DE3801466A1 - Anstellvorrichtung fuer ein universalwalzgeruest, insbesondere fertiggeruest in einer universal-kompaktwalzgeruestgruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anstellvorrichtung für ein Uni­ versalwalzgerüst mit zwei hydraulischen Regelzylindern für mindestens eine Horizontalwalze, die meist die Oberwalze ist. Eine hydraulische Anstellung beider Horizontalwalzen ist zur Einhaltung der Walzachse empfehlenswert. Ferner ist als bekannt vorauszusetzen, daß hydraulisch geregelte Walzen mit einer elektromechanischen Grobanstellung kombiniert werden können, um den Regelhub in den Zylindern wegen der Kompres­ sibilität des Drucköls klein zu halten. Für den Schleppan­ trieb von Vertikalwalzen in Universalwalzgerüsten durch vorübergehendes Anpressen der Vertikalwalzen an die Stirn­ flächen der Horizontalwalzen, d.h. nicht für Regelzwecke, ist die Kombination von hydraulischen und elektromechani­ schen Anstellvorrichtungen ebenfalls bekannt (DE-AS 11 18 724). Die Erfindung behandelt das Einfahren von Universalwalzgerü­ sten, das nach dem Stande der Technik mit Hilfe von Probe­ stäben durchgeführt wird. Es ist zwar möglich, alle Anstell­ daten für die Stichpläne des zu walzenden Programms zu re­ produzieren, jedoch können diese von Stab zu Stab - bedingt durch Vorwalztoleranzen, Temperaturunterschiede und wech­ selnde Walzgutqualität - nicht berücksichtigt werden.

Es hat sich daher als notwendig erwiesen, das dem jeweiligen Stichplan entsprechende Kaliber eines Universalwalzgerüstes mittels eines Testlaufes mit einem oder mehreren Probestäben für den Fertigstich angenähert auf die während des jeweili­ gen Stiches wechselnden Parameter einzustellen bzw. die Kontrolle einer Kalibereinstellung durch einen Probestab durchzuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Weg zu wei­ sen, wie die Kalibereinstellung eines Universalwalzgerüstes, insbesondere als Fertiggerüst, ohne Testlauf und Probestab durchgeführt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Die erfindungsgemäße Kombination von elektromechanischen Grobanstellungen mit hydraulischen Fein­ einstellungen in Verbindung mit der meß- und regeltechni­ schen Ausstattung der erfindungsgemäßen Anstellvorrichtung macht es möglich, nach einer stichplanabhängigen elektrome­ chanischen Grobeinstellung der Vertikalwalzen und mindestens einer Horizontalwalze die zugeordneten hydraulischen Fein­ einstellungen weggeregelt in Abhängigkeit von profil- und walzgutabhängigen veränderlichen hydraulischen Drücken bzw. Walzkräften zu fahren. Die Positions-Sollwerte der hydrauli­ schen Feinanstellung werden in Abhängigkeit von der Gerüst­ steifigkeit bzw. den Gerüst-Auffederungskennlinien und den gemessenen Walzkräften korrigiert. Die Position der hydrau­ lischen Feineinstellung wird mittels Positions-Weggebern erfaßt und hydraulisch auf neue Sollwerte geregelt. Es wird nicht nur das Problem der schnellen Kalibereinstellung eines Universalgerüstes ohne Testlauf mittel Probestab gelöst, sondern es wird darüber hinaus erreicht, daß die bisher mittels Probestab nur annähernd richtige Kalibereinstellung automatisch von Stab zu Stab verbessert wird. Auch werden die während des Walzen eines Stabes bisher nur pauschal erfaßten Walzkraftänderungen gezielt erfaßt und der Walz­ spalt kontinuierlich während des Stabdurchlaufes ausgere­ gelt, womit alle Nachteile eines ungeregelten Gerüstes ent­ fallen.

Wenn die Erfindung an bei dem oder den Vorgerüsten einer Universal-Trägerstraße vorteilhaft anwendbar ist, ist sie vornehmlich für Fertiggerüste gedacht, und zwar zur repro­ duzierbaren, walzprogramm-abhängigen Kalibereinstellung nach dem Öffnen eines Fertigkalibers zum wirkungslosen Durchgang von Vorprofilen in einer Universal-Trägerstraße mit unmit­ telbar hinter einer Umkehr-Gerüstgruppe angeordnetem Fertig­ gerüst nach der DE-PS 25 34 647, in der dieses Problem als nicht ohne weiteres mit der modernen Regeltechnik lösbar angesprochen wurde. Indem diese Lösung gemäß der Erfindung gefunden wurde, erübrigt sich das seitliche Herausfahren des Universal-Fertiggerüstes mit unveränderter Kalibereinstel­ lung sowie das Zurückfahren in die Walzlinie mit der Folge, daß der Walzprozeß durch das Hin- und Herfahren bzw. Heben und Senken zeitlich nicht belastet wird, da lediglich die Walzen für die Vorstiche zu öffnen sind und für den Fertig­ stich reproduzierbar eingestellt werden (Patentansprüche 2 und 3).

Zur Kalibereinstellung eines Universalwalzgerüstes mittels einer Anstellvorrichtung mit Regeleinrichtung gemäß der Erfindung dient zweckmäßig das im Patentanspruch 4 angegebe­ ne Arbeitsverfahren. Hiernach wird - mit anderen Worten - wie folgt vorgegangen:

Bei Inbetriebnahme der Regelung und später in regelmäßigen Abständen zur Wartung der Regelung werden die Walzen mit der elektromechanischen Grobanstellung im Walzgerüst auf Walz­ spalt Null (roll kissing) oder mit Eichstücken auf einen definierten Walzspalt gefahren. Mittels der hydraulischen Feinanstellungen werden durch Druckerhöhungen in den An­ stellzylindern die im horizontalen sowie vertikalen Kräfte­ verlauf liegenden Gerüst- und Anstellteile mit einem Druck unter Druckspannung gesetzt, der einer mittleren theoretisch zu erwartenden Walzkraft stichplanmäßig entspricht.

Der Einstellwert der elektromechanischen Grobanstellungen ist durch Weggeber reproduzierbar. Dieser Eichvorgang wird bei mehreren unterschiedlichen Drücken in den Feinanstellzy­ lindern wiederholt. Die sich daraus ergebenden unterschied­ lichen Positionswerte der Feineinstellungen ergeben die (horizontale und vertikale) Gerüst-Auffederungskennlinien, die elektronisch gespeichert werden. Die Positions-Sollwerte für die elektromechanischen Grobanstellungen werden entspre­ chend den jeweiligen Stichplänen für jeden Stichplan geson­ dert gespeichert. Die hydraulischen Drücke in den Anstellzy­ lindern der Feinanstellungen sind durch Druck- oder Walz­ kraftgeber reproduzierbar und werden entsprechend der voran­ gegangenen Eichung als Null-Wert gespeichert.

Während des Walzens werden die walzkraftabhängigen Druckab­ weichungen vom Null-Wert in den hydraulischen Feinanstellun­ gen gemessen, und in Abhängigkeit von der zugeordneten Ge­ rüst-Kennlinie werden die Sollwerte für die Positionsrege­ lung der hydraulischen Feinanstellungen korrigiert, um pro­ fil- oder walzgutabhängige Änderungen der Gerüst-Auffederung zu kompensieren. Eine walzkraftabhängige hydraulische Wegre­ gelung für jede Walze sorgt dafür, daß die gewünschte und reproduzierbare Walzeneinstellung unabhängig von Walzkraft­ änderungen beibehalten wird.

Bei Programmwechsel oder nach Einbau neuer Walzen werden die Anstell-Sollwerte der elektromechanischen Grobanstellungen entsprechend dem durchgeführten Walzenabschliff korrigiert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs­ gegenstandes schematisch dargestellt, und zwar zeigen

Fig. 1 eine Universal-Trägerstraße zur Verdeutlichung der Anwendung einer Anstellvorrichtung gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 die Walzen eines Universal-Walzgerüstes mit Teilen der Anstellvorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Universal-Trägerstraße besteht aus den beiden Universal-Walzgerüsten R und F sowie einem zwischen diesen Gerüsten angeordneten Stauchgerüst E. Die drei Walzgerüste sind in dichter Aufeinanderfolge angeordnet und bilden eine sogenannte Universal-Kompaktwalzgerüstgrup­ pe, die reversierend betrieben wird, wie durch den Doppel­ pfeil T angedeutet. Die Träger werden in dem Universalgerüst R und dem Stauchgerüst E aus einem Vorprofil in mehreren Reversierstichen ausgewalzt, bis in dem Universal-Fertig­ walzgerüst F als letztem Stich der Fertigstich ausgeführt wird. Bis zum Fertigstich ist das von den Walzen 1 bis 4 gebildete Fertigkaliber des Fertiggerüstes F zum wirkungslo­ sen Durchgang von Vorprofilen geöffnet. Die Anstellvorrich­ tung gemäß der Erfindung nach Fig. 2 ermöglicht es, die Walzen schnell auf das gewünschte Fertigkaliber einzustel­ len, ohne daß die Notwendigkeit besteht, die Einstelldaten für das Fertigkaliber mittels eines Testlaufes mit einem oder mehreren Probestäben zu ermitteln.

In der schematischen Darstellung nach Fig. 2 erkennt man die beiden Horizontalwalzen 1 und 2 sowie die Vertikalwalzen 3 und 4 des Universal-Fertigwalzgerüstes F in Fig. 1. Die Walzenständer zur Aufnahme der von den Walzen ausgeübten Walzkräfte sind nicht dargestellt. Im Ausführungsbeispiel sind sowohl der oberen Horizontalwalze 1 als auch der Unter­ walze 2 je eine elektromechanische Grobanstellung 8 bzw. 9 zugeordnet, die durch Doppelpfeile symbolhaft angedeutet sind und in ihrer konstruktiven Ausbildung Stand der Technik sind. Dies trifft auch für die elektromechanischen Groban­ stellungen 10 und 11 für die Vertikalwalzen 3 und 4 zu. Die jeweilige Position der Horizontalwalzen 1, 2 wird durch Weggeber 12 bzw. 13 überwacht, die durch Skalen angedeutet sind. Die Position der Vertikalwalzen 3, 4 ist in gleicher Weise durch Weggeber 14 bzw. 15 überwacht.

Der oberen Horizontalwalze 1 sind zwei hydraulische Regelzy­ linder bzw. Feinanstellungen 16 und 17 mit Kolben 18 und 19 zugeordnet. Ebenso sind den Vertikalwalzen 3, 4 hydraulische Feinanstellungen 20 bzw. 21 mit Kolben 22 bzw. 23 zugeord­ net. Die Position der Kolben relativ zu den Zylindern ist durch jeweils zwei Weggeber pro Zylinder überwacht, und zwar dienen die Weggeber 24, 25 zur Überwachung der Feinanstel­ lungen 16, 17, wohingegen die Weggeber 26, 27 die Feinan­ stellungen 20 bzw. 21 überwachen.

Die von den Horizontalwalzen 1, 2 auf das Walzprofil 32 ausgeübte Walzkraft wird durch Walzkraftgeber bzw. Druckmeß­ dosen 28 und 29 gemessen. Die von den Vertikalwalzen 3, 4 ausgeübten Walzkräfte werden über Druckgeber 30 und 31 er­ mittelt.

Wie nicht näher dargestellt ist, sind alle Positions-, Druck- und Walzkraft-Istwerte, die von den Gebern 12 bis 15 und 24 bis 31 geliefert werden, in einer elektronischen Regeleinrichtung speicherbar und reproduzierbar. Darüberhin­ aus sind die hydraulischen Feinanstellungen 16, 17, 20 und 21 weggeregelt, d.h. das Fertigwalzgerüst nach Fig. 1 ist sowohl für die Horizontalwalzen als auch für die Vertikal­ walzen regeltechnisch mit einer automatischen Walzspaltrege­ lung verbunden.

Die Anstellvorrichtung mit der nicht dargestellten elektro­ nischen Regeleinrichtung wird nach folgendem Arbeitsverfah­ ren betrieben:

In Zeitabständen ist ein Eichvorgang auszuführen, insbeson­ dere nachdem Walzen geschliffen worden sind. Hierzu werden alle Walzen auf Null-Kaliber aufeinandergefahren, indem die elektromechanischen Grobanstellungen 8 bis 11 betätigt wer­ den. Anschließend werden in den hydraulischen Feinanstellun­ gen 16, 17 verschiedene stichplanmäßig zu erwartende mittle­ re hydraulische Drücke eingestellt, wodurch die nicht darge­ stellten Walzenständer unter Zugspannung gelangen und auffe­ dern bzw. sich dehnen. Die den eingestellten verschiedenen hydraulischen Drücken adäquaten Verformungen werden durch die Weggeber 24, 25 der Feinanstellungen 16, 17 ermittelt, wobei die dazugehörigen Drücke bzw. Kräfte von den Druckmeß­ dosen 28, 29 registriert werden. Alle gespeicherten hydrau­ lischen Drücke bzw. vertikalen Kräfte und die sich daraus ergebenden unterschiedlichen Positionswerte der Feinanstel­ lungen 16, 17 aus druckabhängigen Verformungen ergeben die Gerüst-Auffederungskennlinie für den vertikalen Kräftever­ lauf, die in der elektronischen Regeleinrichtung reprodu­ zierbar gespeichert ist. Ebenso wird die Gerüst-Auffeder­ ungskennlinie für den horizontalen Kräfteverlauf ermittelt, indem die hydraulischen Drücke in den Feinanstellungen 20, 21 für die Vertikalwalzen 3, 4 auf verschiedene stichplan­ mäßig zu erwartende mittleren Werte eingestellt werden, wodurch die Vertikalwalzen zunehmend gegen die Stirnflächen der Horizontalwalzen 1, 2 gedrückt werden. Entsprechend werden die nicht dargestellten Walzenständerrahmen zur Auf­ nahme der von den Vertikalwalzen ausgeübten Kräfte zunehmend gedehnt. Diese druckabhängigen Verformungen werden durch die Weggeber 26, 27 angezeigt und ergeben zusammen mit den ver­ schiedenen Werten aus den Druckgebern 30, 31 die Gerüst-Auf­ federungskennlinie für den horizontalen Kräfteverlauf, die ebenfalls reproduzierbar gespeichert ist. Anschließend wer­ den alle sich unter den Eich-Bedingungen einstellenden Posi­ tions- und Druckwerte regeltechnisch genullt, d.h. in der elektronischen Regeleinrichtung auf Null-Werte eingestellt.

Nach Beendigung dieser Eichvorgänge wird das Kaliber des Universal-Fertiggerüstes F geöffnet, indem alle Walzen 1 bis 4 durch Betätigen der elektromechanischen Grobanstellungen 8 bis 11 weit zurückgefahren werden. Die hydraulischen Drücke in den Feinanstellungen 16, 17 und 20, 21 sind dabei zurück­ genommen. Alle sich ändernden Werte aus den Positions-und Druckgebern gehen als Istwerte in die elektronische Regel­ einrichtung ein.

Zur Vorbereitung eines Walzprogrammes gehört es, daß nach der Eichung stichplanabhängige Positions-Sollwerte für die elektromechanischen -Grobanstellungen sowie stichplanmäßige hydraulische Drücke und Wege reproduzierbar in die Regelein­ richtung eingegeben werden.

Zum Walzen wird ein Vorprofil in den beiden Gerüsten R und E der Universal-Kompaktwalzgerüstgruppe nach Fig. 1 im Rever­ sierbetrieb ausgewalzt, wobei das Fertigkaliber im Fertigge­ rüst F zum wirkungslosen Durchgang von Walzgut weit geöffnet ist. Wenn der Fertigstich ausgeführt werden soll, werden die für die stichplanmäßige Walzeneinstellung relevanten Daten von der elektronischen Regeleinrichtung reproduziert bzw. abgerufen, so daß die Walzen 1 bis 4 elektromechanisch und hydraulisch auf das gewünschte Fertigkaliber zugestellt wer­ den. Nach dem Anstich des Walzgutes stimmen die voreinge­ stellten Sollwerte mit den sich einstellenden Istwerten soweit überein, daß ein toleranzhaltiges Fertigprodukt umso­ mehr zu erwarten ist, je genauer die stichplanmäßigen Soll­ werte vorgegeben werden konnten. Die erfindungsgemäße An­ stellvorrichtung berücksichtigt jedoch auch Vorwalztoleran­ zen, Temperaturunterschiede und wechselnde Walzgutqualität, indem während des Fertigstiches Abweichungen von den Null­ Werten der hydraulischen Drücke gemessen, in der Regelein­ richtung die entsprechende Änderung der Gerüst-Auffederung der aufgrund gespeicherten Gerüst-Auffederungskennlinien ermittelt und die geänderte Gerüst-Auffederung zur Korrektur des Positions-Nullwertes der hydraulischen Feinanstellungen 16, 17 bzw. 20, 21 verwendet wird. Mit diesem korrigierten Sollwert wird durch eine hydraulische Wegregelung für die Walzen 1, 3 und 4 die gewünschte reproduzierbare Walzenein­ stellung unabhängig von Walzkraftänderungen beibehalten.

Wenn nach dem letzten wirkungslosen Durchgang des Walzgutes durch das Universal-Fertigwalzgerüst F das Fertigkaliber schnell eingestellt werden muß, um den Fertigstich auszufüh­ ren, wird eine unter Umständen beträchtliche Zeit benötigt, bis die elektromechanischen Grobanstellungen, die üblicher­ weise aus Gewindespindeln und Muttern bestehen, ihren Weg gefahren haben. Es kann daher Vorsorge getroffen werden dafür, daß die elektromechanischen Grobanstellungen zum Schließen des zuvor geöffneten Fertigkalibers sukzessive schon während des Reversierstiches in der Umkehrwalzgerüst­ gruppe R, E betätigt werden.

Die erfindungsgemäße Anstellvorrichtung kann auch in Univer­ sal-Walzgerüsten verwendet werden, die nicht den Fertigstich ausführen. Da vorgegebene Stichpläne genauer realisiert werden, kann die Anzahl der erforderlichen Stiche reduziert und die Produktion erhöht werden.

Claims (4)

1. Anstellvorrichtung für ein Universalwalzgerüst mit zwei hydraulischen Regelzylindern für mindestens eine Horizon­ talwalze,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens die eine Horizontalwalze (1) und die bei­ den Vertikalwalzen (3, 4) mit einer hydraulischen Feinan­ stellung (16, 17, 20, 21) und alle mit einer hydrauli­ schen Feinanstellung versehenen Walzen (1, 3, 4) mit einer von der Feinanstellung unabhängig zu betätigenden elektromechanischen Grobanstellung (8 bis 11) versehen sind,
daß die elektromechanischen Grobanstellungen sowie die hydraulischen Feinanstellungen durch Weggeber (12 bis 15; 24 bis 27) positionsüberwacht und die Feinanstellungen zusätzlich durch Druck- oder Walzkraftgeber (28 bis 31) überwacht sind,
daß die hydraulischen Feinanstellungen für das Anstellen und Öffnen der Walzen unter Druck ausgelegt sind,
daß alle Positions-, Druck- und/oder Walzkraft-Istwerte in einer elektronischen Regeleinrichtung speicherbar und reproduzierbar sind, und
daß die hydraulischen Feinanstellungen (16, 17, 20, 21) weggeregelt sind.

2. Anstellvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anwendung bei einem unmittelbar hinter einer Univer­ sal-Kompaktgerüstgruppe (R, E) angeordneten Universal- Fertiggerüst (F) um das Fertigkaliber zum wirkungslosen Durchgang von Vorprofilen mittels der elektromechanischen Grobanstellungen (8 bis 11) weit und schnell zu öffnen und das Fertigkaliber für den Fertigstich wieder einzu­ stellen.

3. Anstellvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromechanischen Grobanstellungen (8 bis 11) zum Schließen des zuvor geöffneten Fertigkalibers sukzes­ sive schon während der Reversierstiche in der Umkehr-Ge­ rüstgruppe (R, E) betätigbar sind.

4. Arbeitsverfahren zum Betrieb einer Anstellvorrichtung mit Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• a) in einem in Zeitabständen zu wiederholenden Eichvor­ gang mit auf Null-Kaliber aufeinandergefahrenen Walzen werden unter Einstellung verschiedener stichplanmäßig zu erwartender mittlerer hydraulischer Drücke und aus den sich daraus ergebenden unterschiedlichen Positi­ onswerten der Feineinstellungen aus druckabhängigen Verformungen Gerüst-Auffederungskennlinien sowohl für den horizontalen als auch den vertikalen Kräfteverlauf ermittelt und elektronisch gespeichert, wobei alle sich unter den Eich-Bedingungen einstellenden Positi­ ons- und Druckwerte regeltechnisch genullt werden,
• b) nach der Eichung werden stichplanabhängige Positions- Sollwerte für die elektromechanischen Grobanstellungen und stichplanmäßige hydraulische Drücke und Wege re­ produzierbar gespeichert,
• c) vor jedem Anstich des Walzgutes werden die für die stichplanmäßige Walzeneinstellung relevanten Daten reproduziert, d.h. die Walzen elektromechanisch und hydraulisch auf das gewünschte Kaliber zugestellt,
• d) während des Walzens werden Abweichungen von den Null- Werten der hydraulischen Drücke gemessen, in der Re­ geleinrichtung die entsprechende Änderung der Gerüst- Auffederung aufgrund der gespeicherten Gerüst-Auffe­ derungskennlinien ermittelt und die geänderte Gerüst- Auffederung zur Korrektur des Positions-Nullwertes der hydraulischen Feineinstellungen verwendet, wonach dieser Wert als Sollwert durch hydraulische Wegrege­ lung konstant gehalten wird.