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Procédé de détection et de mesure de la profondeur des fissures dans les cylindres de.laminoirs..
La présente invention est relative à un procédé de détection et de mesure de la profondeur des fissures dans les cylindres de laminoirs. en vue notam- ment de déterminer le plus objectivement. possible la moment auquel il convient de remplacer lesdits cylindres.
Une des causes principales de la. nécessité
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de remplacer 1es-.cy:1.indres de 1a.minoirs est 1." apparition à la surface de ceux-ci de fissures %*étendant plus ou moins profondément dans la masse desdits cylindres-
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fj ', -Dans de nombreux cas, la ét4Nqtiqn (Je- ces 3H.s-sures résulte j'un examen visuel dé -la sacer'tts travail de -ces cylindres, cet examen: é-ta.nt".; ,eftJed::üf: par 'un opê-rateur a?<8C'txms les inconvénients bies fonHtts.' +." ir4h*rent--ti à' une telle pratique.
'' ' "--- On a également mis au',point des méthodes détection pll-i3,ou soins', indépendantes de l'op6icateur; '.tMtjL& il s'agit. la plupart de méthodes empiriques .dont le domaine 'dâpplication est fort limité.
Comme précisé ci-dessus., ces méthodes sont relatives à la détection des fissures, mais elles ne per- mettent généralement pas de mesurer la profondeur de ces fissures.
Une telle détection est généralement effectuée soit sur le cylindre en place soit à l'atelier de rectification des cylindres avec l'inconvénient dans le premier cas de devoir arrêter le laminoir et dans le second cas de nécessiter des transports et manutentions supplémentaires toujours coûteux,.
La présente invention a pour objet un proccdé permettant de remédier aux inconvénients précités.
Ce procédé est basé sur les considérations . ,,' suivantes.
@ Si on émet une onde acoustique en direc- .,'tien de la surface du cylindre à examiner. cette onde est réfléchie par ladite surface et se combine avec i' onde incidente sur toute la longueur du parcours entre les points d'émission et de réflexion.
Il en résulte , une distribution spatiale de niveaux de pression et de vitesse acoustique le long de ce parcours,, et par cons±- quent d'impédance acoustique- Cette distribution spatiale est en relation avec l'état de la portion de surface '.atteinte par l'onde émise et notamment avec la présence d'une fissure dans cette portion de surface ainsi qui; ::'avec la profondeur de cette fissure dans le cylindre-
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:-:'-l -. ''', " - Il est à noter que par onde acoustique, :il 1'"%4à e,t:,é;ndre toutSEonce dont les caractéristiques relèvent fl4"X'un àes trois domaines suivants.:: .sonore, .ultranor-M; ¯#<,¯ : ffF .. fl- . r..
. ",gj¯,1.... !t:.(/!...
--,i oes .d"'''''' '",1?%i' :¯]j' A partir c le ces considératîor4s, le procédé 'f7'. : aypt àe la prêsént:6\in'enHon est e'sseatielle&ent carae- ' '-*isé en ce que'i-on'émet une onde'a'7 usti'eli direc-- tion de la surface de travail du cylindre de laminores à examiner, de façon à balayer la totalité ou une partie de cette surface, en ce que l'on effectue en continu une me- sure d'impédance acoustique et en ce que lorsque cette me- sure accuse une nette variation dans le sens d'une dimi- ution on en déduit la présence et la profondeur d'une fissure dans la portion de la surface atteinte à cet ins- tant par l'onde émise.
Suivant 1 invention, l'onde émise peut être sinusoïdale et/ou plane et/ou monofréquentielle.
@ Suivant une modalité de l'invention, l'impé- dance acoustique mesurée est avantageusement l'impédance acoustique de la portion de la surface du cylindre atteinte gar l'onde émise.
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o#: w't"1.--- u. ---...-....-.... """"'....-hI>-",.jl.'t 4...."'-,, r. ....¯.......,,x....m.." . ..- -" " '- 13u'flft1e: M\e ti'l fi1.t..., ,,'" on dirige avantageusement la propagation de l'onde émise en direction de la surface du cylindre à examiner, en utilisant un guide matériel de forme allongée et de dimen- sions transversales très faibles par rapport au diamètre dudit cylindre et on mesure l'impédance acoustique de sortie dudit guide.
Egalement suivant l'invention. on utilise avantageusement comme guide, un tube de section trans- vsale circulaire dont le diamètre dépend de la fréquence de l'onde émise,, en ce sens que plus cette fréquence est élevée, plus ce diamètre doit être petit, de façon à éviter les résonances transversales du tube- @
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Suivant une autre variante particulièrement avantageuse de l'invention, dans le but de mesurer la profondeur de la fissure pour laquelle on a obtenu un minimum de l'impédance acoustique de sortie du guide, ce minimum étant l'indice de la présence d'une fissure dont la profondeur est égale soit au quart de la-longueur d' onde émise,
soit à un multiple impair de ce quart de lon- gueur d'onde, on émet une onde dont on fait décroître la longueur d'une façon continue depuis une valeur maximum égale à quatre fois la longueur supposée de la fissure la plus'profonde à détecter jusqu'à une valeur minimum égale à quatre fois la longueur supposée de la fissure la moins profonde à détecter, la profondeur de ladite fissure à mesurer étant comprise entre ces deux extrêmes, et à l'instant où on détecte un minimum de l'impédance acoustique de sortie du guide, on mesure la longueur d' onde correspondante et on en déduit que la profondeur de ladite fissure à mesurer est égale au quart de cette lon- gueur d'onde.
Par exemple, si l'on a obtenu un minimum d'impédance, donc si l'on a détecté une fissure, pour une longueur d'onde À = 8 mm cette fissure peut avoir une
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longueur de 1 = 2 rtm 6 snt, SX . 10 mm -71 .
4 4 4 14 mm,etc... On émet alors une onde dont on fait décroître la longueur d'une façon continue depuis une valeur maximum
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(500 m-n) égaie à quatre 01S la"ur-$upp$te de la fissure la plus profonde à détecter (125 mm) jusqu'à une valeur minimum (8 mm) égale à quatre fois la longueur supposée de la fissure la moins profonde à détecter (2 mm).
A l'instant où on détecte un minimum de l'impédance acous- tique de sortie du guide, on mesure la longueur d'onde correspondante (soit 10 mm) et on en déduit que la profondeur de ladite fissure à mesurer est égale au quart de cette longueur d'onde (soit 10 mm).
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On sait en effet eue le minipum d'iwpédce acoustique de sortie du guide est provoqué par le fait que la fissure se comporte au point de vue acoustique cessa un tube résonant quand sa profondeur est égale à n# où n est un nombre impair égal ou supérieur à 1 et # la longueur d'onde.
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On peut effectuer simultanément la dêtectica et la mesure de la profondeur des fissures en réalisant une émission simultanée de plusieurs ondes de fréquences dif-
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férentes apprcpxiée3
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S&ns :. j sâû: :..::.r .r& i:c::.' (::1.e;1;J:!'} -;,.:i-.:;:1'2:::i't'i;. pas à pesurar la ''-".Cstw :.;1 <3Q '.aqe '"s. ,o., -úi5 sien détecter les fissures dar:]<S::Ë!-,S5bp CiC31:;Glr la .r¯ 1-e A.]"tUU' justifiG le rt #!3-e". cylind2 3 it G-' = lise;: ¯11G rë'!t0û-a persttant ê0 dt1t:::t!f;c1: ..â<.R=.3..: las fi(..
SU=ciS ::!af.: 1s pb"OZh11Qr ¯r âa:'.<.. U si3. ;'"1'0 SU-..;-3'"!,* 'es '3.U'e.?S ."M.'2.. <5@ '.?'3 iO- tw',:.i E::'i1 ;..v ,'::'J- '1: =5lA .:J;r.:..iç:z..;; ::..=L:::.-:;. ,71;ê."ç ;::: '::';.-:'i2 ::::.è'; !:-:i-: l..i!- ¯ ,... b Q .¯ a*"..-. ^'p:: ;:?é ¯¯... '.¯=.t.q-.'c
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3sn.s la rhoaba des ±ls#=#+>uoz* 1 ast ila- pos-tant que is &i;r= ,:.; .. :; =,, ¯o ItS tsbe zm -.,,,=.,=% 3t à,, sy- lindï-e e:s*:inâ oit cnsts:'.;:3f. css' ans #r>a#"inti=cJ G.a 1 ¯ii:;p%l;ia#¯-we acoustique de sos-ti' té=b* p#àt i#.#:z:v..;:#nir s!33i?-l bien da 3.a pràs<.r:c#a J'un..s fiàsr.#r* q :à?#a*<a >zari.ati-/ia e ladita 4i,st nce-- ilcur pouvci? 'sxafrdaes' la tota?,i?=± #:ma ?ùno p7t',2 de la surfaeo d cylindca il sst éàTYa?ltag'BUl± ÈX'ô7hàÉ 1 loti, de dép13cf:;r le t"ha aso'.!g-&iq--se SMat:
ùné direction paral1lc à l'sxe de r=t#;tL=### 1!aôL.-t eylinda P'1!["?- d,nnt ? a rotation de ce cylindre, E!1core 1 -i >.îi,ipc-nrcL, on utilise .3?- tngoei:szr:z<: un tube a(;\st:.iqrL1(,:: Grt n;2.tiè::G no;{ >tgùÔtiq>ez Qu&rc i'j¯r;t.É#àt -#e po'oi? àéàec±<ar 1.. pàrsz;ì=-#ù: d'à 13Ur to!.'*ta la #zr=-raco d=: c-là.néz.cé ile 1#;xin=oirz et de n'esurec la iJrcoiox."car dm ces ±' ssizr;oezi lB .rcc'>±3 décrit ei-'.d'.'ssus pe:;r.';:t. 2gi:;.1':;:Gr:.t. d.effict±Ôr 1 co!.:t?ôl3 et! c11-:lrgt1; d ti!lnG fissure ra-5=Cz- par un ssse'..S. à 'ide..
Ce prés2nte en;or<: L a ix;portant. a<;ù=z, tage #1;> ps.ettre la détection et la EM;sure .o.* ia p2:oio=#c zzar des fissures dans le= cylindres de lËsisTsois's. p.3ndaHt 3.a r'.:he de c.e:*x-ci, contrairement aux aiatres g.r,r;?ô<1&r çs.#r lesqiaels il faut soit attendre un.a période '<2nty3i<s. '2S la:"1inoi.:cs 3G<it arrêter la travail ;sdH::'6 Issinoirs.
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Method for detecting and measuring the depth of cracks in rollers.
The present invention relates to a method for detecting and measuring the depth of cracks in rolling mill rolls. in particular with a view to determining the most objectively. possible when it is appropriate to replace said cylinders.
One of the main causes of. need
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to replace 1es-.cy:1.indres of 1 a.minoirs is 1. "appearance on the surface of these of cracks% * extending more or less deeply into the mass of said cylinders-
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fj ', -In many cases, the et4Nqtiqn (I- these 3H.s-sures results from a visual examination of -the sacer'tts work of -these cylinders, this examination: é-ta.nt ".;, eftJed :: üf: by 'an operator has? <8C'txms the very basic drawbacks.' +. "ir4h * rent - ti to 'such a practice.
'' '"--- We have also developed', point detection methods pll-i3, or care ', independent of the operator;' .tMtjL & these are. Most empirical methods, including the field ' of application is very limited.
As specified above, these methods relate to the detection of cracks, but they generally do not make it possible to measure the depth of these cracks.
Such detection is generally carried out either on the roll in place or in the roll grinding workshop with the drawback in the first case of having to stop the rolling mill and in the second case of requiring additional transport and handling, which is always expensive.
The object of the present invention is a process which makes it possible to remedy the aforementioned drawbacks.
This process is based on considerations. ,, 'following.
@ If an acoustic wave is emitted in the direction of the surface of the cylinder to be examined. this wave is reflected by said surface and combines with the incident wave over the entire length of the path between the emission and reflection points.
This results in a spatial distribution of sound pressure and velocity levels along this path, and therefore of acoustic impedance. This spatial distribution is related to the state of the surface portion '. reached by the emitted wave and in particular with the presence of a crack in this portion of surface as well as; :: 'with the depth of this crack in the cylinder-
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: -: '- l -. '' ', "- It should be noted that by acoustic wave,: il 1'"% 4à e, t:, é; ndre toutSEonce whose characteristics fall under fl4 "X'one to the following three areas. ::. Sound, .ultranor-M; ¯ # <, ¯: ffF .. fl-. r ..
. ", gj¯, 1 ....! t:. (/! ...
-, i oes .d "'' '' '' '", 1?% i': ¯] j 'From these considerations, the process' f7'. : aypt àe la prêsént: 6 \ in'enHon est e'sseatielle & ent carae- '' - * ized in that'i-on 'emits a wave'a'7 usti'eli direction of the work surface of the cylinder of laminores to be examined, so as to sweep all or part of this surface, in that an acoustic impedance measurement is carried out continuously and in that when this measurement shows a clear variation in the direction of a decrease, we deduce the presence and the depth of a crack in the portion of the surface reached at this instant by the emitted wave.
According to the invention, the emitted wave can be sinusoidal and / or plane and / or monofrequency.
@ According to one embodiment of the invention, the measured acoustic impedance is advantageously the acoustic impedance of the portion of the surface of the cylinder affected by the emitted wave.
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o #: w't "1 .--- u. ---...-....-...." "" "'....- hI> -" ,. jl.'t 4 .... "'- ,, r. .... ¯ ....... ,, x .... m ..". ..- - "" '- 13u'flft1e: M \ e ti'l fi1.t ..., ,,' "the propagation of the emitted wave is advantageously directed towards the surface of the cylinder to be examined, by using a material guide of elongated shape and very small transverse dimensions with respect to the diameter of said cylinder, and the output acoustic impedance of said guide is measured.
Also according to the invention. a tube of circular transverse section is advantageously used as a guide, the diameter of which depends on the frequency of the wave emitted, in the sense that the higher this frequency, the smaller this diameter must be, so as to avoid transverse resonances of the tube- @
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According to another particularly advantageous variant of the invention, with the aim of measuring the depth of the crack for which a minimum of the output acoustic impedance of the guide has been obtained, this minimum being the index of the presence of a crack whose depth is equal to either a quarter of the emitted wavelength,
or at an odd multiple of this quarter wavelength, a wave is emitted, the length of which is made to decrease continuously from a maximum value equal to four times the assumed length of the deepest crack at detect up to a minimum value equal to four times the assumed length of the shallowest crack to be detected, the depth of said crack to be measured being between these two extremes, and at the instant when a minimum of the the acoustic output impedance of the guide, the corresponding wavelength is measured and it is deduced from this that the depth of said crack to be measured is equal to a quarter of this wavelength.
For example, if a minimum impedance has been obtained, therefore if a crack has been detected, for a wavelength λ = 8 mm this crack may have a
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length of 1 = 2 rtm 6 snt, SX. 10 mm -71.
4 4 4 14 mm, etc ... A wave is emitted, the length of which is made to decrease continuously from a maximum value
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(500 min) equalizes with four 01S the "ur- $ upp $ te of the deepest crack to be detected (125 mm) up to a minimum value (8 mm) equal to four times the assumed length of the least crack. deep to detect (2 mm).
At the moment when a minimum of the acoustic output impedance of the guide is detected, the corresponding wavelength (ie 10 mm) is measured and it is deduced from this that the depth of said crack to be measured is equal to a quarter of this wavelength (i.e. 10 mm).
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We know in fact that the minimum acoustic output iwpedce of the guide is caused by the fact that the crack behaves acoustically. A resonant tube ceases when its depth is equal to n # where n is an odd number equal to or greater than 1 and # the wavelength.
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It is possible to simultaneously carry out the dêtectica and the measurement of the depth of the cracks by carrying out a simultaneous emission of several waves of different frequencies.
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S & ns:. j sâû:: .. ::. r .r & i: c ::. ' (:: 1.e; 1; J :! '} -;,.: I-.:;:1'2:::i't'i ;. not to weigh the' '- ". Cstw:. ; 1 <3Q '.aqe' "s., O., -Úi5 his detect cracks dar:] <S :: Ë! -, S5bp CiC31:; Glr la .r¯ 1-e A.]" TUU ' Justifies the rt #! 3-e ". cylind2 3 it G- '= lise ;: ¯11G rë'! t0û-a persisting ê0 dt1t ::: t! f; c1: ..â <.R = .3. .: las fi (..
SU = ciS ::! Af .: 1s pb "OZh11Qr ¯r âa: '. <.. U si3.;'" 1'0 SU - ..; - 3 '"!, *' Es '3.U' e.?S. "M.'2 .. <5 @ '.?' 3 iO- tw ',:. i E ::' i1; .. v, '::' J- '1: = 5lA. : J; r.: .. iç: z .. ;; :: .. = L ::: .-:;. , 71; ê. "Ç; ::: '::'; .-: 'i2 ::::. È';!: -: i-: l..i! - ¯, ... b Q. at*"..-. ^ 'p ::;:? é ¯¯ ...' .¯ = .t.q -. 'c
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3sn.s la rhoaba des ± ls # = # +> uoz * 1 ast ila- pos-as long as is &i; r =,:.; ..:; = ,, ¯o ItS tsbe zm -. ,,, =., =% 3t à ,, sy- lindï-e: s *: inâ oit cnsts: '.;: 3f. css 'ans #r> a # "inti = cJ Ga 1 ¯ii:; p% l; ia # ¯-we acoustic from sos-ti' té = b * p # àt i #. #: z: v ..; : #nir s! 33i? -l well da 3.a pràs <.r: c # a J'un..s fiàsr. # r * q: at? # a * <a> zari.ati- / ia e ladita 4i, st nce-- ilcur puci? 'sxafrdaes' la tota?, i? = ± #: ma? ùno p7t', 2 of the surface of cylindca il sst éTYa? ltag'BUl ± ÈX'ô7hàÉ 1 loti, of dep13cf:; r the t "ha aso '.! g- & iq - se SMat:
ùné direction paral1lc to the axis of r = t #; tL = ### 1! aôL.-t eylinda P'1! ["? - d, nnt? a rotation of this cylinder, E! 1core 1 -i> .îi, ipc-nrcL, we use .3? - tngoei: szr: z <: a pipe a (; \ st: .iqrL1 (, :: Grt n; 2.tiè :: G no; {> tgùÔtiq> ez Qu & rc i'j¯r; t.É # àt - # e po'oi? Àéàec ± <ar 1 .. pàrsz; ì = - # ù: d'à 13Ur to!. '* Ta la # zr = -raco d =: c-là.néz.cé ile 1 #; xin = oirz and de n'esurec la iJrcoiox. "because dm ces ± 'ssizr; oezi lB .rcc'> ± 3 describes ei - '. d'. ' ssus pe:; r. ';: t. 2gi:;. 1':;: Gr: .tdeffict ± Ôr 1 co!.: t? ôl3 and! c11-: lrgt1; d ti! lnG crack ra-5 = Cz- by a ssse '.. S. To' ide ..
This present in; or <: L a ix; bearing. a <; ù = z, stage # 1;> ps. put the detection and the EM; sure. o. * ia p2: oio = # c zzar cracks in the = cylinders of the sisTsois. p.3ndaHt 3.a r '.: he de c.e: * x-ci, unlike the aiatrists g.r, r;? ô <1 & r çs. # r lesqiaels you must either wait for a.a period' <2nty3i <s. '2S la: "1inoi.:cs 3G <it stop working; sdH ::' 6 Issinoirs.