專利名稱：用于分析在一個變形物體上的輔助材料層的方法和裝置的制作方法
用于分析在 一 個變形物件上的輔助材料層的方法和裝置
本發(fā)明涉及一種用于針對不同的測量參數(shù)分析在變形工藝、尤其是 軋制工藝之前和/或之后在一個變形物件、尤其是金屬帶表面上的輔助材 料層的方法。本發(fā)明還涉及一個裝置，它具有至少一個用于產(chǎn)生變形物 件表面上的輔助材料層的掃描信號的檢測裝置，其中檢測裝置設(shè)置在一 個變形裝置、尤其是軋制機架的前面和/或后面，并且具有一個用于分析 由檢測裝置產(chǎn)生的關(guān)于輔助材料的不同專用測量參數(shù)的掃描信號的分 析裝置。
原則上在變形工藝中存在使用輔助材料的需求，用于使軋制物與軋 輥充分地分離。如果不能以所期望的方式實現(xiàn)這種分離，則導(dǎo)致在參與 變形成份的金屬化接觸并且由于其相互間的相對運動導(dǎo)致軋制物所期 望表面結(jié)構(gòu)的干擾。
對此由現(xiàn)有技術(shù)已知許多此類形式的方法。
由DE 197 44 503 Al已知一個用于影響在熱寬帶或冷帶軋制線的軋 制機架中分別在上與下軋輥之間的摩擦特性的裝置和方法。在此該方法 的主要特征是，使軋制物的帶頂面和/或帶底面在軋制機架的進入側(cè)通過 噴灑裝置以確定量的液體浸潤并且一個調(diào)節(jié)裝置按照量調(diào)節(jié)液體的條 件和給出，其中作為調(diào)節(jié)參數(shù)使用 一 個與實際的下和/或上軋輥的軋輥轉(zhuǎn) 矩相結(jié)合預(yù)求得或計算的參數(shù)。通過這種方法尤其要實現(xiàn)，不僅在軋制 物的帶頂面與上軋輥之間而且在軋制物的帶底面與下軋輥之間產(chǎn)生幾 乎相同的摩擦特性，用于改善軋制工藝的效率以及減小上和下軋輥的磨 損并且還衰減經(jīng)常在較大的減厚時產(chǎn)生的振動傾向。
在這種和其它已知的方法中原則上存在著這種需求，通過減少工藝 步驟達到高質(zhì)量金屬軋制帶的更高產(chǎn)量，其中要通過穩(wěn)定的軋制工藝實 現(xiàn)更好的帶質(zhì)量、尤其是軋制縫隙中的摩擦適配性。為此在申請者本身 的、較早優(yōu)先權(quán)的、未預(yù)公開的德國專利申請DE 10 2005 042 020.6中 建議，在進入側(cè)通過物理的計算模型根據(jù)許多工藝數(shù)據(jù)連續(xù)在線配量最 小量的不含高水份的純潤滑劑。
由此得到穩(wěn)定的軋制工藝，尤其實現(xiàn)軋制縫隙中的摩擦適配性。此 外有利的是，不再需要后續(xù)的殘油去除并由此節(jié)省其它工藝步驟，因為意味著最小潤滑，因此只將用于達到所期望的產(chǎn)品質(zhì)量所需的并且在軋 制工藝期間也實際消耗的潤滑劑涂覆到進入側(cè)上。此外省去用于去除油 乳液的裝置和其成本。
由此提出本發(fā)明的目的是，在保持現(xiàn)有優(yōu)點的條件下以這種方式改
進由未預(yù)公開的德國專利申請(巻號DE 10 2005 042 020.6)已知的方 法以及用于執(zhí)行該方法的相應(yīng)裝置，由此提供一個具體的且適合的測量 方法和 一 個用于評價變形物上的輔助材料的裝置。
按照本發(fā)明關(guān)于方法的目的由此得以實現(xiàn)，在線地借助于光譜分析 實現(xiàn)輔助材料分析。按照本發(fā)明關(guān)于裝置的目的由此得以實現(xiàn)，使分析 裝置由在線的光譜分析裝置構(gòu)成。
在本描述的范圍內(nèi)輔助材料一般指的是這種材料，它用于在變形工 藝時、尤其在軋制工藝時保證變形物件與變形裝置、尤其是工作輥之間 的充分分離。
在權(quán)利要求1中提出三個不同的用于分析變形物件上的輔助材料的 選擇，即在變形工藝前分析、在變形工藝后分析和在變形工藝之前和之 后分析。
在浸潤變形工藝前分析變形物件上的輔助材料能夠有利地監(jiān)控施 用輔助材料的質(zhì)量，例如在這個意義上，涂覆是否均勻或者可能有目的 地不均勻。
由在變形工藝后在軋制物表面上保留的輔助材料剩余量的 一般分 析可以有利地一方面區(qū)別，這個剩余量是否太大、太小或可接受；據(jù)此 可以減少或加大在變形工藝前涂覆到變形物上的輔助材料量或保持不 變。以變形工藝后在變形物上的輔助材料化學成份為基礎(chǔ)的分析結(jié)果可 以有利地用于，有針對性地調(diào)整在變形工藝前在涂覆變形物時的輔助材 料成份和/或其溫度。
所述的第三選擇、即在變形工藝之前和之后分析輔助材料能夠有利 地推斷在變形工藝期間的輔助材料消耗。由此獲得的輔助材料消耗量能 夠 一 方面再用于推斷在變形工藝期間的熱條件。除了消耗量以外所要求 的借助于光語分析的分析也能夠比較在變形工藝之前和之后的輔助材 料化學成份，其中比較能夠推斷輔助材料某些組分、例如添加劑的消耗 或者在變形工藝期間形成的反應(yīng)物。這些確定的事件可以有目的地支 持，當期望這些事件的時候，即，在這些情況下，變形重要的材料只有在變形工藝期間才形成，或者可以及時抵抗它們。
最后作為權(quán)利要求1特別有利的特征要指出，在線地進行輔助材料 光譜分析。由此使輔助材料的光譜分析結(jié)果實時地供使用并且可以直 接、即還在運行的變形工藝期間用于影響整個變形工藝。這種影響可以 以有目的地控制技術(shù)或調(diào)節(jié)技術(shù)地影響變形裝置或如上所述施用的輔 助材料的形式實現(xiàn)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中所述光譜分析是激光感應(yīng)的、時間分辨的 熒光光譜分析或者紅外光區(qū)的光諳分析。它們是特別適用的分析輔助材 料層的測量方法。
按照本發(fā)明的另 一 擴展結(jié)構(gòu)特征規(guī)定，所述輔助材料例如是潤滑 劑、冷卻潤滑劑、整形劑或濕整形劑。
按照本發(fā)明的另 一 擴展結(jié)構(gòu)特征適宜地使所述輔助材料的分析煩'J 量參數(shù)例如是其單位面積的量、其溫度、其成份、其在變形物件上的分 布均勻性和/或其層厚。對此給出的優(yōu)點請參閱前面的實施例。
按照本發(fā)明的另 一擴展結(jié)構(gòu)特征推薦，使測量參數(shù)作為調(diào)節(jié)參數(shù)至 少輸送到調(diào)節(jié)回路，該調(diào)節(jié)回路按照給定理論值的標準施用輔助材料到 變形物件上，其中這樣給定調(diào)節(jié)參數(shù)的理論值，它們以已知的變形工藝 為基礎(chǔ)對于變形工藝本身調(diào)節(jié)確定的變形參數(shù)和/或?qū)τ谧冃蔚淖冃挝?br> 件分別以所期望的尺度形成質(zhì)量特征?？捎绊懙淖冃螀?shù)例如是變形裝 置中的軋制力的大小或軋輥振動的強度。
按照本發(fā)明的另 一特征規(guī)定，在檢測到不期望的或者有缺陷的例如 污染的輔助材料成份的情況下在干預(yù)具有不同成份的儲存容器的條件 下構(gòu)成調(diào)節(jié)回路，由不同的成份組成輔助材料，接著使輔助材料對應(yīng)于 給定的其成份的理論值混合或者還在運行的變形工藝期間修正其成份。
適宜地按照本發(fā)明的另 一特征為了計算變形工藝的理論值通過數(shù) 學模型模擬。
按照本發(fā)明的另 一特征規(guī)定，用于變形的變形物件的質(zhì)量特征例如 是其平面度、其光滑度或其組織，尤其是人字形花紋的不存在性。
按照本發(fā)明的關(guān)于方法的另 一特征規(guī)定，使輔助材料的各個組分有 針對性地添加標識或示蹤物質(zhì)。這些標識或示蹤物質(zhì)在期望的情況下可 以有目的地添加輔助材料的各個組分，用于使信號強度以適合的方式匹 配。在本發(fā)明的關(guān)于裝置的優(yōu)選實施例中具有至少 一 個照射機構(gòu)，用于 在掃描期間照射變形物件上的輔助材料。照射起到激活或強化標識或示
于軋制方向的輔助材料的量分布或成份分布方面。
如果檢測裝置或照射源只簡單地在變形裝置前面和/或后面存在并 且與變形物的寬度相比小尺寸地設(shè)計，則有利的是，使它們設(shè)計成可以 橫交于軋制方向移動，用于能夠在變形物的整個寬度上檢測和分析輔助 材料。如果使所述檢測裝置在軋制縫隙前面和/或后面以許多檢測元件的
形式構(gòu)成，因此這些元件不必一定移動；但是有利的是，使這些元件也 在橫交于軋制方向的方向上分布地設(shè)置在變形物上，用于能夠在變形物 的整個寬度上分析輔助材料。檢測裝置或檢測元件優(yōu)選由掃描器構(gòu)成。
最后按照本發(fā)明的最后特征規(guī)定，使所述分析裝置設(shè)計成用于執(zhí)行 如權(quán)利要求中任一項所述的方法。
下面描述總共四個附圖，其中


圖1示出本發(fā)明的第一實施例，
圖2示出用于構(gòu)成檢測裝置的變化，
圖3示出本發(fā)明的第二實施例，
圖4示出本發(fā)明的第三實施例。
下面借助于上迷附圖詳細描迷本發(fā)明的實施例。在所有附圖中相同 的技術(shù)部件以相同的標記符號表示。對于各個標記符號附加T，或"r" 表示，相應(yīng)表示的部件在軋制方向R上看去或者設(shè)置在變形裝置20的 前面(1)或后面(r)。為了簡化標記符號在下面的描述中通常沒有這個 附加字母地使用，如果它對于具體事實的視圖不必顯示的時候。
本發(fā)明 一般涉及一種用于分析在輸送到變形工藝的變形物表面上 的輔助材料層的方法和相應(yīng)的裝置。
為此圖1示出第一實施例。具體地在圖1中象征性地以軋制機的形 式示出一個變形裝置20。對變形裝置20為了變形、例如為了減厚輸送 一個變形物40。變形物40在軋制方向R上穿過變形裝置20。
為了簡化變形工藝并且為了改善變形物40在變形工藝后在某些質(zhì) 量特征、如平整度、光滑度、組織或人字形花紋的不存在性等方面的質(zhì) 量對變形物40在進入變形裝置20借助于噴嘴排30輸送輔助材料50。 輔助材料例如是潤滑劑、冷卻劑、整形劑或濕整形劑。如圖l所示，可以使輔助材料涂覆到變形物40表面上或者其底面上(未示出，也適用 于所有下面的實施例)。
在圖1所示的本發(fā)明實施例中借助于按照本發(fā)明的裝置IO分析涂 覆到變形物40表面上的輔助材料，在輔助材料與變形物40 —起進入變 形裝置20之前。按照本發(fā)明的裝置10包括用于產(chǎn)生在變形物40表面 上輔助材料50層的掃描信號的檢測裝置12;檢測裝置12例如可以是掃 描器。
圖2示出檢測裝置12空間結(jié)構(gòu)的實施例。在那里示例地示出，檢 測裝置可以由各個^r測元件12，， 12"…、優(yōu)選掃描元件組成，它們以在 軋制方向R的橫向上一個分量位置固定地設(shè)置在線L上。也可以選擇使 檢測裝置12僅4又由一個掃描元件組成，^f旦是它可以優(yōu)選以軋制方向R 的橫向上的一個分量并由此在變形物40的寬度方向上移動。兩個可選 擇的實施例用于例如獲得在軋制方向R的橫向上的輔助材料量或溫度 的分布或者其化學成份的分布。
在圖1中還看出，由檢測裝置12產(chǎn)生的掃描信號輸送到分析裝置 14,用于由分析裝置評價。分析裝置是光譜分析裝置，它例如在紅外光 范圍中或者按照激光感應(yīng)的時間分辨的熒光光譜分析原理工作。分析裝 置14以輔助材料50的不同測量參數(shù)為基礎(chǔ)評價由檢測裝置12接收的 掃描信號。這些分析的測量參數(shù)例如可以是單位面積的輔助材料量、其 化學成份、其在變形物40上例如也橫交于軋制方向R的分布均勻性和/ 或輔助材料50在變形物40上的層厚。
按照在圖1中所示的第一實施例在輔助材料進入變形裝置20之前 借助于上面以圖2描述的檢測裝置的輔助材料50分析能夠有利地例如 實現(xiàn)監(jiān)控，輔助材料在寬度方向上、即橫交于軋制方向R是否以所期望 的方式涂覆在變形物40的表面上。通常期望均勻的分布；但是也可以 選擇期望有目的地不均勻分布。分布尤其涉及涂覆的輔助材料50的層 厚；但是也可以是其局部的成份。如果由分析裝置14進行的光譜分析 要得到一個偏離所期望的量分布的分布，則對于在圖l所示的布置中存 在這種可能性，有目的地影響噴嘴排30,通過例如其各個噴嘴有目的地 分別接通或斷開。如果需要實際上也可以修正地影響涂覆的輔助材料的
烈地或不強烈地添加輔助材料。由于按照本發(fā)明在線地實現(xiàn)掃描信號的光譜分析這個事實，可以使示例描述的修正干涉猶如實時地也在運行的 變形工藝期間進行。
在掃描過程期間優(yōu)選借助于照射機構(gòu)16照射變形物4 0表面上的輔 助材料50,用于通過檢測裝置改善識別輔助材料的測量參數(shù)。
圖3示出本發(fā)明的第二實施例，其中按照本發(fā)明的裝置IO在軋制 方向R看去只設(shè)置在變形裝置20的后面。裝置IO能夠在那里分析在實 現(xiàn)變形工藝以后在變形物40表面上的輔助材料50。尤其存在這種可能 性，求得在變形工藝以后在表面上保留的輔助材料50剩余量。剩余量 可以有利地例如輸送到一個用于輔助材料50量的調(diào)節(jié)器，它調(diào)節(jié)在變 形裝置前面輸送的輔助材料量、例如在最小量潤滑的意義上。最小量潤 滑的特征是，在變形裝置20的進入側(cè)上只涂覆這樣多的輔助材料50， 如同在變形工藝期間所需的那樣。當然在變形裝置20后面的輔助材料 50分析也能夠再分析輔助材料50的化學成份并且必要時所需的修正化 學成份。如同上面借助于圖1所提到的那樣，化學成份可以通過有目的 地影響輔助材料的各個組分的分量通過干預(yù)相應(yīng)的儲存容器有目的地 控制。也可以及時識別輔助材料中的可能污染并且可能克服。輔助材料 50的污染例如可能通過液壓流體實現(xiàn)，它在變形工藝期間在變形裝置 20中與輔助材料50混合。
由關(guān)于在變形工藝后在變形物40表面上輔助材料剩余量的化學成 份的信息還可以有目的地影響輔助材料的溫度。
圖4示出本發(fā)明的第三實施例，它基本是第 一和第二實施例的組合。 由組合可以看出，在第三實施例中按照本發(fā)明的裝置10不僅設(shè)置在變 形裝置20前面而且設(shè)置其后面。通過兩側(cè)布置裝置能夠獲得輔助材料 不僅在變形工藝前面的而且變形工藝后面的上述測量參數(shù)并且相互比 較。因此例如可以由在變形裝置20前面和后面檢測的輔助材料50量推 斷在變形工藝期間的輔助材料消耗。消耗本身能夠推斷在變形工藝期間 的熱條件并且熱條件能夠在準確了解變形工藝時也推斷變形工藝運行 后的變形物40的質(zhì)量，即，推斷其光滑度、其平整度、其組織或其粗 糙深度。
輔助材料50的化學成份在變形裝置20之前與之后的比較能夠推斷 在變形工藝期間某種添加劑的消耗或者形成反應(yīng)物。可以抵抗這種特性 或者可以完全有針對性地支持，當變形重要的材料只有在變形工藝期間才形成的時候是這種情況。
藝的影響需要一個比較或調(diào)節(jié)裝置，它在圖4中以標記符號7^表示。
調(diào)節(jié)裝置70尤其可以設(shè)計成，以變形工藝的數(shù)學模型為基礎(chǔ)在上 述的預(yù)先定義的變形物40質(zhì)量特征方面適合地調(diào)節(jié)整個變形工藝。為 了實現(xiàn)這個質(zhì)量特征對調(diào)節(jié)裝置70輸送適合的、代表實際值的測量參 數(shù)并且一般與給定的理論值進行比較。由此也由按照本發(fā)明的評價裝置 14求得它們并且將上面定義的測量參數(shù)如單位面積的輔助材料50量、 其溫度、其化學成份或其在變形物表面上的分布輸送到調(diào)節(jié)裝置70并 且在考慮變形工藝數(shù)學模型的條件下適合地評價。圖4中的測量儀60 例如代表測量其余測量參數(shù)作為調(diào)節(jié)裝置70的輸入?yún)?shù)，它們不由分 析裝置14提供。為了實現(xiàn)所期望的變形物質(zhì)量特征構(gòu)成調(diào)節(jié)裝置70， 在評價接收的測量參數(shù)以后在利用變形工藝數(shù)學模型的條件下以適合 的方式由變形工藝施加影響。這種影響一般尤其通過調(diào)節(jié)變形裝置20 的軋制力實現(xiàn)，但是也可以按照本發(fā)明如上借助于實施例所述的那樣使 影響涉及施用的輔助材料50的量、化學成份、分布或溫度。
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權(quán)利要求
1. 用于以不同的測量參數(shù)為基礎(chǔ)分析在變形工藝、尤其是軋制工藝之前和/或之后在一個變形物件(40)、尤其是金屬帶表面上的輔助材料(50)層的方法，其特征在于，在線地借助于光譜分析實現(xiàn)輔助材料(50)分析。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述光譜分析是激光感 應(yīng)的、時間分辨的熒光光鐠分析或者紅外光區(qū)的光譜分析。
3. 如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述輔助材 料(50 )例如是潤滑劑、冷卻潤滑劑、整形劑或濕整形劑。
4. 如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述輔助材 料(50)的分析參數(shù)例如是其單位面積的量、其溫度、其成份、其在變 形物件(40)上的分布的均勻性和/或其層厚。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，使測量參數(shù)作為調(diào)節(jié)參 數(shù)輸送到至少一個調(diào)節(jié)回路，該調(diào)節(jié)回路按照給定的理論值(soil)的 標準實施輔助材料(50)到變形物件(40)上的施加，其中這樣給定調(diào) 節(jié)參數(shù)的理論值，它們以已知的變形工藝為基礎(chǔ)對于變形工藝本身調(diào)節(jié) 確定的變形參數(shù)和/或?qū)τ谧冃蔚淖冃挝锛謩e以所期望的尺度形成質(zhì) 量特征。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，可影響的變形參數(shù)例如 是軋制力的大小或軋輥振動的強度。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，在檢測到不期望的 或者有缺陷的例如污染的輔助材料成份的情況下在干預(yù)具有不同的組 分的儲存容器的條件下構(gòu)成調(diào)節(jié)回路，輔助材料由該不同的組分組成， 接著使輔助材料對應(yīng)于其成份的給定的理論值進行混合。
8. 如權(quán)利要求5至7中任一項所述的方法，其特征在于，為了計算 變形工藝的理論值通過數(shù)學模型模擬。
9. 如權(quán)利要求5至8中任一項所述的方法，其特征在于，用于變形 的變形物件的質(zhì)量特征例如是其平面度、其光滑度或其組織，尤其是人 字形花紋的不存在性。
10. 如上述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，使輔助材 料的各個組分有針對性地添加標識或示蹤物質(zhì)。
11. 裝置(10)，具有至少一個用于產(chǎn)生變形物件(40)、尤其金屬帶表面上的輔助材料(50)層的掃描信號的檢測裝置(12),其中檢 測裝置(12)設(shè)置在一個變形裝置(20)、尤其是軋制機架的前面和/ 或后面，并且具有用于分析由檢測裝置(12)產(chǎn)生的關(guān)于輔助材料(50) 的不同的特定測量參數(shù)的掃描信號的分析裝置(14),其特征在于，使 分析裝置(14)由在線光譜分析裝置構(gòu)成。
12. 如權(quán)利要求11所述的裝置(10),其特征在于至少一個照射 機構(gòu)(16),用于在掃描期間照射變形物件(40)上的輔助材料。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的裝置(10),其特征在于，所述檢 測裝置(12)具有多個檢測元件(12，,12"),它們設(shè)置在一條線(L) 上，該線以一個在軋制方向(R)橫向上的分量在變形物件上延伸。
14. 如權(quán)利要求11至13中任一項所述的裝置(10),其特征在于， 所述檢測裝置(12)是掃描器。
15. 如權(quán)利要求11至14中任一項所述的裝置(10),其特征在于， 所述分析裝置(14)設(shè)計成用于實施如權(quán)利要求1至10中任一項所述 的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在不同的測量參數(shù)方面分析在變形工藝、尤其是軋制工藝之前和/或之后在一個變形物件(40)、尤其是金屬帶表面上的輔助材料(50)層的方法。在此按照本發(fā)明規(guī)定，借助于光譜分析實現(xiàn)輔助材料(50)分析。本發(fā)明還涉及一個用于實施按照本發(fā)明方法的裝置。
文檔編號G01N21/35GK101473214SQ200780022620
公開日2009年7月1日 申請日期2007年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月17日
發(fā)明者A·科爾勞什, H·-P·里克特, H·帕韋爾斯基 申請人:Sms迪馬格股份公司