DE102006028369A1 - Method and device for process control during rolling of metals - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozesskontrolle beim Walzen von Metallen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen, sowie ein Walzgerüst mit Arbeitswalzen zum Walzen von Metallen, insbesondere von Aluminium oder Aluminiumlegierungen, und Mittel zur Durchführung einer Prozesskontrolle des Walzprozesses. Die Aufgabe, ein Verfahren zur Prozesskontrolle beim Walzen von Metallen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen, zur Verfügung zu stellen, mit welchem Prozessparameter des Walzspaltes während des Walzens direkt ermittelt werden können, so dass der Einfluss von Schwingungen des Walzgerüstes auf die Banddicke reduziert und gleichzeitig der Anteil an Ausschussbändern gesenkt werden kann, wird dadurch gelöst, dass unter Verwendung mindestens einer Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung Prozessparameter während des Walzens ermittelt werden, wobei Ultraschallwellen durch mindestens einen Ultraschallsender in die Arbeitswalzen in Richtung des Walzspaltes eingekoppelt werden und die eingekoppelten Ultraschallwellen mit mindestens einem Ultraschallempfänger wieder empfangen werden.The invention relates to a method for process control in the rolling of metals, in particular aluminum or aluminum alloys, as well as a roll stand with work rolls for rolling metals, in particular aluminum or aluminum alloys, and means for carrying out a process control of the rolling process. The object of providing a method for process control in the rolling of metals, in particular aluminum or aluminum alloys, with which process parameters of the roll gap can be determined directly during rolling, so that the influence of vibrations of the roll stand on the strip thickness is reduced and at the same time Proportion of scrap bands can be reduced is achieved by using at least one ultrasonic transceiver assembly process parameters are determined during rolling, wherein ultrasonic waves are coupled through at least one ultrasonic transmitter in the work rolls in the direction of the nip and the coupled ultrasonic waves with at least one ultrasonic receiver are received again.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prozesskontrolle beim Walzen von Metallen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen sowie ein Walzgerüst mit Arbeitswalzen zum Walzen von Metallen, insbesondere von Aluminium oder Aluminiumlegierungen und Mitteln zur Durchführung einer Prozesskontrolle des Walzprozesses.The The invention relates to a method for process control during rolling of metals, in particular aluminum or aluminum alloys and a rolling mill with work rolls for rolling metals, in particular aluminum or aluminum alloys and means for carrying out a process control of the rolling process.

Beim Warmwalzen sowie beim Kaltwalzen ist es wünschenswert das gewalzte Band mit einer möglichst konstanten Dicke zu fertigen. Unvermeidbare Unrundheiten der Walzen, insbesondere der Stützwalzen, verursachen jedoch während des Walzbetriebes periodische Schwankungen der tatsächlichen Auslaufdicke des Bandes. Zur Steuerung der Banddicke werden Banddickenregelsysteme verwendet, welche üblicherweise darauf basieren, die Banddicke am Einlauf der Arbeitswalzen sowie am Auslauf der Arbeitswalzen zu messen, über Modellrechnungen Stellgrößen zu bestimmen und über entsprechende Stellbefehle das Anstellsystem des Walzgerüstes zu steuern. Es hat viele verschiedene Versuche gegeben, die periodischen Schwankungen der Banddicke während des Walzen zu eliminieren. Beispielsweise ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 33 31 822 A1 ein Verfahren zur Regelung der Banddicke bekannt, bei welchem über die Walzenanstellung, die Walzkraft und die Federkonstante des Walzgerüst indirekt die Größe des Walzspaltes ermittelt wird. Die ermittelte Größe des Walzspaltes wird mit direkt ermittelten und zeitlich verzögerten Banddickenmesswerten korrigiert. Die so ermittelte Größe für den Walzspalt wird zur Steuerung der Walzenanstellung der Arbeitswalzen und damit zur Prozesskontrolle des Walzens verwendet. Weitere Verfahren zur Prozesskontrolle beim Walzen von Metallen sind aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 27 663 A1 bekannt. Da die Prozessparameter im Walzspalt bisher nur indirekt bestimmt werden konnten, war eine Eliminierung der Schwankungen der Banddicke nicht möglich, da alle bekannten Verfahren nicht schnell genug Schwingungen des Walzgerüsts ausregeln konnten. Zudem fehlte die Möglichkeit wichtige Parameter für die Prozesskontrolle, beispielsweise das Spannungsprofil der Arbeitswalzen zeitnah zu bestimmen und der Prozesskontrolle zuzuführen.When hot rolling and cold rolling, it is desirable to manufacture the rolled strip with a thickness as constant as possible. Unavoidable roughnesses of the rolls, particularly the back-up rolls, however, cause periodic variations in the actual run-out thickness of the strip during the rolling operation. To control the strip thickness band thickness control systems are used, which are usually based on measuring the strip thickness at the inlet of the work rolls and at the outlet of the work rolls to determine model sizes control variables and control the adjustment system of the rolling stand via appropriate control commands. There have been many different attempts to eliminate the periodic variations in strip thickness during rolling. For example, from the German patent application DE 33 31 822 A1 a method for controlling the strip thickness is known, in which on the roll adjustment, the rolling force and the spring constant of the roll stand, the size of the roll gap is determined indirectly. The determined size of the nip is corrected with directly determined and delayed tape thickness measurements. The size determined for the nip is used to control the roll adjustment of the work rolls and thus for process control of rolling. Further methods for process control during rolling of metals are known from German Offenlegungsschrift DE 103 27 663 A1 known. Since the process parameters in the nip could previously only be determined indirectly, it was not possible to eliminate fluctuations in the strip thickness since all known methods could not compensate for oscillations of the rolling stand fast enough. In addition, there was no possibility of promptly determining important parameters for process control, such as the tension profile of the work rolls, and feeding them to the process control.

Insbesondere beim Walzen von Aluminium treten zusätzlich Materialablagerungen und Materialanhaftungen auf den Arbeitswalzen auf, welche zu Fehlern auf dem gewalzten Band führen. Bisher hat hierzu ein Bediener des Walzgerüstes eine Sichtkontrolle der Arbeitwalzen und des gewalzten Bandes durchgeführt und den Walzprozess beim Vorhandensein eines Oberflächenfehlers auf der Arbeitswalze gestoppt. Da auch Fehler im Millimeterbereich zu Ausschussbändern führen, wurden derartige Fehler häufig zu spät entdeckt, so dass aufgrund der hohen Walzgeschwindigkeiten bereits große Mengen fehlerhafte Bänder produziert worden sind.Especially When rolling aluminum, additional material deposits occur and material buildup on the work rolls, which leads to errors on the rolled strip. So far, an operator of the rolling mill has a visual inspection of this Work rolls and the rolled strip performed and the rolling process in Presence of a surface defect stopped on the stripper. There are also errors in the millimeter range to scrap bands to lead, such mistakes became common too late discovered so that due to the high rolling speeds already size Lots of bad ribbons have been produced.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Prozesskontrolle beim Walzen von Metallen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen sowie ein Walzgerüst mit Arbeitswalzen zum Walzen von Metallen und Mitteln zur Durchführung einer Prozesskontrolle des Walzprozesses zur Verfügung zu stellen, mit welchem Prozessparameter des Walzspaltes während des Walzens direkt ermittelt werden können, so dass der Einfluss von Schwingungen des Walzgerüstes auf die Banddicke reduziert und gleichzeitig der Anteil an Ausschussbändern gesenkt werden kann.From This prior art is based on the present invention the object of a method for process control in rolling of Metals, in particular aluminum or aluminum alloys as well a rolling stand with work rolls for rolling metals and means for performing a To provide process control of the rolling process, with which Process parameters of the roll gap during rolling determined directly can be so that the influence of vibrations of the rolling mill on Reduces the strip thickness and at the same time reduces the proportion of reject strips can be.

Gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben aufgezeigte Aufgabe für ein Verfahren zur Prozesskontrolle beim Walzen von Metallen dadurch gelöst, dass unter Verwendung mindestens einer Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung Prozessparameter während des Walzens ermittelt werden, wobei Ultraschallwellen durch mindestens einen Ultraschallsender in die Arbeitswalzen in Richtung des Walzspaltes eingekoppelt werden und die eingekoppelten Ultraschallwellen mit mindestens einem Ultraschallempfänger wieder empfangen werden.According to one The first teaching of the present invention is that shown above Task for a process control process for rolling metals solved, that using at least one ultrasonic transmitter-receiver arrangement Process parameters during of rolling, wherein ultrasonic waves by at least an ultrasonic transmitter in the work rolls in the direction of the roll gap coupled with the coupled ultrasonic waves at least one ultrasonic receiver be received again.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass über die Einkopplung von Ultraschalwellen in die Arbeitswalzen wichtige Prozessparameter gewonnen werden können, um die Prozesskontrolle beim Walzen zu verbessern. Für Ultraschallwellen sind massive Körper wie die Arbeitswalzen zwar durchlässig. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen sowie deren Reflektion oder Transmission an Medienübergängen sind jedoch von den spezifischen Umgebungsbedingungen im Metall der Arbeitswalze bzw. an dem entsprechenden Materialübergang abhängig. Daher können durch eine Messung der eingekoppelten Ultraschallwellen mit einem Ultraschallempfänger unmittelbar Rückschlüsse auf Walzbedingungen oder Walzparameter ermittelt und zur Prozesskontrolle verwendet werden. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung der Ultraschallwellen eine einfache und sichere Überwachung des Walzvorgangs.It has surprisingly shown that over the coupling of ultrasonic waves into the work rolls important Process parameters can be obtained to control the process To improve rolling. For Ultrasonic waves are massive bodies like the work rolls though permeable. The propagation speed the ultrasonic waves and their reflection or transmission Media transitions are however, from the specific environmental conditions in the metal of the work roll or at the corresponding material transition dependent. Therefore, through a measurement of the coupled ultrasonic waves with an ultrasonic receiver immediately Conclusions about rolling conditions or rolling parameters determined and used for process control become. About that also allows the use of ultrasonic waves ensures easy and safe monitoring the rolling process.

Vorzugsweise wird gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Impuls-Echo-Verfahren verwendet. Bei diesem Verfahren werden sehr kurze Ultraschallimpulse mit hoher Frequenz in die Arbeitswalze eingeleitet und nach deren Reflektion am Walzspalt wieder empfangen. Aus den Laufzeitunterschieden zwischen Senden und Empfangen des Ultraschall-Impulses sowie aus der Amplitude eines reflektierten Impulses können Prozessparameter für die Prozesskontrolle beim Walzen gewonnen werden. Üblicherweise werden hierzu Ultraschallimpulse mit einer Frequenz von 0,1 bis 100 MHz, die mit einer Wiederholfrequenz von bis zu 50 kHz emittiert werden. Die sehr hohe Impulsfrequenz dient zur Verbesserung der Ortsauflösung, da diese der halben Wellenlänge der Ultraschallwellen entspricht. Über die Wiederholfrequenz kann das Messsignal zur besseren Auswertung stabilisiert werden.Preferably, according to a first embodiment of the method according to the invention, the pulse-echo method is used. In this method, very short ultrasonic pulses are introduced at high frequency in the work roll and received after their reflection at the nip again. From the transit time differences between transmission and reception of the ultrasound pulse as well as from the amplitude of a reflected pulse process parameters can be used for process control Rolls are won. Usually this ultrasonic pulses are at a frequency of 0.1 to 100 MHz, which are emitted at a repetition frequency of up to 50 kHz. The very high pulse frequency serves to improve the spatial resolution, since this corresponds to half the wavelength of the ultrasonic waves. By means of the repetition frequency, the measuring signal can be stabilized for better evaluation.

Gemäß einer nächsten vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird unter Verwendung mindestens der einen Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung die Banddicke des gewalzten Bandes im Walzspalt gemessen und zur Prozesskontrolle beim Walzen verwendet. Es hat sich gezeigt, dass die in die Arbeitswalze eingekoppelten Ultraschallwellen nicht nur am Übergang der Arbeitswalze zum Bandmaterial reflektiert werden, sondern auch in das Bandmaterial eindringen und an der gegenüberliegenden Seite der Arbeitswalze reflektiert werden. Misst man den Laufzeitunterschied zwischen den direkt am Übergang der Arbeitswalze zum Bandmaterial reflektierten Ultraschallwellen und den an der gegenüberliegenden Arbeitswalze reflektierten Ultraschallwellen, kann auf einfache Weise über trigonometrische Überlegungen die Dicke des Walzspaltes, welche dann der Banddicke im Walzspalt entspricht, ermittelt werden. Daher besteht die Möglichkeit eine unmittelbar beim Walzen gemessene Banddicke zur Prozesskontrolle zu verwenden. Die hieraus resultierende kurze Antwortzeit zur Steuerung der Anstellelemente des Walzgerüst gewährleistet, dass Schwankungen der Banddicke aufgrund von Schwingungen des Walzgerüstes deutlich reduziert werden können.According to one next advantageous embodiment the method according to the invention Using at least the one ultrasonic transmitter-receiver arrangement, the band thickness of the rolled strip measured in the nip and for process control used during rolling. It has been shown that in the work roll coupled ultrasonic waves not only at the transition of the work roll to Band material are reflected, but also in the band material penetrate and on the opposite Side of the work roll to be reflected. If one measures the transit time difference between the directly at the transition the work roll to the strip material reflected ultrasonic waves and the one on the opposite Stripper reflected ultrasonic waves, can be simple Way over trigonometric considerations the thickness of the nip, which then the strip thickness in the nip corresponds to be determined. Therefore, there is a possibility a strip thickness measured directly during rolling for process control to use. The resulting short response time to the controller the adjusting elements of the rolling stand guaranteed that fluctuations in the strip thickness due to vibrations of the rolling stand clearly can be reduced.

Unter Ausnutzung des akustoelastischen Effekts kann, gemäß einer nächsten weitergebildeten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, unter Verwendung der mindestens einen Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung das Spannungsprofil der Arbeitswalze gemessen werden. Aufgrund des akustoelastischen Effekts verändert sich die Schallgeschwindigkeit von Ultraschallwellen in Abhängigkeit vom Spannungszustand im Werkstoff linear bis zum Erreichen der Dehngrenze des Werkstoffes. In den Bereichen der Arbeitswalze, welche besonders unter Spannung stehen, weisen die Ultraschallwellen besonders hohe Geschwindigkeiten auf, so dass proportional zum Spannungszustand in der Arbeitswalze eine Veränderung der Laufzeit der Ultraschallwellen erfolgt. Damit ist es möglich, den Spannungszustand einer Arbeitswalze während des Walzens durch Laufzeitunterschiede der Ultraschallwellen zu bestimmen. Dieser gibt Auskunft darüber, an welchen Stellen die Arbeitswalze besonders belastet ist. Die Daten des Spannungsprofils können dann beispielsweise zur gezielten Ansteuerung der Stützwalzen und/oder der Walzenkühlung verwendet werden.Under Exploitation of the acoustoelastic effect can, according to a next further developed embodiment of the method according to the invention, using the at least one ultrasonic transceiver assembly the tension profile of the work roll are measured. Due to the changed acoustoelastic effect the speed of sound of ultrasonic waves in dependence from the stress state in the material linear to the yield strength of the material. In the areas of the work roll, which especially Under tension, the ultrasonic waves have particularly high Speeds up, so that proportional to the stress state in the work roll a change the duration of the ultrasonic waves takes place. This makes it possible to determine the state of stress a stripper during rolling by running time differences of the ultrasonic waves determine. This gives information about where the Working roller is particularly stressed. The data of the voltage profile can then be used for example for targeted control of the support rollers and / or the roller cooling.

Vorzugsweise wird unter Verwendung der Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung der Walzölfilm im Walzspalt überwacht. Beim Übergang der Ultraschallwellen von einem Medium in das andere, beispielsweise von der Arbeitswalze in den Walzölfilm und das Walzgut im Walzspalt, tritt eine Reflektion auf, dessen Reflektionskoeffizent R sich wie folgt bestimmt: R = (Z2 – Z1)2/(Z2 + Z1)2 wobei für den Schallwellenwiderstand in den einzelnen Medien 1 und 2 gilt: Z1/2 = C1/2·ζ1/2. Preferably, using the ultrasonic transmitter-receiver arrangement, the rolling oil film is monitored in the nip. During the transition of the ultrasonic waves from one medium to the other, for example from the work roll into the rolling oil film and the rolling stock in the nip, a reflection occurs whose reflection coefficient R is determined as follows: R = (Z 2 - Z 1 ) 2 / (Z 2 + Z 1 ) 2 the following applies to the sound wave resistance in the individual media 1 and 2: Z 1.2 = C 1.2 · ζ 1.2 ,

Dabei ist c1/2 die Schallgeschwindigkeit in den Medien und ζ1/2 die Dichte. Der Schallwellenwiderstand ist proportional zur Schallgeschwindigkeit in dem Medium und die Reflektion steigt mit steigendem Unterschied in der Schallgeschwindigkeit der Medien.Where c 1/2 is the speed of sound in the media and ζ 1/2 the density. The sound wave resistance is proportional to the speed of sound in the medium and the reflection increases with increasing difference in the speed of sound of the media.

Da die Schallgeschwindigkeiten in Öl ca. 1800 m/s und Stahl etwa 5920 m/s beträgt, ist die Reflektion beim Austritt der Ultraschallwellen in den Walzspalt bei vorhandenem Walzölfilm relativ groß und nur ein kleiner Teil des Ultraschallimpulses tritt in den Walzspalt ein. Die Amplitude des an diesem Übergang reflektierten Ultraschallimpulses ist entsprechend hoch. Haftet beispielsweise Aluminiummaterial an einer Stelle an der Arbeitswalze an und ist ein Walzölfilm an dieser Stelle nicht mehr vorhanden, so bricht die Amplitude des reflektierten Ultraschallimpulses jedoch ein. Dies liegt daran, dass in Aluminium die Schallgeschwindigkeit ähnlich hoch wie in Stahl ist, nämlich etwa 6300 m/s, so dass lediglich ein geringer Unterschied in dem Schallwellenwiderstand am Übergang vorliegt. Damit kann schnell und automatisiert während des Walzens festgestellt werden, dass an der Arbeitswalze Material anhaftet bzw. der Walzölfilm nicht mehr vorhanden ist. Die bisher nahezu nicht mögliche Überwachung des Walzölfilms im Walzspalt wird durch das erfindungsgemäße Verfahren erstmals ermöglicht.There the speed of sound in oil 1800 m / s and steel is about 5920 m / s, the reflection is at Exit of the ultrasonic waves in the nip at existing Rolling oil film relatively big and only a small part of the ultrasonic pulse enters the nip one. The amplitude of the reflected ultrasonic pulse at this transition is correspondingly high. For example, adheres aluminum material a location on the work roll and is a rolling oil film on In this place no longer exists, then breaks the amplitude of the reflected ultrasonic pulse, however. This is because that in aluminum the speed of sound is similar to that in steel, namely about 6300 m / s, so that only a small difference in the Sound wave resistance at the transition is present. This can be quickly and automatically detected during rolling, that adheres to the work roll material or the rolling oil film not more is available. The hitherto almost impossible monitoring of the rolling oil film in Rolling gap is made possible by the inventive method for the first time.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich nicht nur beim Warm-, sondern auch beim Kaltwalzen von Metallen, da das erfindungsgemäße Verfahren eine direkte Bestimmung von Walzparametern ermöglicht und somit eine besonders schnelle Regelung des Walzspaltes erzielbar ist, die auch Schwingungen des Walzgerüstes berücksichtigen kann.The Advantages of the method according to the invention arise not only in hot, but also in cold rolling of metals, since the inventive method a direct determination of Rolling parameters enabled and thus a particularly fast control of the roll gap can be achieved is, which can also consider vibrations of the rolling stand.

Weist die Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung eine Mehrzahl an Ultraschallsendern und -empfängern auf, welche in axialer Richtung entlang der Arbeitswalzen angeordnet sind, kann der Walzspalt, das Spannungsprofil und der Walzölfilm der Arbeitswalze über die gesamte Breite der Arbeitswalze bestimmt bzw. überwacht werden und einer entsprechenden Prozesskontrolle zugeführt werden. Denkbar ist jedoch auch, dass eine einzige Kombination aus Ultraschallsender und -empfänger verwendet wird, die beispielsweise bewegbar an der Arbeitswalze angeordnet ist und diese periodisch überwacht.Does the ultrasonic transmitter-receiver assembly on a plurality of ultrasonic transmitters and receivers, which in the axial direction along the work rolls are arranged, the nip, the tension profile and the rolling oil film of the work roll over the entire width of the work roll can be determined or monitored and fed to a corresponding process control. However, it is also conceivable that a single combination of ultrasonic transmitter and receiver is used, which is arranged, for example, movable on the work roll and monitors it periodically.

Vorzugsweise sind die Ultraschallsender und -empfänger über ein flüssiges Medium, insbesondere über eine Walzemulsion, an die Arbeitswalzen angekoppelt, so dass die Verluste beim Austritt bzw. beim Eintritt der Ultraschallwellen in die Arbeitswalzen möglichst gering gehalten werden kann. Die Verwendung von Walzemulsion ist besonders vorteilhaft, da diese im Walzprozess allgegenwärtig ist und beispielsweise ein einfaches Abstreifen der Walzemulsion von der Arbeitswalze zur Beseitigung ausreicht.Preferably the ultrasound transmitters and receivers are via a liquid medium, in particular via a Rolled emulsion, coupled to the work rolls, so that the losses at the exit or when entering the ultrasonic waves in the work rolls as possible can be kept low. The use of rolling emulsion is particularly advantageous because it is ubiquitous in the rolling process and for example, a simple stripping of the rolling emulsion of the work roll is sufficient for disposal.

Sind die Ultraschallsender und -empfänger der Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung in axialer Richtung der Arbeitswalze gesehen v-förmig angeordnet, kann durch eine einfache Anordnung der Ultraschallsender und -empfänger der Walzspalt der Arbeitswalzen vermessen werden. Bei dieser Anordnung kann der Ultraschall vom Ultraschallsender direkt in die Arbeitswalze eingekoppelt werden. Es ist jedoch auch denkbar, einen kombinierten Sender und Empfängerkopf als Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung zu verwenden.are the ultrasonic transmitters and receivers of Ultrasonic transmitter-receiver arrangement Seen in the axial direction of the work roll V-shaped, can by a simple arrangement of the ultrasonic transmitter and receiver the Rolling gap of the work rolls are measured. In this arrangement The ultrasound from the ultrasonic transmitter can be directly into the work roll be coupled. However, it is also possible to have a combined one Transmitter and receiver head to use as an ultrasonic transmitter-receiver arrangement.

Gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung wird die oben hergeleitete Aufgabe für ein Walzgerüst dadurch gelöst, dass eine Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung vorgesehen ist, welche mindestens einen Ultraschallsender und -empfänger aufweist, wobei mit dem Ultraschallsender Ultraschallwellen durch mindestens eine Arbeitswalze in Richtung des Walzspaltes emittierbar und mit dem Ultraschallempfänger die vom Ultraschallsender emittierten und am Walzspalt und/oder vom Material im Walzspalt reflektierten Ultraschallwellen empfangbar sind.According to one second teaching of the present invention is derived above Task for one rolling mill solved by that an ultrasonic transmitter-receiver arrangement is provided, which has at least one ultrasound transmitter and receiver, wherein the ultrasonic transmitter ultrasonic waves by at least a work roll in the direction of the roll gap emits and with the ultrasonic receiver emitted by the ultrasonic transmitter and at the nip and / or Received by the material in the nip reflected ultrasonic waves are.

Wie bereits zu dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben, ermöglicht das erfindungsgemäße Walzgerüst, über die Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung den Walzspalt und zur Prozesskontrolle des Walzens benötigte Parameter, wie beispielsweise das Vorhandensein eines Walzölfilmes, direkt zu messen. Entsprechend ausgerüstete Walzgerüste ermöglichen damit eine besonders gute Prozesskontrolle, da bisher im Wesentlichen nur indirekte Messwerte, beispielsweise in Bezug auf die Größe des Walzspaltes, zur Prozesskontrolle verwendet wurden.As already to the inventive method described, allows the rolling mill according to the invention, on the Ultrasonic transmitter-receiver arrangement the roll gap and parameters required for process control of rolling, such as the presence of a rolling oil film, to measure directly. Equipped accordingly rolling mills enable thus a particularly good process control, since so far essentially only indirect measurements, for example with regard to the size of the nip, used for process control.

Umfasst die Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung eine Mehrzahl an Ultraschallsendern und -empfängern, welche in axialer Richtung der Arbeitswalzen angeordnet sind, kann die Arbeitswalze im Walzgerüst über ihre gesamte Arbeitslänge überwacht und der Walzspalt über die gesamte Arbeitslänge eingestellt werden.includes the ultrasonic transmitter-receiver arrangement a plurality of ultrasonic transmitters and receivers which are in the axial direction the work rolls are arranged, the work roll in the roll stand on their entire working length monitored and the nip above the entire working length be set.

Eine in axialer Richtung der Arbeitswalzen gesehen v-förmige Anordnung der Ultraschallsender und -empfänger gewährleistet eine minimale Anzahl an Medienübergängen der Ultraschallwellen oder Ultraschallimpulsen vom Sender zum Empfänger. Aufgrund der hieraus resultierenden maximalen Signalstärke im Ultraschallempfänger, wird die Messgenauigkeit verbessert.A seen in the axial direction of the work rolls V-shaped arrangement the ultrasound transmitter and receiver guaranteed a minimum number of media transitions the Ultrasonic waves or ultrasonic pulses from the transmitter to the receiver. by virtue of the resulting maximum signal strength in the ultrasonic receiver is improves the measuring accuracy.

Zum gleichen Zweck dienen auch die vorzugsweise vorgesehenen Mittel zur akustischen Ankopplung der Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung an die Arbeitswalze. Beispielsweise können die Ultraschallsender und -empfänger der Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung in einem Walzemulsionsstrahl angeordnet sein, welcher den Ultraschallsender bzw. -empfänger vollständig umgibt und kontinuierlich gegen die Arbeitswalze gerichtet ist. Darüber hinaus ist auch eine Anordnung vorstellbar, bei welchem die Arbeitswalze in einer Wanne mit Walzemulsion eintaucht, in welchem ein Ultraschallsender oder -empfänger angeordnet ist.To the The same purpose is also served by the means preferably provided for for the acoustic coupling of the ultrasonic transmitter-receiver arrangement to the stripper. For example, the ultrasonic transmitter and receiver the ultrasonic transmitter-receiver arrangement be arranged in a roller emulsion beam, which the ultrasonic transmitter or receiver Completely surrounds and is directed continuously against the work roll. Furthermore An arrangement is also conceivable in which the work roll immersed in a pan with rolling emulsion, in which an ultrasonic transmitter or receiver is arranged.

Schließlich weisen der/die Ultraschallsender- und/oder -empfänger akustische Linsen zur Ein- bzw. zur Auskopplung der Ultraschallwellen auf. Ultraschallwellen lassen sich durch einfache geometrische Körper, häufig aus Kunststoff, bündeln und fokussieren. Durch die Bündelung und Fokussierung kann unter Berücksichtigung der Brechung der Ultraschallwellen beim Medienübergang gezielt ein Strahlungsfeld in der Walze eingestellt werden, welches zu besonders guten Messergebnissen führt. Beispielsweise sollte die Einkopplung der Ultraschallwellen dazu führen, dass das in die Arbeitswalze eintretende Strahlenbündel möglichst wenig divergiert, so dass am Walzspalt eine möglichst hohe Intensität reflektiert wird.Finally, point the ultrasonic transmitter and / or receiver acoustic lenses for On or to decouple the ultrasonic waves. ultrasonic waves can be bundled by simple geometric bodies, often made of plastic focus. By bundling and focusing can be under consideration the refraction of the ultrasonic waves in the media transition targeted a radiation field be adjusted in the roller, which leads to particularly good results leads. For example, the coupling of the ultrasonic waves should do so to lead, that the entering into the work roll beam as possible little divergent, so that at the nip reflects the highest possible intensity becomes.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Verfahren zur Prozesskontrolle beim Walzen sowie das erfindungsgemäße Walzgerüst weiterzubilden und auszugestalten. Hierzu wird verwiesen einerseits auf die den Patentansprüchen 1 und 10 nachgeordneten Patentansprüche, andererseits auf die Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Die Zeichnung zeigt inIt There are a lot of possibilities now inventive method to develop the process control during rolling and the rolling mill according to the invention and to design. Reference is made on the one hand to the claims 1 and 10 subordinate claims, on the other hand to the description of exemplary embodiments in conjunction with the drawing. The drawing shows in

1a) in einer schematischen, radialen Schnittansicht die Arbeitswalzen gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Walzgerüstes, 1a) in a schematic, radial sectional view of the work rolls according to a first embodiment of the rolling mill according to the invention,

1b) in einer schematischen, radialen Schnittansicht die Arbeitswalzen gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Walzgerüstes, 1b) in a schematic, radial sectional view of the work rolls according to a second embodiment of the rolling mill according to the invention,

2 in einer radialen Schnittansicht den Strahlengang der Ultraschallimpulse im Bereich des Walzspaltes im Ausführungsbeispiel aus 1a), 2 in a radial sectional view of the beam path of the ultrasonic pulses in the region of the nip in the embodiment 1a) .

3 in einer schematischen, radialen Schnittansicht den Strahlengang der Ultraschallwellen bei der Spannungsprofilvermessung des Ausführungsbeispiels aus 1a), 3 in a schematic, radial sectional view of the beam path of the ultrasonic waves in the voltage profile measurement of the embodiment 1a) .

4 in einem Zeit-Amplituden Diagramm einen typischen Signalverlauf bei der Vermessung des Spannungsprofils aus 3, 4 in a time-amplitude diagram of a typical waveform in the measurement of the voltage profile 3 .

5a), b) Ankopplungsmittel der Ultraschallsender und -empfänger gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Walzgerüstes und 5a) , b) coupling means of the ultrasonic transmitter and receiver according to a second embodiment of the rolling stand according to the invention and

6a, b) verschiedene Linsengeometrien von Ultraschallsendern und -empfängern. 6a , b) different lens geometries of ultrasound transmitters and receivers.

Eine schematische, radiale Schnittansicht die Arbeitswalzen 1, 2 eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Walzgerüstes 3 zeigt 1a). Das erfindungsgemäße Walzgerüst 3 weist eine Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung 4, 5 und nicht dargestellte Mittel zur Prozesskontrolle auf. Der Ultraschallsender 4 koppelt in die Arbeitswalze 1 Ultraschallwellen 6, beispielsweise in Form von Impulsen, ein. Die Ultraschallimpulse weisen beispielsweise Frequenzen im Bereich von 0,1 bis 100 MHz auf.A schematic, radial sectional view of the work rolls 1 . 2 a first embodiment of a rolling mill according to the invention 3 shows 1a) , The rolling stand according to the invention 3 has an ultrasonic transmitter-receiver arrangement 4 . 5 and not shown means for process control. The ultrasound transmitter 4 joins the stripper 1 ultrasonic waves 6 , for example in the form of pulses. The ultrasonic pulses have frequencies in the range of 0.1 to 100 MHz, for example.

Üblicherweise werden die Ultraschallimpulse mit einer Wiederholfrequenz von bis zu 50 kHz emittiert, um die Messung des reflektierten Signals zu stabilisieren. Der Ultraschallimpuls 6 wird vom Ultraschallsender 4 in die Arbeitswalze 1 eingekoppelt, verlässt die Arbeitswalze 1 im Bereich des Walzspaltes und wird an der gegenüberliegenden Arbeitswalze 2 erneut reflektiert, um anschließend in die Arbeitswalze 1 einzukoppeln und vom Ultraschallempfänger 5 als Ultraschallimpuls 7 gemessen zu werden. In der 1a) ist darüber hinaus eine Stützwalze 9 dargestellt, über welche die Lastverteilung der Arbeitswalzen 1 eingestellt werden kann.Usually, the ultrasonic pulses are emitted at a repetition frequency of up to 50 kHz to stabilize the measurement of the reflected signal. The ultrasonic pulse 6 is from the ultrasonic transmitter 4 into the stripper 1 coupled, leaves the stripper 1 in the area of the nip and is on the opposite work roll 2 reflected again, then into the work roll 1 and from the ultrasonic receiver 5 as an ultrasonic pulse 7 to be measured. In the 1a) is also a back-up roll 9 represented, over which the load distribution of the work rolls 1 can be adjusted.

Ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus 1a) vereinfachtes, zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Prozesskontrolle beim Walzen zeigt 1b). Das Walzgerüst in 1b) umfasst keine Stützwalzen, so dass die Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung 4a die Ultraschallwellen senkrecht in Richtung Walzspalt in die Arbeitswalze 1a einkoppeln kann. Die Laufzeit des eingekoppelten und am Materialübergang vom Walzgut in die zweite Arbeitswalze 2a reflektierte Ultraschalimpulses 6a ist damit unmittelbar proportional zur Dicke des gewalzten Bandes 8a. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung 4a aus einem einzigen Sender-Empfänger-Prüfkopf bestehen.A comparison with the embodiment 1a) simplified, second embodiment of the device according to the invention for process control during rolling shows 1b) , The rolling mill in 1b) does not include back-up rollers, so the ultrasonic transmitter-receiver assembly 4a the ultrasonic waves perpendicular to the nip in the work roll 1a can couple. The duration of the coupled and the material transition from the rolling stock in the second work roll 2a reflected ultrasonic pulse 6a is thus directly proportional to the thickness of the rolled strip 8a , In this embodiment, the ultrasonic transmitter-receiver arrangement 4a consist of a single transmitter-receiver probe.

In 2 ist der Bereich des Walzspaltes 10 aus 1a) noch einmal vergrößert dargestellt. Der Ultraschallimpuls 6 koppelt im Walzspalt in das Walzgut 8 ein und wird an der Arbeitswalze 2 zurückreflektiert. Der zurückreflektierte Ultraschallimpuls 7 wird dann vom Empfänger 5, welcher in 2 nicht dargestellt ist, wieder empfangen. Aus der Laufzeit, welche der Ultraschallimpuls 6, 7 im Bereich des Walzgutes benötigt, kann über einfache trigonometrische Berechnungen die Dicke des Walzgutes h und damit der Walzspalt selber berechnet werden. Allerdings kann der reflektierte Ultraschallimpuls 7 nur dann gemessen werden, wenn das Walzgut 8 über einen, nicht dargestellten Walzölfilm an die Arbeitswalze 1 angebunden ist, d.h. das kein Luftspalt zwischen Arbeitswalze und Walzgut 8 besteht. Ein Luftspalt würde aufgrund des großen Schallwellenwiderstandunterschiedes zu einer kompletten Reflektion des Ultraschallimpulses 6 am Walzspalt führen.In 2 is the area of the nip 10 out 1a) shown enlarged again. The ultrasonic pulse 6 coupled in the rolling gap in the rolling stock 8th and is at the stripper 2 reflected back. The reflected back ultrasonic pulse 7 will then be from the receiver 5 which is in 2 not shown, received again. From the running time, which is the ultrasonic pulse 6 . 7 Required in the range of rolling stock, the thickness of the rolling stock h and thus the nip itself can be calculated by simple trigonometric calculations. However, the reflected ultrasonic pulse 7 only be measured when the rolling stock 8th via a, not shown rolling oil film to the work roll 1 is connected, ie no air gap between the work roll and rolling stock 8th consists. An air gap would be due to the large difference in acoustic wave resistance to a complete reflection of the ultrasonic pulse 6 lead at the nip.

Im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren zur Bestimmung des Walzspaltes, kann unter Verwendung der Ultraschallmesstechnik die Größe des Walzspaltes direkt aus Laufzeitunterschieden unter Anwendung einfacher geometrischer Überlegungen ermittelt werden. Es steht mit diesem Messwert ein Ist-Wert der Walzspaltgröße zur Verfügung, welcher ideal als Stellgröße zur Prozesskontrolle verwendet werden kann.in the In contrast to the previously known methods for determining the roll gap, can measure the size of the nip using ultrasonic metrology directly from runtime differences using simple geometric considerations be determined. It stands with this measured value an actual value of Roll nip size available, which ideal as a manipulated variable for process control can be used.

Die 3 zeigt in einer axialen, schematischen Schnittansicht den Verlauf der Ultraschallwellen 6, 7, welche an dem Übergang zwischen Arbeitswalze 1 und Walzgut 8 reflektiert werden. Die Laufzeit des emittierten Ultraschallimpulses 6 und des reflektierten Ultraschallimpulses 7 hängt aufgrund des akustoelastischen Effektes und der elastischen Walzenverformung insbesondere auch von dem Spannungszustand der Arbeitswalze ab. Durch eine in axialer Richtung fortlaufende Anordnung von Ultraschallsendern und -empfängern 4, 5 wird ermöglicht, ein Spannungsprofil der gesamten Arbeitswalze über die gesamte Arbeitsbreite der Walzen zu bestimmen. Der akustoelastische Effekt besagt, dass im Bereich der elastischen Verformung eines Werkstoffes die Schallgeschwindigkeit proportional mit zunehmender Spannung ansteigt. Aufgrund der hohen Kräfte, welche über die Arbeitswalzen 1 auf das Walzgut ausgeübt werden, erhöht sich auch die Schallgeschwindigkeit in den Bereichen, welche besonderen Spannungen unterliegen, deutlich. Unterschiedliche Spannungszustände der Arbeitswalzen machen sich daher durch unterschiedliche Laufzeiten für den Ultraschallimpuls 6, 7 bemerkbar.The 3 shows in an axial, schematic sectional view of the course of the ultrasonic waves 6 . 7 which is at the transition between stripper 1 and rolling stock 8th be reflected. The duration of the emitted ultrasonic pulse 6 and the reflected ultrasonic pulse 7 due to the acousto-elastic effect and the elastic roll deformation depends in particular on the stress state of the work roll. By an axially continuous arrangement of ultrasonic transmitters and receivers 4 . 5 is made possible to determine a tension profile of the entire work roll over the entire working width of the rolls. The acoustoelastic effect states that in the area of the elastic deformation of a material, the speed of sound increases in proportion to the increase in stress. Due to the high forces, which over the work rolls 1 be applied to the rolling stock, the speed of sound in the areas which are subject to special stresses, increases significantly. Different stress states of the work rolls are there due to different transit times for the ultrasonic pulse 6 . 7 noticeable.

Zwar ist die Schallgeschwindigkeit in Festkörpern, beispielsweise in Stahl, darüber hinaus abhängig von der Temperatur des Materials. Allerdings steigt auch hier die Schallgeschwindigkeit mit zunehmender Temperatur linear an, wobei der Temperaturanstieg pro Temperaturzunahme um zwei Größenordnungen geringer ist als der akustoelastische Effekt. Damit ist sichergestellt, dass auch bei Korrektur der Schallgeschwindigkeit aufgrund einer Temperaturkompensation der Arbeitswalzen der Spannungszustand der Arbeitswalzen prozesssicher gemessen werden kann.Though is the speed of sound in solids, such as steel, about that beyond dependent from the temperature of the material. However, here too rises Sound velocity with increasing temperature linear, wherein the temperature increase per temperature increase by two orders of magnitude less than the acoustoelastic effect. This ensures that even when correcting the speed of sound due to a Temperature compensation of the work rolls the state of tension of Work rolls can be reliably measured.

Aus dem Spannungsprofil können leicht Parameter für die Prozesskontrolle des Walzens, insbesondere für die Walzenkühlung aber auch für die Ansteuerung der Arbeits- und/oder Stützwalzen 1, 2 und 9 gewonnen werden, welche eine gleichmäßige Lastverteilung auf den Arbeitswalzen und damit eine über die Breite der Arbeitswalzen gleichmäßige Ausbildung des Walspaltes gewährleisten sollen.Parameters for the process control of the rolling process, in particular for the roll cooling but also for the control of the working and / or support rolls, can easily be determined from the stress profile 1 . 2 and 9 are obtained, which should ensure a uniform load distribution on the work rolls and thus over the width of the work rolls uniform formation of the roll gap.

Wie bereits oben beschrieben, findet an Medienübergängen, analog zu den Brechungsgesetzen der Optik, eine Reflektion an den Grenzflächen statt. So ergibt sich aus dem vom Ultraschallsender 4 emittierten Ultraschallimpuls 6, 7 eine am Ultraschallempfänger 5 messbare Amplitude, welche von der Reflektion des Ultraschallimpulses am Übergang zwischen der Arbeitswalze 1 und dem Walzgut 8 abhängig ist. Ist an einer Stelle der Arbeitswalze 1 kein ausreichender Walzölfilm vorhanden und haftet Material, beispielsweise Aluminium, an dieser Stelle an der Arbeitswalze 1 an, so findet nahezu keine Reflektion an dem Übergang zwischen Arbeitswalze und Materialanhaftung statt, da Aluminium und Stahl ähnliche Schallwellenwiderstände aufweisen. Die Amplitude des reflektierten Ultraschallimpulses 7 sinkt damit deutlich ab. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es daher möglich, das Anhaften von Material an der Arbeitswalze unmittelbar festzustellen, sobald am Walzspalt nur eine geringe Reflektion des Ultraschallimpulses 6 stattfindet. Die Amplitude des reflektierten Ultraschallimpulses 7 kann also verwendet werden, um das Vorhandensein eines ausreichenden Walzölfilms zu überwachen bzw. Materialanhaftungen zu detektieren. Dabei ergibt sich die charakteristische Amplitude bei vorhandenem Walzölfilm aus dem deutlichen Unterschied des Schallwellenwiderstandes beider Materialien. Bisher konnten derartige Materialanhaftungen lediglich durch Fehler im gewalzten Band festgestellt werden, so dass häufig große Mengen an Ausschussmaterial gefertigt wurden, bevor die Fehler erkannt wurden.As already described above, at media transitions, analogous to the refractive laws of optics, a reflection takes place at the interfaces. This results from the ultrasound transmitter 4 emitted ultrasonic pulse 6 . 7 one at the ultrasonic receiver 5 measurable amplitude, which depends on the reflection of the ultrasonic pulse at the transition between the work roll 1 and the rolling stock 8th is dependent. Is at one point the work roll 1 no sufficient rolling oil film is present and adheres material, such as aluminum, at this location on the work roll 1 On, there is almost no reflection at the transition between work roll and material adhesion, since aluminum and steel have similar sound wave resistance. The amplitude of the reflected ultrasonic pulse 7 decreases significantly. With the method according to the invention it is therefore possible to detect the adhesion of material to the work roll immediately, as soon as the roll gap only a small reflection of the ultrasonic pulse 6 takes place. The amplitude of the reflected ultrasonic pulse 7 Thus, it can be used to monitor the presence of a sufficient rolling oil film or to detect material buildup. The characteristic amplitude of existing rolling oil film results from the clear difference between the acoustic wave resistance of both materials. So far, such material buildup could only be detected by defects in the rolled strip, so that large amounts of scrap material were often made before the errors were detected.

Sowohl die gewonnenen Daten über das Spannungsprofil der Arbeitswalze 1 als auch die Daten über die Überwachung des Walzölfilms können an die nicht dargestellten Mittel zur Prozesskontrolle des Walzens weitergeleitet werden, um beispielsweise eine automatische Überwachung von Materialanhaftungen zu erzielen oder die Größe des Walzspaltes unmittelbar zu steuern.Both the data obtained on the tension profile of the work roll 1 As well as the data on the monitoring of the rolling oil film can be forwarded to the means for process control of the rolling, not shown, for example, to achieve automatic monitoring of material adhesions or to control the size of the roll gap directly.

Einen beispielhaften Signalverlauf bei der Auswertung der empfangenen Ultraschallimpulse 6, 7 zeigt das Diagramm aus 4. Auf der x-Achse ist in 4 die Zeit aufgetragen und auf der y-Achse die gemessenen Amplituden. Das Diagramm in 4 zeigt zwei Amplitudenwerte a0 und a1 zu den Zeitpunkten t0 und t1. Die Zeitachse t ist mit dem Ultraschallsender 4 synchronisiert, so dass der Ultraschallimpulse t0 der Amplitude a0 dem am Walzspalt reflektierten Ultraschallimpuls 6, 7 entspricht. Die Amplitude a0 kann daher als Maß für das Vorhandensein eines Walzölfilms verwendet werden. Der Zeitpunkt t0 dagegen kann als Laufzeit zur Bestimmung des Spannungsprofils verwendet werden. Die Zeitdifferenz zwischen t0 und t1 gibt dann ein Maß für die Größe des Walzspaltes h an.An exemplary waveform in the evaluation of the received ultrasonic pulses 6 . 7 shows the diagram 4 , On the x-axis is in 4 the time plotted and on the y-axis the measured amplitudes. The diagram in 4 shows two amplitude values a0 and a1 at the times t0 and t1. The time axis t is with the ultrasonic transmitter 4 synchronized, so that the ultrasonic pulses t0 of the amplitude a0 the ultrasonic pulse reflected at the nip 6 . 7 equivalent. The amplitude a0 can therefore be used as a measure of the presence of a rolling oil film. The time t0, however, can be used as the transit time for determining the voltage profile. The time difference between t0 and t1 then gives a measure of the size of the roll gap h.

Zur akustischen Ankopplung der Ultraschallempfänger und -sender 4, 5 an die Arbeitswalze 1 sind in 5a) und b) zwei verschiedene prinzipielle Ausführungsformen in einer Schnittansicht dargestellt. Die Schnittansichten zeigen die Arbeitswalze 1 sowie den hier beispielhaft dargestellten Ultraschallsender 4. In 5a) ist der Ultraschallsender 4 in einem Behälter 11 beinhaltend ein Ankopplungsmedium, beispielsweise eine Walzemulsion, angeordnet. Der Behälter 11 ist so angeordnet, dass die Arbeitswalze 1 in das überlaufende Ankopplungsmedium 12 eintaucht und so eine akustische Ankopplung des Ultraschallsenders 4 an die Arbeitswalze 1 gewährleistet. In 5b) weist der Behälter 11 eine Düse auf, aus welcher das Ankopplungsmedium 12 in einem Strahl austritt. Die Verwendung einer Düse, wie in 5b) dargestellt, ermöglicht die Ankopplung an die Arbeitswalzen 1 von einer beliebigen Stelle.For the acoustic coupling of the ultrasonic receiver and transmitter 4 . 5 to the stripper 1 are in 5a) and b) two different principal embodiments shown in a sectional view. The sectional views show the work roll 1 and the ultrasonic transmitter exemplified here 4 , In 5a) is the ultrasound transmitter 4 in a container 11 including a coupling medium, for example a rolling emulsion, arranged. The container 11 is arranged so that the work roll 1 into the overflowing coupling medium 12 dips and so an acoustic coupling of the ultrasonic transmitter 4 to the stripper 1 guaranteed. In 5b) points the container 11 a nozzle from which the coupling medium 12 exits in a jet. The use of a nozzle, as in 5b) shown, allows the coupling to the work rolls 1 from any point.

Schließlich zeigt 6 in einer Schnittansicht verschiedene Ausführungsformen eines Ultraschallsenders 4 zur Einkopplung von Ultraschallwellen oder Ultraschallimpulsen in die Arbeitswalze 1. Wie aus dem Vergleich der 6a) und 6b) deutlich wird, kann durch die Wahl der akustischen Linse 13 die Einkopplung und die Divergenz des Strahlenbündels 14 eingestellt werden. Üblicherweise wird ein möglichst enges Strahlenbündel eingestellt, so dass trotz des langen Strahlenganges innerhalb der Arbeitswalze 1 eine ausreichende Signalstärke vom Ultraschallempfänger 5 empfangen werden kann.Finally shows 6 in a sectional view of various embodiments of an ultrasonic transmitter 4 for coupling ultrasonic waves or ultrasonic pulses into the work roll 1 , As from the comparison of 6a) and 6b) becomes clear, by choosing the acoustic lens 13 the coupling and the divergence of the beam 14 be set. Usually, the narrowest possible beam is set, so that despite the long beam path within the work roll 1 a sufficient signal strength from the ultrasound receiver 5 can be received.

Claims (14)

Verfahren zur Prozesskontrolle beim Walzen von Metallen, insbesondere Aluminium oder Aluminiumlegierungen, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung mindestens einer Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung Prozessparameter während des Walzens ermittelt werden, wobei Ultraschallwellen durch mindestens einen Ultraschallsender in die Arbeitswalzen in Richtung des Walzspaltes eingekoppelt werden und die eingekoppelten Ultraschallwellen mit mindestens einem Ultraschallempfänger wieder empfangen werden.Process control process for rolling metals, in particular aluminum or aluminum Umlegierungen, characterized in that using at least one ultrasonic transmitter-receiver arrangement process parameters are determined during rolling, wherein ultrasonic waves are coupled by at least one ultrasonic transmitter in the work rolls in the direction of the nip and the coupled ultrasonic waves are received again with at least one ultrasonic receiver , Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Impuls-Echo-Verfahren verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that that the pulse-echo method is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der mindestens einen Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung die Banddicke im Walzspalt gemessen und zur Prozesskontrolle beim Walzen verwendet wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that using the at least one ultrasonic transmitter-receiver arrangement the strip thickness measured in the nip and for process control during Rolling is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der mindestens einen Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung das Spannungsprofil der Arbeitswalze gemessen wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that using the at least one ultrasonic transmitter-receiver arrangement the tension profile of the work roll is measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der mindestens einen Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung der Walzölfilm im Walzspalt überwacht wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that using the at least one ultrasonic transmitter-receiver arrangement the rolling oil film monitored in the nip becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall warm- oder kaltgewalzt wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized that the metal is hot or cold rolled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung eine Mehrzahl an Ultraschallsendern und -empfängern aufweist, welche in axialer Richtung entlang der Arbeitswalzen angeordnet sind.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the ultrasonic transmitter-receiver arrangement a plurality of ultrasonic transmitters and receivers, which in axial Direction along the work rolls are arranged. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsender und -empfänger über ein flüssiges Medium, insbesondere über eine Walzemulsion, an die Arbeitswalzen angekoppelt sind.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that the ultrasonic transmitter and receiver via a liquid medium, in particular via a Rolling emulsion to which work rolls are coupled. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsender und -empfänger in axialer Richtung der Arbeitswalze gesehen v-förmig angeordnet sind.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that the ultrasonic transmitter and receiver in the axial direction of Stripper seen V-shaped are arranged. Walzgerüst mit Arbeitswalzen (1, 2) zum Walzen von Metallen, insbesondere von Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und Mitteln zur Durchführung einer Prozesskontrolle des Walzprozesses, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung (4, 5) vorgesehen ist, welche mindestens einen Ultraschallsender (4) und -empfänger (5) aufweist, wobei mit dem Ultraschallsender (4) Ultraschallwellen oder Ultraschallimpulse (6, 7) durch mindestens eine Arbeitswalze (1) in Richtung des Walzspaltes emittierbar und mit dem Ultraschallempfänger (5) die vom Ultraschallsender (4) emittierten und am Walzspalt und/oder vom Material im Walzspalt reflektierten Ultraschallwellen oder Ultraschallimpulse (4, 5) empfangbar sind.Roll stand with work rolls ( 1 . 2 ) for rolling metals, in particular aluminum or an aluminum alloy, and means for carrying out a process control of the rolling process, in particular for carrying out a method according to claims 1 to 9, characterized in that an ultrasonic transmitter-receiver arrangement ( 4 . 5 ) is provided, which at least one ultrasonic transmitter ( 4 ) and receiver ( 5 ), wherein with the ultrasonic transmitter ( 4 ) Ultrasonic waves or ultrasonic pulses ( 6 . 7 ) by at least one work roll ( 1 ) in the direction of the roll gap and with the ultrasonic receiver ( 5 ) from the ultrasonic transmitter ( 4 ) and reflected at the nip and / or the material in the nip ultrasonic waves or ultrasonic pulses ( 4 . 5 ) are receivable. Walzgerüst nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung (4, 5) eine Mehrzahl an Ultraschallsendern und -empfängern umfasst, welche in axialer Richtung der Arbeitswalzen (1, 2) angeordnet sind.Roll stand according to claim 10, characterized in that the ultrasonic transmitter-receiver arrangement ( 4 . 5 ) comprises a plurality of ultrasonic transmitters and receivers, which in the axial direction of the work rolls ( 1 . 2 ) are arranged. Walzgerüst nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallsender (4) und -empfänger (5) in axialer Richtung der Arbeitswalzen (1, 2) gesehen v-förmig angeordnet sind.Roll stand according to claim 10 or 11, characterized in that the ultrasonic transmitter ( 4 ) and receiver ( 5 ) in the axial direction of the work rolls ( 1 . 2 ) are arranged V-shaped seen. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (11, 12) zur akustischen Ankopplung der Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung (4, 5) an die Arbeitswalze (1, 2) vorgesehen sind.Roll stand according to one of claims 10 to 12, characterized in that means ( 11 . 12 ) for the acoustic coupling of the ultrasonic transmitter-receiver arrangement ( 4 . 5 ) to the work roll ( 1 . 2 ) are provided. Walzgerüst nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Ultraschallsender- und/oder -empfänger (4, 5) akustische Linsen (13) zur Bündelung der Ultraschallwellen (6, 7) oder Ultraschallimpulse aufweisen.Roll stand according to one of claims 10 to 13, characterized in that the / the ultrasonic transmitter and / or receiver ( 4 . 5 ) acoustic lenses ( 13 ) for bundling the ultrasonic waves ( 6 . 7 ) or have ultrasonic pulses.
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