Temperaturmessgerät
Die Erfindung betrifft ein Temperaturmessgerät zur berührungslosen Messung von Oberflächentemperaturen an rotierenden Arbeitswalzen für das Kaltwalzen von Bändern aus Stahl und Nichteisenmetallen, mit wenigstens einem an eine Messleitung angeschlossenen Temperaturgeber, bei dem die Messleitung durch ein schlecht wärmeleitendes Messrohr geführt ist, wobei das Messrohr in einem am Walzgerüst befestigten Gehäuse angeordnet ist und wobei das der Arbeitswalze zugewandte Ende des Messrohres vor ihr unter Bildung eines Luftraumes absteht, in den der Temperaturgeber hineinragt.
Von der kaltbandverarbeitenden Industrie werden immer höhere Anforderungen an die Toleranzhaltigkeit des Walzgutes gestellt. Das erfordert beim Walzen dünner Bänder u. a. die Einhaltung eines bestimmten Temperaturniveaus der Walzen und ausserdem eines konstanten Temperaturverlaufes über die Breite des Walzenballens, was nicht nur die Voraussetzung für das Walzen toleranzhaltigen Materials, sondern auch die Voraussetzung für den einwandfreien Ablauf des Walzvorganges überhaupt ist. Die Probleme der Erwärmung treten um so mehr in den Vordergrund, je höher die Walzgeschwindigkeit ist.
Es ist ein Temperaturmessgerät bekannt, dessen Temperaturgeber bei geringer Geschwindigkeit und geringer Kühlmittelmenge der Stütz- und Arbeitswalzen die Walzenoberfläche der Arbeitswalze berühren. Als Temperaturgeber dienen über verstellbare Zwischenstücke am Walzenständer angeordnete dünne, gebogene Platten, an deren Mitte die heissen Lötstellen eines Chromel-Cupel-Thermoelementes (NiCr-NiCu) angeschweisst sind. Die gebogenen Platten stehen mit der Walzenoberfläche der Arbeitswalze unter einem geringen Anpressdruck in Berührung. Dabei ist jedoch nachteilig, dass die Temperaturmessgeräte nicht für grosse Geschwindigkeiten der Arbeitswalzen verwendbar sind, weil durch die erhöhte Reibung zwischen Arbeitswalze und Chromel-Cupel-Thermoelement letzteres eine zusätzliche Erwärmung erfährt, was zu einer Verfälschung des Messergebnisses führt.
Ausserdem erfolgt bei grossen Walzgeschwindigkeiten trotz des geringen Anpressdruckes zwischen Arbeitswalze und Chromel-Cupel Thermoelement eine Beschädigung der Walzenoberfläche der Arbeitswalze.
Deshalb wurde bereits ein Temperaturmessgerät vorgeschlagen, dessen Temperaturgeber bei grossen Geschwindigkeiten und grossen Kühlmittelmengen der Stütz- und Arbeitswalzen die Walzenoberfläche der Arbeitswalzen nicht berührt.
Die Messleitung ist qn einem schlecht wärmeleitenden Messrohr angeordnet und das der Arbeitswalzen zugewandte Ende des Messrohres ist mit einem Luftraum, in den für die Temperaturmessung der Temperaturgeber hineinragt, versehen. Das Messrohr ist über die Arbeitswalzenoberfläche berührende Zwischenstücke im am Walzenständer befestigten Gehäuse angeordnet, das gegenüber der Arbeitswalze durch Filzmanschetten abgedichtet ist. Gemessen wird die Temperatur der oberen Arbeitswalze von der Gerüstseite, von der das Kühlmittel nicht zugeführt wird. Damit soll verhindert werden, dass das gesamte Kühlmittel unmittelbar an das Temperaturmessgerät gelangt.
Es zeigt sich, dass bei den für das Walzen dünnster Bänder, z. B. Aluminiumfolie, notwendigen polierten Arbeitswalzen jegliche Berührung der Walzenoberfläche, die nicht über die gesamte Breite erfolgt, zu Bahnbildungen, die die Oberflächengüte der Folie herabsetzen, führt. Ausserdem führt die kleinste örtliche Walzölansammlung innerhalb der nicht über die ganze Breite der Walze angeordneten Filzmanschetten während des Durchlaufes des Bundes zu dessen Unbrauchbarkeit.
Zweck der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Temperaturmessgerät zu schaffen, das die Messung der Oberflächentemperatur an rotierenden Arbeitswalzen ohne jede Berührung des Temperaturgebers sowie eines anderen Teiles gestattet und der Einbau des Temperaturmessgerätes in eine Abstreifvorrichtung ermöglicht.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein mit einem Messrohr versehener und über eine Passfeder gegen Verdrehung gesicherter Einstellkörper im Gehäuse, welches gegen Axialbewegung fixiert ist, längsverstellbar ist, wobei das bis zu einem Messspalt geführte und durch einen Gewindestift arretierte Messrohr mit einem Schutzteil versehen ist und zusätzlich ein laufend die Umgebungstemperatur des Messspaltes messender Temperaturgeber vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist das Gehäuse mindestens eines Messrohres an einer zwischen Arbeitswalzeneinbaustükken befestigten Haltetraverse fixierbar vorgesehen.
Vorteilhafterweise wird das Gehäuse des Messrohres in einem Stützkörper mit einem Ring in Achsrichtung des Messrohres fixierbar vorgesehen, wobei das durch den Stützkörper geführte Messrohr über eine am Stützkörper befestigte Zwischenlage mit dem Schutzteil verbunden ist und der ebenfalls durch den Stützkörper geführte, die Umgebungstemperatur des Messspaltes messende zusätzliche Temperaturgeber aus dem Stützkörper hinausragt.
Ferner können mehrere Stützkörper als Teil von Abstreifvorrichtungen über die Breite der Arbeitswalze angeordnet sein, wobei zwischen den Abstreifvorrichtungen schlecht wärmeleitende Schutzkörper, welche die Breite der Arbeitswalze in Messkammern unterteilen, angeordnet sind und wobei die Umgebungstemperaturen der Messspalte messenden zusätzlichen Temperaturgeber jeweils in einen Schutzkörper hineinragen.
Bei einer solchen Ausgestaltung des Temperaturmessgerätes ist der Einsatz an Arbeitswalzen mit hochfein bearbeiteten Oberflächen unter den technologischen Bedingungen des Folien- und Kaltbandwalzens gegeben, wobei das Temperaturmessgerät in die Abstreifvorrichtung einsetzbar ist.
Nachstehend werden anhand von Figuren zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht des Quartokaltwalzgerüstes mit einem Temperaturmessgerät für das erste Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine Vergrösserung des Temperaturmessgerätes nach Fig. 1,
Fig. 3 den Schnitt A-A nach Fig. 2,
Fig. 4 die starre Anordnung einer mit mehreren Temperaturgebern versehenen Haltetraverse in den Arbeitswalzeneinbaustücken für das erste Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 eine Seitenansicht des Quartowalzgerüstes mit dem in der Abstreifvorrichtung eingebauten Temperaturmessgerät für das zweite Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 eine Vergrösserung des in der Abstreifvorrichtung eingebauten Temperaturmessgerätes teilweise im Schnitt nach Fig. 5,
Fig.
7 die starre Anordnung der mit Temperaturgebern versehenen Abstreifvorrichtungen an der Haltetraverse in den Arbeitswalzeneinbaustücken für das zweite Ausführungsbeispiel.
Das erste Ausführungsbeispiel ist in den Fig. 1 bis 4 dargelegt. Dem Quartowalzgerät, bestehend aus den Stützwalzen 1 und den Arbeitswalzen 2, sind Abstreifvorrichtungen 3, Düsen 4 sowie Temperaturmessgeräte 5 für die Oberflächentemperaturmessung an der Arbeitswalze 2 zugeordnet. Das Kühl- und Schmiermittel wird durch die Düsen 4 auf die Stützwalzen 1 und die Arbeitswalzen 2 aufgespritzt. Die Temperaturmessgeräte 5 sind immer auf der Auslaufseite des Walzgutes 25 angeordnet. Da das Kühl- und Schmiermittel bei dem stets im Einwegbetrieb arbeitenden Quartokaltwalzgerüst für das Folienwalzen immer auf der Einlaufseite zwischen den Stützwalzen 1 und den Arbeitswalzen 2 aufgegeben und durch die Abstreifvorrichtung 3 zurückgehalten wird, erfolgt keine unzulässige Beeinflussung des Temperaturmessgerätes 5.
Das Temperaturmessgerät 5 besteht aus einem Gehäuse 6, in dem ein über ein Feingewinde in seiner Längsachse verstellbarer Einstellkörper 7 angeordnet ist. In dem Gehäuse 6 und dem Einstellkörper 7 befindet sich mittig das Messrohr 8, welches an dem der Walzenoberfläche zugewandten Ende den Luftraum 9 aufweist. Der Temperaturgeber 10, z. B.
Thermistor, ragt zwecks Ermittlung der Oberflächentemperatur in den Luftraum 9. Das aus schlecht wärmeleitendem Material, z. B. Plastic, hergestellte Messrohr 8 wird an seinem oberen Teil durch einen Gewindestift 12 vom Einstellkörper 7 mitgenommen. Ist durch die Verstellung des Einstellkörpers 7 gegenüber dem Gehäuse 6 der gewünschte Messspalt s erreicht, so erfolgt durch einen weiteren im unteren Teil des Gehäuses befindlichen Gewindestift 12 die Sicherung des Messrohres 8 gegen Verdrehung.
An der Unterseite des Gehäuses 6 ist ein, z. B aus Kunststoff bestehendes Schutzteil 13 angebracht, welches das Messrohr 8 schützt und für gleichmässige Bedingungen im Messspalt s sorgt. Die untere Begrenzung des Schutzteiles 13 ist der Krümmung der Walzenoberfläche angepasst. Der Deckel 14 bildet den Abschluss des Einstellkörpers 7 nach oben und trägt die Durchführung der Messleitung 11. Über die Breite der Arbeitswalze sind ein ober mehrere Temperaturmessgeräte 5 an einer zwischen den Arbeitswalzeneinbaustücken 24 befestigten Haltetraverse 15 angeordnet. An der der Haltetraverse 15 zugewandten Seite des Gehäuses 6 ist der zusätzliche Temperaturmessgeber 10' mit der nach aussen führenden Messleitung 11' eingebaut, der laufend die unmittelbare Umgebungstemperatur des Gehäuses 6 misst.
Das zweite Ausführungsbeispiel wird anhand der Figuren 5 bis 7 erläutert.
Die Abstreifvorrichtung 3 besteht aus dem Stützkörper 16, der durch Haltewinkel 17 mit Filzmanschet- ten 18 versehen ist. In dem Stützkörper 16 ist mittig das Gehäuse 6 mit Rändelschrauben durch den Ring 19 so angeordnet, dass eine Fixierung in beiden Richtungen erfolgen kann. Durch Drehung des Gehäuses 6 wird der Einstellkörper 7 über Feingewinde in seiner Längsachse bewegt. An der der Arbeitswalze 2 zugewandten Seite des Stützkörpers 16 ist eine schlecht wärmeleitende Zwischenlage 23 angebracht. In dem Einstellkörper 7 befindet sich mittig das mit dem Temperaturgeber 10 und dem Luftraum 9 versehene Messrohr 8, welches an dem durch den Stützkörper 16 hindurchgeführten Ende mit einem schlecht wärmeleitenden Schutzteil 13 versehen ist.
Der Ansatz des Einstellkörpers 7 trägt eine Skala, die in Verbindung mit der Skala auf dem Umfang des Gehäuses 6 nach dem Prinzip der Mikrometerschraube eine genaue Einstellung des Messspaltes s ermöglicht.
Der Einstellkörper 7 ist durch die Passfeder 20 gegen Verdrehen gesichert und der Gewindestift 12 verhindert eine Relativbewegung zwischen dem Einstellkörper 7 und dem Messrohr 8. Der Deckel 14 bildet den Abschluss des Einstellkörpers 7 und trägt die Durchführung der Messleitung 11. Der im Stützkörper 16 angeordnete Temperaturmessgeber 10' misst laufend die unmittelbare Umgebungstemperatur des Messspaltes s. Die Messleitung lt, wird über die Führungsschraube 21 nach aussen geführt Über die Breite der Arbeitswalze 2 sind die mit Temperaturmessgeräten 5 versehenen Abstreifvorrichtungen 3 an einer zwischen den Arbeitswalzeneinbaustücken 24 befestigten Haltetraverse 15 angeordnet.
Zwischen den mit Temperaturmessgerät 5 versehenen Abstreifvorrichtungen 3 sind schlecht wärmeleitende Schutzkörper 22, die die Breite des Walzenballens in Messkammern unterteilen, angeordnet.
Temperature measuring device
The invention relates to a temperature measuring device for the non-contact measurement of surface temperatures on rotating work rolls for the cold rolling of strips made of steel and non-ferrous metals, with at least one temperature sensor connected to a measuring line, in which the measuring line is guided through a measuring tube with poor thermal conductivity, the measuring tube being in an am The housing attached to the roll stand is arranged and the end of the measuring tube facing the work roll protrudes in front of it, forming an air space into which the temperature sensor projects.
The cold strip processing industry is placing ever higher demands on the tolerance of the rolled material. This requires u when rolling thin strips. a. the maintenance of a certain temperature level of the rolls and also a constant temperature profile across the width of the roll barrel, which is not only the prerequisite for rolling tolerance-containing material, but also the prerequisite for the smooth running of the rolling process in general. The problems of heating become more prominent the higher the rolling speed.
A temperature measuring device is known, the temperature sensor of which touches the roll surface of the work roll at a low speed and a low amount of coolant of the backup and work rolls. Thin, curved plates, arranged on the roll stand via adjustable spacers, serve as temperature sensors, to the middle of which the hot soldering points of a Chromel-Cupel thermocouple (NiCr-NiCu) are welded. The curved plates are in contact with the roll surface of the work roll under a slight contact pressure. However, it is disadvantageous that the temperature measuring devices cannot be used for high speeds of the work rolls because the increased friction between the work roll and the Chromel-Cupel thermocouple causes the latter to heat up, which leads to a falsification of the measurement result.
In addition, at high rolling speeds, despite the low contact pressure between the work roll and the Chromel-Cupel thermocouple, the roll surface of the work roll is damaged.
For this reason, a temperature measuring device has already been proposed whose temperature sensor does not touch the roll surface of the work rolls at high speeds and large amounts of coolant for the backup and work rolls.
The measuring line is arranged in a measuring tube with poor heat conductivity and the end of the measuring tube facing the work rolls is provided with an air space into which the temperature sensor protrudes for the temperature measurement. The measuring tube is arranged over the work roll surface touching intermediate pieces in the housing attached to the roll stand, which is sealed against the work roll by felt sleeves. The temperature of the upper work roll is measured from the stand side from which the coolant is not supplied. This is to prevent all of the coolant from reaching the temperature measuring device directly.
It turns out that the thinnest belts for rolling, e.g. B. aluminum foil, necessary polished work rolls any contact with the roll surface that does not take place over the entire width, leads to web formations that reduce the surface quality of the film. In addition, the smallest local accumulation of rolling oil within the felt sleeves, which are not arranged over the entire width of the roller, makes it unusable during the passage of the collar.
The purpose of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned.
The invention is based on the object of creating a temperature measuring device which allows the measurement of the surface temperature on rotating work rolls without touching the temperature sensor or any other part and which enables the temperature measuring device to be installed in a stripping device.
According to the invention, the object is achieved in that an adjustment body provided with a measuring tube and secured against rotation by a feather key is longitudinally adjustable in the housing and is fixed against axial movement, the measuring tube, which is guided up to a measuring gap and locked by a threaded pin, is provided with a protective part and a temperature sensor that continuously measures the ambient temperature of the measuring gap is also provided.
The housing of at least one measuring tube is preferably provided such that it can be fixed on a holding cross-member fastened between work roll chocks.
Advantageously, the housing of the measuring tube is provided in a support body with a ring so that it can be fixed in the axial direction of the measuring tube, the measuring tube guided through the support body being connected to the protective part via an intermediate layer attached to the support body and the one that is also guided through the support body and measures the ambient temperature of the measuring gap additional temperature sensor protrudes from the support body.
Furthermore, several support bodies can be arranged as part of stripping devices across the width of the work roll, with poorly heat-conducting protective bodies, which divide the width of the work roll into measuring chambers, being arranged between the stripping devices, and with additional temperature sensors measuring the ambient temperatures of the measuring gaps each protruding into a protective body.
With such a configuration of the temperature measuring device, it can be used on work rolls with extremely finely machined surfaces under the technological conditions of film and cold strip rolling, the temperature measuring device being insertable in the stripping device.
Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to figures. Show it:
1 shows a side view of the four-high cold rolling stand with a temperature measuring device for the first embodiment,
FIG. 2 an enlargement of the temperature measuring device according to FIG. 1,
Fig. 3 the section A-A of Fig. 2,
4 shows the rigid arrangement of a holding cross-member provided with several temperature sensors in the work roll chocks for the first embodiment,
5 shows a side view of the four-high rolling stand with the temperature measuring device built into the stripping device for the second embodiment,
6 shows an enlargement of the temperature measuring device installed in the stripping device, partly in section according to FIG. 5,
Fig.
7 shows the rigid arrangement of the stripping devices provided with temperature sensors on the holding cross member in the work roll chocks for the second exemplary embodiment.
The first embodiment is shown in FIGS. Stripping devices 3, nozzles 4 and temperature measuring devices 5 for measuring the surface temperature on the work roll 2 are assigned to the four-high rolling device, consisting of the backup rolls 1 and the work rolls 2. The coolant and lubricant is sprayed through the nozzles 4 onto the backup rolls 1 and the work rolls 2. The temperature measuring devices 5 are always arranged on the outlet side of the rolling stock 25. Since the coolant and lubricant is always applied to the infeed side between the backup rolls 1 and the work rolls 2 and is retained by the stripping device 3 in the four-high cold rolling mill, which always works in one-way operation, the temperature measuring device 5 is not inadmissible.
The temperature measuring device 5 consists of a housing 6 in which an adjusting body 7 is arranged, which can be adjusted in its longitudinal axis via a fine thread. The measuring tube 8, which has the air space 9 at the end facing the roller surface, is located centrally in the housing 6 and the setting body 7. The temperature sensor 10, for. B.
Thermistor protrudes into the air space 9 for the purpose of determining the surface temperature. The material made of poorly thermally conductive material, e.g. B. Plastic, produced measuring tube 8 is taken along at its upper part by a threaded pin 12 from the setting body 7. If the desired measuring gap s is achieved by adjusting the setting body 7 with respect to the housing 6, the measuring tube 8 is secured against rotation by a further threaded pin 12 located in the lower part of the housing.
At the bottom of the housing 6 is a, for. B made of plastic protective part 13 is attached, which protects the measuring tube 8 and ensures uniform conditions in the measuring gap s. The lower limit of the protective part 13 is adapted to the curvature of the roller surface. The cover 14 forms the top of the setting body 7 and carries the lead-through of the measuring line 11. Over the width of the work roll, one or more temperature measuring devices 5 are arranged on a holding cross member 15 fastened between the work roll chocks 24. On the side of the housing 6 facing the retaining cross-member 15, the additional temperature sensor 10 'with the measuring line 11' leading to the outside is installed, which continuously measures the immediate ambient temperature of the housing 6.
The second exemplary embodiment is explained with reference to FIGS.
The stripping device 3 consists of the support body 16 which is provided with felt sleeves 18 by means of holding brackets 17. In the support body 16, the housing 6 is arranged in the center with knurled screws through the ring 19 so that it can be fixed in both directions. By rotating the housing 6, the adjusting body 7 is moved in its longitudinal axis via fine threads. On the side of the support body 16 facing the work roll 2, a poorly heat-conducting intermediate layer 23 is attached. In the center of the setting body 7 is the measuring tube 8 provided with the temperature sensor 10 and the air space 9, which is provided with a poorly heat-conducting protective part 13 at the end passed through the support body 16.
The approach of the setting body 7 carries a scale which, in conjunction with the scale on the circumference of the housing 6, enables the measuring gap s to be set precisely on the principle of the micrometer screw.
The setting body 7 is secured against rotation by the feather key 20 and the threaded pin 12 prevents relative movement between the setting body 7 and the measuring tube 8. The cover 14 forms the end of the setting body 7 and carries the leadthrough of the measuring line 11. The temperature sensor arranged in the support body 16 10 'continuously measures the immediate ambient temperature of the measuring gap s. The measuring line lt, is led to the outside via the guide screw 21. Over the width of the work roll 2, the stripping devices 3 provided with temperature measuring devices 5 are arranged on a holding cross member 15 fastened between the work roll chocks 24.
Poorly heat-conducting protective bodies 22, which divide the width of the roll barrel into measuring chambers, are arranged between the stripping devices 3 provided with a temperature measuring device 5.