NO157728B - FremgangsmŸte for kontroll og regulering av driftsparametrene for en bŸndstemaskin. - Google Patents

Description

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å kontrollere og regulere driftsparametrene for maskin for støping av bånd mellom sylindre for å tillate unngåelse av adhesjon og- for å oppnå maksimal produktivitet.

Fagmannen kjenner mobile støpemaskiner av sylindertypen som benyttes for direkte fremstilling av et kontinuerlig bånd fra en smeltet metallisk.masse. Bredden av båndet kan gå opp i flere meter og tykkelsen kan nærme seg 1 cm. I prinsippet omfatter disse maskiner følgende' elementer: på den ene side en innretning som tilfører flytende metall som suksesivt i metallets strømningsretning omfatter:

en ovn for å holde metallet i flytende tilstand,

en sirkulasjonskanal utstyrt med et system som kontrollerer nivået og strømningshastigheten for metallet, og en dyse-for å fordele metallet med en åpning av rektangulært tverrsnitt i utløpsenden;

på den annen side kjøle og valseinnretning omfattende to sylindre hvis akse er parallelle og i en avstand fra hverandre avhengig av den ønskede båndtykkelse. Ved hver ende er sylindrene utstyrt med aksiale sylindriske forlengelser eller aksler som er i inngrep med lagre i åpninger i tverrliggende bære-stykker eller lagre utstyrt med et tiltrekkingssystem og inte-gralt med to vertikale kolonner som utgjør maskinens ramme. Innvendig er sylindrene utstyrt med et rørsystem langs hviket en kjølevæske sirkulerer og det er ved hjelp av forlengelses-stykker forbundet med en motor som driver dem i motsatt retning. Den ytre overflate av disse sylindrene besprøytes hele tiden med smøremiddel ved hjelp av et egnet sprøytesystem.

Disse to -innretninger er anbragt i forhold til hverandre slik at utløpstverrsnittet for dysen er parallellt med sylinderaks-ene og er anordnet i en viss avstand fra planet som går gjennom disse aksler og som kalles "utløpsplanet".

Under drift av maskinen fyller metallet som fordeles av dysen det tomme rom mellom sylindrene langs en sirkelbue inneslutt-et mellom utløpstverrsnittsplanet for dysen og utløpsplanet for sylindrene. Under påvirkning av sylindrene avkjøles metallet og det begynner å størkne på et punkt som kalles en "sump" p.g.a. nærværet av en mer eller mindre viskøs krystall/flytende blanding som befinner seg i en avstand fra utløpstverrsnittsplanet for dysen, vanligvis kalt "sumpdybden". Metallet størkner deretter helt og føres langs utløpsplanet

av sylindrene i et tiltagende begrenset rom der det underkastes en valsekraft som progressivt bringer metallet til den ønskede tykkelse på det tidspunkt det slipper ut gjennom rommet mellom sylindrene i form av et bånd som så vikles opp på en egnet maskin.

Dette bånd underkastes senere forskjellige mekaniske og/eller termiske behandlinger som resulterer i produkter slik som f. eks. tynne folier hvis mekaniske egenskaper slik som mot-standsevne, bruddstyrke, forlengelse og hårdhet delvis vil avhenge av kvaliteten av båndet som kommer ut av støpemaskin-en.

Således er det viktig å forsøke å opprettholde god kvalitet fra start til slutt når det gjelder båndstøpingen. For å oppnå dette er det nødvendig å drive maskinen under betingelser som er de mest fordelaktige for å oppnå et slikt resultat, selv når maskinen arbeider ved maksimal hastighet.

God kvalitet krever fravær av defekter slik som sprekker og riss eller metall som løper ut ved sylinderutløpet og FR-PS 2.490.516 beskriver en kontroll- og reguleringsmetode som tillater å oppfylle dette krav og der følgende benyttes som driftsparametre: valsekraften, det totale moment som er nød-vendig for å bevege båndet fremover og temperaturen ved ut-løpet av båndet, imidlertid tar en metode av denne type ikke med i betraktning adhesjonsfenomener som kan oppstå mellom sylindrene og det støpte produkt og som kan opptre ut over utløpsplanet for sylindrene og forårsake opptreden av heller betydelige defekter på båndet, noe som fra tid til annen kan nødvendiggjøre at båndet må kasseres.

Årsakene til denne adhesjon er samtidig forbundet med støpe-hastigheten og med strømningshastigheten for smøremiddel som sprøytes på sylindrene. Således er det påvist at adhesjons-tendensen blir mere kritisk over visse hastigheter. For å sikre seg mot dette er det selvfølgelig mulig å øke strømnings-hastigheten for smøremiddel, men fagmannen vet at for mye smøre-middel gir risiko for å forringe varmevekslingen mellom støpt metall og overflaten av sylindrene og risiko som resulterer i dannelse av metallutløp. Som et resultat er det derfor nødvendig å redusere maskinhastigheten og således dennes produktivitet. Således foreligger det et behov for å finne de optimale betingelser for smøremiddelstrømningshastighet og støpehastighet, betingelser som tillater at maskinen kan arb-eide med maksimal effektivitet og samtidig unngå adhesjon.

Det beste hadde vært om alle disse kunne fastsettes en gang for alle men ingen betingelser er stabile over tiden fordi det avhenger av-tallrike variable faktorer slik som homogen-itet, temperatur og nivå for flytende metall og temperatur og andre betingelser på sylinderoverflåtene, faktorer som gjør total og kontinuerlig regulering og kontroll vanskelig og, hva noen angår, umulig.

Videre arbeider støpemaskiher vanligvis ved hastigheter som klart ligger under deres kapasitet for å unngå adhesjon uan-sett de mulige variasjoner i driftsfaktorer.

Av denne grunn har søkeren studert og perfeksjonert en fremgangsmåte for kontroll og regulering av driftsparametrene for en støpemaskin, en metode som tillater at adhesjon kan unngås mens man opprettholder maksimal produktivitet.

Denne metode der momenter som utøves på en eller en annen av sylindrene for å bevege båndet benyttes som parameter og ikke det totale moment karakteriseres ved at frekvensen av variasjonene av momentmålingene permanent sammenlignes med en referansefrekvens. Når variasjonsfrekvensen er større en referansefrekvensen blir støpehastigheten for maskinen redusert og/eller smørehastigheten øket inntil variasjonsfrekvensen igjen er lavere enn referansefrekvensen og forblir slik i et gitt tidsrom. Deretter økes støpehastigheten så lenge varia-sjonsf rekvensen forblir under referansefrekvensen.

Således sammenligner fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen til

å begynne med kun momenter som utøves på en eller den andre av sylindrene for å bevege båndet fremover som en driftspara-meter. Bruken av denne parameter oppstår fra det faktum at når båndet adherer til en av sylindrene blir så og si alt moment båret av den motsatte sylinder uten i vesentlig grad å påvirke det totale moment som når det ikke er noen adhesjon så og si er likt fordelt mellom de to sylindre. Således er det tilstrekkelig å ta med i betraktningen det ene eller andre av disse momenter for å påvirke den plutselige variasjon som tilsvarer opptredenen av adhesjon. Imidlertid kan det under disse betingelser synes som om foreliggende oppfinnelse er begrenset til en hurtig påvirkning av fenomenet og til en inngripen for å undertrykke det, noe som ikke ville forhindre at opptredenen av en defekt på båndet og på tross av alt ville medføre partiell avvisning av båndet.

I virkeligheten tar foreliggende metode sikte på å unngå adhesjon og også å tilveiebringe reaksjonsmåter sågar før defekt-en er oppstått.

Dette oppnås takket være søkerens observasjoner som har vist

at det før det dannes en adhesjonsf remmende betingelse på båndet det til å begynne med dannes en mikroadhesjon som er begrenset

til et meget lite område på begge sider av en generatrise for en av sylindrene og som ikke påvirker båndets kvalitet hvoretter det kan skje en umiddelbar løsrivning fulgt av en ny mikroadhesjon og dette kan skje flere ganger og til den generelle adhesjon som vanligvis oppstår etter at syl-inderen har dreiet seg en eller noen ganger. Således kunne det være mulig å observere slike mikroadhesjoner for å for-utsi generalisering av disse. Her igjen har søkeren vist at under vanlig drift fluktuerer momentverdien som måles på en av sylindrene i lang tid i størrelsesorden noen ti sekunder mens perioden reduseres sterkt hvis mikroadhesjon opptrer, noe som resulterer i verdier på mindre enn 1 sek.

For således å registrere mikroadhesjonen er det tilstrekkelig å påvise den reduksjon av fluktueringsperioden og sammenligne den med en referanseperiode i størrelsesorden 1 sek. eller, fordi perioden er resiprok frekvensen, å ta den siste som måleelement og sammenligne den med en frekvens i størrelses-orden 1 Hertz.

I praktiske uttrykk er dette gjennomført med filtrering i frekvens ved bruk av kapasitorer i det elektriske signal som gis av en ekstensometrisk innretning anbragt f. eks. på for-lengelses-stykket av en sylinder eller en av maskinens aksler. Imidlertid er det også mulig å benytte indikasjoner fra en frekvensmåler eller enhver annen egnet innretning. Under normal drift er det filtrerte signal så og si bestandig kon-stant og det er 0 når variasjonsfrekvensen er mindre enn 1 Hertz. På den annen side og så snart det opptrer mikroadhe— sjoner avviker det filtrerte signal vesentlig fra verdien 0 og osilerer med en spesiell frekvens mens en variasjon i intensitetet for driftsmotoren for sylindren og således det totale moment ikke kan måles.

Når man så får et forvarsel om defektdannelse

skulle det være mulig å forhindre opptredenen av denne.

For dette formål reduseres støpehastigheten og/eller smøre-middel strømmen økes.

Hastigheten reduseres ved f. eks. å påvirke den kontinuerlige matespenning for motoren for drift av sylindrene. Smøremiddel-strømningshastigheten modifiseres f. eks. ved en annen juster-ing av innløpsventilene. Påvirkningen skjer ikke umiddelbart etter detektering av et signal som angir at momentvariasjons-frekvensen er større enn referansefrekvensen men etter at dette signal har fortsatt i ca. 5 sek. for å unngå at det plutselig opptrer fenomener som ikke har noe med adhesjonsfenomener å gjøre skal kunne influere på støpingen.

Hvis etter således å ha modifisert driftsbetingelsene for maskinen enten tegnene som antyder adhesjon forblir, i hvilket

tilfelle hastigheten igjen reduseres og/eller smørestrømnings-hastigheten igjen økes eller omvendt indikasjonssignalene for-svinner og så er mulig etter en gitt stabilitetstid i størrel-sesorden 1 til noen minutter igjen å øke hastigheten så lenge variasjonsfrekvensen forblir under referansefrekvensen.

Maskinhastigheten kan reduseres eller økes progressivt eller

i trinn av bestemt varighet.

Således kan hastigheten reduseres i perioder på tidsrom kortere enn 5 minutter med en kvantitet under 15% av dens verdi på øyeblikket umiddelbart før reduksjonen.

På den samme måte kan hastigheten økes i et tidsrom kortere enn 5 min. med en mengde mindre enn 10% av verdien på øyeblikket umiddelbart før økningen.

Strømningshastigheten for smøremidlet kan økes med fra 5 til 15% av sin verdi når mikroadhesjonene kom til syne.

De følgende forskjellige funksjoner: analyse av signalene

som avgis fra den ekstensometriske måleinnretning og bruken av denne med henblikk på maskinhastigheten eller smøremiddel-betingelsene beregnes av en innretning av regnemaskintypen, miniregnemaskintypen, mikroprosessortypen eller konvensjonell programmering av automatisk type.

Oppfinnelsen vil forstås bedre fra den ledsagende figur som viser en type maskin der man ser en tilførselsdysé (1). Flytende metall løper inn gjennom dysen (1) mellom de to sylindre (2) og (2<1>) hvis aksler (3) og (4) bæres av lageret (5) og (6) som er integrale med søylen (7). Overflaten av de to sylindre smøres ved hjelp av en rekke fordelere (8) og (8') som mates med smøremiddel via ventilene (9) og (9<1>). Etter avkjøling og valsing trer metallet ut fra maskinen i form av et bånd (10) som vikles opp ved (1). Sylindrene drives med motsatt retning av en motor (12).

Momentmålinger på en av sylindrene påvises via den ekstensometriske måleinnretning (13). Denne måling overføres til kalkulatoren (14) som i (15) regulerer hastigheten av motoren ved å modifisere spenningen : for tilførselstrømmen oq kontrollerer innløp av smøremiddel til rekkene av ven-tiler" (9) og (91 ) .

Bruken av oppfinnelsen skal illustreres ved følgende eksempel: En legering 1235 hvis sammensetning er beskrevet i "Standard for Aluminium Mill Products" publisert av Aluminium Associat-ion, støpes i form av et bånd med en tykkelse på 8 mm under en hastighet på 1,30 m pr. min. og med en smøremiddelstrøm-ningshastighet på 10 1 pr. time ved hjelp av en maskin av type SCAL JUMBO 3C utstyrt med en PERKIN ELMER 1620 mikrocom-puter. Fordi maskinhastigheten og ventilene for tilløp av smøremiddel ikke kontrolleres av denne maskinen måles momentet som utøves på den nedre sylinder permanent ved hjelp av en ekstensometrisk måleinnretning festet til akselen og hvis signal sendes til en elektronisk innretning som tillater at momentvariasjonene direkte påvises og som også tillater at dette signal filtreres elektronisk slik at kun de signaler beholdes hvis frekvens er større enn 1 Hertz. Registrering av signalene før filtrering viser variasjoner på begge sider av en gjennomsnittsverdi for momentet i løpet av en periode i størrelsesorden 30 sek. mens indikatoren på det filtrerte signal forblir 0.

Etter støping i 10 min. bemerkes det en økning av variasjonen

i momentmålingene hvis frekvens nærmer seg 3 Hertz og indikatoren for filtrert signal avviker fra 0. Dette fenomen varte i 2 sek. hvoretter indikatoren gikk tilbake til 0 og således indikerte at maskinen igjen arbeidet under vanlige betingelser. Etter noen minutter inntrådte det samme fenomen i minst 10 sek. og stoppet igjen. Etter 4 forstyrrelser av denne type øket momentmålingene plutselig og det inntrådte en generell adhesjon.

Etter kassering av båndet oppnådde man igjen de samme drifts-betingelser som før, d.v.s. en støpehastighet på 1,3 m pr. min. og en smøremiddelhastighet på 10 1 pr. time og hastigheten for maskinen og ventilene for tilløp av smøremiddel ble bragt under kontroll av indikasjonene fra filtrert signal ved bruk av miniregnemaskiner i henhold til oppfinnelsen. Etter en driftstid på 15 min. ble det påvist en variasjonsfrekvens for momentmålingen som nærmet seg 3 Hertz. Smøremiddelhastig-heten ble deretter automatisk øket til 11 1 pr. time og støpe-hastigheten redusert med 0,05 m pr. min. Etter noen sekunder var variasjonsfrekvensen normal igjen og det filtrerte signal 0. Etter en driftstid på 5 min. under disse betingelser ble hastigheten progressivt øket igjen opp til 1,4 m pr. min. og støpingen fortsatte ved denne hastighet uten at det inntrådte nye mikroadhesjoner, selv etter en støpetid på flere timer. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen benyttes for kontinuerlig støping av metall mellom sylindre i alle de tilfeller der det er ønskelig å forhindre at båndet adherer til sylindrene og det er ønskelig å holde maskinen gående under betingelser som gir maksimal produktivitet.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for kontroll og regulering av driftsbetingelsene for en kontinuerlig båndstøpemaskin for å unngå adhesjon og å oppnå maksimal produktivitet, der momentet som utøves på den ene eller andre av sylindrene ved føring av båndet benyttes som parameter, karakterisert ved at frekvensen av variasjoner i momentmålingene permanent sammenlignes med en referansefrekvens; når variasjonsfrekvensen er større enn referansefrekvensen reduseres støpehastig-heten for maskinen og/eller økes smøremiddelhastigheten inntil variasjonsfrekvensen igjen er lavere enn referansefrekvensen og forblir i denne stilling i en gitt tid, hvoretter støpehastigheten økes så lenge varia-sjonsf rekvensen holder seg under referansefrekvensen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hastigheten reduseres og/eller smøremiddel-hastigheten økes kun når variasjonsfrekvensen er større enn referansefrekvensen i 5 sek.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 , karakterisert ved at støpehastigheten økes når variasjonsfrekvensen har ligget under referansefrekvensen i minst 1 min.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man benytter en referansefrekvens som er i størrelsesorden 1 Hertz.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at støpehastigheten reduseres i suksessive trinn.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at støpehastigheten i hvert trinn reduseres med en mengde under 15% av verdien for hastigheten umiddelbart før.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert et trinn for reduksjon av hastigheten varer mindre enn 5 min.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hastigheten økes i suksessive trinn.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at støpehastigheten økes i hvert trinn med en mengde under 10% av verdien umiddelbart før økningen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert trinn for økning av hastigheten varer mindre enn 5 min.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den gjennomsnittlige strømningshastighet for smøremiddel økes med fra 5 til 15% av sin opprinnelige verdi.