EP2026918B1 - Vorrichtung und verfahren zum führen eines bandes - Google Patents
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- EP2026918B1 EP2026918B1 EP07725644A EP07725644A EP2026918B1 EP 2026918 B1 EP2026918 B1 EP 2026918B1 EP 07725644 A EP07725644 A EP 07725644A EP 07725644 A EP07725644 A EP 07725644A EP 2026918 B1 EP2026918 B1 EP 2026918B1
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Definitions
- the invention relates to a device for guiding a strip, in particular a metal strip by means of one or more rollers. It is the while guiding the tape, d. H. Measured under load on the rollers acting roller force.
- rollers of a strand guiding device are made by means of hydraulic cylinders.
- each roller is associated with one load cell or load cell each.
- the load cell is between the bearing block in which the roller is mounted and a segment traverse installed.
- the present invention seeks to develop a known device for guiding a metal strip to the effect that the sensor device and / or the evaluation device on the one hand arranged close to the location of the deformation to be measured and on the other hand protected from environmental influences.
- the solution consists in that the bearing block whose deformation is measured has a cavity or a recess for receiving the sensor device and / or the evaluation device.
- the cavity in the bearing block offers the advantage that the sensor device and / or the evaluation device, if installed there, are arranged spatially close to the location of the deformation of the bearing block to be measured and, moreover, in the bearing block from environmental influences , especially from moisture, are protected.
- band in the context of the invention is basically very broad. So he basically means bands of any material and with any cross-sections, including ropes or threads. In particular, however, the term means metal bands, especially slabs.
- wheels are also to be understood in the context of the invention also very broad. So these wheels can basically also be wheels or pulleys.
- roll is to be understood here in the sense of a strand guide roll in a strand guiding device, in the sense of a roll of a rolling stand or in the sense of a roll of a looper or intermediate store for metal strip.
- the claimed indirect method for measuring the roller force has the advantage that it can be installed with very little effort and also reliable and reliable measurement results for the roller forces over a longer period of time.
- An embodiment of the sensor device in the form of an ultrasonic sensor, an eddy current sensor or an optical distance sensor advantageously offers the possibility of a non-contact measurement of the deformation, in which only a small amount of design measures are required on the bearing block.
- the bearing block has a suitable weak point, if its deformation when guiding the strip from the sensor device is representative of the deformation of the bearing block is easily detectable.
- the sensor device can then advantageously be designed as a simple and inexpensive distance sensor, which then detects the deformation of the bearing block under load in the form of a narrowing of the slot.
- FIG. 1 shows the device 100 of the invention only by way of example in the form of a strand guiding device. It serves to guide a band here 200 in the form of a metal strip, in particular in the form of a slab.
- the carrier device 110 of this device 100 is designed in the form of a segment frame. On the segment frame or on its truss bearing blocks 120 are attached to receive rollers 130.
- strand guide means are two rollers 130 arranged opposite one another; Together they form a roller gap in which the metal strip 200 is guided.
- FIG. 2 shows a cross section through a bearing block 120.
- the bearing block 120 is fastened to the carrier device 110 with screw connections 128.
- the bearing block 120 has an artificial weak point 124 in the form of a slot.
- a measuring device 140 can be recognized, which comprises a sensor device 142 and an associated evaluation device 144.
- the sensor device 142 is used for detecting the deformation of the bearing block under load, ie when guiding the belt 200.
- the evaluation device 144 is used to calculate the desired roller force acting on the roller 130 in the event of load from the deformation of the bearing block detected by the sensor device 142.
- FIGS. 3A and 3B show a comparison between the bearing block in the unloaded state, FIG. 3A , and in a loaded condition, FIG. 3B.
- FIG. 3B allows the deformation resulting from the load F, in particular compression of the bearing block, to be clearly recognized.
- the measuring device 142 is for in the Figures 2 and 3 embodiment shown in the form of a distance sensor, which preferably detects a constriction of the slot 124 under load compared to a larger slot height in the unloaded state, preferably continuously.
- the detected restriction of the slot 124 represents the deformation of the bearing block 120 under load.
- the mathematical relationship between the distance measurement signal of the distance sensor and the forces acting on the roller is determined by the characteristic of the measuring sensor and the exact geometry of the bearing block. It creates a simple linear or nearly linear relationship with polynomial portions, so that the acting Forces can be calculated in a simple way from the measured deformations.
- the evaluation device 144 calculates the desired force F acting on the roller 130 in the event of load.
- FIG. 3B shows an example of the bearing block deformed under load, but heavily oversubscribed.
- the deformation of the bearing block in the region of the weak point or the slot in a strand guiding device at maximum permissible roller load is only 0.02-0.3 mm.
- Geometric changes on this scale are easily measurable and thus allow a sufficiently large measurement signal as a representative of the deformation of the bearing block.
- the weak point offers a suitable means of transforming the deformation of the bearing block into a measurable order of magnitude or making it visible.
- the weakness is on the one hand to train accordingly.
- it must also be ensured that the bearing block 120 is not unduly weakened by the weak point. Rather, z.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen eines Bandes, insbesondere eines Metallbandes mittels einer oder mehrerer Rollen. Dabei wird die beim Führen des Bandes, d. h. unter Belastung auf die Rollen einwirkenden Rollenkraft gemessen.
- Derartige Vorrichtungen sind im Stand der Technik, z. B. aus der
EP 0 539 784 B2 bekannt. In dieser europäischen Patentschrift ist eine Stranggießanlage offenbart, bei welcher die Rollen einer Strangführungseinrichtung mit Hilfe von Hydraulikzylindern angestellt werden. Um die mechanischen Lasten zu messen, die während des Betriebs der Strangführungseinrichtung auf die einzelnen Rollen der Strangführungseinrichtung wirken, ist jeder Rolle jeweils eine Belastungszelle bzw. Kraftmessdose zugeordnet. Die Kraftmessdose ist dabei zwischen dem Lagerblock in dem die Rolle gelagert ist und einer Segmenttraverse eingebaut. - Weiterhin sind im Stand der Technik die Druckschriften:
-
DE 41 21 116 A1 , - "SENSITIVE MEASUREMENT OF ROLL SEPARATION FORCES", STEEL TIMES INTERNATIONAL, DMG WORLD MEDIA, LEWES, GB, Bd. 14, Nr. 4, 01. Juli 1990, Seite 31, XP000161372 ISSN: 0143-7798,
-
US 2,050,106 A und -
DE 34 22 766 A1 - Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bekannte Vorrichtung zum Führen eines Metallbandes dahingehend weiterzubilden, dass die Sensoreinrichtung und/oder die Auswerteeinrichtung einerseits nahe an dem Ort der zu messenden Verformung angeordnet und andererseits vor Umwelteinflüssen geschützt sind.
- Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Vorrichtungsanspruchs 1 gelöst. Konkret besteht die Lösung darin, dass der Lagerblock, dessen Verformung gemessen wird, einen Hohlraum oder eine Aussparung aufweist, zur Aufnahme der Sensoreinrichtung und/oder der Auswerteeinrichtung.
- Der Hohlraum in dem Lagerblock bietet den Vorteil, dass die Sensoreinrichtung und/oder die Auswerteeinrichtung, wenn sie dort eingebaut sind, zum einen räumlich nahe an dem Ort der zu messenden Verformung des Lagerblocks angeordnet sind und dass sie darüber hinaus dort in dem Lagerblock vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit, geschützt sind.
- Der Begriff "Band" im Sinne der Erfindung ist grundsätzlich sehr breit gefasst. So meint er grundsätzlich Bänder aus beliebigem Material und mit beliebigen Querschnitten, auch Seile oder Fäden. Insbesondere meint der Begriff jedoch Metallbänder, speziell auch Brammen.
- Der Begriff "Rolle" ist im Sinne der Erfindung ebenfalls sehr breit zu verstehen. So kann es sich bei diesen Rollen grundsätzlich auch um Räder oder Umlenkrollen handeln. Insbesondere ist der Begriff "Rolle" hier jedoch im Sinne einer Strangführungsrolle in einer Strangführungseinrichtung, im Sinne einer Walze eines Walzgerüstes oder im Sinne einer Rolle eines Loopers bzw. Zwischenspeichers für Metallband zu verstehen.
- Die beanspruchte indirekte Methode zum Messen der Rollenkraft bietet den Vorteil, dass sie mit recht geringem Aufwand installiert werden kann und auch über einen längeren Zeitraum betriebssicher und zuverlässig Messergebnisse für die Rollenkräfte liefert.
- Eine Ausbildung der Sensoreinrichtung in Form eines Ultraschallsensors, eines Wirbelstromsensors oder eines optischen Abstandssensors bieten vorteilhafterweise die Möglichkeit einer berührungslosen Messung der Verformung, bei der nur geringe konstruktive Maßnahmen an dem Lagerblock erforderlich sind.
- Es ist vorteilhaft, wenn der Lagerblock eine geeignete Schwachstelle aufweist, wenn deren Verformung beim Führen des Bandes von der Sensoreinrichtung repräsentativ für die Verformung des Lagerblockes einfach erfassbar ist.
- Besonders einfach ist die Ausgestaltung der Schwachstelle in Form eines Schlitzes. Die Sensoreinrichtung kann dann vorteilhafterweise als einfacher und preiswerter Abstandssensor ausgebildet sein, welcher dann die Verformung des Lagerblockes unter Belastung in Form einer Verengung des Schlitzes erfasst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen für die Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
- Der Beschreibung sind insgesamt drei Figuren beigefügt, wobei
- Figur 1
- eine Vorrichtung zum Führen eines Metallbandes;
- Figur 2
- einen Lagerblock der Vorrichtung in unbelastetem Zustand;
- Figur 3A
- einen Lagerblock in unbelastetem Zustand; und
- Figur 3B
- den Lagerblock in belastetem Zustand
- Die Erfindung wird nachfolgend in Form von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die genannten Figuren detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
-
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 lediglich beispielhaft in Form einer Strangführungseinrichtung. Sie dient hier zum Führen eines Bandes 200 in Form eines Metallbandes, insbesondere in Form einer Bramme. Die Trägereinrichtung 110 dieser Vorrichtung 100 ist in Form eines Segmentrahmens ausgebildet. An dem Segmentrahmen bzw. an dessen Traversen sind Lagerblöcke 120 befestigt zur Aufnahme von Rollen 130. Bei der inFigur 1 gezeigten Strangführungseinrichtung sind zwei Rollen 130 gegenüberliegend angeordnet; sie bilden zusammen einen Rollenspalt, in dem das Metallband 200 geführt ist. -
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Lagerblock 120. Es ist eine Bohrung 121 zum Lagern der Rollen 130 durch Aufnahme von deren Zapfen ausgebildet. Der Lagerblock 120 ist mit Schraubverbindungen 128 an der Trägereinrichtung 110 befestigt. Der Lagerblock 120 weist eine künstliche Schwachstelle 124 in Form eines Schlitzes auf. InFigur 2 ist darüber hinaus eine Messeinrichtung 140 zu erkennen, welche eine Sensoreinrichtung 142 und eine zugeordnete Auswerteeinrichtung 144 umfasst. Die Sensoreinrichtung 142 dient zum Erfassen der Verformung des Lagerblocks unter Last, d. h. beim Führen des Bandes 200. Die Auswerteeinrichtung 144 dient zum Berechnen der gesuchten, auf die Rolle 130 wirkenden Rollenkraft im Belastungsfalle aus der von der Sensoreinrichtung 142 erfassten Verformung des Lagerblocks. -
Figuren 3A und 3B zeigen einen Vergleich zwischen dem Lagerblock in unbelastetem Zustand,Figur 3A , und in belastetem Zustand,Figur 3B. Figur 3B lässt die aus der Belastung F resultierenden Verformungen, insbesondere Stauchung des Lagerblocks deutlich erkennen. Die Messeinrichtung 142 ist für das in denFiguren 2 und3 gezeigte Ausführungsbeispiel in Form eines Abstandssensors ausgebildet, der eine Verengung des Schlitzes 124 unter Last im Vergleich zu einer größeren Schlitzhöhe in unbelastetem Zustand vorzugsweise kontinuierlich erfasst. Die erfasste Verengung des Schlitzes 124 repräsentiert die Verformung des Lagerblocks 120 unter Last. Der mathematische Zusammenhang zwischen dem Abstands-Messsignal des Abstandssensors und den auf die Rolle wirkenden Kräften wird durch die Kennlinie des Messsensors und die genaue Geometrie des Lagerblocks bestimmt. Es entsteht ein einfacher linear oder nahezu linear Zusammenhang mit polynomischen Anteilen, so dass die wirkenden Kräfte auf einfachem Weg aus den gemessenen Verformungen berechnet werden können. - Aus dieser Verformung berechnet die Auswerteeinrichtung 144 dann die gesuchte auf die Rolle 130 einwirkende Kraft F im Belastungsfalle.
-
Figur 3B zeigt ein Beispiel für den unter Last verformten Lagerblock, allerdings stark überzeichnet. So beträgt die Verformung des Lagerblocks im Bereich der Schwachstelle bzw. des Schlitzes bei einer Strangführungseinrichtung bei maximaler zulässiger Rollenlast lediglich 0,02 - 0,3 mm. Geometrische Veränderungen in dieser Größenordnung sind problemlos messbar und ermöglichen insofern ein ausreichend großes Messsignal als Repräsentant für die Verformung des Lagerblocks. - Dabei gilt es allerdings zu bedenken, dass die geometrischen Veränderungen in der genannten Größenordnung nur im Bereich der künstlich eingebauten Schwachstelle auftreten; ansonsten liegen die Verformungen typischerweise in wesentlich kleineren, kaum noch messbaren Größenordnungen. Insofern bietet die Schwachstelle ein geeignetes Mittel, die Verformung des Lagerblocks in eine messbare Größenordnung zu transformieren bzw. diese sichtbar zu machen. Die Schwachstelle ist zum einen dafür entsprechend auszubilden. Zum anderen muss jedoch auch gewährleistet sein, dass der Lagerblock 120 durch die Schwachstelle nicht unzulässig stark geschwächt wird. Vielmehr ist z. B. bei einer Ausführung der Vorrichtung als Strangführungseinrichtung zu gewährleisten, dass die Verformung der Schwachstelle so klein bleibt, dass die Strangschale einer Bramme durch die Veränderung der Rollenposition unter Last nicht überbelastet wird.
Claims (8)
- Vorrichtung (100) zum Führen eines Bandes (200), insbesondere eines Metallbandes, umfassend:mindestens einen Lagerblock (120);eine in dem mindestens einen Lagerblock drehbar gelagerte Rolle (130) an welcher das Band (200) geführt ist;eine Messeinrichtung (140) zum Erfassen der beim Führen des Bandes auf die Rolle wirkenden Rollenkraft;wobei die Messeinrichtung (140) umfasst:dadurch gekennzeichnet,eine Sensoreinrichtung (142) zum Erfassen der Verformung des Lagerblocks (120) beim Führen des Bandes (200); undeine Auswerteeinrichtung (144) zum Berechnen der auf die Rolle (130) wirkenden Rollenkraft aus der von der Sensoreinrichtung (142) erfassten Verformung des Lagerblocks;
dass der Lagerblock (120), dessen Verformung gemessen wird, einen Hohlraum (122) oder eine Aussparung aufweist zur Aufnahme der Sensoreinrichtung (142) und/oder der Auswerteeinrichtung (144). - Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (142) ausgebildet ist in Form eines Ultraschall-Sensors, eines Wirbelstromsensors, eines faseroptischen Abstandssensors oder eines Messtasters.
- Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerblock (120), dessen Verformung gemessen werden soll, eine geeignete Schwachstelle (124) aufweist, deren eigene Verformung beim Führen des Bandes (200) repräsentativ für die Verformung des Lagerblocks (120) von der Sensoreinrichtung (142) erfassbar ist.
- Vorrichtung (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwachstelle (124) in Form eines Schlitzes ausgebildet ist, welcher in dem Lagerblock (120) vorzugsweise in der Nähe einer Bohrung (126) zur Aufnahme eines Zapfens der Rolle so angeordnet ist, dass er sich beim Führen des Bandes verformt.
- Vorrichtung (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstandsensor (142) geeignet angeordnet ist zum Erfassen einer Verformung des Schlitzes beim Führen des Bandes.
- Vorrichtung (100) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Lagerblock an einer Trägereinrichtung (110) fixiert ist,
die Vorrichtung (100) als Strangführungseinrichtung, die Trägereinrichtung (110) als Segmentrahmen und die Rolle (136) als Segmentrolle ausgebildet ist zum Führen des Bandes in Form eines Metallbandes, insbesondere einer Bramme aus einer vorgeschalteten Gießeinrichtung. - Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der Lagerblock an einer Trägereinrichtung (110) fixiert ist,
die Vorrichtung (100) als Walzgerüst, die Trägereinrichtung (110) als Walzenständer und die Rolle (136) als Arbeits- oder Stützwalze ausgebildet ist zum Führen und Walzen des Bandes (200) in Form eines Metallbandes. - Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) als Looper zum Zwischenspeichern von Teilen des Bandes (200) ausgebildet ist.
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