HU188689B - Method for inspecting and controlling the operation of continuous roller band casting equipment - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás folyamatosjiengeres szalagöntő berendezés működésének ellenőrzésére és szabályozására.

A fent megjelölt területen közismert az olyan öntőberendezés, amelynek hengerei vannak és az olvadt fém 5 mozog benne. Az ilyen berendezéseket arra használják, hogy olvadt fcmtöinegből közvetlenül folyamatos lemezcsíkot állítsanak elő, amelynek a szélessége akár néhány méter is lehet, a vastagsága pedig körülbelül 1 cm.

Az ilyen berendezések elviekben egyrészről az olvadt fém továbbításához szükséges készülékeket tartalmaznak, amelyek a fém haladásának irányában nézve a következők: kemence a fémnek folyékony állapotban történő tartására, beömlöcsatoma olyan rendszerrel felszerelve, amely segítségével az olvadt fém szintje és folyási-jg sebessége beállítható, a fémet szétoszlató kiömlőnyílás, amelynek a kiömlőkeresztmetszete négyzetes. Az ismert berendezéseknek másrészről a szalag hengerlésére és hűtésére szolgáló eszközei vannak, amelyeknek két párhuzamos tengelyű hengere van, amelyeknek cgymáshoz2Q képesti távolsága állítható a szalag megkívánt vastagságának megfelelően.

Ezek a hengerek két végükön hengeres nyúlvánnyal vannak ellátva, amely nyúlványok keresztgerendák nyílásaiban elhelyezett csapágyakhoz kapcsolódnak. A ke-25 resztgerenda két függőleges oszlop között van elhelyezve, amely oszlopok a gép keretszerkezetét alkotják.

A hengerek belseje csatornarendszerrel van ellátva, amelyben a hűtőanyagot keringettetik. A hengerekhez motor is van csatlakoztatva, amely ellenkező iránybagQ forgatja őket.

Az ismert berendezéseknek ez a két része olyan módon van egymáshoz kapcsolva, hogy a kiömlőnyílás kilépő keresztmetszete párhuzamos a hengerek tengelyeivel és bizonyos távolságra van elhelyezve attól a síktól,35 amely ezeken a tengelyeken halad át és amit kilépő síknak nevezünk.

; A berendezés működése során a kilépőnyílás által eloszlatott fém kitölti a hengerek közötti szabad teret olyan körív mentén, amely a kiömlőnyílás kilépő ketesztmetszetének síkja és a henger kilépő síkja között van.

A hengerek hatására a fém lehűl, szilárdulni kezd, részlegesen szilárd fém keletkezik krisztallitok és olvadt fém többé-kevésbé viszkózus keverékének jelen-45 léte következtében, amely a kiömlőnyílás kilépő keresztmetszetének síkjától bizonyos távolságra van. Ezt a távolságot általában a részlegesen megszilárdult fém távolságának nevezzük. A fém ezután teljesen megszilárdul és a hengerek kilépő síkja felé halad folyamatosan SZŰ-5Q külő térben, ahol hengerlési feszültségnek van kitéve. Ennek során fokozatosan kialakul a kívánt vastagság, méghozzá abban a pillanatban, amikor a fém elhagyja a hengerek közötti teret. Az így készült lemezcsíkot aztán görgőre föltekeqük. Ezt a fémcsíkot azután kü-55 lönböző mechanikai és/vagy termikus kezelésnek vetjük alá, aminek következtében vékony szalag jön létre. Ezeknek a szalagoknak az olyan mechanikai tulajdonságait, mint a szilárdság, folyási szilárdság, nyúlás, keménység, az öntőgépből kijövő lemezesík minőségego határozza meg részben.

Ezért fontos, hogy magas minőséget próbáljunk meg fenntartani a lemezesík Öntésének kezdetétől a végéig egyformán. Ebből a célból az öntőberendezésnek folyamatosan olyan körülmények között kell működnie,55 2 ' amelyek az ilyen jó eredmény elérése szempontjából a legkedvezőbbek, még akkor is, ha a legnagyobb sebességet használjuk.

A jó minőség nem enged meg olyan hibákat, mint a repedések, törések, lyukak, horpadások, amint a fém elhagyja a hengereket. Néhány hibának az okát már isinerjiik, amely hibák a találmány tárgyához tartozó berendezéseken gyártott fémlemezeken jelennek meg. Ezek az okok többnyire a berendezés működésének paramétereiben beálló változásoknál: tudhatok be. Ilyen paraméter például a berendezést ellátó fém hőmérséklete, a hengereket hűtő folyadék folyási sebessége, a hengerek felületének minősége, ami szorosan összefügg a kenőanyag minősegével, az öntőfém összetétele, az öntőnyílásban levő fém szintje stb.

Ezeknek a tényezőknek bármilyen változása, a változás nagyságától függően megzavarhatja a berendezés működését, aminek következtében instabilitás jön létre a részben megszilárdult fém számára a fémcsík különböző pontjain, amint ezek a pontok elérik a hengerek Idlcpő síkját. Ez a helyi instabilitás a részben megszilárdult fémben kisebb vagy nagyobb hibákat okoz a fémcsíkban, amelyek néha az egész fémcsíkot selejtté változtatják.

A hibák okai összefüggnek az öntés sebességével is. Megfigyelték, hogy bizonyos sebesség fölött a berenlezés működésének stabilitása kérdésessé válik és érzékenyebbé lesz különböző veszélyek, különösen a műköJcsi paraméterek változásai iránt. Ennek következtében í hibák nagyobb gyakorisággal lépnek föl.

A hibák okait tekintve különbséget kell tenni olyan □kok között, amelyek könnyen megfigyelhető paraméterek változásai következtében állnak elő. Ilyen paraméterek a hőmérséklet, a fém szintje, a víz áramlási sebessége. Ezekben az esetekben egyszerűen meg lehet valósítani az önműködő ellenőrzést és az olyan riasztást, amely a berendezés működtetője számára lehetővé teszi hibát okozó változás gyors kiküszöbölését. A fe'mötvözet összetételét vagy a hengerek felületi állapotát illetően azonban igen nehéznek látszik, ha egyenesen nem Tehetetlen, a változás megfigyelése, ellenőrzése. A gépkezelő ezért csak a hiba megjelenése után tud akcióba lépni, ami szükségszerűen azt jelenti, hogy a szalag egy része selejtté válik.

Ráadásul a változás észleléséhez elengedhetetlenül szükséges, hogy a kezelő állandóan jelen legyen. Külső szükségszerűségek következtében azonban a gyártó személyzet nem tud azonnal működésbe lépni, de nem is figyelhetik állandóan csak a fémlemez csíkot. Ennek következtében csak a nagy (libákat veszik észre, például a töréseket, amikor a berendezést már le kell állítani. Ez a fő oka annak, hogy az öntőberendezéseket gyakorta használják sokkal lassúbb működési sebességgel, mint amire képesek. Ezzel ugyanis elkerülik, hogy a működési paraméterek változása következtében a fent említett iiibák előálljanak.

A találmánnyal célunk ezért a fent említett valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése. A megoldandó feladat olyan eljárás kidolgozása, amellyel a folyamatosan üzemelő, hengeres szalagöntő berendezések működését. folyamatosan lehet ellenőrizni cs szabályozni, a működési paramétereket optimalizálni lehet, a termék minőségét és nem utolsósorban a termelékenységet nagymértékben növelni lehet.

A találmány alapja az a felismerés, hogy a szalagöntő

-2188 689 uerendezés működése közben a működési paraméteredet folyamatosan meg kell figyelni.

A továbbfejlesztés, azaz maga a találmány abban van, hogy a szalagot mozgató hengerek közül legalább az egyiken· kifejtett nyírás, a hengerek tengelyének lég- g alább egyikén a szalag által kifejtett feszültség és a szalagnak a hengerek elhagyása utáni hőmérséklete közül legalább az egyiket mérjük, folyamatosan figyeljük a mért paraméternek az illető paraméter középértékétől való eltérését, ha ez az eltérés negatív, a nyírás és a feszültség, valamint pozitív a hőmérséklet esetében és abszolút értékben nagyobb, mint a megengedett eltérés, akkor az öntés sebességét csökkentjük, amíg az eltérés kisebb nem lesz a megengedett eltérésnél, ezután az öntés sebességét növeljük, amíg a mért paraméternek a^g paraméter középértékétől való eltérése meghaladja a megengedett eltérést. A paraméter középértékét mindig az alatt az időtartam alatt határozzuk meg, amely a megengedett eltérés átlépését közvetlenül megelőzi. Ennek a megoldásnak a jelentősége részben abban van^Q hogy csak néhány működési paraméter megtérését teszi szükségessé: a nyírásét, a feszültségét és a hőmérsékletét. Ezek a működési paraméterek könnyen ellenőrizhetőek. Ráadásul ezen paraméterek egyikének ellenőrzése is elégséges. ₂₅

A hengerek által a lemezben kifejtett nyíró hatás mérésére fel lehet használni például a hengereket forgató motor táplálásához szükséges áramerősséget is.

A fémlemez által kifejtett igénybevételt, feszültséget nyomásmérővel lehet például ellenőrizni, amit a hen-gg ger tengelye és a tengely megtámasztása között helyezünk el. A hengereket elhagyó szalag hőmérsékletét termoelektromos elemmel vagy optikai pirométerrel érzékelhetjük, amit úgy kell elhelyezni, hogy a fémszalag egész szélességét átfogja és átlagos hőmérsékletet gg határozzon meg. A találmányt természetesen ezektől eltérő mérőeszközökkel is meglehet valósítani.

A találmány egyik célszerű foganatosítási módja szerint a paraméter középértékét közvetlenül az előtti időtartam alatt határozzuk meg, amikor a középérték és a paraméter pillanatnyi értéke közötti eltérés nagyobb lesz, mint a megengedett eltérés. Ennek meghatározásához elektronikai egységet, számítógépet, minicomputert, vagy mikroprocesszort alkalmazunk. Ennek az egységnek emlékeznie kel! a mért paraméterre vágyig paraméterekre bizonyos ideig és ki kell tudni számítania a középértéket. Meg kell határozüia a pillanatnyi érték és a kiszámított középérték közötti eltérést, össze kell hasonlítania ezt az eltérést a megengedett eltéréssel, az úgynevezett referenciaeltéréssel. Ennek az 5(3 összehasonlításnak a függvényében kell jelet Idbocsátania, amellyel a berendezés működésébe be lehet avatkozni. Ez a beavatkozás az öntés sebességét befolyásolja.

A találmány egyik célszerű foganatosítási módja 55 szerint a megengedett eltérést kisebbnek választjuk, mint a paraméter középértékének 10%-a.

A beavatkozó jel létrehozásának megfelelő érzékenysége szempontjából célszerű, ha a középérték meghatározásához 10 percnél rövidebb időtartamot qq választunk.

A találmány további célszerű foganatosítási módja, hogy az öntés sebességét fokozatosan csökkentjük, amikor beavatkozásra van szükség. Ha így járunk el, akkor célszerű, ha az öntési sebességet az egyes foko-g5 zatokban az előző sebesség 15%-ánál kisebb értékkel csökkentjük.

Az öntési sebesség kisebb vagy nagyobb mértékű csökkentése után az eltérés kisebb lesz, mint a megengedett érték. Ebben a pillanatban az alkalmazott elektronikai egység jelet továbbít az öntési sebesség növelésére. Az öntési sebesség növelését is fokozatonként végezhetjük. Ekkor célszerűen úgy járhatunk el, hogy az öntési sebességet az egyes fokozatokban az előző sebesség 10%-ánál kisebb értékkel növeljük. Az öntési sebesség csökkentésénél, illetve növelésénél egyaránt célszerű a találmány szerint, ha minden fokozatot 5 percnél rövidebb ideig tartunk fenn. A növelést addig végezzük, amíg valamelyik megfigyelt paraméter pillanatnyi értékének a középértéktől való eltérése meg nem haladja a megengedett eltérést. Láthatjuk tehát, hogy a szalagöntő berendezés a találmány szerinti eljárás alapján mindig optimális sebességen fog működni. Az optimális sebesség azt jelenti, hogy mindig a lehető legnagyobb sebességet alkalmazzuk, amely mellett még nem jelentkeznek hibák. Ez tehát azt jelenti, hogy maximális termelékenységet teszünk lehetővé, megszüntetjük az összes látható vagy láthatatlan hibát a fémöntvény ridegedése során megakadályozzuk, hogy a berendezés hiba miatt megálljon, csökkentjük a berendezés megfigyeléséhez szükséges élő munkát, kíméljük a berendezést azáltal, hogy nem kell megállítani, és egyúttal az elektronikai egység útján lehetőség van a mért paraméterek feljegyzésére és rögzítésére, ami a lemez számára egyúttal egyfajta minőségi bizonyítvány.

A találmány szerinti eljárás eg/ik célszerű foganatosítási módját a csatolt rajzra való hivatkozással mutatjuk be. A rajz egyetlen, ábrája a találmány szerinti eljárást célszerűen foganatosító berendezés vázlatos távlati képét mutatja.

A folyamatosan, működő, hengeres szalagöntő berendezésnek az ábrán látható kiviteli alakjában 1 nyíláson át jut a megolvasztott fém 2 és 2’ hengerek közé. A 2 és 2’ hengc ck 3 cs 4 tengelyét 5 és 6 keresztgerenda tartja. Az 5 és 6 kercsztgerendák 7 kerethez csatlakoznák. A berendezésből a kész szalag 8 csík formájában jön ki, amit 9 hengerre tekercselve gyűjtünk. A 2 és 2’ hengerek forgatásáról 10 motor segítségével gondoskodunk.

A szalagban ébredő nyírófeszültség érzékelését a 10 motor 11 bemenetén az áramerősség mérésével végezzük.

A 2 és 2’ hengerek egymás közötti távolságának változtat ísára a berendezésnek 12, 12’ hidraulikus rendszere is van. A 12, 12’ hidraulikus rendszerhez 13 és 1.3’ nyomásmérők kapcsolódnak, méghozzá a bemutatott példái énti esetben a 3 tengely megtámasztásánál. A berendezésből kijövő 8 csík hőmérsékletét egész szélességben 14 optikai pirométerrel figyeljük meg. Az árammérő, a 13 és 13’ nyomásmérő, valamint a 14 optikai pírométer jeleit 15 számítógépbe továbbítjuk, amelynek kimenő jelei a 10 motor fordulatszámát változtatják. Ezt a 10 motorhoz csatlakoztatott 16 feszültségszabályozóval oldjuk meg.

A bemutatott berendezés működését és a találmány szerinti eljárás foganatosítását a következő példán keresztül világítjuk meg.

0,25 s% Si, 0,4 s% Fe, 0,05 s% Cu, 0,05 s% Mn, 0,05 s% Mg, 0,05 s% Zn, 0,03 s% Ti és 99,5 s% Al összetételű ötvözetet öntöttünk, ahol a felsorolt elemeken kívüli szennyezők mértéke egyenként nem haladta meg a 0,03 S%-ot. Az öntött szalag vastagsága 10 mm volt.

-3188 689

Az alkalmazott berendezésben a nyírófeszültséget a 10 motorhoz érkező áram erősségének mérésével érzékeljük (egyenáramú motor). A hengerlés során keletkező feszültséget a 13 és 13’ nyomásmérő segítségével ellenőrizzük,'melyek a berendezés 12 és 12’ hidraulikus rend- 5 szerébe vannak csatlakoztatva.

A berendezést elhagyó 8 szalag hőmérsékletét 14 optikai pirométerrel tapogatjuk le, amely a 8 szalag teljes szélességét átfogja. A 15 számítógépbe a következő programot tápláltuk be az öntési sebesség csökkentésére. A 2 és 2’ hengerek lineáris sebességét minden 2 percben 0,01 m/perc értékkel változtatjuk, a hidraulikus nyomás erősségének értékét és a hőmérsékletet minden másodpercben rögzíti a 15 számítógép. A hibákat a következőképpen érzékeljük. A 10 motornál fellépő-j g áramerősséget, valamint a hidraulikus nyomás értékét és a 8 csík hőmérsékletének értékét minden másodpercben összehasonlítjuk azzal a középértékkel, amit az illető pillanat előtti 120 mérésből számítunk ki. Ha a pillanatnyi érték és az ilyen módon meghatározott átlagérték 20 közötti eltérés a nyomás erősségének értéke esetében negatív és abszolút értékben kisebb, mint a középérték 2%-a, akkor úgy vesszük, hogy az öntés stabil állapotban van és az öntési sebesség növelésének előbb említett folyamata zavartalanul folytatódik. Ha a hőmérséklet25 pillanatnyi értéke és a középérték közötti eltérés pozitív és nem halad meg 5 ^uC-t, akkor az öntést szintén stabilnak tekintjük. Ha az áramerősség vagy a hőmérséklet valamelyikének eltérése negatív és abszolút értékben az előbb említett 2%-ot, illetve 5 °C-t meghalad- 3Q ja, akkor a számítógép úgy ítél, hogy’ az öntés nem stabil. Ebben az esetben a 15 számítógép az öntési sebesség csökkentésére ad parancsot, aminek hatására a 2, illetve 2’ hengerek lineáris sebessége 0,05 m/perccel csökken. Ha 10 másodperc eltelte után az előbb enilí-35 tett eltérések valamelyike még mindig negatív értéke és abszolút értékben a megadott küszöbértéket túlhaladja, , akkor a 15 számítógép további 0,05 m/perces csökkentésre ad utasítást. A folyamat addig ismétlődik, amíg az eltérés pozitív értékűvé nem válik vagy kisebb nem lesz, 49 mint a megadott küszöbérték. Ebben az esetben a 15 számítógép ismét stabilnak tekinti az öntési folyamatot. Ebben az állapotban ismét érvénybe lép az öntési sebesség folyamatos növelésére vonatkozó utasítás.

Az ilyen körülmények között az ebben a példában 45 mért legnagyobb állandó sebesség 1,25 m/pcrc, ami körülbelül 2,02 t/óra termelékenységnek felel meg. Eme érték fölött a fémszalagban hibák jelennek meg, ami a túlságosan gyors ridegedési folyamat következménye. Másrészről azonban a folyamatos öntésnek ilyen magas 50 sebességen való fönntartása nagyon nehéz, mert a folyékony fém teljesen egyenletes hőmérsékletét, a hengerek tökéletes kenését stb. teszi szükségessé. A tárgyalt példa esetében az átlagos sebesség mintegy 1,22 m/perc, ami ! ,98 t/óra átlagos termelékenységnek felel meg. 55

Ilyen értékek mellett a folyamatos működés fenntartásának nem volt különösebb nehézsége.

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás folyamatos, hengeres szalagöntő berendezés működésének ellenőrzésére és szabályozására azzal jellemezve, hogy a szalagot mozgató hengerek közül legalább az egyiken kifejtett nyírófeszültség, a hengerek (2. 2’) tengelyének (3, 4) legalább egyikén a szalag által kifejtett nyomófeszültség és a szalagnak a hengerek elhagyása utáni hőmérséklete közül legalább az egyiket mérjük, folyamatosan figyeljük a mért paraméternek az illető paraméter középértékétől való eltérését, ha ez az eltérés negatív a nyírófeszültség és a nyomófeszültség, va’amint pozitív hőmérséklet esetében és abszolút értékben nagyobb, mint a megengedett eltérés, akkor az öntés sebességét csökkentjük, amíg az eltérés kisebb nem lesz a megengedett eltérésnél, aztán az öntés sebességét neveljük, amíg a mért paraméternek a paraméter középértékétől való eltérése meghaladja a megengedett eltérést.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a paraméter középértékét közvetlenül az előtti időtartam alatt határozzuk meg, amikor az eltérés nagyobb lesz, mint a megengedett élté'és.
3. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a megengedett eltérést kisebbre választjuk, mint a mért paraméter középértékének 10%-a.
4. 4. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a középérték meghatározásához 10 percesnél rövidebb időtartamot választunk.
5. 5. Az. 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy az öntés sebességét folyamatosan csökkentjük.
6. 6. Az 1; igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy az öntési sebességet az egyes fokozatokban az előző sebesség 15%-ánál kisebb értékkel csökkentjük.
7. 7. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a sebesség csökkentését minden fokozatban 5 percnél rövidebb ideig tartjuk fent.
8. 8. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy az öntés sebességét fokozt tönként növeljük.
9. 9. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy az öntés sebességét az egyes fokozatokban az előző sebesség 10%-ánál kisebb éiteKkei növeljük.
10. 10. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a sebesség növelését minden fokozatban 5 percnél rövidebb ideig tartjuk fenn.