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Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Temperatur von laufendem
Walz- oder Glühgut Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Messung der Temperatur von laufendem Walz- oder Glühgut, insbesondere von Walzdraht,
das nicht eng geführt werden kann und infolgedessen aus einer Mittellage auswandert,
unter Verwendung eines Pyrometers mit einem schwenkbaren Meßkopf und einem elektronischen
Meßwertspeicher.
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Eine möglichst genaue Kenntnis der Temperatur beispielsweise des
laufenden Walzdrahtes ist notwendig, damit durch Ein'haltung einer bestimmten Temperatur
die erwünschte Gefüge- und Zunderausbildung beim Draht erreicht werden kann.
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Es ist bekannt, für die Temperaturmessung an strahlenden Körpern
und Schmelzen ein Pyrometer zu verwenden. Hierin wird die einfallende Strahlung
auf einen Strahlungsempfänger konzentriert, für den ein Fotoelement verwendet wird,
wenn die Einstellzeit sehr gering, d. h. in der Größenordnung von 1 mlsec, sein
soll. Der Strahlungsempfänger absorbiert die einfallende Strahlungsenergie und gibt
eine von ihr abhängige Spannung ab, die ein Maß für die Temperatur ist. Die verschiedenen
Pyrometertypen besitzen alle eine Visiereinrichtung, mit welcher der Strahlungsempfänger
auf den Strahler ausgerichtet wird. Eine Bedingung für die einwandfreie Temperaturmessung
ist, daß der Strahlungsempfänger nur durch die von der Strahlungsquelle ausgesandten
Strahlen getroffen wird, d. h. der Strahler muß die Pyrometeroptik voll ausleuchten.
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Nun sind bereits mehrere Meßeinrichtungen mit einem Pyrometer bekannt,
mit denen sich auch dann Temperaturmessungen ausführen lassen, wenn das Meßgut nur
kurzzeitig im Sichtbereich des feststehenden Pyrometers verweilt. Es ist ferner
bekannt, das Pyrometer in dem Fall auszulenken, wenn optisch ein größerer strahlender
Bereich als der Sichtbereich des feststehenden Pyrometers bestrichen werden soll,
beispielsweise wenn der gesamte Bereich einer Walzenoberfläche temperaturüberwacht
werden soll; aber auch hier wird, in diesem Fall durch eine periodische Schwenkung
des Pyrometers, erreicht, daß die Pyrometeroptik von dem Meßgut jeweils voll ausgeleuchtet
wird. Damit ist es zwar möglich, auch kurze Temperaturimpulse und schnell ansteigende
Temperaturen oder örtlich über einen größeren Bereich des Gutes hinweg zu messen,
aber diese Einrichtungen liefern keine zuverlässigen Werte, wenn die Temperaturmessung
an laufendem Gut durchgeführt werden muß, das in ganz unregelmäßiger Weise, hin
und wieder, teilweise oder ganz aus dem Sichtbereich des Pyrometers auswandert.
Ein solcher
Fall tritt beispielsweise bei der Temperaturmessung an Walzdraht vor
dem Haspeleinlauf auf, wo es nicht möglich ist, den Draht eng zu führen, weil sonst
die Gefahr der Beschädigung des Drahtes besteht.
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Es ist weiter bekannt, die vom Pyrometer gelieferten Meßwerte, wenn
sie sehr kurzzeitig sind, einem elektronischen Speicher zuzuführen, der sie so verlängert,
daß das Anzeigen und Aufzeichnen der Temperatur mit den üblichen Anzeigeinstrumenten
und Schreibern möglich ist. Die bekannten Meßwertspeicher sind jedoch Maximalwertspeicher,
d. h., die im Speicherkondensator gehaltene Spannung ist dem Spitzenwert der in
einer vorgewählten Zeitspanne gemessenen Temperatur proportional. Dieser Wert wird
über eine vorgewählte Zeitspanne festgehalten, wonach die Entladung des Speicherkondensators
ohne nennenswerte Trägheit erfolgt. Der übliche Meßwertspeicher arbeitet also in
den Phasen: Messen, Maximaiwerthalten und Schnellentladen. Die Haltezeit liegt in
der Größenordnung von Sekunden.
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So ist eine Einrichtung zur Temperaturmessung von Blöcken beim Blockwalzen
bekannt, bei der mittels einer ferubedienten Schwenkeinrichtung der Meßkopf des
Pyrometers die ganze Fläche zwischen den die Blöcke führenden Balken abtasten kann
und bei der die Meßimpulse des Pyrometers in einem Maximalwertspeicher festgehalten
werden. Bei dieser Einrichtung kann man auch, ebenfalls mittels Fernbedienung, das
Pyrometer dem Walzgut folgen lassen, wenn es von den Führungsbalken über die Walzenbreite
seitlich verschoben wird. Diese Einrichtung ermöglicht jedoch nicht eine völlig
selbsttätige und laufende Temperaturmessung, denn einmal muß der Meßkopf zur vollen
Ausleuchtung der Pyrometeroptik von einer Steuerwarte aus auf das Walzgut ausgerichtet
oder ihm nachgefahren werden, und zum anderen wird bei einer Einstellung des Meßkopfes
jeweils
nur die Maximaltemperatur des Blockes erfaßt, wonach eine Meßpause eintritt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Verfahren auch
für die Temperaturmessung an laufendem Meßgut, das nicht eng geführt werden kann
und infolgedessen in ganz unregelmäßiger Weise aus dem Sichtbereich des Pyrometers
auswandert, und für eine selbsttätige und laufende Messung auszubilden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßkopf
selbsttätig periodisch so auf-und abgelenkt wird, daß er optisch die gesamte Strecke
der möglichen Auslenkung des Walz- oder Glühgutes aus der Mittellage überstreicht
und daß die Meßimpulse des Pyrometers einem Meßwertspeicher zugeleitet werden, der
so ausgebildet ist, daß nach der Einstellung eines Meßwertes im Speicher die Anfangsentladung
des Speichers mit einer bestimmten Trägheit erfolgt.
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Nach diesem Verfahren werden die periodisch aufeinanderfolgenden
und durch die jeweils volle Ausleuchtung der Pyrometeroptik der Temperatur des Meßgutes
genau entsprechenden Meßimpulse einem Meßwertspeicher zugeleitet, der es ermöglicht,
daß bei der laufenden Messung die Anzeigeinstrumente den auftretenden Temperaturschwankungen
des Meßgutes, insbesondere auch den Temperaturerniedrigungen, richtig zu folgen
vermögen. Vorteilhaft ist insbesondere, daß zur Durchführung des Verfahrens eine
übliche Pyrometereinrichtung verwendet werden kann, die am Meßkopf und im Meßwertspeicher
auf einfache Weise umgebaut ist. Ein ganz erheblicher technischer Fortschritt wird
bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung von Walzdraht
erreicht, weil erst die genaue Kenntnis der Temperatur es ermöglicht, durch Einhaltung
einer bestimmten Temperatur eine gleichmäßige und die günstigste Gefüge- und Zunderausbildung
beim Draht zu erreichen.
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Die Auslenkung des Pyrometermeßkopfes erfolgt nach der weiteren Erfindung
vorteilhafterweise von einem Motor aus über eine Exzenterscheibe und eine Kurbel.
Die Ausbildung des Meßwertspeichers zu dem Zweck, daß die Anfangsentladung mit einer
bestimmten Trägheit erfolgt, geschieht dadurch, daß in den Entladekreis des Speicherkondensators
hochohmige Widerstände eingeschaltet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch
den Meßort vor dem Haspeleinlauf bei der Temperaturmessung an laufendem Walzdraht,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Meßort bei der Linie A-B von Fig. 1 und F i g.
3 eine Vorrichtung zur Pyrometerauslenkung.
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Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt Idurch den Meß- -ort 1, der vor dem
Haspeleinlauf 2 liegt, wo die Temperatur des Drahtes etwa 9000 C beträgt. Der zur
Haspel laufende Draht 3 kann aus den obenerwähnten Gründen nicht eng geführt werden,
so daß ein seitliches Auswandern senkrecht zur Achse der Führungsrohre 4 und 4'
unvermeidbar ist. Der Drahtdurchmesser liegt je nach Charge zwischen 5 und 15 mm,
wogegen der Innendurchmesser der Führungsrohre etwa 25 mm beträgt. Das Pyrometer
befindet sich oberhalb der Zeichenebene etwa 50 cm von dem Meßort entfernt.
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Wie F i g. 2 veranschaulicht, wird das Pyrometer 5 periodisch so
auf- und abgelenkt, daß es optisch die gesamte Strecke der möglichen Drahtauslenkung
6 überstreicht. Der Durchmesser des Blickfeldes 1 der Pyrometeroptik auf Idem Draht
ist kleiner als der kleinste Drahtdurchmesser und vorzugsweise 1 bis 2 mm. Dadurch
wird erreicht, ! daß ! der glühende Draht innerhalb einer IPeriode die Pyrometeroptik
zweimal voll ausleuchtet und dementsprechend zwei einwandfreie Meßwerte von dem
sehr schnell ansprechenden Pyrometer angegeben werden können. Diese Meßimpuls e
werden dem elektronischen Meßwertspeicher zugeleitet. Die Auslenkung Ides Pyrometers
kann, wie F i g. 3 zeigt, von einem Motor 7 aus über eine Exzenterscheibe 8 und
eine Kurbel 9 erfolgen.
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Die Periodendauer liegt zwischen einer halben und 4 Sekunden und vorzugsweise
bei einer Sekunde.
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Der elektronische Meßwertspeicher ist so ausgebildet, daß die Haltezeit
für die Maximalwertspeicherung gegen Null verringert wird und daß an Stelle der
Maximalwertspeicherung eine langsame Entladung tritt. Sie erfolgt mit einer bestimmten,
vorwählbaren Geschwindigkeit, die vorzugsweise zwischen 2,5 und 100 C/sec liegt,
und sie dauert 1 bzw. wenige Sekunden. An diese träge Anfangsentladung schließt
sich die Schnellentladung an.
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Der Meßvorgang ist folgender: Wenn das Pyrometer beim Überstreichen
der Meßstrecke den glühenden Draht voll erfaßte wird der Maximalwert der Meßspannung
im Speicher eingestellt. Wandert dann durch die Bewegung des Pyrometers oder die
des Drahtes der glühende Draht aus der Pyrometeroptik aus, so fällt der gespeicherte
Meßwert anfänglich mit einer bestimmten Geschwindigkeit, beispielsweise 5° C/sec,
ab. Der vom Pyrometer in der zweiten Periodenhälfte der Auslenkung angegebene neue
Temperaturmaximalwert wird d richtig registriert, auch wenn er niedriger als der
vorhergehende Maximalwert liegt. Die Speicherwerte werden von einem üblichen Spannungsschreiber
aufgenommen. Ist der Drahtdurchlauf beendet, folgt auf die träge Anfangsentladung
die Schnellentladung des Meßwertspeichers.
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Mit diesem Verfahren läßt sich die mittlere Temperatur eines durchlaufenden
Drahtringes auf etwa +20 C genau feststellen. An die Meßanordnung kann eine Regeleinrichtung
angeschlossen werden, welche die Kühlung des Drahtes auf eine bestimmte Temperatur
einstellt.
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Das beschriebene Meßverfahren beschränkt sich nicht auf die Temperaturmessung
an laufendem Walzdraht, sondern es kann auch auf anderes laufendes Walz- oder Glühgut
ausgedehnt werden. Vorteilhaft ist, daß das Meßverfahren von der Dicke bzw. dem
Durchmesser des Walz- oder Glühgutes unabhängig ist. Ein weiterer Vorteil wäre etwa,
daß bei der Pyrometermessung der störende Einfluß von auf dem Walzgut perlenden
Kühlwasser durch die Verwendung eines Meßwertspeichers mit träger Anfangsentladung
beseitigt wird.