DE1798028A1 - Zerstoerungsfreie Werkstoff-Pruefvorrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE

DR.-ING. H. FINCKE DIPL.-INQ. H. BOHR DIPL-ING. S. STAEQER

F.rnrufi *2* 40*0

8 MÜNCHEN S, MOHaritrgfe 31

8. AUG. 1968

M 7660

Case A-634
Br.le/Li

Beschreibung zur Patentanmeldung der Pirma

AUTOMAiDION INDUSTRIES, Inc., los Angeles, California.

betreffend:

Zerstörungsfreie Verlest off-Prüfvorrichtung

Priorität: 16.8,1967

USA

Sie Erfindung betrifft eine zerstörungsfreie Workstoff-Prüfvorrichtung, insbesondere zur Prüfung von gewalztem Stahl, wie Blechen und Platten, wobei untersucht wird, ob der gevalete Stahl frei von inneren Schäden 1st. Dies wird durch ein Infxarot-Prüfsystem erreicht_f durch das der Stahl während des Waluens und/oder solange er nooh eine erhöhte Temperatur hat, abge-

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SAD OBlQtNAL

tastet wird« Mit dem Inspektionssystaaa können Unregeliaässigkeiten oder Schäden wirksam lokalisiert und festgestellt werden^

wie z.B. Rohrainschlüsse und/oder Bandechichtungen, indem Veränderungen der Oberfläohentemperatur des heißen Walsstaales gemessen werden·

Bei der Stahlherstellung wird ein heißer Block oder Barren zu einem dünneren Haterial, wie B.B· einem Blech oder einer Platte ausgewalzt j das nachfolgend kollektiv als Walzmaterial bezeichnet wird, Das vollständig ausgewalete Material kann eine Breite in der Größenordnung bis zu 220 oder 250 cm (90 hie 100") oder mehr und eine Länge his bu 9 m (30 ft·) oder mehr besitzen. Haohdem das Material auf die gewünschte Dicke gewalzt worden ist, wird es auf das gewünschte Maß beschnitten, sortiert, worauf man es abkühlen läßt. Danach, kann das Walssnaterial zu komplexeren Gegenständen verarbeitet werden, b.B, durch Beschneiden, Pressen, Biegen oder durch Kaltwalzen in dünne Bleche.

Es wurde festgestellt, dad das gewalzte Haterial unter bestimmten umständen nicht sichtbare Schäden aufweist. Bei einer Art dieser Schäden teilt sich der Mittelteil des Walzmaterials aus irgendeinem Grund, z.B. infolge eines Einschlusses. Da das Material hierdurch hohl wird, wird diese Sohadensart gewöhnlich als

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»<Rohreinechluß"beaeichnet. Unter anderen Umständen kann sioH ein Randteil teilen. Diese Art eines Schadens wird gewöhnlich "Randverdopplung"genannt.Enthält das gewalzte Material Schäden der genannten Art, so neigt dieser Schaden während des Walzens dazu, größer zu werden und nimmt eventuell eine beträ&tliche Fläche ein. Wenn dieser Schaden bei der nachfolgenden Behändlung dee Walzmaterials niob⁴* entlockt wird, können teure Schäden auftreten.

Schäden dieser Art gewöhnlich, im Innern dieses Materials liegen, ist as praktisch unmöglich, sie durch visuelle Prüfung festzustellen, besondere bei den Geschwindigkeiten, die bei eineE modernen. Walswerk notwendig sind. Demgemäß wurden zahlreiche Yersuchsaysteme vorgeschlagen, um die Schäden automatisch zu lokalisieren,, So wurde beiepialsweise vorgeschlagen, Ultraschall, in das Material eindringende Earüatoff©, magnetische und Wirbelstromsysteme und dergl. eu verwenden. Dieso Systems sind aus verschiedenen Gründen nicht vollständig Eufrlodennteilend. Unter anderem war es notwendig, das gewalzte Material vor der Prüfung auf Umgebungstemperaturen abkühlen zu lassen. Hierzu ist; oeor viel Zeit erforderlich. Außerdem wird hierdurch die Prüfung verzögert, bis das Walzen, das abschüeef.eude Beschneiden uiö das Ä"b3ohae^ in beendet sind. Wenn nun ein Schaden festen nt slli:

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worden ist, so war es nioht möglich, das gewalate Material durch vernünftiges Beschneiden, Abschneiden und dergl. naeheuarbeiten. Wenn ein eueäteliches Waleen erforderlich wai·, so war es außerdem notwendig« das Material erneut au erv/itanen.

Die Erfindung schlägt nun eine Torrichtung Tor, durch die die genannten Schwierigkeiten beseitigt werden» Insbesondere sind durch die Erfindung Einrichtungen sum Prüfen des gewaleten Materials vorgesehen, solange dieses nooh heiß ist und ehe es Geschnitten oder abgeschnitten wird· Dies wird erreicht durch ein tfalawerk, das alt einer Infrarot-Prüfstation versehen ist, durch die Btiverlöaslg innere Schäden des gewalzten Materials festgestellt werden können, indem die hohe Ober- £Lächenten$eratur des gewalzten Materials von fern gemessen ™ wird« Veränderungen der Oberfläohententperaturen, die vorfcestimmte Grenzen überschreiten, zeigen einen Schaden untere der Oberfläche an.

In der begrenzten Anzahl der hier beschriebenen formen ist die Infrarot-Prtifstation mil; swel Radiometern zum Abtasten dea gewalzten Materials in zwei ver sohl ©denen Bereichen versehe», eo daß sie auf die Differenz üq:c

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zwischen diesen beiden Bereichen ansprechen. Die beiden Abtastbereiche liegen relativ nahe beeinander, wodurch jede auf natürliche Weise auftretende QJemperaturänderung für beide Abtasthereiohe praktisch dieselbe ist. Sind jedoch irgendwelche Schäden vorhanden, wie z,B, eine Randverdopplung oder ein Rohröinschluß, so entsteht eine entsprechende Änderung der Differenz zwischen den OJemperaturen und der beiden Abtastbereiche j wodurch der Schaden zuverlässig lokalisiert wird.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der gleiche Besugsjseiehen gleiche !eile "bezeichnen.

» 1 ist sin BlocMiagramm eine Prüf systems gemäß einer

der Erfindung,

2¹Ig₈ 2 ist eine 5silaaaioht oinos ¹SeIlB den gowals^n Ma terials _f das durch das System nach Pig« 1 geprüft wooden iot. $*ig* 3 int eina Seitenansicht eines ^eila eine ε? Walswerkes am ssigt eine PrUfr-tetion, die mit dem Prüfayston mch ?ig, Yoreeaen ist»

3?J.g_e 4 iet ein .olookdiagracm ähnlich dsinjeni^-·! -n.:-h I?i^: sie «sisfe icdoab ?:i~.$ Trufhr..;,^5.on ge^ß ο:l^rv,-■:?.· -v-i^-r-v · .\vr-~~

^? 0 9 8 ei ■; / 0 7 3 7 SAD OHiGiNAt

5 let eine Seitenansicht einer Prüf station gemäß einer weiteren AusfUhTuBgsform der Erfindung»

In den £ig. 1 and 2 let die Erfindung besondere geeignet für ein System 10 zum Auswalzen iron Blöcken su Stahlblechen oder Stahlplatten, Dieses System 10 besteht aus einem Walzgerüst 1S₉ eines? Beschneide-* oder Abschneidestatlon 14, einem dänischen liegenden Walstiseh 16 und einer Prüf station 13, die aof diesem Walsstiseh 16 frischen dem Walzgerüst 12 und der Abschneidestation 14 angeordnet 1st·

Das Walagerilst 12 besitzt ein Paar größerer Walzen 20 Aufnahme eines Barrei&e oder HLooks.aus dem Blockwalswerk _o Die Waisen 20 walzen den Barren oder Block in ein gewalztes Material 22 aus, das praktisch konstante Dicke hat. Mq Walzen 20 haben gewöhnlich einen Durchmesser von etwa 60 bis 90 cm (Z bis 5 ft_e)_f and sie könne®, ©tsa bis au 1,50 oder ?,Oi (5 bis 10 ft.) lang sein, so daß das fertig gemiste ifeterial 22 eine entsprechende Breite bat»

Di© üängen des vollständig ausgewalstan Ifeterials ZZ vax'iieren in einem beträchtlichen Bereich, aber sie haben häufig Itängen

in der 0rHienordnung bis su. etwa 6 oder 12 m (20 oder 30 ft») oöer langer« Wenn das Ifeterial 22 auf eine Dicke in dor Größe»·

Ordnung von etwa 1,5 bis etwa 6,5 ma (0,06 bis 0,25") ausgewalzt let, wird as gewöhnlich, als Bleeb. bezeichnet. Wird jedoch auf eine Sicke 2m Bereich von etwa 4,5 ma bis etwa 52 mm (3/16" bis 1 1/4¹¹) oder mehr ausgewalst, so wird es üblicherweise als Hatte bezeichnet· In der vorliegenden Beschreibung wird jedoch die Beseiehaung Walsaiaterial für staatliche Arten von gewatetem Material verwendet, ohne Rücksicht auf 8e ine Dicke;,

Tor, während und nach dem Waisen hat das Walsmaterial eine hohe !Eemperatur, die unter bestirnten Uinstaaden im rptwanasn Bereich liegen kann« Sas Material 22 wird gewöhnlich beim Walzen heiß bearbeitet, und die Oberflächenteorperatur bleibt hoch» In einem typischen Walswerk betragt die Semperatur des voll-Gtändig ausgewalfsten MBts^islß 22, wema es aus dem letaton Walzensata austritt, hööfig ete^ .980⁰G (1800*· F), ja einijgsa Walswerken jedoch kann die fcnp^mti«? in einem Bereioh vor. weniger ale 540°0 (1000°ö) bis etwa 11C0°ö (2000°f) ©der höher liegen.

Wenn der ursprüngliche Block mit irgendwelchen a_eB_o Schlacke, Sefcm^ Sana, Luftblasen und -QaSgLa₉ ge«

₅ nsigcaa aiefie- EisssliLüssö u&mi_s .la tat Seil d i©r moch flüssig iet_e Dia öaa tatesst

fegt .uisfi, liegen -vl&Q (Ιθμ 1£ΜΒθΐύ4ΜΒ* i

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BOFHÖJNAJL

oder nahe beim Zentrum des Blockes, Wenn aus dem* Block ein Barren gebildet wird und dieeer.au den l%terial 22 ewBgewalBtwird* bleiben demzufolge die Einschlüsse unterhalb d©r Oberfläche und damit verdeckt. Sie sind damit aussehet schwierig, wenn nicht unmöglich visuell festzustellen. Bei dem voll ausgemlsten Ekterial 22 liegen die Einschlüsse geviölsnlioli im Sentruin etwa in der Hitte «wischen der oberen und der unteren Oberfläche des ΐ-Saterlalß 22, wie in S¹Ig. 3 geseigt ist. Perner sind die Binschlüsse 24, wie am besten aus Fig. hervorgeht„ häufig nahe beim Ende des ausgei^alsten Materials im Bereich des längs verlaufenden Mittellinie des gewalkten Ifeterials 22 angeordnet.

Beita falzen wird die Dicke des Materiala 22 reduziert, und das Material über eine breitere Fläche verteilt» Gleichseitig werden irgendwelche Einschlüsse 24 ebenfalls flach ausgewalzt und verbreitert. Bin EinsohluS dieser Art kann sich infolgedessen, während das Material 22 vollständig ausgewalst \<3li;ä_s so erweitem_t daB er eine Hache von etwa einem halben bf.a au etwa einem Quadratmeter bedeckt. Ea hierdurch ein hoKl.ör Bereich in dem Material 22 entsteht, wird dieser Schade» häufig als Eohreinschluß

ist in dem Material 22 unmittelbar angrensena an

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dessen Rand 23 ein kleiner RiS oder EinscbluS Dies kann dasu führen_r. daß während des nachfolgenden am Band dee Materials 22 eich eine laminare !trennung oder Schichtung entwickelt· Da diese Erennung gewöhnlich am oder nahe am Band 28 auftritt, wird sie häufig als Randschicht üb« oder Bandverdoppolung 26 bezeichnet. Beim wiederholten ¥al»en ^ and Bearbeiten wächst diese SJrennung oder Baodverdotopelung 26 aUntählioh Tom Band 28 der Hatte aus nach innen, und sie

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kann unter Umständen ebenfalls eine Hache von 0,5 bis 1m einnehmen« landverdoppelungen können am oder nahe bei einem Ende der Platte, vie s.S. 26Λ, oder in der Bähe der Mitte, wie bei 263, auftreten·

Der Waletisch 16 ist angrenzend an die tfaleen 20 angeordnet und nisaat dag voll ausgerwaiste Material 22 auf, wenn, es aas

den Waisen 20 austritt. Dieser Siech 16 besitst eine Vielssattl * ▼oa praktisch paralliQLen und waagerechten seitliehen Schienen.

50 mit «obreren, dazwischen vorlauf enden Waisen 32 nit rolatiY laalnera Burohoeaser· Biese Waisen 32 dlendii dasa, das dewioht des Materials 22 au tragen and dieses in JiSagsriohtung auf dea Siech zu bewegen, Horiaalerweieö ist wenigstens ein S®il der Waisen 32 angetrieben, so daß die 3Jage des Materials 22 in löagsrichtung auf dem Tisch 16 reguliert und dieses ansexdeü wiederholt durch die Waleen 20 ror and aurOok

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geführt werden kann, bis es auf die gewünschte Dicke ausgewalzt ist·

Die Al)Bchneidß-oder Essolnieidestation 14 1st an das Ende des Waisstisches 16 angeordnet. tfaehdem das Material 22 dusch die Waisen 20 geführt und seine Dicke aiii das gewünschte HaB redualert worden ist, werden die Waisen 32 angetrieben, um das Ü&terial 22 durch die Beschneidestation 14 au transportleren« Hier werden die Baden and/oder die Kanten 28 des Materials 22 beschnitten oder abgeschnitten, um das Material 22 auf die gewünschte Breite und/oder Isinge zu bringen« Wenn in dem Material 22 irgendwelche fehler vorbanden sind, so können außerdem die fehlerhaften Seile abgeschnitten werden. Hierdurch werden die Pohl er entfernt, und s&n erhält ein vollständig einwandfreies ^altmaterial. Da das Material 22 SSU diesem Zeitpunkt noch sehr heiß 1st» kann dieses Beschneiden oder Abschneiden leicht durchgeführt werden. Bach dem Beschneiden oder Abschneiden wird das Tfeterial 22 entsprechend seinem beabsichtigten späteren Verwendungszweck sortiert und/oder in ein lager gebracht, wo es auf Bfegebungsteisperatur usw. abkühlen kann,

IM die verschiedenen fehler, wie s.B. Rohreinschlüsse 24, Eandverdoppelungen 26 usw., festeustellen, tastet al®

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Station 18 die Platte 22 als, während sie über den V/alstisoh 16 läuft. Biese Prüfung kanu zwlaohön aufeinanderfolgenäen ¥al£7orgängen erfolgen· Bei diesem Beispiel wird sie jedoch naoh Beendigung des Walzens vorgenoas&en» wenn das Material 22 fertig für den transport «u der Abschneidestation 14 ißt., Die Prüf station 18 ist eine sogenannte Infsarot-Ecüf station₉ in der die Strahlungen des Ifetoriales 22 gemessen werden«, Hierdurch kann die Station 18 effektiv in einer beträchtlichen Entfarming von dem Material 22 angeordnet werden, und säe ißt dadurch Tor den äusserst hohen Oberflächentes^eraturen des g λ waist im Haterialeß 22 gesohtltst.

Die Station 18 tiesitst Heßeinrichtungen 34 für

Strahlung» wobei diese aufgenonoen und ein dieser Strahlung entsprechendes elektrisches Signal erzeugt wird. Bei dem vorliegenden Beispiel mißt die if^ahlungemeßeinrlohtung effektiv die Strahlungen an zwei getrennten xm8.L. bestissiiten Bereiohen_e Dies lcann durch einen einssigen Aufnelmer daröhgeführt weMan_s der abwechselnd die beiden getrenntem Sexsloh. ablistete Bei der vorliegenden Ausfütoongsf orm sind jedoeli swel irorgeeehen_e w& di® beiden Bereioke

Atffnetaaev ist mit eiaea E· 56 moä .38

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Jeder der Eadiometer 36 und 38 besitst einen optischen Kopf 40 und 42, der ait einer Infrarotaelle oder einer äbnlichoa Einrichtung ausgestattet ist» Die Zelle ist innerhalb des Kopfes so angeordnet, daß sie auf die Strahlungen der Wellenlängen anspricht, die normalerweise von der Oberfläche 44 infolge ihrer hohen Eentperatur abgestrahlt werden,, Geeignete

elektronische Einrichtungen sind mit jeder dieser Zellen gekoppelt, wodurch elektrische Signale erseugt werden, deren Amplituden Funktionen der Intensität der aufgenommenen Strahl imgen sind. 3?Ür die optischen Köpfe 40 und 42 sind linsensyateme 46 und 48 vorgesehen· Jedes Irinsensystea 46 und 48 ist entsprechend auf einen relativ kleinen Abtasiipunkt 50 and 52 auf der Oberfläche 44 gebündelt. Die Strahlungen von diesen Ptmlcfci-m 50 und 52 werden in der entsprechend» £äkte teotizentriert. Die dua?eh die Badiometer 36 und 38 erzeugten Signale sind

- somit Funktionen der Oberfläühentei^ßeraturen der entsprechendeu Abtas^unkte 50 und 52, und die Differenz zwischen den beiden Signalen entspricht der Differenz der beiden

Di© linsensystem© 46 und 48 sind 00 angeordnet, daß die beiden Abtastpunkte 50 und 52 einen vorbestimmten Abstand voneinander haben. Obwohl die Richtung und die Groß© des Ab-Standes varriert werden können, um irgendwelchen besonderen J5r-

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^ 13 ..

jfordernissen au genügen» sind in dieser Ausführungaform die Ahtastpunkte 50 und 52 quer au dem gewalzten Kkterial atigeordnet, wobei einer der Abtastpunkte 50 nahe der Mtte des S&teriales 22 liegt· Während das Material 22 Über den Walstisoh 16 läuft, folgt der Abtastpunkt 50 einer Abta&tlinie 54» äie eich über den Bereich erstreckt, in welchem λ normalerweise am ehesten ein Rotoeinscbluß erwartet werden

3)er aweite Afctastpunlct 52 ist seitlich von dem ersten A"btast~ punkt 50 angeordnet und folgt einer zweiten Abtastlinie 56. Diese zweite Abtastlinie 56 ist vorzugsweise von dem Bereich, in dem die Hohreinschlüsde 24 am meisten auftreten» versetzt ο Wenn ein Fehler,, wie s<.B_e ein Rohreinecbluß 24, durch die Prüf station 18 läuft« 00 empfängt ein Radiometer 36 Strahlungen, diö der ütemperatur der Oberfläche 44_f die an den Fehler an- " grenzt, entsprechen, während der andere Radiometer 33 Strahlungen aufnimmt, die der Oberflächentemperatur eines fehlerfreien Bereiches entspreohen_e

Ausgänge der beiden Eadiometer 36 und 38 sind an ein geeignetes elektronisches System aur Verarbeitung dor !üempexaturoignale angeschlossen. Ist vorliegenden Beispiel umfaßt dieses System einen Mfferentialversterlcer 64» der sswei ißin-

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gänge 58 und 60 und einen einzelnen Ausgang 62 bat» !Die beiden Einsänge 58 und 60 sind an die Ausgänge der "beiden Radiometer 36 und 38 angeschlossen, und sie nehmen die Semperätursignale von diesen auf · Bas Signal am Ausgang 62 ist eine Funktion der Differenz zwischen den beiden Signalen· Wenn die· Xenperattzsex der beiden Abtastpunkte 50 und 52 identisch sind, so sind die beiden femperatursignale gleich» and der Ausgang wird Hull. Wenn, jedoch, einer der Abtastpunkto heißer odor kühler als der andere Abtaetpunkt ist, so existiert eine SPearperattirdiiferens, so daS ein entsprechendes Differenssigaal auf den Ausgang 62 gelangt. Sie Amplitude des Differenssignales ist eine Punktion der Differenz ewischen der (üearperatur der beiden Abtaetpimkte 50 und 52.

Der Ausgang 62 des Bifferensverstäslcers 64 ist an einen Y ersterker 66 angesohlossen_r der das 2)ifferenesignal auf eine beeuer nutsbare Stärke verstärkt und das 7arhältni8ⁿSignal au Bauschen" verbessert· Dieser Verstärker ist seinerseits an einen geeigneten Ausgang sur Tervendung des Differensisignalee angeschlossene Beispielsweise kann dieser Ausgang aus einem Meßgerät 68 oder einer ähnlichen Einrichtung bestehen, durch die die Differenz zwischen den Temperaturen der Abtastpunkte angdseigt wird.

Der Ausgang kan aaßorden eine automatische Einrichtung» wie s.B,

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einen Sperrkreis oder einen Sriggerkreis 70 umfassen, der danneur Wirkung konaat, wenn die SeniperaturdifferenB außerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt. Wenn eine sehr große Eemperaturdifferena auf tritt» so ist» wie nachfolgend erläutert wird, eine fehlerhafte Flache vorhanden« Der Sirigger-

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kreis 70 kann an einen Alarmgeber 72 und/oder ein Anzeigegerät 74 angeschlossen sein, um das Vorhandensein eines fehler- m haften Bereiches und seine £&ge aneuseigen« Hierdurch können diese fehlerhaften Bereiche in der Abschneide- oder Beschneidestation 14 entfernt werden.

Wean das Ifeterial 22 auf seine Endmaße ausgereist ist und Über.den Walztisoh.16 transportiert wird, beginnt es absuküh-Xe&, Infolge der Eonrektions-Sühlung und mm anderen OrOnden sind die nattirlicherweiae auftretenden Vänaeirerluste an der oberen Släohe etwa doppelt @o groA als an der unteren XLaohe· a Ale Folge davon sucht die Wäty, vi?rtilral dwrofe das Material hindurühsuötrömen, wobei die obere Hache 44 geväMLioh beträohtlich kalter als die untere Hache 76 ist.

Wenn irgendwelche inneren DttregelmäBiglositen innerhalb des Mäteriale 22 vorhanden. @ind_v entstehen entsprecheisde Yer-Saderungen der VSrneleitfähigkeit und in der Geschwindigkeit,

mit der die Energie nach oben strömt. Wenn beispielsweise eine Hufttasche oder eine Pore vorhanden ist, wird der Wärmefluß vom Boden 76 zur oberen Eläche 44 redusierto Hierdurch werden entsprechende örtliche Veränderungen der !temperatur auf der Oberfläche 44 hervorgerufen. Wenn die Abtastpunkte 50 und 52, die im Brennpunkt der Radiometer 36 und 58 liegen, längs der Abtastlinien 54 und 56 mM&Ki_? erzeugen sie Schwankungen der Semperatursignale. Diese Schwankungen entsprechen den örtlichen Veränderungen der Oberflächentemperaturen·

Die um Fehlerstellen auftretenden lemperaturdifferenzen sind relativ klein, wenn das Material 22 auf natürliche Weise abkühlen kann. Sie Radiometer 36 und 38 müssen daher sehx empfindlich sein, um diese Veränderungen festzustellen und ein Signal au erzeugen, das ein auf Friedens teilendes Verhältnis Signal/Bauschen hat. Es wurde ferner festgestellt, daß Veränderungen der Emissionsstärke usw. Veränderungen erzeugen können, die bedeutend sind im Vergleich mit den temperaturänderungen, die durch natürliche Fehler beim kühlen entstehen* Die Semperaturveränderungen können gesteigert werden, weim die Abkühlgeschwindigkeit erhöht wird, und insbesondere, wenn die erhöhte Kühlung nur auf einer Seite des lüfeterlale

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erfolgt.

Wenn die Kühlung genügend stark ist, entsteht eine sehr große Bifferens zwischen den 3?emperaturen auf der oberen und der unteren Hache 44 und 76· Durch Kühlung der unteren Seite des Materials fließt die Wärmeenergie aus einem Bereich unmittelbar unterhalt» der oberen Hache 44 nach unten sur unteren Hache 76. Der Wärmefluß erfolgt demzufolge praktisch vollständig von oben nach unten, Wenn das gewalzte Material 22 eine gleichmäßige Wärmeleitfähigkeit hat, ist die fempsratur der öfteren Hache 44 gleiebmässig. Wenn 3edoeh eine IJnregelmäsoigkeit, wie s.S. ein Einschluß 24 oder eine Handverdoppelung 26 vorbanden ist» entsteht eine entsprechende Ontitetiglceit "bei der Wärmeleitfähigkeit· Dies führt wiederum dazu, daß die Sem^eratur der oberen. Hache 40 direkt ttfcer des Pehler TsGträchtlieii langsamer als normal abfällt, d»h. dieser Bereich ist relativ heißer _β

TFm eine solche beschleunigte Kühlung zu erzeugen, kaxm eine Kühleinrichtung» wie s.B. eine Düse 78, unterhalb des gewalsten l&terials 22 in dem Bereich vorgesehen werden, in welchem dieses die Walzen 20 verlädt» Huroh diese IMise 78 wird sin Strom 80 eines Kühlmittels, wie z.B. kalte Xtuft, Wasser uswo, gegen den Boden 76 des Materials 22 gerichtet. Dieses Kühl-

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mittel nimmt große Mengen an Wärmeenergie auf and erniedrigt die temperatur der Bodenfläche 76.

In der Praxis wird normalerweise vorgezogen, einen halbwegs großen Strom 80 aus Wasser mit etna Baaatemgeratur gegen die untere Seite des Materials 22 zu richten. Dieser Strom 80 ist gegen einen wesentlichen Bereich gerichtet, der sich über die Breite des Materials aretreefct, m& er ist abgeglichen, mit den Bereichen, die die Arten, von Fehlern enthalten, die von Interesse sind· Wenn beispielsweise Bohreinschlüßse 24 Ton hauptsächlichem Interesse sind, bedeckt der Strom 80 den mittleren Seil des Materials 22· Wenn Bandverdoppelurigen 26 von hauptsächlichem Interesse sind, bedeckt der Strom 8o die Bandteile des ausgewalzten ifeterials. Venn "beide Arten b Ton Fehlern τοη Interesse sind, so worden beide Seile dee ausgewalsten I&terials durch den Stroa überdeckt. Der Strom 80 überdeckt ferner, wie noch erläutert vird, einen Bereichs der im allgemeinen frei τοη den vorgenannten Arten τοη Fehlern ist.

Die !Punkte $0 und 52 sind in einen beträchtlichen Abstand, beispielsweise einige Meter, entfernt von dem Bereich 82 angeordnet, der durch den Strom 80 gekühlt wird. In übt Zeit, in der ein bestimmter Seil des gewalzten Ifeterials 22 über die Düse 78 gelaufen ist und die Afctaßtpimkte 50 und 52 er-

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reicht, ist eine große Wärmemenge »ach unten su der Bodenfläsche 76 geflossen, und die ißemperatur der oberen Fläche bat sich stark erniedrigt. Die "beiden Äbtastpunkte 50 und 52 haben in Querrichtung einen Abstand, aber /beide Abtastlinien 54 und 56 laufen über den gekühlten Bereich 82. Die Radiometer 36 und 38 erzeugen dadurch Signale, die Punktionen der reduzierten Temperaturensind.

Die Temperaturen an den Abtastpunkten 50 und 52 sind eine Funktion mehrerer Faktoren, wie z.B. der Anfangstemperatur des gewalzten Materials, seiner laufgeschwindigkeit, der von dem Kühlmittel aufgenommenen Wärmemenge, der Zeitverzögerung zwischen Kühlung und Abtastung usw. Außerdem sind die Sesperatüren der Abtastpunkte 50 und 52 eine Funktion der Wärmeleitfähigkeit des gewalzten Ifeterials 22, das unterhalb der Abtast~ punkte 50 und 52 liegt. Wenn das gehalste 3&terial ZZ gleichförmig und frei von fehlern ist, ist auch die Leitfähigkeit praktisch gleichförmig, und die Sempexaturen der Abtastpunkte 50 und 52 sind praktisch identisch. Wenn jedoch, wie oben ausgeführt, ein Fehler vorhanden ist, so wird der Wärmef.luß reduziert,und die Oberflächentemperatur oberhalb des Fehlers ist größer ale normal, d,h_o es ist eine heiße Stelle vorlianilea₀ Unter diesen umständen ist eine große !DemperaturdifferenK zwischen den beiden Abtastpunkten 50 vmni 52 vorhanden»

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ϊ&η könnte erwarten, daß die "beiden Eemperaturen, die r08trl~ tierenden Sjjfrarotstrahlungen and die Signale der Badiometer unter der Voraussetzung, daß keine fehler vorbanden sind» praktisch konstant sind. Es wurde jedoch festgestellt, daß in der Praxis das gewalzte Ifeterial 22 häufig ungleich erwärmt ist, daß Unregelmässigkeiten beim Waisen vorkommen, daß die Geschwindigkeit des gewalzten Materials variiert, daß ,sich die von dem Kühlmittel aufgenommene Wärmemenge verändert, und daß sich die Staissionsstärke ändert usw. Diese Faktoren führen zu bedeutenden änderungen der Oberrlächentemperatur· Jedoch treten diese Veränderungen hauptsächlich in Längsrichtung über ausgedehnte Entfernungen auf· Änderungen, die in Qiterrrichtung, des gewalzten Materials auftreten, sind relativ klein. Obwohl die Semperaturen und/oder die Strahlungen der beiden quer im Abstand angeordneten Abtastpunkte 50 und 52 variieren könti mn_v variieren sie demzufolge in gleicher Weise, wodurch die Se nperaturdifferens relativ klein ist, (vorausgesetzt, Saß keine Fehler vorhanden sind). Wenn ferner ein Dehler unterhalb von nur einem der Abtastpunkte vorhanden ist, so wird die turdifferena sehr groß im Vergleich mit den Eaktoren, die nur eine geringe Veränderung ergeben., Demgemäß kann die höhe für den Trigger-Kreis oberhalb der normalerweise auftretenden Veränderungen und unterhalb der durch einen fehler t\vseugten Veränderungen eingestellt werden_o

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Bei der Verwendung dieses Systems wird das nlohtgewalste Material «wischen den beiden Walzen 20 und auf den Siech ■ 16 su geführt. Wenn das gewalzte Material 22 in die PrOfstation 18 eintritt, wird durch die Düse 78 ein Strom 80 aas Kühlmittel gegen die untere Seite des heißen, gewalstea Materials ZSt gerlohtet» Hierdurch wird eine große Wärmemenge ^ ▼on der Bodeufläohe 76 auf genesenen, wodurch eine bedeutende Wärmemenge aus dem Bereich der oberen Hache 44 nach untea fließt» Dies wiederum führt dasu, daß die ober» Hache 44 schneller abgekühlt wird. Sie beiden Radiometer 36 und 38 nehmen die Strahlung auf, die von den Temperaturen der beiden Abtastpunkte 50 und 52 herrührt, und sie erseugen Signale, die diesen beiden Xemperaturen entsprechen«

Venn das geweiste Material 22 eine praktisch gLeiohmäseige j Charakteristik VOaer seine gesamte Breite hat und frei τοβ irgendwelchen Unregelm&ssigkeiten» wie β·Β. Rohreineohlüeeett 24 usw., 1st, haben die beiden Abtastpunkte 50 und 52 praktisch Identische Temperaturen. Diese Temperaturen hingen von ntal«· reichen Merkmalen ab, wie a.B. der Anfangstemperatur des gewalsten Materials, der durch das Kühlmittel absorbierten Wärmemenge, der üaufgeschwindigkeit des Materials über den WalBtisoh, die Strahlunesohaziakterlstik der Oberfläohe mm.

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Horealerweiae verändern sich alle diese Aktoren alt einer relativ kleinen Geschwindigkeit. Wenn ftnagealtn die beiden Ibtastpunkte 50 und 52 halbwegs eng beeilender liegen, beispielsweise 1 oder 2 a (a few feet), so sind die leaperatoren und die Strahlungen praktisch identisch« Die beiden Semperatursignale «erden ihrerseits dnreh den Bifferenaverstärker 64 gekoppelt, woderoh ein Terstarktes Signal er·* sengt wird, das eine Funktion der Difforene wnimheaa. den beiden Temperaturen an den beiden Abtaetpnnkten 50 and 52 ist.

Wenn die Abtaetpankte auf keine Unregelaassigkeiten treffen, so 1st die Searperaturdifferena Hull oder sehr Idöin, d.li. kleiner ale die Schwellenhöhe des ZrlggertEvelses 70· Es werden dann keine Senior angezeigt·

Wenn jedoch eine Unregelaäselgkeit, wie b.B. ein RohreJLn-Bchltiß 24 oder eine Handverdoppelung 26 vorhanden 1st, entsteht eine entsprechende lokalisierte Yorfinderung der Wänteleltf ähiskeit über die Dicke des gewalsten !feterials 22, Hormlerweise erzeugt dies eine Abnähe· der Leitfähigkeit, ferner eine entsprechende Abnahee der Geschwindigkeit des Wämeflußses «or Unterseite und eine erhöhte Tenperatur auf der oberen Pl&cho, unmittelbar angren»end an dlo TJhregel-

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mässigkeit. Wenn unter diesen umständen der Abtastpunkt 50 über die heiße Stelle läuft, wird das üfemperatursignal des Radiometers 36 verstärkt. Gewöhnlich ist der zweite Abtastpunkt 52 quer zu dieser Unregelmässlgkeit versetzt, und er setzt seinen Weg in einem gekühlten Bereich fort. Der Differenzverstärker erzeugt nun ein starkes Signal· Die Amplitude dieses Signals übersteigt normalerweise weit die Sperrhöhe, M so daß eine Anzeige oder ein Alarm ausgelöst wird.

Die vorliegende Ausführungsform eignet sich In der Hauptsache aum Poststellen von Rohreinschlüssen, die irgendwo um die Kittellinie des gewalzten Materials liegen. Sollen Randverdoppelungen festgestellt werden, so kann einer der Radiometer so angeordnet werden, daß die Abtastpunkte nahe dem Rand des Walsmaterials liegen, wodurch er über jede Randverdoppelung läuft. Sollen Rohreinschlüsse und/oder Randverdoppelungen auf beiden Seiten der Platte festgestellt werden, so können mehr * als zwei Radiometer zur Erzeugung von Abtastpunkten vorgesehen werden, die in strategischen Bereichen auf dem gewalzten Material angeordnet werden. Ferner kann ein einzelner Radiometer vorgesehen werden, um das Material 22 in Querrlch-

(gating) tung abzutasten, worauf das Signal eingeblendet (wird, um Signale zu erzeugen, die den seitlichen Bereichen des gewalzten Materials 22 entsprechen.

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Obwohl die vorgeschriebene Anordnwng sehi? wi^teft® ist? 4»t . es unter oanohen geständen erwtsneeht, die &ußgfflimmgߣ®mi 90 nach ?ig· 4 au verwenden· Diese 4»s£fthi?ttilfS#©P& £0 ist \ praktisch identisch, »it ^iei? vosimvgehjmAm &m$ffimwag8£em insofern, ale βΐθ oberhalb des Valatischea 16 pwleobm denn Walegerüet 12 uM dea: B@soi3öei4e^ od©y A^olm^itta^tiöii ™ angeordnet ist. J^rner ist eine EUW!.-3Kiee watt^fea41» &es

WalztiachQS 16 angeordnet, so daß ein Kühlmittelstrom gegen die Unterseite des gewalsten Materiales gerichtet werden kann. Dieser Strom nimmt eine große Wärmemeng © aiii? und kühlt die untere Seite des Materials, wodurch ein gokühlter Bereich 92 gebildet wird, der pr&fctisoa d@3?ee|b© wie i» vorhergehenden Auaführungßforsi ist.

Zwei Badlopeter 94 and 96 sind vorgesehen ipä a$£ das Material gebündelt, m 4feta8t$aakte ^S «ai 100 in derselben Weise, wie bei der vorhergehenden Auaführungßfor« besenrieben', s» bilden· lei dieser Aüsfötoingsfes» fist ^edoob. die beiden Ab^stfUniEte £8 ös4 100 pjeiatetiseb. in richtung flwchtend gueinasder angeordnet» Eadio»eter derselben Abtas^inie 102 identisohe Jfeterjalstellen abtasten,, Die fetid©» 98 »nd 100 liefen a»i entgeieifeeetsteti ieittft 4©3 Bereiches 92, Bie beide» k^

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die die Differenz zwischen den lempeisaturen vor und nach dem Kühlen darstellen«

Ween das Material 22 fehlerfrei und frei von irgendwelchem Unregelmässigkeiten ist, kühlt die obere Fläche sehr schnall. ab. Demgemäß überschreitet die lemperaturdifferenz normalerweise einen vorbestimmten Wert. Wenn jedoeh ©ine Unregelmässig- ^j keit vorhanden ist, erfolgt der Wärmöfluß langsamer »und die Oberflächentemperatur fällt nicht so schnell wie normal. Dies ergibt eine Eemperaturdifferenz zwischen den Abtastpunkten 90 und 100, die kleiner als normal ist.

Die beiden Radiometer 94 und 96 sind ihrerseits an einen Differenzverstärker 104, einen Verstärker 106 und an einen Trigger-Kreis 108 angeschlossen. Diese Ausftihrungsfona funktioniert im wesentlichen in derselben Weise wie die vorher-»

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gehende, außer daß der iSrigger-Kreis 108 einen Alarm erzeugt, ^ wenn die leaperaturdifferenz zu klein ist.

Alternativ hierzu kann die Ausführungsform naohPigo 5 verwendet werden« Diese Ausführungsform 116 ist praktisch dieselbe wie die beiden vorhergehenden Auaführungsformen insofern, als sie gewöhnlich zwischen dem Walzgerüst 12 und der Abschneide» bzwo Begehneidestation 14 angeordnet ist· Das gewalzte Material 22 wird ebenfalls durch eine Düse 118 gekühlt, durch die ain

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Strom 120 eines Kühlmittels gegen die Bodenfläehe 122 des Materials 22 gerichtet wird. Bei diese? Ausführuiigsform sind zwei Radiometer 124 und 126 vorgesehen· Sie sind jedoch auf entgegengesetzten Seiten dea Materials 22 angeordnet, so daß ein Abtastpunkt auf der oberen Häohe 128 und ein ^ Abtastpunkt auf der Sodenfläche 122 gebildet wird·

normalerweise fluchten diese beiden Abtastpunkte direkt miteinander. Der erste Radiometer 124 erzeugt soait ein Temperature ignal, das der temperatur der oberen Fläche entspricht, während der zweite Radiometer 126 ein Signal erzeugt, das der temperatur der Bodenfläohe entspricht« Die beiden Badiometer 124 und 126 sind an eine Differens-Scbaltung angeschlossen, um einen Alarmgeber zu betätigen, wenn di« Temparaturdif f erenz einen vorbestimmten Wert überschreitet.

Wenn das gewalzte Material 22 eine gleichmässige annehmbare Qualität hat und frei von irgendwelchen Uhregelmässigkeiten ist, so liegt die Temperaturdifferenz unterhalb eines vorbestimmten Wertes. Ist jedoch eine ünregelmäsBigkeit vorbanden, wodurch der Wärmefluß zwischen den beiden Slachen 122 und 128 behindert wird, so überschreitet die Sexperatordifferenz einen vorbestimmten Wert, wodurch der Alarmgeber betätigt wird,

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Die Erfindung ist auf die dargestellten und beschriebenen beispielsveieen Ausflihrungsfonsen nicht "beschränkt, sondern es sind Abänderungen und Modifikationen möglich, ohne vom Bahmen der Erfindung und τοη den Ansprüchen abzuweichen.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1, Torrichtung eum eeretörungsfreien BfUfen von Werkstücken, gekennzeichnet durch eine Abtasteinrichtung sur Abtastung der Oberfläche des Werkstückes und ssar Aufnahme von E&ergie, die Ton dieser Oberfläche abgestrahlt wird, ferner durch eine an diese Abtasteinrichtung angeschlossene Einrichtung stur Erzeugung eines Signales, das eine Funktion der Differenz zwischen den Temperaturen dieses Werkstückes an znQi. getrennten Stellen ist, und durch eine Ausgangseinrichtung, die mit dieser aweiten Einrichtung verbunden ist und auf dieses Dtfferenesignal anspricht ear Erzeugung eines Ausganges, wenn dieses Signal sich über eine vorbestinate Grenze hinaus ändert.

   2. Torrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von gewalzt err Material, die dem Walaon nachgesohaltet 1st, während die lemperatur dieses Materials sich ändert, gekennzeichnet durch eine Temperaturaeßeinrichtung,, die In einem Abstand von dem Walsmaterial angeordnet ist, eum Abtasten dieses Materials längs wenigstens einer Abtastlinie, und durch

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   eine Einrichtung, die mit dieser Meßeinrichtung gekoppelt ist, sur Erzeugung eines elektrischen Signals, das eine Funktion der Differenz zwischen den Temperaturen dieser Fläche an zwei getrennten Stellen ist.

   3«. Vorrichtung naoh Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine an ·

   diese Einrichtung angeschlossene Einrichtung, die auf dieaes ν elektrische Signal anspricht und die eine Tätigkeit durchführen kann, wenn dieses Signal sich über vorbeetimmte Grenzen hinaus verändert.

   4· Torrichtung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Abtasteinrichtung besteht aus wenigstens einem Radiometer zur Aufnahme einer Infrarotstrahlung von der Oberfläche dieses Werkstückes, und daß dieses Radiometer _g ein elektrisches Signal erzeugt, das eine Funktion der Temperatur dieser Oberfläche ist, ferner aus einer Einrichtung, die an diese Radiometer angeschlossen ist und auf die Differenz zwischen diesen elektrischen Signalen ansprucht und die eine Tätigkeit ausführen kann, wenn sich die Differenz zwischen diesen Temperaturen über eine vorbestimmte Grenze hinaus ändert.

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   5« Vorrichtung nach Ansprach 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teraperaturmaßeinrlohtung besteht aus einem Paar Radiometern zur Aufnahme einer Infrarotstrahlung von den Oberflächen dee gewalzten Materials, die Signale erzeugen, die der Temperatur dieser Oberfläche entsprechen, und aus _ einer Einrichtung zum fokussieren dieser Radiometer auf ein Saar getrennter Airtastpunkte, so daß diese Signale funktionen der Temperaturen an diesen Alitastpunkten sind,

   6, Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß durch dieoe f okussierelnriohtung diese Abtastpunkte quer zu dem gewalzten Material angeordnet sind, während dieses Material sich an den Badiometem vorbei bewegt·

   7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß fe durch diese fokussiereinrlohtung diese Abtastpunkte in Längsrichtung des gewalzten Materials angeordnet sind, während dieses Material sich an den Radiometern vorbeibewegt.

   8.. Vorrichtung nach Anspruoh 4» gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Verandern der leaperatnr vom wenigstens einem !Cell dieses Werkstüokeo, wodurch dieser feil seine

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   !Temperatur für ein vorhestiismtes Zeitintervall ändert, ehe ein Radiometer die Strahlung von ihm aufnimmt.

   9ο Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung aus einer Düse besteht, um einen Htrahl eines Kühlmittels gegen eine Fläche des Werkstücken zu

   > richten.

   10«, Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese Düse auf der entgegengesetzten Seite des Werkstückes von dem Radiometer aus gesehen angeordnet ist, so daß das Werkstück auf der einen Seite gekühlt und auf der anderen Seite durch das Radiometer abgetastet wird.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß dieses lemperaturmeßgerat aus einem Baar Radiometer zur Aufnahme einer Infrarotstrahlung von dem gewalzten Material, die Signale erzeugen, die der lercperatur dieses Materials entsprechen, und einer Einrichtung zun:· Fokussieren dieser Radiometer auf ein Baar Abtastpunkte besteht, die das Werkstück längs seiner Oberfläche abtasten«

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   12. Vorrichtung nach Anspruch 11-, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Hadiometer begrenzten Abtastpunkte quer sum Werkstück an zwei verschiedenen !Punkten angeordnet sind, die durch diese Düse gekühlt werden, ehe sie durch die Radiometer abgetastet werden, so daß das α Differenzsignal den Differenzen der Abkühlgeschwindigk^Xt entspricht.

   13· Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet ₉ daß die durch die Radiometer definierten Abtastpunkte in Längsrichtung des Werkstückes auf entgegengesetzten Seiten des gekühlten Abschnittes angeordnet sind, und daß einer dieser Abtastpunkte vor dem durch die Düse gekühlten Abschnitt und der andere nach diesem Abschnitt angeordnet ist, so daß das Differenzsignal dem Maß der durch die Düse erzeugten Abkühlung entspricht.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet» daß die Radiometer und die Abtastpunkte auf entgegengesetzten Seiten des Werkstückes angeordnet sind, so daß dieses Signal der Differenz «wischen den Temperaturen auf den entgegengesetzten Jläohen des Werkstückes entspricht.

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