KR100390101B1 - 원기둥체 표면의 초음파 탐상방법과 그 탐상장치 및 이를이용한 롤의 연삭방법 - Google Patents

원기둥체 표면의 초음파 탐상방법과 그 탐상장치 및 이를이용한 롤의 연삭방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원기둥체 표면의 초음파 탐상방법과 그 탐상장치 및 이를 이용한 롤의 연삭방법에 관한 것으로서, 표면파를 이용하여 초음파 손상을 탐색할 때, 일차크랙의 과검출을 방지함과 동시에 결정입계로부터의 노이즈의 레벨을 저감하고, 결함 검출 능력을 향상시키는 것을 목적으로 하는 것이며, 구체적으로는 표면파를 이용한 열간 압연롤의 초음파 탐상시에, 상기 표면파를 송수신하는 표면파 탐촉자(10)에 초음파 진동자(10A)의 초음파 송수신면에 설치된 수지성 쐐기(10C)와, 그 뒷면에 설치된 댐핑재(10B)를 구비하고, 펄스폭이 표면파의 파장의 2.5배 이하의 짧은 펄스를 생성시키고, 또 롤 둘레 속도에 따라서 매체액을 공급하고, 반사파 높이에 따라서 연삭량을 결정하여 롤을 연삭하고, 또 롤을 부분 연삭하면서 손상을 탐색하여 롤 연삭량의 최적값을 구하는 것을 특징으로 한다.

Description

원기둥체 표면의 초음파 탐상방법과 그 탐상장치 및 이를 이용한 롤의 연삭방법{METHOD AND APPARATUS FOR ULTRASONICALLY DETECTING FLAW ON SURFACE OF CIRCULAR CYLINDER, AND METHOD OF GRINDING ROLL UTILIZING THE SAME}
본 발명은 압연롤이나 로울러 등의 금속의 원기둥체, 특히 압연에 의해 표면에 열적·기계적 손상을 받은 고속도 공구강으로 이루어진 압연용 하이스롤의 표면이나 표면 바로 아래에 존재하는 균열 등의 결함을 표면파에 의해 검출하는데 적합한 원기둥체 표면의 초음파 탐상방법과 그 탐상장치 및 이를 이용한 롤의 연삭방법에 관한 것이다.
금속판의 열간압연에 사용되는 압연롤은 압연에 의해 표면에 열적·기계적 손상을 받는다. 이하,도 20을 이용하여 열간 마무리 압연에 이용되는 고속도 공구강으로 이루어진 전단 워크롤(이하, 마무리 전단 스탠드용 하이스롤이라고 함)표면의 열적·기계적 손상을 자세하게 설명한다. 열적 손상은 마무리 스탠드 전단에서는 피압연재가 고온인 것에 기인하여 롤(100)의 표면에 수직으로, 히트크랙이라고 불리우는 깊은 일차적인 크랙(K)이 생성된다. 기계적인 손상은 백업롤의 구름운동에 의한 전단응력에 의한 것이며, 상기 히트크랙(K)을 기점으로 하여, 2차적인 크랙(L)이 롤 표면에 평행에 가까운 방향으로 생성된다. 또한, 이들 크랙이 복수개 연결되어 롤 표면에 미소한 결함(M)이 발생한다. 이 미소한 결함(M)은 피압연재에 전사되면 피압연재의 표면 결함이 되기 때문에 표면에서 일정한 깊이까지(이하, 일정량이고 함), 예를 들면 지석에 의해 연삭으로 제거한 후, 롤을 다시 압연에 사용하는데, 연삭후에 일본 특개평 4-276547호에 개시된 바와 같이, 표면파를 이용한 초음파 탐상(표면파 탐상이라고 함)이 실시된다.
구체적으로는 회전하는 롤의 표면에 물 등의 접촉매질의 막을 통하여 표면파 탐촉자를 접촉시키고, 해당 표면파 탐촉자에서 롤 회전방향과 역방향으로 표면파를 전파시킴과 동시에 롤 표면중 표면파가 전파하는 부분의 접촉 매질의 막을 제거하도록 하여 롤 표면이나 표면 바로 아래에 존재하는 결함을 검출하도록 하고 있다. 이 표면파 탐상으로 결함이 검출되면 추가의 연삭이 실시된다.
또한, 일본 특개평4-276547호에 의한 탐상방법을 응용한 장치로서, 일본 특개평7-294493호에 개시된 초음파 탐상장치가 있다. 이 초음파 탐상장치는 표면 결함 등의 검사를 예정하는 원통형상 또는 원기둥형상의 피검재를 그 원둘레 방향으로 회전시키는 회전수단과, 초음파로 결함 등을 검출하는 초음파 탐촉자와, 이 탐촉자를 피검재의 윗쪽에서 피검재 표면에 대해 일정 간격을 유지하도록 유지하는 유지부와, 초음파의 전달 매체가 되는 물 등의 매체액을 탐촉자와 피검재 사이에 공급하는 급수수단을 구비하고 있다. 상기 유지부는 탐촉자 보다 아래쪽으로 돌출하고, 또 피검재 표면과 원활하게 맞닿는 종동부를 갖고, 이 종동부는 회전중의 피검재와 맞닿는 것에 의해 유지부의 피검재에 대한 간격을 일정하게 유지한다. 또한, 상기 유지부의 접촉자 근방에 상기 급수수단이 설치되어 있다. 이 급수수단은 다른쪽에서 탐촉자 근방으로 유도해 온 매체액을 일단 고이게 하는 것이 가능한 수용부를 갖는다. 이 수용부는 탐촉자의 근방에 위치하고, 바닥부에 복수의 배수구를 갖는 동시에 상부에 외부로 관통되는 공기 빠짐 구멍을 갖고 있다. 상기 복수의 배수구의 각각은 피검재의 회전에 의해 탐촉자가 피검재 표면을 주사할 때, 그 진행방향 앞쪽에 있어서, 상기 둘레 방향과 교차하도록 배열되어 있고, 주사중의 탐촉자의 앞쪽에서 수용부내의 매체수를 탐촉자와 피검재 표면 사이로 배수하도록 되어 있다.
그러나, 상기 일본 특개평4-276547호에 의한 탐상법을, 특히 마무리 전단 스탠드용 하이스롤의 표면이나 표면 바로 아래에 존재하는 결함의 검출에 이용하면 다음에 설명하는 큰 문제점이 있는 것이 최근에 밝혀졌다.
즉, 도 20에 도시한 미소한 결함(M)은 2차 크랙(L)이 없으면 발생하지 않기 때문에 해당 미소한 결함(M)의 발생을 방지하는데는 연삭에 의해 2차 크랙(L)만 제거하면 된다. 그러나, 종래의 초음파 탐상방법에서는 2차크랙(L)을 모두 제거한후에도 큰 진폭의 반사파가 나타나는 현상이 관찰되어, 이 반사파가 나타나지 않게 되기 까지 연삭을 실시하면 제거가 불필요한 1차 크랙(K)의 잔존부분까지 모두 깍이기 때문에 롤 원단위가 악화된다.
이것은 표면파를 이용한 초음파 탐상법이 롤 표면에 수직인 결함에 대한 감수성이 높고, 2차 크랙(L)을 모두 제거했다고 해도 1차 크랙(K)의 잔존부분을 검출해버리기 때문이다. 이 1차 크랙(K)의 잔존부분은 깊이가 상당히 작아져 있기 때문에 각각의 1차 크랙(K)의 잔존부분으로부터의 반사파의 진폭은 미소해지지만, 1차 크랙(K)의 잔존부분은 롤 표면상에 무수하게 존재하고, 표면파를 이용한 초음파 탐상으로 표면파가 전파되는 과정에도 무수하게 존재한다. 이와 같은 무수한 미소한 반사체를 갖는 피검재(여기서는 롤)를 표면파를 이용하여 탐상할 때는 표면파의 파장(λ)으로 하면 도 21에 도시된 바와 같이 표면파 탐촉자(10)로부터의 거리차가 λ/2인 미소한 반사체의 조합이 반드시 존재한다. 도 21은 이 미소한 반사체의 조합을 예시한 것으로, 미소 반사체(K1∼K4)가 이 조합에 해당한다.
이와 같은 미소 반사체(K1∼K4)가 존재하는 영역을, 종래와 같이 펄스폭이 표면파의 파장의 5배 이상인 협대역 펄스를 이용하여 손상을 탐상하면 펄스폭이 긴 것이 원인이 되어 도 22에 도시한 바와 같이, 미소한 반사파가 등위상으로 서로 겹쳐 간섭하여 진폭이 증대하고, 큰 결함이 있는 반사파를 생기게 한다. 즉, 열간 마무리 압연 전단 스탠드용 하이스롤의 표면파를 이용한 초음파 탐상시에는 펄스폭이 표면파의 파장의 5배 이상인 협대역 펄스를 이용하여 탐상하고 있기 때문에 1차 크랙(K)으로부터의 반사파의 진폭이 과대하게 검출된다. 그 결과, 1차 크랙(K)으로부터의 반사파의 진폭이 소정값 보다 작아지기까지 연삭이 실시된다. 그 결과, 1차 크랙(K)이 거의 제거되기 때문에 연삭량이 과대하게 되어 롤 원단위가 악화된다.
또한, 결함 검출을 위해 설정하는 임계값을, 1차 크랙(K)이 과검출하게 되지 않을 정도로 높이는 것도 고려할 수 있다. 그러나, 이 임계값을 높게 하면 결함의 검출 능력의 저하를 초래하게 되기 때문에 단독으로 존재하는 크랙(압연중의 사고에 의해 발생함) 등의 검출해야 하는 결함의 잔여가 발생할 위험성이 있다.
이상 설명한 초음파 탐상의 문제점은 압연롤 등의 1차 크랙에만 존재하는 것이 아니라 로울러 등의 일반적인 금속 원기둥체에 있어서, 결정 조직이 거칠고, 결정입계에서 산란파가 발생하는 경우에는 종래의 협대역 펄스를 이용하여 탐상을 실시하면 이미 설명한 현상과 같은 메카니즘으로 높은 노이즈가 발생하기 때문에 동일한 문제점이 존재한다.
또한, 압연에 의해 생성된 열적·기계적 손상의 깊이는 압연한 금속판의 길이나 압연의 속도, 롤의 냉각조건, 재질(동일한 재질로 분류되는 롤이라도 제조방법의 차이에 기인한 재질의 미세한 차이가 있음) 등에 의해 크게 상위하다. 따라서, 이것을 일정량의 연삭으로 제거하려고 하면 다음과 같은 문제점이 발생한다.
①열적·기계적 부하가 작고, 열적·기계적 손상의 깊이가 작은 경우에는 손상이 없는 부분까지 롤 표면을 깍고(과연삭), 연삭량이 많아져 롤의 원단위가 악화된다.
②열적·기계적 부하가 크고, 열적·기계적 손상의 깊이가 큰 경우에는 일정량의 연삭후에도 이것이 남고, 탐상에 있어서 결함이 검출되기 때문에 추가의 연삭이 필요해진다. 그러나, 열적·기계적 손상이 어느정도 남겨있는지는 분명하지 않기 때문에 추가 연삭량을 처음의 연삭량과 동일한 정도로 하지 않을 수 없고, 대개는 너무 연삭되어(과연삭), 연삭량이 많아져 롤의 원단위가 악화된다.
③상기 과연삭에 요하는 시간만큼 롤의 연삭시간이 길어져 롤 연삭의 효율이 떨어진다.
또한, 일본 특개평7-294493호에 개시된 초음파 탐상장치에서는 피검재의 회전속도와 필요한 매체 액량의 관계에 대해서 전혀 고려가 되고 있지 않지만, 피검재의 회전속도에 따라서 피검재에 끌려 탐촉자와 피검재 표면 사이에서 빠져나가는 매체 액량이 변화하고, 예를 들면 피검재의 회전속도가 커지면 탐촉자와 피검재 표면 사이에서 빠져나가는 매체 액량이 증가하여 탐촉자와 피검재 표면간의 매체 액량이 부족하고, 피검재로의 초음파의 전달이 불량해져 표면 결함을 검출할 수 없게 되는 것이 있다. 또한, 반대로 롤의 회전속도가 작아지면 과잉이 되어 매체액이 탐촉자 앞쪽으로 흘러가고, 이것에 의해 표면파가 감쇠하여 표면 결함을 검출 할 수 없게 되는 경우도 있다.
또한, 일본 특개평4-276547호나 일본 특개평 7-294493호에서 사용되는 표면파 탐촉자에 대해서는 구체적인 개시가 이루어져 있지 않기 때문에 그 상세함은 알 수 없지만, 적어도 종래부터 알려져 있는 표면파 탐촉자가 사용된다고 생각된다. 종래의 표면파 탐촉자는 초음파 진동자와 초음파를 각도(θi)로 롤 표면에 입사시키기 위한 쐐기로 이루어지며, 그 입사각(θi)은 굴절의 법칙을 이용하여 하기 수학식 1을 만족하도록 설정되어 있다.
여기서, CW: 쐐기내의 초음파 속도,
CRs: 일반적인 강에서의 표면파 속도.
단, 입사각(θi)은 롤 표면에 직교하는 연직면과의 각도로 한다.
그러나, 최근 상기의 표면파 탐촉자를 이용하여 롤의 표면 탐상을 실시하면 검출 신호에 충분한 S/N비를 얻을 수 없는 경우라는 것을 알 수 있었다.
그때문에, 본 발명자들은 하이스롤의 제조방법의 차이에 기인하는 재질의 차이에 착안하여 그 재질의 차이가 상기 표면 탐상에 어떻게 영향을 주는지의 검토를 실시하였다. 그리고 하기 표 1에 나타내는 바와 같이, 재질이 다른 각 롤의 표면파 속도가 그 재질에 의해 상당히 차이가 있는 것을 발견한 것이다.
또한, 하이스롤에서의 표면파속도는 일반적인 강의 표면파 속도인 2980m/sec에서 크게 다른 것도 발견하였다.
표면파 탐촉자에 의한 표면파의 롤 표면으로의 송수신은 상기 수학식 1로 나타내어지는 굴절 현상을 이용하고, 굴절각이 90도가 되도록 입사각(θi)을 설정하여 실시하는 것이다. 그때문에, 하기 표 1과 같이 롤 재질에서 표면파의 속도가 다른 경우에는 입사각도를 각각의 표면파의 속도에 따라서 변경할 필요가 있다. 그렇지 않으면 표면파의 송수신 효율이 저하하게 된다.
그러나, 현재는 일반적인 강에서의 표면파 속도인 2980m/sec에 기초하여 입사각(θi)을 결정하여 표면파 탐촉자가 제작되고 있다. 실제로는 하기 표 1에 나타내는 바와 같이, 각 하이스롤에서의 표면파 속도는 일반적인 강에서의 표면파 속도와는 크게 다르고, 또 각 하이스롤 사이에서도 하이스롤의 제법에 의한 재질의 차이로 표면파 속도에 차이가 생기고 있지만, 그 차이는 입사각(θi)의 설계에는 전혀 고려되지 않는 것이 실정이다. 그때문에, 입사각(θi)은 바람직한 표면파를 송수신하기 위한 적정값이 크게 다르다.
또한, 하이스롤의 탐상은 롤 연삭 설비상 또는 롤 연삭 설비의 가까이에서 실시되는 것이 통상이다. 이와 같은 기계 설비는 모터 및 인버터 등으로부터 큰 전기 노이즈를 발생하는 경우가 많고, 표면파를 이용한 탐상 신호에 큰 전기 노이즈가 겹치는 경우가 많다. 이와 같으면 하이스롤의 탐상에서는 상술한 표면파의 송수신 효율의 저하가 이미 발생하기 때문에 결함의 반사파 높이가 저하하게 되고, 그때문에 결함 반사파와 전기 노이즈의 진폭의 비인 S/N비가 저하하여 결함 검출 능력이 저하해버리는 것이다.
또한, 특정한 재질의 하이스롤에서의 표면파 속도에 맞춰 입사각(θi)을 결정하여 표면파 탐촉자를 제작했다고 해도 그 표면파 속도의 값을 예를 들면 하기 표 1의 3090m/sec 또는 3180m/sec와 같은 최소 또는 최대값이 되는 하이스롤에서의 표면파 속도의 어느것에 맞추면, 표면파 속도가 그 역의 최대 또는 최소값이 되는 재질의 하이스롤에서는 표면파의 송수신 효율이 저하하고, 결함 검출 능력이 저하하게 되어 문제는 해결되지 않는다.
또한, 재질이 다른 롤마다 표면파 탐촉자를 최적인 것으로 교환하는 것은 롤의 탐상 시간이 길어져 조업에 시간적인 로스를 초래할 우려가 있어 실용적이지 못하다.
본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 표면파를 이용하여 초음파 탐상시에 1차 크랙의 과검출을 방지함과 동시에 결정입계로부터의 노이즈의 레벨을 저감시켜 결함 검출 능력을 향상시키는 것이 가능한 원기둥체의 초음파 탐상방법 및 장치를 제공하는 것을 제 1 과제로 한다.
본 발명은 또한 피검재의 회전속도가 변화해도 항상 적량의 매체액을 탐촉자와 피검재 표면 사이에 공급하고, 피검재로의 초음파의 전달을 양호하게 유지하며, 또 과잉 매체액의 탐촉자 앞쪽으로의 흐름을 방지할 수 있는 초음파 탐상장치를 제공하는 것을 제 2 과제로 한다.
본 발명은 또한 압연 등에 의해 표면에 열적·기계적 손상을 받은 롤의 연삭시에 롤의 연삭량을 최적화하여 롤 원단위를 향상시킴과 동시에 롤 연삭의 능률을 향상시킬 수 있는 롤의 연삭방법을 제공하는 것을 제 3 과제로 한다.
또한, 본 발명은 표면파를 이용한 하이스롤의 초음파 탐상법에 있어서, 제조방법의 차이에 의한 롤 재질의 차이가 있어도 높은 효율로 표면파를 송수신할 수 있고, 결함으로부터의 반사파의 S/N비를 높일 수 있는 롤 검사용 표면파 탐촉자와 그 입사각 설정 방법을 제공하는 것을 제 4 과제로 한다.
도 1은 본 발명에서 이용하는 표면파 탐촉자의 개략 구성을 확대하여 도시한 단면도,
도 2는 상기 표면파 탐촉자의 주파수 대역폭을 설명하기 위한 선도,
도 3은 상기 표면파 탐촉자의 주파수 대역폭(펄스폭/표면파의 파장)과의 관계를 나타낸 선도,
도 4는 본 발명에 의한 관측파형과 미소반사체로부터의 반사파의 관계를 나타낸 설명도,
도 5는 일차 크랙으로부터의 반사파 높이(펄스폭/표면파의 파장)의 관계를 나타내는 선도,
도 6은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 롤의 회전속도와 바람직한 매체액량의 관계를 나타내는 선도,
도 7은 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이와 열적·기계적 손상부의 잔량과의 관계를 나타내는 선도,
도 8은 필요한 연삭량과 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이와의 관계를 나타내는 선도,
도 9는 플런지 연삭에서의 지석과 표면파 탐촉자의 위치 관계를 나타내는 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 초음파 탐상장치의 제 1 실시형태의 개략 구성을 나타내는 측면도,
도 11은 제 1 실시형태의 탐촉자 홀더 부분을 확대하여 나타내는 정면도,
도 12는 표면파 탐촉자에 구비된 급수부를 파단하여 나타내는 요부 측면도,
도 13은 본 발명에 따른 초음파 탐상장치의 제 2 실시형태의 개략 구성을 나타내는 측면도,
도 14는 제 2 실시형태에서 롤 회전속도를 변화시켜 탐상했을 때의 결함으로부터의 반사파의 높이와 회전속도의 관계의 조사결과를 나타내는 선도,
도 15는 본 발명에 따른 초음파 탐상장치의 제 3 실시형태의 개략 구성을 나타내는 측면도,
도 16은 제 4 실시형태의 개략 구성을 나타내는 측면도,
도 17은 본 발명의 탐촉자(F)와 종래법의 탐촉자(G, H)를 이용하여 5종류의 롤로 가공한 인공결함의 반사파 높이를 측정한 결과를 나타내는 그래프,
도 18은 본 발명의 탐촉자(F)과 종래법의 탐촉자(G, H)를 이용하여 5종류의 롤로 가공한 인공결함의 반사파의 S/N비를 측정한 결과를 나타내는 그래프,
도 19는 본 발명의 탐촉자(F)과 종래법의 탐촉자(G, H)를 이용하여 20개의 표면 결함을 탐상 검사한 결과를 S/N비로 나타내는 그래프,
도 20은 열간 마무리 압연용 워크롤의 원둘레방향의 표면에 생기는 크랙을 설명하기 위한 개념도,
도 21은 표면파 탐촉자와 미소 반사체의 위치관계를 나타내는 설명도,
도 22는 종래법에 의한 관측파형과 미소반사체로부터의 반사파의 관계를 나타내는 설명도,
도 23은 본 발명의 탐촉자 진동자의 한 예(1-3형 피에조컴포지트 진동자)를 나타내는 도면,
도 24는 본 발명의 탐촉자 진동자의 한 예(3-1형 피에조컴포지트 진동자)를 나타내는 도면, 및
도 25는 본 발명의 탐촉자 진동자의 한 예(0-3형 피에조컴포지트 진동자)를 나타내는 도면이다.
본 발명은 회전하는 원기둥체의 표면에 매체액을 통하여 표면파 탐촉자를 접촉시키고, 해당 표면파 탐촉자에서 원기둥체에 대해 표면파를 전파시킴과 동시에 원기둥체 표면이나 표면 바로 아래에 존재하는 결함으로부터의 반사파를 수신하는 것에 의해 해당 결함을 검출하는 원기둥체의 초음파 탐상방법에 있어서, 상기 표면파 탐촉자가 송수신하는 표면파의 중심 주파수를 “fc”로 했을 때, 해당 표면파의 주파수 스펙트럼에 있어서 강도가 피크값에 대해 -6dB이내의 범위의 폭에 해당하는 주파수 대역폭을 0.50fc이상으로 하는 것에 의해 상기 제 1 과제를 해결한 것이다.
본 발명은 또한 상기 초음파 탐상방법에 있어서, 표면파 탐촉자가 송수신하는 표면파 펄스의 펄스폭을 상기 원기둥체를 전파하는 표면파의 파장의 2.5배 이하로 하는 것에 의해 상기 제 1 과제를 해결한 것이다.
본 발명은 회전하는 원기둥체의 표면에 매체액을 통하여 표면파 탐촉자를 접촉시키고, 해당 표면파 탐촉자에서 원기둥체에 대해 표면파를 전파시킴과 동시에 원기둥체 표면이나 표면 바로 아래에 존재하는 결함으로부터의 반사파를 수신하는 것에 의해 해당 결함을 검출하는 원기둥체의 초음파 탐상장치에 있어서, 상기 표면파를 송수신하는 표면파 탐촉자가 초음파 진동자의 초음파 송수신면에 설치된 쐐기와, 그 뒷면에 설치된 댐핑재를 구비하는 것에 의해 마찬가지로 상기 제 1 과제를 해결한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 초음파 진동자를 니오브산납계 자기, 티탄산납계 자기, 1-3형 피에조컴포지트진동자(에폭시수지의 판에 작은 기둥형상의 지르콘산 티탄산 납(이하, “PZT”이라고 함)이 다수 늘어서 들어가 있는 진동자), 0-3형 피에조컴포지트진동자(고분자재중에 세라믹 진동자의 입자가 균일하게 분산되어 있는진동자) 또는 3-1형 피에조컴포지트 진동자(지르콘산 티탄산납(PZT) 판에 관통구멍을 다수 뚫어 여기에 에폭시수지 등을 흘러 넣어 고정한 진동자)로 한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 쐐기를 폴리이미드 수지, 폴리스티롤수지, 아크릴수지 또는 불소수지(테프론)로 제작한 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 표면파 탐촉자(10)는 주로 초음파 진동자(10A), 댐핑재(10B), 수지제 쐐기(10C)로 구성하는 것에 의해 송수신하는 표면파의 중심 주파수를 “fc”로 했을 때, 상기 표면파 탐촉자(10)의 주파수 대역폭을 0.50fc이상으로 하고 있다.
즉, 이제 표면파 탐촉자(10)가 송수신하는 표면파의 주파수 스펙트럼이 도 2에 개념적으로 나타낸 주파수 분포를 갖게 하면 스펙트럼 강도(신호강도)의 피크값에 대해 -6dB 이내의 범위의 주파수폭: fR-fL을 주파수 대역폭으로 규정하여 다음 수학식 2가 성립되도록 하고 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 표면파 탐촉자(10)의 주파수 대역을 0.50fc이상의 광대역으로 하고 있다. 이 표면파 탐촉자(10)의 구체적인 구성을 설명하면 상기 초음파 진동자(10A)에는 니오브산 납계 자기나 도 23∼도 25에 도시한 피에조컴포지트 진동자 등의 기계적 Q값이 낮은 진동자를 이용하거나 또는 티탄산 납계 자기 등의 기계적 Q값이 높아도 기계적인 댐핑이 걸리기 쉬운 진동자를 이용할 수 있다. 여기서, 기계적 Q값이라는 것은 공명진동의 날카로움을 나타내는 양이며, 기계적 Q값이 클수록 진동의 지속시간이 길다. 또한, 송수신하는 표면파의 중심 주파수(fc)는 탐상되는 재료의 결정 입계나 표면 거칠기에 의해 산란 노이즈가 다르기 때문에 적절한 범위로 설정할 필요가 있다. 예를 들면 압연용 롤의 경우에는 1∼4MHz가 바람직하다.
또한, 상기 댐핑재(10B)에는 텅스텐(금속) 등의 비중이 큰 분체를 에폭시수지 등에 혼합하여 굳힌 물체를 이용하여 이것을 초음파 진동자(10A)의 뒷면에 부착하는 것에 의해 초음파 진동자(10A)에 발생한 초음파 진동을 제동하도록 하고 있다. 텅스텐(금속) 등의 분체의 체적분율이 많을수록 댐핑재의 중량이 늘어나기 때문에 초음파 진동자의 진동의 제한 효과가 커지고, 초음파 펄스의 펄스폭이 작아진다.
초음파 진동자(10A)와 댐핑재(10B)를 상기와 같은 재료 구성으로 하는 것에 의해 주파수 대역폭이 0.5fc이상 및 펄스폭이 표면파의 파장의 2.5배 이하의 초음파 펄스를 생성(발신)할 수 있다.
또한, 상기 수지제 쐐기(10C)는 도 1에 도시한 바와 같이 초음파 진동이 하기 수학식 3을 만족하여 피검체에 입사하도록 해당 피검체의 표면에 상기 매체를 통하여 접촉하는 바닥면의 법선(S1)에 대해, 초음파 송수신면의 법선(S2)이 입사각(θi)으로 교차하는 경사면을 갖고, 해당 경사면에 상기 초음파 진동자(10A)의 앞면(초음파 송수신면)을 부착하도록 되어 있다. 그리고, 이 쐐기(10C) 자체는 상기와 같은 짧은 펄스파형을 손상하는 일이 없도록 가능한한 감쇠율이 작은, 예를 들면 폴리스티롤수지나 폴리이미드수지 등을 이용하여 형성되어 있다.
여기서, CW: 수지제 쐐기내에서의 초음파의 속도
CR: 원기둥체에서의 표면파의 속도
도 3은 댐핑재의 재질을 여러가지 변경하는 것에 의해 주파수 대역폭이 다른 중심 주파수(fc=2MHz)의 표면파 탐촉자(10)를 제작하고, 펄스폭과 주파수 대역폭의 관계를 조사한 결과를 나타낸 것이다. 단, 여기서는 주파수 대역폭이 중심 주파수(fc)와 같을 때를 100%로 나타내고 있다.
이 도 3으로부터 주파수 대역폭이 50% 이상이 되면 펄스폭이 표면파의 파장의 2.5배 이하의 짧은 펄스를 생성시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 그리고, 이와 같이 생성시킨 펄스폭이 짧은 표면파 펄스를 1차 크랙(K)의 잔존부분이 무수하게 존재하는 롤의 결함 검출에 적용한다. 이 경우도, 상기 도 21을 이용하여 설명한 바와 같이, 표면파의 파장을 “λ”로 하면 표면파 탐촉자(10)로부터의 거리가 λ/2가 되는 미소한 반사체(K1∼K4)의 조합이 반드시 존재한다.
도 4는 상기 주파수 대역폭이 0.70fc이상에서 펄스폭도 표면파의 파장의 1.5배로 짧은 초음파 펄스를 이용하여 상기 미소한 반사체가 존재하는 영역을 탐상했을 때의 관측파형을 나타낸 것으로, 이는 상기 종래예의 도 22에 해당한다.
이 도 4에 도시한 바와 같이, 펄스폭이 짧기 때문에 1차 크랙(K)의 잔존부분으로부터의 미소 진폭의 반사파가 등위상에서 서로 겹쳐도 진폭의 증대는 작은 것을 알 수 있다. 즉, 펄스폭이 짧은 표면파 펄스를 송수신할 수 있도록 한 본 발명의 표면파 탐촉자(10)를, 1차 크랙(K)의 잔존부분이 무수히 존재하는 롤의 결함 검출에 적용하면 해당 1차크랙(K)의 잔존부분으로부터의 반사파의 진폭이 증대하는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
도 5는 상술한 주파수 대역폭이 다른(펄스폭이 다른) 중심 주파수 2MHz의 표면파 탐촉자를 이용하여 열간마무리 압연용 전단 워크롤의 1차 크랙(K)으로부터의 반사파 높이와(펄스폭/표면파의 파장)의 관계를 조사한 결과를 나타낸 것이다. 단, 반사파 높이의 기준으로는 직경 1mm·깊이 1mm의 세로방향의 드릴구멍으로부터의 반사파의 높이를 갖고 있으며, 1차 크랙(K)의 깊이는 약 0.15mm이였다.
도면중, 실측점인 A1, A2, A3은 본 발명에 해당하고, 표면파 탐촉자(10)를 구성하는 초음파 진동자(10A)로서 니오브산납 자기를 사용하고, 또 댐핑재(10B)로서 에폭시수지에 혼합한 텅스텐 분말의 체적분율을 각각 80%, 60%, 40%로 한 댐핑재를 사용하고 있다. B1, B2는 비교예에 해당하고, 초음파 진동자(10A)로서 PZT를 사용하고, 또 댐핑재(10B)로서 에폭시수지에 혼합한 텅스텐 분말의 체적분율을 각각 80%, 60%로 한 댐핑재를 사용하고 있다. C1, C2는 종래예에 해당하고, 초음파 진동자(10A)로서, 기계적 Q값이 서로 약간 다른 PZT를 사용하고, 댐핑재(10B)는 사용하지 않은 것이다. 상기 이외에는 실질상 동일장치에 의해 측정한 것이다.
도 5로부터 펄스폭이 짧아질수록 일차 크랙(K)으로부터의 반사파 높이가 저하하는 것을 알 수 있다.
다음으로, 초음파진동자(10A), 수지제 쐐기(10C)에 적당한 재질을 상세히 검토하였다. 댐핑재(10B)로는 상기와 같이 에폭시수지에 텅스텐 분말을 혼합하여 굳힌 것을 이용하고, 에폭시수지에 혼합하는 텅스텐 분말의 체적분율을 각각 80%, 60%, 40%, 20%로 하였다. 초음파 진동자(10A)로서 니오브산납계 자기, 티탄산납계 자기, 지르콘산티탄산납(PZT), 티탄산 바륨, 니오브산리튬, 1-3형 피에조컴포지트진동자(도 23), 0-3형 피에조컴포지트진동자(도 25), 3-1형 피에조컴포지트진동자(도 24)를 선택하고, 또 수지제 쐐기(10C)로서 폴리이미드수지, 폴리스티롤수지, 아크릴수지, 불소수지(테프론)를 선택하고, 표면파 탐촉자를 제작하여 송수신되는 표면파의 주파수 대역폭 및 펄스폭을 측정함과 동시에 도 5에 결과를 나타낸 실험과 마찬가지로 열간 마무리 압연용 전단 워크롤의 1차 크랙(K)으로부터의 반사파 높이를 조사하였다. 반사파 높이의 기준으로는 직경 1mm, 깊이 1mm의 종방향의 드릴 구멍으로부터의 반사파의 높이를 취하고, 도 5에 결과를 도시한 실험과 완전히 동일하다. 댐핑재(10B)중의 텅스텐 분말의 체적분율이 80%일 때의 실험결과를 하기 표 2에, 댐핑재(10B)중의 텅스텐분말의 체적분율이 60%일 때의 실험결과를 표 3에, 댐핑재(10B)중의 텅스텐 분말의 체적분율이 40%일 때의 실험결과를 하기 표 4에 각각 나타낸다. 단, 1차 크랙(K)으로부터의 반사파 높이가 -11dB 보다 높은 것(1차 크랙(K)으로부터의 반사파 높이가 종래 탐촉자 보다도 3dB 이상 낮아지지 않은 것)은 삭제했지만, 초음파 진동자가 PZT일 때의 결과는 비교예로서 대비를 위해 모두 나타내고 있다.
또한, 하기 표 5는 댐핑재(10B)중의 텅스텐 분말의 체적분율이 20%일때의 실험 결과를 나타내고 있는데, 일차 크랙(K)으로부터의 반사파 높이가 -11dB 보다 높았다. 하기 표 2 내지 표 4를 살펴보면 모든 경우에서 초음파 진동자(10A)에는 니오브산납계 자기, 티탄산납계 자기, 1-3형 피에조컴포지트 진동자, 0-3형 피에조컴포지트 진동자, 3-1형 피에조컴포지트 진동자가 모두 사용 가능하다는 것을 알 수 있다. 또한, 수지제 쐐기(10B)에는 폴리이미드수지(2MHz에서의 초음파의 감쇠정수:1.2×102dB/m), 폴리스티롤수지(2MHz에서의 초음파의 감쇠정수:1.3×102dB/m), 아크릴수지(2MHz에서의 초음파의 감쇠정수:1.8×102dB/m), 불소수지(테프론:2MHz에서의 초음파의 감쇠정수:1.8×102dB/m) 전부가 사용 가능하다는 것을 알 수 있다. 따라서, 쐐기재는 2MHz에서의 초음파의 감쇠정수가 1.8×102dB/m이하이면 좋다. 또, 하기 표 2 내지 표 4와 표 5를 비교하면 댐핑재(10B)중의 텅스텐 분말의 체적분율은 40%이상 필요하다는 것을 알 수 있다.
본 발명자들은 종래 이용되던 펄스폭이 표면파의 파장의 5배의 표면파 탐촉자에 의해 실질상 동일 조건으로 열간 마무리 압연용 전단 워크롤의 초음파 탐상을 실시한 바, 최종적인 롤 연삭의 1회 전의 연삭 패스후에 실시한 탐상과 최종적인 연삭 패스 후에 실시한 탐상 사이에서 1차 크랙으로부터의 반사파가 3dB 저하하는 것을 확인했기 때문에, 해당 일차크랙(K)으로부터의 반사파 높이를 3dB이상 저감할 수 있으면, 롤의 연삭 패스 횟수를 적어도 1회는 저감할 수 있다. 또한, 최종적인 롤 연삭 패스로 할지 여부의 판정은 연삭후에 측정한 실측값이 소정 임계값 이하가 되었는지 여부로 실시하고 있다.
따라서, 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 종래 이용되던 펄스폭이 표면파의파장의 5배의 표면파 탐촉자에 의한 측정값(C1)에 비해, 일차 크랙으로부터의 반사파 높이를 3dB 이상 저감할 수 있는 측정값이 얻어지는 표면파 탐촉자의 펄스폭이 표면파의 파장의 2.5배 이하라고 하면 측정값 A3과 C1의 차가 3dB이기 때문에 롤의 연삭 패스 횟수를 1회 이상 적게 할 수 있게 된다.
또한, 도 3에서 펄스폭이 표면파의 파장의 2.5배 이하의 표면파를 송수신할 수 있는 표면파 탐촉자의 대역폭은 50% 이상이 적당하다고 할 수 있다. 따라서, 표면파 탐촉자의 주파수 대역폭을 0.50fc 이상으로 하는 것에 의해 일차 크랙의 과검출에 의한 롤의 과연삭을 저감할 수 있는 효과가 있는 것을 알 수 있다. 이것이 본 발명에서 표면파 탐촉자의 주파수 대역폭을 0.50fc 이상으로 하는 근거이다.
이상 상술한 바와 같이, 주파수 대역폭을 0.50fc 이상으로 하고, 펄스폭을 표면파의 파장의 2.5배 이하로 한 표면파 탐촉자를 이용함으로써 종래 이용되던 펄스폭이 표면파의 파장의 5배 정도의 표면파 탐촉자를 이용하는 경우(도 5중, C1점)와 본 발명에 의한 경우(A1∼A3점)를 비교하면 일차 크랙(K)으로부터의 반사파 높이를 3∼6dB이상을 저감할 수 있었다.
또한, 마찬가지로 깊이 약 0.10mm의 일차 크랙(K)이 잔존해 있는 압연 롤이나 깊이 약 0.25mm의 일차 크랙(K)이 잔존해 있는 하이스롤에 생성된 깊이 0.5mm의 크랙을 탐상한 바, 펄스폭이 표면파의 파장의 1.5배의 표면파 탐촉자에서는 크랙으로부터의 반사파의 S/N비가 10dB, 펄스폭 2.5배의 표면파 탐촉자에서는 크랙으로부터의 반사파의 S/N비가 7dB이였던 것에 대해, 종래 이용되던 펄스폭이 표면파의 파장의 5배 정도의 표면파 탐촉자에서는 S/N비가 약 4dB이였다. 따라서, 본 발명 방법에 의하면 종래 방법에 비해 S/N비를 약 3∼6dB 높게 할 수 있어 결함 검출 능력을 대폭 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 도 1에 도시한 초음파 진동자(10A), 댐핑재(10B), 수지제 쐐기(10C)가 각각 니오브산 납계 자기, 에폭시수지에 60%의 체적분율로 텅스텐분말을 혼합한 댐핑재, 폴리이미드수지로 형성된 표면파 탐촉자(10)를 구비한 초음파 탐상장치를 이용하여 500개의 열간 마무리 압연용 전단 워크롤의 탐상을 실시하여 일차크랙(히트크랙)으로부터의 반사파가 소정 레벨 이하로 저하하기까지의 연삭량의 실적을 조사한 바, 직경 환산의 연삭량 실적으로 펄스폭이 표면파의 파장의 5배 정도의 표면파 탐촉자를 갖는 초음파 탐상장치를 이용하여 동일 형태로 조사된 종래예에서는 0.33mm이였지만, 본 발명에 의해 0.2mm로 삭감할 수 있었다.
이와 같이, 본 발명에 의하면 종래 기술에 비해, 연삭량을 0.1mm 이상 삭감하는 것이 가능해진다. 또한, 이와 같이 연삭한 경우에도 압연롤의 표면에 생성하는 미소한 결함에 기인하여 발생하는 피압연재의 표면 결함의 정도는 종래와 거의 변하지 않았다.
본 발명은 또한 회전하는 원기둥체의 표면에 매체액을 통하여 표면파 탐촉자를 접촉시키고, 해당 표면파 탐촉자로부터 원기둥체에 대해 표면파를 전파시킴과 동시에 원기둥체 표면이나 표면 바로 아래에 존재하는 결함으로부터의 반사파를 수신하는 것에 의해 해당 결함을 검출하는 원기둥체의 초음파 탐상장치에 있어서, 상기 원기둥체를 그 둘레방향으로 회전시키는 원기둥체 회전수단과, 해당 원기둥체 회전수단에 의한 원기둥체의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출수단과, 상기 표면파 탐촉자를 원기둥체의 윗쪽에서 원기둥체 표면에 대해 일정한 간격을 유지하도록 유지하는 유지수단과, 해당 원기둥체의 축방향으로 주사하는 주사수단과, 초음파의 전달매체가 되는 매체액을 상기 표면파 탐촉자와 원기둥체 표면 사이에 공급하는 것이 가능하고, 또 상기 원기둥체 회전수단에 의한 원기둥체의 회전속도에 따라서 매체액의 공급량을 제어하는 것이 가능한 유량 제어 밸브를 구비한 급수수단과, 상기 표면파 탐촉자가 송수신하는 표면파의 중심 주파수를 “fc”로 했을 때, 해당 표면파의 주파수 스펙트럼에 있어서, 강도가 피크값에 대해 -6dB이내의 범위의 폭에 해당하는 주파수 대역폭이 0.50fc 이상이 되도록 초음파 진동자의 초음파 송수신면에 설치된 쐐기 및 초음파 진동자의 뒷면에 설치된 댐핑재를 구비하고, 표면파에서 결함을 검출하는 것이 가능한 표면파 탐촉자와, 해당 표면파 탐촉자에 표면파를 송신하기 위한 전기펄스를 공급하고, 해당 표면파 탐촉자에서 취한 신호를 결함 판정에 필요한 레벨까지 증폭하여 출력하는 초음파 송수신기와, 해당 초음파 송수신기가 출력한 신호에서 결함 판정을 실시하는 신호를 추출하여 출력하는 게이트수단과, 해당 게이트수단이 출력하는 신호의 진폭을 검출하여 출력하거나 또는 해당 신호의 레벨을 소정의 임계값과 비교하여 해당 신호의 레벨이 클 때는 결함이 있는 신호를 출력하는 결함 판정 수단을 구비하는 것에 의해 상기 제 3 과제를 해결한 것이다.
특히, 상기 쐐기가 원기둥체 표면에 접촉 매질을 통하여 접촉시키는 바닥면과, 해당 바닥면부의 법선에 대해 법선이 상기 수학식 3으로 규정되는 입사각(θi)으로 교차되는 경사면을 갖고, 해당 경사면에 상기 초음파 진동자의 초음파 송수신면이 부착되어 있는 경우는 원기둥체 표면에 표면파를 효율적으로 전파시킬 수 있다.
발명자들이 인공결함을 갖는 하이스롤을 이용하여 해당 하이스롤의 회전속도를 변화시켜 탐촉자로부터 롤 표면으로의 초음파의 전달이 안정되고, 또 과잉인 매체액의 탐촉자 앞쪽으로의 유출이 없고, 인공결함으로부터의 반사파의 높이가 일정한 값으로 유지되는데 적합한 매체액(이 실험의 경우는 물)양을 조사한 결과를 도 6에 도시한다. 사선의 범위내의 수량이면 탐촉자로부터 롤 표면으로의 초음파의 전달이 안정되게 된다. 하이스롤의 회전속도가 큰 것에 따라 매체액량도 많게 할 필요가 있는 것을 알 수 있었다. 따라서, 하이스롤의 회전속도를 회전속도 검출수단으로 계측하고, 하이스롤의 회전속도에 따라서 급수수단에 설치한 유량 제어밸브를 이용하여 매체액의 공급량을 제어하는 것에 의해 가장 적합한 양의 매체액을 탐촉자와 하이스롤 표면 사이에 공급할 수 있고, 이것에 의해 탐촉자로부터 롤 표면으로의 초음파의 전달을 안정되게 유지하고, 또 과잉인 매체액의 탐촉자 앞쪽으로의 유출을 방지할 수 있다.
본 발명은 또한, 표면에 열적·기계적 손상을 받은 롤의 연삭시에 연삭을 개시하기 전, 또는 연삭의 도중에 롤을 회전시키면서 롤의 표면에 접촉 매질의 막을 통하여 표면파 탐촉자를 접촉시키고, 표면파 탐촉자에서 표면파를 전파시킴과 동시에 롤 표면중 표면파가 전파하는 부분의 액체를 제거하도록 하여 롤의 표면에 존재 또는 잔존하는 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이를 측정하고, 해당 반사파 높이에 따라서 그 후의 연삭량을 설정하여 연삭을 실시하도록 하여 상기 제 3 과제를 해결한 것이다.
본 발명에서는 회전하는 롤의 표면에 매질을 통하여 접촉하고, 적어도 초음파 진동자와 초음파를 입사각(θi)으로 롤 표면에 입사시키는 쐐기로 구성되어 있고, 상기 롤 표면에 표면파를 전파시키도록 설치하여 상기 롤 표면과 표면 바로 아래에 존재하는 결함을 검출하는 롤 검사용 표면파 탐촉자에 있어서, 그 입사각(θi)이 하기 수학식 4를 만족하도록 설정하는 것으로 상기 과제를 해결한 것이다.
상기 수학식 4에서, CW는 쐐기내의 초음파 속도이고, CRav는 검사 대상으로 하는 각 롤의 표면파 속도의 평균값이다. 단, 입사각(θi)은 롤 표면에 직교하는 연직면과의 각도로 한다.
또한, 회전하는 롤의 표면에 매질을 통하여 접촉하고, 적어도 초음파 진동자와 초음파를 입사각(θi)으로 롤 표면에 입사시키는 쐐기로 구성되어 있고, 표면파를 전파시키도록 설치하여 상기 롤 표면과 표면 바로 아래에 존재하는 결함을 검출하는 롤 검사용 표면파 탐촉자의 입사각 설정방법으로서, 그 입사각(θi)을 상기 수학식 4가 만족되도록 설정하는 것에 의해 상기 과제를 해결한 것이다.
발명자들은 상기 표면파 탐촉자를 이용하여 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이와 열적·기계적 손상부의 잔량(반사파 높이가 결함 검출용 임계값보다 낮을 때를 잔량이 없는 것으로 함)의 관계를 압연에 의해 열적·기계적 손상을 받은 압연롤을 미소량씩 연삭하면서 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이를 측정하는 것에 의해 조사하였다. 이 결과를 도 7에 도시한다. 열적·기계적 손상부의 잔량이 감소하고, 또 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이도 감소하는 것을 잘 알 수 있다. 도 7에서 열적·기계적 손상부를 제거하는데 필요한 연삭량과, 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이의 관계를 구하면 도 8에 도시한 바와 같이 된다. 따라서, 연삭의 개시전 또는 연삭의 도중에 표면파에 의한 초음파 탐상에 의해 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이를 측정하고, 도 8의 관계를 이용하여 연삭량을 결정하면 열적·기계적 손상부를 초과한 과잉 연삭이나 열적·기계적 손상부의 연삭 잔량을 방지하여 바람직한 연삭이 가능해진다.
특히, 상기 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 가장 높은 곳에 표면파 탐촉자 및 연삭용 지석을 이동시키고, 탐상을 실시하면서 플런지(plunge) 연삭을 실시하여 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 소정 레벨 이하가 되는 연삭량을 구하고, 이 연삭량에 따라서 잔여 롤면을 연삭하는 것에 의해 바람직한 연삭을 실시할 수 있다.
즉, 연삭의 개시전 또는 연삭의 도중에 표면파에 의한 초음파 탐상을 실시하면 도 7의 관계로 명확해진 바와 같이, 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 가장 높은 곳이 열적·기계적 손상부의 잔량이 가장 많은 곳이라고 특정할 수 있다. 따라서, 도 9에 도시한 바와 같이, 롤 연삭 장치의 지석(62)과 표면파 탐촉자(10)를 압연롤(110)에 맞닿게 하는 위치(롤의 축방향의 위치)를 일치시켜 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 가장 높은 곳에 롤 연삭장치의 지석(62)과표면파 탐촉자(10)를 맞닿게 한다. 그리고, 표면파에 의한 초음파 탐상을 실시하여 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 소정의 임계값보다 낮아지기까지 압연롤을 플런지 연삭하면 이때의 연삭량이 압연롤 전면에서 열적·기계적 손상부를 제거하는데 필요한 연삭량이 된다. 따라서, 잔여 롤면의 연삭량을 해당 연삭량으로 설정하여 연삭을 실시하면 좋다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명에 따른 초음파 탐상장치의 제 1 실시형태를 나타낸 개략 측면도이다.
본 실시형태의 초음파 탐상장치는 도면중 부호 “110”로 나타낸 압연롤을 피검체로 하는 것으로, 기본 구성으로서 해당 롤(110)을 회전시키는 롤 회전장치와, 해당 롤(110)의 표면파를 송수신하기 위한 표면파 탐촉자(10)와, 해당 탐촉자(10)를 유지하기 위한 탐촉자 홀더(12)와, 해당 홀더(12)에 부설되어 있는 접촉 매질(물)을 롤(110)의 표면과 표면파 탐촉자(10) 사이에 공급하는 급수수단(후술함)을 구비하고 있다.
상기 롤 회전장치로는 도면의 번잡화를 피하기 위해 도시를 생략하지만 검사대상의 압연롤(110)을 그 원둘레방향(C)으로 회전시킬 수 있는 것이면 주지된 적당한 장치를 이용할 수 있다.
상기 표면파 탐촉자(10)는 주파수 대역폭이 0.50fc이상으로 펄스폭이 표면파의 파장의 2.5배 이하의 표면파를 송수신 가능하도록 진동자의 종류나 댐핑재의 조성을 조정한 것이다.
이 표면파 탐촉자(10)에서는 해당 탐촉자(10)와 피검체인 압연롤(110)의 표면 사이의 갭에 물(매체액)이 채워진 상태를 형성하고, 해당 물을 통하여 초음파를 롤(110)의 표면에 전달하는 것에 의해 해당 롤(110)에 표면파를 전파시키고, 그 반사파를 수신하는 것에 의해 압연롤(110)의 표면 결함을 검출할 수 있도록 되어 있다.
이 표면파 탐촉자(10)를 유지하고 있는 상기 탐촉자 홀더(12)는 압연롤(110)의 윗쪽에 위치한 고정 구조부(14)에 대해 상하방향으로 슬라이딩운동 가능한 가이드(16)의 하부에 부착되어 있는 유지기구부(18)에 유지되어 있다. 이 유지 기구부(18)에는 전후 각 한쌍, 합계 4개의 로울러(20)가 구비되고, 이들 로울러(20) 사이에 상기 탐촉자 홀더(12)가 배치되어 있다. 그리고, 탐상을 실시할 때는 이들 4개의 로울러(20)가 압연롤(110)의 표면에 맞닿아 회전하는 것에 의해 탐상 주사를 안정시킨다.
상기 고정기구부(14)에는 유지기구부(18)를 가이드(16)를 따라서 승강시키는 동력을 주지된 전달수단(도시하지 않음)을 통하여 공급하기 위한 모터(14A)와 그 부착 베이스(14B)가 구비되어 있다.
해당 고정 구조부(14)는 도시를 생략한 주사수단에 의해 압연롤(110)의 축방향으로 주사 가능해지고, 이것에 의해 표면파 탐촉자(10)를 압연롤(110)의 축방향으로 주사가능하다.
상기 탐촉자홀더(12)는 유지기구부(18)에 대해 상하로 이동 가능하게 끼워져 있는 막대형상체(12A)의 하단에 부착되고, 해당 막대형상체(12A)의 주위의 소정 위치에 끼워진 스프링(도시하지 않음)에 의해 항상 도면중 아래쪽, 즉 압연롤(110)의 표면에 대해 적당한 힘으로 눌려진 상태로 지지되어 있다.
상기 탐촉자 홀더(12)에는 상기 표면파 탐촉자(10)과 압연롤(110)사이에 소정의 갭을 형성하기 위해 해당 표면파 탐촉자(10) 보다도 아래쪽 압연롤(110)측으로 돌출된 한쌍의 종동로울러(22)가 설치되어 있다.
도 11은 이 상태를 확대하여 나타낸 정면도이며, 수평방향(롤 축방향)을 따라서 탐촉자홀더(12)의 대향하는 양 측부에 각각 축(24)이 설치되고, 그 양측에 상기 종동로울러(22)가 회전 가능하게 각각 부착되어 있다. 이와 같이 탐촉자홀더(12)에 축으로 지지된 종동로울러(22)가 상기 스프링에 의해 적당히 누르는 힘을 받는 것에 의해 측정시에는 항상 압연롤(110)의 표면에 맞닿도록 되어 있고, 이 구성에 의해 탐촉자홀더(12)에서는 표면파 탐촉자(10)와 압연롤(110) 사이에 항상 일정한 갭이 유지되도록, 상기 표면파 탐촉자(10)가 유지되도록 되어 있다.
또한, 이 표면파 탐촉자(10)에서는 탐촉자홀더(12)와 종동로울러(22)의 윤곽을 각각 이점쇄선으로 나타내어 생략한 도 12에 도시한 바와 같이, 그 내부에 급수부(급수수단)(26)가 구비되고, 도관(28)으로부터 인도된 물을 수용부(26A)에 일단 수용하고, 이것을 수용부(26A)의 바닥부에 설치된 방출구멍(26B)에서 방출하고, 표면파 탐촉자(10)와 압연롤(110)사이에 기포가 없는 물의 층을 형성할 수 있도록 되어 있다. 급수수단은 종래 이미 알려진 적당한 수단을 이용하여 구성하면 되기 때문에 자세한 설명은 생략한다.
도 10에 있어서, 도면부호 “30”은 상기와 같이 급수부(26)에 의해 공급된 물이 롤 표면에 잔류하고, 표면파의 전파로상에 흐르는 일이 없도록 해당 물을 제거하는 스크레퍼이다.
본 실시형태의 초음파 탐상장치는 이상 상술한 장치 구성으로 했기 때문에 초음파의 전파 매체가 되는 물을 표면파 탐촉자(10)와 피검체인 압연롤(110)의 표면 사이에 공급하고, 또 해당 탐촉자(10)를 그 표면상에서 주사 이동시키면서 탐상하는 작업을 용이하고 확실하게 실행할 수 있다.
본 실시형태를 이용하여 500개의 열간 마무리 압연용 전단 워크롤(하이스롤)의 탐상을 실시하고, 히트크랙이라고 불리우는 1차 크랙으로부터의 반사파가 소정 레벨 이하로 저하하기까지의 연삭량의 실적을 조사한 바, 종래 이용되고 있는 펄스폭이 표면파의 파장의 5배 정도의 표면파 탐촉자를 이용한 탐상장치에서의 연삭량 실적(직경 환산)이 0.33mm이였지만, 본 실시형태에서는 0.20mm가 되어 종래에 비해 연삭량을 0.1mm이상 삭감할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 이 경우에도 하이스롤 표면의 미소한 결함에 의한 피압연재의 표면 결함 발생은 종래와 변화는 없었다.
다음으로, 도 13을 참조하여 하이스롤의 표면상을 표면파 탐촉자(10)를 주사이동시켜 탐상하는데 적합한 본 발명의 제 2 실시형태를 상세히 설명한다.
본 실시형태에서는 압연롤(110)이 하이스롤이 되고, 해당 하이스롤의 회전속도가 회전속도검출기(32)에 의해 검출되고, 급수장치에 구비된 유량 제어밸브(34)로 보내져 유량이 도 6에 도시한 범위에 적합하도록 제어된다. 또한, 표면파 탐촉자(10)의 출력은 초음파 송수신기(40) 및 게이트회로(40)를 거쳐 결함판정회로(44)에 입력된다.
상기 초음파 송수신기(40)는 상기 표면파 탐촉자(10)에 표면파를 송신하기 위한 전기 펄스를 공급하고, 해당 표면파 탐촉자(10)가 취해진 신호를 결함 판정에 필요한 레벨까지 증폭하여 게이트회로(42)에 출력한다. 게이트회로(42)는 상기 초음파 송수신기(40)가 출력한 신호로부터 결함 판정을 실시해야 하는 신호를 추출하여 결함 판정회로(44)에 출력한다. 결함 판정 회로(44)는 게이트회로(42)가 출력한 신호의 진폭을 검출하여 출력하거나 또는 해당 신호의 레벨을 소정 임계값과 비교하여 해당 신호의 레벨이 클 때 결함이 있는 신호를 출력하도록 동작하고, 이것에 의해 표면 결함이 검출된다.
상기 탐촉자홀더(12)는 제 1 실시형태와 마찬가지로 도 12에 도시한 바와 같이 내부에 급수부(26)를 구비하고 있다. 해당 급수부(26)는 유량 제어밸브(34)에 의해 압연롤(110)의 회전속도(주속도)에 따른 유량이 되고, 도관(28)으로부터 인도된 물을 수용부(26A)에 일단 수용하고, 이것을 수용부(26A)의 바닥부에 설치된 방출구(26B)로 방출하여 표면파 탐촉자(10)와 압연롤(110) 사이에 기포가 없는 물의 층을 형성한다.
다른 점에 관해서는 제 1 실시형태와 동일하기 때문에 동일 부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다.
표면 결함을 갖는 하이스롤을 본 실시형태의 장치로 회전속도 25rpm에서 50rpm까지 변화시켜 탐상을 실시하고, 결함으로부터의 반사파의 높이와 회전속도의관계를 조사한 결과를 도 14에 나타낸다. 본 실시형태의 장치를 이용하면 하이스롤의 회전속도에 관계없이 양호하게 표면 결함을 검출할 수 있다.
다음으로, 도 15를 참조하여 본 발명의 제 3 실시형태를 상세히 설명한다.
본 실시형태는 연삭의 개시전 또는 연삭의 도중에 표면파에 의한 초음파 탐상을 실시하고, 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이를 측정하여 압연롤(110)의 연삭장치(60)로 연삭량의 설정값을 전송하는 장치를 나타낸다. 압연롤의 연삭장치는 종래 주지된 적당한 장치를 이용하면 되고, 도면의 번잡화를 피하기 위해 도시를 생략한다.
상기 표면파 탐촉자(10)에는 초음파 탐상기(50)가 접속되어 표면파 탐촉자(10)로부터 표면파를 송신하기 위한 전기 펄스를 표면파 탐촉자(10)에 공급하고, 또 표면파 탐촉자(10)가 수신한 신호를 결함 판정에 적합한 레벨로 증폭한다. 또한, 초음파 탐상기(50)는 제 2 실시형태와 동일한 게이트회로(도시생략)를 이용하여 증폭후의 신호로부터 열적·기계적 손상부로부터의 반사파를 추출하고, 그 높이를 검출한다. 초음파 탐상기(50)에 의해 검출된 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이는 컴퓨터(52)로 보내져 도 8의 관계를 참조하는 것에 의해 열적·기계적 손상부를 제거하는데 필요한 연삭량이 구해진다. 이와 같이 구해진 연삭량의 설정값은 압연롤의 연삭장치(60)로 보내져, 예를 들면 지석을 이용하여 연삭이 실행된다.
다른 점에 관해서는 제 1, 제 2 실시형태와 동일하기 때문에 동일 부호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
본 실시형태를 이용하여 200개의 열간 마무리 압연용 전단 워크롤의 탐상을 실시하여 연삭량의 실적을 조사한 바, 종래 실시되던 일정량의 연삭을 열적·기계적 손상부로부터의 반사파가 소정의 임계값보다 낮아지기까지 반복하는 방법으로의 연삭량의 추정값(롤 1개마다 본 장치를 이용한 연삭량의 실적값으로부터 종래법에서의 연삭량을 추정)이 직경 환산으로 0.23mm이였지만 마찬가지로 0.18mm가 되어 종래에 비해 연삭량을 0.05mm이상 삭감할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 도 16을 참조하여 본 발명의 제 4 실시형태를 상세히 설명한다.
본 실시형태에서는 표면파 탐촉자(10)의 롤 축방향 위치를 검출하는 위치 검출기(36)가 설치되어 있고, 컴퓨터(52)에는 해당 위치검출기(36)로부터 표면파 탐촉자(10)의 롤 축방향에서의 위치가 검출되어 보내지고, 연삭의 개시전 또는 연삭의 도중에 실시되는 표면파에 의한 초음파 탐상에 있어서, 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 가장 높은 부분의 압연 롤상에서의 위치가 구해진다. 또한, 플런지 연삭이라고 하는 연삭을 실시할 때에는 도 9에 도시한 바와 같이, 표면파 탐촉자(10)와 지석(62)이 압연롤(110)에 맞닿는 위치(롤의 축방향의 위치)가 일치하도록 표면파 탐촉자(10)는 기계적으로 위치 맞춤을 하여 설치된다.
다른 구성에 관해서는 제 3 실시형태와 동일하기 때문에 동일 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 실시형태의 동작에 대해서 자세히 설명한다. 우선, 연삭의 개시전 또는 연삭 도중에 압연롤(110)을 그 원둘레방향(C)으로 회전시키면서 표면파 탐촉자(10)를 압연롤(110)의 축방향으로 주사하는 것에 의해 압연롤 전면의 표면파에의한 초음파 탐상을 실시하여 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이 및 표면파 탐촉자(10)의 위치 검출 신호가 입력된 컴퓨터(52)에 의해 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 가장 높은 부분의 압연롤(110)상에서의 위치가 구해진다.
다음으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 이 위치에 표면파 탐촉자(10)와 지석(62)이 이동되어 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 소정의 임계값보다 낮아지기까지 표면파에 의한 초음파 탐상을 실시하면서 압연롤(110)의 플런지 연삭이 실시되고, 이때의 연삭량이 구해진다.
이와 같이 구해진 연삭량의 설정값은 압연롤의 연삭장치(60)에 입력되어 나머지 롤면의 연삭이 실행된다.
본 실시형태의 장치를 이용하여 200개의 열간 마무리 압연 전단 워크롤의 탐상을 실시하고, 연삭량의 실적을 조사한 바, 종래 실시되던 일정량의 연삭을 열적·기계적 손상부로부터의 반사파가 소정의 임계값보다 낮아지기까지 반복되는 방법으로의 연삭량의 추정값이 직경 환산으로 0.24mm이였지만, 본 실시형태에서는 마찬가지로 0.19mm가 되어 종래에 비해 연삭량을 0.05mm이상 삭감할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
다음으로, 도 17과 도 18을 이용하여 본 발명의 제 5 실시형태를 상세히 설명한다.
도 17과 도 18은 본 발명의 표면파 탐촉자와 2종류의 종래법의 표면파 탐촉자를 이용하여 하기 표 1에 나타낸 5종류의 롤에 가공한 인공 결함을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다. 도 17은 인공 결함의 반사파 높이를 측정한 그래프이고,도 18은 인공 결함의 반사파의 S/N비를 측정한 그래프이다. 인공 결함은 각각의 롤 표면에 1mmø, 1mm 깊이의 세로 드릴 구멍을 가공한 것을 이용하고 있다. 표면파 탐촉자의 쐐기는 여기서는 폴리스티롤수지(CW=2340m/sec)제로 하고 있다.
표면파 탐촉자는 상술한 바와 같이 다음과 같은 3종류를 준비했다.
탐촉자F: 대상이 되는 5종류의 롤의 표면파 속도를 평균을 내어 그 평균값(CRav)과 폴리스티롤수지의 초음파속도(CW)로부터 수학식 2를 이용하여 산출한 θi에 적합하도록 구성한 표면파 탐촉자, 즉 θi=48.1도로 하고 있는 본 발명의 표면파 탐촉자이다.
탐촉자G: 하기 표 1의 롤번호 #4의 표면파 속도와 폴리스티롤 수지의 초음파 속도로부터 산출한 θi에 적합하도록 구성한 표면파 탐촉자, 즉 θi=49.2도 하고 있는 종래예의 표면파 탐촉자이다.
탐촉자H: 일반적인 강에서의 표면파의 속도(2980m/sec)와 폴리스티롤수지의 초음파속도로부터 산출한 θi에 적합하도록 구성한 표면파 탐촉자, 즉 θi=51.7도로 하고 있는 다른 종래예의 표면파 탐촉자이다.
도 17과 도 18로부터 본 발명의 탐촉자(F)가 롤의 종류에 따르지 않고 높은 반사파 높이 및 S/N비를 안정적으로 얻을 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 여기서, 도 17의 세로축은 롤번호 #1의 인공결함을 표면파 탐촉자(F)로 탐상했을 때의 반사파 높이를 “0dB”로 나타내고 있다.
다음으로, 하기 표 1에 나타낸 5종류의 각 롤에 대해 각각 4개, 합계 20개의 표면 결함을 실제 롤에서 샘플링하고, 그것들의 표면 결함으로부터의 반사파의 S/N비를 측정하였다. 도 19는 20개의 표면 결함에 안내번호를 붙여 그 번호를 가로축으로 하고, S/N비를 세로축으로 하여 그래프화하고 있다. 여기서, 표면파 탐촉자는 상술한 3종류의 탐촉자(F, G, H)를 적용하고 있다, 도 19로부터도 본 발명의 탐촉자(F)를 적용하는 것에 의해 실제 표면 결함에 있어서도 안정적으로 고 S/N비로 탐상할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명에 대해서 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 나타낸 것에 한정되는 것이 아니라, 그 요지가 이탈되지 않는 범위에서 여러가지로 변경이 가능하다. 예를 들면 표면파 탐촉자를 구성하는 부재인 초음파 진동자(10A), 댐핑재(10B), 수지제 쐐기(10C)의 구체적인 재료는 상기 실시형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 동일한 기능을 갖는 것이면 임의의 재료를 이용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 접촉매체로서 물을 사용하는 경우를 나타냈지만, 기름 등의 다른 액체를 사용해도 좋다.
또한, 본 발명의 적용 대상은 압연롤, 특별히 하이스롤에 한정받지 않고, 금속등으로 이루어진 로울러 등의 원기둥체이면 특별히 제한받지 않는다.
롤번호 메이커 제조방법 표면파속도
(m/sec)
#1 A사 연속주조법 3158
#2 A사 원심주조법 3110
#3 B사 원심주조법 3168
#4 C사 원심주조법 3090
#5 D사 단조법 3180
텅스텐분말의 체적분율:80%
진동자물질 수지재질 주파수대역폭
(%)		 펄스폭/파장 1차크랙으로부터의 반사파높이(dB) 비고
니오브산납계
자기		 폴리이미드 75 1.5 -13.5






본 발명예
폴리스티롤 75 1.5 -13.4
아크릴 70 1.5 -12.8
테프론 70 1.5 -12.5
티탄산납계
자기		 폴리이미드 62 2 -12
폴리스티롤 63 2 -12.4
아크릴 60 2 -11.6
테프론 59 2 -11.8
1-3형피에조컴포지트 폴리이미드 75 1.5 -13.2
폴리스티롤 73 1.5 -13.4
아크릴 70 1.5 -12.4
테프론 69 1.5 -12.6
0-3형피에조컴포지트 폴리이미드 61 2 -12
폴리스티롤 61 2 -11.8
아크릴 58 2 -11.6
테프론 58 2 -11.8
3-1형 피에조컴포지트 폴리이미드 62 2 -11.6
폴리스티롤 62 2 -11.4
아크릴 60 2 -11.6
테프론 59 2 -11.8
PZT 폴리이미드 38 3.5 -9.6
비교예
폴리스티롤 38 3.5 -9.4
아크릴 37 3.5 -9.2
테프론 36 3.5 -9
텅스텐분말의 체적분율:60%
진동자물질 수지재질 주파수대역폭
(%)		 펄스폭/파장 1차크랙으로부터의 반사파높이(dB) 비고
니오브산납계
자기		 폴리이미드 62 2 -12.4






본 발명예
폴리스티롤 62 2 -12.3
아크릴 60 2 -12.1
테프론 60 2 -12.1
티탄산납계
자기		 폴리이미드 52 2.5 -11.1
폴리스티롤 52 2.5 -11
아크릴 50 2.5 -11
테프론 50 2.5 -11.1
1-3형피에조컴포지트 폴리이미드 61 2 -12.4
폴리스티롤 60 2 -12.2
아크릴 60 2 -12
테프론 60 2 -12.1
0-3형피에조컴포지트 폴리이미드 51 2.5 -11.2
폴리스티롤 51 2.5 -11.2
아크릴 50 2.5 -11
테프론 50 2.5 -11
3-1형 피에조컴포지트 폴리이미드 52 2.5 -11.3
폴리스티롤 50 2.5 -11
아크릴 50 2.5 -11
테프론 50 2.5 -11
PZT 폴리이미드 32 4 -9
비교예
폴리스티롤 33 4 -8.8
아크릴 31 4 -8.9
테프론 31 4 -8.7
텅스텐분말의 체적분율:40%
진동자물질 수지재질 주파수 대역폭
(%)		 펄스폭/파장 1차크랙으로부터의
반사파높이(dB)		 비고
니오브산납계
자기		 폴리이미드 52 2.5 -11.4


본발명예
폴리스티롤 52 2.5 -11.3
아크릴 50 2.5 -11.1
테프론 50 2.5 -11.1
1-3형피에조컴포지트 폴리이미드 51 2.5 -11.1
폴리스티롤 51 2.5 -11
아크릴 50 2.5 -11.1
테프론 50 2.5 -11
PZT 폴리이미드 27 5 -8.4
비교예
폴리스티롤 26 5 -8.6
아크릴 26 5 -8.4
테프론 26 5 -8.5
텅스텐분말의 체적분율:20%
진동자물질 수지재질 주파수 대역폭
(%)		 펄스폭/파장 1차크랙으로부터의
반사파높이(dB)		 비고
니오브산납계
자기		 폴리이미드 52 2.5 -10.6


본발명예
폴리스티롤 52 2.5 -10.4
아크릴 50 2.5 -10.3
테프론 50 2.5 -10.4
1-3형피에조컴포지트 폴리이미드 51 2.5 -10.5
폴리스티롤 51 2.5 -10.4
아크릴 50 2.5 -10.3
테프론 50 2.5 -10.2
PZT 폴리이미드 22 6 -8.2
비교예
폴리스티롤 21 6 -8
아크릴 20 6 -8.1
테프론 20 6 -8.1
본 발명에 의하면 표면파를 이용하여 초음파의 손상을 탐색할 때, 일차크랙의 과검출을 방지하여 과연삭에 의한 롤원단위의 악화를 방지할 수 있다. 또한, 1차크랙이나 결정입계로부터의 노이즈의 레벨을 저감시켜 결함 검출 능력을 대폭 향상시킬 수 있다.
특히, 압연에 의해 표면에 열적·기계적 손상을 받은 압연롤의 연삭시, 열적·기계적 손상으로부터의 반사파 높이에 따라서 그 후의 연삭량을 설정하도록 한 경우는 롤의 연삭량을 최적화하여 롤 원단위를 향상시키고, 또 롤 연삭의 능률을 향상시킬 수 있다.
또한, 표면파를 이용한 롤의 초음파 탐상법에 있어서의 본 발명의 적용으로 제조법의 차이에 의한 롤재질의 상위에도 불구하고, 높은 효율로 표면파를 송수신하는 것이 가능해지고, 표면파 탐촉자를 교환하지 않고 손상을 탐색하는 것이 가능해지고, 공통의 표면파 탐촉자로 결함으로부터의 반사파의 S/N비를 높이는 것이 가능해졌다.

Claims (8)

  1. 표면에 열적·기계적 손상을 받은 롤의 연삭시에, 연삭을 개시하기 전이나 또는 연삭의 도중에 롤을 회전시키면서 롤 표면에 접촉매질의 막을 통하여 표면파 탐촉자를 접촉시키고,
    표면파 탐촉자로부터 표면파를 전파시킴과 동시에 롤 표면중 표면파가 전파하는 부분의 액체를 제거하도록 하여 롤 표면에 존재 또는 잔존하는 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이를 측정하고,
    미리 구한 열적·기계적 손상부를 제거하는데 필요한 연삭량과 열적·기계적 손상부로부터의 반사파의 높이와의 관계와 해당 반사파 높이와의 측정값을 조합하는 것에 의해 필요한 연삭량을 구하고, 그 후의 연삭량을 상기와 같이 구한 연삭량으로 설정하여 연삭을 실시하는 롤의 연삭방법에 있어서,
    상기 표면파 탐촉자가 송수신하는 표면파의 중심 주파수를 “fc”로 했을 때 해당 표면파의 주파수 스펙트럼에 있어서, 해당 스펙트럼 강도가 피크값에 대해 -6dB이내의 범위의 폭에 해당하는 주파수 대역폭을 0.50fc 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 롤의 연삭방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 표면에 열적·기계적 손상을 받은 롤의 연삭시에, 연삭을 개시하기 전이나 또는 연삭의 도중에 롤을 회전시키면서 롤 표면에 접촉매질의 막을 통하여 표면파 탐촉자를 접촉시키고,
    표면파 탐촉자로부터 표면파를 전파시킴과 동시에 롤 표면중 표면파가 전파하는 부분의 액체를 제거하도록 하여 롤 표면에 존재 또는 잔존하는 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이를 측정하고,
    미리 구한 열적·기계적 손상부를 제거하는데 필요한 연삭량과 열적·기계적 손상부로부터의 반사파의 높이와의 관계와 해당 반사파 높이와의 측정값을 조합하는 것에 의해 필요한 연삭량을 구하고, 그 후의 연삭량을 상기와 같이 구한 연삭량으로 설정하여 연삭을 실시하는 롤의 연삭방법에 있어서,
    상기 표면파 탐촉자가 송수신하는 표면파 펄스의 펄스폭을 상기 원기둥체를 전파하는 표면파의 파장의 2.5배 이하로 하는 것을 특징으로 하는 롤의 연삭방법.
  7. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 가장 높은 곳에 표면파 탐촉자 및 연삭용 지석을 이동시키고, 탐상을 실시하면서 플런지 연삭을 실시하여 열적·기계적 손상부로부터의 반사파 높이가 소정 레벨 이하가 되는 연삭량을 구하고,
    상기 연삭량에 따라서 나머지 롤면을 연삭하는 것을 특징으로 하는 롤의 연삭방법.
  8. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 롤이 압연용 롤인 것을 특징으로 하는 롤의 연삭방법.
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