SE457135B - Vals med elektromagnetisk uppvaermning - Google Patents

Description

457 135 bildar i axelriktningen bredvid varandra anordnade sektioner, vilkas magnetiseringslikström i varje enskilt fall är inställbar, att varje sektion uppvisar ett jämnt antal i omkretsriktningen förskjutna elektromagneter med en i omkretsriktningen alterneran- de polaritet, att temperatur-mätvärdesgivaranordningen anger ett lokalt mätvärde på särskilda, axiellt förskjutna ställen, och att regleringskretskopplingen är anordnad att ändra magnetiseringslik- strömmen hos de enskilda sektionerna i varje enskilt fall på basis av de lokala mätvärdena och en på förhand given temperaturprofil gå den yttre ytan av valsmanteln, vars väggtjocklek är åtminstone dubbelt så stor som virvelströmmarnas inträngningsdjup.

Vid denna konstruktion överföres värmeeffekten genom induktion till valsmanteln. Eftersom över valslängden finns flera separat styr- bara sektioner, kan värmeeffekten och därmed temperaturen vid de till dessa sektioner hörande avsnitten av arbetsområdet bestämmas individuellt. Genom användningen av mätvärdesgivarna i samband med reglerkretskopplingen upprätthålles en önskad temperaturkurva pà valsmantelns utsida. Härigenom kan man inställa en över valslängden konstant yttemperatur. Vidare kan man exempelvis genom hänsynsta- gande till fuktigheten hos det banmaterial, som skall behandlas, erhålla en från denna konstant avvikande temperaturkurva.

Det är lämpligt om ytterligare vridfasta magneter är anordnade nä- ra kanterna av valsmanteln vid ändsidorna och/eller vid utsidan av valsmanteln. I stället för dessa kan även en rotor till en elektrisk drivmotor med vridfast yttre stator vara anordnad nära kanterna av valsmanteln. Härigenom alstras ytterligare värme vid ändarna av valsmanteln, varigenom den ökade värmeavleoningen vid valsändarna och den därmed förbundna avkylningen av ytan kan kom- penseras. ä.

Vid en föredragen utföringsform är minst en belastningsmätvärdes- givare anordnad, vilken fastställer ett mot den mekaniska ärvär- desbelastningen hos valsmanteln vid olika axiellt åtskilda stäl- len svarande mätvärde, och reglerkretskopplingen ändrar reglerings- storheterna ytterligare i beroende av dessa mätvärden. På detta sätt kan den av uppvärmningsmagneterna alstrade magnetkraften dess~ 457 135 utom utnyttjas för att verka mekaniskt på valsen, vare sig det är fråga om uppbärande av valsmanteln, åstadkomma en nedböjnings- utjämning eller alstra en önskad antryckningskraft. Isynnerhet kan man inställa den önskade kompensationskraften medelst en eller flera magneter, varigenom även en värmeeffekt överföres till vals- manteln, samt överföra den fortfarande erforderliga värmeeffekten genom ytterligare i omkretsriktningen åtskilda magneter, vars kraft- komposant är 0 till följd av en symmetrisk inrättning.

Särskilt lämpligt är det om väggtjockleken hos valsmanteln är minst 20 mm. På detta sätt har valsmanteln en förhållandevis stor massa med en likformig temperaturfördelning på utsidan även om strömtätheten hos virvelströmmen icke är så likformigt fördelad.

Detta gäller särskilt då magneter är anordnade i valsmantelns hål- IIJTU.

Vid en utföringsform är minst en mätvärdesgivare förskjutbar fram och åter parallellt med valsens axel. På detta sätt kan mät- värdena på olika axiellt åtskilda ställen fastställas med en enda mätvärdesgivare.

Vid en annan utföringsform är minst en fast anbragt mätvärdesgiva- re samhörande med varje sektion. Denna konstruktion är mindre mot- taglig för störningar. Annars outnyttjade fria utrymmen kan använ- das för mätvärdesgivarna. Exempelvis kan de fast anbragta mätvär- desgivarna var och en vara anordnad mellan tvâ axiellt intill var- andra belägna magneter.

Som temperaturmätvärdesgivare kan exempelvis användas en IR-strål- ningsmätare. Eftersom ytan hos de flesta valsarna är metallisk och högglänsande, är det lämpligt om IR-stràlningsmätaren är an- Ordnad izdet inre av valsmanteln och insidan av denna åtminstone i omrâdet för mätaren undergâtt en behandling för ökning av värme- stràlavgivningen exempelvis genom påföring av en mattlack- eller plastremsa.

En annan möjlighet består i att som temperaturmätvärdesgivare an- vända en mätare som fastställer valsens diameter. Valsdiametern är nämligen en enbart av temperaturen avhängig storhet. 457 135 En ytterligare möjlighet utgöres av att som temperaturmätvärdes- givare använda en mätare som fastställer temperaturavhängiga änd- ringar hos valsmaterialet genom virvelströmsprovning. Med sådana kända mätapparater kan de temperaturberoende ändringarna hos ma- terialegenskaper såsom ledningsförmâga och/eller permeabiliteten hos valsmanteln fastställas.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifoga- de ritningar, där fig. 1 är en lämgkektionsvy av en del av en vals enligt uppfinningen med elektromagnetisk uppvärmning, fig. 2 är en tvärsektion längs linjen II-II i fig. 1, fig. 3 visar schema- tiskt en andra utföringsform av valsen enligt uppfinningen och fig. 4 visar en andra utföringsform av en mätvärdesgivare.

Vid utföringsformen enligt fig. 1 och 2 visas en kalandervals 1 som samverkar med en motvals 30. valsen 1 innefattar en ihålig valsmantel 2, vilken över ett lager 3 är lagrad på en bärare 4, som är uppburen av ett stativ 5 på ett vridfast sätt, såsom är vi- sat med en skruv 6.

Flera sektioner S1, S2, S3, S4... är anordnade bredvid varandra i axelriktningen på bäraren 4, vilka sektioner var och en innefattar 8 elektromagneter A-H, som är förbundna med varandra medelst en i bäraren 4 utformad ring 7. Varje magnet innefattar en qfifle 8 och en polsko 9, vars polyta 10 ligger intill valsmantelns 2 insida 11. Anslutningsledningar 12 för spolen 8 sträcker sig ut från bä- raren 4 genom ett borrhål 13.

Utanför valsens 1 arbetsområde 14 är ett antal temperaturmätvärdes- givare M anordnade på avstånd från varandra i axiell riktning vid valsens utsida 15. Till varje sektion S1 - S4 hör en mätvärdesgi- vare Må - M4. Det handlar härvid om mätapparater som medelst en virvelströmprovning fastställer temperaturberoende ändringar hos valsmaterialet och därvid via ledningen 16 avger en signal som är avhänging temperaturen hos utsidan 15.

Vid änden 17 av valsmanteln 2 är en ytterligare magnetanordning 18 anordnad på den arbetsområdet 14 motsatta sidan av valsmanteln 457 135 2, vilken magnetanordning innefattar magneter I - L. Även här är varje polsko 19 omgiven av en spole 20. Dess polyta 21 är vänd mot utsidan 15 av valsmanteln. Dessa spolar 20 är försedda med anslutningsledningar 21.

En reglerkretskoppling 22 innefattar för varje sektion S1 - S4 en reglerkrets R1 - R4, till vilken via en första ingång 23 matas en temperatursignal från temperaturmätvärdesgivaren M1 och via en andra ingång 24 matas en mot temperaturbörvärdet vid detta ställe motsvarande signal. över en tredje ingång 25 kan en mot belast- ningen eller läget hos valsen svarande signal matas. Varje utgång 26 leder till en strömställare T1 - T4 för varje sektion S1 - S4.

Dessa strömställare innefattar var och en en grupp utgángsled- ningar 27, vilka är förbundna med anslutningsledningarna 12 till varje sektion S1 - S4. Strömställaren T1 är dessutom förbunden med magnetanordningens 18 anslutningsledningar 21. Det är ej nödvän- digt att samtliga spolar styrs var för sig. Exempelvis kan tvâ intilliggande spolar eller två mittemot varandra liggande spolar vara seriekopplade.

Om magnetspolarna matas med ström, kommer i den av stål bestaende valsmanteln 2 att alstras virvelströmmar i närheten av den inre ytan 11. Detta leder till en upphettning av valsmanteln. Denna värme avledes utåt och till det banmaterial, som skall behandlas.

Eftersom tjockleken d hos valsmanteln är mer än dubbelt så stor som virvelströmmarnas inträngningsdjup, sker mellan sektionerna en likformig temperaturövergång. Även om samtliga spolar i en sektion genomströmmas av samma magnetiseringsström och är likpoligt kopp- lade, uppkommer denna virvelströmbildning, medan en flödesändring sker på grund av spalterna mellan polytorna. Det är emellertid lämp- ligare att åstadkomma olika förhållanden på i omkretsriktningen ef- ter varandra anordnade polytor för att tillförsäkra en kraftigare flödesändring, vare sig detta sker genom olika magnetisering eller genom en alternerande polväxling. Inte i något fall medför det några svårigheter att på detta sätt överföra en tillräckligt stor värmeeffekt till valsmanteln.

Under driften matas ingången 24 hos varje reglerkrets R1 med en signal som motsvarar börvärdet hos temperaturen på utsidan 15, va- re sig detta är konstant eller varierbart i beroende av drifts- 457 155 betingelserna. Utsignalen hos temperaturmätvärdesgivaren M inma- tas genom ingången 23. Strömställaren T matar därefter spolarna 8 hos sin tillhörande sektion med magnetiseringsström på sådant sätt att den önskade börvärdestemperaturen inställes genom vir- velströmbildning. Den ytterligare upphettningen medelst magneter- na I - L vid kanten förhindrar ett temperaturfall vid änden av val- SED. ß Om ytterligare läges- eller belastningssignaler matas via ingån- gen 25, kan även en nedböjningsutjämning eller liknande erhållas.

I detta fall skulle exempelvis magneterna A och H styras så att de motverkar den nedbö/jningen alstrande kraften. Den därvid uppkom- mande virvelströmmen alstrar en del av värmeeffekten. I detta fall utnyttjas icke magneterna D och E. Magneterna B, C, F och G ge- nomströmmas av samma ström, vilken regleras så att den ytterligare erforderliga värmeeffekten alstras. De av dessa magneter utövade krafterna upphäver sig själva.

Vid utföringsformen enligt fig. 3 användes för samma delar som i fig. 1 motsvarande hänvisningsbeteckningar som i denna figur men med talet 100 adderat. En skillnad är först och främst att en ro- tor 117, 117' hos en drivmotor 118, 118' är anordnad vid ändarna av valsmanteln, varvid motorernas stator 119 är fast anordnad. Den- na motor kan exempelvis utgöras av en asynkronmotor med kortsluten rotor. Den härvid i rotorn upptagna värmeeffekten bidrar till att förhindra ett temperaturfall mot valsänden.

Vidare är vid denna utföringsform temperaturmätvärdesgivaren M' ut- formad som infrarödstrâlningsmätare, som är fast anbragta på bära- ren 104, nämligen mellan två sektioner S1 - S6. Vidare är en om- kretsremsa 128 av svart mattlack anbragt på insidan 111 av vals- manteln 102 framför varje mätvärdesgivare M' för att åstadkomma en optimål strâlningsavgivning. Den på detta sätt mätta temperatu- ren på insidan 111 står i ett fast förhållande till temperaturen på utsidan 115.

Vidare är på bäraren 104 anordnade belastningsmätvärdesgivare m, vilka avkänner avståndet till insidan 111 och avger en motsvarande signal till ingångarna 25 på reglerkretsarna R1 etc. 457 135 Vid utföringsformen enligt fig. 4 är en temperaturmätvärdesgiva- re M" samhörande med en på bäraren 204 lagrad vals 201, vilken givare är förskjutbar fram och åter i axiell riktning på en ske- na 229. Givaren kan inställas i olika lägen a, b och c för att där registrera temperaturmätvärdet. Dess utsignal matas till en reglerkretskoppling 222, vilken tillordnar den tillhörande sektio- nen den aktuella mätningen.

I stället för likström kan magnetspolarna 8 även matas med växel- ström eller trefasström.

Claims (12)

457 135 10 15 20 25 30 35 Patentkrav
1. l. Vals med elektromagnetisk uppvärmning, innefattande dels en ihålig cyiindrisk valsmantel av ferromagnetiskt material och elektromagneter som i valsmanteln induktivt alstrar strömmar och som är anordnade i axelriktningen bredvid var- andra och fästa vid en vridfast bärare innanför valsmanteln, varvid elektromagneternas polytor är vända mot den inre ytan av valsmanteln, dels en temperatur-mätvärdesgivaranordning, som anger ett mätvärde som motsvarar ärvärdestemperaturen på den yttre ytan av valsmanteln, och dels en regleringskrets- koppling, som på basis av mätvärdet och ett på förhand givet börvärde ändrar magnetiseringsströmmen i riktning mot börvär- det, vilken magnetiseringsström bestämmer ändringen av det magnetiska flödet 1 valsmanteln, k ä n n e t e c k n a d därav, att elektromagneterna bildar i axelriktningen bredvid varandra anordnade sektioner (S1 osv.). vilkas magnetise- ringslikström i varje enskilt fall är inställbar, att varje sektion uppvisar ett jämnt antal i omkretsriktningen för- skjutna elektromagneter (A-H) med en i omkretsriktningen al- ternerande polaritet, att temperatur-mätvärdesgivaranordning- en (H1 osv., M', M') anger ett lokalt mätvärde på särskil- da. axiellt förskjutna ställen, och att regleringskretskopp- lingen (22) är anordnad att ändra magnetiseringslikströmmen hos de enskilda sektionerna i varie enskilt fall på basis av de lokala mätvärdena och en på förhand given temperaturprofil på den yttre ytan av valsmanteln (2). vars väggtjocklek (d) är åtminstone dubbelt så stor som virvelströmmarnas intrång- ningsdjup.
2. 2. Vals enligt patentkravet l. k ä n n e t e c k n a d därav, att stationära elektromagneter (I-L) dessutom är an- ordnade nära valsmantelns ändsidor och/eller yttre sida.
3. 3. Vals enligt patentkravet l. k ä n n e t e c k n a d därav, att vid valsmanteln nära dess ändsidor och/eller yttre sida är fäst en rotor (117, ll7') till en för valsen avsedd 10 15 20 25 30 35 457 155 elektrisk drivmotor (118, ll8') med en stationär yttre stator (119, 1l9').
4. 4. Vals enligt något av patentkraven 1 - 3, k ä n n e - t e c k n a d därav, att magnetiseringslikströmmarna hos de i omkretstiktningen förskjutna magneterna (A-H) kan enskilt eller gruppvis ändras av regleringskretskopplingen (22).
5. 5. Vals enligt något av patentkraven 1 - 4. k ä n n e - t e c k n a d därav. att den uppvisar åtminstone en belast- nings-mätvärdesgivare (m) som anger ett mätvärde som på skil- da axiellt förskjutna ställen motsvarar den mekaniska. unge- fär i radiell riktning verkande ärvärdesbelastningen av vals- manteln (102). och att regleringskretskopplingen (22) dess- utom är anordnad att ändra magnetiseringslikströmmarna i be- roende av dessa mätvärden. k ä n n e - t e c k n a d därav, att valsmantelns (2) väggtjocklek (d)
6. 6. Vals enligt något av patentkraven 1 - 5, är åtminstone 20 mm.
7. 7. Vals enligt något av patentkraven 1 - 6, k ä n n e - t e c k n a d därav, att åtminstone en mätvärdesgivare (H') är rörlig fram och åter parallellt med valsaxeln utanför valsmanteln.
8. 8. Vals enligt något av patentkraven l - 6. k ä n n e - t e c k n a d därav, att varje sektion (S1 osv.) uppvisar åtminstone en stationär temperatur-mätvärdesgivare (H'). som 1 varje enskilt fall befinner sig mellan två axiellt angrän- sande magneter.
9. 9. Vals enligt något av patentkraven 1 - 8. k ä n n e - t e c k n a d därav, att som temperatur-mätvärdesgivare (M') används ett instrument för mätning av infrarödstralning.
10. 10. Vals enligt patentkravet 9, k ä n n e t e c k n a d därav, att instrumentet för mätning av infrarödstrâlning (M') 457 155 « 10 \O är anordnat lnnanför valsmanteln (102) och att mantelns inre yta åtminstone inom omrâdet för mätlnstrumentet undengâtt en behandling för höjande av värmestrâlnlngsavglvnlngen.
11. ll. Vals enligt något av patentkraven l - 8, k ä n n e - t e c k n a d därav, att som temperatur-mätvärdesglvare an- vänds ett mätinstrument som fastställer valsdiametenn.
12. 12. Vals enligt något av patentkraven l - 8. k ä n n e - t e c k n a d därav, att som temperatur-mâtvärdesglvare (M)_ används ett mätlnstrument som genom vlrvelströmsprovnlng anä ger temperaturavhänglga ändringar hos valsmaterlalet. Å!