gerüsten beschrieben. Werden Walzdruckwerte an den einzelnen Gerüsten korrigiert, so ändert sich der Grad der Querschnittsverminderung. Eine Blechstärken querschnittsverminderung ri an einem gegebenen Gerüst wird in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck, abhängig von der Blechstärke Hi auf der Eingangsseite und einer Blechstärke hi an der Ausgangsseite des Ge rüstes, ermittelt.

Es wird hier angenommen, daß zur Änderung des Wertes der Blechstärkenquerschnittsverminderung die Stellung einer Druckschraube verändert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Korrekturvorganges der Druckverteilung an drei stromabwärts angeordneten Gerüsten, einschließ lich des Endgerüstes, eines Walzwerkes mit beispiels weise bis zu sechs Gerüsten erläutert. Die Walzdrücke an den Gerüsten #4, #5 und #6 werden durch P4, P5 bzw. P6 dargestellt, während die Werte des vorgegebenen Druck verteilungsverhältnisse durch C4, C5 bzw. C6 dargestellt sind.

Weiter wird angenommen, daß die Blechstärke hi auf der Ausgangsseite des Endgerüstes mit einem Sollwert für die Walzgutstärke übereinstimmt. Die Druckänderungswerte für die einzelnen Gerüste, die durch die Korrektur der je weiligen Walzspaltgrößen erzielt werden, liegen inner halb solcher Grenzen, daß die Blechstärke H4 auf der Eingangsseite des Gerüstes #4 und die Blechstärke h6 auf der Ausgangsseite des Gerüstes #6 unverändert bleiben, und werden ausgedrückt durch

Hierbei ist Q_i ^H der Einfluß einer Änderung ΔHi in der Blechstärke auf der Eingangsseite, der auf den Walzdruck wert pi ausgeübt wurde, und Q_i ^h der Einfluß einer Änderung Δhi in der Blechstärke auf der Ausgangsseite, der auch auf den Walzdruckwert pi ausgeübt wurde.

In der folgenden Beschreibung wird zur Vereinfachung der Ausdruck Qi für Q_i ^h=-Q_i ^H verwendet. Und aus der Bedingung

können die unbekannten Variablen Δh4 und Δh5 gewählt werden. Als Voraussetzung für ein Verteilungsverhältnis, das nach der Druckänderung mit der Verteilungsrate über einstimmt, kann der folgende Ausdruck erhalten werden:

(P4+ΔP4) : (P5+ΔP5) : (P6+ΔP6)=C4 : C5 : C6 (4)

oder, bei Verwendung einer beliebigen Konstante k, können die folgenden Gleichungen ermittelt werden:

P4+(-Q4 · Δh4)=k · C4
P5+(Q5 · Δh4-Q5 · Δh5)=k · C5 (5)
P6+(Q6 · Δh5)=k · C6

Die Blechstärkenkorrekturwerte Δh4 und Δh5, die erforder lich sind, um die gemessenen Walzdruckwerte P4, P5 und P6 an den einzelnen Gerüsten auf einen vorgegebenen Wert Ci des Druckverteilungsverhältnisses zu korrigieren, können aus den Gleichungen (5) wie folgt abgeleitet werden:

Die Bestimmung der Umkehrdeterminanten der Gleichung (6) wird mit den folgenden Schritten durchgeführt. Wenn

dann wird die Umkehrdeterminante R2, die der Determinanten M2 entspricht, bestimmt durch

wobei Δ2=C6 Q5+C5 Q6 ist. Die Druckverteilungs regelung am stromabwärts angeordneten Gerüst geschieht also dadurch, daß ein Blechstärkenkorrekturwert Δh5 durch die Umkehrdeterminante R2 bestimmt wird. Durch Anwendung des errechneten Wertes der Umkehrdeterminanten R2 wird die der Determinanten M3 entsprechende Umkehr variante R3 wie folgt bestimmt:

Wird das Ergebnis der Gleichung (10) in die Gleichung (11) eingesetzt, erhält man folgende Gleichung:

Der Ausdruck (12) ist der gleiche wie der erste Term auf der rechten Seite der Gleichung (7); daraus geht her vor, daß die Umkehrdeterminante von zwei Zeilen und drei Spalten mit der Gleichung (11) bestimmt werden kann.

Die fortschreitende Bestimmung durch die Gleichung (11) kann auf ähnliche Weise für die Regelung der Druck verteilung der stromaufwärts angeordneten Gerüste an gewendet werden. Also

Der Beweis der Übereinstimmung des durch eine so errechnete Blechstärkenänderung korrigierten Walzdruckwertes P′i mit dem dafür vorgegebenen Wert wird erbracht durch:

Dementsprechend kann der Walzdruckwert auf jeden der Walzdruckwerte P′4, P′5, P′6 korrigiert werden, und die vorgegebenen Werte für das Druckverteilungsverhältnis werden C4, C5 und C6 und können so mit den Sollwerten in Übereinstimmung gebracht werden.

Weiter werden für die Druckverteilungsregelung der strom abwärts angeordneten Gerüste #3, #4, #5 und #6 die Blech stärkenänderungen auf der Ausgangsseite Δh3, Δh4, und Δh5 auf ähnliche Weise durch Errechnen der Blechstärkenänderungs werte aus dem Ergebnis der Gleichung (13) bestimmt.

Daraus ergibt sich, daß die Walzdruckwerte P′3, P′4, P′5 und P′6 nach Änderung so korrigiert, daß ihr Verteilungsverhältnis mit dem Sollwert für die Druckver teilungsquotienten C3, C4, C5, C6 übereinstimmen.

Ist eine größere Anzahl von Walzgerüsten vorhanden, können die Koeffizienten für die stromaufwärts angeordneten Gerüste mit Hilfe der Ergebnisse der Berechnungen für die stromabwärts angeordneten Gerüste über eine fortschreitende Bestimmung errechnet werden, und es ist dann nicht erforder lich, die Bestimmung einer Umkehrdeterminanten bis zu einer Determinanten hoher Dimension direkt vorzunehmen.

Diese Art der Regelung, wobei ausgehend von der stromab wärtigen Seite ein Gerüst nach dem anderen, wie oben beschrie ben, geregelt wird, ist sehr effektiv; außerdem wird an nachfolgender Stelle die Operation der Umkehrdeterminan ten vereinfacht. Bei der Druckverteilung zwischen den Ge rüsten tritt die Wirkung erst nach einer gewissen Zeit ein, nämlich während ein bestimmter Punkt auf einem Blech während des Walzvorganges von dem stromaufwärts angeordne ten ersten Gerüst, für das die Druckverteilung zu korri gieren ist, bis zum letzten der zu korrigierenden Gerüste bewegt worden ist.

Natürlich ist die Bewegungsgeschwindigkeit eines Walzgutes in einem Walzwerk an einem stromaufwärts angeordneten Gerüst geringer als an einem stromabwärts angeordneten Gerüst.

Die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Gerüsten sind jedoch normalerweise gleich groß. Dementsprechend ist die Zwischengerüstgeschwindigkeit zwischen stromab wärts angeordneten Gerüsten natürlich größer als an stromaufwärts angeordneten Gerüsten und die zur Durch führung der Druckverteilungskorrektur erforder liche Zeit kürzer.

Die Tatsache, daß die Druckverteilungsregelung an einem stromabwärts angeordneten Gerüst früher durchgeführt wird als an einem stromaufwärts angeordneten Gerüst, wirkt sich deshalb so günstig aus, weil die verschiedenen Probleme, die einen geregelten Arbeitsablauf des Blechdurchlaufes stören, in der Praxis meistens an den stromabwärts ange ordneten Gerüsten in Erscheinung treten und weil ein Einfluß, der die Form des Walzgutes wirklich nachteilig verändert, ein Druckausgleichszustand am ausgangsseitigen Gerüst ist.

Im nachfolgenden wird eine Ausführungsform der vorliegen den Erfindung mit Bezug auf die Figur beschrieben.

Die Figur stellt die stromabwärts angeordne ten Gerüste (#4, #5 und #6) in einem kontinuierlichen Walzwerk dar. Ein Blechmaterial 11 wird gewalzt, während es durch die Walzen 1-1′, 2-2′ und 3-3′ der Gerüste ge führt wird. Die Walzdruckwerte werden von den dafür vor gesehenen Detektoren 4, 5 und 6 festgestellt und einer Druckverteilungsregelvorrichtung 10 zugeführt.

Es wird davon ausgegangen, daß die Stärke h6 des Bleches auf der Ausgangsseite des Walzwerkes bereits auf die erforderliche Blechstärke gesteuert worden ist. Die Druckverteilungsregelvorrichtung 10 ermittelt zuerst in Übereinstimmung mit der Gleichung (10) und unter Ver wendung der Walzdruckwerte P5 und P6 der stromabwärts angeordneten Gerüste #5 und #6 einen Blechstärkenänderungs wert Δh5. Die Walzspaltstellungsänderungen ΔS5 und ΔS6, die erforderlich sind, um den Blechstärkenänderungswert Δh5 zu berücksichtigen, werden dann den Walzspaltstellungs- Steuervorrichtung 8 bzw. 9 zugeführt. Die Walzdruck werte P′5 und P′6 werden nach der Druckkorrektur mit den entsprechenden vorgegebenen Werten des vorgegebenen Druck verteilungsverhältnisses C5 : C6 in Übereinstimmung gebracht.

Danach werden die Blechstärkenänderungswerte Δh4 und Δh5 unter Verwendung der Walzdruckwerte P4, P5 und P6 an den stromabwärts angeordneten Gerüsten #4, #5 bzw. #6 durch die Gleichung (12) ermittelt, und die zur Berück sichtigung der Blechstärkenänderungswerte erforderlichen Walzspaltstellungsänderungen ΔS4, ΔS5 und ΔS6 der Walzspalte werden den Walzspaltstellungs-Steuervorrichtungen 7, 8 bzw. 9 zugeführt. Als Ergebnis dieser Operation können die Walzdruckwerte P′4, P′5 und P′6 nach der Druckkorrektur mit den vorgegebenen Werten des vorgegebenen Druckverteilungs verhältnisses C4 : C5 : C6 in Übereinstimmung gebracht werden.

Die Ermittlung eines Walzspaltänderungswertes für die Druckverteilungskorrektur kann aus dem Blechstärken änderungswert wie folgt geschehen:

wobei mi eine Walzfederkonstante an einem gegebenen Gerüst und qi die Plastizität-Härte eines Blechmaterials ist (es wird angenommen, daß die wahren Werte bereits bekannt sind).

Wird jedes Mal, wenn eine Blechstärkenänderung des Walz gutes an einem stromabwärts angeordneten Gerüst ankommt, ein Instruktionswert für die Walzspaltänderung abgegeben, entsteht keine Abweichung von den Sollwerten für das Walzgut. Die Druckverteilungsregelvorrichtung 10 regelt den Zeitpunkt solcher Änderungen in Übereinstimmung mit der Information über die Walzgutbewegungsgeschwindigkeit.

Obwohl hier eine Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs beispieles der Erfindung als Beispiel der Druckverteilungs regelung an den Gerüsten #5 und #6 und der Druck verteilungsregelung an den Gerüsten #4 bis #6 gegeben wurde, können selbstverständlich die gleichen oder ähnlichen Arbeitsvorgänge für eine größere Anzahl von Walzgerüsten durchgeführt werden, so daß das Druckver teilungsverhältnis aller Walzgerüste mit dem dafür vor gesehenen Sollwert in Übereinstimmung gebracht werden kann.

Wie aus der Beschreibung hervorgeht, kann gemäß der vor liegenden Erfindung ein Druckverteilungsverhältnis zwischen Walzgerüsten in sehr kurzer Zeit mit Hilfe vereinfachter Rechenprozesse und ohne Beeinträchtigung der Blechstärke des Walzgutes regelt und korrigiert werden, und es kann eine sehr frühzeitige Regelung an stromabwärts an geordneten Gerüsten durchgeführt werden, was für die Sta bilisierung der Blechbewegung oder die Walzgutform von großer Bedeutung ist. Außer der sicheren Einhaltung von genauen Maßen des Walzgutes und der Verhütung von un akzeptablen Walzgutformen sowie der Stabilisierung des Walzbetriebes ist eine maximale Ausnutzung der Leistungs werte des Walzwerkes möglich; die körperliche und geistige Belastung des Walzbedienungspersonals wird stark einge schränkt.

Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl in der Beschreibung die Walzbelastung entweder das erforderliche Walzdrehmoment oder die erforderliche elektrische Leistung bezeichnet, die Verteilung von Walzkräften und Reaktionswalzkräften zwischen Walzgerüsten auch wichtig ist; auch in diesen Fällen ist das erfindungsgemäße Verfahren und die Vor richtung zu seiner Durchführung anwendbar und erzielt die beschriebenen Ergebnisse.

Claims

1. Verfahren zur Regelung der Druckverteilung in einer kontinuierlichen Walzstraße, wobei aus einem Vergleich zwischen den an den Walzgerüsten gemesse nen Walzdruckwerten mit einem vorgegebenen Druck verteilungsverhältnis Änderungswerte für die Walz spaltöffnungen berechnet werden und die Korrektur der Walzspaltöffnungen in Übereinstimmung mit diesen Änderungswerten zur Durchführung der Druckvertei lungsregelung vorgenommen wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

- zunächst werden nur die Walzdruckwerte (P5, P6) an zwei stromabwärts angeordneten Walzgerüsten (#5, #6), wovon eines das letzte Walzgerüst (#6) ist, in der bekannten Weise zur Druckverteilungs regelung verwendet und sobald die Walzdruckwerte (P5, P6) an den beiden stromabwärts angeordneten Gerüsten (#5, #6) von der Druckverteilungsrege lung (10) mit den Werten des vorgegebenen Druck verteilungsverhältnisses in Übereinstimmung ge bracht wurden, werden
- danach die Walzdruckwerte (P4, P5, P6) an drei stromabwärts angeordneten Walzgerüsten (#4, #5, #6), wovon eines das letzte Walzgerüst (#6) ist, mit den Werten des vorgegebenen Druckverteilungs verhältnisses verglichen und, wenn Übereinstim mung nicht festgestellt wird, werden die Ände rungswerte für die Walzspaltöffnung für die drei stromabwärts angeordneten Gerüste (#4, #5, #6) errechnet und die Druckverteilungsregelung wird mit diesen Änderungswerten durchgeführt;
- schließlich wird die Korrektur des Druckvertei lungsverhältnisses in entsprechender Reihenfolge auf stromaufwärts angeordnete Gerüste der Walz straße ausgedehnt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
mit einer Mehrhzahl von Walzgerüsten eines konti nuierlichen Walzwerkes;
mit einem Walzdruckdetektor, der mit einer Walze eines Walzenpaares in jedem der genannten Gerüste verbunden ist, wobei zwischen den Walzen ein zu walzendes Material transportiert wird;
mit einer Walzspalt-Steuervorrichtung, die mit der anderen Walze jedes Walzgerüstes verbunden ist; und mit einer Druckverteilungsregelvorrichtung, mit der die Walzdruckdetektoren und die Walzspalt-Steuervor richtungen verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverteilungsregelvorrichtung (10)

- zunächst mit Hilfe der Walzdruckwerte (P5, P6) von zwei stromabwärts angeordneten Gerüsten (#5, #6) einschließlich des letzten Gerüstes (#6), und mit Hilfe eines vorgegebenen Druckvertei lungsverhältnisses für diese Gerüste (#5, #6) Änderungswerte für die Walzspaltöffnung errech net und diese an die Walzspalt-Steuervorrich tungen (8, 9) der beiden Gerüste (#5, #6) lie fert,
- danach mit Hilfe der Walzdruckwerte (P4, P5, P6) von drei stromabwärts angeordneten Gerüsten (#4, #5, #6), einschließlich des letzten Gerüstes (#6), und mit Hilfe eines vorgegebenen Druckver teilungsverhältnisses für diese Gerüste (#4, #5, #6) Änderungswerte für die Walzspaltöffnung er rechnet und diese an die Walzspalt-Steuervor richtungen (7, 8, 9) der drei Gerüste (#4, #5, #6) liefert, und
- schließlich den Bereich einer solchen Berechnung und Datenzuführung in entsprechender Reihenfolge auf stromaufwärts angeordnete Gerüste ausdehnt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckverteilungsre gelvorrichtung (10) die Korrektur der Walzspaltöff nung an einem stromabwärts angeordneten Gerüst (#5, #6) eines gegebenen, einander benachbarten Gerüst paares (#5, #6) zu einem Zeitpunkt veranlaßt, zu dem eine Querschnittsänderung des Bleches (11), die durch Korrektur der Walzspaltöffnung am stromauf wärts angeordneten Gerüst (#4) verursacht wurde, an dem stromabwärts angeordneten Gerüst (#5, #6) an kommt.