DE2411565C2 - Vorrichtung zur magnetischen Prüfung eines ferromagnetischen Streifens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur magnetischen Prüfung eines ferromagnetischen Streifens, mit einer Magnetspule zur Magnetisierung des Streifens, mit zumindest zwei Jochen, die benachbart zur Ebene des Streifens angeordnet sind und einen Teil eines geschlossenen, den Streifen einschließenden Magnetkreises bilden, und mit einem Meßfühler, der an den Magnetkreis angekoppelt ist und ein Ausgangssignal liefert, das den in dem Streifen durch die Magnetspule induzierten Magnetfluß darstellt wobei die Joche langgestreckt und mit der Magnetisierungsrichtung in dem Streifen ausgerichtet sind.

Die Herstellung von ferromagnetischen Blechen oder ίο Streifen, insbesondere von magnetisch weichen Blechen und Streifen, wie z. B. Weicheisen mit geringem Kohlenstoffgehalt oder von für elektrische Zwecke verwendetem Stahl mit einem Siliziumgehalt mit Konzentrationen von bis zu 6 Gew.-% umfaßt eine Anzahl von Glüh- und Vergütungsbehandlungen zur Erzielung der erforderlichen mechanischen und magnetischen Eigenschaften. Es hat sich herausgestellt daß die verschiedenen Glühbehandlungen, denen das Blech unterworfen wird, und insbesondere das abschließende Anlassen erheblich die magnetischen Eigenschaften beeinflussen, so daß eine gewisse Steuerung der Glüh- und Anlaßbedingungen erfolgen muß, um magnetische Eigenschaften innerhalb annehmbarer Grenzen einzuhalten. Ein wichtiger magnetischer Parameter, der innerhalb festgelegter Grenzen gesteuert werden muß, ist der Gesamtleistungsverlust, der in dem Blech auftritt, wenn dieses von magnetischen Wechselfeldern erregt wird. Weil dieser Parameter ein anerkanntes Qualitätskriterium ist, ist die genaue Messung des Leistungsverlustes wichtig.

Der Wert dieses Leistungsverlustes kann durch Prüfen kleiner Streifenproben abgeschätzt werden, die von aus der laufenden Produktion stammendem Material abgeschnitten werden und die so angeordnet werden, daß sie einen magnetischen Kreis bilden. Ein bekanntes Verfahren zur Prüfung des Leistungsverlustes ist als Epstein'sches Rahmenverfahren bekannt. Dies ist ein statisches Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es nur relativ seltene Prüfungen eines Streifens ermöglicht, der auf einer kontinuierlichen Basis erzeugt wird.

Wenn ein Streifen auf einer kontinuierlichen Basis produziert wird, muß die genaue Messung des Leistungsverlustes relativ schnell erfolgen, wenn die Menge des mit fehlerhaften magnetischen Eigenschaften erzeugten Streifens auf ein Minimum verringert werden soll, oder wenn die Produktionsgeschwindigkeit nicht verringert werden soll, während Sireifenproben für die Prüfung nach Epstein'schen Verfahren abgeschnitten und geprüft werden.

Es ist weiterhin eine kontinuierlich arbeitende Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt (DE-PS Π 20 591), bei der der Streifen zwischen zwei Jochen hindurchgeführt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung ergeben sich jedoch unerwünschte Wirbelströme, die in unterschiedlichem Ausmaß in dem Streifen induziert werden. Derartige Wirbelströme ergeben jedoch erhebliche Fehler bei der Leistungsverlustmessung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Meßfehler bei der Messung des Leistungsverlustes wesentlich verringert sind.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Joche auf jeder Seite des zu prüfenden Streifens in zumindest zwei Anordnungen von voneinander getrennten Jochen ergibt sich eine wesentliche Erhöhung der Meßgenauigkeit dadurch, daß die einzelnen magnetischen Kreise voneinander getrennt sind. Die Wirbelströme werden hierdurch auf eine Vielzahl von voneinander unabhängigen Kreisen aufgeteilt, so daß die durch die Wirbelströr.ie hervorgerufenen Verluste verringert werden. Eine einzige Anordnung von gleichförmig im Abstand voneinander angeordneten Jochen würde nicht die Verringerung der Wirbelströme ergeben, wie dies bei der erfindungsgemäßen Aufteilung der Joche in zwei Gruppen von einzelnen Jochen der Fall ist.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Verhältnis des Abstandes zwischen den Anordnungen und dem Abstand zwischen den einzelnen Jochen zumindest 10:1 und vorzugsweise mehr als 20:1.

Die Endflächen der Joche sind zur Verringerung der magnetischen Reluktanz so nahe wie möglich an dem zu prüfenden Streifen angeordnet.

Der Meßfühler ist durch eine weitere Magnetspule gebildet, die induktiv mit dem Streifen gekoppelt ist und koaxial zu der die Erregung des Streifens erzeugenden Magnetspule gewickelt ist.

Diese weitere Magnetspule ist zwischen der die Erregung des Streifens hervorgerufenen Magnetspule und der Ebene des Streifens gewickelt. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin eine auf den Meßfühlerausgang und auf ein den Magnetisierungsstrom in der Erregungs-Magnetspule darstellendem Signal ansprechende Signalumsetzerschaltung vorgesehen, das den Leistungsverlust in dem zu prüfenden Streifen anzeigt. Diese Signalumsetzerschaltung spricht weiterhin auf ein die Querschnittsfläche des Streifens darstellendes Signal an, so daß das Meßfühlerausgangssignal gegenüber Änderungen der Querschnittsfläche des Streifens kompensiert wird. Auf diese Weise wird der Kennverlust in bezug auf eine festgelegte und konstante Magnetflußdichte gemessen und es ergibt sich eine genaue Messung unabhängig von Änderungen der Streifendicke und -breite.

Eine geeignete Form eines Dicken-Meßfühlers umfaßt eine kontaktfreie Strahlungs-Dickenmeßlehre, die so angeordnet ist, daß sie eine mittlere Anzeige der Lehre über die gesamte Breite des Streifens ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung für eine kontinuierliche Messung des Leistungsverlustes,

F i g. 2 eine teilweise weggeschnitten dargestellte Ansicht nach Fig. 1.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der Vorrichtung ist zur kontinuierlichen Messung des Leistungsverlustes in einem siliziumhaltigen, für elektrische Zwecke bestimmten Stahlstreifen bei einer Magnetisierung entlang der Richtung der Streifenzufuhr bestimmt. Die Vorrichtung wird in Verbindung mit einer Anordnung von Walzen oder einem anderen Fördersystem verwendet, das eine Halterung für den Streifen bildet, und diese Vorrichtung ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel an einer Stelle zwischen einem letzten Glühofen und einer geeigneten Streifenuufwickelvorrichtung angeordnet.

Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung umfaßt eine allgemein mit 2 bezeichnete nichtmagmetische Halterung mit zwei Endstücken 4, die ein hohles Querteil 6 haltern, daß mit einem in der Mitte angeordneten und horizontalen Schlitz S zur Aufnahme des zu prüfenden Stahlstreifens 10 versehen ist

Um einen innerhalb des Querte'.ts 6 angeordneten Formkern 12 ist eine Magnetisierungs-Magnetspule 16 gewickelt, deren Wicklung sich entlang der gesamten Länge des Formkerns 12 erstreckt. Innerhalb der Magnetspule 16, die mit einer geeigneten Wechselstromquelle verbindbar ist, ist ein Meßfühler mit einer Spule 18 angeordnet, die koaxial zur Magnetisierungs-Magnetspule 16 ist. Die Spule 18 erzeugt einen Spannungsausgang mit einer Komponente, die den Magnetfluß darstellt, der in dem Stahlstreifen induziert wird, wenn dieser magnetisch durch einen Wechselstrom in der Magnetspule 16 erregt wird.

Die magnetischen Kreise, die durch die erregte Magnetspule 16 induziert werden und die den Streifen 10 einschließen, werden durch zwei Anordnungen 20, 20' von Jochen in der Nähe jeder der entgegengesetzten Flächen des Streifens 10 vervollständigt. Jede Anordnung 20 oder 20' besteht aus einer Vielzahl, in diesem Fall aus acht unabhängigen U-förmigen Jochen 22, die voneinander getrennt sind und deren Endstirnflächen so nahe wie es möglich ist, an dem Streifen 10 angeordnet sind, so daß die Reluktanz in diesem Bereich der magnetischen Kreise auf ein Minimum verringert wird.

Die Anordnungen 20, 20' von Jochen in der Nähe jeder Fläche des Streifens 10 sind durch einen Zwischenraum 24 getrennt, der größer als der Abstand zwischen einzelnen Jochen 22 ist und der einen gewissen Isolationsgrad zwischen den magnetischen Kreisen auf jeder Seite des Zwischenraums hervorruft. Die Isolation wird in beiden Sätzen der spiegeilbildlichen magnetischen Kreise hervorgerufen, die durch identische Anordnungen 20, 20' von Jochen auf beiden entgegengesetzten Flächen des Streifens 10 vervollständigt sind.

Die Isolation zwischen diesen nicht dargestellten magnetischen Kreisen bewirkt die Unterteilung des in dem Streifen 10 induzierten Wirbelstroms in eine Anzahl von unabhängigen Kreisen, die relativ kleiner sind, als die, die sich bei Fehlen des Zwischenraums 24 ergeben würden. Dieses Unterteilen der Wirbelströme, das noch durch die Trennung der einzelnen Jochen 22 in jeder Anordnung 20, 20' verbessert wird, verringert die Wirbelstromverluste in dem Blech und trägt damit zur verbesserten Genauigkeit der Vorrichtung bei der Messung von Leistungsverlusten bei.

Zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit wird der Ausgang der Magnetspule 18 des Meßfühlers so verarbeitet, daß sich eine Anzeige der Magnetflußdichte ergibt, die gegenüber Änderungen des gesamten magnetischen Flusses in dem Streifen kompensiert ist, die aus Änderungen in der Streilenbreite und Dicke entstehen. Die Kompensation wird dadurch erzielt, daß die resultierende Ausgangsspannung von der Magnetspule 18 in Abhängigkeit von Änderungen der Querschnittsfläche des Streifens bewertet wird.

Die Querschnittsfläche des gezeigten Streifens wird aus Signalen abgeleitet, die jeweils die Dicke und die Breite darstellen, und die zur Bewertung des Ausganges der Meßspule 18 in einer geeigneten Bewertungsschaltung verwendet werden. Ein die Streifenbreite darstellendes Signal wird entweder manuell einer Signalumsetzerschaltung des Meßsystems zugeführt oder ein derartiges Signal wird von einer automatischen Breitenmeßvorrichtung wie sie in der Technik bekannt

ist, zugeführt. Der Signalumsetzerschaltung wird weiterhin ein die Dicke darstellendes Signal zugeführt, das von einem Dickenmeßfühler abgeleitet wird, der eine Anordnung von mit Abstand angeordneten Gammastrahlungsquellen umfaßt, die über die Breite des Streifens in Laufrichtung des Streifens vor oder hinter der Vorrichtung nach den F i g. 1 und 2 angeordnet sind. Eine ähnliche Anordnung von Detektoren in der Nähe der entgegengesetzten Fläche des Streifens ist so ausgerichtet, daß diese Detektoren die von den Quellen durch den Streifen hindurch ausgesandte Strahlung empfangen. Die Detektoren sind so angeordnet, daß sie eine mittlere Anzeige liefern, die die Dämpfung der Gammastrahlung von den Quellen durch den Streifen und damit die Streifendicke anzeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

1
Patentansprüche:

!. Vorrichtung zur magnetischen Prüfung eines ferromagnetischen Streifens, mit einer Magnetspule zur Magnetisierung des Streifens, mit zumindestens zwei Jochen, die benachbart zur Ebene des Streifens angeordnet sind und einen Teil eines geschlossenen, den Streifen einschließenden Magnetkreises bilden, und mit einem Meßfühler, der an den Magnetkreis angekoppelt ist und ein Ausgangssignal liefert, das den in dem Streifen durch die Magnetspule induzierten Magnetfluß darstellt, wobei die Joche langgestreckt und mit der Magnetisierungsrichtung in dem Streifen ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Joche (22) benachbart jeder Fläche der Ebene des Streifens in zumindestens zwei Anordnungen (20, 20') von Jochen (22) unterteilt sind und daß die Anordnungen (20, 20') einen seitlichen gegenseitigen Abstand aufweisen, der größer als der Abstand zwischen einzelnen Jochen (22) in den Anordnungen (20, 20') ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Abstandes zwischen den Anordnungen (20, 20') und dem Abstand zwischen einzelnen Jochen (22) zumindest 10:1 beträgt

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Abstand zwischen den Anordnungen (20, 20') und dem Abstand zwischen einzelnen Jochen (22) in jeder Anordnung (20,20') zumindest 20 :1 beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endflächen der Joche (22) zur Verringerung der magnetischen Reluktanz so nahe wie möglich an dem zu prüfenden Streifen (10) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler durch eine weitere Magnetspule (18) gebildet ist, die induktiv mit dem Streifen (10) gekoppelt ist und koaxial zu der die Erregung des Streifens erzeugenden Magnetspule (16) gewickelt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Magnetspule (18) zwischen der die Erregung des Streifens (10) hervorrufenden Magnetspule (16) und der Ebene des Streifens (10) gewickelt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den Meßfühlerausgang und auf ein den Magnetisierungsstrom in der Erregungs-Magnetspule (16) darstellendes Signal ansprechende Signalumsetzerschaltung vorgesehen ist, die ein Ausgangssignal liefert, das den Leistungsverlust in dem zu prüfenden Streifen (10) anzeigt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalumsetzerschaltung auf ein die Querschnittsfläche des Streifens (10) darstellendes Signal anspricht.