NO157646B - FremgangsmŸte for styring av driftsparametrene ved kontinuerlig sting av bŸnd mellom valser. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for styring og kontroll av driftsparametrene for en maskin for støping av bånd mellom valser med det formål å optimalisere betingelsene for å oppnå et høykvalitetsprodukt og spesielt for å øke produktiviteten.

Fagmannen kjenner slike maskiner med en bevegelig form med valser som benyttes for direkte fra en masse av smeltet metall å fremstille et kontinuerlig bånd med en bredde som kan være opptil noen meter og en tykkelse på ca. 1 cm.

Disse maskiner består prinsipielt av:

a) på den ene side en tilførselsanordning for flytende metall som i metallets bevegelsesretning omfatter:

I) en ovn for å holde metallet i flytende tilstand,

II) et overløp for sirkulering utstyrt med et system som

justerer nivå og hastigheten for metallstrømmene,

III) en dyse for fordeling av metallet som i utløpséndén har en åpning med rektangulært tverrsnitt;

b) på den annen side en avkjølings- og valseanordning omfattende to valser med parallelle akser og i en viss avstand fra

hverandre avhengig av den ønskede båndtykkelse.

Disse valser er i hver ende utstyrt med sylindriske akseltapper for opplagring i lagre i åpninger i bærebjelker utstyrt med et gripesystem og integralt med to vertikale kolonner som utgjør maskinens ramme. Disse valser er innven-dig utstyrt med et nettverk av kanaler gjennom hVilke det strømmer et kjølemiddel og de er videre forbundet med en motor som setter valsene i rotasjon i motsatt retning.

Disse to anordninger er anbrakt i forhold til hverandre på en slik måte at utløpstverrsnittet for dysen er paral-lelt med aksene for valsene og anbrakt i en viss avstand fra planet som passerer gjennom disse akser og som kalles utløps-planet.

Under drift av maskinen fyller metallet som fordeles fra dysen det frie rom mellom valsene langs en sirkelbue mellom planet for utløpstverrsnittet for dysen og sylindrenes utløps-plan.

På grunn av valsenes virkning avkjøles metallet,

det begynner å bli fast ved et punkt kjent som "marsh" eller

delvis størknet metall, på grunn av nærværet av en mer eller mindre viskøs blanding av krystaller og væske i en avstand fra planet for utløpstverrsnittet av dysen som generelt er kjent som det partielt størknede metalls dybde. Metallet blir deretter totalt fast og drives mot utløpsplanet for valsene i et progressivt innsnevret rom der det underkastes en valsepåkjenning som gradvis bringer det til den ønskede tykkelse etter hvert som metallet beveger seg gjennom rommet mellom valsene i form av et bånd som deretter tas opp på en valse.

Dette bånd underkastes deretter forskjellige mekaniske og/eller termiske behandlinger som fører til produkter slik som tynne folier hvis mekaniske egenskaper: styrke, belast-ningspåkjenninger, forlengelser, hårdhet osv. delvis er en funksjon av kvaliteten av båndet som kommer ut fra støpe-maskinen.

Det er derfor viktig å forsøke å holde en høy kvalitet fra begynnelsen til slutten av støpingen av båndet. For dette formål må maskinen lages for arbeid under de mest gunstige betingelser for å oppnå et slikt resultat, selv om den benyttes med maksimal hastighet.

Høy kvalitet nødvendiggjør fravær av defekter slik som sprekker, kaviteter eller utbrudt metall når båndet forlater valsene. Man kjenner i dag diverse årsaker til opptre-denen av defekter i bånd fremstilt på støpemaskiner av den diskuterte type. Disse årsaker er generelt variasjoner i visse driftsfaktorer slik som temperaturen for metallet som mates til maskinen, strømningshastigheten for kjølemidlet i valsene, tilstanden av overflatene i valsene i forbindelse med smøre-betingelsene, sammensetningen av det støpte metall samt nivået av metallet osv.

En hver variasjon av en av disse faktorer kan avhengig av hvor stor den er forstyrre maskinens drift, det vil si at det kan oppstå en ustabilitet i det delvis størknede metall på visse punkter av båndet og dette kan nå utløpsplanet for valsene. Disse lokale ustabiliteter for partielt størknet metall forårsaker opptreden av større eller mindre defekter i båndet, noe som noen ganger nødvendiggjør at det må kastes

Defektårsakene har også forbindelse med støpehas-tigheten. Således er det observert at utover visse hastigheter blir driftsstabiliteten for maskinen mere kritisk og mere følsom overfor visse risiki og spesielt overfor variasjoner av de ovenfor angitte driftsbetingelser, noe som gir seg utslag i øket hyppighet av slike feil.

Når det gjelder defektårsakene bør det skiftes mellom de som skyldes en variasjon som lett kan påvises slik som temperatur, metallnivå og vannstrømningshastig. I disse tilfeller er det lett å utføre en automatisk overvåkning med en alarm som tillater maskinoperatøren hurtig å bøte på denne mangel. Når man imidlertid har å gjøre med faktorer slik som sammensetningen av metallet som støpes eller overflatetilstan-den av valsene synes det å være heller vanskelig hvis ikke umulig kontinuerlig å påvise variasjoner. Maskinoperatøren kan derfor kun reagere på feilens opptreden, noe som forårsaker at en del av båndet må kasseres.

Uansett om variasjonen er påvisbar eller ikke krever dette permanent tilgjengelighet av maskinoperatøren. På grunn av eksterne begrensninger kan produksjonspersonale ikke alltid reagere øyeblikkelig eller permanent holde øye med båndet og en stor defekt slik som en materialløsbrytning kan da opptre, noe som nødvendiggjør at maskinen må stoppes. Dette er hvorfor støpemaskiner hyppig benyttes ved hastigheter langt under deres kapasitet, nemlig for å unngå opptreden av slike defekter på grunn av mulige variasjoner i driftsfaktorene.

For å overvinne disse mangler har søkeren undersøkt og utviklet en fremgangsmåte for overvåking og kontrollering av driftsparametrene for en støpemaskin i den hensikt å optimalisere betingelsene for å oppnå et produkt med høy kvalitet og spesielt for å øke produktiviteten.

Denne prosess karakteriseres ved at minst en av parametrene fra gruppen som omfatter vridningsmcmentet jSan legges på minst av valsene for å bringe båndet fremover, påkjenningen som utøves av båndet på minst en av akseltappene og temperaturen i båndet når det forlater valsen overvåkes i det avviket mellom den øyeblikkelige verdi for den undersøkte parameter og midlere verdi for den samme målt gjennom tidsrommet umiddelbart foran / idet, hvis dette avvik blir netgativt med henblikk på moment og påkjenning og positiv med henblikk på temperatur og høyere i absolutt verdi enn et referanseawik, støpehastigheten redu-seres inntil avviket blir lavere enn referanseawiket hvoretter støpehastigheten igjen økes mens avviket mellom den øyeblikke-lige verdi for parametren og den midlere verdi for denne for tidsrommet umiddelbart foran ikke overskrider referanseawiket.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består derfor først i å betrakte kun noen få parametre slik som momentet som legges på minst en av valsene for å bringe båndet fremover, påkjenningen som utøves av båndet på minst en av akseltappene på hver valse og temperaturen på båndet når dette forlater valsen. Overvåkningen og kontrollen kan utføres på en eller to eller alle disse trinn samtidig.

Bruken av disse parametre i stedet for de driftsfaktorer som er angitt ovenfor skyldes det faktum at disse parametre er funnet i en viss grad å integrere fluktueringene for de forskjellige faktorer såvel som andre målbare faktorer og at deres verdier derfor varierer som funksjon av disse faktorer. Hvis således disse faktorer varierer på en slik" måte at det partielt størknede metall blir lokalt ustabilt vil momentet og påkjenningen kontinuerlig synke i løpet av en viss tid mens på den annen side temperaturen øker. En original metode for påvirkning av defekter er således funnet. For dette formål er det tilstrekkelig å måle verdien for disse parametre og å følge utviklingen av disse.

Målemetodene er klassiske. Med henblikk på vridningsmomentet er det f.eks. mulig å bruke intensiteten av den elektriske strøm til motoren for å regulere roteringen av valsene eller å bruke avlesningene på en påkjenningsmåler anbrakt på en akseltappene; med henblikk på påkjenningen :som båndet utøver kan det benyttes en deformeringsmåler, f.eks. mellom klossene på valsene og gripeskruen, eller det hydrauliske trykk for gripekretsen kan måles; med henblikk på temperaturen er det mulig å f.eks. benytte en termoelektrisk sonde eller et optisk pyrometer avbrakt slik at det kan avsøke hele bredden av båndet og bestemme en midlere temperaturverdi.

Imidlertid kan oppfinnelsen utføres ved hjelp av en

hvilken som helst måleinnretning.

Målingene som gjennomføres på denne måte overføres til en kalkulator i en regnemaskin, en miniregnemaskin, en mikroprosessor eller annet i stand til å regne ut gjennomsnitts-verdier. Således er oppfinnelsen karakterisert ved at avviket måles mellom øyeblikksverdien for vedkommende parameter og den midlere verdi for den samme parameter over tidsrommet umiddelbart på forhånd. Apparaturen som mottar informasjonen om verdien av parameteren må derfor være i stand til å huske denne i et gitt tidsrom A t og å beregne gjennomsnittsverdien På dette øyeblikk må den også være i stand til å måle avviket mellom parameterverdien ved tidspunktet t og den midlere verdi for den samme parameter i tiden A t som nettopp er gått og deretter sammenligne denne med et standard avvik og avhengig av verdien av dette avvik og enten avgi eller ikke et signal for å modifisere støpehastigheten for maskinen.

Ikke et hvert avvik vil tas i betraktning av kalkulatoren. Det er således funnet med henblikk på moment og påkjenning at fluktueringer som kan forårsake opptreden av defekter slik som sprekker, utbrekking og lignende, ledsages av en reduksjon av verdien av disse parametre. Således regi-strerer kalkulatoren kun negative avvik mellom øyeblikksverdien og den midlere verdi. Med henblikk på temperaturen er det på den annen side en økning som signaliserer defekten og i dette tilfelle vil kalkulatoren kun reagere på det positive avvik.

I alle tre tilfeller skjer det en sammenligning mellom den absolutte verdi av avviket og et referanseawik som er bestemt på forhånd og lagret i kalkulatorens hukommelse. En hver awiksverdi under referanseawiket gir seg utslag i fravær av signal ved kalkulatorens utgang. På den annen side vil enhver høyere verdi resultere i et signal for reduksjon av støpehastigheten. Denne reduksjon kan skje progresivt eller trinnvis i et bestemt tidsrom og vare inntil avviket blir lavere enn referanseawiket. I denne fase er den midlere verdi som holdes av kalkulatoren den som tilsvarer tidsrommet A t umiddelbart før avviket ble høyere enn referanseawiket. Dette ref eranseawik er generelt under 10% av middelverdien for angjeldende parameter for å ha egnet tidsrespons.

Tidsrommet A t er fortrinnsvis under 10 minutter slik at parameterfluktueringen kan følges optimalt.

Hvis hastighetsreduksjonen skjer ved suksessive trinn er reduksjonen som tilsvarer hvert trinn mindre enn 15% av hastigheten umiddelbart foran. Hvert trinn varer mindre enn 15 minutter.

Etter en større eller mindre hastighetsreduksjon blir avviket mindre enn referanseawiket igjen. På dette øyeblikk gir kalkulatoren et signal til å øke hastigheten og hastighetsøkningen er mindre enn 10% av hastighetsverdien umiddelbart foran og kalkulatoren fortsetter å sammenligne avviket mellom øyeblikksverdien for denne parameter og den midlere verdi for parameteren for tidsrommet umiddelbart foran og dette varer i minst 5 minutter. Denne økning kan også skje progressivt eller ved suksessive trinn. I det sistnevnte tilfelle er hastighetsøkningen i hvert trinn mindre enn 10% av hastighetsverdien umiddelbart på forhånd og varigheten av trinnet er mindre enn 5. Økningen skjer så lenge awiket for de tre parametre ikke overskrider referanseawiket.

Støpemaskinen vil derfor alltid arbeide ved den høyest mulige hastighet uten at det inntrer defekter.

Det kan sies at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen optimaliserer mulighetene for å oppnå et produkt med høy kvalitet fordi samtidig: - tillater den maksimale produktivitet; - forhindrer de alle synlige eller usynlige defekter ved størkningen slik at den kan arbeide kontinuerlig, og uten de som stammer fra stopp av maskinen; - den reduserer arbeidsbehovet for overvåking av maskinen; - den bringer maskinen til å arbeide under bedre betingelser da den ikke lenger stanses; - den gir via kalkulatoren en registrering.av støpeparametrene som samtidig er en type produksjonskort for det støpte bånd.

Oppfinnelsen vil forstås bedre under henvisning til den vedlagte figur som viser en type maskin og en tilførsels-dyse 1 gjennom hvilken flytende metall føres til mellom to valser 2 og 2<1> der akseltappene 3 og 4 holdes av klosser 5 og 6 fast med rammeverket 7. Etter avkjøling og valsing forlater metallet støpeprosessen i form av et bånd eller en bane 8 som vikles opp ved 9.

Valsene bringes i rotasjon i motsatt retning ved hjelp av motoren 10.

Intensiteten som tillater bedømmelse av vridningsmomentet bestemmes ved 11 i tilførselskretsen for motoren.

På de hydrauliske kretser 12 og 12' anordnet i rammeverket

7 og 7' er det anordnet to trykkmålere 13 og 13" som tillater at effekten av valsingen bedømmes mens et optisk pyrometer avføler bredden av banen 14 for å bestemme temperaturen.

Disse tre målinger overføres til kalkulatoren 15 som kontrol-lerer hastigheten av motoren ved 16 ved å modifisere spenningen i tilførselskretsen.

Gjennomføring av oppfinnelsen skal illustreres ved følgende eksempel: Det benyttes en SCAL Jumbo 3C maskin med en PERKIN ELMER 1620 minikomputer. Den støpte legering er 1050 hvis sammensetning er beskrevet i "Standard for Aluminium Mill Products", utgitt av Aluminium Association. Tykkelsen på banen er 10 mm.

Vridningsmomentet måles via intensiteten av motoren som driver maskinvalsen (likestrømsmotor).

Valsepåkjenningen måles via to trykkmålere som måler trykket av den hydrauliske krets i hvert av de to ramme-verk.

Temperaturen på banen som forlater valsene måles ved et optisk pyrometer som avføler hele båndoverflaten.

Programmet for å redusere og å øke hastigheten ved hjelp av kalkulatoren er som følger: a) den lineære hastighet for valsene varieres hvert annet minutt med en verdi på 0,01 m/min.; b) verdien av intensiteten av det hydrauliske trykk og av temperaturen noteres av kalkulatoren hvert sekund; c) defektene detekteres på følgende måte: intensiteten av valsedriftsmotoren så vel som verdiene for det hydrauliske

trykk i rammeverket og temperaturen i banen sammenlignes hvert sekund med de middelverdier som beregnes fra de 120

foregående målinger av den angjeldende parameter. Hvis avviket mellom henholdsvis beregnet øyeblikksverdi og middelverdi for intensiteten av trykket er negativt og mindre i absolutt verdi enn et avvik tilsvarende 2% av middelverdiene anses støpingen som stabil og den ovenfor beskrevne prosedyre for å øke hastigheten følges. Hvis samtidig avviket mellom målt temperatur på dette øyeblikk og middeltemperaturen er positiv og ikke overskrider 5°C anses støpingen som stabil. Hvis minst et av intensitets- og trykkawiket er negativt

og i absolutt verdi overskrider 2% av middelverdien for den angjeldende parameter og/eller hvis temperaturawiket er positivt og overskrider 5°C anses støpingen som ustabil.

På dette tilfelle gir kalkulatoren umiddelbart en ordre om

å redusere den lineære hastighet for valsene med 0,05 m/min. Hvis etter 10 sekunder alle avvikene mellom øyeblikksverdiene for intensiteten på valsemotoren, de to trykk så vel som temperauturen i banen og middelverdien for disse parametre ikke blir mindre enn referanseavvik igjen gir kalkulatoren en andre ordre om å redusere valsehastigheten med 0,05 m/min. Denne prosedyre gjentas inntil hvert av avvikene er lavere enn referanseawiket. Støpedriften anses så igjen å være stabil og kalkulatoren fortsetter å øke hastigheten som beskrevet ovenfor.

Den maksimale øyeblikkelige verdi som måles under disse betingelser er 1,25 m/min., noe som tilsvarer en produktivitet på omtrent 2,02 tonn pr. time og pr. meter bredde av banen som produseres. Utover dette opptrer det defekter ved størkning. På den annen side er en opprettholdelse av kontinuerlig støping ved denne hastighet meget vanskelig å krever at det opprettholdes perfekt konstant temperatur i det flytende metall i støpens løp, av smøring av sylindrene osv. Imidlertid har prosessen ovenfor tillatt en midlere hastighet på omtrent 1,22 m/min., dvs. en midlere produktivitet på 1,98 tonn pr. time og pr... meter dysebredde og ved kontinuerlig drift uten at det er opptrådd defekter ved størkning av banen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen anvendes ved kontinuerlig støping av metaller mellom valser når man vil optimalisere betingelsene for å oppnå et høyt kvalitetsprodukt og spesielt for å Øke produktiviteten.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for overvåking og kontroll av drifts-paramentrene for enmaskinjor kontinuerlig støping av bånd mellom valser, karakterisert ved at minst ett av parametrene fra gruppen som omfatter vridningsmomentet som utøves på minst en av valsene for å drive båndet fremover, belastningen som legges på båndet på minst en av akseltappene eller temperaturen i båndet når dette forlater valsene under-søkes, at avviket mellom øyeblikksverdien for den angjeldende parameter og middelverdien for den samme permanent måles i det umiddelbart foranliggende tidsrom og at hvis dette avvik blir negativt for vridningsmomentet og påkjenningsverdien og positiv for temperaturen og høyere i absolutt verdi enn et referanseavvik, reduseres hastigheten for støpingen inntil avviket igjen er lavere enn referanseawiket og at støpehastigheten deretter økes inntil awiket mellom øyeblikksverdien for parameteren og den midlere verdi for denne parameter for tidsrommet umiddelbart på forhånd ikke overskrider referanseav-viket.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at middelverdien for parametre baseres på tidsrommet umiddelbart før det tidspunkt avviket blir høyere enn referanseawiket.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man arbeider med et ref eranseawik på mindre enn 10% av parameterens middelverdi.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man benytter et tidsrom umiddelbart på forhånd som er mindre enn 10 minutter.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hastigheten reduseres ved etter hverandre følgende trinn.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at støpehastigheten reduseres i hvert trinn med en verdi mindre enn 15% av hastighetsverdien umiddelbart foran.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man arbeider slik at hvert trinn i hastig-hetsreduks j onen varer mindre enn 5 minutter.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at hastigheten økes i etter hverandre følg-ende trinn.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at støpehastigheten økes i hvert trinn med en verdi mindre enn 10% av hastighetsverdien på det umiddelbart foregående øyeblikk.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man arbeider slik at hvert trinn i hastig-hetsøkningen har en varighet mindre enn 5 minutter.