RU2346269C1 - Способ и устройство для обнаружения дефектов поверхности, в частности трещин, сколов и подобного, на валке прокатного стана - Google Patents

Способ и устройство для обнаружения дефектов поверхности, в частности трещин, сколов и подобного, на валке прокатного стана Download PDF

Info

Publication number
RU2346269C1
RU2346269C1 RU2007118699/28A RU2007118699A RU2346269C1 RU 2346269 C1 RU2346269 C1 RU 2346269C1 RU 2007118699/28 A RU2007118699/28 A RU 2007118699/28A RU 2007118699 A RU2007118699 A RU 2007118699A RU 2346269 C1 RU2346269 C1 RU 2346269C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
roll
ultrasonic waves
roller
receiver
ultrasonic
Prior art date
Application number
RU2007118699/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Дитер ФИГГЕ (DE)
Дитер Фигге
Original Assignee
Смс Демаг Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Смс Демаг Аг filed Critical Смс Демаг Аг
Application granted granted Critical
Publication of RU2346269C1 publication Critical patent/RU2346269C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2493—Wheel shaped probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/225—Supports, positioning or alignment in moving situation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/27—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the material relative to a stationary sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/44—Processing the detected response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0422—Shear waves, transverse waves, horizontally polarised waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/048—Transmission, i.e. analysed material between transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/263—Surfaces
    • G01N2291/2634—Surfaces cylindrical from outside
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/26—Scanned objects
    • G01N2291/265—Spherical objects

Landscapes

  • Immunology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Использование: для обнаружения дефектов поверхности, в частности трещин, сколов и подобного, на валке прокатного стана. Сущность: заключается в том, что обследуемый валок (2) контролируют в положении установки, причем генерируемые поперечные ультразвуковые волны (4а) частотой порядка 0,5-2 МГц подают на один конец (2с) валка, а принимают на другом конце (2d) валка, причем в процессе измерения передатчик (5) ультразвуковых волн и приемник (6) ультразвуковых волн на время контроля плотно прижимают к поверхности валка (2е), при этом ультразвуковые волны (4) от пьезоэлемента (33а) через сердцевину (27) из прозрачной пластмассы и прилегающий силиконовый наполнитель (32) поступают на цилиндрическое контактное тело (17) из стали, которое прижимают к поверхности валка (2е) снаружи, на краю (2f) бочки валка. Технический результат: обеспечение оптимальных условий, позволяющих на достаточной глубине изделия обнаруживать достаточно мелкие дефекты, исключение помех при работе установленных направляющих для прокатываемого материала со стороны приборов, осуществляющих контроль, а также обеспечение равномерной передачи ультразвуковых волн на контролируемое изделие. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относится к способу и устройству для обнаружения с помощью ультразвуковых волн дефектов поверхности, в частности трещин, сколов и подобного, на валке прокатного стана, в частности на рабочих валках, установленных с опорными валками в стойках станины.
У прокатных станов в линиях для горячей прокатки полос и в станах для холодной прокатки рабочие валки принято заменять по истечении заранее установленного срока службы, определяемого соответствующим прокатываемым материалом и другими параметрами прокатки. Однако временной фактор не учитывает серьезные дефекты того или иного валка. В отсутствие какого-либо другого диагноза рабочие валки зачастую меняют чересчур рано. В результате возникают экономические потери.
Из патента DE 19849102 С1 известны способ и устройство для неразрушающего контроля предметов на наличие дефектов на открытой поверхности и/или в местах структуры, расположенных близко к поверхности, с помощью волн Релея. При этом углы облучения (α) устанавливаются на величину, равную 1,04±0,2° угла, получающегося из отношения скорости звука в среде до входа в поверхность к скорости волны Релея в предмете, то есть в контролируемом объекте.
Однако применение этого способа к валкам в прокатных станах невозможно хотя бы уже из-за основ способа и предложенного устройства.
Документ US 4423638 раскрывает сущность способа контроля, при котором ультразвук с помощью передатчика звуковых волн подается на контролируемый валок, а в другом месте снова принимается приемником. Для подачи или приема звука предусмотрены пластинчатые элементы, приводимые в контакт с поверхностью валка.
Принципиальная возможность проведения неразрушающего контроля с помощью ультразвуковых волн раскрыта в документе US 6105431. Согласно ему звуковые волны подаются на контролируемый объект под углом и снова принимаются в месте, расположенном на удалении от передатчика звуковых волн.
Другие похожие решения известны из американского документа US 6341525, из документа GB 1561811 А, из документов US 5417114 и US 3868847, а также из статьи I. Komsky «Rolling dry-coupled transducers for ultrasonic inspections of aging aircraft structures» в журнале «Health Monitoring and Smart Nondestructive Evaluation of Structural and Biological Systems» III 15-17 March 2004 San Diego, CA, USA, Bd. 5394, Nr.1, 17.
В основу изобретения положена задача применения и упрощения самого по себе известного способа ультразвукового контроля находящихся в рабочем положении удлиненных элементов прокатных станов, а именно подверженных износу валков.
Задача согласно изобретению решается тем, что обследуемый валок контролируется на месте установки, причем генерируемые поперечные ультразвуковые волны (так называемые сдвиговые волны) частотой порядка 0,5-2 МГц подаются на один конец валка, а принимаются на другом конце валка, причем передатчик и приемник ультразвуковых волн в процессе измерения на время контроля плотно прижимаются к поверхности валка. У поперечных волн скорость звука примерно на 50% меньше, чем у продольных. С этим связано и уменьшение длины волны, так что могут быть обнаружены даже очень мелкие дефекты. В качестве дефектов в области поверхности валков могут рассматриваться трещины, в том числе волосные, и сколы размерами 0,6×0,6 мм. Трещинами считают дефекты с шириной от 50 мкм и глубиной от 10 мкм. Частота 0,5-2 МГц представляет собой компромисс между максимальной глубиной измерения и нормальным разрешением для обнаружения даже мелких дефектов. Установка передатчика звуковых волн на одном конце валка и приемника звуковых волн на другом конце валка минимизирует потребление энергии. На поверхности раздела таких дефектов возникают изменения акустических свойств, фиксируемых с помощью измерительной техники.
Контролируемыми материалами валков являются, в частности:
стальные валки станов для горячей прокатки: звукопроницаемость кованой стали из-за ее мелкозернистой структуры особенно высока;
валки из стального литья: структура несколько крупнее, чем у кованой стали; материал при понижении контрольной частоты продолжает оставаться удобным для контроля. Такие валки используются, например, в качестве валков с высоким содержанием хрома для первых прокатных станов линий для горячей чистовой прокатки полос;
валки после «Indefinite Chill» («Неравномерная закалка»): сердцевины валков состоят из сферических отливок, а оболочки - из закаленных отливок. Этот тип валков трудно поддается контролю из-за наличия графитовых включений. В результате может произойти рассеяние звука. Для контроля предлагаются ультразвуковые частоты менее 1 МГц. Этот тип прокатных валков используется в качестве биметаллического валка для последних прокатных станов линии для горячей чистовой прокатки полос;
опорные валки из кованой стали: возможность контроля с помощью ультразвука при частотах около 1 МГц является весьма высокой.
Усовершенствование заключается в том, что передатчик и приемник ультразвуковых волн устанавливаются радиально по краю бочки вблизи шейки валка, зафиксированной в опоре станины.
Одно улучшение состоит в том, что во время установки передатчика и приемника ультразвуковых волн обследуемый валок останавливается, а по завершении установки проворачивается дальше примерно на два оборота. По окончании процесса контроля приборы могут быть снова отведены в сторону. Приборы не мешают работе установленных направляющих для прокатываемого материала и устройств для охлаждения.
Другое усовершенствование проявляется в том, что ультразвуковые волны от пьезоэлемента через сердцевину из прозрачной пластмассы и прилегающий силиконовый наполнитель направляются на цилиндрическое контактное тело из стали, прижимаемое к поверхности валка снаружи бочки валка. Пьезоэлемент служит для фокусирования семейства волн и тем самым для целенаправленной передачи ультразвуковых волн в заданном направлении.
Для направленной передачи входящих ультразвуковых волн предусмотрено, чтобы снаружи на рабочую поверхность цилиндрического контактного тела наносился слой иридия.
Другой целесообразной мерой является то, что процесс контроля осуществляется в отсутствие между рабочими валками прокатываемого материала. Процесс измерения может проводиться после замены прокатываемого материала или во время предусмотренного перерыва.
Другими мероприятиями достигается, чтобы ультразвуковые волны попадали на поверхность валка под острым углом, а использовалась лишь составляющая в направлении поверхности валка.
Устройство для обнаружения с помощью ультразвука дефектов поверхности, в частности трещин, сколов и подобного, на валке прокатного стана, в частности на рабочих валках, установленных с опорными валками в стойках станины, решает поставленную задачу согласно изобретению тем, что в каждой стойке станины установлен держатель, поворачиваемый из нерабочего положения в положение для контроля, или наоборот, который содержит передатчик или, соответственно, приемник ультразвуковых волн, причем держатели посредством привода каждый раз могут устанавливаться на определенное усилие нажима. В результате могут контролироваться не только различные диаметры валков в соответствии с их износом или чистовой обработкой, но и в любом случае может сохраняться соответствующая величина усилия нажима.
В соответствии с другим вариантом изобретения на прижимаемых концах поворотных рычагов установлены соответствующие цилиндрические контактные тела из стали. При различных диаметрах валков угол входа в поверхность валков изменяется лишь незначительно.
Контактное тело создает условия для равномерной передачи ультразвуковых волн на стальной валок и для их дальнейшего прохождения с передатчика на приемник. Для этого контактное тело предпочтительно содержит неподвижную пластмассовую сердцевину, которая с помощью муфты (например, муфты Олдгама) жестко соединена с корпусом головки, причем сердцевина в цилиндрическом контактном теле установлена с возможностью вращения без приложения особых усилий, а в контактном теле расположен передатчик или приемник волн с электрическим подключением. Тем самым устройство обеспечивает образование пучков волн и их дальнейшее прохождение внутри валка.
Усовершенствование предусматривает, чтобы цилиндрическое контактное тело снаружи покрывалось слоем иридия. В результате повышается способность к передаче ультразвуковых волн на контролируемый валок с контактного ролика.
Из-за обычно принятых жидких передающих сред, которые не могут быть использованы для встроенного валка, предлагается, чтобы кольцевое пространство между цилиндрическим контактным телом и неподвижной пластмассовой сердцевиной для осуществления акустической связи заполнялось силиконом.
Кроме того, предлагается электрическая/электронная схема определения с помощью ультразвуковых волн дефектов поверхности, в частности трещин, сколов и подобного, на валках прокатного стана, в частности на рабочих валках, установленных с опорными валками в стойках станины с возможностью вращения.
Эта схема решает поставленную задачу тем, что передатчик ультразвуковых волн подключен к ультразвуковому генератору и через валок соединен с приемником ультразвуковых волн, который подключен к приемнику-усилителю и к сравнивающему устройству, при этом запоминающее устройство для испытательных эталонных сигналов соединено с параллельно включенным усилителем эталонных сигналов и со сравнивающим устройством, причем в подключенном к сравнивающему устройству генераторе сигналов рассогласования генерируется заданный испытательный эталонный сигнал.
Далее схема предусматривает, что генератор сигналов рассогласования подключен к регистрирующему прибору с запоминающим устройством.
Кроме того, усовершенствованный вариант изобретения предусматривает, что для прибора, регистрирующего испытательный эталонный сигнал, применено дальнейшее переключение на последующий или предыдущий испытательный эталонный сигнал.
Изобретение более подробно поясняется далее на примерах выполнения со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 изображает прокатный стан в направлении прокатки на примере прокатного стана с клетями кварто, вид спереди,
фиг.2 - прокатный стан по фиг.1 с передатчиком и приемником ультразвуковых волн в поперечном разрезе,
фиг.3 - держатель с прижимным средством для передатчика или приемника ультразвуковых волн в частичном поперечном разрезе,
фиг.4 - стойку станины с держателем в положении установки в поперечном разрезе,
фиг.5 - семейство ультразвуковых волн,
фиг.6 - шарнир держателя в поперечном разрезе,
фиг.7 - стальной ролик, установленный и закрепленный на
держателе, с фрагментом преобразователя в поперечном разрезе,
фиг.8 - другую форму выполнения держателя в поперечном разрезе, и
фиг.9 - блок-схему последовательности выполнения функций в ходе одного или нескольких процессов измерения.
На фиг.1 изображен прокатный стан 1, например, в виде клети кварто. Прокатный стан 1 содержит четыре валка 2: два рабочих валка 2а и два направляющих их опорных валка 2b.
Валки 2 установлены в стойках 3 станины на опорах 3а станины с возможностью вращения. Валки 2 устанавливаются с помощью гидравлических нажимных цилиндров 7 прямого хода, на которые, однако, давления в процессе контроля не оказывается, то есть они бездействуют.
Для верхнего рабочего валка 2а в стойке 3 станины установлен поворотный рычаг 8а (фиг.2), который будучи откинутым вверх оказывается в нерабочем положении 9, а будучи опущенным оказывается со своей передающей головкой 10 в положении 11 для контроля. В положении 11 для контроля передающая головка 10 для передачи колебаний плотно прижимается к краю 2f бочки на одном конце 2с (фиг.1) валка, а на другом конце 2d валка - к поверхности валка 2е вблизи шейки 2g валка. При этом средства для направления и охлаждения прокатываемого материала не испытывают повреждений и могут оставаться в своем работоспособном состоянии.
Согласно фиг.2 держатели 8 с передающими головками 10 в своем нерабочем положении легко предохраняются от неблагоприятного воздействия окружающей среды. Для индикации верхнего рабочего валка 2а и нижнего рабочего валка 2а предусмотрены, соответственно, два таких держателя 8.
На фиг.3 один из поворотных рычагов 8а, зафиксированный в поворотной опоре 12, изображен в стойке 3 станины в увеличенном виде. Поворотный рычаг 8а является составной частью держателя 8. Внутри держателя 8 с обоих концов шарнирно закреплен привод 13, например гидроцилиндр 13а. Корпус 14 для фиксации периодически занимаемого держателем 8 положения 11 контроля может устанавливаться до упора 15. Гидроцилиндр 13а в корпусе 14 шарнирно соединен с подвижным штоком 16, причем шток 16 имеет на своем конце передающую головку 10. Передающая головка 10 представляет собой контактный ролик 17. В обозначенном положении передающая головка 10 достигает верхнего рабочего валка 2а со средним диаметром 18 валка. В рабочем положении шток 16 направлен к центру рабочего валка 2а. При изменении диаметров 19, 20 валков в результате, например, промежуточной шлифовки бочки валка компенсация осуществляется за счет подъема гидроцилиндра 13а. Применение (стального) контактного ролика 17 вызывает пренебрежимо малое смещение угла входа. Нажимное усилие передающей головки 10 контролируется гидроцилиндром 13а.
Размещение держателя 8 с поворотным рычагом 8а показано на фиг.4 сбоку. Корпус 14 включает поворотную опору 12. Поворотная опора 12 содержит закрепленную в стойке 3 станины ось вращения 21, вокруг которой корпус 14 для перехода из нерабочего положения 9 в положение для контроля 11 поворачивается во вращающейся опоре 22 с помощью гидравлического привода 23 механизма поворота, опирающегося на стойку 3 станины.
На фиг.5 используемые для контроля ультразвуковые волны 4 изображены как поперечные ультразвуковые волны 4а, распространяющиеся в направлении 4b.
Согласно фиг.6 контактный ролик 17 устанавливается внутри корпуса 24 головки, который может являться частью корпуса 14. Контактный ролик 17 приводится во вращение при помощи подшипников качения 25а, 25b. Подшипники качения 25а, 25b герметизированы относительно фланцев 26 корпуса 24 головки. Внутри отверстия 17а ролика располагается сердцевина 27 из прозрачной стекловидной пластмассы (например, из доступного на рынке плексигласа), которая удерживается креплением, включающим четыре герметизированных подшипника 28 и муфту 29, предпочтительно муфту Олдгама. Пластмассовая седцевина 27 изолируется и предохраняется за счет бесконтактной прокладки 30. Образующееся кольцевое пространство 31 между контактным роликом 17 и пластмассовой сердцевиной 27 для осуществления акустической связи занято наполнителем 32 в виде кольцеобразного силиконового слоя. Внутри полости 27а в качестве компонента передатчика 33 (или приемника) волн располагается пьезоэлемент 33а.
Передача ультразвуковых волн 4, генерируемых ультразвуковым генератором 34 (см. фиг.9), с пьезоэлемента 33а осуществляется через пластмассовую сердцевину 27 и наполнитель 32 на контактный ролик 17, по окружности которого нанесен слой 35 иридия, а также на (стальной) валок 2а, причем контактный ролик 17 плотно прижимается. При этом происходит двойное преломление ультразвуковых волн 4.
Пьезоэлемент 33а с помощью кабеля 36 соединен с ультразвуковым генератором 34 (фиг.6, 8 и 9).
Силиконовый наполнитель 32 наряду с другими вязкими жидкостями представляет собой передающую среду для ультразвуковых волн 4. Ультразвуковые волны 4 исходят от пьезоэлемента 33а и проходят через сердцевину 27 из (прозрачной) пластмассы вплоть до силиконового наполнителя 32. В плоскости выхода на стальной контактный ролик 17 ультразвуковые волны 4 преломляются в первый раз. После этого ультразвуковые волны 4 как поперечные ультразвуковые волны 4а через слой иридия 35 достигают поверхности валка 2е, где преломляются вторично, и вводятся в сталь контролируемого рабочего валка 2а (см. фиг.6, справа внизу). Продольная составляющая проходит через валок 2 в продольном направлении и встречает на своем пути дефекты поверхности, если они есть, в частности трещины, в том числе волосные, сколы и подобное, которые определяются как дефекты.
На фиг.6 на стальном рабочем валке 2а установлено контактное тело 17 в форме ролика, причем по его окружности нанесен слой иридия 35, и контактный ролик 17 плотно прижат. При этом происходит двойное преломление ультразвуковых волн 4.
Пьезоэлемент 33а с помощью кабеля 36 соединен с ультразвуковым генератором 34 (фиг.9).
Силиконовый наполнитель 32 наряду с другими вязкими жидкостями представляет собой передающую среду для ультразвуковых волн 4. Ультразвуковые волны 4 исходят от пьезоэлемента 33а и проходят через сердцевину 27 вплоть до силиконового наполнителя 32.
В плоскости выхода на стальной контактный ролик 17 ультразвуковые волны 4 преломляются в первый раз. После этого ультразвуковые волны 4 через слой иридия 35 достигают поверхности валка 2е и преломляются вторично.
Продольная составляющая проходит через валок 2 в продольном направлении и встречает на своем пути дефекты поверхности, если они есть, в частности трещины, в том числе волосные, сколы и подобное, которые определяются как искомые дефекты.
На фиг.7 на рабочий валок 2а опирается контактный ролик 17. Сердцевина 27 (из прозрачной пластмассы) для осуществления акустической связи окружена силиконовым наполнителем 32, а в полости 27а располагается передатчик/приемник 33 волн, который содержит пьезоэлемент 33а, изображенный в поперечном разрезе. Ультразвуковой передатчик 5 (или ультразвуковой приемник 6) на время устанавливается на поверхности валка 2е, а затем подхватывается движущейся поверхностью валка 2е и приводится во вращение.
На фиг.8 представлена альтернативная форма выполнения изобретения. Ультразвуковой передатчик 5 (или ультразвуковой приемник 6, на который передаются исходящие волны) встроен в качающуюся головку 37, которая автоматически устанавливается в соответствующее угловое положение. Для этого основа 38 может поворачиваться вокруг оси 38а основы 38, удлиненное контактное тело 39 подогнано с помощью соответствующего угла под средний диаметр валка 18 и переменный диаметр валка 19. Вместо силиконового наполнителя 32 в качестве передающей среды может быть использовано масло.
Способ и устройство для контроля не должны использоваться на всех прокатных станах одной прокатной линии. Достаточно проверить прокатный стан с максимальной нагрузкой (максимальным обжатием при проходе), поскольку там в первую очередь имеется большая вероятность образования трещин.
На фиг.9 представлена блок-схема устройства для обработки полученных видов сигналов. Передатчик 5 ультразвуковых волн подключен к ультразвуковому генератору 34 и через валок 2 соединен с приемником 6 ультразвуковых волн. Последний подключен к приемнику-усилителю 40 и к сравнивающему устройству 41. Последующий осциллограф 42 с запоминающим устройством при наличии расхождения между двумя сигналами генерирует сигнал рассогласования. Расхождение возникает в результате того, что сигнал рассогласования подается по электрической цепи 43 и через регистрирующий прибор 44, а в запоминающем устройстве 45 для испытательных эталонных сигналов А, В, С, D, Е и т.д. выбирается следующий эталонный сигнал, который передается дальше на усилитель эталонных сигналов. Если при сравнении в сравнивающем устройстве 41 совпадения не наблюдается, то, например, при наличии расхождения на регистрирующий прибор 44 поступает команда переключения на следующий испытательный эталонный сигнал А, В, С, D и т.д. По окончании сравнения с имеющимися испытательными эталонными сигналами поворотом 47 на установочный угол 48 (угол φ) производится дальнейший контроль. По этому способу в генераторе 49 сигналов рассогласования при несовпадении сигналов путем дальнейшего переключения 50 инициируется и осуществляется продолжение процессов сравнения.
Перечень позиций
1 Прокатный стан
2 Валок
2а Рабочий валок
2b Опорный валок
2с Первый конец валка
2d Второй конец валка
2е Поверхность валка
2f Край бочки
2g Шейка валка
3 Стойка станины
3а Опора станины
4 Ультразвуковые волны
4а поперечные ультразвуковые волны
4b Направление распространения
5 Передатчик ультразвуковых волн
6 Приемник ультразвуковых волн
7 Нажимной цилиндр прямого хода
8 Держатель
8а Поворотный рычаг
9 Нерабочее положение
10 Передающая головка
11 Положение для контроля
12 Поворотная опора
13 Привод
13а Гидроцилиндр
14 Корпус
15 Упор
16 Шток
17 Контактный ролик
17а Отверстие в ролике
18 Средний диаметр валка
19 Переменный диаметр валка
20 Переменный диаметр валка
21 Ось вращения
22 Вращающаяся опора
23 Привод механизма поворота
24 Корпус головки
25а Подшипник качения
25b Подшипник качения
26 Фланец
27 Сердцевина из прозрачной пластмассы
27а Полость
28 Герметизированный подшипник
29 Муфта (Олдгама)
30 Прокладка
31 Кольцевое пространство
32 Силиконовый наполнитель
33 Передатчик/приемник волн
33а Пьезоэлемент
34 Ультразвуковой генератор
35 Слой иридия
36 Кабель
37 Качающаяся головка
38 Основа
38а Ось основы
39 Контактное тело
40 Приемник-усилитель
41 Сравнивающее устройство
42 Осциллограф с запоминающим устройством
43 Электрическая цепь
44 Регистрирующий прибор
45 Запоминающее устройство
46 Усилитель эталонных сигналов
47 Поворот на угол φ
48 Установочный угол
49 Генератор сигналов рассогласования
50 Схема переключения

Claims (12)

1. Способ обнаружения дефектов поверхности, в частности трещин, сколов, с помощью ультразвуковых волн (4) на валке (2) прокатного стана (1), в частности, на рабочих валках (2а), установленных с опорными валками (2b) в стойках (3) станины, отличающийся тем, что обследуемый валок (2) контролируют в положении установки, причем генерируемые поперечные ультразвуковые волны (4а) частотой порядка 0,5-2 МГц подают на один конец (2 с) валка, а принимают на другом конце (2d) валка, причем в процессе измерения передатчик (5) ультразвуковых волн и приемник (6) ультразвуковых волн на время контроля плотно прижимают к поверхности валка (2е), при этом ультразвуковые волны (4) от пьезоэлемента (33 а) через сердцевину (27) из прозрачной пластмассы и прилегающий силиконовый наполнитель (32) поступают на цилиндрическое контактное тело (17) из стали, которое прижимают к поверхности валка (2е) снаружи, на краю (2f) бочки валка.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что передатчик (5) ультразвуковых волн и приемник (6) ультразвуковых волн устанавливают радиально на краю (2f) бочки вблизи шейки (2g) валка, закрепленной в опоре (3а) станины.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на время установки передатчика (5) ультразвуковых волн и приемника (6) ультразвуковых волн обследуемый валок (2) останавливают, а по завершении процесса установки проворачивают примерно на два оборота.
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на рабочую поверхность контактного тела в виде ролика (17) снаружи нанесен слой иридия (35).
5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что процесс контроля проводится при отсутствии между рабочими валками (2а) прокатываемого материала.
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что ультразвуковые волны (4) подают к поверхности валка (2е) под острым углом, а используют лишь составляющую в направлении поверхности валка (2е).
7. Устройство для обнаружения дефектов поверхности, в частности трещин, сколов, с помощью ультразвуковых волн (4) на валке (2) прокатного стана (1), в частности, на рабочих валках (2а), установленных с опорными валками (2b) в стойках (3) станины, причем в каждой стойке станины предусмотрен держатель (8), поворачиваемый из нерабочего положения (9) в положение (11) для контроля, или наоборот, который содержит, соответственно, передатчик (5) или приемник (6) ультразвуковых волн, при этом держатели (8) посредством привода (13) каждый раз могут устанавливаться на определенное усилие нажима, отличающееся тем, что на прижимаемых концах поворотных рычагов (8а) соответственно устанавливается цилиндрическое контактное тело в виде ролика (17) из стали, причем контактный ролик (17) имеет стационарную пластмассовую сердцевину (27), причем кольцевое пространство (31) между контактным роликом (17) и стационарной пластмассовой сердцевиной (27) для осуществления акустической связи заполнено силиконом (32).
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что неподвижная пластмассовая сердцевина (27) с помощью муфты (29) соединена с корпусом (24) головки без возможности вращения, причем сердцевина (27) в контактном ролике (17) установлена с возможностью вращения без приложения особых усилий, а в контактном ролике (17) расположен передатчик (33) или приемник (33) волн с электрическим подключением.
9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что контактный ролик (17) снаружи покрыт слоем иридия (35).
10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что оно содержит схему, при которой передатчик (5) ультразвуковых волн подключен к ультразвуковому генератору (34) и через валок (2) соединен с приемником (6) ультразвуковых волн, который подключен к приемнику-усилителю (40) и к сравнивающему устройству (41), причем запоминающее устройство (45) для испытательных эталонных сигналов (А, В, С, D, Е и далее) соединено с параллельно включенным усилителем (46) эталонных сигналов и со сравнивающим устройством (41), причем в подключенном к сравнивающему устройству (41) генераторе сигналов (49) рассогласования генерируется заданный испытательный эталонный сигнал (А, В, С, D, Е и далее).
11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что генератор (49) сигналов рассогласования подключен к регистрирующему прибору (44) с запоминающим устройством (45).
12. Устройство по любому из пп.10 и 11, отличающееся тем, что к регистрирующему прибору (44) для детектируемого испытательного эталонного сигнала (А, В, С, D, Е и далее) подключена схема (50) переключения на последующий или предыдущий сигнал (А, В, С, D, Е и далее).
RU2007118699/28A 2004-10-20 2005-10-19 Способ и устройство для обнаружения дефектов поверхности, в частности трещин, сколов и подобного, на валке прокатного стана RU2346269C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004051020A DE102004051020A1 (de) 2004-10-20 2004-10-20 Verfahren, Vorrichtung und Schaltung zum Ermitteln von Oberflächenfehlern, wie beispielsweise Risse, Ausbrüche und dergleichen an einer Walze eines Walzwerks
DE102004051020.2 2004-10-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2346269C1 true RU2346269C1 (ru) 2009-02-10

Family

ID=35871103

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007118699/28A RU2346269C1 (ru) 2004-10-20 2005-10-19 Способ и устройство для обнаружения дефектов поверхности, в частности трещин, сколов и подобного, на валке прокатного стана

Country Status (17)

Country Link
US (1) US7562578B2 (ru)
EP (1) EP1733224B1 (ru)
JP (1) JP2008516211A (ru)
KR (1) KR100822696B1 (ru)
CN (1) CN101027551B (ru)
AT (1) ATE365317T1 (ru)
BR (1) BRPI0514022A (ru)
CA (1) CA2569546A1 (ru)
DE (2) DE102004051020A1 (ru)
ES (1) ES2287916T3 (ru)
MX (1) MX2007004828A (ru)
MY (1) MY142610A (ru)
RU (1) RU2346269C1 (ru)
TW (1) TW200622239A (ru)
UA (1) UA88333C2 (ru)
WO (1) WO2006042748A2 (ru)
ZA (1) ZA200610864B (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005044760B3 (de) * 2005-09-20 2007-04-12 Georgsmarienhütte Gmbh Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von heißem Walzmaterial
DE102006028364A1 (de) * 2006-06-19 2007-12-27 Aluminium Norf Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Zustandsüberwachung von Walzen
CN100578213C (zh) * 2007-12-18 2010-01-06 宝钢集团常州轧辊制造公司 轧辊辊身倒角的探伤方法
JP4491800B2 (ja) * 2008-03-27 2010-06-30 住友金属工業株式会社 超音波探傷方法及び装置
JP5391781B2 (ja) * 2008-04-02 2014-01-15 Ｊｆｅスチール株式会社 ローラの亀裂診断装置及び診断方法
JP5412931B2 (ja) * 2009-04-08 2014-02-12 Ｊｆｅスチール株式会社 回転軸の異常診断装置
US20110116961A1 (en) * 2009-11-13 2011-05-19 Hossein Akbari Stators for downhole motors, methods for fabricating the same, and downhole motors incorporating the same
KR101118955B1 (ko) * 2009-12-28 2012-02-27 주식회사 성우하이텍 성형롤의 파손 감지장치
DE102010045912B4 (de) * 2010-09-21 2014-05-22 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Rotierbares Wälzlager
GB201200274D0 (en) * 2012-01-09 2012-02-22 Airbus Operations Ltd Tool and method for manipulating a transducer assembly
CN102721744A (zh) * 2012-06-28 2012-10-10 吴江市宏达探伤器材有限公司 辊轴c扫描超声波检测仪
NO2755812T3 (ru) * 2013-03-12 2018-06-30
CN106585100B (zh) * 2016-12-20 2018-05-08 武汉钢铁有限公司 带材表面缺陷喷涂标识设备
EP3730228B1 (en) * 2017-12-21 2024-02-07 Hitachi Metals, Ltd. Online crack detection device and method for rolling roll
CN110856859B (zh) * 2018-08-22 2021-05-07 上海梅山钢铁股份有限公司 一种热连轧支撑辊剥落在线监测方法
CN109883857B (zh) * 2019-03-19 2021-10-26 松下压缩机(大连)有限公司 压铸铝合金内部缺陷的快速检测方法
KR102190450B1 (ko) 2019-03-22 2020-12-11 울산과학기술원 탄소섬유강화플라스틱의 홀 가공시 손상 모니터링 방법
CN110726771A (zh) * 2019-09-20 2020-01-24 郭拓 一种板材缺陷检测用超声检测设备

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5017151B1 (ru) * 1970-04-18 1975-06-18
US3745815A (en) * 1970-10-17 1973-07-17 Riv Officine Di Villar Perosa Device for evaluating the vibrations of a revolving member
US3868847A (en) * 1972-12-04 1975-03-04 Walter A Gunkel System and apparatus for inspecting elongated welds
NO148123C (no) * 1975-10-08 1983-08-10 Lamb William Carroll Fremgangsmaate til inspeksjon av en roerformet del som anvendes ved boreoperasjoner fra en plattform, og apparat til utfoerelse av fremgangsmaaten.
US4423636A (en) * 1981-12-08 1984-01-03 Bethlehem Steel Corporation Articulated test probe mechanism with fluid bearing in test roll gap
JPS61137059A (ja) * 1984-12-08 1986-06-24 Kawasaki Steel Corp 表面疵検査装置
JPH089092B2 (ja) * 1987-03-27 1996-01-31 スズキ株式会社 鋳造方法
JPS63241461A (ja) * 1987-03-30 1988-10-06 Tokyo Electric Power Co Inc:The パイプラインの縦シ−ム探傷用ピグ
JPH0267958A (ja) * 1988-09-02 1990-03-07 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp 超音波探触子
US5203823A (en) * 1989-02-28 1993-04-20 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Detecting apparatus
JPH05145957A (ja) * 1991-11-18 1993-06-11 Nec Eng Ltd 加入者回路
JPH05322859A (ja) * 1992-05-25 1993-12-07 Nkk Corp ロールの表面欠陥検出装置
US5469743A (en) * 1993-06-24 1995-11-28 Zorn; Roger H. Dynamic surface wave roll inspection device
JPH08145957A (ja) * 1994-11-25 1996-06-07 Sumitomo Metal Ind Ltd ロール探傷方法及びロール研削設備
GB9510032D0 (en) * 1995-05-18 1995-07-12 Atomic Energy Authority Uk Ultrasonic inspection
JP3704846B2 (ja) * 1996-12-02 2005-10-12 Ｊｆｅスチール株式会社 圧延鋼板の表面検査用砥石掛け方法および装置
KR100390101B1 (ko) * 1997-10-31 2003-07-04 가와사키 세이테츠 가부시키가이샤 원기둥체 표면의 초음파 탐상방법과 그 탐상장치 및 이를이용한 롤의 연삭방법
JPH11333678A (ja) * 1998-05-27 1999-12-07 Nkk Corp 圧延鋼板の表面検査用砥石掛け方法
JP2000310622A (ja) * 1999-04-27 2000-11-07 Hitachi Ltd マルチチャンネル超音波探触子
JP2001074713A (ja) * 1999-09-08 2001-03-23 Nkk Corp タンク検査装置
JP4093459B2 (ja) * 2001-09-19 2008-06-04 株式会社リコー 電子写真画像形成装置用部材表面の突起等の検出方法、検出装置および前記画像形成装置用部材の生産システム
CN1409107A (zh) * 2001-09-29 2003-04-09 中国科学院金属研究所 管材超声和涡流复合自动检测装置
JPWO2003060507A1 (ja) * 2002-01-17 2005-05-19 日本精工株式会社 軸受用鋼及びその大型介在物評価方法、並びに転がり軸受

Also Published As

Publication number Publication date
CA2569546A1 (en) 2006-04-27
MY142610A (en) 2010-12-15
WO2006042748A2 (de) 2006-04-27
ATE365317T1 (de) 2007-07-15
EP1733224A2 (de) 2006-12-20
MX2007004828A (es) 2007-06-15
DE502005000909D1 (de) 2007-08-02
JP2008516211A (ja) 2008-05-15
ZA200610864B (en) 2007-08-29
UA88333C2 (ru) 2009-10-12
US20080028859A1 (en) 2008-02-07
KR100822696B1 (ko) 2008-04-17
TW200622239A (en) 2006-07-01
CN101027551A (zh) 2007-08-29
BRPI0514022A (pt) 2008-05-27
WO2006042748A3 (de) 2006-08-10
KR20070011535A (ko) 2007-01-24
ES2287916T3 (es) 2007-12-16
DE102004051020A1 (de) 2006-05-04
CN101027551B (zh) 2010-12-01
US7562578B2 (en) 2009-07-21
EP1733224B1 (de) 2007-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2346269C1 (ru) Способ и устройство для обнаружения дефектов поверхности, в частности трещин, сколов и подобного, на валке прокатного стана
US6341525B1 (en) Method and apparatus for ultrasonic testing of the surface of columnar structures, and method for grinding rolls by use of them
US5007291A (en) Ultrasonic inspection apparatus with centering means for tubular members
US5763786A (en) Automated mill roll inspection system
CN108562647B (zh) Pa-tofd结合的聚乙烯管道热熔对接接头超声检测装置及方法
CN107688050A (zh) 一种空气耦合超声相控阵检测装置
CN101915364B (zh) 基于磁记忆检测的油管无损检测装置与方法
CN101368931B (zh) 一种中厚板轧机轧辊的在役超声波探伤方法
Maslov et al. A new technique for the ultrasonic detection of internal transverse cracks in carbon-fibre/bismaleimide composite laminates
EP0964247A2 (en) Ultrasonic examination of coated parts
JP2009509147A (ja) 熱い圧延材料を超音波検査するための装置
KR20140069577A (ko) 압연롤의 연마 및 비파괴 검사 겸용 장치
JP2019520561A (ja) 延伸中空プロファイルの超音波試験用方法
Yuan et al. Remote in-line evaluation of acousto-elastic effects during elastic–plastic transition in an aluminum plate under uniaxial tensile and dynamic fatigue loading by laser generated, optically detected surface acoustic waves
CN106323207A (zh) 一种复合坯焊缝熔深检测装置和方法
US20040244491A1 (en) Apparatus and method for ultrasonic inspection
CN201993343U (zh) 热轧方圆钢超声波自动探伤装置
Buttle et al. Early warnings of the onset of rolling contact fatigue by inspecting the residual stress environment of the railhead
JP3573967B2 (ja) 板波超音波探傷方法
JP3008105B2 (ja) 超音波検査方法および装置
CA2520133C (en) Method for grinding rolls by use of surface wave probe
JP2002236114A (ja) 積層ロールの内部層間剥離の探傷装置
Guo et al. Lamb wave sensors for detecting wall defects in pipes
AU2006202696B2 (en) Method of grinding roll utilising an apparatus for ultrasonically detecting flaws on surface of circular cylinder
Singh et al. Detection of Defects on Cold Rolling Mill (CRM) Rolls with Ultrasonic and Eddy Current Flaw Dectors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111020