DE102005023270A1

DE102005023270A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbandes

Info

Publication number: DE102005023270A1
Application number: DE102005023270A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Denker
Original assignee: SMS Demag AG
Current assignee: SMS Siemag AG
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-11-23
Also published as: EP1899086A1; DE502006004671D1; BRPI0608296A2; CA2598921C; UA90295C2; US7971461B2; ATE440682T1; RU2364455C2; CN101287558B; EP1899086B1; US20080125298A1; US20110252848A1; JP2008541074A; CA2598921A1; CN101287558A; WO2006122817A1; ES2328956T3; RU2007129432A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallbandes (1), bei dem das Metallband (1) über eine Anzahl Rollen (2, 3, 4, 5) unter einer solchen Bandspannung (S) geführt und in eine Förderrichtung (F) bewegt wird, dass es zumindest zwischen zwei Rollen (2, 3) weitgehend eben ist. Um in einfacher und platzsparender Weise das Band inspizieren zu können, sieht die Erfindung vor, dass in dem unter Zugspannung weitgehend ebenen Metallband (1) zwischen den mindestens zwei Rollen (2, 3) die im Metallband (1) wirkenden inneren Zugspannungen optisch sichtbar gemacht werden und die so ermittelten Zugspannungen oder Zugspannungsdifferenzen bei der Herstellung des Metallbandes (1) verwertet werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbandes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Metallbandes, bei dem das Metallband über eine Anzahl Rollen unter einer solchen Bandspannung geführt und in eine Förderrichtung bewegt wird, dass es zumindest zwischen zwei Rollen weitgehend eben ist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbandes.

Beim Walzen sowie Nachwalzen von Metallbändern ist die Planheit neben der Dicke und der Sauberkeit des Bandes ein entscheidender Qualitätsfaktor. Bei der Herstellung eines Metallbandes ist es daher erforderlich, zwecks Qualitätssicherung der Produktion eine Bandinspektion vorzunehmen, wobei im gegebenen Falle aufgrund des ermittelten Inspektionsergebnisses auf den Herstellungsprozess Einfluss genommen werden muss.

Das Metallband wird hierzu im Anschluss an den Walzvorgang häufig einer Planheitsmessung unterzogen, wobei Unebenheiten des Bandes ermittelt werden sollen. Hierfür sind Planheitsmessrollen bekannt, die mit einer vorgegebenen Vorspannkraft gegen das unter Spannung geführte und bewegte Metallband gedrückt werden. Durch Messung der Abdrückung der Planheitsmessrolle infolge von Ban dunebenheiten vom Metallband kann auf die vorliegenden Unebenheiten im Metallband geschlossen werden. Bekannt sind auch Systeme, die über Schwingungen die Spannungsunterschiede visualisieren.

Unebenheiten im Metallband können nicht nur mittels kontaktierender Rollen, sondern auch kontaktlos ermittelt werden. Hierfür offenbart beispielsweise die JP 2000046752 A ein optisches System, das eine Beleuchtungseinrichtung für das Band und Kameras aufweist. Damit ist es möglich, die Oberfläche des Metallbandes dreidimensional zu vermessen und das Messergebnis darzustellen.

Die Planheit des Metallbandes kann auch mit einer Vorrichtung ermittelt werden, wie sie aus der EP 1 418 400 A2 bekannt ist. Auch hier werden Planheitsabweichungen mittels einer Kamera (CCD-Kamera: Charge-coupled-device – Kamera) ermittelt.

Ähnliche Systeme sind aus der DE 197 58 466 A1 und aus der DE 199 32 324 A1 bekannt.

In all den vorgenannten Fällen werden Unebenheiten der Bandoberfläche gemessen und hierauf gegebenenfalls durch Veränderung der Prozessparameter reagiert.

Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere unter entsprechendem Bandzug das Messergebnis schwierig zu interpretieren ist, da in Abhängigkeit des Bandzuges, das im Metallband wirkt, die Planheit verändert wird. D. h. aufgrund des Bandzuges, dem das Walzgut beim Walzprozess ausgesetzt ist, lassen sich Spannungsunterschiede über die Bandbreite in Form von Welligkeiten bzw. Unplanheiten nicht oder nur schwer erkennen.

Insbesondere ist es wünschenswert, dass die Spannungsverteilung über der Breite des Metallbandes visualisiert werden kann, um Rückschlüsse auf die Bandqualität ziehen zu können. Dabei soll die Vorrichtung für diese Ermittlung möglichst platzsparend sein und keinen hohen Aufwand bei der Installation und beim Betrieb erfordern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass es möglich ist, auch unter hoher Bandspannung die Informationen zu gewinnen, die eine Steuerung des Herstellprozesses in einer solcher Weise erlauben, dass die Bandqualität optimiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung verfahrensgemäß dadurch gelöst, dass in dem unter Zugspannung weitgehend ebenen Metallband zwischen den mindestens zwei Rollen die im Metallband wirkenden inneren Zugspannungen optisch sichtbar gemacht werden und die so ermittelten Zugspannungen oder Zugspannungsdifferenzen bei der Herstellung des Metallbandes verwertet werden. Als Rollen werden hierbei auch die vorhandenen Arbeitswalzen im Zusammenspiel mit einer Rolle verstanden.

Im Unterschied zu vorbekannten Lösungen wird also das Metallband bei nicht optisch Vermessen, vielmehr werden die optisch sichtbaren Zugspannungen im Metallband vermessen und bei der Beurteilung der Bandqualität und ggf. der Steuerung bzw. Regelung des Herstellprozesses verwendet. Dabei werden also Unplanheiten des Bandes durch unterschiedliche Spannungszustände im Band erfasst und insoweit die Unplanheiten indirekt über die Spannungen beurteilt.

Eine Fortbildung sieht vor, dass der auf das Metallband ausgeübte Bandzug in Abhängigkeit der ermittelten Zugspannungen im Metallband gewählt wird. Dabei wird bevorzugt so vorgegangen, dass bei steigender Zugspannung im Metallband der auf das Metallband ausgeübte Bandzug erhöht wird. Mittels Zuordnung einer höheren oder einer niedrigeren Einzelspannung kann also ein direkter Eingriff in den Regelkreislauf zur Panheitsbeeinflussung erfolgen.

Das Metallband wird dabei bevorzugt mit einer Lichtquelle bestrahlt und mit zwei Kameras aus zwei unterschiedlichen Richtungen aufgenommen.

Die im Metallband wirkenden Zugspannungen, die mit dem genannten Vorgehen ermittelt werden können, werden bevorzugt mehrfach in kurzen zeitlichen Abständen ermittelt. Die Veränderung der im Metallband wirkenden Zugspannungen können durch den Vergleich einer Anzahl von in zeitlichem Abstand ermittelten Zugspannungen festgestellt werden. Mittels einer Vielzahl aufeinander folgender Bilde innerhalb kurzer Zeit fassen sich also Spannungsbilder auch für schnell bewegte Bänder darstellen.

Die Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbandes hat eine Anzahl Rollen, über die das Metallband unter einer solchen Bandspannung geführt und in eine Förderrichtung bewegt wird, dass es zumindest zwischen zwei Rollen weitgehend eben ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen zwei Rollen mindestens eine das Metallband beleuchtende Lichtquelle angeordnet ist und dass im Bereich der Lichtquelle mindestens eine, vorzugsweise zwei, Kameras angeordnet sind, die das beleuchtete Metallband aufnehmen, wobei das System bestehend aus Lichtquelle und Kamera bzw. Kameras zur Ermittlung der im Metallband wirkenden Zugspannungen geeignet ist.

Dabei sind bevorzugt zwei Kameras vorhanden, die voneinander beabstandet angeordnet sind, so dass sie das Metallband aus zwei unterschiedlichen Richtungen aus aufnehmen. Die Kameras sind vorzugsweise digitaler Bauart.

Ferner können Aufnahmemittel vorhanden sein, die das von der Kamera oder den Kameras aufgenommene Bild in kurzen zeitlichen Abständen abspeichern.

Schließlich kann vorgesehen werden, dass die Aufnahmemittel mit Auswertemitteln in Verbindung stehen, die zum Vergleich der von der Kamera oder den Kameras aufgenommenen Bildern geeignet sind.

Mit der vorgeschlagenen Vorgehensweise ist es möglich, das Metallband nach dem Walzen unter relativ hoher Spannung und damit weitgehend eben zu führen und dennoch feststellen zu können, wie es um die Unebenheit des Bandes – bei Wegnahme der hohen Spannung im Band – bestellt ist. Die ermittelten Zugspannungen geben einen guten Hinweis auf die Qualität des gefertigten Bandes, so dass im gegebenen Falle auf die Fertigungsparameter Einfluss genommen werden kann.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die einzige Figur zeigt die Seitenansicht einer Walzvorrichtung für die Herstellung eines Metallbandes.

Das Metallband 1 wird im linken Bereich der Figur in einem Walzbereich von zwei Arbeitswalzen 11 und 12 gewalzt, die von zwei Stützwalzen 13 und 14 gestützt werden. Das Metallband 1 wird dann in eine Förderrichtung F mit vorgegebener Fördergeschwindigkeit gefördert, wobei es unter einer definierten Bandspannung S gehalten wird. Die Bandspannung S wird dadurch aufrecht erhalten, dass das Metallband 1 in der skizzierte Weise geführt wird, d. h. es wird insbesondere – auf der rechten Seite der Figur – mittels zwei Rollen 4 und 5 S-förmig geführt, so dass ein gewünschtes Niveau an Bandspannung S zwischen den Walzen 11, 12 und den Rollen 4, 5 aufrecht erhalten werden kann.
Aufgrund der Bandspannung S weist das Metallband 1 einen hohen Planheitsgrad auf, d. h. die Oberflächenunebenheiten sind gering.
Zwischen zwei Rollen 2 und 3 wird das Metallband 1 daher weitgehend eben geführt. Dort ist eine Lichtquelle 6 angeordnet, mit der die Oberfläche des Metallbandes 1 beleuchtet werden kann. Weiterhin sind zwei Kameras 7 und 8 an zwei verschiedenen Orten angebracht, die von der Bandoberfläche zwei Bilder aufnehmen können.
Das aus der Lichtquelle 6 und den Kameras 7 und 8 bestehende System, das für die Durchführung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise tauglich ist, ist beispielsweise unter der Bezeichnung Q-400 als Digital 3D-Correlation System der Firma DANTEC Ettemeyer GmbH, Elchingen, Deutschland, (www.dantecettemeyer.com) bekannt und erhältlich. Das verfügbare System eignet sich gut, um innere Spannungen im weitgehend ebenen Metallband sichtbar zu machen und auszuwerten, auch wenn hierzu Bandzugschwankungen in geringem Maß notwendig werden sollten.
Die Kameras 7, 8 stehen mit einem Aufnahmemittel 9 in Verbindung, das dazu in der Lage ist, eine Vielzahl von Aufnahmen in kurzer Zeit abzuspeichern. Die aufgenommenen Bilder können in einem sich anschließenden Auswertemittel 10 ausgewertet werden, wobei es insbesondere möglich ist, die Verteilung der Zugspannungen im Metallband 1 sowie deren zeitliche Veränderung zu beobachten. In Abhängigkeit hiervon kann auf den Herstellungsprozess für das Metallband 1 Einfluss genommen werden.
Bevorzugt wird im Metallband 1 bei der Messung der Spannungen ein Bandzug aufrecht erhalten, der mindestens 10 % der Streckgrenze des Materials des Metallbandes entspricht.
Die Verwendung der ermittelten Spannungen oder Spannungsdifferenzen im Metallband 1 bei der Herstellung des Metallbandes 1 kann bereits darin bestehen, dass die Spannungen im Band beobachtet werden und nur im Bedarfsfall, d. h. wenn Spannungsverteilungsverhältnisse im Band einen unzulässigen Wert überschreiten, Maßnahmen ergriffen werden.
Es kann aber auch vorgesehen werden, dass die ermittelten Werte im geschlossenen Regelkreis direkt in den Herstellungsprozess des Metallbandes eingesteuert werden.

1: Metallband
2: Rolle
3: Rolle
4: Rolle
5: Rolle
6: Lichtquelle
7: Kamera
8: Kamera
9: Aufnahmemittel
10: Auswertemittel
11: Arbeitswalze
12: Arbeitswalze
13: Stützwalze
14: Stützwalze
S: Bandspannung
F: Förderrichtung

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Metallbandes (1), bei dem das Metallband (1) über eine Anzahl Rollen (2, 3, 4, 5) unter einer solchen Bandspannung (S) geführt und in eine Förderrichtung (F) bewegt wird, dass es zumindest zwischen zwei Rollen (2, 3) weitgehend eben ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem unter Zugspannung weitgehend ebenen Metallband (1) zwischen den mindestens zwei Rollen (2, 3) die im Metallband (1) wirkenden inneren Zugspannungen optisch sichtbar gemacht werden und die ermittelten Zugspannungen oder Zugspannungsdifferenzen bei der Herstellung des Metallbandes (1) verwertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auf das Metallband (1) ausgeübte Bandzug (S) in Abhängigkeit der ermittelten Zugspannungen im Metallband (1) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei steigender Zugspannung im Metallband (1) der auf das Metallband (1) ausgeübte Bandzug (S) erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (1) mit einer Lichtquelle (6) bestrahlt und mit zwei Kameras (7, 8) aus zwei unterschiedlichen Richtung aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die im Metallband (1) wirkenden Zugspannungen mehrfach in kurzen zeitlichen Abständen ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der im Metallband (1) wirkenden Zugspannungen durch Vergleich einer Anzahl von in zeitlichem Abstand ermittelten Zugspannungen ermittelt wird.
Vorrichtung zur Herstellung eines Metallbandes (1 ), mit einer Anzahl Rollen (2, 3, 4, 5), über die das Metallband (1) unter einer solchen Bandspannung (S) geführt und in eine Förderrichtung (F) bewegt wird, dass es zumindest zwischen zwei Rollen (2, 3) weitgehend eben ist, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Rollen (2, 3) mindestens eine das Metallband (1) beleuchtende Lichtquelle (6) angeordnet ist und dass im Bereich der Lichtquelle (6) mindestens eine, vorzugsweise zwei, Kameras (7, 8) angeordnet ist bzw. sind, die das beleuchtete Metallband (1) aufnehmen, wobei das System bestehend aus Lichtquelle (6) und Kamera bzw. Kameras (7, 8) zur Ermittlung der im Metallband (1) wirkenden Zugspannungen geeignet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kameras (7, 8) vorhanden sind, die voneinander beabstandet angeordnet sind, so dass sie das Metallband (1) aus zwei unterschiedlichen Richtungen aus aufnehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmemittel (9) vorhanden sind, die das von der Kamera oder den Kameras (7, 8) aufgenommene Bild in kurzen zeitlichen Abständen abspeichern.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmemittel (9) mit Auswertemittel (10) in Verbindung stehen, die zum Vergleich der von der Kamera oder den Kameras (7, 8) aufgenommenen Bilder geeignet sind.