一种轧后超声设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及轧制铜管材检测技术领域，特别是涉及一种轧后超声设备及其使用方法。

背景技术

三辊行星旋轧是铜管铸坯缺陷愈合与晶粒细化的重要环节，轧制管坯缺陷对后续各个工序后的产品质量具有重要影响。如何在线检测轧制铜管质量，是目前铜管铸轧加工企业重点关注的问题之一。

目前国内铜加工企业针对三辊行星旋轧铜管坯在线检测设备的应用还未有相关报导，企业往往是通过采样截取某一段样品，拿到实验室做金相分析，这种方法存在很多不足，主要表现在检测覆盖范围较小，无法定义整体质量；需对样件进行截断、腐蚀，工序复杂繁琐；与生产节拍脱落，无法实时反应生产状况等。

三辊行星旋轧原始管坯来自水平连铸工序中的铸坯，铸坯中容易出现裂纹、气孔、缩孔等缺陷，大部分缺陷在旋轧过程中会出现愈合现象，少部分缺陷由于变形不充分会以裂纹的形式保留下来，直接影响了成品质量。现有的旋轧管坯质量检测主要使用静态、离线、破坏式方法，需要将管坯切割下来，拿到实验室去进行检测，这些方法效率低、随机性大，不能满足智能制造需求背景下对生产过程实时在线检测的需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种轧后超声设备及其使用方法，本发明解决了现有技术中对于三辊行星旋轧管坯检测效率低下，检测不准确的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种轧后超声设备，包括：

设备框架和均设置在设备框架上的检测水槽、上检测框架和电气设备；

所述检测水槽和所述上检测框架均用于对待测铜管进行检测，所述电气设备用于对安装在所述设备框架上的各个器件进行阀门控制。

优选地，还包括：

水箱、下支撑气缸、定位销气缸、定位销、支撑框架气缸、上支撑气缸、上压轮气缸、下压轮气缸和压轮组，所述压轮组包括：上压轮和下压轮；

所述水箱放置在所述检测水槽的正下方，所述下支撑气缸与所述检测水槽连接，所述上支撑气缸与所述上检测框架连接，所述定位销气缸固定在所述设备框架上，所述定位销气缸与所述定位销连接，所述支撑框架气缸与所述设备框架连接，所述上压轮气缸和下压轮气缸均与所述压轮组连接；

所述水箱用于储存清水，所述下支撑气缸用于带动所述检测水槽的上下移动，所述上支撑气缸用于带动上检测框架的上下移动，所述定位销气缸用于带动所述定位销上下移动，所述定位销用于固定所述设备框架，防止所述设备框架在检测过程中发生前后移动，所述支撑框架气缸用于带动所述设备框架的前后移动，所述上压轮气缸用于控制所述上压轮的上下移动，所述下压轮气缸用于控制所述下压轮的上下移动。

优选地，所述设备框架包括：

报警灯、框架运行轨道、滑块运行轨道、支撑框架、配重箱及阀门箱；

所述支撑框架通过若干个滑轮连接到所述框架运行轨道上，所述滑块运行轨道安装在所述支撑框架上，所述配重箱及阀门箱均焊接在所述支撑框架上，所述报警灯安装在所述支撑框架顶部；

所述报警灯用于在所述检测水槽和上检测框架中的探伤探头检测到缺陷时发出警报，所述框架运行轨道用于实现支撑框架从检测位置到等待位置的往返运动，所述滑块运行轨道用于实现所述检测水槽与所述上检测框架从起始分离位置到闭合位置的往返运动，所述配重箱用于维持检测水槽、上检测框架和支撑框架的平衡，所述阀门箱内安装所述电气设备。

优选地，所述检测水槽，包括：

下测厚探头、下探伤探头、反吹风管、下探伤探头座、下测厚探头座、直线轴承滑块、补水管和主进水管；

所述反吹风管安装在所述下探伤探头座左右两侧区域，所述下探伤探头座与下测厚探头座固定在所述检测水槽中，所述下探伤探头座安装于所述下测厚探头座左侧，所述补水管和主进水管均与所述水箱连接，所述直线轴承滑块与所述支撑框架上的滑块运行轨道连接，所述下探伤探头安装在所述下探伤探头座上，所述下测厚探头安装在所述下测厚探头座上；

所述下探伤探头用于测量待测铜管下方的裂纹数据，所述下测厚探头用于测量待测铜管下方的壁厚数据，所述反吹风管用于将检测完成后的铜管进行吹干处理，所述直线轴承滑块用于在所述滑块运行轨道上进行滑动。

优选地，所述上检测框架包括：

闸阀气缸、上密封件、上探伤探头座、上测厚探头座、上测厚探头和上探伤探头、直线轴承滑块；

所述上探伤探头座与所述上测厚探头座均安装在所述上检测框架内部，所述上测厚探头安装在所述上测厚探头座上，所述上探伤探头安装在所述上探伤探头座上，所述闸阀气缸与所述上密封件连接，所述直线轴承滑块与所述支撑框架上的滑块运行轨道连接；

所述闸阀气缸用于控制上密封件的伸出和收缩，所述上密封件用于防止检测过程中水大量流出，所述上测厚探头用于测量待测铜管上方的壁厚数据，所述上探伤探头用于测量待测铜管上方的裂纹数据，所述直线轴承滑块用于在所述滑块运行轨道上进行滑动。

优选地，还包括：

安装在上测厚探头、下测厚探头、下探伤探头和上探伤探头的随动装置；

所述随动装置用于增加上测厚探头、下测厚探头、下探伤探头和上探伤探头在检测过程中的稳定性。

优选地，所述电气设备包括：

电磁阀、减压阀、节流阀、手阀和二通电磁阀；

所述电磁阀分别连接所述对应减压阀；所述二通电磁阀分别与所述减压阀和所述手阀连接；

所述电磁阀用于控制所述压轮气缸、上支撑气缸、下支撑气缸、闸阀气缸、定位销气缸及支撑框架气缸的伸出和缩回，所述减压阀用于调节所述压轮气缸、上支撑气缸、下支撑气缸、闸阀气缸、定位销气缸和支撑框架气缸所需压缩空气的压力，所述节流阀用于控制所述压轮气缸、上支撑气缸、下支撑气缸、闸阀气缸、定位销气缸和支撑框架气缸的伸出与缩回速度，所述二通电磁阀用于总体控制所述反吹风管的开关，所述手阀用于分别控制所述各反吹风管的开关。

一种轧后超声设备的使用方法，包括：

判断待测铜管是否进入稳态旋轧过程，若是，所述支撑框架气缸伸出，控制所述支撑框架前行至检测位置；

控制所述定位销、所述上检测框架、检测水槽和压轮组闭合，将待测铜管进行固定；

向检测水槽注水，若水位达到预设高度则开始对待测铜管进行检测；

若检测过程结束，则控制所述定位销、所述上检测框架、检测水槽和压轮组分离，所述支撑框架气缸收缩，控制所述支撑框架后移至等待位置。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种轧后超声设备及其使用方法，设备包括：设备框架和均设置在设备框架上的检测水槽、上检测框架和电气设备；所述检测水槽和所述上检测框架均用于对待测铜管进行检测，所述电气设备用于对安装在所述设备框架上的各个器件进行阀门控制。本发明利用检测水槽、上检测框架对待测铜管进行检测，提升了待测铜管的检测准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种轧后超声设备结构连接图；

图2为本发明实施例提供的一种轧后超声设备结构图；

图3为本发明实施例提供的设备框架结构图；

图4为本发明实施例提供的检测水槽结构图；

图5为本发明实施例提供的上检测框架结构图；

图6为本发明实施例提供的探头座结构图，其中，(a)为探伤探头座，(b)为测厚探头座；

图7为本发明实施例提供的阀门箱内部及其附近(电气设备)电气组成结构图；

图8为本发明实施例提供的开始检测结构图；

图9为本发明实施例提供的结束检测结构图。

附图标记：

1-上检测框架，2-检测水槽，3-水箱，4-下支撑气缸，5-定位销气缸，6-配重箱，7-框架运行轨道，8-支撑框架气缸，9-支撑框架，10-阀门箱，11-报警灯，12-上支撑气缸，13-上压轮气缸，14-下压轮气缸，15-压轮组，16-反吹风管，17-下探伤探头座，18-下测厚探头座，19-直线轴承滑块，20-补水管，21-主进水管，22-闸阀气缸，23上密封件，24-上测厚探头座，25-上探伤探头座，26-第一电磁阀，27-第二电磁阀，28-第三电磁阀，29-第四电磁阀，30-第五电磁阀，31-第六电磁阀，32-第七电磁阀，33-第一二通电磁阀，34-第二二通电磁阀，35-第一减压阀，36-第二减压阀，37-第三减压阀，38-第四减压阀，39-第五减压阀，40-第六减压阀，41-第七减压阀，42-第八减压阀，43-第一手阀，44-第二手阀，45-第三手阀，46-第四手阀，47-第八电磁阀，48-第九减压阀，49-第九电磁阀，50-设备框架，51-电气设备。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种轧后超声设备及其使用方法，本发明解决了现有技术中对于三辊行星旋轧管坯检测效率低下，检测不准确的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供了一种轧后超声设备，包括：

设备框架50和均设置在设备框架50上的检测水槽2、上检测框架1和电气设备51；

所述检测水槽2和所述上检测框架1均用于对待测铜管进行检测，所述电气设备51用于对安装在所述设备框架50上的各个器件进行阀门控制。

进一步的，如图2所示，还包括：

水箱3、下支撑气缸4、定位销气缸5、定位销、支撑框架气缸8、上支撑气缸12、上压轮气缸13、下压轮气缸14和压轮组15，所述压轮组15包括：上压轮和下压轮；

所述水箱3放置在所述检测水槽2的正下方，所述下支撑气缸4与所述检测水槽连2连接，所述上支撑气缸12与所述上检测框架1连接，所述定位销气缸5固定在所述设备框架50上，所述定位销气缸5与所述定位销连接，所述支撑框架气缸8与设备框架50连接，所述上压轮气缸13和下压轮气缸14均与所述压轮组15连接；

所述水箱3用于储存清水，所述下支撑气缸4用于带动所述检测水槽2的上下移动，所述上支撑气缸12用于带动上检测框架1的上下移动，所述定位销气缸5用于带动所述定位销上下移动，所述定位销用于固定所述设备框架50，防止所述设备框架50在检测过程中发生前后移动，所述支撑框架气缸8用于带动所述设备框架50的前后移动，所述上压轮气缸13用于控制所述上压轮的上下移动，所述下压轮气缸14用于控制下压轮的上下移动。

具体的，轧后超声设备中支撑框架9通过位于底部的4个滑轮连接到框架运行轨道7上，在支撑框架9侧边安装有定位销气缸5，定位销气缸5连接定位销，便于定位销的自动起降，阀门箱10中放置有控制超声装置的电气设备51并与配重箱6一同焊接在支撑框架9上，在支撑框架9的顶部安装有报警灯11，报警灯11在检测到缺陷时会进行闪烁，支撑框架9可通过支撑框架气缸8进行自动的前行和后退。上检测框架1与检测水槽2通过直线轴承滑块19连接在位于支撑框架9上的滑块运行轨道上，通过上支撑气缸12与下支撑气缸4的支撑，使上检测框架1与检测水槽2稳定在待检测位置，上下压轮在上压轮气缸13和下压轮气缸14的支撑下稳定在待检测位置，在检测时，上下压轮可以保持被检测铜管稳定的通过，提高了检测的准确性。

进一步的，所述设备框架50包括：

报警灯11、框架运行轨道7、滑块运行轨道、支撑框架9、配重箱6及阀门箱10；

所述支撑框架9通过若干个滑轮连接到所述框架运行轨道7上，所述滑块运行轨道安装在所述支撑框架9上，所述配重箱6及阀门箱10均焊接在所述支撑框架9上，所述报警灯11安装在所述支撑框架9顶部；

所述报警灯11用于在所述检测水槽2和上检测框架1中的探伤探头检测到缺陷时发出警报，所述框架运行轨道7用于实现支撑框架9从检测位置到等待位置的往返运动，所述滑块运行轨道用于实现所述检测水槽2与所述上检测框架1从起始分离位置到闭合位置的往返运动，设备在管坯穿过时检测位置后开始进行检测，一根管坯快被轧完时，退回到初始位置，周而复始，所述配重箱6用于维持检测水槽2、上检测框架1和支撑框架9的平衡，所述阀门箱10内安装所述电气设备51。

具体的，如图3所示，设备框架50作为轧后超声设备的骨架，框架运行轨道7便于设备在使用时从等待位置移动到检测位置，在不检测时将设备停放至等待位置，不会影响现场工作人员的日常工作。支撑框架9是该设备的核心框架，承载了设备的检测部分、配重箱6以及电气线路。配重箱6的主要作用是在检测过程中维持整个设备的平衡，在检测时，框架前方的检测水槽2将注满水，再加上检测水槽2自身的重量，会变得头重脚轻，甚至发生设备整体向前倾斜的现象。我们在配重箱6中加上适量的重物，可以使设备在检测过程中保持平衡，不会发生危险。阀门箱10安装在支撑框架9筋板的上方，在阀门箱10中放置控制该设备的电气设备51，当电气设备51发生问题时，可以打开阀门箱10上的盖板，检查发生问题的电气设备并进行维修。

进一步的，如图4所示，所述检测水槽2，包括：

下测厚探头、下探伤探头、反吹风管16、下探伤探头座17、下探厚探头座18、直线轴承滑块19、补水管20和主进水管21；

所述反吹风管16安装在下探伤探头座17左右两侧区域，所述下探伤探头座17与下测厚探头座18固定在所述检测水槽2中，所述下探伤探头座17安装于所述下测厚探头座18左侧，所述补水管20和主进水管21均与所述水箱3连接，所述直线轴承滑块19用于与设备框架50上的滑块运行轨道连接，所述下探伤探头安装在所述探伤探头座上，所述下测厚探头安装在所述下探厚探头座18上；

所述下探伤探头用于测量待测铜管下方的裂纹数据，所述下测厚探头用于测量待测铜管下方的壁厚数据，所述反吹风管16用于将检测完成后的铜管进行吹干处理，直线轴承滑块19使上检测框架1与检测水槽2能够连接在支撑框架9上，并在支撑框架9上的滑块运行轨道上上下移动。

具体的，下探厚探头座18、下探伤探头座17、反吹风管16三者的圆心位于一条直线上，反吹风管16被安装在检测水槽左右两侧，可以将检测后铜管上的水进行吹干处理，使铜管在检测后不会在表面残留水分，避免影响后序生产的进行。下探伤探头座17上安装10个下探伤探头，下探厚探头座18上安装2个下测厚探头，在检测过程中，检测水槽2上的10个下探伤探头和2个下测厚探头与上检测框架1中10个上探伤探头和2个上测厚探头相互配合完成对铜管的检测。在检测开始时，水箱3中的水经过主水泵的抽取，由主进水管21流入检测水槽2中，当到达设定液面高度时，主水泵停止工作。主水泵停止工作后，补水泵开始工作，将抽取的水由补水管20流入检测水槽2中，保证检测水槽2中的水能够保持在设定的水位高度。

进一步的，所述上检测框架1包括：

闸阀气缸22、上密封件23、上测厚探头座24、上探伤探头座25、上测厚探头、上探伤探头及直线轴承滑块19；

所述上探伤探头座25与所述上测厚探头座24安装在上检测框架1内部，所述上测厚探头安装在所述上测厚探头座24上，所述上探伤探头安装在所述上探伤探头座25上，所述闸阀气缸22与所述上密封件23连接，所述直线轴承滑块19与所述支撑框架9上的滑块运行轨道连接；；

所述闸阀气缸22用于控制上密封件23的伸出和收缩，所述上密封件23用于防止检测过程中水大量流出，所述上测厚探头用于测量待测铜管上方的壁厚数据，所述上探伤探头用于测量待测铜管上方的裂纹数据，所述直线轴承滑块用于在所述滑块运行轨道上进行滑动。

具体的，上检测框架1主要用于承载上探伤探头座25及上测厚探头座24，上检测框架1与检测水槽2在结构上呈镜像分布，如图5所示。

上探伤探头座25、上探厚探头座24和上反吹风管16的圆心保持在同一水平线上，闸阀气缸22控制上密封组件的伸出和收缩，上探伤探头座25安装有10个上探伤探头，上测厚探头座24安装有2个上测厚探头。开始检测时，上支撑气缸12伸出，带动上检测框架1下移至检测位置，当下检测水槽2注满水后，上检测框架1的10个上探伤探头、2个上测厚探头与检测水槽2中的10个下探伤探头、2个下测厚探头相互配合，完成对铜管的检测。

进一步的，如图6所示，还包括：

安装在上测厚探头、下测厚探头、下探伤探头和上探伤探头的随动装置；

所述随动装置用于增加测厚探头、下测厚探头、下探伤探头和上探伤探头在检测过程中的稳定性。

所述电气设备51包括：

电磁阀、减压阀、节流阀、手阀和二通电磁阀；

所述电磁阀分别连接所述对应减压阀；所述二通电磁阀分别与所述减压阀和所述手阀连接；

所述电磁阀用于控制所述压轮气缸、上支撑气缸、下支撑气缸、闸阀气缸、定位销气缸及支撑框架气缸的伸出和缩回，所述减压阀用于调节所述压轮气缸、上支撑气缸、下支撑气缸、闸阀气缸、定位销气缸和支撑框架气缸所需压缩空气的压力，所述节流阀用于控制所述压轮气缸、上支撑气缸、下支撑气缸、闸阀气缸、定位销气缸和支撑框架气缸的伸出与缩回速度，所述二通电磁阀用于总体控制所述反吹风管的开关，所述手阀用于分别控制所述各反吹风管的开关。

具体的，所述电磁阀包括：第一电磁阀26、第二电磁阀27、第三电磁阀28、第四电磁阀29、第五电磁阀30、第六电磁阀31、第七电磁阀32、第八电磁阀47、第九电磁阀49；

二通电磁阀包括：第一二通电磁阀33和第二二通电磁阀34；

减压阀包括：第一减压阀35、第二减压阀36、第三减压阀37、第四减压阀38、第五减压阀39、第六减压阀40、第七减压阀41、第八减压阀42、第九减压阀48；

手阀包括：第一手阀43、第二手阀44、第三手阀45和第四手阀46；其中，阀门箱10内部及其附近的电气组成如图7所示。

所述第一电磁阀26、第二电磁阀27、第三电磁阀28、第四电磁阀29、第五电磁阀30、第六电磁阀31、第七电磁阀32、第八电磁阀47、第九电磁阀49、对应连接所述第二减压阀36、第一减压阀35、第五减压阀39、第六减压阀40、第二减压阀36、第一减压阀35、第八减压阀42、第七减压阀41、第九减压阀48；所述第一二通电磁阀33分别连接所述第四减压阀38、所述第二手阀44和第三手阀45；所述第二二通电磁阀34分别连接所述第三减压阀37、所述第一手阀43和第四手阀46。

所述气缸用于控制所述设备框架50前后移动，所述第一电磁阀26、第二电磁阀27、第三电磁阀28、第四电磁阀29、第五电磁阀30、第六电磁阀31、第七电磁阀32、第八电磁阀47、第九电磁阀49均用于控制所述压轮气缸、上支撑气缸、下支撑气缸、闸阀气缸、定位销气缸、支撑框架气缸的伸出和缩回，所述第一减压阀35、第二减压阀36、第三减压阀37、第四减压阀38、第五减压阀39、第六减压阀40、第七减压阀41、第八减压阀42、第九减压阀48均用于调节所述压轮气缸、上支撑气缸、下支撑气缸、闸阀气缸、定位销气缸、支撑框架气缸所需压缩空气的压力，所述节流阀用于控制所述压轮气缸、上支撑气缸、下支撑气缸、闸阀气缸、定位销气缸、支撑框架气缸的伸出与缩回速度，所述第一二通电磁阀33和第二二通电磁阀34均用于总体控制所述反吹风管16的开关，所述第一手阀43、第二手阀44、第三手阀45和第四手阀46用于分别控制所述各反吹风管的开关。

通过管路将设备的气缸连接到工厂的进气口所连接，在检测开始时，支撑框架9、检测水槽2、上检测框架1、定位轮在气缸的带动下，运动到检测位置，待检测结束时，由气缸将其带动到待检测位置。

本实施例还提供了一种轧后超声设备的使用方法，包括：

判断待测铜管是否进入稳态旋轧过程，若是，所述支撑框架气缸8伸出，控制支撑框架9前行至检测位置；

控制所述定位销、所述上检测框架1、检测水槽2和压轮组15闭合，将待测铜管进行固定；

向检测水槽2注水，若水位达到预设高度则开始对待测铜管进行检测；

若检测过程结束，则控制所述定位销、所述上检测框架1、检测水槽2和压轮组15分离，所述支撑框架气缸8收缩，控制所述支撑框架9后移至等待位置。

具体的，当铜管进入稳态旋轧过程时，可以手动开启超声检测设备，支撑框架气缸8伸出，支撑框架9前行至检测位置，定位销气缸5伸出，定位销自动下落，上支撑气缸12和下支撑气缸4伸出，上检测框架1跟检测水槽2在气缸的带动下闭合，上压轮气缸13和下压轮气缸14伸出，上下压轮在气缸的带动下闭合，固定铜管，如图8所示。当闭合完成时，主水泵开始往检测水槽2中开始注水。当水位高度触碰到检测水槽2中的液位传感器时，电脑收到液位传感器发出的信号，便开始检测，主水泵停止工作。对于检测的部分设计成随动的形式，防止铜管在检测的过程中发生抖动，影响检测的结果。在水箱3中放置了两个水泵，一个是主水泵，一个是补水泵，当主水泵注水的速度较慢时，也可以采用两个水泵同时注水。在检测的过程中检测水槽2里的水将会反复循环使用。

当设备停止时，两个放水电动阀打开，将检测水槽2中的水放出，定位销气缸5收缩，定位销上行，上压轮气缸13和下压轮气缸14收缩，上下压轮在气缸的带动下分别向上端和下端移动，上检测框架1和检测水槽2在上支撑气缸12和下支撑气缸4的收缩下分离，支撑框架气缸8收缩，支撑框架9后行至等待位置，完成检测工作，如图9所示。

本发明的有益效果如下：

(1)采用上下自动闭合结构，实现轧制铜管在线超声裂纹与壁厚检测，提升了检测的精确性。

(2)开发集探伤和测厚于一体的在线旋轧超声检测系统，获取全方位实时检测轧制管坯的裂纹与壁厚变化的实现方法。

(3)采用柔性测厚探头座和探伤探头座，加装了随动装置。该随动装置可减少铜管在生产过程中出现抖动、弯曲给检测结果带来影响，在铜管不稳定的时候，可以带动探头的柔性移动，从而使探头的焦点始终位于最佳的检测位置，提高检测的准确性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。