JP2002502315A - 加熱管の現状を検出する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、管材圧延装置の定径−または径違い圧延機から加熱管を放出する際に加熱管の壁厚、直径、温度および放出速度が連続的、かつ非接触式に測定される、加熱管の実際の現状を検知する方法と装置に関する。その際に、補足的に外表面および内表面の欠陥、特に亀裂および剥落が非破壊的に検査され、様々な物理的方法による測定と、壁厚、直径、温度、および速度の検査が熱時多重検査−測定システムに統合され、システム全体が管の案内に利用され、かつ、測定および検査システムは測定と検査に必要なデータもしくはパラメタを一緒に共通して供給する。

Description

【発明の詳細な説明】 加熱管の現状を検出する方法と装置 この発明は請求の範囲第１項の前文に記載の、加熱管の現状（ＩＳＴ）を検出 する方法に関する。 近年、製鋼所の品質管理システムの導入の途上で、場合によって発生する欠陥 の原因がある箇所に測定および検査技術を直接投入し、事後的には完成品の管の 欠陥を検査しない方法が試みられてきた。高温の条件下では幾つかの測定方法は うまく行かず、もしくは常温領域で実証されている測定方法を修正しなければな らないため、加熱領域、すなわち加熱管の測定と検査には多くの技術的な問題点 がある。オンライン検査における別の問題点は、別個の検査施設での適度の検査 速度とは異なり、圧延ユニットの出口領域の検査管材の搬送速度が高いことにあ る。 前記の問題点の幾つかを解決するために、例えば定径−または径違い（MaB-un d Streckreduzier）圧延機の出口領域で、赤外線測定器による温度測定、ダイオ ード線形カメラによる直径の測定、レーザーによる長さの測定、およびガンマ線 照射装置による壁厚の測定のような特性値を測定する方法とシステムを利用する ことができる。測定は連続的に、かつ無接触式に行われ、無接触式であることは 加熱管の測定には不可欠な必要条件である。 その際の欠点は、例えば加熱管の亀裂や剥落に関する表面状態を一緒に検知で きないことである。従って、現在なお、調整領域での膨大な検査費用が必要であ る。更に公知の方法では幾何学的形状や表面の状態に関する部位を特定した纏ま ったデータが得られないので、特定の加工ミスの明白な関連性に関する情報が不 十分であり、そのため、製品の品質向上のために役立つ効果を上げることが困難 であるか、不可能でさえある。 DE 691 12 773 T2号から、幾何学的形状が規則的に形成された製品、特に鋼管 の製造中の品質管理のための自動システムが公知である。Ｘ線照射装置が管の搬 送方向に対して横方向に移動可能なワゴン上に配設されている。軌条ワゴンには Ｘ線照射装置用の信号を発生するモジュールが配置されている。このモジュール によって発生した電子信号はデータ取得および制御システムによって収集される 。このシステムが信号を処理し、それを適切なコンピュータ・システムに伝送す る。好適にはコンピュータ・システムは自動処理調整のための２つのインターフ ェースと連結されている。自動処理調整のためのインターフェースは制御情報を 作成し、調整モータ、マーキング・システムおよび切断装置にフィードバック信 号および順方向結合信号を送る。更に、公知の方法を修正する意味で、検査対象 の温度がラスタ面で測定される。温度信号およびラスタ断面積の目下の温度から 得られた寸法結果から、測定寸法特有の膨張計のデータを利用して、所望の温度 におけるラスタ断面の寸法結果の予測がなされる。温度を検知するために、管の 搬送方向に対して横方向に移動可能なワゴンには少なくとも１つの高温計が配置 されている。単数または複数の高温計によって管の温度が測定される。 好適には、測定装置Ａは定径圧延機の最後の圧延とカラーマーカとの間の管製 造ライン内に配置されている。光感知器によって管の前進運動が監視され、製造 プロセス中の様々なステーションでの管の速度と位置が検出される。この公知の 方法の欠点は、Ｘ線照射装置は質量が変化する形状および質量の偏差しか検知で きないので、完成品の管の品質に影響する熱処理ないし連続鋳造の欠陥を検知で きないことにある。剥落や亀裂では質量は全く変化しないか、またはＸ線照射装 置の応答限度もしくは解像度の限度以下の僅かな程度しか変化しない。その上、 どのような照射測定でも壁厚は部位的に単独にではなく、常に同じ照射経路内に ある裏面と共に測定される。従って内部の形状および壁厚の分布等を回帰計算す るには基本的な経過の理解が必要であるが、それは特に不規則な圧延の場合には 該当しない。しかし、このような方法ではまさにそれこそを検知する必要がある 。このようないわゆる２壁測定には更に、管の転動が測定ミスを誘発するという 欠点もある。この場合の転動とは、平面内の全方向に向う可能な半径方向の、最 適な圧延ラインからの偏倚のことである。様々な測定および検査装置は多重検査 ブロックに統合されておらず、特別のガイドも備えていない。 この発明の目的は、全ての個々の測定および検査装置をコンパクトに統合して 、幾何学的形状および表面の状態、特に管の品質に決定的に影響を及ぼす、例え ば亀裂や剥落のような欠陥に関するデータを部位を特定して検知可能であり、管 の転動にも高感度に反応する測定方法に適した、加熱管の現状を検出する方法を 提供することにある。 上記の目的は前文に記載の方法において、請求の範囲第１項の特徴記載部分に 記載の特徴によって達成される。有利な実施態様および前記方法を実施する装置 は従属クレームに記載されている。 この発明の核心は、熱間多重検査−測定システムのために温度、直径、長さお よび壁厚の既に公知の測定と渦流による欠陥、特に亀裂および剥落に関する加熱 管の外表面および内表面の補足的な非破壊検査を組合わせることにある。その場 合、共通のシステムが管の案内に利用され、測定−および検査システムは測定と 検査に必要なデータもしくはパラメタを供給する。 発生する測定−および測定結果を全面的に利用できるように、その結果は部位 を特定して管と相関される。制御しつつ進行中の仕上げプロセスに割り込むこと ができるように、制御システムによって測定−または検査結果がフィードバック される。このことは定径−または径違い圧延機にも直接該当することができ、ま た定径−または径違い圧延機に前置された、管の製造に必要な圧延ユニットにも 該当することができる。許容し得ない誤差が生じた場合に部位を特定した管のマ ーキングを行うためにも、測定−および検査結果は利用できる。これはデータ技 術的におよび／またはカラー標識として実施することができ、その際には公知の 方法で個々の欠陥の種類をカラーで識別することができる。 壁厚の測定は好適には、超音波走行時間測定によりマルチチャネルの単一壁測 定を利用して行われる。高価な放射線防護手段を必要とする公知の照射方式とは 異なり、パルス・エネルギが高いレーザービームと管の表面の間の相互作用によ り超音波が励起させることが提案されている。発生する管表面の偏倚により戻り 超音波パルスも光学式に検出される。あるいは、その代わりに公知のＥＭＵＳ技 術を利用することも可能である。しかし、その場合は、ゾンデと高温の管表面と の必要な距離が僅かである場合には、このゾンデを動作状態で温度の影響から防 護することが困難である。 上記の方法を実施するために、本発明に基づいて最後の圧延スタンドから最小 限の距離を隔てて案内スタンドが配設される。その直前には高温渦流検査装置を 備えた変形スタンドが配置される。案内スタンドの直後には、少なくとも１つの 高温壁厚測定装置を含む多重測定装置のその他の装置が配置される。 最後の圧延スタンドと、熱時渦流検査装置を有する変形スタンドとの距離は、 放出される加熱管が上記の区間を通過する時間が少なくとも０．５秒であるよう に選択される。この時間が必要である理由は、最後の圧延スタンドを通過する管 の表面が冷却した後に、表面が内部からキューリー温度以上に再加熱可能である 時間を要するからである。一方、場合によって剥落のような表面の不備がある部 位には、できるだけキューリー温度未満の温度を有している必要がある。 案内スタンドは好適には切換えスタンドとして構成される。これは駆動も可能 な調整可能ローラを有することができる。特に壁厚の測定のために高い実行精度 を保証するために、案内スタンドの遊びは≦１ｍｍでなければならない。案内ス タンドには最後のスタンドと同じサイズのスタンドを使用することが好適であ る。連続する圧延スタンド内のローラはそれぞれ１８０°／ローラ数だけ偏倚し ているので、圧延スタンドの数が偶数個か奇数個かに応じて、最後の圧延スタン ドと案内スタンドとの間には“飛び越しローラ”(Sprung-in-Sprung-Walzen)が 生ずることがある。従って、これを避けるために、圧延スタンドと案内スタンド の間の角偏倚は１８０°／（２ｘローラ数）であることが特に好適である。 この発明が提案する方法は、加熱管の温度、壁厚、直径、および長さの検出を 介して、外表面および内表面に発生する欠陥、特に亀裂と剥落を検知して、ロー ラ、内部工具、炉の加熱等の故障を適時に発見できることにある。 次に、この発明の方法を単一の図面を参照して基本的に説明する。 定径−または径違い圧延機の切換えフレーム１上には複数個の圧延スタンド２ ．１−２．５が配置され、径違い圧延機の場合の圧延スタンドの数は意図する加 熱管の寸法に応じて、例えば２１個でよい。通常は、切換えフレーム１が完全に 塞がっていない場合には、最後の圧延スタンド２．５と放出領域４との間の間隔 は放出スタンド３によって占められている。この放出スタンドは加熱管（図示せ ず）を押圧せずに、大きな遊びなく、例えば溝として形成されている放出領域４ まで案内する。その後に例えばカラー・マーキング用の装置６を配置することが できる。分塊の到着はこの実施例では矢印５で示した左側で行われ、矢印５の方 向は圧延方向でもある。 この発明に基づいて、放出領域４の前には熱間多重検査ブロック７が配置され ている。この検査ブロックは変形スタンド８を備えており、そこで加熱管の表面 状態を検知するために熱時渦流検査装置が配置されている。このスタンド８は好 適には、短期間で測定装置を圧延寸法に適応させるために切換えスタンドとして 構成されている。圧延方向５から見て、このスタンド８の後には≦１ｍｍの僅か な遊びを設けて案内スタンド９が配設されている。これは好適には最後の圧延ス タンド２．５と同サイズに形成されており、しかし、ロール・ギャップは１８ ０°／（２ｘ最後の圧延スタンド２．５内に配置されているローラ数）だけ角偏 倚している。熱間渦流検査用の変形スタンド８と案内スタンド９とを切換えフレ ーム１の最後のスタンド位置に配置すると、特に好適であることが判明している 。案内スタンド９の機能は、熱時渦流検査用の加熱管と、熱時多重測定装置１０ の後続の装置、すなわち壁厚、速度および直径の測定用の装置を案内することで ある。熱時渦流検査装置が完全に機能するには、最後の圧延スタンド２．５と変 形スタンド８との間隔１１を、放出される加熱管がこの区間を通過する時間が少 なくとも０．５秒であるようにすることが重要である。このことは、別のスタン ド位置が放出スタンド３の代わりに圧延スタンドで占められている場合に重要で ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ペーレ，ハンス・ヨアヒム ドイツ連邦共和国、デー 41363 ユッヒ ェン、オストシュトラーセ 46

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．管材圧延装置の定径−または径違い圧延機から加熱管を放出する際に加熱 管の壁厚、直径、温度および放出速度が連続的に、かつ非接触式に測定される、 加熱管の実際の現状を検知する方法において、補足的に外表面および内表面の欠 陥、特に亀裂および剥落を非破壊的に検査し、様々な物理的方法による測定と、 壁厚、直径、温度、および速度の検査を熱時多重検査−測定システムに統合し、 システム全体を管の案内に利用すると共に、測定および検査システムが測定と検 査に必要なデータもしくはパラメタを一緒に共通して供給することを特徴とする 方法。 ２．欠陥検査を渦流によって行うことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 方法。 ３．測定および検査結果を共通して部位を特定して管と相関させると共に、部 位を特定して前記結果を定径−または径違い圧延機の制御および調整のために利 用することを特徴とする請求の範囲第１項または２項に記載の方法。 ４．部位を特定した測定および検査結果を、定径−または径違い圧延機に前置 された管の製造に必要な圧延ユニットの制御用に利用することを特徴とする請求 の範囲第１項−３項のいずれか１項に記載の方法。 ５．壁厚の測定を超音波走行時間の測定によるマルチチャネル個別測定の形式 で行い、その超音波はパルス・エネルギが高いレーザービームと管の表面との間 の相互作用により励起され、戻り超音波が光学的に検出されることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の方法。 ６．定径−または径違い圧延機の放出領域内に配設された多重測定装置を有す る、請求の範囲第１項の方法を実施するための装置において、 最後の圧延スタンド（２．５）と間隔を隔てて案内スタンド（９）が配置され 、その直前には熱時渦流検査装置を備えた変形スタンド（８）が備えられてい ると共に、案内スタンド（９）の直後には、少なくとも１つの熱時壁厚測定装置 を備えた多重測定装置（１０）を備えることを特徴とする装置。 ７．最後の圧延スタンド（２．５）と渦流検査装置（８）との間隔（１１）は 、放出される管が前記区間を通過するために少なくとも０．５秒の時間に対応す ることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。 ８．案内スタンド（９）と変形スタンド（８）とは切換えスタンドとして形成 され、案内スタンド（９）は駆動式に、かつ最後の圧延スタンド（２．５）と同 サイズに形成されていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。 ９．案内スタンド（９）は調整可能なロールを有するスタンドとして形成され ていることを特徴とする請求の範囲第６項−８項に記載の装置。 １０．ローラの内部が冷却されることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の 装置。 １１．案内スタンド（９）が少なくとも２個のローラを備えていることを特徴 とする請求の範囲第９項または１０項に記載の装置。 １２．ローラ・ギャップは最後の圧延スタンド（２．５）の対応するローラ・ ギャップに対してゼロではなく、種々の角度だけ角偏倚していることを特徴とす る請求の範囲第９項−１１項のいずれか１項に記載の装置。 １３．角偏倚は１８０°／（２ｘ圧延スタンド（２．５）のローラ数）である ことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の装置。 １４．案内スタンド内の遊びが≦１ｍｍてあることを特徴とする請求の範囲第 ６項−１３項のいずれか１項に記載の装置。