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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beobachtung eines Bereichs eines heißen, beispielsweise eine Temperatur von mindestens 350°C aufweisenden Metallbandes und/oder Schmelzbades in einem Bandbehandlungsprozess, insbesondere Bandbeschichtungsprozess unter Schutzgasatmosphäre, mit einer mindestens ein Kameraobjektiv aufweisenden Sonde und einer dem Kameraobjektiv zugeordneten Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des zu beobachtenden Bereichs.
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Zur Vermeidung von Fehlstellen bei der Beschichtung von Metallband, insbesondere bei der Feuerbeschichtung (Schmelztauchbeschichtung) von Stahlband, ist die Beobachtung des Metallbandes bzw. des Beschichtungsmaterials während des Beschichtungsprozesses notwendig. Denn insbesondere beim Schmelztauchbeschichten kann es in dem in das Schmelzenbad, z. B. Zinkbad, eingetauchten Rüssel, der eine Schleuse darstellt und durch den das zu zuvor geglühte und noch heiße Metallband unter Schutzgasatmosphäre in das Schmelzenbad eingeleitet wird, auf dem Schmelzenbad zur Bildung von Schlacke kommen, die sich an das Metallband anlagern und erhebliche Beschichtungsfehler, wie zum Beispiel unbeschichtete Stellen, verursachen kann. Stahlband, das solche Beschichtungsfehler aufweist, ist mitunter inakzeptabel oder gar unverkäuflich. Die durch solche Beschichtungsfehler verursachten Kosten können beträchtlich sein.
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Zur Vermeidung solcher Beschichtungsfehler wird die Schmelzenbadoberfläche in der Schleuse üblicherweise über Schaugläser, die in der Rüsselwand abgedichtet eingefasst sind, beobachtet. Jedoch verschmutzen diese Schaugläser ziemlich schnell durch die im Rüssel typischerweise aufsteigenden Metalldämpfe und Metallstäube.
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Aus der
DE 198 38 332 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Qualitätsüberwachung und -regelung beim Galvannealing von Stahlbändern bekannt. Um die Qualität der so aufgebrachten Überzüge zu überwachen und den Galvannealed-Vorgang entsprechend regeln zu können, wird gemäß diesem Stand der Technik vorgeschlagen, das visuelle Erscheinungsbild der Galvannealed-Überzüge zu erfassen und als Messsignal für eine Regelung des Galvannealings nach entsprechender Umwandlung in Regelstellgrößen zur direkten Regelung des Glühofens zu verwenden. Zur Erfassung des visuellen Erscheinungsbildes wird ein lichtoptisches Aufnahmegerät, beispielsweise eine Video-Kamera verwendet.
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Ein weiteres Verfahren zur Qualitätsüberwachung und -regelung beim Verzinken von Stahlband und anschießenden Wärmebehandeln des durch Schmelztauchbeschichten verzinkten Stahlbandes unter Verwendung von visuellen Aufnahmegeräten, wie beispielsweise Kameras, ist in der
DE 100 21 948 B4 beschrieben.
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Darüber hinaus sind aus der
DE 38 12 543 A1 und der
DE 28 53 160 C2 wasser- und/oder luftgekühlte Sondengehäuse für Kameras, die zur Beobachtung von Prozessen in einen hohen Temperaturbereich eingesetzt werden, bekannt.
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Davon ausgehend lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine zuverlässigere Beobachtung eines Bereichs, insbesondere Umgebungsbereichs eines heißen Metallbandes ermöglicht, insbesondere wenn sich der zu beobachtende Bereich in einer Schutzgasatmosphäre befindet.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung, welche die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist. Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine mindestens ein Kameraobjektiv aufweisende Sonde und eine dem Kameraobjektiv zugeordnete Beleuchtungseinrichtung zur Beleuchtung des zu beobachtenden Bereichs des Metallbandes. Erfindungsgemäß weist die Sonde mindestens einen Kühlkanal zur Durchleitung eines Kühlfluids zum Kühlen des Kameraobjektivs und mindestens einen zweiten Kanal zur Durchleitung eines Schutz- oder Inertgases auf, wobei der zweite Kanal oder dieser und ein zusätzlicher Kanal zur Durchleitung eines Schutz- oder Inertgases jeweils mindestens eine Gasaustrittsöffnung zum Spülen des Kameraobjektivs und mindestens einer Lichtaustrittsfläche der Beleuchtungseinrichtung aufweist/aufweisen.
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Durch die Kühlung des aufgrund des heißen Metallbandes einer hohen Temperatur ausgesetzten Kameraobjektivs kann eine hohe Bildqualität erreicht bzw. sichergestellt werden. Als Kühlfluid kann hierzu beispielsweise kaltes Wasser verwendet werden. Durch die Spülung des Kameraobjektivs und der Lichtaustrittsfläche der Beleuchtungseinrichtung mit Schutzgas- oder Inertgas kann eine Verschmutzung derselben, die eine Beobachtung eines zu überwachenden Bereichs beeinträchtigen kann, wirksam verhindert werden. Als Schutzgas- oder Inertgas kann hierzu beispielsweise Stickstoff verwendet werden.
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Die mindestens eine Lichtaustrittsfläche kann beispielsweise durch eine oder mehrere LEDs gebildet sein. Insbesondere kann die Lichtaustrittsfläche ringförmig ausgebildet bzw. die LEDs ringförmig angeordnet sein.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtaustrittsfläche in der das Kameraobjektiv aufweisenden Sonde integriert ist. Diese Ausgestaltung vereinfacht insbesondere den Austausch des Kameraobjektivs und der zugeordneten Teile der Beleuchtungseinrichtung für Wartungszwecke. Ferner vereinfacht diese Ausgestaltung die Handhabung des Kameraobjektivs und der zugeordneten Lichtaustrittsfläche, da beide Elemente in diesem Fall in optimaler Anordnung zueinander gemeinsam eingebaut bzw. gemeinsam ausgerichtet werden können.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Kaltlichtquelle aufweist. Die Beleuchtungseinrichtung sendet somit Licht sehr hoher Intensität, aber mit stark reduziertem Infrarotanteil aus. Die von der Kaltlichtquelle erzeugte Wärme ist verglichen mit der Wärmeentwicklung einer herkömmlichen Lichtquelle gering. Die Nutzung einer Kaltlichtquelle, die mittels eines Lichtleiters, beispielsweise eines Flüssigkeitslichtleiters (flüssigkeitsgefülltes flexibles Rohr) oder Glasfaserbündels an die Sonde bzw. die Lichtaustrittsfläche der Beleuchtungseinrichtung angeschlossen wird, trägt zu einer kompakten Bauweise der Sonde sowie zu einem guten Explosionsschutz bei.
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Vorzugsweise sendet die Beleuchtungseinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Kaltlicht mit einer Leuchtkraft (Leuchtleistung) im Bereich von 200 W bis 600 W, insbesondere im Bereich von 300 W bis 500 W aus. Dies ermöglicht hinsichtlich der Videoaufnahme des zu beobachtenden Bereichs eine hohe Schärfentiefe.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Sonde stab- oder rohrförmig ausgebildet und durchdringt eine sie dichtend umschließende Stopfbuchse, wobei die Sonde relativ zu der Stopfbuchse verschiebbar und/oder schwenkbar in der Stopfbuchse gelagert ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine optimale Positionierung des Kameraobjektivs sowie der Lichtaustrittsfläche der Beleuchtungseinrichtung innerhalb der das Metallband umgebenden Schleuse. Auch vereinfacht diese Ausgestaltung eine Anpassung der Position des Kameraobjektivs und der Lichtaustrittsfläche der Beleuchtungseinrichtung an unterschiedliche Metallbandbreiten, insbesondere während des laufenden Beschichtungsprozesses. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass der Stopfbuchse in Richtung des zu beobachtenden Bereichs ein Ventil zugeordnet ist, wobei das freie Ende der Sonde im geöffneten Zustand des Ventils durch dieses in Richtung des zu beobachtenden Bereichs schiebbar ist, und wobei zwischen dem Ventil und der Stopfbuchse ein als Schleuse dienender Zwischenraum ausgebildet ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen Austausch der Sonde während des Prozesses, ohne dass die im Rüssel bzw. der Schleuse 3 herrschende Schutzgasatmosphäre negativ beeinträchtigt wird.
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Hinsichtlich einer guten Beobachtungsmöglichkeit einer Beschichtungsbadoberfläche in einer Schleuse ist es ferner vorteilhaft, wenn die Sonde gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung aus einem mindestens 50 cm, vorzugsweise mindestens 100 cm langen Außenrohr gebildet ist, das einen Außendurchmesser kleiner 80 mm, vorzugsweise kleiner 65 mm, besonders bevorzugt kleiner 52 mm aufweist. Je länger und je dünner die (vorzugsweise verschiebbar und/oder schwenkbar gelagerte) Sonde ausgebildet ist, desto näher kann sie mit dem Kameraobjektiv bei beengten Platzverhältnissen an dem zu beobachtenden Bereich positioniert werden. Je dünner die Sonde ausgebildet ist, desto besser kann sie gekühlt werden. Dies führt in Kombination mit einer hohen Lichtstärke (Leuchtkraft bzw. Leuchtleistung) von beispielsweise 300 bis 500 W zu einer kleinen Blende und somit zu einer hohen Schärfentiefe. Auf einen optischen oder gar digitalen Zoom kann somit gegebenenfalls verzichtet werden.
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Eine konstruktiv einfache sowie effektive Kühlung der Sonde, insbesondere ihrer Kamerakomponenten, lässt sich erreichen, wenn die Sonde gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Kühlfluid-Vorlaufanschluss und einem Kühlfluid-Rücklaufanschluss versehen ist.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kameraobjektiv mit einem Videosensor und einer Datenleitung, z. B. einem Datenkabel oder einem Lichtleiter zur Übertragung eines Videosignals kombiniert ist, wobei die Datenleitung in einem innerhalb der Sonde angeordneten Innenrohr verläuft, und wobei das Innenrohr und ein dieses umgebendes Hüllrohr den mindestens einen zweiten Kanal oder den zusätzlichen Kanal zur Durchleitung von Schutz- oder Inertgas zum Spülen des Kameraobjektivs begrenzen. Diese Ausgestaltung trägt zu einer besonders kompakten Bauweise bzw. einem kleinen Außendurchmesser der Sonde bei. Insbesondere wird dabei das Schutz- oder Inertgas, z. B. Stickstoffgas, nicht nur zum Spülen des Kameraobjektivs, sondern zusätzlich zum Kühlen des Lichtleiters, des Videosensors sowie des Kameraobjektivs genutzt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung einen in der Sonde integrierten Lichtleiter aufweist, der in einem innerhalb der Sonde angeordneten Innenrohr verläuft, das zusammen mit diesem Lichtleiter den mindestens einen zweiten Kanal oder den zusätzlichen Kanal zur Durchleitung von Schutz- oder Inertgas zum Spülen der Lichtaustrittsfläche begrenzt. Auch diese Ausgestaltung trägt zu einer besonders kompakten Bauweise bzw. einem kleinen Außendurchmesser der Sonde bei, wobei das Schutz- oder Inertgas, z. B. Stickstoffgas, wiederum nicht nur dem Spülen der Lichtaustrittsfläche dient, sondern auch zum Kühlen des Lichtleiters der Beleuchtungseinrichtung genutzt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Sonde eine Frontplatte auf, die mit einer Öffnung für das Kameraobjektiv, einer Öffnung für die Lichtaustrittsfläche und der mindestens einen Gasaustrittsöffnung für Schutz- oder Inertgas versehen ist, wobei vor der Vorderseite der Frontplatte eine Prallplatte zur Umlenkung von aus der Gasaustrittsöffnung der Frontplatte austretendem Schutz- oder Inertgas in Richtung des Kameraobjektivs und der Lichtaustrittsfläche angeordnet ist, wobei die Prallplatte Durchgangsöffnungen aufweist, die in Überdeckung mit der Öffnung für das Kameraobjektiv und der Öffnung für die Lichtaustrittsfläche liegen, und wobei zwischen der Frontplatte und der Prallplatte eine Dichtung angeordnet ist, die einen radial nach außen gerichteten Austritt des Schutz- oder Inertgases zwischen Frontplatte und Prallplatte verhindert. Durch diese Ausgestaltung werden die Kühlung der Sonde an ihrem freien Stirnende sowie die Schutzspülung der Vorderseite des Kameraobjektives und der Lichtaustrittsfläche verbessert.
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Vorzugsweise enden die Vorderseite des Kameraobjektivs sowie die Lichtaustrittsfläche im Wesentlichen flächenbündig mit der Vorderseite der Frontplatte oder liegen gegenüber der Vorderseite der Frontplatte geringfügig, d. h. um einen oder wenige Millimeter zurückversetzt. Die Vorderseite des Kameraobjektivs sowie die Lichtaustrittsfläche liegen in diesem Fall also hinter der Prallplatte.
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Um einen Ausfall der Sonde infolge zu hoher Temperatureinwirkung zu vermeiden, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung mindestens eine Einrichtung zur Überwachung des Kühlfluidstromes, des Schutzgas- oder Inertgasstromes, der Kühlfluidtemperatur und der Schutzgas- oder Inertgastemperatur sowie zur Alarmierung bei einer Abweichung mindestens eines der überwachten Ist-Werte von einem zugeordneten Soll-Wert.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Sonde eine Wand eines in ein Schmelzenbad getauchten, eine Schleuse definierenden Rüssels durchdringt, wobei die Sonde mit einem Abstand im Bereich von 0,3 m bis 2,0 m, vorzugsweise im Bereich von 0,5 m bis 1,5 m, oberhalb der Schmelzenbadoberfläche angeordnet ist. Interne Versuche haben gezeigt, dass in diesem Fall mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Sonde eine gute bis sehr gute Bildqualität mit hoher Schärfentiefe erzielt werden kann.
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Hinsichtlich einer Verstellung der Position der Sonde bzw. des Kameraobjektivs relativ zu dem Metallband ist es zweckmäßig, wenn die von der Sonde durchdrungene Wand des Rüssels einer Kante des zu beschichtenden Metallbandes zugewandt ist.
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Auch ist es günstig, wenn die Längsachse der Sonde schräg in Bezug auf die Schmelzenbadoberfläche (Schmelzenbadspiegel) angeordnet ist, so dass die Längsachse der Sonde mit der Schmelzenbadoberfläche einen Winkel im Bereich von 45° bis 10°, vorzugsweise im Bereich von 30° bis 10° einschließt. Bei dieser Ausgestaltung lässt sich mit der erfindungsgemäßen Sonde ein relativ großer Bereich der Schmelzenbadoberfläche gut ausleuchten und entsprechend gut beobachten.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass die Sonde an ihrem freien Ende mit mindestens einer Lichtblende, vorzugsweise einer verstellbaren Lichtblende versehen ist. Hierdurch kann eine Abschattung einer stark reflektierenden Schleusenwand und somit eine Kontrasterhöhung und entsprechende Verbesserung der Bildqualität erzielt werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 einen Abschnitt eines eine Schleuse definierenden Rüssels einer Feuerbeschichtungsanlage (Schmelztauchbeschichtungsanlage) mit einer lanzenförmigen Sonde zur Beobachtung der Schmelzenbadoberfläche in der Schleuse, in perspektivischer Darstellung;
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2 eine Stirnseitenansicht auf das freie Ende der Sonde aus 1;
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3 eine perspektivische Teilexpiosionsdarstellung des vorderen Endabschnitts der Sonde aus 2;
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4 eine perspektivische, weitergehende Teilexplosionsdarstellung des vorderen Endabschnitts der Sonde der 2;
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5 das hintere Ende der Sonde der 1–4, in perspektivischer Darstellung;
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6 eine Sonde entsprechend der Sonde in den 1–5, in perspektivischer Darstellung; und
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7 ein Überwachungsschranksystem mit einem Bildschirm, einem Videorecorder und Messanzeigen, in perspektivischer Darstellung.
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In 1 ist ein unterer Abschnitt 1 eines Rüssels einer Feuerbeschichtungsanlage skizziert, mittels der Metallband, beispielsweise Stahlband, beidseitig mit einem metallischen Korrosionsschutz beschichtet wird. Das Metallband 2 wird zuvor in einem Durchlaufofen (nicht gezeigt) geglüht, um das Gefüge des Metallbandes 2 zu rekristallisieren bzw. zu homogenisieren. Das geglühte, noch heiße Metallband 2 wird durch den am Durchlaufofen angeschlossenen Rüssel unter Schutzgasatmosphäre in ein mit schmelzflüssigem Korrosionsschutzmetall, z. B. Zink, befülltes Schmelzenbad (nicht gezeigt) geleitet und über eine darin getaucht angeordnete Umlenkrolle (Potrolle) in im Wesentlichen vertikaler Richtung herausgeleitet. Das so beschichtete Metallband durchläuft anschließend eine Abstreifvorrichtung (nicht gezeigt), in der überschüssiges Beschichtungsmaterial von dem Metallband z. B. mittels Flachstrahl-Gasdüsen abgetrennt wird.
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Der untere Abschnitt 1 des Rüssels ist in das Schmelzenbad getaucht, wodurch eine Schleuse 3 gebildet ist, welche das in den Rüssel eingebrachte Schutzgas an einem Austritt aus dem Rüssel hindert. Bevor das Metallband 2 in das eingetaucht wird, wird es in einer im Durchlaufofen angeordneten Kühlzone auf eine Temperatur nahe der Temperatur des Schmelzenbades gekühlt. Die Temperatur des Schmelzenbades kann z. B. ca. 480°C betragen, so dass in diesem Fall das zu beschichtende Metallband 2 im unteren Abschnitt 1 des Rüssels eine Temperatur von ca. 500°C aufweisen kann.
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In der Schleuse 3 kann es auf der Schmelzenbadoberfläche 4 zur Bildung von Schlacke kommen, die, wenn sie in Form von Schlackepartikeln am Metallband 2 anhaftet, zu Beschichtungsfehlern führen kann. In der Praxis wurde beobachtet, dass am Metallband anhaftende Schlackepartikel in der Abstreifvorrichtung streifenförmige Beschichtungsfehler, insbesondere streifenförmige Fehlstellen verursachen können.
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Um solche Beschichtungsfehler zu vermeiden bzw. eine zuverlässige Fehleranalyse durchführen zu können, wird die Schmelzenbadoberfläche 4 in der Schleuse 3 während des Beschichtungsprozesses beobachtet. Hierzu ist der untere Abschnitt 1 des Rüssels mit einer stab- oder lanzenförmigen Sonde 5 ausgerüstet, die ein Kameraobjektiv aufweist. Vorzugsweise ist in der Sonde 5 auch eine Beleuchtungseinrichtung integriert. Es allerdings grundsätzlich auch möglich, zwei lanzenförmige Sonden zu verwenden, wobei die Beleuchtungseinrichtung dann getrennt von dem Kameraobjektiv in der zweiten Sonde angeordnet ist.
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Die Sonde 5 durchdringt eine Wand 1.1 des Rüssels, die einer Kante 2.1 des Metallbandes 2 zugewandt ist. Die Wand 1.1 weist hierzu eine Durchgangsöffnung auf, die mit einer Stopfbuchse 6 zur Abdichtung der in der Schleuse 3 herrschenden Schutzgasatmosphäre versehen ist. Die Stopfbuchse 6 umschließt dabei dichtend die Mantelfläche der lanzenförmigen Sonde 5. Die Sonde 5 ist axial verschiebbar in der Stopfbuchse 6 gehalten. Vor der Stopfbuchse (in Richtung des Prozesses bzw. der Schleuse 3) ist ein Ventil, beispielsweise ein Kugelhahn angeordnet. Das Ventil (nicht gezeigt) ermöglicht während des Prozesses einen Austausch der Sonde 5 (Kamera). Hierzu wird die Sonde 5 aus der Schleuse 3 soweit herausgezogen, bis die Sonde 5 das Ventil passiert, die Stopfbuchse die Sonde 5 aber noch dichtend umfasst und damit die Schleuse 3 abdichtet. Das Ventil kann somit zur Abdichtung der Schleuse 3 geschlossen und die Sonde 5 anschließend aus der Stopfbuchse 6 gezogen werden. In dem skizzierten Ausführungsbeispiel ist die Längsachse der Sonde 5 schräg zur Schmelzenbadoberfläche (Schmelzenbadspiegel) 4 ausgerichtet. Beispielsweise ist die Sonde 5 so angeordnet, dass ihre Längsachse mit der Schmelzenbadoberfläche 4 einen Winkel im Bereich von 45° bis 10° einschließt. Vorzugsweise ermöglicht die Stopfbuchse 6 nicht nur eine axiale Verschiebung, sondern auch eine Schwenkbewegung der Sonde 5, so dass die Position des freien Endes der Sonde 5 bzw. der Sondenspitze in einem relativ weiten Bereich verstellbar ist.
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Die Sonde 5 weist ein Außenrohr 5.1 auf, in dem mehrere parallel zueinander verlaufende Innenrohre 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 angeordnet sind. Der Außendurchmesser des Außenrohres 5.1 beträgt beispielsweise ca. 48 mm. Ein Innenrohr 5.2 dient als Zulaufleitung für ein Kühlfluid, vorzugsweise Kühlwasser. Das Innenrohr 5.2 erstreckt sich bis nahe an das freie Ende der Sonde 5 und endet dort mit axialem Abstand vor der Stirnkante 5.11 des Außenrohres 5.1 bzw. vor der Innenseite einer mit der Stirnkante des Außenrohres 5.1 flüssigkeitsdicht verbundenen Frontplatte 7. Das hintere Ende des Außenrohres 5.1 ist durch einen Verschlusskörper 8, beispielsweise eine kreisförmige Platte flüssigkeitsdicht verschlossen, wobei in dem Verschlusskörper 8 Durchgangsöffnungen 8.2, 8.4, 8.5, 8.6 ausgebildet sind, durch die die Innenrohre 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 aus dem Außenrohr 5.1 herausgeführt sind. Die Innenrohre 5.2, 5.4, 5.5, 5.6 sind dabei im Bereich der Durchgangsöffnungen 8.2, 8.4, 8.5, 8.6 flüssigkeits- bzw. gasdicht mit dem Verschlusskörper 8 verbunden. Das als Zulaufleitung für ein Kühlfluid, vorzugsweise Kühlwasser, dienende Innenrohr 5.2 ist an seinem aus dem Außenrohr 5.1 herausgeführten Ende vorzugsweise mit einem Einstellventil 9 zur Einstellung des Kühlfluid-Volumenstroms versehen. Das am vorderen Ende des Innenrohres (Kühlkanals) 5.2 austretende Kühlfluid (Kühlwasser) fließt im Außenrohr 5.1 zu einem Rücklauf-Anschluss 5.11, der am hinteren Ende des Außenrohres 5.1 angeordnet ist. Der Rücklauf-Anschluss 5.11 ist an einer Durchgangsöffnung der Mantelfläche des Außenrohres 5.1 flüssigkeitsdicht mit dem Außenrohr 5.1 verbunden. Der Rücklauf-Anschluss 5.11 kann ebenfalls mit einem Einstellventil 10 zur Einstellung des Kühlfluid-Volumenstroms versehen sein (vgl. 6).
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Das Kameraobjektiv 11 der Sonde 5 ist in einem Innenrohr 5.3 angeordnet, das in einer Durchgangsöffnung 7.1 der Frontplatte 7 mündet. Die Vorderseite des Kameraobjektivs 11 schließt dabei vorzugsweise im Wesentlichen flächenbündig mit der Stirnseite des Innenrohres 5.3 bzw. der Vorderseite der Frontplatte 7 ab, oder befindet sich in geringem Abstand von der Vorderseite der Frontplatte 7. Dem Kameraobjektiv 11 ist ein Videosensor (nicht gezeigt), beispielsweise ein CCD- oder CMOS-Sensor zugeordnet. Das vom Videosensor erzeugte Videosignal wird mittels einer in dem Innenrohr 5.3 angeordneten Datenleitung (z. B. eines Datenkabels oder Lichtleiters) zu mindestens einem Bildschirm (Überwachungsmonitor) 12 übertragen. Der Bildschirm 12 ist beispielsweise geschützt in einem Überwachungsschrank bzw. Schaltschrank 13 angeordnet (vgl. 7). Vorzugsweise ist das Videosignal auf eine sogenannte Kreuzschiene aufgelegt und kann somit auf einer Vielzahl von Überwachungsmonitoren, die an verschiedenen, voneinander entfernten Steuerständen installiert sind, aufgerufen werden.
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Die dem Kameraobjektiv 11 zugeordnete Beleuchtungseinrichtung umfasst eine Kaltlichtquelle (nicht gezeigt), deren Licht mittels eines sich durch ein weiteres Innenrohr 5.5 erstreckenden Lichtleiters 14 zu einer am Ende des Innenrohres angeordnete Lichtaustrittsfläche 14.1 geleitet wird. Das von der Kaltlichtquelle bzw. der Lichtaustrittsfläche 14.1 abgestrahlte Licht weist eine hohe Leuchtstärke auf, die beispielsweise im Bereich von 300–500 W liegt. Die Lichtaustrittsfläche 14.1 schließt vorzugsweise im Wesentlichen flächenbündig mit der Stirnseite des Innenrohres 5.5 bzw. der Vorderseite der Frontplatte 7 ab, oder befindet sich in geringem Abstand von der Vorderseite der Frontplatte 7.
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Das Kamerabild wird vorzugsweise kontinuierlich aufgezeichnet. Hierzu sind in dem Überwachungsschrank (Schaltschrank) 13 beispielsweise ein Videorecorder 15, ein Festplattenspeicher und/oder dergleichen installiert.
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Das das Kameraobjektiv 11 enthaltene Innenrohr 5.3 erstreckt sich in einem weiteren Innenrohr (Hüllrohr) 5.4. Die beiden Rohre 5.3, 5.4 verlaufen koaxial zueinander und begrenzen einen Ringraum (Kanal) 16 zur Zufuhr eines Schutz- oder Inertgases. Bei dem Schutz- oder Inertgas handelt es sich vorzugsweise um Stickstoff. Das Schutz- oder Inertgas wird dem Ringraum 16 über einen Anschlussstutzen 17 zugeleitet, der an dem aus dem Außenrohr 5.1 am Verschlusskörper 8 herausragenden Abschnitt des Hüllrohres 5.4 angebracht ist. Der vorzugsweise radial an dem Hüllrohr 5.4 angebrachte Anschlussstutzen 17 ist mit einem Einstellventil 18 zur Einstellung des Gasvolumenstroms versehen. Das an der Frontplatte 7 der Sonde 5 austretende Schutz- oder Inertgas umspült die optische Achse des Kameraobjektivs 11 und schützt dieses im Rüssel vor Verschmutzung durch Metalldämpfe und Staub. Zugleich kühlt das Schutz- oder Inertgas die im Innenrohr 5.3 angeordneten Komponenten der Kamera.
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Der Lichtleiter 14 der Beleuchtungseinrichtung begrenzt mit dem ihn umgebenden Innenrohr 5.5 ebenfalls einen Ringraum (Kanal) 19 zur Zufuhr von Schutz- oder Inertgas. Das Schutz- oder Inertgas kann dem Ringraum 19 über einen Anschlussstutzen (nicht gezeigt) zugeleitet werden, der an dem am Verschlusskörper 8 des Außenrohres 5.1 herausragenden Abschnitt des Innenrohres 5.5 angebracht ist. Das an der Durchgangsöffnung 7.2 der Frontplatte 7 der Sonde 5 austretende Schutz- oder Inertgas umspült die optische Achse der Lichtaustrittsfläche 14.1 und schützt diese im Rüssel vor Verschmutzung durch Metalldämpfe und Staub. Zudem kühlt das Schutz- oder Inertgas den im Innenrohr 5.5 angeordneten Lichtleiter 14.
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Des Weiteren erstreckt sich in der Sonde 5 ein Innenrohr (Kanal) 5.6, das an einer weiteren Durchgangsöffnung 7.3 der Frontplatte 7 mündet und ebenfalls der Zufuhr von Schutz- oder Inertgas, vorzugsweise Stickstoff, zum Spülen und Kühlen der Vorderseite des Kameraobjektivs 11 sowie zum Spülen und Kühlen der Lichtaustrittsfläche 14.1 der Beleuchtungseinrichtung dient. Zur Umlenkung des aus dem Innenrohr 5.6 an der Frontplatte 7 austretenden Schutz- oder Inertgases ist vor der Frontplatte eine Prallplatte 20 angeordnet. Die Prallplatte 20 weist Durchgangsöffnungen 20.1, 20.2 auf, die in Überdeckung mit dem Kameraobjektiv 11 und der Lichtaustrittsfläche 14.1 liegen, und ist mittels Schrauben 21 an der Frontplatte 7 lösbar befestigt. Zwischen der Frontplatte 7 und der Prallplatte 20 ist eine Dichtung 22 aus hitzebeständigem Material angeordnet ist, die einen radial nach außen gerichteten Austritt des Schutz- oder Inertgases zwischen Frontplatte 7 und Prallplatte 20 verhindert. Die scheibenförmige Dichtung 22 weist eine Aussparung (Ausschnitt) 22.1 auf. Im montierten Zustand münden die Innenrohre 5.3, 5.4, 5.5, 5.6 an dem durch die Aussparung 22.1 freigelassenen Bereich, wobei das der Zufuhr von Schutz- oder Inertgas dienende Innenrohr 5.6 durch die Prallplatte 20 abgedeckt, aber nicht verschlossen ist. Aufgrund der scheibenförmigen Dichtung 22, die beispielsweise ein Dicke im Bereich von 2 mm–4 mm aufweist, und der Prallplatte 20 wird das aus dem Innenrohr 5.6 austretende Schutz- oder Inertgases in Richtung des Kameraobjektivs 11 und der Lichtaustrittsfläche 14.1 umgelenkt. Das Schutz- oder Inertgas kühlt dabei die Prallplatte 20 und tritt an den Durchgangsöffnungen 20.1, 20.2 der Prallplatte aus.
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In dem Überwachungsschrank 13 ist vorzugsweise auch eine Einrichtung zur Überwachung der Vorlauf- und Rücklauftemperatur des Kühlfluids und/oder der Sondeninnenraumtemperatur, des Kühlfluidstromes, des Schutzgas- oder Inertgasstromes und/oder der Kühlfluidtemperatur angeordnet. Mit 23, 24 sind Temperatur- bzw. Volumenstrom-Messanzeigen bezeichnet. Vorzugsweise erfolgt eine permanente Überwachung der Gas- und Kühlfluidmengen sowie der Vor- und/oder Rücklauftemperatur des Kühlfluids (Kühlwassers). Bei einer Abweichung mindestens eines der überwachten Ist-Werte von einem zugeordneten Soll-Wert wird automatisch ein Alarmsignal ausgelöst.
