专利名称：检测热的管子实际状态的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述用于检测一根热的管子的实际状态的方法。
近几年在钢管厂引入质量保证体系的过程中，试图将测量和检查技术用在可能引起缺陷的地方，而不是事后再去检查成品管的缺陷。在热的区域内，亦即在热的管子上的这种测量和检查提出了许多供讨论的技术问题，因为高温使一些测量方法失效，或必须修改在低温区已证明是可靠的测量方法。在力求进行的在线检查中所涉及的另一个问题是要检查的管子在轧钢机组出口区内高的传送速度与单独的检查设备上缓慢的检查速度不一致。
为了解决某些上述的问题提供了一些方法和系统，它们例如在减径或张力减径机的出口区内检测一些参数，如用红外测量仪检测温度，用二极管行扫描摄像机检测直径，借助激光检测长度以及借助于γ射线装置检测壁厚。这些测量连续和不接触地进行，其中，对于热的管子的测量而言后者是必须满足的要求。
在这里的缺点是，在热的管子上的表面状态例如有关裂纹或结疤没有一起检测。因此目前在精整工段仍需要昂贵的检查费用。在已知的方法中同样没有关于几何形状和表面状态与地点相符的综合数据，所以确定加工缺陷的定位唯一性方面的信息可能不足，其结果是难以或甚至不可能为提高产品的质量施加影响。
由DE69112773 T2已知一种对几何形状规则的产品尤其是钢管在其生产过程中的质量自动控制的系统。在一个可横向于管子输送方向移动的滑架上装有一X射线装置。在此滑架上装一模块，它预处理用于X射线装置的信号。由此模块发生的电子信号被一数据采集和校验系统汇集。该系统处理此信号并将信号提供一个适用的计算机系统。计算机系统最好与两个用于过程自动控制的接口连接。这些过程自动控制的接口预处理控制信息并将反馈信号和正向耦合信号提供给调整电机、作标志的系统和记录器。除此以外，在此已知的方法中，为了修正，在扫描平面内测量要检查的对象的温度。根据此温度信号和在扫描截面当前存在的温度的情况下获得的尺寸，利用专用于所测量尺寸的膨胀测量法的数据，预报在要求的温度下扫描截面的尺寸值。为了检测温度，在可横向于管子输送方向移动的滑架上至少装一高温计。借助于此一个或多个高温计测量管子的温度。
测量装置A最好在钢管生产线内设在定径机最后一些轧辊与着色标记装置之间。管子的运动借助于光栅监控，并在生产过程中不同的装置处检测管子的速度和装置。这种已知方法的缺点是，没有检测影响成品管质量的热处理缺陷或连铸缺陷，因为X射线装置只能检测会改变尺寸的形状和尺寸偏差。结疤和裂纹完全不改变尺寸或只是在一个如此小的程度上改变尺寸，即处于X射线装置起动极限或分辨极限之下。此外，在每次透视测量时，壁厚在地点上并不是单一地而是始终与位于此同一射线径迹中的后壁一起测量。为此，为了反算内部几何尺寸和壁厚分配等需要作基本假设，但尤其在非正规的轧制过程中它们肯定是不适用的。然而采用这种方法这恰恰是应当已知的。这种所谓的双层壁测量还有一个缺点，即管子的摆动导致测量误差。在这里，摆动指的是一个平面内从理想轧制线向所有方向可能的沿径向的偏移。这些不同的测量和检查装置没有组合成一个多重检查系统，而且也没有任何特殊的导向装置。
本发明的目的是提供一种检测热的管子实际状态的方法，借助此方法可以在结构紧凑地组合所有单个测量和检查装置的情况下与地点完全相符地检测有关几何尺寸和表面状态的数据，尤其是决定性地损害管子质量的缺陷，如裂纹和结疤，以及，此方法还适用于作为对管子摆动灵敏反应的测量方法。
此目的从具有权利要求1特征部分中所述特征的总概念出发达到。有利的改进以及实施此方法的设备是从属权利要求的组成部分。
本发明的核心是，将附加的借助于涡流无损检查热的管子外表面和内表面缺陷，尤其裂纹和结疤，与已知的温度、长度和壁厚测量组合成一个热-多重检查测量系统。其中利用了一个公共的管子导向装置，以及此测量和检查系统保证测量和检查必要的数据和参数。
为了全面利用同时形成的测量和检查结果，这些结果在地点上完全相符地与管子相对应。在控制环路的意义上此测量和检查结果被反馈，以便有控制地干预正在运行中的加工过程。这可以直接涉及减径或张力减径机，以及涉及钢管生产所必要的设在减径或张力减径机上游的轧钢机组。测量和检查结果还可以利用来当发生不可允许的偏差时实施与地点完全相符地给管子作标记。这可以借助数据系统技术和/或涂颜色标记来实现，在这种情况下可按已知的方式用颜色区别各种缺陷类型。
壁厚测量最好借助于一种通过超声延时测量的多通道单个壁测量装置实现。与已知的要求昂贵的射线保护措施的透视方法不同，建议超声波通过高脉冲能量的激光束与管子表面之间的相互作用激发。返回的超声脉冲同样光学地检测，以获知有关所引起的管子表面的偏移。按另一种可选择的方案，也可以使用已知的EMUS技术。但在这种情况下的难点在于，当探头离热的管子表面必须有很小的距离时应保护此探头在工作条件下免遭温度的影响。
为了实施此方法，按本发明在与最后一个轧机机架有规定的最小距离处设一导向机架。修正机架直接位于导向机架前，并设一个热-涡流检查装置。多重测量装置的其余部件直接设在导向机架后，它至少包含一个热-壁厚测量装置。
在最后一个轧机机架与具有热-涡流检查装置的修正机架之间的距离选择为，使排出的热管为走过这段距离所需的时间间隔至少为0.5秒。这一时间是需要的，以便在管子表面通过此最后一个轧机机架的轧制冷却后，能完成从里向外将表面重新加热到高于居里温度。另一方面可能存在的表面不完善如结疤应尽可能有比居里温度低的温度。
导向机架最好设计为备用机架。它可以有也能被驱动的可调辊。为了尤其保证壁厚测量高的导向精度，在导向机架内的间隙应≤1mm。有利的是导向机架使用与最后一个轧机机架尺寸相同的机架。因为前后相继的轧机机架内轧辊分别错开180°/轧辊数，所以取决于是偶数或奇数个轧机机架，在最后一个轧机机架与导向机架之间可能出现一个“跳辊”。因此为避免发生这种情况，特别有利的是在轧机机架与导向机架之间错开的角度为180°/(2×辊数)。
按本发明建议的方法的优点是，除了检测热的管子的温度、壁厚、直径和长度外，还检测在外表面和内表面上出现的缺陷尤其裂纹和结疤，以便及时注意到轧辊、内部轧制工具、炉子导向装置上的损伤。
下面借助于在唯一的附图
中表示的原理图进一步说明按本发明的方法。
在减径或张力减径机的备用机架1上设多个轧机机架2.1-2.5，在张力减径机的情况下，根据所要求的热管尺寸，其数量可例如为21个。通常在未全占用的备用机架1中，在最后一个轧机机架2.5与出口区4之间的距离被出料机架3占用。它们导引图中未表示的热管在无压力和大间隙的情况下直至出口区4，出口区4例如设计为槽。在这之后可例如设一用于涂颜色标记的装置6。在此实施例中毛管的进口在左侧，图中用箭头5表示，在这里箭头5的方向也是轧制方向。
按本发明在出口区4前设热-多重检查装置7。它有一修正机架8，其中设有一个用于检测热管表面状态的热-涡流检查装置。此机架8最好设计为备用机架，以便短期地使测量装置与要轧制的尺寸相匹配。沿轧制方向5看，在此机架8之后设有一具有小间隙≤1mm的导向机架9。它最好在尺寸上设计为与最后一个轧机机架2.5相同，但在这种情况下辊缝错开180°/(2×在最后一个轧机机架2.5中所设的辊数)。业已证明特别恰当的是，用于热-涡流检查的修正机架8和导向机架9布置在备用机架1最后一些机架位置上。导向机架9的功能是，导引热管用于热-涡流检查装置和用于在下游的热-多重测量装置10的部件，亦即壁厚、速度和直径测量的部件。为了使热-涡流检查装置无可指摘地工作，有重要意义的是在最后一个轧机机架2.5与修正机架8之间的距离11选择为，使排出的热管走过这段路程所用的时间间隔至少为0.5秒。当取代出料机架3而用轧机机架占据其他的机架位置时这样做是重要的。
权利要求
1.检测热的管子当前实际状态的方法，其中连续和不接触地测量从轧管设备减径或张力减径机排出时的壁厚、直径、温度和速度，其特征为除此之外还无损检查外表面和内表面的缺陷，尤其是裂纹和结疤，以及，这些以不同的物理方法的基础的检查和壁厚、直径、温度和速度的测量组合为一个热-多重检查测量系统，其中利用了一个公共的管子导向装置以及测量和检查系统共同保证测量和检查必要的数据或参数。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为缺陷检查借助于涡流进行。
3.按照权利要求1和2所述的方法，其特征为测量和检查结果共同在地点上相关地与管子相对应，以及这些测量和检查结果与地点相关地用于控制和调整减径或张力减径机。
4.按照权利要求1-3所述的方法，其特征为测量和检查结果与地点相关地用来控制设在减径或张力减径机上游为管子生产所必须的轧钢机组。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征为形式上为多通道单个测量的壁厚测量借助于超声延迟测量装置进行，其中超声波通过高脉冲能量的激光束与管子表面之间的相互作用激发以及光学地检测返回的超声波。
6.实施按照权利要求所述方法的设备，它有一个布置在减径或张力减径机出口区内的多重测量装置，其特征为离最后一个轧机机架(2.5)一定距离处设一导向机架(9)，就在导向机架(9)前面有一修正机架(8)，它设有热-涡流检查装置，以及就在导向机架(9)后有多重测量装置(10)，它至少有一个热-壁厚测量装置。
7.按照权利要求6所述的设备，其特征为在最后一个轧机机架(2.5)与涡流检查装置(8)之间的距离(11)与排出的管子经过这段距离所用的至少0.5秒的时间间隔相对应。
8.按照权利要求6所述的设备，其特征为导向机架(9)和修正机架(8)设计为备用机架，以及导向机架(9)被驱动并设计为与最后一个轧机机架(2.5)尺寸相同。
9.按照权利要求6-8所述的设备，其特征为导向机架(9)设计为具有可调辊的机架。
10.按照权利要求9所述的设备，其特征为轧辊内部冷却。
11.按照权利要求9和10所述的设备，其特征为导向机架(9)至少有两个轧辊。
12.按照权利要求9-11所述的设备，其特征为辊缝相对于最后一个轧机机架(2.5)相应的辊缝错开一个不同于零的角。
13.按照权利要求12所述的设备，其特征为错开的角度为180°/(2×轧机机架(2.5)的辊数)。
14.按照权利要求6-13之一所述的设备，其特征为在导向机架内的间隙≤1mm。
全文摘要
本发明涉及检测一根热的管子当前实际状态的方法和设备,其中连续和不接触地测量从轧管设置减径或张力减径机排出时的壁厚、直径、温度和速度。在这里除此之外还无损检查外表面和内表面的缺陷,尤其裂纹和结疤,以及,这些以不同物理方法为基础的检查和壁厚、直径、温度和速度的测量组合成一个热—多重检查测量系统,其中利用了一个公共的管子导向装置以及测量和检查系统共同保证测量和检查必要的数据或参数。
文档编号B21C51/00GK1259063SQ98805809
公开日2000年7月5日 申请日期1998年6月2日 优先权日1997年6月5日
发明者罗尔夫·屈默尔灵, 格尔德-约阿希姆·德彼, 汉斯·J·佩勒 申请人:曼内斯曼股份公司