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EP0698428B1 - Einrichtung zur Erfassung des Walzspaltes zwischen zwei Arbeitswalzen eines Walzgerüstes - Google Patents

Einrichtung zur Erfassung des Walzspaltes zwischen zwei Arbeitswalzen eines Walzgerüstes Download PDF

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Publication number
EP0698428B1
EP0698428B1 EP95109639A EP95109639A EP0698428B1 EP 0698428 B1 EP0698428 B1 EP 0698428B1 EP 95109639 A EP95109639 A EP 95109639A EP 95109639 A EP95109639 A EP 95109639A EP 0698428 B1 EP0698428 B1 EP 0698428B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydraulic cylinders
roll
working
roller
distance
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95109639A
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English (en)
French (fr)
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EP0698428A1 (de
Inventor
Ansgar Dipl.-Ing. Grüss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0698428A1 publication Critical patent/EP0698428A1/de
Application granted granted Critical
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/10—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring roll-gap, e.g. pass indicators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B29/00—Counter-pressure devices acting on rolls to inhibit deflection of same under load, e.g. backing rolls ; Roll bending devices, e.g. hydraulic actuators acting on roll shaft ends

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting the Roll gap between two work rolls of a roll stand with a roll stand and a work roll bending device, where each of a total of four work roll chocks, which support the work rolls at their ends, over two each, on opposite sides of the hydraulic cylinders arranged directly on the respective work roll are adjustable relative to the roller stand.
  • the rolling stock thickness As a controlled variable of interest, cannot be measured in terms of control technology at the point of its creation, namely the roll gap, and therefore cannot be used for the direct correction of faults, such as eccentricities of the rolls can be used.
  • the invention has for its object a largely direct Detection of the roll gap between the work rolls to enable a roll stand, being a roll stand with a work roll bending device, as for example from "Handbook of Manufacturing Technology", Volume 2/1, Carl Hanser Verlag, 1983, page 453, picture 80 is.
  • the object is achieved in that position transmitters are installed in the hydraulic cylinders in the device of the type specified at the outset, and in that the position transmitters are followed by an evaluation device for determining the roll gap from the position values supplied by the position transmitters, the evaluation device being designed so that that it determines a common actual position value as a function of the position values s r and s l , the distance between the two hydraulic cylinders and the distance between the axis of the associated work roll and a line connecting the points of application of the hydraulic cylinders to the work roll chock .
  • Position sensors which are suitable for this measurement are disclosed in DE-A-1 602 195 or JP-A-61 199 506.
  • the roll stand shown in FIG. 1 consists of a roll stand 2, in which an upper and lower support roller 3 and 4 and two work rolls 5 and 6 are arranged.
  • the two Back-up rolls 3 and 4 are at their two ends via Morgoil bearings stored in backup roller chocks 7 and 8; the Both work rolls 5 and 6 are in corresponding work roll chocks 9 and 10 stored.
  • 1 shows that Roll stand 1 from its drive side, that is from the side, on which the rollers are driven so that only those on chocks 7 to 10 on this side can be seen.
  • the Back-up roll chocks 7 and 8 are in a window 11 of the roll stand 2 out.
  • a hydraulic adjusting device 13 is arranged between the upper crosshead 12 of the roller stand 2 and the chock 7 of the upper Back-up roller 3.
  • the chock 8 of the lower support roller 4 is via a wedge adjustment device 14 against the lower crosshead 15 of the roll stand 2 is supported.
  • each hydraulic cylinder 18 and 19 is a position transmitter 24 or 25 installed.
  • the axis 26 of the work roll 5 lies in the middle between the two hydraulic cylinders 18 and 19, the distance from each other designated x is.
  • the points of attack of the hydraulic cylinders 18 and 19 on the work roll chock 9 are designated 27 and 28.
  • FIG. 3 illustrates the geometric relationships on the work roll chock 9.
  • the distance r between the axis 26 of the work roll 5 and the connecting line 29 between the two points of attack 27 and 28 of the hydraulic cylinders 18 and 19 on the chock 9 is designated by r.
  • the position transmitter supplies a position value s l and the position transmitter 25 supplies a position value s r .
  • the block diagram in FIG. 4 shows a total of eight position transmitters 24, 25, 30, 31, 32, 33, 34 and 35, which are connected to an evaluation device 36.
  • the common position values s 01 to s 04 are calculated from the position values of two position transmitters and added to the values h A and h B for the roll gap.
  • the values h A and h B only have to take into account the comparatively small influences from the work roll back bend, the work roll eccentricity, the thermal work roll expansion and the elastic deformation of the work roll chocks.
  • the previously required additional calculations of the suspension of the back-up rolls and the eccentricity of the back-up rolls can be omitted.
  • the direct detection of the roll gap according to the invention enables a significantly more precise roll gap control to be implemented.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung des Walzspaltes zwischen zwei Arbeitswalzen eines Walzgerüsts mit einem Walzenständer und einer Arbeitswalzen-Biegevorrichtung, bei der jedes von insgesamt vier Arbeitswalzen-Einbaustücken, welche die Arbeitswalzen an ihren Enden lagern, über jeweils zwei, auf gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Arbeitswalze angeordnete Hydraulikzylinder unmittelbar gegenüber dem Walzenständer verstellbar sind.
Bei der Regelung der Walzgutdicke in einem Walzgerüst besteht die Schwierigkeit, daß die Walzgutdicke als interessierende Regelgröße nicht ohne weiteres regeltechnisch auswertbar am Ort ihrer Entstehung, nämlich dem Walzspalt, gemessen werden kann und daher nicht zur unmittelbaren Ausregelung von Störungen, wie z.B. Exzentrizitäten der Walzen, herangezogen werden kann. Nach dem sogenannten Gaugemeter-Prinzip kann jedoch die momentane Walzgutdicke ha im Bereich des Walzspaltes rechnerisch aus der Anstellposition s der Walzen, der Walzkraft FW und der Federkonstanten cG des Walzgerüstes zu ha+ΔR=s+FW/cG bestimmt werden, wobei ΔR die Störungen, also z.B. die Walzenexzentrizitäten, bezeichnet.
Aus BBC-Nachrichten, 1976, Heft 1, Seiten 38 - 44, ist es bekannt, den Abstand zwischen den Einbaustücken der Stützwalzen zu erfassen und als Hilfsregelgröße bei der Dickenregelung zu verwenden. Aus dem gemessenen Abstand zwischen den Stützwalzen-Einbaustücken kann jedoch der Walzspalt zwischen den Arbeitswalzen nicht unmittelbar bestimmt werden, weil zusätzlich die Einflüsse der Lageraufschwemmung der Stützwalzenzapfen in den Morgoil-Lagern und die Exzentrizitäten der Stützwalzen berücksichtigt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitgehend direkte Erfassung des Walzspaltes zwischen den Arbeitswalzen eines Walzgerüstes zu ermöglichen, wobei von einen Walzgerüst mit einer Arbeitswalzen-Biegevorrichtung ausgegangen wird, wie sie beispielsweise aus "Handbuch der Fertigungstechnik", Band 2/1, Carl Hanser Verlag, 1983, Seite 453, Bild 80, bekannt ist.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Einrichtung der eingangs angegebenen Art in den Hydraulikzylindern Postionsgeber eingebaut sind und daß den Positionsgebern eine Auswerteeinrichtung zur Bestimmung des Walzspaltes aus den von den Positionsgebern gelieferten Positionswerten nachgeordnet ist, wobei die Auswerteeinrichtung so ausgelegt ist, daß sie einen gemeinsamen Positions-Istwert in Abhängigkeit von den Positionswerten sr und sl, dem Abstand zwischen den beiden Hydraulikzylindern und dem Abstand zwischen der Achse der zugehörigen Arbeitswalze und einer Linie, die die Angriffspunkte der Hydraulikzylinder an dem Arbeitswalzen-Einbaustück verbindet, bestimmt. Positionsgeber, die für diese Messung in Frage kommen sind in der DE-A-1 602 195 oder der JP-A-61 199 506 offenbart.
Dabei bestimmt die Auswerteeinrichtung vorzugsweise aus den Positionswerten sr und sl der Positionsgeber in den jeweils beiden zur Verstellung eines Arbeitswalzen-Einbaustücks dienenden Hydraulikzylindern einen gemeinsamen Positions-Istwert so=½(sr+sl)-[(sr-sl)·r/x]·tan[½ arctan ((sr-sl/x)], wobei x den Abstand zwischen den beiden Hydraulikzylindern und r den Abstand zwischen der Achse der zugehörigen Arbeitswalze und einer Linie bezeichnet, die die Angriffspunkte der Hydraulikzylinder an dem Arbeitswalzen-Einbaustück verbindet.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigen
FIG 1
ein Walzgerüst mit einer Arbeitswalzen-Biegevorrichtung,
FIG 2
einen Ausschnitt aus der Arbeitswalzen-Biegevorrichtung mit zwei, an einem Arbeitswalzen-Einbaustück angreifenden Hydraulikzylindern,
FIG 3
eine schematische Darstellung der geometrischen Verhältnisse im Bereich der in FIG 2 gezeigten Arbeitswalzen-Biegevorrichtung und
FIG 4
ein schematisches Blockschaltbild mit Positionsgebern und einer Auswerteeinrichtung zur Walzspaltbestimmung.
Das in FIG 1 gezeigte Walzgerüst besteht aus einem Walzenständer 2, in dem eine obere und untere Stützwalze 3 bzw. 4 sowie zwei Arbeitswalzen 5 und 6 angeordnet sind. Die beiden Stützwalzen 3 und 4 sind an ihren beiden Enden über Morgoil-Lager in Stützwalzen-Einbaustücken 7 und 8 gelagert; die beiden Arbeitswalzen 5 und 6 sind in entsprechenden Arbeitswalzen-Einbaustücken 9 und 10 gelagert. FIG 1 zeigt das Walzgerüst 1 von seiner Antriebsseite, also von der Seite, auf der der Antrieb der Walzen erfolgt, so daß nur die auf dieser Seite liegenden Einbaustücke 7 bis 10 zu sehen sind. Auf der rückwärtigen Bedienseite des Walzgerüsts, auf der die einzelnen Walzen ausgewechselt werden können, sind entsprechende Einbaustücke in gleicher Anordnung vorhanden. Die Stützwalzen-Einbaustücke 7 und 8 sind in einem Fenster 11 des Walzenständers 2 geführt. Zwischen dem oberen Querhaupt 12 des Walzenständers 2 und dem Einbaustück 7 der oberen Stützwalze 3 ist eine hydraulische Anstellvorrichtung 13 angeordnet. Das Einbaustück 8 der unteren Stützwalze 4 ist über eine Keilverstelleinrichtung 14 gegen das untere Querhaupt 15 des Walzenständers 2 abgestützt.
In dem Fenster 11 des Walzenständers 2 befinden sich fest installierte Zylinderblöcke (Mae-West-Blöcke) 16 und 17, in denen Hydraulikzylinder 18 bis 21 zur positiven Arbeitswalzenbiegung eingebaut sind. Dabei greifen jeweils zwei Hydraulikzylinder, z.B. 18 und 19, auf gegenüberliegenden Seiten der Arbeitswalzen, hier der Arbeitswalze 5, an dem zugehörigen Arbeitswalzen-Einbaustück 9 an, wie dies in FIG 2 näher dargestellt ist. Zur Erzielung einer negativen Arbeitswalzenbiegung sind in den Stützwalzen-Einbaustücken 7 und 8 weitere Hydraulikzylinder 22 eingebaut, die ebenfalls gegen die Arbeitswalzen-Einbaustücke 9 und 10 wirken.
Zur Messung des Walzspaltes 23 zwischen den beiden Arbeitswalzen 5 und 6 sind in den Hydraulikzylindern 18 bis 21 in den Zylinderblöcken 16 und 17 hier nicht gezeigte Positionsgeber eingebaut. Durch den Einbau der Positionsgeber in den Hydraulikzylindern 18 bis 21 wird eine Beschädigung oder Verschmutzung der Positionsgeber während des Walzbetriebs verhindert.
FIG 2 zeigt das Arbeitswalzen-Einbaustück 9 mit der darin gelagerten Arbeitswalze 5 und den beiden Hydraulikzylindern 18 und 19 in den Zylinderblöcken 16 und 17. In jedem der beiden Hydraulikzylinder 18 und 19 ist jeweils ein Positionsgeber 24 bzw. 25 eingebaut. Die Achse 26 der Arbeitswalze 5 liegt in der Mitte zwischen den beiden Hydraulikzylindern 18 und 19, deren Abstand zueinander mit x bezeichnet ist. Die Angriffspunkte der Hydraulikzylinder 18 und 19 an dem Arbeitswalzen-Einbaustück 9 sind mit 27 und 28 bezeichnet.
FIG 3 verdeutlicht die geometrischen Verhältnisse an dem Arbeitswalzen-Einbaustück 9. Dabei ist mit r der Abstand zwischen der Achse 26 der Arbeitswalze 5 und der Verbindungslinie 29 zwischen den beiden Angriffspunkten 27 und 28 der Hydraulikzylinder 18 und 19 an dem Einbaustück 9 bezeichnet. Bei Schräglage des Einbaustücks 9 liefert der Positionsgeber einen Positionswert sl und der Positionsgeber 25 einen Positionswert sr. Aus den beiden Positionswerten sr und sl wird ein gemeinsamer Positionswert s0 berechnet, der bei waagrechter Lage des Einbaustücks 9 von beiden Positionsgebern 18 und 19 geliefert wird; dabei gilt so=½(sr+sl)-[(sr-sl)·r/x]·tan[½ arctan ((sr-sl)/x)].
Insgesamt werden vier solcher gemeinsamen Positionswerte s01, s02, s03 und s04 ermittelt, wobei für die obere Arbeitswalze 5 auf der Antriebsseite der Wert s01 und auf der Bedienseite der Wert s02 und für die untere Arbeitswalze 6 auf der Antriebsseite der Wert s03 und auf der Bedienseite der Wert s04 bestimmt wird. Unter der Annahme, daß bei geschlossenem Leerwalzspalt gilt s01=s02=s03=s04=0 ergibt sich der Walzspalt auf der Antriebsseite zu hA=s01+s03 und auf der Bedienseite hB=s02+s04 .
Das Blockschaltbild in FIG 4 zeigt die insgesamt acht Positionsgeber 24, 25, 30, 31, 32, 33, 34 und 35, die an einer Auswerteeinrichtung 36 angeschlossen sind. Innerhalb der Auswerteeinrichtung 36 werden aus den Positionswerten jeweils zweier Positionsgeber die gemeinsamen Positionswerte s01 bis s04 berechnet und zu den Werten hA und hB für den Walzspalt addiert. Um die tatsächliche Größe des Walzspaltes 23 zu erhalten, müssen in die Werte hA und hB nur noch die vergleichsweise geringen Einflüsse aus der Arbeitswalzenrückbiegung, der Arbeitswalzenexzentrizität, der thermischen Arbeitswalzendehnung und der elastischen Verformung der Arbeitswalzen-Einbaustücke eingerechnet werden. Demgegenüber können jedoch die bisher erforderlichen Zusatzberechnungen der Lageraufschwemmung der Stützwalzen und der Exzentrizität der Stützwalzen entfallen. Durch die erfindungsgemäße direkte Erfassung des Walzspaltes kann eine wesentlich exaktere Walzspaltregelung verwirklicht werden.

Claims (2)

  1. Einrichtung zur Erfassung des Walzspaltes (23) zwischen zwei Arbeitswalzen (5, 6) eines Walzgerüsts (1) mit einem Walzenständer (2) und einer Arbeitswalzen-Biegevorrichtung, bei der jedes von insgesamt vier Arbeitswalzen-Einbaustücken (9, 10), welche die Arbeitswalzen (5, 6) an ihren Enden lagern, über jeweils zwei, auf gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Arbeitswalzen (5, 6) angeordnete Hydraulikzylinder (18, 19, 20, 21) unmittelbar gegenüber dem Walzenständer (2) verstellbar sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in den Hydraulikzylindern (18, 19, 20, 21) Positionsgeber (24, 25, 30 bis 35) eingebaut sind und daß den Positionsgebern (24, 25, 30 bis 35) eine Auswerteeinrichtung (36) zur Bestimmung des Walzspaltes aus den von den Positionsgebern (24, 25, 30 bis 35) gelieferten Positionswerten (sl, sr) nachgeordnet ist, wobei die Auswerteeinrichtung (36) so ausgelegt ist, daß sie einen gemeinsamen Positions-Istwert in Abhängigkeit von den Positionswerten sr und sl, dem Abstand zwischen den beiden Hydraulikzylindern (18, 19) und dem Abstand zwischen der Achse (26) der zugehörigen Arbeitswalze (5) und einer Linie (29), die die Angriffspunkte (27, 28) der Hydraulikzylinder (18, 19) an dem Arbeitswalzen-Einbaustück (9) verbindet, bestimmt.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Auswerteeinrichtung (36) aus den Positionswerten sr und sl der Positionsgeber (24, 25) in den jeweils beiden zur Verstellung eines Arbeitswalzen-Einbaustücks, z.B. (9) dienenden Hydraulikzylindern (18, 19) einen gemeinsamen Positions-Istwert so=½(sr+sl)-[(sr-sl)·r/x]·tan[½ arctan ((sr-sl)/x)] bestimmt, wobei x den Abstand zwischen den beiden Hydraulikzylindern (18, 19) und r den Abstand zwischen der Achse (26) der zugehörigen Arbeitswalze (5) und einer Linie (29) bezeichnet, die die Angriffspunkte (27, 28) der Hydraulikzylinder (18, 19) an dem Arbeitswalzen-Einbaustück (9) verbindet.
EP95109639A 1994-07-08 1995-06-21 Einrichtung zur Erfassung des Walzspaltes zwischen zwei Arbeitswalzen eines Walzgerüstes Expired - Lifetime EP0698428B1 (de)

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