RO115335B1

RO115335B1 - Metoda si instalatie pentru determinarea spatiului intre doua role

Info

Publication number: RO115335B1
Application number: RO95-01875A
Authority: RO
Inventors: Jacques Barbe; Luc Vendeville; Elias Sarkis; Jean-Marie Pelletier; Francois Mazodier; Pierre Delassus; Yves Grandgenevere
Original assignee: Usinor Sacilor
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1995-10-27
Publication date: 2000-01-28
Also published as: PL311154A1; PL179092B1; FR2726210B1; SK282541B6; FI955098A7; AU685677B2; FI107889B; DE69515251D1; UA35617C2; RU2139772C1; TW305785B; CZ289802B6; SK133795A3; KR100394475B1; FR2726210A1; DE69515251T2; EP0709152B1; US5671625A; GR3033480T3; ES2144589T3

Description

Invenția se referă la o metodă și o instalație pentru determinarea spațiului între două role destinată fabricării de produse metalice având, în general, o formă plată și fiind subțiri cum sunt benzile din oțel sau din alte metale prin formarea produsului respectiv, pe măsură ce trece prin două role având axe paralele ce execută o forță de compresiune asupra acestuia.

Metoda și instalația, conform invenției, se aplică îndeosebi în turnarea continuă a metalelor și aliajelor, folosind role-gemene, în cursul căreia se schimbă o mare cantitate de căldură, între metalul turnat și niște role răcite puternic, constituind doi pereți ai formei ce primește metal topit; invenția este, de asemenea, aplicabilă și în alte procese de formare cum ar fi, laminarea.

Una dintre problemele majore în obținerea unui produs de calitate este aceea a cunoașterii permanente a distanței dintre role pentru a putea acționa asupra grosimii și formei, permițând realizarea unui produs cu calități geometrice bune constând într-o secțiune transversală cu o formă și o dimensiune dorite și constante pe toată lungimea produsului.

Expresia “distanța dintre role” desemnează în acest context nu numai distanța medie ce separă rolele la gâtuirea dintre ele (cea mai îngustă trecere măsurată în planul comun al axelor celor două role) ci și forma trecerii la gâtuirea respectivă, care, în general, nu este perfect dreptunghiulară, fie chiar intenționat, în scopul obținerii unui produs având o ușoară curbură transversală, fie ca rezultat al deformărilor din instalație și din role.

Deformările menționate sunt rezultatul forțelor exercitate de către produs, care pot determina:

- separarea rolelor datorită elasticității din reazemul de sprijin sau prin retragerea organului de ajustare pozițională a lagărelor lor (aceste variații în separare nefiind identice pe ambele părți ale rolelor se produce o asimetrie a distanței dintre role în raport cu planul median perpendicular pe axele rolelor);

-îndoirea arborilor rolelor;

- chiar o îndoire inerentă a peretelui rolelor.

Deformările menționate mai sus pot să rezulte și din schimbul de căldură ce determină un efect termic general de curbură a rolelor pe măsură ce se încălzesc precum și deformării ciclice locale în timpul rotirii, datorate contactării și separării succesive a fiecărei zone a rolei de produsul format, în special, în cazul turnării între role, produsul solidificându-se la contactul cu rolele.

în scopul cunoașterii formelor și dimensiunilor distanței dintre role, cât mai corect posibil a fost necesară măsurarea separației la gâtuitura dintre role, nu numai într-un punct de pe lățimea rolei ci pe întreaga lățime sau, cel puțin, în mai multe puncte de-a lungul generatoarei, care formează gâtuirea.

întrucât aceste măsurători nu sunt posibile în timpul operației de turnare este cunoscută deja folosirea unor aparate de măsură a grosimii și profilului care permit determinarea acestor parametri după formarea produsului. în afară de problemele costurilor acestor aparate, ele se pot plasa numai la distanță de gâtuirea dintre role, iar măsurătorile efectuate redau valoarea distanței după un interval de timp relativ lung. Existând abateri de la valoarea respectivă, corecția poate fi făcută tardiv, fapt ce conduce la neregularități de-a lungul profilului longitudinal al produsului fabricat.

Obiectul invenției este de a rezolva problemele de mai sus, iar scopul ei de a permite determinarea rapidă și continuă a distanței dntre role în timpul formării produsului pentru a putea acționa în mod teoretic instantaneu asupra elementelor instalației pentru ajustarea poziției rolelor sau asupra unor elemente pentru urmărirea altor

RO 115335 Bl parametri ai operației de formare. în vederea menținerii unei distanțe constante având 50 forma și dimensiunile cerute ca, de exemplu, asupra organelor de control al curburii rolei.

Având obiectivele de mai sus, subiectul invenției este o metodă pentru determinarea continuă a distanței la gâtuirea dintre cele două role având axe practic paralele, aparținând unei instalații pentru formarea, la cald, a unui produs metalic subțire prin 55 trecerea produsului între rolele respective, metodă caracterizată prin aceea că se măsoară valoarea distanței la centru, situată într-un plan median transversal al instalației, într-o fază inițială fără produs, la rece și în timpul formării produsului, iar pentru fiecare rolă se măsoară:

- variațiile față de starea inițială ale pozițiilor a cel puțin trei puncte de pe supra- 60 fața rolei de-a lungul unei generatoare amplasate, la 180° față de gâtuirea formată între role, adică diametral opuse acesteia din urmă, puncte ce se află în planul median menționat și în două plane secundare paralele cu acestea, amplasate de fiecare parte a planului median;

- variațiile față de starea inițială [la rece) ale poziției unui punct aflat pe o gene- 65 ratoare amplasată, la 90° față de gâtuire cel puțin în planul median sus-amintit;

- variațiile în lungimea razei rolei în planele mai sus amintite între gâtuire și una din pozițiile situate, la 90 sau 180°, folosind un model de calculator sau curbe experimentale;

- după care, folosind măsurătorile variațiilor pozițiilor punctelor din planul 70 median aflate, la 90 și 180° față de gâtuire și ale variației razei din planul median, pe de o parte, între gâtuire și locația aflată, la 90° și, pe de altă parte, între gâtuire și locația aflată, la 180° se calculează valoarea elasticității rolei la centru și valoarea variației lungimii razei în zona formării gâtuirii, față de starea inițială și folosind valoarea spațiului dintre role la rece în centrul acestuia, valoarea elasticității rolei la centru 75 și valoarea variației lungimii razei, rezultă valoarea instantanee a spațiului dintre role la centru precum și profilul golului definit între role.

Ca urmare, în virtutea metodei, conform invenției, este posibilă cunoașterea cu acuratețe, rapidă și continuă în timpul fabricării produsului a dimensiunilor și formelor practic precise ale spațiului dintre role și, în consecință, asigurarea că aceste 80 dimensiuni și forme în cadrul toleranțelor cerute sau, dacă se produc abateri, corectarea practic instantanee cu ajutorul unor diverse organe de acționare ce echipează, în mod convențional, instalația respectivă. Este, în acest fel, posibilă obținerea unui produs de calitate cu secțiune transversală constantă pe întreaga lungime a acestuia.

De preferință, se măsoară, de asemenea, și variațiile poziției punctelor de pe 85 suprafața ce se află în planele secundare sus-menționate și, la 90° față de gâtuirea dintre role. După aceea, folosind măsurătorile variației poziției punctelor situate, respectiv, în planele secundare și în locațiile menționate aflate, la 90 și 180°, se poate determina, în mod precis, asimetria spațiului dintre role, mai precis a golului dintre marginile acestora. 90

Tot în mod preferabil, conform invenției, se determină profilul termic al unei generatoare aflate la distanță de gâtuirea și într-o zonă unde se măsoară variațiile poziției a cel puțin trei puncte ale generatoarei folosind o funcție a parametrilor definind deformația termică la un punct de pe generatoarea determinată de poziția axială a punctului respectiv și măsurătorile variației pozițiilor celor trei puncte. De 95 asemenea, profilul termic al generatoarei de la gâtuitură se determină folosind profilul termic la generatoarei aflate la distanță de gâtuitură și determinările variației lungimii razei rolelor din planele sus-menționate între gâtuitură și locația generatoarei îndepărtată de gâtuitură.

RO 115335 Bl

Invenția se referă, de asemenea, la o instalație pentru formarea unor produse subțiri din metal, cum ar fi, benzi, incluzând două role având axe paralele definind între ele o gâtuitură amplasată într-un plan comun cu axele lor, niște elemente de sprijin prevăzute cu lagăre în care se rotesc capetele axiale ale arborilor rolelor și un cadru de sprijin pe care elementele de sprijin a cel puțin uneia dintre role sunt ghidate și se pot deplasa în tranzlație într-o direcție în care rolele se apropie sau se îndepărtează.

Conform invenției, instalația se caracterizează prin aceea că, include pentru fiecare rolă elemente pentru măsurarea poziției generatoarei diametral opuse gâtuiturii în trei puncte aflate, respectiv, într-un plan median perpendicular pe axe și în două plane secundare paralele cu planul median și amplasate lângă marginile rolei și niște mijloace pentru măsurarea poziției în planul median menționat a unei generatoare, la 90° față de gâtuitură.

De preferință, pentru a putea măsura precis asimetria dintre role, instalația include, de asemenea, elemente pentru măsurarea poziției în planele secundare menționate a generatoarei amplasate, la 90° față de gâtuitură.

Conform unei variante, elemente de măsură menționate sunt niște senzori de poziție atașați la elementele de sprijin al rolelor, instalația curpinzând în plus, niște elemente de măsurare a variațiilor distanței dintre lagărele respective.

Conform unei alte variante care face posibilă dispensarea de elemente de măsură a distanței dintre lagăre, elementele de măsură a poziției generatoarei opusă diametral zonei de gâtuire sunt niște senzori atașați de cadrul menționat.

Instalația, conform invenției, include, de asemenea, niște elemente de calcul conectate la elementele menționate de măsură, destinate:

- calculării variației pozițiilor măsurate ale generatoarelor sus-amintite;

- determinării cu ajutorul unui model de calculator având în vedere parametrii de turnare și/sau folosind date experimentale, a variațiilor de lungime a razei rolei în planele sus-amintite între zona de gâtuire și una din locațiile aflate, la 90 și la 180°;

- calculării, folosind variațiile de poziție sus-amintite și variațiile în lungime a razei, a valorii elasticității la centru a rolei și valorii variației în lungimea razei în zona dintre role comparativ cu starea inițială;

- deducerii valorii instantanee a golului dintre role la centru, precum și a profilului acestuia, folosind valoarea golului respectiv la rece și valoarea la centru a elasticității rolei și valoarea variației în lungimea razei.

Metoda pentru determinarea spațiului dintre role care au axele substanțial paralele aparținând unei instalații pentru formarea la cald a unui produs metalic subțire prin trecerea produsului printre role rezolvă problema de mai sus, prin aceea că, valoarea spațiului dintre role la centru, adică într-un plan median al instalației, măsurată într-o stare inițială fără produs, la rece și apoi, în timpul formării produsului, iar pentru fiecare rolă se mai măsoară: variațiile față de starea inițială menționată, ale poziției cel puțin a trei puncte de pe suprafața rolei de-a lungul unei generatoare aflate, la 180° față de gâtuire, adică diametral opus acesteia, puncte ce se află, respectiv, cel puțin în planul median și în niște plane secundare paralele cu planul median și amplasate de fiecare parte a acestuia; variația față de starea inițială menționată în poziția unui punct plasat pe o generatoare situată, la 90° față de gâtuire; variația lungimii razei rolei în planele de mai sus, între gâtuire și una dintre locațiile plasate, la 90 și 180° folosind un model de calculator sau niște curbe experimentale, după care, folosind măsurătorile menționate ale variațiilor de poziție a punctelor din planul median, acestea aflându-se, la 90° față de gâtuire și ale variațiilor în lungimea razei din acest plan median, pe de o parte, între gâtuire și locația, aflată la 90° și, de pe

RO 115335 Bl

150 altă parte, între locațiile, de la 90 și 180°, se calculează valoarea elasticității rolei în centru și valoarea variației lungimii razei în zona gâtuirii în raport cu starea inițială și, folosind valoarea spațiului liber la centru, la rece, valoarea elasticității rolei la centru și valoarea variației lungimii razei, se calculează valoarea instantanee a spațiului liber la centru, precum și profilul spațiului respectiv; se măsoară, de asemenea, variațiile în poziția punctelor de pe suprafața care se află în planele secundare și, la 90° față de gâtuire; profilul termic al unei generatoare depărtate de gâtuire, aflată într-o locație unde se măsoară variațiile de poziție a cel puțin trei puncte ale generatoarei se determină folosind o funcție cu parametri, ce definește deformarea termică într-un punct de pe generatoare determinată de poziția axială a acestui punct, precum și măsurătorile de variație a poziției celor trei puncte menționate, iar profilul termic al generatoarei situate la gâtuire se determină, folosind profilul termic al generatoarei depărtate de gâtuire și determinările variațiilor, lungimii razei rolei în planele menționate, între gâtuire și locația generatoarei depărtată de gâtuire; asimetria a spațiului dintre role se determină folosind măsurătoarea variațiilor poziției punctelor amplasate, respectiv, în planele secundare menționate și în locațiile aflate, la 90 și 180°, menționate mai sus; se măsoară variațiile poziției punctelor aflate, la 180° față de un puncte de referință fix, din spațiu; se măsoară variațiile poziției punctelor aflate, la 180° față de niște elemente de sprijin ale rolelor incluzând niște lagăre, în care se rotesc capetele arborilor rolelor și variațiile distanței de separație între lagăre la fiecare din capetele respective.

Instalația pentru determinarea spațiului dintre două role, care au niște axe substanțial paralele, ce definesc între ele o gâtuire aflată în același plan al axelor lor, niște elemente de sprijin prevăzute cu niște lagăre, în care capetele axiale ale arborilor, rolelor se rotesc și un cadru pe care se ghidează și se pot deplasa transversal mijloacele de sprijin al uneia din role, într-o direcție în care rolele sunt apropiate sau depărtate, rezolvă problema de mai sus, prin aceea că, include pentru fiecare rolă niște elemente pentru măsurarea poziției generatoarei diametral opuse gâtuirii, în cel puțin, trei puncte amplasate, respectiv, într-un plan median perpendicular pe axe și în două plane secundare, paralele cu planul median și amplasate lângă marginile rolelor și niște mijloace pentru măsurarea poziției, în planul median menționat, a unei generatoare plasată, la 90° față de gâtuire, și opțional mai sunt prevăzute niște mijloace pentru măsurarea variațiilor de distanță între lagărele menționate; mai include niște elemente pentru măsurarea poziției, în planele secundare menționate, a generatoarei plasate, la 90° față de gâtuire; elementele de măsurare menționate sunt niște senzori atașați de mijloacele de sprijin ale rolelor și prin aceea că, mai include niște mijloace pentru măsurarea variațiilor de distanță dintre lagărele menționate; elementele pentru măsurarea poziției generatoarei diametral opuse gâtuirii sunt niște senzori atașați la cadru; elementele de măsură menționate cuprind senzori capacitivi sau inductivi, sau cu raze laser.

Alte caracteristici și avantaje ale metodei și instalației, conform invenției, vor rezulta și din cele ce urmează, care redau un exemplu de realizare a acesteia, în legătură și cu fig. 1...4, care reprezintă:

- fig. 1, reprezintare axonometrică, parțială, simplificată a unei instalații de turnare;

-fig.2, vedere laterală, parțială, cu secțiune axială a unei role;

-fig.3, vedere de sus, simplificată, a instalației, conform invenției, aparținând unei turnătorii;

- fig.4, vedere frontală a instalației, din fig.3, în secțiune după planul P_v

155

160

165

170

175

180

185

190

195

RO 115335 Bl

Instalația de turnare continuă, conform fig. 1, include de obicei, două role 10 și 11, având axe paralele situate într-un plan P orizontal, răcite la interior și rotite printr-un dispozitiv, nefigurat. Construcția unei role 10 sau 11 este ilustrată simplificat, în fig.2 și cuprinde un arbore 12, un corp 31, solidar cu arborele 12 și o carcasă exterioară 32, ce constituie suprafața de turnare. Carcasa 32 este montată pe corpul 31, într-un mod în sine cunoscut.

în mod convențional, pentru a obține o bandă având o ușoară curbă transversală (necesară pentru tratamentele de laminare la rece ulterioare), o suprafață exterioară 34 a carcasei 32 trebuie să fie ușor cavă. Din această cauză profilul longitudinal (de-a lungul axei rolei) al acestei suprafețe obținut prin strunjire este concav, în plus, concavitatea se determină la rece, astfel, încât să se mențină valoarea dorită în zone de prelucrare la cald, având în vedere că ea se reduce ca urmare a efectului termic de coroană, pe măsură ce carcasa se încălzește.

Fig.2 ilustrează într-o măsură exagerată formele suprafeței carcasei la rece prin linia punctată 35 și la cald prin reperul 34, iar o generatoare teoretică 36, reprezintă linia imaginară, rectilinie, față de care se definește concavitatea menționată.

Revenind la fig. 1, se poate observa că arborele 12 este rezemat în niște lagăre 13F, 13M, 14F și 14M, în care se poate roti.

Lagărele 13F și 14F ale rolei 10 sunt conectate prin niște elemente de sprijin, de exemplu, o piesă transversală 15F fixă, față de un cadru 16 al instalației. Lagărele 13M și 14M ale celeilalte role 11 sunt conectate, în același mod, printr-o piesă transversală 15M, care se ghidează pe cadrul 16, având posibilitatea de a se deplasa în scopul ajustării poziției lagărelor 13M și 14M, prin niște cilindri de presare 17, care asigură totodată forța de reacție, față de presiunea separatoare generată de produsul turnat.

în plus, instalația include elemente de măsurare a poziției suprafeței 34, a fiecărei role. Aceste elemente de măsură includ pentru fiecare rolă un set 20, de senzori 22 pentru măsurarea poziției suprafeței 34 pe o generatoare a acesteia, cuprinsă în planul orizontal P, diametral opusă gâtului dintre role și în mai multe puncte de-a lungul generatoarei respective. în fig. 1, sunt ilustrați trei senzori 22, unul amplasat într-un plan vertical median P₃ măsurând poziția unui punct situat practic în mijlocul generatoarei și celelalte două în niște plane secundare verticale P_n și P₅, lângă marginile suprafeței de turnare. Pentru creșterea acurateței măsurătorilor, se pot utiliza senzori suplimentari amplasați în poziții intermediare.

Setul 20 de senzori 22 este fix în raport cu cadrul 16. Acești senzori sunt de tipul celor cunoscuți în măsurătorile de triangulație, de exemplu, cu raze laser, sensibili la variații mici ale distanței, aflați departe de punctul a cărei poziție urmează a fi determinată. Senzorii 22 sunt, astfel aranjați, încât se orientează la suprafața rolei 11 printr-o fereastră 18, realizată în acest scop în piesa 15M, pentru sprijinirea rolei respective. în acest fel, măsurătorile făcute de acești senzori reprezintă valoarea directă a poziției punctelor avute în vedere pe suprafața rolei 11, în raport cu cadrul 16 și este independentă de poziția lagărelor 13M și 14M.

Elementele de măsură a poziției suprafeței 34 includ, de asemenea, un set 21 de senzori 23 aflați sub rola 11, într-un plan vertical, trecând în mod practic prin axa rolei respective, set ce este fixat în raport cu lagărele 13M și 14M, mișcându-se împreună cu acestea. Senzorii 23 sunt, de exemplu, capacitivi sau inductivi pentru

RO 115335 Bl măsurători precise. Setul 21 include trei senzori 23 aflați, respectiv, în aceleași plane verticale cu senzorii setului 20 permițând măsurători în trei puncte ale poziției generatoarei suprafeței 34 aflată, la 90°, față de gâtuitura dintre role, în aval de aceasta în raport cu sensul de rotație al rolei.

în mod asemănător, în apropierea celei de-a doua role 10 se montează două seturi de senzori 24 și 25. Totuși, având în vedere că lagărele 13F și 14F ale acestei role sunt fixe, în raport cu cadrul 16, trebuie observat că senzorii setului 24 pot fi, de asemenea, de tipul capacitiv sau inductiv.

Conform unei variante de realizare, ilustrată în fig.3 și 4, astfel de senzori capabili să facă măsurători numai de la o mică distanță pot fi utilizați în locul senzorilor 22, pentru a măsura poziția punctelor generatoarei opuse spațiului liber aflată pe rola 11. în acest caz, acești senzori sunt ficși în raport cu piesa 15M de sprijin a rolei, iar pentru a măsura poziția piesei respective în raport cu cadrul 16 sunt prevăzuți niște senzori suplimentari, de exemplu, senzorii 26, care măsoară și variațiile în spațiul de separație între lagărele celor două role.

Metoda de determinare continuă a spațiului dintre role în timpul turnării cu ajutorul măsurătorilor făcute folosind senzorii mai sus-menționați este descrisă în continuare, cu referire la fig.3 și 4.

înainte de descrierea respectivă, trebuie reamintit că spațiul real de la gâtul format între role, în timpul turnării, depinde de:

- concavitatea inițială a rolelor la rece;

- efectul curbării termice și al expansiunii radiale a carcaselor care tind să reducă această concavitate pe măsură ce carcasele se încălzesc, și de:

- elasticitatea din setul de elemente, care susțin carcasele și, în special, gradul de îndoire al arborilor rolelor, care tinde să crească distanța dintre role în zona gâtului.

Având în vedere că forțele de strângere sunt relativ scăzute și că diametrul carcasei este mare în comparație cu lățimea ei, trebuie concluzionat că această carcasă nu se îndoaie sau că cel puțin gradul ei de îndoire este neglijabil. Totuși, elasticitatea inerentă din carcasă trebuie luată în considerație în determinarea rostului dintre role, prin utilizarea unui număr mai mare de senzori în fiecare set.

Elasticitatea din cadrul 16 se poate, de asemenea, considera ca fiind neglijabilă. Totuși, prin utilizarea unui aranjament, cum este cel din fig.3 și 4, măsurătoarea devine complet independentă de această posibilă elasticitate, întrucât ceea ce se măsoară sunt variațiile din spațiul de separație între lagărele rolelor, iar elasticitatea cadrului nu mai are nici o influență asupra valorilor măsurate.

în plus, pentru a cunoaște corect formele și dimensiunile spațiului liber dintre role în timpul turnării este suficient a se afla:

- spațiul liber la centru, adică în planul media al instalației;

- asimetria spațiului respectiv;

- profilul de suprafață al carcaselor.

Cunoscând aceste elemente este posibil a se controla:

- grosimea produsului turnat prin comandarea unor mișcări egale ale celor doi cilindri de presare 17;

- asimetria transversală a produsului prin comandarea unor mișcări diferențiale ale acestor cilindri, și;

- profilul curburii prin controlul schimburilor de căldură între produs și carcasă, de exemplu, prin varierea răcirii carcaselor și a vitezei de rotație a rolelor.

245

250

255

260

265

270

275

280

285

290

RO 115335 Bl în explicația care urmează, pentru a determina, folosind măsurătorile făcute de diverși senzori, valoarea spațiului la centru, asimetria și forma profilului de suprafață al carcaselor, se folosește următoarea notație:

eo = valoarea rostului inițial la rece, între generatoarele teoretice 36 ale carcaselor;

e = valoarea rostului (spațiului) real;

b = valoarea deflecției la rece a generatoarei suprafeței 34, care rezultă din strunjirea suprafeței respective;

DX = valoarea elasticității dintr-o rolă;

ed și eg = valorile de variație a distanței dintre lagăre, pe fiecare parte a rolelor măsurate de senzorii 26;

□R = variația lungimii razei rolei, față de lungimea ei la rece;

δ = variația lungimii razei, în timpul rotație;

L = distanța dintre cele două lagăre, a unei role;

I = distanța axială a fiecăruia din planele verticale, ce conțin senzorii față de un lagăr;

λ = lățimea unei role;

C = valorile de variație în poziția fiecărui punct de pe carcasă măsurate de senzorii 22 și 23.

în plus:

- numerele 1, 2 și 3, asociate simbolurilor de mai sus, indică poziția unghiulară după cum urmează: 1 indică amplasarea la gâtuitură; 2, amplasarea, la 90°, față de gâtuitură (diametral opus);

în mod similar, numerele cu funcție de indice ilustrează amplasarea axială; 3, corespunde unei locații din planul median, iar 1 și 5 corespund, respectiv, unor locații în planele secundare lângă marginile carcaselor (trebuie observat că indicii 2 și 4 vor corespunde unor plane suplimentare intermediare);

- litera F indică faptul că valoarea se referă la rola fixă 10, iar litera M la rola mobilă 11.

Astfel, spre exemplu:

C2₃M reprezintă valoarea măsurată de senzorul 23, a poziției punctului de pe suprafața 34, a carcasei rolei mobile 11, punct care se află, la 90° față de gâtuitură, în planul median;

δ23] reprezintă variația lungimii razei în planul secundar P₄ amplasate lângă marginea carcasei, între locația, de 90° și locația, de 180°, față de gâtuitură.

în final, este convenabil să se acorde simbolul “F/M” sumei valorilor care corespund aceleiași măsurători sau variații pentru fiecare rolă (astfel, spre exemplu: C2₃ F/M = C2₃M) și semnul + tuturor valorilor ce corespund unei creșteri a rostului dintre role și - acelor valori care corespund unei descreșteri a rostului respectiv.

Trebuie notat că valorile lui C, privind poziția, de 90° (poziția 2) utilizate în formulele următoare sunt întârziate cu un timp echivalent cu un sfert dintr-o rotație a unei role, astfel, încât variațiile de poziție avute în vedere, în același calcul se referă la aceeași generatoare, deși măsurătorile acestor variații sunt făcute în diverse poziții unghiulare, astfel, încât, îndeosebi, să fie lipsite de orice neregularitate în rotunjimea rolelor.

Având în vedere convențiile de notație menționate se pot scrie următoarele ecuații:

RO 115335 Bl

340

a) Pentru determinarea spațiului la centru e₃:

- Elasticitatea din arborele unei role la centru (în planul median):

DX₃ = C3₃ - [C2₃ - δ23₃)

- Variația razei la gâtuitură:

OR = C2 + 612.

j 3 3 și, de aici, spațiul real la centru:

e₃ = spațiul inițial eo₃ + concavitatea rolelor la rece:

+ b. F + b-M

J J + elasticitatea arborelui (DXg):

+ C3₃F - [C2,F - 623₃F) + C3₃M - (C2₃M - b23₃M]

- DR₃ la gâtuitură:

- [C2₃F + δ12₃/=] - [C2₃M + δ12₃Μ) și, ca urmare:

e₃ = eo₃ + b₃F/M + C3₃F/M - 2C2₃F/M + b23₃ F/M - b12₃F/M

Valoarea δ23₃ - 612₃este mică și poate fi determinată de către un model de calculator luând în calcul parametrii de turnare, în special, fluxul și viteza schimbului de căldură pentru o carcasă dată sau niște valori experimentale. Trebuie, de asemenea, notat că această valoare, conform modelului de calculator, este teoretic invariabilă în raport cu intensitatea răcirii carcasei.

b) Asimetria spațiului dintre role :

Senzorii de capăt amplasați lângă margini și, la 180° permit creșterea asimetriei:

e, = eo, - b_}F/M + C3.F/M - 2.C2_}F/M + 023, F/M - 612,F/M e₅ = eo₅ - b₅F/M + C3.F/M - 2C2₅F/M + b23_șF/M - b12₅F/M iar, prin definiție, stabilind că b_n este egal cu b₅ (simetria profilului cav inițial) atunci:

e, - e₅ = eo, - eo₅ + C3, F/M - C3₅ F/M - 2[C2_} F/M - C2₅ F/M] + + (δ 23, F/M - 623, F/M] - (δ12, F/M - δ12₅ F/M]

A B

Se poate presupune că expresiile:

A = (623, F/M - b23_sFM] și

B = (612, F/M - b12₅FM] sunt, în esență, zero din moment ce condițiile sunt, în principiu, identice pe fiecare parte a rolelor, iar acestea sunt diferențe de mărimi substanțiale egale.

în plus, eo_n și eo₅ au următoarele valori:

345

350

355

360

365

370

375

380

385 eo, = ed - [ed - eg], l_}/L

RO 115335 Bl eo₅ = ed - [ed - eg].l₅/L și, de aici:

(eo, - eo₅) = [(ed - eg]/L] (ζ - /, ] și, de aici, valoarea asimetriei:

e, -e₅ =[[ed-eg)/L] [l₅-l_i)₊C3_iF/M-C3₅F/M-2-[C2_lF/M-C2₅F/M).

c) Profilul

Se poate demonstra că profilul inerent de curbură termică a suprafeței 34 a fiecărei role, care se adaugă profilului la rece este de forma:

Y = K [Dq] [2.e ^{p<l 21} - e^'’ - e P '¹] β fiind o constantă este necesar să se calculeze K, care este o funcție de gradientul de temperatură, prin peretele carcasei.

Pentru luarea în considerație a unui posibil defect de simetrie, în raport cu planul median este necesar a se cunoaște, cel puțin un punct de pe curba fiecărei părți și de aceea este necesar a se avea cel puțin trei senzori. Prin luarea mediei valorilor măsurate de senzori în apropierea marginilor, va fi posibil să se determine profilul rolei în raport cu axa sa.

în cazul când există trei senzori, la 180°și numai un senzor, la 90° va fi necesar să se ia valoarea curburii, la 180°. Dacă sunt cel puțin 3 senzori, la 90°, va fi posibil să se ia valoarea curburii, la 90° care, fiind mai apropiată de gâtuitură, va avea un nivel mai apropiat de cea a acesteia și astfel, profilul gâtuiturii va fi determinat mai corect.

Pentru a cunoaște profilul gâtuiturii din profilul existent, la 90 și la 180° este necesară integrarea variațiilor de rază, între gât și poziția unde este citită curbura:

în consecință:

DR = C2 - 012 / / !

și, de aici, dacă această curbură se măsoară în locația, de la 90° față de gât:

Y, = C2_i - C2_} + δ12₃ - 612,:

Y₅ = C2₃ - C2₅ + δ12₃ - 612-.

Valorile din δ12₃, δ12_π și δ12₅, așa cum s-a menționat mai sus, pot fi determinate cu ajutorul unui model, fie ca o funcție de parametrii de turnare, fie ca o diferență de valoare a curburii, între 180 și 90° sau prin curbe sau valori experimentale.

Cunoscând Y₁ și Y₅ este posibil să se determine profilul fiecărei role în zona gâtului.

Așa cum pare a se fi înțeles, metoda și dispozitivul, potrivit invenției, permit a se determina corect și continuu, spațiul real dintre role, în timpul turnării prin definirea lui prin valoarea la centru, prin asimetria posibilă, față de planul median și forma generatoarei fiecărei role în zona gâtului dintre role.

Senzorul sau senzorii amplasați, la 90° față de zona gâtului (gâtuitură) servesc, în special, la determinarea influenței variațiilor de rază și de profil al rolelor ca urmare a efectului de curbură termică, întrucât, în această locație deformările datorate efectului mecanic al forțelor de separație a cilindrului sunt neglijabile. Este, de asemenea, posibil să se facă măsurătorile corespunzătoare deasupra rolelor, la 90°, în amonte

RO 115335 Bl

440 de zona gâtuirii. Totuși, din motive de lipsă de spațiu, este mai ușoară plasarea senzorilor sub role. în plus, având în vedere măsurătorile efectului de curbare termică, o astfel de poziție este favorabilă, întrucât variațiile de curbură sunt mai mici între gâtuitură și locația aflată, la 90°, în aval, decât între gâtuitură și locația aflată, la 90°, în amonte, deoarece între ultimele două locații încălzirea produsă de metalul topit ce intră în contact cu carcasa este mai abruptă decât răcirea care urmează separării benzii turnate de suprafața rolei.

Măsurătorile diverse indicate mai sus fac, de fapt, posibilă determinarea variațiilor spațiale în timpul funcționării, în comparație cu situația existentă la rece și fără exercitarea de forță asupra rolelor, variații ce sunt cauzate, atât de forțele exercitate în timpul turnării, cât și de deformațiile termice ale rolelor. Se presupune de aceea, că, profilul rolelor la rece este cunoscut. în practică, ecuația curbei profilului la rece folosită de dispozitivul de prelucrare a acestuia derivă din forma profilului generator dorit la cald pentru a obține un profil al spațiului liber dintre role compatibil cu profilul benzii formate (definit printr-o funcție matematică). Ecuația profilului la rece dă adâncime acestuia într-un punct, în funcție de poziția lui axială. în mod reciproc, cunoscând profilul golului dintre role la rece, prin măsurarea lui la centru și folosind ecuația menționată, precum și variațiile de poziție și formă ale fiecărei role, așa cum s-a menționat mai sus, este posibilă cunoașterea profilului golului dintre role la cald cu acuratețe suficientă.

în cele de mai sus s-a considerat că forma profilului unei generatoare a rolei este o curbă definită de o funcție matematică, măsurătorile făcute de senzorii amplasați în trei plane P,. P₃ și P₅ făcând posibilă definirea parametrilor acestei curbe și poziția ei în instalație. Este ușor de înțeles că dacă se pot folosi un număr mare de senzori amplasați în plane paralele cu P₃ în plus față de planele P, și P₅, cu alte cuvinte, distribuiți pe lățimea feței rolei (suprafața 34) va fi posibil să se cunoască direct prin măsurători poziția mai multor puncte de pe profil și, în consecință, se va cunoaște cu acuratețe profilul rolelor și, ca urmare, spațiul dintre ele, fără a fi absolut necesară cunoașterea formei profilul inițial.

Fără alte precizări este clar că invenția se aplică, nu numai în domeniul turnării continue, ci și, de asemenea, cum s-a specificat la început, la laminarea produselor plate din metal sau alte materiale.

Claims

1. Metodă pentru determinarea spațiului dintre două role care au axele substanțial paralele aparținând unei instalații pentru formarea la cald a unui produs metalic subțire prin trecerea produsului printre role, caracterizată prin aceea că valoarea spațiului dintre role la centrul (20), adică într-un plan median (P₃) al instalației măsurată într-o stare inițială fără produs, la rece și, apoi, în timpul formării produsului, iar pentru fiecare rolă se mai măsoară:

- variațiile (03^ C3₃ și C3₅) față de starea inițială menționată, ale poziției cel puțin a trei puncte de pe suprafața rolei de-a lungul unei generatoare aflate, la 180° față de gâtuire, adică diametral opus acesteia, puncte ce se află, respectiv, cel puțin în planul median (P₃) și în niște plane secundare (P_n și P₅) paralele cu planul median și amplasate de fiecare parte a acestuia,

- variația (C2₃) față de starea inițială, menționată în poziția unui punct plasat pe o generatoare situată, la 90° față de gâtuire,

- variația (δ12), lungimii (R) razei rolei în planele de mai sus, între gâtuire și una

445

450

455

460

465

470

475

480

485

RO 115335 Bl dintre locațiile plasate, la 90 și 180° folosind un model de calculator sau niște curbe experimentale, după care, folosind măsurătorile menționate ale variațiilor de poziție a punctelor din planul median, acestea aflându-se, la 90° față de gâtuire și ale variațiilor în lungimea razei din acest plan median, pe de o parte, între gâtuire și locația aflată, la 90° (δ12₃) și, pe de altă parte, între locațiile, de la 90 și 180° (δ13₃), se calculează valoarea (DX₃) a elasticității rolei în centru și valoarea (DR₃) a variației lungimii razei în zona gâtuirii, în raport cu starea inițială și, folosind valoarea spațiului liber la centru, la rece, valoarea elasticității rolei la centru și valoarea variației lungimii razei, se calculează valoarea instantanee (e₃), a spațiului liber la centru, precum și profilul spațiului respectiv.

2. Metodă pentru determinarea spațiului dintre două role, conform revendicării 1, caracterizată prin aceea că se măsoară, de asemenea, variațiile în poziția punctelor de pe suprafața care se află în planele secundare și la 90°, față de gâtuire.

3. Metodă pentru determinarea spațiului dintre două role, conform revendicărilor 1 și 2, caracterizată prin aceea că profilul termic al unei generatoare depărtate de gâtuire, aflată într-o locație (2), unde se măsoară variațiile [02_η, C2₃ și C2₅) de poziție a cel puțin trei puncte ale generatoarei se determină folosind o funcție cu parametri, ce definește deformarea termică (γ), într-un punct de pe generatoare determinată de poziția axială (1) a acestui punct, precum și măsurătorile de variație a poziției celor trei puncte menționate, iar profilul termic al generatoarei situate la gâtuire se determină folosind profilul termic al generatoarei depărtate de gâtuire și determinările variațiilor (612), lungimii razei rolei în planele menționate între gâtuire și locația generatoarei depărtată de gâtuire.

4. Metodă pentru determinarea spațiului dintre două role, conform revendicărilor 2 sau 3, caracterizată prin aceea că asimetria (e₁-e₅) a spațiului dintre role se determină folosind măsurătoarea variațiilor (C3_1f C3₅, C2₁ și C2₅) poziției punctelor amplasate, respectiv, în planele secundare menționate și în locațiile aflate, la 90 și 180°, menționate mai sus.

5. Metodă pentru determinarea spațiului dintre două role, conform revendicărilor 1 la 4, caracterizată prin aceea că se măsoară variațiile poziției punctelor aflate, la 180°, față de un puncte de referință, fix din spațiu.

6. Metodă pentru determinarea spațiului dintre două role, conform revendicărilor 1 la 4, caracterizată prin aceea că se măsoară variațiile (C3) poziției punctelor aflate la 180°, față de niște elemente de sprijin ale rolelor (15F și 15M) incluzând niște lagăre, în care se rotesc capetele arborilor rolelor și variațiile (e_d și e_g) distanței de separație între lagăre, la fiecare din capetele respective.

7. Instalație pentru determinarea spațiului dintre două role care au niște axe substanțial paralele, ce definesc între ele o gâtuire aflată în același plan (P) al axelor lor, niște elemente de sprijin (15F și 15M) prevăzute cu niște lagăre (13 și 14), în care capetele axiale ale arborilor (12), rolelor (10 și 11) se rotesc și un cadru (16), pe care se ghidează și se pot deplasa transversal mijloacele de sprijin al uneia din role, într-o direcție în care rolele sunt apropiate sau depărtate, caracterizată prin aceea că include, pentru fiecare rolă, niște elemente (22) pentru măsurarea poziției generatoarei diametral opuse gâtuirii, în cel puțin trei puncte amplasate, respectiv, într-un plan median (P₃) perpendicular pe axe și în două plane secundare (P₁ și P₅) paralele cu planul median și amplasate lângă marginile rolelor și niște mijloace (23), pentru măsurarea poziției, în planul median menționat, a unei generatoare plasată, la 90° față de gâtuire, și opțional mai sunt prevăzute niște mijloace (26) pentru măsurarea variațiilor de distanță între lagărele menționate.

RO 115335 Bl

535

8. Instalație pentru determinarea spațiului dintre două role, conform revendicării 7, caracterizată prin aceea că mai include niște elemente [23] pentru măsurarea poziției, în planele secundare menționate, a generatoarei plasate, la 90° față de gâtuire.

9. Instalație pentru determinarea spațiului dintre două role, conform revendicărilor 7 sau 8, caracterizată prin aceea că elementele de măsurare menționate sunt niște senzori [22] atașați de mijloacele de sprijin ale rolelor și prin acea că, mai include niște mijloace (26] pentru măsurarea variațiilor de distanță dintre lagărele menționate.

10. Instalație pentru determinarea spațiului dintre două role, conform revendicării 7, caracterizată prin aceea că elementele (22) pentru măsurarea poziției generatoarei diametral opuse gâtuirii sunt niște senzori atașați la cadru.

11. Instalație pentru determinarea spațiului dintre două role, conform revendicării 7, caracterizată prin aceea că elementele de măsură menționate cuprind senzori capacitivi sau inductivi, sau cu raze laser.