DE1573447A1

DE1573447A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Streckgrenze von Metallen waehrend des Walzens

Info

Publication number: DE1573447A1
Application number: DE19661573447
Authority: DE
Inventors: Francois Lorang
Original assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Current assignee: Centre de Recherches Metallurgiques CRM ASBL
Priority date: 1965-11-09
Filing date: 1966-11-09
Publication date: 1970-08-13
Also published as: FR1499639A; BE672117A; LU52285A1; GB1159699A; NL6615808A; BE675989A

Description

DIPL-INQ H STEHMANN es Nürnberg 2 UlI-I-^-MNVa. Π. O I C ΓΙ IVl *\ IV Γ» 1R7*}ÄA7 ESSENWEINSTRASSE 4-ί

DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER I O / <3 *♦ H / ■_t£U._KANZmmviOiJ2T privat:774304

TEtEGRAMM-ADRESSE: STEHPATENT PATENTANWÄLTE

BANKKONTEN:

DEUTSCHE BANK A.G. NORNBERG NR. 341164

POSTSCHECKKONTO: NORNBERG 67081

Nürnberg, den 18/47

Centre National de Recherches Metallurgiques, .Association säns but Luoratif, 47', Rue Montoyer, Brüssel/Belgien

"Verfahren, und Vorrichtung zum Messen der Streckgrenze von Metallen während des Walzens"

Die Erfindung betrifft ein vorzugsweise fortlaufend durchgeführtes Verfahren zum Messen der Streckgrenze von Metallen während des Walzens und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

In der.Praxis ist bis heute zur Messung der Streckgrenze eines Metalles während des Walzens die Entnahme einer Probe dieses Metalles, Bearbeitung dieser Probe zur Herstellung eines Probekörpers mit bestimmter Form und bestimmten Abmessungen, sowie ein Laborversuch, beispielsweise ein Zugversuch oder dergleichen, erforderlich. Eine derartige Verfahrensweise kann natürlich nur diskontinuierlich durchgeführt werden und wirft für den Praktiker die Frage nach dem Aussage-(Repräsentativ-)wert der Materialprobe und der Häufigkeit der Probenahme auf.

Andere Nachteile dieser bekannten Verfahren ergeben sich aus der Notwendigkeit, einerseits ein für die Herstellung von Probekörpetrn durch entsprechende Bearbeitung geeignete Material bereitzustellen und den Laborversuch durchzuführen, andererseits aber für die Durchführung desselben verhältnismäßig zahlreiches und spezialisiertes Fachpersonal bereitzustellen.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren besteht darin, daß zwischen dem Zeitpunkt der Probenahme und dem Zeitpunkt,

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UnterlagenΊΜ.7 S 1,\: .-■■ > " :-■-■-.» - ÄndQrunßEflae, v.4/9J£S2| ~²~

zu dem der Wert der Streckgrenze de's untersuchten· Metalles feststeht, eine mehr oder weniger lange Zeit verstreicht; das bedeutet aber, daß in Fällen, in denen die Messung einen'üh-'''' befriedigenden Wert für die Streckgrenze ergibt, entsprechende Maßnahmen nur mit einer gewissen Verzögerung getroffen werden können,' "' ·,,.·. ■ , .-..>--. = - ,.,^ *

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein'Verfahren'■ zürn*^' Messen der Streckgrenze von Metallen während des Walzens 2ü"'- " schaffen, das die Peststellung dieser Grenze während des Walzens erlaubt, ohne daß sich hierbei'die'Notwendigkeit der^: ■ Probenahme und der Durchführung von Laborversuchen"ergibt.··' "■■■"■

Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zu Nutze, daß während des Walzens flacher metallischer Erzeugnisse, d.h. von Erzeug^' nissen, deren Breite größer ist als deren Dicke (Stärke),- der Walzdruck "F" und das Walzmoment ¹¹C" im wesentlichen von folgenden Faktoren abhängig sind:

1. vom Verformungswiderstand oder der Streckgrenze "E" des Metalles;

■ If

2. von der Stichabnahme "H" des Metalles, d.h. der Differenz zwischen der Bandstärke (-Dicke) ¹¹HE" beim Eintritt des Metallbandes in das Walzwerk und der Banddicke "HS¹¹ desselben bei seinem Austritt aus dem Walzwerk;

3. vom Halbmesser ¹¹R" der Walzzylinder;

4. von der Breite ¹¹L" des Bandes während des Walzens;

5. von der Bandstärke "HE" am Eintritt in das Walzwerk, und

6. von den auf das Band ausgeübten Bandzüge¹^ Vorwärtszug "TAV" ■ und Rückwärtszug "TAR".

Diese Abhängigkeit kann durch folgende mathematische Formel dargestellt werden:

0 0 9 8 33/0224 BAU ORIGINAL "³"

- - 3 - _ ■■;.■;

0 (F,C,E,R,H,L,HE,TAV,TAR) = 0 oder abgekürzt s

Diese !Punktion 0 steht hia* für die bekannten, aus den Theorien ■', des Walzens aus Punktions-(Korrelations-)kurven oder auch aus ;

experinentell, z.B. im klassischen Zugversuch ermittelten Kurven ! abgeleiteten , Formeln,

■ V- -■ V " ■■■-'■'■ '^:

!Von diesen Überlegungen ausgehend, ist das erfindungsgemäße Verfahren im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß folgende Werte gemessen werden: WaIzUrUCk¹¹F", Walzmoment "c", Stichabnahme ¹¹H" j- des Metalles, Halbmesser ¹¹R" der Walzzylinder, Breite ¹¹L" des Walzgutes während des Walzens, Banddicke "HE", sowie die Bandj. züge ¹¹TAV" und "TAR", daß diese Meßwerte in eine Gleichung der Form

! E= f (F,C,R,H,L,HE,TAV,TAR)

■v - ■ ■

gebracht werden, die durch Auflösung der Formel

nach E erhalten wird, daß der Wert für die Streckgrenze "E" aus dieser Formel abgeleitet wird, und daß dabei im Jeweils vorliegenden Falle gewisse in Erscheinung tretende Störfaktoren, wie beispielsweise der Reibungskoeffizient zwischen dem Metall und den Walzzylindern, Grad der Kaltverformung des Metalles oder dergleichen berücksichtigt werden.

Um die Schnelligkeit der Berechnung der Streckgrenze ¹¹E" und deren Genauigkeit zu erhöhen, ist es gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft, die verschiedenen Größen, von denen ¹¹E" abhängt, in geeigneter Weise, z.B. durch Registrierung auf,-Lochkarten-,. Magnetbändern, Lochstreifen oder dergleichen festzuhal-

: ^; "-" ■■ ' :'■' ■■■■. ''""Jf--

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• . -4 - . 157344?

ten, in einen Rechner einzugeben und letzteren entsprechend der Beziehung E=F (F,C,R,H,L,HE,TAV,TAR) bzw. abgekürzt E = f zu programmieren, um dann aus diesem Rechner fortlaufend oder auch schrittweise (diskontinuierlich) den gewünschten Wert der Streckgrenze zu erhalten. Wenn dabei der hierzu verwendete Rechner keinen Speicher aufweist, ist es natürlich auch nicht erforderlich, die Meßwerte fortlaufend aufzuzeichnen.

In allen obengenannten Fällen ist es erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, die Gleichung E = f in folgende spezielle Form zu kleiden:

+	I' °2	C	, O	- T	H + C_. + ⁵ "R-	^C4·	HE I
		PH	Konstanten	sind.	Ί
		Da

L RH

in der T = TAV - TAR und
es sich um eine homogene Gleichung handelt, kann ein beliebiges homogenes Einheitssystem verwendet werden. Diese Form der Gleichung erlaubt außerdem die Rechenoperationen, sowohl bei diskontinuierlichen als auch bei kontinuierlichen Arbeiten zur Bestimmung des gesuchten Wertes von ¹¹E", erheblich zu vereinfachen und zu beschleunigen.

Im Hinblick auf die erreichbare Genauigkeit bei den die Daten für die Berechnung liefernden Messungen wird besonders darauf hingewiesen, daß der Bereich des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht auf solche Werte beschränkt ist, die mittels der oben angegebenen Gleichung erhalten werden können, sondern daß sich diese auch auf ähnliche Gleichungen bezieht bzw. auf solche, die Werte für die Streckgrenze "E" liefert, die weniger als-10$ von den Werten abweichen, die in einem klassischen Zugversuch für die Streckgrenze ¹¹E" ermittelt werden.

Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungs-

der ■ .

geraäßen Verfahrens wird/mittels eines Rechners ermittelte

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Wert für ¹¹E^u mit einem als optimal angesehenen Wert "Ei" verglichen und die eine oder andere veränderliche Größe, deren Messung zur Ermittlung des Wertes von "E" dienten, zur Kompensierung bzw. Aufhebung der Differenz E-Ei im entsprechenden Sinne geändert. Diese Verfahrensweise läuft praktisch auf eine Regelung des Walzenprozesses hinaus.

Die Messung des Walzdruckes ¹¹F" kann in an sich bekannter Weise z.B. mittels Preßduktoren, Dehnungsmeßstreifen, Dehnungsmeßfühler, Spannungsmesser, induktive oder kapazitive Kraftmeßdosen oder dergleichen erfolgen.

Auch die Messung des Walzmomentes "c" kann in an sich bekannter Weise z.B. mittels Torsionsdynamometer, Dehnungswinkelmessern oder dergleichen oder auch durch Messung der elektrischen Kennwerte der Walzwerksmotoren, wie Stromstärke, Erregungsspannung usw. durchgeführt werden»

Die Messung des Halbmessers der Walzzylinder braucht ebenso wie die der Bandbreite nicht weiter erläutert zu werden, da sie in an sich bekannter Weise ohne Schwierigkeiten ausgeführt werden kann. , -

Zur Messung der Stichabnahme ¹¹H", d.h. der Differenz zwischen der Bandstärke ¹¹HE" am Eintritt und der Bandstärke "HS" am Austritt des Walzwerkes können an sich bekannte Einrichtungen verwendet werden, wie beispielsweise je zwei Röntgen- oder Gamma-Strahlen-Dickenmesser, oder es wird die Differenz zwischen der Bandgeschwindigkeit beim Einwalzen und der Bandgeschwindigkeit beim Auswerfen gemessen, die als Maß für die Stichabnahme "Η" genommen werden kann. ;

Die Bandzüge "TAR" und "TAV" können mittels Tensiometer oder anderen an sich bekannten, hierzu geeigneten Mittelnbestimmt * ; werden. ' ' * ^: ' --.-·■

Wie bereits dargelegt, sind in bestimmten Fällen Störfaktoren

009833/0224 _BAD original -6- ^:

- 6 in Rechnung zu stellen, von denen hier folgende genannt seien:

1, Der Koeffizient der Reibung zwischen dem Metallband und. den Walzzylindern, der schwer direkt meßbar ist, da er von der Art des verwendeten Schmier- und Wälzenkühlmittels," sowie von der Rauhigkeit des Metallbandes, der Oberflächenart und dem Oberflächenzüstand der Walzzylinder abhängt. Wenn solche schwer direkt"meßbare störende Einflußgrößen in Rechnung zu stellen sind, werden die Konstanten der Gleichungen derart modifiziert, daß der errechnete Wert für "E" gleich der Streckgrenze des Metalles wird. .

2. Die Walzgeschwindigkeit, die jeoch in vielen Fällen konstant und leicht meßbar ist.

Gemäß der Erfindung ist es vorteilhaft, als Walzwerk ein Dressier- oder' Richtgerüst zu verwenden, um die Notwendigkeit, durch direkte Messungen schwer feststellbare Störfaktoren berücksichtigen zu müssen, auszuschalten; wie bekannt, weisen nämlich derartige Dressier- oder Richtgerüste Walzzylinder auf, denen ein ganz bestimmter Oberflächenzüstand z.B. durch Polieren oder durch Sandstrahlen, verliehen wurde. Mittels solcher Walzzylinder wird dieser .Oberflächenzüstand dann auf das Metallband übertragen, wodurch wiederum gewisse störende Einflußgrößen, wie der Koeffizient der Reibung des Metallbandes auf den Walzzylindern oder dergleichen vergleichmäßigt werden. Außerdem zeichnet sich ein derartiges Dressur- oder Richtgerüst durch eine niedrige Stichabnahme in der Größenordnung zwischen 0,2 % - 2% aus, so daß nur eine geringe Änderung der Streckgrenze eintritt und der Einfluß der Kaltverformung unberücksichtigt gelassen werden

s-
! kann.

In der Praxis kann in zahlreichen Fällen vorteilhafterweise die \ Rechenarbeit erheblich erleichtert werden, da es hierbei genügt, j sich auf die Messung eines Teiles der Größen H,L,TAV,TAR,HE,R sowie F oder C zu beschränken. So sind bestimmte moderne WaIz-

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BAD

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■- 7 -

*werke rait Einrichtungen zum Regeln der Stichabnahme H versehen, so daß der Faktor ¹¹H" eine Konstante wird, dessen Wert unmittelbar aus den Regeldaten bekannt ist, Häufig werden die Bandzüge TAV und TAR gleichfalls konstant gehalten, so daß diese in die Formel E - f gleichfalls als Konstanten eingehen. Bei anderen Walzgerüsten 1st eine Vorrichtung zur Regelung des Walzdruckes F vorhanden, so daß auch hier die Gleichungen vereinfacht werden können. Im übrigen ist es bei bestimmten modernen Walzgerüst en häufig möglich* eine der oben angeführten Meßgrößen durch j Rechengrößen zu ersetzen, so kann beispielsweise die Stichab_t nähme ^eH^M die in diesem Falle eine veränderliche Größe darstellt, mittels einer Gleichung vom Typ

HVc₁ + C₂ -pL .

errechnet werden, wodurch die Anzahl der direkt zu messenden Größen, verringert und die erforderliche Meßeinrichtung vereinfacht und verbilligt werden kann. ,

In der Praxis sind daher, je nach dem Einzelfall, nicht mehr als eine, zwei oder drei Meßwerte direkt zu ermitteln, und die anderen Größen gehen dann als Konstanten in die Gleichung E = f ein.

Das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren weist den besonderen Vorteil auf, daß es eine fortlaufende Kontrolle des Bandes während des Walzens ermöglicht, wobei sofort alle möglicherweise auftretenden Störungen oder Unregelmäßigkeiten signalisiert werden. Im Gegensatz dazu ist es bei den zahlreichen heute.bekannten und angewendeten Verfahren praktisch immer notwendig, im Labor Kontroliversuche durchzuführen, wobei in allen Fällen die Ergebnisse nur mit sehr großer Verzögerung zur Verfügung stehen.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, die im wesentlichen folgende Einrichtungen aufweist:

0098337022A _R

Mittel zur Messung des Walzdruckes "f", Mittel zur Messung des Walzmomentes "C", Mittel zur Messung des Vorwärtsbandzuges ¹¹TAV" während des Walzens, sowie zur Messung des Rückwärtsbandzuges "TAR",

Mittel zur Messung der Stichabnahme "H" während des Walzens,

Mittel zur Registrierung der ermittelten Meßgrößen, Rechenmittel, eingerichtet zur vorzugsweise stetigen Auflösung einer Gleichung vom Typ

E = f (F,C,R,H,HE,L,TAV,TAR),

die jedoch nur einen Teil der Größen R,H,HE,L,TAV,TAR und eine der beiden Größen F oder C zu enthalten braucht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält diese außerdem eine Einrichtung zum Vergleichen der gemessenen Werte von "E" mit einem Wert"Ei", der als Optimalwert gilt, sowie eine Einrichtung zu entsprechender Änderung der einen oder anderen zur Ermittlung des Wertes der Größe "E" gemessenen Veränderlichen, um dadurch die Differenz E - Ei zu beseitigen.

·*■ Ansprüche -

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Claims

A η s ρ r ü ehe

1. Verfahren zum Messen der Streckgrenze (E-). eines Metalles während des Walzens, gekennzeichnet durch Messen des Walzdruckes (F), des Walzmomentes (C), der Stichabnahme (H) des Metalles, des Durchmessers (R) der Walzzylinder, der Breite (L) des Walzgutes während des Walzens, der Dicke (HE) des Bandes bei seinem Eintritt in das Walzwerk, sowie der Bandzüge (TAV) und (TAR) beim Eintritt des Bandes in bzw. beim Verlassen des Walzwerkes durch das Band, durch Einsetzen der so gewonnenen Werte in eine an sich bekannte . Gleichung, die in die Form

E = f (F,C,R,H,L,HE,TAV,TAR) ■

gebracht werden kann und durch die Ableitung der Werte für die Streckgrenze (E) aus dieser Gleichung, wobei entsprechend den jeweiligen Verhältnissen und Bedingungen des einzelnen Falles bestimmte störende Einflußgrößen bzw. Störgrößen, wie z.B. der Koeffizient der Reibung des Metalles mit den Walzzylindern, Kaltverformungsgrad des Metalles usw., berücksichtigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen, durch die Funktion f (F,C,R,H,HE,L,TAV,TAR) miteinander verknüpften Größen festgehalten, gegebenenfalls registriert, und in einen Rechner eingegeben werden, der entsprechend dieser Funktion programmiert ist, um den gesuchten Wert der Streckgrenze (E) vom Rechner ermittelt zu bekommen,

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur fortlaufenden Ermittlung des 'Wertes der Streckgrenze (E) des Metalls ein Analogrechner verwendet wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ~*>, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Wertes der Streckgrenze (E) die Gleichung

-2-

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r 4. r ^ " ^- j, r ^ j. r 1 2* - 3* 4*

PH R H

worin

T = TAV - TAR
C., C_, C-., Ch = Konstanten

oder eine analoge Gleichung, die für die Streckgrenze (E) Werte ergibt, die nicht mehr als 10 % von dem Wert abweichen, der durch einen Zugversuch ermittelt wird, dient.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Größen (H,L,HE,R, TAV,TAR) sowie eine der beiden Größen (F bzw. C) gemessen und in die Gleichung E = f eingesetzt werden, wobei diese Gleichung in diesem'Fall nicht alle Größen (H,L,HE,R,TAV,TAR) und nur F oder C enthalten braucht.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche.1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Wert für die Streckgrenze (JU) mit einem Optimalwert (Ei) desselben verglichen und eine oder mehrere der veränderlichen Größen, die zur Ermittlung des Wertes für (E) gemessen und verwendet wurden, im Sinne einer Verminderung bzw. Aufhebung der Differenz (E - Ei) entsprechend verändert werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Walzwerk ein Dressier- oder Richtgerüst, zur Ausscheidung störender, durch direkte Messungen nur schwer ermittelbarer Einflußgrößen dient.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis Tj gekennzeichnet durch

Mittel zur Messung der Walzkraft (F), Mittel zur Messung des Walzmomentes (C),

009833/0224 ->- ■

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^v Mittel zur Messung des Bandzuges (TAV) vor und des Bandzuges (TAR) nach dem Walzen, - -·*-■-.-! Mittel zur Messung der Stichabnahme (H) des Metalles während des Walzens,

Mittel zum Registrieren der gemessenen Größen, Rechenmittel zur vorzugsweise fortlaufenden Lösung einer Gleichung der Form: E *= f.,(Ρ,Ο^Η,Η,ΗΒ,ί.*TAVj₁-TAR). - die gegebenenfalls von diesen Größen nur einen Teil und außerdem eine der beiden Größen (F bzw. C) enthalt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Vergleich der gemessenen Werte für (E) mit einem angenommenen Optimalwert (El) und Mittel zum Andern der einen oder anderen veränderlichen, zur Ermittlung des Wertes (E) herangezogenen, Meßgrößen aufweist> tun die Differenz (E- El) auf diese Weise aufzuheben.

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