ES2269059T3 - Procedimiento para la medicion sin contacto de la planeidad de bandas metalicas de materiales ferromagneticos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la medición sin contacto de la planeidad de bandas metálicas de materiales ferromagnéticos en el curso de la pasada de líneas de proceso de la banda o de trenes de laminación en frío, de acuerdo con el cual - se magnetiza la banda de material respectiva en un campo magnético de un excitador alimentado con una corriente alterna, siendo controlada la curva de histéresis de la banda metálica con la frecuencia de la corriente alterna, - se detecta la intensidad del campo magnético tangencial generada a través del excitador con la ayuda de un sensor de la intensidad del campo magnético durante el control de la curva de histéresis, en el que: - durante el control de la curva de histéresis se deriva una señal, cuyo desarrollo temporal está asociado al desarrollo temporal de la intensidad del campo magnético tangencial y se determina a partir del mismo, además - para la determinación de tensiones propias residuales longitudinales con la ayuda de la curva de histéresis se detectanmodificaciones de la permeabilidad de la superposición (µDelta = DeltaB/DeltaH) en función de la intensidad del campo magnético tangencial y se calculan como variables de medición, respectivamente, el máximo (µDeltamax) de la permeabilidad de la superposición modificada, el valor (Hcµ) correspondiente de la intensidad del campo magnético tangencial y/o el ensanchamiento de la curva de modificación de la permeabilidad de la superposición con diferentes valores (DeltaHµ) de la intensidad del campo magnético, - en el que, además, para la determinación de las tensiones propias residuales longitudinales se calculan, con la ayuda de un análisis de armónicos de la señal de tiempo de la intensidad del campo magnético tangencial el factor de distorsión no lineal (K) y la intensidad de campo coercitivo (Hco) como otras variables de medición y luego - con la ayuda de las modificaciones de estas variables de medición como función de las tensiones mecánicas se calcula al menos la distribución de la tensión longitudinal y/o transversal de las tensiones longitudinales integradas sobre el espesor de la banda, y - a partir de esta distribución de la tensión, se calculan la distribución de la tensión propia residual longitudinal correspondiente y las faltas de planeidad que resultan de ello en la banda metálica.
Description
Procedimiento para la medición sin contacto de
la planeidad de bandas metálicas de materiales ferromagnéticos.
La invención se refiere a un procedimiento para
la medición sin contacto de la planeidad de bandas metálicas de
materiales ferromagnéticos.
Se conocen procedimientos para la medición de la
planeidad de bandas metálicas, de acuerdo con los cuales se lleva a
cabo en la práctica una medición indirecta de la planeidad de la
banda a través de la medición de la distribución de la tensión de
la banda sobre la anchura de la banda con la ayuda de rodillos de
medición de la planeidad. La distribución de la tensión de la banda
permite en este caso sacar conclusiones sobre la planeidad de la
banda.
Independientemente de ello, se conoce una
medición directa de la planeidad de la banda en bandas metálicas en
el estado inactivo y, por lo tanto, en el estado descargado de
tracción.
De acuerdo con una solicitud de patente más
antigua de la Firma solicitante, que no pertenece todavía al estado
de la técnica conocido anteriormente, para la medición sin contacto
de la planeidad de bandas metálicas se conectan, en el curso de la
pasada de líneas de proceso de la banda o de trenes de laminación en
frío en la banda metálica pasante, ondas longitudinales y/u ondas
transversales en el transcurso de una impulsión de ultrasonido y se
miden los tiempos de propagación de las ondas longitudinales y/o de
las ondas transversales. Con la ayuda de las modificaciones de las
velocidades acústicas de las ondas longitudinales y/o de las ondas
transversales se detecta al menos la distribución de la tensión
longitudinal y/o transversal de las tensiones longitudinales
integradas sobre el espesor de la banda. Entonces a partir de la
distribución de la tensión se calculan la distribución de la
tensión propia residual longitudinal correspondiente y las faltas de
planeidad que resultan de ellos en la banda metálica respectiva
(ver DE-19911548).
La invención tiene el cometido de crear un
procedimiento para la medición sin contacto de la planeidad de
bandas metálicas de materiales ferromagnéticos, que posibilita, por
decirlo así, en-línea una medición fiable y exacta
de la planeidad de una manera de coste favorable y economizadora de
espacio con facilidad y rapidez.
Este problema técnico se soluciona con el objeto
de la invención de un procedimiento de acuerdo con la reivindicación
1.
La permeabilidad de la superposición se obtiene
incluso con modificaciones pequeñas del campo magnético aplicado y
se modifica de una manera típica con el campo magnético aplicado. El
máximo \mu_{\Delta max} de la curva de la permeabilidad de
superposición modificada, el valor H_{c}_{\mu} respectivo de la
intensidad del campo magnético tangencial y el ensanchamiento de la
curva de modificación con diferente \DeltaH\mu son aquí las
variables de medición electromagnéticas. Adicionalmente, el campo
magnético introducido a través de la interacción con el material de
la banda experimenta desviaciones con respecto al desarrollo de
tiempo en primer lugar de forma sinusoidal. Estas desviaciones se
determinan por medio de un análisis de Fourier de la señal de
tiempo. Las variables de medición electromagnéticas que resultan de
ello son el factor de distorsión no lineal K y la intensidad de
campo coercitivo H_{co} (ver EP 0 365 622). En ambos casos, estas
variables de medición y sus modificaciones representan una función
de las tensiones mecánicas. A través de la combinación de varias de
estas variables de medición electromagnéticas se lleva a cabo la
medición sin contacto de la planeidad, que se basa en un
procedimiento electromagnético, de una manera sorprendente
independientemente de los diferentes materiales ferromagnéticos.
Esto se aplica especialmente con relación a la estructura de la
textura y al límite de estiramiento y a la resistencia a la tracción
de los materiales en cuestión. Además, debe sorprender que en el
caso de utilización de varias variables de medición
electromagnéticas para la determinación de las tensiones propias
residuales longitudinales, la sensibilidad frente a las
modificaciones del intersticio de aire entre el o los dispositivos
de medición y la banda de metal pasante es sólo mínima y se puede
pasar por alto. En su lugar, se consigue una alta exactitud de la
medición y una manifestación totalmente definida sobre faltas de
planeidad, dado el caso, existentes. A ello hay que añadir que la
medición sin contacto de la planeidad de acuerdo con las enseñanzas
de la invención se puede realizar con una exactitud suficiente
hasta temperaturas de 500ºC.
Otras medidas esenciales de la invención se
indican a continuación. Así, por ejemplo, la invención prevé que
con la ayuda de las modificaciones de las variables de medición se
calcule la distribución de la tensión longitudinal y/o transversal
de las tensiones transversales integradas sobre el espesor de la
banda y luego a partir de esta distribución de la tensión se
calculen la distribución de la tensión propia transversal y residual
correspondiente y las faltas de planeidad que resultan de ello en
la banda metálica. Como variables de medición se contemplan aquí de
nuevo tanto las variables de medición electromagnéticas, que resulta
a partir de la modificación de la permeabilidad de superposición
con la intensidad de campo magnético tangencial, como también las
variables de medición electromagnéticas, que resultan a partir del
análisis de los armónicos de la señal de tiempo de la intensidad de
campo magnético tangencial. De acuerdo con la invención, se realizan
sobre la anchura de la banda y/o la longitud de la banda entre 80 y
800 mediciones por segundo para el cálculo de las modificaciones de
las variables de medición. Además, existe en el marco de la
invención la posibilidad de calcular el límite de estiramiento del
material respectivo de la banda y la tracción de la banda, por
ejemplo alternando con el cálculo de las variables de medición
electromagnéticas y de las faltas de planeidad que resultan de ello
y, en concreto, con el o bien con los mismos dispositivos. De una
manera preferida, las mediciones se realizan sobre el lado superior
de la banda y/o sobre el lado inferior de la banda. En este caso, el
intersticio de aire entre el o los dispositivos de medición
(electroimán y sensor de la intensidad del campo magnético) se
puede modificar en función del espesor de la banda. En el marco de
la invención, la medición sin contacto de la planeidad llega
perfectamente hasta espesores de banda de 5 mm. La magnetización de
la banda metálica pasante respectiva para la detección y evaluación
de las variables de medición electromagnéticas se puede llevar a
cabo transversalmente sobre la anchura de la banda, pero también se
puede realizar en varias direcciones diferentes en el plano de la
banda, por ejemplo se puede efectuar de una manera estacionaria o
transversal en la dirección longitudinal de la banda, en la
dirección transversal de la banda y en la dirección diagonal de la
banda. Además, la invención recomienda que para la calibración de
las tensiones longitudinales, calculadas a través de las variables
de medición electromagnéticas, se mide la tracción longitudinal
media de la banda a través de un dispositivo de medición de la
tracción de la banda separado, por ejemplo un rodillo de medición
de la tracción de la banda como valor característico para las
tensiones longitudinales.
A continuación se explica en detalle la
invención con la ayuda de un dibujo que representa solamente un
ejemplo de realización. En este caso:
La figura 1 muestra un dispositivo para la
medición sin contacto de la planeidad en-línea de
bandas metálicas en vista lateral esquemática, que se puede
utilizar en el procedimiento de acuerdo con la invención.
La figura 2 muestra el objeto de acuerdo con la
figura 1 en una vista desde abajo con electroimanes estacionarios y
sensores del espesor del campo magnético.
La figura 3 muestra una forma de realización
modificada del objeto de acuerdo con la figura 1 con un electroimán
transversal y un sensor de la intensidad del campo magnético.
La figura 4 muestra otra forma de realización
modificada del objeto de acuerdo con la figura 1 con varios
electroimanes y sensores de la intensidad del campo magnético
alineados en diferentes direcciones, que también pueden
atravesar.
La figura 5 muestra un bucle o bien curva de
histéresis para la definición de la permeabilidad de la
superposición.
La figura 6 muestra una curva de modificación de
la permeabilidad de la superposición sobre la intensidad del campo
magnético tangencial.
La figura 7 muestra la curva de tiempo de forma
sinusoidal del campo magnético introducido para el análisis de
armónicos de la señal de tiempo de la intensidad de campo magnético
tangencial, y
Las figuras 8 a 11 muestran la influencia de las
tensiones mecánicas, que se pueden utilizar en el procedimiento de
acuerdo con la invención, sobre las variables de medición
electromagnéticas respectivas.
En las figuras se representa un dispositivo, que
se puede utilizar en el procedimiento de acuerdo con la invención,
para la medición sin contacto de la planeidad de bandas metálicas 1
de materiales ferromagnéticos en el curso de la palada de líneas de
proceso de la banda o de trenes de laminación en frío. En el ejemplo
de realización, entre un bastidor de laminado de acabado 2 y un
conjunto de rodillos tensores 3 con medición de la tracción de la
banda se puede reconocer un electroimán 4, dispuesto debajo de la
superficie de la banda metálica pasante 1 a distancia
predeterminada de la superficie de la banda, con una bobina de
excitación 5 para el control de la curva de histéresis de la banda
metálica 1 respectiva y un sensor de la intensidad del campo
magnético 6 para la detección de la intensidad del campo magnético
tangencial. El sensor de la intensidad del campo magnético 6 está
conectado, como se indica solamente, en un circuito de conmutación 7
para la evaluación de las variables de medición electromagnética,
que determinan el desarrollo del tiempo de la intensidad del campo
magnético tangencial. El electroimán 4 y el sensor de la intensidad
del campo magnético 6 están dispuestos, de acuerdo con el ejemplo
de realización, debajo de la superficie de la banda metálica pasante
a distancia predeterminada y, por lo tanto, con intersticio de aire
con respecto a la superficie de la banda. El polo magnético 8 del
electroimán 4 del tipo de yugo en forma de U y el sensor de la
intensidad del campo magnético 6, que se encuentra entre los dos
brazos de la U y, por lo tanto, entre los polos magnéticos 8, están
dispuestos en el mismo plano. El electroimán 4 y el sensor del
campo magnético 6 pueden formar una unidad de construcción que se
puede subir y bajar por medio de un elevador, lo que no se muestra
aquí.
De acuerdo con el ejemplo de realización según
la figura 2, varios electroimanes 4 y sensores de la intensidad del
campo magnético 6 están dispuestos a distancias predeterminadas
sobre la anchura de la banda metálica pasante 1. Pero de acuerdo
con la figura 3 existe también la posibilidad de hacer atravesar un
electroimán 4 y un sensor de la intensidad de campo 6 sobre la
anchura de la banda. De acuerdo con la figura 4, también varios
electroimanes 4 y sensores de la intensidad del campo magnético 6
pueden estar alineados en diferentes direcciones, por ejemplo, en
la dirección longitudinal de la banda, en la dirección transversal
de la banda y en la dirección diagonal de la banda y adicionalmente
pueden atravesar. En ambos casos, la dirección transversal se
indica por medio de flechas dobles.
La figura 5 define la permeabilidad de la
superposición \mu\Delta = \DeltaB/\DeltaH. La figura 6
permite reconocer una modificación de la permeabilidad de la
superposición en función de la intensidad del campo magnético
tangencial. A partir de esta modificación se calculan el máximo
\mu_{\Delta max}, el valor H_{c\mu} correspondiente de la
intensidad del campo magnético tangencial y el ensanchamiento de la
curva de modificación con diferentes valores \DeltaH\mu como
variables de medición electromagnética.
De acuerdo con la figura 7, se posibilita un
análisis de armónicos de la señal de tiempo de la intensidad de
campo magnético tangencial. El campo magnético introducido
experimenta a través de la interacción con el material de la banda
unas desviaciones con respecto a un desarrollo en primer lugar
sinusoidal temporal. Estas desviaciones se determinan por medio de
análisis de Fourier de la señal de tiempo, para calcular el factor
de distorsión no lineal K y la intensidad de campo coercitivo
H_{co} como variables de medición electromagnéticas. A este
respecto, se remite al documento EP 0 365 622.
Por último, las curvas en las figuras 8 a 11
muestran la influencia de las tensiones mecánicas sobre las
variables de medición electromagnética \DeltaH\mu, H_{c\mu},
H_{co} y K.
Claims (9)
1. Procedimiento para la medición sin contacto
de la planeidad de bandas metálicas de materiales ferromagnéticos
en el curso de la pasada de líneas de proceso de la banda o de
trenes de laminación en frío, de acuerdo con el cual
- -
- se magnetiza la banda de material respectiva en un campo magnético de un excitador alimentado con una corriente alterna, siendo controlada la curva de histéresis de la banda metálica con la frecuencia de la corriente alterna,
- -
- se detecta la intensidad del campo magnético tangencial generada a través del excitador con la ayuda de un sensor de la intensidad del campo magnético durante el control de la curva de histéresis, en el que:
- -
- durante el control de la curva de histéresis se deriva una señal, cuyo desarrollo temporal está asociado al desarrollo temporal de la intensidad del campo magnético tangencial y se determina a partir del mismo, además
- -
- para la determinación de tensiones propias residuales longitudinales con la ayuda de la curva de histéresis se detectan modificaciones de la permeabilidad de la superposición (\mu\Delta = \DeltaB/\DeltaH) en función de la intensidad del campo magnético tangencial y se calculan como variables de medición, respectivamente, el máximo (\mu_{\Delta max}) de la permeabilidad de la superposición modificada, el valor (H_{c\mu}) correspondiente de la intensidad del campo magnético tangencial y/o el ensanchamiento de la curva de modificación de la permeabilidad de la superposición con diferentes valores (\DeltaH\mu) de la intensidad del campo magnético,
- -
- en el que, además, para la determinación de las tensiones propias residuales longitudinales se calculan, con la ayuda de un análisis de armónicos de la señal de tiempo de la intensidad del campo magnético tangencial el factor de distorsión no lineal (K) y la intensidad de campo coercitivo (H_{co}) como otras variables de medición y luego
- -
- con la ayuda de las modificaciones de estas variables de medición como función de las tensiones mecánicas se calcula al menos la distribución de la tensión longitudinal y/o transversal de las tensiones longitudinales integradas sobre el espesor de la banda, y
- -
- a partir de esta distribución de la tensión, se calculan la distribución de la tensión propia residual longitudinal correspondiente y las faltas de planeidad que resultan de ello en la banda metálica.
2. Procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque con la ayuda de las
modificaciones de las variables de medición electromagnéticas se
calcula la distribución de la tensión longitudinal y/o transversal
de las tensiones transversales integradas sobre el espesor de la
banda y luego a partir de esta distribución de la tensión se
calculan la distribución de la tensión propia residual transversal
correspondiente y las faltas de planeidad que resultan de ello en
la banda metálica.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque sobre la anchura
de la banda y/o sobre la longitud de la banda se realizan entre 80
y 800 mediciones por segundo para el cálculo de modificaciones de
las variables de medición.
4. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se calculan el
límite de estiramiento de la banda metálica respectiva y/o la
tracción de la banda, por ejemplo de una manera alterna con la
determinación de las faltas de planeidad.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las mediciones
se realizan sobre el lado superior de la banda y/o sobre el lado
inferior de la banda.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el intersticio
de aire entre el o los dispositivos de medición con el excitador y
la banda metálica pasante se modifica en función del espesor de la
banda.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la magnetización
de la banda metálica pasante para la detección y evaluación de las
variables de medición electromagnética se realiza de una manera
transversal sobre la anchura de la banda.
8. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la magnetización
de la banda metálica pasante para la detección y evaluación de las
variables de medición electromagnética se realiza de una manera
estacionaria o transversal en varias direcciones diferentes en el
plano de la banda, por ejemplo en la dirección longitudinal de la
banda, en la dirección transversal de la banda y en la dirección
diagonal de la banda.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque para la
calibración de las tensiones longitudinales calculadas a través de
las variables de medición electromagnética, se mide la tracción
longitudinal media de la banda a través de un dispositivo de
medición de la tracción de la banda separado, por ejemplo un
rodillo de medición de la tracción de la banda como valor
característico para las tensiones longitudinales.
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