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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren
von latenten Ebenheitsdefekten in einem Metallbandprodukt, das in
eine Längsrichtung
läuft.
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Beim
Walzen von Metallbändern
und insbesondere von dünnen
Walzblechen kann es zu Ebenheitsdefekten kommen, die auftreten,
wenn sich das Band in Ruhestellung befindet, die aber im Band latent
vorhanden sind, so lange dieses unter Zug gehalten wird. Solche
Defekte stammen im Allgemeinen von leichten Variationen der durch
das Walzen durchgeführten
Dehnung über
die Breite des Bandes und können
korrigiert werden, indem auf die Walzbedingungen eingewirkt wird,
insbesondere auf die Verteilung des Anpressdrucks in Querrichtung,
der zwischen den Arbeitswalzen angelegt wird.
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Zu
diesem Zweck sind die modernen Walzwerke üblicherweise mit Mitteln ausgestattet,
die es ermöglichen,
das Profil des Walzspalts für
den Durchgang des Produktes zu korrigieren.
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Oft
ist der Walzständer
mit Zylindern ausgestattet, die auf den Einbaustücken der Arbeitswalzen derart
aufliegen, dass sie mit einem Effekt der Wölbung der Walzen einander angenähert oder
voneinander entfernt werden.
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Bei
einer weiteren Anordnung ermöglichen es
fraktionierte Besprengungsmittel, thermisch auf das Profil der Walzen
einzuwirken.
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Es
kann auch auf das Profil von mindestens einer Stützwalze eingewirkt werden,
die eine verformbare Hülle
aufweist, die drehbar um eine feste Welle montiert ist und auf dieser
durch eine Vielzahl von hinsichtlich Po sition und Druck einstellbaren
Zylindern, die über
die Breite des Bandes verteilt sind, aufliegt.
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Üblicherweise
werden diese Einstellmittel durch Informationen gesteuert, die von
einer Messeinrichtung stammen, die nachlaufseitig des Walzwerkes
angeordnet und für
die Variationen der Zugkraft über
die Länge
des Bandes, die auf dieses ausgeübt
wird, empfindlich ist, wobei die Variationen selbst den Variationen
der Dehnung der Längsfasern des
Bandes entsprechen.
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Eine
solche Messeinrichtung ist im Allgemeinen aus einer Ablenkwalze
gebildet, umfassend einen zylindrischen Körper, der drehbar um eine Achse senkrecht
zur Längsablaufrichtung
des Bandes befestigt ist. Dieses wird unter Zug auf einen Winkelsektor
der Außenfläche der
Walze angelegt, der mit einer Reihe von Fühlern ausgestattet ist, die
es ermöglichen,
die Variationen des lokalen Anlegedrucks des Bandes zu messen. Diese
Detektoren sind voneinander beabstandet und über die gesamte Länge der Walze
verteilt angeordnet, wobei das Band somit in eine Reihe von Längszonen
geteilt ist, die jeweils einer Detektionszone von bestimmter Breite
entsprechen, auf der die von dem Fühler durchgeführte Messung
eingegliedert wird, um den zu korrigierenden latenten Defekt in
der entsprechenden Längszone
zu korrigieren.
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Um
Interferenzen zwischen den an beiden aneinander angrenzenden Messzonen
durchgeführten
Messungen zu vermeiden, sind die Fühler vorzugsweise winkelig
von einer Zone zur nächsten
versetzt.
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Ganz
allgemein umfasst eine Messwalze somit eine Vielzahl von Detektionszonen,
die über
ihre gesamte Länge
verteilt und jeweils mit einem Fühler für das Senden
eines Signals versehen sind, das von dem Anpressdruck des entsprechenden
Teils des Bandes beim Übergang
von dieser Detektionszone in den Winkelkontaktsektor des Bandes
mit der Walze abhängt.
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Da
das Band unter Zug steht, muss die Walze der Biegung standhalten
und umfasst somit üblicherweise
einen rohrförmigen
Mittelkörper
mit einer ausreichenden Dicke, um die erforderliche Festigkeit zu
liefern, der auf seiner Außenfläche mit
einer Vielzahl von Lagerungen versehen ist, in denen die Messfühler angeordnet
sind, wobei jede Lagerung nach außen durch eine Schutzwand geschlossen
ist, um einen direkten Kontakt zwischen dem Fühler und dem ablaufenden Band
zu vermeiden.
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Bei
gewissen bekannten Anordnungen wird direkt der von dem Band in der
Detektionszone angelegte Druck mit Hilfe eines Kraftmessfühlers, beispielsweise
piezoelektrischer Art oder eines Quarzfühlers, gemessen, der zwischen
dem Boden der Lagerung und der Schutzwand angeordnet ist, an die das
Band angelegt wird.
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Um
eine Information zu erhalten, die direkt für den angelegten Druck repräsentativ
ist, kann die Schutzwand aus der Außenfläche eines kappenartigen Teils
gebildet sein, der die Lagerung nach außen verschließt, aber
zwischen dieser Kappe und der Seitenfläche der Lagerung muss ein geringes
Spiel frei bleiben, das sich mit Schmutz füllen kann (DE-A-19747655).
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Bei
gewissen bekannten Anordnungen ist die Schutzkappe aus einer in
eine Senkung eingesetzten Wand gebildet, die auf dem Umfang der
Lagerung vorgesehen ist. Da Jedoch der Fühler zwischen dem Boden der
Lagerung und der Schutzwand, die auf dem Boden der Senkung aufliegt,
festgeklemmt ist, wird die Druckmessung durch die Biegefestigkeit
dieser Wand gestört.
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Um
diese Nachteile zu vermeiden, wurde in dem Dokument US-A-3 324 695
vorgeschlagen, die Walze mit einer durchgehenden Hülle zu überziehen, die
an die Außenwand
des festen Körpers
der Walze in der Art eines Ringes angelegt wird, wobei jede Lagerung
eines Fühlers
mit einem Teil dieser Hülle überzogen
ist, die eine dünne
Schutzwand bildet.
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In
diesem Fall wird auf die in dem Dokument US-A-4 356 714 beschriebene
Weise nicht direkt der von dem Band angelegte Druck gemessen, sondern die
Verformung der dünnen
Wand durch diesen Druck, und zwar mit Hilfe eines Positionsfühlers, der zwei
radial ineinander gleitend montierte Elemente umfasst, die jeweils
in entgegen gesetzte Richtungen auf dem Boden der Lagerung und auf
der Innenfläche der
dünnen
Wand in der Mitte derselben aufliegen.
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Diese
dünne Wand,
die über
den Fühler
gespannt und für
den vom Produkt angelegten Druck empfindlich ist, verhält sich
wie eine an den Rändern eingesetzte
Platte, und die herkömmlichen
Festigkeitsformeln der Stoffe ermöglichen es somit, den an die
verformbare Wand vom in der Mitte der Platte gemessenen Durchhang
aus zu bestimmen.
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Vorzugsweise
können
die Positionsfühler vom
Typ „LVDT" sein, umfassend
eine Primärwicklung
und zwei gegenüber
liegend befestigte Sekundärwicklungen,
zwischen denen eine variable Magnetkopplung durch einen beweglichen
Kern erzeugt wird, der mit der Verschiebung der Stange des Fühlers verbunden
ist.
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Die
Walze ist mit einem automatischen Messsystem verbunden, das es bei
jeder Umdrehung ermöglicht,
einen Messimpuls an die Primärwicklung
jedes Fühlers
zu senden und das an den Klemmen der Sekundärwicklungen induzierte Signal abzulesen.
Ein Winkelpositionscodierer ermöglicht es,
die Lastmessung beim Durchlaufen jedes Fühlers durch die Bandanlegezone
durchzuführen.
Eine weitere Messung erfolgt leer, wenn sich der Fühler außerhalb
des Winkelanlegesektors befindet. Der Unterschied zwischen der Lastmessung
und der Leermessung ergibt den Durchhang in der Mitte der Platte,
von dem aus der angelegte Druck und folglich die Zugkraft in der
entsprechenden Längszone
des Bandes bestimmt werden kann.
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Die
Leermessung kann in einer beliebigen Winkelposition der Walze erfolgen,
die nicht der Lastmessung für
einen der Fühler
entspricht. Diese sind somit sorgfältig an der Oberfläche der
Walze verteilt, um eine einfache Steuerung der Leer- und Lastmessungen
während
einer Drehung der Walze zu ermöglichen
(US-A-4 356 714).
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Bisher
wurden solche Ebenheitsmesswalzen nur in Kaltwalzanlagen verwendet,
in denen die Bandtemperatur gemäßigt bleibt.
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Wenn
nämlich
ein Druckmessfühler
verwendet wird, der zwischen dem Boden der Lagerung und der Verschlusskappe
derselben festgeklemmt ist, besteht die Gefahr, dass die Dehnungen
der verschiedenen Teile im Falle einer Temperaturerhöhung Verklemmungen
und folglich Störungen
der Messung hervorrufen.
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Dieser
Nachteil besteht nicht bei den Systemen, bei denen Positionsfühler verwendet
werden, die mit einer Verschlussplatte bedeckt sind. Allerdings
ist diese Platte aus einer dünnen
Wand gebildet, die sofort die Temperatur des Bandes annimmt und
somit einer Wärmeverformung
unterliegt. Da ferner die Drehgeschwindigkeit hoch ist, kann die
Zentrifugalkraft auch zu einer leichten Verformung führen.
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Der
Vergleich des Lastwerts des Signals mit einem bei jeder Umdrehung
gemessenen Leerwert ermöglicht
es, den Fühler
auf Null rückzusetzen
und den tatsächlichen
Durchhang der Platte zu messen, allerdings ist es dazu erforderlich,
dass der Körper der
Walze auf einer im Wesentlichen konstanten Temperatur bleibt, und
dies gilt nur, wenn die Temperatur gemäßigt ist.
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Jedoch
auch bei den Kaltwalzanlagen führt die
Dickenverringerung zu einer gewissen Erhitzung des Bandes, dessen
Temperatur sich 200 °C
annähern
kann.
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Andererseits
treten die Ebenheitsfehler, die von den Dehnungsvariationen über die
Breite des Bandes stammen, auch beim Warmwalzen auf, und es ist
somit interessant, bereits zu diesem Zeitpunkt die Gefahren von
zukünftigen
Fehlern zu messen, um sie zu korrigieren.
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Jedoch
auch bei einem nicht eisenhaltigen Metall, wie beispielsweise Aluminium,
befindet sich das warme Band auf einer hohen Temperatur von mehreren
Hundert Grad. Wenn für
die Messung Druckmessfühler
verwendet werden, muss somit vorgesehen werden, jeden Fühler zu
kühlen,
beispielsweise durch Zirkulation eines Kühlfluids, wie beispielsweise
Wasser. Aber die Herstellung einer Walze, die mit Kühlkreisen
versehen ist, ist sehr komplex.
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Die
Positionsfühler
haben diesen Nachteil nicht, da sie derart vorgesehen sein können, dass
sie auch bei hohen Temperaturen funktionieren, da sie einfach aus
zwei ineinander gleitenden Elementen gebildet sind. Allerdings im
Falle einer hohen Temperatur sind die Wärmeverformungen der Verschlussplatte
jeder Lagerung relativ groß.
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Daraus
ergibt sich, dass es bisher nicht möglich war, Ebenheitsmesswalzen
herkömmlichen
Typs beim Warmwalzen zu verwenden.
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Die
Erfindung hat zur Aufgabe, diese Probleme dank eines neuen Verfahrens
lösen,
das es ermöglicht,
genaue Messungen der Verteilung der Spannungen auf einem Band durchzuführen, auch wenn
dieses eine hohe Temperatur hat.
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Die
Erfindung ist somit insbesondere für die Warmwalzanlagen geeignet,
bei denen es bisher unmöglich
war, eine Ebenheitswalze zu verwenden.
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Aufgrund
der erzielten Vorteile und der Einfachheit der eingesetzten Mittel
kann die Erfindung jedoch auch für
Kaltwalzanlagen verwendet werden, da sie es ermöglicht, die Genauigkeit der
Messung und somit der Ebenheitskorrektur zu verbessern.
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Andererseits
ermöglichen
es die erfindungsgemäßen Anordnungen,
ein Variationsprofil der Temperatur des Bandes über die Breite desselben zu
bestimmen, um es bei der Korrektur der Ebenheitsfehler zu berücksichtigen.
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Die
Erfindung betrifft somit ganz allgemein ein Verfahren zum Detektierren
latenter Ebenheitsdefekte in einem Bandprodukt, das in eine Längsrichtung
läuft und
unter Zug an einen Winkelsektor einer Messwalze angelegt wird, umfassend
einen zylindrischen Körper,
der drehbar um eine zur Laufrichtung senkrechte Achse montiert ist
und eine Außenfläche aufweist,
entlang welcher eine Vielzahl von Detektionszonen verteilt sind,
die in Querebenen zentriert sind, die voneinander beabstandet sind
und jeweils einen Fühler
zum Senden eines Messsignals bei jeder Umdrehung umfassen, welches
einen Lastwert hat, der dem auf die Detektionszone von einer entsprechenden
Längszone
des Bandes beim Passieren der Detektionszone in dem Winkelsektor
zum Anlegen des Bandes ausgeübten
Druck entspricht, wobei bei dem Verfahren bei jeder Umdrehung der
Lastwert des Messsignals, das von jedem Fühler gesendet wird, mit einem
Referenzwert verglichen wird, um in jeder Längszone des Bandes eine Information
zu bestimmen, die für
den in dieser Zone angelegten Zug repräsentativ ist.
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Erfindungsgemäß werden
zwei Leerwerte des von jedem Fühler
gesendeten Signals jeweils unmittelbar vor und nach dem Passieren
der entsprechenden Detektionszone in dem Winkelsektor zum Anlegen
des Bandes gemessen.
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In
der Praxis kann der Referenzwert gleich dem arithmetischen Mittel
der beiden Leerwerte vor bzw. nach der Lastmessung sein. Allerdings
ist es möglich,
die beiden Leerwerte anders zu kombinieren, wobei diese derart gewichtet
werden, dass die Entwicklung der Temperatur während der Drehung der Walze
berücksichtigt
wird.
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Die
Erfindung ist insbesondere an die Ebenheitswalzen angepasst, bei
denen die Verformung der Schutzwand in der Mitte jeder Detektionszone
mit Hilfe eines Positionsfühlers
gemessen wird, der ein Element, das am Boden der Lagerung aufliegt,
und ein Element, das an der Schutzwand aufliegt, aufweist. Jedoch
die Erfindung hat auch Vorteile für die anderen Walzentypen,
da sie es ganz allgemein ermöglicht,
die Genauigkeit der Messung zu verbessern.
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Die
Erfindung ermöglicht
eine Durchführung der
Ebenheitskontrolle eines warm gewalzten Blechs, was vorher nicht
möglich
war. In diesem Fall ist es besonders vorteilhaft, eine Zwangskühlung der Außenfläche der
Walze auf einem Sektor derselben durchzuführen, der sich zwischen den
Zonen erstreckt, in denen die beiden Leerwerte des von jedem Fühler gesendeten
Signals gemessen werden, um die Temperatur der Walze auf ein im
Wesentlichen konstantes Niveau vor der Rückkehr der Detektionszone in
den Anlegesektor zu bringen.
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Allerdings
kann die Erfindung auch vorteilhafterweise für das Kaltwalzen verwendet
werden, das sie ermöglicht,
die Genauigkeit der Ebenheitsmessung zu verbessern.
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Aber
die Erfindung bietet auch weitere Vorteile. Insbesondere ausgehend
vom Variationsprofil der im Nachhinein gemessenen Leerwerte nach
dem Passieren jedes Fühlers
durch den Anlegesektor wird das Variationsprofil der Temperatur über die Breite
des Bandes bestimmt, um davon den Einfluss der Wärmedehnung jeder Längszone
auf die in dieser Zone durchgeführte
Ebenheitsmessung abzuleiten, so dass die Ebenheitskorrekturen, die
für jede Zone
auf Basis der Ebenheitsmessung bestimmt werden, einer durchschnittlichen
Temperatur entsprechen, die über
die gesamte Breite des Bandes gültig
ist.
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Auf
diese Weise können
die in den verschiedenen Längszonen
des Bandes durchzuführenden Ebenheitskorrekturen
bestimmt werden, um das gewünschte
Ebenheitsprofil auf einem Blech mit homogener Temperatur und auch
nach Kühlung
bei Raumtemperatur zu erzielen.
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Die
Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung einer besonderen
Ausführungsart
besser verständlich,
die als Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen
bezieht.
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1 ist
eine Querschnittdarstellung einer Ebenheitswalze.
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2 ist
eine Vorderansicht mit teilweisem Abriss.
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3 und 4 sind
schematische Schnittdarstellungen einer Detektionszone vor bzw.
nach dem Passieren derselben durch den Anlegesektor.
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5 ist
eine Schnittdarstellung einer Detektionszone direkt nach dem Passieren
des Anlegesektors.
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6 ist
ein Diagramm, das die Variation der Amplitude des Messsignals während einer
Drehung der Walze darstellt.
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7 ist
ein Diagramm, das die Variation der Amplitude des Messsignals während einer
Drehung der Walze im Falle eines Bandes mit hoher Temperatur zeigt.
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8 ist
ein Diagramm, das das Variationsprofil der Ebenheitsmessung für ein warm
gewalztes Blech zeigt.
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9 zeigt
das Variationsprofil der Temperatur des Blechs über die Breite desselben.
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10 zeigt
das Variationsprofil der Ebenheitsmessung für ein Blech mit homogener Temperatur.
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In
den 1 und 2 ist schematisch eine Ebenheitsmesswalze 1 dargestellt,
an die unter Zug ein Band 2 angelegt wird, das einen Winkelsektor
A der Walze bedeckt.
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Die
Walze 1 ist auf bekannte Weise aus einem rohrförmigen festen
Körper 11 gebildet,
der mit einer dünnen
aufgeschrumpften Hülle 12 überzogen ist.
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Die
Walze 1 ist mit einer Vielzahl von Messfühlern 3 ausgestattet,
die jeweils in einer Lagerstelle (Detektionszone) 4, beispielsweise
einer Grundbohrung, angeordnet sind, die in den festen Körper 11 gebohrt
ist, wobei diese Lagerstelle nach außen durch einen Teil 10 der
dünnen
Hülle 12 verschlossen ist,
der eine Schutzwand des Fühlers 3 bildet.
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Wie 2 zeigt,
sind die Fühler 3 axial
um einen Schritt (a) beabstandet und wendelförmig über die gesamte Länge der
Walze verteilt, wobei zwei benachbarte Fühler 3a, 3b winkelig
versetzt sind, um die Bearbeitung der Messungen zu erleichtern.
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Alle
diese Anordnungen sind gut bekannt und erfordern keine detaillierte
Beschreibung.
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Wie
die 3, 4, 5 schematisch zeigen,
ist jeder Fühler 3 zwischen
dem Boden 41 der entsprechenden Lagerstelle 4 und
der Innenseite 13 des Teils 10 der Hülle 12 angeordnet,
der die Lagerung 4 nach außen verschließt.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausführungsart ist jeder Fühler 3 ein
Positionsfühler,
der auf der Achse der Lagerstelle 4 zentriert ist und ein
festes Element 31, das am Boden 41 der Lagerstelle 4 aufliegt,
und ein bewegliches Element 32 umfasst, das einen Sensor
bildet, der auf der Mitte der Schutzwand 10 aufliegt.
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Ganz
allgemein umfasst die Außenseite 12 der
Walze 1 einen Teil 13, der mit dem Band 2 in
Kontakt steht und einen Winkelsektor A zum Anlegen bedeckt, der
auf einer Ebene Q, die durch die Achse der Walze verläuft, zentriert
ist, und einen von dem Band beabstandeten Teil 14, der
einen freien Sektor B = 2π-A
bedeckt.
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Vor
dem Passieren der Detektionszone 4 in dem Anlegesektor
A (3) befindet sich die Mitte der Innenseite 13 der
Platte 10 in einem Abstand h1 zum
Boden 41 der Lagerstelle 4, der der ausgefahrenen
Länge des
Positionsfühlers 3 entspricht.
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Wenn
der Fühler 3 in
den Sektor A zum Anlegen des Bandes 2 übergeht (4),
bestimmt der von diesem ausgeübte
Druck ein leichtes Versenken der Platte 10, und der Abstand
der Mitte derselben zum Boden 41 der Lagerstelle wird auf
h verringert.
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Der
Sensor 32 ermöglicht
es somit, den Durchhang (f = h1 – h) in
der Mitte der Wand 10 zu messen. Da die Hülle 12 auf
dem festen Körper 11 aufgeschrumpft
ist, bildet jeder Teil 10, der eine Lagerstelle 4 verschließt, eine
dünne,
an ihrer Peripherie eingesetzte Platte, deren Verformung unter der Wirkung
der angelegten Spannungen durch Anwendung der Regeln der Festigkeit
der Stoffe berechnet werden kann. Davon kann somit der von dem Band 2 auf
die Platte 10 angelegte Druck und folglich die Zugkraft
in einer entsprechenden Längszone
des Bandes 2 abgeleitet werden, das zu der Ebene P zentriert
ist, die durch die Achse des Fühlers 3 verläuft und
zur Drehachse der Walze 1 orthogonal ist.
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Jeder
Fühler 3 sendet
ein Messsignal, dessen Amplitude von der Position des Sensors 32 in Bezug
auf das feste Element 31 abhängt und somit periodisch bei
jeder Umdrehung der Walze variiert.
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Diese
Amplitudenvariation ist schematisch auf dem Diagramm der 6 dargestellt,
die in der Ordinate die Amplitude des Messsignals darstellt, das
von dem Fühler
in Abhängigkeit
von der Winkelposition desselben, die in der Abszisse dargestellt
ist, gesendet wird.
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Bei
jeder Umdrehung der Walze weist das gesendete Signal, solange sich
der Fühler 3 in
dem freien Sektor B befindet, einen Leerwert i1 auf,
der der Länge
h1 entspricht, die von dem Fühler 3 abgedeckt ist.
Wenn dieser in dem Anlegesektor A ankommt, steigt die Amplitude
des Messsignals rasch bis auf einen Lastwert i, der dem Passieren
der Symmetrieebene Q durch den Fühler 3 entspricht,
dessen Länge nun
auf h auf Grund des Versenkens der Platte 10 verringert
ist. Die Amplitude des Signals verringert sich dann, um zum Leerwert
i1 zurückzukehren,
wenn der Fühler
aus dem Anlegesektor A ausgetreten ist.
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Im üblichen
Fall der Verwendung einer Ebenheitswalze für das Kaltwalzen, wie in dem
Dokument US-A-3 324 695 beschrieben, kann angenommen werden, dass
sich die Schutzwand 10 wie eine elastische Platte verhält, die
in ihre gespannte Position der 3 zurückkehrt,
sobald die Detektionszone den Sektor zum Anlegen des Bandes verlassen
hat.
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Wie 6 zeigt,
ist der Leerwert i1 des Signals, der bei
jeder Umdrehung der Walze gemessen wird und der Länge h1 entspricht, somit im Wesentlichen konstant
und stellt einen Referenzwert dar, mit dem der Lastwert i des bei
jeder Umdrehung gesendeten Signals verglichen werden kann. Es kann
somit der Wert des Durchhangs (f) in jeder Querebene P1, P2 der
Walze gemessen werden, um davon die Verteilung des jeweiligen Drucks
und folglich der Zugspannungen über
die Breite des Bandes abzuleiten.
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Damit
jedoch der Leerwert i1 des Messsignals im
Wesentlichen konstant bleibt, ist es erforderlich, dass das Band 2 auf
einer gemäßigten Temperatur
bleibt.
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Nun
stellt jeder Teil 10 der Hülle 12 zum Verschließen einer
Lagerstelle 4 eine dünne
Platte dar, die sofort die Temperatur des Bandes beim Durchlaufen
der Lagerstelle 4 in dem Anlegesektor A annimmt. Aus diesem
Grund neigt die Platte dazu, sich auszudehnen.
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Folglich
verformt sich die Anlegeplatte 10, die nicht mehr vom Band 2 bedeckt
ist, am Ausgang des Anlegesektors, und die Mitte der Platte 10 kehrt zu
einem Abstand h2 vom Boden 41 der
Lagerstelle 4 zurück.
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Wenn
sich das Band 2 auf einer relativ hohen Temperatur befindet,
ist diese Dehnung nicht vernachlässigbar,
und der Abstand h2 ist größer als
der ursprüngliche
Abstand h1 vor der Ankunft des Fühlers in
der Anlegezone A (5).
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Das
Diagramm der 7 stellt in diesem Fall die
Amplitudenvariation des von dem Fühler gesendeten Messsignals
dar. Wie vorher ist der vorhergehende Leerwert des von dem Fühler vor
seinem Durchlaufen in dem Anlegesektor A gesendeten Signals gleich
i1, und dieser Wert erhöht sich nach und nach bei der
Ankunft der Detektionszone 4 in dem Sektor A bis auf einen
Lastwert i, der dem Passieren des Fühlers in der Symmetrieebene
Q entspricht. Die Amplitude des Signals verringert sich dann auf
einen nachfolgenden Leerwert i2, der dem
Abstand h2 zwischen der Mitte der Platte 10 und
dem Boden 41 der Lagerstelle entspricht. Wie 5 zeigt,
kehrt der Sensor 32 auf Grund der Dehnung der Platte 10 in eine
in Bezug auf die ursprüngliche
Position der 3 zurückgezogene Position zurück, und
der nachfolgende Leerwert i2 des Signals
ist somit geringer als der vorhergehende Leerwert i1.
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Die
thermische Trägheit
der dünnen
Platte 10 ist jedoch sehr gering im Verhältnis zu
jener des festen Körpers 11 der
Walze. Aus diesem Grund kühlt sich
die Platte 10 relativ rasch in der Luft während ihrer
Drehung in dem freien Sektor B ab und kehrt in die gespannte Position
der 3 zurück,
wobei der Sensor 32 wieder in seine ursprüngliche
Position in Bezug auf das feste Element 31 zurückkehrt.
Wie 7 zeigt, steigt die Amplitude des Signals somit
wieder nach und nach bis auf einen vorhergehenden Leerwert i1 am Ende des freien Sektors B.
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Normalerweise
ist, wenn das Band auf einer gemäßigten Temperatur
bleibt, von beispielsweise 200 °C,
die Kühlung
an der Luft in dem freien Sektor B ausreichend. Allerdings kann
es zu einer progressiven Erhitzung mit einer leichten Ausdehnung
des festen Körpers 11 kommen,
und die Länge
h1 des Fühlers
kann somit leicht variieren, wie auch der Leerwert i1 des
gesendeten Signals.
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Andererseits
ist im Falle des Warmwalzens die Temperatur des Bandes viel zu hoch,
und die natürliche
Kühlung
der Walze ist nicht mehr ausreichend, um seine Temperatur zu halten.
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Es
ist somit vorzuziehen, eine Zwangskühlung der Außenfläche 12 der
Walze 1 auf einem Teil des freien Sektors B beispielsweise
auf die in der französischen
Patentanmeldung Nr. 2 815 705 beschriebene Weise derselben Firma
durchzuführen. Beispielsweise
kann eine Kühlung
der Walze durch Eintauchen des unteren Teils derselben zwischen zwei
Erzeugenden 15, 15',
die symmetrisch zur Mittelebene Q beabstandet sind, durchgeführt werden (1).
Daraus ergibt sich, wie 7 zeigt, dass die für das Messsignal
repräsentative
Kurve progressiv bis auf einen vorhergehenden Wert i1 steigt.
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Jedoch
ist es auch mit einer Zwangskühlung nicht
einfach, die Temperatur der Außenfläche der Walze
auf einem konstanten Niveau zu halten.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, diesen Nachteil zu vermeiden, indem ein Referenzwert aus zwei Leerwerten
ermittelt wird, die vor bzw. nach dem Passieren des Fühlers in
dem Anlegesektor gemessen werden.
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Wie 1 zeigt,
werden diese beiden Leerwerte vorzugsweise an zwei Enden des freien
Sektors 14 in einer Position M1, die unmittelbar vor der Ankunft
in dem Anlegesektor A angeordnet ist, und in einer Position M2,
die unmittelbar nach dem Ausgang des Anlegesektors angeordnet ist,
gemessen. Beispielsweise können
diese Positionen M1 und M2 symmetrisch um einen Winkel von 5 bis
10° beiderseits
der Grenzen des Anlegesektors A beabstandet sein.
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Auf
Basis dieser beiden Leermessungen wird ein Referenzwert i0 ausgearbeitet, mit dem der Lastwert i verglichen
wird. Auf einfache Weise kann dieser Referenzwert i0 gleich
dem arithmetischen Mittel (i1+i2)/2)
des vorhergehenden und des nachfolgenden Leerwerts sein.
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So
können
sich die möglichen
Variationen der beiden Leerwerte i1 und
i2 ausgleichen und es scheint, dass auch
im Falle des Warmwalzens, bei dem es besonders schwierig ist, die
Temperatur der Walze zu kontrollieren, der auf diese Weise ausgearbeitete
Referenzwert im Wesentlichen für
jeden Fühler
konstant bleibt. Es ist somit möglich,
eine Abstufung der durchgeführten
Messungen mit einer Rücksetzung
des Fühlers
bei jeder Umdrehung wirksam durchzuführen.
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Andererseits
ermöglicht
es die Erfindung auch im Falle des Kaltwalzens, die unvermeidlichen Schwankungen
des leer gemessenen Wertes auszuschalten und folglich die Genauigkeit
der durchgeführten
Messungen wesentlich zu erhöhen.
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Aber
die Erfindung bringt einen weiteren großen Vorteil für den Erhalt
der gewünschten
Ebenheit.
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Bisher
erfolgten nämlich
die Ebenheitskorrekturen auf Basis der von der Messwalze übermittelten
Informationen unter der Annahme, dass sich alle Fasern des Bandes
auf einer homogenen Temperatur befinden.
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Nun
wurde beobachtet, dass am Ausgang des Walzens die Temperatur des
Bandes in Querrichtung zwischen den Rändern und dem Mittelteil variieren
kann und erst dann homogen wird.
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Beispielsweise
ist bekannt, dass es in einem Walzwerk erforderlich ist, die Drehung
der Walzen zu steuern. Zu diesem Zweck ist mindestens eine der Walzen,
im Allgemeinen eine Stützwalze,
durch ein Ansatzstück
mit einem Steuermotor verbunden, der auf einer Seite des Gerüsts, Antriebsseite
genannt, angeordnet ist, wobei die Hilfselemente, wie beispielsweise
die Mittel zum Austauschen der Walzen, auf der anderen Seite angeordnet
sind, Betriebsseite genannt, und es zeigt sich, dass im Allgemeinen
das Band auf der Antriebsseite wärmer
ist.
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Wie
bekannt ist, entspricht die ungleiche Verteilung der Zugspannungen über die
Breite des Bandes leichten Längenunterschieden
zwischen den verschiedenen Längsfasern
des Bandes, die zu Ebenheitsfehlern führen, wenn der Zug aufgehoben
wird. Die Ebenheitskorrektur besteht somit beim Walzen darin, auf
die Verteilung der Spannungen in Abhängigkeit von den von der Ebenheitswalze
durchgeführten
Messungen einzuwirken, um die so erfassten latenten Defekte auszugleichen.
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Nun
wurde festgestellt, dass ein Teil der Längenunterschiede zwischen den
verschiedenen Fasern, die diesen latenten Defekten zu Grunde liegen, einfach
von ungleichen Ausdehnungen der Fasern stammen konnten, die sich
auf leicht unterschiedlichen Temperaturen befinden, und dass Korrekturen, die
wie üblich
durchgeführt
werden, indem eine homogene Temperatur des Bandes angenommen wird, nicht
genau den Defekten entsprachen, die nur von einer ungleichen Verteilung
der Walzkraft über
die Breite des Bandes stammen.
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Zum
Beispiel ist vereinbarungsgemäß bekannt,
dass die Ebenheitsmessung, die es ermöglicht, die an den verschiedenen
Fasern des Bandes durchzuführenden
Korrekturen zu bestimmen, in „Einheiten
I" ausgedrückt wird.
Nun kann gezeigt werden, dass für
ein Stahlband, dessen Dehnungskoeffizient 1,2 × 10–5 beträgt, ein
Unterschied von 1°C zwischen
den Temperaturen von zwei Längsfasern des
Bandes einen Fehler von 1,2 Einheiten I an der Ebenheitsmessung
hervorruft. Nun zeigten die Messungen, die an einem kalt gewalzten
Band durchgeführt
wurden, dessen durchschnittliche Temperatur ungefähr 100°C beträgt, dass
ein Temperaturunterschied von ungefähr 5 bis 10°C zwischen den Seitenrändern und
dem Mittelteil bestehen kann. Es zeigt sich somit, dass der Fehler
bei der Ebenheitsmessung auf Grund dieses Unterschieds nicht vernachlässigbar
ist.
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Aus
diesem Grund können
die auf Basis dieser Messungen durchgeführten Ebenheitskorrekturen
nicht geeignet sein, und nach der Kühlung können Restdefekte bestehen bleiben,
wenn die Spule neuerlich abgewickelt wird.
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Die
Erfindung ermöglicht
es, solche Nachteile zu vermeiden, indem sie diese Temperaturvariation
in Querrichtung für
die Bestimmung der durchzuführenden
Ebenheitskorrekturen berücksichtigt.
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Wie
oben angeführt,
nimmt nämlich
der Teil 10 der Hülle 12,
der sich über
jedem Fühler
erstreckt, sofort die Temperatur des Bandes an und dehnt sich in
der Folge aus. Folglich ist der Abstand h2 zwischen dem
Boden 41 der Lagerstelle und der Mitte der Platte 10,
der unmittelbar nach dem Passieren der Detektionszone in dem Anlegesektor
A gemessen wird, für die
Temperatur des Bandes 2 in der entsprechenden Längszone
repräsentativ.
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So
hängt der
nachfolgende Leerwert i2 des von jedem Fühler gesendeten
Signals von der Temperatur des Bandes in der entsprechenden Längszone
ab.
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Es
ist somit möglich,
auf Basis des Variationsprofils der nachfolgenden Leerwerte, die
nach dem Passieren jedes Fühlers
in dem Anlegesektor gemessen werden, das Variationsprofil der Temperatur über die
Breite des Bandes zu bestimmen, um davon den Einfluss der Wärmedehnung jeder
Längszone
des Bandes auf die Ebenheitsmessung abzuleiten, die die in dieser
Zone durchzuführende
Korrektur bestimmt.
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So
kann bei der Ebenheitsmessung, die für jede Längszone auf Basis des Lastwerts
des Messsignals bestimmt wird, der der Dehnung entsprechende Teil
berücksichtigt
werden, um die Korrekturen zu bestimmen, die an einem Band mit einer über seine gesamte
Breite homogenen Temperatur durchzuführen sind.
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Die
Schritte dieses Verfahrens sind in den Diagrammen der 8, 9, 10 dargestellt,
die für
ein Stahlband im Falle einer Ebenheitswalze erstellt wurden, die
zehn über
die Breite des Bandes verteilte Detektionszonen umfasst.
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8 zeigt über die
Breite des Bandes die Variation der Ebenheitsmessung, ausgedrückt in Einheiten
I und angeführt
in der Ordinate, wobei diese Messung für jede Detektionszone durch
Vergleich zwischen dem Lastwert des Messsignals und dem Durchschnitt
der beiden Leerwerte vorher bzw. nachher erfolgt.
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9 zeigt
die Variation der Temperatur, die für jede Zone auf Basis der nachfolgenden
Leermessungen bestimmt wird und in der Ordinate in dem Diagramm
angeführt
ist.
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10 wurde
durch Kombination der beiden Kurven der 8 und 9 erhalten
und zeigt die äquivalente
Ebenheit des Bandes, wobei jede Messung in einer Zone derart korrigiert
wird, um die Auswirkung der Temperatur in dieser Zone auszugleichen,
um nur die Auswirkung einer ungleichen Verteilung der Spannungen
auf einem Band mit homogener Temperatur zu berücksichtigen.
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Natürlich ist
die Erfindung nicht nur auf die soeben als einfache Beispiele beschriebenen
Ausführungsarten
beschränkt
und kann Gegenstand von Varianten sein, ohne über den durch die Ansprüche definierten
Schutzumfang hinauszugehen.
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So
wurden die 8 bis 10 für ein Stahlband
mit einer Temperatur von ungefähr
100°C erstellt,
aber das Verfahren wird auch für
ein warmes Band mit einer hohen Temperatur angewendet. Die Kurven
sind dann einfach etwas unterschiedlich.
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Andererseits
ist es einfacher, den Referenzwert zu bestimmen, mit dem jedes Lastsignal
mit dem arithmetischen Mittel der beiden Leermessungen vorher bzw.
nachher verglichen wird. Allerdings ist es möglich, eine weitere Kombination
der beiden Leermessungen durchzuführen, indem diese gewichtet werden,
um die Entwicklung der Temperatur während der Drehung der Walze
besser zu berücksichtigen.