JP3469133B2 - 圧延したい、まだ良好に変形加工可能な鋼を内部欠陥に関して非破壊検査するための方法および装置 - Google Patents
圧延したい、まだ良好に変形加工可能な鋼を内部欠陥に関して非破壊検査するための方法および装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧延したい、まだ
良好に変形加工可能な鋼を内部欠陥に関して、少なくと
も１つの超音波検査ヘッドによって非破壊検査するため
の方法および装置に関する。
良好に変形加工可能な鋼を内部欠陥に関して、少なくと
も１つの超音波検査ヘッドによって非破壊検査するため
の方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超音波を用いて材料を非破壊検査するこ
とは久しく以前より知られている。
とは久しく以前より知られている。
【０００３】たとえばドイツ連邦共和国特許第３２０４
７９７号明細書には、完成したワーク、たとえば管を、
超音波検査ヘッドによって検査する方法が記載されてい
る。この公知の方法では、音響エネルギの音響結合もし
くはカップリングが、超音波検査ヘッドとワークとの間
の水区間を介して行われる。
７９７号明細書には、完成したワーク、たとえば管を、
超音波検査ヘッドによって検査する方法が記載されてい
る。この公知の方法では、音響エネルギの音響結合もし
くはカップリングが、超音波検査ヘッドとワークとの間
の水区間を介して行われる。
【０００４】ワーク内の欠陥個所の検出は、「パルス・
エコー法」で行われる。すなわち、検査ヘッドから送波
された音波は、一方ではワークの表面で反射され、他方
ではワーク貫通後に後壁で反射される。したがってディ
スプレイには、特定の振幅を有する、程度の差こそあれ
鮮明な２つのパルスが形成される。音波がワーク内部で
欠陥個所（亀裂、介在物等）に衝突すると、この音波は
この個所でも反射され、第３のパルス、つまり欠陥パル
スが形成される。音響エネルギは欠陥個所と検査ヘッド
との間を何度も往復するので、上記ドイツ連邦共和国特
許明細書に記載の対象は、このような付加的な、重要で
ないパルスや、場合によってはカップリング材（接触媒
質）中に存在する不純物により生ぜしめられるパルスを
も取り除くことのできる方法である。検査は完成したワ
ークにおいて、液状のカップリング材もしくは接触媒質
を使用して行われる。この液状のカップリング材には、
上で述べたように、測定を妨害する異物が存在している
恐れがある。
エコー法」で行われる。すなわち、検査ヘッドから送波
された音波は、一方ではワークの表面で反射され、他方
ではワーク貫通後に後壁で反射される。したがってディ
スプレイには、特定の振幅を有する、程度の差こそあれ
鮮明な２つのパルスが形成される。音波がワーク内部で
欠陥個所（亀裂、介在物等）に衝突すると、この音波は
この個所でも反射され、第３のパルス、つまり欠陥パル
スが形成される。音響エネルギは欠陥個所と検査ヘッド
との間を何度も往復するので、上記ドイツ連邦共和国特
許明細書に記載の対象は、このような付加的な、重要で
ないパルスや、場合によってはカップリング材（接触媒
質）中に存在する不純物により生ぜしめられるパルスを
も取り除くことのできる方法である。検査は完成したワ
ークにおいて、液状のカップリング材もしくは接触媒質
を使用して行われる。この液状のカップリング材には、
上で述べたように、測定を妨害する異物が存在している
恐れがある。
【０００５】しかし、本発明の対象は、圧延プロセス中
に連続的な方法で圧延材料内部のこのような欠陥を探査
することである。すなわち、検査したい材料は高温であ
るので、液状媒体、たとえば水を介しての結合もしくは
カップリングが必ずしも実施可能であるとは限らないわ
けである。
に連続的な方法で圧延材料内部のこのような欠陥を探査
することである。すなわち、検査したい材料は高温であ
るので、液状媒体、たとえば水を介しての結合もしくは
カップリングが必ずしも実施可能であるとは限らないわ
けである。
【０００６】圧延したい、たとえばロッドの形の鋼は、
特に金型連続鋳造法で製造され、この場合、金型から進
出しかつ硬化するストランド、つまりスラブやビレット
は、弧を描いて水平線に向けられて案内される。重力に
基づき、液状の鋼の内部に存在する異物は、ビレット軸
線と、既に硬化したビレット内側範囲との間の範囲に、
より多く溜まる。
特に金型連続鋳造法で製造され、この場合、金型から進
出しかつ硬化するストランド、つまりスラブやビレット
は、弧を描いて水平線に向けられて案内される。重力に
基づき、液状の鋼の内部に存在する異物は、ビレット軸
線と、既に硬化したビレット内側範囲との間の範囲に、
より多く溜まる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、特に
このような介在物を含めた欠陥を圧延プロセス中に確実
に検出することのできるような方法を提供することであ
る。
このような介在物を含めた欠陥を圧延プロセス中に確実
に検出することのできるような方法を提供することであ
る。
【０００８】さらに、本発明の課題は、このような方法
を実施するために適した装置を提供することである。
を実施するために適した装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、超音波が、検査したい圧延材料に
衝突する前に、超音波を前走行区間として働くロール本
体またはロールの周面近傍の部分を通じて送波し、この
場合、圧延材料表面がロールとの最も緊密な接触を有す
る個所、つまり最大後壁エコーが得られる個所で超音波
が圧延材料表面に衝突するように超音波を方向付けする
ようにした。
に本発明の方法では、超音波が、検査したい圧延材料に
衝突する前に、超音波を前走行区間として働くロール本
体またはロールの周面近傍の部分を通じて送波し、この
場合、圧延材料表面がロールとの最も緊密な接触を有す
る個所、つまり最大後壁エコーが得られる個所で超音波
が圧延材料表面に衝突するように超音波を方向付けする
ようにした。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、検査個所と圧延個所と
が一致しているので、有意な欠陥の探査時に迅速に反応
することができる。
が一致しているので、有意な欠陥の探査時に迅速に反応
することができる。
【００１１】圧延材料がまだ半径方向に著しく変形させ
られるような個所、つまり圧延スタンド内への圧延材料
の進入個所の範囲において、超音波が圧延材料表面に衝
突することが目標とされる。実験により、圧延材料がい
かなる引張にもさらされていないと、最大後壁エコーが
得られることが判った。つまり、各鋼片、つまり各ビレ
ットの間の良好な同期化が保証されていなければならな
いことが判った。
られるような個所、つまり圧延スタンド内への圧延材料
の進入個所の範囲において、超音波が圧延材料表面に衝
突することが目標とされる。実験により、圧延材料がい
かなる引張にもさらされていないと、最大後壁エコーが
得られることが判った。つまり、各鋼片、つまり各ビレ
ットの間の良好な同期化が保証されていなければならな
いことが判った。
【００１２】後壁エコーは各ビレットの間のこのような
良好な同期化に関する指標となるので、本発明による方
法では、後壁エコーの最適化によって各ビレットの間の
良好な同期化を生ぜしめることも可能となる。
良好な同期化に関する指標となるので、本発明による方
法では、後壁エコーの最適化によって各ビレットの間の
良好な同期化を生ぜしめることも可能となる。
【００１３】本発明による方法のさらに別の利点は、前
走行区間およびカップリング区間がロール自体によって
形成される点に認められる。したがって、このような前
走行区間またはカップリング区間は適当である。なぜな
らば、上で述べたカップリング材もしくは接触媒質にお
けるような自然変化する欠陥個所（ｓｐｏｎｔａｎｗｅ
ｃｈｓｅｌｎｄ． Ｆｅｈｌｓｔｅｌｌｅｎ）が生じな
いからである。さらに、ロール材料は特に周面近傍の範
囲において、特に微粒状であって、欠陥個所が少ない。
走行区間およびカップリング区間がロール自体によって
形成される点に認められる。したがって、このような前
走行区間またはカップリング区間は適当である。なぜな
らば、上で述べたカップリング材もしくは接触媒質にお
けるような自然変化する欠陥個所（ｓｐｏｎｔａｎｗｅ
ｃｈｓｅｌｎｄ． Ｆｅｈｌｓｔｅｌｌｅｎ）が生じな
いからである。さらに、ロール材料は特に周面近傍の範
囲において、特に微粒状であって、欠陥個所が少ない。
【００１４】比較的低温のロールの、高温の鋼に対する
境界面では、音波の最初の反射が行われる。このときに
反射されなかった成分は、このときに異なる伝播速度に
基づき垂線に向かって屈折されて、被検体を透過し、そ
して反対の側に位置する境界面で反射される。最初の反
射と、後壁エコーとの間に欠陥個所、特に介在物が存在
していると、音波はこの欠陥個所でも反射され、これに
より超音波検査ヘッドの受波部分では、振幅―時間線図
において両境界反射パルスの間に位置する、特定の振幅
を有するパルスが形成される。
境界面では、音波の最初の反射が行われる。このときに
反射されなかった成分は、このときに異なる伝播速度に
基づき垂線に向かって屈折されて、被検体を透過し、そ
して反対の側に位置する境界面で反射される。最初の反
射と、後壁エコーとの間に欠陥個所、特に介在物が存在
していると、音波はこの欠陥個所でも反射され、これに
より超音波検査ヘッドの受波部分では、振幅―時間線図
において両境界反射パルスの間に位置する、特定の振幅
を有するパルスが形成される。
【００１５】請求項２に記載の方法では、超音波が圧延
材料自体を貫通した後に反射されて、受波器に戻るよう
に超音波が圧延材料表面に向けられる。これにより、被
検査材料は超音波によって完全に貫通される。前記検査
は、標準型（Ｎｏｒｍａｌ）の検査ヘッドを用いても、
送波・受波兼用（Ｓ−Ｅ）の検査ヘッドを用いても、実
施可能である。
材料自体を貫通した後に反射されて、受波器に戻るよう
に超音波が圧延材料表面に向けられる。これにより、被
検査材料は超音波によって完全に貫通される。前記検査
は、標準型（Ｎｏｒｍａｌ）の検査ヘッドを用いても、
送波・受波兼用（Ｓ−Ｅ）の検査ヘッドを用いても、実
施可能である。
【００１６】圧延材料表面に垂直に衝突しかつさらに被
検体の部分範囲のみを透過する縦波モードの音波を送波
する検査ヘッドを用いると、反射パルスが有端幅を有す
ることに基づき、縁範囲に存在する欠陥個所を検出する
ことができないので、本発明によれば、特にディスク状
の複数のロールが圧延ギャップを星状もしくは放射状に
取り囲むように配置されている［いわゆる「コークスブ
ロック（Ｋｏｃｋｓｂｌｏｃｋ）］ような多ロール式の
ロールスタンドにおいて、各ロールに少なくとも１つの
超音波検査ヘッドが対応している。これらの超音波検査
ヘッドは、全ての超音波検査ヘッドの音波束が被検体の
全横断面を捕捉するように配置される。
検体の部分範囲のみを透過する縦波モードの音波を送波
する検査ヘッドを用いると、反射パルスが有端幅を有す
ることに基づき、縁範囲に存在する欠陥個所を検出する
ことができないので、本発明によれば、特にディスク状
の複数のロールが圧延ギャップを星状もしくは放射状に
取り囲むように配置されている［いわゆる「コークスブ
ロック（Ｋｏｃｋｓｂｌｏｃｋ）］ような多ロール式の
ロールスタンドにおいて、各ロールに少なくとも１つの
超音波検査ヘッドが対応している。これらの超音波検査
ヘッドは、全ての超音波検査ヘッドの音波束が被検体の
全横断面を捕捉するように配置される。
【００１７】ディスク状の各ロールの両側にそれぞれ１
つの超音波検査ヘッドが設けられていると、当該装置は
一層正確かつ有効に作動するようになる。
つの超音波検査ヘッドが設けられていると、当該装置は
一層正確かつ有効に作動するようになる。
【００１８】しかし、圧延材料内部の周面近傍の欠陥
は、超音波が受波器に到達する前に、超音波が圧延材料
の表面近傍で周面に沿って複数回反射させられるように
超音波が圧延材料表面に向けられていることによっても
探査することができる。
は、超音波が受波器に到達する前に、超音波が圧延材料
の表面近傍で周面に沿って複数回反射させられるように
超音波が圧延材料表面に向けられていることによっても
探査することができる。
【００１９】この場合、送波器と受波器とは互いに分離
されている。
されている。
【００２０】さらに、上記課題を解決するために本発明
の装置の構成では、超音波検査ヘッドが、圧延に関与す
る複数のロールのうちの少なくとも１つのロールの外も
しくは中に配置されていて、検査したい圧延材料に超音
波が衝突する前に、ロール本体またはロールの周面近傍
の部分が、超音波のための前走行区間を形成しており、
超音波検査ヘッドが、送波器および／または受波器とし
て形成されており、圧延材料表面がロールとの最も緊密
な接触を有する個所で超音波が圧延材料表面に衝突する
ように、超音波検査ヘッドの向きが設定されているよう
にした。
の装置の構成では、超音波検査ヘッドが、圧延に関与す
る複数のロールのうちの少なくとも１つのロールの外も
しくは中に配置されていて、検査したい圧延材料に超音
波が衝突する前に、ロール本体またはロールの周面近傍
の部分が、超音波のための前走行区間を形成しており、
超音波検査ヘッドが、送波器および／または受波器とし
て形成されており、圧延材料表面がロールとの最も緊密
な接触を有する個所で超音波が圧延材料表面に衝突する
ように、超音波検査ヘッドの向きが設定されているよう
にした。
【００２１】超音波検査ヘッドを位置決めするために
は、ディスク状のロールに側方で、横断面楔形の環状溝
がフライス加工されているか、または横断面楔形の環状
肩部が一体成形されている。ロール周面に向けられた溝
面もしくは肩部面は、圧延加工中に、定位置の超音波検
査ヘッドの検査面のすぐ下を通って運動し、この場合、
超音波検査ヘッドとロールとの間には、水で充填された
小さなギャップしか存在していない。
は、ディスク状のロールに側方で、横断面楔形の環状溝
がフライス加工されているか、または横断面楔形の環状
肩部が一体成形されている。ロール周面に向けられた溝
面もしくは肩部面は、圧延加工中に、定位置の超音波検
査ヘッドの検査面のすぐ下を通って運動し、この場合、
超音波検査ヘッドとロールとの間には、水で充填された
小さなギャップしか存在していない。
【００２２】しかし、本発明による装置は、上で説明し
た多ロール式のロールスタンドに限定されるものではな
い。請求項１１に記載されているように、超音波検査ヘ
ッドを溝付ロールにおいても使用することができる。そ
の場合、超音波検査ヘッドは固有の圧延ギャップに側方
で並んで、この圧延ギャップに隣接した成形溝内に位置
決めされていて、これらの成形溝と圧延ギャップとを互
いに分離しているロール材料を前走行区間として透過す
るようになっている。
た多ロール式のロールスタンドに限定されるものではな
い。請求項１１に記載されているように、超音波検査ヘ
ッドを溝付ロールにおいても使用することができる。そ
の場合、超音波検査ヘッドは固有の圧延ギャップに側方
で並んで、この圧延ギャップに隣接した成形溝内に位置
決めされていて、これらの成形溝と圧延ギャップとを互
いに分離しているロール材料を前走行区間として透過す
るようになっている。
【００２３】この場合、請求項１２に記載されているよ
うに、圧延ギャップの種々の側に配置されたそれぞれ２
つの超音波検査ヘッドは、直径方向で互いに逆向きに向
けられた音響伝播方向を有している。
うに、圧延ギャップの種々の側に配置されたそれぞれ２
つの超音波検査ヘッドは、直径方向で互いに逆向きに向
けられた音響伝播方向を有している。
【００２４】このような配置形式は、フラットエッジ形
孔型（Ｆｌａｃｈｋａｎｔｐｒｏｆｉｌ）を使用する圧
延において採用される。
孔型（Ｆｌａｃｈｋａｎｔｐｒｏｆｉｌ）を使用する圧
延において採用される。
【００２５】ダイヤモンド孔型（Ｓｐｉｅｓｓｋａｎｔ
ｐｒｏｆｉｌ）を使用する圧延の場合には、超音波検査
ヘッドがロールの外周面に位置決めされていてよい。し
たがって、超音波が圧延ギャップに、ひいては圧延材料
に衝突する前に、超音波はロール本体全体を通過するよ
うになる。
ｐｒｏｆｉｌ）を使用する圧延の場合には、超音波検査
ヘッドがロールの外周面に位置決めされていてよい。し
たがって、超音波が圧延ギャップに、ひいては圧延材料
に衝突する前に、超音波はロール本体全体を通過するよ
うになる。
【００２６】この場合にも、圧延材料に種々の側から超
音波ビームを照射する複数の超音波検査ヘッドが設けら
れていてよい。
音波ビームを照射する複数の超音波検査ヘッドが設けら
れていてよい。
【００２７】これまで説明した使用事例において特に適
当となる検査ヘッドとしては、音響発生器として圧電振
動子を備えた検査ヘッドが有利であることが判った。
当となる検査ヘッドとしては、音響発生器として圧電振
動子を備えた検査ヘッドが有利であることが判った。
【００２８】照射方向を調節するためには、請求項１５
に記載されているように、超音波検査ヘッドが、圧延方
向および／または圧延方向に対して直角な方向に旋回可
能でかつ／または移動可能であると有利である。
に記載されているように、超音波検査ヘッドが、圧延方
向および／または圧延方向に対して直角な方向に旋回可
能でかつ／または移動可能であると有利である。
【００２９】請求項１４には択一的な構成が記載されて
いる。請求項１４では、超音波検査ヘッドが、音波面
（Ｓｃｈａｌｌｗｅｌｌｅｎｆｒｏｎｔ）の発生器とし
て、互いに独立して別個に制御可能な多数の圧電振動子
を有していることが提案されている。
いる。請求項１４では、超音波検査ヘッドが、音波面
（Ｓｃｈａｌｌｗｅｌｌｅｎｆｒｏｎｔ）の発生器とし
て、互いに独立して別個に制御可能な多数の圧電振動子
を有していることが提案されている。
【００３０】個々の圧電振動子は、時間的に互いにずら
されて制御される。時間差に関連して、互いに異なる伝
播方向を有する音波面が得られる。
されて制御される。時間差に関連して、互いに異なる伝
播方向を有する音波面が得られる。
【００３１】請求項１６に記載の構成では、超音波検査
ヘッドのカップリング面が、凹面状または凸面状に湾曲
されており、これにより音波の集束もしくは非集束（Ｄ
ｅｆｏｋｕｓｓｉｅｒｕｎｇ）が生ぜしめられる。
ヘッドのカップリング面が、凹面状または凸面状に湾曲
されており、これにより音波の集束もしくは非集束（Ｄ
ｅｆｏｋｕｓｓｉｅｒｕｎｇ）が生ぜしめられる。
【００３２】請求項１７に記載されているように、本発
明による装置が、圧延ロール列の仕上げスタンドに先行
するロールスタンドに配置されていると有利である。
明による装置が、圧延ロール列の仕上げスタンドに先行
するロールスタンドに配置されていると有利である。
【００３３】この個所では、圧延材料の良好な変形加工
性が存在している。しかし特に重要となるのは、この場
合、装置を一度だけ位置調整するだけで済むので、組付
けや位置調整にかかる手間が最小限に抑えられることで
ある。
性が存在している。しかし特に重要となるのは、この場
合、装置を一度だけ位置調整するだけで済むので、組付
けや位置調整にかかる手間が最小限に抑えられることで
ある。
【００３４】本発明による装置は、縦波モードの超音波
を用いても、あるいは横波モードの超音波を用いても、
作動することができる。
を用いても、あるいは横波モードの超音波を用いても、
作動することができる。
【００３５】このことは特に有利である。なぜならば、
超音波の相応する経過に基づき、入射角度の適宜な設定
において、横波を用いても、縦波を用いても、半径方向
に延びる縁部近傍の欠陥を検出することができるからで
ある。
超音波の相応する経過に基づき、入射角度の適宜な設定
において、横波を用いても、縦波を用いても、半径方向
に延びる縁部近傍の欠陥を検出することができるからで
ある。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
面につき詳しく説明する。
【００３７】図１には、３ロール式のロールスタンドが
図示されていて、全体を符号１で示されている。
図示されていて、全体を符号１で示されている。
【００３８】この実施例では円形に形成された圧延ギャ
ップ２を星形もしくは放射状に取り囲むようにして、３
つのディスク状のロール３ａ，３ｂ，３ｃが配置されて
おり、この場合、これらのロールの各回転軸線は符号４
で示されている。
ップ２を星形もしくは放射状に取り囲むようにして、３
つのディスク状のロール３ａ，３ｂ，３ｃが配置されて
おり、この場合、これらのロールの各回転軸線は符号４
で示されている。
【００３９】ロール３ａでは、超音波検査ヘッド５（単
に概略的にのみ図示する）の２つの択一的な配置形式が
示されている。音響的な入力結合のためのカップリング
面６はロール３ａの図面で見て左側では、ロール３ａの
側面に一体成形された横断面楔形の環状肩部７によって
実現されており、それに対してロール３ａの図面で見て
右側では、ロール面に加工成形された（フライス加工さ
れた）、横断面楔形の環状溝８によって実現されてい
る。
に概略的にのみ図示する）の２つの択一的な配置形式が
示されている。音響的な入力結合のためのカップリング
面６はロール３ａの図面で見て左側では、ロール３ａの
側面に一体成形された横断面楔形の環状肩部７によって
実現されており、それに対してロール３ａの図面で見て
右側では、ロール面に加工成形された（フライス加工さ
れた）、横断面楔形の環状溝８によって実現されてい
る。
【００４０】カップリング面６の向きはそれぞれ、超音
波検査ヘッド５により形成されかつ受波される縦波モー
ドの音波が、ロール３ａの周面近傍の部分を通過した後
に、圧延ギャップ２内に位置する圧延材料に垂直に衝突
するように選択されている。
波検査ヘッド５により形成されかつ受波される縦波モー
ドの音波が、ロール３ａの周面近傍の部分を通過した後
に、圧延ギャップ２内に位置する圧延材料に垂直に衝突
するように選択されている。
【００４１】ロール３ｃにおいて示したように、音波の
伝播方向は、音波が９０゜とは異なる角度で圧延材料表
面に衝突し、次いでこの被検体内部の縁部近傍で境界面
に複数回反射しながら進行するように調節することもで
きる。
伝播方向は、音波が９０゜とは異なる角度で圧延材料表
面に衝突し、次いでこの被検体内部の縁部近傍で境界面
に複数回反射しながら進行するように調節することもで
きる。
【００４２】超音波の入力結合の第３の配置形式は、ロ
ール３ｂにおいて図示されている。ロール側面には、横
断面台形の環状肩部９が装着されており、この場合、斜
めの面がカップリング面６を形成している。このカップ
リング面６に位置決めされた超音波検査ヘッド５は横波
モードの超音波を送出する。この超音波は環状肩部９と
ロール３ｂとの間の境界面１０において屈折されて、や
はり圧延材料表面に垂直に衝突する。
ール３ｂにおいて図示されている。ロール側面には、横
断面台形の環状肩部９が装着されており、この場合、斜
めの面がカップリング面６を形成している。このカップ
リング面６に位置決めされた超音波検査ヘッド５は横波
モードの超音波を送出する。この超音波は環状肩部９と
ロール３ｂとの間の境界面１０において屈折されて、や
はり圧延材料表面に垂直に衝突する。
【００４３】３つのロール３ａ，３ｂ，３ｃは全て両側
に上記３つの配置形式のうちの１つを備えているか、あ
るいはこれらの配置形式の組合せを備えていてもよい。
に上記３つの配置形式のうちの１つを備えているか、あ
るいはこれらの配置形式の組合せを備えていてもよい。
【００４４】図２には、孔型圧延設備における超音波検
査ヘッド５の配置形式が図示されている。この場合、ボ
ックス孔型もしくはフラットエッジ孔型に対応する成形
体１１が圧延加工される。ボックス孔型もしくはフラッ
トエッジ孔型の形の圧延ギャップ２を形成する成形溝に
並んで、ロール３′には複数の別の成形溝１２が設けら
れており、この場合、超音波検査ヘッド５は圧延ギャッ
プ２に向けられた成形溝壁の外もしくは中に配置されて
いる。これらの超音波検査ヘッド５から送出される音波
は圧延材料を水平方向に通過し、圧延ギャップ２の両側
に配置された超音波検査ヘッド５の音波伝播方向は直径
方向で互いに逆向きに向けられている。
査ヘッド５の配置形式が図示されている。この場合、ボ
ックス孔型もしくはフラットエッジ孔型に対応する成形
体１１が圧延加工される。ボックス孔型もしくはフラッ
トエッジ孔型の形の圧延ギャップ２を形成する成形溝に
並んで、ロール３′には複数の別の成形溝１２が設けら
れており、この場合、超音波検査ヘッド５は圧延ギャッ
プ２に向けられた成形溝壁の外もしくは中に配置されて
いる。これらの超音波検査ヘッド５から送出される音波
は圧延材料を水平方向に通過し、圧延ギャップ２の両側
に配置された超音波検査ヘッド５の音波伝播方向は直径
方向で互いに逆向きに向けられている。
【００４５】図３には、ダイヤモンド孔型に対応する成
形体を圧延加工する孔型圧延設備における超音波検査ヘ
ッド５の配置形式が図示されている。
形体を圧延加工する孔型圧延設備における超音波検査ヘ
ッド５の配置形式が図示されている。
【００４６】この場合、ダイヤモンド孔型の形の圧延ギ
ャップ２は横断面三角形の成形溝１３によって形成さ
れ、この場合、この成形溝１３に並んで、複数の同形式
の別の成形溝が設けられている。
ャップ２は横断面三角形の成形溝１３によって形成さ
れ、この場合、この成形溝１３に並んで、複数の同形式
の別の成形溝が設けられている。
【００４７】超音波検査ヘッド５はこの場合、ロール
３′の、圧延ギャップ２が位置する側とは反対の側に設
けられているので、これらの超音波検査ヘッド５から送
出される音波はロール全体を通過し、その後に圧延材料
に垂直に衝突する。
３′の、圧延ギャップ２が位置する側とは反対の側に設
けられているので、これらの超音波検査ヘッド５から送
出される音波はロール全体を通過し、その後に圧延材料
に垂直に衝突する。
【００４８】超音波検査ヘッド５はこの場合、圧延ギャ
ップ２の種々の側で、有利には成形溝の側縁１４の外も
しくは中に位置決めされている。
ップ２の種々の側で、有利には成形溝の側縁１４の外も
しくは中に位置決めされている。
【００４９】説明した全ての事例において、超音波検査
ヘッド５は定位置に配置されており、それに対してロー
ル３ａ，３ｂ，３ｃ，３′もしくはカップリング面６は
超音波検査ヘッド５の傍らを通って回転する。超音波検
査ヘッド５とカップリング面６との間には、水膜１５が
設けられている。
ヘッド５は定位置に配置されており、それに対してロー
ル３ａ，３ｂ，３ｃ，３′もしくはカップリング面６は
超音波検査ヘッド５の傍らを通って回転する。超音波検
査ヘッド５とカップリング面６との間には、水膜１５が
設けられている。
【００５０】検査したい圧延材料への音波の入力結合個
所は、圧延ギャップ内への圧延材料の進入個所のすぐ背
後に、つまりロールと圧延材料表面とが互いに密に接触
している場所に位置していると有利である。
所は、圧延ギャップ内への圧延材料の進入個所のすぐ背
後に、つまりロールと圧延材料表面とが互いに密に接触
している場所に位置していると有利である。
【００５１】この場合、検査装置は、圧延過程において
仕上げスタンドの手前に位置決めされているロールスタ
ンドに配置されている。
仕上げスタンドの手前に位置決めされているロールスタ
ンドに配置されている。
【図１】超音波検査ヘッドの３つの異なる配置形式を示
す多ロール式のロールスタンドの一部を示す図である。
す多ロール式のロールスタンドの一部を示す図である。
【図２】ボックス孔型もしくはフラットエッジ孔型を用
いた孔型圧延における超音波検査ヘッドの配置形式を示
す概略図である。
いた孔型圧延における超音波検査ヘッドの配置形式を示
す概略図である。
【図３】ダイヤモンド孔型を用いた孔型圧延における超
音波検査ヘッドの配置形式を示す概略図である。
音波検査ヘッドの配置形式を示す概略図である。
１ ロールスタンド、 ２ 圧延ギャップ、 ３ａ，３
ｂ，３ｃ，３′ ロール、 ４ 回転軸線、 ５ 超音
波検査ヘッド、 ６ カップリング面、 ７環状肩部、
８ 環状溝、 ９ 環状肩部、 １０ 境界面、 １
１ 成形体、１２，１３ 成形溝、 １４ 側縁、 １
５ 水膜
ｂ，３ｃ，３′ ロール、 ４ 回転軸線、 ５ 超音
波検査ヘッド、 ６ カップリング面、 ７環状肩部、
８ 環状溝、 ９ 環状肩部、 １０ 境界面、 １
１ 成形体、１２，１３ 成形溝、 １４ 側縁、 １
５ 水膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭53−83672（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−9266（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−289563（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−20103（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−258294（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 29/00 - 29/28
Claims (17)
- 【請求項１】 圧延したい、まだ良好に変形加工可能な
鋼を内部欠陥に関して、ロールの外もしくは中に配置さ
れた少なくとも１つの超音波検査ヘッドによって非破壊
検査するための方法において、超音波が、検査したい圧
延材料に衝突する前に、超音波を前走行区間として働
く、圧延に関与するロール本体またはロールの周面近傍
の部分を通じて送波し、この場合、圧延材料表面がロー
ルとの最も緊密な接触を有する個所、つまり最大後壁エ
コーが得られる個所で超音波が圧延材料表面に衝突する
ように超音波を方向付けすることを特徴とする、圧延し
たい、まだ良好に変形加工可能な鋼を内部欠陥に関して
非破壊検査するための方法。 - 【請求項２】 超音波が圧延材料自体を貫通した後に反
射されて、受波器に戻るように超音波を圧延材料表面に
衝突させる、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 超音波が受波器に到達する前に、超音波
が圧延材料の表面近傍で周面に沿って複数回反射させら
れるように超音波を圧延材料表面に向ける、請求項１記
載の方法。 - 【請求項４】 少なくとも１つの超音波検査ヘッドによ
り、縦波モードの超音波を送波する、請求項１から３ま
でのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項５】 少なくとも１つの超音波検査ヘッドによ
り、横波モードの超音波を送波する、請求項１から３ま
でのいずれか１項記載の方法。 - 【請求項６】 圧延したい、まだ良好に変形加工可能な
鋼を内部欠陥に関して、少なくとも１つの超音波検査ヘ
ッドによって非破壊検査するための装置において、超音
波検査ヘッド（５）が、圧延に関与する複数のロール
（３ａ，３ｂ，３ｃ，３′）のうちの少なくとも１つの
ロールの外もしくは中に配置されていて、検査したい圧
延材料に超音波が衝突する前に、ロール本体またはロー
ルの周面近傍の部分が、超音波のための前走行区間を形
成しており、超音波検査ヘッド（５）が、送波器および
／または受波器として形成されており、圧延材料表面が
ロールとの最も緊密な接触を有する個所で超音波が圧延
材料表面に衝突するように、超音波検査ヘッド（５）の
向きが設定されており、圧延装置が多ロール式のロール
スタンドとして形成されていて、複数のディスク状のロ
ール（３ａ，３ｂ， ３ｃ）が圧延ギャップ（２）を取り
囲むようにして配置されており、各ロール（３ａ，３
ｂ，３ｃ）に少なくとも１つの超音波検査ヘッド（５）
が対応していることを特徴とする、圧延したい、まだ良
好に変形加工可能な鋼を内部欠陥に関して非破壊検査す
るための装置。 - 【請求項７】 各ロール（３ａ，３ｂ，３ｃ）のそれぞ
れの側に、少なくとも１つの超音波検査ヘッド（５）が
配置されている、請求項６記載の装置。 - 【請求項８】 超音波検査ヘッド（５）が、ロール（３
ａ，３ｂ，３ｃ）に側方で加工成形された環状溝（８）
内に位置決めされている、請求項６または７項記載の装
置。 - 【請求項９】 超音波検査ヘッド（５）が、ロール（３
ａ，３ｂ，３ｃ）に側方で一体成形された環状肩部を形
成する突出部（７）に位置決めされている、請求項６ま
たは７記載の装置。 - 【請求項１０】 圧延装置が２つの溝付ロール（３′）
から成っており、孔型により形成された圧延ギャップ
（２）の側壁に音波が直角に向けられるように超音波検
査ヘッド（５）が側方に配置されている、請求項６記載
の装置。 - 【請求項１１】 圧延ギャップ（２）の種々の側に配置
されたそれぞれ２つの超音波検査ヘッド（５）が、直径
方向で互いに逆向きの音響伝播方向を有している、請求
項１０記載の装置。 - 【請求項１２】 超音波検査ヘッド（５）が、音響発生
器として圧電振動子を有している、請求項６から１１ま
でのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１３】 超音波検査ヘッド（５）が、音波面の
発生器として、互いに独立して別個に制御可能な多数の
圧電振動子を有している、請求項６から１２までのいず
れか１項記載の装置。 - 【請求項１４】 超音波検査ヘッド（５）が、圧延方向
および／または圧延方向に対して直角な方向に旋回可能
でかつ／または移動可能である、請求項６から１３まで
のいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１５】 超音波検査ヘッド（５）のカップリン
グ面が、凹面状または凸面状に湾曲されている、請求項
６から１４までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１６】 当該装置が、圧延ロール列の仕上げス
タンドに先行するロ ールスタンドに配置されている、請
求項６から１５までのいずれか１項記載の装置。 - 【請求項１７】 超音波検査ヘッド（５）と、該超音波
検査ヘッド（５）に対応するロール（３ａ，３ｂ，３
ｃ，３′）もしくはカップリング面との間に、水膜（１
５）が設けられている、請求項６から１６までのいずれ
か１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
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|---|---|---|---|
| DE19833386 | 1998-07-24 | ||
| DE19833386.2 | 1998-07-24 | ||
| DE19915203.9 | 1999-04-03 | ||
| DE19915203A DE19915203C2 (de) | 1998-07-24 | 1999-04-03 | Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von zu walzendem, noch gut verformbarem Stahl auf Innenfehler |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000046805A JP2000046805A (ja) | 2000-02-18 |
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| DE102005044760B3 (de) * | 2005-09-20 | 2007-04-12 | Georgsmarienhütte Gmbh | Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von heißem Walzmaterial |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3204797C2 (de) * | 1982-02-11 | 1983-12-29 | Nukem Gmbh, 6450 Hanau | Impuls-Echo-Verfahren zur zerstörungsfreien Ultraschall-Werkstoffprüfung |
| GB2137344A (en) * | 1983-03-16 | 1984-10-03 | Standard Telephones Cables Ltd | Flaw protection in wire drawing |
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| FR2629586B1 (fr) * | 1988-03-30 | 1992-01-03 | Cezus Co Europ Zirconium | Procede de controle ultrasonore de l'epaisseur de placage d'un tube metallique, dispositif correspondant et application a des tubes en alliage de zr plaque |
| US5048340A (en) * | 1988-05-23 | 1991-09-17 | Iowa State University Research Foundation, Inc. | Semi-automatic system for ultrasonic measurement of texture |
| DE3905956A1 (de) * | 1989-02-25 | 1990-09-13 | Fraunhofer Ges Forschung | Vorrichtung zur messung von ultraschallaufzeiten |
| DE9110922U1 (de) * | 1991-06-21 | 1992-10-22 | Siemens Ag, 8000 Muenchen | Inspektion einer dynamoelektrischen Maschine in einem Spalt zwischen Stator und Rotor |
| GB9323482D0 (en) * | 1993-11-13 | 1994-01-05 | Palmer Stuart B | Electromagnetic acoustic transducers |
-
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- 1999-05-12 EP EP99109512A patent/EP0974837B1/de not_active Expired - Lifetime
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- 1999-06-18 US US09/335,667 patent/US6105408A/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-22 JP JP20762499A patent/JP3469133B2/ja not_active Expired - Fee Related
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