FI107889B - Ohuiden metallituotteiden muovaaminen kahden valssin välissä - Google Patents

Description

107889

Ohuiden metallituotteiden muovaaminen kahden valssin välissä - Formning av tunna metallprodukter mellan tvä valsar

Esillä oleva keksintö sijaitsee metallituotteiden, yleisesti muodoltaan litteiden ja 5 ohuiden, kuten teräsnauhojen tai muiden metallinauhojen, valmistuksen alueessa muovaamalla tuote, kun se kulkee kahden valssin välistä, joilla valsseilla on olennaisesti yhdensuuntaiset keskiviivat, jotka valssit kohdistavat puristavan voiman tuotteeseen.

10 Se kohdistuu vielä yksityiskohtaisemmin metallien ja seoksien jatkuvatoimiseen kaksoisvalssivaluun, jonka aikana suuri lämpömäärä vaihdetaan valumetallin ja voimakkaasti jäähdytettyjen valssien välillä, jotka valssit muodostavat sulan metallin vastaanottavan muotin kaksi seinää, ja soveltuu myös muihin muo-vausprosesseihin, esimerkiksi valssaamiseen.

15

Eräs pääongelmista laatutuotteiden aikaansaamisessa on valssiraon tietäminen käytännöllisesti katsoen koko ajan tarkoituksena kyetä vaikuttamaan paksuuden ja kruunun ohjaimiin, jotka sallivat geometriselta laadultaan hyvän . . tuotteen aikaansaamisen, s.o. sellaisen, jossa on haluttu poikkileikkaus ja • · V 20 vakio muoto ja koko pitkin tuotteen pituutta.

t I « t · · » • · · . V Ilmaisu "valssirako" ei tämän vuoksi merkitse jäljempänä pelkästään keskimää-

I I I

TV räistä etäisyyttä, joka erottaa valssit niiden välisessä niskassa (neck) (kapein • · · V.‘ läpikulku, joka sijaitsee kyseisten kahden valssin akseleihin nähden yhteisessä »tl * 25 tasossa), vaan myös läpikulun muotoon niskassa, joka yleisesti ei ole täsmäl- . leen suorakulmainen, joko tarkoituksellisesti, tarkoituksena aikaansaada tuote, * · ... jolla on loiva poikittainen kruunu (crown), tai laitteiston ja valssien deformaation V seurauksena.

• · • · • · · • · · 30 Nämä deformaatiot ovat seurausta voimista, jotka tuote kohdistaa, mikä ai- *:· kaansaa: «··* • · · • · • · • · · - valssien eriytymisen johtuen joustosta niiden tukialustassa tai niiden laakerien paikkasäätöön tarkoitettujen välineiden takaisinvetäytymisestä (nämä poikkea- 107889 2 mat erilläänolossa eivät lisäksi välttämättä ole identtiset valssien kummallakin puolella, mikä johtaa epäsymmetriaan raossa keskitason suhteen, joka on kohtisuorassa valssien keskiviivaan nähden); - valssien akselien taipumisen; 5 - tai jopa luontaisen valssien seinän taipumisen.

Nämä deformaatiot syntyvät myös lämmön vaihdosta, mikä aikaansaa yleisen termisen kruunuefektin valsseihin, kun ne kuumenevat ja myös syklisistä paikallisista deformaatioista, kun valssit pyörivät, näiden johtuessa valssin kunkin 10 vyöhykkeen peräkkäisestä kosketuksesta ja irtautumisesta muodostettavan tuotteen kanssa, erityisesti valssien välissä tapahtuvan valun tapauksessa, valutuotteen jähmettyessä kosketuksessa valsseihin.

Tarkoituksena tietää tämän raon muodot ja dimensiot niin tarkasti kuin mahdol-15 lista oli tämän vuoksi tarpeen mitata erilläänolo niskassa valssien välissä, ei ainoastaan yhdessä pisteessä valssien leveyden poikki vaan koko tällä leveydellä, tai vähintään useissa pisteissä pitkin niskan muodostavia kahta emävii-vaa.

• · V 20 Koska ei ole mahdollista tehdä näitä mittauksia valutoimenpiteen aikana, on jo • · · • · · I.. tunnettua käyttää paksuus- ja profiilitulkkeja, jotka sallivat tuotteen muotojen • · . V dimensioiden määrittämisen sen jälkeen, kun se on muotoiltu. Näiden tulkkien • · · |’V kustannuksen ongelman lisäksi ne voidaan käytännössä sijoittaa ainoastaan • · · ’IV etäälle niskasta ja tämän vuoksi tehty mittaus heijastaa raon arvon ainoastaan • · · 25 suhteellisen pitkän viiveen jälkeen. Mikäli tämä arvo ryömii, korjaus voidaan . tämän vuoksi tehdä ainoastaan viivästyneenä, mikä johtaa epäsäännöllisyyk- • · ...( siin pitkin valmistetun tuotteen pituussuuntaista profiilia.

• · · • · • « ·* “ Tämän keksinnön päämääränä on ratkaista nämä ongelmat ja sen tarkoitukse-

«M

30 na on erityisesti sallia raon määrittäminen nopeasti, jatkuvatoimisesti tuotteen muotoilutoimenpiteen aikana, jotta kyetään vaikuttamaan käytännöllisesti kat-soen välittömästi elimiin valssien aseman säätämiseksi, tai elimiin kontrolloi- • · · maan muotoilutoimenpiteen muita parametrejä, tarkoituksena pitää vakio rako, 107889 3 jolla on tarvittava muoto ja dimensiot, esimerkiksi välineisiin kontrolloimaan valssin "kruunua".

Julkaisussa JP 61078537 otetaan huomioon valssien terminen “kruunu” suorit-5 tamalla mittaus valssien akseleiden tasossa.

US-patenttijulkaisu 5317386 kuvaa optista raonmittauslaitetta erityisesti valoku-vausfilmin valmistusta varten.

10 US-patenttijulkaisu 4131004 kuvaa järjestelmää kahden valssausrullan välisen raon kalibroimiseksi, joka järjestelmä ei kuitenkaan jatkuvasti määritä raon muutoksia prosessin aikana.

US-patenttijulkaisu 3358485 käsittelee pelkkää valssausta ilman siihen liittyvää 15 valamista.

Pitäen edellä esitetyt päämäärät mielessä esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä määrittää jatkuvatoimisesti rako ohuen metallituotteen kuumamuo- . . vaukseen tarkoitetun laitoksen kahden valssin välisessä niskassa, joilla vals- • · « · · 20 seilla on olennaisesti yhdensuuntaiset keskiviivat, joka muovaus tapahtuu siir- « · · tämällä mainittua tuotetta mainittujen valssien välistä, tunnettu siitä, että kes- • · . Vt kellä, s.o. laitoksen poikittaisessa keskitasossa olevan raon arvo mitataan alku- • · · TV tilassa ilman tuotetta ja kylmänä ja, mainitun tuotteen muovaamisen aikana, ja • · · V.‘ kutakin valssia varten: • · · • · · 25 - mitataan poikkeamat tämän alkutilan suhteen vähintään kolmen pisteen pai- <t<>; kassa valssin pinnalla pitkin emäviivaa, joka sijaitsee 180° niskaan nähden, • · s.o. diametrisesti vastapäätä niskaa, näiden pisteiden sijaitessa vastaavasti ai- V nakin mainitussa keskitasossa ja kahdessa sekundäärisessä tasossa, jotka • · • · : ** ovat yhdensuuntaiset keskitasoon nähden ja sijaitsevat kummallakin puolella • · *·;·* 30 mainittua keskitasoa; >#·|· - mitataan poikkeama tämän alkutilan suhteen sellaisessa pisteen paikassa, joka sijaitsee niskaan nähden 90° olevalla emäviivalla, ainakin mainitussa keskitasossa; 107889 4 - määritetään valssin säteen pituuden poikkeamat mainituissa tasoissa, niskan ja 90° tai 180° asemista yhden välillä käyttäen tietokonemallia tai käyttäen kokeellisia käyriä; lasketaan tästä alkutilan suhteen, käyttäen keskitasossa olevien pisteiden 5 paikan poikkeamien mainittuja mittauksia, jotka paikat sijaitsevat 90° ja vastaavasti 180° niskan suhteen, sekä tässä keskitasossa olevan mainitun säteen pituuden poikkeaman mittausta toisaalta niskan ja 90° aseman välillä ja vastaavasti toisaalta 90° ja 180° asemien välillä, valssin jouston arvo keskellä ja säteen pituuden poikkeaman arvo niskassa; 10 - ja lasketaan tästä, käyttäen mainittua raon arvoa keskellä kylmänä ja valssin jouston arvoa keskellä sekä säteen pituuden poikkeaman arvoa, raon hetkellinen arvo keskellä samoin kuin raon profiili.

Täten, keksinnön mukaisen menetelmän johdosta, on näin ollen mahdollista 15 tietää täsmällisesti ja nopeasti, ja jatkuvatoimisesti tuotteen valmistuksen aikana, käytännöllisesti katsoen raon täsmälliset dimensiot ja muodot, ja täten varmistaa, että nämä dimensiot ja muodot pysyvät vaadittavien toleranssien sisäpuolella, tai, mikäli ryömintää esiintyy, korjaamaan se käytännöllisesti kat- .... soen välittömästi useiden toimilaitteiden avulla, jotka perinteisesti ovat varus-• · · M 20 tettuina sellaisessa laitoksessa. Näin ollen on mahdollista aikaansaada laatu-• · « • · · tuote, jolla on vakio poikkileikkaus koko sen pituudella.

• · * » · • · • · ♦ • · · j‘V Etusijalle asetetusti poikkeamat pinnan pisteiden paikoissa, jotka sijaitsevat • · · mainituissa sekundäärisissä tasoissa ja 90° niskaan nähden, mitataan myös.

♦ · · 25 Raon epäsymmetria, s.o. ero valssien välisessä erilläänolossa niiden kahden ....: reunan välillä, voidaan sitten määrittää täsmällisesti käyttäen niiden pisteiden • · ..... paikan poikkeamien mittausta, jotka pisteet sijaitsevat vastaavassa järjestyk- .*·* sessä mainituissa sekundäärisissä tasoissa ja mainituissa 90° ja 180° asemis- • · · • sa.

: 30 ..*·* Samoin etusijalle asetetusti määritetään niskasta etäällä olevan emäviivan, ja • · · asemassa, missä tämän emäviivan vähintään kolmen pisteen paikan poikkeamat mitataan, terminen profiili käyttäen parametrisoitua funktiota, joka määrittää termisen deformaation mainitulla emäviivalla olevassa pisteessä tämän 107889 5 pisteen aksiaalisen paikan funktiona ja käyttäen mainittuja mainittujen vähintään kolmen pisteen paikan poikkeamien mittauksia, ja niskassa olevan emävii-van terminen profiili määritetään käyttäen mainittua niskasta etäällä olevan emäviivan termistä profiilia ja mainittua valssin säteen pituuden poikkeamien 5 määrittelyä mainituissa tasoissa niskan ja mainitun niskasta etäällä olevan emäviivan aseman välillä.

Keksinnön kohteena on myös laite ohuiden metallituotteiden, kuten nauhojen, muovaamiseksi, joka laite sisältää kaksi valssia, joilla on olennaisesti yhden-10 suuntaiset keskiviivat ja jotka määrittävät välissään niskan, joka sijaitsee niiden keskiviivojen yhteisessä tasossa, tukivälineet varustettuina laakereilla, joissa mainittujen valssien akselien aksiaaliset päät pyörivät, ja kehyksen, jolla ainakin yhden valssin tukemisvälineet ovat ohjattuina ja kykenevät liikkumaan translationaalisesti suunnassa, jossa valssit liikkuvat lähemmäksi toisiaan tai 15 enemmän erilleen.

Keksinnön mukaisesti tämä laite on tunnettu siitä, että laite sisältää, kutakin valssia varten, välineet mittaamaan niskan suhteen diametrisesti vastapäätä . ^ olevan emäviivan paikka vähintään kolmessa pisteessä, jotka sijaitsevat

• I I

.1.^ 20 vastaavassa järjestyksessä keskitasossa kohtisuorassa keskiviivoihin nähden • · · .λ.# ja kahdessa sekundäärisessä tasossa, jotka ovat yhdensuuntaiset keskitason • · suhteen ja sijaitsevat lähellä valssien reunoja, ja välineet mittaamaan niskaan • · · !*V nähden 90° sijaitsevan emäviivan paikka, mainitussa keskitasossa.

• » » • · · I • · · • · » • ♦ · 25 Etusijalle asetetusti, tarkoituksena kyetä mittaamaan täsmällisesti raon epä- ..... symmetria, laite sisältää myös välineet mittaamaan mainitun niskaan nähden • · ..... 90° sijaitsevan emäviivan paikka mainituissa sekundäärisissä tasoissa.

• · · » • · • · : Erään suoritusmuotovariaation mukaisesti mainitut mittausvälineet ovat paikka- • · *·;·' 30 sensoreita, jotka on liitetty mainittuihin valssien tukivälineisiin, ja laite käsittää lisäksi välineet mittaamaan poikkeamat mainittujen laakereiden erilläänolossa.

• ·· • · • · • · ·

Erään toisen variaation mukaisesti, joka tekee mahdolliseksi tulla toimeen ilman välineitä laakerien erilläänolon mittaamiseksi, mainitut välineet niskaan 107889 6 nähden diametrisesti vastapäätä sijaitsevan emäviivan paikan mittaamiseksi ovat sensoreita, jotka on liitetty kehykseen.

Laite sisältää lisäksi: 5 - laskentavälineet liitettyinä mainittuihin mittausvälineisiin tarkoituksena: - laskea poikkeamat mainittujen emäviivojen mitatuissa paikoissa; - määrittää, tietokonemallin avulla ottaen huomioon valuparametrit ja/tai käyttäen kokeellista tietoa, poikkeamat valssin säteen pituudessa mainituissa tasoissa niskan ja 90° ja 180° asemista yhden välillä; 10 - laskea, käyttäen mainittuja paikkapoikkeamia ja mainittuja säteen pituuden poikkeamia, valssin jouston arvo keskellä ja säteen pituuden poikkeaman arvo niskassa alkutilanteen suhteen; - ja päätellä tästä raon hetkellinen arvo keskellä, käyttäen raon arvoa keskellä kylmänä ja valssin jouston arvoa keskellä ja säteen pituuden poikkeaman 15 arvoa, sekä raon profiili.

Muut tunnuspiirteet ja edut ilmenevät selityksestä, joka annetaan laitteesta ohuiden teräsnauhojen jatkuvatoimiseksi valamiseksi valssien välissä, keksinnön mukaisesti, ja menetelmästä määrittää jatkuvatoimisesti rako valuvalssien 20 välissä.

• · · • · ♦ • · · • · • 9

Viittaus tehdään oheenliitettyihin piirustuksiin, joissa: i · i » · · · • · • · · • · » ‘I!.* Kuvio 1 on yksinkertaistettu osittainen esitys valulaitteesta; • · · 25 ..... Kuvio 2 on aksiaalinen puolileikkauskuvanto tähän laitteeseen kuuluvasta • » ..... valssista; • · · • · • · :m" Kuvio 3 on yksinkertaistettu päältä nähty kuvanto valulaitteiston laitteesta; 30 ,.*j* Kuvio 4 on edestä nähty kuvanto kuvion 3 laitteesta, leikkauksena kuvion 3 ·'...: tasossa Pv 107889 7

Kuviossa 1 esitetty jatkuvavalulaite sisältää tunnetulla tavalla kaksi valssia 10, 11, joilla on yhdensuuntaiset keskiviivat ja jotka sijaitsevat vaakatasossa P, jotka valssit ovat jäähdytetyt sisäpuolisesti ja käytetyt pyörivästi käyttöelimillä, ei esitetty. Sellainen valssi on esitetty yksinkertaistettuna kuvion 2 piirustukses-5 sa ja se sisältää akselin 12, rungon 31 liitettynä akseliin, ja ulkopuolisen vaipan 32, joka muodostaa valupinnan, tämän vaipan ollessa pidettynä rungon päällä sinänsä tunnetuilla välineillä.

Tavanomaisesti, tarkoituksena aikaansaada nauha, jolla on loiva poikittainen 10 kruunu (tarpeellinen seuraavia nauhan kylmävalssauskäsittelyjä varten), vaipan 32 ulkopinnan 34 on oltava hieman "onteloitu". Tämä on syy, miksi tämän pinnan pituussuuntainen profiili (pitkin valssin keskiviivaa), joka on aikaansaatu koneistamalla, on kovera. Lisäksi tämä koveruus on määritetty kylmänä siten, että haluttu "ontelo" niskassa säilyy ollessaan kuumana, pitäen mielessä se 15 seikka, että alkuperäinen koveruus pyrkii pienenemään termisen kruunuvaiku-tuksen johdosta, kun vaippa kuumenee.

Kuvio 2 esittää, tarkoituksellisesti liioitetulla tavalla, vaipan pinnan muodot kylmänä katkoviivoilla 35 ja kuumana viitenumerolla 34, viivan 36 edustaessa • · 20 teoreettista suoraviivaista emäviivaa, jonka suhteen ontelo, tai mainittu kove- • · · ruus, määritetään.

• · • · ··· • ♦ • · ♦ |*V Palaten kuvioon 1, voidaan nähdä, että akselit 12 pidetään laakereissa 13F, • ♦ · *::/ 13M, 14F, 14M tai pönkissä, joissa ne pyörivät.

• · · • « · 25 . Valssin 10 laakerit 13F, 14F on liitetty tukielimillä, esimerkiksi ristikappaleella !..* 15F, joka on kiinteä laitteen kehyksen 16 suhteen. Toisen valssin 11 laakerit ♦ · *!** 13M, 14M on liitetty samalla tavoin ristikappaleella 15M, joka on ohjattuna • · : *** kehyksen 16 päällä, ja jotka laakerit kykenevät liikkumaan jälkimmäisen päällä, • ·· 30 jolloin on mahdollista säätää laakerien 13M ja 14M asemaa työntösylintereillä ·:· 17, jotka myös antavat reaktiovoiman, joka vastustaa valssia erottavaa voimaa, • · · · :***: joka kehittyy valutuotteen johdosta.

• · · 107889 8

Lisäksi laite sisältää välineet mittaamaan kunkin valssin pinnan 34 paikka. Nämä mittausvälineet sisältävät kutakin valssia varten sensorien 22 sarjan 20, jotka on tarkoitettu mittaamaan pinnan 34 paikkaa tämän pinnan emäviivalla, joka sijaitsee vaakatasossa P, diametrisesti vastapäätä niskaa, ja useissa 5 pisteissä pitkin tätä emäviivaa. Kuvion 1 piirustuksessa on täten esitetty kolme sensoria 22, joista yksi sijaitsee pystysuuntaisessa keskitasossa P3 ja mittaa sellaisen pisteen paikkaa, joka sijaitsee olennaisesti mainitun emäviivan keskellä, kahden muun sijaitessa vastaavassa järjestyksessä sekundäärisissä pystysuuntaisissa tasoissa P1 ja Ps, lähellä valupinnan 34 reunoja. Tarkoitukse-10 na lisätä mittausten tarkkuutta lisäsensoreita, jotka on sijoitettu välissä oleviin asemiin, voidaan käyttää.

Sensorien 22 sarja 20 on kiinteä kehyksen 16 suhteen. Sensorit ovat sellaista tyyppiä olevia sensoreita, jotka tunnetaan kolmiomittaussovellutuksista, esi-15 merkiksi lasersädesensoreita, jotka ovat herkkiä pienille poikkeamille etäisyydessä samalla, kun ne ovat etäällä pisteestä, jonka paikka on tarkoitus määrittää. Nämä sensorit 22 on järjestetty kohdistettavaksi valssin 11 pintaan ikkunan 18 läpi, joka on tätä tarkoitusta varten tehty mainitun valssin tukemiseen v> tarkoitettuun ristikappaleeseen 15M. Tällä tavalla näiden sensorien avulla tehty • · · ,.γ. 20 mittaus on suora kohdepisteiden paikan mittaus valssin 11 pinnalla kehyksen • · · 16 suhteen, ja on tämän vuoksi riippumaton laakereiden 13M, 14M paikasta.

• · ·· · * · • · *

• · I

j* V Välineet pinnan 34 paikan mittaamiseksi sisältävät myös sensorien 23 sarjan * · · [···[ 21, joka sijaitsee valssin 11 alapuolella pystytasossa, joka kulkee olennaisesti • · · 25 valssin keskiviivan kautta, tämän sarjan ollessa kiinteä laakereiden 13M, 14M suhteen ja liikkuen tämän vuoksi jälkimmäisten mukana. Sensorit 23 ovat • · .···. esimerkiksi kapasitiivisia tai induktiivisia lähimittausta varten. Sarja 21 sisältää kolme sensoria 23, jotka sijaitsevat vastaavassa järjestyksessä samoissa pys- • · tytasoissa kuin sarjan 20 sensorit 22, mikä näin ollen sallii pinnan 34 niskasta • · ’·;·* 30 90° sijaitsevan emäviivan paikan kolmipistemittauksen, myötävirtaan niskasta valssin pyörimissuunnan suhteen.

··· • · • · ··«

Samoin kaksi sensorien sarjaa 24, 25 on järjestetty lähelle toista valssia 10. Kuitenkin, ottaen huomioon, että tämän valssin laakerit 13F ja 14F ovat kiintei 107889 9 tä kehyksen 16 suhteen, huomautetaan, että sarjan 24 sensorit voivat tällöin olla myös kapasitiivista tai induktiivista tyyppiä olevia sensoreita.

Erään suoritusmuotovariaation mukaisesti, joka on esitetty kuvioissa 3 ja 4, 5 sellaisia sensoreita, jotka kykenevät tekemään mittauksia vain lyhyellä etäisyydellä, voidaan käyttää myös sensorien 22 asemasta tarkoituksena mitata valssin 11 niskaan nähden vastapäätä olevan emäviivan pisteiden paikka. Tässä tapauksessa nämä sensorit ovat kiinteät tämän valssin tukemiseen tarkoitettujen elimien 15M suhteen, ja lisäsensorit on järjestetty mittaamaan näiden tu-10 kielimien paikka kehyksen suhteen, esimerkiksi sensorit 26 järjestettynä mittaamaan poikkeamat kyseisten kahden valssin laakerien välisessä erilläänolossa.

Menetelmä määrittää jatkuvatoimisesti rako valun aikana, edellä mainittujen sensorien avulla tehtyjen mittausten avustuksella, kuvataan nyt kuvioiden 3 ja 15 4 suhteen.

Ennen näin tekemistä, muistutetaan, että todellinen rako valssien välisessä niskassa, valun aikana, riippuu: - valssien alkuperäisestä koveruudesta kylmänä; • · · 20 - termisen kruunun vaikutuksesta ja vaippojen säteittäisen laajenemisen vaiku- • # * .I... tuksesta, mitkä vaikutukset pyrkivät vähentämään tätä koveruutta, kun vaipat • * ;*]*. kuumenevat; ja • » · j* V - joustaminen niiden elimien sarjassa, jotka tukevat vaippoja, erityisesti valssien • · « ]*j·* akselien taipuminen, mikä pyrkii lisäämään etäisyyttä valssien välillä niskassa.

• · · 25

Pitäen mielessä se seikka, että kiinnitysvoimat ovat suhteellisen alhaiset ja että • · .···. vaipan halkaisija on suuri verrattuna sen leveyteen, voidaan arvioida, että vaip- pa itsessänsä ei taivu, tai että tämä taipuminen on ainakin mitätön. Kuitenkin, • · \ " luontainen joustaminen vaipassa voidaan ottaa huomioon raon määrittämisessä • · *·;·* 30 käyttämällä suurempaa sensorien lukumäärää kutakin sensorien sarjaa kohti.

· t • · · · • · ·

Kehyksen 16 joustamista voidaan myös pitää merkityksettömänä. Kuitenkin käyttäen kuvioissa 3 ja 4 esitetyn kaltaista sensorijärjestelyä mittaus tulee täysin riippumattomaksi tästä mahdollisesta joustamisesta, koska se, mitä mitä- 107889 10 taan, on poikkeamat valssien laakerien välisessä erilläänolossa, jolloin kehyksen joustamisella ei enää ole vaikutusta mittauksiin.

Lisäksi tarkoituksena tietää täsmälleen raon muodot ja dimensiot niskassa 5 valun aikana, on riittävää tietää niskassa: - rako keskikohdassa, s.o. laitoksen keskitasossa; - raon epäsymmetria; - vaippojen pintaprofiili.

10 Kun nämä elementit tunnetaan, on mahdollista kontrolloida: - valutuotteen paksuutta, antamalla kyseisen kahden lukitussylinterin 17 samanarvoisten liikkeiden käskyn; - tuotteen poikittaista epäsymmetriaa, antamalla näiden sylinterien erilaisten liikkeiden käsky; ja 15 - kruunuprofiilia, kontrolloimalla lämmönvaihtoa tuotteen ja vaipan välillä, esi merkiksi vaihtelemalla vaipan jäähdytystä tai valssien pyörimisnopeutta.

Seuraavissa selityksissä, tarkoituksena määrittää, käyttämällä eri sensorien .... avulla tehtyjä mittauksia, raon arvo keskiosassa, vaippojen pintaprofiilin epä- • · · 20 symmetria ja muoto, käytetään seuraavia merkintöjä: • · t • · · • · • · eo : alkuperäisen raon arvo kylmänä, vaippojen teoreettisten emäviivojen 36 i*V välillä; • * · ’ « · « ***.' e : todellisen raon arvo; • · · • · · 25 b : pinnan 34 emäviivan taipuman arvo kylmänä, johtuen tämän pinnan koneis- ..... tuksesta; • · ..... Dx : jouston arvo valssissa; « .*·* ed ja eg: poikkeamien arvot laakerien välisessä erilläänolossa, valssien kum- • · mailakin puolella, mitattuna sensorien 26 avulla; • · *·;♦* 30 DR : poikkeama valssin säteen pituudessa suhteessa sen pituuteen kylmänä (johtuen termisen kruunun ja säteittäisen laajenemisen vaikutuksesta); ·*· δ : poikkeama säteen pituudessa pyörimisen aikana; L : etäisyys valssin kahden laakerin välillä; I: kunkin sensorin sisältävän pystytason aksiaalinen etäisyys laakerin suhteen; 107889 11 I: vaipan leveys; C : poikkeamien arvot vaipan kunkin pisteen paikassa, mitattuna sensoreilla 22, 23.

5 Lisäksi: - numerot 1,2,3, jotka on osoitettu yllä oleviin symboleihin, osoittavat kulma-aseman, missä kysymyksessä olevaa arvoa tarkastellaan: 1 osoittaa aseman niskassa, 2 osoittaa aseman 90° niskaan nähden ja 3 osoittaa aseman 180° niskaan nähden (diametrisesti vastapäätä niskaa); 10 - vastaavasti numerot, jotka on osoitettu alaindekseinä, osoittavat aksiaalisen aseman: 3 vastaa asemaa keskitasossa, ja 1 sekä 5 vastaavat vastaavassa järjestyksessä asemia sekundäärisissä tasoissa, lähellä vaippojen reunoja, (on huomautettava, että alaindeksit 2 ja 4 vastaisivat välissä olevia lisätasoja; - kirjain "F" osoittaa, että arvo kohdistuu kiinteään (fixed) valssiin 10 ja kirjain 15 "M" kohdistuu siirrettävään (movable) valssiin 11.

Näin ollen esimerkiksi: C23M on arvo, mitattuna sensorilla 23, siirrettävän valssin 11 vaipan pinnan 34 v pisteen paikan poikkeamassa, joka piste sijaitsee 90° niskasta ja keskitasossa; • · « a·.^ 20 δ231 on poikkeama säteen pituudessa, sekundäärisessä tasossa P.,, joka sijait- • * see lähellä vaipan reunaa, 90° ja 180° asemien välillä niskan suhteen.

• · • · · • · « · · i · · "V Lopuksi on mukavaa osoittaa symboli "F/M" niiden arvojen summalle, jotka vas- • · · ”j·* taavat samaa mittausta tai poikkeamaa kutakin valssia varten (täten esimerkik- • · · 25 si: C23F/M = C23F + C23M) ja osoittaa merkki"+" kaikille arvoille, jotka vastaa-vat lisäystä raossa ja merkkiniille, jotka vastaavat vähennystä raossa.

• · • · · • ·

On huomautettava, että C:n arvot, suhteessa 90° paikkaan (”2"-paikkaan) ja • · \ " käytettynä seuraavissa kaavoissa, on pysäytetty aikaekvivalentin avulla valssin « » 30 pyörähdyksen yhteen neljännekseen siten, että paikkapoikkeamat, jotka on otettu huomioon samassa laskussa, kohdistuvat samaan emäviivaan, vaikka ··· näiden poikkeamien mittaukset tehdään erilaisissa kulma-asemissa, jotta erityisesti ollaan vapaat mistä tahansa mahdollisesta valssien epäpyöreydestä.

107889 12

Ottaen huomioon nämä merkintäsopimukset voidaan kirjoittaa seuraavat yhtälöt: a) Raon määrittämiseksi keskellä e, 5 - Jousto valssin akselissa keskiosassa (keskitasossa): Dx3 = C33 - (C23 - 5233) - Poikkeama säteessä niskassa: DR3 = C23 + 5123 täten todellinen rako keskellä: e3 = alkurako | eo3 10

+ rullien kovertuma kylmänä | +b3F + +b3F

+ akselin joustaminen | +C33F - (C23F-5233F) +C33M - (C23M-5233M) 15 - DR3 niskassa | -(C23F+5123F) -(C23M+5123M) ·.·. tällöin: t · ·

20 e3 = eo3 + b3F/M + C33F/M - 2.C23F/M + 5233F/M - 5123F/M

* · » • · · * » fr 1 • · · ; .·. 5233-5123-arvo on pieni ja se voidaan määrittää tietokonemallin avulla, ottaen • · « • .·. huomioon valuparametrit, erityisesti lämmönvaihtovuo ja nopeus annetulle vai- ··· · palle, tai kokeelliset arvot. On myös huomautettava, että tämä arvo, tietokone-25 mallin mukaisesti, on käytännöllisesti katsoen muuttumaton vaipan jäähtymisen intensiteetin suhteen.

• · • · · « · ..· b): Raon epäsymmetria: • · • · · · · • · ’1:·1 30 Päätysensorit, jotka sijaitsevat lähellä reunoja ja 180° paikassa mahdollistavat epäsymmetrian olevan:

C.': e1 = eo1 + b,F/M + C3.F/M - 2.C2.F/M + 523,F/M - 512^/M

e5 = eo5 + bsF/M + C3SF/M - 2.C25F/M + 523SF/M - 512SF/M

107889 13 määrittelemällä asettamalla b: samanarvoiseksi b5:n kanssa (alkuperäisen onteloidun profiilin symmetria) niin: ere5 = eo! - eo5 + 03^/M - C3SF/M - 2.(02^ - C25F/M) + (523^/1^1 - Ö23SF/M) - (612^/M - 512SF/M)

5 AB

Voidaan olettaa, että ilmaukset A = (Ö231F/M - 523SF/M) ja B = (Ö^F/M - 512^/M) ovat olennaisesti nolla, koska olosuhteet ovat periaatteessa identtiset valssien kummallakin puolella, ja nämä ovat erot olennaisesti 10 yhtä suurissa määrissä.

Lisäksi eo^llä ja eo5:llä on seuraavat arvot:

- eo, = ed - (ed-eg).l,L

- eo5 = ed - (ed-eg).l5L 15 tällöin: (eo, eo5) = [(ed-eg)/L].(l5·^) tällöin epäsymmetrian arvo on: 20 e1 - e5 = [(ed-egyLj.Os-g + 03^/M - C35F/M - 2.(C2,F/M - C25F/M) « · ··· • · .’*! c): Profiili • · · ' 1 ' • · · ··· · • · • * · • · ·

Voidaan osoittaa, että luontainen kunkin valssin pinnan 34 terminen kruunupro- • » « 25 fiili, joka lisätään profiiliin, kun se on kylmä, on muotoa: Y = K(Dq).[2.e'P(1/2) - e p(x) - e'p{1‘x)], ··· ·· • * s “ β ollessa vakio, on tarpeen laskea K, joka on funktio lämpötilagradientista vai- • * · 30 pan seinämän poikki.

·· * ·»··

Tarkoituksena ottaa huomioon mahdollinen virhe symmetriassa keskitason suhteen, on tarpeen tietää vähintään yksi piste kunkin puolen käyrällä ja tämän vuoksi vähintään kolme sensoria on tarpeen. Ottamalla sensorien avulla mitat 107889 14 tujen arvojen keskiarvo lähellä reunoja, on mahdollista määrittää valssin profiili sen keskiviivan suhteen.

Tapauksessa, missä on kolme sensoria 180° asemassa mutta vain yksi sensori 5 90° asemassa, on tarpeen ottaa kruunun arvo 180°:ssa. Mikäli 90°:ssa on vä hintään kolme sensoria, on tällöin mahdollista ottaa kruunun arvo 90°:ssa, joka, ollen lähempänä niskaa, omaksuu arvon, joka on lähempänä niskan arvoa, ja tämän vuoksi niskan profiili määritetään tarkemmin.

10 Tarkoituksena tietää profiili niskassa 90° tai 180° profiilista, on tarpeen integroida poikkeamat säteessä niskan ja sen aseman välillä, missä kruunu luetaan: - tämän vuoksi: DRi = C2| - Ö12s Täten, mikäli kruunu on mitattu 90° asemassa niskasta: 15 Y1 = C23-C2!+5123-ö121 Y5 = C23-C25 + Ö123-Ö125 δ123 ja Ö121 sekä Ö12s arvot, kuten aiemmin mainittu, voidaan määrittää mallin avulla, joko valuparametrien funktiona tai erona kruunun arvossa 180° ja 90° ·.·. 20 välillä, tai kokeellisten käyrien tai arvojen avulla.

• · • · · • · · • · · .···. Kun tunnetaan ja Y5, on tällöin mahdollista määrittää kunkin valssin profiili • · · : .·. niskassa.

• · · • · · · • · • · « • · · ··· · 25 Kuten on ymmärretty, keksinnön mukainen laite ja menetelmä sallii valssien välisen todellisen raon määrittämisen valun aikana tarkasti ja jatkuvatoimisesti määrittämällä tämän raon sen keskellä olevan arvon avulla, sen mahdollisen • · .···. epäsymmetrian keskitason suhteen ja kunkin valssin emäviivan muodon niskas- • · · sa.

30 • · • · *!* Niskaan nähden 90° sijaitseva sensori tai sensorit toimivat erityisesti valssien säteen ja profiilin poikkeamien vaikutuksen määrityksessä, jotka poikkeamat • ·· johtuvat termisen kruunun vaikutuksista, koska tässä 90° asemassa deformaatiot, jotka johtuvat sylinteriä erottavien voimien mekaanisista vaikutuksista, ovat 107889 15 merkityksettömiä. Tämän vuoksi on myös mahdollista tehdä vastaavat mittaukset valssien yläpuolella 90° ylävirtaan niskasta. Kuitenkin, tilanrajoitussyistä on helpompaa sijoittaa sensorit valssien alapuolelle. Lisäksi ottaen huomioon termisen kruunun mittaukset, sellainen asema on suotuisa, koska kruunun poik-5 keamat ovat pienemmät niskan ja 90° myötävirtaan olevan paikan välillä kuin niskan ja 90° ylävirtaan olevan paikan välillä, koska jälkimmäisten kahden aseman välillä kuumeneminen, joka johtuu sulan metallin tulemisesta kosketukseen vaipan kanssa, on jyrkempi kuin jäähtyminen, joka seuraa valunauhan eroamista valssin pinnasta.

10

Yllä osoitetut erilaiset mittaukset tekevät mahdolliseksi käytännössä määrittää poikkeamat raossa toiminnassa, suhteessa rakoon kylmänä, ilman mitään voimaa valsseihin, näiden poikkeamien aiheutuessa sekä voimista, jotka kohdistetaan valun aikana että valssien termisistä deformaatioista. Tämän vuoksi on 15 oletettu, että valssien profiilin muoto kylmänä tunnetaan. Käytännössä yhtälö kylmän profiilin käyrää varten, jota käytetään valssien profiilin koneistamiseen tarkoitetun laitteen avulla, on johdettu halutusta emäviivan profiilin muodosta kuumana tarkoituksena aikaansaada rakoprofiili, joka on yhteensopiva muodostetun nauhan halutun leveysprofiilin kanssa (tämän muodon ollessa määritetty ·.·. 20 matemaattisen funktion avulla), tämän yhtälö profiilia varten kylmänä antaessa • · profiilin syvyyden pisteessä tämän pisteen aksiaalisen aseman funktiona. Vas- .···. tavuoroisesti tietäen raon profiili kylmänä mittaamalla raon arvo keskellä ja • · · : .·. käyttäen mainittua yhtälöä profiilia varten kylmänä, ja tietäen poikkeamat kunkin • · · · : valssin paikassa ja muodossa, kuten mainittu yllä, on mahdollista tietää raon • · · · 25 profiili kuumana riittävällä tarkkuudella.

•

Edellä esitetyssä katsottiin, että valssin emäviivan profiilin muoto oli käyrä, joka .···. on määritetty matemaattisen funktion avulla, sensorien avulla tehtyjen mittaus- • · · ten sijaitessa kolmessa tasossa Pv P3, P5 tehden mahdolliseksi määrittää tä-30 män käyrän parametrit ja sen asema asennuksessa. On helpposti ymmärrettä- • · vissä, että mikäli voidaan käyttää suurempaa sensorien määrää tasoissa, jotka ..ii1 ovat yhdensuuntaiset P3:een nähden, tasojen P, ja P5 lisäksi, s.o. jaettuna • · · pinnan 34 valssipinnan leveydellä, on mahdollista tietää, suoraan mittauksen avulla, profiililla olevien useiden pisteiden paikka ja tämän vuoksi tietää täsmäl 107889 16 lisesti valssien profiili ja siten raon, ilman että on välttämättä tarpeen tietää alkuprofiilin muotoa.

On sanomattakin selvää, että keksintö ei sovellu pelkästään jatkuvatoimiseen 5 valuun vaan myös, kuten jo mainittu alussa, metallista tai joistakin muista materiaaleista tehtyjen litteiden tuotteiden valssaamiseen.

• · • · ♦ • · • · · • · ♦ • · ♦ • · · • ♦ *·· • · I · « • · · • · · ♦ • · • · « • · » • · · Φ ··· • · · • · · • ♦ ··· « · • · · • · • · • · · • · · • · • · • · · 1 · · m • · · · • · · • · • · • · ·

Claims (13)

107889 17

1. Menetelmä määrittää jatkuvatoimisesti rako ohuen metallituotteen kuuma-muovaukseen tarkoitetun laitoksen kahden valssin (10, 11) välisessä niskassa, 5 joilla valsseilla on olennaisesti yhdensuuntaiset keskiviivat, joka muovaus tapahtuu siirtämällä mainittua tuotetta mainittujen valssien välistä, tunnettu siitä, että keskellä (20), s.o. laitoksen poikittaisessa keskitasossa (P3) olevan raon arvo mitataan alkutilassa ilman tuotetta ja kylmänä ja, mainitun tuotteen muovaamisen aikana, ja kutakin valssia varten: 10. mitataan poikkeamat (C3,, C33, C35) tämän alkutilan suhteen vähintään kol men pisteen paikassa valssin pinnalla pitkin emäviivaa, joka sijaitsee 180° niskaan nähden, s.o. diametrisesti vastapäätä niskaa, näiden pisteiden sijaitessa vastaavasti ainakin mainitussa keskitasossa (P3) ja kahdessa sekundäärisessä tasossa (P.,, P5), jotka ovat yhdensuuntaiset keskitasoon nähden ja sijait-15 sevat kummallakin puolella mainittua keskitasoa; - mitataan poikkeama (C23) tämän alkutilan suhteen sellaisessa pisteen paikassa, joka sijaitsee niskaan nähden 90° olevalla emäviivalla; - määritetään valssin säteen pituuden (R) poikkeamat (612) mainituissa tasoissa, niskan ja 90° tai 180° asemista yhden välillä käyttäen tietokonemallia tai ·.·. 20 käyttäen kokeellisia käyriä; • · · lasketaan tästä alkutilan suhteen, käyttäen keskitasossa olevien pisteiden .···. paikan poikkeamien mainittuja mittauksia, jotka paikat sijaitsevat 90° ja vastaa- • · :**.*·. vasti 180° niskan suhteen, sekä tässä keskitasossa olevan mainitun säteen • · · :”·] pituuden poikkeaman mittausta toisaalta niskan ja 90° aseman välillä (δ123) ja • · ]···! 25 vastaavasti toisaalta 90° ja 180° asemien välillä (Ö133), valssin jouston arvo • · · (Dx3) keskellä ja säteen pituuden poikkeaman arvo (DR3) niskassa; - ja lasketaan tästä, käyttäen mainittua raon arvoa keskellä kylmänä ja valssin • · .···. jouston arvoa keskellä sekä säteen pituuden poikkeaman arvoa, raon hetkelli- <#·* nen arvo (e3) keskellä samoin kuin raon profiili. • · • · · 30 • · · • · ’"l·'

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pisteiden « paikan poikkeamat pinnalla, joka sijaitsee mainituissa toisissa tasoissa ja 90° • · · niskaan nähden mitataan myös. 107889 18

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään emäviivan terminen profiili etäällä niskasta, ja asemassa (2) missä tämän emäviivan vähintään kolmen pisteen paikan poikkeamat (C2.,, C23, C25) mitataan, käyttäen parametrisoitua funktiota, joka määrittää termisen deformaa- 5 tion (Y) mainitulla emäviivalla olevassa pisteessä tämän pisteen aksiaalisen paikan (1) funktiona ja käyttäen mainittujen vähintään kolmen pisteen paikan poikkeamien mainittuja mittauksia, ja emäviivan terminen profiili niskassa määritetään käyttäen mainittua niskasta etäällä olevan emäviivan termistä profiilia ja mainittua valssin säteen pituuden poikkeamien (Ö12) määritystä mainituissa 10 tasoissa, niskan ja mainitun niskasta etäällä olevan emäviivan välillä.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että raon epäsymmetrisyys (e1 - e5) määritetään käyttäen pisteiden paikkojen poikkeamien (C3.,, C35, C21( C25) mittausta, jotka pisteet sijaitsevat vastaavasti mainituis- 15 sa toisissa tasoissa ja mainituissa 90° ja 180° asemissa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan mainitut tilaan kiinnitetyn referenssin suhteen 180° sijaitsevien pisteiden paikan poikkeamat (C3). .V: 20 • · :T:

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että :***: mitataan valssien tukemiseen tarkoitettujen välineiden (15F, 15M), mukaanluki- : :*: en laakerit, joissa valssien akselien päät pyörivät, suhteen 180° sijaitsevien pisteiden paikan poikkeamat (C3) ja mainittujen laakerien erotuksen poikkea-:T: 25 mat (ed, eg) kussakin mainitussa päässä.

*:**: 7. Laite ohuiden metallituotteiden, kuten nauhojen, muovaamiseksi, joka laite **~: sisältää kaksi valssia (10, 11), joilla on olennaisesti yhdensuuntaiset keskiviivat ja jotka määrittävät välissään niskan, joka sijaitsee niiden keskiviivojen yhtei- • .*··. 30 sessä tasossa (P), tukivälineet (15F, 15M) varustettuina laakereilla (13, 14), • · · ·. joissa mainittujen valssien akselien (12) aksiaaliset päät pyörivät, ja kehyksen ··· (16), jolla ainakin yhden valssin tukemisvälineet ovat ohjattuina ja kykenevät • · ***** liikkumaan translationaalisesti suunnassa, jossa valssit liikkuvat lähemmäksi toisiaan tai enemmän erilleen, tunnettu siitä, että laite sisältää, kutakin valssia 107889 19 varten, välineet (22) mittaamaan niskan suhteen diametrisesti vastapäätä olevan emäviivan paikka vähintään kolmessa pisteessä, jotka sijaitsevat vastaavassa järjestyksessä keskitasossa (P3) kohtisuorassa keskiviivoihin nähden ja kahdessa sekundäärisessä tasossa (P1t P5), jotka ovat yhdensuuntaiset keski-5 tason suhteen ja sijaitsevat lähellä valssien reunoja, ja välineet (23) mittaamaan niskaan nähden 90° sijaitsevan emäviivan paikka, mainitussa keskitasossa.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää lisäksi välineet (23) mittaamaan mainitun niskaan nähden 90° sijaitsevan emäviivan 10 paikka, mainituissa sekundäärisissä tasoissa.

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut mittausvälineet ovat paikkasensorit (22) liitettyinä mainittuihin valssien tuke-misvälineisiin ja että se lisäksi sisältää välineet (26) mittaamaan poikkeamat 15 mainittujen laakerien erillään olossa.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut välineet (22) niskaan nähden diametrisesti vastapäätä olevan emäviivan paikan mittaamiseksi ovat kehykseen liitetyt sensorit. .V: 20

• · ·*·*: 11. Jonkin patenttivaatimuksen 7-10 mukainen laite, tunnettu siitä, että maini- tut valssit (10, 11) ovat jatkuvatoimiseen valuun valssien välissä tarkoitetun • · · • laitoksen jäähdytettyjä valuvalsseja, tarkoitettuina saatettaviksi kosketuksiin • · · · : sulan metallin kanssa. ··· · :T: 25

12. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että se sisältää las- ·:··: kentavälineet liitettyinä mainittuihin mittausvälineisiin (22, 23) tarkoituksena: - laskea poikkeamat mainittujen emäviivojen mitatuissa paikoissa; • - määrittää, tietokonemallin avulla ottaen huomioon valuparametrit ja/tai käyttä- • · · !···. 30 en kokeellista tietoa, poikkeamat (Ö12) valssin säteen pituudessa (R) mainituis-• · ” sa tasoissa (P,, P3, P5) niskan ja 90° ja 180° asemista yhden välillä; ··· ··." - laskea, käyttäen mainittuja paikkapoikkeamia ja mainittuja säteen pituuden • · *··** poikkeamia, valssin jouston arvo (Dx3) keskellä ja säteen pituuden poikkeaman arvo (DR3) niskassa alkutilanteen suhteen; 107889 20 -ja päätellä tästä raon hetkellinen arvo (e3) keskellä, käyttäen raon arvoa keskellä kylmänä ja valssin jouston arvoa keskellä ja säteen pituuden poikkeaman arvoa, sekä raon profiili.

13. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että mainitut mittaus välineet käsittävät kapasitiiviset tai induktiiviset tai lasersädesensorit. • · • * • · · • · • · · • · * • # • · · • · • ♦ • · « • · • · · • · · • •I * • · • · * ♦ 0 · • · · 0 • · · • · * • I « • · • · · • 0 0 00 0 • · • ♦ « ♦· • ♦ · • 0 0 0 0 0 0 0 000 0 0 000 0 00 0 0 0 0 00 0 107889 21