DE10257639A1 - Contact-free method of determining the planarity of a metal band under tension from the band natural frequency and stress distribution, useful in the hot rolling of metal bands - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Planheitsermittlung in einem Metallband unter Zug Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Planheit eines Metallbandes unter Zug, insbesondere beim Warmwalzen.Method and device for determining flatness in a metal strip under tension The invention relates to a method and a device for determining the flatness of a metal strip under tension, especially during hot rolling.
Beim Walzen von Metallband treten Abweichungen auf, die die Planheit bzw. Ebenheit des Bandes beeinträchtigen. Insbesondere beim Warmwalzen gibt es Defizite bei der Messung und Beeinflussung der Planheit zwischen den Gerüsten mehrgerüstiger Walzstraßen bzw, zwischen einem Gerüst und einer Umlenkrolle bzw. einem Haspel. Vor allem beim Warmwalzen tritt bei bestimmten Planheitsfehlern die Gefahr von Bandrissen und/oder Faltenbildung mit diversen Folgeproblemen auf.Kick when rolling metal strip Deviations that affect the flatness or flatness of the belt. Especially with hot rolling there are deficits in the measurement and Influencing the flatness between the stands of multi-stand rolling mills or between a scaffold and a pulley or a reel. Especially when hot rolling occurs in the case of certain flatness errors, the risk of tape breaks and / or Wrinkle formation with various secondary problems.
Die
Bei Verwendung eines Schlingenhebers werden die zuvor beschriebenen Probleme bei der Planheitsermittlung noch verschärft. So werden bei bekannten Verfahren beispielsweise die Lagerkräfte mittels integrierter Kraftsensoren in den beiden Lagerstellen der Schlingenheberrolle gemessen. Daraus wird auf die Symmetrie der Bandzugspannung geschlossen. Hierbei verfälschen jedoch diverse Störeinflüsse die dynamische Probleme und ein seitlicher Bandverlauf die Messungen. Außerdem treten bei der hier vorgeschlagenen Messanordnung Überlastungen insbesondere durch einlaufende Bandköpfe auf.When using a sling lifter are the problems with the flatness determination described above still tightened. In known methods, for example, the bearing forces are integrated force sensors in the two bearing points of the sling lifter roller measured. This leads to the conclusion that the strip tension is symmetrical. Here falsify however various interferences dynamic problems and a sideways band run the measurements. Moreover Overloads occur in the measurement arrangement proposed here especially due to incoming tape heads.
Die
Aufgabe der Erfindung ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art insbesondere für das Warmwalzen eines Metallbandes bereitzustellen, wobei die voranstehend beschriebenen Nachteile weitestgehend vermieden werden.The object of the invention is Method and a device of the type mentioned in particular for the To provide hot rolling a metal strip, the foregoing Disadvantages described are largely avoided.
Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem in mehreren über die Breite des Metallbandes angeordneten Breitenabschnitten die Eigenfrequenz des Metallbandes unter Zuhilfenahme mindestens einer Messvorrichtung ermittelt wird, wobei die Messvorrichtung das Metallband nicht berührt und wobei aus den für die Breitenabschnitte ermittelten Eigenfrequenzen eine Bandspannungsverteilung im Metallband als Maß für die Planheit ermittelt wird.This task is accomplished on the one hand solved a method of the type mentioned, in which several on the Width of the metal strip arranged width sections the natural frequency of the metal strip with the help of at least one measuring device is determined, the measuring device not touching the metal strip and being from the for the latitudes determined natural frequencies a band tension distribution in a metal band as a measure of flatness is determined.
Zum anderen wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art, die mindestens eine zwischen zwei Walzstraßenbestandteilen angeordnete Messvorrichtung aufweist, wobei die Messvorrichtung eine Analysevorrichtung zur Ermittlung der Eigenfrequenz des Metallbandes in mehreren über die Breite des Metallbandes angeordneten Breitenabschnitten aufweist und die Messvorrichtung derart angeordnet ist, dass sie das Metallband nicht berührt, wobei die Vorrichtung zur Planheitsermittlung eine Rechenvorrichtung zur Ermittlung der Bandspannungsverteilung im Metallband und der Planheit des Metallbands aufweist.On the other hand, the task is solved by a Device of the type mentioned, the at least one between two rolling mill components arranged measuring device, wherein the measuring device an analysis device for determining the natural frequency of the metal strip in several over the width of the metal strip has arranged width sections and the measuring device is arranged so that the metal strip not touched wherein the device for determining flatness is a computing device to determine the band tension distribution in the metal band and the Has flatness of the metal strip.
Mit Vorteil wird die Eigenfrequenz des Metallbandes in mindestens zwei Breitenabschnitten mit Hilfe der FFT-Analyse bestimmt. Die Zugspannungsbestimmung ist dabei unabhängig von der Größe der Abstände zwischen Bandoberfläche und Messeinrichtung, weshalb das Messergebnis insbesondere durch Lageänderungen des Bandes oder anderweitige Störeinflüsse deutlich weniger verfälscht wird.The natural frequency is advantageous of the metal strip in at least two width sections with the help the FFT analysis. The tensile stress determination is independent of the size of the distances between strip surface and measuring device, which is why the measurement result in particular by changes in position of the tape or other interference less adulterated becomes.
Mit Vorteil wird die Bandspannungsverteilung im Metallband durch Vergleich, vorzugsweise durch Differenzbildung, der Werte der Eigenfrequenz bzw. der Bandspannung für die Breitenabschnitte ermittelt. So wird ein vom absoluten Bandzug weitestgehend unabhängiges relatives Bandspannungsprofil über die Breite erfasst und als Maß für die Planheit ausgewertet. Insbesondere, wenn man dabei nur die Spannungsdifferenzen auswertet, erhält man ein besonders genaues Maß für die Planheit in den einzelnen Breitenabschnitten bzw. Bandbereichen und es werden insbesondere Näherungsfehler, wie sie bei zum Stand der Technik gehörenden Verfahren auftreten, die die Planheit über die gesamte Bandbreite bestimmen, vermieden.The band tension distribution is advantageous in the metal strip by comparison, preferably by forming a difference, the values of the natural frequency or the band tension for the width sections determined. In this way, a relative that is largely independent of the absolute strip tension becomes Belt tension profile over the width is recorded and evaluated as a measure of the flatness. Especially if you only evaluate the voltage differences, receives a particularly precise measure of flatness in the individual width sections or band areas and there will be in particular approximation errors, as they occur in processes belonging to the prior art, which over the flatness determine the entire range, avoided.
Mit Vorteil wird das Metllband durch das "natürliche", aus dem Walzprozess herrührende Frequenzgemisch zu Schwingungen angeregt.The metal band is advantageous the "natural" from the rolling process stemming Frequency mix excited to vibrate.
Mit Vorteil wird das Metallband durch vorzugsweise impulsartige Schwenkbewegungen eines Schlingenhebers zu Schwingungen angeregt. Das Band wird dabei vorzugsweise stoßartig angeregt und schwingt in seinen Eigenfrequenzen aus.The metal band is advantageous preferably pulse-like pivoting movements of a loop lifter stimulated to vibrate. The band is preferably excited and swings out in its natural frequencies.
Mit Vorteil wird dem Schlingenheber eine pulsartige Bewegung aufgeprägt.The loop lifter is advantageous imprinted a pulse-like movement.
Mit Vorteil wird das Metallband durch einen Gas- und/oder Flüssigkeitsstrom, z.B. durch einen Luft- oder Kühlmittelstrom zu Schwingungen angeregt. Derart wird eine ständige Anregung des Metallbandes sichergestellt.The metal band is advantageous a gas and / or liquid flow, e.g. through an air or coolant flow stimulated to vibrate. In this way there is a constant excitation of the metal strip ensured.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mit Vorteil einen Schlingenheber zur Anregung des Metallbandes auf. Durch den Schlingenheber wird das Band vorzugsweise stoßartig angeregt und schwingt in seinen Eigenfrequenzen aus.The device according to the invention advantageously has a loop lifter to excite the metal band. By the Loop lifter is preferably excited in a jerky manner and swings in its natural frequencies.
Mit Vorteil weist die Vorrichtung einen Luftpulsgenerator und eine Luftauslassvorrichtung auf, wobei die Luftauslassvorrichtung derart zum Metallband angeordnet ist, dass das Metallband durch aus der Luftauslassvorrichtung austretendes Gas und/oder aus ihr austretende Flüssigkeit zu Schwingungen angeregt wird.The device advantageously has an air pulse generator and an air outlet device, wherein the air outlet device is arranged in relation to the metal strip, that the metal band is coming out of the air outlet device Gas and / or liquid emerging from it are excited to vibrate becomes.
Mit Vorteil weist die Messvorrichtung mindestens einen bzw. vorzugsweise mehrere optische Sensoren auf. Mittels mindestens eines optischen Sensors kann die Eigenfrequenz des Metallbandes auch über verhältnismäßig große Abstände hinweg präzise und synchron über die Breitenabschnitte erfasst werden. Es ist möglich für jeden Breitenabschnitt oder auch für mehrere Breitenabschnitte jeweils einen Sensor vorzusehen. Die Anzahl der Sensoren kann größer, gleich oder auch kleiner als die Anzahl der Breitenabschnitte sein.The measuring device advantageously has at least one or preferably several optical sensors. The natural frequency can be determined by means of at least one optical sensor of the metal band too relatively large distances precise and in sync over the latitudes are recorded. It is possible for any latitude or also for several width sections each to provide a sensor. The number the sensors can be bigger, the same or less than the number of width sections.
Mit Vorteil weist die Messvorrichtung Mittel zum Senden und Empfangen von Radarstrahlen auf. Derart können Messungen insbesondere dann noch äußerst präzise und simultan ausgeführt werden, wenn die Anzahl der Sensorvorrichtungen, die die Messvorrichtung aufweist, geringer ist als die Anzahl der Bandbreitenbereiche, in denen die Eigenfrequenz des Bandes ermittelt wird.The measuring device advantageously has Means for transmitting and receiving radar beams. Such measurements can then extremely precise and executed simultaneously when the number of sensor devices that the measuring device is less than the number of bandwidth ranges, in which the natural frequency of the band is determined.
Im Folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren, die erfindungsgemäße Vorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beispielhaften Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:The method according to the invention, the device according to the invention and further advantages of the invention based on exemplary embodiments described in more detail in connection with the exemplary drawings. Show it:
Die
Die
Es sind durchaus weitere Anordnungen
von Messvorrichtungen
Wie in
Die Messvorrichtung
Wie
Im allgemeinen gilt bei der näherungsweisen Bestimmung
der mittleren absoluten Bandspannung mit Hilfe der ersten Eigenfrequenz
der Bandtransversalschwingung nachstehende Beziehung:
Es werden dabei folgende Größen verwendet: Die Zugspannung im Band σ, die Dichte ρ, die Länge l des freischwingenden Bandes, die erste Eigenfrequenz f sowie eine konstante c.The following sizes are used: The tension in the band σ, the density ρ, the length l of the free-floating band, the first natural frequency f and a constant c.
Erfindungsgemäß wird jedoch nicht ein Mittelwert
der absoluten Bandspannung und somit der mittlere absolute Bandzug
bestimmt, sondern es werden die Werte der Eigenfrequenzen für die einzelnen Breitenabschnitte
b1, b2, b3, b4 ermittelt und verglichen. Vorzugsweise wird eine
Spannungsdifferenz für
die über
die Bandbreite verteilten Breitenabschnitte b1, b2, b3, b4 gebildet.
Auf diese Weise werden Fehler der Näherungsgleichung (
Das Schwingungsgemisch des Sensorsignals,
das durch die Messvorrichtung
Die erfindungsgemäße Art der Auswertung ist unabhängig vom
Abstand zwischen der Oberfläche
des Metallbands
Im allgemeinen wird das gespannte
Metallband
In
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Planheitsermittlung
arbeitet berührungslos
und ist auch über
verhältnismäßig große Distanzen
zum Metallband 1 wirksam. Die vorzugsweise als op tische Abstandssensoren
oder Radarsensoren ausgebildete Messvorrichtung
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE10257639A DE10257639A1 (en) | 2002-12-10 | 2002-12-10 | Contact-free method of determining the planarity of a metal band under tension from the band natural frequency and stress distribution, useful in the hot rolling of metal bands |
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Family Applications (1)
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