<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenprüfung, insbesondere zum Prüfen auf verdeckte Risse, stranggegossener, aus einer Stranggiesskokille ausgezogener, vorzugsweise heisser, wie über 300 C heisser Stahlstränge, wobei zwischen Strang und Stranggiesskokille eine oszillierende Relativbewegung stattfindet, sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Für die Oberflächenprüfung von heissen Brammen sind verschiedene Verfahren bekannt (Stahl und Eisen, 101,1981, Seiten 1135 bis 1137 und 1183 bis 1188), jedoch hat sich keines dieser Verfahren betrieblich durchsetzen können.
Das für heisse Brammen noch am besten geeignete optische Verfahren lässt es nicht zu, durch Zunder verdeckte Risse aufzufinden. Solche verdeckte Risse sind von Oszillationsmarken der Strangoberfläche ausgehende Querrisse. Die Oszillationsmarken stellen Vertiefungen an der Strangoberfläche dar, die von Zunder aufgefüllt bzw. verdeckt sind. Die von den Oszillationsmarken ausgehenden Querrisse erstrecken sich jeweils etwa vom tiefsten Punkt der Oszillationsmarke als feiner Haarriss senkrecht zur Strangoberfläche. Eine Erkennung solcher Risse war bisher, wenn überhaupt, erst nach Abkühlen des bereits abgelängten Stranges durch Begehung und eingehende visuelle Inspektion der Strangabschnitte bzw. nach einem Abarbeiten der Gusshaut möglich. Das Erkaltenlassen des Stranges bedeutet jedoch einen Energieverlust, da die Strangabschnitte zum Weiterverarbeiten (z.
B. Warmwalzen) wieder aufgeheizt werden müssen. Weiters ist es, wenn man Fehler erst an dem erkalteten Strang feststellt, nicht möglich, sofort korrigierend in die Steuerung der Stranggiessanlage einzugreifen, um ein Weitergiessen mit Fehlern zu vermeiden.
Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, welche es ermöglichen, verdeckte Risse des Stranges mit grosser Sicherheit und einfachen Betriebsmitteln zu erkennen. Insbesondere soll es möglich sein, solche Risse auch an einem heissen Strang feststellen zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass über die zu prüfende Oberfläche des Stranges im Abstand voneinander liegende und die Stranglängsrichtung kreuzende Flämmstriche gezogen werden, wobei die Dicke der durch den Flämmstrich abgetragenen Oberflächenschicht des Stranges gleich oder geringfügig grösser ist als die Tiefe der Oszillationsmarken des Stranges, und dass vorhandene Risse der geflämmten Fläche des Stranges mit Hilfe einer optischen Einrichtung, wie einer Kamera, festgestellt und registriert werden.
Von Oszillationsmarken ausgehende Risse treten, sofern sie vorhanden sind und sofern an der Stranggiessanlage die Betriebsbedingungen etwa konstant gehalten werden, stets in grösseren Längsbereichen auf ; sie bilden sogenannte"Rissbahnen". Erfindungsgemäss wird zur Erkennung solcher Fehler nicht die gesamte Strangoberfläche inspiziert, sondern es werden nur kleine Teilbereiche der Oberfläche an repräsentativen Stellen des Stranges genau inspiziert, worauf Rückschlüsse auf die nicht geprüfte Oberfläche - sofern die Betriebsbedingungen beim Stranggiessen etwa gleich bleiben - gezogen werden. Durch den Flämmstrich wird ein verhältnismässig glatter und sauberer Oberflächenbereich gebildet, in dem die Oszillationsmarken entfernt sind.
Die von den Oszillationsmarken ausgehenden feinen Haarrisse sind im geflämmten Oberflächenbereich optisch erkennbar ; sie weisen dunkle Ränder auf und heben sich von der metallisch glänzenden Oberfläche sehr gut ab. Die optische Inspektion kann durch TV-Kameras bzw. andere optische Hilfsmittel, wie Diodenzeilenkameras mit hoher Auflösung, erfolgen.
Werden an einem Strang von den Oszillationsmarken ausgehende Haarrisse lokalisiert, so besteht die Möglichkeit, sofort zu entscheiden, ob dieser Strangabschnitt für die direkte Weiterverarbeitung geeignet ist oder ob in die Steuerung der Stranggiessanlage korrigierend eingegriffen werden muss bzw. ob der Strangabschnitt vor Weiterverarbeitung einer Oberflächenbehandlung unterzogen werden muss.
Die erfindungsgemäss allein der geflämmte Bereich, der nur einen geringen Flächenanteil der Strangoberfläche ausmacht, zur Rissbeurteilung herangezogen wird, lassen sich infolge grosser Auflösung durch Kameras auch sehr feine Risse, die mit freiem Auge leicht übersehen werden können, mit Sicherheit erfassen. Beispielsweise können Risse mit einer Spaltbreite von einem hundertstel Millimeter noch erkannt werden.
<Desc/Clms Page number 2>
Vorteilhaft wird der Flämmstrich während des Ausziehens des Stranges gezogen, wodurch ein
Manipulieren an bereits abgelängten Strangabschnitten entfällt.
Zweckmässig wird der Flämmstrich in einem Bereich des Stranges gezogen, in dem dieser eine Oberflächentemperatur von mehr als 800 C aufweist, wodurch die Eigenstrahlung des Stranges unter Vermeidung einer Fremdbeleuchtung zur optischen Inspektion ausgenutzt werden kann.
Vorzugsweise wird eine Oberflächenschicht mit einer Dicke zwischen 1 und 2 mm abgetragen, wodurch die Oszillationsmarken mit Sicherheit entfernt werden können und von diesen ausgehende Risse jedoch erhalten bleiben. Die Oszillationsmarken erstrecken sich je nach Stahlqualität in eine Tiefe von 0, 5 bis 1 mm, die davon ausgehenden Risse in eine Tiefe bis 10 mm und darüber. Risse, die sich nur bis zu einer Tiefe von etwa 1 mm (ausgehend von der Oszillationsmarke) erstrecken, sind für die Qualität des Endproduktes nicht massgebend. Die Entfernung solcher seichten Risse mit dem Flämmstrich ist daher unerheblich.
Um mit Sicherheit mit dem Flämmstrich Oszillationsmarken zu erfassen und um an Hand eines Flämmstriches eine für einen längeren Strangabschnitt repräsentative Aussage machen zu können, erstreckt sich die Breite des Flämmstriches über mindestens zwei, vorzugsweise fünf Oszillationsmarken.
Zur Erzielung einer besonders sauberen Oberfläche im geflämmten Bereich wird zweckmässig die Fläche des geflämmten Bereiches des Stranges unmittelbar nach dem Flämmen vor der optischen Inspektion gebürstet.
Ein mit grosser Sicherheit für einen unter gleichen Betriebsbedingungen gegossenen Stranglängsabschnitt repräsentatives Prüfergebnis lässt sich vorzugsweise dann erzielen, wenn das Verhältnis der geflämmten Fläche zur ungeflämmten zu prüfenden Strangoberfläche beim Abgiessen einer Schmelze in einem Bereich zwischen 1 : 600 und 1 : 100 liegt.
Um mit einem schmalen Flämmstrich einen grösseren Längsabschnitt des Stranges beurteilen zu können, wird zweckmässig der Flämmstrich schräg zur Stranglängsachse, vorzugsweise unter einem Winkel von 450 gezogen.
Zweckmässig wird die geflämmte Fläche unmittelbar vor der optischen Beobachtung gekühlt, wodurch es möglich ist, die geflämmte Fläche kurzzeitig auf eine Temperatur abzukühlen, bei der sie einen metallischen Glanz aufweist. Es kann dann zwar nicht mehr die Eigenstrahlung des Stranges zur Fehlererkennung ausgenutzt werden, jedoch lassen sich Risse an einer metallisch glänzenden Fläche leichter feststellen als an einer rot bis hellrot glühenden Strangoberfläche.
Die Kühlung ist dabei so ausgelegt, dass nur die geflämmte Fläche gekühlt wird, u. zw. kurzzeitig. Infolge des Wärmeinhaltes des Stranges erwärmt sich der Strang an der gekühlten Stelle innerhalb kurzer Zeit ohne nachteilige Folgen für die Strangoberfläche. Die Kühlung wird zweckmässig so eingestellt, dass die zu beobachtende geflämmte Fläche auf unter 800 C abgekühlt wird.
Eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Flämmhobel an einem quer zur Stranglängsrichtung bzw. zu abgelängten Strangabschnitten über die zu prüfende Strangoberfläche bewegbaren Schlitten vorgesehen ist, der vorzugsweise in Stranglängsrichtung bzw. in Längsrichtung des abgelängten Strangabschnittes bewegbar ist und dass eine optische Einrichtung, wie eine Kamera, zur Beobachtung mindestens der geflämmten Fläche vorgesehen ist.
Zweckmässig ist der den Flämmhobel tragende Schlitten im Auslaufrollgang einer Stranggiess- anlage angeordnet. Die Flämmeinrichtung ist somit ein Teil der Stranggiessanlage, wodurch sichergestellt ist, dass der Strang in möglichst heissem Zustand geprüft und Entscheidungen zu seiner Verwertung bzw. zur Steuerung der Anlage in kurzem Zeitabstand nach Entstehen der Risse getroffen werden können.
Zur Erzielung einer besonders sauberen Oberfläche ist vorteilhaft der Schlitten knapp benachbart zum Flämmhobel mit einer Bürste versehen.
Um ein grosses Auflösungsvermögen zu erzielen und um äusserst feine Risse erkennen zu können, ist die Kamera an dem Schlitten knapp hinter dem Flämmhobel bzw. der Bürste angeordnet.
Zur besseren Risserkennung ist vorteilhaft an dem Schlitten eine die geflämmte Fläche kühlende Kühleinrichtung vorgesehen, wodurch die geflämmte Fläche einen metallischen Glanz bekommt und Risse noch besser erkennbar sind.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei Fig. 1 eine schematische Schrägrissdarstellung eines Auslaufrollganges einer Stranggiessanlage zeigt. Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Strang gemäss der Linie lI-lI der Fig. l in stark vergrössertem Massstab.
EMI3.1
nicht dargestellten Biegeeinrichtung in einen Kreisbogen gebogen und nach etwa einem Viertelkreis mittels einer nicht dargestellten Richteinrichtung geradegerichtet. Der etwa horizontal angeordnete Auslaufrollgang dient zum Stützen des geradegerichteten und bereits durcherstarrten Stranges - -1--. Er weist dort in der Regel eine Oberflächentemperatur von über 8000C auf.
Infolge der oszillierenden Bewegung der Stranggiesskokille weist der Strang an seiner Oberfläche Oszillationsmarken --3-- auf. Diese Oszillationsmarken stellen Vertiefungen in der Strang- oberfläche --4-- dar, die mit Zunder --5-- gefüllt bzw. bedeckt sind. Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann es vorkommen, dass von den Oszillationsmarken, d. h. von deren tiefster Stelle, feine Haarrisse --6--, die sich quer zur Stranglängsrichtung --7-- in das Innere des Stranges - erstrecken, ausgehen. Solche Risse --6-- liegen in parallel zur Stranglängsrichtung --7-des Stranges --1-- angeordneten Rissreihen --8, 9--. Bevorzugt treten solche Risse an der Oberseite --10-- des geradegerichteten Stranges-l-auf.
In Fig. 1 sind weiters Kantenrisse --11-und sich in Stranglängsrichtung --7-- erstreckende Risse --12-- gezeigt. Solche Kanten- --11-- und Längsrisse --12-- treten durch die Zunderschicht --5-- hindurch, sind normalerweise sichtbar und treten sporadisch, d. h. gänzlich unregelmässig über die Strangoberfläche verstreut auf.
Entlang des Auslaufrollganges ist parallel zur Stranglängsrichtung --7-- ein den Auslaufrollgang überspannendes Portal --13-- verfahrbar. Der den Auslaufrollgang überspannende Quer- träger --14-- des Portales ist an zwei vertikalen Ständern --15--, vorzugsweise (zwecks Einstellung auf unterschiedliche Strangdicken) höhenverstellbar montiert. Die vertikalen Ständer --15-- sind mittels Rädern --16-- entlang von parallel zur Stranglängsrichtung --7-- angeordneten Schienen --17-- in Richtung des Doppelpfeiles 18 verfahrbar.
An dem Querträger --14-- ist ein Schlitten --19-- in Richtung des Doppelpfeiles 20 quer zur Stranglängsrichtung --7-- verschiebbar, an welchem Schlitten --19-- ein Flämmhobel --21-- vorgesehen ist. Knapp neben dem Flämmhobel ist am Schlitten --19-- eine die geflämmte Strangoberfläche von beim Flämmen anfallendem Zunder reinigende Bürste --22-- vorgesehen.
Am Schlitten sind weiters zweckmässig eine Lichtquelle --23-- und eine Kamera --24-- montiert, welche Kamera --24-- die von der Strangoberfläche reflektierten Lichtstrahlen 25 empfängt und zu einem Anzeigegerät --26-- weiterleitet. Eine weitere, ebenfalls mit einer Kamera-27und der Anzeigevorrichtung --26-- zusammenwirkende Lichtquelle 28 kann bereits in Ausziehrichtung vor dem Flämmhobel --21-- positioniert sein und dient zur Erkennung der Kantenrisse-11-- und Längsrisse --12--, die die Zunderschicht durchsetzen. Die in der Nähe des Stranges vorgesehenen Anlagenteile sind zweckmässig mit einer Kühlung ausgestattet.
Die Funktion der Einrichtung ist folgende :
Mittels des Flämmhobels --21-- wird ein die Stranglängsrichtung --7-- kreuzender Flämmstrich --29-- über die zu prüfende Oberfläche --4--, im dargestellten Ausführungsbeispiel die Oberseite --10-- des Stranges --1--, gezogen, wobei mindestens ein Flämmstrich --29-- je gegossene Schmelze oder zweckmässig maximal ein Flämmstrich pro abzulängender Bramme gezogen wird. Der Flämmstrich --29-- weist eine Breite 30 von etwa 10 cm auf und ist zur Stranglängsrichtung --7-- unter einem Winkel a, der vorzugsweise 450 beträgt, geneigt.
Die Dicke 31 der durch den Flämmstrich abgetragenen Oberflächenschicht ist so bemessen (1 bis 2 mm), dass die Oszillationsmarken-3--, die eine Tiefe 32 von etwa 0, 5 bis 1 mm aufweisen, zur Gänze entfernt werden. Durch den Flämmstrich entsteht eine weitgehend glatte, ebene Fläche --33--, in die eventuell vorhandene, von den Oszillationsmarken ausgehende Haarrisse --6-münden. Durch den Flämmstrich --29-- werden etwa vier bis fünf hintereinanderliegende, im Abstand 34 von etwa 2 cm angeordnete Oszillationsmarken --3-- entfernt. Infolge der 45 -Neigung des Flämmstriches --29-- lässt sich mit einem Flämmstrich ein Längsbereich des Stranges-l-
<Desc/Clms Page number 4>
untersuchen, der etwa der Breite 35 des Stranges entspricht.
Infolge der glatten und durch das Bürsten sehr sauberen Fläche --33-- des Flämmstriches --29-- sind die von einem dunklen Band
EMI4.1
Temperatur von unter 800 C die Lichtquelle --23--herangezogen wird. Das von der Fläche --33-- des Flämmstriches --29-- ausgehende bzw. reflektierte Licht wird mittels der Kamera --24--, die eine TV-Kamera oder eine Diodenzeilenkamera sein kann, erfasst und dem Anzeigegerät, dem eine automatische Bildverarbeitung zugeordnet sein kann, zugeleitet.
Die Kamera bestreicht die geflämmte Fläche über ihre Breite, wodurch ein grosses Auflösungsvermögen erzielbar ist und sehr feine Risse registriert werden können. Durch eine nicht dargestellte Kühleinrichtung ist es möglich, die geflämmte Fläche --33-- metallisch glänzen zu lassen,
EMI4.2
Wenn auch das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise am kontinuierlich ausgezogenen Strang --1--, also innerhalb der Stranggiessanlage, durchgeführt wird, so ist es doch auch möglich, bereits abgelängte Brammen zu inspizieren, wobei der Flämmhobel der Stranggiessanlage nachgeordnet angeordnet sein kann. Es ist möglich, auch einen Flämmstrich an der Strangunterseite anzubringen, wozu zweckmässig die vom Strang abgelängte Bramme gewendet und mit ein- und demselben Flämmhobel beidseitig untersucht oder hochkant aufgestellt wird.
Die Erfindung ist mit Vorteil bei horizontal gegossenen Strängen, bei denen die Oszillationsmarken besonders ausgeprägt sind, anwendbar.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Oberflächenprüfung, insbesondere zum Prüfen auf verdeckte Risse, stranggegossener, aus einer Stranggiesskokille ausgezogener, vorzugsweise heisser, wie über 300 C heisser Stahlstränge, wobei zwischen Strang und Stranggiesskokille eine oszillierende Relativbewegung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass über die zu prüfende Oberfläche (4) des Stranges (1) im Abstand voneinander liegende und die Stranglängsrichtung (7) kreuzende Flämmstriche (29) gezogen werden, wobei die Dicke (31) der durch den Flämmstrich (29) abgetragenen Oberflächenschicht des Stranges gleich oder geringfügig grösser ist als die Tiefe (32) der Oszillationsmarken (3) des Stranges (1), und dass vorhandene Risse (6) der geflämmten Fläche (33) des Stranges (1)
mit Hilfe einer optischen Einrichtung, wie einer Kamera, festgestellt und registriert werden.
EMI4.3