JP5218096B2

JP5218096B2 - テーブルローラの亀裂診断装置及び診断方法

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Publication number: JP5218096B2
Application number: JP2009014848A
Authority: JP
Inventors: 大輔今西; 慶晃西名; 和成石野; 陽一吉永; 美孝林
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-01-27
Filing date: 2009-01-27
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-01-27
Also published as: JP2010175248A

Description

本発明は、広くはテーブルローラに発生する亀裂等の異常を診断する診断装置及び診断方法に関するものであり、特に、テーブルローラに発生する亀裂に対して超音波振動を与えた場合に生じる亀裂の温度変動を赤外線サーモグラフィ装置で検出する亀裂診断装置及び診断方法に関するものである。

例えば、製鉄プラントにおける圧延ラインでは、鋼板を搬送するためにテーブルローラが多数備えられている。これらのテーブルローラには、運転中に鋼板の衝突により多大なる荷重がかかり、特に両端ネック部において表面腐食を起点とする亀裂が発生する。これらの亀裂は長期間の使用により進展し、テーブルローラの破断を引き起こす。

テーブルローラが突然破断すると、圧延ラインの停止につながり、その影響が大きい。そのため、メンテナンスなどによって圧延ラインが停止したときを利用して、定期的に亀裂の有無を検査している。

従来のテーブルローラの亀裂を診断・検出する手段としては、亀裂部で磁束が漏洩することを利用した亀裂診断方法である磁粉探傷試験法（ＭＴ法）が用いられている（例えば、特許文献１）。

特開平７−３３３１９６号公報

しかし、上記特許文献１に記載の亀裂診断方法（ＭＴ法）には、次のような問題がある。すなわち、図３に示すように、通常、テーブルローラのローラ部１の両端のネック部２には、冷却水からローラネック部２を保護するために鋼鉄製の保護カバー３がかけられているが、上記特許文献１に記載の亀裂診断方法（ＭＴ法）を行う際には、ローラネック部２表面のグリースや汚れ・錆が擬似欠陥模様となるため、サンダー掛けやグリース除去の表面処理を施した後に亀裂診断を行う必要があり、これらの表面処理を行うために、ローラネック部２の保護カバー３を取り外す必要がある。

しかしながら、ローラネック部２の保護カバー３の多くはボルト締結部のグリース溶着などの要因により取り外しが困難な場合が多く、圧延ラインでの検査・診断時間が増加する要因となっている。また、機械構造上から保護カバー３の取り外し自体が不可能な場合もあり、このような個所は検査・診断が不能となっていた。

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたもので、テーブルローラネック部の保護カバーを取り外すことなく、テーブルローラに対する亀裂診断をＭＴ法より短時間で行うことができる亀裂診断装置および亀裂診断方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］テーブルローラの亀裂を非破壊かつ非開放で診断する亀裂診断装置であって、テーブルローラ表面に接触させることにより超音波振動を与える超音波振動発生装置と、該超音波振動発生装置をテーブルローラ上に固定し、任意の圧力で押し付ける機構を持つ固定装置と、テーブルローラ表面に発生する温度変化を反射板を介して赤外線サーモグラフィで計測する表面温度検出手段とを備えていることを特徴とするテーブルローラの亀裂診断装置。

［２］前記超音波振動発生装置は、超音波を発生させる超音波振動子と超音波振幅を増幅する超音波ホーンを備え、該超音波ホーンをテーブルローラ表面に接触させることにより超音波振動を与えることを特徴とする前記［１］に記載のテーブルローラの亀裂診断装置。

［３］前記超音波ホーンは金属片であることを特徴とする前記［２］に記載のテーブルローラの亀裂診断装置。

［４］前記超音波ホーンの材料の音響インピーダンスは、テーブルローラの材料の音響インピーダンスと等しいことを特徴とする前記［２］または［３］に記載のテーブルローラの亀裂診断装置。

［５］前記固定装置は、テーブルローラに対して超音波振動を入射させるために、前記超音波振動発生装置をテーブルローラ表面に任意の力で接触させる機構を有することを特徴とする前記［１］〜［４］のいずれかに記載のテーブルローラの亀裂診断装置。

［６］前記固定装置は、水平方向の安定のために、診断対象のテーブルローラを含む複数の隣接テーブルローラ上部に接点を持つ土台部と、前記超音波振動発生装置を保持し任意の力でテーブルローラに押し付ける機構を持つ保持部とを備えるとともに、診断対象のテーブルローラにベルトで固定される機構を有することを特徴とする前記［１］〜［５］のいずれかに記載のテーブルローラの亀裂診断装置。

［７］前記固定装置は、テーブルローラを回転させることにより、前記土台部がテーブルローラ上を移動することを特徴とする前記［６］に記載のテーブルローラの亀裂診断装置。

［８］テーブルローラ表面から放射される赤外線を反射させることにより、テーブルローラ上方からテーブルローラ下面の計測が可能となるように、反射板を取付けたことを特徴とする前記［１］〜［７］のいずれかに記載のテーブルローラの亀裂診断装置。

［９］テーブルローラの亀裂を非破壊かつ非開放で診断する亀裂診断方法であって、超音波振動発生装置をテーブルローラ表面に接触させることにより超音波振動を入射して亀裂に温度変化を与える励起ステップと、テーブルローラ表面に発生する温度変化を反射板を介して赤外線サーモグラフィで計測する計測ステップとを有することを特徴とするテーブルローラの亀裂診断方法。

本発明においては、テーブルローラネック部の保護カバーを取り外すことなく、テーブルローラに対する亀裂診断をＭＴ法より短時間で行うことができる。

本発明の一実施形態に係るテーブルローラの亀裂診断装置および亀裂診断方法を示す側面図と正面図である。本発明の一実施形態に係るテーブルローラの亀裂診断装置の動作を示すフローチャートである。テーブルローラを示す側面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本発明の一実施形態に係るテーブルローラの亀裂診断装置および亀裂診断方法として、ここでは、圧延機のテーブルローラの亀裂診断に適用した場合について述べる。この実施形態における側面図と正面図を図１（ａ）と図１（ｂ）に示す。また、この実施形態における動作フローチャートを図２に示す。

まず、図１に関して説明する。図１中、１４〜１６は圧延テーブルローラ（内、１４が診断対象の圧延テーブルローラ）、４は圧延テーブルローラのローラ部、５は圧延テーブルローラのネック部、６は冷却水からテーブルローラネック部５を保護するための鋼鉄製の保護カバー、７は電動機である。一般的に、鉄鋼製品の圧延ラインでは、電動機７からの出力がテーブルローラを回転させて、テーブルローラローラ部４上の鋼材を運搬する。

この実施形態においては、図１（ａ）に示すように、テーブルローラ１４のローラ部４に、超音波振動発生装置８が固定装置９を介して設置されている。超音波振動発生装置８は、超音波振動子８ａと超音波ホーン８ｂを備えており、超音波ホーン８ｂがテーブルローラローラ部４の表面に接触している。また、超音波ホーン８ｂはテーブルローラ１４と同質材で作られており、テーブルローラ１４と超音波ホーン８ｂとの間の音響インピーダンス差を０にすることにより、超音波振動の入射を最適化している。

固定装置９は、図１（ｂ）に示すように、隣接ローラテーブル１５および１６に渡すことにより平面方向の安定を保つ機能を持つ土台部９ｂと、超音波振動発生装置８を保持し任意の力でテーブルローラ１４に押し付ける機構を持つ保持部９ａから構成され、診断対象のテーブルローラ１４に対して、ベルト１０でテーブルローラローラ部４に垂直方向に固定されている。また、テーブルローラネック部５の診断終了後は、テーブルローラ１４及び隣接テーブルローラ１５、１６を回転させることにより、土台部９ｂがテーブルローラローラ部上を移動するので、次の診断対象のテーブルローラに固定装置９および超音波振動発生装置８を容易に移動させることができる。

反射板１１は、診断対象であるテーブルローラ１４のネック部５から放射される赤外線を、テーブルローラ１４上方に設置された赤外線カメラ１２の方向に反射させるためのアルミ板であり、テーブルローラ１４のネック部５の下方に設置されている。このアルミ板の反射板１１は、赤外線を高効率に反射させるために表面が鏡面加工されていることが望ましい。

なお、図１中の１３は、反射板１１を介して赤外線カメラ１２で計測されたテーブルローラネック部５の表面温度分布を分析して亀裂を表示および記録する分析表示記録装置である。

次に、以上のように構成されたこの実施形態に係る亀裂診断装置の動作を図２に示すフローチャートに基づいて説明する。

まず、超音波振動発生装置８をテーブルローラローラ部４に接触させ、テーブルローラ１４全体に超音波振動を与える（Ｓ１００）。具体的には、超音波振動子８ａに電気信号を与えることにより超音波信号を発生させ、その振動を超音波ホーン８ｂで増幅し、超音波ホーン８ｂをテーブルローラローラ部４に接触させることにより超音波振動を伝える。

次に、テーブルローラネック部５の温度分布を、取得する（Ｓ１０１）。具体的には、反射板１１を介してテーブルローラネック部５の下面から放出される赤外線を、テーブルローラローラ部４上方に設置した赤外線カメラ１２の方向に反射し、赤外線カメラ１２で計測する。赤外線カメラ１２で計測されたテーブルローラネック部５の表面温度分布を分析表示記録装置１３に二次元表示し、温度変異部として亀裂を検出する（Ｓ１０２）。

最後に、テーブルローラ１４及び隣接テーブルローラ１５、１６を回転させ、次の検査対象テーブルローラに固定冶具９及び超音波振動発生装置８等を設置する（Ｓ１０３）。

以上説明したように、この実施形態に係るテーブルローラの亀裂診断装置は、テーブルローラ１４表面に超音波振動を与える超音波振動発生装置８と、超音波振動発生装置８をテーブルローラローラ部４上に固定し、任意の圧力で押し付ける機構を持つ固定装置９と、テーブルローラネック部５表面に発生する温度変化をアルミ製の反射板１１を介して赤外線サーモグラフィで計測する表面温度検出手段（赤外線カメラ１２と分析表示記録装置１３）から構成される。超音波振動発生装置８はテーブルローラローラ部４に固定装置９およびベルト１０により固定されており、固定装置９は超音波振動発生装置８を任意の力でテーブルローラローラ部４表面に接触させる機構を有するので、テーブルローラローラ部４表面に超音波振動発生装置８を接触させることによりテーブルローラローラ部４表面に超音波を入射させることが可能となった。

また、アルミ製の反射板１１を取付けたことにより、テーブルローラ１４の上方から保護カバー６に覆われていないテーブルローラネック部５の下面の診断が可能となり、保護カバー６を取り外さない非開放診断が可能となった。

さらに、テーブルローラを回転させることにより、固定装置９および超音波振動発生装置８を容易に移動することができるので効率的な診断が可能となった。

１テーブルローラローラ部
２テーブルローラネック部
３保護カバー
４圧延テーブルローラローラ部
５圧延テーブルローラネック部
６保護カバー
７電動機
８超音波振動発生装置
８ａ超音波振動子
８ｂ超音波ホーン
９固定装置
９ａ保持部
９ｂ土台部
１０ベルト
１１反射板
１２赤外線カメラ
１３分析表示記録装置
１４圧延テーブルローラ
１５圧延テーブルローラ
１６圧延テーブルローラ

Claims

テーブルローラの亀裂を非破壊かつ非開放で診断する亀裂診断装置であって、テーブルローラ表面に接触させることにより超音波振動を与える超音波振動発生装置と、該超音波振動発生装置をテーブルローラ上に固定し、任意の圧力で押し付ける機構を持つ固定装置と、テーブルローラ表面に発生する温度変化を反射板を介して赤外線サーモグラフィで計測する表面温度検出手段とを備えており、
前記固定装置は、水平方向の安定のために、診断対象のテーブルローラを含む複数の隣接テーブルローラ上部に接点を持つ土台部と、前記超音波振動発生装置を保持し任意の力でテーブルローラに押し付ける機構を持つ保持部とを備えるとともに、診断対象のテーブルローラにベルトで固定される機構を有することを特徴とするテーブルローラの亀裂診断装置。
テーブルローラにおいて上部を保護カバーで覆われたネック部の亀裂を非破壊かつ非開放で診断する亀裂診断装置であって、テーブルローラ表面に接触させることにより超音波振動を与える超音波振動発生装置と、該超音波振動発生装置をテーブルローラ上に固定し、任意の圧力で押し付ける機構を持つ固定装置と、テーブルローラのネック部表面に発生する温度変化を当該ネック部の下方に配置した反射板を介して、テーブルローラの上方に配置した赤外線サーモグラフィで計測する表面温度検出手段とを備えていることを特徴とするテーブルローラの亀裂診断装置。
前記固定装置は、水平方向の安定のために、診断対象のテーブルローラを含む複数の隣接テーブルローラ上部に接点を持つ土台部と、前記超音波振動発生装置を保持し任意の力でテーブルローラに押し付ける機構を持つ保持部とを備えるとともに、診断対象のテーブルローラにベルトで固定される機構を有することを特徴とする請求項２に記載のテーブルローラの亀裂診断装置。
前記固定装置は、テーブルローラを回転させることにより、前記土台部がテーブルローラ上を移動することを特徴とする請求項１または３に記載のテーブルローラの亀裂診断装置。
前記超音波振動発生装置は、超音波を発生させる超音波振動子と超音波振幅を増幅する超音波ホーンを備え、該超音波ホーンをテーブルローラ表面に接触させることにより超音波振動を与えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のテーブルローラの亀裂診断装置。
前記超音波ホーンは金属片であることを特徴とする請求項５に記載のテーブルローラの亀裂診断装置。
前記超音波ホーンの材料の音響インピーダンスは、テーブルローラの材料の音響インピーダンスと等しいことを特徴とする請求項５または６に記載のテーブルローラの亀裂診断装置。
前記固定装置は、テーブルローラに対して超音波振動を入射させるために、前記超音波振動発生装置をテーブルローラ表面に任意の力で接触させる機構を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のテーブルローラの亀裂診断装置。
テーブルローラ表面から放射される赤外線を反射させることにより、テーブルローラ上方からテーブルローラ下面の計測が可能となるように、反射板を取付けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のテーブルローラの亀裂診断装置。
テーブルローラにおいて上部を保護カバーで覆われたネック部の亀裂を非破壊かつ非開放で診断する亀裂診断方法であって、超音波振動発生装置をテーブルローラ表面に接触させることにより超音波振動を入射して亀裂に温度変化を与える励起ステップと、テーブルローラのネック部の表面に発生する温度変化を当該ネック部の下方に配置した反射板を介して、テーブルローラの上方に配置した赤外線サーモグラフィで計測する計測ステップとを有することを特徴とするテーブルローラの亀裂診断方法。