CN101473214A - 用于分析在一个变形物体上的辅助材料层的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在不同的测量参数方面分析在变形工艺、尤其是轧制工艺之前和/或之后在一个变形物件(40)、尤其是金属带表面上的辅助材料(50)层的方法。在此按照本发明规定，借助于光谱分析实现辅助材料(50)分析。本发明还涉及一个用于实施按照本发明方法的装置。
Description
本发明涉及一种用于针对不同的测量参数分析在变形工艺、尤其是轧制工艺之前和/或之后在一个变形物件、尤其是金属带表面上的辅助材料层的方法。本发明还涉及一个装置，它具有至少一个用于产生变形物件表面上的辅助材料层的扫描信号的检测装置，其中检测装置设置在一个变形装置、尤其是轧制机架的前面和/或后面，并且具有一个用于分析由检测装置产生的关于辅助材料的不同专用测量参数的扫描信号的分析装置。
原则上在变形工艺中存在使用辅助材料的需求，用于使轧制物与轧辊充分地分离。如果不能以所期望的方式实现这种分离，则导致在参与变形成份的金属化接触并且由于其相互间的相对运动导致轧制物所期望表面结构的干扰。
对此由现有技术已知许多此类形式的方法。
由DE 197 44 503 A1已知一个用于影响在热宽带或冷带轧制线的轧制机架中分别在上与下轧辊之间的摩擦特性的装置和方法。在此该方法的主要特征是，使轧制物的带顶面和/或带底面在轧制机架的进入侧通过喷洒装置以确定量的液体浸润并且一个调节装置按照量调节液体的条件和给出，其中作为调节参数使用一个与实际的下和/或上轧辊的轧辊转矩相结合预求得或计算的参数。通过这种方法尤其要实现，不仅在轧制物的带顶面与上轧辊之间而且在轧制物的带底面与下轧辊之间产生几乎相同的摩擦特性，用于改善轧制工艺的效率以及减小上和下轧辊的磨损并且还衰减经常在较大的减厚时产生的振动倾向。
在这种和其它已知的方法中原则上存在着这种需求，通过减少工艺步骤达到高质量金属轧制带的更高产量，其中要通过稳定的轧制工艺实现更好的带质量、尤其是轧制缝隙中的摩擦适配性。为此在申请者本身的、较早优先权的、未预公开的德国专利申请DE 10 2005 042 020.6中建议，在进入侧通过物理的计算模型根据许多工艺数据连续在线配量最小量的不含高水份的纯润滑剂。
由此得到稳定的轧制工艺，尤其实现轧制缝隙中的摩擦适配性。此外有利的是，不再需要后续的残油去除并由此节省其它工艺步骤，因为意味着最小润滑，因此只将用于达到所期望的产品质量所需的并且在轧制工艺期间也实际消耗的润滑剂涂覆到进入侧上。此外省去用于去除油乳液的装置和其成本。
由此提出本发明的目的是，在保持现有优点的条件下以这种方式改进由未预公开的德国专利申请(卷号：DE 10 2005 042 020.6)已知的方法以及用于执行该方法的相应装置，由此提供一个具体的且适合的测量方法和一个用于评价变形物上的辅助材料的装置。
按照本发明关于方法的目的由此得以实现，在线地借助于光谱分析实现辅助材料分析。按照本发明关于装置的目的由此得以实现，使分析装置由在线的光谱分析装置构成。
在本描述的范围内辅助材料一般指的是这种材料，它用于在变形工艺时、尤其在轧制工艺时保证变形物件与变形装置、尤其是工作辊之间的充分分离。
在权利要求1中提出三个不同的用于分析变形物件上的辅助材料的选择，即在变形工艺前分析、在变形工艺后分析和在变形工艺之前和之后分析。
在浸润变形工艺前分析变形物件上的辅助材料能够有利地监控施用辅助材料的质量，例如在这个意义上，涂覆是否均匀或者可能有目的地不均匀。
由在变形工艺后在轧制物表面上保留的辅助材料剩余量的一般分析可以有利地一方面区别，这个剩余量是否太大、太小或可接受；据此可以减少或加大在变形工艺前涂覆到变形物上的辅助材料量或保持不变。以变形工艺后在变形物上的辅助材料化学成份为基础的分析结果可以有利地用于，有针对性地调整在变形工艺前在涂覆变形物时的辅助材料成份和/或其温度。
所述的第三选择、即在变形工艺之前和之后分析辅助材料能够有利地推断在变形工艺期间的辅助材料消耗。由此获得的辅助材料消耗量能够一方面再用于推断在变形工艺期间的热条件。除了消耗量以外所要求的借助于光谱分析的分析也能够比较在变形工艺之前和之后的辅助材料化学成份，其中比较能够推断辅助材料某些组分、例如添加剂的消耗或者在变形工艺期间形成的反应物。这些确定的事件可以有目的地支持，当期望这些事件的时候，即，在这些情况下，变形重要的材料只有在变形工艺期间才形成，或者可以及时抵抗它们。
最后作为权利要求1特别有利的特征要指出，在线地进行辅助材料光谱分析。由此使辅助材料的光谱分析结果实时地供使用并且可以直接、即还在运行的变形工艺期间用于影响整个变形工艺。这种影响可以以有目的地控制技术或调节技术地影响变形装置或如上所述施用的辅助材料的形式实现。
在本发明的优选实施例中所述光谱分析是激光感应的、时间分辨的荧光光谱分析或者红外光区的光谱分析。它们是特别适用的分析辅助材料层的测量方法。
按照本发明的另一扩展结构特征规定，所述辅助材料例如是润滑剂、冷却润滑剂、整形剂或湿整形剂。
按照本发明的另一扩展结构特征适宜地使所述辅助材料的分析测量参数例如是其单位面积的量、其温度、其成份、其在变形物件上的分布均匀性和/或其层厚。对此给出的优点请参阅前面的实施例。
按照本发明的另一扩展结构特征推荐，使测量参数作为调节参数至少输送到调节回路，该调节回路按照给定理论值的标准施用辅助材料到变形物件上，其中这样给定调节参数的理论值，它们以已知的变形工艺为基础对于变形工艺本身调节确定的变形参数和/或对于变形的变形物件分别以所期望的尺度形成质量特征。可影响的变形参数例如是变形装置中的轧制力的大小或轧辊振动的强度。
按照本发明的另一特征规定，在检测到不期望的或者有缺陷的例如污染的辅助材料成份的情况下在干预具有不同成份的储存容器的条件下构成调节回路，由不同的成份组成辅助材料，接着使辅助材料对应于给定的其成份的理论值混合或者还在运行的变形工艺期间修正其成份。
适宜地按照本发明的另一特征为了计算变形工艺的理论值通过数学模型模拟。
按照本发明的另一特征规定，用于变形的变形物件的质量特征例如是其平面度、其光滑度或其组织，尤其是人字形花纹的不存在性。
按照本发明的关于方法的另一特征规定，使辅助材料的各个组分有针对性地添加标识或示踪物质。这些标识或示踪物质在期望的情况下可以有目的地添加辅助材料的各个组分，用于使信号强度以适合的方式匹配。
在本发明的关于装置的优选实施例中具有至少一个照射机构，用于在扫描期间照射变形物件上的辅助材料。照射起到激活或强化标识或示踪物质的作用并且通常改进检测并由此改进光谱分析结果，例如在横交于轧制方向的辅助材料的量分布或成份分布方面。
如果检测装置或照射源只简单地在变形装置前面和/或后面存在并且与变形物的宽度相比小尺寸地设计，则有利的是，使它们设计成可以横交于轧制方向移动，用于能够在变形物的整个宽度上检测和分析辅助材料。如果使所述检测装置在轧制缝隙前面和/或后面以许多检测元件的形式构成，因此这些元件不必一定移动；但是有利的是，使这些元件也在横交于轧制方向的方向上分布地设置在变形物上，用于能够在变形物的整个宽度上分析辅助材料。检测装置或检测元件优选由扫描器构成。
最后按照本发明的最后特征规定，使所述分析装置设计成用于执行如权利要求中任一项所述的方法。
下面描述总共四个附图，其中：
图1示出本发明的第一实施例，
图2示出用于构成检测装置的变化，
图3示出本发明的第二实施例，
图4示出本发明的第三实施例。
下面借助于上述附图详细描述本发明的实施例。在所有附图中相同的技术部件以相同的标记符号表示。对于各个标记符号附加“l”或“r”表示，相应表示的部件在轧制方向R上看去或者设置在变形装置20的前面(1)或后面(r)。为了简化标记符号在下面的描述中通常没有这个附加字母地使用，如果它对于具体事实的视图不必显示的时候。
本发明一般涉及一种用于分析在输送到变形工艺的变形物表面上的辅助材料层的方法和相应的装置。
为此图1示出第一实施例。具体地在图1中象征性地以轧制机的形式示出一个变形装置20。对变形装置20为了变形、例如为了减厚输送一个变形物40。变形物40在轧制方向R上穿过变形装置20。
为了简化变形工艺并且为了改善变形物40在变形工艺后在某些质量特征、如平整度、光滑度、组织或人字形花纹的不存在性等方面的质量对变形物40在进入变形装置20借助于喷嘴排30输送辅助材料50。辅助材料例如是润滑剂、冷却剂、整形剂或湿整形剂。如图1所示，可以使辅助材料涂覆到变形物40表面上或者其底面上(未示出，也适用于所有下面的实施例)。
在图1所示的本发明实施例中借助于按照本发明的装置10分析涂覆到变形物40表面上的辅助材料，在辅助材料与变形物40一起进入变形装置20之前。按照本发明的装置10包括用于产生在变形物40表面上辅助材料50层的扫描信号的检测装置12；检测装置12例如可以是扫描器。
图2示出检测装置12空间结构的实施例。在那里示例地示出，检测装置可以由各个检测元件12’，12”...、优选扫描元件组成，它们以在轧制方向R的横向上一个分量位置固定地设置在线L上。也可以选择使检测装置12仅仅由一个扫描元件组成，但是它可以优选以轧制方向R的横向上的一个分量并由此在变形物40的宽度方向上移动。两个可选择的实施例用于例如获得在轧制方向R的横向上的辅助材料量或温度的分布或者其化学成份的分布。
在图1中还看出，由检测装置12产生的扫描信号输送到分析装置14，用于由分析装置评价。分析装置是光谱分析装置，它例如在红外光范围中或者按照激光感应的时间分辨的荧光光谱分析原理工作。分析装置14以辅助材料50的不同测量参数为基础评价由检测装置12接收的扫描信号。这些分析的测量参数例如可以是单位面积的辅助材料量、其化学成份、其在变形物40上例如也横交于轧制方向R的分布均匀性和/或辅助材料50在变形物40上的层厚。
按照在图1中所示的第一实施例在辅助材料进入变形装置20之前借助于上面以图2描述的检测装置的辅助材料50分析能够有利地例如实现监控，辅助材料在宽度方向上、即横交于轧制方向R是否以所期望的方式涂覆在变形物40的表面上。通常期望均匀的分布；但是也可以选择期望有目的地不均匀分布。分布尤其涉及涂覆的辅助材料50的层厚；但是也可以是其局部的成份。如果由分析装置14进行的光谱分析要得到一个偏离所期望的量分布的分布，则对于在图1所示的布置中存在这种可能性，有目的地影响喷嘴排30，通过例如其各个喷嘴有目的地分别接通或断开。如果需要实际上也可以修正地影响涂覆的辅助材料的化学成份，通过使这种辅助材料的各个组分通过干预相应的储存容器强烈地或不强烈地添加辅助材料。由于按照本发明在线地实现扫描信号的光谱分析这个事实，可以使示例描述的修正干涉犹如实时地也在运行的变形工艺期间进行。
在扫描过程期间优选借助于照射机构16照射变形物40表面上的辅助材料50，用于通过检测装置改善识别辅助材料的测量参数。
图3示出本发明的第二实施例，其中按照本发明的装置10在轧制方向R看去只设置在变形装置20的后面。装置10能够在那里分析在实现变形工艺以后在变形物40表面上的辅助材料50。尤其存在这种可能性，求得在变形工艺以后在表面上保留的辅助材料50剩余量。剩余量可以有利地例如输送到一个用于辅助材料50量的调节器，它调节在变形装置前面输送的辅助材料量、例如在最小量润滑的意义上。最小量润滑的特征是，在变形装置20的进入侧上只涂覆这样多的辅助材料50，如同在变形工艺期间所需的那样。当然在变形装置20后面的辅助材料50分析也能够再分析辅助材料50的化学成份并且必要时所需的修正化学成份。如同上面借助于图1所提到的那样，化学成份可以通过有目的地影响辅助材料的各个组分的分量通过干预相应的储存容器有目的地控制。也可以及时识别辅助材料中的可能污染并且可能克服。辅助材料50的污染例如可能通过液压流体实现，它在变形工艺期间在变形装置20中与辅助材料50混合。
由关于在变形工艺后在变形物40表面上辅助材料剩余量的化学成份的信息还可以有目的地影响辅助材料的温度。
图4示出本发明的第三实施例，它基本是第一和第二实施例的组合。由组合可以看出，在第三实施例中按照本发明的装置10不仅设置在变形装置20前面而且设置其后面。通过两侧布置装置能够获得辅助材料不仅在变形工艺前面的而且变形工艺后面的上述测量参数并且相互比较。因此例如可以由在变形装置20前面和后面检测的辅助材料50量推断在变形工艺期间的辅助材料消耗。消耗本身能够推断在变形工艺期间的热条件并且热条件能够在准确了解变形工艺时也推断变形工艺运行后的变形物40的质量，即，推断其光滑度、其平整度、其组织或其粗糙深度。
辅助材料50的化学成份在变形装置20之前与之后的比较能够推断在变形工艺期间某种添加剂的消耗或者形成反应物。可以抵抗这种特性或者可以完全有针对性地支持，当变形重要的材料只有在变形工艺期间才形成的时候是这种情况。
为了执行上述的比较操作并为了执行适合的辅助材料50或变形工艺的影响需要一个比较或调节装置，它在图4中以标记符号70表示。
调节装置70尤其可以设计成，以变形工艺的数学模型为基础在上述的预先定义的变形物40质量特征方面适合地调节整个变形工艺。为了实现这个质量特征对调节装置70输送适合的、代表实际值的测量参数并且一般与给定的理论值进行比较。由此也由按照本发明的评价装置14求得它们并且将上面定义的测量参数如单位面积的辅助材料50量、其温度、其化学成份或其在变形物表面上的分布输送到调节装置70并且在考虑变形工艺数学模型的条件下适合地评价。图4中的测量仪60例如代表测量其余测量参数作为调节装置70的输入参数，它们不由分析装置14提供。为了实现所期望的变形物质量特征构成调节装置70，在评价接收的测量参数以后在利用变形工艺数学模型的条件下以适合的方式由变形工艺施加影响。这种影响一般尤其通过调节变形装置20的轧制力实现，但是也可以按照本发明如上借助于实施例所述的那样使影响涉及施用的辅助材料50的量、化学成份、分布或温度。
Claims (15)
1.用于以不同的测量参数为基础分析在变形工艺、尤其是轧制工艺之前和/或之后在一个变形物件(40)、尤其是金属带表面上的辅助材料(50)层的方法，其特征在于，在线地借助于光谱分析实现辅助材料(50)分析。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光谱分析是激光感应的、时间分辨的荧光光谱分析或者红外光区的光谱分析。
3.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述辅助材料(50)例如是润滑剂、冷却润滑剂、整形剂或湿整形剂。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述辅助材料(50)的分析参数例如是其单位面积的量、其温度、其成份、其在变形物件(40)上的分布的均匀性和/或其层厚。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，使测量参数作为调节参数输送到至少一个调节回路，该调节回路按照给定的理论值(soll)的标准实施辅助材料(50)到变形物件(40)上的施加，其中这样给定调节参数的理论值，它们以已知的变形工艺为基础对于变形工艺本身调节确定的变形参数和/或对于变形的变形物件分别以所期望的尺度形成质量特征。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，可影响的变形参数例如是轧制力的大小或轧辊振动的强度。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在检测到不期望的或者有缺陷的例如污染的辅助材料成份的情况下在干预具有不同的组分的储存容器的条件下构成调节回路，辅助材料由该不同的组分组成，接着使辅助材料对应于其成份的给定的理论值进行混合。
8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，为了计算变形工艺的理论值通过数学模型模拟。
9.如权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，用于变形的变形物件的质量特征例如是其平面度、其光滑度或其组织，尤其是人字形花纹的不存在性。
10.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使辅助材料的各个组分有针对性地添加标识或示踪物质。
11.装置(10)，具有至少一个用于产生变形物件(40)、尤其金属带表面上的辅助材料(50)层的扫描信号的检测装置(12)，其中检测装置(12)设置在一个变形装置(20)、尤其是轧制机架的前面和/或后面，并且具有用于分析由检测装置(12)产生的关于辅助材料(50)的不同的特定测量参数的扫描信号的分析装置(14)，其特征在于，使分析装置(14)由在线光谱分析装置构成。
12.如权利要求11所述的装置(10)，其特征在于至少一个照射机构(16)，用于在扫描期间照射变形物件(40)上的辅助材料。
13.如权利要求11或12所述的装置(10)，其特征在于，所述检测装置(12)具有多个检测元件(12’，12”)，它们设置在一条线(L)上，该线以一个在轧制方向(R)横向上的分量在变形物件上延伸。
14.如权利要求11至13中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述检测装置(12)是扫描器。
15.如权利要求11至14中任一项所述的装置(10)，其特征在于，所述分析装置(14)设计成用于实施如权利要求1至10中任一项所述的方法。
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