DE1956746A1 - Einrichtung zur Dickenregelung von Walzgut - Google Patents

Description

:L3CT?.IO CORPORATION Erlangen, den

ittaburgh, Pa., USA Werner-von-Siemer.s-S^r „ 50

Zeichen:
VPA 69/32-32 Hk/Xs

Einrichtung zur Dickenregelung von Walzgut

Die Priorität der entsprechenden US-Anmeldung vom 12,11.1968, Aktenzeichen Serial Ho. 774· 638, wird in Anspruch genommen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung sur Regelung 'ler Walzgutdicke in einem Walzwerks das mindestens ein Walsgerüst mit einer Regeleinrichtung für die Anstellung des Walzspalres enthält, mit Fühlern zur Erfassung der Walzkraft und der Anstellposition, mit einer Einrichtung sur Bestimmung des WaIzkraftfehlers aus der gemessenen Walzkraft und einem Walzkraftsoliwert und aus dem jeweiligen Istwert und einem vorgegebenen Sollwert der Anstellpoaition und mit einer Einrichtung zur Bestimmung der zur Korrektur des Dickenfehlers erforderlichen G-rösse der Anstellbewegung.

Betriebsmäßig wird der unbelastete Walzspalt und die Geschwindigkeit an jedem Gerüst einer Tandemstraße oder für jeden Stich einer Umkehrstraße durch den Bedienungsmann oder einen Rechner eingestellt, um eine schrittweise Reduzierung des Walzgutes auf die gewünschte Enddicke zu erzielen. Im allgemeinen ist der belastete Walzspalt an einem Walzgerüst gleich der Ausgangsdicke des Walzgutes unter der normalerweise zutreffenden Voraussetzung, daß nur eine geringe oder keine elastische Rückverformung eintritt. Da die Bedingungen für die Anstellung falsch sein können und in jedem Falle bestimmte Walzparameter während des Walzens und nach vollendeter Anstellung auf den belasteten Walzspalt
einwirken, muß ein Dickenregelungssystem zur genauen Einhaltung der gewünschten Enddicke verwendet werden, z.B.. für ein Gerüst einer Umkehrstraße oder für ausgewählte Geröste einer Tandem-« straße.

Das bekannte Verfahren zur Dickenregelung über die Walzkraft

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wird insbesondere in Stahlband-Warmwalzwerken und in Grobblech-Umkehrwalswerken verwendet. Die Theorie, auf der das Verfahren zur Dickenregelung über die Walzkraft beruht, ist beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 726 541 beschrieben.

Bei diesem Verfahren ist das Hooke'sche Gesetz zur Regelung der Anstellposition bei.einem Walzgerüst angewendet, d.h. der belastete Walzspalt ist während eines Walzvorganges gleich dem
unbelasteten Walzspalt (der Anstellposition) zuzüglich der Auffederung des Gerüstes, die durch die vom 7/alzgut auf die Walzen ausgeübte Trennkraft hervorgerufen wird. Zur Verwirklichung dieses Prinzips mißt ein Walzkraftmeßgerät die Trennkraft und die Anstellposition wird so gesteuert, daß die auf einen Bezugswert bezogenen Änderungen der Walzkraft ausgeglichen werden und dabei der belastete Walzspalt auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird. Die folgende Formel gibt die grundsätzliche Beziehung wieder:

(D h = s_{o +} 4-

Darin ist:

h = belasteter Walzspalt (Dicke des auslaufenden Walzgutes) S = unbelasteter Walzspalt (Anstellposition)

K = federkonstante des Walzgerüstes

F = Trennkraft.

In Abhängigkeit von der Walzkraft wird die Anstellposition nach folgender Gleichung geregelt:

(2) AS = - ΔL·

Darin ist:

Δ,F = gemessene Abweichung der Walzkraft von einem Bezugswert AS = gesteuerte Abweichung der Anstellposition von einem Bezugswert der Anstellung.

Durch Erfüllung der Gleichung 2 und der Voraussetzungen nach
Gleichung 1, wird der belastete Walzspalt h in Gleichung 1 mindestens angenähert konstant gehalten.

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Da diese Einrichtung zur Dickenregelung ohne Messung der tatsächlichen Dicke am Ausgang des Gerüstes arbeitet, ist eine Nachstellung der Anstellung während des Walzbetriebes erforderlich, um die normalen, auf verschiedene Ursachen zurückzuführenden Dickenfehler zu korrigieren. Mit Nachstellung ist hier die Änderung der Anstellposition zur Korrektur eines Dickenfehlers bezeichnet, der durch einen einzelnen Walzparameter oder durch die Kombination von Walzparametern hervorgerufen ist oder erwartungsgemäß hervorgerufen wird und der durch die Regelvorrichtung allein nicht ausgeglichen werden kann. Als normale Fehler sind die Fehler bezeichnet, die durch einfache Nachstellung der Anstellung korrigiert werden können. Derartige normale Fehler sind beispielsweise ungenaue Einstellung, selbsttätige Verstellung der Anstellung, eine Änderung der Federkonstanten des Walzgerüstes, Temperaturänderungen und Änderungen der Walzgeschwindigkeit.

Zur Korrektur derartiger normaler Fehler wird normalerweise eine bekannte Diokenmeßeinrichtung zur Nachstellung der Anstellposition an einem oder mehreren Punkten, gewöhnlich auf der Auslaufseite des Walzwerkes angeordnet. Sie mißt die Dicke mit zeitlicher Verzögerung gegenüber der Entstehungsstelle. Sin Überwachungssystem vergleicht die tatsächliche mit der gewünschten Dicke und justiert die Regeleinrichtung an einem oder mehreren Gerüsten der Straße.

Die Dickenregelung muß schnell durchgeführt werden, da schon eine relativ kur^e Verzögerung zu einer erheblichen Länge mit fehlerhafter Dicke gewalzten Materials führen kann. Insbesondere -in Tandemstraßen hängt die Dickengenauigkeit des auslaufenden Bandes wesentlich von der Regelgeschwindigkeit und der Stabilität der Regelungseinrichtung ab, weil diese Faktoren die länge des mit einem Dickenfehler behafteten Bandes bestimmen.

Die Regelgeschwindigkeit hängt vor allem von dem Verhältnis der Anstellbewegung zum jeweils festgestellten Walzkraftfehler (oder zu einem anderen Eingangsfehler) ab. Da die Walzgutdicke am Ausgang eines Gerüstes durch den Schnittpunkt der Kurve der Federkonstante (Walzkraft über Walzspalt) mit der Kurve der

Walzgut de format ion (Walzkraft über Dickenabnahme) bestimmt wird, hängt der Gesamtbetrag der zur Korrektur eines Walzkraft.fehlerα oder eines anderen erfaßten Fehlers in erster Linie von der Federkonstanten des Walzgerüstes und der Plastizität des Walzgutes ab. Der hier verwendete Ausdruck "Walzgutplastizität" soll die Abweichung der Walzkraft bezogen auf die Deformations- oder Abnahmekurve bedeuten. Aus dieser Definition ergibt sich, daß die, Werkstückbreite die Plastizität beeinflußt, weil die für die jeweilige Abnahme erforderliche Walzkraft von der Werkstückbreite abhängt.

Wenn die Regeleinrichtung nicht einwandfrei abgestimmt ist, können eine zu starke Dämpfung der Anstellung bei zu großer Korrekturzeit oder ungedämpfte, überschwingende oder ruckartige Kork rekturbewegungen und in manchen Fällen ein unstabiler Lauf der Anstellbewegung entstehen. Optimales Regelverhalten erfordert eine kritische Dämpfung und erzeugt die schnellste, stabile und nicht überschwingende Anstellbewegung, die mit einer analogen Regelung über die Walzkraft erzielbar ist. Änderungen der Walzgutplastizität, die auf den durch die Gleitschienen hervorgerufenen Kaltstellen oder anderen Faktoren beruhen, können Änderungen des Regelverhaltens von mehr als 10 fo erzeugen.

Die Kurve der Gerüstfederkonstante wird üblicherweise als konstant und gleichförmig verlaufende Linie angesehen und wird daher allgemein als Auffederungslinie bezeichnet. Tatsächlich ist diese Kurve jedoch im Bereich kleiner Walzkräfte nicht linear. Auch der lineare Teil des Verlaufes der Federkonstanten ist Änderungen während des Walzvorganges unterworfen. Der lineare Teil kann sich durch Änderungen eine's einzelnen oder mehrerer Parameter, einschließlich des Durchmessers der Stützwalzen und der Walzgutbreite, unter Umständen um + .10'$ ändern. Da die Walzgutbreite und der Durchmesser der Stützrollen bekannte Werte sind oder zu Beginn eines Stiches ermittelt werden und normalerweise während des Stiches sich nicht ändern, rufen sie im Normalfall während des Betriebes keine Änderungen der Federkonstante hervor. Steilheitsänderungen im linearen Teil des Kurvenverlaufes der Federkonstanten können jedoch durch andere Variable hervorgerufen werden. Änderungen der Federkonstanten können ebenfalls unmittelbar. Dickenfehler verursachen» die durch eine

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Nachstellung der Anstellung korrigiert werden können»

PlastizitätsSchwankungen bilden wahrscheinlich die wichtigste, betriebsmäßige Ursache für Änderungen des Regelverhaltens. Die Steilheit der Deformationskurve, d.h. der Plastizität, hängt von der Breite des Walzgutes und ferner von der Dicke und der Temperatur des Walzgutes ab. Ebenso ist die Art des Materials für die Plastizität ausschlaggebend und geringfügige Unterschiede in der Materialzusammensetzung können Unterschiede zwischen der geschätzten und der tatsächlichen Plastizität bewirken.

Zur Verbesserung der Dicke des aus einer Walzenstraße auslaufenden Walzgutes umfaßt die Einrichtung zur Bestimmung der Anstellbewegung eine Vorrichtung, die die Korrekturgröße für die Anstellbewegung in Übereinstimmung mit einer Beziehung zwischen den Werten für die Plastizität des Walzgutes und der Ständerdehnungskonstante laufend betriebsmäßig ir Abhängigkeit von der durch eine Anstellungsänderung hervorgerufenen Walzkraftänderung ermittelt und die Regelung der Anstellung beeinflußt.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung im folgenden näher erläutert? es zeigen:

Pig. 1 eine schematische. Darstellung einer Regeleinrichtung für eine Tandemstraße,

Fig. 2 die Dehnungskennlinien eines Walzgerüstes, Pig. 3 und 4 je einen Teil eines Dickenregelungsprogramms.

In Pig. 1 ist eine Tandemstraße 10 dargestellt, die beispielsweise sieben Walzgerüste umfaßt, von denen jedoch nur die Gerüste S1 und SS wiedergegeben sind. Das die Tandemstraße durchlaufende Walzgut wird zu einem Band gewalzt und am Ende der Straße auf einen Haspel 16 aufgewickelt. Das eintretende Walzgut, beispielsweise Stahl, hat z.B. eine Dicke von ungefähr 2,5 cm und eine Breite in einem Bereich von etwa 50 bis 200 cm. Das aus der Walzenstraße auslaufende Band hat ungefähr die gleiche Breite und eine dem -jeweiligen Auftrag entsprechende Dicke. In jedem Walzgerüst durchläuft das Walzgut ein paar Arbeitswalzen 22 und 24, deren Drehzahl Über einen G-ieiehstromantriebs-motor geregelt wird. Zur Einstellung des unbelasteten Walzspaltes

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ar. jedem Ständer ist ein Paar Anatellrnotoreri ?ⁿ und ο ir. Paar· Spindeln 30 vorgesehen, die an den Stützrollen angreifen und dadurch Druck auf die Arbeitswalzen ausüben. Mittels eines Fühlers 32 wird die Spindelposition an ,jedem Gerüst erfaßt und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die genaue Übe reins tinmung zwischen der Spindelposition und dem unbelasteten Walzspalt kann von Zeit zu .Zeit durch eine Überwachungseinrichtung geprüft und korrigiert werden. Jedem Walzgerüst, das mit einer Dickenregeleinrichtung ausgestattet ist, ist eine Druckmessdose 34 zugeordnet. Häufig sind auch die übrigen Walzgerüste mit Druckmeßdosen ausgerüstet. Im vorliegenden Fall sind alle sieben Walzgerüste mit einer Dickenregeleinrichtung versehen,

An vorgegebenen Punkten entlang der Walisenstraße sind zur seitlichen Führung des Walzgutes von Motoren angetriebene Führungsrollen 36 angeordnet. Eine für den automatischen Betrieb der tandemstraße vorgesehene Steuereinrichtung 12 umfaßt einen digital arbeitenden Rechner 33, der mit. den verschiedenen Fühlern und Steuereinrichtungen des Walzwerkes verbunden ist. Zur Durchführung bestimmter Walzabläufe kann die Steuereinrichtung 12 eine übliche, von Hand oder automatisch zu betätigende, analoge Steuerung enthalten. Der Rechner 33 besteht vorteilhafterweise aus mehreren voneinander getrennten Rechnereinheiten, beispielsweise je einer Rechnereinheit für die Anstellung, für die Vorstraße, für die Fertigstraße und für die Dickenregeieinrichtung in der Fernstraße, Zur Integration des Walzvorganges sind die Rechnereinheiten miteinander verknüpft. Beispielsweise sind die Eingänge der Rechnereinheit für die-Anstellung mit den.verschiedenen Fühlern verbunden, während die Ausgänge an die anderen Rechnereinheiten des Rechners 38 angeschlossen sind. Jeder Rechner enthält einen Eingabeteil, der seinerseits eine Einrichtung zur Abfrage von Schalterstellungen oder den jeweiligen Stand des Walzvorganges darstellenden Signalen, Digital-Analog-Wandler und eine Einrichtung 40 zur Eingabe von Informationen, beispielsweise über Lochstreifen, Fernschreiber oder Wählscheiben, enthält. Über die Einrichtung 40 werden beispielsweise die gewünschte Enddicke und Endtemperatur des Bandes, die Anfangsdicke und Breite des Bandes, die Güte des zu walzenden Stahls _t ausgewählte Plastizitätswerte und Steuerprogramme eingegeben.

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Den Eingängen der Rechnereinheit für die automatische Dickenregelung werden folgende Signale zugeführt:

1. ein der Trennkraft an jedem Walzgerüst proportionales, von der Meßzelle 34 erfaßtes Walzkraftsignal,

2. die von den Fühlern 32 an jedem^JWalzgerüst erzeugten, der Spindelposition entsprechenden Signale,

3. die von Tachogeneratoren 29 an jedem Stand erfaßten, der Anstellgeschwindigkeit proportionalen Signale,

4. die von Laufrollen 41 abgegebenen Positionssignale,

5. die von Tachogeneratoren über die Laufrollen 41 abgegebenen, der Walzgeschwindigkeit an jedem Gerüst proportionalen Signale,

6. ein Dickenfehlersignal von einem am Auslaufende der Straße angeordneten RÖntgenstrahl-Dickenmeßgerät 42,

7. ein der Temperatur .des einlaufenden Walzgutes proportionales, von einem Fühler 44"erzeugtes Signal, das gegebenenfalls nur von dem ersten einlaufenden Walzgut H abgenommen und gespeichert wird, während eine Änderung der Anstellung für jedes folgende Walzgut nur damn geändert wird, wenn dessen Temperatur von dem gespeicherten Wert abweicht,

8. der Breite entsprechende Signale, die von mit den seitlichen Führungsrollen verbundenen Potentiometern erzeugt werden.

Die jeweils an der Bandspitze gemessene Walzkraft wird gespeichert und als Bezugswert für die Dickenregeleinrichtung an den entsprechenden Walzgerüsten verwendet, wenn die Rechnereinheit für die Dickenregeleinrichtung im Verriegelungsbetrieb arbeitet. Wenn dagegen diese Rechnereinheit im Normalbetrieb arbeitet, berechnet der Rechner für die Anstellung die für die Walzgutspitze vorzugebende Walzkraft, die als absoluter Bezugswert für die Dickenregeleinrichtung verwendet wird.

Über die Eingabekanäle werden dem Rechner für die Dickenregelung aus dem Walzprozeß abgeleitete Signale und die vom Bedienungspersonal von einem Steuerpult 43 aus gegebenen Signale zugeführt.

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- 8 - - '^Γτ:Ά f;/"'-" "2

Jede Rechnereinheit des Digital-3.echr.ers "S :.^r:': no^r":"l'^iT'w ;.<--o nit einem eigenen Ausgabeteil ausgestattet. l^rn vorliegender. Fall sind Ausgabeteile mit der Hauptrechnereinheit (Rechnereinheit für· die PertigstraSe), der Rechne reinheit für die Terptraie und der Rechnereinheit für die Diclcenregelung verbunden, Über die Ausgabekanäle werden verschiedene Steuereinrichtungen in Abhängigkeit von dem im Rechner aufgrund des Steuerprogramms errechneten oder festgelegten Steuerbefehlen betätigt. Die zu >te:-"^nden Einrichtungen werden entweder direkt über lie Au<>ganrr"kanäl? des Ausgabeteils oder über Digital-Analog-TJ^eotzer bet-'-'tirt. Die Hauptausgänge des Rechners für die Dickenregelung ^üh-on Befehle, die den jeweiligen Steuergeräten 48 für diⁿ An-teilung k über die Motoren 28 zugeführt werden, und G-e^chwindigkciisvorgabesignale, die den Steuereinrichtungen für die Zugspannungsfühler zur Änderung der Antriebsgeschwindigkeit zugeführt werden, um so die Band zugspannung auszugleichen, wenn ?iohdie Banddiok·: infolge einer Anstelibewegung ändert.

An weitere Ausgänge des Rechners 38 sind Anzeige und Druckvorrichtungen 46, beispielsweise Ziffernanzeigen, Lochstreifen oder Fernschreibmaschinen, angeschlossen, danit das Bedienungspersonal über den Waizbetrieb informiert ist und auf Zwischenfälle aufmerksam gemacht wird, die ein Eingreifen e^forderlich machen. Die Druckvorrichtungen werden zur Niederiegurr der '.Valzdat^ entsprechend dem im Rechner festgelegten Überw^chungsprogranim ) verwendet. . .. ■

Mit jeder Rechnereinheit ist ferner -ine externe Sir^ichtung verbunden, die dem Rechner ein UnterTrrr.chungssignal zuführt, wenn ein Eingangssignal bereitsteht oder wenn die Übertragung eines Ausgangssignals abgeschlossen ist. Der Hauptr^chner arbeitet im allgemeinen aufgrund der Unterbrechun^ssignale in Übereinstimmung mit einem üblichen Programm, das ein Teil eines Programmsystems ist und den Hauptrechner für eine periodische oder andere Steuerhandlung oder für andere Programme freigibt. In manchen Fällen werden einzelne Unterbrechungssignale aufgezeichnet und ohne Prioritätseinschränkungen ausgelöst.

Die in der Zeichnung angegebenen Yerbindvngsieitunger. zwischen dem Rechner 38 und den einzelnen für den.WaIr-Vr"! auf "rforder-

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lichen Gr e rät an stellen sowohl die V er-b indungen der Hauptmänner— einheit mit dem Walzwerk als auch die Verbindungen zwischen der Rechnereinheit für die Dickenregelung und dem Walzwerk dar. Beispielsweise können die Anfangseinstellungen. der Spindelpositionen an d°n einzelnen Gerüsten durch die Hauptrechnereinheit über die" Rechnereinheit für die Dickenregelung und die Geräte 4.8 für die Anstellung bewirkt werden. Andererseits können die Anfangsdrehzahlen der Walzen an den einzelnen Ständern durch die Hauptrechne reinheit über die die Antriebe 26 und damit die Walzgeschwind igke it und den Bandzug steuernden Geräte 50 eingestellt werden. In gleicher Weise werden die Führungsrollen ;5o durch cli^ Hauptrechnereinheit gesteuert. Die Geschwindigkeitsverteilung während einer Walzperiode, d.h. die Beschleunigung, die Aufrechterhaltung einer im wesentlichen konstanten Walsgesichwindigkeit, and die Verzögerung, werden ebenfalls durch die KautprechnerEinheit über die Steuergeräte 50 gesteuert.

Die erwähnten Teiloperationen' in der Vorstraße und der Rechnereinheit für die Inbetriebsetzung sorgen sowohl für die Inbetriebsetzung und den folgerichtigen Ablauf beim Waisen von Brammen in der Vorstraße als auch für die Steuerung weiterer, mit dem Eintreten von Brammen in die Vorstraße verbundenen Vorgängen und für den Transport des Walzgutes in die Fertigstraße. Die Rechnereinheit für die Inbetriebsetzung berechnet den Walzplan für die Vorstraße, der von der Rechnereinheit für die Vorstraße zur Inbetriebsetzung der Vorstraße-verwendet wird.

Die Rechnereinheit für die Inbetriebsetzung berechnet den erforderlichen Verlauf der Walzgeschwindigkeit und den Walzplan, die Spindelposition, die Werte für die Drehzahl und den Bandzug für jedes Walzgerüst der Fertigstraße. Die Hauptrechnereinheit bestimmt die Inbetriebsetzung und die folgerichtige Einschaltung de" Antriebe der Fertigstraße und der weiteren, für die Einleitung des Walzvorgangs erforderlichen Einrichtungen. LIe im Programm für die Fertigstraße verwendeten Modellgleichungen sorgen für eine bessere Dickenregelung an der Walzgutspitze auf der Grundlage der aus vorhergehenden Walzvorgängen erhaltenen Resultate» Auch die anderen Arbeitsvorgänge in der Fertigstraße, z.B. die- Entzünderung, die Benprühung des Walzgutes und Wal zenwo chBf;! kdniien durch die Hauptrechne reinheit gesteuert

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'Die Rechnereinheit für die Dickenregelung verwendet das Hooke' sehe Gesetz zur To raus bestimmung des Gesamtbetrages der Anstellbewegung die zur Einstellung des Walzspaltes auf o.en gewünschten Wert und zur Erzielung der gewünschten Dicke des aus dem jeweiligen Walzgerüst auslaufenden Walzgutes. Die Yorausberechnung bestimmt die Gesamtänderung des unbelasteten Walssoaltes, die zur Einstellung einer Walzkraft für einen neuen Walsvorgang oder anderer Walzkräfte zum Ausgleich eines Dickenfehlers erforderlich ist. Die vorausberechnete Änderung der Spindelposition wird in dem Dickenregelungsprogramm der Sechnereinheit für die Dickenregelung verwendet, um den zeitlichen Ablauf der Anstellbewegung-zu P bestimmen.= "

Da die Gesamtanstellbewegung festgelegt ist, kann die Korrektur der Anstellposition mit optimalem oder angenähert optimalem zeitlichen Verlauf, der von der Genauigkeit der berechneten Anstellbewegung abhängt, ausgeführt werden. Sine schneller arbeitende Dickenregelung vermindert das Ausmaß von Nachstellungen der. Anstellung aufgrund von Transportverzögerurtpcen, aufgrund sinkender Temperaturen oder anderer rampenartiger* Bedingungen. Solche Bedingungen neigen dazu, einen an sich kurzzeitigen DIkkenfehler zu einem dauernden Dickenfehler werden zu lassen.

. Die erfindungsgemäße Dickenregeleinrichtung umfaßt die Steuerung der Walzkraft an jedem einzelnen Gerüst und eine Steuerung der Anstellung. Das Steuersystem für die Anstellung enthält vorzugsweise einen Steuerkreis, der in Abhängigkeit von dem Dickenmeßgerät 42 arbeitet. - .

Zu Beginn eines Walzvorganges erzeugt der Rechner Ausgangssignale,, die den Steuergeräten 48 zugeführt werden. Mittels der Anstellmotoren 28 und der Spindeln 30 wird hierdurch der gewünschte unbelastete Walzspalt an den Wa-lzgerüsten eingestellt..: Gleichzeitig steuert der Rechner die Walzgeschwindigkeit, des jeweiligen Wälzgerüstes und den Bandzug zwischen, den Gerüsten. Wie üblich, sind die Äusgangswerte auf die Daten des in die Walzenstraße einlaufenden Barrens (Breite,; Dicke und femperafcur)^ auf die gewünschten Eigenschaften des auslaufenden Bandes * auf

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das Stich.progranim₅ auf die in einem vorhe^eh^nden V'nl ζ vorgarnaufgezeichneten Informationen usw. abgestellt.

Der Rechner löst die mit dem Beginn des Walzvorgangs erforderlichen Abläufe in der Straße aus-. Nach Beendigung eines 7/alzvorganges werden die Bedingungen für den nächsten Barren berechnet- und die Anstellungen neu eingestellt.

Zur Erzielung einer On-Line-Dickenregelung arbeitet cie programmierte Dickenregeleinrichtung sowohl in Abhängigkeit vor. den Signalen des Anstellpositionsfühlers und der Druckmei2'³lle ^dⁿs Walzgerüstes, als auch in Abhängigkeit ve η den Fehlereisr.'⁵! de? Dickenmeßgeräts. Dazu wird dem Rechner ;3 auch' die Drehzahl des Anstellmotors zur Steuerung der Anstellung zugeführt. Das Diekenregelungsprogramm umfaßt Programme zur Steuerung des Rechners selbst und zur Abgabe der Steuerbefehle.

Die in Fig. 2 dargestellten Kurven veranschaulicher, die Anwendung des Hooke' sehen G-esetzes bei einem Walzgerüst und die G-rundlage, auf der die Dickenregeleinrichtung Verbesserungen für die Walzgeschwindigkeit, die G-enauigkeit und die Stabilität und andere Vorteile liefert. Die Kurve 52 der Gerüstauffederung leg- den Abstand zwischen den Arbeitswalzen als Punktion der Trennkraft (?) und der Anstellung (S ) fest. Die Steigung der Gerüstauffederung skurve 52 stellt die Pederkonstante K dar, die, wie bereits beschrieben, Schwankungen unterworfen ist. Die Null-Lage der Anstellung ist durch die Lage der -einander gerade berührenden Arbeitswalzen bestimmt. Der der Null-Lage entsprechende Kurvenverlauf der Federkonstanten ist durch das Bezugsζeichen 52-0 gekennzeichnet. Unter der Bedingung einwandfreier Kalibrierung tritt diese Berührung ein, wenn die Anstellung wegen der Nichtlinearität des unteren Teils der Auffederungskurve einen geringfügig negativen Wert hat.

Bei unbelastetem, größer' werdendem YJalzspalt verschiebt sich die Auffederungskurve nach rechts, wie für einen Walzspalt S durch die mit 52-S bezeichnete Kurve-angedeutet. In gleicher Weise verschiebt sich die Kurve nach"linksy wenn der Walzspalt von dieser Stellung aus verkleinert'wird; Ih jeder Anstell-

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η ist die Dicke des auslaufenden Wal -"gutes gle

unbelasteten, durch die Anstellposition S p-e kennzeichne ten Walzspalt zuzüglich der durch das Walzgut hervorgerufenen Gerüstdehnung. Ist die .Anstellung nicht einwandfrei, d.h. weicht die tatsächliche Nullstellung aufgrund «inor Abnutzung der Wa"-zenwölbung oder aus anderen Gründen vr" 'ier theoretischen Xv:"!..-stellung ab, dann ist die Dicke des auslaufenden Walzgutes gleich dem unbelasteten Walzspalt + Gorvsidehnung + Kalibrierung s fehler . -

Der Betrag der Gerüstauffederung hängt von der Charakteristik der Dickenabnahmekurve des Walzgutes ab. Dl^ in Figur 2 darge-' stellte Kurve 54 stellt für ein Band mit vorgegebener Breite den Betrag der Walzkraft dar, die zur Verminderung der Di ^k ο lindes in ein Walzgerüst einlaufenden Walzgutes erforderlich Ist. Die Plastizität P des Walzgutes ist durch die Steigung der Kurve '54 gegeben. Im vorliegenden Fall ist die Kurve 5^ als ger'.:.·"" Linie dargestellt, obwohl normalerweise eine geringfügige Tichtlinearität besteht. Die gewünschte Walzgutdicke K entspricht dem in diesem Falle erzeugten Anfangswert IC, da der Betrag der.für die Verminderung der Walzgutdicke vor H.,,_T auf H erforderlichen Walzkraft gleich dem Betrag der durch den belasteten Walzspalt H hervorgerufenen Trennkraft ist, d.h. der Schnittpunkt der Auffederungskurve 52-S_1n für einen Anfangswalzspalt S_1n mit der Abnahmekurve 54 stellt den gewünschten.Dickenwert dar.

Wenn die-Dicke des aus einem Walzgerüst auslaufenden Walzgutes durch einen Fehler von der Größe GE auf H „ während eines Stiches anwächst und dadurch dem tatsächlichen Wert PC entspricht - in diesem Beispiel, weil die Plastizität des Walzgutes anwächst und sich die Dicke des Walzgutes auf H_v„_v ändert, wi·^ durch die Kurve 53 dargestellt - muß der Walzspalt auf einen Wert verkleinert werden, der einem zukünftigen Wert FC entspricht. Bei dem Wert FC liegt der Schnittpunkt der Auffederungskurve . mit der neuen Abnahmekurve 58 bei dem gewünschten Wert H und dementsprechend gilt nun die Auffederungskurve 60. Mit anderen Worten, die Anstellungskorrektur bewirkt, daß der unbelastete Walzspalt um einen Betrag Λ Sp^ auf "Innn neuon Wort verkleinert wird, der unter Berücksichtigung der neut^;n Gerüstd

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gleich der gewünschten Dicke H ist.

Der Betrag & S_Rj> wird nach .den folgenden Gleichungen voraus

_Rj>

berechnet:

Darin ist:

PS =

PE = erforderliche

Anstellungskorrektur .

K = Gerüstfederkonstante (10 kp/cm) P = Plastizität (1O⁶ kp/cm)

Aus Gleichung (3) ergibt sich in Yerlsiridui.g mit Pig 4

= Dickenfehler

(5) Δψ = P · GE = Walzkraftänderung infolge Anstellungs korrektur

= P · GE

^{1 +}

PE

Zur Berechnung des Betrages der zur Korrektur eines Walzkraftfehlers erforderlichen Anstellbewegung wird der Walzkraftfehler PS wie folgt berechnet:

(β) FE =

- P_R - K {

Zur Berechnung des Walzkraftfeialsrs wird nach Gleichung (B) die Differenz; zwischen dem Istwert F^, und de.m Bezugsw^ert F_R der WaIzgeblld-et und γ©ϊΐ dieser ©ifferen? Ä-er Betrag d.er .d

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die Ans tellungsänderung hervorgerufenen ??alzkraftänderung abgezogen. Der durch Anwendung der Gleichung (8) "berechnete
Walzkraftfehler ist gleich dem Betrag, durch .den sich die gemessene Walzkraft von der für eine Fehlerkorrektur bei der jeweiligen Anstellung erforderlichen Walzkraft unterscheidet. Für den Funkt PC in Fig.. 2 ist in Gleichung (8) S_Q = S₁₀, jedoch
kann selbstverständlich S jeden anderen Wert annehmen.

Eine Anstellungskorrektur um «den vorausbestlmmten Betrag erzeugt eine Walzkraftänderung und FS wird Null, wenn während
der Dauer einer Korrektur kein neuer Walzkraft fehl er entsteht.. Wird FS nicht Mull, dann wird ein neuer Walzkraftfehler in dem Ausmaß entstellen,, daß eine Anstellbewegung um den vorausbereeh— neten Betrag den piekenfehler bei dem aus dem Walzgerüst auslaufenden Walzgut nicht korrigieren kann.

Der in 'Gleichung (8) als Ausgangspunkt für die Bestimmung des Walzkraftfehler

folgt zusammenί

Walzkraftfehlers FE verwendete Anstellwert S₁ setzt sich wie

(9) S₁₀ (neu) -S^- S_{M +}

Darin ist;

S.. ' = ViOim Piekenmeßgerät beeinflußter Anstellwert

= für die Dickenkorrektur wahrend der Beschleunigung
■oder Verzögerung des Walzwerkes vorgegebener Anstell-

= Anstellung aufgrund einer Vorauskompensation eines·
Walzkraftfehlers

Der Bezugswert S₁. der Anstellung wird gemäß Gleichung (B) gebildet, wenn Änderungen der Anstellwerte S,,, S_CEt und S-npp auftreten.. Dadurch wird vermieden, daß die Dickenregeleinrichtung auf Walzkraftänderungen anspricht, die nur auf einer Bewegung der Anstellspindeln aufgrund einer Kalibrierung der
Anstellung, auf einer Korrektur des Diekenfehlers an der Walzgut spitze iaei v<ef riegel tem Rechner, auf einer TorauskpffipeRLga^ ti©n ©toes falzfeafffehlers. öfter anderer fehlef· ibei?i!43i@n.»

' - 15

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ein Dxck-enmeiigerat und eine Korrektur aufgrund des Verlaufs der Walzgutgeschwindigkeit oder der Walzkraft nicht verwendet v/erden, entfallen die entsprechenden Werte S₁^,- S_C3L, S ^p in Gleichung (9)·

Durch,die Vorgabe und Ausnutzung .des Gesamtbetrages der zur Korrektur von Walzkraftfehlern gemäß Gleichung (3) erforderlichen Anstellbewegung wird die Regeleinrichtung elektrisch justiert und durch ein Verhalten gekennzeichnet., das es ermöglicht, eine Regelung mit kritischer oder nahezu kritischer Dämpfung und damit größerer Stabilität durchzuführen, als dies früher unter dynamischen Betriebsbedingungen möglich war. Der Rechner kann im wesentlichen die kritische Dämpfung für die Anstellung als eine Punktion des Betrages der vorausberechneten Anstellbewegung auf der Grundlage der automatisch bestimmten Walzgutplaetizität an jedem einzelnen Stand und zu jedem Zeitpunkt bestimmen,

Ein faktor, der die Erreichung einer kritischen Dämpfung und einer hundertprozentigen Aussireuerung, begrenzen kann, ist die Genauigkeit, mit der die Berechnungen für die Korrekturbewegung der Anstellung mit- der tatsächlichen, für die Korrektur eines Dickenfehlers erforderlichen Bewegung übereinstimmt. Die Genauigkeit der Berechnung hängt ihrerseits von der Genauigkeit ab, mit der die Betriebswerte von K und F vorausbestimmt werden können.

Im allgemeinen ist der Wert jeder Gerüstfederkonstanten K relativ genau bekannt. Er wird zunächst durch den üblichen Anstellungstest bestimmt und vor jedem Stich unter Zugrundelegung der Breite des Walzgutes und des Durchmessers der Stützwalzen berechnet. Jede Kurve 52 der Gerüstauffederung wird für die On-Line-Dickenregelung gespeichert. Die Art der Speicherung kann unterschiedlich sein. Im vorliegenden Falle wird- die Steigung des linearen Teils der Kurve als Einzelwert gespeichert. Der nichtlineare Teil der Kurve wird durch drei Linien unterschiedlicher Steigung nachgebildet, deren Steigungen als drei konstante Werte gespeichert und verwendet werden, wenn das Walzgerüst im Bereich de^r, entsprechenden Walzkräfte betrieben wird..

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Lie vom Rechner ausgewerteten Daten zeigen bisher unbekannte Beziehungen, mit denen Änderungen der Gerüstfederkonstante.n als Punktion von Walzparametern bestimmt werden können. Daraus können On-Line-Berechnungen der Federkonstanten in Übereinstimmung mit derartigen Beziehungen unter dynamischen Betriebsbedingungen programmiert werden.

Gemäß der Erfindung wird der Betriebswert der Plastizität P an jedem Stand automatisch mit höherer Genauigkeit durch Berechnungen, bestimmt , die sich auf die Messungen an dem ,-jeweiligen Stand gründen. Diese Messungen umfassen die Walzkraft und die Anstellposition an dem Walzgerüst, für das die Plastizität berechnet werden soll. Zur Berechnung der Plastizität an einem. Walzgerüst N wird die folgende Beziehung verwendet:

(10) P(N) =

DS(N) / DF(N) - 1/K(N)

Darin ist:

K(N) = Pederkonstante für das.Walzgerüst N

DS(N) = Änderung der Anstellung vom Bezugrrwert der Anstellung am Gerüst N

DP(N) = Änderung der Walzkraft am Walzgerüst F aufgrund eivr Änderung der Anstellung

Die Gleichung (10) ist aus den Arbeitskurven der Fi^ur 2 trigonometrisch abgeleitet. Beispielsweise kann das Dreieck A, PC, PC zur Ableitung von P(N) verwendet werden und in diesem Falle ist DP(N) = F^ - Ρ_χ und DS(N) = gleich der Positionsdifferenz zwischen PC und A. Zur Erzielung einer koordinierten Dickenregelung ist in vorliegendem Falle sowohl ein Dickenmeßgerät als auch eine Vorausberücksichtigung der Beschleunigung oder Verzögerung der Walzgeschwindigkeit und eine Vorauskorrektur des Walzkraftfehlers vorgesehen. Hierzu wird folgende Gleichung verwendet:

•(11) Δ5 = As_R¥ - s_M + s_CSL + s_H?p

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- fä ~ ■ Υΐλ -V-3232

Wenn ein Dickenmeßgerät nicht verwendet und der Verlauf der Geschwindigkeit und der Walzkraft nicht berücksichtigt wird, entfallen die letzten drei Größen. Jede Korrektur hängt davon ab, ob der jeweilige Dickenfehler gleich oder größer, als ein für das jeweilige Walzgerüst charakteristischer Minimalwert ist, und ferner von. einer für den jeweiligen Ständer charakteristischen, vorher festgelegten Beziehung.

Die von der Walzgeschwindigkeit abhängige Korrektur an jedem Ständer ist in diesem Falle auf den im Rechner programmierten Betrag der Walzgeschwindigkeit zur Regelung der Auslauftemperatur des Bandes oder der Produktivität bezogen. Der Zeitpunkt der Korrektur im Verhältnis zu dem jeweiligen Zeitpunkt der Geschwindigkeitsänderungen ist programmiert. Durch die Vorausberücksichtigung von Beschleunigung und Verzögerung ist die Dickenüberwachungseinrichtung 42 entlastet.

Die Vorauskorrektur von Walzkraftfehlern ist an vorbestimmten Walsgerüsten auf der Grundlage der an einem oder.mehreren vorhergehenden Walzgerüsten gemessenen Walzkraft vorgesehen. Die Korrektur der Walzkraft an jedem Walsgerüst ist im Dickenregelungsprogramm unter Berücksichtigung von Transportzeiten und der Größe der vorhergehenden Walzkraftfehler festgelegt. Der Hauptvorteil der Vorauskorrektur eines Walzkraftfehlers ist, daß die Anstellung an einem Walzgerüst geändert werden kann, um einen an einem vorhergehenden Gerüst festgestellten Walzkraftfehler auszugleichen. Dadurch können insbesondere die von Gleitschienen herrührenden Kaltstellen besser berücksichtigt werden. In gewissem Ausmaß kann auch die aufgrund der Transportzeit erforderliche Nachstellung der Anstellung und die Abgabe von Signalen der Überwachungseinrichtung eingeschränkt werden, weil durch ein schnelleres Ansprechen der Walzkraft- . regelung Stollen mit fallender Temperatur und andere rampenähnliche Bedingungen besser erfaßt werden.₀

Die Prograiamierungseinrichtung der Dickenregelung umfaßt eine ün'.iehe analoge Abfrageeinrichtung» die beispielsweise 30 Punkte pro S^'-undo abfragen kann« Sine vollständige Abfrage der ;ίίη''?ι.ηρπ.^:·-.αη-^:11«·· kann beispielsweise innerhalb τοη jeweils etwa 0,2 3"c d■„■ro -ψ ι führt werden.

'00482(1/089-0 ^BAD original" \* -

^6746

Daa Programm enthält im vorliegenden Fall zwei jrri-critätsebenen, eine Hauptebene und eine Jiebenebene, von denen jedoch nur die Nebenebene verwendet wird. Jede von diesen beiden Prioritätsebenen kann eine Reihe, von Unterebenen haben. Zusätzlich laufen Alarmvorgänge außerhalb des Priori tat sprograioms ab. Jede Unterstufe kann fünf Betriebszustände einnehmen:

1. Anforderung

2. Betrieb

3. Zeitverzögerung

4. Unterbrechung

5. Ruhe.

Wenn ein Programm auf der liebenprioritätsebehe abläuft, kann es nicht durch ein anderes Programm einer Unterebene unterbrochen werden, wohl aber durch einen Alarmvorgang oder gegebenenfalls durch einen Vorgang auf der Hauptebene. Wenn ein Programm der Unterebene in den Zustand Verzögerung, Unterbrechung oder Ruhe geht, so sucht das Vorrangprogramm die höchste Prioritätsunterebene aus, die im Betriebszustand "Anforderung" ist und versetzt diese in den Zustand "Betrieb". In einer erfindurigsgeinäßen Anwendung waren die folgenden Prioritätsunterebenen für die Dikkenregelung bestimmt:

(15) Steuerprograism für die Anstellung

(H) Start-Stop-Befehl für die Anstellung

(13) Decodierung - für die Übersetzung in die und aus der Rechnerspräche

(12) Dickenregelungsprogramm

(11) Programme für verschiedene Betriebsfunktionen (10) Anzeige und $ullfehler für das Bedienungspersonal (9) (nicht benutzt)
(8) Dickenregelungaprogramm Xür den vom Pult aus gesteuerten Einlauf, für die Durchführung und Aufrecht erhaltung von

Justierungen
(7) Bedienungspult* für die Prograrameingabe oder Änderungen

des Programms und einzelner Säten (6) Einfädelung für die L'ickenregelung - Inbetriebsöiizung der Batenpuffer und Zenji?«icheii-3iti3 für jeatü Band imd Be-

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BAD

- 19 - ViA. 69/6232

rechnung der Auffederungskonstante und.anderer Parameter, die von der Bandbreite und anderen charakteristischen Einlaufwerten abhängig sind

(5) (nicht benutzt)

(4) Justierung der Anstellungsfühler

(3) Aufzeichnung, für das Fehlerausdruckprogramm

(2) Bestimmung des Verlaufs der Anstellbewegung

(1) Protokoll von Fehlermeldungen und Alarmeingab"en

Das Dickenregelungsprogramm umfaßt ein Unterprogramm, für den vorausberechneten Verlauf des Walzkraftfehlers, ein Unterprogramm für die Nachstellung der Anstellung und ein Unterprogramm für die Vorausberücksichtigung der Zu- und Abnahme der Walzgeschwindigkeit. Das Programm für die Regelung der Anstellung arbeitet in Abhängigkeit von einem durch das Dickenregelungsprogramm bestimmten Ausgangspunkt.

Das Unterprogramm für die Nachstellung der Anstellung wird in diesem Falle ungefähr alle 0,2 see nach ^eder Messung des Dikkenfehlers ausgeführt. Es.bewirkt die folgenden Funktionen:

(1) Überprüfung der Wahlschalter und der erlaubten Kombinationen

(2) Überprüfung der Abweichungen des gemessenen Fehlers von vorgegebenen Grenzen

(3) Berechnung des Wertes S« für jedes geregelte Walzgerüst

(4) Bestimmung der zeitlichen Abstände zwischen den Korrekturvorgaben für jedes Walzgerüst

(5) Berücksichtigung der von Hand vorgegebenen Parameter

(6) Speicherung des Dickenfehlers an der Walzgutspitze für die Anstellung am Bandende, wenn der Rechner außer Betrieb ist

(7) Berechnung der Korrekturgröße Sq-vt, für die Anstellung zur Kompensation der von der Bandbeschleunigung oder ^-Verzögerung hervorgerufenen Auswirkungen

(8) Berechnung der vorzugebenden Walzkraft S™™ an den WaIz-

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gerüsten S2 bis S7 aus dem Verlauf der Walzkraft am vorhergehenden Walzgerüst oder aus einem vorgegebenen Verlauf der Walzkraft

(9) Berechnung -der Größe der Kompensation für das zugspannungsfreie "Bandende.

Die programmgemäße Überprüfung des Wahlschalters und der erlaubten Kombinationen wird vor der Berechnung der von Überwachungsgeräten abhängigen Werte ausgeführt. Eine Nachstellung der Anstellung ist erst möglich, wenn ein Hauptwahlschalter für die Dickenregelung auf die Stellung "Monitor" gebracht ist und wenn ein für Röntgenstrahlen empfindlicher Schalter und ein Wahlschalter für die Dickenmessung in einer anderen als der "Aus"-Stellung stehen. Ferner muß die gemessene Dicke genau so groß sein wie die beim Einlauf <ies Bandes vorgegebene Dicke und das dem Dickenmeßwert proportionale Signal mu·?· innerhalb der programmierten Grenzwerte liegen. Ein weiterer, wichtiger Kompensationswert ist die Zeit, die das Band benötigt, um das Dickenmeßgerät Δ-2 zu erreichen.

Das Fehlersignal des Dickenmeßwertes wird zunächst in eine digitale Größe umgewandelt, bevor es auf die zulässigen Grenzwerte überprüft wird. Ein positives Fehlersignal entspricht einer zu großen und ein negatives Signal einer zu kleinen Dikke. Das der Absolutgröße des Dickenfehlers proportionale Signal wird mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen und, wenn der Fehler größer als dieser Wert ist, wird keine Korrektur vorgenommen, da anzunehmen ist, daß entweder die Dicke falsch abgelesen wurde, oder daß die Anstellung extrem falsch eingestellt wurde. In diesem Fall kann das Betriebspersonal einen Druckknopf betätigen, wodurch der fehlerhafte Dickenwert als neuer Ausgangswert gespeichert und im Dickenregelungsprogramm mit diesem neuen Wert eine Kompensation der Berechnung durchgeführt wird.

Die Größe S_M wird für jedes einzelne Walzgerüst nach folgender Formel berechnet:

(1.2) S_M = M₁ · XD + M₂ · j TQ · dt

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6 ω/32 3 2

Darin ist:

M-, =" Proportionalitätskonstante für das jeweilige Walzgerüst ·

Mp = Integrationskonstante des einzelnen Walzgerüstes

XD = Dickenfehler

Die integrale Größe wird auf vorgegebene Grenzwerte überprüft, damit eine Aufschaukelung dieser Größe während länger dauernder Fehlerperioden.vermieden und eine schnelle Auswertung ermöglicht wird, wenn der Fehler sein Vorzeichen wechselt. Der berechnete Wert S_M für jedes Walzgerüst wird ebenfalls auf vorgegebene Grenzwerte überprüft und für die Verwendung im Dickenregelungsprogramm gespeichert.

Für jedes Walzgerüst ist ein Toleranzband für den Dickenmeßwert vorgegeben. Das Toleranzband bewirkt, daß vom Dickenmeßgerät ausgelöste Korrekturen für kleine Dickenfphler an den zwei oder drei letzten Gerüsten ausgeführt werden, während größere Fehler eine Korrektur an vorhergehenden Gerüsten bewirken.

Zur Aufrechterhaltung der Stabilität der Regeleinrichtung müssen aufeinanderfolgende Regeleingriffe an jedem Walzgerüst mit größerem zeitlichen Abstand ausgeführt werden, als es der Laufzeit des Bandes vom jeweiligen Gerüst bis zum Dickenmeßgerät 42 entspricht. Zur Berechnung des Regeleingriffs für jedes Walzgerüst wird vorzugsweise eine für jedes Gerüst festgelegte Modellgröße verwendet, damit die Regeleingriffe an jedem- Gerüst mit der jeweils entsprechenden Laufzeit übereinstimmt. Die Modellgröße für jedes Walzgerüst ist vorzugsweise über das Binfädelungsprogramm innerhalb der Stabilitätsgrenzen der Regeleinrichtung einstellbar.

Der zeitliche Abstand für die Eingabe der Modellgrößen, die für die aufeinanderfolgenden Berechnungen an jedem einzelnen Walzgerüst benutzt werden, kann über das Programm für die Nach-FsVillung d*?r Anstellung in Abhängigkeit von dem Dickeritoieranzband justiert werden. Beispielswelse wird das Diofcenfehlerr'i'mal all'} (;,2 eec eingegeben, ,jedoch kann, das Penlernignal ar ^in^m <~or£~^rif?nüvn<}n. Walsgerüst na eh ,jo oinor" Sokun'ie ein-

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gegeben werden. Dann würde jedes fünfte Dickenfehlersignal für die Berechnungen an diesem Gerüst verwendet werden; wenn aber der -Dickenfehler im Toleranzband liegt, d.h. es ist kein Regeleingriff notwendig, dann wird die Anzahl der Eingaben auf einen höheren Wert eingestellt, beispielsweise auf die Anzahl, mit der die Dickenfehler abgelesen werden, d.h. jeweils alle 0,2 see, Auf diese Weise können Eingaben zur Dickenkorrektur der Entwicklung eines Dickenfehlers außerhalb des Tolera.nzbandes schneller folgen. Mit der Zurücknahme des Regeleingriffs arbeitet das System wieder mit seiner normalen Abfragezeit.

Zur Berechnung der für eine Beschleunigung oder Verzögerung erforderlichen Korrektur bestimmt das Unterprogramm für die Nach-

|, stellung der Anstellung beispielsweise die Differenz zwischen der Walzgutgeschwindigkeit und der Einfädelungsgeschwindigkeit am Walzgerüst S6 und führt während einer Beschleunigung eine für· alle Wälzgerüste gemeinsame, den Walzspalt vergrößernde Korrektur aus, die gleich einer vorgegebenen Konstante multipliziert mit dieser Differenz ist, und während einer Verzögerung eine für alle Gerüste gemeinsame Korrektur im Sinne einer Walzspaltverkleinerung, wobei die Korrekturgröße gleich einer Konstanten multipliziert mit der Differenz ist. Die Vorauskorrekturen der Walzkraft gründen sich auf den Walzkraftverlauf an einem vorhergehenden Walzgerüst und werden unter Berücksichtigung der Laufzeit des Walzgutes ausgeführt. Die Vorgabe der Anstellbewegung S-njvp aufgrund des Walzkraftverlaiifes wird wie folgt

* berechnet;

(13) S_RFp = C · 0ΡΕ)_ρ

Darin ist:

(FE)p = Walzkraftfehler zur Vorgabe

C = vorgegebene Konstante für jedes Walzgerüst, die in einem abgewogenen Verhältnis zu dem Wert (FE5_p für das folgende Walzgerüst steht; die Konstante ist teilweis3 von dem Wert L in Gleichung (3) an einem der Walzgerüste oder-gegebenenfalls des Walzgerüstes 1 - abgsleitst ₃ \ .

009828/0990 " ²³ "

Vr-Λ 69/8232

Im Unterprogramm für die Nachstellung der Anstellung sind die Berechnungen für die Kompensation am Walzgutende in genauer Übereinstimmung mit vorgegebenen großen oder kleinen Kompensationswerten durchgeführt.

Das Dickenregelungsprogramm läuft periodisch für .jedes V/alzgerüst der Straße ab und entsprechend dem Programm werden die jeweiligen Anstellbewegungen berechnet, die zur Aufrechterhaltung der Dicke zwischen den einzelnen Walzgerüsten erforderlich sind, und die eine verbesserte Gleichmäßigkeit des auslaufenden Bandes und eine verbesserte Genauigkeit der gewünschten Dicke bewirken. Die von den Druckmeßdosen 34 erfaßten Walzkraftgrößen werden in den Rechner für die Dickenregelung eingegeben und die Änderungen der Ausgangsdicke an jedem Ständer werden unter Anwendung des HookeVschen Gesetzes und insbesondere durch Verwendung der Gleichung (8) aus den Walzkraftänderungen berechnet. Die zur Korrektur eines Walzkraftfehlers erforderliche Änderung der Anstellung wird gemäß den Gleichungen (7) und (10) vorausberechnet und die Gesamtänderung der Anstellung, die entsprechend Gleichung 14 berechnet wird, umfaßt die für die Korrektur des Walzkraftfehlers erforderliche Änderung der Anstellung und die gegebenenfalls erforderliche Nachstellung der Anstellung.

Pur die Durchführung des Dickenregelungsprogramms laufen folgende Grundfunktionen ab:

(1) Überprüfung des Bandes in dem jeweils geregelten Walzgerüst und den benachbarten Walzgerüsten

(2) Überprüfung der vom Betriebspersonal vorgegebenen Daten und der zulässigen Kompensationen

(3) Eingabe eines Bezugswertes für die Walzkraft oder Annahme des vom Rechner vorgegebenen absoluten Walzkraftsollwertes

(4) Feststellung der Walzkraftänderungen und Berechnung der Plastizität des Walzgutes und der Korrekturänderungen der Anstellung

(5) Berechnung eines Bezugswertes der Anstellung für das gere-

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regelte Walzgerüst unter Vereinigung des vorhergehenden Sollwertes für die Anstellung mit den unter Punkt 4 berechneten' Anstellungsänderungen zur Kompensation eines WaIzkraftfehlers, ferner zur Kompensation eines Dickenfehlers im Unterprogramm für die Wachstellung der Anstellung, der vorgegebenen Beschleunigung, der Zugspannung an Walzgutende und des vorzugebenden Walzkraftverlaufs

(6) Speicherung der gegebenenfalls von Hand gegebenen Befehle und Rückstellung der Anstellung am Ende aes Bandes, wenn diese nicht vom Rechner gesteuert wird

(7) Abrufen* des Programms für die Einstellung d^r Anstellung

Vor "der Festlegung der "Regeleingriffe überprüft das Dickenregelungsprogramm eine Reihe von durch das Betriobspersonal auszu- führenden Handlungen und den Betriebszustand dor Anlage kennzeichnenden Schaltern. Die wichtigeren Überprüfungon- sind:

(1) der Hauptwahlschalter für die "Dickenregelung darf nicht auf "Aus" stehen

(2) der Wahlschalter für die Dickenregelung des jeweils geregelten Walzgerüstes darf nicht in der Stellung "Aus" stehen

(3) das Signal "Band im Walzgerüst" muß aufgenommen worden sein

(4) das Signal "Band im folgenden Stand" zuzüglich einer kurzen Verzögerungsdauer· muß aufgenommen worden sein

(5) die Anstellung muß auf "Automatic" geschaltet sein.

Wenn eine der erforderlichen vorgewählten oder zulässiger. Bedingungen nicht erfüllt ist, ist der Regelkreis für das unter Programmsteuerung stehende Walzgerüst außer Betrieb gesetzt und der Walzkraftfehler und die Anstellungskorrekturen sind für diesen Stand unwirksam.

Die grundsätzlichen logischen Schritte zur Bestimmung des Ablaufs entsprechend dem Dickenregelungsprogramm sind in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt. Allgemein wird die Gleichung (3) verwendet und die Plastizität des Walzgutes durch die Anwendung der Gleichung (10) bestimmt.

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Nach Auslösung eines Startbefehls_: und Überprüfung der Richtigkeit für die Regelung an einem Walzgerüst wird der Walzkraftfehler, wie durch das Bezugszeichen 70 angedeutet, berechnet. Wenn der berechnete Walzkraftfehler kleiner als ein vorgegebener Maximalwert ist, wird er mit der Größe L, wie durch das Bezugszeichen 72 angedeutet, zur Vorgabe -einer für die Kompensation des Walzkraftfehlers erforderlichen Änderung der Anstellung multipliziert. Die verbesserte, automatische Bestimmung der G-röSe L legt die Grundlage für ein verbessertes Verhalten der Dickenregeleinrichtung. Für die Vorausbestimmung der Anstellungskorrektur wird der Wert von L aus der Walzgutplastizität P und der Federkonstanten K berechnet. Die Plastizität des Werkstückes wird automatisch für jedes geregelte Walzgerüst zur Anwendung im Block 72 über die Walzgutlänge bestimmt, wie im einzelnen in dem Blockschaltbild 75 der Fig. 3 dargestellt. Der Plastizitätswert für die Einfädelung wird für jedes Gerüst bestimmt und zur Summierung gespeichert. Die Eingabe 75 wird jeweils gleichzeitig mit dem Dickenregelungsprogramm und der Berechnung von L und /\S_R-n zur Bestimmung der Regeleingabe für die Anstellung jedes geregelten Walzgerüstes ausgeführt.

Nach der Eingabe wird die Änderung der Anstellposition DS im Block 77 für das Walzgerüst (N) bestimmt, indem die Plastizität zu berechnen ist. Diese Anstellungsänderung ist gleich der Differenz aus dem jeweiligen Istwert (Sp(N) und dem Sollwert der Anstellposition S^/„\, die ihrerseits der letzten Anstellposition entspricht, bei der die Plastizität des Walzgutes berechnet wurde. In gleicher Weise wird die Walzkraft DF(N) im Block 79 aus der Differenz zwischen dem gerade vorliegenden Istwert der Walzkraft Fpfjj) und demjenigen Bezugswert SVww) bestimmt, der bei der Anstellung der Position S-o/^n bestand..

Wenn die Positionsänderung kleiner ist als ein vorgegebener Be trag, vorzugsweise 0,01 mm, beendet der Block 81 den Eingabe-Schritt. Der gerade vorliegende WnTt. der Plastizität P-(JJ)-für das geregelte Walzgerüst v/ird darm ohne .Summierung bis . zum nächsten Schrift des Bickenregalurirsprograirnns für denselben 3t'i?v,^! _f''o:.u:oioh i^t. Dieses Mer-icmal bestimmt demgemäß eiri^n 3ο^>-Λ¥-'*':_ΐ7/ί'.Γΐ J-ir or forderlich cm- PoRitiorioäncierun^ bevor eine

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YPA ο V-5232

Summierung der Plastizitätswerte zulässig ist. Fehlerhaft ermittelte, kleine Positionsänderungen können-daher keine Änderung der gespeicherten Plastizitätswerte hervorrufen, dennoch ist der Schwellwert niedrig genug, um eine schnelle Summierung zu ermöglichen, die die Walzkraftänderungen eher als eine sinkende Temperatur oder andere Wirkungen in Beziehung zu den Änderungen der Anstellposition bringt. Ferner stellt ein niedriger Schwellwert und eine schnelle Summierung die Ausnutzung relativ kleiner Abschnitte der Kurve der Federkonstante und der Walzgutdeformation sicher und vermindert daher dieAuswirkungen eines Fehlers, die durch die Nichtlinearität dieser Kurven hervorgerufen werden kann.

Wenn die Anstellbewegung DS(IT) größer als 0,01 ram ist, leitet der Block 81 die Eingabe zum Block 83, wenn die Plastizität P(N) unter Verwendung der Gleichung (10) berechnet worden ist, Block 85 speichert den Wert P(N) und leitet das Programm sum Block

Das Eingabeblockschaltbild 75 kann in Tandem- oder Reversierwälzwerken zur Einfädelung und Aufrechnung verwendet werden. Ferner können vom Steuerpult aus vorgegebene Werte für P zur Einfädelung und automatischer Weiterführung entsprechend dem' Blockschaltbild 75 verwendet werden. Als weitere mögliche Abwandlung kann P entsprechend dem hier beschriebenen. Berechnungsverfahren bestimmt SöEX und verwendet werden, jedoch nur, wenn die Größe innerhalb vorgegebener Grenzen liegt, oder es können vom Steuerpult vorgegebene oder auf andere Weise gespeicherte Werte verwendet werden, wenn die Größe außerhalb der Grenzen liegt.

In Manchen Fällen kann es wünschenswert sein, die Berechnungen der Größe P ,auf einer anderen 3-rundlage als dar im Dickenregelungsprogramm verwendeten periodischen Ausführung durchzuführen .

Die Berechnung der Ans teil üe;'reging oder Poaitionsänderung zur Kompensation von Walakrafti'ohlern bewirke eine Vorwiirfcskorrektur. Die Yorausberechnung den Walzkraft.fehlern in 31ock 70 wird

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verwendet, um eine Wiederholung der Korrektur aufgrund eines positiven Walzkraftsignals zu vermeiden, wie in Verbindung mit der Erklärung der Gleichung (9) beschrieben. Wenn eine vorgegebene Änderung der Anstellungsposition einen Walzkraftfehler nicht wie vorgesehen korrigiert, bleibt ein kleiner Walzkraftfehler bestehen, der dann als neuer Walzkraftfehler behandelt wird. In der Praxis kann die analoge Abtastgeschwindigkeit grosser sein als die Geschwindigkeit, mit der die Anstellbewegung zur Kompensation mindestens einiger oder vielleicht der meisten Walzkraftfehler ausgeführt werden kann, und der Jeweils im Block 70 berechnete Walzkraftfehler kann zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Teil eines bis dahin nicht korrigierten Walzkraftfehlers, einen neuen Walzkraftfehler oder einen nach der Anstellbewegung aufgrund einer ungenauen Vorausberechnung verbleibenden Fehler oder eine Kombination dieser Fehler enthalten.

Zur Bestimmung einer für die Regelung erforderlichen Gesamtänderung der Anstellposition wird diese für die Nachstellung der Anstellung berechnete Änderung mit der Größe ASp verknüpft, wie im Block 74 angedeutet. Die Gesamtänderung AB der Anstellungsposition wird überprüft, ob sie innerhalb der Grenzen liegt, und ferner, wie im Block 80 angedeutet, zur weiteren Abstimmung zur vorhergehenden Einstellung der Anstellungsposition hinzugefügt, damit sich die neue Einstellung der Position wie im Block 76 angegeben, ergibt. Die neue Einstellung der Anstellposition wird im Programm für die Anstellung verwendet, wie in Block 78 angedeutet.

In dem Zeitpunkt, in dem das Ende des Walzgutes 14 jedes Walzgerüst durchläuft, wird der Kompensationswert zu /\ß im Block 80 zur Erzielung der richtigen Änderung der AnstELlposition hinzugefügt. Der berechnete Einstellungspunkt für die Anstellposition wird überprüft, ob er innerhalb der Grenzen liegt, wie im Block 82 angedeutet, bevor er aus dem Programm abgerufen wird.

Nach Ausführung des Dickenregelungsprogramms für das durchlaufene Walzgerüst wird die Eingabe aus dem-Dickenregelungspro-.gramm für das nächste Gerüst wiederholt, wie in den Blöcken 84 und 86 angedeutet. In einer Anwendung der Erfindung wird die

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BAD OR/G,_NAL

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Eingabe aus dem Dickenregelungsprogramm für jeden der sieben Walzgerüste S1 bis S7 jeweils alle 0,2 see ausgeführt, d.h. mit der Geschwindigkeit der analogen Abtastung der von den Druckmeßdosen 34 gelieferten Walzkraftsignale.

Das Dichenregelungsprogramm bewirkt eine Vorausregelung in einer Tandemstraße mit Zugspannungsregelung. Die Änderungen der Anstellung zur Dickenkorrektur bewirken Änderungen am durchlaufenden Material,, die sich in Änderungen der Höhe der zwischen den Walzgerüsten vorgesehenen Laufrollen L auswirken und diese Höhenänderungen bewirken Korrekturen der Walzgeschwindigkeit, die zur Wiederherstellung einwandfreier Walzbedingungen führen. Das Dickenregelungsprogramm umfaßt eine Logik zur Bestimmung von ψ Eingaben zur ^vorausregelung, die den Geschwindigkeitsreglern unmittelbar zugeführt werden, damit die Geschwindigkeit an dem jeweiligen Walzgerüst in Abhängigkeit von Anstellungsänderungen erhöht wird.

Wenn das Programm für die Anstellung in Abhängigkeit von einem Abruf aus dem Dickenregelungsprogramm ausgeführt wird, wird die jeweilige Anstellposition mit dem Einstellpunkt der Anstellposi-· tion für jedes geregelte Walzgerüst verglichen und ein Ausgangssignal abgegeben, damit die Anstellmotoren mit optimal oder kritisch gedämpfter Anstellzeitkurve in Übereinstimmung mit dem Gesamtbetrag der Anstellbewegung betrieben werden. Wenn sich die Anstellschrauben der vorgegebenen, korrigierten Anstell-" position nähern, werden die Anstellmotoren mit kritischer Dämpfung verlangsamt. Die Geschwindigkeitszeitkurve und die Anstellzeitkurve für die Anstellmotoren, deren kritische Dämpfung von dem unterschiedlichen Ausmaß des Anstellfehlers abhängt, werden für jedes Walzgerüst empirisch oder teilweise empirisch und teilweise durch Berechnung bestimmt.

Das Dickenregelungssystem ist zur verbesserten Durchführung einer Dickenregelung an Walzwerken einheitlich aufgebaut. Die Regeleinrichtung umfaßt vorzugsweise einen Digitalrechner, der eine Regelung der Anstellung an einem oder an jedem von mehreren Walzgerüsten über die Walzkraft regelt, wenn die Plastizität Oder die Werte der -Federkonstante sich ändern. Eine ver-

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besserte Abstimmung des Regelverhaltens an jedem Walzgerüst wird durch die Vorausregelung und durch die automatische Bestimmung der Plastizität an jedem geregelten Walzgerüst aus der Walzkraft und der Anstellung erzielt. Dadurch wird eine schnellere, genauere und stabilere Regelung der Dicke und eine verringerte Verzögerung der Regeleingriffe erzielt. Die Anwendung des Regelsystems bringt schließlich eine verbesserte Gleichförmigkeit der Dicke des Walzgutes und eine höhere Produktivität des Walzwerkes mit sich.

7 Patentansprüche
4 Figuren

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Claims (7)

Patentansprüche

1.]Einrichtung zur Regelung der Walzgutdicke in einem Walz- ^~~^ werk, das mindestens - ein Walzgerüst mit einer Regeleinrichtung für die Anstellung des Walzspaltes enthält, mit S¹Uh- _<lern zur Erfassung der Walzkraft und der Anstellposition, mit einer Einrichtung zur Bestimmung des Walzkraftfehlers aus der gemessenen Walzkraft und einem Walzkraftsollwert und aus dem jeweiligen Istwert und einem -vorgegebenen Sollwert der Anstellposition und mit einer Einrichtung zut Bestimmung der zur Korrektur des Dickenfehlers erforderlichen Größe der Anstellbewegung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung der Anstellbewegung eine Vorrichtung umfaßt, die die Korrekturgröße für die Anstellbewegung in Übereinstimmung mit einer Beziehung zwischen den Werten für die Plastizität des Walzgutes und der Ständerdehnungskonstante laufend betriebsmäßig in Abhängigkeit von der durch eine Anstellungsänderung hervorgerufenen Walzkraftänderung ermittelt und die Regelung der Anstellung beeinflußt,

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrfache ■ Eingabe des von der Vorrichtung ermittelten Wertes der Plastizität in die Regelung der Anstellung während mindestens eines Teils einer Walsperiode.

3. Einrichtung nach Anspruch 2_t dadurch gekennzeichnet, daß für die Eingabe des Plastizitätswertes ein Mindestbetrag der · Anstellbewegung erforderlich ist,

4. Einrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ΈΙ£ in einer mehrgerüstigen Walzenstraße jedes mit einer Dickenregelungseinrichtung ausgestattete Waissgerüst mit einer derartigen Vorrichtung nur Ermittlung der Plastizität dea Walzgutes ausgerüstet iat.

5. Binrichtung nach Anspruch A--, dp.riu.reh gekenns5eicim»t_t daß die Einrichtung sur Erni-5'clur.g de& ValzkraXifehlers und de* An-Btellbewegung ein digital arbeitender Hechner ist, dessen

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Eingänge mit den Fühlern und dessen Ausgänge mit der Einrichtung zur Regelung der Anstellung verbunden sind, und daß für den Rechner ein Programm vorgesehen ist, das die aus den Walzkraft- und den Anstelländerungen ermittelten Werte der Regelung vorgibt und den Walzkraftfehler sowie die Anstellbewegung ermittelt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorrichtung zur Bestimmung des Plastizitätswertes die

Beziehung P = ] zugrunde gelegt ist, worin

DS/Di¹ - 1/K

K die Ständerdehnungskonstante, DP die Walzkraftänderung und DS die gemessene Änderung der Anstellposition bedeutet,

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastizität P und die zur Diclcenkorrektur erforderliche Anstellbewegung durch das Programm aus dem Walzkraftfehler und einer Größe-?? + ^-bestimmbar ist.

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