用于檢測管狀件的厚度變形的裝置及相應的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于在軋制機組或軋制線生產期間，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的方法。
[0002]特別地，本發明應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，從而保證最終產品的尺寸值，并得到具有最佳品質的產品。
【背景技術】
[0003]用于生產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架來進行該操作，每個軋制機架主要包括至少三個滾環，該滾環以相對于彼此為120°設置，且該滾環通過各自的軸旋轉。該滾環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于管狀件質量的兩種類型的問題，該問題均和厚度上的變形有關。
[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準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的表面和軋制產品的外表面存在或不存在持續接觸有關。
[0008]第二種情況涉及如下事實:滾環相互獨立且每個環相對于相鄰環為不連續的，在管狀件表面，尤其是其內表面上的展開中反映了該不連續性，產生稱為“菊花”的管狀件的截面輪廓。
[0009]因此，最終產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準尺寸偏心有關，也來自乳制中的缺陷，該缺陷與互相獨立，但在同一工件中同時工作的三個滾環的運動和行動有關。
[0010]總之，在穿過幾個軋制機架后，厚度變形對整個工作的質量有負面影響。進一步地，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用于檢測生產過程中管狀件厚度的變形，且采用軋制線的下游的或相應的軋制單元或軋制機架的下游的修正系統嘗試使其一致。
[0012]一種已知的系統使用通過X射線輻射原理工作的檢測裝置，并使用一個或多個發射探針以及一個或多個接收探針，管狀件在該發射探針和接收探針之間傳輸。在管狀件穿過之后，根據接收探針捕獲的輻射，產生電流，該電流通過測量傳感器進行處理和數字化，隨后發送到中央處理系統計算管狀件的壁厚度。
[0013]通常地，多個發射探針和接收探針一致地繞著圓周設置，從而限定管狀件的外徑。
[0014]該技術的一個缺點是太復雜，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的和，該指示對應于相對的兩個部分，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]另一個系統使用激光和超聲技術。在這種情況下，發射探針發出脈沖激光，產生超聲波，該超聲波從管狀件厚度的外側向內側傳播，隨后管狀件的內表面將其反射，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，系統能夠推斷管狀件的厚度與測量到的穿越時間的關系。
[0016]在這種情況下，檢測指的是和探針配合的厚度的部分。
[0017]這種檢測技術還提供探針的支撐部分的運動和部分旋轉，例如，通過自動的機械臂，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]該已知技術的一個缺點是關于發射探針和接收探針的位置的檢測靈敏度。實際上，發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]另一種檢測系統和先前的系統類似，但是使用電磁傳感器，由于該電磁傳感器能產生磁場脈沖，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，檢測系統還有對探針和管狀件的位置非常敏感的缺點，這影響可靠性。
[0022]此外，在相對于檢測中的管狀件的軸設置和調整位置時，描述的所有系統都可能引起問題，使得即使輕微的非軸對稱可以引起相當大的誤差。
[0023]文獻DE 10 59 672 B (DE’672)描述了一種用于連續控制非金屬管(例如，由塑料制成的)的壁厚度的裝置，在該裝置中，在測量點，由鐵磁材料支撐的內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，即，測量線圈的損耗角度的每個探針可以得到與相應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的方法，該發明提供可靠的測量結果，且安裝和運作相對簡單。
[0027]本發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生的誤差的發生率。
[0028]申請人已經設計、測試和具體化本發明，從而克服現有技術的缺點，并獲得這些和其它的目的和優勢。
【發明內容】
[0029]獨立權利要求陳述和表征了本發明，而從屬權利要求描述了本發明的其它特征或主要發明思想的變化例。
[0030]根據上述目的，在金屬管狀件生產期間，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表面和外表面的金屬管狀件的厚度變形，該裝置克服現有技術的限制并消除其中的缺點。
[0031]該裝置可以與軋制機組中的一個或多個軋制機架相關聯地安裝。
[0032]作為主要元件的每個軋制機架具有至少三個滾環，該滾環以相對彼此成120°設置，其圓周朝向限定為間隙的區域聚合，乳制產品穿過該間隙。軋制機架也包括用于調整滾環的旋轉速度和相互位置的設備。
[0033]根據本發明的一個特征，該檢測裝置包括多個傳感器，所述傳感器設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組的至少一個滾環相關聯，且包括至少一個發射元件和接收元件，該發射元件能在所述管狀件的厚度內產生可變磁場，由可變磁場產生的電流能穿過所述接收元件。
[0034]術語“與所述滾環相關聯”，指的是可能的不同類型的結構。
[0035]例如，所述傳感器可以直接安裝在相應滾環的支撐元件上，或者其可以安裝在自主支撐元件上，所述自主支撐元件機械地或功能地連接至相應滾環的支撐元件。
[0036]在本發明的一個解決方案中，所述傳感器和相應滾環之見的相關聯為所有傳感器無一例外地與進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生的可變磁場確定所述管狀件的厚度的相應部分內的寄生電流的流通量。所述寄生電流轉而形成另一個可變磁場，所述可變磁場由相應接收元件采集和檢測，在所述接收元件內部產生另一電流，該電流提供所述管狀件的相應部分的厚度的測量的指示，該指示為函數。
[0038]因此，根據本發明，可變磁場的原理取代了現有技術中的激光，從而消除或至少限制了現有技術的不足。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，其過程更不細致