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Vorrichtung zur Prüfung von Walzgut für die Fehlererfassung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Prüfung von Walzgut
fiir die Erfassung von Fehlern.
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Zur Fehlererfassung von Walzblechen werden Abtastgeräte eingesetzt,
die einen Laser und einen rotierenden Polygonspiegel enthalten. Durch den Polygonspiegel
wird das vom Laser erzeugte Lichtbündel auf der Blechoberfläche hin- und herbewegt.
Das reflektierte Licht gelangt über den Polygonspiegel -in einen photoelektrischen
Empfänger. Änderungen in der Intensität des reflektierten Lichts werden von einer
bestimmten Größe ab als Oberflächenfehler des Walzblechs interpretiert. Dieseessung
ist mit Unsicherheiten behaftet, da die Blechrauhigkeit bereits starke Schwankungen
der Reflexion verursacht. Es können daher nur größere Oberflächenfehler festgestellt
werden. Fehler im Blechinnern können mit diesem Gerät nicht erkannt werden.
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Zur Oberflächenprüfung von Walzgut werden auch magnetische Methoden
verwendet. Beispielsweise wird ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, das in einen
Abschnitt des Walzgutes einschließenden magnetischen Kreis verläuft.
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Risse im Walzgut verändern den magnetischen Fluß. Die Flußänderungen
werden durch ein Meßgerät erfaßt. Mit diesem Verfahren lassen sich nur Risse feststellen.
Außerdem ist die Messung auf Materialien mit ferrornagnetischen Eigenschaften beschränkt.
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Weiterhin können Risse mit dem Magnetpulverfahren erfaßt werden. Dabei
zird auf die Oberfläche des zu prüfenden Gegenstands Magnotpulver aufgetrrgen das
anschließend einem Magnetfeld ausgesetzt wird. Der Verlauf der Feld linien des Magnetfeldes
ist an der Ausrichtung der Pulverelemente sichtbare Da durch Risse der Feldlinienverlauf
geändert wird, können an. Hand der Feldliniencharakteristik die Risse erkannt werden.
Das Verfahren eignet sich nur für ferromagnetische Materialien und für die statische
Prüfung.
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Risse im Walzgut können mit Wirbelstromverfahren erkannt werden. Ein
sta,nE^-s magnetisches Wechselfeld erzeugt dabei im Walzgut Wirbelströme, die mit
einer Wirbelstromsonde gemessen werden. Die Wirbelstromsonde muß von Hand über die
Oberfläche geführt werden. Risse behindern die Ausbildung der Wirbelströme Daher
lassen sich die Risse an einer Änderung der Anzeige der Wirbelstre.n sonde erkennen.
Die Messung kann nur statisch durchgeführung werden.
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Mit Ultraschall werden ebenfalls Metallteile auf Fehlerstellen geprüft.
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Hierbei wird ein Prüfkopf unter Zwischenschaltung eines Koppelmediums
suf Oberfläche aufgelegt. Als Koppelmedium dient häufig Wasser. Die Messung kann
deshalb nur bei niedrigen Temperaturen durchgeführt werden. Das Wasser lörderL die
Rostbildung auf Eisenblechen. Außerdem eignet sich die Prüfmethode nur iTÜF., langsame
Materialgeschwindigkeiten.
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Bei einem weiteren Verfahren für die Oberflachenprüfung wird Farbe
verwendet, die in die Risse eindringt. Anschließend wird die Oberfläche von der
Farbe gesäubert, während das in die Risse eingedrungene Farbmaterial übrig bleibt.
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Durch Bestrahlen der Oberfläche mit Ultraviolettlicht kann die Farbe
an den Rißstellen zur Fluoreszenz gebracht werden. Damit lassen sich Risse erfassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Prüfung
von Walzgut für die Erfassung von Fehlern zu entwickeln, mit der sowohl Oberfidchenfehler
als auch im Innern des Walzguts liegende Fehlerstellen berührunc^7 los schnell und
leicht festgestellt werden können.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche
des Walzgutes, das eine über der Umgebungstemperatur liegende Temperatur aufweist,
durch ein Wärmebildgerät abgetastet wird, mit dem das Oberflächenwärmebild des Walzgutes
auf einem Monitor darstellbar ist. Es hat sich gezeigt, daß Fehlerstellen - auch
kleineren Ausmaßes - innerhalb des Materials und Oberflächenfehler mit Wärmebildgeräten
sehr gut auf dem Monitor erkannt werden
können. Fehlerstellen im
Material, z. B. Materialeinschlüsse von Schlacke usw.
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rufen unterschiedliche Wärmestromdichten hervor Inhomogenitäten der
Oberfläche verändern die Emissionsverhältnisse. Durch die hohe Temperaturauflösung
erfgbarer Wärmebildgeräte von 0,10 C sind daher Fehler durch einen starken t'ontrast
gegenüber den anderen Oberflächenabschnitten auf dem Monitor sichtbar. Die vor stehend
erläuterte Vorrichtung ermöglicht daher eine umfassendere Fehlerprüfung von Walzgut.
Eine Berührung zwischen der zu prüfenden Oberfläche und der PSeßvorrichtung findet
nicht statt. Die Meßvorrichtung kann beispielsweise bei hören Temperaturen des Prüfobjektes
in größerer Entfernung von diesem angeordnet sein. Ein geeignetes Wärmebildgerät
ist das in der Firmendruckschrift Eltro RZ 10' der Firma Eltro GmbH, Gesellschaft
für Strahlungstechnik, beschriebene Gerät.
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Vorzugsweise ist das Wärmebildgerät eine Infrarotkamera. Geeignete
Infrarotkameras sind kommerziell verfügbar. Mit ihnen werden die Flächenelemente
des Walzgutes nacheinander durch ein Abtastsystem auf einem Strahlungsempfänger
abgebildet. Es ist auch möglich, in der Abbildungsebene ein Raster aus einzelnen
Detektorelementen anzuordnen. Bekannt sind Infrarotkameras mit Dreh- und Schwenkspiegeln
sowie Detektorzeilen, um eine flächenmäßige Auflösung der zu prüfenden Oberfläche
zu erreichen.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform wird die Oberfläche des Walzgutes
zeilenç weise durch einen entsprechend der Transportgescht:indigRelt des Walzgutes
synchronisierten Infrarotscanner abgetastet, wobei nacheinander abgetastete Zeilen
auf dem Monitor aufeinanderfolgend darstellbar sind. Diese Ausführungsform eignet
sich vorwiegend für Walzgut, das mit hoher Geschwindigkeit an der Prüfeinrichtung
vorbeiläuft. Mit dem Scanner wird eine linienförmige Auflösung der zu prüfenden
Oberfläche erreicht.
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Vorzugsweise ist das Walzgut Feinblech mit einer Temperatur von 500
bis 80 C.
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Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das Walzgut Grobblech
mit einer über 2000 C liegenden Temperatur.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in einer Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert, aus denen sich weitere P-,erkmale sowie Vorteile
ergeben.
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Es zeigen Fig. 1 eine Vorrichtung zur Prüfung von Walzut mit einer
In,rarot'x2mera7 Fig. 2 eine Vorrichtung zur Prüfung von Walzgut mit einem synchron
zur Transportgeschwindigkeit des Gutes gesteuerten Infrarotscanner.
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Ein Blechband 1, z. B. aus Eisen, wird auf Rollen 2 transportiert.
Das Blechband hat eine Temperatur, die über der Umgebungstemperatur liegt. Die erhöhte
Temperatur kann z. B. durch Walzen des Blechbandes 1 hervorgerufen worden sein.
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Seitlich neben dem Blechband 1 befindet sich eine im Bereich von 8,5
bis 12,5 arbeitende Infrarotkamera 3, die eine Optik enthält, deren Bildfeld auf
das Bit;-band 1 ausgerichtet ist. Hinter der Optik 4 ist in der Kamera 3 ein Infrarotsca@
5 angeordnet, der einzelne Stellen des Bildfeldes auf einem Infrarotstrahi"n empfänger
6 abbildet, der mittels eines Joule-Thomsen-Kühlers 7 zur Erzielung einer hohen
Empfindlichkeit auf gleichbleibende tiefe Temperaturen geregelt wi@@ Der Strahlungsempfänger
6 ist über eine Steuerung 8, die verstärker und r Synchronisierschaltungen für den
Scanner und Videokanäle enthält, miteinem Monitor 9 verbunden, auf dem das Wärmebild
des von der Optik 6 erfaßten Bildfeldes sichtbar ist. Die Infrarotkamera 3 enthält
weiterhin eine S@romversorgung 10. Das Blechband 1 wird während seiner Bewegung
in der mit ii bezeichneten Richtung zeilenweise abgetastet. Dabei entsteht am Strahlungsempfänger
6 eine Spannung, die zur Intensitätsmodulation des synchron mit dar Zeilenabtastung
mitlaufenden Elektronenstrahls des Monitors 9 verwendet wird.
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Durch Materialeinschlüsse oder ähnliche Fehlerstellen im Blechband.
1 entstehen örtlich unterschiedliche Wärmestromdichten, die aufgrund der hohen Temperatur°
auflösung von beispielsweise 0,1°C der Kamera 3 deutlich auf dem Mon:tor£' von den
anderen Blechabschnitten zu unterscheiden sind. Oerflächenftnj-'r, z. B. Klebestellen
auf dem Blechband 1,verändern die Emissionsverhältnisse, so daß sie ebenfalls deutlich
auf dem Monitor 9 erkannt werden können.
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Mit der Kamera 3 kann die Qualität des Blechbands 1 besser überwacht
werden.
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Gute Prüfergebnisse auch bei kleinen Fehlern werden nicht nur bei
Eisenblecì;en sondern bei allen Metallblechen erzielt.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung wird das Blechband 1 von
Salzen 1 angetrieben und auf die Rollen 2 geschoben. Ein Drehzahlmesser 13 ist an
åi-e Walzen 2 angekuppelt. Ein Polygonspiegel 15 wird von einem nicht näher bezeichneten
Motor angetrieben. An Stelle des Drehspiegels 15 kann auch ein Schwenkspiegel verwendet
werden.
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Vom Blechband 1 emittierte Infrarotstrahlung gelangt über eine Optik
16 zum Polygonspiegel 15, durch den ein Querstreifen 17 auf dem Blechband 1 für
die Abtastung ausgewählt wird. Die Optik 16 richtet die auftreffende InfraroLstrah
lung auf den Polygonspiegel 15. Durch die Drehung der Polygone des Spiegels 15 werden
die in der längsrichtung des Streifens 16 reflektierten Strahlen nacheinander einem
Infrarotstrahlungsempfänger zugeführt. Der Empfänger 19 ist mit einer Kühlung 20
verbunden. An den Empfänger 19 ist ein Monitor 21 24 angeschlossen Die Ausgangssignale
des Infrarotstrahlungsempfängers 19 werden in einem Videokanal zut Intensitätsmodulation
des synchron mitlaufenden Elektronenstrahls der Röhre des Monitors 21 verwendet.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung, die aus den Elementen 15, 16, 18, 19, 20
und 21 besteht, bildet einen Infrarotscanner, der besonders für höhere Transportgeschwindigkeiten
des Blechbands 1 geeignet ist. Die aufeinanderfolgenden Zeilen werden nacheinander
auf den Schirm des Monitors abgebildet. Die Kühlung 20 arbeitet auf thermoelektrisoher
Basis. Der Strahlungsempfänger hat eine maximale Empfindlichkeit im Wellenbereich
von 3 ... 5mi. Die Darstellung der Zeilen auf dem Monitorschirm wird mittels des
Drehzahlmessers 13 entsprechend der gewünschten örtlichen Auflösung synchronisiert.
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