DE1648628A1 - Verfahren zum Messen der Verteilung von Zugspannungen ueber die Breite von unter Laengszug stehendem bandfoermigem Gut und zugehoerige Messvorrichtung - Google Patents

Description

Verfahren zum Hessen der Verteilung von ZugBpaummgen über die Breite von unter Mngszug stehendem bandförmigen Gut und auge= J© !lesevorrichtung.

Die L'rfinduug erstreckt oioh auf ein Verfahren zur meßtechnischen Erfassung dar Verteilung von Zugspannungen über dio Uralte von bandförmigem Gut» das einem bei Anwendung von Lanjrjsa^; ablaufen» den Transportpro as s D untortforfen ist» sowie auf &i<? zugehörige IIei3anordnung,

Beim falzen, insbo sonde ro beim Haltwalzan von sehr dünnen Bändern aus schwor verformbaren vjorkotoffen, werden in TTalsrichtung hen vor und hinter dem durch die Arbeitawalaen gobildoton lialz

in dem das Material vornehmlich duroh t/alsdrucls in oröter Iiinis in !falzrichtung vorformt wird, Sugopannnn^on an das duroh= laufönde .Band angelegt, mit danen einmal dio F»üiruji:j doa Bandes, zum anderen aber auoh ein bedeutender in Walzriohtnng vilrkeamer Verformungßbeitrag geleistet xfird, Dieser Verformungsbeitrag der in tfalzrichtung wirkaamen Zugspannungen ist umso ^iohtiger, je dünner dao zu walzende Material ist und je stärker dio durch den Verformung0vor/5ang hervorgerufene iCaltverfeotiguns des Ilaterialo ansteigt, öiese daduroh bedingte Braohwerung den Walzprozeßaes versucht man duroh Anwendung Kiögliohot hoher in Walzriohtung wirk« oamer Zugspannungen zu kompensieren. Ihre Größe ist aber mit Rüok» oioht auf die notwendige Sicherheit gBgpn Abreißen des Walzgutes zur Zeit in der Praxie mit etwa 25 bis 30 % der jeweils erreich* ten Verformungsfestiglceit begrenzt. Der Grund für diese relativ niedrige Höchstgrenze der angelegten Längszugspannungen beim Band» walzen liegt in der großen Unsicherheit, mit der die Verteilung der lungsZugspannungen über die Bandbreite zu beherrschen ist* \ΐΘχαι beispielsweise duroh zu ballig geschliffene oder duroh zu utar ic in der Walzenballenmitte erwärmte Walzen infolge des damit verbundenen größeren Durchmessers eine gegenüber den Bandrändern größere Streckung des zu walzenden Bandes erfolgt, verlagern sich bei konstanter ßandzugkraft die Bandsugspannungen in gefährlicher Welse zu den Bandrändern unter gleichseitiger Verringerung in Bandmitte. Im ungünstigsten Γαΐΐβ kann diese ungleichförmig· Ver» teilung an don Bandrändern etwa den dreifachen Betrag der mittle« rea rechnerischen, gleiohmüsolg verteilt angenommenen Zugοpan»

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nung erreichen, wobei in Bandmitte die Zugspannung den Wert Hull annimmt, so daß sioh diese TJngleiohförmigkeit noch nicht durch eine llittelwelligkeit des Bandes anzeigen kann. An den Bandrän= dem würde sioh damit eine Zugspannung von etwa 75 Mb 90 i° der jeweils erreichten Yerformungsfestigkelt einstellen. Der Abstand gegen das Erreichen der ELießgrenze oder Verformungsfastigkeit ist dann aber zu gering, um ein Abreißen des Bande ο mit Sicher= he it au veTh.in.ä3-£n* Bei deutlich wahrnahmbarer Hittelwelligkeit des Bandes ist aber die Randspannung noch großer, sodaß dabei die eines Bandrisses noch giößQT ist*

Die Srfindung macht sich die "balirjiate !Tatsache zunutze, wonach ein durch zwei schmale, kreisrunde, üich auf äea aussersten Band= kanten abwälzende Ablenkscheiben nur um ein geringes Maß abge= lenktes» unter Längs zugspannung stehendes Band sich proportional der Zugspannungsverteilung uüqx die Bandbreite einschnürt·

Durch die beiden Ablenksoheiben wird das Band zu einer Kreis= zylinderschale aufgespannt, die durch den zwischen den Scheiben nicht abgesetzten, aus der Bandzugspannung herrührenden, radial zu der Achse der beiden Ablenksoheiben gerichteten, mit Hilfe der "Kessel'formel" zu berechnenden Druck

ρ(X) β 6*{X) -— belastet wird.

Hierin bedeuten β'(Χ) die örtlich vorhandene Bandzugopannung, r Radius dos Zylinders, s Wanddigk© des Zylinders (Banddicke),

Die Ablenkung des Bandes 1 mit Hilfe der beiden Ablenksoheibexi 3, 3' braucht nur eehr gexixig zu sein* Is genügen schon wenige Milllmotar Bandablenkung mit den Bandscheiben, um aus dem Band ein Teilstück einer Kreiszylinderschale zu formen, deren Ein» sohniirungen in Bandmitte und in einem geringen Abstande von den Bandrändarn kontimiiorlit!¹'¹. --m^Zi^o^ und mit einer iri voraus be raohnötQn üinaohnüruiig infolge gleiehmlisciigor, Tortoilung der Bandaugspannungen üljer die Bandbreite automatisch wrgliohen werden*

vergleicht man die Einschnürung dar Zylinderaohals in Bandmitte mit deajenigeajtn der Iahe der Baadräii4er_f um *im avantuella symmetriiahe Abweichung au erfaoasin» sowie die lim» öohnürungen der Zylinderschale in der Nähe dtr beiden Bandriindsr,

BAD ORIGINAL

um eine eventuell einseitig verlagerte Verteilung der Bandzugspan» nungen zu messen. Da bsi den erwähnten Hessteilen eine Verginge« rung der Einschnürung an einer Meßstelle mit einer Vergrößerung der Einschnürung an der anderen Meßstelle verbunden istg bietet eich beispielsweise eine pneumatische Abtastung an, bei der die Änderung der Einschnürungen als Abstandsänderuiig der Bandöberfläa ehe von ent sprechend angeschlossenen kuftausströmdüsen duroh die damit verbundenen Änderungen des Rückstaudruckes- erfaßt wird« Eine Messung dieser Abstandsänderungen der Bandoberf lache als Üttftspaltänderung über den Jochen von Elektromagneten ist eben« falls m*dglioh_t setzt aber ein magnetisierbares Material voraus. Die pneumatische Messung der Abstandsänderungen dagegen ist uni« verseil auf jedes Bandmaterial anwendbar*

Die den Meßeffekt erzeugenden Ablenkscheiben 3, 3* werden zweök= lässig zwischen zwei, die Bandöbene fixierenden -Hollen 2 ₁ 2* gleis ehen Durehmessers angeordnet, wobei diese Hollen beispielsweise durch eine« Zahnriemen zwangssjrnehronisiert werden sollten, um ©inen eventuellen Rundlauf fehler immer an der gleichen Rollen» stellung auftreten zu lassen. Wird dann der Meßwert immer an der gleichen Hollenstellung nach einer vollen Drehung abgerufen* fcön« nen diese Bundlauffohler kompensiert werden.

Eine überschlägliche Beohnüng, die sieh auf die Erkenntnisse der Schaleastatik stützt, zeigt aber die weitgehende Unempfindliche keit des Meßsystems gegenüber solchen, aus der iertigungsgenauig=: keit der die Meßebene fixierenden Rollen herrührenden Mängel.

Die radiale Verformung einer Zylindersohale infolge einer lan« gentialspannung £j. läßt sich nach den Regeln der Schalenstatik ermitteln zu g*

Es bedeuten in dieser Gleichung R « Krümmungsradius der Schale (in der Meßanordnung Ifcilbmesser ßQT Ablenksoheiben 31 3* an den Bandrändern), E β Elastizitätsmodul des Bandmaterials, 6^j. « Tan» gentialspannung in der Zylinderschale (in der Meßanordnung die zu ermittelnde Tünga ziags pennttag im Bandmaterial)«

man für die Ablenkscheiben einen Durchmesser von 2R=5Q0 mm, so errechnet man für eine langentialspannmig von 61 - 1 kg/mm² die Einschnürung ö.ex aus dom iSandmaterial gebildeten Zylinder= sobald für den Werkstoff Stahl

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BAD ORKSINM.

mit E β 21000 kg/mm

„„ rT ocn «m. 1 kg/ana

ZU 0 ss 250 mm ' ■·--

^Γ 21000 kg/mnr

cT_r = 1,20 · 10~² mm

und für den Werkstoff Aluminium mit

E * 7200 kg/mm

su

cf _β 250 ma ·

7200 kg/muT 3_t47 ²

Die Beispiele zeigen, daß schon für eine Abweichung der Band» g. Zugspannungen von nur 1 kg/mm von der beabsichtigten Verteilung über die Bandbreite relativ große Heßwertänderungen entstehen, sodaß eine Hundlaurungenauigkeit der die Bandebene fixierenden Hollen von 0,01 mm bei Stahlband, wodurch das Band von den Heß« instrumenten entfernt, bsir. es ihnen genähert wird, nur einen unbedeutenden Keßfehler erzeugt. Bei Aluminiumband ist mit dem errechneten Wert der unterschiedlichen Einschnürung von cT, * 3,47 10 ma die Heßanordnung noch wesentlich unempfindlicher. Bei der vorgeschlagenen Zwangssynohronisierung mit dem Meßwertabruf bei einer bestimmten Rollenstellung läßt sich aber auch dieser !Fehler im Hundlauf der Hollen noch kompensieren«

Bei einer bevorzugten Ausführungsform für Tandemstraßen nach Hg* 1 und Mg. 2, die eine Draufsicht auf Mg. 1 darstellt, P wird das unter der mittleren läng«zugspannung 6^₁ stehende Band 1 über zwei, möglichst mit geringem Aohsabstand angeordnete^ Hol» len 2 und 2% mit denen die Meßebene fixiert wird, geführt, und duroh die beiden Ablenksoheiben 3 und 3', die den äussersten Bandrand belasten, abgelenkt· Eine weitere Holle 4 lenkt, wie bisher schon üblich, das Band auf der ganzen Breite ab, so daß die daraus entstehende Belastung der Holle 2' die (Je samt zugkraft Z des Bandes zu ermitteln gestattet· Zum Zwecke des Bandeinfä= deine werden die Holle 4 und die beiden Ablenkscheiben 3 und 3^f, die in den Seitensoheiben 7, 7* gelagert sind, nach oben heraus* geschwenkt. ^

Die Able nies ehe iben 3, 3* sind mit Wälzlagern 9 ruf Hülsen 10 ge* lagert. Die Hülßen 10 gleiten, gegen Verdrehung mit Keilen 8, 8¹ ^©sichert, auf der festen Achoe 6. In der ^einstellung sind die

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BAD ORIGfNAC

Seitenseheiben 7, 7* gegen Ansshlagschrauben 11- festgestellt. Ixk 5¹Ig, 3 ist eine bevorzugte AttsiühfttngB^öiem[rf&r ein SeVersier» gerüst dargestellt. Die Torrichtung ist ^e einmal auf ^eder Seite des Walzgerüstes mit den Arbeitswalzen 13, 13* und dsn Stützwalzen 14» 14* anzuordnen, Die tJinlenlcroIle 2 wird hier gleichzeitig zur !Fixierung der Bandebene lierangezogen. '

Die Ablenk3oheiben 3» 3^f in den Mg. 1, 2 * 3 s$nd "auf die unter» sohledlichen Bandbreiten einstellbar. Die l^ei^iolifetingenfiardle Erfassung der Einschnürungen in Bandrandnähe 5^flund 5^tt werfen selbst •verständlich entsprechend der Bandbreite nachgefühlt_t-Vährend die Keßeinriehtung 5 in Bandmitte fest installiert bleibt«

Die Meßeinrichtungen 5» 5*> 5ⁿ werden zweokmässig zwischen den RoI= len 2 und 2^r unterhalb der Bondebene angeordnet, sodaß sie vor Be=* Schädigungen bei Bandrissen geschützt sind. Ausserdem wird die MTaI=: zenlcühlflüssigkeit durch "die aolle 2 bzw + 2» zurückgehalten, woduroh eine eventuelle Verfälschung der Messung vermieden wird. Das Dioicen= meßgerät'i 2, .12^f ^wird "zw-eclaifässig vor der Rolle 2%in Walzriohfcung WR gesehen, angeordnet. , . ,/

In Pig. 4, und 5_f die eine Seitenansicht der l?ig._t4 dnröteilt, ist eine weijbere bevorzugte Ausführuiigsform für eine 'Kaltvralztandent= straße dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird durch die zu=? sätzliehe fringe -Auslenkung das Bandes mibtels der Ablenksoheiben 3*3' kei^e zusätzliche Belastung der Druckmessd.o:se %6₉. jnit der. der Gesamtbandzug gemessen.wird, Qxzßngis, Der.Meßfühler 5, wird.auf el» nem als^ Bezugsebene dienendön Lineal 17 kontinuieriLich von einem bis zum anderen Ban&randö hin» und her gefahren, sodaß durch Aus=» messung der Einschnürungen die Bandzugspannungaver teilung kontinuier lieh erfaßt werden kann übex die ganze Bandbreit®.

In Fig, -6 ist eine bevorzugt© Ausführungsform eines &it mehreren neßfühlorn 5, 5aι 5b*.,_# 5d, 5a*♦ 5b*.#.. beatüöleben Meßlineals 18 dargestellt» H&m&n Meßfühler äw?®h Μύ&τα. 19 an den feststehenden MeBfüiü,o%. in Ban&mitte waü. aaaelBamäer gefesselt sind, sodaß sie ei« nar Bandbrait^nTdratallimg ά&τ Ältnfesohtiben 3> 3¹ aittoasiatisöh la die TtQhMgB -Stellung folgwu Bf 1 - äi»0er Moränwtig-'-ve^äeai cli# abso» lutoa tfaste fisa? iSiaseteürimgeii. ä©@ dtorckfa, die ©paaatöiis. #ms Baaäm
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BAD ORJGINAt

Claims (3)

Patentansprüche.

1. Verfahren zum Messen der Verteilung von Zugspannungen über die Bandbreite bsi unter Däiigszug stehendem Band, dadurch gekennzeioh net, daß"zwei drehbar gelagerte Ablenkscheiben'die beiden Ränder des Bandes um ein geringes, fixiertes Maß aus der Bandebene aus= lenken, sodaß von ihnen das Band zu einem Ie ils tuck einer Kreis= Zylinderschale aufgespannt wird, deren unterschiedliche Einsohnü= rungön Infbige unterschiedlicher, radial gerichteter Belastung, -hervorgerufen duroh einaHaterscniedlicke Verteilung der Bandzug= spannungen über die Bandbreite, an den bevorzugten !hinkten"Band= mitte und in der Hähe der beiden Ränder gemessen und mit den Ein= sohnürungen der Zylinderschale infolge einer gleichmässig verteil« ten, radial gerichteten Belastung, hervorgerufen durch eine gleiol

^ massig über die Bandbreite verteilte Bandzugspannung zwecks In= terpretation der wirklich vorhandenen Bandzugspannungsverteilung verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ver= gleich der der Zugspannungsverteilung pi*oportionalen Einschnürun= gen der duroh Ablankscheiben an den Bandrändern aus Bandmaterial aufgespannten Ixe is Zylinders chale in Bandmitte und in der Hähe eines Hände» oder In der ITähe beider Ränder aine ungleiche, sym= metrisch zur Kittelachse des Bandes liegende Bandsugspannungsver= teilung srkannt werden kann.

3. Vsrfahren nach. Aiiapruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ver= gleich dar der ZLi^spannungsverteilung proportionalen Einschnü= rungen in der Hähe der beiden Händer der durch Ablenkscheiben an

ψ dan Bandrändern aus .bandmaterial aufgespannten Irelszylindei'seha= la eine schief symmetrische Verteilung der Bandzugspannungen über die Bandbreite erkannt -inrrcloii ¹^iIm.

4» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch An= ordnuiig mehrerer I-Ießfühler die Einschnürungen der durch Ablenk= scheiben an den Bandrandern ifä/fc aus Bandmaterial aufgespannten Zraiszylindersohala infolge unterschiedlicher Verteilung der Band* susspanaangöii dia gesamte Bandaugspaniaungsver te llung über fast ditf gesamt© Bandbreite ausgemassen vrrraen kann.

5* Verfahren nach Anspruch 1 und 4» dcduroh gekSiiiinGiahnet, daß dl# unterschiödllehen Einsohnür'ungen infolge untersaliiatllioher lung d©r BandsugBpannungen dar durch Ablenlcsolieibea aa des aus Bandmaterial auf gespannten ICrsissyliadar schal©

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einen auf einem Lineal als Bezugeebene über fast die gesamte Bandbreite verschiebbaren Meßfühler im Hin= und Hergang lconti=« nuierlieh erfaßt und der Bandzugspannungeverteilung zugeordnet werden können.

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