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
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:
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
Eine
schematische, radiale Schnittansicht die Arbeitswalzen
Üblicherweise
werden die Ultraschallimpulse mit einer Wiederholfrequenz von bis
zu 50 kHz emittiert, um die Messung des reflektierten Signals zu
stabilisieren. Der Ultraschallimpuls
Ein
gegenüber
dem Ausführungsbeispiel
aus
In
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
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
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
Sowohl
die gewonnenen Daten über
das Spannungsprofil der Arbeitswalze
Einen
beispielhaften Signalverlauf bei der Auswertung der empfangenen
Ultraschallimpulse
Zur
akustischen Ankopplung der Ultraschallempfänger und -sender
Schließlich zeigt
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