DE1427892A1 - Steuer- und Regeleinrichtung fuer Walzwerk - Google Patents

Description

Anmelder: General Electric Company, Schenectady, New York, USA

Steuer- und Regeleinrichtung für Walzwerk

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Steuern von Walzvorgängen, insbesondere betrifft die Erfindung die automatische Steuerung eines Warmwalzwerks mit Hilfe einer elektronischen Rechenanlage. Die Rechenanlage steuert dabei nicht nur entsprechend einem gespeicherten Arbeitsprogramm, sondern ist auch so ausgebildet, daß sie Eingangsdaten und äußere Steuerdaten zum Zwecke einer Kombination damit erhält und regelmäßige Überwachungen der Ergebnisse der Daten ihres eigenen Arbeitsprogramms durchführt, um eine weitere Kombination damit und eine darauffolgende Korrektur des gespeicherten Programms entsprechend dem neuesten Stand durchzuführen.

Ein Merkmal der Erfindung ist in der Überwachung und in der Ansammlung von Daten zu sehen, welche von einem Arbeitszyklus bestimmt werden, um die Steuerdaten für einen folgenden. Arbeitszyklus abzuwandeln. Diese Berücksichtigung des neuesten Stands erfolgt durch eine automatische Neuberechnung gewisser kritischer Eingangsdaten, welche für eine gewünschte Arbeitsweise und eine dementsprechende Steuerungseinstellung für ein Walzwerk von Interesse sind.

Ein anderes Merkmal der Erfindung ist in der automatischen Überprüfung der Betriebsweise eines Walzwerks zu sehen, wobei ein Vergleich berechneter Daten und festgestellter Betriebsdaten entlang eines Teils des Arbeitszyklus und bei Nichtübereinstimmung dieser Daten eine korrigierende Beeinflussung der

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Steuerfunktion erfolgt.

Obwohl industrielle Verfahren zur Metallbearbeitung seit langem bekannt sind, bestehen beim Walzen von Stahl trotz der in den letzten Jahren erzielten wesentlichen Fortochritte noch beträchtliche praktische Schwierigkeiten. Ein großer Teil der Bemühungen der modernen Stahlindustrie betrifft nicht die Metallurgie oder die Herstellung von Stahl aus dessen Rohstoffen, sondern die Reduzierung der Größe eines Stahlkörpers auf vorherbestimmte Abemssungen. Während der letzten Jahre erfolgten schon zahlreiche Verfeinerungen bei der Herstellung von Platinen, Schienen, Stangen, Platten und sonstigem Profilmaterial. Die Produktion erfolgte jedoch fast ausschließlich durch manuelle Steuerung, wobei die Fähigkeiten des die Steuereinrichtungen bedienenden Operateurs von großer Bedeutung sind. Mit der Entwicklung von Mehrfachgerüsten, insbesondere bei der Produktion von Stahlplatten, Blech oder Bandmaterial, wurden gewisse halbautomatische Einrichtungen von Zeit zu Zeit vorgeschlagen oder entwickelt, um die Genauigkeit des Verfahrens und die Qualität der Produkte zu erhöhen. Trotzdem war in der Praxis bisher das Walzen von Stahl fast ausschließlich nur mit Hilfe von die Steuereinrichtungen bedienenden Arbeitskräften möglich. .

Zunächst könnten die Aufgaben eines Operateurs eines Walzwerks als verhältnismäßig einfach angesehen werden. Seine Aufgabe bestand früher lediglich darin, zwei Walzen so einzustellen, daß ein duktiles Metall vorherbestimmter Breite und Dicke erhalten wird, das sich von dem den Walzen zugeführten Walzgut in gewünschter Weise unterscheidet. Praktische Erfahrungen und Versuche haben jedoch zusammen mit anderen Fortschritten in metallurgischer Hinsicht gezeigt, daß die Qualität des Fertigprodukts nicht nur von der Verformung des Metalls zur Änderung dessen Querschnitt abhängt. Deshalb traten an den Operateur eines Walzwerks weitere Aufgaben heran, welche beispielsweise die Walzgeschwindigkeit, die Walζtemperatur, die Zwischengerüstspannung, die Verzunderung, die Walzenabnutzung und viele andere Umstände betreffen, die bei dem Fertigprodukt von Bedeutung sein können.

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Danach mußte jeder Operateur entsprechend seiner Aufgabe möglichst viel Erfahrung sammeln, deren Anwendung jedoch hauptsächlich von seiner Handfertigkeit und einer genauen Beobachung vorangehender und laufender Walzvorgänge abhing.

Durch die Weiterentwicklung und die ständig steigenden Anforderungen wurden gewisse halbautomatische Steuereinrichtungen eingeführt, um den Operateur zu entlasten. Zum Beispiel fanden automatische Dickenmessgeräte (vgl. Britische Patentschrift 713 105) zusammen mit Steuereinrichtungen zur Vermeidung von Verwerfungen, Welligkeiten oder sonstigen Unregelmäßigkeiten zwischen den Gerüsten eines Walzwerks Verwendung. Diese Verbesserungen erleichterten die Arbeiten des Operateurs in Bezug auf das Auffinden der geeigneten Walzbedingungen. Aber bis jetzt war es immer noch erforderlich, daß der Operateur zahlreiche Aufgaben zu lösen hat, die mitunter seine Fähigkeiten und Möglichkeiten, beispielsweise unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Zeitspanne bei einer wirtschaftlichen Produktion, wesentlich überschreiten.

Beispielsweise muß bei einem Warmwalzwerk mit 6 Mehrfachwalzgerüsten der Operateur vor dem Beginn des Walzvorgangs folgendes tun:

(a) Die Enddicke feststellen;

(b) die Endbreite feststellen;

(c) die Endtemperatur feststellen ;

(d) die Art des Stahls kennen;

(e) die Eintrittstemperatur kennen;

(f) die Eigenschaften des Walzguts kennen;

(g) die Eigenschaften des Walzgerüsts kennen, zum Beispiel welche Walzen eine Abnutzung oder dergleichen erleiden ;

(h) die Zugeigenschaften für das Walzwerk unter den Bedingungen unter (g); und

(i) die zur Herstellung der gewünschten Endtemperatur geeignete Walzgeschwindigkeit kennen.

Unter Beachtung der obigen Faktoren mußte der Operateur ebenso die Walzwerkeinstellung mindestens hinsichtlich folgender Punkte ermitteln:

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(1) Geschwindigkeiten für sechs Walzgerüste (jede kann anders sein);

(2) Äbdreh-Einstellungen (Walzenöffnungen) für sechs Walzwerke (jede kann anders sein);

(3) Seitenführungs-Einstellungen für sieben Lagen entlang der Walzstraße; und

(4) anfängliche Einstellung der Röntgen-Dickenmesseinrichtung.

Während des Walzvorgangs muß der Operateur ferner gewisse Arbeiten durchführen, welche für die erfolgreiche Herstellung des betreffenden Walzguts erforderlich sind, zum Beispiel:

(I) Steuerung der Geschwindigkeit jedes Walzgerüsts, oder

deren Vorbereitung;
(II) ständige Beobachtung der Umführungs-(Looper-)Höhen, sowie Vorbereitungen zum Eingreifen;

(III) kontinuierliche Beobachtung der Ausgangsmeßgrößen des Walzwerks, sowie Vorbereitung von gegebenenfalls erforderlichen Korrekturen;
(IV) ständige Beobachtung und Vorbereitung einer Korrektur

der Reduziereinstellungen;
(V) Aufzeichnungs-Operationen hinsichtlich (1) bis (4),

um die Walzwerk-Einstellung zu verbessern; (VI) Höheneinstellung der Walzgerüste; und (VII) Berücksichtigung möglicher Ausnahmezustände.

Bei Berücksichtigung all der oben erwähnten Pflichten und Verantwortlichkeiten, müßten an den Operateur praktisch unerfüllbare Anforderungen gestellt werden, wenn er alle Aufgaben in zufriedenstellender Weise unter Berücksichtigung der modernen Anforderungen erfüllen soll.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, nicht nur gewisse .Verbesserungen der Voreinstellung und der Steuerung eines Warm-Waizwerks unter automatischer Durchführung der üblichen Aufgaben des Operateurs anzugeben, sondern auch die Betriebssteuerung des Walzwerks entsprechend den Gegebenheiten zu ermöglichen, also mit anderen Worten, eine Automation des Walzverfahrens zu ermöglichen.

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Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist in der Verwendung einer geeignet ausgebildeten Rechenanlage zu sehen. Es ist jedoch zu bemerken, daß die Verwendung der Rechenanlage nicht lediglich in der Verfügbarmachung eines programmgesteuerten Walzverfahrens besteht. Gemäß der Erfindung führt die Rechenanlage Funktionen durch, die außerhalb des Bereichs eines vorgewählten Programms liegen. Gemäß der Erfindung berücksichtigt die Rechenanlage vergangene und augenblickliche Betriebszustände, fällt Entscheidungen zur Bewirkung optimaler Arbeitsbedingungen, bringt seine eigenen gespeicherten Daten auf den neuesten Stand, um künftige Operationen gleicher oder geeigneter Art durchzuführen, und hält einen Arbeitsvorgang an, wenn die durch die Einstellung oder Steuerung angezeigten Betriebsbedingungen beispielsweise undurchführbar sind.

Wie im folgenden roch näher erläutert werden soll, betreffen die grundsätzlichen Funktionen der Rechenanlage normalerweise folgende Faktoren:

(a) Fertigdicke- (vom Bestellschein)

(b) Fertigtemperatur- (vom Bestellschein)

(c) Stahlart- (vom Bestellschein)

(d) Abweichung vom normalen Entwurf (drafting)-(vom Operateur)

(e) Eintrittstemperatur - (von Nachweiseinrichtungen)

(f) Eintrittsdicke- (von Nachweiseinrichtungen)

(g) Eintrittsbreite- (von Nachweiseinrichtungen)

(h) Walzgerüst-Geschwindigkeiten- (von der Rechenanlage

(festgelegt)
(i) Anzieh-Steuereinstellungen- (von der Rechenanlage

festgestellt)
(j) anfängliche Einstellungen der Dickensteuerung (von der Rechenanlage festgestellt)

(k) Seitenführung- (von der Rechenanlage festgestellt (1) Bezugsgröße für Röntgen-Dickenmessung- (von der Rechenanlage festgestellt).

Unter diesen Voraussetzungen ist deshalb der Operateur des Walzwerks nur für den Zustand des Walzwerks und die Geschwin-

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digkeits/Temperatur-Eigenschaften verantwortlich, welche dem Eingang der Rechenanlage vor der generellen Einstellung des Walzwerks und während des Walzvorgangs zugeführt werden, um für Ausnahmezustände gerüstet zu sein, und Fälle ^ie die Höheneinstellung der Walzgerüste erforderlichenfalls zu er-leöigen.

Die Erfindung darf nicht mit einer Betriebsweise verwechselt werden, bei der lediglich die Speicherung eines Programms erfolgt. Eines der Merkmale des Systems besteht darin, von den gespeicherten und den laufend empfangenen Eingangsgrößen abgeleitete Daten zu deuten und zu verarbeiten, und ferner ständig die von gespeicherten Arbeitsfunktionen vorangegangener Vorgänge gespeicherten Daten zu revidieren oder auf den neuesten Stand zu bringen, und diese Daten als künftige Bezugsgrößen zu speichern.

Es ist deshalb ferner Aufgabe der Erfindung, ein automatisiertes Walzwerk so auszubilden, daß sowohl eine Datenspeicherung als auch eine Datenüberwachung möglich ist, wobei die erste Eigenschaft kontinuierlich von der letzteren Eigenschaft modifiziert werden kann.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine Steuer- und Regeleinrichtung für ein insbesondere Bandstahl herstellendes Walzwerk, in dem das Walzgut mit einer gegebenen Eintrittstemperatur zwischen jeweils zwei Walzen eines oder mehrerer Gerüste zur Dickenreduzierung hindurchgeführt wird und eine Antriebseinrichtung zum Drehen der Walzen sowie eine Einrichtung zur Einstellung der Walzspalte vorhanden sind, mit einer Einrichtung zur Messung der Drehzahl der Walzen, mit einer Einrichtung zur Messung der Walzspalte während einer vorherbestimmten Reduzierung des Walzguts, und mit einem Komparator zum Vergleich der von den beiden Meßeinrichtungen angezeigten Ist-Daten mit Soll-Daten zur Einstellung der Antriebseinrichtung und der Einstelleinrichtung, während eines Durchlaufs des Walzguts mit Daten eines vorhergehenden Durchlaufs, die in einer Speichereinrichtung gespeichert sind.

Es ist grundsätzlich bereits bekannt, einen Elektronenrechner, in den Walzgutdaten, z.B, Dicke, Breite und Temperatur,

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des letzten Stichs in einem Vorwalzwerk gespeist werden, zur Einstellung der Gerüste in einem Fertigwalzwerk zu verwenden.

Es ist ferner bereits ein Walzwerk bekannt, bei dem nach, dem Ausdrücken einer Platine oder Vorbramme aus dem Ofen vom Rechengerät in der Zentrale alle Kennwerte wie Blocknummer, Schmelznummer, Bearbeitungsvorschriften, Versandlängen und andere Befehle zum Programmspeicher des ersten Gerüsts gesendet werden, in dem auch alle vorkommenden Stichpläne gespeichert sind; der jeweils benötigte Stichplan wird durch einen in den Kennwerten enthaltenen Befehl angewählt und liefert die Soll-Daten für die Regelungen und Steuerungen der Antriebe am Gerüst zum ersten Stich. Werden in diesem Gerüst mehrere Stiche gewalzt, so liefert der Programmspeicher in der gleichen Weise die Soll-Werte zu zweiten, dritten und zu den folgenden Stichen. Verläßt das Walzgut das erste Gerüst, so werden seine wichtigsten Daten erfaßt, beispielsweise Austrittstemperatur, Abmessungen (die Höhe z.B. über die letzte Walzspaltöffnung) und Ohrzeit. Sie werden einem Datensammler zugeführt, in den von der Zentrale aus ebenfalls die Kennwerte des gerade verarbeiteten Stückes, jedoch ohne Befehle, eingegeben wurden, also Block- und Schmelznummern. Von diesem Datensammler aus werden jetzt alle angefallenen Daten an die Zentrale gesendet. Ein Teil dieser Daten wird außerdem noch an die nächste Bearbeitungsstelle, z.B. eine Pertigstraße, geleitet. Während das Walzgut dorthin läuft, werden Kennwerte und Befehle vom Programmspeicher und vom Datensammler des ersten Gerüsts an die entsprechenden Einrichtungen der Fertigstraße weitergesendet. Ein Rechengerät errechnet in kurzer Zeit aus den übersandten Kennwerten, aber auch aus einem Teil der Daten, die am ersten Gerüst ermittelt wurden, wie das Walzgut für die gewünschten Abmessungen in der günstigsten Weise verformt werden soll. Das Gerät liefert die Sollwerte an die Steuerungen und Regelungen, die die Drehzahlen der Walzmotoren und die Anstellungen verstellen. Bei den festen Programmgebern enthalten die Speicher fertige Bearbeitungsvorschriften, also feste Schicfetpläne oder Vorschriften für bestimmte Zeitabläufe. Ein von der Zentrale kommender Befehl enthält die

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Nummer der Stichfolge, nach der das nächste Walzgut verarbeitet werden soll. Der Programmwähler sucht sie im Speicher und veranlaßt, daß die Werte für den ersten Stich an das Ausgaberegister übergeben werden. Hier stehen sie als Soll-Werte für die nachgeschalteten Stelleinrichtungen bereit.'Ist der Stich vorbei, kommt von einer Fotozelle die Anweisung, die Werte für den nächsten Stich auszugeben. Bei den Rechenwerken, die zum selbsttätigen Steuern eines Verfahrens eingesetzt werden

(auch Prozeßrechner genannt), enthalten die Speicher eine Gleichung, nach der Meßgrößen und feste Werte verarbeitet werden müssen, um den Vorgang in der besten Weise ablaufen zu lassen. Derartige Rechner können aber erst dann eingesetzt werden, wenn die Prozeßgleichungen bekannt sind.

Dieses bekannte Walzwerk hat zunächst den Nachteil, daß beim Walzen mehrerer Stiche im gleichen Gerüst die Soll-Daten für die auf den ersten Stich folgenden Stiche durch den Programmspeicher fest vorgegeben sind und nicht vom Ergebnis des ersten oder anderer vorhergehender Stiche abhängig gemacht werden.

Eine noch größere Schwierigkeit ergibt sich aus dem Fehlen jeder genaueren Angabe über die Verarbeitung der Meßgrößen, um eine selbsttätige "Steuerung" vornehmen zu können.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten und Nachteile ist die Steuer- und Regeleinrichtung der oben genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung die Differenzdaten zwischen den verglichenen Daten speichert, daß eine Auswahleinrichtung die Differenzdaten mit Daten in der Speichereinrichtung verarbeitet und die Walzendrehzahl und den Walzspalt während eines anschließenden Durchlaufs des Walzguts einstellt, und daß bei Beginn des Durchlaufs des Walzguts durch das erste Paar der Walzen eine Steuerung in Betrieb genommen wird, und Differenzdaten zwischen den gespeicherten und den Ist-Daten der Walzendrehzahl und der Walzdruckkraft des ersten Gerüsts erhält, um die Antriebseinrichtung und die Einstelleinrichtung jedes nachfolgenden Paars von Walzen vor dem Durchlaufen des Walzguts einzustellen.

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Während äs bekannt ist, die Daten des aus einem Walzgerüst aus tire tefideh Walzguts, z.B. Austrittstemperatur, Abmessungen und Uhrzeit, zu messen, werden bei der Steuer- und Regeleinrichtung gemäß der Erfindung die Walzendrehzahl und die WaIzdruckkräft des Gerüsts gemessen, um die Antriebseinrichtung und die Einstelleinrichtung der nachfolgenden Walzenpaare einzustellen, indem die Ist-Daten der Walzendrehzahl und der Walzkraft mit den in der Steuer- und Regeleinrichtung gemäß der Erfindung gespeicherten Daten in Form verschiedener■ mathematischer Modelle des Walzwerks, insbesondere Kurven der Walzdruckkraft über dem elastischen Walzensprung, verarbeitet werden. (Diese Kurven dienen zum anfänglichen Einstellen der Gerüste und sind für verschiedene Parameter wie Temperatur, Stahlärt usw. vorhanden.) Die Messung der Walzdruckkraft und der Wälzendrehzähl ist besonders vorteilhaft, da diese Größen die tatsächlichen Beärbeitungsgrößen darstellen und daher eine sehr genaue Regelung und Steuerung erlauben.

An Hand .der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Warmwalzwerks, welche zur grundsätzlichen Erläuterung der Steueraufgaben eines Operateurs dient;

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Warmwalzwerks, mit der eine Automation eines Teils der Arbeiten des Operateurs während des Walzvorgangs erläutert werden soll;

Fig. 3 eine schematische Ansicht eines Walzgerüsts des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Walzwerks, welches Walzgerüst ebenfalls in Verbindung mit Fig. 5 Verwendung finden kann;

Fig. 4 eine vereinfachte Ansicht eines Walzgerüsts, das äquivalent zu demjenigen in Fig. 3 ausgebildet ist;

Fig. 5 eine schematische Ansicht eines automatisierten Walzwerks gemäß der Erfindung, sowie die zugeordneten Steuereinrichtungen ;

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Umwandlung einer unterbrochenen mechanischen Bewegung einer Komponente der in Fig. 5 dargestellten Anordnung in ein elektrisches Signal; Fig. 7 eine Einrichtung, mit der eine kontinuierliche

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mechanische Bewegung einer Komponente der Anordnung in Fig.5 in ein elektrisches Signal umgewandelt werden kann;

Pig. 8 eine graphische Darstellung der Leistungskurve entsprechend der dem Walzgerüst eines Wälzwerks -"emäß der Erfindung zugeführten Leistung, wobei auf der Abszisse die Dicke und auf der Ordinate die Leistung bei Reduzierungen pro Dickeneinheit aufgetragen sind;

Fig. 9 eine graphische Darstellung einer Kraftkurve im Hinblick auf die zwischen den Walzen eines Walzgerüsts ausgeübten Kräfte, wobei auf der Abszisse die Dicke und auf der Ordinate die Reduzierungskraft pro Dickeneinhext angegeben ist;

Fig. 10 eine graphische Darstellung einer gegenüber Fig.8 beziehungsweise 9 abgewandelten Leistungs- beziehungsweise Kraftkurve, die für eine augenblickliche Steuerung der Walzgerüste bei einem Walzverfahren gemäß der Erfindung geeignet ist;

Fig. 11 eine graphische Darstellung der Änderung einer in Fig. 8 dargestellten Leistungskurve mit der Temperatur;

Fig. 12 eine graphische Darstellung der Elastizität eines Walzgerüsts entsprechend der Größe der auf dessen Walzen ausgeübten Walzkraft, wobei auf der Abszisse die Dehnung in Einheiten von 0,025 mm und auf der Ordinate die Walzkraft in Tonnen angegeben sind;

Fig.13a eine schematische Ansicht von zwei Walzen eines Walzgerüsts, welche zur Erläuterung einer theoretischen Lösung bei der Bestimmung der die Walzen eines Walzgerüsts trennenden Kraft dienen;

Fig. 13b eine graphische Darstellung gewisser Eigenschaften der in Fig. 13a dargestellten theoretischen Lösung, wobei auf der Abszisse die Eingangsdicke und auf der Ordinate das Verhältnis von Ausgangsdicke zu Eingangsdicke aufgetragen sind;

Fig. 14 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen Fig. 8 entsprechenden Leistungskurven und den verschiedenen Gerüsten eines Walzwerks in Abhängigkeit von verschiedenen Abmessungen des Walzguts;

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Fig. 15 eine graphische Darstellung der Dehnungskurve eines Walzgerüsts, wobei auf der Abszisse die Dehnung and auf der Ordinate die Kraft aufgetragen sind; und

Fig. 16 eine graphische Darstellung, die zur Erläuterung der Korrelation der Geschwindigkeitsanforderungen bei der Einstellung des Walzguts dient, um eine Betriebsweise innerhalb der Möglichkeiten des Walzwerks zu gewährleisten, wobei auf der Abszisse die Zahl des betreffenden Walzgerüsts und auf der Ordinate die Geschwindigkeit angegeben sind.

Das in Fig. 1 dargestellte Walzgut St kann beispielsweise zu walzender Bandstahl sein. Das Walzgut wird auf eine vorherbestimmte Dicke durch ein Mehrfachwalzgerüst eines Warmwalzwerks gewalzt, wobei jeweils 6 Walzen vorgesehen sind. Jedes folgende Walzgerüst verringert die Dicke des Walzguts St weiterhin. Die Eingangstemperatur des Walzguts wird von einem Pyrometer T-I angezeigt und die Ausgangstemperatur des Walzguts St von einem Pyrometer T-2. Die Eingangsdicke des Walzguts St ist durch Daten bestimmt, welche von einem Ursprungsort wie einem Vorwalzwerk (nicht abgebildet) geliefert werden, während die Ausgangsgröße durch ein Röntgen-Dickenmeßgerät XR gemessen wird. Das Walzgut wird durch das Walzwerk mit einer Anzahl von Seitenführungen SG-I bis SG-7 geführt, die entlang der Walzstraße zwischen den Walzen der Walzgerüste angeordnet sind. Jeder Walzensatz ist in einem nicht dargestellten Walzgerüst gelagert und enthält eine Arbeitswalze, wie die Walzen RD-I bis RD-6. Diese Walzen werden durch die betreffenden Antriebsmotoren DM-I bis DM-6 angetrieben, wobei jeder Antriebsmotor beispielsweise einen Tachomeier SI-I bis SI-6 aufweist. Die erwähnten Antriebswalzen sind so mit betreffenden Walzen RI-I bis RI-6 gekoppelt, um die Dicke des Walzguts durch· Kräfte zu reduzieren, welche über Stützwalzen ausgeübt werden. Die Stützwalzen BR-I bis BR-6 arbeiten jeweils mit den Antriebswalzen, und die Stützwalzen BI-I bis BI-6 mit betreffenden Leerlaufwalzen zusammen.

Auf jeden Walzensatz wird durch eine Schraube Kraft ausgeübt, beispielsweise durch die Schrauben SC-I bis SC-6. Die Lage

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der betreffenden Schraube ist für die Walzöffnung jedes Walzensatzes kennzeichnend, durch welche das Walzgut St hindurchgelangt. Die Einstellung wird durch Anzeigeeinrichtungen SCI-I bis SCI-6 gekennzeichnet.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung kennzeichnet ein Warmwalzwerk an sich bekannter Art. Bei der Vorbereitung des Durchlaufs von Walzgut durch ein Walzwerk dieser Art muß der Operateur Eingangsdaten wie die Einstellung der Seitenführungen WR-I bis WR-7, die Einstellungen S-I bis S-6 für die Geschwindigkeit der Antriebsmotoren, sowie die Einstellungen SCR-I bis SCR-6 der Walzöffnung vornehmen. Der Walzbetrieb muß auch die Röntgenstrahlung über eine Steuereinrichtung XRC einjustieren, so daß die Röntgen-Anzeigevorrichtung XRI die Dicke des austretenden Walzguts genau entsprechend den Materialeigenschaften des Stahls oder des sonst gewalzten Metalls angibt. Die Größe jeder dieser Einstellungen wird hauptsächlich vor dem Walzen durch Statistiken über vorangegangene Durchläufe desselben Materials bestimmt, welche bei gleichen Bedingungen hinsichtlich Temperatur, der Abgabe der Meßgröße am Ausgang (Dicke), der Zufuhrgeschwindigkeit,der Eingangsmeßgröße und Belastungs-(Kraft)-Verteilung jedes Walzgerüsts des Walzwerks erfolgten. Während des Durchgangs macht der Operateur (unter Bezugnahme auf die verschiedenen bisher erwähnten Anzeigeeinrichtungen) allmähliche Änderungen zur Korrektur seiner Einstellungen der Geschwindigkeit und der Walzöffnungen für jedes Walzgerüst, um die gewünschte Dicke am Ausgang zu erhalten (welche durch die Röntgen-Dickenmeßeinrichtung XRI angezeigt wird), entsprechend den gewählten Geschwindigkeitsund Belastungsverteilungen. Offenbar ist die von dem Operateur erzielte Steuergenauigkeit entscheidend für die für das Walzverfahren erstrebten Ergebnisse, während die Durchführung seiner Aufgaben in diesem Zusammenhang als spekulierende Arbeitsweise zu bezeichnen ist.

Um die Wirksamkeit der Steuerung durch den Operateur zu verbessern und dadurch die Herstellung besserer Endprodukte mit einem Warmwalzwerk zu ermöglichen, können gewisse auto-

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matische St^euermerkmale für die in Fig. 1 dargestellte Anordnung vorgesehen werden. Die Anordnung in Fig. 2 entspricht im wesentlichen derjenigen in Fig. 1. Die Seitenführungen SG-I, SG-2 usw., die Tachometer SI-I, SI-2 usw. und die Anzeigeeinrichtungen SCI-I, SCI-2 usw. sind der Einfachheit halber nicht dargestellt. Es wurden hier jedoch gewisse dieser Merkmale zugefügt, um sowohj. die Qualität des Endprodukts als auch die Sicherheit hinsichtlich des Walzvorgangs, und für das Betriebspersonal zu erhöhen. Beispielsweise wird die Geschwindigkeit jedes der Walzgerüste I bis VI durch eine Regeleinrichtung gesteuert. Beispielsweise im Falle des Walzgerüsts I (Fig. 2) wird der Antriebsmotor DM-I, welcher die Walzen RD-I und RI-I antreibt, über einen Spannungsintegrator SPR-I gespeist, wodurch eine einer Spannungseinstellung S-I entsprechende Geschwindigkeit oder Drehzahl über eine Rückkopplung von einem Tachometer T-I konstant gehalten wird, welcher mit der Antriebswalze DR-I gekoppelt ist. Fig. 7 zeigt ein Beispiel, worin dies dadurch erreicht wird, daß ein mit einer Walze DR gekoppelter Drehzahlmesser T eine Ausgangsspannung über einen Widerstand R an einen Spannungsteiler liefert, welcher ein Potentiometer P und einen Widerstand R enthält. Das Potentiometer P wird dazu verwandt, den Betrag der Spannungsrückkopplung zu regulieren, um an den Integrator SPR-I (Fig. 2) ene analoge Ausgangsgröße zu liefern. In dieser Weise wird die Drehzahl der Walzen RD-I und RI-I entsprechend der anfänglichen Einstellung S-I relativ konstant gehalten.

Nachdem das Walzgut in die Walzgerüste I bis VI (vgl. Fig. 2) gelangt ist, erfolgt eine weitere Geschwindigkeitssteuerung durch die Steuereinrichtungen LP-I bis LP-5, die an den verschiedenen Walzgerüsten angeordnet sind. Die Steuereinrichtungen werden gegen die Unterseite des Walzguts angedrückt und weisen verschwenkbare Hebelarme auf, die an ihren freien Enden Rollen tragen. Es liegt eine normale Höhe des Walzguts zwischen jedem Paar von Walzgerüsten vor. Die Lage jedes Hebelarms für diese Höhe kann als normal angenommen werden. Die Regeleinrichtungen LR-I bis LR-5 können nicht dargestellte Potentiometer sein, deren bewegliche Abgriffe mechanisch mit den Hebelarmen verbunden sind, so daß die Aus-

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gangsgrößen der Potentiometer den Geschwindigkeits-iSpannungs-) Integratoren SPR-I, SPR-2, SPR-3, SPR-5 und SPR-6 zugeführt werden. Es ist zu beachten, daß der dem Walzgerüst IV zugeordnete Integrator SPR-4 nicht von irgend eir.ar dieser Regeleinrichtungen gesteuert wird, da dieses Gerüst normalerweise mit konstanter Drehzahl betrieben wird. Drehzahländerungen aufgrund der Durchhang-Steuerung werden den restlichen Gerüsten I, II, III, V und VI zugeführt.

Falls die Höhe des Walzguts zwischen den Gerüsten III und IV sinkt, wodurch angezeigt wird, daß die Geschwindigkeit des Gerüsts III zu hoch im Vergleich zu der Geschwindigkeit des Gerüsts IV ist, ändert die Regeleinrichtung LR-3 durch die Steuerung der Einrichtung LP-3 ihre Spannungsrückkopplung zu dem Integrator SPR-3, wodurch die Geschwindigkeit des Gerüsts III verringert wird. Wenn sich~andererseits der Durchhang zwischen den Gerüsten III und IV verringert, wodurch angezeigt wird, daß die Geschwindigkeit des Gerüsts III im Vergleich zu der Geschwindigkeit des Gerüsts IV zu niedrig ist, erhöht die von der Einrichtung LP-3 gesteuerte Regeleinrichtung LR-3 die Geschwindigkeit des Gerüsts III. Es ist zu beachten, daß die Regeleinrichtung LR-3 auch Rückkopplungsspannung zu den Integratoren SPR-I und SPR-2 führt, da eine Änderung der Geschwindigkeit beispielsweise des Gerüsts III, wenn alle anderen Bedingungen gleich bleiben, eine Änderung des Durchhangs des Walzguts zwischen den Gerüsten II und III usw. verursacht.

In ähnlicher Weise führt die Regeleinrichtung LR-4 Rückkopplungsspannung nicht nur zu der Integriereinrichtung SPR-5, sondern auch zu der Integriereinrichtung SPR-6. Während das Looper-Steuersystem der beschriebenen Art in erster Linie dazu dienen soll, eine Verdoppelung des Walzguts zwischen den Walzgerüsten zu verhindern, wodurch "Pflastersteine" (cobbles) ausgebildet würden, welche den Fluß des Walzguts durch das Walzwerk stören oder verhindern und sowohl das Personal als auch das Walzwerk und seine Steuereinrichtungen gefährden würden, besteht ein sekundärer und gleich wichtiger Zweck dieses Systems darin, das Auftreten einer zu starken Spannung in dem Walzgut

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zu verhindern, wodurch unerwünschte Breitenänderungen des Walzguts bewirkt würden.

Eine weitere automatische Steuereinrichtung ist vorgesehen, um Dickenänderungen des bandförmigen Walzguts aufzuheben, welche durch Änderungen zwischen den Gerüsten aufgrund der Temperatur, Härteänderungen des Materials des Walzguts, Walzenabnutzung und anderen Faktoren hervorgerufen wurden, die während des Walzvorgangs auftreten. Normalerweise sind deshalb an den meisten Gerüsten, beispielsweise an den Gerüsten II bis V Belastungszellen L-I bis L-4 unter den Stützwalzen BR-2 bis BR-5 vorgesehen, um die Walzkräfte beim Durchgang des Walzguts durch das Walzwerk zu messen. Die Ausgangsgrößen dieser Belastungszellen in der Form von analogen Spannungen werden den Integriereinrichtungen GM-I bis GM-4 für die Dickenmessungen zugeführt, welche wie die Geschwindigkeits-(Spannungs-)Integratoren ausgebildet sind, und Dicken-Voreinstellungen GR-2 bis GR-4 besitzen, welche durch den Operateur eingestellt wurden, um die Dickenabmessungen in jedem Gerüst entsprechend zu steuern, (Ein System dieser Art ist in der USA-Patentschrift 2 726 beschrieben). Es ist jedoch zu beachten, daß eine entsprechende Steuerung von Dickenänderungen über eine Rückkopplung von der Röntgen-Dickenmeßeinrichtung XR über einen Spannungsintegrator XM erhalten und ein entsprechendes Signal den Integratoren für die Dickenmessung zugeführt werden kann, welche die Walzöffnungen aller betreffender Walzgerüste steuern, wie in Fig. 2 angedeutet ist.

Die Ausgangsgrößen der Integratoren für die Dickenmessung werden den Steuereinrichtungen SR-2 bis SR-5 für die Schraubverstellung im Hinblick auf die Gerüste II bis V zur Einstellung der Walzöffnungen zugeführt. Den Gerüsten I und II werden entsprechend Fig. 2 die Einstellungen für die Walzöffnungen direkt zu den Steuereinrichtungen SR-I beziehungsweise SR-6 für die Schraubeinrichtung zugeführt. Die Steuereinrichtungen für die Schraubeinrichtungen besitzen normaler^ weise einen Motorantrieb (die Motoren sind nicht dargestellt), um die Walzöffnungen der Gerüste I bis VI durch die Stell-

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schrauben SC-I bis SC-6 einzustellen. Diese Motoren können in an sich bekannter Weise gesteuert werden, beispielsweise durch eine Servosteuerung. Obwohl es nicht erforderlich ist, eine analoge Spannung abzuleiten, die aus noch zu erläuternden Gründen für die Walzöffnung kennzeichnend ist, kann auf die Anordnung in Fig. 6 Bezug genommen werden. Hier ist die Schraube SC über ein Getriebe G mit einem Ringfeldgeber STM über einen Differentialumwandler DT mit einem Ringfeldempfänger SRM gekoppelt, der über Getriebe g oder gg mit dem Abgriff eines Potentiometers P verbunden ist, um eine analoge Ausgangsspannung abzugeben oder eine Ablesung an einer Anzeigevorrichtung IN zu ermöglichen.

Die in den vorangegangenen Absätzen beschriebenen automatischen Steuereinrichtungen sind dazu geeignet, die spekulative Natur der Aufgaben des Operateurs zu verringern, insbesondere während der Walζvorgänge. Die Erfindung ermöglicht ein größeres Ausmaß der Automation, wodurch der Operateur von der Überwachung der Betriebsweise des Walzwerks und von einer promten Reaktion im Falle von Ausnahmezuständen entlastet wird*' Bei der Einstellung der Steuereinrichtungen des Walzwerks vor jedem Durchgang mit verschiedenartigen Anforderungen soll der Operateur möglichst schnell handeln, so daß selbst der erfahrenste Operateur Schwierigkeiten hat, die Änderungen der vielen Bedingungen in dem Walzwerk für sich zu korrigieren, die bei verschiedenen Walzprodukten oder von Durchgang zu Durchgang unterschiedlich sein können.

Ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig* 5 dargestellt, worin eine Rechenanlage als Komponente enthalten ist. Wie bereits erwähnt wurde, ist die Erfindung nicht lediglich darin zu sehen, daß eine Rechenanlage mit ßiner Walzstraße gekoppelt wird, sondern in der Kombination von Einrichtungen dieser Art mit gewissen neuen Konzeptionen, die im folgenden noch erläutert werden sollen, und die für das automatische Walzen von Stahlbändern oder dergleichen von fundamentaler Bedeutung sind*

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Vor der Erläuterung der Merkmale der Anordnung in Fig.5 sei zunächst auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Eine vereinfachte Form eines Walzgerüsts ist in Fig. 5 dargestellt. Jede der Fig. 3 und 4 zeigt ein einziges Walzgerüst, in dem ein Bandeisen St zwischen den Walzen RD und RI gewalzt wird. Eine Belastungszelle L arbeitet mit der Walze RD (oder deren Stützwalze DR) zusammen. Jede der Fig. 3 und 4 enthält ferner eine Justierschraube SC, welche an der Walze RI (oder an deren Stützwalze BI) angreift, um die Walzöffnung zwischen den Walzen RD und RI einzujustieren. Ferner ist jeweils ein Antriebsmotor DM, eine Geschwindigkeits-(Spannungs-) Integriereinrichtung SPR mit einer Eingangsgröße S und eine Dickenmess-(Spannungs-)Integriereinrichtung GM mit einer Eingangsgröße GR vorgesehen. Die Rückkopplung von der Belastungszelle L zu der Integriereinrichtung GM ist in jeder Fig. dargestellt. Die in Fig.3 dargestellte Durchhang-Steuereinrichtung ist jedoch in den Fig. 4 und 5 der Einfachheit halber nicht dargestellt. In entsprechender Weise ist die Rückkopplung des Tachometers T, die in Fig. 3 dargestellt ist, in den Fig. 4 und 5 als Ergänzung zu denken, welche zu der Geschwindigkeits-(Spannungs-) Integriereinrichtung SPR zuleitet, sowie die Stellschrauben-Steuereinrichtung SR und die Anzeigeeinrichtung SPI für die Lage der Stellschraube, welche Einrichtungen ebenfalls in Fig. 3 dargestellt sind. Insbesondere im Hinblick auf Fig. 5 sei bemerkt, daß punktierte Linien normalerweise manuelle oder Operateur-Daten anzeigen, daß gestrichelte Linien die übrigen Eingangsdaten nicht manueller Art anzeigen, strichpunktierte Linien die Aufzeichnung von Daten und ausgezogene Linien Ausgangsgrößen oder Steuer-Ausgangsdaten.

In Fig. 5 ist ein Warmwalzwerk dargestellt, in dem als Walzgut Barfdeisen 20 gewalzt wird. Bs sind sechs Walzgerüste mit Antrieljswalzen 22, 24, 26, 28, 30 und 32 und damit zusammenarbeitende Walzen 2l,23,25,27,;29 und 31 vorgesehen, zwischen denen das Walzgut 20 durchläuft. Seitenführungen 33, 34,35,36,37,38 und 39 entlang des Wegs des Walzguts 20 ergeben Begrenzungen des Kantenverlaufs des Walzguts 20. Jede Seitenführung wird unabhängig von der Ausgangsgröße 112 der Rechenanlage gesteuert. Die Antriebswalzen 22 bis 32 werden durch Antriebs-

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motoren 40 bis 45 angetrieben. Die Spannungsversorgung dieser Motoren erfolgt über Geschwindigkeits-fSpannungs-)Integratoren 58 bis 63. Jeder Integrator wird unabhängig von dem Ausgang der Rechenanlage gesteuert. Die Stellschrauben 46 bis 51 dienen zur Einstellung der Walzen 21 bis 31, um die Walzöffnungen zwischen diesen Walzen und den Antriebswalzen 22 bis 32 einzustellen. Die Stellschrauben 46 bis 51 werden über Dickenmess-(Spannungs-) Integratoren 64, 66, 67, 68, 69 beziehungsweise gesteuert. Jeder Integrator empfängt unabhängig von der Ausgangsschaltung 112 der Rechenanlage. Die Belastungszellen 52 bis 57 zur Messung der Belastungskräfte sind den Antriebsrollen 22 bis 32 zugeordnet. Jede Belastungszelle liefert eine unabhängige Eingangsgröße zu der Eingangsschaltung 111 der Rechenanlage. Die Belastungszellen 52, 53 und 57 liefern auch Eingangsgrößen an die Steuerschaltung 110 der Rechenanlage. Die Belastungszellen 53 bis 56 weisen eine Rückkopplung (automatische Dickensteuerung) zu den Integratoren 66 bis 69 für die Dickenmessung auf. Jeder dieser zuletzt erwähnten Integratoren erhält ebenfalls ein Eingangssignal von einem Röntgen-(Spannungs-)Integrator 70, welcher von einer Röntgen-Dickenmeßeinrichtung 71 gespeist wird, sowie von der Ausgangsschaltung 112 der Rechenanlage. Die Röntgen-Dickenmeßeinrichtung 71 liefert auch ein Eingangssignal an die Eingangsschaltung 111 der Rechenanlage und wird selbst über die Ausgangsschaltung der Rechenanlage über 71a gespeist.

Vor dem Eintritt in die erwähnten Antriebswalzen und die damit zusammenwirkenden Walzen wird das Walzgut 20 in einem Vorwalzgerüst 22 mit den Walzen 74 und 75 bearbeitet. Das Vorwalzwerk ist mit einer Einrichtung 77 zum Messen der schließlichen Breite des eintretenden Walzguts 20 und mit einer Dickenmeßeinrichtung 78 für die schließliche Dicke des eintretenden Walzguts 20 versehen. Jede dieser Meßeinrichtungen liefert ein Eingangssignal an die Eingangsschaltung 111. Ferner ist ein Relais 76 vorgesehen, um der Eingangsschaltung 111 ein Signal zuzuführen, wenn das Walzgut 20 schließlich zwischen den Walzen 74 und 75 austritt. Bevor das Walzgut 20 in das erste Gerüst des Walzwerks zwischen die Walzen 21 und 22 eintritt, wird

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seine Temperatur durch ein Pyrometer 80 gemessen, das ein Eingangssignal an die Eingangsschaltung 111 abgibt. Das Walzgut wird auch zwischen zwei entzundernden Walzen 79 durchgeführt.

Nachdem das Walzgut das letzte Walzenpaar 31, 32 des Walzwerks verläßt, passiert es eine Nachweiseinrichtung 81 für heißes Metall, das ein Eingangssignal an die Steuerschaltung 110 der Rechenanlage liefert, eine Breitenmeßeinrichtung 82, welche ein Eingangssignal an .die Eingangsschaltung 111 der Rechenanlage liefert, ein Pyrometer 83, das ebenfalls ein Eingangssignal an die Eingangsschaltung 111 der Rechenanlage liefert. Eine weitere Nachweiseinrichtung 84 für heißes Metall liefert ihr Ausgangssignal der Steuerschaltung 110 der Rechenanlage. Das bandförmige Walzgut 20 wird dann gegebenenfalls einer Trommel 73 zugeführt, auf welcher es schließlich aufgewickelt wird. Die Anzeigeeinrichtungen für die Lage der Stellschrauben, welche für die Walzöffnung kennzeichnend sind, sind für jedes Paar von Antriebswalzen vorgesehen, wie durch die Spannungs-Anzeigegeräte 85 bis 90 angedeutet ist. Jedes dieser Anzeigegeräte liefert ein Eingangssignal an die Eingangsschaltung 111 der Rechenanlage.

Die Antriebswalzen 22 bis 32 sind jeweils direkt mit den Tachometern 103 bis Ϊ08 verbunden. Jedes Tachometer speist unabhängig ein Eingangssignal an die Eingangsschaltung 111. Die Antriebsmotoren 40 bis 45 sind mit Meßeinrichtungen 91 bis 96 für den Motorstrom versehen, wovon jede unabhängig (als Spannungsabfall davon) ein Eingangssignal an die Eingangsschaltung 111 liefert. Es sind ferner Einrichtungen für jeden Antriebsmotor in Form von Spannungs-Aufzeichnungsgeräten 97 bis 102 vorgesehen, um ein Eingangssignal an die Eingangsschaltung 111 zu liefern, wodurch die Spannungen durch die Rechenanlage geführt und in einer daneben vorgesehenen Einrichtung 118 aufgezeichnet werden können, beispielsweise durch eine Schreib*- maschine oder auf einem Tonband.

Manuelle Eingangsgrößen 115, beispielsweise Korrekturen für den Walzendurchmesser wegen einer früher festgestellten

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Abnutzung, für die Antriebs- und die Leerlaufwaizen sind ferner als Eingangsgrößen für die Eingangsschaltung 111 vorgesehen. Periphere Speicherdaten 116 können der Eingangsschaltung 111 zugeführt werden, um die in dem Speicher 113· der Rechenanläge enthaltenen Daten zu ergänzen. Die Ausgangsschaltung der Rechenanlage liefert ebenfalls Signale an die peripheren Audio- und Video-Signaleinrichtungen 117, so daß bei Überschreitung von später noch näher zu erläuternden Grenzwerten der Funktionen des Walzwerks ein kennzeichnender Alarm für den eine Überwachungsfunktion ausübenden Operateur gegeben wird.

Beim Walzen von Bandstahl sind drei grundsätzliche Faktoren zu beachten: (X.) Das Bandeisen muß eine endliche Breite besitzen? (2.) es muß eine Öffnung zwischen den Walzen vorhanden sein; und (3.) das Bandeisen muß sich zwischen den Walzen in Bewegung befinden, muß also eine gewisse Geschwindigkeit haben. Bei einem Walzwerk mit mehreren Walzgerüsten „ist deshalb das Produkt von Breite, Dicke, und Geschwindigkeit in irgend einem Gerüst gleich dem Produkt von Breite, Dicke und Geschwindigkeit in einem anderen Gerüst, da das Walzgut von Gerüst zu Gerüst weiter reduziert wird. Diese Größe wird mitunter als Massenfluß bezeichnet. Da die Breite konstant gehalten wird, gilt die Beziehung

_h. .- V₁ = H₁₁ -V_n,

wobei h die Dicke (Meßdicke in dem betreffenden Gerüst ist (beispielsweise 0,1 mm), V die Geschwindigkeit aus einem Gerüst (Gerüsteinheitslänge) ist, die beispielsweise in Metern pro Minute angegeben wird. Wenn beispielsweise die Zufuhrgeschwindigkeit aus einem Walzwerk mit sechs Walzgerüsten bekannt ist, sowie die Zufuhr-Dickenmessgröße (Dicke), können die belasteten Gerüstgeschwindigkeiten anderer Gerüste durch die obige Beziehung ermittelt werden.

Bei einem automatisierten Walzverfahren gemäß der Erfindung umfaßt der Walzvorgang in dem Walzwerk nicht nur die automatische Dickensteuerung, Geschwindigkeits-Regeleinrichtungen, und die Durchhangsteuerung der oben beschriebenen Art, sondern auch die Steuerung der Einstellung des Walzwerks durch

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eine Rechenanlage. Diese Einstellung wird von einem mathematischen Modell und nicht nur von gespeicherten Einstellungen in den Speichereinheiten der Rechenanlage abgeleitet. Die Anforderungen an das mathematische Modell sind auf die Fähigkeit gegründet, die gesamte Walzbelastung auf verschiedene durchführbare Arten zu verteilen.

Die Walzwerk-Einstellung erfordert, daß die Dickenabmessungen zwischen den Gerüsten, die Gerüstgeschwindigkeiten und die unbelasteten Walzöffnungen als Funktion der folgenden Größen berechnet werden können:

Eintrittsdicke; Eintrittstemperatur; Zuführgeschwindigkeit;' Breite; Zufuhrmeßdicke; Belastungsverteilung;

Art des Materials (Stahlgüte)

Grundsätzliche Daten für die Berechnung von Walzwerkeinstellungen sind in der Rechenanlage in Form von Leistungs- und Kraftkurven der in Fig. 8 und 9 dargestellten Art gespeichert, welche Figuren eine willkürlich ausgewählte Stahlgüte betreffen. Die Kurven für andere Stahlsorten ergeben sich durch einen Multiplikator für die betreffende Stahlsorte. Anfänglich werden eine Leistungskurve und eine Kraftkurve für jeden Standard-Dickenmeß-Klassifikationsbereich von Kraft- und Leistungsmessungen erhalten, die von Nachweiseinrichtungen in dem Walzwerk während des Walzens von Stahl auf eine willkürlich gewählte Dickenabmessung innerhalb des gegebenen Dickenmeß-Klassifikationsbereichs abgeleitet wurden, beispielsweise Kurven für eine gegebene Breite und Höhe bei einer bekannten Eintrittstemperatur. Um diese Kurven in der Rechenanlage ausnützen zu können, werden hyperbolische Approximationen der in Fig. 10 dargestellten Art konstruiert, so daß die Kurve A den Gerüsten 6, 5 und 4, die Kurve B den Gerüsten 4, 3 und 2 und die Kurve C den Gerüsten 2 und 1 eines Walzwerks mit 6 Gerüsten angepaßt sind. Jede hyperbolische Kurve besitzt die folgende Form:

b.

^Zi - h-fhl ^b2

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ρ = ^ + c„

χ C₁ + h_± 2

X = O

wobei Z. die Exngangsleistung zu einem Gerüst i (kW en auf die Einheitsbreite, zum Beispiel in cm); F.

die Walzkraft in einem Gerüst i (Tonnen pro Einheitsgröße der Breite, zum Bei;

einem Gerüst i ist.

bezogen auf die Einheitsbreite, zum Beispiel in cm); F.

roder Breite, zum Beispiel in cm) ; und h. die Dickenmessung aus

Um die Leistungs- und Kraftkurven auszunutzen, speichert die Rechenanlage drei Koeffizienten (b_Q, b.. und b ) für jeden Abschnitt (A,B oder C) der Leistungskurve, und drei Koeffizienten (c_Q, c, und C-) für jeden Abschnitt (A, B oder C) der Kraftkurve .

Fig. 11 zeigt die Änderungen einer Leistungskurve in Abhängigkeit von Änderungen der Temperatur des Walzguts und der Zufuhrgeschwindigkeit des Walzguts, wobei die gesamte Leistung direkt mit der Geschwindigkeit und umgekehrt mit der Temperatur ansteigt. Die Kurve K bezieht sich auf Normalzustände hinsichtlich Geschwindigkeit und Temperatur. Die Kurve J zeigt eine Erhöhung der Geschwindigkeit, während die Kurve M eine Erhöhung der Temperatur erläutert. Es ist zu beachten, daß mit Kraftkurven die gesamte Kraft mit steigender Geschwindigkeit abfällt, obwohl dadurch der Betrag der Deformation erhöht wird, da bei höheren Geschwxndxgkexten das Walzgut in ein Gerüst mit einer höheren Temperatur eintritt, woraus ehe Verringerung der gesamten Walzkraft resultiert.

Die Rechenanlage modifiziert die grundlegenden Leistungs-

und Kraftwerte, welche von den in der Rechenanlage gespeicherten Daten bestimmt sind, um eine Korrektur hinsichtlich Platinentemperatur und Massenfluß zu ermöglichen. Dabei werden folgende Beziehungen verwandt:

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^F< " ^F

Basis

^l - ^P

Basis

1 + K

wobei F¹ F

Basis

W K,

MF

Basis

totale, die Walzen trennende Kraft in Tonnen; die Walzendruckkraft (in Tonnen) pro Längeneinheit der Breite (cm) für eine grundsätzliche Stahlgüte für einen gegebenen Bereich von Zuführdicken?

Breite des Walzguts, Eiriheifcslänge (cm) ; Stahlgüte - Multiplikator (1,0 für die zugrundeliegende Stahlgüte)?

Massenströmungs-Multiplikator, dimensionslos ,* Temperatur-Multiplikator, in % pro 100⁰C; MassenfIuB, cm · Geschwindigkeit (cm/min)*K, (ein dimensionsloser Multiplikationsfaktor)t Grundsätzlicher Massenfluß aus der gespeicherten Leistungskurve, cm * cm/min · k₂; Platinentemperatur, ⁰C;

In den Leistungs- und Kraftkurven gespeicherte Platinentemperatur, °C;
Gesamte Leistung, kW; und

Leistung pro cm der Breite pro Einheit des Massenflusses für die grundsätzliche Stahlgüte in einem gegebenen Bereich der Zufuhr-Meßdicken.

Wegen der Fertigform des Bandstahls kann der Operateur durch manuelle Eingangsgrößen die im Gerüst 6 vorzunehmende Reduktion auswählen. Deshalb ist h₅ durch die folgende Ββτ Ziehung bestimmt:

wobei h

und

r_& =

Dickenmessung aus dem Gerüst 5 in Längeneinheiten' (cm) Dickenmessung aus dem Gerüst 6, in Längeneinheiten(cm; Reduzierung im Gerüst 6, in %/lOQ.

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Die Leistungskurve K in Fig. 11 ist zum Beispiel für Bandstahl gültig, welcher mit einer gegebenen Zufuhr-Dickenabmessung bei einer gegebenen Temperatur gewalzt wird- Unter Bezugnahme auf die Leistungskurve in Pig. 8 ist zu bemerken, daß der Schnittpunkt der Kurve mit der Abszisse die Dickenabmessung des Bandstahls kennzeichnet, was auch für die Kurve K in Fig. 11 zutrifft. Deshalb kann die Kurve M in Fig. 11 als eine Verschiebung betrachtet werden, welche den Ordinatenwert für eine Änderung der Eintrittstemperatur ändert.

Andererseits ist der Einfluß der Breite und der Walzgeschwindigkeit praktisch linear und wurde für Zwecke des Walzvorgangs aufgenommen, indem die erforderliche Leistung auf einen Einheits-Massenfluß bezogen wurde. Trotzdem ist die zum Reduzieren von Bandstahl erforderliche Leistung offensichtlich eine Funktion der Temperatur an jeder Stelle des Walzwerks, also nicht nur eine Funktion der Eingangstemperatur, welche die einzige Temperatur ist, welche vorder Einstellungsberechnung für das Walzwerk gemessen werden kann. Der beim Lauf des Walzguts durch das Walzwerk auftretende Temperaturabfall hängt von der Geschwindigkeit des Walzguts, der Art des Vorschubs in dem Walzwerk, der Menge des verwandten Kühlwassers usw. ab. Folglich ist eine genaue Analyse oder Berechnung des Temperaturgefälles äußerst schwierig. Es besteht jedoch eine Korrelation zwischen diesen Variablen und der Zufuhr-Dicke des Walzguts. Folglich kann die Zufuhrdicke als zusätzlicher Parameter einer Leistungskurve der in Fig. 14 dargestellten Art zugezogen werden. Dies führt zu einer Reihe von Leistungskurven für jede Stahlart.

Unter Ausnutzung dieser Leistungskurve in der Annahme, daß der Massenfluß für ein gegebenes Walzgut konstant ist, können in die Leistungskurve die bekannten Eintritts- und Zufuhrdicken eingesetzt werden, um die gesamte Leistung pro Einheits-Massenfluß zu erhalten, welche zur Gesamtreduzierung, erforderlich ist. Die gesamte Leistung kann auf die Gerüste des Walzwerks entsprechend der Spezifikation des Operateurs verteilt werden, wodurch die zur Bestimmung der Zwischengerüst-

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Dickengrößen dienende Wiedereingabe der Leistungskurve, welche eine derartige Lastverteilung gewährleisten, die Reduzierung des Walzguts durch jedes Gerüst zu bestimmen gestattet.

Die Annahme eines konstanten Massenflusses ermöglicht die Berechnung der Walzgutgeschwindigkeit an der Ausgangsseite jedes Gerüsts aus der gewünschten Zufuhrdicke und Geschwindigkeit, sowie den bestimmten Zwischengerüst-Dickenmeßgrößen. Ein Fließpressen des Stahls beim Durchgang zwischen den Walzen eines Walzgerüsts verursacht jedoch, daß die Geschwindigkeit des auftretenden Walzguts größer als die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ist, was als Vorwärtsschlupf S_ bezeichnet wird:

V - V
α - 0 η

wobei V_Q die Walzgutgeschwindigkeit aus einem Walzgerüst und V die Geschwindigkeit an einer Stelle ist, an

welcher die Walzgutgeschwindigkeit und die Umfangs-' geschwindigkeit der Walzen gleich sind.

S,- verläuft nahezu linear mit der Reduzierung des Walzguts für äquivalente Spannungen auf jeder Seite eines Walzgerüsts. Da die Reduzierung durch jedes Walzgerüst bekannt ist, kann die neutrale Walzgeschwindigkeit V durch die folgende Beziehung bestimmt werden:

a 1 + k r
s

wobei k eine Proportionalitätskonstante zwischen

Schlupf und Reduzierung, und r der Reduzierungsfaktor ist.

Obwohl diese Beziehung für alle praktischen Zwecke bei einer Steuerung durch eine Rechenanlage geeignet erscheinen, hat die Praxis jedoch gezeigt, daß der Vorwärtsschlupf S_ als eine Konstante in jedem Gerüst betrachtet werden kann, so daß V = V_ / 1 + s, wobei s = 0,05 für die ersten fünf

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Gerüste eines Walzwerks mit sechs Gerüsten und = 0,o2 für das letzte Gerüst beträgt.

Da die Walzen und der Ständer jedes Walzgerüsts in der Praxis elastisch sind, verflachen sich die Walzen, während sich das Gehäuse unter den Walzkräften dehnt, so daß die Dicke des Walzguts größer als die Walzöffnung ist. Dieser sogenannte elastische Walzensprung ist eine Funktion der Walzendruckkraft. Wenn deshalb angenommen wird, daß das Walzgut keine elastische Rückbildung nach dem Walzen zeigt, gilt die folgende Beziehung:

^S0 ^{= S}O(Face) ^{+ 1}W " ^{f (P}' ^F (Face ^ wobei S₀ = Einstellung der Stellschraube, positiv (tun) ;

O(Face)=Einstellung der Stellschraube an der Stirnfläche (mm) ;

h . = Bandstärke außerhalt des Gerüsts (mm) ; F = die Walzen trennende Kraft (t);

(Face)= die Walzen trennende Kraft an der Stirnfläche (in t); und

_ _Wai_ZWerkdehnung (mm).

Normalerweise ist die Einstellung der Stellschraube für ^S0(F ) 9*^e*-^cn NuH- Deshalb kann dieser Ausdruck gestrichen werden, so daß die Walzwerkdehnung als Funktion einer Kraft ausgedrückt werden kann. Wenn die Walzwerkdehnung linear wäre, dann wäre

Ti¹ P

^{f (F/F}(Face)^} ~

(Face)^} ~ M

wobei M = Federkonstante des Walzwerkgehäuses und der Walzen (t pro mm) .

Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß die Beziehung zwischen Dehnung und Kraft jedoch nicht linear ist, wie in Fig. 12 angedeutet ist. Da die Walzen im statischen Zustand abgeflacht sind, ergibt sich eine negative Dehnung wenn F = F,„ ,.

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Eine komplizierte Dehnungskurve ist in Fig. 15 dargestellt. Die errechnete Dehnung weist einen Fehler auf, wenn die gespeicherte Dehnungskurve nicht die tatsächliche Dehnung liefert. Im allgemeinen wird die experimentelle Modul-Kurve als Dehnungskurve verwandt, obwohl eilige experimentelle Ergebnisse anzeigen, daß diese nicht immer mit der Dehnung identisch ist. Der Einfachheit halber soll angenommen werden, daß die Dehnungskurve konstant ist, obwohl sie sich mit der Walzengröße, Geschwindigkeit und Breite ändern kann. In Fig. 15 ist eine Kurve mit einem Anstieg m dargestellt, die geradlinig verläuft. In dieser Verbindung sind gewisse Definitionen zu beachten, die auf der Tatsache beruhen, daß

h₀ = S₀ + str

wobei h_ die berechnete Dickenmessung eines Serüsts ist;

S_ die unbelastete Walzöffnung; und str die Dehnung.

Wenn sich die Walzen gerade berühren, ist S_ = Null, und bei Stirnbelastung S_Q = Null. Daraus ergibt sich, daß h_Q = S₀*+ STR, wobei S_Q*= S_Q - K₃ (vgl. Fig. 15). Deshalb ist STR = K₂ - str (vgl. Fig. 15 ).

Obwohl die Dickenmeßgröße zwischen den Gerüsten bestimmt ist, wie oben erläutert wurde, wird dieser Wert nicht unbedingt als Walzöffnung-(Dickenmeßeinrichtung-)Bezugsgröße im Hinblick auf alle sechs Walzgerüste in Fig. 5 verwandt. Da das Walzwerk nichtlinear ist, wie in Fig. 12 angedeutet ist, und da die in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene Einrichtung zur Dickensteuerung (die in Fig. 5 enthalten ist) linear arbeitet, indem ihre (scaling-)Spannung V- als linear angenommen wird, während die Walzwerkspannung in der Belastungszelle in V pro cm der Dehnung angegeben wird, unterscheidet sich die tatsächliche Spannung von der linearen und die Walzöffnung (Dickenmeßeinrichtung-) Bezugsgröße unterscheidet sich von der gewünschten Dickenmeßgröße zwischen den Gerüsten. Jedoch gilt die Be?- . Ziehung:

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P-"P

^href ^{= h}calc ⁺ '= " Dehnung, oder

kv

"ref " "O

wodurch eine Korrektur der Dickensteuerung im Hinblick auf die Dehnungskurve gegeben ist. Die Spannungen V, werden normalerweise von den Dickenmeß-Integratoren aller sechs Gerüste (in Beziehung auf Fig. 5) zugeführt, um eine periodische Speicherung in der Rechenanlage zu ermöglichen.

Die Bestimmung der geeigneten Walzöffnung (Einstellung der Stellschrauben) ist von der Berechnung der die Walzen trennenden Kraft abhängig (vgl. USA-Patentschrift 2 726 541). Es wurde ferner festgestellt, daß die die Walzen trennende Kraft gegeben ist durch

T
F=-, wobei T das Walzmoment (t · Zoll) , und

el

a ein theoretischer Hebelarm ist, wie in

Fig. 13a dargestellt ist. Da die von einem Gerüst benötigte -Leistung zur Durchführung der gewünschten Reduzierung durch . Leistungskurven bestimmt werden kann, und in entsprechender Weise auch die Geschwindigkeiten der Gerüste, kann das gesamte Moment durch Division der Leistung durch die Geschwindigkeit gefunden werden. Da der Wirkungsgrad des Walzwerks verhältnismäßig konstant ist, kann angenommen werden, daß das Walzmoment einen bestimmten Prozentsatz des gesamten Moments beträgt. Der Hebelarm a ist direkt proportional der projizierten Bogenlänge L der undeformierten Walzen (Fig. 13a), weshalb die Länge L der Quadratwurzel des Produkts aus Radius R und des Unterschieds zwischen der Eingangs-Dickenmeßgröße H, und der Ausgangs-Dickenmeßgröße H₂ proportional ist. Das Verhältnis des Hebelarms a zu der projizierten Bogenlänge L ist in Fig. 13b dargestellt; es ist anscheinend nur eine Funktion der Dickenabmessung des Bandstahls am Eingang eines Gerüsts (für spezielle Stahlqualität), was aus dem Abschnitt in den punktierten Linien ersichtlich ist.

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Eine visuelle Beobachtung eines im Betrieb befindlichen Walzwerks zeigt jedoch, daß die Spannungskraft den Motor-Lei stungsbe darf des Walzwerks wesentlich mehr als die trennende Kraft beeinflußt. Die die Walzen trennende Kraft kann als eine direkte Funktion der Dickenabmessung angegeben werden, wodurch die Verwendung der Leistungskurve für diese Zwecke vermieden wird. Deshalb kann die gesamte Kraftsumme, welche zum Reduzieren der Einheitsbreite des Walzguts auf eine gegebene Meßgröße erforderlich ist, in derselben Weise wie bei der Leistungskurve in Fig. 14 ausgedrückt werden, wobei Temperaturgefälle in dem Walzwerk und Korrekturen der Eintrittstemperatur eingeschlossen sind. Eine Erhöhung der Eintrittstemperatur bewirkt eine Verschiebung der Kraftkurve nach unten, wie aus der gestrichelten Kurve in Fig. 9 ersichtlich ist.

Unter Berücksichtigung der erwähnten Beziehungen und unter Bezugnahme auf die Fig. 5 soll die Folge von Einstellungsberechnungen zum Walzen von Bandstahl im folgenden näher erläutert werden:

Ein Signal vom Relais 76 wird zu der Steuereinrichtung 110 zum Auslösen des Einlesens der Eingangsgrößen in die Eingangsschaltung 111 geleitet, wodurch angedeutet wird, daß das Walzgut zum letzten Mal durch das Vorwalzwerk 72 geführt wurde.

Die Ausgangsbreite und Ausgangsdicke von dem Vorwalzwerk werden der Eingangsschaltung 111 von der Breitenmeßeinrichtung 77 und der Dickenmeßeinrichtung 78 zugeleitet. Diese Einrichtungen sind Ringfeldgeber, welche an den seitlichen und den horizontalen Stellschrauben des Vorwalzwerks befestigt sind.

Die Seitenführung 33 wird so über die Ausgangsschaltung 112 eingestellt, daß sie der Eintrittsbreite des Walzguts entspricht. Die Rechenanlage gibt diese Information entsprechend dem Empfang von der Meßeinrichtung 77 weiter.

Das Pyrometer 80 liefert seinen Meßwert an die Eingangsschaltung 111.

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Über die manuell betätigbare Einrichtung 115 gibt der Operateur die zu walzende Stahlqualität ein, während eine vorprogrammierte periphere Speichereinrichtung 116 ebenfalls eingeben kann, sowie die Zufuhrgeschwindigkeit und die gewünschte Austrittsdicke aus dem Walzwerk, welcheDaten der Eingangsschaltung 111 zugeführt werden.

Die Rechenanlage wählt dann aus der Speicherschaltung die gespeicherten Koeffizienten der Leistungs- und Kraftkurve, welche für die zu walzenden Abmessungen geeignet sind.

Über die vom Operateur manuell bedienbare Einrichtung 115, oder über die periphere Speichereinrichtung 116 wird die Reduzierung des Gerüsts VI eingestellt (Walzen 31 und 32), sowie die gewünschten Abweichungen von der normalen Belastungsverteilung zwischen den Gerüsten¹I bis V₁ da der Leistungsbedarf dieser Gerüste in der dargelegten Weise bestimmt ist. Diese Eingangsgrößen werden der Eingangsschaltung 111 zugeführt, wobei die gesamte Leistung durch die gespeicherten Koeffizienten der Leistungskurve bestimmt ist. Beispielsweise kann die Berechnung durch die Schaltung 114 lauten:

Gerüste I II III IV V

Operateur oder

periphere Schaltung , 5 4 5^5 5

Gespexcherter Ko effizient (normal)	6	4	4	2	1
Gespeicherte Konstante	10 12	10 18	10 19	10 17	10 16
Insgesamt für 5 Gerüste = 91

Bruchteil der (pesamt-

belastung pro Gerüst 0,231 0,198 0,209 0,187 0,186

Die Rechenoperation in der Schaltung 114 proportioniert die gesamte Leistung zwischen den Gerüsten I bis V, um eine Stromverteilung (in Ampere) über die Strommesser 91 bis 95 zu erreichen, welche Einrichtungen Signale an die Eingangs-

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schaltung 111 abgeben. Aus den gespeicherten Koeffizienten der Leistungskurve in der Speicherschaltung 113 bestimmt die Rechenoperation der Schaltung 114 entsprechende Zufuhrmeßgrößen zwischen den Gerüsten. Die einzelnen Gerüstgeschwindigkeiten werden danach berechnet, wie bereits beschrieben wurde, und zwar aus der Zufuhrgeschwindigkeit des Walzwerks und den Zwischengerüst- und Zufuhrmeisungen.

Unter Verwendung der Zwischengerüst-Zufuhrmessungen und der Koeffizienten der Kraftkurve, welche in der Speicherschaltung 113 gespeichert sind, wird die Walzkraft für jedes Gerüst durch die Schaltung 114 in der oben beschriebenen Weise berechnet.

Unter Verwendung dieser Walzkräfte und der sogenannten Dehnungsdaten für jedes Gerüst, welche vorher in der Speicherschaltung 113 (welche die Walzwerkdehnung zu der die Walzen trennenden Kraft in Beziehung setzt) gespeichert waren, wird die unbelastete Walzöffnung jedes Gerüsts aus der oben beschriebenen Meßgleichung berechnet. Diese Daten werden von der Ausgangsschaltung 112 zu den Dickenintegratoren 64 bis 69 gegeben. Die Anzeigeeinrichtungen 85 bis 90 für die Stellung der Stellschrauben gegen vergleichbare Daten an die Eingangsschaltung 111, um die Dickenintegrator-Einstellungen durchzuführen.

Die einzelnen Gerüstgeschwindigkeiten werden in der erwähnten Weise von den bestimmten Zwischengerüst-Messungen durch die Schaltung 114 bestimmt und von der Ausgangsschaltung 112 zu den Geschwindigkeitsintegratoren 58 bis 63 übertragen. Die Breitendaten werden ebenfalls den Seitenführungen 34 bis 39 von der Ausgangsschaltung 112 übermittelt.

Es ist zu beachten, daß die oben erwähnten Rechenoperationen anfänglich erfolgen, bevor die Eintrittstemperatur des Walzguts von dem Pyrometer 80 eingegeben wird, um dadurch Walzwerk-Einstellzeit ztr ersparen. Es findet ein willkürlicher Wert der Eintrittstemperatur Verwendung, welcher aus vorhergehenden Durchlaufen des Walzwerks abgeleitet wurde. Dies hat mit der Auswahl der Leistungs- und der Kraftkurven zu tun, welche von

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den gespeicherten ausgewählt wurden. Deshalb kann eine Neueinstellung entsprechend den oben erwähnten Richtlinien erfolgen, nachdem die Eintrittstemperatur von dem Pyrometer 80-erhalten wurde. Jedoch werden viele Schritte bei der zweiten Berechnung nicht geändert, so daß der Gesamtwirkungsgrad des Vorgangs verbessert ist.

Nach dem Durchgang des Walzguts zwischen den Walzen 21 und 22 des Gerüsts I erfolgt ein Vergleich mit den Meßdaten, was durch die Ausgangsgrößen der Belastungszelle 52 bestimmt ist (in der bereits erwähnten Weise, die in Verbindung mit einer automatischen Meßgrößensteuerung unter Bezugnahme auf die USA-Patentschrift 2 726 541 erläutert wurde), welche Größen der Steuerschaltung 110 zugeführt werden. Falls die berechneten Dicken aus dem Gerüst I vorherbestimmte Grenzen überschreiten (welche in der Speicherschaltung 113 enthalten sind, zum Beispiel plus oder minus 0,08 mm), und zwar im Vergleich zu den so gemessenen Meßgrößen, wird die Walzwerkeinstellung auf der Basis dieses Vergleichs erneut ausgearbeitet. Die Walzöffnungen und die Geschwindigkeiten der folgenden Gerüste werden entsprechend neu einjustiert, indem die berechneten Meßgrößen in Ausdrücken der gemessenen Meßgrößen des Gerüsts I gelöst werden.

Da die Leistungs- und Kraftkurven von den Daten bestimmt sind, die von einem speziellen Band (oder einer Bramme) nach vollständiger Schraubeinstellung des Walzwerks abgeleitet sind, entspricht beispielsweise die für das Gerüst I vorausgesagte Kraft der im Gerüst I beobachteten Kraft, wenn eine Schraubeinstellung des gesamten Walzwerks erfolgte. Diese Kraft ist jedoch höher als die beobachtete, wenn nur eine Schraubeinstellung des Gerüsts I erfolgte, weil sich dann das Walzgut auf einer höheren Temperatur befindet, als dies bei einer Schraubeinstellung des gesamten Walzwerks der Fall wäre. Eine Korrektur erfolgt deshalb durch Erhöhung der gemessenen Kraft in dem Gerüst I durch einen Faktor (normalerweise 10%) , um den Temperatur abfall zu berücksichtigen, der von dem Gerüst I zu den übrigen Gerüsten auftritt. Der resultierende Wert wird als Dehnungsfaktor des Walzwerks verwandt, der für jedes Walzgut auf seinen richtigen Wert korrigiert ist.

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Wenn ein Fehler in der Meßgröße im Gerüst I vorlag, wie oben erwähnt wurde, wird dieser Fehler unter die Gerüste II bis V aufgeteilt, was zu neuen Bezugsgrößen zwischen den Gerüsten führt, die dazu Verwendung finden, die Kraftkurven einzugeben, um neue Kräfte, Bezugsgrößen für Schraubeinstellungen und Meßgrößen-Bezugsgrößen für die Gerüste I bis V zu berechnen. Da die Reduzierung des Gerüsts Vi und die Zufuhr-Abmessungen festliegen, bleiben die Geschwindigkeit aus dem Gerüst V und die berechneten Abmessungen aus dem Stand V konstant, während sich die Geschwindigkeiten der Gerüste I bis IV ändern können, um einen konstanten Massenfluß aufrecht zu erhalten.

Die Walzendurchmesser und die Walzwerkgehäuse ändern ihre Abmessungen mit der Temperatur. Wenn die Walzöffnungen zuerst entsprechend Berechnungen der Schaltung 114 eingestellt werden, ist deshalb die tatsächliche öffnung geringer für eine heiße Walze (größerer Durchmesser) als für eine kalte Walze (kleinerer Durchmesser). In entsprechender Weise ist die tatsächliche öffnung für ein Walzwerkgehäuse kleiner,das erhitzt wurde. Daten werden deshalb abgeleitet, indem die Massenfluß-Beziehung und die Dehnungsbeziehungen (S_Q = h. - Dehnung) entsprechend den obigen Ausführungen ausgenutzt werden, wovon (über einen nicht dargestellten Integrierverstärker) eine exponentiell ansteigende Spannung mit einer Zeitkonstanten (zum Beispiel 25 Sekunden) abgeleitet wird, wenn das Walzgut sich zwischen den Walzen befindet; eine exponentiell anfallende Spannung mit einer Zeitk0nstanten (zum Beispiel 200 Sekunden) wird abgeleitet, wenn sich cti.e Walzgut nicht zwischen den Walzen befindet. Entsprechende Vorkehrungen werden für die Gesamterhitzung und Abkühlung der

Walzwerkgehäuse getroffen, wobei Zeitkonstanten mit

exponentiell .en Beziehungen im Hinblick auf das Erhitzen und Abkühlen dar Walzwerkgehäuse und der Struktur während längerer Zeitspannenι ausgenutzt werden. Während der Einstellungsberechnungen sind] diese Abweichungen in den Berechnungen in der Schaltung 3jl4 in Form von Korrekturen für die berechneten Walzöffnungen enthalten und werden geeignet auf jedes Gerüst verteilt.

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Unter gewissen Voraussetzungen liegen die Zwischengerüst-Meßgrößen, Gerüstgeschwindigkeiten und die unbelasteten Walzöffnungen, welche durch die oben beschriebene Methode berechnet werden, nicht innerhalb der technischen Grenzen des Walzwerks. Insbesondere die Leistungs- und Geschwindigkeitsgrenzen der Antriebsmotoren (40 bis 45 in Fig. 5) sind zu beachten.

Der Leistungsbedarf eines Walzwerkmotors ist durch die Verwendung der Leistungskurve bestimmt, also durch die benötigte Leistung (PS) pro Tonne und pro Stunde (kW-Leistung, cm-Breite), entsprechend der Leistungskurve entsprechend der ankommenden Zufuhrmeßgröße des Gerüsts, welche mit dem Massenfluß (Tonnen pro Stunde) multipliziert wird, welcher aus den Walzgutabmessungen, der Breite, der Walzgeschwindigkeit und dem Schlupf berechnet wird; das resultierende Produkt wird mit dem Koeffizienten der Temperaturkorrektur multipliziert, um die Eingangstemperatur zu korrigieren. Die erforderliche Leistung steigt mit fallender Temperatur. Deshalb wird die maximale Leistung am End e des Walzguts benötigt. On von dieser Beziehung Gebrauch zu machen, wird ein angenäherter Temperaturabfall in der Speicherschaltung 113 als Konstante gespeichert, welcher von der Temperatur des führenden Endes abgezogen wird, woraus die Leistung für den Antriebsmotor jedes Gerüsts (P.(Rqd)) berechnet wird. Ein Leistungskoeffizient G . kann deshalb bestimmt werden aus

_c _ ^Pi (Rad)

^{px P}l (max)
wobei P. ^τ,_Λ/^ der Leistungsbedarf des Gerüsts i; und

P,, , die maximal zulässige Leistung für dieses Gerüst ist.

Wenn C. größer als die Einheit wird, wird die Leistungsbegrenzung über !schritten.

Die Geschwindigkeitsapiforderungen an die Antriebsmotoren des Walzwerks können durch einen Geschwindigkeitskegel gekennzeichnet werden, der durch die Linien P^q₁ und Pg q₆ in Fig. 16 gezeigt ist, wo die Betriebsgrenzen der Geschwindigkeit jedes Gerüsts in dem Walzwerk aufgezeichnet sind. Die gestrichelte Linie Y

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U27892

zeigt eine Walzwerkgeschwindigkeit, wobei sowohl die obere als auch die untere Geschwindigkeitsgrenze von einem oder mehreren der Antriebsmotoren tiberschritten werden. Die gestrichelte Linie Z erläutert eine Walzwerkgeschwindigkeit, bei der die untere Geschwindigkeit überschritten wird. Die gestrichelte Linie X erläutert eine Walzwerkgeschwindigkeit, bei der die Betriebsgeschwindigkeit innerhalb des Bereichs der Geschwindigkeiten aller Antriebsmotoren liegt.

In Verbindung mit der Geschwindigkeitsbegrenzung wird ein minimaler und ein maximaler Geschwindigkeitskoeffizient für jedes Gerüst formuliert. Der minimale Geschwindigkeitskoeffizient lautet:

η -

^{Li N}i(Rqd)

wobei N. / j \ X% der Grundgeschwindigkeit des Gerüsts beträgt (normalerweise 60%); und

^Ni(Rqd) die für die berechnete Einstellung benötigte Geschwindigkeit ist.

Der maximale Geschwindigkeitskoeffizient lautet:

^{Hi N}i(max)

wobei N., » die höchste Geschwindigkeit des Gerüsts ist. Wenn entweder C_T. oder C„. die Einheit für irgend ein Ge-

XjI IiX

rüst überschreitet, liegt die Geschwindigkeit außerhalb des Geschwindigkeitskegels, so daß eine Korrektur erforderlich ist.

Zum Zwecke einer Korrelation mit den im folgenden erläuterten korrigierten Wirkungen werden die folgenden zusätzlichen Koeffizienten bestimmt:

C__ = Maximum CL.. (Der Geschwh digkeitskoeffizient des

Gerüsts mit der niedrigsten Geschwindigkeit relativ zu dessen minimaler Geschwindigkeit)

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_ 36 - U27892

Ο™, = Maximum C^. (Der Geschwändigkeitskoeffizient für das

Gerüst mit der höchsten Geschwindigkeit ■ relativ zu dessen größter Geschwindigkeit)

C= Maximum C . (Der Leistungskoeffizient für das Gerüst

mit dem größten Leistungsbedarf relativ zu dessen Maximum)-

Es gilt deshalb folgendes:

(1) Wenn C-_T · C₁₁₁₁-> 1 ist, liegt entweder (a) die Ge-

IjIj ritl

schwindigkeit mindestens eines Gerüsts über der oberen Grenze, während die Geschwindigkeit eines anderen unter dem Minimum liegt, oder (b) die Geschwindigkeit eines Gerüsts liegt weit über der höchsten Geschwindigkeit, so daß eine Verringerung auf die höchste Geschwindigkeit unter proportionaler Verringerung der Geschwindigkeit der übrigen Gerüste erfordert, daß die Geschwindigkeit mindestens eines Gerüsts unter dem Minimum liegt, oder (c) die Geschwindigkeit eines Gerüsts liegt so weit unter dem Minimum, daß eine Erhöhung dessen Geschwindigkeit auf die minimale Geschwindigkeit unter proportionaler Erhöhung der Geschwindigkeit aller übrigen Gerüste erfordert, daß die Geschwindigkeit mindestens eines Gerüsts über der höchsten Geschwindigkeit liegt. Der erste Fall ist in Fig. 6 dargestellt. Wenn C_TT · C„„ größer als 1 ist, wurde daraus geschlossen,

JiJi ritt

daß es nicht möglich ist, das Walzgut mit der von dem Operateur verlangten Belastungsverteilung zu walzen. Deshalb wird die Belastung zurückverteilt, wobei den ersten fünf Gerüsten gleiche Belastungen zugeordnet werden (außer im Falle eines ScheiBgerüsts, das heißt bei verschwindender Belastung, in welchem Falle keine Belastung erfolgt). Die berechnete Einstellung wird wiederholt.Wenn die Belastungen schon gleich sind,-werden die Eintrittstabellen angehalten.

(2) Wenn C_LL * C > 1 ist, reicht die Leistung des Walzwerks nicht aus, das Walzgut mit der gewünschten Belastungsverteilung zu walzen. Dieser Schluß beruht auf der Annahme, daß die Leistung proportional der Walzwerkgeschwindigkeit ist. Entweder (a) die Geschwindigkeit eines Gerüsts liegt unter dem Minimum und die Leistung eines Gerüsts über dem Maximum, (b) die Geschwindigkeit liegt unter dem Minimum und steigt auf das

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H27892

Minimum an, während alle übrigen Gerüstgeschwindigkeiten bei proportionaler Erhöhung eine Überschreitung der Leistungsgrenze zur Folge haben, oder (c) die Leistung liegt über dem Maximum für ein Gerüst und deren Verringerung auf das Maximum erfordert, daß ein Gerüst unter die minimale Geschwindigkeit gelangt. In jedem Falle werden die Belastungen für die ersten fünf Gerüste gleich gemacht und die Einstellungsberechnung wiederholt. Wenn sie schon gleich sind, werden die Eintrittstabellen angehalten.

(3) Wenn C >1, aber C_TT * C <1, ist das Walzwerk

PP LL pp

entweder (a) so entworfen, daß ein Gerüst zu viel von der Gesamtbelastung aufnimmt, ober (b) die gewünschte Zufuhrgeschwindigkeit des Walzwerks ist hoch. Die versuchte Abhilfe besteht darin, die Belastung der ersten fünf Gerüste gleich zu machen. Wenn diese schon gleich sind, werden die Geschwindigkeiten aller Gerüste durch Cp_p dividiert und das Walzwerk entsprechend eingestellt.

(4) Wenn C_TT> I₁ aber C_TT* CL_1x-^l ist, liegt die Geschwin

digkeit von mindestens einem Gerüst unter dem Minimum, kann aber auf die Minimalgeschwindigkeit erhöht werden, wobei alle übrigen proportional erhöht werden können, ohne daß die Geschwindigkeit eines Gerüsts über der höchsten Geschwindigkeit liegen muß. Jedoch besteht die erste Reaktion darin, die Be lastung der ersten fünf Gerüste gleich zu machen. Wenn dies schon erfolgte und keine Abhilfe ergibt, dann werden alle Gerüstgeschwindigkeiten durch Multiplikation mit CL_ erhöht und das Walzgut entsprechend eingestellt. Wenn der Operateur eine ungleiche Belastungsverteilung der Gerüste 1 bis 5 verlangte, hat die resultierende Einstellung eine andere Ber lastungsverteilung und eine andere Zufuhrgeschwindigkeit als die von dem Operateur gewünschte.

(5) Wenn C^l, aber C_LL· C^^ _±&^ _{liegt die} Geschwindigkeit von mindestens einem Gertist über der höchsten Geschwindigkeit, kann aber auf die höchste Geschwindigkeit reduziert werden, wobei alle anderen Geschwindigkeiten proportional reduziert werden, ohne daß die Geschwindigkeit eines Gerüsts unter

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dem Minimalwert liegen müßte. Die korrigierende Wirkung dieses Falles ist dieselbe wie in dem vorangegangenen Falle, jedoch mit der Ausnahme, daß alle Geschwindigkeiten durch C_TTCI

dividiert werden, wenn der Situation nicht durch Abgleichung der Belastungsverteilung abgeholfen wird.

Während des Walzverfahrens werden gewisse Daten dazu verwandt, die in der Speicherschaltung 113 der Rechenanlage gespeicherten Informationen auf den neuesten Stand zu bringen. Diese Daten können auch über die Ausgangsschaltung 112 zu der peripheren Aufzeichnungsschaltung 118 übertragen werden, um eine Aufzeichnung und Analyse durchzuführen. Falls die Grenzen überschritten werden (zum Beispiel Überschreitungen des Geschwindigkeitskegels) können die Daten als Alarm und/oder als eine visuelle Anzeige über die Ausgangsschaltung 112 an die periphere Schaltung 117 akustische oder optische Signale weitergegeben werden. Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Nachweiseinrichtungen werden deshalb die folgenden benutzt, die in der angedeuteten Weise für Prüfdaten, Erneuerungsdaten oder Steuerdaten dienen:

Die Nachweiseinrichtung für heißes Metall 81 weist das Vorhandensein des das Walzwerk verlassenden Walzguts 20 nach, wodurch im Falle einer Betriebsstörung angezeigt wird, daß ein "Pflasterstein" (cobble) in dem Gerüst VI aufgetreten ist.

Die Röntgen-Meßeinrichtung 71 (und ihre Rückkopplung 71a) mißt nicht nur die Abmessungen des austretenden Walzguts, sondern gibt auch das Vorhandensein oder das Fehlen des Walzguts an, so daß ein entsprechendes Signal in der peripheren Einrichtung 118 gespeichert werden kann.

Die Breitenmeßeinrichtung 82 liefert in entsprechender Weise Daten für die Klassifikation über das Vorhandensein und das Fehlen der Breite des Walzguts, was in der peripheren Einrichtung 118 aufgezeichnet werden kann.

Das Pyrometer 83 mißt die Fertigtemperatur des aus dem Walzwerk austretenden Walzguts und liefert Daten zur Auf-

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zeichnung in der peripheren Einrichtung 118.

Die Nachweiseinrichtung 84 für heißes Metall mißt die Temperatur und weist das Vorhandensein des Bandeisens auf der Wickeleinrichtung nach, so daß es im Falle einer Betriebsstörung anzeigt, daß ein Hindernis (cobble) auf dem Auslauftisch (nicht dargestellt) vorliegt, welche Information zu der Steuereinrichtung HO übertragen wird.

Die Tachometer 103 bis 1O8 stellen die Geschwindigkeiten oder Drehzahlen jedes Gerüsts fest, um in der Speicherschaltung 113 gespeicherte Daten auf den neuesten Stand bringen zu können, welche Daten auch zu der peripheren Aufzeichnungseinrichtung 118 gewünschtenfalls übertragen werden.

Die Spannungs-Aufzeichnungseinrichtungen 97 bis 102 liefern Antriebsmotor-Spannungsdaten zu der zum Aufzeichnen dienenden Einrichtung 118.

Die Ausnutzung von Daten, die durch das augenblickliche Walzen des Walzguts zum Erneuern der gespeicherten Daten in der Rechenanlage bestimmt sind, dient in erster Linie zur Überwindung von Fehlern und Diskrepanzen, die außerhalb der normalen Steuerungen liegen können, die beim augenblicklichen Walzvorgang eines bandförmigen Wal-zguts benutzt werden, so daß eine Kompensation bei dem nächsten zu walzenden Bandstück erfolgen kann. Kleine Fehler der Geschwindigkeit und der Walzöffnungen, sowie Ungleichmäßigkeit des Rohmaterials, Änderungen der Walzwerkeigenschaften außer den bereits erwähnten, Walzenabnutzungen usw. können in einer Weise kompensiert werden, die als Anpassungsrtickkopplung bezeichnet wird. Dies kann in folgender Weise geschehen:

Zwi schenq e rüs t-Me ß rückkopplung

Eine Zwischengerüst-Meßrückkopplung verursacht, daß die berechnete Meßgröße eines Gerüsts (S_ plus Dehnung) gleich der Massenfluß-Meßgröße (hgVg/V.) dieses Gerüst wird. Diese Rückkopplung kompensiert Fehler sowohl von S_Q als auch der Dehnung aufgrund von Temperaturfehlern, schlechtem Walzanschlag oder dergleichen. Die Korrektur des Massenflusses wird

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für jedes Gerüst und für jedes Walzgut (oder Bramme) berechnet und der Einstellung für das folgende Walzgut (oder Bramme) zugeführt. Es ist eine akkumulierte Korrektur, deren Wert bei dem Walzen irgend eines bandförmigen Walzguts die algebraische Summe der Werte jedes vorangegangenen bandförmigen Walzmaterials ist. Für jedes gegebene bandförmige Walzgut ist die zusätzliche Korrektur gleich dem Unterschied zwischen den berechneten Meßgrößen und der Massenfluß-Meßgröße, abgewandelt durch den geeigneten Gewinn. Die Korrektur wird als positiv betrachtet, wenn die Massenfluß-Meßgröße die kalkulierte Meßgröße überschreitet. Sie wird algebraisch mit der akkumulierten Massenfluß-Korrektur von allen vorhergehenden gewalzten Bändern kombiniert und sowohl zur Berechnung der Einstellung der Stellschrauben (Walzöffnurigen) als auch der Massenfluß-Meßgeräte für das folgende bandförmige Walzgut verwandt. Die Zwischengerüst-Meßkorrektur wird kontinuierlich von einer Walzenänderung zu der nächsten erzeugt. Begrenzungen werden in der Speicherschaltung der Rechenanlage vorgesehen, um zu große Korrekturen von Bramme zu Bramme zu vermeiden.

Die Massenfluß-Rückkopplung wird aus den folgenden Beziehungen berechnet:

^h> mf(j+l)l ^{= h}'mf(j)i ^{+ k}mf * ^Ahmf(j+l)i wobei k _f der Massenfluß-Rückkopplungsgewinn,

^hmf(j)" Vi(J)

^hgm(j) =^S0^+Str

wobei h /.» die berechnete Meßgröße (Dickenmeßgerät) ist;

0 durch die gemessene Meßgröße (V) bestimmt

ist;
str von der Dehnungskurve beim augenblicklichen

Walzen bestimmt ist;

j das zuletzt gewalzte Band ist; J + 1 das nächste zu walzende Band ist; und i das Walzgerüst kennzeichnet.

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Belastungsverteilungs-Rückkopplung

In Abhängigkeit von der Dickenmessung des gewalzten Bands ist es wünschenswert, den Strom zwischen den Gerüsten I bis V entsprechend den Schaltereinstellungen für die Belastungsverteilung, sowie dem in der Rechenanlage gespeicherten Verteilungsmuster zu verteilen.

Um diese gewünschte Verteilung aufrecht zu erhalten, vergleicht die Rechenanlage für jede Bramme die prozentuale für jedes Gerüst von der Leistungskurve berechnete Belastung unter Verwendung der Meßgrößen, wie augenblicklich gewalzt wird, mit der augenblicklichen prozentualen Belastung, die von den Stromnachweisgeräten des Walzwerks bestimmt wird. Wenn der neue Rückkopplungskoeffizient, der von dem Verhältnis der augenblicklichen prozentualen Belastung in irgend einem Gerüst zu der berechneten prozentualen Belastung abgeleitet wird, nicht gleich der Einheit ist, wird ein erneuerter Korrektur-Multiplikator, der der Leistungskurve für die Einstellung der nächsten Bramme zuzuführen ist, als die Summe des Mulitplikators berechnet, der für die gegenwärtige Bramme verwandt wurde, und der neue Rückkopplungskoeffizient entsprechend dem Rückkopplungsgewinn der Belastungsverteilung bewertet. Daraus ist ersichtlich, daß der Effekt dieser Rückkopplung eine kontinuierliche Anpassung der gespeicherten Leistungsinformation entsprechend den Resultaten ist, die bete augenblicklichen Walzen abgeleitet werden. In der Rechenanlage sind Grenzwerte gespeichert, um zu große Änderungen von Bramme zu Bramme bei dem Multiplikator der Belastungsverteilung zu verhindern.

Walzgeschwindigkeits-Rückkoppluncr

Als ein Teil der Einstellungsberechnung bestimmt die Rechenanlage die belasteten Gerüstgeschwindigkeiten. Sie führt dann einen festen Prozentsatz (etwa 3% ) zu diesen Geschwindigkeiten hinzu, um einen Geschwindigkeitsabfall zu berücksichtigen. Die resultierende Geschwindigkeit bei fehlender Belastung wird eingestellt, bevor die Bramme in das Walzwerk eintritt.

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Wenn sich dieBrairane in dem Walzwerk befindet, kann sich der tatsächliche Geschwindigkeitsabfall von dem angenommenen Wert unterscheiden. IM diesen Effekt zu kompensieren, kann die Geschwindigkeits-BezugsgrÖße, welche zu den Regeleinrichtungen gesandt wird, eine kleine Änderung von Bramme zu Bramme benötigen. Ein neuer Rückkopplungskoeffizxent, welcher von dem Verhältnis der tatsächlichen Geschwindigkeit bei Belastung zu der gewünschten Geschwindigkeit abgeleitet wird, wird für jedes Gerüst berechnet. Wenn das Verhältnis nicht gleich der Einheit ist, wird aus der Summe des verwandten Multiplikators für die augenblickliche Bramme und den neuen Rückkopplungskoeffizienten ein Korrektur-Multiplikator für die Einstellung für die nächste Bramme berechnet und entsprechend dem Rückkopplungsgewinn der Walzgeschwindigkeit abgeglichen werden. Grenzwerte werden für den Walzgeschwindigkeits-Multiplikator vorgesehen, so daß keine zu großen Änderungen von Bramme zu Bramme möglich sind. Jeder Walzgeschwindigkeits-Multiplikator wird durch den Multiplikator des Gerüsts VI dividiert. Dadurch ergeben sich Änderungen der Walzgeschwindigkeit, die nur im Hinblick auf die Geschwindigkeit des Gerüsts VI gemacht werden.

Walzkraft-Rückkopplung

Der Zweck der Walzkraft-Rückkopplungen besteht darin, eine kontinuierliche Anpassung der gespeicherten Walzkraft-Information zu erhalten. Dies erfolgt durch Vergleich der für die tatsächlich gewalzten Meßgrößen berechneten Kraftverteilung mit den gemessenen Walzkräften für diese Meßgrößen*

Ein neuer Kraftrückkopplungs-Koeffizient, der gleich dem Verhältnis der gemessenen Kraft zu der von den gespeicherten Kraftkurven vorausgesagten Kraft ist, wird für jedes Gerüst und für jede Bramme berechnet. Wenn dieses Verhältnis von der Einheit abweicht, wird ein erneuerter Kraftkorrektur-Multiplikator berechnet, der den Daten zugeführt wird, welche von der Leistungskurve für die Einstellung für die nächste Bramme abgeleitet werden. Diese Korrektur ist die Summe des Multiplikators für die augenblickliche Bramme und

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des neuen Kraftrückkopplungs-Koeffizienten, welche entsprechend dem Gewinn oder der Verstärkung der Kraftrück-Jcopplung bewertet wird. Für den Kraftmultiplikator werden Grenzwerte vorgesehen, so daß dieser sich von Bramme zu Bramme nicht zu stark ändern kann.

Walzcrutgeschwindigkeits-Rückkopplung

Der Zweck dieser Rückkopplung besteht darin, der Rechenanlage die Erzeugung der gewünschten Zufuhrgeschwindigkeit zu ermöglichen. Ein Walzgutgeschwindigkeits-Multiplikator wird von dem Verhältnis der gewünschten Walzgutgeschwindigkeit zu der tatsächlichen Walzgutgeschwindigkeit berechnet. Wenn dieses Verhältnis von der Einheit abweicht, wird ein erneuerter Geechwindigkeitskorrektur-Multiplikator berechnet, welcher der Fertigungsgeschwindigkeit der nächsten Bramme zugeführt wird. Diese Korrektur ist die Summe des für die augenblickliche Bramme verwandten Multiplikators und des neuen Geschwindigkeits-Multiplikators, welche entsprechend dem Walzgutgeschwindigkeits-Rückkopplungsgewinn bewertet wird. Für den Walzgutgeachwindigkeits-Multiplikator werden Grenzwerte vorgesehen, so daß dieser sich von Bramme zu Bramme nicht zu stark ändern kann.

Während das Wesentliche der automatischen Betriebsweise eines Walzwerks für Bandstahl in der oben erläuterten Weise bei den Leistunge- und Kraftkurven im Hinblick auf die verarbeiteten Materialien liegt, liegt es trotzdem auch bei den anpassungsfähigen Rückkopplungen im Hinblick auf die Betriebsweise des Walzwerks. Die erläuterte Massenfluß-Beziehung stellt normalerweise eine Basis für die Beendigung der Walzwerkeinstellung mit Hilfe von Meßgrößen von Bezugsgrößen für die Dicke, Walzöffnungen und Geschwindigkeiten jedes Gerüsts des Walzwerks dar. Da die Röntgen-Dickenmeßeinrichtung 71

-¹ (Fig. 5) genau die Ausgangsdicke aus dem Gerüst VI mißt,

ίο während die Geschwindigkeiten des Gerüsts VI und einiger _ω anderer Gerüste ebenfalls gemessen werden, kann die Dicken- ~* abmessung am Ausgang des anderen Gerüsts endgültig bestimmt.

ο werden. Durch Gleichsetzung dieser bestimmten Meßgröße mit

ο der berechneten Meßgröße für dieses Gerüst zeigt sxch der ° Fehler der berechneten Meßgröße. Dieser Fehler wird dann zu der kalkulierten Meßgröße dieses Gerüsts für die nächste

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Einstellung des Walzwerks für jede folgende Bramme oder jedes folgende Bandmaterial (algebraisch) addiert. In diesem Fall kann der Fehler auf Unregelmäßigkeiten des verwandten Einstellmechanismus für die Walzen, auf ungeeignete Berücksichtigung des Dehnungsfaktors, auf die Walzenerwärmung, auf ungeeignete Walzgegenüberstellung in dem Walzwerk, oder auf eine Kombination von zwei oder mehr dieser Faktoren zurückzuführen sein. Deshalb stellen die anpassungsfähigen Rückkopplungen, welche durch tatsächliche Walzergebnisse bestätigt werden, die hauptsächlichen Facetten der automatischen Betriebsweise des Walzwerks für bandförmiges Material dar.

Patentansprüche

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Claims (15)

25. November 1968 EH/Sm Patentansprüche

1. Steuer- und Regeleihrichtung für ein insbesondere Bandstahl herstellendes Walzwerk/ in dem das Walzgut mit einer gegebenen Eintrittstemperatur zwischen jeweils zwei Walzen eines oder mehrerer Gerüste zur Dickenreduzierung hindurchgeführt wird und eine Antriebseinrichtung zum Drehen der Walzen sowie eine Einrichtung zur Einstellung der Walzspalte vorhanden sind, mit einer Einrichtung zur Messung der Drehzahl der Walzen, mit einer Einrichtung zur Messung der Walzspalte während einer vorherbestimmten Reduzierung des Walzguts, und mit einem Komparator zum vergleich der von den beiden Meßeinrichtungen angezeigten Ist-Daten mit Soll-Daten zur Einstellung der Antriebseinrichtung und der Einstelleinrichtung während eines Durchlaufs des Walzguts mit Daten eines vorhergehenden Durchlaufs, die in einer Speichereinrichtung gespeichert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (113/115,116) die Differenzdaten zwischen den verglichenen Daten speichert, daß eine Auswahleinrichtung die Differenzdaten mit Daten in der Speichereinrichtung verarbeitet und die Walzendrehzahl und den Walzspalt während eines anschließenden Durchlaufs des Walzguts einstellt, und daß bei Beginn des Durchlaufs des Walzguts durch das erste Paar der Walzen eine Steuerung in Betrieb genommen wird und Differenzdaten zwischen den gespeicherten und den Ist-Daten der Walzendrehzahl und der Walzdruckkraft des ersten Gerüsts erhält, um die Antriebseinrichtung (DM) und die Einstelleinrichtung (STSR) jedes nachfolgenden Paars von Walzen vor dem Durchlaufen des Walzguts einzustellen.

2. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet , daß die Drehzahlen der Walzen und die Walζspalte nach dem Durchlauf des Walzguts durch eine vorherbestimmte Anzahl der Walzenpaare (zum Beispiel 23,24) verglichen werden, und daß die Antriebseinrichtungeη (DM; zum Beispiel 45) und die Einstelleinrichtungen (SC; Λ

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zum Beispiel 51) der restlichen Walzenpaare entsprechend diesem Vergleich justiert werden (Fig. 3,4,5).

3. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1 mit einer Einrichtung zur Messung von Querschnittsänderungen von durchlaufendem Walzgut an jedem Walzenpaar, dadurch gekennze ichnet , daß die Daten der Änderungen in der Speichereinrichtung (113) gespeichert und mit den gespeicherten Daten verarbeitet werden, und daß der Komparator (HO, 114) aus den verarbeiteten Daten neue Soll-Daten zur Steuerung der Einstelleinrichtungen ,- [ (SC; zum Beispiel 51) und der Antriebseinrichtungen (DM; zum Beispiel 45) für jedes folgende das Walzwerk durchlaufende Walzgut berechnet (Fig. 5).

4. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 3, d a d ur c h gekennzeichnet, daß Daten in Form einer Kurve gespeichert sind, bei der die Walzdruckkraft über dem elastischen Walzensprung aufgetragen ist, und daß der ^ Komparator (110,114) den Wert jedes Walzensprungs zu dem errechneten Walzspalt für jedes Walzenpaar addiert, um den neuen Soll-Wert des unbelasteten Spalts jedes Walzenpaars zu bestimmen.

5. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet , daß Daten in Form einer ^r Kurve gespeichert sind, bei der die an dem Walzenpaar auftretende elastische Deformation über der einwirkenden Kraft aufgetragen ist.

6. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Einstelleinrichtung der Walzöffnungen zugeführten gespeicherten Daten eine expontentiell ansteigende bzw. abfallende Kompensation verursachen, wenn sich das Walzgut zwischen den Walzen be- / findet bzw. nicht befindet, so daß die Ausdehnung und Kon- , traktion der Walzen aufgrund von Temperaturänderungen kompensiert wird.

109831/0300 . ORIGINAL INSPECTED

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7. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die maximal zulässige Leistung jedes Gerüsts zur Bestimmung eines Leistungsverhältnisses in bezug auf seinen Leistungsbedarf, sowie die maximalen und minimalen Geschwindigkeiten jedes Gerüsts zur Bestimmung des maximalen und minimalen Geschwindigkeitsver- ,,. hältnisses jedes Gerüsts in bezug auf die Geschwindigkeits- <^] anforderungen jedes Gerüsts gespeichert sind, un d daß der Komparator kein Regelsignal abgibt, wenn eines der Verhältnisse größer als Eins wird, so daß die Grenzen der maximalen Leistung, der maximalen Geschwindigkeit oder der minimalen Geschwindigkeit des Walzwerks nicht überschritten werden und Walzvorgänge bei unzulässigen Werten nicht durchführbar sind.

8. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn ze ichnet , daß das Gerüst mit der niedrigsten Geschwindigkeit relativ zu seiner minimalen Geschwindigkeit bestimmt wird, und daß das Ausgangssignal so gesteuert wird, daß alle Walzenpaare gleich belastet werden, wenn das Produkt der Verhältnisse größer als Eins ist.

9. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst mit der niedrigsten Geschwindigkeit zu seiner minimalen Geschwindigkeit bestimmt wird, daß das Gerüst mit dem größten Leistungsbedarf relativ zu seiner maximalen Leistung bestimmt wird, und daß das Ausgangssignal derart gesteuert wird, daß alle Gerüste gleich belastet werden, wenn das Produkt der Lei- *' stungsverhältnisse und der Geschwindigkeitsverhältnisse größer als Eins ist.

10. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennze ichnet , daß das Gerüst mit der niedrigsten Geschwindigkeit relativ zu seiner minimalen Ge- ; schwindigkeit »bestimmt wird, daß das Gerüst mit dem größten Leistungsbedarf relativ zu seiner Maximalleistung bestimmt

109831/0300 OR₁Q₁NAL₁NSPECtED

wird, und daß das Ausgangssignal derart gesteuert wird, daß alle Gerüste gleich belastet werden, wenn das Verhältnis des Gerüsts mit dem größten Leistungsbedarf relativ zu ,der Maximalleistung größer als Eins ist.

11. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst mit der niedrigsten Geschwindigkeit relativ zu seiner minimalen Geschwindigkeit bestimmt wird, daß das Gerüst mit der höchsten Geschwindigkeit relativ zu seiner maximalen Geschwindigkeit bestimmt wird, daß das Ausgangssignal so gesteuert wird, daß alle Walzenpaare gleich belastet werden, wenn das Produkt der Verhältnisse größer als Eins ist, und daß das Ausgangssignal so gesteuert wird, daß (a) alle Gerüste gleich belastet werden oder (b) die Geschwindigkeiten aller

Gerüste mit einem Koeffizienten multipliziert werden, wenn ' / das Produkt dieser Verhältnisse kleiner als Eins, aber das Verhältnis des Gerüsts mit der niedrigsten Geschwindigkeit relativ zu seiner minimalen Geschwindigkeit größer als Eins ist.

12. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennze ichnet, daß das Gerüst mit der niedrigsten Geschwindigkeit jäLativ zu seiner minimalen Geschwindigkeit bestimmt wird, daß das Gerüst mit der höchsten Geschwindigkeit relativ zu seiner maximalen Geschwindigkeit bestimmt wird/ und daß, wenn das Produkt dieser Verhältnisse kleiner als Eins, aber der Koeffizient des Ge- / rüsts mit der höchsten Geschwindigkeit relativ zu seiner maximalen Geschwindigkeit größer als Eins ist, das Ausgangssignal so gesteuert wird, daß (a) alle Gerüste gleich belastet werden oder (b ) die Geschwindigkeiten aller Gerüste durch den zuletzt genannten Koeffizienten dividiert werden.

13. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennze ichnet, daß die Speichereinrichtung Daten in Form einer Kurvenschar speichert, be^Öenen die Leistung über der Dickenreduzierung für verschiedene

109831/0300 OR/ßn^,

"RJGfHAL INSPECTED

relative Dicken des Walzguts aufgetragen ist/ und daß die Walzöffnung zwischen jedem Walzenpaar entsprechend dessen Leistungsbedarf durch Bezugnahme auf die Kurve mit der entsprechenden Dickenreduzierung gesteuert wird.

14. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch geke nnze ichne t, daß die Speichereinrichtung Daten in Form einer Kurvenschar speichert, bei denen die Walzkraft über der Dicke aufgetragen ist.

15. Steuer- und Regeleinrichtung nach Anspruch 4, 5, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator die errechnete Belastung und die errechnete Kraft jedes Gerüsts eines Walzwerks mit mehreren Gerüsten mit der tatsächlichen prozentualen Belastung oder Kraft vergleicht, welche für jedes Gerüst entsprechend der Ausgangsdicke des Walzguts gemessen werden, und/oder daß die gespeicherten Daten der Belastungs- oder Kraftkurve für darauffolgend zu walzendes Walzgut abgewandelt werden, wenn die prozentuale Belastung oder Kraft unterschiedlich ist.

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