DE60201206T2

DE60201206T2 - Verfahren zur Detektion von Defekten in der Ebene

Info

Publication number: DE60201206T2
Application number: DE60201206T
Authority: DE
Inventors: Jean-Paul 95610 Eragny Faure; Thierry Malard
Original assignee: VAI Clecim SA
Current assignee: Clecim SAS
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2022-04-10
Also published as: EP1249683A2; TWI241928B; RU2267371C2; DE60201206D1; FR2823300B1; FR2823300A1; CN1225633C; EP1249683A3; ATE276505T1; EP1249683B1; US6722194B2; US20020178840A1; CN1388354A; ES2225737T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren von latenten Ebenheitsdefekten in einem Metallbandprodukt, das in eine Längsrichtung läuft.
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.
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.
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.
Bei einer weiteren Anordnung ermöglichen es fraktionierte Besprengungsmittel, thermisch auf das Profil der Walzen einzuwirken.
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.
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.
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.
Um Interferenzen zwischen den an beiden aneinander angrenzenden Messzonen durchgeführten Messungen zu vermeiden, sind die Fühler vorzugsweise winkelig von einer Zone zur nächsten versetzt.
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.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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).
Bisher wurden solche Ebenheitsmesswalzen nur in Kaltwalzanlagen verwendet, in denen die Bandtemperatur gemäßigt bleibt.
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.
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.
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.
Jedoch auch bei den Kaltwalzanlagen führt die Dickenverringerung zu einer gewissen Erhitzung des Bandes, dessen Temperatur sich 200 °C annähern kann.
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.
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.
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.
Daraus ergibt sich, dass es bisher nicht möglich war, Ebenheitsmesswalzen herkömmlichen Typs beim Warmwalzen zu verwenden.
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.
Die Erfindung ist somit insbesondere für die Warmwalzanlagen geeignet, bei denen es bisher unmöglich war, eine Ebenheitswalze zu verwenden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Allerdings kann die Erfindung auch vorteilhafterweise für das Kaltwalzen verwendet werden, das sie ermöglicht, die Genauigkeit der Ebenheitsmessung zu verbessern.
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.
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.
Die Erfindung wird durch die nachfolgende Beschreibung einer besonderen Ausführungsart besser verständlich, die als Beispiel dient und sich auf die beiliegenden Zeichnungen bezieht.
1 ist eine Querschnittdarstellung einer Ebenheitswalze.
2 ist eine Vorderansicht mit teilweisem Abriss.
3 und 4 sind schematische Schnittdarstellungen einer Detektionszone vor bzw. nach dem Passieren derselben durch den Anlegesektor.
5 ist eine Schnittdarstellung einer Detektionszone direkt nach dem Passieren des Anlegesektors.
6 ist ein Diagramm, das die Variation der Amplitude des Messsignals während einer Drehung der Walze darstellt.
7 ist ein Diagramm, das die Variation der Amplitude des Messsignals während einer Drehung der Walze im Falle eines Bandes mit hoher Temperatur zeigt.
8 ist ein Diagramm, das das Variationsprofil der Ebenheitsmessung für ein warm gewalztes Blech zeigt.
9 zeigt das Variationsprofil der Temperatur des Blechs über die Breite desselben.
10 zeigt das Variationsprofil der Ebenheitsmessung für ein Blech mit homogener Temperatur.
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.
Die Walze 1 ist auf bekannte Weise aus einem rohrförmigen festen Körper 11 gebildet, der mit einer dünnen aufgeschrumpften Hülle 12 überzogen ist.
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.
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.
Alle diese Anordnungen sind gut bekannt und erfordern keine detaillierte Beschreibung.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Damit jedoch der Leerwert i₁ des Messsignals im Wesentlichen konstant bleibt, ist es erforderlich, dass das Band 2 auf einer gemäßigten Temperatur bleibt.
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.
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.
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).
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.
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.
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.
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.
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.
Jedoch ist es auch mit einer Zwangskühlung nicht einfach, die Temperatur der Außenfläche der Walze auf einem konstanten Niveau zu halten.
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.
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.
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.
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.
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.
Aber die Erfindung bringt einen weiteren großen Vorteil für den Erhalt der gewünschten Ebenheit.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Die Erfindung ermöglicht es, solche Nachteile zu vermeiden, indem sie diese Temperaturvariation in Querrichtung für die Bestimmung der durchzuführenden Ebenheitskorrekturen berücksichtigt.
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.
So hängt der nachfolgende Leerwert i₂ des von jedem Fühler gesendeten Signals von der Temperatur des Bandes in der entsprechenden Längszone ab.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims

Verfahren zum Detektieren latenter Ebenheitsdefekte in einem Bandprodukt (2), das in eine Längsrichtung läuft und unter Zug an einem Winkelsektor (A) einer Messwalze (1) angelegt wird, die einen zylindrischen Körper (11) umfasst, der drehbar um eine zu der Laufrichtung senkrechte Achse montiert ist und eine Außenfläche hat, entlang welcher eine Vielzahl von Detektionszonen (4) verteilt sind, die in Ebenen (P₁, P₂...) zentriert sind, die zu der Drehachse des zylindrischen Körpers senkrecht stehen, die voneinander beabstandet sind und jede einen Fühler (3) zum Senden, bei jeder Umdrehung, eines Messsignals umfassen, das einen Lastwert hat, der dem auf die Detektionszone von einer entsprechenden Längszone des Bands (2) beim Passieren der Detektionszone in dem Winkelsektor (A) zum Anlegen des Bands ausgeübten Druck entspricht; Verfahren, bei dem man bei jeder Umdrehung den Lastwert (i) des Messsignals, das von jedem Fühler (3) gesendet wird, mit einem Referenzwert vergleicht, um in jeder Längszone des Bands (2) eine Information zu bestimmen, die für die Zugspannung, ist, die in dieser Zone angelegt wird, repräsentativ ist, dadurch gekennzeichnet, dass man zwei Leerwerte (i₁, i₂) des von jedem Fühler (3) gesendeten Signals jeweils vor und nach dem Passieren der entsprechenden Detektionszone (4) in dem Winkelsektor (A) beim Anlegen des Bands (2) misst und dass der Referenzwert (i₀), bei dem der Lastwert (i) des von jedem Fühler (3) gesendeten Signals, mit dem der Referenzwert bei jeder Umdrehung verglichen wird, und zwar eine Kombination der beiden Leerwerte ist, und zwar jeweils des vorausgehenden (i₁) und des nachfolgenden (i₂) des von demselben Fühler (3) gesendeten Signals.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerwerte (i₁, i₂) des von jedem Fühler (3) gesendeten Signals jeweils unmittelbar vor und unmittelbar nach dem Passieren der entsprechenden Detektionszone in dem Sektor (A) des Anlegens des Bands (2) gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert (i₀) gleich dem arithmetischen Mittel der beiden Leerwerte, jeweils dem vorausgehenden (i₁) und dem nachfolgendem (i₂) der Messung unter Belastung, ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Detektionszone einen Fühler (3) umfasst, der in einer Aufnahme (4) platziert ist, die in dem Körper (11) der Walze eingerichtet und durch eine Platte (10) zum Verschließen der Aufnahme abgedeckt ist, die in der Verlängerung der Außenfläche der Walze (11) platziert ist, und dass man die Stellungsvariationen der Mitte der Detektionszone mittels eines Positionsfühlers (3) misst, der ein erstes Element (31) aufweist, das auf dem Boden der Aufnahme aufliegt, und ein zweites Element (31), das auf der Verschlussplatte (10) in deren Mitte aufliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Fremdkühlung der Außenfläche (12) der Walze (1) auf einem Sektor dieser Walze durchführt, der sich zwischen den Zonen erstreckt, in welchen die Leerwerte (i₁, i₂) des von jedem Fühler (3) gesendeten Signals gemessen werden, sodass die Temperatur der Walze (1) auf ein Niveau zurückgebracht wird, das vor der Rückkehr von der De tektionszone (4) in den Anlegesektor im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man, ausgehend von dem Variationsprofil der nachfolgenden Leerwerte (i₂), die nach dem Passieren jedes Fühlers (3) des Anlegesektors (A) gemessen werden, das Variationsprofil der Temperatur über der Bandbreite bestimmt, um daraus den Einfluss der Wärmedehnung jeder Längszone auf die in dieser Zone bewirkte Ebenheit derart abzuleiten, dass die für jede Zone, ausgehend von den von der Messwalze gegebenen Informationen, bestimmten Ebenheitskorrekturen einer homogenen Temperatur des Bands auf seiner ganzen Breite entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebenheitskorrekturen für jede Zone unter Berücksichtigung der Temperaturvariation, die das Einstellen der gewünschten Ebenheit des abgekühlten Bands erlaubt, bestimmt werden.