JPH11183442A

JPH11183442A - 圧延ロールのクラック探傷方法およびその装置

Info

Publication number: JPH11183442A
Application number: JP9352842A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Sasaki; 強佐々木; Jun Sugimoto; 純杉本; Ichiro Yamamoto; 一郎山本; Toshiaki Taniguchi; 寿朗谷口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-07-09
Anticipated expiration: 2017-12-22
Also published as: JP3551739B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ハイス等のスリーブ式圧延ロールのクラックを
探傷する装置の耐久性を向上させ、設備も簡便で安価な
ものとし、クラックの探傷精度を高める。【解決手段】圧延機内に組み込まれたスリーブ式圧延ロ
ールの表面におけるクラックを探傷するに際し、探傷時
にエアシリンダ１６で渦流式探傷センサー１１を退避位
置から進出させてスリーブ式圧延ロール３Ｌの表面に接
近させ、間隔保持ローラー１８で渦流式探傷センサーと
ロール表面の間隔を一定に保持した状態で探傷を行い、
探傷終了後、渦流式探傷センサー１１をエアシリンダ１
６で探傷位置から後退させる。探傷位置は、スリーブ式
圧延ロールの表面のＳ／Ｎ比の高く探傷・判定を確実に
行える未圧延部とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧延機内のスリー
ブ式圧延ロールの表面に発生するクラック、特にロール
軸方向に発生するクラックを探傷する探傷方法および探
傷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】鋼板等の
圧延機においては、圧延ロールのコスト削減および胴部
の材質の高合金化による耐摩耗性・耐クラック性の向上
を図るため、スリーブ式圧延ロールが使用されている。

【０００３】このスリーブ式圧延ロールの問題点とし
て、圧延中、絞り込み等の圧延トラブルやロール製造時
のロール品質不備により、クラックが発生進展してスリ
ーブ全体が軸方向に割れることがある。クラックの進展
速度は急速で胴全長のスリーブ全体に一気に発生する。
割れた当初はクラックの開口が少なく、ロール軸にスリ
ーブが固定されたままの状態のため、知らずに圧延が続
行されることがあり、製品にロール疵が転写され、大量
に製品不良を生ずる危険性がある。

【０００４】また、４重式圧延機等におけるスリーブ式
ワークロールの場合のスリーブ材質としては、高クロム
鋳鋼が使用されるが、耐摩耗性向上を狙いＣｒ、Ｖ、Ｗ
等の高合金を添加したハイス（高速度鋼）が使用される
こともあり、特にこのハイスの場合、ロール表面の圧縮
残留応力が高いため、クラックの開口がより少なく、ス
リーブ割れの発見がより困難である。

【０００５】このようなスリーブ割れ対策として、特開
昭６０−２５２２５５号公報には、磁気センサーによる
クラック検出方法が提案されている。これは、スリーブ
ロールの表面端部に磁気センサーを取付け、磁気センサ
ーに 1.5〜2.5 ＫＨｚの周波数を印加し、磁気センサー
からの出力信号を処理して圧延中にロール軸方向のクラ
ックを検出するものであるが、検出感度を得るためセン
サーをロール表面に接触させているため、センサーの寿
命が短いという問題があった。

【０００６】また、圧延ロールのスポーリング防止技術
として、特開昭５５−１２８３０４号公報に渦流式探傷
法を用いた装置が提案されている。これは、渦流式探傷
センサーをロール表面に沿ってロール軸方向にスキャン
ニングさせ、圧延中または圧延の間隙を利用してロール
全面を探傷するものであるが、この方法では、設備が複
雑で高価となり、設備保守も大変であり、コストがかか
る問題がある。

【０００７】本発明は、前述のような問題点を解消する
ためになされたもので、その目的は、スリーブ式圧延ロ
ールのクラックを探傷する装置の耐久性を向上させるこ
とができ、設備も簡便で安価なものとすることができる
と共に、クラックの探傷精度を高めることのできる圧延
ロールのクラック探傷方法およびその装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の圧延ロールのクラック探傷方法は、圧延機
内に組み込まれたスリーブ式圧延ロールの表面における
クラックを探傷する方法において、図１、図２に示すよ
うに、探傷時に渦流式探傷センサーを退避位置から進出
させてスリーブ式圧延ロールの表面に接近させ、渦流式
探傷センサーとロール表面の間隔を一定に保持した状態
で探傷を行い、探傷終了後、渦流式探傷センサーを探傷
位置から後退させることを特徴とする（請求項１）。

【０００９】また、前記クラック探傷方法において、図
２に示すように、渦流式探傷センサーによりスリーブ式
圧延ロールの表面の少なくとも未圧延部（未通板部）を
探傷する（請求項２）。

【００１０】また、本発明のクラック探傷装置は、圧延
機内に組み込まれたスリーブ式圧延ロールの表面におけ
るクラックを探傷する装置において、図１〜図４に示す
ように、渦流式探傷センサーを圧延ロールの表面に対し
て進退移動させる機構と、渦流式探傷センサーを圧延ロ
ールの表面に対して所定の距離をおいてセットする機構
と、渦流式探傷センサーの圧延ロールの表面に対する位
置を調整して保持する機構と、クラック探傷の開始およ
び停止を行う機能と、探傷信号を判定して設定値を超え
ると警報を発生させる機能を備えていることを特徴とす
る（請求項３）。

【００１１】以上のような構成において、渦流式探傷セ
ンサーを測定時のみ接近させ、かつ間隔保持ローラーに
より渦流式探傷センサーと圧延ロール表面との距離を一
定に保持して非接触式で探傷を行うことにより、装置の
耐久性を向上させることができる。また、圧延ロールの
未通板部（未圧延部）を探傷することにより、センサー
スキャンニングが不要となり、設備も簡便で安価なもの
とすることができると共に、割れ時のＳ／Ｎ比を高くと
ることができ、ハイス等の残留応力が高く、クラックの
開口が小さい場合でも、精度良くクラックを探傷するこ
とが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態に基づいて詳細に説明する。これは、４重式圧延機の
スリーブ式のワークロールのクラック探傷に適用した例
である。図１、図２は、本発明のクラック探傷装置の圧
延機への設置状況を示したものである。図３、図４は、
本発明のクラック探傷装置の先端のセンサー部分を示し
たものである。図５は本発明の探傷警報フローを示す。

【００１３】図１、図２において、４重式圧延機１は、
ミルハウジング２内に上下一対のワークロール３と、こ
のワークロールをバックアップする上下一対のバックア
ップロール４を配設して構成されており、このような圧
延機１の入側または出側における未通板部の位置に、本
発明のクラック探傷装置１０が設置される。

【００１４】本発明のクラック探傷装置１０は、大別し
て、渦流式探傷センサー１１を下ワークロール３Ｌの表
面に対して進退移動させる駆動機構Ａと、渦流式探傷セ
ンサー１１を下ワークロール３Ｌの表面に対して所定の
距離をおいてセットするセンサー間隔保持機構Ｂと、渦
流式探傷センサー１１の下ワークロール３Ｌの表面に対
する位置を調整して保持するセンサー位置調整固定機構
Ｃと、クラック探傷の開始および停止を行う探傷開始・
停止機能Ｄと、探傷信号を判定して設定値を超えると警
報を発生させる欠陥判定機能Ｅを備えている。

【００１５】なお、渦流式探傷センサーは、測定対象
（金属体）が検出コイルに接近したときに起きるコイル
のインピーダンス変化を利用して微小変位を非接触で測
定するセンサーであり、精度の良い測定が可能で耐環境
性が良いなどから、本発明では、この渦流式探傷センサ
ーを用いる。

【００１６】駆動機構Ａは、図１に示すように、センサ
ーヘッド１２が先端に取付けられるガイド１３と、この
ガイド１３を下ワークロール３Ｌの表面に対して進退移
動自在に案内支持する案内コロ１４と、この案内コロ１
４が内部に取付けられる支持筒体１５と、ガイド１３を
進退させるアクチュエータとしてのエアシリンダ１６を
有している。

【００１７】案内コロ１４は、支持筒体１５の内部の上
面および下面に長手方向に間隔をおいて複数取付けられ
ており、ガイド１３を支持筒体１５内に収納可能で、か
つ支持筒体１５から先端部が突出可能とされている。ガ
イド１３も筒体であり、支持筒体１５の下部内面にエア
シリンダ１６のシリンダ基部がピン着され、ピストンロ
ッド先端がガイド１３の上部内面にピン着される。支持
筒体１５は、センサーヘッド１２が下ワークロール３Ｌ
の表面に斜め下から接近・離隔するように、支持架台１
７に斜めに取付けられている。

【００１８】従って、エアシリンダ１６のピストンロッ
ドを伸出させることにより、渦流式探傷センサー１１
が、下バックアップロール４Ｌの側方に退避している状
態から斜め上方に進出し、下ワークロール３Ｌの表面に
接近して後述するような探傷可能な位置にセットされ
る。探傷終了後、エアシリンダ１６のピストンロッドを
収縮させることにより、渦流式探傷センサー１１が斜め
下方に後退して元の退避状態に戻る。

【００１９】センサー間隔保持機構Ｂは、図３、図４に
示すように、下ワークロール３Ｌの円周方向に間隔をお
いて一対で配設され、下ワークロール３Ｌの表面を転動
する一対の間隔保持ローラー１８と、この間隔保持ロー
ラー１８を回転自在に支持する左右一対の支持ブラケッ
ト１９とからなる。一対の支持ブラケット１９は、その
中央部でセンサーヘッド１２を挟持するようにセンサー
ヘッド１２に取り付けられ、その両端部に間隔保持ロー
ラー１８が取り付けられる。

【００２０】また、このセンサー間隔保持機構Ｂは、一
対の間隔保持ローラー１８を下ワークロール３Ｌの表面
に均一に接触させるための機構を備えている。即ち、セ
ンサーヘッド１２および支持ブラケット１９をセンサー
ヘッドピン２０により支持部材２１に回転自在に支持さ
せている。エアシリンダ１６が所定圧で作動し続けてお
り、センサーヘッド１２が下ワークロール３Ｌに接近
し、間隔保持ローラー１８の片方が先に下ワークロール
３Ｌに接した場合、センサーヘッドピン２０を支点とし
てセンサーヘッド１２・支持ブラケット１９が傾動する
ことにより、他方の間隔保持ローラー１８が下ワークロ
ール３Ｌに接触させることができる。また、センサーヘ
ッド１２と支持部材２１との間には、コイルばね２２が
配設されており、センサーヘッド１２等が可動し過ぎな
いように制御している。

【００２１】センサー位置調整固定機構Ｃは、渦流式探
傷センサー１１をセンサーヘッド１２に固定するボルト
２３と固定用ナット２４であり、渦流式探傷センサー１
１をセンサーヘッド１２内で上下移動させてボルト２３
の先端で固定することにより、クリアランスｄを任意に
調整することができる。

【００２２】探傷開始・停止機能Ｄは、コントローラ３
０に設けられており（図１参照）、次のような機能を有
している。即ち、圧延機から材料が抜けたことを例えば
圧延荷重０信号で検知し、この圧延荷重０信号によりエ
アシリンダ１６を作動させ、センサーヘッド１２を退避
位置から下ワークロール３Ｌへ接近させ、間隔保持ロー
ラー１８を下ワークロール３Ｌの表面に接触させる。な
お、エアシリンダ１６の作動時間ピッチは任意に選択で
きる。

【００２３】さらに、渦流式探傷センサー１１には、測
定可能な距離があるため、センサーヘッド部分に、距離
計２５を渦流式探傷センサー１１と並設し（図４参
照）、この距離計２５の計測値が設定値に達すると、渦
流式探傷を開始する。所定時間探傷後、エアシリンダ１
６を作動させ、センサーヘッド１２を退避位置に後退さ
せ、停止させる。なお、以上は圧延後に探傷を行う間欠
運転の場合であり、連続圧延中等の場合も所定時間ピッ
チで渦流式探傷センサー１１の接近・退避が可能であ
る。

【００２４】欠陥判定機能Ｅは、警報装置３２を備えた
演算処理装置３１に設けられており（図１参照）、探傷
信号がレベル設定値以上か否かを判定し、レベル設定値
以上の場合に、警報を発生させる機能である。図５に示
すように、探傷信号を取り込み、この信号がレベル設定
値以上になれば、クラックと判定し、警報装置により警
報を発生させる。

【００２５】以上のようなクラック探傷装置のロール軸
方向の設置位置に関しては、次の通りである。従来の渦
流式探傷技術を単に応用したのでは、目的達成が不十分
であることが下記の実験により確認することができた。
この実験内容は、試験圧延機においてワークロール表面
の軸方向に数カ所人口疵を入れ（図６(a) 参照）、試験
材を圧延し、経時的に渦探傷による人口疵の検出Ｓ／Ｎ
比を調査した（図６(b) 参照、Ｓ：人口疵信号、Ｎ：人
口欠陥以外の雑エコー）。

【００２６】ａ）試験条件ロール寸法：直径２００ｍｍ×長さ３００ｍｍロール材質：高クロム鋳鋼（１Ｃ−１３Ｃｒ）人口欠陥寸法：長さ３０ｍｍ×幅０．５ｍｍ×深さ０．
６ｍｍ試験材寸法：厚３ｍｍ×幅１５０ｍｍ×長さ５００ｍコ
イル渦流センサー径：直径１０ｍｍ渦流センサー周波数：６４ＫＨｚ渦流センサークリアランス：１０ｍｍ

【００２７】

【表１】

【００２８】ｂ）試験結果Ｓ／Ｎ比以上の試験結果より次のことが明らかとなった。圧延す
ると、ロール表面に黒皮（酸化スケール）のむらができ
たり、肌荒れ（ロール表面に微細ヒートクラック、表面
欠け落ちによる凹凸発生）が生じる。このように圧延に
より圧延材の通るロール表面は時々刻々と種々変化して
おり、雑エコーも変動しており、ロールの圧延端部・圧
延部中央ではＳ／Ｎ比が圧延前より低下する。これに対
して、ロール表面の未圧延部は、圧延が経過してもＳ／
Ｎ比が維持される。従って、ロール表面の未圧延部を探
傷することにより、クラック（スリーブ割れ）の検出・
判定を確実に行うことができる。

【００２９】

【実施例】次に示す圧延機において、次に示すクラック
探傷装置を用いてワークロールのスリーブ割れの検出を
行った。

【００３０】ａ）適用スタンド熱間圧延粗４Ｈｉスタンドワークロールワークロール径：直径１０００ｍｍ×長さ１７８０ｍｍワークロール回転数：１３０ｍｐｍスリーブ材質：ハイス（1.5 Ｃ−Ｃｒ、Ｖ、Ｗ）圧延材料：厚５０ｍｍ×幅１６００ｍｍ×長さ１０ｍｂ）クラック探傷装置図１〜図４の装置を使用し、走査側ロール胴端から７０
ｍｍに渦流式センサーがくるように設置（ロール表面未
圧延部）センサー径：直径１０ｍｍセンサー周波数：６４ＫＨｚセンサークリアランス：１０ｍｍレベル設定値（探傷出力電圧４Ｖ）以上で警報発生ワークロール３の荷重０（材料圧延通過後）をキャッチ
し、エアシリンダ１６を作動させ、回転しているワーク
ロール３の表面に間隔保持ローラー１８を接触させる。
距離計２５の計測値が１０ｍｍになると、渦流式探傷セ
ンサー１１を作動させ、探傷を開始する。１０秒間探傷
後、渦流式探傷センサー１１を後退させた。探傷ピッチ
は、１コイル通過毎に設定して探傷を行った。ワークロ
ールの使用期間１０日間探傷を継続し、その間、レベル
設定値を超えるものはなく、ワークロールを交換した。
交換ワークロールを表面点検した結果、スリーブ割れの
無いことを再確認した。

【００３１】

【発明の効果】前述の通り、本発明は、探傷時に渦流式
探傷センサーを退避位置から進出させてスリーブ式圧延
ロールの表面に接近させ、渦流式探傷センサーとロール
表面の間隔を一定に保持した状態で探傷を行い、探傷終
了後、渦流式探傷センサーを探傷位置から後退させ、さ
らにスリーブ式圧延ロールの表面の少なくとも未圧延部
を探傷するようにしたため、次のような効果を得ること
ができる。

【００３２】(1) 渦流式探傷センサーを測定時のみ接近
させ、かつ間隔保持ローラーにより渦流式探傷センサー
と圧延ロール表面との距離を一定に保持して非接触式で
探傷を行うことにより、装置の耐久性を向上させること
ができる。

【００３３】(2) 圧延ロールの未通板部（未圧延部）を
探傷することにより、従来のセンサースキャンニングが
不要となり、設備も簡便で安価なものとすることができ
る。以上から、安価で故障が少なく、高信頼性のクラッ
ク探傷装置を提供することが可能となる。

【００３４】(3) 圧延ロールの未通板部（未圧延部）を
探傷することにより、割れ時のＳ／Ｎ比を高くとること
ができ、ハイス等の残留応力が高く、クラックの開口が
小さい場合でも、精度良くクラックを探傷することが可
能となる。ハイス等のスリーブ式圧延ロールでスリーブ
割れを早期発見できることにより、製品のロール疵防
止、生産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクラック探傷装置の圧延機への設置状
況を示した側面図である。

【図２】図１におけるII−II線視図である。

【図３】本発明のクラック探傷装置の先端のセンサー部
分を示す側面図である。

【図４】図３におけるIV−IV線視図である。

【図５】本発明の探傷警報フローチャートである。

【図６】(a) は探傷試験を行ったロールの人口疵を示す
概略図、(b) は人口疵の検出信号を示すグラフである。

【符号の説明】

１…４重式圧延機２…ミルハウジング３…ワークロール４…バックアップロールＡ…駆動機構Ｂ…センサー間隔保持機構Ｃ…センサー位置調整固定機構Ｄ…探傷開始・停止機能Ｅ…欠陥判定機能１０…クラック探傷装置１１…渦流式探傷センサー１２…センサーヘッド１３…ガイド１４…案内コロ１５…支持筒体１６…エアシリンダ１７…支持架台１８…間隔保持ローラ１９…支持ブラケット２０…センサーヘッドピン２１…支持部材２２…コイルばね２３…ボルト２４…固定用ナット２５…距離計３０…コントローラ３１…演算処理装置３２…警報装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷口寿朗茨城県鹿嶋市大字光３番地住友金属工業株式会社鹿島製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧延機内に組み込まれたスリーブ式圧延
ロールの表面におけるクラックを探傷する方法におい
て、探傷時に渦流式探傷センサーを退避位置から進出さ
せてスリーブ式圧延ロールの表面に接近させ、渦流式探
傷センサーとロール表面の間隔を一定に保持した状態で
探傷を行い、探傷終了後、渦流式探傷センサーを探傷位
置から後退させることを特徴とする圧延ロールのクラッ
ク探傷方法。
【請求項２】請求項１に記載の圧延ロールのクラック
探傷方法において、渦流式探傷センサーによりスリーブ
式圧延ロールの表面の少なくとも未圧延部を探傷するこ
とを特徴とする圧延ロールのクラック探傷方法。
【請求項３】圧延機内に組み込まれたスリーブ式圧延
ロールの表面におけるクラックを探傷する装置におい
て、渦流式探傷センサーを圧延ロールの表面に対して進
退移動させる機構と、渦流式探傷センサーを圧延ロール
の表面に対して所定の距離をおいてセットする機構と、
渦流式探傷センサーの圧延ロールの表面に対する位置を
調整して保持する機構と、クラック探傷の開始および停
止を行う機能と、探傷信号を判定して設定値を超えると
警報を発生させる機能を備えていることを特徴とするク
ラック探傷装置。