CN112823250A - 用于确定轧辊在轧机机架中的方位和/或位置的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于确定轧机在轧机机架中的位置和/或方位的设备(20)和方法。该设备包括与传感器板(1)的测量传感器(10)处于信号连接的评估装置(A),可以由所述评估装置接收各个测量传感器(10)的信号值。评估装置(A)以编程方式设计成,使得在考虑面接触、线接触或点接触的情况下可以确定与所述传感器板(1)相关联的轧机的位置,和/或所述轧机的所属的轧辊轴线相对于一轧机机架的相关联的轧辊支柱和/或相同轧机机架中的另一轧机的定向,其中所述面接触、线接触或点接触在传感器板(1)与与其邻接的构件的滑动支承面(2)处出现。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于轧机机架的传感器板形式的滑动支承或引导元件,并且涉及用于确定轧辊在轧机机架中的方位和/或位置的设备和方法。
背景技术
根据现有技术在轧制线运行以对金属产品进行加工时已知的是,将轧辊、即工作轧辊还有通常与其邻接的支撑轧辊附接在所属的轧辊支柱上。也已知工作轧辊、中间轧辊和支撑轧辊或多辊式机架(例如,森吉米尔机架)的布置。通常通过所谓的安装件将轧辊附接在轧机机架的轧辊支柱上。
为了设置期望的轧制厚度或为了在轧制时进行厚度调节在轧机机架中设置成,在轧辊的安装件和相关联的轧辊支柱之间存在间隙,所述间隙实现轧辊在轧机机架中的竖直移动。在安装件和轧辊支柱之间附接有满足滑动支承功能的磨损板。所提及的间隙主要取决于轧制力和在轧制期间的随之产生的轧辊支柱的收缩。可以计算收缩,使得还将在轧辊的安装件上的磨损板的厚度选择成,以至于结构件不卡在机架中。如果支柱中的间隙过大,则例如上部的支撑轧辊的安装件会倾斜或者一轧辊的安装件贴靠轧辊支柱的不同侧。这两者会引起在轧机机架中的轧辊的交错。轧辊在轧机机架中的交错的另一原因可以在于“几何”误差,即支柱和安装件中使用的磨损板的配对引起轧辊交错。如果例如在机架的出口侧上在驱动和操作侧上将不同厚度的磨损板安装在安装件上,这相应地造成轧辊轴线的歪斜,即使这两个安装件在出口侧上贴靠支架。相应地,***的磨损条的当前的且与磨损相关的几何形状对轧辊在轧机机架中的方位具有绝对性的影响。
轧制线的轧机机架在附接在其中的轧辊的主轴线方面的测量是非常耗费的进而仅在需要时才执行。在该上下文中例如在DE 201 04695U1中为了求出磨损板的磨损状态已知,中断轧制线的运行,并且然后从轧辊支柱中取出轧辊组。随后可以通过如下方式确定或检查磨损板的磨损状态,即以贯通钻孔形式构造在磨损板中的测量钻孔借助于深度测量仪器来测量。以该方式在相应的测量钻孔的部位处生成磨损板的剩余厚度的或厚的测量值。随后,基于对所有磨损板的这种检查可以以计算的方式确定轧机机架的整个状态,也在相应的轧辊的方位方面进行确定。然而,这种方案不利地与高的耗费并且还与轧制线的昂贵的停机联系在一起。
发明内容
相应地,本发明所基于的目的是:优化对轧辊在轧机机架之内的方位和其定位的检查。
所述目的通过具有权利要求1的特征的传感器板、通过具有权利要求12中说明的特征的设备以及通过具有权利要求18的特征的方法来实现。在从属权利要求中限定了本发明的有利的改进形式。
根据本发明的传感器板用作轧机机架的滑动支承或引导元件,并且包括:至少一个能够与构件形成接触的且在轧机机架的运行中经受磨损的滑动支承面。此外,根据本发明的传感器板包括至少一个测量传感器、即具体地多个这种测量传感器,所述测量传感器以(a×b)矩阵的形式并且优选邻接于滑动支承面设置,使得测量传感器一方面不经受在滑动支承面处的磨损,并且另一方面能够检测作用于传感器板上的力和/或应变和/或变形,所述力和/或应变和/或变形由于传感器板与构件的面接触、线接触或点接触而形成。
在这一点上单独指出:就本发明的意义而言,测量传感器是如下传感器,所述传感器能够检测力和/或应变和/或变形,当所述传感器板在轧机机架或轧制线运行中与另一构件形成接触时,所述力和/或应变和/或变形会在呈根据本发明的传感器板的形式的板形的元件中或其上出现。
如上面已经阐述的那样,这种测量传感器可以设置在传感器板之内并且优选与该传感器板的滑动支承面邻接地设置。这意味着:这种测量传感器借此被适宜地集成到传感器板中。在此重要的是:测量传感器在此不直接暴露地设置在传感器板的滑动支承面上,使得在使用传感器板的轧机机架运行时测量传感器在滑动支承面磨损的情况下不损坏测量传感器或不破坏测量传感器。
本发明还提出一种用于确定轧辊在轧机机架中的位置和/或方位的设备,并且包括评估装置,所述评估装置与上面提出的根据本发明的传感器板的测量传感器处于信号连接。相应地,传感器板的各个测量传感器的信号值可以由评估装置接收。对于本发明重要的是:评估装置以编程方式设计成,使得在考虑面接触、线接触或点接触的情况下能够确定与传感器板相关联的轧辊的位置,和/或一轧机机架的轧辊的所属的轧辊轴线相对于相关联的轧辊支柱和/或相同的轧机机架中的另一轧辊和/或相同的轧制线中的至少一个另外的轧辊的定向,其中所述面接触、线接触或点接触在所述传感器板的滑动支承面和与该传感器板邻接的构件处出现。
尤其利用上面提出的设备,本发明同样提出一种用于在轧机机架运行的进程中确定至少一个轧辊在轧机机架中方位和/或位置的方法。在所述方法中,使用与上面提出的根据本发明的传感器板的测量传感器处于信号连接的评估装置。具体地,在所述方法中设有如下步骤:
(i)通过评估装置接收根据权利要求10的传感器板和/或根据权利要求11所述的传感器板的测量传感器的信号值,
(ii)对所有如下传感器板执行步骤(i),所述传感器板附接在轧机机架中的轧辊的安装件处和/或附接在轧机机架的轧辊支柱处和/或附接在相同的轧制线的至少一个另外的轧辊处,和
(iii)以如下方式评估步骤(ii)的所有信号值:在考虑面接触、线接触或点接触的情况下确定特定的轧辊的位置,和/或一轧机机架的特定的轧辊的所属的轧辊轴线相对于相关联的轧辊支柱和/或相同的轧机机架中的至少一个另外的轧辊和/或相同的轧制线中的至少一个另外的轧辊的定向,其中所述面接触、线接触或点接触在传感器板的滑动支承面和与所述传感器板邻接的构件处出现,所述传感器板与特定的轧辊支柱中的所述特定的轧辊相关联。
本发明基于以下基本知识,即,借此可以确定或识别轧辊在轧机机架内的方位,即“在线地”确定或识别,即在轧机机架或轧制线的持续的轧制运行中。就本发明而言,用“轧机的方位”表示如下部位,例如轧辊安装件的支承面相对于轧辊支柱的支承面处于所述部位处。于是,借此可以得出轧辊和其轧辊轴线在轧辊支柱内的位置的结论。基于此也可行的是:一机架中所有轧辊轴线的方位彼此关联,或者获取对此的信息,即如所阐述的那样在持续的轧制运行期间已经立即彼此关联或获取对此的信息。
如果在持续的轧制运行中造成轧辊和其所属的轧辊轴线相对于相邻的轧辊的不允许的位置偏差并且由此可能出现轧辊的交错,则这在本发明中可以借助于以(a×b)矩阵的形式设置测量传感器来识别,因为测量传感器的矩阵布置使探测面接触、线接触或点接触成为可能,所述面接触、线接触或点接触可能在轧机机架的轧辊安装件和与其连接的构件之间出现。与之相关,应该理解的是:将测量传感器的所述矩阵布置选择得越紧密(同义于参数a和b的较高的值),就可以越精确或越好地识别轧辊安装件或其弯边相对于与其邻接的构件的“迁移”。这尤其对于如下情况是可行的:即根据本发明的传感器板固定在轧机机架的轧辊的安装件处并且在此履行轧机机架中的滑动支承或引导元件的功能。
在本发明的有利的改进形式中,测量传感器在传感器板内的设置可以通过如下方式进行:在传感器板中构成多个盲孔钻孔。然后,将测量传感器容纳或装入所述盲孔钻孔之内。与之相关地应理解的是:在制造这种传感器板时可以将盲孔钻孔从相反于滑动支承面的后侧起引入到传感器板中。补充与此地和/或替选于此还可行的是:从传感器板的侧向的边缘面起引入这种盲孔钻孔。在传感器板制造期间用于将测量传感器容纳到传感器板中的相应的盲孔钻孔引入的方向分别取决于传感器板的具体尺寸及其在轧机机架中的装入或在安装件处的固定。
在本发明的一个有利的改进形式中,对于传感器板也可以提出:也将至少一个磨损传感器集成到所述传感器板的滑动支承面中,以便借此在持续的轧制运行期间可以检测在滑动支承面处的材料剥离。这种磨损传感器包括电阻,所述电阻由至少一个电导体形成,所述电导体优选局部地平行于滑动支承面伸展地设置,其中磨损传感器在滑动支承面处材料剥离的情况下本身机械地共同被剥离。在此有利的是:将多个这种磨损传感器集成到传感器板的滑动支承面中。多个磨损传感器可以以(m×n)矩阵的形式设置。此外可以推荐,磨损传感器的电阻由多个电导体形成,所述电导体优选至少局部平行地并且相对于滑动支承面以不同的深度设置。
在本发明的一个有利的改进形式中,形成用于测量传感器的布置的(a×b)矩阵的参数a和b和形成用于磨损传感器的布置的(m×n)矩阵的参数m和n分别由整数值构成,使得借此磨损传感器或测量传感器的矩阵布置匹配于传感器板的周边轮廓。与之相关要理解的是:将测量传感器的矩阵布置的参数a和b选择得越大,则轧辊在轧机机架中的方位和/或位置的确定就越精确或越准确。这基于在滑动支承面处通过测量传感器的较大的面覆盖,使得可以以更大的概率或精度由邻接于滑动支承面设置的测量传感器检测在轧辊安装件弯边的情况下会出现的可能的线接触、甚至仅点接触。经适当修改后,这也适用于在磨损传感器的矩阵布置的参数m和n方面确定在传感器板的滑动支承面处的磨损状态。
在本发明的一个有利的改进形式中,形成用于测量传感器的布置的(a×b)矩阵的参数a和b和形成用于磨损传感器的布置的(m×n)矩阵的参数m和n分别由整数值构成,所述整数值选自数值范围{1-100}、优选选自数值范围内{1-50}、更优选选自数值范围{1-20}。例如可使得磨损传感器或测量传感器以2×2矩阵的形式、以3×2矩阵的形式、以3×1矩阵的形式、以3×3矩阵的形式、以4×4矩阵的形式、以5×5矩阵的形式、以6×6矩阵的形式、以6×4矩阵的形式、以7×7矩阵的形式、以8×8矩阵的形式、以9×9矩阵的形式、以10×10矩阵的形式、以11×11矩阵的形式或以12×12矩阵的形式设置。
在本发明的一个有利的改进形式中,将至少一个机器可读的数据存储器附接或设置在测量传感器板处,在所述数据存储器中能够存储测量传感器的信号或测量值。以相同的方式,如果将磨损传感器补充地集成到传感器板的滑动支承面中,则也可以在所述数据存储器中存储磨损传感器的测量值。
为了将例如存储在上述数据存储器中的测量值传输给外部通信伙伴,有利的是,传感器板配备发送单元,所述发送单元与测量传感器并且可能地还与磨损传感器处于信号连接。在此,可以经由无线电路径或以线缆连接的方式将传感器的测量值传输给评估装置。
关于所获得的传感器板测量值的空间对应,如下知识是有利的:所述传感器板构建或安装在轧机机架中的哪个部位处,例如构建或安装在哪个轧辊组处或哪个具体的轧辊支柱处。为了该目的,本发明的一种有利的改进形式提出:传感器板分别配备具有机器可读的标识的数据载体,借助所述标识可以明确地识别传感器板并且定位其在轧机机架中的位置。例如这种数据载体可以由RFID应答器、NFC(近场通信)元件和/或QR码形成。以该方式,对于构建在轧机机架中的传感器板确保明确的识别与相应的定位的结合。
如已经阐述的那样,对于根据本发明的传感器板可建议,将其固定在轧辊的安装件处。这以相同的方式对于轧机机架中的工作轧辊和/或支撑轧辊或轧辊支柱任意其他的轧辊都是可行的。
补充地和/或替选地建议,将根据本发明的传感器板固定在轧机机架的轧辊支柱处。
在一种有利的改进形式中,对于根据本发明的设备可以提出:所述设备的评估装置与具有存储和评估单元的中央***处于信号连接。在此,可将评估装置的数据经由信号路径传输到中央***,然后在其中进行评估。为了实现数据传输有利的是,评估装置配备有通信模块,对于评估装置可借助所述通信模块与中央***和/或与外部通信伙伴交换数据。
关于在中央***内评估数据,所述中央***的评估单元在程序方面设计成,使得可以确定在轧制线中的所有轧辊轴线的方位并且能够彼此关联或者能够彼此比较。在此,也可以提出,如果轧辊轴线的定向或方位偏离于预设的极限值,则借助于评估单元产生警告信号。就此而言,已经可以及早地识别轧制线和所属的轧机机架的可能的运行干扰并且必要时及时地采取措施。
如果在根据本发明的设备中也使用配设有所阐述的磨损传感器的传感器板,则根据本发明的设备的评估装置在程序方面设计成,使得借此可以根据特定的磨损传感器的自身的材料剥离检测该特定的磨损传感器的电导体的欧姆电阻的变化、尤其提高,以便由此确保在特定的磨损传感器的位置处从识别到的电阻值变化中得出在滑动支承面处的材料剥离的大小和/或滑动支承面的剩余厚度的结论。
关于上述根据本发明的方法,有利的是:在其步骤(iii)中对于特定的轧辊支柱评估所有传感器板的信号值,使得借此获知所有轧辊轴线在该特定的轧辊支柱中的方位。在此有利的是:将所有传感器板的测量和信号值发送给中央或计算机***并且在其中借助于算法进行处理或分析,借助所述算法可以得出关于各个轧辊在轧辊支柱内的位置的总览。此外可行的是,将各个值相互比较进而确定轧辊彼此的相对方位。借此可以确定,例如轧辊是否交错或者构件相对于支柱如何放置,即,它们是否处于期望的位置中或者它们是否歪倾,使得它们卡在机架中或和在轧机运行期间振动。
此外,在根据本发明的方法中,在步骤(iii)的评估期间,对两个尤其相邻的轧辊、特别是两个相邻的工作轧辊和/或一轧机机架的一支撑轧辊和与其相邻的一工作轧辊和/或相同的轧制线中的两个轧辊和/或每两个彼此相邻的轧机对和/或一组工作和支撑轧辊的组合/或一组工作轧辊、中间轧机和支撑轧辊的信号值进行检查,轧辊的轴线是否彼此平行地定向或者在其之间是否围成角度(α)。以该方式,可以及早或及时地识别,是否出现轧辊的不期望交错的预兆,使得必要时可以及时采取对策或者可以“应对”。换言之,可以借助于本发明及早地识别由于“几何误差”引起的出现轧辊不稳定、即例如轧辊的交错,使得提高轧辊稳定性进而提高轧制厂中的生产。
此外需强调,在权利要求18的步骤(iii)的评估期间,将轧制线中的所有轧辊轴线的方位或位置彼此关联。这也适用于设置在不同的轧辊支柱中的轧辊,然而在此其属于相同的轧制线。
本发明旨在提供一种“智能轧机机架”并配设测量技术,使得实际上可以随时确定,***的各个部件轧辊相对于支柱或者总***(轧辊、支柱、轧制线)关于待轧制的轧件的轧制轴线处于何处。尤其上述传感器板属于所述测量技术,在所述传感器板中以邻接于滑动支承面的方式布置(a×b)矩阵形式的多个测量传感器并且必要时优选也以(m×n)矩阵的形式将多个磨损传感器集成到传感器板的滑动支承面中。所述传感器的所阐述的矩阵式布置确保一方面轧辊在轧机机架中的位置和/或方位方面的高信息密度,并且必要时也确保在相应的传感器板的滑动支承面的磨损状态方面的高信息密度。
本发明的使用特别适用于厚钢板机架、多辊式机架(例如森吉米尔机架)或热轧或冷轧制线。
附图说明
下面根据示意性简化图详细描述本发明的实施例。
其示出:
图1示出根据本发明的传感器板的俯视图,和具有这种传感器板的根据本发明的设备的视图,
图2示出图1的传感器板的一部分的横截面图,
图3至7分别示出根据本发明的传感器板的另外的实施方式的俯视图,
图8示出图7的传感器板的一部分的横截面图,
图9至13示出根据本发明的传感器板的其他实施方式,所述传感器板也包括集成到传感器板的滑动支承面中的磨损传感器,
图14示出由支撑轧辊和工作轧辊以及安装件构成的轧辊组的侧视图和从前方的视图,
图15分别示出轧辊支柱的立体图和侧视图,将根据本发明的传感器板固定在所述轧辊支柱处,
图16示出根据本发明的方法的步骤顺序,
图17示出轧辊在四辊式轧机机架中定向的示例图,
图18示出例如在图17的四辊式轧机机架中的两个轧辊的交错的示例图,和
图19示出根据本发明的另一方法的步骤顺序。
具体实施方式
在下文中,参考图1至图15示出和阐述根据本发明的传感器板1和设备20的优选的实施方式,借助所述设备可以确定轧辊在轧机机架中的方位和/或位置。此外,图16和图19分别说明根据本发明的方法的流程。附图中的相同的特征分别设有相同的附图标记。关于此点需要单独地指出:附图仅是简化的,并且特别未按比例示出。
图1示出根据本发明的传感器板1的俯视图。所述传感器板可以用作轧机机架的滑动支承或引导元件。为此,传感器板1在一侧处具有滑动支承面2。如果将传感器板1安装在轧机机架中,例如安装在工作轧辊或支撑轧辊的安装件上或者安装在轧机机架的轧辊支柱处,则传感器板1的滑动支承面2可以和与其邻接的构件形成接触并且在此经受磨损。
传感器板1配备有多个测量传感器10。所述测量传感器10在图1的俯视图中简化地用圆来符号表示。然而情况是:测量传感器10没有直接暴露在传感器板1的滑动支承面2上,这在下文中还被阐述。
根据图1的俯视图,所述测量传感器10在该实施方式中以3×3矩阵设置,即邻接于滑动支承面2设置。这意味着,测量传感器10不直接暴露在滑动支承面2处,这引起,在轧制运行中在滑动支承面2材料剥离的情况下不损坏或破坏测量传感器10。在这方面,在图1的视图中象征表示呈3×3矩阵布置的形式的测量传感器10的圆仅可简化地理解,并且仅应说明邻接于滑动支承面2的所述测量传感器10的位置。
将测量传感器10附接在传感器板1上或之内可以通过盲孔钻孔11来进行,所述盲孔钻孔根据图2的横截面图从传感器板1的相反于滑动支承面的后侧3引入。此外还可行的是,盲孔钻孔11从侧向的边缘面4起引入到传感器板1中。
测量传感器10可以具有应变仪,也已知为DMS元件,或者以这种DMS元件12的形式构成。对于这种情况,可以将DMS元件12固定在盲孔钻孔11的端侧上和/或这种盲孔钻孔11的内周面上。在任何情况下,借助测量传感器10可以探测在轧制运行时作用于传感器板1上的力和/或应变和/或变形。
图3至图6分别以俯视图示出传感器板1的其他实施形式。图3用字母a和b说明用于测量传感器的矩阵布置的逻辑:用参数“a”定义测量传感器10在竖直方向上的排(=“行”),用参数“b”定义测量传感器在水平方向上的排(=“列”)。与之相关地需要指出:所述参数a和b分别由整数值形成并且可以选自{1-100}的数值范围,其彼此任意组合。
在图3的视图中,测量传感器10以7×7矩阵的形式设置。在图4中示出测量传感器10的布置的8×4矩阵,在图5中示出6×4矩阵,并且在图6中示出11×7矩阵。
关于根据图5和6的传感器板1要强调的是:所述传感器板与图1、3和4的实施方式不同,传感器板不是构造成正方形、而是构造成矩形。在任何情况下,根据在图5和6的实施方式中的矩阵布置的所示出的示例可看出的是,与参数b相比借助参数a的较大值实现:所得出的测量传感器10的矩阵布置匹配于传感器板1的(矩形的)周边轮廓。
关于此点要强调的是,在此示出的测量传感器10的矩阵布置的实施方式仅是示例。尤其表现为:如果使用直至值100的可用的数值范围,则测量传感器在竖直方向(=参数a)或水平方向(=参数b)上的可能的数量显著大于图1和图3至6的示例。
根据本发明的设备20与传感器板1的总览同样在图1中示出。设备20包括评估装置A,所述评估装置经由信号路径S与测量传感器10信号连接。相应地,各个测量传感器的信号值可以由评估装置A接收。
评估装置A配备有通信模块K。由此可行的是,将由评估装置A接收的数据经由另一信号路径S发送给中央计算机***、下文中称作为中央***Z,所述中央***包括存储单元5和评估单元6。在图1中,所提到的信号路径S分别用虚线符号表示。
传感器板1可以配备有机器可读的数据存储器7,在所述数据存储器中可以(临时)存储测量传感器10的测量值。此外,传感器板1可以配备发送单元8,例如以便将测量传感器10的存储在数据存储器7中的测量值发送给评估装置A。替选于此,发送单元8可以与测量传感器10直接信号连接,然后在轧制运行中将测量传感器10的测量或信号值从发送单元8直接发送给评估装置A。
传感器板1可以配备有具有机器可读的标识的数据载体9。借助于这种数据载体9可行的是,既可以明确地识别在轧机机架中的传感器板1,又可以相应地定位该传感器板在轧机机架内的位置。
根据本发明的另一实施方式,传感器板1除了测量传感器10之外,还可以配备有磨损传感器121。这种实施方式在图7中示出,其中测量传感器10分别用圆来符号表示,并且磨损传感器121分别用“x”来符号表示。
在磨损传感器121中情况是:所述磨损传感器或者直接集成到滑动支承面2中,或者邻接于滑动支承面2伸展。在任何情况下,磨损传感器121以(m×n)矩阵的形式分布地布置在滑动支承面2之上,其中参数m确定竖直方向上的磨损传感器121的数量,参数n确定水平方向上的磨损传感器的数量。以如在(a×b)矩阵形式的测量传感器的布置中相同的方式,用于磨损传感器121的矩阵布置的参数m和n可以从{1-100}的数值范围中选择,其可以彼此任意地组合。
在图7的示例中,测量传感器10以7×7矩阵设置,其中磨损传感器121以6×6矩阵设置。
下面,根据图8详细地阐述磨损传感器121的工作方式和其在传感器板1内的布置。
图8示出图7的传感器板1的横截面图。其中在上部区域中首先在盲孔钻孔中设有测量传感器10,其对应于图2的实施方式。在图8的视图的中间或下部区域中分别示出磨损传感器121,所述磨损传感器具有电导体122。为了简化图示的目的,所述导体122在图8中仅作为单线符号表示,尽管在实际的实施方案中所述导体122情况为,所述导体以印制导线的形式构造,这在下文中还被阐述。
图9示出图8的传感器板1的下部区域。在此可看出,磨损传感器121的电导体122(闭合的印制导线的形式)没有引导至滑动支承面2,而是终止于预设的磨损极限,在此简化地通过虚线符号表示并且平行于滑动支承面2伸展。电导体122也与评估装置A信号连接。
在图9的实施方式中电导体121在传感器板1内伸展的细长矩形代表传感器单元。传感器单元的基本材料构成为,使得所述基本材料至少具有与传感器板1相同的硬度,但是理想地更软,使得当在轧制运行中在所述传感器板的滑动支承面2处造成材料剥离时,所述基本材料至少以与传感器板1具有相同的程度损耗。印制导线或电导体122在传感器单元中的位置尽可能精确地定义,因为经由此还确定传感器板1的磨损的分辨率,并且必须至少部分地尽可能平行于呈滑动支承面2形式的要测量的表面定向。
根据图10的传感器板1的横截面图示出具有磨损传感器121的两个传感器单元的均匀或规则的布置。
此外,测量设备120还能可选地具有模块129(参见图11),该模块用于将由评估装置A产生的评估数据或测量数据优选地无线传输至远程位置,以进一步处理数据。
在图11中示出,电阻或导体122由N个电导体122-n形成,其中1≤n≤N,所述电导体分部段彼此平行地且平行于呈滑动支承面2形式的磨损面布置。各个导体122-n距原始的磨损面的间距用字母a表示。字母d在此表示两个相邻导体彼此的间距。该间距越小,分辨率越精确,可以所述分辨率检测呈滑动支承面2形式的磨损面处的材料剥离。
对于磨损传感器121的工作方式重要的是:总是将电导体122集成到要剥离的磨损面中,以便本身随之被剥离并且以便以该方式本身经历其欧姆电阻值的变化。
根据图11的电导体122的设计方案提出,电导体122-n仅在滑动支承面2的区域中平行于所述滑动支承面且彼此平行地构成。
替选于图11的实施方式,结合磨损传感器121通过图12示出,电导体122的导带区域122-n或导体也可以U形彼此平行地设置。
在图13中再次示出多个磨损传感器121以(n×m)矩阵形式、例如以在根据图7的传感器板1中6×6矩阵形式布置的横截面图。在此可行的是,将自身的测量装置120与各个电阻122-k中的每个相关联,其中1≤k≤K=7。替选地,并且如在图13中示出的那样,但是还可行的是,各个电阻122-k分别经由线缆连接连接于中央的测量装置120,并且特别地连接于中央的评估装置A(参见图1)。
在根据本发明的设备20的所有上述实施方式中可以提出,评估装置配备有能量源128(参见图1、图11、图12)。这种能量源128可以例如常规地通过电池或蓄电池或例如以线缆连接的方式构成。替选于此也可行的是,将能量源构成为能量采集单元,借助所述能量采集单元可以以热学方式和/或机械方式获取能量。
不管能量源128的类型如何,本发明的另一有利的改进形式在于,借助能量源128不仅对评估装置A馈电,而且也对传感器板1的不同的传感器、即磨损传感器121和可能还有测量传感器10馈电,并且也还对不同的电结构元件馈电,所述电结构元件可以设置在传感器板1处或附接在其上,电结构元件例如为机器可读数据存储器7、发送单元8和/或具有用于明确识别传感器板1的机器可读的标识的数据载体9。以该方式,根据本发明的设备20为能量自给自足的***,所述***不依赖于外部的单独的能量源。
图14示出具有两个工作轧辊202和两个支撑轧辊204以及所属的安装件E的轧机机架200。通过图14中(在左侧图中)分别朝轧机机架的方向定向的各个箭头中的多个箭头说明如下位置,传感器板1分别设置在所述位置处或者在所述位置处附接相关联的安装件E。
图14的右侧图以简化的立体图示出轧机机架200,其中在此轧辊组用“212”表示。此外,在图14的右侧图中在此所设的板中的一些标有“1”,其中这些板在轧机机架的后侧处在此不可见。
图15分别示出设置用于图14的轧机机架200的轧辊支柱208的立体图(左侧图)和前视图(右侧图)。以与图14相同的方式,在此在图15中通过箭头表明如下部位,在所述部位处板1固定在轧机机架208的立柱梁210处。
固定部位在图14和图15中用各个箭头表明的传感器板1可以为按照根据图1或图3至7的实施方式之一的传感器板1。
图16的流程图示出根据本发明的方法的流程,借助所述方法可以在轧机机架运行的过程中确定轧辊202、204在轧机机架200中的方位和/或位置。所述方法优选地借助根据本发明的设备20(参见图1)来执行。该方法具体为:
在步骤(i)中,首先优选通过根据本发明的设备20的评估装置A接收根据本发明的传感器板1的测量传感器10的信号值。如果传感器板1为根据图7的实施方式的传感器板,其中除了测量传感器10之外如所阐述的那样还设有多个磨损传感器121,则应理解的是:所述磨损传感器121的测量或信号值同样可以由评估装置A接收。
然后,对所有传感器板1执行根据本发明的方法的上述的步骤(i),所述传感器板1附接到轧机机架200中的轧辊202、204的安装件E上和/或附接到轧辊支柱208上。由于数据载体9的信号值,传输给评估装置A的测量值可以分别与各个传感器板1相关联,其中各个传感器板1分别配备有所述数据载体并且确保明确地识别传感器板1。
之后,在根据本发明的方法的步骤(iii)中,对来自前一步骤(ii)的所有信号值进行评估或检查,在传感器板1处是否以与相对置的进而处于接触中的构件的交互作用的方式出现面接触、线接触或点接触。特别地,借助线或点接触的探测可以推断出,出现安装件的提升或歪倾,这引起相关联的轧辊(工作轧辊或支撑轧辊)的轴线的方位变化。由于测量传感器邻接于滑动支承面2的矩阵布置,在此也可以评估安装件的这种提升或歪倾出现的方向。以该方式,在考虑面、线或点接触的情况下确定一轧机机架的特定轧辊的位置和/或一轧机机架的特定轧辊的对应的轧辊轴线相对于对应的轧辊支柱的取向和/或相对于相同的轧机机架中的至少另一轧辊的取向和/或相对于相同的轧制线中的至少一个另外的轧辊的取向,其中所述面接触、线接触或点接触出现在传感器板的具有与其邻接的构件的滑动支承面上,所述传感器板与特定的轧辊支柱中的特定的轧辊相关联。
与图17相比,图18的视图示例性地示出两个轧辊交错的出现。两个轧辊之间的转动点可以任意地位于轧辊轴颈(图18的上图)和轧辊的中央(图18的下图)之间。角度α在此表示轴线彼此间的角度。在任何情况下,借助于根据本发明的设备20以及借助执行根据图16的刚刚阐述的根据本发明的方法可行的是:及早地识别轴线的这种不期望的交错并且及时地应对。
参考根据图7的传感器板1的实施方式,其中除了测量传感器10之外还设置有多个磨损传感器121,并且在使用根据本发明的与根据图7的这种传感器板1一起使用的设备20的情况下,由于磨损传感器121也可以补充地确定相应的传感器板1的滑动支承面2处的磨损。在图19中示出了用于测量磨损状态的这种方法的对应方法步骤(i)至(iv)并且如下确定:
(i)确定固定在轧机机架200的轧辊202、294的安装件E上的传感器板1处的磨损状态,并且确定对应的滑动支承面2的当前的几何形状(外形轮廓),
(ii)确定固定在轧机机架的轧辊支柱208上的传感器板1处的磨损状态,并且确定对应的滑动支承面的当前的几何形状(外形轮廓),
(iii)对附接在轧辊的安装件E上和轧机机架200的轧辊支柱208上的所有传感器板1执行步骤(i)和(ii),和
(iv)将步骤(iii)的测量值传输给具有存储和评估单元(5、6)的中央***Z,其中所述测量值分别与由特定的轧辊、为其所设的安装件和附接在其上的根据权利要求10的传感器板构成的特定轧辊组相关联,并且与具有根据权利要求11的传感器板的轧机机架的特定的轧辊支柱相关联。
上面提到的用于确定传感器板1的滑动支承面2处的磨损状态的补充方法的主要优点还在于:为了将特定的轧辊组和特定的轧辊支柱配对,在轧制运行期间还可以将传感器板的当前的磨损状态或当前的外形轮廓与第一预设极限值比较。如果在此超过该第一预设极限值,则触发用于发动检查轧机机架的至少一个警告信号。在此期间,也可以确定第二预设极限值,在超过所述第二预设极限值的情况下随后触发用于轧机机架运行停止的至少一个警告信号,或者必要时也自动地采取用于轧制设备的紧急停止。
关于此点还需要指出的是:特征“轧辊组”可以为:
-由轧辊、安装件和固定在其上的传感器板形成的单元,
-由工作轧辊、支撑轧辊和中间轧辊以及对应的安装件和固定在其上的传感器板形成的单元,和/或
-多辊式机架。
同样地需要指出:轧辊组例如在生产中断期间改装轧机机架的情况下可以设有新的或其他的安装件。换言之,在改装时可行的是:将上述示例的轧辊组分别重新组装或者配置,即通过将其他安装件与附接在其上的传感器板安装在特定的轧辊处。
尤其当停止轧机机架200的运行以准备改装时,推荐执行上述方法和其步骤(iv)。就本发明的意义而言,用“改装”例如表示轧辊组(=轧辊加上安装件E以及固定在其上的传感器板1)的更换,以便实现变化的生产条件。在任何情况下,借此可以生成各个传感器板1的滑动支承面2的磨损数据,所述磨损数据描述当前的状态或传感器板1在运行停止之前的“最后事件状态”。
最后,在考虑如刚刚阐述的那样可以借助于磨损传感器121获得关于传感器板1的滑动支承面2的磨损数据的情况下可以获得适当措施以针对至少一个轧机机架或对于多个轧机机架、尤其呈热轧或冷轧轧制线、厚钢板机架或多辊式机架形式的轧机机架进行生产计划,即通过如下步骤的顺序进行:
(i)通过中央***Z的评估单元6(参见图1)提供关于传感器板1的磨损状态的测量值以及在其滑动支承面2处得到的外形轮廓,所述测量值与特定的轧辊组212和轧制线的特定的轧辊支柱208相关联,并且尤其借助根据权利要求20的方法存储在中央***Z的存储单元5中,
(ii)通过中央***Z的评估单元6读取步骤(i)的测量值,
(iii)将轧机机架200的特定的安装件E一方和特定的轧辊支柱208另一方的滑动支承面2的外形轮廓或当前的几何形状进行比较,和
(iv)根据计划的新的生产条件以及根据在步骤(iii)中确定一轧制线的特定的安装件(E)的传感器板一方和特定的轧辊支柱(208)另一方的滑动支承面的外形轮廓的一致性,将尤其由轧辊(202;204)、为此所设的安装件(E)以及附接在其上的传感器板(1)构成的特定的轧辊组分配给特定的轧辊支柱。
关于刚刚提到的方法的步骤(iii)和(iv)应强调,在生产计划期间,如果轧机机架应配备新的或其他的轧辊,则也可行的是:从轧辊拆卸安装件以及附接在其上的传感器板。之后可以检查,哪种安装件对于哪种类型或哪种大小的轧辊是适合的或允许的,随后根据步骤(iii)求出,如果相应的传感器板的滑动支承面的(磨损)外形轮廓相互匹配,对于这种允许的安装件E和固定在其上的传感器板1是否也存在呈固定在轧辊支柱208处的其他传感器板1形式的匹配的“配对伙伴”。如果关于传感器板1存在这种“配对伙伴”,则预示可以将安装件与附接在其上的匹配的传感器板安装在计划的轧辊处并且补足成轧辊组,所述轧辊组随后根据在此讨论的方法的步骤(iv)被分配给特定的轧辊支柱以及与其匹配的传感器板。
上述方法的步骤(iv)或生产计划的步骤顺序以如下为目标来执行:通过轧辊支柱和轧辊组的限定的配对建立或实现尽可能最佳的生产条件,关于所述轧辊支柱和轧辊组,对应的传感器板1的滑动支承面2的外形轮廓一致。如果成功发现轧辊支柱和轧辊组彼此匹配的配对,则一方面可以至少推迟传感器板1的否则昂贵的改型、甚至更换。另一方面,通过使用所提出的“配对伙伴”提供尽可能最佳的生产条件。
附图标记列表
1 传感器板
2 滑动支承面(=磨损面)
3 (传感器板1的)后侧
4 (传感器板1的)侧向的边缘面
5 存储单元
6 评估单元
7 机器可读的数据存储器
8 发送单元
9 具有机器可读的标识的数据载体,用于明确地识别传感器板1
10 (多个)测量传感器
11 盲孔钻孔
12 DMS元件
20 用于确定轧辊在轧机机架中的方位和/或位置的设备
120 测量装置
121 (多个)磨损传感器
122 电导体
128 能量源
200 轧机机架
202 (多个)工作轧辊
204 (多个)支撑轧辊
206 轧辊轴线
208 轧辊支柱
210 立柱梁
212 轧辊组
a,b 范围{1-100}中的整数参数
m,n 范围{1-100}中的整数参数
A 评估装置
E 安装件
K 通信模块
S 信号路径
V1 第一磨损极限
V2 第二磨损极限
Z 中央***
α 两个轧辊轴线206之间的(可能的)角度
Claims (25)
1.一种传感器板(1),所述传感器板用作轧机机架(200)的滑动支承或引导元件,所述传感器板包括:至少一个能够与构件形成接触的且在轧机机架(200)的运行中经受磨损的滑动支承面(2)和至少一个测量传感器(10),
其特征在于,设有多个测量传感器(10),所述测量传感器以(a×b)矩阵的形式邻接于所述滑动支承面(2)设置,使得所述测量传感器(10)一方面不经受在所述滑动支承面(2)上的磨损,并且另一方面能够检测作用于所述传感器板(1)上的力和/或应变和/或变形,所述力和/或应变和/或变形由于所述传感器板(1)与所述构件的面接触、线接触或点接触而形成。
2.根据权利要求1所述的传感器板(1),其特征在于,所述测量传感器(10)集成地容纳到所述传感器板(1)中。
3.根据权利要求2所述的传感器板(1),其特征在于,在所述传感器板(1)中构造多个盲孔钻孔(11),将所述盲孔钻孔从相反于所述滑动支承面(2)的后侧(3)起和/或从侧向的边缘面(4)起引导到所述传感器板(1)中,其中将所述测量传感器(10)装入到相应的盲孔钻孔(11)中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器板(1),其特征在于,设有至少一个用于检测在所述滑动支承面(2)处的材料剥离的、集成到所述滑动支承面(2)中的磨损传感器(121),其中所述磨损传感器(121)包括电阻,所述电阻由至少一个电导体(122)形成,所述电导体优选局部地平行于滑动支承面(2)伸展地设置,其中所述磨损传感器(121)在所述滑动支承面(2)处材料剥离的情况下本身机械地共同被剥离,优选地将多个这种磨损传感器(121)集成到所述滑动支承面(2)中,更优选地所述多个磨损传感器(121)以(m×n)矩阵的形式设置,更优选地磨损传感器(121)的电阻由多个电导体(122)形成,这些电导体优选至少局部平行地并且相对于所述滑动支承面(2)以不同的深度设置。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器板(1),其特征在于,形成用于所述测量传感器(10)的布置方式的(a×b)矩阵的参数a和b和形成用于所述磨损传感器(121)的布置方式的(m×n)矩阵的参数m和n分别是整数值,使得借此所述磨损传感器(121)或测量传感器(10)的矩阵布置方式匹配于所述传感器板(1)的周边轮廓。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器板(1),其特征在于,形成用于所述测量传感器(10)的布置方式的(a×b)矩阵的参数a和b和形成用于所述磨损传感器(121)的布置方式的(m×n)矩阵的参数m和n分别是整数值,所述整数值选自数值范围{1-100}、优选选自数值范围{1-50}、更优选选自数值范围{1-20},优选地使得所述磨损传感器(121)或测量传感器(10)以2×2矩阵的形式、以3×2矩阵的形式、以3×1矩阵的形式、以3×3矩阵的形式、以4×4矩阵的形式、以5×5矩阵的形式、以6×6矩阵的形式、以6×4矩阵的形式、以7×7矩阵的形式、以8×8矩阵的形式、以9×9矩阵的形式、以10×10矩阵的形式、以11×11矩阵的形式或以12×12矩阵的形式设置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器板(1),其特征在于,设有至少一个机器可读的数据存储器(7),在所述数据存储器中能够存储所述测量传感器(10)的信号或测量值。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器板(1),其特征在于,设有与所述测量传感器(10)信号连接的发送单元(8),借助于所述发送单元能够将所述测量传感器(10)的测量值经由无线电路径或以线缆连接的方式传输给评估装置(A)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器板(1),其特征在于,设有具有机器可读的标识的数据载体(9),借助所述标识能够明确地识别所述传感器板(1),优选地,所述数据载体(9)由RFID应答器、由NFC(近场通信)元件和/或由QR码形成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的传感器板(1),其特征在于,所述传感器板固定在轧机机架(200)的轧辊的安装件(E)上。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的传感器板(1),其特征在于,所述传感器板固定在轧机机架(200)的轧辊支柱(208)处。
12.一种用于确定轧辊(202;204)在轧机机架(200)中的位置和/或方位的设备(20),其包括:
与根据权利要求1至11中任一项所述的传感器板(1)的所述测量传感器(10)处于信号连接的评估装置(A),能够由所述评估装置接收各个所述测量传感器(10)的信号值,
其中所述评估装置(A)以编程方式设计成,在考虑面接触、线接触或点接触的情况下能够确定与所述传感器板(1)相关联的轧辊的位置,和/或能确定所述轧辊的所对应的轧辊轴线(206)相对于一轧机机架(200)的相关联的轧辊支柱(208)和/或相同轧机机架(200)中的至少另一轧辊(202;204)和/或相同轧制线中的至少一个另外的轧辊的定向,其中所述面接触、线接触或点接触出现在所述传感器板(1)的滑动支承面(2)和与所述传感器板邻接的构件的处。
13.根据权利要求12所述的设备(20),其特征在于,设有与所述评估装置(A)处于信号连接的中央***(Z),所述中央***具有存储器单元(5)和评估单元(6),其中能够经由信号路径(S)将所述评估装置(A)的数据传输给所述中央***(Z),并能够在其中进行评估,优选地所述评估装置(A)配备有通信模块(K),对于所述评估装置(A)来说借助所述通信模块能够进行与所述中央***(Z)和/或与外部通信伙伴的数据交换。
14.根据权利要求13所述的设备(20),其特征在于,所述中央***(Z)的所述评估单元(6)以编程的方式设计成,能够确定在轧制线中的所有轧辊轴线(206)的方位并且能够彼此关联或者能够彼此比较,优选地,如果所述轧辊轴线(206)的定向或方位偏离于预设的极限值,则借助于所述评估单元(6)能够产生警告信号。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的装置(20),借此能够接收根据权利要求4所述的传感器板(1)的磨损传感器(121)的信号值,其中所述评估装置(A)以编程方式设计成,借此能够根据磨损传感器的自身的材料剥离检测特定的磨损传感器(121)的电导体(122)的欧姆电阻值的变化、尤其是提高,以便由此确保在所述特定的磨损传感器(121)的部位处从所识别出的电阻值变化推断出在所述滑动支承面(2)处的材料剥离的大小和/或推断出所述滑动支承面(2)的剩余厚度。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的设备(20),其特征在于,所述评估装置(A)配备有能量源(128),其中所述评估装置(A)至少与所述传感器连接并且尤其与所述磨损传感器(121)连接,使得所述磨损传感器(121)经由所述能量源(128)供应能量,优选地所述能量源(128)对其他的电结构元件(7;8;9)供电,所述其他的电结构元件设置在根据权利要求7至9中任一项所述的传感器板(1)处或附接在其上。
17.根据权利要求16所述的设备(20),其特征在于,所述能量源(128)以能量采集单元的形式构成,优选地所述能量采集单元以热学和/或机械的方式获取能量。
18.一种用于在轧机机架运行的进程中确定至少一个轧辊在所述轧机机架(200)中方位和/或位置的方法,其中使用与根据权利要求1至11中任一项所述的传感器板(1)的所述测量传感器(10)处于信号连接的评估装置(A),所述方法具有如下步骤:
(i)通过所述评估装置(A)接收根据权利要求10的传感器板(1)和/或根据权利要求11所述的传感器板(1)的所述测量传感器(10)的所述信号值;
(ii)对所有如下传感器板(1)执行所述步骤(i),所述传感器板附接在所述轧机机架(200)中的轧辊的安装件(E)处和/或附接在所述轧机机架(200)的轧辊支柱(208)处和/或附接在相同的轧制线的至少一个另外的轧辊处;和
(iii)以如下方式评估步骤(ii)的所有信号值:在考虑面接触、线接触或点接触的情况下确定特定的轧辊(202;204)的位置,和/或确定所述特定的轧辊的所对应的轧辊轴线(206)相对于一轧机机架(200)的相关联的轧辊支柱(208)和/或相同的所述轧机机架(200)中的至少一个另外的轧辊(202;204)和/或相同的轧制线中的至少一个另外的轧辊的定向,其中所述面接触、线接触或点接触在所述传感器板(1)的滑动支承面(2)和与所述传感器板邻接的构件处出现,所述传感器板与特定的轧辊支柱(208)中的特定的轧辊(202;204)相关联。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,在步骤(iii)中对于特定的轧辊支柱(208)评估所有传感器板(1)的信号值,借此了解在所述特定的轧辊支柱(208)中的所有轧辊轴线(206)的方位。
20.根据权利要求18或19所述的方法,其特征在于,在步骤(iii)的评估期间,对两个相邻的轧辊、特别是两个相邻的工作轧辊(202)和/或一轧机机架(200)的一支撑轧辊(204)和与其相邻的一工作轧辊(202)和/或每两个彼此相邻的轧辊对和/或一组工作轧辊和支撑轧辊和/或一组工作轧辊、中间轧辊和支撑轧辊的信号值进行检查,检查所述轧辊(202;204)的所述轴线(208)是否彼此平行地定向或者在其之间是否围成角度(α),优选地在权利要求18的步骤(ii)的评估期间,使轧制线中的所有轧辊轴线的方位或位置处于彼此关联。
21.根据权利要求18至20中任一项所述的方法,其特征在于,在此使用根据权利要求12至17中任一项所述的设备(20)。
22.一种用于在轧机机架(200)运行期间测量滑动支承或引导元件的磨损状态的方法,其中特别是使用根据权利要求15所述的设备(20),所述方法具有以下步骤:
(i)确定根据权利要求10所述的传感器板(1)处的磨损状态和所属的所述滑动支承面(2)的当前的几何形状(外形轮廓),
(ii)确定根据权利要求11所述的传感器板(1)处的磨损状态和所属的所述滑动支承面(2)的当前的几何形状(外形轮廓),
(iii)对附接在所述轧机机架(200)的轧辊的安装件(E)处或轧辊支柱(208)处的所有传感器板(1)执行步骤(i)和(ii),(iv)将步骤(iii)的测量值传输给具有存储和评估单元(6)的中央***(Z),其中所述测量值分别与特定的轧辊组(212)相关联,所述轧辊组由特定的轧辊(202;204)、为所述轧辊所设的安装件(E)和附接在所述安装件处的根据权利要求10所述的传感器板(1)构成,并且所述测量值与所述轧机机架(200)的具有根据权利要求11所述的传感器板(1)的特定的轧辊支柱(208)相关联。
23.根据权利要求22所述的方法,其特征在于,在所述轧机机架(200)为了准备改装而停止运行之前,执行所述步骤(iv)。
24.根据权利要求22或23所述的方法,其特征在于,对于由特定的轧辊组(212)和特定的轧辊支柱(208)构成的配对,将传感器板(1)的当前的磨损状态或所述当前的外形轮廓与第一预设极限值比较,其中在超过所述第一预设极限值时触发用于发动对所述轧机机架(200)进行检查的至少一个警告信号,优选地在超过第二预设极限值的情况下触发用于所述轧机机架(200)的运行停止的警告信号。
25.一种对至少一个轧机机架(200)或多个轧机机架(200)进行生产规划的方法,其中轧机机架特别是呈厚钢板机架、多辊式机架或热轧或冷轧轧制线的形式,所述方法具有如下步骤:
(i)提供关于根据权利要求1至11中任一项所述的传感器板(1)的磨损状态和所得出的所述传感器板的滑动支承面(2)上的外形轮廓的测量值,所述测量值与轧制线的特定的轧辊组(212)和特定的轧辊支柱(208)相关联并且尤其借助根据权利要求20所述的方法存储在中央***(Z)的所述存储单元(5)中;
(ii)通过所述中央***(Z)的评估单元(6)读出步骤(i)的测量值;
(iii)比较轧机机架(200)的特定的轧辊组的滑动支承面和特定的轧辊支柱(208)的滑动支承面(2)的外形轮廓或当前的几何形状,和
(iv)根据规划的新的生产条件并且根据在步骤(iii)确定轧制线的特定的安装件(E)的所述传感器板(1)的滑动支承面和特定的轧辊支柱(208)的所述滑动支承面(2)的外形轮廓的一致性,将特定的轧辊组(212)指配给特定的轧辊支柱(208),所述轧辊组尤其由轧辊(202;204)、为所述轧辊所设的安装件(E)以及附接在所述安装件处的传感器板(1)构成。
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