[發明專利]行進中金屬帶材的檢驗裝置

有效

• 申請號: 201080069152.7
• 申請日: 2010-10-12
• 公開（公告）號: CN103119433A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 馬克·米紹;奧利維耶·德尚
• 申請（專利權）人: 西門子奧鋼聯冶金技術有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李春暉;李德山

本發明涉及按照權利要求1前序部分所述的行進中金屬帶材的檢驗裝置。

本發明涉及行進中金屬產品的非接觸檢驗，特別是使用超聲波探測鋼帶的內部缺陷。

使用超聲波來檢驗鋼結構的內部缺陷已經為行業技術人員熟知。關系到超聲波波長類型、頻率及入射角的多種變型使得能夠提供適合于針對具有特定定位、定向以及尺寸的缺陷的相當多種類的檢測的方案。

在大多數情況下，檢驗涉及固定結構并且通過換能器—即在所述結構的至少一個表面上的至少一個超聲波發射器和至少一個超聲波接收器—的手動或機械動作實現。

換能器通常能夠利用壓電原理來產生并探測超聲波。

按照一般規則，通過均勻的中間耦合介質使超聲波在換能器和結構之間的傳遞得以確保，最常見的是不含顆粒和氣泡的、厚度恒定且具有合適粘度的水性介質。

檢驗活動物體，例如行進中的金屬帶材或金屬板帶來的特殊問題主要關系到所述行進的速度。

這些問題中的一個在于，需保持換能器和活動物體表面之間的有效耦合。這一問題或多或少地通過聲波在例如水或油或潤滑脂或凝膠體的柱狀或層狀水性耦合劑內部的表面和換能器之間的傳遞解決，柱狀或層狀的耦合劑通過耦合劑的循環或供給而以恒定的方式被更新。對耦合介質的保持成為給利用換能器和待檢驗表面的較高相對位移速度帶來非常不利的適配性的障礙。

另一個問題涉及探查物體或至少其表面的方式。實際上，利用沿基本上垂直于所述表面的方向傳播的超聲波來探查金屬帶材或金屬板的100%的表面是很難實現的。為此，必須使換能器沿帶材的寬度移動（帶材的行進的橫向）且帶材的行進速度必須足夠慢，以使得能夠沿著由帶材與換能器的結合運動產生的鋸齒形路徑完成100%探查，另外還需記得所述換能器的移動速度由于需要保持耦合介質而受到限制。因此實踐起來十分復雜，并且不適合于較大的帶材行進速度。

專利EP?0885389B1描述了通過使用蘭姆（Lamb）超聲波來檢測行進中金屬帶材缺陷的裝置。在該裝置中，能產生蘭姆波的壓電換能器位于耦合流體分配系統的前輪上。使用蘭姆波實際上能允許解決帶材探查的問題，因為這種特殊的聲波類型能平行于帶材表面傳播。一束超聲波因此能從定位在行進帶材的一個側邊上的固定換能器開始在帶材的整體寬度上傳播。該類型的波因此能允許大得多的帶材行進速度，由于在帶材整個寬度上實現探查并且換能器保持固定，因此不按照鋸齒形路徑進行探查。

然而，通過換能器與帶材接觸的探查系統不能以令人滿意的方式解決在較大的換能器/待檢驗表面的相對移動速度下保持耦合介質。

最后，另一重要的問題是對探測到缺陷進行識別和評估。在涉及在對行進中的金屬帶材進行加工處理期間—例如軋制加工過程中—對其進行檢驗的情況下，在分析檢測到的缺陷時不可能在不顯著干擾加工處理的情況下使所述帶材停動。

US?5866820提出了行進中金屬帶材的檢驗裝置，其包括：

–包括超聲波發射器的第一換能器，下文中還被命名為EMAT（=electromagnetic?acoustic?transducer，電磁聲換能器），所述波按照從發射器朝向帶材的在帶材的橫向中央部附近的第一表面區域入射的方式發射，發射器不與帶材接觸，

–包括超聲波接收器的第二EMAT，所述波通過從帶材表面的第二區域朝向接收器的出射而被接收，接收器不與帶材接觸，所述第二區域沿著帶材行進的方向與第一區域并置并且允許在兩個EMAT之間進行回波測量。

–與第二EMAT耦接的處理單元，從而能通過在第二EMAT測得的超聲波回波信號發出至少一個檢驗判據。

該裝置因此能允許在帶材的一半寬度上進行回波測量（通過波在缺陷上的反射）。通過把在行進方向的橫向上的裝置分成兩份，因而可能實現對帶材整個寬度的檢驗。這后一種實施方式因此要求兩對的兩個換能器或EMAT，每個對被設置用來檢驗帶材的一半寬度。

本發明的目的在于針對上述問題，特別是由超聲波對行進中的帶材進行檢驗而產生的問題提出解決方法，對于該方案，帶材的行進可達到較大的速度，例如大于米/秒。在這一體系下，本發明旨在擺脫換能器和帶材之間任何迫不得已的接觸的必要。

本發明應給出對行進中金屬產品進行檢驗的簡單有效的方法（例如對于帶材整個寬度的檢驗限制換能器的數量），尤其是檢測鋼帶中的內部或表面缺陷，鋼帶適合于靈活且擴展地使用所產生并被檢測的例如蘭姆（Lamb）、瑞利（Rayleigh）或SH（Shear?Horizontal?wave，水平剪切波）等聲波而不受必須與金屬產品接觸的制約。

根據包括如下的對行進中金屬帶材進行檢驗的裝置，