DE2065826A1

DE2065826A1 - Vorrichtung zum kontinuierlichen und zerstoerungsfreien messen des gefuegezustandes von langgestrecktem, magnetisierbarem material

Info

Publication number: DE2065826A1
Application number: DE19702065826
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Current assignee: Fried Krupp Huettenwerke AG
Priority date: 1970-10-16
Filing date: 1970-10-16
Publication date: 1976-07-01
Also published as: DE2065826C3; DE2065826B2

Description

COHAUSZ & FLORACK

PATBNTANWALTS B ORO D-4 DÜSSELDORF · 8CHUMANN8TE. 9T

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ ■ Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-lng. A. GERBER ■ Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

4. Februar 1976

Anmelder: Fried. Krupp Hüttenwerke AG₅ 4630 Bochum

-5,2,78

Vorrichtung zum kontinuierlichen und zerstörungsfreien Messen des Gefügezustandes von langgestrecktem, magnetisierbarem Material

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen und zerstörungsfreien Messen des Gefügezustandes von langgestrecktem, magnetisierbarem Material, mit einer am Anfang der Meßstrecke angeordneten Magnetisierungseinrichtung und einer am Ende der Meßstrecke angeordneten Meßeinrichtung für die sdßinbare Remanenz, die ein Joch aufweist, dessen beide Pole mit kleinem Abstand über der bzw. den von der Magnetisierungseinrichtung erzeugten Magnetspur bzw. Magnetspuren angeordnet sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art besteht die Magnetisierungseinrichtung aus einem Elektromagneten mit einem U-förmigen Joch, auf dem eine mit Wechselstrom gespeiste Spule angeordnet ist. Die beiden Pole des Joches sind unter Belassung eines Luftspaltes über dem zu magnetisierenden Material angeordnet, so daß das zu magnetisierende Material

K/Tn.- 70/422 - 2 -

ORIGINAL INSPECTED 609827/03 U

— ρ —

den magnetischen Kreis schließt. Auf dem ebenfalls U-förmig ausgebildeten Joch der Meßeinrichtung ist eine Meßspule angeordnet , an der ein Meßgerät angeschlossen ist. Entsprechend der Magnetisierungseinrichtung wird auch bei dem Joch der Meßeinrichtung der magnetische Kreis von dem Joch und dem magnetisierten Material über den Luftspalt zwischen dem magnetisierten Material und den Polen abs Joches geschlossen, so daß in der Spule entsprechend der Remanenz des magnetisierten Materials eine Spannung als Meßwert induziert wird.

Bei einer speziellen Ausbildung der bekannten Vorrichtung wird dieser Meßwert zur Steuerung einer weiteren Magnetisierungseinrichtung benutzt j die die von der ersten Magnetisierungseinrichtung erzeugte Magnetisierung rückgängig machen soll. Sofern in der Meßeinrichtung ein von Null abweichender Wert für die Remanenz gemessen wird, wird der der zweiten Magnetisierungseinrichtung zugeführte Strom entsprechend verändert. Die Größe des Stromes ist ein Maß für die Koerzitivfeidstärke.

Diese bekannte Meßeinrichtung setzt voraus, daß von der Magnetisierungseinrichtung ein Wechselfeld in dem magnetisierbaren Material erzeugt wird. Maßnahmen, die äußer an Meßfehler, die sich aus einer Abstandsveränderung zwischen dem Material und der Meßeinrichtung ergeben, oder die Meßungenauigkeiten mögliehst weitgehend ausschalten, sind bei der bekannten Vorrichtung nicht getroffen (BE-PS 677 084).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum kontinuierlichen und zerstörungsfreien Messen des Gefügezustandes von langgestrecktem, magnetisierbarem Material zu schaffen, die mit einem vorrichtungsmäßig geringen Aufwand mit hoher Genauigkeit die scheinbare Remanenz mißt.

6 0 9 8 2 7/0314

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Joch aus einem Material mit extrem kleiner Koerzitivfeidstärke besteht und zweigeteilt ist, wobei in den von den Stirnseiten der beiden Teile gebildeten Luftspalt eine Meßsonde hineinragt. Vorzugsweise sind hierbei an dem Joch über das Material laufende Räder aus unmagnetischem Material angeschlossen, die die beiden über den Magnetspulen angeordneten Stirnseiten des Joches auf konstantem Abstand von der Oberfläche des Material halten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet mit hoher Genauigkeit, weil die Koerzitivfeidstärke des Joches so klein ist, daß es den Meßwert für die scheinbare Remanenz nicht beeinflußt. Da die Messung nicht induktiv erfolgt sondern durch die Meßsonde der Fluß im Luftspalt gemessen wird, können nicht nur Wechselfelder sondern auch Gleichfelder gemessen werden, was zu Meßwerten führt, die u.a. unabhängig von der Geschwindigkeit des Meßgutes sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht also auch den Einsatz eines Permanentmagneten als Magnetisierungseinrichtung, womit eine hohe Betriebssicherheit sowie die Unabhängigkeit von Stromquellen erreicht und eine Wärmebildung vermieden wird. Durch die Abstützung des Joches auf dem Material mittels der Räder ist gewährleistet, daß sich der Abstand zwischen den Jochpolen und dem Material nicht ändert, so daß auch von dieser Seite her die Meßbedingungen des gesamten Meßvorganges konstant bleiben.

In einer Ausgestaltung der Erfindung besitzt die Magnetisierungseinrichtung einen Permanent- oder Elektromagneten, an dessen Pole über das zu magnetisierende Material laufende Räder aus Weicheisen befestigt sind. Durch die Räder wird sichergestellt, daß auch der Abstand zwischen den Polen des Magneten und dem zu magnetisierenden Material konstant gehalten wird. Dies ist die Voraussetzung für eine konstante Magnetisierung und damit für die Ausschaltung von Meßfehlern.

6 0 9 8 2 7 / Π 3 1 A

Durch die über das zu magnetisierende Material laufenden Räder wird das Material trotz der nicht berührungsfreien Anordnung der Magnetisierungseinrichtung und der Meßeinrichtung weitgehend vor Obaflächenfehlern geschont. Diese Schonung kann noch dadurch verbessert werden, daß in den Laufflächen der Räder schmale Gummiringe eingebettet sind, die die Laufflächen der Räder überragen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die Magnetisierungseinrichtung einen Permanent- oder Elektromagneten in Hufeisenform besitzen, an dessen Schenkel Räder aus unmagnetischem Material gelagert sind, die die Pole des Magneten auf einem einstellbaren Abstand vom zu magnetisierenden Material halten. Alternativ kann die Magnetisierungseinrichtung auch eine über das zu magnetisierende Material laufende Kreisscheibe aus permanentmagnetischem Material sein, welche auf ihrem Umfang Magnetpole mit abwechselnder Polarität besitzt. Eine derart ausgebildete Magnetisierungseinrichtung wird man dort einsetzen, wo das Material keine Breitenausdehnung hat, z.B. bei Drähten.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, mit geringem apparativem Aufwand die scheinbare Remanenz mit hoher Genauigkeit quantitativ zu erfassen, die Rückschlüsse auf den Gefügezustand des Materials zuläßt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungs*- beispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Messen des Gefügezustandes eines gerade geführten Bandes in perspektivischer Darstellung,

609827/0314

■■■""■■- 5 -

Pig. 2 eine Vorrichtung zum Messen des Gefügezustandes eines um eine Walze geführten Bandes in Seitenansicht,

Fig. 3 eine Magnetisierungseinrichtung in Vorderansicht,

Fig. 4 die Magnetisierungseinrichtung gemäß Fig. 3 in Aufsicht,

Fig. 5 eine Meßeinrichtung in Vorderansicht und Fig. 6 die Meßeinrichtung gemäß Fig. 5 in Aufsicht.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Magnetisierungseinrichtung 1, einer in Durchlaufrichtung des zu prüfenden Materials 2 hinter der Magnetktisierungseinrichtung 1 angeordneten Meßeinrichtung 3 und Führungsmittel 4, die das langgestreckte Material 2 während seines Durchlaufs durch die Meßstrecke M verformungsänderungsfrei halten. Die Führungsmittel können so gestaltet sein, daß sie das langgestreckte Material 2, wie in Fig. 1 dargestellt, gerade halten, sie können aber auch, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Walze 4 sein, um die das langgestreckte Material 2 unter Spannung umgelenkt wird. Mit dem als Walze ausgebildeten Führungsmittel 4 gemäß Fig. 2 läßt sich das langgestreckte Material besonders einfach verformungsänderungsfrei während des Durchlaufs durch die Meßstrecke M führen. Die Meßstrecke M liegt in der Regel innerhalb einer größeren Strecke S, in der das langgestreckte Material 2 verformungsänderungsfrei geführt wird.

Die Magnetisierungseinriehtung 1 und die Meßeinrichtung 3 sind verschwenkbar um je eine senkrecht zur Durchlaufrichtung

609827/03 14

des Materials 2 angeordnete Achse 5> 6 in einem Halter 7 gelagert. Die Lagerung ist in dem Halter 7 derart, daß die Magnetisierungseinrichtung 1 und die Meßeinrichtung 3 entweder durch ihr Eigengewicht oder durch Federkräfte o. dgl. gegen das Material 2 gedrückt werden. Die Magnetisierungseinrichtung 1 als auch die Meßeinrichtung 3 sind mit der Lagerung in dem Halter 7 über je eine Stange 8, 9 verbunden, die in sich verdrehbar ist und so eine gewisse Verschwenkbarkeit der Magnetisierungseinrichtung 1 bzw. der Meßeinrichtung 3 ermöglicht.

Die Magnetisierungseinrichtung 1 besitzt einen zylinderförmigen Permanentmagneten 10, der an seinen Stirnseiten je ein Rad 11, 12 aus Weicheisen trägt. In den Laufflächen der Räder 11, 12 sind Gummiringe 13, 14 eingebettet. Die Gummiringe 13, l4 überragen die Laufflächen der Räder 11 , 12, so daß zwischen den Laufflächen und dem Material 2 ein kleiner Luftspalt vorhanden ist. Die Räder 11, 12 sind an den Schenkeln eines U-förmigen, an der Stange 8 angeschlossenen Halters 15 drehbar gelagert.

In Durchlaufrichtung hinter der Magnetisierungseinrichtung 1 ist die Meßeinrichtung 3 angeordnet. Zwei Räder 16, 17_S in deren Laufflächen Gummiringe 18, 19 erhaben eingebettet sind, sind an den Schenkeln'eines U-förmigen, an der Stange 9 befestigten Halters 20 drehbar gelagert. Die Schenkel des Halters 20 tragen außerdem ein zweiteiliges Joch 21, 22 aus einem Material mit extrem kleiner Koerzitivfeidstärke. Die Meßeinrichtung 3 ist in Bezug auf die Magnetisierungseinrichtung 1 derart angeordnet, daß die Stirnseiten des zweiteiligen Joches 21, 22 über die von der Magnetisierungseinrichtung 1 erzeugten Magnetspuren laufen. Die beiden anderen Stirnseiten des zweiteiligen Joches 21, 22 bilden zwischen sich einenLuftspalt 23, in den eine Meßsonde 24 hineinragt. Die Meßsonde 24 wird von einem an dem U-förmigen Halter 20

_ ¹J _

609827/03U

befestigten Bügel 25 getragen, über ein Meßkabel 26 werden die Meßwerte an eine Anzeigevorrichtung weitergegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise:

Das durchlaufende, langgestreckte Material 2 wird durch Führungsmittel 4 während des Durchlaufs durch die Meßstrecke M verformungsänderungsfrei gehalten. Vorzugsweise geschieht das mittels einer großkalibrigen Walze 4, um die das langgestreckte Material 2 unter Spannung umgelenkt wird. Die Meßstrecke M liegt dabei innerhalb einer größeren Strecke S, in der das langgestreckte Material 2 verformungsänderungsfrei gehalten wird. Die verformungsänderungsfreie Führung ist deswegen wichtig, um unverfälschte Meßergebnisse zu erhalten. Würde sich der Verformungsgrad während des Durchlaufs durch die Meßstrecke ändern, dann würde damit eine Beeinflussung der Remanenz verbunden sein. Die Meßwerte würden dann zu fehlerhaften Aussagen über den Gefügezustand des Materials führen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt die kontinuierliche Messung der scheinbaren Remanenz, die eine fehlerfreie relative Aussage über den Gefügezustand des Materials zuläßt.

Ansprüche:

609827/03 1 4

Claims

- 8 Ansprüche:

Vorrichtung zum kontinuierlichen und zerstörungsfreien Messen des Gefügezustandes von langgestrecktem, magnetisierbarem Material, mit einer am Anfang der Meßstrecke angeordneten Magnetisierungseinrichtung und einer am Ende der Meßstrecke angeordneten Meßeinrichtung für die scheinbare Remanenz, die ein Joch aufweist, dessen beide Pole mit kleinem Abstand über der bzw. den von der Magnetisierungseinrichtung erzeugten Magnetspur bzw. Magnetspuren angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (21,22) aus einem Material mit extrem kleiner Koerzitivfeldstärke besteht und " zweigeteilt ist, wobei in den von den Stirnseiten der beiden Teile (21,22) gebildetenLuftspalt (23) eine Meßsonde (24) hineinragt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Joch (21,22) über das Material (2) laufende Räder (16,17) aus unmagnetischem Material angeschlossen sind, die die beiden über den Magnetspuren angeordneten Stirnseiten des Joches (21,22) auf konstantem Abstand von der Oberfläche des Materials (2) halten,
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung (1) einen Permanent- oder

Elektromagneten besitzt, an dessen Pole über das zu magnetisiereüe Material (2) laufende Räder (11,12) aus Weicheisen befestigt sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung (1) einen Permanent- oder Elektromagneten in Hufeisenform besitzt, an dessen Schenkel Räder aus unmagnetischem Material gelagert sind, die die Pole des Magneten auf einem einstallbaren Abstand vom zu magnetisierenden Material halten.

- 9 609827/03U
5« Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetisierungseinrichtung (1) eine über das zu magnetisierende Material laufende Kreisscheibe aus permanent- . magnetischem Material ist, welche auf ihrem Umfang Magnetpole mit abwechselnder Polarität besitzt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Laufflächen der Räder (11,12,16,17) schmale Gummiringe (13,14,18,19) eingebettet sind, die die Laufflächen der Räder (11,12,16,17) überragen.

6 0 9 8 2 / /υ 314