Mönchengladbach, 09. August 2017

Alle Parameter im Blick

Berührungsloses Präzisionsmessen ermöglicht optimale Produktionsprozesse.

Immer höhere Anforderungen an die Maßhaltigkeit von Walzgut verlangen eine kontinuierliche Überwachung des Walzprozesses. Die genaue Kenntnis der aktuellen Produktqualität und schnelle Reaktionen auf veränderte Prozessparameter sind unumgänglich. Die Ausnutzung von Toleranzen, möglichst wenig Unterbrechungen der Produktion und niedrige Ausschussraten garantieren wirtschaftlichen Erfolg.

In jeder Produktionsanlage treten minimale Abweichungen auf, die unter anderem durch das einlaufende Material, durch kleinste Schäden an den Walzen oder den Rollenführungen hervorgerufen werden. All dies hat Einfluss auf die Produktqualität und die Produktivität. Die Hersteller stehen vor zwei Herausforderungen: Zum einen müssen die Fehler auf der heißen Oberfläche erkannt und lokalisiert werden, zum anderen muss der Grund für die Fehler ermittelt und beseitigt werden. Ob es um Rohre, Schienen, Stäbe, Drähte, U-Profile oder andere Profile geht: Die SMS group bietet zusammen mit dem österreichischen Messtechnikunternehmen TBK Automatisierung und Messtechnik GmbH das richtige Messsystem für alle Walzprodukte aus Metall.

Messeinrichtungen mit Laserlichtschnittsensoren

Das Messsystem basiert auf der „Laser-Lichtschnitt“- Technologie, bei der vier, acht oder mehr Sensoren synchrone berührungsfreie Messungen über den gesamten Querschnitt vornehmen. Die von TBK entwickelten Sensoren messen bis zu 5.000 Konturen pro Sekunde. Hierfür projizieren spezielle Laser Linien auf die Produktoberfläche. Das reflektierte Laserlicht wird von Kameras aufgefangen und in Entfernungswerte konvertiert. Durch Nutzung der Aufzeichnungswerte von allen um das Produkt herum angeordneten Sensoren kann das System den genauen Querschnitt des Produkts berechnen. Die hohe Messdichte bedeutet, dass aus vielen 2-D-Querschnitten ein hochauflösendes 3-D-Modell des Produkts erzeugt werden kann.

Um komplexe Konturen präzise und vollständig einzufangen, leuchten die Sensoren verschiedene Konturbereiche mit unterschiedlichen Laserfarben aus – eine wichtige Grundlage für Synchronmessungen. Damit können überlappende Bereiche auch unterschiedlich dargestellt und präzise Querschnittsmodelle erzeugt werden.

Messdaten verbessern Qualität

Auf Basis der hochpräzisen Querschnittsmessungen erzeugen die TBKSysteme genaue Informationen, die für die Steuerung des Walzprozesses wichtig sind, und laden diese zurück in das Produktionssystem. Je nach Anlagenlayout werden die Modelle an den Arbeitsstationen der Anlagenbediener angezeigt und/oder automatisch von den Steuerungen der SMS group analysiert, um die Produktqualität und die Anlageneffizienz zu steigern.

Formgetreue Größenmessung für Rohr, Stab und Draht

Das MEERgauge®-Lasersystem für Rohre, Stäbe und Drähte verwendet vier Sensoren und verfügt über eine Scanleistung von bis zu 5.000 Scans pro Sekunde. Ein formgetreuer Querschnitt wird aus bis zu 4.000 synchronen Messpunkten in einem gemeinsamen Koordinatensystem erzeugt und dann mit größtmöglicher Genauigkeit angezeigt. Im Unterschied zu konventionellen Systemen kann die genaue Form der Kontur sehr präzise dargestellt werden. Darüber hinaus ermöglicht das Messsystem einen geschlossenen Regelkreis zwischen der Konturmessung und den Walzwerkssteuerungen. Die computergestützte Interpretation der Messergebnisse erlaubt Korrekturen der Walzeneinstellungen während der laufenden Produktion.

Inline-Messungen von Profilen und Schienen

Die PROGAUGE-Profilmessung verwendet das Laser- Lichtschnittverfahren mit bis zu acht Sensoren. Unterschiedliche Qualitätsanforderungen für einzelne Profiltypen werden in besonderen Sätzen von Schlüsselwerten berücksichtigt, das heißt, das System berechnet immer genau die Daten, die für die gewünschte Produktqualität wichtig sind. Bei besonders großen Formaten wie Trägern mit Steghöhen von über einem Meter muss das Messfenster entsprechend breit sein. Deshalb muss die Anpassung der Sensoren zueinander höchste Priorität haben.

Gegebenenfalls können unsere Experten spezielle Rahmenkonstruktionen zur Verfügung stellen, um die erforderliche Größe des Messfensters zu erzielen. Das Technologieportfolio umfasst auch Sensoren mit hohen Laserleistungen von bis zu 500 MW, die schon oft eingesetzt wurden. Das Messfensterformat und die vom Anlagenbetreiber vorgegebenen Genauigkeitsanforderungen bestimmen die Anzahl der eingesetzten Sensoren. Das bedeutet, selbst übergroße Profile können zuverlässig gemessen werden.

Sorgfältige Temperaturstabilisierung des Messrahmens ist Teil des Systems und gewährleistet eine hohe Messgenauigkeit unabhängig von Veränderungen der Umgebungstemperatur. Produktwechsel zwischen verschiedenen Profiltypen erfolgen vollautomatisch ohne Eingriffe des Bedienpersonals. Dies ergibt deutliche Zeit- und Kostenvorteile während der Produktion sowie eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit.

Oberflächenfehler mit SurfTec erkennen

Auf Basis der aus den hochauflösenden Querschnittsmessungen erzeugten 3-D-Modelle können lokale, atypische Anomalitäten auf der Oberfläche erkannt werden. Hohe Messfrequenzen sorgen für die erforderliche Auflösung: Mit bis zu 5.000 Bildern pro Sekunde zeigt das System präzise Details selbst kleinster Abweichungen, zum Beispiel Risse auf der Oberfläche.

SurfTec kann optional in MEERgauge® oder PROGAUGE integriert werden und unterstützt das Anlagenbedienpersonal hierbei; es bestimmt die genauen Positionen der Abweichungen auf der Oberfläche zur Walzzeit, es wertet die Daten unter Verwendung spezieller Algorithmen und stellt dem Anlagenbetreiber Informationen über die Ursachen durch Einteilung der Fehler zur Verfügung. Dadurch ergeben sich zwei Vorteile: Hersteller können beim Auftreten von Oberflächenfehlern schnell reagieren und somit den Materialausschuss verringern. Gleichzeitig können sie die produktive Zeit der Gesamtanlage verbessern, da sie in der Lage sind, die Ursachen für Abweichungen viel früher zu erkennen.

Es ist allgemein bekannt, dass die Stahlindustrie gegenwärtig vor Problemen mit Überkapazitäten steht und dies mit einem Verfall der Stahlpreise einhergeht. Insbesondere in Zeiten wie diesen ist es wichtig, die Effizienz bestehender Anlagen zu vernünftigen Investitionskosten mit kurzen Amortisationszeiten zu optimieren. Die oben vorgestellten Messsysteme MEERgauge® und PROGAUGE sind nur zwei aus einer ganzen Palette von Performance Modules, die von der SMS group entwickelt wurden, um bestehende Anlagen effizienter zu machen.