CN103080695A - 用于测量运行带材上的涂层厚度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于测量运行带材的涂覆材料层厚度的方法和装置，根据该方法，通过使用涡电流传感器，针对带材的至少一个区域来测量表示涂覆层厚度的量，并且根据测得的量和至少一个校准值来确定涂覆层的厚度。使用涡电流传感器进行的测量包括测量面对运行带材的线圈对于低频激励和高频激励的复阻抗，以及根据所述复阻抗的测量来详尽地得出表示涂覆层厚度的量。本发明还提供一种用于实施该方法的装置以及装备有该装置的涂覆设备。

Description

用于测量运行带材上的涂层厚度的方法和装置

技术领域

本发明涉及测量诸如镀锌钢带等运行带材的涂覆材料层的厚度。

背景技术

为了防护钢板免受腐蚀，这些钢板涂覆了诸如锌等材料，从而因此获得了镀锌板材。为了产生这种锌涂层，使带材在退火炉中运行并且随后通过钟形罩(bell)以使所述带材穿入液态锌池，使得所述带材从液态锌池浮现而涂覆具有锌层，所述锌层为液态并且通过吹送诸如氮气等气体而被干燥。在干燥后，所述带材可选地经受热处理，以在锌层与钢基底之间产生反应，并且板材随后被冷却，且所述板材最后在被卷绕前被插入诸如“平整机”等表面滚轧设备。为了获得具有美观规则表面的板材，使得所述板材在被涂绘后具有极佳的表面外观，要求锌或锌合金涂层尽可能平滑。而且，为了能够保证对腐蚀的良好防护，要求涂层在带材的任何点处具有足够的厚度。为了在工业设备上可靠地获得该结果，需要能够控制所述过程，并且检查结果从而因此测量锌层的厚度。为了实施该厚度测量，通常使用X荧光方法，该方法能够对锌层厚度进行绝对测量，但是具有相对较慢的缺陷。因为该过程的缓慢，该过程不可能产生带材表面的密实映像(mapping)，并因此不可能执行严格的质量控制。出于相同的原因，该过程仅允许检测变化较小的过程操作不规则性。因此，通过以X荧光测量涂覆厚度，不可能实现涂覆线的足够严格的控制，以获得对满足市场的需要所要求的产品质量的保证。

为了允许调控含铁基底上的传导涂层的厚度，提出了以具有500千赫兹频率的涡电流传感器进行测量。但是该方法不足够精确，并且目的不是用于产生带材的涂覆厚度的映像。

发明内容

本发明的目标是通过提出一种能够测量运行带材上的涂覆层厚度的装置而弥补该缺陷，该装置足够快速且精确，以便能够产生带材上的涂覆层厚度的密实映像，并且能够对涂覆线进行密切控制，以能够相对快速地调控过程的操作不规则性。

出于此目的，本发明的目标是提供一种用于测量运行带材的涂覆材料层厚度的方法，根据该方法，凭借涡电流传感器，针对带材的至少一个区域，测量涂覆层厚度的代表性的量，并且根据测得的量和至少一个校准值来确定涂覆层厚度。

通过涡电流传感器进行的测量包括测量面对运行带材的线圈针对低激励频率和高激励频率的复阻抗，以及通过从这些复阻抗测量来详尽地得出表示涂覆层厚度的量。

优选地，所述低激励频率在40千赫兹与150千赫兹之间，并且所述高激励频率在400千赫兹与1000千赫兹之间。

为了确定所述至少一个校准值，可以在利用涡电流传感器实施测量的区域的至少一个点中实施涂覆层厚度的测量，优选通过X荧光厚度计量器进行该测量。

优选地，识别构成所述带材的材料的确切性质和涂覆类型，并且在相应表格中记录这些数据和校准值，所述表格随后可以用于确定要被使用的校准值。

利用涡电流传感器进行的测量还可以包括测量面对参考样品的线圈针对低激励频率和高激励频率的复阻抗，以及根据面对带材的线圈的复阻抗与面对参考样品的线圈的复阻抗之间的差异来确定表示涂覆层厚度的量。

优选地，所述带材是金属带材。

优选地，所述金属带材是钢材，并且涂覆是例如由锌或锌合金构成的金属涂覆。

在利用涡电流传感器实施测量之前，可以使所述带材退磁。

为了通过涡电流传感器实施测量，可以使用沿着大体平行于所述带材的表面的至少一条线布置的、相对于所述带材的运行方向横向延伸的多个涡电流传感器，并且可以顺序地激励传感器，以获得分布在所述带材的宽度之上的一系列测量，从而获得横向厚度轮廓。

为了通过X荧光实施厚度测量，例如使用X荧光计量器，该X荧光计量器可以沿着大体平行于带材表面的线相对于带材而侧向运动。

优选地，实施分布在带材宽度之上的多个系列测量，以获得分布在带材宽度之上的多个系列测量，这些系列测量分布在带材的长度之上。由此获得沿着带材长度分布的多个横向轮廓。

优选以合适的速度执行探测器的顺序激励，以便分布在带材宽度之上的一系列测量的采集时间短于两个连续定时信号之间的时间间隔。

优选地，检测所述带材相对于涡电流探测器线的侧向位置，并且通过所述带材相对于涡电流传感器线的侧向位置和在探测器线中的每个传感器的位置而相对于所述带材的宽度来确定每个测量区域的位置。

为了确定测量区域相对于带材长度的位置，例如检测诸如在两个连续带材之间的焊接部等带材起点，并且随后连续地检测带材的位移，且针对每个测量，确定将测量点与所述带材起点分隔开的带材长度。

优选地，记录所述测量区域相对于所述带材的长度和宽度的位置，以便产生所述带材之上的涂覆层厚度的映像。

该带材例如运行在诸如热浸镀镀锌设备等连续的涂覆设备中，并且在具有检视装置的涂覆设备的控制室中实时地显示映像的至少一部分，并且/或者将映像的至少一部分实时地传送给涂覆设备的自动控制装置，使得所述控制装详尽地得出用于涂覆设备的设定的调控值，并且/或者在计算机装置中记录所述映像，以用于质量控制。

本发明还涉及一种用于连续测量运行带材上的涂覆层厚度的装置，所述装置包括布置在支承梁上的至少一条线中的多个涡电流传感器、连接到至少一个用于跟踪所述带材前进的装置上的用于控制涡电流传感器的装置、特别是连接到用于检测所述带材相对于所述多个涡电流传感器的侧向位置的装置和X荧光厚度计量器上的自动控制装置、以及连接到用于控制传感器的装置和自动控制装置上的用于控制并管理测量的计算机装置。

优选地，根据本发明的测量装置包括涡电流传感器的两条平行线，其中一条线的传感器的位置相对于另一条线的传感器的位置被移开。利用这种配置，尤其可以增加经涡电流测量的表面区域的比例。

所述涡电流传感器为双频，并且优选地为差动型。

优选地，涡电流传感器的每条线的支承梁活动地安装在服务位置与内缩位置之间，并且所述装置包括由所述自动控制装置控制的、用于使所述梁在服务位置与内缩位置之间位移的装置，所述自动控制装置还连接到用于检测所述带材的几何缺陷的装置上，并且所述自动控制装置和用于使梁位移的装置被改编为当检测到所述带材的几何缺陷时，使所述涡电流传感器向所述内缩位置快速地位移。

优选地，该装置还包括由合适装置承受的多个平衡样品，所述合适装置用于放置多个平衡样品，使得所述多个平衡样品面对处在内缩位置上的涡电流传感器。

该装置还包括相对于带材运行方向而言而设置在涡电流传感器上游的、用于使带材退磁的装置。

本发明最后涉及一种用于连续涂覆一运行带材的设备，该类型设备包括涂覆装置和用于在涂覆后对带材进行卸载和处理的线，所述设备包括布置在用于对带材进行卸载和处理的线中的装置，以便应用根据本发明所述的方法。

所述设备例如是诸如连续热浸镀镀锌设备等用于以金属或金属合金对金属带材进行热浸镀涂覆的设备。

所述设备可以包括至少一个侧向导辊。在服务位置中，每条涡电流传感器线面对导辊的母线而设置，并且用于对测量定时的装置被连接到由所述侧向导辊驱动的脉冲发生器上。

附图说明

现在将参照附图，更精确地但并非限制性地描述本发明，附图中：

-图1示意性地示出了用于连续运行带材的热浸镀涂覆设备，该设备特别包括用于测量涂层厚度的装置。

-图2示出了用于测量运行带材涂层厚度的装置的示意性俯视图，该装置一方面包括X荧光测量装置且另一方面包括具有涡电流传感器的测量装置。

-图3是用于测量运行带材涂层厚度的原理的示意性视图，该原理能够重构涂覆厚度分布的密实映像。

-图4是用于运行带材的导辊的正视图，该导辊装备有用于通过涡电流传感器测量涂层厚度的装置。

-图5是图4装置的剖视图。

-图6是差动式涡电流传感器的截面视图。

-图7是包括校准装置的、用于通过涡电流来测量涂层厚度的装置的示意性视图。

-图8是连续涂覆设备中一装置的示意性视图，该装置用于监控/控制用于测量运行带材上的涂层厚度的装置。

具体实施方式

在图1中，示意性地示出了用于在箭头方向上运行的带材1的连续热浸镀镀锌。来自烤炉(未示出，在所述烤炉中已经使该带材退火并且达到用于镀锌的合适温度)的该带材通过钟形罩2，钟形罩2允许该带材穿入液态锌或锌合金池3。在被至少一个辊7转向后，所述带材通过向上运动而再次离开，以从镀锌池出来，在用于由吹气来干燥的喷嘴4之间通过，并且随后向上运动到处理和冷却塔中。在该塔中，所述带材在可选地通过合金化炉5后，在吹气冷却盒6之间通过，并且随后当越过辊7’(也称为“顶辊”)时向下朝水淬火槽6A运动，并且在通过“平整机”型的表面轧机8被移走并随后被缠绕前，在包括用于使带材居中的装置71的第二回路中再次向上运动。用于使带材居中的装置71包括侧导辊7A。(对于本领域普通技术人员而言本身是已知的)该热浸镀涂覆线装备有用于测量或监控涂层厚度的通常标记为9的装置。该用于监控涂层厚度的装置9包括自动控制装置10，该自动控制装置10连接到X荧光厚度测量装置11、用于检测两个连续带材的焊接部的装置12、用于检测带材上几何缺陷的装置13、用于使带材退磁的装置14、以及用于通过涡电流传感器测量表示涂层厚度的量的装置15上。测量装置15的涡电流传感器面对侧导辊7A而设置，侧导辊7A驱动脉冲发生器16，脉冲发生器16本身连接到自动控制装置10上。最后，自动控制装置10连接到用于检测带材侧位置的装置17上。自动控制装置10一方面还连接到用于显示结果的装置18(该装置18例如为显示屏)上，并且另一方面连接到用于管理涂覆方法的计算机19上。

用于通过X荧光测量涂层厚度的装置11是本身已知的装置，该装置包括相对于带材横向可移动安装的、大体平行于带材表面的X荧光测量计量器。利用该计量器，可以连续地实施涂层厚度的精确测量。然而，由于所述测量相当慢，所以只允许在不确保带材表面密实覆盖的限度内的厚度测量。

用于检测连续带材的焊接部的装置12是在连续涂覆设备上使用并且允许检测带材变化的本身已知的装置。实际上，在这些连续涂覆设备上，执行通过焊接部而连接到一起的连续带材的涂覆。来自不同卷轴的这些带材可以具有不同的性质。通过检测焊接部，可以检测带材变化的通过，并且跟踪设备中带材的通过的时间进程。

退磁装置14是本身已知的装置，所述装置产生例如50赫兹交变纵向磁场，所述磁场结合带材的运动而使带材退磁。该装置仅当镀锌设备包括用于通过磁效应来稳化带材的装置时才是需要的。实际上，用于带材的磁稳化的这些装置产生带材的永久磁化，该永久磁化可以扰乱由涡电流方法进行的测量。当涂覆设备不具有任何磁稳定装置时，厚度测量设备不包括任何退磁装置。

用于检测带材的几何缺陷的装置13例如是由一个或两个激光器形成的，所述激光器发射平行于在(例如跟在带材自水淬火槽离开处之后的)辊7处的带材表面的光线，所述激光器光线将照射光电池。当在设备中循环的带材实际平坦时，带材在激光束下通过，激光束正常照射光电池。当带材具有过大的几何缺陷时，该过大的几何缺陷将截断来自激光器的光线。当光线被截断时，光线不再照射光电池，这能够产生用于检测带材的几何缺陷的信号。这种信号可以用于触发设备某些部件的安全措施。

(随后将更详细描述的)使用涡电流传感器的测量装置15由至少一根梁构成，在所述梁上布置有(沿着平行于带材表面并且关于带材侧向延伸的至少一条线排列的)多个涡电流传感器。当操作时，这些传感器面对用于带材的侧导辊7A(其驱动脉冲发生器16)的至少一条母线而设置。由导辊7A驱动的该脉冲发生器16能够以对于本领域普通技术人员本身已知的方式来跟踪带材的前进。

在图2中，以俯视图示意性地示出由X射线计量器和涡电流测量装置形成的用于测量厚度的装置。

X荧光计量器11包括测量头11A，测量头11A被一机构相对于带材1的运动方向横向驱动，所述机构对本领域普通技术人员而言本身已知，并且由框架和驱动装置构成。该测量头连接到所述X荧光计量器的控制装置10A上，该控制装置10A接收与测量头11A的位置和实施测量的结果相关的信息。该用于控制X荧光计量器的装置10A连接到用于测量带材上涂层厚度的装置的控制计算机10C上。

在本文中使用涡电流传感器的测量装置15由梁构成，在所述梁上沿着相对于带材运行方向为横向的线布置多个小尺寸涡电流传感器15A。这些传感器连接到用于控制涡电流传感器的装置10B上，该装置10B也接收来自用于检测焊接部的装置12的信息和来自能够跟踪带材前进的脉冲发生器16的信息，并且可以将关于测量结果的信息发送至用于测量涂层厚度的装置的控制计算机10C。用于控制测量涂层厚度的装置的该计算机10C连接到用于检测带材相对于测量装置的侧向位置的装置17上。计算机10C连接到涂覆设备的用于实施所述方法的计算机19上。装置10A、10B和10C的整体形成自动控制装置10。

根据涡电流传感器的直径和涂覆线的宽度来改编涡电流传感器的数量，以便能够在已涂覆带材的整个宽度上测量涂层厚度。作为示例，对于具有1.50米宽度的线而言，传感器的数量可以是16个，这允许每100毫米进行测量。

在图4和图5中更详细地示出通过涡电流探测器测量厚度的装置15。该装置面对侧向导引装置71的辊7A的母线而设置，该装置由梁150构成，在梁150上布置涡电流传感器15A。该梁受(例如为液压发动机或气动发动机的)发动机151驱动而旋转。所述梁的旋转允许涡电流传感器在服务位置160与内缩位置161之间位移。

在所述服务位置中，所述传感器接近运行带材1的表面，该距离为大约10毫米的量级，但是可以被包括在例如1毫米与20毫米之间。在所述内缩位置中，所述传感器被升起并且被适当地从所述带材移开，使得能够没有任何困难地处理带材，或者允许带材的几何缺陷通过。

使用涡电流传感器的测量装置15还包括受例如液压发动机或气动发动机153驱动而旋转的第二根梁152。该梁152承受多个“标准”垫圈154，垫圈154与由梁150承受的涡电流传感器一样多，并且布置为当所述涡电流传感器在所述内缩位置中时，垫圈154能够面对所述涡电流传感器而放置。梁150和152以及它们的驱动发动机经由托架72上的底盘149而固定，该托架72支承用于带材侧向引导的装置71的辊7A。该托架72经由搁置在地上的底盘74上的滑动部75而搁置。该托架72由致动器73侧向驱动，致动器73由用于控制所述带材的居中的本身已知的装置控制。实际上，通过使由其托架72承受的辊7A侧向位移而实现线上的带材的侧向居中。由连接到控制和测量装置172上的诸如电感式、导线传感器或其它传感器等本身已知的测量装置记录致动器73的位置。带材相对于地面的位置的检测器170(例如涡电流型装置)能够检测带材的合适居中或偏离居中，检测器170也连接到控制和测量装置172上。由于承受涡电流传感器15A的梁150机械地连接到支承辊7A的托架72上(托架相对于地的位置通过与致动器73相关联的测量装置来测量，带材的居中通过装置170来测量，并且带材的宽度是已知的)，所以可以确定带材相对于涡电流传感器15A的位置。因此，由于每个涡电流传感器进行测量的位置是已知的，所以每个测量的准确位置相对于带材的宽度而言是已知的。

涡电流传感器是在图6的截面视图中放大示出的双频差动式传感器。

所述双频差动式传感器包括测量头50，该测量头50包括用于面对待测量带材而放置的第一线圈51、与第一线圈相同并且相对第一线圈设置的第二线圈52，第一线圈51和第二线圈52包含在由热传导树脂构成的限制块54中，限制块54还包含温度探测器53。第二线圈52面对参考样品55，参考样品55由包括以锌涂覆的层的钢片构成。该组装由支架56保持，所述测量头拧入支架56中。

该差动式传感器具有对温度变化不非常敏感的优点，这是因为热传导树脂能够使两个线圈的温度均衡。由于该探测器对于温度不敏感，所以不需要提供诸如热敏电阻等补偿装置或以特殊合金制作绕组，所述特殊合金对热量不非常敏感，但具有电气特性不总是令人满意的缺陷。

在图7中，已经示出承受涡电流传感器15A的梁部分150的正面，涡电流传感器15A与由梁152承受的校准装置154接触。如先前所示，每个涡电流传感器15A包括由支架56承受的测量头50，支架56通过保持装置57而保持在梁150上，本领域普通技术人员可以没有任何困难地设计保持装置57。这些传感器50通过电缆58连接到控制和传感器测量盒上。由梁152承受的校准装置154包括垫圈154A，垫圈154A以要被测量的那一类型的涂覆金属板材切割而成。该垫圈154A与定位在所述涡电流传感器内的参考样品55相同。垫圈154A粘附地结合在塑料材料的垫片上，该垫片的厚度等于带材表面与在测量位置中的传感器之间的距离。粘附地结合在垫片上的垫圈形成校准样品，该校准样品由气动致动器154B承受，气动致动器154B能够使其紧贴在涡电流传感器表面。校准垫圈154A允许所述传感器被调控。实际上，当校准垫圈倚靠传感器时，所述传感器的线圈51和52见到的垫圈相同，可以调控装置的设定，使得由传感器传送的信号相应于两个垫圈的身份。

在示出的实施例中，测量装置仅包括一排涡电流传感器。但是，为了在横向方向上增加测量密度，装置可以包括互相平行的几排传感器，一排传感器被相对于另一排传感器侧向移开，使得一排的传感器面对另一排的两个传感器之间的间隔而设置。

在描述的实施例中，所述测量装置被布置在淬火槽后。但是其它布置也是可以的。具体地，所述装置可以布置在处理和冷却塔顶部，例如面对所谓的“顶辊”。该布置具有这样的优点，即导致对所述方法中的可能的偏移的检测，所述可能的偏移在示出的布置中更快。但是该布置具有带材的温度仍很高(150至200℃)的缺陷，这要求更显著的温度补偿。

在图8中，示意性地示出了使用要被植入到连续涂覆线上的涡电流传感器的用于测量厚度的设备的自动控制架构。在该示图中，涡电流传感器标记为15A，并且可以将温度测量信号发送到温度记录器200上。涡电流传感器15A连接到用于测量涡电流的控制盒10B上，该控制盒10B包括本身已知的由涡电流执行测量所需要的全部电子器件。该盒还连接到由带材的侧向导辊驱动的脉冲发生器16上。脉冲发生器16的脉冲由本领域的普通技术人员本身已知的电子成形装置16A成形。用于涡电流传感器的电子控制盒10B也连接到带材的焊接部的检测器12，该检测器12能够检测带材的起点，并且由此定位在带材上进行的测量的位置。用于涡电流传感器的电子控制装置10B连接到计算机100上，该计算机100本身一方面连接到用于控制涂覆设备的过程的计算机19上，以能够接收一方面关于带材的宽度、长度和厚度的信息，以及构成带材的钢材的性质和目标涂覆厚度，并且另一方面能够将厚度测量结果发送到该计算机上，以将该厚度测量结果存储为涂覆厚度的映像。用于实施厚度测量方法的计算机100还连接到自动监控器(automaton)101上，所述自动监控器本身连接到用于通过涡电流传感器15进行测量的机械装置上，以能够控制该设备，即控制传感器的定位以便能够实施测量，在由连接到自动监控器101上的检测装置13检测到带材的几何厚度缺陷时，触发将所述传感器快速设定到内缩位置中，并控制平衡样品的定位且尤其是控制液压致动器的充气，以便能够执行传感器的平衡。自动监控器101还经由电子成形盒14A连接到退磁装置14上。

此外，计算机100连接到允许其被控制或传送专用于所述计算机的操作的信息或显示测量结果的多个终端100A、100B和100C上。具体地，作为终端100B一部分的检视装置18允许显示在带材上测量的厚度的映像。该终端100B例如安装在涂覆设备的控制室中。

通常，本领域的普通技术人员知道怎样设计和植入用于该型设备的自动控制装置的架构。

现在将描述通过刚刚已经描述的装置测量经涂覆的带材的涂层厚度的原理，并且随后将描述所述测量在热浸镀涂覆设备上的使用。

如先前所示，X荧光测量具有对涂层厚度进行精确测量的优点，但是具有实施起来相对较慢的缺陷。实际上，通过测量头实施测量，所述测量头相对于带材运行方向而侧向运动，以覆盖带材的整个宽度。因此，为了在带材的宽度之上获得完整的涂覆厚度轮廓，要求测量头已经覆盖带材的整个宽度。考虑在该型涂覆设备中的从30米/分钟到大约150米/分钟范围的带材的运行速度，并且考虑X荧光测量头可以被移动的速度，通常仅带材的大约每50米才获得带材宽度的完整轮廓。当然，这些轮廓是沿着相对于带材的轴线的斜线被测量的，并且与该轴线形成小角度。

使用涡电流传感器的测量装置能够获得仅为相对测量的表示涂层厚度的量，即所述表示量需要被校准。另一方面，装置具有允许在非常短的时间内实施测量的优点。

为了通过涡电流传感器执行涂层厚度的测量，已知怎样实施关于选择的大约500千赫兹的激励频率的复阻抗的测量，使得皮(skin)厚度稍微大于涂层厚度。但是利用这种方法，当传感器与待测量层之间的距离较小时，所述测量对待测量层的厚度和所述距离的变化很敏感。当该距离较大时，所述测量对待测量层的厚度和所述距离的变化不太敏感。因此，所述测量总是因对传感器与待测量层之间的距离的变化过于敏感、或因对待测量层的厚度变化不够敏感而不够精确。

为了弥补该缺陷，发明人最近确定，通过使用两种测量，可以无需传感器与待测量层之间的距离变化而进行，一种测量以高频实施，使得集肤效应厚度稍大于待测量涂层的厚度，而显著小于被涂覆钢带的厚度，且另一种测量以选择的低频进行，使得集肤效应厚度接近被涂覆钢带的厚度。优选地该集肤效应厚度保持小于带材的厚度，使得当传感器放置为对这些辊之一成直角时不过多地干扰带材的支承辊。对于厚度在0.4至1.5毫米之间、以在5至70微米之间的厚度的锌层(相应于在35至500克/平方米之间的每平方米的锌重量，也称为锌层的“载荷”)涂覆的皮肤钢带而言，所述高频在400至1000千赫兹之间，且优选地在500至900千赫兹之间，且例如等于大约750千赫兹；所述低频在40至150千赫兹之间，优选地在50至100千赫兹之间，且例如等于大约60千赫兹。

对于每个高频和低频而言，分别以已知方式测量虚部部分I_e和I_b，且在待测量带材存在时分别测量传感器的复阻抗的实部部分R_e和R_b。

根据本发明，随后根据高频阻抗和低频阻抗来测量补偿复阻抗的模数M：

M＝[(R_b-aR_e+bI_e)²+(I_b-aI_e-bR_e)²]^1/2

接下来，计算所测得的锌厚度：

Ep_zinc＝m₂×M²+m₁×M+m₀

系数m₂、m₁和m₀是取决于涂覆的性质和基底(制作带材的钢材)的性质的校准系数。系数m₂、m₁和m₀由本领域普通技术人员知道怎样执行的初步测试来确定。

根据以下公式，系数a和b取决于涂层厚度Ep_zinc：

a＝a₁×Epz+a₀

b＝b₂×Epz²+b₁×Epz+b₀

系数a₀、a₁、b₀、b₁、b₂为通过本领域普通技术人员知道怎样执行的初步测试来确定的校准系数。

系数a和b取决于锌厚度，为了计算确切的锌厚度，以迭代进行。为此，设定理论锌厚度Epzth，例如相应于期望的厚度，并且计算相应的系数a和b，随后计算第一估计的锌厚度Epze。通过该估计，重新计算系数a和b并且获得锌厚度的更好估计。

虽然可以执行额外的迭代，但是发明人注意到单次迭代足以获得足够的精度。

以上就以简单涡电流传感器实施测量的情况描述了该方法。

当使用差动式传感器时，对于每个激励频率而言，测量面对带材的线圈和面对标准样品的线圈的复阻抗。接下来，计算这两个复阻抗的分量差，这给出两个量，一个量相应于实分量，另一个量相应于虚分量。根据这两个量，可以以本身已知的方式计算表示在希望进行涂层厚度测量的带材上的涂层厚度的量。为了确定涂层的确切厚度，则需要使用一方面可以为零E₀且另一方面为增益G的校准值。在该情况下，如果M是根据由传感器提供的测量而确定的量，则涂层的实际厚度将写为：E＝E₀+G×M。还可以(且优选)改编使用由简单涡电流传感器进行测量的上述方法。本领域的普通技术人员将知道怎样进行该改编。

在全部情况下，均可以通过使用以涡电流传感器实施的测量和以X荧光测量装置在相同位置实施的测量或通过可以实施涂层厚度的绝对测量的任何其它装置来确定校准值。这些取决于不同参数(尤其取决于制造带材的钢材性质)的校准值可以被记录在经涂覆的带材的特性与校准值之间的相应表格中。因此，当带材的特性已知时，可以寻找合适的校准值，并且因此可以从由涡电流传感器实施的测量来确定涂层的实际厚度。

复阻抗的测量具有这样的优点，即：允许产生保持对传感器与带材之间距离变化不敏感但是保持对锌厚度敏感的有用信号。因此，利用根据本发明的方法，可以通过使用定位在与带材小于15毫米或者甚至小于10毫米且例如约8毫米量级距离处的传感器来将锌层厚度估计到±2克/平方米以内，甚至到1.8克/平方米以内。这些测量可以针对两面在至少上至400克/平方米的范围内变化的涂覆层来实施。所述测量可以在显著更大的厚度层上被执行。

涡电流传感器具有允许进行非常快的测量的优点，因为阻抗测量是通过发送非常短的脉冲来实施的，使得对于每个传感器而言，以低激励频率和高激励频率执行测量所要求的时间小于零点几毫秒。

为了获得带材的整个长度之上的测量，可以通过顺序地将测量命令发送给每个传感器来进行，以获得在带材的宽度之上延伸的全部传感器的测量。通过以该方式进行，考虑每个传感器的测量时间，可以在大约2.5毫米内扫描带材的整个宽度。因此，可以例如对于以150米/分钟速度运行的带材，以每5毫秒来执行带材的扫描，对带材的每12.5毫米，在整个宽度之上进行测量。

涡电流传感器的该顺序控制具有避免两个相邻传感器之间干扰的优点。

为了在带材上执行测量，可以在一段时间内从系列传感器执行完整的扫描，使得对于16个传感器的重复频率为例如250千赫兹。为了获得带材之上沿着长度以恒定距离分布的系列测量，以取决于带材速度的频率对测量抽样。例如，当带材以150米/分钟运行时，抽样频率是200赫兹，且当带材以15米/分钟运行时抽样频率仅为20赫兹/分钟。在两种情况下，两个测量线之间的距离均是12.5毫米。

考虑到以涡电流获得的测量和以用于测量带材上涂层厚度的X荧光进行的测量在快速上的这些差异，这是如在图3中示意性地示出的那样进行的。为此，通过X荧光探测器对多个分布在带材的宽度和长度之上的标记点P1、P2、P3、P4执行厚度测量X1、X2、X3和X4，所述厚度测量X1、X2、X3和X4的位置相对于焊接部1A沿着带材的长度而被记录，并且侧向位置相对于带材宽度而被记录。为了确定这些位置，使用焊接部检测器12，并且使用由带材导辊驱动的脉冲发生器16和相对于地的测量头与带材的位置的检测器。

本领域的平普通技术人员知道怎样使用来自每个测量点的这些不同信号。

同时，通过具有涡电流传感器的装置，在位于带材的整个表面之上的多个点F_I，L上实施测量，并且相对于焊接部1A记录所述多个点F_I，L的坐标L，并且记录相对于带材边缘的坐标L，由此可以获得表示锌涂层厚度的量的映像。

如图3所示，随后比较针对相应点P1、P2、P3、P4的通过涡电流传感器测量的量F1、F2、F3、F4和通过X荧光探测器测量的厚度X1、X2、X3、X4。在该附图中，示出分布在宽度之上的四个测量点。在本文中这仅是示意图示，并且本领域的普通技术人员将理解可以取决于需要而存在更多或更少的测量点。根据这些测量，确定校准值，随后使用所述校准值，以能够将由涡电流探头实施的对厚度的代表性的量的测量变换为涂层实际厚度值。由此获得了涂层厚度测量的密实映像。用于根据测量确定校准值的方法对本领域的普通技术人员来说是已知的。将注意到在某些情况下，单一校准(零E₀)可能就足够了。

所述涂层厚度的该密实映像可以被存储并且用于进行精细质量控制，且也可以用于在涂覆过程中检测异常。由于以涡电流实施的测量的密度，所以可以检测快速发展的异常，这是因为当以一秒的每千分之五实施由涡电流进行的这些测量时，这相应于200赫兹的抽样频率，其允许针对连续涂覆线进行快速现象检测。该信息可以显示在涂覆设备的控制室中，或者可以发送回用于实施过程的计算机，该计算机将使用该信息控制涂覆设备。应该注意到用于实时检测涂覆过程中的异常的这些测量的使用(这能够找到对异常的补救办法)全部更为有效，因为所述测量是尽可能接近涂覆槽地被实施的。

如前所述，也可以在相应表格中寻找校准值。过以该方式进行，这具有这样的优点，即：通过比较由X荧光探测器进行的测量和利用涡电流传感器进行的测量(对于其而言校准值为已知)，允许监控X荧光探测器的正确操作。实际上，这种探测器时常有操作问题，并且通过使利用X荧光探测器进行的测量与利用涡电流传感器进行的测量匹配，可以更快速地检测这种异常。

通过使用对不同特性(尤其是钢种、带材厚度、涂覆载荷)的带材的卷轴实施的测量、可以制作或丰富相应的表格。

对于这些带材中的每个带材而言，通过涡电流进行的完整的映像与多个X荧光测量一起被记录，从而允许建立多个连续横向轮廓，沿着带材的长度而确定所述轮廓的位置。作为示例，因此可以在10至30个横向轮廓之间进行记录。

根据这些轮廓，选择几个连续轮廓的所谓稳定区域，其中两个连续轮廓的相应点之间的偏差之和小于事先设定的阈值。该区域例如包含6或8个连续轮廓。当然，本领域的普通技术人员可以取决于具体情况调节被记录的横向轮廓的数量和“稳定”区域的横向轮廓数量。

根据在“稳定”区域中由X荧光测量的横向轮廓，在该区域中确定“X荧光”横向轮廓。

根据利用涡电流的测量，在对于平均“X荧光”轮廓限定的“稳定”区域中确定平均的“涡电流”轮廓。

接下来，通过例如使用最小二乘法，确定校准线的系数E和G，并且通过使系数E和G与应用的带材类型尤其是钢种、带材厚度(可选)的识别参数相关联，而使系数E和G被记录在相应表格中。

该校准系数的确定是脱机完成的。而且，可以通过使用在由相同钢材构成但是具有不同载荷(或厚度)的涂层的若干带材上进行的测量来执行所述确定。

一旦产生具体带材的映像，还可以执行所谓的“实时”校准。为此，由于通过涡电流进行的测量是逐步地被记录的，所以通过使用记录在相应表格中的合适的校准系数来计算涂层的厚度(或载荷)。

还更早地记录“X荧光”轮廓。寻找有效的连续轮廓，即相应于阈值之下的两个连续轮廓之间的偏差之和。一检测到这种轮廓，就计算平均的“X荧光”载荷，并且将所述平均的“X荧光”载荷与根据如上述那样获得的值计算的相应的平均“涡电流”载荷进行比较。

接下来，比较两种平均载荷，并且调整系数E₀(“零”)，使得平均的“涡电流”载荷等于平均的“X荧光”载荷。

可以在全部被监控的带材上执行该“实时的”校准。

已经针对对在钢板上具有锌或具有锌合金的涂层厚度的测量描述了用于测量运行带材上的涂层厚度的方法。所述方法特别适合测量以优选被包括在5米/分钟至200米/分钟之间的速度在涂覆设备中运行的带材上的涂层。但是该方法和用于该方法的应用的装置可以用于钢板上或者更一般地在经涂覆的带材上的其它类型的涂覆以及例如用于钢板上的铝合金涂覆，或者锡涂层，涂覆层和其基底面对涡电流传感器时可以反应。本领域的普通技术人员将能够确定哪些是应用这种类型设备的可能领域。

最后，在刚刚进行的说明中，涂覆线仅包括可以在带材的单面上测量涂层厚度的测量装置。但是可以没有任何困难地植入两个测量装置：一个测量装置针对带材的一个面。

最后，装置的植入方式是就涂覆线而描述的，但是可以构思任何其它的植入方式。

Claims (19)

1.一种用于测量运行带材的涂覆材料层厚度的方法，根据所述方法，凭借涡电流传感器，针对带材的至少一个区域，测量表示涂覆层厚度的量，并且根据测得的量和至少一个校准值来确定针对该区域的所述涂覆层厚度，其特征在于利用涡电流传感器实施的所述测量包括测量面对所述运行带材的线圈针对低激励频率和高激励频率的复阻抗，以及根据所述复阻抗的测量来详尽地得出表示所述涂覆层厚度的量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低激励频率被包括在40千赫兹与150千赫兹之间，并且所述高激励频率被包括在400千赫兹与1000千赫兹之间。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过在执行利用涡电流传感器测量的区域的至少一个点中执行所述层的厚度测量，来确定至少一个校准值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述厚度测量是利用X荧光厚度计量器实施的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，利用涡电流传感器进行的所述测量还包括测量面对参考样品的线圈针对低激励频率和高激励频率的复阻抗，并且根据面对带材的线圈的复阻抗与面对所述参考样品的线圈的复阻抗之间的差异来确定表示所述涂覆层厚度的量。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述带材是金属带材。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述金属带材是钢材，并且涂覆是例如由锌或锌合金构成的金属涂覆。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在利用涡电流传感器执行测量之前，使所述带材退磁。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，为了执行利用涡电流传感器的所述测量，使用沿着大体平行于所述带材的表面的至少一条线布置的、相对于所述带材的运行方向横向延伸的多个涡电流传感器，并且顺序地激励所述传感器，以获得分布在所述带材的宽度之上的一系列测量。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，通过根据诸如由与所述带材接触的辊驱动的脉冲发生器产生的信号等所述带材的纵向位移信号来对分布在所述带材的宽度之上的多个所述系列测量中的每个系列测量的触发定时，来执行所述多个所述系列测量。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，检测所述带材相对于涡电流传感器的所述至少一条线的侧向位置，并且凭借所述带材相对于涡电流传感器的所述至少一条线的侧向位置以及在探测器的所述线中的每个传感器的位置而相对于所述带材的厚度来确定每个测量区域的位置。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，检测诸如在两个连续带材之间的焊接部等带材起点，然后连续地检测所述带材的位移，并且针对每个测量，确定将测量点与所述带材起点分隔开的带材长度，以确定所述测量区域相对于所述带材的长度的位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，记录所述测量区域相对于所述带材的长度和所述带材的宽度的位置，用以详尽地得出所述带材之上的涂覆厚度的映像。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述带材运行在诸如热浸镀镀锌设备等连续的涂覆设备中，并且在具有检视装置的所述涂覆设备的控制室中实时地显示所述映像的至少一部分，并且/或者将所述映像的至少一部分实时地传送给所述涂覆设备的自动控制装置，以便所述控制装置详尽地得出用于所述涂覆设备的设定的调控值，并且/或者在计算机装置中记录所述映像，以用于质量控制。

15.一种用于连续测量运行带材(1)上的涂覆层厚度的装置(9)，其特征在于，所述装置(9)包括布置在支承梁(150)上的至少一条线中的多个涡电流传感器(15A)、连接到至少一个用于跟踪所述带材前进的装置(12、16)上的用于控制涡电流传感器的装置(10B)、特别是连接到用于检测所述带材(1)相对于所述多个涡电流传感器的侧向位置的装置(17)和X荧光厚度计量器(11)上的自动控制装置(101)、以及用于控制并管理测量的连接到用于控制所述传感器的所述装置和所述自动控制装置上的计算机装置(100)。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述涡电流传感器(15A)是差动式和双频型。

17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于，用于所述涡电流传感器的所述支承梁(150)活动地安装在服务位置(160)与内缩位置(161)之间，并且所述装置包括用于通过所述自动控制装置(101)而使所述梁在所述服务位置与所述内缩位置之间位移的装置，所述自动控制装置(101)还连接到用于检测所述带材的几何缺陷的装置(13)上，并且所述自动控制装置(101)和用于使所述梁位移的所述装置被改编为在检测到所述带材的几何缺陷的情况下，使所述涡电流传感器(15A)向所述内缩位置(161)快速地位移。

18.一种用于连续涂覆一运行带材的设备，该类型设备包括涂覆装置和用于在涂覆后对所述带材进行卸载和处理的线，其特征在于，所述设备包括布置在用于所述带材的卸载和处理的线中的根据权利要求15至17中任一项所述的装置(9)，以便应用根据权利要求1至15中任一项所述的方法。

19.根据权利要求18所述的用于连续涂覆一带材的设备，其特征在于，所述设备是诸如连续热浸镀镀锌设备等用于以金属或金属合金来热浸镀涂覆金属带材的设备。

Images