CN101849030A - 用于稳定和可视监视伸长金属条的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于在沿着预定传送路径(X)的传送方向(22)上连续传送伸长金属条(1)期间可视监视和稳定伸长金属条(1)的设备和方法，其中已经通过已经连续传递条(1)经过熔融金属浴(2)来用金属层涂覆条(1)。将沿着预定传送路径(X)从浴(1)传送条(1)。该设备包括电磁稳定设备(7)，该电磁稳定设备包括布置于预定传送路径(X)的各侧上的至少一对电磁稳定装置(8，9)。另外，该设备包括用于通过在条的传送方向(22)的横向线上并且在条的实质上整个宽度内施加空气流来从条(1)揩掉多余融融金属的揩拭设备(4)。该揩拭设备包括至少一对气刀(5，6)并且至少一个气刀布置于条(1)的各侧上。第一图像读取装置(16)被配置成拍摄条相对于预定传送路径(X)的实际位置的多个图像。第二和第三图像读取装置(19，20)被配置成拍摄条表面的一个或者多个图像。

Description

用于稳定和可视监视伸长金属条的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种用于提高表面质量并且有效地稳定伸长金属条的设备和一种用于提高表面质量并且有效地稳定伸长金属条的方法。
背景技术
当例如用金属层连续地涂覆伸长金属条如钢片时，条连续地经过包含通常为锌或者铝的熔融金属的浴。在浴中，条通常在浸入金属浴中的辊以下经过并且随后向上移动经过稳定和校正辊。条从浴中浮现并且被传送经过用于从条吹掉多余熔融金属的由一组气刀组成的揩拭设备以控制涂层的厚度并且进而吹掉的多余熔融金属回到浴。刀所吹出的气体通常为空气或者氮气，但是也可以使用蒸汽或者惰性气体。然后无支撑地传送条直至已经冷却和固化涂层。然后经由上辊引导或者指引有涂层的条以便继续加工条，如例如将条切割成单独片元件或者将条缠绕到辊上。在正常情况下，条在竖直方向上从浸入浴中的辊经过校正和稳定辊以及气刀移向上辊。
为了稳定条，使用如下电磁稳定设备，该设备被设计成相对于预定传送路径稳定条的位置。稳定设备至少包括放置于条的相应侧上的第一对电磁稳定装置。
在用金属层连续地涂覆伸长金属条如钢片时，以均匀和薄的涂层厚度为目标。为了实现这一点，普遍做法是在条已经经过上辊时测量涂层的质量，然后将这一读数用于控制如下气刀，这些气刀通常定位成从在朝着条的方向上可移动地布置于竖直方向上的梁悬置并且布置成使得它们也可以成角度从而气体撞击条上的涂层的角度可以改变，由此控制涂层的厚度。
然而由于条的几何形状、条必须无支撑地运行的距离、它的速度和气刀的吹动效果，条将在与它的传送方向实质上垂直的方向上移动或者振动。已知通过使用校正和稳定辊、对来自气刀的气体流的更精确控制和对条的速度的调节和/或对条必须无支撑地运行的距离的调节来应对这一横向移动问题由来已久。然而，如果这些横向移动未减少，则这些移动将明显干扰气刀的准确揩拭，这随后导致涂层的可为肉眼所见的不均匀厚度。目前，难以借助测量设备来确定涂层厚度在条已经经过气刀和电磁稳定设备之后有多么不均匀。该困难源于测量缓慢地(通常约1-2Hz)并且一次仅在条的一点出现这一事实。如果条然后以例如2m/s的速度移动，则这意味着不手动/可视检查条就没有可能自动地看见涂层厚度中的局部缺陷或者是否存在不均匀的涂层厚度(本身以条上的条纹形式表现)。条上的水平条纹可以具有与10Hz或者更高的频率对应的重复，并且如果在条上有竖直条纹，则即使使用横越的自动厚度传感器也很难以检测这些条纹。
取而代之，如今出现操作者对涂层厚度的控制，该操作者在条很久以前经过气刀和电磁稳定设备时通过可视检查来手动控制条，然后如果需要则控制气刀和电磁体。由于这一控制姗姗来迟，因而存在数米条的表面质量不佳这一风险，这意味着相当数量的条质量将随后不得不下降并且在最坏情况下被拒绝。
公开号为JP-09-202955的日本专利说明书示出了如何可以借助如下辊来减少金属条的振动，这些辊在条已经经过气刀时稳定和伸展它。用传感器测量条在平面中相对于它的传送方向而言的位置，信息从该传感器向计算机转发，该计算机基于获得的值以及关于条速度的信息来进行振动分析、计算条的最优张力以便控制条中的振动。
日本专利说明书JP 3173755描述一种用于电镀金属条的设备，其中稳定设备被布置成减少条的振动。稳定设备包括布置于条的相应边的拐角并且与这些拐角接触以将边固定于所需位置的导引设备以及布置于与条的宽度相对的区域中、条的相对侧上和相应导引设备之间以减少条的振动的电磁体。
上述设备的一个问题在于它们未提供条的充分稳定，并且设备未解决条的表面质量问题。
此外，例如根据US 6471153和WO 2006/101446已知使用沿着条的宽度布置的多个电磁体，这些电磁体生成与条垂直动作的磁力以阻止横向移动。传感器被布置成测量条与电磁体之间的距离，并且导引设备基于由传感器测量的在条与电磁体之间的距离来导引经过电磁体的电流流动以便因此衰减横向移动以保证条相对于预定传送路径的位置未偏离太多。
上述解决方案的一个问题在于：由于条振动这一事实，条上的涂层在条已经经过气刀之后不均匀，并且因此需要用于揩拭和稳定伸长金属条的成本有效设备和方法，其中该设备明显有助于层厚度在条的整个表面上变得更均匀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于在沿着预定传送路径的传送方向上连续传送伸长金属条期间可视监视和稳定条的设备，其中通过使得条连续经过熔融金属浴来用金属层涂覆条，其中将沿着所述预定传送路径从所述浴传送条，其中该设备明显有助于层厚度在条的整个表面上变得更均匀。
这一目的根据本发明由根据独立权利要求1的特征部分中所言特征的设备实现。
预定传送路径在下文中和在权利要求书中意味着例如当改变条的宽度或者形状时可以在传送条期间确定和改变的任意平面。条的形状可以例如随着条的宽度而变化，因为在通过轧制来制造条时条可能经历变形，然后通常经历弯曲变形。
电磁体包括芯和缠绕于芯周围的至少一个线圈，并且在下文中和在权利要求书中，电磁体的长度意味着电磁体中的芯的长度。
另外，本发明的目的由包括至少一个电磁稳定设备的设备实现，该电磁稳定设备包括至少一对电磁体并且至少一个电磁体被布置于条的相应侧上，并且被设计成相对于预定传送路径来稳定条。另外，设备包括用于通过在越过条的传送方向的线上并且在条的实质上整个宽度上施加空气流或者气体流来从条揩掉多余熔融金属的揩拭设备，其中揩拭设备包括至少一对气刀并且至少一个气刀布置于条的各侧上。
至少一个第一图像读取装置布置于揩拭设备下游和电磁稳定设备上游的第一区域中以便在该区域中捕获条相对于预定传送路径的实际位置的一个或者多个图像。
至少一个第二图像读取装置布置于揩拭设备下游和电磁稳定设备上游的第二区域中以便在该区域中捕获条表面的一个或者多个图像，而至少一个第三图像读取装置布置于电磁稳定设备下游的第三区域中以便在该区域中捕获条表面的一个或者多个图像。
至少一个图像处理单元适合于基于由第一图像读取装置捕获的条在电磁体之前的实际位置的图像来确定条相对于预定传送路径的位置。
图像处理单元还适合于基于由分别在电磁稳定设备下游和上游的第二和第三图像读取装置捕获的条表面图像来比较图像，然后检测条上的任何缺陷。
至少一个计算模块适合于基于由图像处理单元确定的条位置来计算条相对于预定传送路径的偏离。
至少一个控制装置适合于根据检测到的在条与预定传送路径之间的偏离来控制去往电磁稳定设备的电磁体的电流，以向条施加磁力，从而条维持其相对于预定传送路径的位置。
根据本发明的一个实施例，第三图像读取装置布置于紧接电磁稳定设备下游或者附近。
根据本发明的一个实施例，第一图像读取装置布置于揩拭设备下游和电磁稳定设备上游以便在固定时间间隔期间捕获条位置的一个或者多个图像。此外，第二图像读取装置布置于揩拭设备下游和电磁稳定设备上游以便在固定时间间隔期间捕获条表面的一个或者多个图像。另外，第三图像读取装置布置于电磁稳定设备下游以便在固定时间间隔期间捕获条表面的一个或者多个图像。
根据本发明的一个实施例，第一图像读取装置布置于揩拭设备下游和电磁稳定设备上游以便连续拍摄条的位置。此外，第二图像读取装置布置于揩拭设备下游和电磁稳定设备上游以便拍摄条的表面。另外，第三图像读取设备布置于电磁稳定设备下游以便拍摄条的表面。
根据本发明的一个实施例，第一、第二和第三图像读取装置中的至少一个至少包括静物相机、胶片相机、视频相机、网络相机、高速相机或者IR相机。
根据本发明的一个实施例，该设备例如布置于用于用金属层涂覆条的加工线上，其中通过连续传送条经过熔融金属浴来涂敷所述层，其中气刀被布置成从钢片吹掉任何多余熔融金属。
根据本发明的一个实施例，控制设备还基于以下过程参数中的至少一个来控制去往电磁稳定设备的电磁体中的线圈的电流：条的厚度、向条涂敷的熔融金属层的厚度、条的宽度、条的速度、条中的结合和张应力。来自气刀的数据(例如来自气刀的气体上的压力或者气刀与条之间的距离)也可以用于导引去往电磁稳定设备的电磁体中的线圈的电流。
本发明的目的也用根据独立权利要求11的特征部分中所言特征的一种方法来实现，该方法用于在沿着预定传送路径的传送方向上连续传送伸长金属条期间可视监视条，并且其中通过使得条连续经过熔融金属浴来用金属层涂覆条。
根据本发明的一个实施例，在沿着预定传送路径的传送方向上连续传送伸长金属条，并且通过连续传递条经过熔融金属浴来用金属层涂覆条。在沿着预定传送路径的方向上从熔融金属浴传送条，并且稳定条相对于预定传送路径的位置，因为包括至少一对电磁体的至少一个电磁稳定设备在需要时向条施加电磁力，其中至少一个电磁体在条的各侧上。通过施加空气或者气体流来从条揩掉多余熔融金属，其中由包括布置于条的各侧上的气刀的揩拭设备在越过条的传送方向的线上并且在条的实质上整个宽度内向条生成气流。借助捕获条位置的多个图像的在揩拭设备下游和电磁稳定设备上游的第一区域中的第一图像读取装置来检测条相对于预定传送路径的位置，其中图像处理单元被布置成基于由第一图像读取装置捕获的图像来确定条相对于预定传送路径的实际位置。
借助捕获条的多个图像的在揩拭设备下游和电磁稳定设备上游的第二区域中的第二图像读取装置来检测条表面的任何缺陷，而与此同时，在电磁稳定设备下游的第三区域中的第三图像读取装置捕获条表面的多个图像，其中图像处理单元被布置成基于由第二和第三图像读取装置捕获的条表面的图像来检测条表面上的任何缺陷。
然后，计算模块基于来自图像处理单元的信息来计算条相对于预定传送路径的偏离。
控制装置控制到电磁稳定设备的电磁体的电流以由此向条施加磁力，从而条将维持其相对于预定传送路径的所需位置。
根据本发明的一个实施例，在检测到条相对于预定传送路径的非期望位置的情况下，操作者可以手动控制去往电磁稳定设备的电磁体中的线圈的电流，从而这些线圈将条移向所需位置并且向条施加稳定力。
根据本发明的一个实施例，在检测到借助图像读取装置和图像处理单元检测到的条表面上的非期望缺陷的情况下，操作者可以手动控制对从条揩拭熔融金属有影响的去往气刀的空气或者气体流。
附图说明
将通过参照以下附图描述实施例来更具体地说明本发明：
图1如从侧部查看的那样示意地示出了用于向金属条涂敷涂层的布置、用于稳定条的设备和用于可视地监视条的设备，
图1b如从前部或者背部查看的那样示出了根据图1a的本发明的一个实施例。
具体实施方式
以下描述涉及方法以及设备。
图1a示出了用于在通过连续地传送伸长金属条1经过容器3中的熔融金属浴2来向条涂敷层时稳定和可视监视条1的设备。
该设备包括用于通过将气流施加到条上来从条揩掉多余熔融金属的揩拭设备4，并且其中揩拭设备包括至少一个第一对气刀5、6，其中一个气刀布置于条1的各侧上。该设备还包括电磁稳定设备7，该设备被设计成稳定条1相对于预定传送路径X的位置。电磁稳定设备7包括各自布置于传送路径X的一侧上的至少第一对电磁体8、9。图1中的电磁体8、9各自包括铁芯10、11和两个线圈12a-b、13a-b；各稳定装置8、9中的仅一个线圈12a、13a在图1中可见。来自各电磁体8、9的一个线圈形成相互电连接并且一起加以控制以稳定条的一对线圈12a、13a。在浸入浴2中的辊14与布置于稳定设备7下游的上辊15之间，预定传送路径X主要在平面Y中延伸。
在气刀5、6的下游、但是在稳定设备7的上游，至少第一图像读取装置16布置于第一区域中并且设计成拍摄条1在与如下线邻接的区域中相对于预定传送路径X而言的位置的图像，其中来自气刀5、6的空气流在该线撞击条1上的金属层。线形区域实质上在条的整个宽度上延伸。至少一个图像处理单元17被配置成基于由第一图像读取装置16捕获的条位置图像来确定并且在监视器上示出条1相对于预定传送路径X的实际位置，其中操作者18如果必要则借助转换器21中的控制程序来控制传向稳定装置的电流、根据实际位置并且在与条垂直的方向上控制由稳定装置8、9向条施加的磁力。
至少第二图像读取装置19布置于气刀5、6下游、但是在稳定设备7上游的第二区域中以拍摄区域Z中的条表面图像，并且至少第三图像读取装置20布置于稳定设备7下游的第三区域中以拍摄区域W中的条表面图像。在图像处理单元17中分别处理由第二和第三图像读取装置拍摄的图像，其中在监视器上示出结果。图像处理单元17比较区域Z中拍摄的图像与区域W中拍摄的图像，其中如果操作者18检测到条上的表面缺陷，比如条纹、点或者其它对比度变化，则操作者通过控制由稳定装置8、9向条施加的磁力，由此提高条的表面质量。
操作者18本身不借助图像处理单元17也有可能在监视器18上查看由图像读取装置分别在区域Z和W中拍摄的图像以便搜寻条1的表面上的不规则变化，比如条纹、点或者其它对比度变化。在需要时，然后控制由稳定装置8、9对条施加的磁力，由此提高条的表面质量。
本发明不限于所示实施例，但是本领域技术人员当然可以在由权利要求书限定的本发明范围内以多种方式修改它。例如，可以在水平方向上传送条。

Claims (14)

1.一种用于在沿着预定传送路径(X)的传送方向(22)上连续传送伸长金属条(1)期间监视和稳定所述条(1)的设备，其中通过使得所述条(1)连续经过熔融金属浴(2)来用金属层涂覆所述条(1)，其中将沿着所述预定传送路径(X)从所述浴(1)传送所述条(1)，其中所述设备包括至少一个电磁稳定设备(7)，所述电磁稳定设备包括至少一个第一对电磁体(8，9)，其中至少一个电磁体被布置于所述条(1)的各侧上，并且被配置成相对于所述预定传送路径(X)来稳定和/或变形/校直所述条(1)，所述设备还包括用于通过在所述条(1)的传送方向(22)的横向线上并且在所述条(1)的基本上整个宽度上施加空气流来从所述条(1)揩掉多余熔融金属的揩拭设备(4)，其中所述揩拭设备(4)包括至少一对气刀(5，6)，其中至少一个气刀布置于所述条(1)的各侧上，其特征在于：
-至少第一图像读取装置(16)布置于所述揩拭设备(4)下游和所述电磁稳定设备(7)上游的第一区域中，并且被配置成拍摄所述条(1)相对于所述预定传送路径(X)的实际位置的多个图像，
-至少第二图像读取装置(19)布置于所述揩拭设备(4)下游和所述电磁稳定设备(7)上游的第二区域中，并且被配置成拍摄所述条(1)的表面的一个或者多个图像，
-至少第三图像读取装置(20)布置于所述电磁稳定设备(7)下游的第三区域中，并且被配置成拍摄所述条(1)的表面的一个或者多个图像，
-至少一个图像处理单元(17)被布置和配置成基于由所述第一图像读取装置(16)拍摄的所述条(1)的位置的图像来确定所述条(1)相对于所述预定传送路径(X)的实际位置，所述图像处理单元还被配置成基于借助所述第二和第三图像读取装置拍摄的所述条(1)的表面的图像来检测所述表面上的任何缺陷，
-至少一个计算模块被配置成基于由所述图像处理单元(17)确定的所述条(1)的位置来计算所述条(1)相对于所述预定传送路径(X)的偏离，以及
-至少一个控制装置(21)将用于根据检测到的在所述条(1)与所述预定传送路径(X)之间的偏离来控制去往所述电磁稳定设备的所述电磁体(8，9)的电流以便向所述条(1)施加磁力，从而所述条可以维持其相对于所述预定传送路径(X)的位置。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述第三图像读取装置(20)布置于紧接所述电磁体(8，9)下游。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述第一图像读取装置(16)被配置成在固定时间间隔期间拍摄所述揩拭设备(4)下游和所述电磁稳定设备(7)上游的所述条(1)的位置的一个或者多个图像，所述第二图像读取装置还被配置成在固定时间间隔期间拍摄所述揩拭设备(4)下游和所述电磁稳定设备(7)上游的所述条(1)的表面的一个或者多个图像，而所述第三图像读取装置(20)被配置成在固定时间间隔期间拍摄所述电磁稳定设备(7)下游的所述条(1)的表面的一个或者多个图像。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述第一图像读取装置(16)被配置成连续拍摄所述揩拭设备(4)下游和所述电磁稳定设备(7)上游的所述条(1)的位置，所述第二图像读取装置(19)被配置成拍摄所述揩拭设备(4)下游和所述电磁稳定设备(7)上游的所述条(1)的表面，而所述第三图像读取装置(20)被配置成拍摄所述电磁稳定设备(7)下游的所述条(1)的表面。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于所述第一图像读取装置(16)、所述第二图像读取装置(19)和所述第三图像读取装置(20)中的至少一个是以静物相机的形式。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于所述第一图像读取装置(16)、所述第二图像读取装置(19)和所述第三图像读取装置(20)中的至少任意一个是以胶片或者视频相机的形式。
7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于所述第一图像读取装置(16)、所述第二图像读取装置(19)和所述第三图像读取装置(20)中的至少一个是以网络相机的形式。
8.根据权利要求3或者4所述的设备，其特征在于所述第一图像读取装置(16)、所述第二图像读取装置(19)和所述第三图像读取装置(20)中的至少一个是以IR相机的形式。
9.根据权利要求3或者4所述的设备，其特征在于所述第一图像读取装置(16)、所述第二图像读取装置(19)和所述第三图像读取装置(20)中的至少一个是以高速相机的形式。
10.根据前述权利要求所述的设备，其特征在于所述图像读取装置(16，19，20)包括权利要求5-9中描述的特征中的至少两个特征的组合。
11.根据任一前述权利要求所述的设备，其中所述控制设备(21)还基于以下过程参数中的至少一个来控制去往所述电磁稳定设备(7)的所述电磁体(8，9)的电流：
-所述条(1)的厚度，
-涂敷到所述条(1)上的熔融金属层的厚度，
-所述条(1)的宽度，
-所述条(1)的速度，
-所述条(1)中的结合和张应力。
12.一种用于在沿着预定传送路径(X)的传送方向(22)上连续传送伸长金属条(1)期间监视和稳定所述条(1)的方法，其中通过使得所述条(1)连续经过熔融金属浴(2)来用金属层涂覆所述条(1)，其中所述方法包括以下步骤：
-在沿着所述预定传送路径(X)的方向上从所述浴(2)传送所述金属条(1)，
-稳定所述条(1)相对于所述预定传送路径(X)的位置，其中电磁稳定设备(7)在需要时向所述条(1)施加磁力，所述电磁稳定设备具有至少一对电磁体(8，9)并且至少一个电磁体(8，9)布置于所述条(1)的各侧上，
-通过在所述条(1)的所述传送方向(22)的横向线上并且在所述条(1)的实质上整个宽度内施加空气或者气体流来从所述条(1)揩掉多余熔融金属，其中所述空气或者气体流由在所述条的各侧上包括至少一个气刀(5，6)的揩拭设备(4)生成，其特征在于：
-在所述揩拭设备(4)下游和所述电磁稳定设备(7)上游的第一位置处的至少一个第一图像读取装置(16)通过拍摄所述条(1)的位置的多个图像来检测所述条(1)相对于所述预定传送路径(X)的位置的实际位置，其中借助图像读取装置(17)基于拍摄的所述图像来确定所述条(1)相对于所述预定传送路径(X)的位置，并且
-由拍摄所述条(1)的表面的一个或者多个图像的、在所述揩拭设备(4)下游和所述电磁稳定设备(7)上游的第二位置处的至少一个第二图像读取装置(19)以及由拍摄所述条(1)的表面的一个或者多个图像的、在所述电磁稳定设备(7)下游的第三位置处的至少一个第三图像读取装置(20)检测所述条(1)的表面上的任何缺陷，其中图像处理单元(17)用来分析拍摄的所述图像并且在有缺陷的情况下检测所述缺陷，并且
-至少一个计算模块基于拍摄的所述条(1)的位置的图像来计算所述条(1)相对于所述预定传送路径(X)的偏离，并且
-至少一个控制装置(21)控制去往所述电磁稳定设备(7)的电磁体(8，9)的电流以便因此向所述条(1)施加磁力，从而所述条可以保持其相对于所述预定传送路径(X)的所期望位置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中操作者(18)在检测到所述条(1)相对于所述预定传送路径(X)的非期望位置时手动控制去往所述电磁稳定设备(7)的所述电磁体(8，9)中的线圈的电流，从而这些线圈向所述条(1)施加稳定力，所述稳定力使所述条回到相对于所述预定传送路径(X)的所需位置。
14.根据权利要求12所述的方法，其中操作者(18)实时地手动比较借助所述第二图像读取装置(19)拍摄的图像与借助所述第三图像读取装置(20)拍摄的图像，并且在检测到所述条(1)的表面上的非期望缺陷时实时地手动控制来自所述气刀(5，6)的对揩掉所述条(1)上的熔融金属有影响的空气或者气体流，并且还手动控制去往所述电磁稳定设备(7)的所述电磁体(8，9)中的线圈的电流，从而这些线圈向所述条(1)施加稳定力。
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