FR2686699A1 - Device for non-destructive eddy-current testing of long metal products in advance - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE CONTROLE NON DESTRUCTIF PAR COURANTS DE
FOUCAULT DE PRODUITS METALLIQUES LONGS EN DEFILEMENT
La présente invention concerne le contrôle non destructif des produits métalliques longs tels que des fils, des barres ou des tubes, ce contrôle étant effectué lors de leur fabrication, c' est-à-dire lorsque ces produits métallurgiques longs se déplacent, généralement à grande vitesse et à haute température, dans l'installation de fabrication.NON-DESTRUCTIVE CURRENT MONITORING DEVICE
FOUCAULT OF LONG-RUNNING METAL PRODUCTS
The present invention relates to the non-destructive testing of long metallic products such as wires, bars or tubes, this checking being carried out during their manufacture, that is to say when these long metallurgical products move, generally at great speed and high temperature, in the manufacturing facility.
L'invention concerne plus particulièrement un appareil destiné à détecter par courants de Foucault des défauts de surface du produit métallique à contrôler. The invention relates more particularly to an apparatus intended to detect by eddy currents surface defects of the metallic product to be checked.
On connaît actuellement plusieurs types de capteurs de défauts basés sur la détection de la variation des courants de Foucault créés dans le produit métallurgique à contrôler, ladite variation étant causée par les défauts à détecter. Several types of fault sensors are currently known based on the detection of the variation in the eddy currents created in the metallurgical product to be checked, said variation being caused by the faults to be detected.
Tous ces capteurs comportent des bobines, qui peuvent être agencées de diverses manières en fonction du type de capteur. Par exemple un type courant de capteur est celui dit à bobines encerclantes, qui comporte au moins une bobine cylindrique disposée coaxialement autour du produit à contrôler Du fait des sévères conditions de travail de ces capteurs (température élevée du produit, grande vitesse de défilement, calamine recouvrant le produit), les bobines sont protégées d'un contact direct avec le produit par un tube intermédiaire placé au centre du capteur, et dans lequel passe le produit, et elles sont refroidies par circulation d'un fluide de refroidissement, généralement de l'eau. All these sensors have coils, which can be arranged in various ways depending on the type of sensor. For example, a common type of sensor is that called with encircling coils, which comprises at least one cylindrical coil arranged coaxially around the product to be checked. covering the product), the coils are protected from direct contact with the product by an intermediate tube placed in the center of the sensor, and through which the product passes, and they are cooled by circulation of a cooling fluid, generally l 'water.
Un tel type de capteur est représenté à la figure 1. Ce capteur, utilisé pour le contrôle de fils dans la chaude de laminage, comporte un carter 1 dans lequel sont placées les bobines 2, et un tube de guidage 3 du fil 10, coaxial avec les bobines encerclantes 2. Le tube de guidage comporte en alignement jointif un guide d'entrée 4, un tube 5 de protection des bobines, en matériau métallique ou céramique, et un guide de sortie 6. Le tube de guidage 3 délimite avec le carter 1 un volume annulaire dans lequel circule (flèches 9) de l'eau de refroidissement. Les bobines sont relativement éloignées du produit à contrôler, ce qui est dû au jeu nécessaire entre le fil et le tube de protection, à l'épaisseur de ce dernier, et à l'espace ménagé entre ce tube de protection et les bobines pour permettre la circulation de l'eau de refroidissement. Such a type of sensor is represented in FIG. 1. This sensor, used for the control of wires in the hot rolling mill, comprises a casing 1 in which the coils 2 are placed, and a guide tube 3 for the wire 10, coaxial with the encircling coils 2. The guide tube comprises in contiguous alignment an inlet guide 4, a coil protection tube 5, made of metallic or ceramic material, and an outlet guide 6. The guide tube 3 defines with the casing 1 an annular volume in which circulates (arrows 9) cooling water. The coils are relatively far from the product to be checked, which is due to the clearance required between the wire and the protective tube, to the thickness of the latter, and to the space provided between this protective tube and the coils to allow circulation of cooling water.
Pour éviter des fuites d'eau vers l'intérieur du tube de guidage, les jonctions entre le tube de protection 5 et les guides d'entrée 4 et de sortie 6 doivent être étanches, mais cette étanchéité est délicate à assurer. De plus une usure du tube de protection 5, par frottement du fil sur ce tube, peut également conduire à des fuites d'eau. To avoid water leaks into the interior of the guide tube, the junctions between the protective tube 5 and the inlet 4 and outlet 6 guides must be sealed, but this seal is difficult to ensure. In addition, wear of the protective tube 5, by friction of the wire on this tube, can also lead to water leaks.
Par ailleurs, guides et tube de protection sont soumis directement au rayonnement thermique du produit et en conséquence, il se produit dans l'ensemble du capteur, des dilatations différentielles nuisibles à cette étanchéité. In addition, guides and protection tube are subjected directly to the thermal radiation of the product and consequently, there is in the whole of the sensor, differential expansions harmful to this sealing.
Enfin, le tube de protection 5 constitue un masque électromagnétique, entre les bobinages et le produit à contrôler, qui perturbe la mesure en affaiblissant le signal détecté. Finally, the protective tube 5 constitutes an electromagnetic mask, between the windings and the product to be checked, which disturbs the measurement by weakening the detected signal.
La présente invention a pour but de proposer un nouveau capteur ayant une sensibilité accrue et une meilleure fiabilité. The object of the present invention is to propose a new sensor having increased sensitivity and better reliability.
Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un dispositif de contrôle non destructif par courants de
Foucault de produits métalliques longs en défilement, comportant des moyens de guidage dudit produit qui comprennent un guide d'entrée et un guide de sortie, et des moyens de détection de défaut comprenant une ou plusieurs bobines de détection et disposes coaxialement avec les moyens de guidage, caractérisé en ce que les moyens de detection comprennent un bloc annulaire coaxial aux guides d'entrée et de sortie, en matériau réfractaire, ayant une surface intérieure cylindrique de diamètre sensiblement égal ou légèrement supérieur à celui desdits guides, ledit bloc est inséré entre ces derniers, la ou les bobines de détection étant noyées dans ledit bloc annulaire, au voisinage direct de sa surface intérieure, un des guides comporte une rainure annulaire en communication avec l'intérieur du guide et des moyens d'alimentation de la rainure annulaire en un fluide gazeux sous pression.With these objectives in view, the subject of the invention is a device for non-destructive testing by
Eddy of long running metal products, comprising means for guiding said product which comprise an inlet guide and an outlet guide, and fault detection means comprising one or more detection coils and arranged coaxially with the guide means , characterized in that the detection means comprise an annular block coaxial with the inlet and outlet guides, made of refractory material, having a cylindrical inner surface of diameter substantially equal to or slightly greater than that of said guides, said block is inserted between these last, the detection coil or coils being embedded in said annular block, in the direct vicinity of its interior surface, one of the guides has an annular groove in communication with the interior of the guide and means for feeding the annular groove in a gaseous fluid under pressure.
Grâce à l'invention, la ou les bobines peuvent être considérablement rapprochées du produit à contrôler, et la sensibilité du capteur en est améliorée, ce qui permet d'obtenir une meilleure perception des défauts de surface fins. De plus l'encombrement global du dispositif peut être réduit. Thanks to the invention, the coil or coils can be considerably brought closer to the product to be checked, and the sensitivity of the sensor is improved, which makes it possible to obtain a better perception of fine surface defects. In addition, the overall size of the device can be reduced.
Par ailleurs les risques dûs à la circulation d'eau de refroidissement des dispositifs selon l'art antérieur sont supprimés. En effet la protection thermique du dispositif et des bobines est assurée par la circulation du fluide gazeux injecté sous pression par la rainure annulaire dans l'espace entre le guide d'entrée et le produit contrôlé. Ce fluide gazeux créé un matelas annulaire isolant et renouvelé très rapidement et en permanence, qui entoure tout le produit depuis son entrée dans le guide d'entrée jusqu'à sa sortie du dispositif. Les bobines du capteur, bien que très proches de la surface interne de celui-ci, ne sont donc pas soumises à une trop forte température. Furthermore, the risks due to the circulation of cooling water of the devices according to the prior art are eliminated. In fact, the thermal protection of the device and of the coils is ensured by the circulation of the gaseous fluid injected under pressure through the annular groove in the space between the inlet guide and the controlled product. This gaseous fluid creates an annular insulating mat which is renewed very quickly and permanently, which surrounds the entire product from its entry into the entry guide to its exit from the device. The coils of the sensor, although very close to its internal surface, are therefore not subjected to too high a temperature.
Les études et expérimentations faites par l'inventeur ont en effet montré que, même lorsque le produit est à une température élevée (de l'ordre de 1000 C) et très proche du bloc annulaire où sont noyées les bobines, ce bloc pouvait être maintenu en permanence à une température suffisamment basse pour ne pas détériorer les bobines ni fausser la détection, pour autant que la vitesse de circulation du fluide gazeux soit suffisamment élevée. Un choix judicieux des dimensions internes du capteur, de la position de la rainure d'injection de gaz par rapport au bloc annulaire et des dimensions de cette rainure, permet d'atteindre les grandes vitesses nécessaires (de l'ordre de 100 m/s). The studies and experiments carried out by the inventor have indeed shown that, even when the product is at a high temperature (of the order of 1000 C) and very close to the annular block where the coils are embedded, this block could be maintained permanently at a temperature low enough not to damage the coils or falsify the detection, provided that the gaseous fluid circulation speed is sufficiently high. A judicious choice of the internal dimensions of the sensor, of the position of the gas injection groove relative to the annular block and of the dimensions of this groove, makes it possible to achieve the high speeds necessary (of the order of 100 m / s ).
Selon des dispositions complémentaires préférentielles
- la rainure est située dans le guide d'entrée
- la rainure débouche dans l'alésage du guide selon une direction inclinée par rapport à l'axe du dispositif et dirigée vers le bloc annulaire
- la rainure débouche par sa périphérie, à l'opposé de l'alésage du guide, dans un canal annulaire de répartition relié à un conduit d'alimentation en fluide gazeux
- le bloc annulaire est maintenu serré de manière étanche entre les guides d'entrée et de sortie
- le diamètre intérieur du bloc annulaire est supérieur à celui des guides
- la ou les bobines sont réalisées en fil céramique, et seulement une mince couche de matériau réfractaire est placée entre celles-ci et la surface intérieure du bloc annulaire.According to preferential additional provisions
- the groove is located in the entry guide
- The groove opens into the bore of the guide in a direction inclined relative to the axis of the device and directed towards the annular block
- The groove opens at its periphery, opposite the bore of the guide, in an annular distribution channel connected to a gas fluid supply duct
- the annular block is kept tightly sealed between the inlet and outlet guides
- the inner diameter of the annular block is greater than that of the guides
- Or the coils are made of ceramic wire, and only a thin layer of refractory material is placed between them and the inner surface of the annular block.
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite d'un dispositif de détection de défaut conforme à l'invention, utilisé pour la détection de défauts sur des fils en acier dans la chaude de laminage. Other characteristics and advantages will appear in the description which will be given of a fault detection device according to the invention, used for the detection of faults on steel wires in the hot rolling mill.
On se reportera aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un capteur selon l'art antérieur, tel que décrit précédemment
- la figure 2 est une vue en coupe d'un dispositif conforme à l'invention, utilisé pour la détection de défauts de fils en acier dans la chaude de laminage.Reference is made to the accompanying drawings in which
- Figure 1 is a schematic sectional view of a sensor according to the prior art, as described above
- Figure 2 is a sectional view of a device according to the invention, used for the detection of steel wire faults in the hot rolling.
Le capteur représenté à la figure 1 comporte un guide d'entrée 11 et un guide de sortie 12 qui comportent un alésage dans lequel passe le fil 10 en défilement selon la flèche 13. Entre les guides 11 et 12 est inséré de manière étanche un bloc annulaire 14 en matériau réfractaire, les deux guides et le bloc étant maintenus serrés l'un contre l'autre par des vis 15. The sensor shown in FIG. 1 comprises an inlet guide 11 and an outlet guide 12 which have a bore through which the wire 10 passes in movement according to the arrow 13. Between the guides 11 and 12 is inserted a block in a sealed manner annular 14 made of refractory material, the two guides and the block being held tight against one another by screws 15.
Le bloc annulaire 14 a un diamètre interne di légèrement supérieur à celui da des alésages des guides ; par exemple pour la détection de défauts sur un fil de diamètre 5,5 mm, di est égal à 9 mm, et da à 7,5 mm. La ou les bobines de détection 16, représentées schématiquement sur le dessin sont noyées dans le bloc réfractaire et affleurent sa surface interne. A cet effet, lors de la fabrication du bloc après mise en forme et en position des bobines, un matériau réfractaire est coulé pour enrober complètement les fils des bobines et créer ainsi, après séchage du réfractaire, un bloc compact aux dimensions souhaitées. The annular block 14 has an internal diameter di slightly greater than that of the guide bores; for example for the detection of faults on a wire of diameter 5.5 mm, di is equal to 9 mm, and da to 7.5 mm. The detection coil (s) 16, shown diagrammatically in the drawing, are embedded in the refractory block and are flush with its internal surface. For this purpose, during the manufacture of the block after shaping and in position of the coils, a refractory material is poured to completely coat the wires of the coils and thus create, after drying of the refractory, a compact block with the desired dimensions.
Préférentiellement les bobinages sont réalisés en fil céramique, résistant à des températures élevées, et seule une mince pellicule de matériau réfractaire recouvre les fils les plus proches de l'alésage du bloc. Preferably, the windings are made of ceramic wire, resistant to high temperatures, and only a thin film of refractory material covers the wires closest to the bore of the block.
On notera que les bobines peuvent être agencées de diverses manières. Ce peut être par exemple une ou plusieurs bobines encerclantes, coaxiales au bloc, ou des bobines d'axe radial, ou tout autre agencement. De même dans le cas de bobinages à fonctions séparées, seuls les bobinages récepteurs peuvent être noyés dans le bloc annulaire 14, les bobinages émetteurs pouvant être placés dans les guides d'entrée et/ou de sortie, car ces bobinages émetteurs peuvent être plus éloignés du fil sans grand inconvénient. Note that the coils can be arranged in various ways. It may for example be one or more encircling coils, coaxial with the block, or coils with a radial axis, or any other arrangement. Likewise in the case of windings with separate functions, only the receiving windings can be embedded in the annular block 14, the transmitter windings can be placed in the input and / or output guides, since these transmitter windings can be more distant wire without much inconvenience.
Les fils 17 de raccordement des bobinages sortent du bloc annulaire 14 à sa périphérie et sont raccordées aux moyens de traitement du signal, connus en soi, non représentés. The wires 17 for connecting the windings exit from the annular block 14 at its periphery and are connected to the signal processing means, known per se, not shown.
Le guide d'entrée 11 comporte un canal 18 annulaire de répartition dans lequel débouche un conduit 19 d'alimentation en fluide gazeux, par exemple de l'air comprimé, raccordé à des moyens, non représentés, d'alimentation en fluide sous pression réglable. The inlet guide 11 comprises an annular distribution channel 18 into which opens a duct 19 for supplying gaseous fluid, for example compressed air, connected to means, not shown, for supplying fluid under adjustable pressure .
Le canal 18 est en communication avec l'alésage du guide d'entrée par une rainure annulaire 20, qui débouche dans cet alésage selon une direction inclinée par rapport à l'axe du dispositif et dirigée vers le bloc annulaire 14. The channel 18 is in communication with the bore of the inlet guide by an annular groove 20, which opens into this bore in a direction inclined relative to the axis of the device and directed towards the annular block 14.
Selon la réalisation préférentielle représentée, le guide d'entrée est formée de deux pièces 21, 22 assemblées par des vis 23, et usinées de telle manière que la rainure annulaire 20 soit formée, après assemblage, à l'interface entre ces pièces 21, 22. Cette disposition non seulement facilite l'usinage du canal de répartition 18 et de la rainure 20, dont la forme et les dimensions doivent être précises, mais surtout permet d'ajuster précisément la largeur de cette rainure en réglant l'écartement des pièces 21 et 22, par des cales d'épaisseur 24. According to the preferred embodiment shown, the inlet guide is formed from two parts 21, 22 assembled by screws 23, and machined in such a way that the annular groove 20 is formed, after assembly, at the interface between these parts 21, 22. This arrangement not only facilitates the machining of the distribution channel 18 and the groove 20, the shape and dimensions of which must be precise, but above all makes it possible to precisely adjust the width of this groove by adjusting the spacing of the parts. 21 and 22, by shims of thickness 24.
En effet, pour obtenir un fonctionnement optimal du dispositif, sans échauffement excessif des bobinages, il est nécessaire que l'air injecté par la rainure 20 d'une part soit uniformément réparti autour du fil, et d'autre part, ait une vitesse élevée et un débit suffisant, ce qui est conditionné notamment par les dimensions de la rainure. Indeed, to obtain optimal operation of the device, without excessive heating of the windings, it is necessary that the air injected by the groove 20 on the one hand is uniformly distributed around the wire, and on the other hand, has a high speed and a sufficient flow, which is conditioned in particular by the dimensions of the groove.
A titre d'exemple, on donne les valeurs et dimensions suivantes pour un capteur utilisé pour détecter des défauts sur des fils d'acier de diamètre 5,5 mm, à 1000 C, défilant à 80 m/s. As an example, the following values and dimensions are given for a sensor used to detect faults on steel wires with a diameter of 5.5 mm, at 1000 ° C., traveling at 80 m / s.
- diamètre de l'alésage du guide d'entrée : 7,5 mm
- diamètre de l'alésage du bloc annulaire : 9 mm
- section du canal de répartition 11 x 11 mm
- largeur de la rainure : 0,2 mm
- alimentation en air sous 7 bars, à 20"C ;
- débit d'air 40 Nm3/heure (11 1/s)
- vitesse de l'air au niveau du bloc annulaire 100 m/s
On a pu dans ces conditions constater que l'échauffement des bobinages ne dépasse pas 200 C. - diameter of the inlet guide bore: 7.5 mm
- diameter of the bore of the annular block: 9 mm
- cross section of the distribution channel 11 x 11 mm
- groove width: 0.2 mm
- air supply at 7 bars, at 20 "C;
- air flow 40 Nm3 / hour (11 1 / s)
- air speed at the annular block 100 m / s
In these conditions, it has been observed that the heating of the windings does not exceed 200 C.
Par ailleurs, on définit un "coefficient de remplissage" comme étant le rapport R12/R22 où R1 est le rayon du fil et R2 est le rayon intérieur de la bobine.; un coefficient de remplissage élevé est favorable car il correspond à une plus grande compacité du dispositif, et donc permet d'en réduire l'encombrement et corrélativement d'améliorer la sensibilité du capteur. Furthermore, a "filling coefficient" is defined as being the ratio R12 / R22 where R1 is the radius of the wire and R2 is the interior radius of the coil .; a high filling coefficient is favorable because it corresponds to a greater compactness of the device, and therefore makes it possible to reduce its size and correspondingly to improve the sensitivity of the sensor.
Dans l'exemple ci-dessus, le coefficient de remplissage est de 37 %, alors que dans le capteur selon l'art antérieur, décrit au début de ce mémoire, ce coefficient est de 8,85 % (pour un diamètre interne des bobinages de 18,5 mm et un tube 5 de protection de diamètre interne 8 mm et diamètre externe 10 mm). In the example above, the filling coefficient is 37%, while in the sensor according to the prior art, described at the beginning of this thesis, this coefficient is 8.85% (for an internal diameter of the windings 18.5 mm and a protective tube 5 with an internal diameter of 8 mm and an external diameter of 10 mm).
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9206685A FR2686699A1 (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Device for non-destructive eddy-current testing of long metal products in advance |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR9206685A FR2686699A1 (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Device for non-destructive eddy-current testing of long metal products in advance |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2686699A1 true FR2686699A1 (en) | 1993-07-30 |
Family
ID=9430372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| FR9206685A Pending FR2686699A1 (en) | 1992-05-29 | 1992-05-29 | Device for non-destructive eddy-current testing of long metal products in advance |
Country Status (1)
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| FR (1) | FR2686699A1 (en) |
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