NO743535L

NO743535L -

Info

Publication number: NO743535L
Application number: NO743535A
Authority: NO
Inventors: E Runte
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1973-10-02
Filing date: 1974-09-30
Publication date: 1975-04-28
Also published as: IT1022441B; CH564780A5; FI285574A; BE820591A; DE2357225A1; DK514574A

Description

Anordning til kontaktfri overvåkning av et glodende legemes bevegelse Device for non-contact monitoring of the movement of a glowing body

Oppfinnelsen vedrorer en anordning til kontaktfri overvåkning av den aksiale translasjonsbevegelsen av et metallisk legeme, som utsender elektromagnetisk varmestråling, i det vesentlige er stangformet langstrakt og for kompensasjon av strålingsbetinget varmetap forloper gjennom tilnærmet koaksialt med legemets akse anordnede varme-induksjonsspoler, hvilket legeme på sin overflate er forsynt med et oksydasjonssjikt som på. grunn av oppvarmingen er sterkt og uregelmessig foranderlig fra punkt til punkt med hensyn til tykkelse og struktur og har betydelig innvirkning på strålingsfaktoren. The invention relates to a device for non-contact monitoring of the axial translational movement of a metallic body, which emits electromagnetic heat radiation, is essentially rod-shaped elongated and for compensation of radiation-related heat loss passes through heat induction coils arranged approximately coaxially with the axis of the body, which body on its surface is provided with an oxidation layer as on due to the heating is strongly and irregularly variable from point to point with regard to thickness and structure and has a significant impact on the radiation factor.

Ved induktiv mellomvarming av valsegods i form av valseemner kompenseres varmetapet som folge av stråling ved oppvarming i induksjonsspoler. Det er derved meget viktig at man foruten å overvåke at det foreligger et valseemne i spolene også overvå-ker valseemnets fremmatningsbevegelse. Hvis et valseemne stopper opp i induksjonsspolene, f.eks. som folge av sluring ved inngangen til en påfolgende valsesone, kan emnet ved innkoblet effekt hurtig smelte, hvilket igjen medforer meget ubehagelige skader. Derfor må effekten i et slikt tilfelle oyeblikkelig kobles ut eller i det minste reduseres sterkt. With inductive intermediate heating of rolled goods in the form of rolled blanks, the heat loss as a result of radiation during heating in induction coils is compensated. It is therefore very important that, in addition to monitoring that there is a rolled blank in the coils, the feed movement of the rolled blank is also monitored. If a rolling blank stops in the induction coils, e.g. as a result of slurring at the entrance to a subsequent rolling zone, the workpiece can quickly melt when the power is switched on, which in turn leads to very unpleasant damage. Therefore, in such a case, the effect must be switched off immediately or at least greatly reduced.

Ved konvensjonelle overvåkningsmetoder av valseemne-fremmatnin-gen benyttes registreringsruller i forbindelse med takodynamoer. Det skulle være unodvendig å påpeke at slike losninger er konst-ruktivt omfattende og at forstyrrelser lett kan opptre som folge av varmen og vibrasjonene. In conventional methods of monitoring the rolling stock feed, registration rolls are used in connection with tacho dynamos. It should be unnecessary to point out that such solutions are constructively extensive and that disturbances can easily occur as a result of the heat and vibrations.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å unngå ulempene ved de kjente losninger og registrere den fremadrettede bevegelse av valseemner i induksjonsspolene kontaktfritt, uten bruk av mekaniske måleorganer. Ifolge oppfinnelsen oppnåes dette ved at det er.anordnet en i det vesentlige treghetsfri strålingsdetektor, som er ubevegelig anordnet i en bestemt gjennomsnittsav-stand fra det bevegede legemes overflate og som fortlopende omdanner den stråling som registreres ved bevegelsen - som varierer hurtig og sterkt i intensitet på grunn av den sterke spred-■ ning av oksydsjiktets tykkelse og beskaffenhet mellom nærliggende overflateelementer - til et elektrisk signal, at strålingsdetektoren via en forsterker er forbundet med inngangen til et hoypassfilter som filtrerer ut signalets likestromskomponent og hvis utgang er forbundet med en likeretter, og at likeretterutgangen, som avgir et likestroms-styresignal som bare avhenger av den bevegelsesbetingede vekselstromskomponenten av strålingsdetektor-utgangssinalet, er forbundet med styreinngangen til en bryterinnretning, slik at bryterinnretningen ved stans av det metalliske legeme og derav folgende bortfall av styresignalet ved likeretterutgangen bevirker en betydelig reduksjon av den strom som flyter gjennom varme-induksjonsspolene - en reduksjon som også inbefatter muligheten for fullstendig utkobling - med resulterende reduksjon hhv. utkobling av oppvarmingen av det nå ikke bevegede metalliske legeme. The invention is based on the task of avoiding the disadvantages of the known solutions and registering the forward movement of rolling blanks in the induction coils contact-free, without the use of mechanical measuring devices. According to the invention, this is achieved by arranging an essentially inertia-free radiation detector, which is immovably arranged at a certain average distance from the moving body's surface and which continuously converts the radiation that is registered during the movement - which varies rapidly and strongly in intensity due to the strong dispersion of the thickness and nature of the oxide layer between nearby surface elements - to an electrical signal, that the radiation detector is connected via an amplifier to the input of a high-pass filter which filters out the signal's direct current component and whose output is connected to a rectifier, and that the rectifier output, which emits a direct current control signal which only depends on the movement-dependent alternating current component of the radiation detector output signal, is connected to the control input of a switch device, so that the switch device when the metallic body stops and the consequent loss of the control signal at rectifier outputs n causes a significant reduction of the current flowing through the heat induction coils - a reduction which also includes the possibility of complete disconnection - with a resulting reduction or switching off the heating of the now unmoved metallic body.

Strålingsdetektoren er fortrinnsvis en fotocelle av emisjonstypen, men elektronmultiplikatorer, halvlederfotoelementer som fotodioder og fototransistorer og andre typer av halvleder- . fotomotstander kommer også på tale. The radiation detector is preferably a photocell of the emission type, but electron multipliers, semiconductor photoelements such as photodiodes and phototransistors and other types of semiconductors. photoresistors also come into question.

iin

Oppfinnelsen skal i det folgende beskrives nærmere under hen-visning til tegningen. Valseemnet K passerer gjennom de to induksjonsspolene Spl og Spil. Valseretningen WR er.antydet med en pil til hoyre på tegningen. Emnet som tidligere er blitt oppvarmet til en temperatur på ca. 1000-1100°C i ovnen, har under transporten til valsesonen tapt varme som folge av stråling, slik at temperaturen er falt til ca. 8-900°C for emnet trer inn i induksjonsspolen Spl. Ved induktiv innvirkning av spolene Spl og Spil, som mates av en ikke vist vekselstromkilde, og som in-duserer hvirvelstrommer i valseemnets metall, kompenseres den tapte varme, slik at emnet etter å ha passert gjennom induksjonsspolene igjen har den nodvendige temperatur for valsing på ca. 1000-1100°C. The invention will be described in more detail below with reference to the drawing. The rolled blank K passes through the two induction coils Spl and Spil. The rolling direction WR is indicated by an arrow to the right of the drawing. The item that has previously been heated to a temperature of approx. 1000-1100°C in the furnace, has lost heat during transport to the rolling zone as a result of radiation, so that the temperature has fallen to approx. 8-900°C for the workpiece enters the induction coil Spl. By inductive influence of the coils Spl and Spil, which are fed by an alternating current source not shown, and which induce eddy currents in the metal of the rolling blank, the lost heat is compensated, so that the blank, after passing through the induction coils, again has the necessary temperature for rolling of approx. . 1000-1100°C.

Nå er det i' alle praktiske tilfelle dannet mer eller mindre glode-skall på det varme emnets overflate. Dette uregelmessige glode-skall-sjikt, som oppviser store variasjoner med hensyn til tyk-keise og beskaffenhet allerede innenfor ringe overflateområder, vil ha avgjorende innflytelse på emneoverflatens strålingsemi-sjonsfaktor, slik at den optiske strålingsintensitet langs emnet varierer sterkt omkring en gjennomsnittsverdi. Now, in all practical cases, a more or less glode shell has formed on the surface of the hot object. This irregular glode-shell layer, which exhibits large variations with regard to thickness and condition already within small surface areas, will have a decisive influence on the radiation emission factor of the workpiece surface, so that the optical radiation intensity along the workpiece varies greatly around an average value.

Derfor vil strålingen fra det passerende valseemne, som mottaes på et fast punkt - f.eks. mellom de to spolene - i noen avstand fra emnets overflate, foruten en konstant komponent som svarer til strålingens gjennomsnittsverdi, også ha en strålingskomponent som varierer forholdsvis hurtig og uregelmessig som folge av bevegelsen. Dette fenomen utnyttes ifolge oppfinnelsen til overvåkning av emnets bevegelse. Therefore, the radiation from the passing rolling blank, which is received at a fixed point - e.g. between the two coils - at some distance from the object's surface, besides a constant component which corresponds to the average value of the radiation, also have a radiation component which varies relatively quickly and irregularly as a result of the movement. According to the invention, this phenomenon is used to monitor the subject's movement.

For dette formål avsoker en strålingsdetektor SD, som enten - som vist - er fast anordnet mellom induksjonsspolene eller foran disse, til stadighet det hete valseemnets overflate. Strålingsdetektoren (som, som nevnt, kan være en fotoelektrisk emisjons celle, men også en fotomotstand av valgfri type) vil praktisk talt tregnetsfritt omdanne den mottatte strålingsenergi til et elektrisk signal. Dette består likesom strålingen av en konstant signalverdi med overlagret vekselsignal. Signalet vil selvsagt opptre som spenning eller strdm i avhengighet av om det anvendte fotoelement er av emisjonstypen eller motstands-typen. For this purpose, a radiation detector SD, which is either - as shown - fixedly arranged between the induction coils or in front of them, constantly scans the surface of the hot roll blank. The radiation detector (which, as mentioned, can be a photoelectric emission cell, but also a photoresistor of any type) will practically convert the received radiation energy into an electrical signal without any resistance. Like the radiation, this consists of a constant signal value with an alternating signal superimposed. The signal will of course appear as voltage or current depending on whether the photocell used is of the emission type or the resistance type.

Vekselsignalet ved utgangen for SD forsterkes i forsterkeren V. Deretter filtreres likestromskomponenten bort i hoypassfilte-ret HP og den normalt gjenstående vekselstromskomponenten like-rettes. Fra likeretterens GR utgang vil det således ved normal fremadrettet bevegelse av valseemnet K utgå et likestromssignal. Dette signal tjener ifolge oppfinnelsen til registrering og overvåkning av den uavbrutte bevegelse av valseemnet, som passerer gjennom induksjonsspolene, samt til oyeblikkelig drastisk reduksjon hhv. fullstendig utkobling av induktoreffekten ved uonsket stillstand av et emne som nettopp utsettes for induktiv oppvarming. The alternating current signal at the output for SD is amplified in the amplifier V. The direct current component is then filtered out in the high-pass filter HP and the normally remaining alternating current component is rectified. From the GR output of the rectifier, a direct current signal will therefore be output during normal forward movement of the rolling blank K. According to the invention, this signal serves to register and monitor the uninterrupted movement of the rolling blank, which passes through the induction coils, as well as to immediately drastically reduce or complete switch-off of the inductor effect in the event of an undesired standstill of a subject that has just been subjected to inductive heating.

Ved en slik stillstand, som ved innkoblet effekt, som nevnt, kan medfore meget ubehagelige konsekvenser, forsvinner nevnte vekselkomponent ved utgangen av strålingsdetektoren SD, fordi strålingsdetektoren registrerer en kvasi-stasjonær stråling. Dermed uteblir også likestroms-signalet ved likeretterens GR utgang. In the event of such a standstill, which when the power is switched on, as mentioned, can lead to very unpleasant consequences, said alternating component disappears at the output of the radiation detector SD, because the radiation detector registers a quasi-stationary radiation. As a result, the direct current signal is also absent at the rectifier's GR output.

Etter nevnte likeretterutgang er det koblet til en ikke vist bryterinnretning St, som betjenes ved uteblivelse av styresignalet som avgis av GR og kobler ut induktoreffekten eller inn-stiller denne på en valgfri lav verdi (som så vidt kompenserer emnets utstrålte effekt). Hvis bryterinnretningen St trenger et ikke forsvinnende styresignal til utkobling, kan det anordnes et reverseringstrinn mellom utgangen for GR og bryterinnretningen. After said rectifier output, it is connected to a switch device St, not shown, which is operated in the absence of the control signal emitted by GR and switches off the inductor effect or sets it to an optional low value (which just about compensates for the object's radiated effect). If the switch device St needs a non-disappearing control signal for switching off, a reversal step can be arranged between the output for GR and the switch device.

Det er videre mulig å knytte en andre målekanal til samme strålingsdetektor SD (antydet med stiplet strek i tegningen), som vidtgående undertrykker vekselstromskomponenten (toppverdidan ner SB) og måler strålingens intensitetstopper, dvs. den ekte valseemnetemperaturen (indikasjonsinstrument TM). Dermed kan to uavhengige funksjoner gjennomfores med anordningen som fo-reslått ifolge oppfinnelsen. It is also possible to connect a second measuring channel to the same radiation detector SD (indicated by a dashed line in the drawing), which largely suppresses the alternating current component (peak value generator SB) and measures the intensity peaks of the radiation, i.e. the true roll blank temperature (indication instrument TM). Thus, two independent functions can be carried out with the device as proposed according to the invention.

Også fjernmåling hhv. overvåkning kan selvsagt lett gjennomfores. Styresignalet ved utgangen for GR kan sendes til et fjerntliggende sted, hvor også indikasjonsinstrumentet TM kan anordnes. Bortfall av styresignalet kan der utlose en alarm, som angir en uonsket valseemnetilstand; samtidig observasjon av indikasjonsinstrumentet TM og således emnets temperatur mu-liggjør kontroll med at utkoblingen hhv. den drastiske reduksjon av induktoreffekten virkelig har funnet sted. Deretter kan man ta forholdsregler^ for å rette på feilen og gjenoppta valseprosessen.; For noyaktig registrering av temperaturreduk-sjonen er det derved hensiktsmessig ikke å anordne fotocellen mellom to spoler (som vist i figuren), men å orientere cellen mot valseemnet gjennom en liten åpning i en spole. Also remote measurement or monitoring can of course be carried out easily. The control signal at the output for GR can be sent to a remote location, where the indicating instrument TM can also be arranged. Loss of the control signal can then trigger an alarm, which indicates an unwanted roll condition; simultaneous observation of the indication instrument TM and thus the subject's temperature makes it possible to check that the switch-off or the drastic reduction of the inductor effect has really taken place. Then one can take precautions^ to correct the error and resume the rolling process.; For accurate recording of the temperature reduction, it is therefore appropriate not to arrange the photocell between two coils (as shown in the figure), but to orient the cell towards the rolling blank through a small opening in a coil.

Claims

1. Device for non-contact monitoring of the axial translational movement of a metallic body, which emits electromagnetic heat radiation, is essentially rod-shaped elongated and for. compensation of radiation-related heat loss passes through heat induction coils arranged approximately coaxially with the axis of the body, which body is provided on its surface with an oxidation layer, which, due to the heating, is strongly and irregularly variable from point to point in terms of thickness and structure and has significant impact on the radiation factor, characterized by the fact that an essentially inertia-free radiation detector (SD) is arranged, which is immovably arranged at a certain average distance from the surface of the moving body (K) and which continuously converts the radiation that is registered during movement - which varies quickly and strongly in intensity due to the large variation in the thickness and nature of the oxide layer between nearby surface elements - to an electrical signal, that the output of the radiation detector (SD) via an amplifier (V) is connected to the input of a high-pass filter (HP) which filters out the signal's DC component and whose output is connected to a rectifier (GR), and that the rectifier output, which emits a direct current control signal which only depends on the motion-dependent alternating current component of the radiation detector output signal, is thus connected to the control input of a switching device (St), that the switching device (St ) when the metallic body (K) is stopped and hence the loss of the control signal at the rectifier output causes a significant reduction of the current flowing through the heat induction coils (Sp) - a reduction which also includes the possibility of complete disconnection - with a resulting reduction or switching off the heating of the now non-moving metallic body (K).

2. Device as stated in claim 1, characterized by the fact that for simultaneous measurement of the intensity peaks in the radiation and thus of the real temperature of the metallic body (K) at the output of the amplifier (V) an additional measuring channel is arranged with a peak value generator (SB) , to whose output an indicating instrument (TM) is connected.

3. Device as specified in claim 2, characterized in that the rectifier's (GR) output for remote measurement or -monitoring in addition to the switch device (St) is also connected to the release input for an alarm device in a remote location, where the indicating instrument (TM) is also arranged.

4. Device as stated in one of claims 1-3, characterized in that the radiation detector (SD) is a photoelectric emission cell.

5. Device as stated in one of claims 2 or 3, characterized in that the radiation detector (SD) is a light-permeable semiconductor resistance element.