DE102022128499B3 - Method and device for determining the flatness of a metal strip - Google Patents

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Niklas Nowack
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbands (1) sowie eine Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for determining the flatness of a metal strip (1) and a device (10) for carrying out the method.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und eine Verwendung.The invention relates to a method for determining the flatness of a metal strip, a corresponding device for carrying out the method and a use.

Beim Flachwalzen von metallischen Bändern stellt die Bandplanheit einen bedeutenden Faktor für die Weiterverarbeitung des Bandes und für die nachfolgende Endverwertung dar. Die Bandplanheit ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal und hat einen entscheidenden Einfluss auf die Produktivität und die Schrottquote in fast allen Produktionsprozessen in der metallverarbeitenden Industrie. Metallische Bänder mit einer unzureichenden Planheit können in den auf den Walzprozess nachfolgenden Produktionsanlagen und bei der Weiterverarbeitung zu erheblichen Produktions- und Qualitätsstörungen führen. Die Planheit eines metallischen Bandes wird maßgeblich während des Walzprozesses beeinflusst, wobei ein planes Band durch eine gleichmäßige Längung des Bandes über die Bandbreite erzeugt wird.When flat rolling metallic strips, strip flatness is an important factor for further processing of the strip and for subsequent end use. Strip flatness is an important quality feature and has a decisive influence on productivity and the scrap rate in almost all production processes in the metal processing industry. Metallic strips with insufficient flatness can lead to significant production and quality problems in the production facilities following the rolling process and during further processing. The flatness of a metallic strip is significantly influenced during the rolling process, with a flat strip being created by evenly elongating the strip across the strip width.

Während des Walzprozesses gibt es zahlreiche Parameter, die einen unerwünschten negativen, aber auch einen gezielt steuerbaren Einfluss auf die Bandplanheit haben. Kommt es durch thermische und/oder mechanische Einflüsse zu einer unterschiedlichen Längung des metallischen Bandes über die Bandbreite, entsteht eine schlechte Bandplanheit, die sich u.a. in Form von Wellenbildung im Mitten- oder Randbereich des metallischen Bandes darstellen kann.During the rolling process, there are numerous parameters that have an undesirable negative but also a specifically controllable influence on the strip flatness. If thermal and/or mechanical influences cause the metallic band to elongate differently across the band width, this results in poor band flatness, which can appear, among other things, in the form of waves in the middle or edge area of the metallic band.

Beim Kalt- und Warmwalzen von Metallbändern können unerwünschte Unebenheiten des erzeugten Metallbandes auftreten, welche sich beispielhaft in der Laufrichtung bzw. Längsrichtung sowie quer dazu erstrecken können. Diese Unebenheiten können zu unterschiedlich starken Durchbiegungen des Metallbandes senkrecht zur Oberfläche führen, welche die Planheit stören können. Es besteht daher die Notwendigkeit, beim Walzen eines Metallbandes die Planheit des erzeugten Bandes zu überwachen und bei Abweichungen von der Planheit die Bedingungen des Walzvorganges positiv zu beeinflussen. Um die steigenden Qualitätsansprüche zu erfüllen, sind Qualitätsinformationssysteme notwendig, die bei der Erkennung von unterschiedlichen Planlagen zuverlässig unterstützen.When rolling metal strips cold and hot, undesirable unevenness can occur in the metal strip produced, which can extend, for example, in the running direction or longitudinal direction as well as transversely. These unevennesses can lead to varying degrees of deflection of the metal strip perpendicular to the surface, which can disrupt the flatness. There is therefore a need to monitor the flatness of the strip produced when rolling a metal strip and to positively influence the conditions of the rolling process in the event of deviations from flatness. In order to meet increasing quality demands, quality information systems are necessary that reliably support the detection of different flatness levels.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Messung der Planheit bekannt. Für diffus streuende, optisch raue Oberflächen gibt es eine breite Palette von optischen 3D-Sensoren. Eines der am weitesten verbreiteten Verfahren beruht auf der Projektion von Streifenmustern. Die Muster werden aus einer Richtung projiziert und aus einer anderen mit einer Kamera beobachtet, siehe beispielsweise EP 0 864 847 A2 und EP 1 418 400 A2 . Die bekannten optischen Verfahren zur Ermittlung der Bandplanheit arbeiten mit der „diffusen“ Reflektion. Metallbandoberflächen weisen somit eine ungerichtete, diffuse Reflektion beziehungsweise Transmission von Licht im sichtbaren Spektrum auf.Various methods for measuring flatness are known from the prior art. There is a wide range of optical 3D sensors for diffusely scattering, optically rough surfaces. One of the most widely used methods is based on the projection of stripe patterns. The patterns are projected from one direction and observed with a camera from another, see for example EP 0 864 847 A2 and EP 1 418 400 A2 . The well-known optical methods for determining strip flatness work with “diffuse” reflection. Metal strip surfaces therefore have an undirected, diffuse reflection or transmission of light in the visible spectrum.

Als weiteren Stand der Technik sind beispielhaft folgende Schriften zu nennen: EP 2 910 893 B1 , EP 2 834 594 B1 und EP 3 487 642 B1 . Eine weitere Alternative zeigt die JP 2011-235325 A.The following documents should be mentioned as further state of the art: EP 2 910 893 B1 , EP 2 834 594 B1 and EP 3 487 642 B1 . Another alternative shows this JP 2011-235325 A

Aufgrund hoher Anschaffungskosten und unzureichender Sensibilität der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme zur Beurteilung respektive Bestimmung der Bandplanheit, ist die Aufgabenstellung der Erfindung, die Sensibilität und die Zuverlässigkeit existierender Planheitsmessgeräte zu optimieren respektive zu verbessern und zudem erheblich zu vereinfachen, was die Kosten zur Anschaffung dieser Systeme deutlich reduzieren kann.Due to high acquisition costs and insufficient sensitivity of the systems known from the prior art for assessing or determining strip flatness, the task of the invention is to optimize or improve the sensitivity and reliability of existing flatness measuring devices and also to considerably simplify the costs of purchasing them of these systems can be significantly reduced.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.The object is achieved with a method for determining the flatness of a metal strip with the features of claim 1 and with a device for carrying out the method with the features of claim 7.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch den Figuren können mit einem oder mehreren Merkmalen aus weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere Merkmale ersetzt werden und mit diesen verknüpft werden. Der vorgeschlagene Gegenstand ist nur als Entwurf zur Formulierung der Erfindung aufzufassen, ohne diesen aber zu beschränken.Further advantageous refinements and further developments can be found in the following description. One or more features from the claims, the description and the figures can be linked to one or more features from further embodiments of the invention. One or more features from the independent claims can also be replaced by one or more features and linked to them. The proposed subject matter is to be viewed only as a draft for the formulation of the invention, but without limiting it.

Gemäß erster Lehre wird ein Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbands vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  1. a) Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes;
  2. b) Erfassen einer Reflektion des bestrahlten Abschnitts;
  3. c) Transformieren der Reflektion in eine Planlageninformation;
  4. d) Wiederholen zumindest der Schritte a) und b), wobei das Metallband in seiner Längserstreckung bewegt wird, so dass bedingt durch die Bewegung neue Abschnitte der Oberfläche des Metallbandes bestrahlt werden;
  5. e) Aneinanderreihen der Planlageninformationen, um die Planheit des Metallbandes zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung zu bestimmen, wobei das Bestrahlen in Schritt a) mittels mindestens einer Wärmequelle (thermisch) oder einer Kältequelle durchgeführt wird.
According to the first teaching, a method for determining the flatness of a metal strip is proposed. The procedure includes the following steps:
  1. a) irradiating a portion of a surface of the metal strip;
  2. b) detecting a reflection of the irradiated section;
  3. c) transforming the reflection into flatness information;
  4. d) Repeating at least steps a) and b), whereby the metal strip is moved in its longitudinal extent, so that due to the Movement new sections of the surface of the metal strip are irradiated;
  5. e) lining up the flatness information in order to determine the flatness of the metal strip at least over a partial length along its longitudinal extent, the irradiation in step a) being carried out using at least one heat source (thermal) or a cold source.

Der Begriff des Metallbands umfasst hierbei Metallbänder aus beliebigen metallischen Materialien. Bevorzugt kann das Metallband als Stahlband ausgebildet sein.The term metal strip includes metal strips made of any metallic materials. The metal strip can preferably be designed as a steel strip.

Ein Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes erfolgt beispielsweise mit mindestens einem Heizelement, dessen Temperatur sich von der Umgebungstemperatur und der Temperatur des Metallbands respektive der Oberflächentemperatur unterscheidet, insbesondere um mindestens 20 K, vorzugsweise um mindestens 30 K, bevorzugt um mindestens 50 K höher ist. Vorzugsweise kommt ein Heizdraht als Heizelement zur Anwendung, welches/welcher oberhalb oder unterhalb des zu bestrahlenden Abschnitts zum thermischen Bestrahlen insbesondere in Bezug auf die Ebene (Metallbandebene) des beweglich geführten Metallbandes angeordnet wird. Somit kann beim vorbeibewegten Metallband ein Abschnitt der Oberfläche des Metallbandes auf seiner Oberseite oder Unterseite (thermisch) bestrahlt werden. Die Wärmequelle spiegelt sich in der Metalloberfläche. Daraus resultierend wird die mittels der Wärmequelle herbeigeführten thermischen Reflektion an der Oberfläche des Metallbandes erfasst. Somit liegen beispielsweise Daten von einem Momentzustand vor.A section of a surface of the metal strip is irradiated, for example, with at least one heating element, the temperature of which differs from the ambient temperature and the temperature of the metal strip or the surface temperature, in particular by at least 20 K, preferably by at least 30 K, preferably by at least 50 K higher . A heating wire is preferably used as a heating element, which is arranged above or below the section to be irradiated for thermal irradiation, in particular with respect to the plane (metal strip plane) of the movably guided metal strip. This means that as the metal strip moves past, a section of the surface of the metal strip can be (thermally) irradiated on its top or bottom side. The heat source is reflected in the metal surface. As a result, the thermal reflection on the surface of the metal strip caused by the heat source is recorded. For example, data from a momentary state is available.

Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, ein Kühlelement einzusetzen, insbesondere um heiße Oberflächen thermisch zu inspizieren, wobei die Temperatur des Kühlelements respektive der Kältequelle sich von der Temperatur des Metallbands respektive der Oberflächentemperatur unterscheidet, insbesondere um mindestens 20 K, vorzugsweise um mindestens 30 K, bevorzugt um mindestens 50 K niedriger ist. Das Wirkprinzip ähnelt dem oben beschriebenen. Die Kältequelle spiegelt sich in der Metalloberfläche. Daraus resultierend wird die mittels der Kältequelle herbeigeführten thermischen Reflektion an der Oberfläche des Metallbandes erfasst.Alternatively, it is also possible, for example, to use a cooling element, in particular to thermally inspect hot surfaces, whereby the temperature of the cooling element or the cold source differs from the temperature of the metal strip or the surface temperature, in particular by at least 20 K, preferably by at least 30 K, is preferably at least 50 K lower. The principle of action is similar to that described above. The cold source is reflected in the metal surface. As a result, the thermal reflection on the surface of the metal strip caused by the cold source is recorded.

Ein Erfassen der thermischen Reflektion erfolgt beispielsweise mittels einer Wärmebildkamera. Hierbei wird die bedingt durch die Verwendung einer Wärmequelle erzeugten Wärmestrahlung erfasst, die von der Oberfläche des Metallbandes reflektiert wird. Die Wärmebildkamera, gelegentlich auch als Thermografie-, Thermal- oder Infrarotkamera bezeichnet, bezeichnet ein bildgebendes Gerät, welches auf dem Empfang von Infrarotstrahlung basiert. Die Nutzung einer Wärmebildkamera hat insbesondere den Vorteil zur Folge, dass eine zweidimensionale Wärmestrahlung erfasst werden kann. Weiterhin bietet die Wärmebildkamera den Vorteil die zweidimensionale Wärmestrahlung, sofern gewünscht, auch in Echtzeit zur Verfügung stellen zu können. Die räumliche Auflösung der Messdaten ist insbesondere von der Art und Anbringung der Wärmebildkamera in Bezug auf das beweglich verlaufende Metallband abhängig.The thermal reflection is recorded, for example, using a thermal imaging camera. This detects the thermal radiation generated by the use of a heat source, which is reflected by the surface of the metal strip. The thermal imaging camera, sometimes also referred to as a thermography, thermal or infrared camera, refers to an imaging device that is based on the reception of infrared radiation. The particular advantage of using a thermal imaging camera is that two-dimensional thermal radiation can be recorded. Furthermore, the thermal imaging camera offers the advantage of being able to provide two-dimensional thermal radiation in real time, if desired. The spatial resolution of the measurement data depends in particular on the type and attachment of the thermal imaging camera in relation to the movable metal strip.

Ein Transformieren der Reflektion(en) in eine Planlageninformation beziehungsweise Planlageinformationen kann beispielsweise mittels einer datenverarbeitender Software respektive Programme erfolgen. Mit anderen Worten werden die Daten des Momentzustandes, welche von der Wärmebildkamera aufgenommen worden sind, weiterverarbeitet, um eine Planlageninformation bereitzustellen. Derartige Programme/Software sind kommerziell verfügbar.Transforming the reflection(s) into flatness information or flatness information can be done, for example, using data processing software or programs. In other words, the data of the instantaneous state recorded by the thermal imaging camera is further processed to provide flatness information. Such programs/software are commercially available.

Durch ein Aneinanderreihen der Planlageninformationen kann beispielsweise ein kontinuierlicher Planlagenverlauf über eine Metallbandlänge visualisiert und/oder dokumentiert werden. Der Vorteil eines kontinuierlichen Planlagenverlaufs ist, dass die Planheit mittels der vorliegenden Daten über zumindest eine Teillänge entlang der Längserstreckung des Metallbandes bestimmt werden kann, bevorzugt entlang der Gesamtlänge des Metallbandes.By lining up the flatness information, for example, a continuous flatness course over a length of metal strip can be visualized and/or documented. The advantage of a continuous flatness course is that the flatness can be determined using the available data over at least a partial length along the longitudinal extent of the metal strip, preferably along the entire length of the metal strip.

Wesentlicher Vorteil des Erfassens der thermischen Reflektion ist, dass eine durchgehende berührungslose und auch in Echtzeit erfolgende Kontrolle der Oberfläche des Metallbandes erfolgen kann. Ebenfalls von Vorteil ist, dass beispielsweise eine kontinuierliche Überwachung des bestrahlten Abschnitts des durchlaufenden Metallbandes ermöglicht ist.The main advantage of detecting the thermal reflection is that continuous, non-contact and real-time control of the surface of the metal strip can be carried out. It is also advantageous that, for example, continuous monitoring of the irradiated section of the metal strip passing through is possible.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine bevorzugte vollflächige und kontinuierliche Erfassung der Planheit der Oberfläche des Metallbandes in einem Fertigungsprozess der metallverarbeitenden Industrie automatisiert möglich.With the method according to the invention, a preferred, full-surface and continuous detection of the flatness of the surface of the metal strip is possible in an automated manner in a manufacturing process in the metal processing industry.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nicht mit der diffusen, sondern mit der deutlich sensibleren spiegelnden Reflektion, die im Gegensatz zu diffuser Reflektion nicht die Oberfläche selbst, sondern das Spiegelbild des Heizelementes bzw. des Kühlelements auswertet.The method according to the invention does not work with diffuse reflection, but with the much more sensitive specular reflection, which, in contrast to diffuse reflection, does not evaluate the surface itself, but rather the mirror image of the heating element or cooling element.

Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist, dass Wärmebildkameras in gegenwärtig üblichen Produktionsbetrieben standardmäßig verwendet werden, wodurch zum einen eine vergleichsweise günstige Beschaffung und Benutzung gewährleistet ist und zum anderen auch die zur Benutzung erforderlichen apparativen Vorrichtungen sowie Kompetenzen in vielen Fällen bereits vorhanden sind.Another advantage of the method described is that thermal imaging cameras are used as standard in current production companies be used, which on the one hand ensures comparatively cheap procurement and use and, on the other hand, the equipment and skills required for use are already available in many cases.

In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Erfassen der thermischen Reflektion in einem Wellenlängenbereich zwischen 3 Mikrometern und 14 Mikrometern durchgeführt wird, insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 7 Mikrometern und 14 Mikrometern umfasst. Der vergleichsweise langwellige Spektralbereich zwischen 7 µm und 20 µm weist hierbei den besonderen Vorteil auf, dass eine Vielzahl von Metallen einen sehr niedrigen Emissionsgrad in diesem Wellenlängenbereich aufweist, sodass die Wärmestrahlung respektive die thermische Reflektion des bestrahlten Abschnitts maximiert ist. Hierdurch wird eine besonders gute Sichtbarkeit der mit den beschriebenen Verfahren erfassten thermischen Reflektion erreicht, die selbst bei ungünstigen Messbedingungen noch zu zuverlässig auswertbaren Ergebnissen führen.In one embodiment of the method, it can be provided, for example, that the detection of the thermal reflection is carried out in a wavelength range between 3 micrometers and 14 micrometers, in particular in a wavelength range between 7 micrometers and 14 micrometers. The comparatively long-wave spectral range between 7 µm and 20 µm has the particular advantage that a large number of metals have a very low emissivity in this wavelength range, so that the thermal radiation or the thermal reflection of the irradiated section is maximized. This achieves particularly good visibility of the thermal reflection recorded using the methods described, which still leads to reliably evaluable results even under unfavorable measurement conditions.

Viele kommerziell verfügbare Wärmebildkameras decken einen Wellenlängenbereich von 7 Mikrometern bis 14 Mikrometern ab, so dass die Anschaffungskosten derartiger Systeme moderat sind.Many commercially available thermal imaging cameras cover a wavelength range of 7 micrometers to 14 micrometers, so the acquisition costs of such systems are moderate.

In einer Ausgestaltung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der bestrahlte Abschnitt eine gesamte Breitenerstreckung des Metallbandes umfasst. Hierdurch kann gewährleistetwerden, dass sukzessive bedingt durch die Bewegung des Metallbandes neue Abschnitte bestrahlt werden und somit eine Teillänge bis hin zur gesamten Oberfläche des Metallbands erfasst werden kann.In one embodiment, it can advantageously be provided that the irradiated section covers an entire width extension of the metal strip. This can ensure that new sections are successively irradiated due to the movement of the metal strip and thus a partial length up to the entire surface of the metal strip can be recorded.

Die Anordnung des Abschnitts zum Bestrahlen respektive zum Erfassen der thermischen Reflektion kann in einem Walzwerk, vorzugsweise in einem Kaltwalzwerk, einer Oberflächenveredelungsanlage oder einer Inspektionsanlage vorgesehen sein. Der Abschnitt und das Erfassen kann somit in Laufrichtung des durchlaufenden Metallbandes bei dem Hineinlaufen und/oder Herauslaufen vorgesehen sein.The arrangement of the section for irradiation or for detecting the thermal reflection can be provided in a rolling mill, preferably in a cold rolling mill, a surface finishing system or an inspection system. The section and the detection can thus be provided in the running direction of the metal strip running through as it runs in and/or out.

Eine weitere Ausbildung des Verfahrens sieht vorteilhafterweise vor, dass die Schritte a) bis c) und e) kontinuierlich in-situ durchgeführt werden.A further embodiment of the method advantageously provides that steps a) to c) and e) are carried out continuously in situ.

Eine zweite Lehre der Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes vor, umfassend: - mindestens eine Wärmequelle oder Kältequelle zum Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes; - mindestens eine Wärmebildkamera zum Erfassen einer thermischen Reflektion des bestrahlten Abschnitts; - Mittel zum Transformieren der thermischen Reflektion in eine Planlageninformation; und - Mittel zum Speichern und/oder Anzeigen der durch Aneinanderreihen der Planlageninformationen, um die Planheit des Metallbandes zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung zu bestimmen.A second teaching of the invention provides a device for carrying out the method for determining the flatness of a metal strip, comprising: - at least one heat source or cold source for irradiating a portion of a surface of the metal strip; - at least one thermal imaging camera for detecting a thermal reflection of the irradiated section; - Means for transforming the thermal reflection into flatness information; and - means for storing and/or displaying the flatness information by lining up the flatness information in order to determine the flatness of the metal strip at least over a partial length along its longitudinal extent.

Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Ausführungen des Verfahrens verwiesen.In order to avoid repetition, reference is made to the details of the procedure.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich neben der Planheit des Metallbandes zusätzliche insbesondere Bandunebenheiten, wie zum Beispiel Rand- und Mittenwellen über die Breitenerstreckung des Metallbandes, aber auch die Einhaltung der vorgegebenen Passline, Schwankungen in der Position des Metallbades, eine mögliche Schieflage, einseitig hängende Bandseite sowie kleine geometrische Oberflächenanomalien in einem Fertigungsprozess der metallverarbeitenden Industrie kontrollieren beziehungsweise bewerten.With the device according to the invention, in addition to the flatness of the metal strip, additional unevenness in the strip, such as edge and center waves across the width of the metal strip, but also compliance with the specified pass line, fluctuations in the position of the metal bath, a possible skew, the strip side hanging on one side can be taken into account as well as control or evaluate small geometric surface anomalies in a manufacturing process in the metal processing industry.

Eine weitere, unabhängige Lehre der Erfindung sieht vor, die vorgenannte erfindungsgemäße Vorrichtung respektive das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes in einer Oberflächenveredelungsanlage zu verwenden. Dabei kann die Oberflächenveredlungsanlage als Schmelztauchbeschichtungsanlage ausgeführt sein. Alternativ kann die Oberflächenveredlungsanlage als elektrolytische Beschichtungsanlage ausgeführt sein. Die genannten Anlagen sind Stand der Technik und werden zum Applizieren einer metallischen Schicht auf der Oberfläche des Metallbandes eingesetrt. Als weitere Alternative kann Oberflächenveredlungsanlage als Bandbeschichtungsanlage ausgeführt sein, welche ebenfalls zum Stand der Technik gehört, in welcher zumeist eine oder mehrere organische Schichten auf der Oberfläche des Metallbandes appliziert wird.A further, independent teaching of the invention provides for using the aforementioned device according to the invention or the method according to the invention to determine the flatness of a metal strip in a surface finishing system. The surface finishing system can be designed as a hot-dip coating system. Alternatively, the surface finishing system can be designed as an electrolytic coating system. The systems mentioned are state of the art and are used to apply a metallic layer to the surface of the metal strip. As a further alternative, the surface finishing system can be designed as a strip coating system, which is also part of the prior art, in which one or more organic layers are usually applied to the surface of the metal strip.

Eine weitere, unabhängige Lehre der Erfindung sieht vor, die vorgenannte erfindungsgemäße Vorrichtung respektive das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes in einem Walzwerk zu verwenden. Bei dem Walzwerk kann es sich bevorzugt um ein konventionelles Kaltwalzwerk handeln.A further, independent teaching of the invention provides for using the aforementioned device according to the invention or the method according to the invention to determine the flatness of a metal strip in a rolling mill. The rolling mill can preferably be a conventional cold rolling mill.

Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Figuren im Detail näher erläutert. Die Figuren und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen jedoch der Illustration beispielhafter Ausbildungen der Erfindung. Weiterhin können die jeweiligen Merkmale untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für eine mögliche Fortentwicklung und Verbesserung der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, die nicht dargestellt sind.Specific embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the figures. The figures and accompanying description of the resulting features are not to be read as restrictive to the respective embodiments, but serve to illustrate exemplary embodiments of the invention. Furthermore The respective features can be used with each other as well as with features of the above description for a possible further development and improvement of the invention, especially in additional embodiments that are not shown.

Die Figuren zeigen:

  • 1: eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2: eine Momentaufnahme einer Wärmebildkamera;
  • 3: eine Darstellung einer Aneinanderreihung von Planheitsinformationen in einer ersten Anzeige und
  • 4: eine Darstellung einer Aneinanderreihung von Planheitsinformationen in einer zweiten Anzeige.
The figures show:
  • 1 : a schematic perspective view of an exemplary embodiment of a device according to the invention;
  • 2 : a snapshot from a thermal imaging camera;
  • 3 : a representation of a sequence of flatness information in a first display and
  • 4 : a display of a sequence of flatness information in a second display.

1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (10) zu entnehmen. Die Vorrichtung (10) umfasst mindestens eine Wärmequelle (2), beispielsweise in Form eines Heizelements, vorzugsweise in Form eines Heizdrahts, welche derart angeordnet ist, dass beim Entlangführen eines Metallbandes (1), ein Abschnitt einer Oberfläche des Metallbandes (1), bevorzugt eine gesamte Breiterstreckung der Oberfläche des Metallbandes (1) bestrahlt werden kann. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung (1) mindestens eine Wärmebildkamera (3), welche derart angeordnet ist, dass sie die beim Entlangführen des Metallbandes (1) thermische Reflektion des mittels der Wärmequelle (2) bestrahlten Abschnitts erfassen kann. Alternativ kann auch eine Kältequelle Verwendung finden, wenn beispielsweise heiße Oberflächen inspiziert werden sollen. 1 an exemplary embodiment of a device (10) according to the invention can be seen. The device (10) comprises at least one heat source (2), for example in the form of a heating element, preferably in the form of a heating wire, which is arranged in such a way that when a metal strip (1) is guided along, a section of a surface of the metal strip (1), preferably an entire width of the surface of the metal strip (1) can be irradiated. The device (1) further comprises at least one thermal imaging camera (3), which is arranged in such a way that it can detect the thermal reflection of the section irradiated by the heat source (2) when the metal strip (1) is moved along. Alternatively, a cold source can also be used if, for example, hot surfaces are to be inspected.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung (10) kann innerhalb bestehender Anlagen zur Bearbeitung von Metallbändern wie zum Beispiel in Walzwerken und/oder auch Oberflächenveredelungsanlagen oder Inspektionsanlagen Verwendung finden, um die Planheit des Metallbandes (1) sensibel und zuverlässig bestimmen bzw. beurteilen zu können.The device (10) according to the invention can be used within existing systems for processing metal strips, such as in rolling mills and/or surface finishing systems or inspection systems, in order to be able to sensitively and reliably determine or assess the flatness of the metal strip (1).

2 zeigt eine Momentaufnahme der Wärmebildkamera (3). Gut zu erkennen ist, dass die Wärmebildkamera (3) die Längskanten des durch die Vorrichtung (10) durchgeführten und bewegten Metallbandes (1) abgebildet sind und so auch die beiden jeweils über die gesamte Breitenerstreckung des Metallbandes (1) verlaufenden bestrahlten Abschnitte erfasst werden, welche als thermische Reflektionen, wobei die bestrahlten Abschnitte bedingt durch die Bestrahlung der Wärmequellen (2) als hellere Bereiche in der Abbildung sichtbar sind. Die Wärmebildkamera (3) ist beispielhaft von der Fa. Dias Infrared GmbH mit der Kennung PYROVIEW 640L. 2 shows a snapshot of the thermal imaging camera (3). It can be clearly seen that the thermal imaging camera (3) images the longitudinal edges of the metal strip (1) that is passed through and moved by the device (10) and that the two irradiated sections that run over the entire width of the metal strip (1) are also captured, which are thermal reflections, whereby the irradiated sections are visible as brighter areas in the image due to the irradiation of the heat sources (2). The thermal imaging camera (3) is an example from Dias Infrared GmbH with the identification PYROVIEW 640L.

Die Schritte des Bestrahlens der Abschnitte der Oberfläche des Metallprodukts (1) und Erfassen der Reflektion(en) der bestrahlten Abschnitte werden wiederholt, wobei das Metallband (1) in seiner Längserstreckung bewegt wird, so dass bedingt durch die Bewegung neue Abschnitte der Oberfläche des Metallbandes (1) bestrahlt werden, wobei die Reflektion(en) mittels geeigneten Mittel (4), beispielsweise mittels eines Programms bzw. Software, beispielhaft „Pyrosoft Professional“ von der Fa. Dias Infrared GmbH mit, vorzugsweise welche die von der Wärmebildkamera (3) generierten Aufnahmen in eine weiterverarbeitbare Information umwandelt, unter anderem in eine Planlageninformation bzw. in mehrere Planlageninformationen transformiertwerden. Mittels eines Aneinanderreihens der Planlageninformation(en) sprich die Auswertung der kontinuierlichen Aufnahmen der Wärmebildkamera (3) kann die Planheit des Metallbandes (1) zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung bestimmt werden, vorzugsweise über die gesamte Länge des Metallbandes (1).The steps of irradiating the sections of the surface of the metal product (1) and detecting the reflection(s) of the irradiated sections are repeated, with the metal strip (1) being moved in its longitudinal extent, so that new sections of the surface of the metal strip are formed due to the movement (1) are irradiated, the reflection(s) being recorded using suitable means (4), for example using a program or software, for example “Pyrosoft Professional” from Dias Infrared GmbH, preferably those from the thermal imaging camera (3). generated recordings are converted into information that can be further processed, including into flatness information or into multiple flatness information. By lining up the flatness information(s), i.e. evaluating the continuous recordings of the thermal imaging camera (3), the flatness of the metal strip (1) can be determined at least over a partial length along its longitudinal extent, preferably over the entire length of the metal strip (1).

Dabei kann das Aneinanderreihen der Planlageninformationen und damit die Planheit des Metallbandes (1) vorzugsweise in-situ bestimmt werden und vorzugsweise grafisch über geeignete Mittel (5) entweder zweidimensional, siehe 3, oder dreidimensional, siehe 4, beispielsweise auf Monitoren in einem Leitstand, ausgegeben werden. Die Mittel (5) können somit Speichereinheiten und/oder Anzeigeeinheiten sein.The alignment of the flatness information and thus the flatness of the metal strip (1) can preferably be determined in-situ and preferably graphically using suitable means (5) either two-dimensionally, see 3 , or three-dimensional, see 4 , for example on monitors in a control center. The means (5) can therefore be storage units and/or display units.

3 zeigt die Planheit eines Metallbandes (1), welches beim Entlangführen des Metallbandes (1) in Pfeilrichtung, über die Breitenerstreckung und über die gesamte Länge des Metallbandes (1) bestimmt worden ist. Zu erkennen sind im linken Drittel der Länge des Metallbandes (1), dass extreme Mitten- und Randwellen vorliegen, das mittlere Drittel zeigt eine im Wesentlichen gute Planheit und im rechten Drittel sind leichte Mittenwellen vorhanden. 3 shows the flatness of a metal strip (1), which was determined when the metal strip (1) was guided along in the direction of the arrow, over the width extension and over the entire length of the metal strip (1). It can be seen in the left third of the length of the metal strip (1) that there are extreme center and edge waves, the middle third shows essentially good flatness and in the right third there are slight center waves.

4 zeigt die Planheit eines Metallbandes (1), welche beim Entlangführen des Metallbandes (1) in Pfeilrichtung, über die Breitenerstreckung, hier über eine Breite von ca. 1225 mm und über die gesamte Länge, hier ca. 2000 m, des Metallbandes (1) bestimmt worden ist. Bandunebenheiten sind verstärkt am Bandanfang sowie am Bandende zu erkennen, an welchen sogenannte Heftnahtverbindungen mit vor- und nachlaufenden Bändern vorliegen, um einen kontinuierlichen Betrieb sicherzustellen. Diese Verfahrensweise ist gängige Praxis in der metallverarbeitenden Industrie. 4 shows the flatness of a metal strip (1), which when the metal strip (1) is guided along in the direction of the arrow, over the width extension, here over a width of approx. 1225 mm and over the entire length, here approx. 2000 m, of the metal strip (1) has been determined. Belt unevenness can be more clearly seen at the beginning and end of the belt, where there are so-called tacked seam connections with leading and trailing belts to ensure continuous operation. This procedure is common practice in the metal processing industry.

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbands (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes (1); b) Erfassen einer Reflektion des bestrahlten Abschnitts; c) Transformieren der Reflektion in eine Planlageninformation; d) Wiederholen zumindest der Schritte a) und b), wobei das Metallband (1) in seiner Längserstreckung bewegt wird, so dass bedingt durch die Bewegung beim Wiederholen neue Abschnitte der Oberfläche des Metallbandes (1) bestrahlt werden; e) Aneinanderreihen der Planlageninformationen, um die Planheit des Metallbandes (1) zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestrahlen in Schritt a) mittels mindestens einer Wärmequelle (2) oder einer Kältequelle durchgeführt wird.Method for determining the flatness of a metal strip (1), the method comprising the following steps: a) irradiating a portion of a surface of the metal strip (1); b) detecting a reflection of the irradiated section; c) transforming the reflection into flatness information; d) repeating at least steps a) and b), the metal strip (1) being moved in its longitudinal extent, so that new sections of the surface of the metal strip (1) are irradiated due to the movement during repetition; e) lining up the flatness information in order to determine the flatness of the metal strip (1) at least over a partial length along its longitudinal extent, characterized in that the irradiation in step a) is carried out by means of at least one heat source (2) or a cold source. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Wärmequelle (2) mindestens ein Heizelement oberhalb oder unterhalb des zu bestrahlenden Abschnitts zum Bestrahlen angeordnet wird.Procedure according to Claim 1 , wherein at least one heating element is arranged as a heat source (2) above or below the section to be irradiated for irradiation. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Erfassen in Schritt b) über eine Wärmebildkamera (3) durchgeführt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the detection in step b) is carried out via a thermal imaging camera (3). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen in Schritt b) in einem Wellenlängenbereich zwischen 3 Mikrometern und 14 Mikrometern durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the detection in step b) is carried out in a wavelength range between 3 micrometers and 14 micrometers. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bestrahlte Abschnitt eine gesamte Breitenerstreckung des Metallbandes (1) umfasst.Method according to one of the preceding claims, wherein the irradiated section comprises an entire width extension of the metal strip (1). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte a) bis c) und e) kontinuierlich in-situ durchgeführt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein steps a) to c) and e) are carried out continuously in-situ. Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes (1) umfassend: - mindestens eine Wärmequelle (2) oder Kältequelle zum Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes (1); - mindestens eine Wärmebildkamera (3) zum Erfassen einer thermischen Reflektion des bestrahlten Abschnitts; - Mittel (4) zum Transformieren der thermischen Reflektion in eine Planlageninformation; und - Mittel (5) zum Speichern und/oder Anzeigen der durch Aneinanderreihen der Planlageninformationen, um die Planheit des Metallbandes (1) zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung zu bestimmen.Device (10) for carrying out the method for determining the flatness of a metal strip (1), comprising: - at least one heat source (2) or cold source for irradiating a portion of a surface of the metal strip (1); - at least one thermal imaging camera (3) for detecting a thermal reflection of the irradiated section; - Means (4) for transforming the thermal reflection into flatness information; and - Means (5) for storing and/or displaying the flatness information by lining up the flatness information in order to determine the flatness of the metal strip (1) at least over a partial length along its longitudinal extent. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 7 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Oberflächenveredelungsanlage.Using a device after Claim 7 or a procedure according to one of the Claims 1 until 6 in a surface finishing plant. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 7 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Walzwerk.Using a device after Claim 7 or a procedure according to one of the Claims 1 until 6 in a rolling mill. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 7 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Inspektionsanlage.Using a device after Claim 7 or a procedure according to one of the Claims 1 until 6 in an inspection facility.
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