为金属带表面镀层的方法以及金属带镀层装置与流程

本发明涉及一种为金属带表面镀层的方法。本发明此外还涉及一种相应的金属带镀层装置。此外，本发明还涉及一种计算机产品以及金属带装置的一种应用和热成像相机的一种应用。

背景技术：

通常为金属带镀层，是为了能够特别是在金属带的表面实现期望的功能性。根据表面的种类、特性以及期望的功能性而使用不同的预处理方法。表面处理的通常的重要期望的目标是待镀层的表面的清洁，表面的防腐蚀的设置，表面和后续镀层之间的最优化的增附以及例如表面的其他功能性镀层的设置。

对金属带越来越高的要求，以及关于金属带力学及热力学稳定性，例如在成型工艺中的高成型压力，要求镀层在经处理的表面上的附着力方面具有非常高的质量。因此在例如预处理镀层时要求均匀并且无间断的涂层，从而保证随后的表面镀层的连续并且良好的附着。在这种情况下，为了能够避免或者尽可能地避免镀层缺陷，已镀层的表面的检查具有重要的意义，

一种已知的用于检查已涂覆的镀层(例如借助辊镀涂覆的镀层)的质量的方法是借助用于近红外(nir)分析法的红外线对已镀层的表面的分析，其中，nir是所使用的红外线的波长区域的缩写。然而，以这种方法进行的测量通常具有以下缺点，即对于不同的镀层在红外光谱中产生巨大的差异，由此对红外光谱的评估需要高昂的成本。近红外(nir)分析法的另一个缺点通常是，测量是以单个点进行的，例如横向点测量。由此产生的缺点是，无法实现镀层的无间断监控。这种测量方法因此不满足这样的应用领域，在该应用领域中需要无镀层缺陷或者尽可能地无镀层缺陷的表面。

在wo2009/112452中给出了一种金属带的镀层方法的实施例。所述的方法在此包括基于傅里叶变换红外光谱学的红外光谱测量数据的探测。虽然实现了在金属带镀层过程中的连续探测，然而所述方法的缺点一方面是由方法决定的需要对所测量的光谱相对复杂的评估，另一方面是由所选的光谱种类所限制的覆盖面积。

一种用于测定移动的材料尤其是金属带的表面的缺陷的方法在wo2010/033113中给出。所述的方法包括具有后续热成像的金属带加热。然而，所述的方法由于主动加热所必需的工艺而昂贵，并且从而不允许或在大多数情况下需要花费巨大的条件下对镀层的表面进行表面质量的无间断检查。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，提供一种为金属带表面镀层的方法，其中，该方法实现了在覆盖面积和时间维度方面对镀层表面的表面质量的无间断检查。

该目的通过具有权利要求1所述特征的为金属带表面镀层的方法，通过具有权利要求12所述特征的金属带镀层装置，通过具有权利要求14所述特征的计算机程序产品，通过具有权利要求15所述特征的应用以及通过具有权利要求16所述特征的应用实现。其他有利的实施方式以及改进通过下述说明给出。权利要求、说明书以及附图中的一个或多个特征能够与本发明的其他实施方式中的一个或多个特征相结合。独立权利要求中的一个或多个特征也可被一个或多个特征替换并且与之结合。所提出的主体只理解为本发明的设计的说明，但不局限于此。

提出一种为金属带表面镀层的方法。该方法具有以下步骤：

-借助镀层工位为金属带的表面镀湿涂层，

-借助金属带运送装置运送金属带，

-通过制作探测区域的热图探测镀有湿涂层的表面，所述探测区域包括表面的一部分。

金属带的概念在此包括由任意金属材料制成的金属带。在本发明所述方法的实施例中，金属带能够尤其构造为钢带。

为金属带的表面镀湿涂层的一个常见的方式是通过镀层工位进行。这种镀层工位通常这样构造，使带穿过镀层工位并且通过镀层工位镀湿涂层。湿涂层可以是例如功能性镀层，其中，通过该镀层能够提供任意的功能，例如视觉上的或者装饰性的功能或者防腐蚀功能，也可以是其他功能。其他可能的功能性的例子是表面的防污或者抗氧化。

镀有湿涂层的表面的探测通过制作热图进行。在此，制作一个包括表面的一部分区域的热图。由此，连续的金属带的二维温度分布直接在带表面湿润之后进行。在借助镀层辊进行带表面湿润的镀层工位，连续的金属带的二维温度分布的确定直接在通过镀层辊润湿带表面之后进行。

在此能够探测由金属带和/或其镀层发出的热辐射。同样也能够探测由金属带和/或其镀层反射的热辐射。

热图的制作能够例如借助热成像相机进行。热成像相机，有时也称作热成像仪、热能或红外相机，表示一种基于接收红外线的成像设备。使用热成像相机的优点尤其是能够获取二维热图。此外，如果需要，热成像相机还具有能够实时提供二维热图的优点。测量点的空间分辨率取决于热成像相机的种类和配置并且能够在一平方毫米以下。

湿涂层的概念表示一种镀层，其在镀层期间是液态的。湿涂层的液态状态因此能够例如使得湿涂层以水基的方式提供。也可例如设计提供油基的湿涂层。同样能够例如设计使湿涂层包含一部分水或油或其他液态物质。同样也能够设置为溶剂型的湿涂层。作为溶剂能够设计为例如无机或者有机的液体或者是具有溶解的无机或者有机材料的液体。

湿涂层的发射率与已镀层的金属带的发射率的差异导致，即使湿涂层与金属带具有几乎相同的温度，但是湿涂层在借助热成像相机获取的热图中呈现出与金属带不同的温度。

镀有湿涂层的表面的散热的探测的主要优点是能够以连续二维、无接触地并且实时地进行已镀层的金属带的检查。尤其通过所述的方法实现了能够对在整个镀层过程中的连续的金属带进行全区域的无间断质量检查。与其他只在逐点的位置必要的探测相比(例如横向点测量)，同样具有实现了连续的金属带的整个探测区域的无间断监控。

因为所述方法的工作原理，在发射率具有明显差异的情况下具有这样的优点，即所述方法即使在不对基底进行外部加热的情况下也能够进行。

因此尤其能够这样设计，即所述方法在不对基底进行有针对性地外部加热的情况下进行。

所述方法的另一个优点是，热成像相机在当前常见的生产运营中作为标准地使用，由此一方面保证了相对经济的采购和使用，并且另一方面使用所必需的设备装置以及元件在许多情况下已经具备。

在所述方法的一个实施例中能够例如设计为，在一个光谱区域中获取热图，所述区域至少包括1微米至20微米之间的波长，优选至少包括7微米至20微米之间的波长。相对来说7μm至20μm之间的长波光谱区域在此尤其具有这样的优点，即大多数金属在该波长区域中具有极低的辐射率，从而最大化与湿涂层发射率之间的差异。由此实现了以根据本发明所述方法制作的热图的特别好的分辨率，即使在不利测量条件下其也能够产生能够可靠评估的结果。对于大多数金属材料，最大对比度在长波区域，也就是在7微米和20微米之间实现，从而使用适合于红外光谱的长波区域的热成像相机是尤其有利的并且能够以此设计。

由于许多商业上可用的热成像相机覆盖了在7微米至14微米之间的光谱区域中的热图，因此在特别的实施方式中能够这样设计，使热图探测在7微米至14微米之间的整个光谱区域。

在获取仍然湿润或潮湿的湿涂层的热图的情况下，该优点尤其有效，因为在所提到的光谱区域内，水、油、溶剂以及其他液体的发射率明显高于金属的发射率。

本发明所述的方法的另一个实施例能够例如设计为，探测区域直接位于镀层工位的之后。

此处，探测区域直接在镀层工位后面的布置以如下方式理解，即在连续的金属带延运行方向驶出镀层工位时被探测。

由此尤其产生这样的优点，即湿膜仍然湿润或潮湿，由此由于之前所述的发射率的差异，借助热图对已镀层和未镀层区域的所期望的成像相应地明显简化。

即使是在镀层后直接进行的测量时，也由于在各种情况下相近的初始温度以及由于薄的湿膜涂覆而带来湿膜的低热容量，湿膜和基底具有几乎相同的温度。即使金属带和湿涂层的精确的发射率是未知的，由于发射率的巨大差异，在热成像相机的二维图中已经能够定性地直接判断出，在哪些位置具有湿膜以及在哪些位置不具有湿膜。

本发明所述的方法的另一个实施例能够例如设计为，探测区域直接位于镀层工位的后面并且探测区域至少部分地包括镀层工位。

直接位于镀层工位后面并且同时至少部分地在探测区域中包括镀层工位的区域的探测所具有的优点同样使得至少镀层工序的步骤能够显现。由此例如镀层辊的抬起时刻能够表示，带有之前的清洁及冲洗过程的潮湿残留物的定位焊缝的部分湿润的通过和/或镀层辊的再次放置。这些展现能够在此后例如通过随后的镀层中的缺陷的探测进行检查，从而能够使热图即使在缺陷的原因查找时也是有帮助的。

在一个实施例中能够有利地这样设计，即探测区域包括金属带的整个宽度范围。由此保证了金属带的整个表面，例如针对其质量进行成像。

本发明所述方法的另一个实施例能够例如这样设计，即热图设置为连续的热图胶片。连续的热图胶片的优点是具有数据的完整性，从而沿着金属带的长度，优选沿着金属带的整个长度，能够对应和/或提取以及评估相应的热图胶片的图像。

本发明所述方法的另一个实施例能够这样设计，能够与金属带的带区段对应地创建热图胶片的胶片区段。热图胶片的胶片区段与金属带的带区段的对应能够例如这样进行，即，使金属带的位置作为金属带穿过镀层工位的速度和金属带自镀层开始算起所经过的时间的函数与热图胶片的持续的时间戳相对应。

还能够例如这样设计，在金属带上设置视觉标记，其示出一个位置并且随后借助热图展现该位置。由此尤其得到以下优点，即在异地评估热图胶片时，评估的热图能够与金属带的表面的位置相对应。由此能够例如在热图评估后与单独的带卷(也称作卷材)的例如相应的缺陷数或缺陷质量等级相对应。

根据本发明方法的一个实施例能够这样设计，热图的连续访问根据温度差值进行，并且在确定温度差值大于参考差值时给出一个标记值，其对应于基底的一个区段和/或一个基底。

在根据本发明所述方法的另一个实施例中能够这样设计，热图的连续访问根据温度差值进行，并且在确定温度差值大于参考差值时给出一个标记值，其对应于金属带和/或带卷的一个带区段。带区段的对应能够在此包括例如这样的解决方案，其保证了精度1米的标记。这种标记以及2至4倍更精确的标记能够通过常见的带镀层装置顺利实现，由此能够以低改装成本实现转换。

还设计至少两个标记组合地对应，其中，第一标记对应带卷，并且第二标记对应带区段。

连续访问的概念在此尤其也包括半连续访问，这意味着，以一定时间间隔重复的访问也称作连续访问。在特定的实施方式中，例如以时间间隔小于0.1秒重复的访问称作连续访问。温度差值的概念与显示的温度差有关。显示的温度在此如开头所述，不表示实际的温度，而是由于湿涂层和金属带的不同的发射率，实际相同的温度显示为不同的温度。温度差值在此对应于一个镀层缺陷，该镀层缺陷与例如湿涂层的厚度与期望的湿涂层的厚度的实际偏差有关或者与评估已镀层的位置还是未镀层的位置有关。

标记值的输出能够理解为例如标记值与金属带的位置或者金属带的带区段的对应，例如以列表条目的形式。从而能够建立金属带和/或金属带的带区段与标记值的明确的对应。标记值能够例如是二进制值，其仅仅显示明确对应的带区段中的缺陷的存在。标记值同样也能够设计为温度差值的定性显示，由此能够获得例如与湿涂层的目标厚度的定量偏差的大小或者定量地获得金属带的无意的未镀层位置的面积量度。

由此能够例如设计使绝对偏差的参考差值小于5开(kelvin)。

金属带卷材相继进行的湿涂层的特别的能够利用的优点是，两个卷材之间的过渡区域中的未镀层的区域的热图能够用于校准显示的温度尺度与金属带未镀层区域的对应。尤其能够这样设计，即，第一金属带与第二金属带之间的过渡区域的热图为了确定参考温度而用于之前所述的在评估第二金属带的热图胶片时的参考差值的确定。

根据本发明的方法的另一个实施例能够例如这样设计，即参考差值能够调整。参考差值的调整有利地实现了能够根据现有的发射率或者其他视觉的或者其他的事件将测量方法的敏感度升高或者降低到相应所需的范围。

根据本发明的方法的另一个实施方式这样有利地这样设计，即，连续访问就地进行。连续就地访问具有的优点是例如，紧接在金属带的表面的湿涂层进行后可以进行镀层的质量评估，从而能够在该时刻就采取相应的动作，例如根据可能检测到的缺陷的频率和/或程度进行的相应的已镀层金属带的存储位置的选择。

根据本发明的方法的另一个有利的实施例能够例如这样设计，即通过热源照射镀有湿涂层的金属带的表面的位于探测区域中的部分。通过热源在探测区域中的一个区域照射金属带的结果是，显示出所示表面上的热辐射反射的图示的热图。由于材料的反射系数与传递系数和吸收系数的关联，由这种方式进行的热成像中得到一定程度上与直接通过热照射的表面的热图类似的热图，其中，以两种方式获得的热图等价并且能够以类似的方式评估。该方法的优点尤其是，无需金属带的加热就能够进行热辐射。反射的热辐射的热图用于金属带的热图，例如用于镀层缺陷的探测，在此还尤其实现了在这些由于金属带不具备必要的温度而无法实现基于利用金属带的固有辐射的热成像法的情况下热成像技术的使用。

此外能够例如这样设计，即，热源具有热辐射功率，其在该探测区域相当于在35摄氏度和100摄氏度之间的热辐射的温度。优选使用在30摄氏度到75摄氏度之间的温度。特别优选使用在35摄氏度到60摄氏度之间的温度。在已完成的实验中已证明50摄氏度的温度是可行的，由此得到这样的优点，即，一方面由于无论如何在环境温度以上选择的温度实现了所述的校准，另一方面还由于相对较低的温度使花费的额外能量消耗不高。尤其能够这样设计，即热源具有热反辐射功率，其在该探测区域相当于比需要成像的金属带的温度至少高10开的温度。

这样设计，即，借助热成像相机制作由金属带和/或镀有湿涂层的金属带反射的热源热辐射的热图。

根据本发明的方法的另一个实施方式还设计有以下步骤：

-探测带的位置的热图，

-沿轮廓确定所测温度的变化量dt，

-使用针对参考值的变化量dt作为对比值用于与校准表格对比，从而确定湿涂层的厚度。

由于由金属带和湿涂层组成的结合体的取决于湿涂层厚度而不同的总发射率，温度的测量是湿涂层厚度的度量。由此不必示出湿涂层的绝对厚度，而是通过金属带的横向轮廓和/或纵向轮廓的判断就足够达到表面镀层内的质量差异度量。

在一个特别优选的实施例中，获取仍然潮湿或湿润的湿涂层的热图。

由于水、油、溶剂以及其他液体的发射率明显高于金属的发射率，因此明显简化了借助热图对已镀层和未镀层区域的期望的成像。

本发明的另外的独立构思是金属带镀层装置，其具有用于使金属带穿过镀层工位的、构造为湿镀层工位的镀层工位，从而为金属带的表面镀湿涂层。此外，金属带镀层装置具有热成像相机，其对准探测区域，其中，探测区域包括金属带的表面的一部分。探测区域优选包括金属带的整个宽度。

金属带镀层装置优选构造为用于执行之前所述的方法。

在根据本发明的另一个实施例中，金属带镀层装置还具有用于向探测区域放射热辐射的热源，从而通过探测借助热源引入的在金属带表面的反射获取可评价的热图。

根据本发明的特别优选的实施例，金属带镀层装置具有用于使金属带穿过镀层工位的构造为湿镀层工位的镀层工位，从而为金属带的表面镀湿涂层。此外，金属带镀层装置具有热成像相机，其对准探测区域，其中，探测区域包括金属带的表面的一部分用于仍然潮湿或湿润的湿涂层的热成像。探测区域优选包括金属带的整个宽度。

本发明的另一个独立构思是一种具有计算机程序指令的计算机程序产品，其用于当计算单元读取计算机程序指令时，根据前述任一方式执行所述方法，其中，计算单元设计用于热成像相机的控制，并且具有对所创建热图的读取权限。

此外，还给出了一种对镀有湿涂层的表面通过就地热图以所述的种类和方式用于为具有湿涂层的金属带镀层以及确定具有镀层缺陷的带区段的金属带镀层装置的一个应用，其中，在确定具有镀层缺陷的带区段之后以可追踪的方式登记。

在一个特别优选的实施例中，给出了一种对镀有湿涂层的表面通过就地热图以所述的种类和方式用于为具有湿涂层的金属带镀层以及确定具有镀层缺陷的带区段的金属带镀层装置的一个应用，其中，获取仍然潮湿或湿润的湿涂层的热图，并且其中，在确定具有镀层缺陷的带区段之后以可追踪的方式登记。

镀层缺陷的概念在此包括以下可能性：

-没有镀层的区域或者

-某区域具有与标称厚度不同的镀层厚度的镀层。

同样给出了一种用于热成像的热成像相机的应用，所述热成像优选是仍然潮湿或湿润的湿涂层的热成像，该湿涂层由在具有第二发射率的第二材料制成的基底上的具有第一发射率的第一材料制成，其中，第一发射率与第二发射率至少相差5％，优选相差10％，特别优选相差多于20％。热图从而能够用于检测具有与镀层的标称特性不同的镀层位置。例如20％的差值此处根据(epsilon_2-epsilon_1)/epsilon_1>0.2的方式得出，其中epsilon_2是两个发射率中较大的，并且epsilon_1是两个发射率中较小的。

优选为了热成像而探测在第一材料和/或第二材料的表面的反射的热辐射。

独立于所述发明申请的补充构思是一种相似的方法，替代金属带的湿涂层，该方法设计为单件形式的货物的湿涂层，尤其是板或者扁钢的湿涂层。

独立于所述发明申请的补充构思是一种相似的方法，替代金属带的湿涂层，该方法设计为纸带或者塑料带的湿涂层。

同样独立于所述发明申请的另一个补充构思是一种相似的方法，替代湿涂层，该方法设计为干涂层，尤其是例如粉末涂层。

同样应该能够为单件形式的货物的湿涂层设计应用。

附图说明

下面根据附图进一步详细阐述本发明的具体实施方式。产生技术特征的附图和随附的说明不局限于相应的实施方式，但适用于展示本发明的示例性的设计。此外，各个技术特征之间能够与上文说明中的特征结合用于本发明的进一步开发和改进，特别是对于额外的未示出的实施方式。其中，

图1a和图1b示出了金属带镀层装置的示意图；

图2通过探测镀有湿涂层的表面散热制成的热图示出了在进行金属带表面镀层的方法过程中的不同图像：

a)第一热图，

b)第二热图，

c)第三热图，

d)第四热图。

具体实施方式

图1a示出了一种金属带镀层装置1。金属带镀层装置1包括构造为湿镀层工位的镀层工位2。金属带3穿过镀层工位2，并且在镀层工位2中镀湿涂层。探测区域5位于金属带在镀层之后所穿过的区域中，探测区域被热成像相机4探测。随后金属带还进行干燥(未示出)。紧接在镀层辊湿润带表面之后，热成像相机4确定连续的金属带的二维温度分布。在热成像相机4上布置计算单元6，该计算单元借助计算机程序产品进行已镀层表面的散热的探测以及对已探测到的热图的评价。

图1b所示的构造与图1a所示的构造仅仅在于，还额外设置一个用于向探测区域发射热辐射的热源(7)。

图2中示意性地示出了一系列借助热成像相机获取的热图，其中，金属带由生产决定地具有50摄氏度的温度。逐个镀层的金属带借助定位焊缝彼此相连。为了不损坏镀层辊，镀层辊在快要接触到定位焊缝前从带上抬起或退回，并且在定位焊缝通过后重新放置在带上。从而使带在紧邻定位焊缝的前后侧未镀层。这种已镀层-未镀层的过渡由热成像相机观测并记录。

图2a示出了部分湿润通过的、带有之前的清洁及冲洗过程的潮湿残留物的定位焊缝。在重新放置润湿辊后再次进行均匀地镀层。然而如图2b所示，左侧的边缘区域中示出或可见一个未被湿涂层湿润的区域(a)。在所示的热图中，由于对于湿涂层和干燥区域中均使用相同的尺度导致未湿润区域与较冷区域示出的不同的发射率。尽管如此，这仅仅是显示所致，因为实际温度是相同的。此处的实际温度既无法明确确定，也不必确定，而是如所述方式借助热图探测从而进行未湿润区域的识别。在其他附图中，图c)在一个圆圈区域中示出一个温度点，其表示较高厚度的区域。所示的点定性地示出了镀层厚度的不均匀性。图d)示出了湿润的残留物，其显示为较低温度的区域。