NO171201B - Fremgangsmaate for aa overvaake og regulere smoeringen av arbeidsflaten til rotasjonsrullene ved en stoepemaskin for kontinuerlige stoeping av strimler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for overvåkning og regulering av smøringen til arbeidsfJLaten til ruller ved en maskin for støping av kontinuerlige strimler.

Fagmannen på området og spesielt innenfor ikke-ferrometaller kjenner til at det er mulig å sette metall i smeltet tilstand direkte i formen av en strimmel på et par millimeters tykkelse og flere meters bredde ved hjelp av maskin for støping av samme mellom ruller henholdsvis valser.

En maskin av denne typen er beskrevet i f.eks. fransk patent nr. 1 198 006. Den innbefatter generelt to horisontale valser hvis sidevegger eller arbeidsflater, som er avkjølte innenfra, roterer i motsatte retninger i et felles flate-forhold ved en avstand fra hverandre korresponderende med tykkelsen på strimmelen som skal bli støpt. De smeltede metaller blir innført mellom kontinuerlig smurte arbeidsflater hvor det størkner og blir valset ut ved avkjøling og kontakten dermed. Ved slike maskiner kan rotasjonsbevegelsen bli frembrakt enten ved å rotere en av valsene ved hjelp av en motor idet den andre valsen er holdt i bevegelse av strimmelen som går derigjennom eller ved hjelp av en mekanisk tannhjulsenhet eller ved hjelp av to motorer som separat driver hver av valsene.

Alle brukere av slike maskiner er opptatt med å kunne . fremstille produkter av høy kvalitet med den beste prisen. Ved foreliggende tilfelle innebærer dette blant annet at det skal være mulig å bevirke at maskinen roterer ved høyest mulig hastighet, dvs. ved høyeste hastighet som er forenlig med visse operasjonsgrenser under hvilke det fremstilte produktet lider av ikke-reparerbare defekter slik som at deler av støpematerialet brytes ut av støpen, f.eks. på grunn av ikke-adekvat avkjøling av strimmelen.

Med hensyn til å tilveiebringe høyest mulig hastighet, som nevnt ovenfor, er en av hovedhindringene som man møter ved å forsøke å tilveiebringe maksimal produktivitetsnivå "klebing", dvs. plutselig adhering av strimmeleji til en større eller mindre del av arbeidsflaten til i det minste en av valsene. Dette gjør det nødvendig enten å redusere hastigheten til maskinene eller til og med kanskje å stoppe dem og i ethvert tilfelle vil det medføre at en del av den støpte strimmelen blir kastet. Av denne grunn er det blitt gjort store anstrengelser av brukerne for å unngå dette forholdet.

I de fleste tilfeller av dette klebefenomenet er dette som følge av mangel på smøring av arbeidsflatene. Den første tanken ville således være å unngå slik klebing ved å bruke en relativt høy smøremiddeltilførselshastighet. Ved siden av å fordyre fremstillingen kan en slik strømningshastighet være for stor for visse rotasjonshastigheter av valsene og kan være skadelig for varmevekslingen mellom arbeidsflaten og metallet, som vil gi opphav til inadekvat avkjøling av strimmelen, som således krever en hastighetsreduksjon. For å unngå dette er det mulig å på forhånd eksperimentelt etablere et forhold gitt ved den optimale smørestrømningshastigheten og hastigheten på valsene. Dette forholdet kan imidlertid ikke ta med i betraktningen visse variasjoner i maskinens operasjon som følge av f.eks. metallets art som støpes eller kvaliteten på smøremiddelet eller det faktumet at ved høy hastighet blir smøremiddelstrømningshastigheten relativt kritisk og er lett å gå fra en for stor hastighet til en utilstrekkelig hastighet.

Av ovenfornevnte grunner er man kommet til at direkte overvåkning av strømningshastigheten ikke gjør det mulig å overvinne problemene involvert med klebefenomenet og at det følgelig var nødvendig å bruke en annen prosedyre, som har til formål å gjenkjenne tidlige varseltegn med hensyn til klebing for å kunne reagere med å endre smørestrømnings-hastigheten tilstrekkelig tidlig for å forhindre at feil oppstår.

Det er således blitt oppdaget at før dannelsen av et klebefenomen forekommer det først en mikroklebeeffekt som begrenses til et svært lite areal på respektive sider av en generatrise til en av valsene og som ikke er skadelig på strimmelens kvalitet, så umiddelbar oppløsning av klebingen fulgt av en ny mikroklebeeffekt osv. inntil generalisert klebing forekommer etter en rotasjonsbevegelse av valsen over minst en omdreining. Man har derfor forsøkt å detektere slike mikroklebefenomener og man har funnet at ved en normal drift vil torsjonsmomentverdien målt ved en av rullene normalt variere med en lang periode i størrelsesorden av ti sekunder mens det ved et mikroklebefenomen ville denne perioden falle til under et sekund. Dette er blitt beskrevet nærmere i US-patent nr. 4 501 315.

Selv om det i dette patentet ble tilveiebrakt en betydelig forbedring i produktiviteten har det imidlertid blitt funnet at på den ene siden ga tilpasningen til eksiterende maskiner opphav til relativt høye kostnader mens på den andre siden ga denne prosessen på maskiner med to motordrevne valser opphav til interferensforhold ved torsjonsmomentkreftene som er sannsynlige til å ville forfalske målingen av den involverte perioden. Denne metoden gjorde det dessuten ikke mulig å detektere nivået med for mye smøremiddelforbruk.

Av denne grunn er det blitt utviklet en prosess for overvåkning og regulering av smøremiddel til arbeidsflaten til valsene til en maskin for kontinuerlig støping av strimler slik at prosessen gjør det mulig å detektere både enhver for stor mengde med smøremiddel, enhver utilstrekkelighet som gir opphav til mikroklebing og en variasjon i arten av smøre-middelet og samtidig overvinne disse uregelmessighetene ved å modifisere smøremiddeltilstanden ved å justere enten strømningshastigheten og/eller rotasjonshastigheten til valsene.

Ovenfornevnte tilveiebringes ved hjelp av en fremgangsmåte hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1. Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av de øvrige uselvstendige kravene.

Det er blitt funnet at styrken på en stråle med koherent lys som er reflektert av flaten til en valse eller støpestrim-melen varierer på lignende måte som den til torsjonsmomentet, dvs. at målingen oscillerer med en frekvens som er variabel i avhengighet av om en mikroklebeeffekt er tilstede eller ikke og den kunne derfor tjene som en forvarsling om klebefenomenet. I tillegg er det blitt funnet at gjennomsnittsstyrken på den reflekterte strålen avtar når mengden av smøremiddel øker på flaten som blir undersøkt, hvorpå man således kan bruke målingen for å detektere overskudd av smøremiddel. Det er også blitt sett at styrken varierer i avhengighet av smøremiddelets art, slik at målingene også gjør det mulig å detektere enhver uregelmessighet i det anvendte smøre-middelet.

Om man bruker den gjennomsnittlige styrken eller frekvensen for strålen er det derfor tilstrekkelig å bestemme referanseintervallene eller områdene ved hvilke maskinen opereres korrekt, og så snart som målingene er gjort beveger seg bort fra de intervallene for å justere smøretilstanden, dvs. f.eks. øke smøreeffekten når frekvensmålingen viser en mikroklebeeffekt, eller redusere denne målingen indikerer en for stor smøremengde.

Faktum er at mikroklebeeffekten eller overskudd av smøremid-del kan forekomme på en av valsene, dvs. altså på den ene eller andre flaten av strimmelen, betyr at totalt er det nødvendig å bruke i det minste to stråler som reflekteres ved flatene som vender mot hverandre.

Projeksjonen av en stråle pr. flate er generelt sett tilstrekkelig da det er blitt funnet av klebefenomenet spesielt begynner i de fleste tilfellene langs samme generatrise til en valse. Prosessen vil allikevel være mer pålitelig ved flere lyskilder.

Lyset blir fortrinnsvis projisert mot midten av generatrisen eller bredden av strimmelen ved en posisjon som er så tett som mulig opp til stedet ved hvilket strimmelen går ut fra maskinen for å kunne detektere tilstedeværelsen av uregel-messigheter så tidlig som mulig.

Lyset er fortrinnsvis projisert i en retning perpendikulært på den angjeldende flaten for å tilveiebringe et godt følsomhetsnivå med hensyn til målingen av refleksjonen. Det er imidlertid nødvendig å ha en anordning for avbøyning av den reflekterte strålen slik som er halvtransparent plate f.eks.. for å detektere den reflekterte strålen utenfor emisjonsretningen.

En slik anordning er generelt dannet av en absorberer som oppdager lysdelen som ikke er sendt av platen mot flaten som undersøkes. Strålen med koherent lys blir sendt ut av en kilde slik at den fortrinnsvis i forbindelse med en konver-gent linse eller ikke danner på flaten som blir undersøkt et sted som er av en bredde mellom 40 og 60 mm og en tykkelse på mellom 1 og 5 mm.

Den reflekterte strålen detekteres av en fotoelektrisk celle som tilfører en strøm proporsjonal med lysstyrken, idet strømmen måles med hensyn til amplitude og frekvens etter filtrering ved hjelp av en elektronisk anordning eller annen egnet innretning. Denne strømmen blir så analysert av en mikroprosessor som styrer innstillingen av smøremiddel-inntaksventilene og motoren eller motoren for drift av valsene for å bevirke en høyere eller lavere hastighet av valsene.

Det skal bemerkes at operasjon av maskinene er underlagt transientvariasjoner som har en tilbakevirkning på styrkeverdien. Det unngås derfor uheldige reaksjoner på deler av mikroprosessoren, idet sistnevnte har en tidsforsinkelse og gir kommandoer for justering av strømningshastigheten eller hastigheten når stedet for de målte verdiene i forhold til området eller intervallene indikerer en uregelmessighet i en periode på fem påfølgende sekunder.

Med hensyn til intervallene er de fortrinnsvis blitt valgt på følgende måte: Med hensyn til styrke skal det bemerkes at når man tar 100 som basisverdi i forhold til lysstyrken reflektert av en valse som ikke har noe smøremiddel tilveiebringes en verdi mellom 40 og 80 for en riktig smurt valse, nærmere bestemt mellom . 50 og 70. Referanseintervallet er derfor dannet av verdier som er mellom disse grensene slik at den målte styrken er høyere enn 80. Dette betyr at der er inadekvat smøremiddel og smøremiddelstrømningshastigheten må derfor bli øket eller hastigheten til maskinen må bli redusert mens strømningshastigheten opprettholdes konstant eller disse to justeringene må bevirkes samtidig. Dersom den målte lysstyrken faller under 40 betyr dette derimot at der er for mye smøremiddel og justeringer må bli foretatt i motsatt retning av de ovenfor beskrevet.

Det skal bemerkes at den betraktede styrkeverdien er gjennomsnittsverdien målt i løpet av perioden med fem etter hverandre følgende sekunder som nettopp har gått.

Etter å ha modifisert operasjonstilstanden til maskinen fortsetter smøremiddeluregelmessigheten, i hvilket tilfelle en ny endring i hastighet og/eller endring i smøremiddel-hastighetsstrømmen bevirkes eller i motsetning forsvinner smøremiddeluregelmessighetene og ved slutten av en gitt stabilitetsperiode i en til fem minutter er det mulig å øke maskinens hastighet for således å forsøke å nå den maksimalt mulige hastigheten.

Det er således tilveiebrakt en overvåkningsmetode for smøremiddel som gjør det mulig å detektere enhver plutselig endring som følge av endring i en strømningshastighet eller en endring i selve smøremiddelet og for å reagere tilsvaren-de. Ved kritisk strømningshastighet ved en høy hastighet kan det imidlertid være funnet at prosedyren er inadekvat for å detektere mikroklebningsfenomen og det har vist seg da å være nødvendig å måle frekvensen til variasjonen i den reflekterte styrken til lyset. I dette tilfelle har det vist seg at lysstyrken varierer ved en frekvens som enten er svært liten og mindre enn 0,5 Hz eller større og høyere enn 5 Hz. Så snart som en mikroklebing forekommer er frekvensen mellom disse t.o verdiene, dvs. at referanseintervallene som tillater en høyere grad av fleksibilitet ved driften av maskinen kan bli redusert til verdien 0,8 - 1,3 Hz.

Så snart som den målte frekvensen forblir innenfor det intervallet i en periode på 5 sekunder virker således mikroprosessoren for å øke graden av smøremiddel, dvs. ved å øke smøremiddelstrømningshastigheten og/eller å redusere hastigheten. Som for lysstyrken ble justeringene gjentatt hvert femte sekund så lenge som operasjonen til maskinen er unormal. Så snart som riktig operasjon er blitt etablert på nytt er det tillatt ett til flere minutter å passere for å være sikker at maskinen opererer i en stabil tilstand og så kan maskinens hastighet økes igjen for å forsøke å nå den høyest mulige hastighet.

Reduksjonen eller økningen i hastigheten for maskinen kan bli bevirket progressivt eller i trinn av en gitt varighet.

Maskinens hastighet kan således reduseres i løpet av en tidsperiode som er mindre enn fem minutter i en størrelses-orden lavere enn 15% av hastighetsverdien ved det umiddelbart foregående øyeblikket. Likeledes kan den bli øket i løpet av en tidsperiode som er mindre enn 5 minutter__ved en størrelse mindre enn 10$ av dens verdi ved et umiddelbart foregående øyeblikk.

Med hensyn til smøremiddel kan smøremiddelhastigheten bli øket eller redusert med 5 til 15% av verdien til smøre-middelstrømningshastigheten,ved et tidligere øyeblikk.

Oppfinnelsen skal i det påfølgende beskrives nærmere med henvisning til medfølgende tegning som viser en maskin for støping mellom valser.

Figuren viser en matedyse 1 ved hjelp av hvilken flytende metall blir ført inn mellom to valser 2 og 2' hvis lager-tapper .3 og 4 er understøttet av lagerblokker 5 og 6 som er festet i forhold til en søyle 7. De to valsene får smurt sine flater ved hjelp av fordelingsenhet 8 og 8' som forsynes med smøremiddel ved hjelp av ventilene 9 og 9'. Etter avkjøling og valsing av metallet går det ut av maskinen i form av en strimmel 10 som blir spolet opp ved 11.

Rullene drives med en rotasjonsbevegelse i motsatt retning ved hjelp av en motor 12.

Ifølge oppfinnelsen blir en stråle med koherent lys eller en laserstråle 13 som blir sendt ut av en kilde 14 rettet mot valsen 2. Denne strålen reflekteres delvis av en følgende halvtransparent plate 18 mot en lysfelle 19, mens den andre delen blir sendt mot valsen og reflektert av denne. Den reflekterte strålen blir avbøyd ved 15 langs banen antydet med henvisningstallet 16 mot den fotoelektriske cellen 17. Den elektriske strømmen 20 frembrakt av cellen 17 sendes til mikroprosessoren 21 som ved 22 styrer motorens 12 hastighet bør variere spenningstilførselen såvel som smøremiddel-tilførselen til f ordelingsenhetene 8 og 8' ved å styre ventilene 9 og 9'.

For enkelhetens skyld viser tegningen ikke_en andre stråle som kunne bli rettet f.eks. mot flaten til valsen 2'. Strålen 13 kunne likeledes fortrinnsvis treffe valsen 2 på motsatt side av den som er vist.

Oppfinnelsen kan illustreres ved hjelp av følgende eksempel hvor det anvendes en aluminiumlegering med betegnelsen 1235 i samsvar med standarden til "Aluminium Association", dvs. som har følgende sammensetning i vekt-#: Si+Fe=0,65, Cu=0,05, Mn=0,05, Mg=0,05, Zn=0,10, V=0,05, Ti=0,06 og balansen Al ble støpt i form av en strimmel av tykkelse 8 mm i en maskin av typen "PECHINEY JUMBO 3C".

To laserstrålekilder med en enhetseffekt på 2mW sendte en stråle med bredde 50 mm og 3 mm tykkelse på utgangssiden til maskinen slik at hver stråle som er utsendt forplantes i et horisontalt plan som passerer gjennom aksen til hver av valsene og i en retning perpendikulært på aksen og avbryter samme ved sin midte. To halvtransparente plater fanger hver opp strålene reflektert av hver av valsene og dirigerer den mot en fotoelektrisk celle. Styrken på strømmen sendt ut av hver av cellene ble målt og filtrert elektrisk med hensyn til frekvensen, og signalene ble ført til en mikroprosessor av en slik konstruksjon at i avhengighet av de målte verdier for styrke og frekvens kan den styre både økningen eller reduksjonen av maskinhastigheten og/eller smøremiddel-hastigheten i samsvar med en forutbestemt hastighet og en forutbestemt programmering med hensyn til tid.

Til å begynne med ble maskinen operert ved en hastighet på 1,3 m/min. og smøremiddelhastigheten var 10 l/t. Den målte styrken var lik 50% av styrken reflektert av valsene før smøremiddel derpå og frekvensen var 0,3 Hz. Etter 3 minutter ble hastigheten øket med 0,05 m/min. og denne operasjonen ble gjentatt tre ganger. Ved den tredje økningen i hastighet ble det funnet etter ett minutt at frekvensen til strålen reflektert av den øvre valsen endret seg i to minutter fra 0,3 Hz til 1 Hz. Mikroprosessoren reduserie da hastigheten til maskinen med 0,05 m/min. og øket smøremiddelhastigheten til 11 l/t. Etter et par sekunder hadde frekvensen igjen falt til 0,3 Hz. Et antall variasjoner av denne art ble observert, på hvilke mikroprosessoren reagerte for å justere verdien i forhold til hastigheten til maskinen og smøremiddel-hastigheten, som gjorde det mulig å unngå klebing og for mye smøremiddel, noe som optimaliserte maskinens hastighet.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å overvåke og regulere smøremiddelet til arbeidsflaten for rotasjonsvalsene til en maskin for støping av en kontinuerlig strimmel, hvor maskinen opereres ved høyest mulig hastighet, mens det unngås for mye smøremiddel eller klebefenomener, karakterisert ved at i det minste en stråle med koherent lys rettes mot smøre-middelarbeidsflaten til hver av valsene eller på hver av de smurte flatene til strimmelen eller på den smurte flaten til en valse og den smurte flaten til strimmelen motsatt valsen, idet verdiene til den gjennomsnittlige styrke av frekvens og variasjonen av strålen reflektert av flatene måles, idet de målte verdiene sammenlignes med verdiene i referanseinter-valler . og at rotasjonshastigheten til valsene og/eller smøremiddelstrømningshastigheten justeres i avhengighet av verdien i forhold til intervallene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strålen rettes i en retning perpendikulært på flatene.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strålene danner på flaten et sted som er av en bredde mellom 40 og 60 mm og en høyde på mellom 1 og 5 mm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strålen rettes mot et punkt som er så tett som mulig mot utgangsplanet til maskinen.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det bevirkes en justering når de målte verdiene i forhold til referanseintervallet indikerer en uregelmessighet i fem etter hverandre følgende sekunder.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som styrkereferanseintervaller anvendes verdier som korresponderer mellom 40 og 80% av lysstyrken reflektert av en ikke-smurt flate.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at det anvendes som nevnte verdier verdier mellom 50 og 70%.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at strømningshastigheten reduseres og/eller rotasjonshastigheten økes når gjennomsnittverdien for lysstyrken er lavere enn referanseintervallet og motsatt når verdien er høyere.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som frekvensreferanseintervall anvendes et mellom 0,5 og 5 Hz. -

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at det som intervall anvendes ett som er mellom 0,8 og 1,3 Hz.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hastigheten reduseres og/eller strømnings-hastigheten økes når gjennomsnittsfrekvensverdien er innenfor referanseintervallet og motsatt når den er utenfor intervallet.