EP4609145A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der planheit eines metallbandes - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur bestimmung der planheit eines metallbandes

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Publication number
EP4609145A1
EP4609145A1 EP23793777.6A EP23793777A EP4609145A1 EP 4609145 A1 EP4609145 A1 EP 4609145A1 EP 23793777 A EP23793777 A EP 23793777A EP 4609145 A1 EP4609145 A1 EP 4609145A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
metal strip
flatness
irradiated
reflection
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23793777.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Möller
Niklas Nowack
Ibrahim Ayadi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Steel Europe AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Steel Europe AG filed Critical ThyssenKrupp Steel Europe AG
Publication of EP4609145A1 publication Critical patent/EP4609145A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G01B11/2522—Projection by scanning of the object the position of the object changing and being recorded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/02—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring flatness or profile of strips

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the flatness of a metal strip, a corresponding device for carrying out the method and a use.
  • the flatness of the strip is an important factor for the further processing of the strip and for the subsequent final recycling.
  • the flatness of the strip is an important quality feature and has a decisive influence on productivity and scrap in almost all production processes in the metalworking industry.
  • Metallic strips with insufficient flatness can lead to significant production and quality problems in the production plants following the rolling process and during further processing.
  • the flatness of a metallic strip is significantly influenced during the rolling process, whereby a flat strip is created by a uniform elongation of the strip across the strip width.
  • EP 2 910 893 Bl EP 2 834 594 Bl and EP 3 487 642 Bl .
  • the object of the invention is to optimize or improve the sensitivity and reliability of existing flatness measuring devices and also to simplify them considerably, which can significantly reduce the costs of purchasing these systems.
  • the object is achieved by a method for determining the flatness of a metal strip having the features of claim 1 and by a device for carrying out the method having the features of claim 7.
  • a method for determining the flatness of a metal strip comprises the following steps: a) irradiating a section of a surface of the metal strip; b) detecting a reflection of the irradiated section; c) transforming the reflection into flatness information; d) repeating at least steps a) and b), the metal strip being moved in its longitudinal extension so that new sections of the surface of the metal strip are irradiated as a result of the movement; e) arranging the flatness information in order to determine the flatness of the metal strip at least over a partial length along its longitudinal extent, wherein the irradiation in step a) is carried out by means of at least one heat source (thermal) or a cold source.
  • metal strip includes metal strips made of any metallic material.
  • the metal strip can preferably be designed as a steel strip.
  • a section of a surface of the metal strip is irradiated, for example, with at least one heating element whose temperature differs from the ambient temperature and the temperature of the metal strip or the surface temperature, in particular by at least 20 K, preferably by at least 30 K, preferably by at least 50 K higher.
  • a heating wire is preferably used as the heating element, which is arranged above or below the section to be irradiated for thermal irradiation, in particular in relation to the plane (metal strip plane) of the movably guided metal strip.
  • a section of the surface of the metal strip can thus be (thermally) irradiated on its top or bottom.
  • the heat source is reflected in the metal surface. As a result, the thermal reflection on the surface of the metal strip caused by the heat source is recorded. This means that data from a momentary state is available, for example.
  • a cooling element in particular to thermally inspect hot surfaces, wherein the temperature of the cooling element or the cold source differs from the temperature of the metal strip or the surface temperature, in particular by at least 20 K, preferably by at least 30 K, preferably by at least 50 K lower.
  • the operating principle is similar to that described above.
  • the cold source is reflected in the metal surface. As a result, the thermal reflection caused by the cold source is recorded on the surface of the metal strip.
  • the thermal reflection can be recorded using a thermal imaging camera, for example.
  • the thermal radiation generated by the use of a heat source is recorded and reflected from the surface of the metal strip.
  • the thermal imaging camera sometimes also referred to as a thermography, thermal or infrared camera, is an imaging device that is based on the reception of infrared radiation.
  • the use of a thermal imaging camera has the particular advantage of producing a two-dimensional thermal image. Radiation can be detected.
  • the thermal imaging camera also offers the advantage of being able to provide the two-dimensional thermal radiation in real time if required.
  • the spatial resolution of the measurement data depends in particular on the type and attachment of the thermal imaging camera in relation to the moving metal strip.
  • Transforming the reflection(s) into flatness information or flatness information can be done, for example, using data processing software or programs.
  • data processing software or programs In other words, the data of the current state recorded by the thermal imaging camera is further processed to provide flatness information.
  • Such programs/software are commercially available.
  • a continuous flatness curve over a metal strip length can be visualized and/or documented.
  • the advantage of a continuous flatness curve is that the flatness can be determined using the available data over at least a partial length along the longitudinal extension of the metal strip, preferably along the entire length of the metal strip.
  • the main advantage of detecting thermal reflection is that the surface of the metal strip can be continuously monitored without contact and in real time. Another advantage is that it enables continuous monitoring of the irradiated section of the metal strip as it passes through.
  • the method according to the invention does not work with diffuse reflection, but with the much more sensitive specular reflection, which, in contrast to diffuse reflection, does not evaluate the surface itself, but rather the mirror image of the heating element or the cooling element.
  • a further advantage of the described method is that thermal imaging cameras are used as standard in currently common production plants, which on the one hand ensures comparatively inexpensive procurement and use and on the other hand the equipment and skills required for use are already available in many cases.
  • the thermal reflection is recorded in a wavelength range between 3 micrometers and 14 micrometers, in particular in a wavelength range between 7 micrometers and 14 micrometers.
  • the comparatively long-wave spectral range between 7 pm and 20 pm has the particular advantage that a large number of metals have a very low emissivity in this wavelength range, so that the thermal radiation or thermal reflection of the irradiated section is maximized. This achieves particularly good visibility of the thermal reflection recorded using the methods described, which still leads to reliably analyzable results even under unfavorable measurement conditions.
  • thermal imaging cameras cover a wavelength range of 7 micrometers to 14 micrometers, so the acquisition costs of such systems are moderate.
  • the irradiated section covers the entire width of the metal strip. This can ensure that new sections are successively irradiated as a result of the movement of the metal strip and thus a partial length up to the entire surface of the metal strip can be detected.
  • the arrangement of the section for irradiating or for detecting the thermal reflection can be provided in a rolling mill, preferably in a cold rolling mill, a surface finishing plant or an inspection plant.
  • the section and the detection can thus be provided in the running direction of the metal strip as it runs in and/or out.
  • a further embodiment of the method advantageously provides that steps a) to c) and e) are carried out continuously in-situ.
  • a second teaching of the invention provides a device for carrying out the method for determining the flatness of a metal strip, comprising: - at least one heat source or cold source for irradiating a portion of a surface of the metal strip; - at least one thermal imaging camera for detecting a thermal reflection of the irradiated section; - means for transforming the thermal reflection into flatness information; and - means for storing and/or displaying the flatness information obtained by stringing together the flatness information in order to determine the flatness of the metal strip at least over a partial length along its longitudinal extension.
  • a further, independent teaching of the invention provides for the use of the aforementioned device according to the invention or the method according to the invention for determining the flatness of a metal strip in a surface finishing system.
  • the surface finishing system can be designed as a hot-dip coating system.
  • the surface finishing system can be designed as an electrolytic coating system.
  • the systems mentioned are state of the art and are used to apply a metallic layer to the surface of the metal strip.
  • the surface finishing system can be designed as a strip coating system, which is also state of the art, in which one or more organic layers are usually applied to the surface of the metal strip.
  • a further, independent teaching of the invention provides for the use of the aforementioned device according to the invention or the method according to the invention for determining the flatness of a metal strip in a rolling mill.
  • the rolling mill can preferably be a conventional cold rolling mill.
  • Fig. 1 a schematic perspective view of an embodiment of a device according to the invention
  • Fig. 2 a snapshot from a thermal imaging camera
  • Fig. 3 a representation of a sequence of flatness information in a first display
  • Fig. 4 a representation of a sequence of flatness information in a second display.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device (10) according to the invention.
  • the device (10) comprises at least one heat source (2), for example in the form of a heating element, preferably in the form of a heating wire, which is arranged such that when a metal strip (1) is guided along, a section of a surface of the metal strip (1), preferably an entire width of the surface of the metal strip (1), can be irradiated.
  • the device (1) also comprises at least one thermal imaging camera (3), which is arranged such that it can record the thermal reflection of the section irradiated by the heat source (2) when the metal strip (1) is guided along.
  • a cold source can also be used if, for example, hot surfaces are to be inspected.
  • the device (10) according to the invention can be used within existing systems for processing metal strips, such as in rolling mills and/or surface finishing systems or inspection systems, in order to be able to determine or assess the flatness of the metal strip (1) sensitively and reliably.
  • Figure 2 shows a snapshot of the thermal imaging camera (3). It can be clearly seen that the thermal imaging camera (3) images the longitudinal edges of the metal strip (1) that is guided through the device (10) and moved, and thus also captures the two irradiated sections that run across the entire width of the metal strip (1), which are seen as thermal reflections, whereby the irradiated sections are caused by the irradiation.
  • the heat sources (2) are visible as brighter areas in the image.
  • the thermal imaging camera (3) is an example from Dias Infrared GmbH with the identification PYROVIEW 640L.
  • the steps of irradiating the sections of the surface of the metal product (1) and detecting the reflection(s) of the irradiated sections are repeated, the metal strip (1) being moved in its longitudinal extent so that, as a result of the movement, new sections of the surface of the metal strip (1) are irradiated, the reflection(s) being transformed by suitable means (4), for example by means of a program or software, for example “Pyrosoft Professional” from Dias Infrared GmbH, preferably which converts the images generated by the thermal imaging camera (3) into information that can be further processed, including into flatness information or into several flatness information items.
  • the flatness of the metal strip (1) can be determined at least over a partial length along its longitudinal extent, preferably over the entire length of the metal strip (1).
  • the sequence of the flatness information and thus the flatness of the metal strip (1) can preferably be determined in-situ and preferably output graphically via suitable means (5) either two-dimensionally, see Figure 3, or three-dimensionally, see Figure 4, for example on monitors in a control station.
  • suitable means (5) can thus be storage units and/or display units.
  • Figure 3 shows the flatness of a metal strip (1), which was determined by guiding the metal strip (1) along in the direction of the arrow, across the width and over the entire length of the metal strip (1).
  • Figure 4 shows the flatness of a metal strip (1), which was determined when the metal strip (1) was guided along in the direction of the arrow, across the width, here over a width of approx. 1225 mm, and over the entire length, here approx. 2000 m, of the metal strip (1).
  • Strip unevenness is more noticeable at the beginning and end of the strip, where so-called tack seam connections with leading and trailing strips are present in order to ensure continuous operation. This procedure is common practice in the metalworking industry.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbands (1) sowie eine Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes, eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und eine Verwendung.
Beim Flachwalzen von metallischen Bändern stellt die Bandplanheit einen bedeutenden Faktor für die Weiterverarbeitung des Bandes und für die nachfolgende Endverwertung dar. Die Bandplanheit ist ein wichtiges Qualitätsmerkmal und hat einen entscheidenden Einfluss auf die Produktivität und die Schrottguote in fast allen Produktionsprozessen in der metallverarbeitenden Industrie. Metallische Bänder mit einer unzureichenden Planheit können in den auf den Walzprozess nachfolgenden Produktionsanlagen und bei der Weiterverarbeitung zu erheblichen Pro- duktions- und Qualitätsstörungen führen. Die Planheit eines metallischen Bandes wird maßgeblich während des Walzprozesses beeinflusst, wobei ein planes Band durch eine gleichmäßige Längung des Bandes über die Bandbreite erzeugt wird.
Während des Walzprozesses gibt es zahlreiche Parameter, die einen unerwünschten negativen, aber auch einen gezielt steuerbaren Einfluss auf die Bandplanheit haben. Kommt es durch thermische und/oder mechanische Einflüsse zu einer unterschiedlichen Längung des metallischen Bandes über die Bandbreite, entsteht eine schlechte Bandplanheit, die sich u.a. in Form von Wellenbildung im Mitten- oder Randbereich des metallischen Bandes darstellen kann.
Beim Kalt- und Warmwalzen von Metallbändern können unerwünschte Unebenheiten des erzeugten Metallbandes auftreten, welche sich beispielhaft in der Laufrichtung bzw. Längsrichtung sowie guer dazu erstrecken können. Diese Unebenheiten können zu unterschiedlich starken Durchbiegungen des Metallbandes senkrecht zur Oberfläche führen, welche die Planheit stören können. Es besteht daher die Notwendigkeit, beim Walzen eines Metallbandes die Planheit des erzeugten Bandes zu überwachen und bei Abweichungen von der Planheit die Bedingungen des Walzvorganges positiv zu beeinflussen. Um die steigenden Qualitätsansprüche zu erfüllen, sind Qualitätsinformationssysteme notwendig, die bei der Erkennung von unterschiedlichen Planlagen zuverlässig unterstützen.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Messung der Planheit bekannt. Für diffus streuende, optisch raue Oberflächen gibt es eine breite Palette von optischen 3D- Sensoren. Eines der am weitesten verbreiteten Verfahren beruht auf der Projektion von Streifenmustern. Die Muster werden aus einer Richtung projiziert und aus einer anderen mit einer Kamera beobachtet, siehe beispielsweise EP 0 864 847 A2 und EP 1 418 400 A2. Die bekannten optischen Verfahren zur Ermittlung der Bandplanheit arbeiten mit der „diffusen“ Reflektion. Metallbandoberflächen weisen somit eine ungerichtete, diffuse Reflektion beziehungsweise Transmission von Licht im sichtbaren Spektrum auf.
Als weiteren Stand der Technik sind beispielhaft folgende Schriften zu nennen: EP 2 910 893 Bl, EP 2 834 594 Bl und EP 3 487 642 Bl .
Aufgrund hoher Anschaffungskosten und unzureichender Sensibilität der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme zur Beurteilung respektive Bestimmung der Bandplanheit, ist die Aufgabenstellung der Erfindung, die Sensibilität und die Zuverlässigkeit existierender Planheitsmessgeräte zu optimieren respektive zu verbessern und zudem erheblich zu vereinfachen, was die Kosten zur Anschaffung dieser Systeme deutlich reduzieren kann.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Ein oder mehrere Merkmale aus den Ansprüchen, der Beschreibung wie auch den Figuren können mit einem oder mehreren Merkmalen aus weiteren Ausgestaltungen der Erfindung verknüpft werden. Es können auch ein oder mehrere Merkmale aus den unabhängigen Ansprüchen durch ein oder mehrere Merkmale ersetzt werden und mit diesen verknüpft werden. Der vorgeschlagene Gegenstand ist nur als Entwurf zur Formulierung der Erfindung aufzufassen, ohne diesen aber zu beschränken.
Gemäß erster Lehre wird ein Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbands vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes; b) Erfassen einer Reflektion des bestrahlten Abschnitts; c) Transformieren der Reflektion in eine Planlageninformation; d) Wiederholen zumindest der Schritte a) und b), wobei das Metallband in seiner Längserstreckung bewegt wird, so dass bedingt durch die Bewegung neue Abschnitte der Oberfläche des Metallbandes bestrahlt werden; e) Aneinanderreihen der Planlageninformationen, um die Planheit des Metallbandes zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung zu bestimmen, wobei das Bestrahlen in Schritt a) mittels mindestens einer Wärmeguelle (thermisch) oder einer Kältequelle durchgeführt wird.
Der Begriff des Metallbands umfasst hierbei Metallbänder aus beliebigen metallischen Materialien. Bevorzugt kann das Metallband als Stahlband ausgebildet sein.
Ein Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes erfolgt beispielsweise mit mindestens einem Heizelement, dessen Temperatur sich von der Umgebungstemperatur und der Temperatur des Metallbands respektive der Oberflächentemperatur unterscheidet, insbesondere um mindestens 20 K, vorzugsweise um mindestens 30 K, bevorzugt um mindestens 50 K höher ist. Vorzugsweise kommt ein Heizdraht als Heizelement zur Anwendung, wel- ches/welcher oberhalb oder unterhalb des zu bestrahlenden Abschnitts zum thermischen Bestrahlen insbesondere in Bezug auf die Ebene (Metallbandebene) des beweglich geführten Metallbandes angeordnet wird. Somit kann beim vorbeibewegten Metallband ein Abschnitt der Oberfläche des Metallbandes auf seiner Oberseite oder Unterseite (thermisch) bestrahlt werden. Die Wärmeguelle spiegelt sich in der Metalloberfläche. Daraus resultierend wird die mittels der Wärmeguelle herbeigeführten thermischen Reflektion an der Oberfläche des Metallbandes erfasst. Somit liegen beispielsweise Daten von einem Momentzustand vor.
Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, ein Kühlelement einzusetzen, insbesondere um heiße Oberflächen thermisch zu inspizieren, wobei die Temperatur des Kühlelements respektive der Kältequel le sich von der Temperatur des Metallbands respektive der Oberflächentemperatur unterscheidet, insbesondere um mindestens 20 K, vorzugsweise um mindestens 30 K, bevorzugt um mindestens 50 K niedriger ist. Das Wirkprinzip ähnelt dem oben beschriebenen. Die Kältequelle spiegelt sich in der Metalloberfläche. Daraus resultierend wird die mittels der Kältequelle herbeigeführten thermischen Reflektion an der Oberfläche des Metallbandes erfasst.
Ein Erfassen der thermischen Reflektion erfolgt beispielsweise mittels einer Wärmebildkamera. Hierbei wird die bedingt durch die Verwendung einer Wärmeguelle erzeugten Wärmestrahlung erfasst, die von der Oberfläche des Metallbandes reflektiert wird. Die Wärmebildkamera, gelegentlich auch als Thermografie-, Thermal- oder Infrarotkamera bezeichnet, bezeichnet ein bildgebendes Gerät, welches auf dem Empfang von Infrarotstrahlung basiert. Die Nutzung einer Wärmebildkamera hat insbesondere den Vorteil zur Folge, dass eine zweidimensionale Wärme- Strahlung erfasst werden kann. Weiterhin bietet die Wärmebildkamera den Vorteil die zweidimensionale Wärmestrahlung, sofern gewünscht, auch in Echtzeit zur Verfügung stellen zu können. Die räumliche Auflösung der Messdaten ist insbesondere von der Art und Anbringung der Wärmebildkamera in Bezug auf das beweglich verlaufende Metallband abhängig.
Ein Transformieren der Reflektion(en) in eine Planlageninformation beziehungsweise Planlageinformationen kann beispielsweise mittels einer datenverarbeitender Software respektive Programme erfolgen. Mit anderen Worten werden die Daten des Momentzustandes, welche von der Wärmebildkamera aufgenommen worden sind, weiterverarbeitet, um eine Planlageninformation bereitzustellen. Derartige Programme/Software sind kommerziell verfügbar.
Durch ein Aneinanderreihen der Planlageninformationen kann beispielsweise ein kontinuierlicher Planlagenverlauf über eine Metallbandlänge visualisiert und/oder dokumentiert werden. Der Vorteil eines kontinuierlichen Planlagenverlaufs ist, dass die Planheit mittels der vorliegenden Daten über zumindest eine Teillänge entlang der Längserstreckung des Metallbandes bestimmt werden kann, bevorzugt entlang der Gesamtlänge des Metallbandes.
Wesentlicher Vorteil des Erfassens der thermischen Reflektion ist, dass eine durchgehende berührungslose und auch in Echtzeit erfolgende Kontrolle der Oberfläche des Metallbandes erfolgen kann. Ebenfalls von Vorteil ist, dass beispielsweise eine kontinuierliche Überwachung des bestrahlten Abschnitts des durchlaufenden Metallbandes ermöglicht ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine bevorzugte vollflächige und kontinuierliche Erfassung der Planheit der Oberfläche des Metallbandes in einem Fertigungsprozess der metallverarbeitenden Industrie automatisiert möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nicht mit der diffusen, sondern mit der deutlich sensibleren spiegelnden Reflektion, die im Gegensatz zu diffuser Reflektion nicht die Oberfläche selbst, sondern das Spiegelbild des Heizelementes bzw. des Kühlelements auswertet.
Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist, dass Wärmebildkameras in gegenwärtig üblichen Produktionsbetrieben standardmäßig verwendet werden, wodurch zum einen eine vergleichsweise günstige Beschaffung und Benutzung gewährleistet ist und zum anderen auch die zur Benutzung erforderlichen apparativen Vorrichtungen sowie Kompetenzen in vielen Fällen bereits vorhanden sind. In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Erfassen der thermischen Reflektion in einem Wellenlängenbereich zwischen 3 Mikrometern und 14 Mikrometern durchgeführt wird, insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 7 Mikrometern und 14 Mikrometern umfasst. Der vergleichsweise langwellige Spektralbereich zwischen 7 pm und 20 pm weist hierbei den besonderen Vorteil auf, dass eine Vielzahl von Metallen einen sehr niedrigen Emissionsgrad in diesem Wellenlängenbereich aufweist, sodass die Wärmestrahlung respektive die thermische Reflektion des bestrahlten Abschnitts maximiert ist. Hierdurch wird eine besonders gute Sichtbarkeit der mit den beschriebenen Verfahren erfassten thermischen Reflektion erreicht, die selbst bei ungünstigen Messbedingungen noch zu zuverlässig auswertbaren Ergebnissen führen.
Viele kommerziell verfügbare Wärmebildkameras decken einen Wellenlängenbereich von 7 Mikrometern bis 14 Mikrometern ab, so dass die Anschaffungskosten derartiger Systeme moderat sind.
In einer Ausgestaltung kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass der bestrahlte Abschnitt eine gesamte Breitenerstreckung des Metallbandes umfasst. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass sukzessive bedingt durch die Bewegung des Metallbandes neue Abschnitte bestrahlt werden und somit eine Teillänge bis hin zur gesamten Oberfläche des Metallbands erfasst werden kann.
Die Anordnung des Abschnitts zum Bestrahlen respektive zum Erfassen der thermischen Reflektion kann in einem Walzwerk, vorzugsweise in einem Kaltwalzwerk, einer Oberflächenveredelungsanlage oder einer Inspektionsanlage vorgesehen sein. Der Abschnitt und das Erfassen kann somit in Laufrichtung des durchlaufenden Metallbandes bei dem Hineinlaufen und/oder Herauslaufen vorgesehen sein.
Eine weitere Ausbildung des Verfahrens sieht vorteilhafterweise vor, dass die Schritte a) bis c) und e) kontinuierlich in-situ durchgeführt werden.
Eine zweite Lehre der Erfindung sieht eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes vor, umfassend: - mindestens eine Wärmeguelle oder Kältequelle zum Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes; - mindestens eine Wärmebildkamera zum Erfassen einer thermischen Reflektion des bestrahlten Abschnitts; - Mittel zum Transformieren der thermischen Reflektion in eine Planlageninformation; und - Mittel zum Speichern und/oder Anzeigen der durch Aneinanderreihen der Planlageninformationen, um die Planheit des Metallbandes zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung zu bestimmen.
Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die Ausführungen des Verfahrens verwiesen.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich neben der Planheit des Metallbandes zusätzliche insbesondere Bandunebenheiten, wie zum Beispiel Rand- und Mittenwellen über die Breitenerstreckung des Metallbandes, aber auch die Einhaltung der vorgegebenen Passline, Schwankungen in der Position des Metallbades, eine mögliche Schieflage, einseitig hängende Bandseite sowie kleine geometrische Oberflächenanomalien in einem Fertigungsprozess der metallverarbeitenden Industrie kontrollieren beziehungsweise bewerten.
Eine weitere, unabhängige Lehre der Erfindung sieht vor, die vorgenannte erfindungsgemäße Vorrichtung respektive das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes in einer Oberflächenveredelungsanlage zu verwenden. Dabei kann die Oberflächenveredlungsanlage als Schmelztauchbeschichtungsanlage ausgeführt sein. Alternativ kann die Oberflächenveredlungsanlage als elektrolytische Beschichtungsanlage ausgeführt sein. Die genannten Anlagen sind Stand der Technik und werden zum Applizieren einer metallischen Schicht auf der Oberfläche des Metallbandes eingesetzt. Als weitere Alternative kann Oberflächenveredlungsanlage als Bandbeschichtungsanlage ausgeführt sein, welche ebenfalls zum Stand der Technik gehört, in welcher zumeist eine oder mehrere organische Schichten auf der Oberfläche des Metallbandes appliziert wird.
Eine weitere, unabhängige Lehre der Erfindung sieht vor, die vorgenannte erfindungsgemäße Vorrichtung respektive das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes in einem Walzwerk zu verwenden. Bei dem Walzwerk kann es sich bevorzugt um ein konventionelles Kaltwalzwerk handeln.
Im Folgenden werden konkrete Ausgestaltungen der Erfindung mit Bezugnahme auf die Figuren im Detail näher erläutert. Die Figuren und begleitende Beschreibung der resultierenden Merkmale sind nicht beschränkend auf die jeweiligen Ausgestaltungen zu lesen, dienen jedoch der Illustration beispielhafter Ausbildungen der Erfindung. Weiterhin können die jeweiligen Merk- male untereinander wie auch mit Merkmalen der obigen Beschreibung genutzt werden für eine mögliche Fortentwicklung und Verbesserung der Erfindung, speziell bei zusätzlichen Ausgestaltungen, die nicht dargestellt sind.
Die Figuren zeigen:
Fig. 1 : eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2: eine Momentaufnahme einer Wärmebildkamera;
Fig. 3: eine Darstellung einer Aneinanderreihung von Planheitsinformationen in einer ersten Anzeige und
Fig. 4: eine Darstellung einer Aneinanderreihung von Planheitsinformationen in einer zweiten Anzeige.
Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung (10) zu entnehmen. Die Vorrichtung (10) umfasst mindestens eine Wärmeguelle (2), beispielsweise in Form eines Heizelements, vorzugsweise in Form eines Heizdrahts, welche derart angeordnet ist, dass beim Entlangführen eines Metallbandes (1), ein Abschnitt einer Oberfläche des Metallbandes (1), bevorzugt eine gesamte Breiterstreckung der Oberfläche des Metallbandes (1) bestrahlt werden kann. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung (1) mindestens eine Wärmebildkamera (3), welche derart angeordnet ist, dass sie die beim Entlangführen des Metallbandes (1) thermische Reflek- tion des mittels der Wärmeguelle (2) bestrahlten Abschnitts erfassen kann. Alternativ kann auch eine Kältequelle Verwendung finden, wenn beispielsweise heiße Oberflächen inspiziert werden sollen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung (10) kann innerhalb bestehender Anlagen zur Bearbeitung von Metallbändern wie zum Beispiel in Walzwerken und/oder auch Oberflächenveredelungsanlagen oder Inspektionsanlagen Verwendung finden, um die Planheit des Metallbandes (1) sensibel und zuverlässig bestimmen bzw. beurteilen zu können.
Figur 2 zeigt eine Momentaufnahme der Wärmebildkamera (3). Gut zu erkennen ist, dass die Wärmebildkamera (3) die Längskanten des durch die Vorrichtung (10) durchgeführten und bewegten Metallbandes (1) abgebildet sind und so auch die beiden jeweils über die gesamte Breitenerstreckung des Metallbandes (1) verlaufenden bestrahlten Abschnitte erfasst werden, welche als thermische Reflektionen, wobei die bestrahlten Abschnitte bedingt durch die Bestrah- lung der Wärmequellen (2) als hellere Bereiche in der Abbildung sichtbar sind. Die Wärmebildkamera (3) ist beispielhaft von der Fa. Dias Infrared GmbH mit der Kennung PYROVIEW 640L.
Die Schritte des Bestrahlens der Abschnitte der Oberfläche des Metallprodukts (1) und Erfassen der Reflektion(en) der bestrahlten Abschnitte werden wiederholt, wobei das Metallband (1) in seiner Längserstreckung bewegt wird, so dass bedingt durch die Bewegung neue Abschnitte der Oberfläche des Metallbandes (1) bestrahlt werden, wobei die Reflektion(en) mittels geeigneten Mittel (4), beispielsweise mittels eines Programms bzw. Software, beispielhaft „Pyrosoft Professional“ von der Fa. Dias Infrared GmbH mit, vorzugsweise welche die von der Wärmebildkamera (3) generierten Aufnahmen in eine weiterverarbeitbare Information umwandelt, unter anderem in eine Planlageninformation bzw. in mehrere Planlageninformationen transformiertwerden. Mittels eines Aneinanderreihens der Planlageninformation(en) sprich die Auswertung der kontinuierlichen Aufnahmen der Wärmebildkamera (3) kann die Planheit des Metallbandes (1) zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung bestimmt werden, vorzugsweise über die gesamte Länge des Metallbandes (1).
Dabei kann das Aneinanderreihen der Planlageninformationen und damit die Planheit des Metallbandes (1) vorzugsweise in-situ bestimmt werden und vorzugsweise grafisch über geeignete Mittel (5) entweder zweidimensional, siehe Figur 3, oder dreidimensional, siehe Figur 4, beispielsweise auf Monitoren in einem Leitstand, ausgegeben werden. Die Mittel (5) können somit Speichereinheiten und/oder Anzeigeeinheiten sein.
Figur 3 zeigt die Planheit eines Metallbandes (1), welches beim Entlangführen des Metallbandes (1) in Pfeilrichtung, über die Breitenerstreckung und über die gesamte Länge des Metallbandes (1) bestimmt worden ist. Zu erkennen sind im linken Drittel der Länge des Metallbandes (1), dass extreme Mitten- und Randwellen vorliegen, das mittlere Drittel zeigt eine im Wesentlichen gute Planheit und im rechten Drittel sind leichte Mittenwellen vorhanden. Figur 4 zeigt die Planheit eines Metallbandes (1), welche beim Entlangführen des Metallbandes (1) in Pfeilrichtung, über die Breitenerstreckung, hier über eine Breite von ca. 1225 mm und über die gesamte Länge, hier ca. 2000 m, des Metallbandes (1) bestimmt worden ist. Bandunebenheiten sind verstärkt am Bandanfang sowie am Bandende zu erkennen, an welchen so- genannte Heftnahtverbindungen mit vor- und nachlaufenden Bändern vorliegen, um einen kontinuierlichen Betrieb sicherzustellen. Diese Verfahrensweise ist gängige Praxis in der metallverarbeitenden Industrie.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Metallbands (1), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes (1); b) Erfassen einer Reflektion des bestrahlten Abschnitts; c) Transformieren der Reflektion in eine Planlageninformation; d) Wiederholen zumindest der Schritte a) und b), wobei das Metallband (1) in seiner Längserstreckung bewegt wird, so dass bedingt durch die Bewegung beim Wiederholen neue Abschnitte der Oberfläche des Metallbandes (1) bestrahlt werden; e) Aneinanderreihen der Planlageninformationen, um die Planheit des Metallbandes (1) zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestrahlen in Schritt a) mittels mindestens einer Wärmeguelle (2) oder einer Kältequelle durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Wärmeguelle (2) mindestens ein Heizelement oberhalb oder unterhalb des zu bestrahlenden Abschnitts zum Bestrahlen angeordnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Erfassen in Schritt b) über eine Wärmebildkamera (3) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen in Schritt b) in einem Wellenlängenbereich zwischen 3 Mikrometern und 14 Mikrometern durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der bestrahlte Abschnitt eine gesamte Breitenerstreckung des Metallbandes (1) umfasst.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schritte a) bis c) und e) kontinuierlich in-situ durchgeführt werden. Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Planheit eines Metallbandes (1) umfassend: mindestens eine Wärmeguelle (2) oder Kältequelle zum Bestrahlen eines Abschnitts einer Oberfläche des Metallbandes (1); mindestens eine Wärmebildkamera (3) zum Erfassen einer thermischen Reflek- tion des bestrahlten Abschnitts;
Mittel (4) zum Transformieren der thermischen Reflektion in eine Planlageninformation; und
Mittel (5) zum Speichern und/oder Anzeigen der durch Aneinanderreihen der Planlageninformationen, um die Planheit des Metallbandes (1) zumindest über eine Teillänge entlang seiner Längserstreckung zu bestimmen. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 7 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Oberflächenveredelungsanlage. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 7 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einem Walzwerk. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 7 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in einer Inspektionsanlage.
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