用于檢測管狀件的厚度變形的裝置及相應(yīng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于在軋制機(jī)組或軋制線生產(chǎn)期間，檢測管狀件、特別是無焊縫的管狀件的厚度變形的裝置及相應(yīng)的方法。
[0002]特別地，本發(fā)明應(yīng)用于軋制線以檢測管狀件在其整個截面的厚度，且可能使其一致，從而保證最終產(chǎn)品的尺寸值，并得到具有最佳品質(zhì)的產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0003]用于生產(chǎn)無焊縫管狀件的已知方法中的一種方法包括:第一步，利用芯軸，加工實心輪廓，從而得到孔。下一步驟包括將管狀件的截面尺寸減少至期望值。通常通過使管狀件穿過一個或多個軋制機(jī)架來進(jìn)行該操作，每個軋制機(jī)架主要包括至少三個滾環(huán)，該滾環(huán)以相對于彼此為120°設(shè)置，且該滾環(huán)通過各自的軸旋轉(zhuǎn)。該滾環(huán)的外圍表面形似限定滾動表面的圓周弧輪廓，從而限定部分或大體上所有的管狀件外輪廓。
[0004]該過程主要能引起關(guān)于管狀件質(zhì)量的兩種類型的問題，該問題均和厚度上的變形有關(guān)。
[0005]第一個問題涉及在制作軸向孔期間，由于芯軸相對于待制造的管狀件的標(biāo)準(zhǔn)截面偏心而引起厚度變形。
[0006]第二個問題涉及的厚度變形不是由于孔和截面之間的偏心，而是由于管狀件的厚度中的局部的周向變化。這些變化來自兩種情況。
[0007]第一種情況與每個滾環(huán)的表面和軋制產(chǎn)品的外表面存在或不存在持續(xù)接觸有關(guān)。
[0008]第二種情況涉及如下事實:滾環(huán)相互獨(dú)立且每個環(huán)相對于相鄰環(huán)為不連續(xù)的，在管狀件表面，尤其是其內(nèi)表面上的展開中反映了該不連續(xù)性，產(chǎn)生稱為“菊花”的管狀件的截面輪廓。
[0009]因此，最終產(chǎn)品厚度上的變形均來自初始缺陷，該初始缺陷與芯軸相對于管狀件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸偏心有關(guān)，也來自乳制中的缺陷，該缺陷與互相獨(dú)立，但在同一工件中同時工作的三個滾環(huán)的運(yùn)動和行動有關(guān)。
[0010]總之，在穿過幾個軋制機(jī)架后，厚度變形對整個工作的質(zhì)量有負(fù)面影響。進(jìn)一步地，使用時管的阻力和性能也受到影響。
[0011]已知曉不同的方法或系統(tǒng)用于檢測生產(chǎn)過程中管狀件厚度的變形，且采用軋制線的下游的或相應(yīng)的軋制單元或軋制機(jī)架的下游的修正系統(tǒng)嘗試使其一致。
[0012]一種已知的系統(tǒng)使用通過X射線輻射原理工作的檢測裝置，并使用一個或多個發(fā)射探針以及一個或多個接收探針，管狀件在該發(fā)射探針和接收探針之間傳輸。在管狀件穿過之后，根據(jù)接收探針捕獲的輻射，產(chǎn)生電流，該電流通過測量傳感器進(jìn)行處理和數(shù)字化，隨后發(fā)送到中央處理系統(tǒng)計算管狀件的壁厚度。
[0013]通常地，多個發(fā)射探針和接收探針一致地繞著圓周設(shè)置，從而限定管狀件的外徑。
[0014]該技術(shù)的一個缺點(diǎn)是太復(fù)雜，由于得到的用于每一對X射線探針的指示是兩個厚度貢獻(xiàn)的和，該指示對應(yīng)于相對的兩個部分，或厚度，或管狀件的橫截面，從而不可能直接確切地知道管狀件厚度在整個圓周上是否一致，因為即使探針的檢測是相同的，管狀件的一個部分和另一個部分之間的厚度也可以是不一致的。
[0015]另一個系統(tǒng)使用激光和超聲技術(shù)。在這種情況下，發(fā)射探針發(fā)出脈沖激光，產(chǎn)生超聲波，該超聲波從管狀件厚度的外側(cè)向內(nèi)側(cè)傳播，隨后管狀件的內(nèi)表面將其反射，接著返回到管狀件的外表面。檢查管狀件外表面的激光干涉儀確定超聲波兩次穿過管狀件厚度的時間，即，往返行程。由于超聲波的傳播速度是已知的，系統(tǒng)能夠推斷管狀件的厚度與測量到的穿越時間的關(guān)系。
[0016]在這種情況下，檢測指的是和探針配合的厚度的部分。
[0017]這種檢測技術(shù)還提供探針的支撐部分的運(yùn)動和部分旋轉(zhuǎn)，例如，通過自動的機(jī)械臂，以獲取管狀件的幾個表面部分上的測量值的檢測，從而大體上覆蓋了管狀件的整個圓周。
[0018]該已知技術(shù)的一個缺點(diǎn)是關(guān)于發(fā)射探針和接收探針的位置的檢測靈敏度。實際上，發(fā)射探針和接收探針的任何位移，即使是很小的值，可以給出錯誤的厚度指示。
[0019]進(jìn)一步地，上文所述的裝置一般相對比較貴且很難管理和維修。
[0020]另一種檢測系統(tǒng)和先前的系統(tǒng)類似，但是使用電磁傳感器，由于該電磁傳感器能產(chǎn)生磁場脈沖，所以其能引起超聲波，該超聲波由管狀件的表面反射，且由接收探針捕獲。
[0021]在后面引用的兩種情況中，檢測系統(tǒng)還有對探針和管狀件的位置非常敏感的缺點(diǎn)，這影響可靠性。
[0022]此外，在相對于檢測中的管狀件的軸設(shè)置和調(diào)整位置時，描述的所有系統(tǒng)都可能引起問題，使得即使輕微的非軸對稱可以引起相當(dāng)大的誤差。
[0023]文獻(xiàn)DE 10 59 672 B (DE’672)描述了一種用于連續(xù)控制非金屬管(例如，由塑料制成的)的壁厚度的裝置，在該裝置中，在測量點(diǎn)，由鐵磁材料支撐的內(nèi)部支撐件來支撐該管。
[0024]通過單級探針在圍繞管道的圓周的120°得到測量值，例如3。測量自動感應(yīng)，即，測量線圈的損耗角度的每個探針可以得到與相應(yīng)的探針接觸的壁的厚度值。
[0025]DE’ 672中描述的解決方案并不適于不斷測量滾動中的金屬管的厚度。
[0026]因此，本發(fā)明的一個目的是獲得一種檢測金屬管狀件的厚度變形的裝置和相應(yīng)的方法，該發(fā)明提供可靠的測量結(jié)果，且安裝和運(yùn)作相對簡單。
[0027]本發(fā)明的另一個目的是獲得一種裝置，該裝置能減少由檢測件相對金屬管狀件的定位產(chǎn)生的誤差的發(fā)生率。
[0028]申請人已經(jīng)設(shè)計、測試和具體化本發(fā)明，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并獲得這些和其它的目的和優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0029]獨(dú)立權(quán)利要求陳述和表征了本發(fā)明，而從屬權(quán)利要求描述了本發(fā)明的其它特征或主要發(fā)明思想的變化例。
[0030]根據(jù)上述目的，在金屬管狀件生產(chǎn)期間，尤其在通過滾動和拉伸減少厚度的步驟中使用一種檢測厚度變形的裝置檢測具有內(nèi)表面和外表面的金屬管狀件的厚度變形，該裝置克服現(xiàn)有技術(shù)的限制并消除其中的缺點(diǎn)。
[0031]該裝置可以與軋制機(jī)組中的一個或多個軋制機(jī)架相關(guān)聯(lián)地安裝。
[0032]作為主要元件的每個軋制機(jī)架具有至少三個滾環(huán)，該滾環(huán)以相對彼此成120°設(shè)置，其圓周朝向限定為間隙的區(qū)域聚合，乳制產(chǎn)品穿過該間隙。軋制機(jī)架也包括用于調(diào)整滾環(huán)的旋轉(zhuǎn)速度和相互位置的設(shè)備。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的一個特征，該檢測裝置包括多個傳感器，所述傳感器設(shè)置成周向圍繞工作中的管狀件的外表面并且在使用位置保持在距離所述外表面的一定距離。每個所述傳感器與所述軋制機(jī)組的至少一個滾環(huán)相關(guān)聯(lián)，且包括至少一個發(fā)射元件和接收元件，該發(fā)射元件能在所述管狀件的厚度內(nèi)產(chǎn)生可變磁場，由可變磁場產(chǎn)生的電流能穿過所述接收元件。
[0034]術(shù)語“與所述滾環(huán)相關(guān)聯(lián)”，指的是可能的不同類型的結(jié)構(gòu)。
[0035]例如，所述傳感器可以直接安裝在相應(yīng)滾環(huán)的支撐元件上，或者其可以安裝在自主支撐元件上，所述自主支撐元件機(jī)械地或功能地連接至相應(yīng)滾環(huán)的支撐元件。
[0036]在本發(fā)明的一個解決方案中，所述傳感器和相應(yīng)滾環(huán)之見的相關(guān)聯(lián)為所有傳感器無一例外地與進(jìn)行軋制的管狀件的外表面的距離大致相同。
[0037]由每個傳感器的傳輸元件產(chǎn)生的可變磁場確定所述管狀件的厚度的相應(yīng)部分內(nèi)的寄生電流的流通量。所述寄生電流轉(zhuǎn)而形成另一個可變磁場，所述可變磁場由相應(yīng)接收元件采集和檢測，在所述接收元件內(nèi)部產(chǎn)生另一電流，該電流提供所述管狀件的相應(yīng)部分的厚度的測量的指示，該指示為函數(shù)。
[0038]因此，根據(jù)本發(fā)明，可變磁場的原理取代了現(xiàn)有技術(shù)中的激光，從而消除或至少限制了現(xiàn)有技術(shù)的不足。實際上，使用可變磁場簡化了檢測過程，這是由于相比激光技術(shù)，其過程更不細(xì)致