WO2016038124A1 - Erfassung einer materialqualität eines metallischen giessprodukts - Google Patents

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WO2016038124A1
WO2016038124A1 PCT/EP2015/070681 EP2015070681W WO2016038124A1 WO 2016038124 A1 WO2016038124 A1 WO 2016038124A1 EP 2015070681 W EP2015070681 W EP 2015070681W WO 2016038124 A1 WO2016038124 A1 WO 2016038124A1
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product
mobile device
error distribution
quality
metallic cast
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Tamara GUSAROVA
Andreas Runge
Stephan Schulze
Ingo Schuster
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SMS Group GmbH
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G—PHYSICS
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    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for detecting a material quality of a, in particular continuously cast, metallic cast product.
  • the invention relates to a method for operating a plant for producing, in particular continuously cast, metallic cast products and a plant for producing, in particular continuously cast, metallic cast products.
  • the not yet published patent application DE 10 2013 224 184 includes a method for detecting a material quality of a continuously cast, metallic cast product, for example a slab.
  • a sample piece is separated from the metallic cast product and sonicated with ultrasound.
  • an ultrasonic image is generated, from which a cutting plane is produced by the separated sample piece.
  • an error distribution image is created with respect to material defects present within the separated sample piece. From the defect distribution image, the material quality of the separated sample piece and, therefrom, that of the metallic cast product is derived.
  • the object of the invention is to reduce the effort required to detect a material quality of a metallic cast product.
  • the method according to the invention for detecting a material quality of a, in particular continuously cast, metallic casting product comprises the steps:
  • Automated determination of the material quality of the metallic cast product taking into account the determined error distribution on the basis of defined rules.
  • an ultrasound examination is carried out on the metallic cast product, without having to separate out a sample body from the metallic cast product.
  • the cost of detecting the material quality of the metallic cast product compared to a procedure in which a sample piece is separated out of the metallic cast product and then examined, significantly reduced. This is associated with a time and cost savings.
  • the effort to eliminate a health risk of personnel can also be saved.
  • the method according to the invention it is possible under significantly reduced effort to detect the material quality of two or more integrated product sections of a metallic cast product, which would be very time-consuming and therefore costly in a conventional approach. Since, according to the invention, no sample body is separated out of the metallic cast product, a very reliable detection of the material quality of the metallic cast product can take place.
  • the sample piece can namely be influenced, for example by the introduction of heat or force, so that the material quality of the sample piece is no longer congruent with the material quality of the remaining metallic casting product. This makes the conventional detection of the actual material quality of the metallic cast product less reliable.
  • the integrated product section is ultrasonically irradiated from at least one side of the integrated product section.
  • the reflected ultrasonic waves may be detected on the same side of the integrated product section and / or on the opposite side of the integrated product section.
  • the integrated product section with optimized ultrasound parameters as a function of the respective to be examined Material sonicated with ultrasound to obtain the highest possible resolution of at least one error distribution.
  • Determining the at least one error distribution from material defects of the integrated product section contained in the ultrasound image is preferably carried out automatically by means of a unit arranged for this purpose.
  • a detection of the respective material quality of the metallic cast product can be carried out much more reliably, since in this case the risk of a subjective assessment of a test person is avoided.
  • the time for the detection of the material quality of the integrated product section or the metallic cast product can be significantly shortened, which can be reacted more quickly in a manufacturing process to the respective detection results, which in turn can significantly reduce the amount of rejects of semi-finished products.
  • the error distribution determined according to the method of the invention may be in the form of an error distribution image or an error distribution function. The same applies to the predetermined error distributions which are comparable to the respectively determined error distribution in order to record the material quality of the metallic cast product.
  • any types of material defects can be detected in the at least one integrated product section.
  • a material defect may be a purity defect caused by non-metallic inclusions in the integrated product portion.
  • a material defect exclusively in the interior of the integrated product section also referred to as an internal defect, can be arranged exclusively on a surface of the integrated product section or else both on the inside and on a surface of the integrated product section.
  • segregations, pores, cracks, microstructural differences, in particular grain size distributions, or the like can be detected as internal defects.
  • a classification of material defects For example, material defects in the form of segregations can be distinguished from material defects in the form of pores or the like. To classify material defects, in addition to the amplitudes of the reflected ultrasonic waves, their phase angles can also be evaluated.
  • the metallic cast product can be assigned to one of several predetermined quality classes.
  • a particularly high-quality detection of the material quality of metallic cast products can be carried out, which can be based on prescriptions developed in connection with findings from macroetching methods, without having to accept the above-described disadvantages of macroetching methods.
  • the integrated product portion may be at least partially transverse or longitudinal to a direction of movement in which the metallic cast product is moved for processing.
  • the integrated product portion may be formed two-dimensionally or three-dimensionally.
  • At least one phased array ultrasonic sensor is used to generate the ultrasound image of the integrated product section.
  • the position and shape of a material defect of the integrated product section can be detected very accurately.
  • Two or more phased array ultrasonic sensors can also be used to generate the ultrasound image of the integrated product section.
  • phased array ultrasonic sensors can be arranged on different sides of the integrated product section.
  • the error distribution is determined as a two-dimensional or three-dimensional error distribution.
  • a two-dimensional error distribution can relate to a sectional plane of the integrated product section, so that, similar to a conventional macroetching method, a determined error distribution in a sectional plane is comparable to predetermined error distributions.
  • a three-dimensional error distribution a statistically better assignment of the given material quality of the integrated product section to given quality classes can take place.
  • cutting plane in the sense of the invention refers to any plane fictitiously created within the integrated product section or metallic cast product through which the metallic cast product is fictionally cut in order to be able to view those regions of the metallic cast product which are in, on or at this
  • a virtual sectional plane of the integrated product section is generated for determining the error distribution from the ultrasound image of the integrated product section, wherein the error distribution is determined from material defects of the integrated product section contained in the virtual sectional plane the respective material quality of the metallic cast product on the basis of the rules developed in connection with Makroankmaschinen done so that a universally recognized quality assessment can be made.
  • a three-dimensional error distribution with respect to material defects present within the integrated product section can be produced.
  • the distances between the individual cutting planes can be chosen such that a detection of the respective material quality of the metallic cast product can be carried out not only by means of one or more two-dimensional defect distributions, but by means of a three-dimensional defect distribution space volume. This can be done with the help of correspondingly developed regulations, so that an overall uniform quality assessment can be ensured here as well.
  • the two outer cutting planes of several cut planes generated are more than 5 mm, preferably 10 mm, spaced apart within the integrated product section. As a result, good depth information can be obtained with respect to material defects within the integrated product section or the continuously cast molded product.
  • Such depth information can ensure that a selected cutting plane for the integrated product section or the metallic cast product is representative and meaningful.
  • a sufficient amount of information for a particularly meaningful quality assessment may already be available if the both outer cut planes of the generated cut planes are arranged less than 20 mm, preferably 10 mm, spaced apart within the integrated product section.
  • the determined defect distribution is compared with predetermined quality-specific criteria, wherein the metallic cast product is assigned to that quality of material whose characteristic quality-specific criterion deviates the determined error distribution least.
  • predetermined quality-specific criteria a quality assessment or assignment of the metallic cast product can be made to a predetermined quality class.
  • a predetermined quality-specific criterion may include a two- or three-dimensional error distribution, in particular in the form of an error distribution image or an error distribution function. Each possible material quality can be assigned at least one predetermined error distribution.
  • a material quality of the metallic cast product detected in each case by a process according to one of the aforementioned embodiments or any combination thereof is considered during operation of the plant.
  • the results obtained by means of the method for detecting the material quality of the metallic cast product can be used with regard to a process optimization in the production of metallic cast products or semi-finished products produced therefrom.
  • a corresponding process optimization can be carried out.
  • a casting process can be adapted directly to the respective latest detection results, so that in particular the production of further quantities of a non-usable metallic cast product can be set faster.
  • the material quality of the metallic cast product is detected in a production line or close to the production line.
  • the method described above for detecting the material quality of a metallic cast product can thus be carried out online during processing or processing of the metallic cast product or, alternatively, be carried out offline.
  • the system according to the invention for detecting a material quality of a, in particular continuously cast, metallic cast product comprises: at least one ultrasonic sensor with which at least one integrated
  • At least one electronic evaluation unit connected in communication with the ultrasonic sensor and configured to generate at least one ultrasound image from signals of the ultrasound sensor
  • the system associates the advantages mentioned above with reference to the methods.
  • the system may also include two or more ultrasonic sensors.
  • the electronic evaluation unit can have a computer-aided unit, with which an automatic detection of the material quality of the integrated product section or metallic cast product can be made as a function of defined quality classes.
  • the system may be designed such that, to produce the ultrasound image of the integrated product section, either the sensor on the metal casting product held stationary, the metallic cast product being guided past the stationary held sensor, or both the sensor and the metallic cast product being moved.
  • at least one robot and self-sufficient devices can be used for this purpose.
  • the ultrasonic sensor is a phased array ultrasonic sensor.
  • the ultrasound sensor is preferably an electromagnetic sensor ("EMAT"), a laser ultrasound sensor or the like, thus giving the possibility of carrying out an examination of the material quality of the metallic cast product even without coupling medium and in a demanding environment, inter alia at much higher temperatures, to work.
  • EMAT electromagnetic sensor
  • laser ultrasound sensor or the like
  • the electronic evaluation unit is configured to generate a virtual cutting plane of the integrated product section from the ultrasound image of the integrated product section to determine the error distribution and to determine the error distribution from material defects of the integrated product section contained in the virtual cutting plane.
  • the electronic evaluation unit can have a computer-aided image-processing unit with which the at least one sectional plane can be generated by the integrated product section from the ultrasound image.
  • the electronic evaluation unit can also have a computer-aided processing unit with which at least one two-dimensional or three-dimensional error distribution with respect to material defects present within the integrated product section can be determined from the information present in the at least one cutting plane.
  • the electronic evaluation unit is set up to determine the material quality of the metallic cast product to compare the determined error distribution with predetermined quality-specific criteria and assign the metallic cast product that quality of material whose characteristic quality-specific criterion, the determined error distribution is the least.
  • the system comprises at least one mobile device, in particular an autonomous mobile device, with the aid of which the quality of the material can be detected.
  • the plant according to the invention for producing, in particular continuously cast, metallic cast products comprises at least one system according to one of the aforementioned embodiments or any combination thereof and at least one control and / or control system controlling and / or controlling the operation of the system Regulating unit, which is set up to take into account a material quality of the metallic cast product detected in each case during the operation of the system.
  • the advantages mentioned above with respect to the method or the system are connected accordingly.
  • the operation of the plant can be optimized if the respectively recorded with the system material quality of the metallic cast product is taken into account.
  • the electronic evaluation unit of the system may be formed by the control and / or regulating unit or separately.
  • the invention further relates to a method for checking quality parameters on a metallurgical product, in which a mobile device equipped with detector elements is placed on the surface of the metallurgical product and in which the quality parameters are checked by means of the detector elements of the mobile device, while the detector elements the mobile device are guided over the surface.
  • the invention further relates to a device for checking quality parameters on a metallurgical product with detector elements.
  • test sensors are either manually guided over the metallurgical product, or such test sensors are guided under guidelines for sensor start position and scan area by means of a portal kinematics or meanwhile also by means of a robot on the metallurgical product.
  • manual solutions often require a great deal of personnel.
  • under more aggressive environmental conditions such as, for example, high temperatures or the like or corresponding safety regulations, they can often not be implemented or only insufficiently close to the production line. However, this is highly desirable in order to speed up the testing of metallurgical products.
  • the invention is also based on the object of further developing in particular generic method for checking quality parameters on a metallurgical product.
  • the object of the invention is achieved by a method for checking quality parameters on a metallurgical product, in which a mobile device equipped with detector elements strikes the surface of the metallurgical product metallurgical product is set up and in which the quality parameters are checked by means of the detector elements of the mobile device, while the detector elements are guided over the surface by means of the mobile device, wherein the mounted on the surface mobile device in a test, bypassing an external control autonomously on the metallurgical product moves.
  • quality parameter means defects as well as imperfections, for example internal defects, as well as mechanical properties of the metallurgical product, eg internal stresses or grain sizes.Checking quality parameters in the form of errors also means their detection.
  • the method according to the invention makes it possible to further automate a check for quality defects in a metallurgical product, whereby the relevant method can be carried out even more independently by personnel.
  • test trip in the sense of the invention describes the route which the mobile device travels on the surface of the metallurgical product, while at the same time checking quality parameters of the metallurgical product.
  • ultrasound sensor elements such as EMAT sensor elements, piezo sensor elements or similar, or electromagnetically operating sensor elements, which operate on the basis of eddy-current or residual magnetization effects or the like, are present for testing quality parameters (such as internal defect testing, determination of mechanical properties, etc.) used.
  • the metallurgical product is, for example, a semi-finished product produced by means of a continuous casting process.
  • it is a cast and / or rolled metallurgical product, such as a slab, sheet or the like.
  • the object of the invention is also achieved by a device for checking quality parameters on a metallurgical product having detector elements, wherein the device comprises a mobile device autonomously moving on the surface of the metallurgical product.
  • the method according to the invention can be carried out particularly advantageously, since the mobile device can move autonomously on the metallurgical product.
  • the mobile device is placed on the surface of the metallurgical product by means of a lifting device of the present device, the mobile device after capping any connection to the lifting device on the one hand and to other components of the On the other hand device can move independently on the metallurgical product.
  • this mobile device for example, as a robot or the like, can be designed very different.
  • the mobile device comprises wheel elements or the like suspended on a chassis in order to be able to travel on the surface of the metallurgical product in a contact-related manner.
  • this mobile device could also move without contact with respect to the metallurgical product, for example by means of an air cushion generated by the mobile device, if the mobile device is designed accordingly.
  • the mobile device is designed such that it can move autonomously on the metallurgical product.
  • a preferred variant of the method provides that the mobile device placed on the surface moves autonomously on the metallurgical product during the test drive, bypassing a manual external control.
  • the surface dimension of the metallurgical product is detected autonomously by sensor elements of the mobile device in such a way that the mobile device moves crash-proof on this surface during the test journey.
  • edges of the metallurgical product are detected by suitably designed sensors of the remote on the surface of the metallurgical product mobile device to the mobile device safe to move within the metal product boundaries on the surface.
  • the mobile device it is advantageous if detection of corners and / or edges of the metallurgical product by the mobile device takes place automatically. This is advantageous in particular before and / or during a test trip. If relevant corners and / or edges are detected, in particular before the actual test travel, the surface dimension of the metallurgical product can be recognized autonomously by the mobile device, whereby a starting position can be determined independently by the mobile device.
  • the boundaries of the metallurgical product to be tested are automatically detected by the sensor elements integrated in the mobile device, and the mobile device is accordingly navigated securely on the object surface.
  • the term “navigation” describes a purposeful control of the mobile device on the surface of the metallurgical product, in particular starting from a previously determined starting position, after which the mobile device is navigated over the metallurgical product by means of a desired route set a target position.
  • a particularly advantageous variant of the method therefore also provides that the mobile device placed on the surface navigates autonomously on this surface.
  • the present mobile device detects the surface dimensions of the metallurgical product to be examined, which moves away from the mobile device, such that the mobile device on the metallurgical product not only moves autonomously, but also, above all, orientates itself purposefully.
  • a navigation through the mobile device can be done differently, for example by means of a computer-assisted navigation unit, which is associated with the mobile device.
  • the mobile device comprises such a navigation unit.
  • the device comprises a cable pull sensor unit and / or a laser triangulation unit, or the like, by means of which an autonomous positioning and / or navigation of the mobile device on the surface of the metallurgical product can be carried out.
  • coarser positioning of the mobile device on the metallurgical product is effected by means of at least one device arranged above the surface of the metallurgical product and based on electromagnetic waves and by means of a marker arranged on the mobile device.
  • a recognizable marker attached to the mobile device can be recognized, whereby the position of the mobile device on the surface can be determined.
  • the marker is characterized by a suitable geometry, by means of which additional the orientation of the mobile device on the surface can be clearly determined.
  • the navigation of the mobile device on the metallurgical product can at least be supported.
  • the optical device is designed as a camera. It is understood that instead of the optical device and a different working device can be provided, by means of which, for example, an electromagnetic marker or the like can be seen.
  • the present method can be simplified once more, since the mobile device only has to be placed on the surface of the metallurgical product.
  • the present method can be further improved if autonomous navigation of the mobile device on the surface of the metal product is self-sufficient.
  • the mobile device autonomously controls the starting position of a test trip. Afterwards, the examination tour preferably starts autonomously.
  • the mobile device autonomously activates a corner region of the metallic product as start position and then autonomously starts the quality parameter test.
  • Quality parameters can be precisely checked and located on the metallurgical product as the mobile device departs the surface of the metallic product, line by line and / or column, from the autonomously controlled start position to verify quality parameters.
  • the mobile device has in particular its own electrical power supply, such as a rechargeable battery or the like.
  • an advantageous embodiment provides, in particular for self-supply of a drive and a sensor system of the mobile device with electrical energy, that the mobile device comprises an accumulator for self-sufficient energy supply.
  • a corresponding energy supply of the mobile device can also be carried out with a wired connection, if designed accordingly.
  • the mobile device comprises a data transmission unit and / or a data reception unit.
  • the data transmission unit and / or data reception unit can be provided with a corresponding configuration of the mobile device in the present case by a very wide variety of radio interfaces.
  • a receiving and / or sending of data can also be carried out by cable with appropriate design of the mobile device.
  • the mobile device has its own drive or at least one drive which can be actuated autonomously by the mobile device in order to be able to move autonomously, that is to say autonomously, on the surface of the metallurgical product.
  • the examination of the metallurgical product can be advantageously supplemented if the mechanical properties and / or the residual stress distribution on or in the metallurgical product are tested by means of the mobile device.
  • the mobile device has connections for the supply of operating media.
  • the device has a compressed air connection, z. B. when the mobile device or sensor elements or the like thereof to slide on an air cushion over the surface.
  • the mobile device can also have a water connection in order, for example, to enable the use of piezoelectric ultrasonic sensors well.
  • the present method and also the present device with the mobile device generally offer the advantage that, in particular, the mobile device can be used unattached to a specific location or test site.
  • the mobile device can also be used independently of the geometry of the metallurgical product to be tested, in particular because of the autonomous navigation, as long as the surface of the metallurgical product is so flat that the mobile device can move on it.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a system according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a metallic cast product with three integrated product sections
  • FIG. 3 shows an exemplary process sequence of a method for checking quality parameters on a metallurgical product.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an exemplary embodiment of a system 1 according to the invention for detecting a material quality of a continuously cast, metallic cast product 2.
  • the system 1 comprises an ultrasonic sensor 3 in the form of a phased array ultrasonic sensor with which at least one integrated product section 4 of the metallic cast product 2 can be sonicated from one side of the integrated product section 4.
  • the system 1 comprises an electronic evaluation unit 5 connected in communication with the ultrasonic sensor 3 and configured to generate at least one ultrasound image from signals of the ultrasound sensor, to determine at least one error distribution from material defects of the integrated product section 4 contained in the ultrasound image, and Material quality of the metallic cast product 2 to determine taking into account the determined error distribution.
  • the electronic evaluation unit 5 is further configured to generate the error distribution from the ultrasound image of the integrated product section 4, a virtual sectional plane of the integrated product section 4 and the error distribution in the virtual material section of the integrated product section 4.
  • the electronic evaluation unit 5 is set up to determine the material quality of the metallic cast product 2 to compare the determined error distribution with predetermined quality-specific criteria and assign the metallic cast product 2 that quality of material whose characteristic quality-specific criterion, the determined error distribution is the least.
  • Figure 2 shows a schematic representation of an embodiment of a metallic casting product 2 with three integrated product sections 4, which are arranged transversely to the direction of movement of the metallic cast product 2 and formed in three dimensions.
  • FIG. 3 a method sequence of the method according to the invention for checking quality parameters on a metallurgical product is shown and described by way of example.
  • the sole figure shows schematically a plan view of the surface of a metallurgical product with an indicated route for a journey of a surface-mounted mobile device for checking quality parameters of the product.
  • a mobile device 101 of a device for detecting defects 102 (numbered only by way of example) on a cast and rolled metallurgical product 103 in the form of a slab 104 is shown, this mobile device 101 is already deposited by a not shown lifting device of the device on the surface 105 of the metallurgical product 103.
  • the method according to the invention for detecting the defects 102 on the metallurgical product 103 can be carried out, in which the mobile device 101 equipped with defect detector elements 106 is placed on the surface 105 of the metallurgical product 103 and in which the defects 102 be detected by means of the defect detector elements 106 of the mobile device 101, while the defect detector elements 106 are guided over the surface 105 by means of the mobile device 101, wherein the method according to the invention is especially characterized in that the mobile device mounted on the surface 105 101 is autonomously moved on the metallurgical product 103 in an error location search journey, bypassing an external control, and thereby autonomously navigated on the surface 105.
  • the mobile device 101 For the reliable autonomous moving and navigation of the mobile device 101 on the surface 105, the mobile device 101 also has sensor elements 107, by means of which the surface dimension of the metallurgical product 103 can be detected.
  • a coarser positioning of the mobile device 101 on the metallurgical product 103 is carried out here by means of at least one arranged above the surface 105 and based on electromagnetic waves device 1 10 of the device and by means of a arranged on the mobile device 101 marker 1 1 1, the spatial orientation of the optical device 1 10 can be read.
  • the mobile device 101 may use the electromagnetic wave based device 110 and the on the Mobile device 101 according to designed markers 1 1 1 are navigated autonomously in a start position 1 12, from which the fault locator search starts autonomously. This starting position 1 12 is located in this embodiment in a corner region 1 13 of the metallurgical product 103rd
  • a finer positioning of the mobile device 101 relative to the metallurgical product 103 takes place by means of at least one sensor arranged on the mobile device 101 for detecting the surface structure.
  • the mobile device 101 starts from the autonomously controlled starting position 1 12 and moves the surface 105 of the metallic product 103 line by line according to the lines 1 16, 1 17, etc. autonomously to detect the flaws 102.
  • the mobile device 101 is still characterized by an accumulator, not shown, for self-sufficient power supply and by a data transmission unit, not shown, as well as a data receiving unit, also not shown.
  • the mobile device 101 moreover has an unshown chassis with wheels, of which at least one of the wheels can be driven by a steering unit of the mobile device 101 and at least one of the wheels can be driven by a drive unit of the mobile device 101.
  • the drive unit and the steering unit are in this case controlled or regulated by the control and / or regulating unit 15 of the mobile device 101 such that the mobile device 101 can move autonomously on the surface.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen einer Materialqualität eines, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießproduktes (2). Um den zur Erfassung einer Materialqualität eines metallischen Gießproduktes (2) erforderlichen Aufwand zu reduzieren, wird mit der Erfindung vorgeschlagen, dass wenigstens ein Ultraschallbild von wenigstens einem integrierten Produktabschnitt (4) des metallischen Gießproduktes (2) ohne Probeentnahme unter Verwendung von Ultraschall erzeugt wird, wenigstens einer Fehlerverteilung aus in dem Ultraschallbild enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts (4) ermittelt wird und die Materialqualität des metallischen Gießproduktes (2) unter Berücksichtigung der ermittelten Fehlerverteilung automatisch ermittelt wird.

Description

Erfassung einer Materialqualität eines metallischen Gießproduktes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Erfassen einer Materialqualität eines, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießproduktes.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Herstellen von, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießprodukten sowie eine Anlage zum Herstellen von, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießprodukten.
Die noch nicht veröffentlichte Patentanmeldung DE 10 2013 224 184 beinhaltet ein Verfahren zum Erfassen einer Materialqualität eines kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießproduktes, beispielsweise einer Bramme. Hierzu wird aus dem metallischen Gießprodukt ein Probenstück herausgetrennt und mit Ultraschall beschallt. Von dem herausgetrennten Probenstück wird ein Ultraschallbild erzeugt, aus dem eine Schnittebene durch das herausgetrennte Probenstück erzeugt wird. Mittels der in der Schnittebene vorhandenen Informationen wird ein Fehlerverteilungsbild bezüglich innerhalb des herausgetrennten Probenstücks vorliegender Materialfehler erstellt. Aus dem Fehlerverteilungsbild wird die Materialqualität des herausgetrennten Probenstücks und hieraus diejenige des metallischen Gießproduktes abgeleitet.
Es ist des Weiteren bekannt, eine Materialqualität eines kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießproduktes anhand eines makrogeätzten Probenstücks zu ermitteln, das vorab aus dem metallischen Gießprodukt herausgetrennt worden ist. Für die Makroätzung des herausgetrennten Probenstücks können verschiedene Säuren eingesetzt werden, welche in der Lage sind, die in dem Probenstück vorliegenden Materialfehler zum Vorschein zu bringen. Unter Berücksichtigung vorgegebener Vorschriften wird herkömmlich aus den Materialfehlern die Materialqualität des metallischen Gießproduktes erfasst. Die Makroätzverfahren zur Erfassung der Materialqualität eines metallischen Gießproduktes sind insbesondere hinsichtlich einer Auswertung der makrogeätzten Oberflächenbilder von herausgetrennten Probenstücken sehr zeitaufwändig. Zudem muss ein erheblicher Aufwand betrieben werden, um eine Gesundheitsgefahr für ein solches Makroätzverfahren durchführendes Personal beim Umgang mit den dabei eingesetzten chemischen Substanzen ausschließen zu können.
Aufgabe der Erfindung ist es, den zur Erfassung einer Materialqualität eines metallischen Gießproduktes erforderlichen Aufwand zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen angegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erfassen einer Materialqualität eines, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießproduktes, umfasst die Schritte:
Erzeugen von wenigstens einem Ultraschallbild von wenigstens einem integrierten Produktabschnitt des metallischen Gießproduktes unter Verwendung von Ultraschall;
Ermitteln von wenigstens einer Fehlerverteilung aus in dem Ultraschallbild enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts; und
Automatisiertes Ermitteln der Materialqualität des metallischen Gießproduktes unter Berücksichtigung der ermittelten Fehlerverteilung auf Basis von definierten Regeln. Erfindungsgemäß wird eine Ultraschalluntersuchung an dem metallischen Gießprodukt vorgenommen, ohne dass ein Probenkörper aus dem metallischen Gießprodukt herausgetrennt werden muss. Hierdurch wird der Aufwand zur Erfassung der Materialqualität des metallischen Gießproduktes gegenüber einer Vorgehensweise, bei der ein Probenstück aus dem metallischen Gießprodukt herausgetrennt und anschließend untersucht wird, deutlich reduziert. Dies geht mit einer Zeit- und Kosteneinsparung einher. Gegenüber einem oben beschriebenen herkömmlichen Makroätzverfahren kann zudem der Aufwand zum Ausschließen einer Gesundheitsgefährdung von Personal eingespart werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es unter deutlich reduziertem Aufwand möglich, die Materialqualität von zwei oder mehreren integrierten Produktabschnitten eines metallischen Gießproduktes zu erfassen, was bei einer herkömmlichen Vorgehensweise hingegen sehr zeitaufwändig und damit kostenaufwändig wäre. Da gemäß der Erfindung kein Probenkörper aus dem metallischen Gießprodukt herausgetrennt wird, kann eine sehr zuverlässige Erfassung der Materialqualität des metallischen Gießproduktes erfolgen. Durch das jeweilig zum Heraustrennen des Probenstücks verwendete Trennverfahren kann das Probenstück nämlich, beispielsweise durch Wärme- oder Krafteintrag, beeinflusst werden, so dass die Materialqualität des Probenstücks nicht mehr deckungsgleich mit der Materialqualität des übrigen metallischen Gießproduktes ist. Dies macht die herkömmliche Erfassung der tatsächlichen Materialqualität des metallischen Gießproduktes weniger zuverlässig. Zur Erzeugung des Ultraschallbildes des integrierten Produktabschnitts wird der integrierte Produktabschnitt von wenigstens einer Seite des integrierten Produktabschnitts aus mit Ultraschall beschallt. Die reflektierten Ultraschallwellen können auf derselben Seite des integrierten Produktabschnitts und/oder auf der gegenüberliegenden Seite des integrierten Produktabschnitts erfasst werden. Vorzugsweise wird der integrierte Produktabschnitt mit optimierten Ultraschallparametern in Abhängigkeit von dem jeweilig zu untersuchenden Werkstoff mit Ultraschall beschallt, um eine möglichst hohe Auflösung der wenigstens einen Fehlerverteilung zu erhalten.
Das Ermitteln der wenigstens einen Fehlerverteilung aus in dem Ultraschallbild enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts erfolgt vorzugsweise automatisiert mittels einer hierzu eingerichteten Einheit. Dadurch kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Erfassung der jeweiligen Materialqualität des metallischen Gießproduktes deutlich zuverlässiger erfolgen, da hierbei die Gefahr einer subjektiven Beurteilung eines Prüfpersonals vermieden wird. Zudem kann die Zeit für die Erfassung der Materialqualität des integrierten Produktabschnitts bzw. des metallischen Gießproduktes wesentlich verkürzt werden, wodurch in einem Herstellungsprozess schneller auf die jeweiligen Erfassungsergebnisse reagiert werden kann, wodurch wiederum die Menge an Ausschuss von Halbzeugen erheblich reduziert werden kann.
Die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Fehlerverteilung kann in Form eines Fehlerverteilungsbildes oder einer Fehlerverteilungsfunktion gegeben sein. Gleiches gilt für die vorgegebenen Fehlerverteilungen, die mit der jeweilig ermittelten Fehlerverteilung vergleichbar sind, um die Materialqualität des metallischen Gießproduktes zu erfassen.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können jegliche Arten von Materialfehlern in dem wenigstens einen integrierten Produktabschnitt erfasst werden. Ein Materialfehler kann beispielsweise ein Reinheitsfehler sein, der durch nicht metallische Einschlüsse in dem integrierten Produktabschnitt verursacht wird. Zudem kann ein Materialfehler ausschließlich im Inneren des integrierten Produktabschnitts, auch Innenfehler genannt, ausschließlich an einer Oberfläche des integrierten Produktabschnitts oder auch sowohl im Inneren als auch an einer Oberfläche des integrierten Produktabschnitts angeordnet sein. Als Innenfehler können beispielsweise Seigerungen, Poren, Risse, Gefügeunterschiede, insbesondere Korngrößenverteilungen, oder dergleichen erfasst werden. Zudem kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Klassifizierung von Materialfehlern vorgenommen werden. Beispielsweise können Materialfehler in Form von Seigerungen von Materialfehlern in Form von Poren oder dergleichen unterschieden werden. Zur Klassifizierung von Materialfehlern können neben den Amplituden der reflektierten Ultraschallwellen auch deren Phasenlagen ausgewertet werden.
Ist die Materialqualität des metallischen Gießproduktes mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erfasst, kann das metallische Gießprodukt einer von mehreren vorgegebenen Qualitätsklassen zugeordnet werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine besonders hochwertige Erfassung der Materialqualität von metallischen Gießprodukten erfolgen, die auf im Zusammenhang mit Erkenntnissen aus Makroätzungsverfahren entwickelten Vorschriften basieren kann, ohne die vorstehend erläuterten Nachteile von Makroätzungsverfahren in Kauf nehmen zu müssen.
Der integrierte Produktabschnitt kann zumindest teilweise quer oder längs zu einer Bewegungsrichtung, in der das metallische Gießprodukt zu seiner Verarbeitung bzw. Bearbeitung bewegt wird, angeordnet sein. Der integrierte Produktabschnitt kann zweidimensional oder dreidimensional ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird zur Erzeugung des Ultraschallbildes des integrierten Produktabschnitts wenigstens ein Phased-Array-Ultraschallsensor verwendet. Dies macht eine gezielte Aussendung von Ultraschallwellen unter unterschiedlichen Winkeln möglich. Hierdurch kann die Lage und Formgebung eines Materialfehlers des integrierten Produktabschnitts sehr genau erfasst werden. Zur Erzeugung des Ultraschallbildes des integrierten Produktabschnitts können auch zwei oder mehrere Phased-Array-Ultraschallsensoren verwendet werden. Insbesondere können Phased-Array-Ultraschallsensoren auf unterschiedlichen Seiten des integrierten Produktabschnitts angeordnet sein. Mittels des Phased-Array-Ultraschallsensors und einer geeigneten Auswertesoftware kann eine räumliche Fehlerverteilung für den gesamten integrierten Produktabschnitt erzeugt werden, die ganz oder in mindestens einer Schnittebene zur Qualitätserfassung herangezogen wird. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Fehlerverteilung als zweidimensionale oder dreidimensionale Fehlerverteilung ermittelt. Eine zweidimensionale Fehlerverteilung kann eine Schnittebene des integrierten Produktabschnitts betreffen, so dass ähnlich eines herkömmlichen Makroätzungsverfahrens eine ermittelte Fehlerverteilung in einer Schnittebene mit vorgegebenen Fehlerverteilungen vergleichbar ist. Über eine dreidimensionale Fehlerverteilung kann eine statistisch bessere Zuordnung der gegebenen Materialqualität des integrierten Produktabschnitts zu vorgegebenen Qualitätsklassen erfolgen. Der Begriff „Schnittebene" bezeichnet im Sinne der Erfindung jegliche fiktiv innerhalb des integrierten Produktabschnitts bzw. des metallischen Gießproduktes erzeugte Ebene, durch welche das metallische Gießprodukt fiktiv geschnitten ist, um diejenigen Bereiche des metallischen Gießproduktes betrachten zu können, welche in, an oder auf dieser Schnittebene liegen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass zur Ermittlung der Fehlerverteilung aus dem Ultraschallbild des integrierten Produktabschnitts eine virtuelle Schnittebene des integrierten Produktabschnitts erzeugt wird, wobei die Fehlerverteilung aus in der virtuellen Schnittebene enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts ermittelt wird. Hierdurch kann eine Erfassung der jeweiligen Materialqualität des metallischen Gießproduktes anhand der im Zusammenhang mit Makroätzverfahren entwickelten Vorschriften erfolgen, so dass eine allseits anerkannte Qualitätserfassung vorgenommen werden kann. Es können auch zwei oder mehrere Schnittebenen entsprechend erzeugt werden, die parallel zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zu jeder Schnittebene eine Fehlerverteilung ermittelt wird. Hierdurch stehen für die Erfassung der Materialqualität des metallischen Gießproduktes mehrere Fehlerverteilungen zur Verfügung. Gegebenenfalls können die einzelnen Schnittebenen auch windschief oder dergleichen zueinander bzw. zu der Gießrichtung des metallischen Gießproduktes angeordnet sein. Durch mehrere innerhalb des integrierten Produktabschnitts erzeugte Schnittebenen können besonders günstig Tiefen Informationen über den inneren Zustand des integrierten Produktabschnitts gewonnen werden. Dies wäre mit einem Makroätzverfahren nur sehr aufwändig zu bewerkstelligen; und zwar durch mechanische Bearbeitung und wiederholte Ätzung für jede Schnittebene. Mittels der in mehreren Schnittebenen vorhandenen Informationen kann eine dreidimensionale Fehlerverteilung bezüglich innerhalb des integrierten Produktabschnitts vorliegender Materialfehler erzeugt werden. Die Abstände zwischen den einzelnen Schnittebenen können derart gewählt werden, dass eine Erfassung der jeweiligen Materialqualität des metallischen Gießproduktes nicht nur mittels einer oder mehrerer zweidimensionaler Fehlerverteilungen, sondern mittels eines dreidimensionalen Fehlerverteilungsraumvolumens vorgenommen werden kann. Dies kann unter Zuhilfenahme entsprechend weiterentwickelter Vorschriften geschehen, so dass eine übergreifend einheitliche Qualitätserfassung auch hierbei gesichert werden kann. Zweckmäßigerweise sind die beiden äußeren Schnittebenen von mehreren erzeugten Schnittebenen mehr als 5 mm, vorzugsweise 10 mm, voneinander beabstandet innerhalb des integrierten Produktabschnitts angeordnet. Hierdurch können gute Tiefen Informationen bezüglich innerhalb des integrierten Produktabschnitts bzw. des kontinuierlich vergossenen Gießproduktes gegebener Materialfehler erzielt werden. Durch solche Tiefen Informationen kann sichergestellt werden, dass eine gewählte Schnittebene für den integrierten Produktabschnitt bzw. das metallische Gießprodukt repräsentativ und aussagekräftig ist. Dies stellt einen weiteren Vorteil des vorliegenden Verfahrens gegenüber einem Makroätzungsverfahren dar, bei dem eine zufällig hinsichtlich der mechanischen Bearbeitung getroffene Ebene - Oberfläche des Probenstücks - als repräsentative Abbildung der Materialqualität des herausgetrennten Probenstücks angenommen wird. Eine ausreichende Informationsmenge für eine besonders aussagekräftige Qualitätserfassung kann bereits vorliegen, wenn die beiden äußeren Schnittebenen der erzeugten Schnittebenen weniger als 20 mm, vorzugsweise 10 mm, voneinander beabstandet innerhalb des integrierten Produktabschnitts angeordnet sind. Es wird des Weiteren als vorteilhaft erachtet, wenn zur Ermittlung der Materialqualität des metallischen Gießproduktes die ermittelte Fehlerverteilung mit vorgegebenen qualitätsspezifischen Kriterien verglichen wird, wobei dem metallischen Gießprodukt diejenige Materialqualität zugeordnet wird, von deren charakteristischem qualitätsspezifischem Kriterium die ermittelte Fehlerverteilung am wenigsten abweicht. Unter Verwendung der vorgegebenen qualitätsspezifischen Kriterien kann eine Qualitätserfassung bzw. Zuordnung des metallischen Gießproduktes zu einer vorgegebenen Qualitätsklasse erfolgen. Ein vorgegebenes qualitätsspezifisches Kriterium kann eine zwei- oder dreidimensionale Fehlerverteilung, insbesondere in Form eines Fehlerverteilungsbildes oder einer Fehlerverteilungsfunktion, umfassen. Jeder möglichen Materialqualität kann wenigstens eine vorgegebene Fehlerverteilung zugeordnet sein.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Herstellen von, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießprodukten wird beim Betreiben der Anlage eine jeweilig nach einem Verfahren gemäß einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben erfasste Materialqualität des metallischen Gießproduktes berücksichtigt.
Mit diesem Verfahren sind die mit Bezug auf das vorgenannte Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere ist es mit diesem Verfahren möglich, selbst kleinste Fehlerstellen zu detektieren und hinsichtlich ihrer weiteren Entwicklung und Auswirkung in einem weiterverarbeiteten Halbzeug, welches aus dem metallischen Gießprodukt, beispielsweise durch Walzen, hergestellt werden kann, zu bewerten, noch bevor das metallische Gießprodukt zu dem jeweiligen Halbzeug weiterverarbeitet worden ist. Hierdurch kann die Gefahr ausgeschlossen oder zumindest signifikant reduziert werden, dass eine zeit- und kostenintensive Weiterverarbeitung eines metallischen Gießproduktes mit unzureichender Materialqualität durchgeführt wird, welche später zu Ausschuss bezüglich des weiterverarbeiteten Halbzeugs führen würde.
Die mittels des Verfahrens zum Erfassen der Materialqualität des metallischen Gießproduktes erzielten Ergebnisse können hinsichtlich einer Prozessoptimierung bei der Herstellung von metallischen Gießprodukten bzw. daraus hergestellten Halbzeugen verwendet werden. Insofern kann anhand der wenigstens einen ermittelten Fehlerverteilung eine entsprechende Prozessoptimierung vorgenommen werden. Hierdurch kann ein Gießprozess unmittelbar an die jeweilig neuesten Erfassungsergebnisse angepasst werden, so dass insbesondere die Herstellung weiterer Mengen eines nicht weiter verwertbaren metallischen Gießproduktes schneller eingestellt werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Materialqualität des metallischen Gießproduktes in einer Produktionslinie oder nah an der Produktionslinie erfasst. Das oben beschriebene Verfahren zum Erfassen der Materialqualität eines metallischen Gießproduktes kann somit online während einer Verarbeitung bzw. Bearbeitung des metallischen Gießproduktes vorgenommen werden bzw. alternativ offline durchgeführt werden.
Es ist des Weiteren von Vorteil, wenn das Erfassen der Materialqualität unter Verwendung einer mobilen Einrichtung, insbesondere einer autonomen mobilen Einrichtung, erfolgt.
Das erfindungsgemäße System zum Erfassen einer Materialqualität eines, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießproduktes, umfasst: wenigstens einen Ultraschallsensor, mit dem wenigstens ein integrierter
Produktabschnitt des metallischen Gießproduktes von zumindest einer
Seite des integrierten Produktabschnitts aus beschallbar ist;
wenigstens eine kommunikationstechnisch mit dem Ultraschallsensor verbundene, elektronische Auswertungseinheit, die eingerichtet ist, wenigstens ein Ultraschallbild aus Signalen des Ultraschallsensors zu erzeugen,
wenigstens eine Fehlerverteilung aus in dem Ultraschallbild enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts zu ermitteln, und die Materialqualität des metallischen Gießproduktes unter Berücksichtigung der ermittelten Fehlerverteilung automatisch zu ermitteln.
Mit dem System sind die oben mit Bezug auf die Verfahren genannten Vorteile entsprechend verbunden. Das System kann auch zwei oder mehrere Ultraschallsensoren aufweisen. Die elektronische Auswertungseinheit kann eine computergestützte Einheit aufweisen, mit der eine automatische Erfassung der Materialqualität des integrierten Produktabschnitts bzw. metallischen Gießproduktes in Abhängigkeit von definierten Qualitätsklassen vorgenommen werden kann. Das System kann so konzipiert sein, dass zur Erzeugung des Ultraschallbildes des integrierten Produktabschnitts entweder der Sensor auf dem ortsfest gehaltenen metallischen Gießprodukt wird, dass das metallische Gießprodukt an dem ortsfest gehaltenen Sensor vorbeigeführt wird oder dass sowohl der Sensor als auch das metallische Gießprodukt bewegt werden. Vorteilhafterweise können hierzu wenigstens ein Roboter und autarke Einrichtungen eingesetzt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Ultraschallsensor ein Phased- Array-Ultraschallsensor ist. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden. Bevorzugt ist der Ultraschallsensor ein elektromagnetischer Sensor („electromagnetic acoustic transducer"; EMAT), ein Laser-Ultraschall-Sensor oder dergleichen. Somit wird die Möglichkeit gegeben, eine Prüfung der Materialqualität des metallischen Gießprodukts auch ohne Koppelmedium durchzuführen und in einer anspruchsvollen Umgebung, u. a. bei wesentlich höheren Temperaturen, zu arbeiten.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Auswertungseinheit eingerichtet, zur Ermittlung der Fehlerverteilung aus dem Ultraschallbild des integrierten Produktabschnitts eine virtuelle Schnittebene des integrierten Produktabschnitts zu erzeugen und die Fehlerverteilung aus in der virtuellen Schnittebene enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts zu ermitteln. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden. Die elektronische Auswertungseinheit kann eine computergestützte bildverarbeitende Einheit aufweisen, mit der aus dem Ultraschallbild die wenigstens eine Schnittebene durch den integrierten Produktabschnitt erzeugbar ist. Die elektronische Auswertungseinheit kann zudem eine computergestützte Verarbeitungseinheit aufweisen, mit der aus den in der wenigstens einen Schnittebene vorhandenen Informationen wenigstens eine zweidimensionale oder dreidimensionale Fehlerverteilung bezüglich innerhalb des integrierten Produktabschnitts vorliegender Materialfehler ermittelbar ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Auswertungseinheit eingerichtet, zur Ermittlung der Materialqualität des metallischen Gießproduktes die ermittelte Fehlerverteilung mit vorgegebenen qualitätsspezifischen Kriterien zu vergleichen und dem metallischen Gießprodukt diejenige Materialqualität zuzuordnen, von deren charakteristischem qualitätsspezifischem Kriterium die ermittelte Fehlerverteilung am wenigsten abweicht. Mit dieser Ausgestaltung sind die oben mit Bezug auf die entsprechende Ausgestaltung des Verfahrens genannten Vorteile entsprechend verbunden. Vorteilhafterweise umfasst das System wenigstens eine mobile Einrichtung, insbesondere eine autonome mobile Einrichtung, mit deren Hilfe die Materialqualität erfassbar ist.
Die erfindungsgemäße Anlage zum Herstellen von, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießprodukten umfasst wenigstens ein System nach einer der vorgenannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination derselben und wenigstens eine den Betrieb der Anlage steuernde und/oder regelnde, kommunikationstechnisch mit dem System verbundene Steuer- und/oder Regeleinheit, die eingerichtet ist, beim Betreiben der Anlage eine jeweilig mit dem System erfasste Materialqualität des metallischen Gießproduktes zu berücksichtigen. Mit der Anlage sind die oben mit Bezug auf die Verfahren bzw. das System genannten Vorteile entsprechend verbunden. Insbesondere kann der Betrieb der Anlage optimiert werden, wenn die jeweilig mit dem System erfasste Materialqualität des metallischen Gießproduktes berücksichtigt wird. Die elektronische Auswertungseinheit des Systems kann durch die Steuer- und/oder Regeleinheit oder separat davon ausgebildet sein.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Überprüfen von Qualitätsparamatern an einem metallurgischen Produkt, bei welchem eine mit Detektorelementen ausgerüstete mobile Einrichtung auf die Oberfläche des metallurgischen Produkts aufgesetzt wird und bei welchem die Qualitätsparameter mittels der Detektorelemente der mobilen Einrichtung überprüft werden, während die Detektorelemente mittels der mobilen Einrichtung über die Oberfläche geführt werden. Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Überprüfen von Qualitätsparametern an einem metallurgischen Produkt mit Detektorelementen. Gattungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen zum Überprüfen von Qualitätsparametern an metallurgischen Produkten sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt, wobei in der Stahlindustrie sich der Trend hinsichtlich der heutigen eingesetzten Prüfverfahren zu möglichst schnellen Prüfvorgängen verlagert. Wenn derartige Prüfverfahren nicht unmittelbar in der Produktionslinie (Inline-Prüfverfahren) durchgeführt werden, so sollten sie doch bevorzugt möglichst nahe an einer derartigen Produktionslinie (Online-Prüfverfahren) stattfinden. Aufgrund der Vielzahl an Innovationen in der modernen Prüftechnik ist es mittlerweile möglich, metallurgische Produkte in ihrer Gesamtheit zu inspizieren, ohne zusätzlich zumeist aufwändig angefertigte Proben mit kleineren Abmessungen nehmen zu müssen. Dabei werden geeignete Prüfsensoren entweder manuell über das metallurgische Produkt geführt, oder solche Prüfsensoren werden unter Vorgaben zur Sensorstartposition und Scanfläche mittels einer Portalkinematik oder mittlerweile auch mittels eines Roboters über das metallurgische Produkt geführt. Manuelle Lösungen haben oftmals jedoch einen sehr hohen Personalbedarf. Ferner können sie unter aggressiveren Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise hohen Temperaturen oder dergleichen, bzw. entsprechenden Sicherheitsvorschriften oftmals nicht oder nur unzureichend nahe an der Produktionslinie umgesetzt werden. Allerdings ist dies sehr wünschenswert, um eine Prüfung der metallurgischen Produkte zügiger vornehmen zu können.
Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, insbesondere gattungsgemäße Verfahren zum Überprüfen von Qualitätsparametern an einem metallurgischen Produkt weiterzuentwickeln.
Die Aufgabe der Erfindung wird von einem Verfahren zum Überprüfen von Qualitätsparametern an einem metallurgischen Produkt gelöst, bei welchem eine mit Detektorelementen ausgerüstete mobile Einrichtung auf die Oberfläche des metallurgischen Produkts aufgesetzt wird und bei welchem die Qualitätsparamater mittels der Detektorelemente der mobilen Einrichtung überprüft werden, während die Detektorelemente mittels der mobilen Einrichtung über die Oberfläche geführt werden, wobei sich die auf der Oberfläche aufgesetzte mobile Einrichtung bei einer Prüfung unter Umgehung einer Außensteuerung autonom auf dem metallurgischen Produkt bewegt.
Der Begriff „Qualitätsparameter" meint neben Fehlstellen bzw. Fehlerstellen, beispielsweise Innenfehler, auch mechanische Eigenschaften des metallurgischen Produkts, z. B. Eigenspannungen oder Korngrößen. Das Überprüfen von Qualitätsparametern in Form von Fehl(er)stellen meint auch deren Detektion.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Prüfung auf Qualitätsmängel an einem metallurgischen Produkt noch weiter automatisiert werden, wodurch das diesbezügliche Verfahren noch unabhängiger von Personal durchgeführt werden kann.
Bisher mussten gattungsgemäße mobile Einrichtungen durch entsprechende Steuermittel immer manuell bzw. händisch von außerhalb der mobilen Einrichtung gesteuert über das zu untersuchende metallurgische Produkt gefahren bzw. geführt werden, was einen zusätzlichen Personalaufwand erfordert.
Bei einem fest installierten Roboter sind der Personalaufwand zwar minimiert, der Einsatzort jedoch fest definiert und die Kosten sehr hoch.
Insofern ist mit der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Prüfung mithilfe einer einfachen Einrichtung durchzuführen, welche autonom, also unter Umgehung einer von außen manuellen bzw. händischen Steuerung, und mobil, also nicht fest installiert, auf dem metallurgischen Produkt erfolgt. Der Begriff „Prüfungsreise" beschreibt im Sinne der Erfindung diejenige Route, welche die mobile Einrichtung auf der Oberfläche des metallurgischen Produkts zurücklegt, während sie gleichzeitig Qualitätsparameter des metallurgischen Produkts überprüft.
Beispielsweise werden zur Prüfung von Qualitätsparametern (wie Innenfehlerprüfung, Bestimmung von mechanischen Eigenschaften etc.) vorliegend Ultraschallsensorelemente, wie etwa EMAT-Sensorelemente, Piezo- Sensorelemente oder ähnliche, oder elektromagnetisch arbeitende Sensorelemente, welche auf Grundlage von Wirbelstrom- oder Restmagnetisierungs-Effekten oder dergleichen arbeiten, eingesetzt.
Bei dem metallurgischen Produkt handelt es sich beispielsweise um ein mittels eines Stranggießverfahrens hergestelltes Halbzeug. Beispielsweise ist es ein gegossenes und/oder gewalztes metallurgischen Produkt, wie etwa eine Bramme, ein Blech oder dergleichen.
Die Aufgabe der Erfindung wird dementsprechend auch von einer Vorrichtung zum Überprüfen von Qualitätsparametern an einem metallurgischen Produkt mit Detektorelementen gelöst, wobei die Vorrichtung eine sich auf der Oberfläche des metallurgischen Produkts autonom bewegende mobile Einrichtung umfasst.
Mittels der vorliegenden Vorrichtung kann das erfindungsgemäße Verfahren besonders vorteilhaft durchgeführt werden, da sich die mobile Einrichtung autonom auf dem metallurgischen Produkt bewegen kann.
Beispielsweise wird die mobile Einrichtung mittels einer Hebeeinrichtung der vorliegenden Vorrichtung auf die Oberfläche des metallurgischen Produkts abgesetzt, wobei sich die mobile Einrichtung nach dem Kappen jeglicher Verbindung zu der Hebeeinrichtung einerseits und zu anderen Komponenten der Vorrichtung andererseits selbstständig auf dem metallurgischen Produkt bewegen kann.
Es versteht sich, dass diese mobile Einrichtung, beispielsweise als Roboter oder dergleichen, unterschiedlichst ausgeführt sein kann. Beispielsweise umfasst die mobile Einrichtung an einem Chassis aufgehängte Radelemente oder dergleichen, um sich auf der Oberfläche des metallurgischen Produkts kontaktbehaftet fortbewegen bzw. fahren zu können. Alternativ könnte sich diese mobile Einrichtung aber auch kontaktlos gegenüber dem metallurgischen Produkt bewegen, etwa mittels eines durch die mobile Einrichtung erzeugten Luftpolsters, wenn die mobile Einrichtung entsprechend ausgestaltet ist. Jedenfalls ist es vorteilhaft, wenn die mobile Einrichtung derart ausgestaltet ist, dass sie sich autonom auf dem metallurgischen Produkt bewegen kann.
Eine bevorzugte Verfahrensvariante sieht insofern vor, dass sich die auf der Oberfläche aufgesetzte mobile Einrichtung bei der Prüfungsreise unter Umgehung einer manuellen Außensteuerung autonom auf dem metallurgischen Produkt bewegt.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Oberflächendimension des metallurgischen Produkts durch Sensorelemente der mobilen Einrichtung eigenständig derart erfasst wird, dass sich die mobile Einrichtung bei der Prüfungsreise absturzsicher auf dieser Oberfläche bewegt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Ränder des metallurgischen Produkts durch entsprechend ausgestaltete Sensoren der auf der Oberfläche des metallurgischen Produkts abgesetzten mobilen Einrichtung erfasst werden, um die mobile Einnchtung betriebssicher innerhalb der Metallproduktgrenzen auf der Oberfläche zu bewegen.
Deshalb ist es vorteilhaft, wenn eine Erkennung von Ecken und/oder Kanten des metallurgischen Produkts durch die mobile Einrichtung automatisch erfolgt. Dies ist insbesondere vor und/oder während einer Prüfungsreise vorteilhaft. Werden diesbezügliche Ecken und/oder Kanten insbesondere vor der eigentlichen Prüfungsreise erkannt, kann die Oberflächendimension des metallurgischen Produkts autonom durch die mobile Einrichtung erkannt werden, wodurch eine Startposition eigenständig durch die mobile Einrichtung festgelegt werden kann.
Die Grenzen des zu prüfenden metallurgischen Produkts werden durch die in die mobile Einrichtung integrierten Sensorelemente automatisch erkannt und die mobile Eirichtung wird dementsprechend sicher auf der Objektfläche navigiert.
Der Begriff „Navigation" beschreibt im Sinne der Erfindung ein zielgerichtetes Steuern der mobilen Einrichtung an der Oberfläche des metallurgischen Produkts, insbesondere von einer zuvor festgelegten Startposition ausgehend. Anschließend wird die mobile Einrichtung mittels einer gewünschten Route über das metallurgische Produkt navigiert. Gegebenenfalls wird hierzu noch eine Zielposition festgelegt.
Eine besonders vorteilhafte Verfahrensvariante sieht somit auch vor, dass die auf der Oberfläche aufgesetzte mobile Einrichtung autonom auf dieser Oberfläche navigiert. Vorteilhafterweise erfasst die vorliegende mobile Einrichtung die Oberflächenabmessungen des zu untersuchenden metallurgischen Produkts, welches die mobile Einrichtung abfährt, derart selbstständig, dass sich die mobile Einrichtung auf dem metallurgischen Produkt nicht nur autonom fortbewegt, sondern vor allen Dingen auch zielgerichtet orientiert. Es versteht sich, dass eine Navigation durch die mobile Einrichtung unterschiedlich erfolgen kann, beispielsweise mithilfe einer computergestützten Navigationseinheit, welche der mobilen Einrichtung zugehörig ist. Insofern ist es vorteilhaft, wenn die mobile Einrichtung eine derartige Navigationseinheit umfasst.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung eine Seilzugsensoreinheit und/oder eine Lasertriangulationseinheit, oder dergleichen umfasst, mittels welcher eine autonome Positionierung und/oder Navigation der mobilen Einrichtung auf der Oberfläche des metallurgischen Produkts durchführbar ist.
Es sind auch andere Positionierungs- und Navigationsverfahren möglich. Auch Kombinationen hieraus können vorteilhaft sein.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn eine gröbere Positionierung der mobilen Einrichtung auf dem metallurgischen Produkt mittels wenigstens einer oberhalb der Oberfläche des metallurgischen Produkts angeordneten und auf elektromagnetischen Wellen basierender Einrichtung und mittels eines auf der mobilen Einrichtung angeordneten Markers erfolgt.
Mittels der oberhalb der Oberfläche angeordneten und auf elektromagnetischen Wellen basierender Einrichtung kann ein an der mobilen Einrichtung angebrachter erkennbarer Marker erkannt werden, wodurch die Position der mobilen Einrichtung auf der Oberfläche bestimmbar ist.
Zweckmäßigerweise zeichnet sich der Marker durch eine geeignete Geometrie aus, mittels welcher zusätzliche die Orientierung der mobilen Einrichtung auf der Oberfläche eindeutig bestimmt werden kann. Hierdurch kann die Navigation der mobilen Einrichtung auf dem metallurgischen Produkt zumindest unterstützt werden. Beispielsweise ist die optische Einnchtung als Kamera ausgebildet. Es versteht sich, dass anstelle der optischen Einrichtung auch eine anders arbeitende Einrichtung vorgesehen werden kann, mittels welcher beispielsweise ein elektromagnetischer Marker oder dergleichen erkennbar ist.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn eine feinere Positionierung der mobilen Einrichtung auf dem metallurgischen Produkt mittels wenigstens eines an der mobilen Einrichtung angeordneten „Sensors zur Erkennung der Oberflächenstruktur und deren relativen Änderung in Bezug auf die Sensorposition bei Bewegung des Sensors" erfolgt. Hierdurch kann eine Navigation der mobilen Einrichtung nochmals präzisiert werden.
Wird ein Startpunkt der Prüfungsreise von der mobilen Einrichtung automatisch erkannt, vorgegeben und/oder markiert, kann das vorliegende Verfahren nochmals vereinfacht werden, da die mobile Einrichtung lediglich nur noch auf die Oberfläche des metallurgischen Produkts abgesetzt werden muss.
Das vorliegende Verfahren kann weiter verbessert werden, wenn eine autonome Navigation der mobilen Einrichtung auf der Oberfläche des Metallprodukts autark erfolgt.
Beispielsweise steuert die mobile Einrichtung hierzu die Startposition einer Prüfungsreise autonom an. Anschließend startet die Prüfungsreise bevorzugt autonom.
Um das Produkt möglichst komplett im Hinblick auf Qualitätsparameter untersuchen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die mobile Einrichtung als Startposition einen Eckbereich des metallischen Produkts autonom ansteuert und erst anschließend die Qualitätsparameterprüfung autonom startet. Qualitätsparameter können an dem metallurgischen Produkt präzise überprüft und lokalisiert werden, wenn die mobile Einrichtung ausgehend von der autonom angesteuerten Startposition die Oberfläche des metallischen Produkts zeilenweise und/oder spaltenweise abfährt, um Qualitätsparameter zu überprüfen.
Für eine autarke Navigation verfügt die mobile Einrichtung insbesondere über eine eigene elektrische Energieversorgung, etwa einen Akkumulators oder dergleichen. Insofern sieht eine vorteilhafte Ausführungsvariante insbesondere zur Selbstversorgung eines Antriebs und einer Sensorik der mobilen Einrichtung mit elektrischer Energie vor, dass die mobile Einrichtung einen Akkumulator zur autarken Energieversorgung umfasst.
Es ist kumulativ oder alternativ auch möglich, dass eine entsprechende Energieversorgung der mobilen Einrichtung bei entsprechender Ausgestaltung auch kabelgebunden erfolgen kann.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die mobile Einrichtung eine Datenübertragungseinheit und/oder eine Datenempfangseinheit umfasst. Die Datenübertragungseinheit und/oder Datenempfangseinheit können bei entsprechender Ausgestaltung der mobilen Einrichtung vorliegend durch unterschiedlichste Funkschnittstellen bereitgestellt werden.
Kumulativ oder alternativ ist es auch möglich, dass ein Empfangen und/oder ein Senden von Daten bei entsprechender Ausgestaltung der mobilen Einrichtung auch kabelgebunden erfolgen kann.
Zudem ist es vorteilhaft, wenn die mobile Einrichtung einen eigenen Antrieb oder zumindest einen Antrieb, welcher autonom von der mobilen Einrichtung betätigbar ist, umfasst, um sich eigenständig, also autonom, auf der Oberfläche des metallurgischen Produkts bewegen zu können. Darüber kann die Prüfung des metallurgischen Produkts vorteilhaft ergänzt werden, wenn mittels der mobilen Einrichtung die mechanischen Eigenschaften und/oder die Eigenspannungsverteilung an bzw. in dem metallurgischen Produkt geprüft werden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die mobile Einrichtung Anschlüsse zur Zufuhr von Betriebsmedien aufweist. Beispielsweise verfügt die Einrichtung über einen Pressluftanschluss, z. B. wenn die mobile Einrichtung oder Sensorelemente oder dergleichen hiervon auf einem Luftpolster über die Oberfläche gleiten sollen.
Die mobile Einrichtung kann beispielsweise auch über einen Wasseranschluss verfügen, um beispielsweise den Einsatz von Piezo-Ultraschallsensoren gut zu ermöglichen.
Das vorliegende Verfahren und auch die vorliegende Vorrichtung mit der mobilen Einrichtung bieten allgemein den Vorteil, dass insbesondere die mobile Einrichtung zu einem speziellen Ort bzw. Prüfstandort ungebunden eingesetzt werden kann.
Zudem kann die mobile Einrichtung insbesondere aufgrund der autonomen Navigation auch unabhängig von der Geometrie des zu prüfenden metallurgischen Produkts eingesetzt werden, solange die Oberfläche des metallurgischen Produkts derart eben ist, dass sich die mobile Einrichtung darauf bewegen kann.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Figuren anhand von bevorzugten Ausführungsformen beispielhaft erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils für sich genommen als auch in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen
Figur 1 : eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System,
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein metallisches Gießprodukt mit drei integrierten Produktabschnitten und Figur 3: einen beispielhaften Verfahrensablauf eines Verfahrens zum Überprüfen von Qualitätsparametern an einem metallurgischen Produkt.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein erfindungsgemäßes System 1 zum Erfassen einer Materialqualität eines kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießproduktes 2.
Das System 1 umfasst einen Ultraschallsensor 3 in Form eines Phased-Array- Ultraschallsensors, mit dem wenigstens ein integrierter Produktabschnitt 4 des metallischen Gießproduktes 2 von einer Seite des integrierten Produktabschnitts 4 aus beschallbar ist.
Des Weiteren umfasst das System 1 eine kommunikationstechnisch mit dem Ultraschallsensor 3 verbundene, elektronische Auswertungseinheit 5, die eingerichtet ist, wenigstens ein Ultraschallbild aus Signalen des Ultraschallsensors zu erzeugen, wenigstens eine Fehlerverteilung aus in dem Ultraschallbild enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts 4 zu ermitteln, und die Materialqualität des metallischen Gießproduktes 2 unter Berücksichtigung der ermittelten Fehlerverteilung zu ermitteln. Die elektronische Auswertungseinheit 5 ist des Weiteren eingerichtet, zur Ermittlung der Fehlerverteilung aus dem Ultraschallbild des integrierten Produktabschnitts 4 eine virtuelle Schnittebene des integrierten Produktabschnitts 4 zu erzeugen und die Fehlerverteilung aus in der virtuellen Schnittebene enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts 4 zu ermitteln. Ferner ist die elektronische Auswertungseinheit 5 eingerichtet, zur Ermittlung der Materialqualität des metallischen Gießproduktes 2 die ermittelte Fehlerverteilung mit vorgegebenen qualitätsspezifischen Kriterien zu vergleichen und dem metallischen Gießprodukt 2 diejenige Materialqualität zuzuordnen, von deren charakteristischem qualitätsspezifischem Kriterium die ermittelte Fehlerverteilung am wenigsten abweicht.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein metallisches Gießprodukt 2 mit drei integrierten Produktabschnitten 4, die quer zur Bewegungsrichtung des metallischen Gießproduktes 2 angeordnet und dreidimensional ausgebildet sind.
In Figur 3 ist beispielhaft ein Verfahrensablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Überprüfen von Qualitätsparametern an einem metallurgischen Produkt dargestellt und beschrieben.
In der Zeichnung zeigt die einzige Figur schematisch eine Draufsicht auf die Oberfläche eines metallurgischen Produkts mit einer angedeuteten Route für eine Reise einer auf die Oberfläche aufgesetzten mobilen Einrichtung zur Überprüfung von Qualitätsparametern des Produktes.
Gemäß der Darstellung nach der einzigen Figur ist lediglich schematisch eine mobile Einrichtung 101 einer Vorrichtung (nicht gesondert beziffert) zum Detektieren von Fehlstellen 102 (nur beispielhaft beziffert) an einem gegossenen und gewalzten metallurgischen Produkt 103 in Gestalt einer Bramme 104 gezeigt, wobei diese mobile Einrichtung 101 bereits durch eine nicht gezeigte Hebeeinrichtung der Vorrichtung auf der Oberfläche 105 des metallurgischen Produkts 103 abgesetzt ist. Mittels der mobilen Einrichtung 101 kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Detektieren der Fehlstellen 102 an dem metallurgischen Produkt 103 vorgenommen werden, bei welchem die mit Fehlstellen-Detektorelementen 106 ausgerüstete mobile Einrichtung 101 auf die Oberfläche 105 des metallurgischen Produkts 103 aufgesetzt wird und bei welchem die Fehlstellen 102 mittels der Fehlstellen-Detektorelemente 106 der mobilen Einrichtung 101 detektiert werden, während die Fehlstellen-Detektorelemente 106 mittels der mobile Einrichtung 101 über die Oberfläche 105 geführt werden, wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren speziell dadurch auszeichnet, dass sich die auf der Oberfläche 105 aufgesetzte mobile Einrichtung 101 bei einer Fehlerstellensuchreise unter Umgehung einer Außensteuerung autonom auf dem metallurgischen Produkt 103 bewegt und hierbei autonom auf der Oberfläche 105 navigiert.
Zum betriebssicheren autonomen Bewegen und Navigieren der mobilen Einrichtung 101 auf der Oberfläche 105 verfügt die mobile Einrichtung 101 auch über Sensorelemente 107, mittels welchen die Oberflächendimension des metallurgischen Produkts 103 erfasst werden können.
Insbesondere können mittels dieser Sensorelemente 107 auch die Ecken 108 (nur exemplarische beziffert) und die Kanten 109 (nur exemplarische beziffert) des metallurgischen Produkts 103 erkannt werden.
Eine gröbere Positionierung der mobilen Einrichtung 101 auf dem metallurgischen Produkt 103 erfolgt vorliegend mittels wenigstens einer oberhalb der Oberfläche 105 angeordneten und auf elektromagnetischen Wellen basierenden Einrichtung 1 10 der Vorrichtung und mittels einem auf der mobilen Einrichtung 101 angeordneten Marker 1 1 1 , dessen räumliche Ausrichtung von der optischen Einrichtung 1 10 gelesen werden kann. Beispielsweise kann die mobile Einrichtung 101 mithilfe der auf elektromagnetischen Wellen basierenden Einrichtung 1 10 und dem auf der mobilen Einrichtung 101 entsprechend ausgestalteten Marker 1 1 1 autonom in eine Startposition 1 12 navigiert werden, von welcher aus die Fehlerstellensuchreise autonom startet. Diese Startposition 1 12 befindet sich in diesem Ausführungsbeispiel in einem Eckbereich 1 13 des metallurgischen Produkts 103.
Eine feinere Positionierung der mobilen Einrichtung 101 gegenüber dem metallurgischen Produkt 103 erfolgt mittels wenigstens eines an der mobilen Einrichtung 101 angeordneten Sensors zur Erkennung der Oberflächenstruktur.
Zum autonomen Navigieren der mobilen Einrichtung 101 verfügt diese noch über eine Steuer- und/oder Regeleinheit 1 15, mithilfe welcher sie in die Startposition 1 12 und anschließend auch während der Prüfungsreise autonom navigiert werden kann.
Hierzu startet die mobile Einrichtung 101 ausgehend von der autonom angesteuerten Startposition 1 12 und fährt die Oberfläche 105 des metallischen Produkts 103 zeilenweise gemäß der Zeilen 1 16, 1 17 usw. autonom ab, um die Fehlstellen 102 zu detektieren.
Ferner zeichnet sich die mobile Einrichtung 101 noch durch einen nicht gezeigten Akkumulator zur autarken Energieversorgung sowie durch eine nicht gezeigte Datenübertragungseinheit sowie eine ebenfalls nicht gezeigte Datenempfangseinheit aus.
Die mobile Einrichtung 101 verfügt darüber hinaus hierbei über ein nicht gezeigtes Fahrwerk mit Rädern, von welchem wenigstens eines der Räder durch eine Lenkeinheit der mobilen Einrichtung 101 lenkbar und wenigstens eines der Räder durch eine Antriebseinheit der mobilen Einrichtung 101 antreibbar ist. Insbesondere die Antriebseinheit und die Lenkeinheit werden hierbei durch die Steuer- und/oder Regeleinheit 1 15 der mobilen Einrichtung 101 derart gesteuert bzw. geregelt, dass sich die mobile Einrichtung 101 autonom auf der Oberfläche bewegen kann.
Es versteht sich, dass es sich bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel lediglich um eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der diesbezüglichen Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens handelt. Insofern beschränkt sich die Ausgestaltung der Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel.
Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Bezugszeichenliste
1 System
2 Gießprodukt
3 Ultraschallsensor
4 Produktabschnitt
5 Auswertungseinheit
101 mobile Einrichtung
102 Qualitätsparameter
103 metallurgisches Produkt
104 Bramme
105 Oberfläche
06 Detektorelemente
107 Sensorelemente
108 Ecken
109 Kanten
1 10 optische Einrichtung
1 1 1 Marker
1 12 Startposition
1 13 Eckbereich
1 14 Beschleunigungssensor
1 15 Steuer- und/oder Regeleinheit
1 16 erste Zeile
1 17 weitere Zeile

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Erfassen einer Materialqualität eines, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießproduktes (2), aufweisend die Schritte:
- Erzeugen von wenigstens einem Ultraschallbild von wenigstens einem integrierten Produktabschnitt (4) des metallischen Gießproduktes (2) unter Verwendung von Ultraschall;
- Ermitteln von wenigstens einer Fehlerverteilung aus in dem
Ultraschallbild enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts (4); und
- Automatisiertes Ermitteln der Materialqualität des metallischen Gießproduktes (2) unter Berücksichtigung der ermittelten Fehlerverteilung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Ultraschallbildes des integrierten Produktabschnitts (4) wenigstens ein Phased-Array-Ultraschallsensor (3) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fehlerverteilung als zweidimensionale oder dreidimensionale Fehlerverteilung ermittelt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Fehlerverteilung aus dem Ultraschallbild des integrierten Produktabschnitts (4) eine virtuelle Schnittebene des integrierten Produktabschnitts (4) erzeugt wird, wobei die Fehlerverteilung aus in der virtuellen Schnittebene enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts (4) ermittelt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Materialqualität des metallischen Gießproduktes (2) die ermittelte Fehlerverteilung mit vorgegebenen qualitätsspezifischen Kriterien verglichen wird, wobei dem metallischen Gießprodukt (2) diejenige Materialqualität zugeordnet wird, von deren charakteristischem qualitätsspezifischem Kriterium die ermittelte Fehlerverteilung am wenigsten abweicht.
Verfahren zum Betreiben einer Anlage zum Herstellen von, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießprodukten (2), dadurch gekennzeichnet, dass beim Betreiben der Anlage eine jeweilig nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 erfasste Materialqualität des metallischen Gießproduktes (2) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialqualität des metallischen Gießproduktes (2) in einer Produktionslinie oder nah an der Produktionslinie erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Materialqualität unter Verwendung einer mobilen Einrichtung (101 ), insbesondere einer autonomen mobilen Einrichtung (101 ), erfolgt.
System (1 ) zum Erfassen einer Materialqualität eines, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießproduktes (2), aufweisend: wenigstens einen Ultraschallsensor (3), mit dem wenigstens ein integrierter Produktabschnitt (4) des metallischen Gießproduktes (2) von zumindest einer Seite des integrierten Produktabschnitts (4) aus beschallbar ist; wenigstens eine kommunikationstechnisch mit dem Ultraschallsensor (3) verbundene, elektronische Auswertungseinheit (5), die eingerichtet ist,
wenigstens ein Ultraschallbild aus Signalen des Ultraschallsensors (3) zu erzeugen,
wenigstens eine Fehlerverteilung aus in dem Ultraschallbild enthaltenen Materialfehlern des integrierten Produktabschnitts (4) zu ermitteln, und
die Materialqualität des metallischen Gießproduktes (2) unter Berücksichtigung der ermittelten Fehlerverteilung automatisiert zu ermitteln.
10. System (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (3) ein Phased-Array-Ultraschallsensor ist.
1 1 . System (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallsensor (3) ein elektromagnetischer Sensor oder ein Laser- Ultraschall-Sensor ist. 12. System (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswertungseinheit (5) eingerichtet ist, zur Ermittlung der Fehlerverteilung aus dem Ultraschallbild des integrierten Produktabschnitts (4) eine virtuelle Schnittebene des integrierten Produktabschnitts (4) zu erzeugen und die Fehlerverteilung aus in der virtuellen Schnittebene enthaltenen Materialfehlern des integrierten
Produktabschnitts (4) zu ermitteln.
13. System (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswertungseinheit (5) eingerichtet ist, zur Ermittlung der Materialqualität des metallischen Gießproduktes (2) die ermittelte
Fehlerverteilung mit vorgegebenen qualitätsspezifischen Kriterien zu vergleichen und dem metallischen Gießprodukt (2) diejenige Materialqualität zuzuordnen, von deren charakteristischem qualitätsspezifischem Kriterium die ermittelte Fehlerverteilung am wenigsten abweicht.
System (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch wenigstens eine mobile Einrichtung (101 ), insbesondere eine autonome mobile Einrichtung (101 ), mit deren Hilfe die Materialqualität erfassbar ist.
Anlage zum Herstellen von, insbesondere kontinuierlich vergossenen, metallischen Gießprodukten (2), gekennzeichnet durch wenigstens ein System (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 14 und wenigstens eine den Betrieb der Anlage steuernde und/oder regelnde, kommunikationstechnisch mit dem System (1 ) verbundene Steuer- und/oder Regeleinheit, die eingerichtet ist, beim Betreiben der Anlage eine jeweilig mit dem System (1 ) erfasste Materialqualität des metallischen Gießproduktes (2) zu berücksichtigen.
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