WO1999023486A1 - Procede et appareil de detection par ultrasons des defauts sur la surface d'un cylindre circulaire, et procede de meulage d'un cylindre utilisant cet appareil - Google Patents

Procede et appareil de detection par ultrasons des defauts sur la surface d'un cylindre circulaire, et procede de meulage d'un cylindre utilisant cet appareil Download PDF

Info

Publication number
WO1999023486A1
WO1999023486A1 PCT/JP1998/004897 JP9804897W WO9923486A1 WO 1999023486 A1 WO1999023486 A1 WO 1999023486A1 JP 9804897 W JP9804897 W JP 9804897W WO 9923486 A1 WO9923486 A1 WO 9923486A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
roll
surface wave
ultrasonic
cylindrical body
wave
Prior art date
Application number
PCT/JP1998/004897
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hajime Takada
Ryouichi Sugimoto
Takashi Morii
Ikuo Yarita
Original Assignee
Kawasaki Steel Corporation
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
Priority claimed from JP9300409A external-priority patent/JPH11133005A/ja
Application filed by Kawasaki Steel Corporation filed Critical Kawasaki Steel Corporation
Priority to AU96504/98A priority Critical patent/AU752801C/en
Priority to US09/319,979 priority patent/US6446509B1/en
Priority to CA002276319A priority patent/CA2276319C/en
Priority to BRPI9806287-5A priority patent/BR9806287B1/pt
Priority to EP98950442A priority patent/EP0965839A4/en
Publication of WO1999023486A1 publication Critical patent/WO1999023486A1/ja
Priority to US09/716,327 priority patent/US6341525B1/en

Links

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
    • G01N29/04—Analysing solids
    • 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
    • G01N29/2487—Directing probes, e.g. angle probes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/033—Other grinding machines or devices for grinding a surface for cleaning purposes, e.g. for descaling or for grinding off flaws in the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/10—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving electrical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/12—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36—Single-purpose machines or devices
    • B24B5/363—Single-purpose machines or devices for grinding surfaces of revolution in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B5/00—Machines or devices designed for grinding surfaces of revolution on work, including those which also grind adjacent plane surfaces; Accessories therefor
    • B24B5/36—Single-purpose machines or devices
    • B24B5/37—Single-purpose machines or devices for grinding rolls, e.g. barrel-shaped rolls
    • 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
    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/041—Analysing solids on the surface of the material, e.g. using Lamb, Rayleigh or shear waves
    • 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
    • G01N29/228—Details, e.g. general constructional or apparatus details related to high temperature conditions
    • 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
    • G01N29/2437—Piezoelectric probes
    • G01N29/245—Ceramic probes, e.g. lead zirconate titanate [PZT] 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
    • 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
    • G01N29/28—Details, e.g. general constructional or apparatus details providing acoustic coupling, e.g. water
    • 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
    • G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/40—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by amplitude filtering, e.g. by applying a threshold or by gain control
    • 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
    • G01N29/36—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor
    • G01N29/42—Detecting the response signal, e.g. electronic circuits specially adapted therefor by frequency filtering or by tuning to resonant frequency
    • 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
    • G01N2291/0421—Longitudinal 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
    • G01N2291/042—Wave modes
    • G01N2291/0423—Surface waves, e.g. Rayleigh waves, Love 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
    • G01N2291/057—Angular incidence, parallel to surface propagation
    • 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

Definitions

  • the present invention exists on the surface of a metal cylindrical body such as a rolling roll or a roller, and particularly on the surface or immediately below the surface of a rolling high-speed roll made of high-speed tool steel whose surface has been thermally and mechanically damaged by rolling.
  • the present invention relates to a method for ultrasonically inspecting a cylindrical surface, which is suitable for detecting a defect such as a crack by a surface wave, a device for collecting the ultrasonic wave, and a method for grinding a roll using the same.
  • Rolling rolls used for hot rolling of metal sheets are thermally and mechanically damaged on the surface by rolling.
  • the thermal and mechanical damage on the surface of the pre-work roll made of high-speed tool steel used for hot finish rolling (hereinafter referred to as the high-speed roll for finishing pre-stand) will be described in detail below with reference to Fig. 20. .
  • the thermal damage is caused by the high temperature of the material to be rolled at the front stage of the finishing stand, and a deep primary crack K called a heat crack is generated perpendicular to the surface of the roll 100.
  • the mechanical damage is due to the shear stress caused by rolling with the back-up roll, and a secondary crack L is generated near the parallel to the mouth surface, starting from the heat crack K.
  • a minute chip M is generated on the roll surface.
  • this minute chipping M is transferred to the material to be rolled, it becomes a surface defect of the material to be rolled. Therefore, after being removed from the surface to a certain depth (hereinafter, referred to as a certain amount), for example, after being removed by grinding with a grindstone, The roll is used for rolling again, but after grinding, as shown in JP-A-Hei-27-65747, ultrasonic inspection using surface waves (referred to as surface wave inspection) Is performed.
  • a surface wave probe probe
  • a couplant such as water
  • the couplant film in the portion of the roll surface where the surface wave propagates is removed to detect defects existing on the roll surface or directly below the surface. If a defect is detected by this surface wave inspection, additional grinding is performed.
  • This ultrasonic flaw detector includes a rotating means for rotating a cylindrical or columnar material to be inspected for surface defects or the like in a circumferential direction thereof, and an ultrasonic probe for detecting defects or the like by ultrasonic waves.
  • Water supply means is provided between the sample and the test material.
  • the holding portion has a copying portion that protrudes downward from the probe and that smoothly abuts the surface of the test material.
  • the copying portion is configured to contact the rotating test material by the holding portion.
  • the water supply means is provided near the contact of the holding portion.
  • This water supply means has a storage portion in which the medium liquid that has been led to the vicinity of the probe from another source can be temporarily stored.
  • This housing part is located near the probe, has a plurality of water outlets at the bottom, and has an air vent hole penetrating to the outside at the top.
  • Each of the plurality of water outlets is arranged so as to intersect the circumferential direction in front of the traveling direction when the probe scans the surface of the test material due to the rotation of the test material, From the front of the probe during scanning, medium water in the storage section is discharged between the probe and the surface of the test material.
  • the depth of thermal and mechanical damage generated by rolling depends on the length of the rolled metal sheet, rolling speed, cooling conditions of rolls, and material (even if rolls are classified as the same material, There is a slight difference in the material due to the difference in the method). Therefore, if this is removed by a certain amount of grinding, the following problems will occur.
  • a conventional surface acoustic wave probe is composed of an ultrasonic transducer and a wedge for making ultrasonic waves incident on the roll surface at an angle of 0i.
  • the incident angle of 0i is expressed by the following equation (1) using the law of refraction. It is set to be satisfactory.
  • ⁇ i sin (CW / CRs) (1)
  • CRs Surface wave velocity on common steel.
  • the angle of incidence ⁇ is the angle to the vertical plane perpendicular to the roll surface.
  • the present inventors paid attention to the difference in the material caused by the difference in the method of manufacturing the high-speed roll and examined how the difference in the material affected the surface flaw detection described above.
  • the surface wave velocity in high speed roll is the surface wave velocity of general steel.
  • the transmission and reception of the surface wave to the roll surface by the surface wave probe is performed by setting the incident angle i so that the refraction angle is 90 degrees by using the refraction phenomenon expressed by the above equation (1). . Therefore, when the speed of the surface wave differs depending on the roll material as shown in Table 1, it is necessary to change the incident angle according to the speed of each surface wave. Otherwise, the efficiency of transmitting and receiving surface waves will decrease.
  • a surface wave probe is manufactured by determining the angle of incidence Si based on the surface wave velocity of 2980m / sec for general steel.
  • Table 1 the surface wave velocity at each high-speed roll is significantly different from the surface wave velocity at general steel, and the material difference between each high-speed roll due to the method of manufacturing the high-speed roll. Therefore, the surface wave velocity varies, but the difference is not actually considered in the design of the incident angle 0 i. Therefore, the angle of incidence i is significantly different from the appropriate value for transmitting and receiving the optimal surface wave.
  • high-speed roll testing is performed on or near a roll grinding facility.
  • Such mechanical equipment often generates large electrical noises from the night and in the evening, and large electrical noises are often superimposed on flaw detection signals using surface waves.
  • the height of the reflected wave of the defect decreases because the transmission / reception efficiency of the surface wave has already been reduced as described above, so that the ratio of the amplitude of the defect reflected wave to the electrical noise is reduced. That is, the S / N ratio decreases, and the defect detection ability decreases.
  • the value of the surface wave velocity is, for example, as shown in Table 1. Assuming that the surface wave velocity at either high or low, which is the minimum or maximum value such as 3090 m / sec or 3180 m / sec, the material whose surface wave velocity has the opposite maximum or minimum value In high-speed rolling, the transmission / reception efficiency of surface waves is reduced and the defect detection capability is reduced, and the problem cannot be solved.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and when performing ultrasonic flaw detection using a surface wave, it is possible to prevent over-detection of primary cracks and to reduce the level of noise from crystal grain boundaries. It is a first object of the present invention to provide a method and an apparatus for ultrasonically wounding a cylindrical body which can reduce the defect and improve the defect detection ability.
  • Another object of the present invention is to provide an ultrasonic testing device which can maintain the medium flow rate and prevent excess medium liquid from flowing out to the front of the probe.
  • the present invention also improves the roll unit efficiency by optimizing the amount of roll grinding when rolling a roll whose surface has been thermally or mechanically damaged by rolling or the like, and also improves the efficiency of roll grinding.
  • a third object is to provide a method of grinding a roll that can be performed.
  • the present invention provides a high-speed ultrasonic inspection method for high-speed rolls using surface waves, which enables high-efficiency transmission and reception of surface waves even if there is a difference in roll material due to a difference in the manufacturing method.
  • a fourth object is to provide a roll inspection surface wave probe capable of increasing the ZN ratio and a method of setting the incident angle thereof. Disclosure of the invention
  • a surface wave probe is brought into contact with the surface of a rotating cylindrical body via a medium liquid, a surface wave is propagated from the surface wave probe to the cylindrical body, and the surface wave probe exists on the surface of the cylindrical body or immediately below the surface.
  • the center frequency of the surface wave transmitted and received by the surface wave probe is fc, and the frequency of the surface wave
  • the first object of the present invention has been achieved by setting a frequency bandwidth in a spectrum whose intensity falls within a range of 16 dB or less with respect to a peak value to 0.50 ic or more.
  • the present invention also provides the ultrasonic flaw detection method, wherein the pulse width of the surface wave pulse transmitted and received by the surface acoustic wave probe is set to 2.5 times or less the wavelength of the surface acoustic wave propagating through the cylindrical body. This solves the first problem.
  • a surface wave probe is brought into contact with the surface of a rotating cylindrical body via a medium liquid, a surface wave is propagated from the surface wave probe to the cylindrical body, and the surface wave probe exists on the surface of the cylindrical body or immediately below the surface.
  • a surface wave probe for transmitting and receiving the surface wave is arranged on an ultrasonic transmitting and receiving surface of the ultrasonic transducer. The first problem is likewise solved by providing the wedge provided and the damping material provided on the back surface thereof.
  • the present invention provides a method for manufacturing the ultrasonic transducer according to the present invention, comprising: a lead niobate-based porcelain; a lead titanate-based porcelain; A vibrator in which a number of PZTs are arranged side by side), a 0-3 type composite vibrator (a vibrator in which ceramic vibrators are uniformly dispersed in a polymer material), or This is a 1-type composite vibrator (a vibrator made by forming many through-holes in a lead zirconate titanate (PZT) plate and pouring epoxy resin or the like into it and hardening it).
  • the wedge is made of polyimide resin, polystyrene resin, acrylic resin, or fluororesin (Teflon).
  • the surface wave probe 10 mainly includes an ultrasonic vibrator 1 OA, a damping material 10 B, and a resin wedge 10 C to transmit and receive surface waves.
  • the center frequency of the surface wave probe is fc
  • the frequency bandwidth of the surface acoustic wave probe 10 is 0.50 fc or more.
  • the peak value of the spectrum intensity (signal intensity) is -6.
  • Frequency width within the range of dB: fR-fL is defined as the frequency bandwidth, and the following equation (2) is satisfied.
  • the frequency band of the surface acoustic wave probe 10 is set to a wide band of 0.50 fc or more.
  • the specific configuration of the surface acoustic wave probe 10 will be described.
  • the ultrasonic vibrator 1OA includes a lead niobate-based porcelain or a vibrator having a low mechanical Q value such as a composite vibrator shown in FIGS.
  • a vibrator that is easily mechanically damped even if the mechanical Q value is high, such as lead titanate porcelain can be used.
  • the mechanical Q value is a quantity indicating the sharpness of the resonance vibration, and the longer the mechanical Q value, the longer the duration of the vibration.
  • the center frequency fc of the transmitted and received surface waves needs to be set in an appropriate range because scattering noise varies depending on the crystal grain boundaries and surface roughness of the material to be detected. For example, in the case of a roll for rolling, 1 to 4 MHz is preferable.
  • the ultrasonic wave whose frequency bandwidth is 0.5 fc or more and whose pulse width is 2.5 times or less the wavelength of the surface wave Pulses can be generated (transmitted).
  • the resin wedge 10C contacts the surface of the subject via the medium so that the ultrasonic vibration satisfies the following expression (3) as shown in FIG.
  • the ultrasonic transmission / reception surface has a slope that intersects with the normal S1 of the ultrasonic transmission / reception surface at the angle of incidence with respect to the normal S1 of the bottom of the ultrasonic transducer 1OA. Side) is attached.
  • the wedge 10C itself is formed using a polystyrene resin, a polyimide resin, or the like, having as small an attenuation factor as possible so as not to impair the short pulse waveform as described above.
  • FIG. 4 shows an area where the micro-reflector is located using an ultrasonic pulse whose frequency bandwidth is 0.70 fc or more and whose pulse width is as short as 1.5 times the wavelength of the surface wave.
  • FIG. 22 shows the observed waveform at this time, which corresponds to FIG. 22 of the conventional example. As shown in FIG. 4, it can be seen that the increase in amplitude is small even if the reflected waves of small amplitude from the remaining portion of the primary crack K overlap at the same phase because the pulse width is short.
  • the surface acoustic wave probe 10 of the present invention which is capable of transmitting and receiving a surface wave pulse having a short pulse width, is applied to the detection of a defect of a roll in which the residual portion of the primary crack K exists innumerably, It is possible to effectively prevent an increase in the amplitude of the reflected wave from the object.
  • Figure 5 shows the height of the reflected wave from the primary crack K of the first stage work roll for hot finish rolling using a surface wave probe with a center frequency of 2 MHz, which has a different frequency bandwidth (different pulse width).
  • This figure shows the results of an investigation of the relationship between the laser beam width and the wavelength of the surface wave.
  • the height of the reflected wave from the vertical drill hole of lmm diameter and lmm depth was used as the standard of the reflected wave height, and the depth of the primary crack K was about 0.15 mm.
  • measured points Al, A2, and A3 correspond to the present invention, and use lead niobate ceramics as the ultrasonic transducer 1OA constituting the surface acoustic wave probe 10, and further, as the damping material 10B.
  • a damping material is used in which the volume fraction of tungsten powder mixed with the epoxy resin is 80%, 60%, and 40%, respectively.
  • Bl and B2 correspond to the comparative examples.
  • PZT was used as the ultrasonic transducer 1 OA, and the damping material used as the damping material 10B was such that the volume fraction of tungsten powder mixed with the epoxy resin was 80% and 60%, respectively. Is used.
  • Cl and C2 correspond to the conventional example, in which PZT whose mechanical Q values are slightly different from each other is used as the ultrasonic oscillator 1OA, and the damping material 10B is not used. Except for the above, they were measured with substantially the same equipment. From FIG. 5, it can be seen that the shorter the pulse width, the lower the height of the reflected wave from the primary crack K.
  • the suitable materials for the ultrasonic vibrator 10A and the resin wedge 10C were examined in detail.
  • the damping material 10 B an epoxy resin mixed with tungsten powder and solidified is used, and the volume fraction of the tungsten powder mixed with the epoxy resin is 80%, 60%, and 40%, respectively. , 20%.
  • the ultrasonic vibrator 10 A lead niobate porcelain, lead titanate porcelain, lead zirconate titanate (PZT), barium titanate, lithium niobate, 1-3 type composite vibrator (Fig. 23) , 0-3 type composite vibrator (Fig. 25) and 3-1 type composite vibrator (Fig.
  • polyimide resin polystyrene resin, acrylic resin, fluorine resin (Teflon), manufacture a surface acoustic wave probe, measure the frequency bandwidth and pulse width of the transmitted and received surface acoustic waves, and use the same pre-work roll for hot finish rolling as in the experiment shown in Fig. 5.
  • the reflected wave height from the primary crack was investigated. The height of the reflected wave is based on the height of the reflected wave from a vertical drill hole with a diameter of l mm and a depth of lmm, which is exactly the same as the experiment shown in Fig. 5.
  • the height of the reflected wave from the primary crack K was higher than 11 ld B.
  • Tables 2 to 4 show that in all cases, the ultrasonic transducer 10A has niobium. It can be seen that lead oxide porcelain, lead titanate porcelain, 1-3 type composite vibrators, 0-3 type vibrators, and 3-1 type vibrators can all be used.
  • resin wedge 10 B includes polyimide resin (ultrasonic attenuation constant at 2 MHz: 1.2 X 10 2 dB / m) and polystyrene resin (ultrasonic attenuation constant at 2 MHz: 1.3 X l (r 2 dB / m), Acrylic resin (ultrasonic attenuation at 2 MHz: 1.8 X 10-2 dB / m), Fluoro resin (Teflon: Ultrasonic attenuation at 2 MHz) :.
  • the present inventors conducted ultrasonic flaw detection of the former work roll for hot finish rolling under substantially the same conditions using a conventionally used surface wave probe having a pulse width of 5 times the wavelength of the surface wave.
  • the reflected wave from the primary crack is reduced by 3 dB.
  • the height of the reflected wave from the next crack was 3 d
  • the number of roll grinding passes can be reduced at least once.
  • the determination as to whether or not to make the final roll grinding pass is made based on whether or not the actually measured value measured after the grinding is equal to or less than a predetermined threshold.
  • the height of the reflected wave from the primary crack is 3 d compared to the value C 1 measured by a surface wave probe whose pulse width is 5 times the wavelength of the surface wave conventionally used.
  • the pulse width of the surface wave probe that can obtain a measured value that can be reduced by B or more is 2.5 times or less the wavelength of the surface wave
  • the difference between the measured values A3 and C1 is 3 dB.
  • the number of roll grinding passes can be reduced by one or more times.
  • the bandwidth of the surface wave probe capable of transmitting and receiving a surface wave whose pulse width is 2.5 times or less the wavelength of the surface wave is more than 50%.
  • setting the frequency bandwidth of the surface acoustic wave probe to 0.50 fc or more has the effect of reducing overgrinding of the mouth due to overdetection of the primary crack. This is the basis for setting the frequency bandwidth of the surface acoustic wave probe to 0.50 fc or more in the present invention.
  • the pulse width conventionally used is reduced. Compare the case of using a surface wave probe of about 5 times the wavelength of the surface wave (point C1 in Fig. 5) with the case of the present invention (points A1 to A3), and set the height of the reflected wave from the primary crack K to 3 to 6 dB or more could be reduced.
  • a surface wave probe whose pulse width was 1.5 times the wavelength of the surface wave had an SZN ratio of the reflected wave from the crack of 10 dB and a pulse width of 2.5 times the surface.
  • the SZN ratio of the reflected wave from the crack was 7 dB in the wave probe, while the SZN ratio of the conventionally used surface wave probe whose pulse width was about 5 times the wavelength of the surface wave was about 5 dB. 4 dB. Therefore, according to the method of the present invention, the SZN ratio can be increased by about 3 to 6 dB as compared with the conventional method, and the defect detection ability can be greatly improved.
  • the ultrasonic vibrator 10A, the damping material 10B, and the resin wedge 10C shown in Fig. 1 were mixed with lead niobate-based porcelain and epoxy resin at a volume fraction of 60%, respectively.
  • Investigation of the actual amount of grinding before dropping to below the bell level revealed that using an ultrasonic flaw detector with a surface wave probe with a pulse width of about 5 times the wavelength of the surface wave with the actual amount of grinding in terms of diameter, In the same manner, the conventional example was 0.33 mm, but was reduced to 0.2 mm by the present invention.
  • the present invention it is possible to reduce the amount of grinding by 0.1 mm or more as compared with the conventional technology. Even with such a reduction, the degree of surface defects of the material to be rolled due to minute chips generated on the surface of the rolling roll was almost the same as before.
  • a surface wave probe is brought into contact with the surface of a rotating cylindrical body via a medium liquid, and the surface wave is propagated from the surface wave probe to the cylindrical body.
  • a column rotating means for rotating the column in a circumferential direction thereof; Rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the cylinder by the rotation means; holding means for holding the surface acoustic wave probe at a constant distance above the cylinder body with respect to the surface of the cylinder body;
  • a scanning means for scanning in the axial direction, and a medium liquid serving as an ultrasonic transmission medium can be supplied between the surface acoustic wave probe and the surface of the cylindrical body, and a cylinder formed by the cylindrical rotating means.
  • Body rotation A water supply means provided with a flow control valve capable of controlling the supply amount of the medium liquid according to the speed; and when the center frequency of the surface wave transmitted and received by the surface wave probe is fc, the frequency of the surface wave In the spectrum, the ultrasonic wave is arranged on the ultrasonic transmitting and receiving surface of the ultrasonic vibrator so that the frequency bandwidth corresponding to the width within 6 dB from the peak value is 0.50 fc or more.
  • a surface wave probe having a wedge and a damping material disposed on the back surface of the ultrasonic transducer and capable of detecting a defect by a surface wave; and transmitting the surface wave to the surface wave probe.
  • the supersonic to amplify the signal captured by the surface wave probe to the level required for defect determination and output A wave transmitter / receiver, a gate unit for extracting and outputting a signal to be subjected to defect determination from a signal output from the ultrasonic transmitter / receiver, and detecting and outputting an amplitude of a signal output by the gate unit, or
  • the third problem has been solved by comparing the level of the signal with a predetermined threshold value and, when the level of the signal is high, including defect determination means for outputting a signal indicating that there is a defect.
  • the wedge intersects the bottom surface brought into contact with the surface of the cylindrical body via the couplant, and the normal line intersects with the normal line of the bottom surface portion at an incident angle 0i defined by the above-mentioned formula (3).
  • the surface wave can be efficiently propagated on the surface of the cylindrical body.
  • the inventors use a high-speed roll having an artificial defect, change the rotation speed of the high-speed roll, and stably transmit ultrasonic waves from the probe to the roll surface.
  • the figure shows the results of examining the amount of medium liquid (water in this experiment) that is suitable for maintaining the height of the reflected wave from the artificial defect at a constant value without flowing out in front of the probe. See Figure 6. If the amount of water is within the shaded area, the transmission of ultrasonic waves from the probe to the roll surface will be stable. It has been found that as the rotation speed of the high-speed roll increases, the amount of medium liquid also needs to be increased.
  • the rotation speed of the high-speed roll is measured by the rotation speed detection means, and the supply amount of the medium liquid is controlled by using the flow rate control valve provided in the water supply means according to the rotation speed of the high-speed roll.
  • An amount of medium liquid can be supplied between the probe and the high-speed roll surface, so that the transmission of ultrasonic waves from the probe to the roll surface can be maintained stably, and the excess medium liquid can be supplied.
  • the probe can be prevented from flowing forward.
  • the present invention also relates to a method of grinding a roll having a thermally or mechanically damaged surface, before starting the grinding, or during the grinding, while rotating the roll to form a couplant film on the surface of the roll.
  • the surface wave probe is contacted via the surface wave probe, and the surface wave is propagated from the surface wave probe. In this way, the height of the reflected wave from the thermally or mechanically damaged portion existing or remaining on the surface of the roll is measured, and the subsequent grinding amount is set according to the reflected wave height to perform the grinding.
  • the third problem has been solved.
  • the surface of the rotating roll is in contact with the medium via a medium, and is composed of at least an ultrasonic vibrator and a wedge that makes the ultrasonic wave incident on the roll surface at an incident angle of 0 i.
  • the incident angle is set so as to satisfy the following expression (4).
  • ⁇ i sin " 1 (CW / CRav)... (4)
  • CW is the ultrasonic velocity in the wedge
  • CRav is the average value of the surface wave velocity of each roll to be inspected.
  • the angle of incidence 0 i is the angle to the vertical plane perpendicular to the roll surface.
  • the medium is made up of a wedge that comes into contact with the surface of the rotating roll via a medium, and at least an ultrasonic vibrator and ultrasonic waves are incident on the roll surface at an incident angle »i, and are arranged to propagate the surface wave.
  • the incident angle 0i is set so that the above equation (4) is satisfied. This has solved the above problem.
  • the inventors use the surface acoustic wave probe to measure the reflected wave height from the thermally / mechanically damaged portion and the remaining amount of the thermally / mechanically damaged portion (when the reflected wave height falls below the defect detection threshold value).
  • the height of the reflected wave from the thermally and mechanically damaged part is measured while grinding the rolling rolls thermally and mechanically damaged by rolling in minute amounts. It was investigated by doing. The result is shown in FIG. It is often found that the height of the reflected wave from the thermal and mechanical damage decreases as the remaining amount of the thermal and mechanical damage decreases.
  • Figure 8 shows the relationship between the amount of grinding required to remove the thermally and mechanically damaged parts and the height of the reflected wave from the thermally and mechanically damaged parts, as shown in Figure 8.
  • the height of the reflected wave from the thermally or mechanically damaged part was measured by ultrasonic inspection using surface waves, and the grinding amount was determined using the relationship in Fig. 8.
  • the surface wave probe and the grinding wheel are moved to the place where the reflected wave height from the thermally and mechanically damaged portion is the highest, and plunge (phmge) grinding is performed while performing flaw detection, resulting in thermal and mechanical damage.
  • Optimum grinding can be performed by determining the grinding amount at which the reflected wave height from the part becomes less than a predetermined level and grinding the remaining roll surface according to this grinding amount.
  • the place where the reflected wave height from the thermally and mechanically damaged part is the highest is obtained. It can be identified as the place with the highest remaining thermal and mechanical damage. Therefore, as shown in FIG. 9, the position where the grinding wheel 62 of the roll grinding device and the surface wave probe 10 are brought into contact with the rolling roll 110 (the position in the axial direction of the roll) is matched, and then the thermal grinding is performed. ⁇ The surface wave probe 10 is brought into contact with the grindstone 62 of the portal grinding device at the point where the reflected wave height from the mechanically damaged part is the highest.
  • the grinding may be performed by setting the grinding amount of the remaining roll surface to the grinding amount.
  • FIG. 1 Cross-sectional view showing an enlarged schematic configuration of the surface acoustic wave probe used in the present invention.
  • Figure 2 Diagram for explaining the frequency bandwidth of the surface acoustic wave probe
  • Figure 3 Diagram showing the relationship between the frequency bandwidth of the surface acoustic wave probe and (pulse width / wavelength of surface acoustic wave)
  • Fig. 4 Explanatory diagram showing the relationship between the waveform observed by the present invention and the reflected wave from the micro-reflector.
  • Fig. 5 Diagram showing the relationship between the height of the reflected wave from the next crack and (pulse width Z wavelength of surface wave).
  • Fig. 6 Diagram showing the relationship between the rotation speed of the rolls and the preferred amount of medium for explaining the principle of the present invention.
  • Fig. 7 Similarly, a diagram showing the relationship between the reflected wave height from the thermally and mechanically damaged part and the remaining amount of the thermally and mechanically damaged part.
  • Figure 8 Similarly, a diagram showing the relationship between the required grinding amount and the reflected wave height from the thermally and mechanically damaged part
  • Fig. 9 Similarly, a perspective view showing the positional relationship between the grindstone and the surface wave probe in plunge grinding.
  • FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration of a first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged front view showing a probe holder portion of the first embodiment.
  • FIG. 12 Similarly, a side view showing a main part of the surface acoustic wave probe with a water supply section cut away.
  • FIG. 13 Side view showing a schematic configuration of a second embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention. Diagram showing the relationship between the height of the reflected wave from the defect and the rotation speed when flaw detection was performed by changing the roll rotation speed in the second embodiment.
  • FIG. 15 is a side view showing a schematic configuration of a third embodiment of the ultrasonic inspection equipment according to the present invention.
  • FIG. 16 is a side view showing a schematic configuration of the fourth embodiment as well.
  • FIG. 17 is a graph showing the results of measuring the reflected wave height of artificial defects processed into five types of rolls using the probe F of the present invention and the probes G and H of the conventional method.
  • Fig. 18 Rolls of 5 kinds of granules using the probe F of the present invention and the probes G and H of the conventional method 7 is a graph showing a result of measuring an SZN ratio of a reflected wave of an artificial defect processed into a shape.
  • FIG. 19 is a graph showing, as SZN ratios, the results of flaw detection inspection of 20 surface defects using the probe F of the present invention and the probes G and H of the conventional method.
  • Fig. 20 Conceptual diagram for explaining cracks generated on the circumferential surface of a work roll for hot finish rolling
  • Fig. 21 Explanatory diagram showing the positional relationship between the surface acoustic wave probe and the micro-reflector
  • Fig. 22 Explanatory diagram showing the relationship between the observation waveform obtained by the conventional method and the reflected wave from the minute reflector.
  • Fig. 23 An example of the probe oscillator of the present invention (1-3 type composite oscillator).
  • Fig. 24 Probe oscillator of the present invention.
  • Fig. 25 Example of probe vibrator of the present invention (0-3 type composite vibrator)
  • FIG. 10 is a schematic side view showing a first embodiment of the ultrasonic flaw detector according to the present invention.
  • the ultrasonic flaw detector of the present embodiment has a rolling roll indicated by reference numeral 110 in the drawing as a subject, and has a roll rotating device for rotating the roll 110 as a basic configuration, and a roll 110 Surface wave probe 10 for transmitting and receiving surface waves, probe holder 12 for holding the probe 10, and a roll of contact medium (water) provided on the holder 12.
  • a water supply means (described later) for supplying water between the surface of the surface 10 and the surface acoustic wave probe 10 is provided.
  • the roll rotating device is not shown in the figure to avoid complicating the drawing. However, if it is possible to rotate the roll 110 to be inspected in the circumferential direction C, a well-known suitable device may be used. Device can be used.
  • the surface wave probe 10 has a frequency bandwidth of 0.5 fc or more and a pulse width of The type of transducer and the composition of the damping material were adjusted so that surface waves with a wavelength 2.5 times or less the wavelength of the surface wave could be transmitted and received.
  • the surface wave probe 10 forms a state in which the gap between the probe 10 and the surface of the rolling roll 110, which is the subject, is filled with water (medium liquid).
  • water medium liquid
  • the probe holder 12 holding the surface acoustic wave probe 10 is provided with a guide 16 which can be slid in the vertical direction with respect to a fixed structure portion 14 located above the rolling roll 110. It is held by a holding mechanism 18 attached to the lower part.
  • the holding mechanism section 18 is provided with a total of four rollers 20, a pair of front and rear rollers, and the probe holder 12 is disposed between the rollers 20.
  • the four rollers 20 abut on the surface of the rolling roll 110 and rotate to stabilize flaw detection scanning.
  • the fixed structure portion 14 includes a motor 14A for supplying a driving force for moving the holding mechanism portion 18 up and down along the guide 16 via a well-known transmission means (not shown).
  • a mounting base 14 B is provided.
  • the fixed structure 14 can be scanned in the axial direction of the rolling roll 110 by scanning means (not shown), whereby the surface wave probe 10 can be scanned in the axial direction of the rolling roll 110. It is.
  • the probe holder 12 is attached to a lower end of a rod 12A loosely fitted to the holding mechanism 18 so as to be movable up and down, and is disposed at a predetermined position around the rod 12A. It is always supported by a spring (not shown) mounted on the lower side in the figure, that is, while being pressed against the surface of the rolling roll 110 with an appropriate force.
  • the probe holder 12 includes the surface wave probe 10 and the rolling roll 110. In order to form a predetermined gap therebetween, there is provided a pair of copying rollers 22 that protrude below the surface acoustic wave probe 10 toward the rolling roll 110.
  • Fig. 11 is an enlarged front view of this state.
  • a shaft 24 is provided on each of both opposing sides of the probe holder 12 along the horizontal direction (roll axis direction).
  • Each of the copying rollers 22 is rotatably mounted.
  • the scanning roller 22 supported by the probe holder 12 receives an appropriate pressing force by the spring, so that it always comes into contact with the surface of the rolling roll 110 during measurement.
  • the probe holder 12 holds the surface wave probe 10 so that a constant gap is always maintained between the surface wave probe 10 and the rolling roll 110. I have.
  • a water supply part (water supply means) is provided inside. 26 is provided, and the water guided from the conduit 28 is temporarily stored in the storage part 26 A, and is discharged from the discharge hole 26 B provided at the bottom of the storage part 26 A.
  • a water layer having no air bubbles can be formed between the tube 110 and the rolling roll 110.
  • the water supply means may be configured by using a conventionally known appropriate means, and a detailed description thereof will be omitted.
  • reference numeral 30 denotes a scraper that removes the water supplied by the water supply unit 26 so that the water does not remain on the roll surface and flow into the surface wave propagation path as described above. It is.
  • the ultrasonic flaw detector of the present embodiment has the above-described apparatus configuration, water serving as an ultrasonic wave propagation medium is supplied between the surface wave probe 10 and the surface of the rolling roll 110 serving as a subject.
  • the flaw detection operation can be performed easily and reliably while scanning and moving the probe 10 on its surface.
  • 500 pre-rolls for hot finish rolling (a high speed mill) Inspection of the amount of grinding until the reflected wave from a primary crack, called a heat crack, fell below a specified level was performed.
  • the actual grinding amount (converted to a diameter) of a scratching device using a surface wave probe having a wavelength about five times the surface wave wavelength was 0.33 mm, but in the present embodiment, it was 0.20 mm. It has been confirmed that the grinding amount can be reduced by 0.1 mm or more compared to the past. Even in this case, the occurrence of surface defects on the material to be rolled due to minute chipping on the high-speed roll surface was not different from the conventional case.
  • the rolling roll 110 is a high-speed roll
  • the rotation speed of the high-speed roll is detected by a rotation speed detector 32 and sent to a flow control valve 34 provided in a water supply device. Then, the flow rate is controlled to be within the range shown in Fig. 6.
  • the output of the surface acoustic wave probe 10 is input to the defect determination circuit 44 via the ultrasonic transceiver 40 and the gate circuit 42.
  • the ultrasonic transceiver 40 supplies an electric pulse for transmitting a surface wave to the surface wave probe 10, amplifies a signal captured by the surface wave probe 10 to a level necessary for defect determination, Output to gate circuit 42.
  • the gate circuit 42 extracts a signal to be subjected to defect determination from the signal output from the ultrasonic transceiver 40 and outputs the signal to the defect determination circuit 44.
  • the defect determination circuit 44 detects the amplitude of the signal output from the gate circuit 42 and outputs it, or compares the level of the signal with a predetermined threshold value. It operates to output a presence signal, which detects surface defects.
  • the probe holder 12 includes a water supply unit 26 therein as shown in FIG.
  • the water supply section 26 is controlled by a flow control valve 34 to a flow rate corresponding to the rotation speed (peripheral speed) of the rolling mill 110, and the water guided from the conduit 28 is supplied to the water supply section 26.
  • This is temporarily stored in the storage section 26A, and is discharged from the discharge port 26B provided at the bottom of the storage section 26A. Water without bubbles is present between the surface wave probe 10 and the rolling roll 110.
  • the layer of is formed.
  • the polishing apparatus of the rolling roll 110 is used before the start of grinding or during the grinding.
  • An apparatus for transmitting the set value of the grinding amount to 0 is shown.
  • the apparatus for grinding the rolling rolls a conventionally known appropriate apparatus may be used, and illustration is omitted to avoid complication of the drawings.
  • An ultrasonic flaw detector 50 is connected to the surface wave probe 10, and supplies an electric pulse for transmitting a surface wave from the surface wave probe 10 to the surface wave probe 10.
  • the amplifier 10 amplifies the received signal to a level suitable for defect determination.
  • the ultrasonic flaw detector 50 uses a gate circuit (not shown) similar to that of the second embodiment to extract a reflected wave from thermal or mechanical damage from the amplified signal and determine the height thereof. To detect.
  • the reflected wave height from the thermal / mechanical damage detected by the ultrasonic flaw detector 50 is sent to the computer 52, and the thermal-mechanical damage is determined by referring to the relationship in FIG. The amount of grinding required for removal is required.
  • the set value of the grinding amount obtained in this way is sent to a rolling roll grinding device 60, and grinding is performed using, for example, a grindstone.
  • the other points are the same as those of the first and second embodiments, and the detailed description thereof will be omitted using the same reference numerals.
  • a position detector 36 for detecting the position of the surface wave probe 10 in the roll axis direction is provided, and the computer 52 receives the surface wave probe 10 from the position detector 36. Position in the direction of the roll axis is detected and sent.In ultrasonic flaw detection using surface waves before or during grinding, the height of the reflected wave from the thermally / mechanically damaged part is the highest. The position of the high part on the rolling roll is required. Also, when performing grinding called plunge grinding, as shown in FIG. 9, the position where the surface wave probe 10 and the grindstone 62 abut on the rolling roll 110 (the position in the axial direction of the roll) is reduced. As shown, the surface acoustic wave probe 10 is installed with mechanical alignment.
  • the other configuration is the same as that of the third embodiment, so that the same reference numerals are used and the detailed description is omitted.
  • the surface wave probe 10 is scanned in the axial direction of the rolling roll 110 while rotating the rolling roll 110 in its circumferential direction C.
  • Ultrasonic flaw detection using surface waves on the entire surface of the rolling roll was performed, and the height of the reflected waves from the thermally and mechanically damaged parts and the computer 52 to which the position detection signal of the surface wave probe 10 was input were used.
  • the position on the rolling roll 110 of the portion where the height of the reflected wave from the thermally and mechanically damaged portion is the highest is determined.
  • the surface wave probe 10 and the grindstone 62 are moved to this position, and the height of the reflected wave from the thermally or mechanically damaged portion falls below a predetermined threshold value. Plunge grinding of the rolling roll 110 is performed while performing ultrasonic inspection, and the grinding amount at this time is obtained.
  • the set value of the grinding amount thus obtained is input to the rolling roll grinding device 60, and the remaining roll surface is ground.
  • the apparatus of this embodiment 200 pre-work rolls for hot finishing rolling were inspected for flaws, and the results of the grinding amount were investigated.
  • the estimated value of the polishing amount by the method of repeating until the reflected wave from the mechanically damaged portion falls below a predetermined threshold value was 0.24 mm in diameter conversion. It was 19 mm, confirming that the grinding amount could be reduced by more than 0.05 mm compared to the conventional method.
  • FIGS. Figures 17 and 18 show the results of measuring artificial defects processed into the five types of rolls shown in Table 1 using the surface acoustic wave probe of the present invention and two types of conventional surface acoustic wave probes.
  • FIG. Figure 17 is a graph that measures the height of the reflected wave of the artificial defect
  • Figure 18 is a graph that measures the S / N ratio of the reflected wave of the artificial defect.
  • Artificial defects are made by drilling lmm ⁇ , 1mm deep vertical drill holes on each roll surface.
  • the wedge of the surface wave probe is polystyrene resin here
  • Probe F Averaged the surface wave velocities of the five types of target rolls, and calculated from the average value CRav and the ultrasonic velocity CW of the polystyrene resin using equation (2).
  • the probe F of the present invention can stably obtain a high reflected wave height and an SZN ratio regardless of the type of roll.
  • the vertical axis in FIG. 17 shows the reflected wave height as O dB when the artificial defect of roll number # 1 is detected by the surface wave probe F.
  • the present invention has been specifically described.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be variously modified without departing from the gist thereof.
  • specific materials of the ultrasonic vibrator 10A, the damping material 10B, and the resin wedge 10C, which are members constituting the surface acoustic wave probe are not limited to those described in the above embodiment. Any material having the same function can be used.
  • the case where water is used as the contact medium has been described. May be used.
  • the application of the present invention is not limited to a rolling roll, particularly a high-speed roll, and is not particularly limited as long as it is a cylindrical body such as a roller made of metal or the like.
  • Resonator material Resin material Frequency bandwidth Pulse width Wavelength From primary crack Remarks
  • ADVANTAGE OF THE INVENTION when carrying out ultrasonic flaw detection using a surface wave, overdetection of a primary crack can be prevented, and deterioration of the roll basic unit by overgrinding can be prevented. Furthermore, the level of noise from the primary crack II crystal grain boundaries can be reduced, and the defect detection ability can be greatly improved.
  • the present invention to the ultrasonic inspection method for rolls using surface waves, it is possible to transmit and receive surface waves with high efficiency despite differences in roll materials due to differences in manufacturing methods. This makes it possible to perform flaw detection without replacing the probe, and it is possible to increase the S / N ratio of the reflected wave from the defect using a common surface wave probe.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

明 細 書
円柱体表面の超音波探傷方法およびその探傷装置ならび
に、 これを利用したロールの研削方法 技術分野
本発明は、 圧延ロールやローラ等の金属の円柱体、 特に、 圧延により表面に熱 的 ·機械的損傷を受けた高速度工具鋼からなる圧延用のハイスロールの表面や表 面直下に存在する割れ等の欠陥を表面波により検出する際に適用して好適な円柱 体表面の超音波探傷方法およびその採傷装置ならびに、 これを利用したロールの 研削方法に関する。 背景技術
金属板の熱間圧延に使用される圧延ロールは、 圧延により、 表面に熱的 '機械 的損傷を受ける。 以下、 図 2 0を用いて、 熱間仕上圧延に用いられる高速度工具 鋼よりなる前段ワークロール （以下、 仕上前段スタンド用ハイスロールと称す る） 表面の熱的 ·機械的損傷を詳しく説明する。 熱的損傷は、 仕上スタンド前段 では被圧延材が高温であることに起因し、 ロール 1 0 0の表面に垂直に、 ヒ一卜 クラックと称される深い一次的なクラック Kが生成される。 機械的な損傷は、 パックアップロールとの転動による剪断応力によるものであり、 前記ヒートク ラック Kを起点とし、 2次的なクラック Lが口ール表面に平行に近い向きに生成 される。 又、 これらのクラックが複数個連結して、 ロール表面に微小な欠け Mが 発生する。 この微小な欠け Mは、 被圧延材に転写されると、 被圧延材の表面欠陥 となるので、 表面から一定の深さまで （以下、 一定量と称する） 、 例えば砥石に より研削で除去した後、 ロールを再び圧延に使用するが、 研削後に、 特開平 4一 2 7 6 5 4 7にみられるように、 表面波を用いた超音波探傷 （表面波探傷と称す る） が行われる。
具体的には、 回転するロールの表面に、 水等の接触媒質の膜を介して表面波プ ローブ （探触子） を接触させ、 該表面波プローブからロール回転方向と逆方向に 向かって表面波を伝播させると共に、 ロール表面のうち表面波が伝播する部分の 接触媒質の膜を除去するようにして、 ロール表面や表面直下に存在する欠陥を検 出するようにしている。 この表面波探傷で欠陥が検出されれば、 追加の研削が行 われる。
又、 特開平 4— 2 7 6 5 4 7による探傷法を応用した装置として、 特開平 7— 2 9 4 4 9 3に開示された超音波探傷装置がある。 この超音波探傷装置は、 表面 欠陥等の検查を予定する円筒状あるいは円柱状の被検材を、 その円周方向に回転 させる回転手段と、 超音波で欠陥等を検出する超音波探触子と、 この探触子を被 検材の上方で被検材表面に対して一定間隔を維持するように保持する保持部と、 超音波の伝達媒体となる水等の媒体液を探触子と被検材の間に供給する給水手段 を備えている。 前記保持部は、 探触子より下方に突出し、 且つ、 被検材表面と円 滑に当接する倣い部を有し、 この倣い部は、 回転中の被検材との当接によって、 保持部の被検材に対する間隔を一定に保つ。 更に、 前記保持部の接触子近傍に前 記給水手段が設けられている。 この給水手段は、 他より採触子近傍へ導いてきた 媒体液を一旦溜めることが可能な収容部を有する。 この収容部は、 探触子の近傍 に位置し、 底部に複数の放水口を有すると共に、 上部に外部へ貫通する空気抜き 孔を有している。 前記複数の放水口の各々は、 被検材の回転によって、 採触子が 被検材表面を走査する際、 その進行方向前方にあって、 前記周方向と交差するよ う配列されており、 走査中の探触子の前方より、 収容部内の媒体水を探触子と被 検材表面の間へ放水するようにされている。
しかしながら、 前記の特開平 4一 2 7 6 5 4 7による採傷法を、 特に仕上前段 スタンド用のハイスロールの表面や表面直下に存在する欠陥の検出に用いると、 次に述べるような大きな問題点があることが最近明らかになった。
即ち、 図 2 0に示した微小な欠け Mは、 2次クラック Lが無ければ発生しない ため、 該微小な欠け Mの発生を防止するには、 研削によって 2次クラック Lのみ 除去すればよい。 ところが、 従来の超音波探傷方法では、 2次クラック Lを全て 除去した後も、 大きな振幅の反射波が現われる現象が観察され、 この反射波が現 われなくなるまで研削を行うと、 除去が不要な 1次クラック Kの残存部分まで全 て削り取ってしまうので、 ロール原単位が悪化する。
これは、 表面波を用いた超音波探傷法が、 ロール表面に垂直な欠陥に対する感 受性が高く、 2次クラック Lを全て除去したとしても、 1次クラック Kの残存部 分を検出してしまうためである。 この 1次クラック Kの残存部分は、 深さがかな り小さくなつているため、 個々の 1次クラック Kの残存部分からの反射波の振幅 は微小になるが、 1次クラック Kの残存部分は、 ロール表面上に無数に存在し、 表面波を用いた超音波採傷で表面波が伝播する路程にも無数に存在する。 このよ うな無数の微小な反射体を有する被検材 （ここではロール） を表面波を用いて探 傷するときには、 表面波の波長 λとすると、 図 2 1に示す如く、 表面波プローブ 1 0からの距離の差が λ 2となる微小な反射体の組合せが必ず存在する。 図 2 1は、 この微小な反射体の組合せを例示したもので、 微小反射体 Κ 1〜Κ 4が、 この組合せに該当する。
このような微小反射体 Κ 1〜Κ 4が存在する領域を、 従来のように、 パルス幅 が表面波の波長の 5倍以上ある狭帯域パルスを用いて採傷すると、 パルス幅が長 いことが原因となって、 図 2 2に示すように、 微小な反射波が等位相で重なり 合って干渉して振幅が増大し、 あたかも大きな欠陥があるような反射波が生ず る。 即ち、 熱間仕上圧延前段スタンド用ハイスロールの表面波を用いた超音波探 傷に際しては、 パルス幅が表面波の波長の 5倍以上ある狭帯域パルスを用いて探 傷しているので、 1次クラック Κからの反射波の振幅が過大に検出される。 その 結果、 1次クラック Kからの反射波の振幅が所定値より小さくなるまで研削が行 われる。 その結果、 1次クラック Kがほとんど除去されるので、 研削量が過大と なり、 ロール原単位が悪化する。
なお、 欠陥検出のために設定する閾値を、 1次クラック Kが過検出とならない 程度に高めることも考えられる。 しかしながら、 この閾値を高くすると、 欠陥の 検出能力の低下を招くことになるため、 単独で存在するクラック （圧延中の事故 により発生する） 等の検出すべき欠陥の見逃しが発生する危険性がある。
以上説明した超音波探傷の問題点は、 圧延ロール等の 1次クラックにのみ存在 するものではなく、 ローラ等の一般の金属円柱体において、 結晶組織が粗く、 結 晶粒界から散乱波が発生する場合には、 従来の狭帯域パルスを用いて探傷を行う と、 既に説明した現象と同じメカニズムで、 高いノイズが発生するため、 同様な 問題点が存在する。
又、 圧延によって生成された熱的 ·機械的損傷の深さは、 圧延した金属板の長 さや圧延の速度、 ロールの冷却条件、 材質 （同一の材質に分類されるロールであ つても、 製造方法の相違に起因した材質の細かな相違がある） 等により大きく相 違する。 従って、 これを一定量の研削で除去しょうとすると、 次のような問題点 が生ずる。
①熱的 ·機械的負荷が小さく、 熱的 ·機械的損傷の深さが小さい場合には、 損 傷の無い部分までロール表面を削り取り （過研削） 、 研削量が多くなつて、 ロー ルの原単位が悪化する。
②熱的 ·機械的負荷が大きく、 熱的 ·機械的損傷の深さが大きい場合には、 一 定量の研削後もこれが残り、 探傷において欠陥が検出されるため、 追加の研削が 必要となる。 しかし、 熱的，機械的損傷が、 どの程度残っているかはっきりしな いため、 追加研削量を初めの研削量と同程度にせざるを得ず、 大抵は削り過ぎに なり （過研削） 、 研削量が多くなつて、 ロールの原単位が悪化する。 ③上記の過研削に要した時間だけ、 ロールの研削時間が長くなり、 ロール研削 の効率が落ちる。
又、 特開平 7— 2 9 4 4 9 3に開示された超音波探傷装置では、 被検材の回転 速度と必要な媒体液量の関係について全く考慮がなされていないが、 被検材の回 転速度に応じて、 被検材に引き摺られて探触子と被検材表面との間から逃げてい く媒体液量が変化し、 例えば、 被検材の回転速度が大きくなると、 採触子と被検 材表面の間から逃げていく媒体液量が増加して、 探触子と被検材表面間の媒体液 量が不足し、 被検材への超音波の伝達が不良になり、 表面欠陥が検出できないよ うになることがある。 又、 逆に、 ロールの回転速度が小さくなると、 過剰となつ た媒体液が探触子前方に流れ出し、 これによつて表面波が減衰して、 表面欠陥が 検出できないようになることもある。
また、 特開平 4 - 2 7 6 5 4 7ゃ特開平 7 - 2 9 4 4 9 3で使用される表面波プ ローブについては、 具体的な開示がなされていないので、 その詳細は分からない が、 少なくとも従来から知られている表面波プローブが使用されているものと思 われる。 従来の表面波プローブは、 超音波振動子と超音波を角度 0 iでロール表 面に入射させるためのくさびからなり、 その入射角 0 iは屈折の法則を用いて、 下記 （1 ) 式を満足するように設定されている。
Θ i = sin ( CW/CRs ) ··· ( 1 )
ここで、 CW ： くさび内の超音波速度、
CRs ：一般的な鋼での表面波速度。
ただし、 入射角 ^は、 ロール表面に直交する鉛直面との角度とする。
しかし、 最近、 前記の表面波プローブを用いてロールの表面探傷を行うと、 検 出信号に十分な S ZN比が得られない場合のあることがわかってきた。
そのため、 本発明者らは、 ハイスロールの製造方法の違いに起因する材質の違. いに着目し、 その材質の違いが上記の表面探傷にどのように影響するかの検討を
0 行った。 そして、 表 1に示すように、 材質の異なる各ロールの表面波速度がその 材質によってかなり差のあることを見出したのである。
また、 ハイスロールでの表面波速度は、 一般的な鋼の表面波速度である
2980m/secからも大きく異なることも見出した。
表面波プローブによる表面波のロール表面への送受信は、 上記 （1 ) 式であら わされる屈折現象を利用し、 屈折角が 90度となるように入射角 iを設定して行 うのである。 そのため、 表 1のようにロール材質で表面波の速度が異なる場合に は、 入射角度をそれぞれの表面波の速度に応じて変更する必要がある。 そうしな いと表面波の送受信効率が低下することとなるのである。
ところが、 現状は、 一般的な鋼での表面波速度である 2980m/secに基づいて入 射角 S iを決めて表面波プローブが製作されている。 実際は、 表 1に示すように 、 各ハイスロールでの表面波速度は一般的な鋼での表面波速度とは大きく異なつ ており、 また、 各ハイスロール間でもハイスロールの製法による材質の相違から 表面波速度にばらつきが生じているが、 その違いは入射角 0 iの設計には全く考 慮されてされていないのが実状である。 そのため、 入射角 iは、 最適な表面波 を送受信するための適正値から大きく異なっているのである。
また、 ハイスロールの探傷は、 ロール研削設備上あるいはロール研削設備の近 くで実施されるのが通常である。 こうした機械設備はモ一夕およびインバー夕な どから大きな電気ノイズを発生する場合が多く、 表面波を用いた探傷信号に大き な電気ノイズが重畳する場合が多い。 すると、 ハイスロールの探傷においては前 述した表面波の送受信効率の低下がすでに生じていることから欠陥の反射波高さ が低下することになり、 そのため欠陥反射波と電気ノイズとの振幅の比である S / N比が低下し、 欠陥検出能が低下してしまうのである。
また、 特定の材質のハイスロールでの表面波速度に合わせて、 入射角 0 iを決 め、 表面波プローブを製作したとしても、 その表面波速度の値を例えば表 1の 3090m/secまたは 3180m/secのような最小もしくは最大の値となるハイスロ一ル での表面波速度のいずれかに合わせたとすると、 表面波速度がその逆の最大もし くは最小値となる材質のハイスロールにおいては表面波の送受信効率が低下し、 欠陥検出能が低下してしまうことになり、 問題は解決されない。
また、 材質の異なるロール毎に表面波プローブを最適なものに交換することは ロールの探傷時間が長くなつて操業に時間的なロスをきたす恐れがあり実用的で はない。
本発明は、 前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、 表面波を用いて 超音波探傷する際に、 1次クラックの過検出を防止すると共に、 結晶粒界からの ノイズのレベルを低減させ、 欠陥検出能を向上させることが可能な円柱体の超音 波採傷方法及び装置を提供することを第 1の課題とする。
本発明は、 又、 被検材の回転速度が変化しても、 常に適量の媒体液を探触子と 被検材表面との間に供給し、 被検材への超音波の伝達を良好に維持し、 且つ、 過 剰な媒体液の探触子前方への流れ出しを防止できる超音波探傷装置を提供するこ とを第 2の課題とする。
本発明は、 又、 圧延等により表面に熱的 ·機械的損傷を受けたロールの研削に 際して、 ロールの研削量を最適化してロール原単位を向上させると共に、 ロール 研削の能率を向上させることができるロールの研削方法を提供することを第 3の 課題とする。
また、 本発明は、 表面波を用いたハイスロールの超音波探傷法において、 製造 方法の違いによるロール材質の相違があっても、 高い効率で表面波を送受信でき 、 欠陥からの反射波の S ZN比を高めることができるロール検査用表面波プロ一 ブとその入射角設定方法を提供することを第 4の課題とする。 発明の開示
本発明は、 回転する円柱体の表面に、 媒体液を介して表面波プローブを接触 させ、 該表面波プローブから円柱体に対して、 表面波を伝搬させると共に、 円柱 体表面や表面直下に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、 該欠陥を 検出する円柱体の超音波探傷方法において、 前記表面波プローブが送受信する表 面波の中心周波数を f cとしたとき、 該表面波の周波数スペクトルにおいて、 強 度がピーク値に対して一 6 d B以内の範囲の幅に当る周波数帯域幅を、 0 . 5 0 i c以上とすることにより、 前記第 1の課題を解決したものである。
本発明は、 又、 前記超音波探傷方法において、 表面波プローブが送受信する表 面波パルスのパルス幅を、 前記円柱体を伝搬する表面波の波長の 2 . 5倍以下と することにより、 前記第 1の課題を解決したものである。
本発明は、 回転する円柱体の表面に、 媒体液を介して表面波プローブを接触 させ、 該表面波プローブから円柱体に対して、 表面波を伝搬させると共に、 円柱 体表面や表面直下に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、 該欠陥を 検出する円柱体の超音波探傷装置において、 前記表面波を送受信する表面波プロ ーブが、 超音波振動子の超音波送受信面に配設されたくさびと、 その背面に配設 されたダンピング材とを備えることにより、 同様に前記第 1の課題を解決したも のである。
又、 本発明は、 前記超音波振動子を、 ニオブ酸鉛系磁器、 チタン酸鉛系磁器、 1 — 3型コンポジット振動子 （エポキシ樹脂の板に小さな柱状のジルコン酸チ夕 ン酸鉛 （以下 P Z Tと称する） が多数並んで入っている振動子） 、 0— 3型コン ポジット振動子 （高分子材の中にセラミック振動子の粒が均一に分散している振 動子） 、 又は 3— 1型コンポジット振動子 （ジルコン酸チタン酸鉛 （P Z T) の 板に貫通孔を多数開けて、 ここにエポキシ樹脂等を流し込んで固めた振動子） と したものである。 又、 本発明は、 前記くさびをポリイミド樹脂、 ポリスチロール樹脂、 アクリル 樹脂、 又はフッ素樹脂 （テフロン） で製作したものである。
図 1に示すように、 本発明に係る表面波プローブ 1 0は、 主に超音波振動子 1 O A, ダンピング材 1 0 B、 樹脂製くさび 1 0 Cから構成することにより、 送 受信する表面波の中心周波数を f cとしたとき、 前記表面波プローブ 1 0の周波 数帯域幅を 0 . 5 0 f c以上としている。
即ち、 いま、 表面波プローブ 1 0が送受信する表面波の周波数スペクトルが、 図 2に概念的に示すような周波数分布を持つとすると、 スペクトル強度 （信号強 度） のピーク値に対して— 6 d B以内の範囲の周波数幅： f R— f Lを周波数帯 域幅と規定し、 次の （2) 式が成り立つようにしている。
f R - f L≥0 . 5 0 f c … (2)
このように、 本発明では、 表面波プロ一ブ 1 0の周波数帯域を 0 . 5 0 f c以 上の広帯域としている。 この表面波プローブ 1 0の具体的構成を説明すると、 上 記超音波振動子 1 O Aにはニオブ酸鉛系磁器や、 図 23〜25に示すコンポジット 振動子等の機械的 Q値の低い振動子を用いるか、 あるいはチタン酸鉛系磁器等の 機械的 Q値が高くても、 機械的なダンピングがかけやすい振動子を用いることが できる。 ここで、 機械的 Q値とは、 共鳴振動の鋭さを表わす量であり、 機械的 Q 値が大きいものほど振動の持続時間が長い。 なお、 送受信する表面波の中心周波 数 fcは、 探傷される材料の結晶粒界や表面粗さにより散乱ノイズが異なるので、 適切な範囲に設定する必要がある。 例えば、 圧延用ロールの場合には、 1〜 4MHzが好ましい。
又、 上記ダンピング材 1 0 Bには、 タングステン （金属） 等の比重の大きな粉 体をエポキシ樹脂等に混ぜて固めた物体を用い、 これを超音波振動子 1 O Aの背 面に貼り付けることにより、 超音波振動子 1 O Aに発生した超音波振動を制動す るようにしている。 タングステン （金属） 等の粉体の体積分率が多いほど、 ダン ピング材の重量が増えるので、 超音波振動子の振動の制動効果が大きくなり、 超 音波パルスのパルス幅が小さくなる。
超音波振動子 1 OAとダンピング材 10 Bを上記のような材料構成とすること により、 周波数帯域幅が 0. 5 fc以上および、 パルス幅が表面波の波長の 2. 5倍以下の超音波パルスを生成 （発信） することができる。
又、 前記樹脂製くさび 10 Cは、 図 1に示すように超音波振動が下記 （3) 式 を満足して、 被検体に入射するように、 該被検体の表面に前記媒体を介して接触 する底面の法線 S 1に対して、 超音波送受信面の法線 S 2が入射角 で交差す る傾斜面を有し、 該傾斜面に上記超音波振動子 1 OAの前面 （超音波送受信面） を貼付するようになっている。 そして、 このくさび 10 C自体は、 前記のような 短いパルス波形を損なうことがないように、 なるべく減衰率の小さい、 例えばポ リスチロール樹脂やポリイミド樹脂等を用いて形成されている。
0i=sin_1 (CW/CR) … (3)
ここで、 CW ：樹脂製くさび内での超音波の速度
CR ： 円柱体での表面波の速度
図 3は、 ダンピング材の材質を種々変更することにより周波数帯域幅の異なる 中心周波数 fc = 2 MHzの表面波プローブ 10を製作し、 パルス幅と周波数帯 域幅との関係を調べた結果を示したものである。 但し、 ここでは、 周波数帯域幅 が中心周波数 fcに等しいときを 100%として示している。
この図 3より、 周波数帯域幅が 50 %以上になると、 パルス幅が表面波の波長 の 2. 5倍以下の短いパルスを生成させることができることが分かる。 そして、 このように生成させたパルス幅の短い表面波パルスを、 一次クラック Kの残存部 分が無数に存在するロールの欠陥検出に適用する。 この場合も、 前記図 21を用 いて説明したように、 表面波の波長を; Iとすると、 表面波プローブ 10からの距 離がえ Z 2となる微小な反射体 Kl〜K4の組合せが必ず存在する。 図 4は、 前記周波数帯域幅が 0. 70 fc以上で、 パルス幅も表面波の波長の 1. 5倍と短い超音波パルスを用いて上記微小の反射体が存在する領域を採傷し たときの観測波形を示したもので、 これは、 前記従来例の図 22に相当する。 この図 4に示したように、 パルス幅が短いために、 一次クラック Kの残存部分 からの微小振幅の反射波が、 等位相で重なり合っても、 振幅の増大は小さいこと が分かる。 即ち、 パルス幅の短い表面波パルスを送受信できるようにした本発明 の表面波プローブ 10を、 一次クラック Kの残存部分が無数に存在するロールの 欠陥検出に適用すると、 該一次クラック Kの残存部分からの反射波の振幅が増大 することを有効に防止することができる。
図 5は、 前述した周波数帯域幅が異なる （パルス幅が異なる） 中心周波数 2M H zの表面波プロ一ブを用いて、 熱間仕上圧延用前段ワークロールの一次クラッ ク Kからの反射波高さと ひ、 °ルス幅/表面波の波長） との関係を調査した結果を 示したものである。 但し、 反射波高さの基準としては、 直径 lmm ·深さ lmm の縦方向のドリル孔からの反射波の高さをとつており、 一次クラック Kの深さは 約 0. 15 mmであった。
図中、 実測点である Al、 A2、 A3は、 本発明に相当し、 表面波プローブ 1 0を構成する超音波振動子 1 OAとしてニオブ酸鉛素磁器を用い、 更にダンピン グ材 10 Bとしてエポキシ樹脂に混ぜるタングステン粉の体積分率を、 それぞれ 80%、 60%、 40 %としたダンピング材を用いている。 Bl、 B2は比較例 に相当し、 超音波振動子 1 OAとして PZTを用い、 更にダンピング材 10Bと してエポキシ樹脂に混ぜるタングステン粉の体積分率を、 それぞれ 80%、 60 %としたダンピング材を用いている。 Cl、 C2は従来例に相当し、 超音波振動 子 1 OAとして、 機械的 Q値が互いに若干異なる PZTを用て、 ダンピング材 1 0 Bは用いなかったものである。 上記以外は、 実質上同一の装置により測定した ものである。 図 5より、 パルス幅が短くなる程、 一次クラック Kからの反射波高さが低下し ていることが分かる。
次に、 超音波振動子 1 0 A、 樹脂製くさび 1 0 Cに適当な材質を詳しく検討し た。 ダンピング材 1 0 Bとしては、 前記のとおり、 エポキシ樹脂にタングステン 粉を混ぜて固めたものを用い、 エポキシ樹脂に混ぜるタングステン粉の体積分率 を、 それぞれ 8 0 %、 6 0 %、 4 0 %、 2 0%とした。 超音波振動子 1 0 Aとし て、 ニオブ酸鉛系磁器、 チタン酸鉛系磁器、 ジルコン酸チタン酸鉛 （P Z T) 、 チタン酸バリウム、 ニオブ酸リチウム、 1— 3型コンポジット振動子 （図 23) 、 0— 3型コンポジット振動子 （図 25) 、 3— 1型コンポジット振動子 （図 24) を選び、 又、 樹脂製くさび 1 0 Cとして、 ポリイミド樹脂、 ポリスチロ一 ル樹脂、 アクリル樹脂、 フッ素樹脂 （テフロン） を選び、 表面波プローブを製作 して、 送受信される表面波の周波数帯域幅及びパルス幅を測定すると共に、 図 5 に結果を示した実験と同じ熱間仕上圧延用前段ワークロールの 1次クラック か らの反射波高さを調査した。 反射波高さの基準としては、 直径 l mm、 深さ l m mの縦方向のドリル孔からの反射波の高さをとつており、 図 5に結果を示した実 験と全く同じである。 ダンピング材 1 0 B中のタングステン粉の体積分率が 8 0 %のときの実験結果を表 2に、 ダンピング材 1 0 B中のタングステン粉の体積分 率が 6 0 %のときの実験結果を表 3に、 ダンピング材 1 0 B中のタングステン粉 の体積分率が 4 0 %のときの実験結果を表 4にそれぞれ示す。 但し、 1次クラッ ク Kからの反射波高さが— 1 l d Bより高いもの （1次クラック Kからの反射波 高さが従来プローブよりも 3 d B以上低くならなかったもの） は削除したが、 超 音波振動子が P Z Tのときの結果は比較例として対比のために全て示している。 また、 表 5はダンピング材 1 0 B中のタングステン粉の体積分率が 2 0 %のとき の実験結果を示しているが、 一次クラック Kからの反射波高さが一 1 l d Bより 高かった。 表 2乃至表 4を見ると、 全ての場合で超音波振動子 1 0 Aにはニオブ 酸鉛系磁器、 チタン酸鉛系磁器、 1 _ 3型コンポジット振動子、 0— 3型コンポ ジット振動子、 3 — 1型コンポジッ卜振動子が全て使用可能であることが分か る。 又、 樹脂製くさび 1 0 Bには、 ポリイミド樹脂 （2 MH zでの超音波の減衰 定数： 1.2 X lO_2dB/m) 、 ポリスチロール樹脂 （2 MH zでの超音波の減衰定 数： 1.3 X l(r2dB/m) 、 アクリル樹脂 （2 MH zでの超音波の減衰定数： 1.8 X 10-2dB/m) 、 フッ素樹脂 （テフロン： 2 MH zでの超音波の減衰定数： 1.8X 10- 2dB/m) の全てが使用可能であることが分かる。 従って、 くさび材は、 2 MH z での超音波の減衰定数が 1.8 X lO-2dB/m以下であれば良い。 さらに表 2乃至表 4 と表 5とを比較すると、 ダンピング材 1 0 B中のタングステン粉の体積分率は 4 0 %以上必要であることがわかる。
本発明者等は、 従来用いられているパルス幅が表面波の波長の 5倍の表面波プ ローブにより、 実質上同一の条件で熱間仕上圧延用前段ワークロールの超音波探 傷を行ったところ、 最終的なロール研削の 1回前の研削パスの後に行った探傷 と、 最終的な研削パスの後に行った探傷との間で、 一次クラックからの反射波が 3 d B低下することを確認したので、 該ー次クラック からの反射波高さを 3 d
B以上低減できれば、 ロールの研削パス回数を少なくとも 1回は低減することが できる。 なお、 最終的なロール研削パスとするか否かの判定は、 研削後に測定し た実測値が所定の閾値以下になったか否かで行っている。
従って、 前記図 5に示されるように、 従来用いられているパルス幅が表面波の 波長の 5倍の表面波プローブによる測定値 C 1に比べて、 一次クラックからの反 射波高さを 3 d B以上低減することができる測定値が得られる表面波プローブの パルス幅が、 表面波の波長の 2 . 5倍以下であるとすれば、 測定値 A3と C 1の 差が 3 d Bであることから、 ロールの研削パス回数を 1回以上少なくできること になる。 更に、 図 3から、 パルス幅が表面波の波長の 2. 5倍以下の表面波を送受信で きる表面波プローブの帯域幅は 50%以上が適当と言うことができる。 従って、 表面波プローブの周波数帯域幅を 0. 50 fc以上とすることにより、 一次ク ラックの過検出による口一ルの過研削を低減できるという効果があることが分か る。 これが本発明において表面波プローブの周波数帯域幅を 0. 50 fc以上と する根拠である。
以上詳述したように、 周波数帯域幅を 0. 50 ic以上とし、 パルス幅を表面 波の波長の 2. 5倍以下とした表面波プローブを用いることにより、 従来用いら れているパルス幅が表面波の波長の 5倍程度の表面波プローブを用いる場合 （図 5中、 C1点） と、 本発明による場合 （A1〜A3点） とを比べ、 一次クラック K からの反射波高さを 3〜 6 d B以上を低減することができた。
又、 同様に、 深さ約 0. 10mmの一次クラック Kが残存している圧延ロール や深さ約 0. 25 mmの 1次クラック Kが残存しているハイスロールに生成され ていた深さ 0. 5mmのクラックを探傷したところ、 パルス幅が表面波の波長の 1. 5倍の表面波プロ一ブではクラックからの反射波の SZN比が 10 d B、 パ ルス幅 2. 5倍の表面波プローブではクラックからの反射波の S ZN比が 7 d B であったのに対し、 従来用いられているパルス幅が表面波の波長の 5倍程度の表 面波プローブでは、 SZN比が約 4 dBであった。 従って、 本発明方法によれ ば、 従来方法に比べて SZN比を約 3〜6 dB高くでき、 欠陥検出能力を大幅に 向上させることができる。
次に、 前記図 1に示した超音波振動子 10 A、 ダンピング材 10 B、 樹脂製く さび 10 Cがそれぞれニオブ酸鉛系磁器、 エポキシ樹脂に 60 %の体積分率で夕 ングステン粉を混ぜたダンピング材、 ポリイミド樹脂で形成された表面波プロ一 ブ 10を備えた超音波探傷装置を用いて、 500本の熱間仕上圧延用前段ワーク ロールの探傷を行い、 一次クラック （ヒートクラック） からの反射波が所定のレ ベル以下に低下するまでの研削量の実績を調査したところ、 直径換算の研削量実 績で、 パルス幅が表面波の波長の 5倍程度の表面波プローブを有する超音波探傷 装置を用いて、 同様に調査した従来例では 0 . 3 3 mmであったのが、 本発明に より 0 . 2 mmに削減できた。
このように、 本発明によれば、 従来技術に比べ、 研削量を 0 . 1 mm以上削減 することが可能となる。 なお、 このように削減した場合でも、 圧延ロールの表面 に生成する微小な欠けに起因して発生する被圧延材の表面欠陥の程度は、 従来と ほとんど変わらなかった。
本発明は、 又、 回転する円柱体の表面に、 媒体液を介して表面波プローブを接 触させ、 該表面波プローブから円柱体に対して、 表面波を伝播させると共に、 円 柱体表面や表面直下に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、 該欠陥 を検出する円柱体の超音波探傷装置において、 前記円柱体を、 その周方向に回転 させる円柱体回転手段と、 該円柱体回転手段による円柱体の回転速度を検出する 回転速度検出手段と、 前記表面波プローブを円柱体の上方で円柱体表面に対して 一定の間隔を維持するよう保持する保持手段と、 該円柱体の軸方向に走査する走 查手段と、 超音波の伝達媒体となる媒体液を、 前記表面波プローブと円柱体表面 との間に供給することが可能であり、 且つ、 前記円柱体回転手段による円柱体の 回転速度に応じて、 媒体液の供給量を制御することが可能な流量制御弁を備えた 給水手段と、 前記表面波プローブが送受信する表面波の中心周波数を f cとした とき、 該表面波の周波数スぺクトルにおいて、 強度がピーク値に対して— 6 d B 以内の範囲の幅に当たる周波数帯域幅が 0 . 5 0 f c以上となるように、 超音波 振動子の超音波送受信面に配設されたくさび、 及び、 超音波振動子の背面に配設 されたダンピング材を備え、 表面波で欠陥を検出することが可能な表面波プ口一 ブと、 該表面波プローブに表面波を送信するための電気パルスを供給し、 該表面 波プローブがとらえた信号を欠陥判定に必要なレベルまで増幅し、 出力する超音 波送受信器と、 該超音波送受信器が出力した信号から欠陥判定を行うべき信号を 抽出し、 出力するゲート手段と、 該ゲート手段が出力する信号の振幅を検出して 出力するか、 又は、 該信号のレベルを所定の閾値と比較し、 該信号のレベルが大 きいときには、 欠陥有りの信号を出力する欠陥判定手段とを備えることにより、 前記第 3の課題を解決したものである。
特に、 前記くさびが、 円柱体表面に接触媒質を介して接触させる底面と、 該底 面部の法線に対して、 法線が前出 （3) 式で規定される入射角 0 iで交差する傾 斜面とを有し、 該傾斜面に前記超音波振動子の超音波送受信面が貼付されている 場合には、 円柱体表面に表面波を効率良く伝播させることができる。
発明者らが、 人工欠陥を有するハイスロールを用い、 該ハイスロールの回転速 度を変化させて、 探触子からロール表面への超音波の伝達が安定であって、 且つ 、 過剰な媒体液の探触子前方への流れ出しがなく、 人工欠陥からの反射波の高さ が一定の値に維持されるのに好適な媒体液 （この実験の場合は水） 量を調べた結 果を図 6に示す。 斜線の範囲内の水量であれば、 探触子からロール表面への超音 波の伝達が安定になる。 ハイスロールの回転速度が大きくなるのに従い、 媒体液 量も多くする必要があることが分かった。 そこで、 ハイスロールの回転速度を回 転速度検出手段で計測し、 ハイスロールの回転速度に応じて、 給水手段に設けた 流量制御弁を用いて媒体液の供給量を制御することによって、 好適な量の媒体液 を探触子とハイスロール表面との間に供給することができ、 これにより、 探触子 からロール表面への超音波の伝達を安定に維持し、 且つ、 過剰な媒体液の採触子 前方への流れ出しを防止することができる。
本発明は、 又、 表面に熱的 ·機械的損傷を受けたロールの研削に際し、 研削を 開始する前、 あるいは、 研削の途中で、 ロールを回転させながら、 ロールの表面 に接触媒質の膜を介して表面波プローブを接触させ、 表面波プローブから表面波 を伝播させると共に、 ロール表面のうち表面波が伝播する部分の液体を除去する ようにして、 ロールの表面に存在又は残存する熱的 ·機械的損傷部からの反射波 高さを測定し、 該反射波高さに応じて、 その後の研削量を設定して研削を行うよ うにして、 前記第 3の課題を解決したものである。
本発明では、 回転するロールの表面に媒質を介して接触し、 少なくとも超音波 振動子と超音波を入射角 0 iでロール表面に入射させるくさびとから構成されて おり、 前記口ール表面に表面波を伝播させるように配設して前記ロール表面と表 面直下に存在する欠陥を検出するロール検査用表面波プローブにおいて、 その入 射角 が下記 （4) 式を満足するように設定することで上記課題を解決したの である。
Θ i = sin"1 (CW/CRav) … （4) ここで、 CWは、 くさび内の超音波速度であり、 CRavは、 検査対象とする各 ロールの表面波速度の平均値である。 ただし、 入射角 0 iは、 ロール表面に直交 する鉛直面との角度とする。
さらに、 回転するロールの表面に媒質を介して接触し、 少なくとも超音波振動 子と超音波を入射角 » iでロール表面に入射させるくさびとから構成されており 、 表面波を伝播させるように配設して前記ロール表面と表面直下に存在する欠陥 を検出するロール検査用表面波プローブの入射角設定方法として、 その入射角 0 iを上記 （4) 式が満足されるように設定することで上記課題を解決したので ある。
発明者らは、 前記表面波プローブを用いて、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波 高さと、 熱的 ·機械的損傷部の残量 （反射波高さが欠陥検出用閾値を下回ったと きを残量無しとする） との関係を、 圧延により熱的 ·機械的損傷を受けた圧延口 ールを微小量ずつ研削しながら、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さを測定す ることにより調査した。 この結果を図 7に示す。 熱的 ·機械的損傷部の残量が 減少すると共に、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さも減少することがよく分 W かる。 図 7から、 熱的，機械的損傷部を除去するのに必要な研削量と、 熱的 - 機械的損傷部からの反射波高さとの関係を求めると、 図 8に示す如くとなった 。 従って、 研削の開始前あるいは研削の途上で、 表面波による超音波探傷によつ て、 熱的，機械的損傷部からの反射波高さを測定し、 図 8の関係を用いて研削 量を決定すれば、 熱的 ·機械的損傷部を超えての過剰な研削や、 熱的 ·機械的損 傷部の削り残しを防止して、 最適な研削が可能となる。
特に、 前記熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さが最も高いところに表面波プ ローブ及び研削用砥石を移動させ、 探傷を行いながらプランジ （phmge)研削を 行い、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さが所定レベル以下になる研削量を求 め、 この研削量に応じて、 残りのロール面を研削することにより、 最適な研削を 行うことができる。
即ち、 研削の開始前、 あるいは研削の途上で、 表面波による超音波探傷を実施 すれば、 図 7の関係から明らかなように、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高 さが最も高いところが、 熱的 ·機械的損傷部の残量が最も多いところと特定する ことができる。 そこで、 図 9に示すように、 ロール研削装置の砥石 6 2と表面 波プローブ 1 0を圧延ロール 1 1 0に当接させる位置 （ロールの軸方向の位置） を一致させた上で、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さが最も高いところに口 —ル研削装置の砥石 6 2と、 表面波プローブ 1 0を当接させる。 そして、 表面波 による超音波探傷を行い、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さが所定の闞値を 下回るまで圧延ロールをプランジ研削すれば、 このときの研削量が、 圧延ロール 全面から熱的 ·機械的損傷部を除去するのに必要な研削量となる。 従って、 残り のロール面の研削量を該研削量に設定して研削を行えばよい。 図面の簡単な説明
図 1 本発明で用いる表面波プローブの概略構成を拡大して示す断面図 図 2 前記表面波プローブの周波数帯域幅を説明するための線図
図 3 前記表面波プローブの周波数帯域幅と （パルス幅/表面波の波長） の関係 を示す線図
図 4 本発明による観測波形と微小反射体からの反射波の関係を示す説明図 図 5 —次クラックからの反射波高さと （パルス幅 Z表面波の波長） との関係を 示す線図
図 6 本発明の原理を説明するための、 ロールの回転速度と好適な媒体液量の関 係を示す線図
図 7 同じく、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さと熱的 ·機械的損傷部の残 量との関係を示す線図
図 8 同じく、 必要な研削量と熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さとの関係を 示す線図
図 9 同じく、 プランジ研削における砥石と表面波プローブとの位置関係を示す 斜視図
図 1 0 本発明に係る超音波探傷装置の第 1実施形態の概略構成を示す側面図 図 1 1 第 1実施形態のプローブホルダ部分を拡大して示す正面図
図 1 2 同じく、 表面波プローブに備えられた給水部を破断して示す要部側面図 図 1 3 本発明に係る超音波探傷装置の第 2実施形態の概略構成を示す側面図 図 1 4 第 2実施形態でロール回転速度を変化させて探傷した時の、 欠陥からの 反射波の高さと回転速度の関係の調査結果を示す線図
図 1 5 本発明に係る超音波探傷装置の第 3実施形態の概略構成を示す側面図 図 1 6 同じく第 4実施形態の概略構成を示す側面図
図 1 7 本発明のプローブ Fと従来法のプローブ G, Hとを用い、 5種類のロール に加工した人工欠陥の反射波高さを測定した結果を示すグラフである。 図 1 8 本発明のプローブ Fと従来法のプローブ G，Hとを用い、 5種穎のロール に加工した人工欠陥の反射波の S Z N比を測定した結果を示すグラフである。 図 1 9 本発明のプローブ Fと従来法のプローブ G, Hとを用い、 20個の表面欠陥 を探傷検査した結果を S ZN比として示すグラフである。
図 2 0 熱間仕上圧延用ワークロールの円周方向の表面に生じるクラックを説明 するための概念図
図 2 1 表面波プローブと微小反射体との位置関係を示す説明図
図 2 2 従来法による観測波形と微小反射体からの反射波との関係を示す説明図 図 23 本発明のプローブ振動子の一例 （1-3型コンポジット振動子） 図 24 本発明のプローブ振動子の一例 （3-1型コンポジット振動子） 図 25 本発明のプローブ振動子の一例 （0-3型コンポジット振動子）
発明を実施するための最良の形態
以下図面を参照して、 本発明の実施形態を詳細に説明する。
図 1 0は、 本発明に係る超音波探傷装置の第 1実施形態を示した概略側面図で ある。
本実施形態の超音波探傷装置は、 図中符号 1 1 0で示した圧延ロールを被検体 とするもので、 基本構成として該ロール 1 1 0を回転させるロール回転装置と、 該ロール 1 1 0の表面波を送受信するための表面波プローブ 1 0と、 該プロ一ブ 1 0を保持するためのプローブホルダ 1 2と、 該ホルダ 1 2に付設されている接 触媒質 （水） をロール 1 1 0の表面と表面波プローブ 1 0の間に供給する給水手 段 （後述する） とを備えている。
前記ロール回転装置としては、 図面の煩雑化を避けるために図示を省略するが 、 検査対象の圧延ロール 1 1 0を、 その円周方向 Cに回転させることができるも のであれば、 周知の適当な装置を用いることができる。
前記表面波プローブ 1 0は、 周波数帯域幅が 0 . 5 0 f c以上で、 パルス幅が 表面波の波長の 2 . 5倍以下の表面波を送受信可能なように、 振動子の種類ゃダ ンピング材の組成を調整したものである。
この表面波プローブ 1 0では、 該プローブ 1 0と被検体である圧延ロール 1 1 0の表面との間のギャップに水 （媒体液） が満たされた状態を形成し、 該水を 介して超音波をロール 1 1 0の表面に伝達することにより、 該ロール 1 1 0に表 面波を伝搬させ、 その反射波を受信することにより圧延ロール 1 1 0の表面欠陥 を検出することができるようになっている。
この表面波プローブ 1 0を保持している前記プローブホルダ 1 2は、 圧延ロー ル 1 1 0の上方に位置する固定構造部 1 4に対して、 上下方向に摺動可能なガイ ド 1 6の下部に取り付けられている保持機構部 1 8に保持されている。 この保持 機構部 1 8には、 前後各一対、 計 4個のローラ 2 0が備えられ、 これらローラ 2 0の間に上記プローブホルダ 1 2が配置されている。 そして、 採傷を行うときに は、 これら 4個のローラ 2 0が、 圧延ロール 1 1 0の表面に当接して回転するこ とにより、 探傷走査を安定させる。
前記固定構造部 1 4には、 保持機構部 1 8をガイド 1 6に沿って昇降させる動 力を、 周知の伝達手段 （図示せず） を介して供給するためのモータ 1 4Aと、 そ の取り付けベース 1 4 Bが備えられている。
該固定構造部 1 4は、 図示を省略した走査手段によって、 圧延ロール 1 1 0の 軸方向に走査可能とされ、 これにより、 表面波プローブ 1 0を圧延ロール 1 1 0 の軸方向に走査可能である。
前記プローブホルダ 1 2は、 保持機構部 1 8に対して上下に移動可能に遊嵌さ れている棒状体 1 2 Aの下端に取り付けられ、 該棒状体 1 2 Aの周囲の所定位置 に介装されたばね （図示せず） により、 常に図中下方、 即ち圧延ロール 1 1 0の 表面に対して適当な力で押しつけられた状態で支持されている。
前記プローブホルダ 1 2には、 前記表面波プローブ 1 0と圧延ロール 1 1 0と の間に所定のギャップを形成するために、 該表面波プローブ 1 0よりも下方の圧 延ロール 1 1 0側に突出する一対の倣いローラ 2 2が設けられている。
図 1 1は、 この状態を拡大して示した正面図であり、 水平方向 （ロール軸方向 ) に沿ってプローブホルダ 1 2の対向する両側部にそれぞれ軸 2 4が設けられ、 その両側に上記倣いローラ 2 2が回転可能にそれぞれ取付けられている。 このよ うに、 プローブホルダ 1 2に軸支された倣いローラ 2 2が、 前記ばねによる適当 な押しつけ力を受けることにより、 測定時には常に圧延ロール 1 1 0の表面に当 接するようになつており、 この構成によってプローブホルダ 1 2では、 表面波プ ローブ 1 0と圧延ロール 1 1 0との間に常に一定のギャップが維持されるよう に、 前記表面波プローブ 1 0が保持されるようになっている。
又、 この表面波プローブ 1 0では、 プローブホルダ 1 2と倣いローラ 2 2の輪 郭を、 それぞれ二点鎖線で示して省略した図 1 2に示すように、 その内部に給水 部 （給水手段） 2 6が備えられ、 導管 2 8から導かれた水を収容部 2 6 Aに一旦 収容し、 これを収容部 2 6 Aの底部に設けられた放出孔 2 6 Bより放出し、 表面 波プロ一ブ 1 0と圧延ロール 1 1 0との間に気泡のない水の層を形成することが できるようになつている。 給水手段は、 従来既知の適当な手段を用いて構成すれ ばよいので、 詳しい説明は省略する。
図 1 0において、 符号 3 0は、 上記のように給水部 2 6により供給された水が ロール表面に残留し、 表面波の伝搬路上に流れ込むことがないように、 該水を取 り除くスクレーパである。
本実施形態の超音波探傷装置は、 以上詳述した装置構成としたので、 超音波の 伝搬媒体となる水を表面波プローブ 1 0と被検体である圧延ロール 1 1 0の表面 との間に供給すると共に、 該プローブ 1 0をその表面上で走査移動させながら、 探傷する作業を容易且つ確実に実行することができる。
本実施形態を用いて、 5 0 0本の熱間仕上圧延用前段ヮ一クロール （ハイス口 ール） の探傷を行い、 ヒートクラックと称される 1次クラックからの反射波が所 定のレベル以下に低下するまでの研削量の実績を調査したところ、 従来用いられ ている、 パルス幅が表面波の波長の 5倍程度の表面波プローブを用いた採傷装置 での研削量実績 （直径換算） が 0 . 3 3 mmであったのが、 本実施形態では 0 . 2 0 mmとなり、 従来に比べ、 研削量を 0 . 1 mm以上削減できることが確 認できた。 なお、 この場合でも、 ハイスロール表面の微小な欠けによる被圧延材 の表面欠陥発生は、 従来と変わりは無かった。
次に、 図 1 3を参照して、 ハイスロールの表面上を表面波プローブ 1 0を走査 移動させて探傷するのに適した、 本発明の第 2実施形態を詳細に説明する。 本実施形態においては、 圧延ロール 1 1 0がハイスロールとされ、 該ハイス口 ールの回転速度が、 回転速度検出器 3 2によって検出され、 給水装置に備えられ た流量制御弁 3 4に送られて、 流量が図 6に示した範囲に適合するよう制御され る。 又、 表面波プローブ 1 0の出力は、 超音波送受信器 4 0及びゲート回路 4 2 を経て、 欠陥判定回路 4 4に入力される。
前記超音波送受信器 4 0は、 前記表面波プローブ 1 0に表面波を送信するため の電気パルスを供給し、 該表面波プローブ 1 0がとらえた信号を欠陥判定に必要 なレベルまで増幅し、 ゲート回路 4 2に出力する。 ゲート回路 4 2は、 前記超音 波送受信器 4 0が出力した信号から、 欠陥判定を行うべき信号を抽出し、 欠陥判 定回路 4 4に出力する。 欠陥判定回路 4 4は、 ゲート回路 4 2が出力した信号の 振幅を検出して出力するか、 又は、 該信号のレベルを所定の閾値と比較し、 該信 号のレベルが大きいときに、 欠陥有りの信号を出力するように動作し、 これによ つて表面欠陥が検出される。
前記プローブホルダ 1 2は、 第 1実施形態と同様、 図 1 2に示すように、 内部 に給水部 2 6を備えている。 該給水部 2 6は、 流量制御弁 3 4によって圧延口一 ル 1 1 0の回転速度 （周速度） に応じた流量とされ、 導管 2 8から導かれた水を 収容部 2 6 Aに一旦収容し、 これを収容部 2 6 Aの底部に設けられた放出口 2 6 Bより放出し、 表面波プローブ 1 0と圧延ロール 1 1 0の間に気泡の無い水の層 を形成する。
他の点に関しては、 第 1実施形態と同じであるので、 同じ符号を用いて、 詳細 な説明は省略する。
表面欠陥を有するハイスロールを、 本実施形態の装置で、 回転速度 2 5 r p m から 5 0 r p mまで変化させて探傷を行い、 欠陥からの反射波の高さと回転速度 の関係を調査した結果を、 図 1 4に示す。 本実施形態の装置を用いれば、 ハイス ロールの回転速度に関係なく、 良好に表面欠陥を検出できる。
次に、 図 1 5を参照して、 本発明の第 3実施形態を詳細に説明する。
本実施形態は、 研削の開始前あるいは研削の途上で表面波による超音波探傷を 行い、 熱的 '機械的損傷部からの反射波高さを測定して、 圧延ロール 1 1 0の研 削装置 6 0へ研削量の設定値を伝送する装置を示す。 圧延ロールの研削装置は、 従来周知の適当な装置を用いればよく、 図面の煩雑化を避けるために、 図示を省 略する。
前記表面波プローブ 1 0には超音波探傷器 5 0が接続され、 表面波プローブ 1 0から表面波を送信するための電気パルスを表面波プロ一ブ 1 0に供給し、 又、 表面波プロ一ブ 1 0が受信した信号を欠陥判定に適したレベルに増幅する。 更に、 超音波探傷器 5 0は、 第 2実施形態と同様のゲート回路 （図示省略） を用 いて、 増幅後の信号から熱的 '機械的損傷からの反射波を抽出し、 その高さを検 出する。 超音波探傷器 5 0によって検出された熱的 ·機械的損傷部からの反射波 高さは、 コンピュータ 5 2に送られ、 図 8の関係を参照することにより、 熱的 - 機械的損傷部を除去するのに必要な研削量が求められる。 こうして求められた研 削量の設定値は、 圧延ロールの研削装置 6 0に送られ、 例えば砥石を用いて研削 が実行される。 他の点に関しては、 第 1、 第 2実施形態と同じであるので、 同じ符号を用いて 、 詳細な説明は省略する。
本実施形態を用いて、 2 0 0本の熱間仕上圧延用前段ワークロールの探傷を行 い、 研削量の実績を調査したところ、 従来行われてきた、 一定量の研削を、 熱的 •機械的損傷部からの反射波が所定の閾値を下回るまで繰り返す方法での研削量 の推定値 （ロール 1本毎に本装置を用いた研削量の実績値から従来法での研削量 を推定） が、 直径換算で 0 . 2 3 mmであったのが、 同じく 0 . 1 8 mmとなり 、 従来に比べ、 研削量を 0 . 0 5 mm以上削減できることが確認できた。
次に、 図 1 6を参照して、 本発明の第 4実施形態を詳細に説明する。
本実施形態においては、 表面波プローブ 1 0のロール軸方向位置を検出する位 置検出器 3 6が設けられており、 コンピュータ 5 2には、 該位置検出器 3 6から 、 表面波プローブ 1 0のロール軸方向での位置が検出され、 送られてきており、 研削の開始前又は研削の途上で行われる表面波による超音波探傷において、 熱 的 ·機械的損傷部からの反射波高さが最も高い部分の圧延ロール上での位置が求 められる。 又、 プランジ研削と称する研削を行う際には、 図 9に示したように、 表面波プローブ 1 0と砥石 6 2が圧延ロール 1 1 0に当接する位置 （ロールの軸 方向の位置） がー致するように、 表面波プローブ 1 0は機械的に位置合わせをし て設置される。
他の構成に関しては、 第 3実施形態と同じであるので、 同じ符号を用いて、 詳 細な説明は省略する。
以下、 本実施形態の動作について、 詳しく説明する。 まず、 研削の開始前又は 研削の途上で、 圧延ロール 1 1 0を、 その円周方向 Cに回転させながら、 表面波 プロ一ブ 1 0を圧延ロール 1 1 0の軸方向に走査することにより、 圧延ロール全 面の表面波による超音波探傷を行い、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さ、 及 び、 表面波プローブ 1 0の位置検出信号が入力されたコンピュータ 5 2によって 、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さが最も高い部分の圧延ロール 1 1 0上で の位置が求められる。
次に、 図 9に示した如く、 この位置に表面波プローブ 1 0と砥石 6 2が移動 され、 熱的，機械的損傷部からの反射波高さが所定の閾値を下回るまで、 表面波 による超音波探傷を行いながら、 圧延ロール 1 1 0のプランジ研削が行われ、 こ のときの研削量が求められる。
こうして求められた研削量の設定値は、 圧延ロールの研削装置 6 0に入力され 、 残りのロール面の研削が実行される。
本実施形態の装置を用いて、 2 0 0本の熱間仕上圧延用前段ワークロールの探 傷を行い、 研削量の実績を調査したところ、 従来行われてきた、 一定量の研削を 熱的 ·機械的損傷部からの反射波が所定の閾値を下回るまで繰り返す方法での研 削量の推定値が、 直径換算で 0 . 2 4 mmであったのが、 本実施形態では、 同じ く 0 . 1 9 mmとなり、 従来に比べ、 研削量を 0 . 0 5 mm以上削減できること が確認できた。
次に、 図 1 7と図 1 8を用いて、 本発明の第 5実施形態を詳細に説明する。 図 1 7と図 1 8は、 本発明の表面波プローブと 2種類の従来法の表面波プロ一 ブとを用いて、 表 1に示した 5種類のロールに加工した人工欠陥を測定した結果 を示すグラフである。 図 1 7は人工欠陥の反射波高さを測定したグラフであり、 図 1 8は人工欠陥の反射波の S /N比を測定したグラフである。 人工欠陥は、 それぞれのロール表面に l mm φ、 1 mm深さの縦ドリル穴を加工したものを用 いている。 表面波プローブのくさびは、 ここではポリスチロール樹脂
(CW=2340m/sec)Mとしている。
表面波プローブは、 前述のように次の 3種類を用意した。
プローブ F ：対象となる 5種類のロールの表面波速度を平均し、 その平均値 CRavと、 ポリスチロール樹脂の超音波速度 CWとから （2 ) 式を用いて算出した iに適合するように構成した表面波プロ一ブ。 つまり、 i =48.1度としてい る。 本発明の表面波プローブである。
プローブ G：表 1のロール番号 # 4の表面波速度とポリスチロール樹脂の超音 波速度とから算出した^に適合するように構成した表面波プローブ。 つまり、 0 i =49.2度としている。 従来例の表面波プローブである。
プローブ H：一般的な鋼での表面波の速度 (2980m/sec)とポリスチロール樹脂 の超音波速度とから算出した 0 iに適合するように構成した表面波プローブ。 つ まり、 S i =51.7度としている。 別の従来例の表面波プローブである。
図 1 7と図 1 8から、 本発明のプローブ Fが、 ロールの種類によらず高い反射 波高さおよび S ZN比を安定的にえられることを確認することができた。 ここ で、 図 1 7の縦軸は、 ロール番号 # 1の人工欠陥を表面波プローブ Fで探傷した ときの反射波高さを O dBとして表示している。
次に、 表 1に示した 5種類の各ロールにつきそれぞれ 4個、 合計 20個の表面 欠陥を実際のロールからサンプリングし、 それらの表面欠陥からの反射波の S Z N比を測定した。 図 1 9は、 20個の表面欠陥に通し番号を付してその番号を横 軸とし、 S ZN比を縦軸としてグラフ化している。 ここで、 表面波プローブは、 前述の 3種類のプロ一ブ？、 G、 Hを適用している。 図 1 9からも、 本発明のプ ローブ Fを適用することで、 実際の表面欠陥においても安定的に高 S /N比で探 傷できることが確認できた。
以上、 本発明について具体的に説明したが、 本発明は、 前記実施形態に示した ものに限られるものでなく、 その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 例えば、 表面波プローブを構成する部材である超音波振動子 1 0 A、 ダンピン グ材 1 0 B、 樹脂製くさび 1 0 Cの具体的な材料は、 前記実施形態に示したもの に限定されず、 同様の機能を有するものであれば任意の材料を利用できる。 又、 前記実施形態では、 接触媒体として水を用いる場合を示したが、 油等の他 の液体を用いてもよい。
又、 本発明の適用対象は、 圧延ロール、 特にハイスロールに限られず、 金属等 からなるローラ等の円柱体であれば特に制限されない。
表 1 ロール 表面波速度
メーカ 製造方法
(m/sec)
#1 A社 連続铸掛け肉盛り法 3158
#2 A社 ； ® ヽ錄适法 3110
#3 B社 3168
#4 C社
Figure imgf000030_0001
3090
#5 D社 鍛造法 3180
タングステン粉の体;! 分率： 80 %
振動子材質 お 1S ίJ脂日 Μ"臂貝 周波数帯域幅 パ）しフ
ノ、ノレ ^ 1Ι1Ή v 1
ψΐΗΖ / i¾rir JS=. 次クラックから
( % の 射波高さ (dB) 備考 ニオブ酸鉛系磁器 ポリイミド 75 1.5 -13.5
ボリスチロール 75 1.5 -13.4
アクリル フ 0 1.5 -12.8
テフロン 70 1.5 -12.5
チタン酸鉛系磁器 ポリイミド 62 2 -12
ポリスチロール 63 2 -12.4
ァクリル 60 2 -11.6
テフロン 59 2 -11.8 本発明例
1-3型コンポジッ卜 ポリイミド 75 1.5 -13.2
ポリスチロール 73 1.5 -13.4
t アクリル 70 1.5 -12.4
CD
テフロン 69 1.5 -12.6
ϋ - 3型コンポジッ卜 ポリイミド 61 2 -12
ボリスチロール 61 2 -11.8
アクリル 58 2 -11.6
テフロン 58 2 -11.8
3-1型コンポジッ卜 ポリイミド 62 2 -11.6
ポリスチロール 62 2 -11.4
アクリル 60 2 -11.6
テフロン 59 2 -11.8
Ρ Ζ Τ ポリイミド 38 3.5 -9.6
ポリスチロール 38 3.5 -9.4
アクリル 37 3.5 -9.2 比較例 テフロン 36 3.5 -9
o
Figure imgf000032_0001
表 4
タノクス 7 "ノ粉の体 3 »分率： 40%
振動子材質 樹脂材質 周波数帯域幅 パルス幅 波長 1次クラックから 備考
{ % ) の 射波高さ (dB) ニオブ酸鉛系磁器 ポリイミド 52 2.5 -11.4
ポリスチロール 52 2.5 -11.3
アクリル 50 2.5 -11.1
テフロン 50 2.5 -11.1 本発明例
1-3型コンポジッ卜 ポリイミド 51 2.5 -11.1
ポリスチロール 51 2.5 -11
CO アクリル 50 2.5 -11.1
テフロン 50 2.5 -11
Ρ Ζ Τ ポリイミド 27 5 -8.4
ポリスチロール 26 5 -8.6 比較例 アクリル 26 5 -8.4
テフロン 26 5 -8.5
表 5
Figure imgf000034_0001
産業上の利用可能性
本発明によれば、 表面波を用いて超音波探傷する際に、 一次クラックの過検出 を防止して、 過研削によるロール原単位の悪化を防止できる。 更に、 1次クラッ クゃ結晶粒界からのノイズのレベルを低減させ、 欠陥検出能を大幅に向上させる ことができる。
特に、 圧延により表面に熱的 ·機械的損傷を受けた圧延ロールの研削に際し、 熱的 ·機械的損傷からの反射波高さに応じて、 その後の研削量を設定するように した場合は、 ロールの研削量を最適化してロール原単位を向上させると共に、 口 —ル研削の能率を向上させることができる。
また、 表面波を用いたロールの超音波探傷法における本発明の適用で、 製造法 の違いによるロール材質の相違にもかかわらず、 高い効率で表面波を送受信する ことが可能となり、 表面波プローブを交換しないで探傷することが可能となり、 共通の表面波プローブで欠陥からの反射波の S / N比を高めることが可能となつ た。
3

Claims

請求の範囲
1. 回転する円柱体の表面に、 接触媒質を介して表面波プローブを接触させ、 該表面波プローブから円柱体に対して、 表面波を伝搬させると共に、 円柱体表面 や表面直下に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、 該欠陥を検出す る円柱体の超音波探傷方法であつて、
前記表面波プローブが送受信する表面波の中心周波数を f cとしたとき、 該表 面波の周波数スぺクトルにおいて、 強度がピーク値に対して— 6 d B以内の範囲 の幅に当る周波数帯域幅を、 0 . 5 0 以上とすることを特徴とする円柱体の 超音波探傷方法。
2. 回転する円柱体の表面に、 接触媒質を介して表面波プローブを接触させ、 該表面波プローブから円柱体に対して、 表面波を伝搬させると共に、 円柱体表面 や表面直下に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、 該欠陥を検出す る円柱体の超音波探傷方法であつて、
前記表面波プローブが送受信する表面波パルスのパルス幅を、 前記円柱体を伝 搬する表面波の波長の 2 . 5倍以下にすることを特徴とする円柱体の超音波探傷 方法。
3. 回転する円柱体の表面に、 接触媒質を介して表面波プローブを接触させ、 該 表面波プローブから円柱体に対して、 表面波を伝搬させると共に、 円柱体表面や 表面直下に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、 該欠陥を検出する 円柱体の超音波探傷装置であって、
前記表面波を送受信する表面波プローブが、 超音波振動子の超音波送受信面に 配設されたくさびと、 その背面に配設されたダンピング材とを備えていることを 特徴とする円柱体の超音波探傷装置。
4. 請求項 3に記載の円柱体の超音波探傷装置において、 前記超音波振動子が、 ニオブ酸鉛系磁器、 チタン酸鉛系磁器、 1 一 3型コンポジット振動子、 0— 3型 コンポジット振動子、 又は、 3— 1型コンポジット振動子であることを特徴とす る円柱体の超音波探傷装置。
5. 請求項 3に記載の円柱体の超音波探傷装置において、 前記くさびが、 周波数 2 MHzにおける超音波 （縦波） の減衰定数が、 1.8 X lO_2dB/m以下であることを 特徴とする円柱体の超音波探傷装置。
6.請求項 5に記載の円柱体の超音波探傷装置において、 前記くさびが、 ポリイミ ド樹脂、 ボリスチロール樹脂、 アクリル樹脂、 又は、 フッ素樹脂で製作されてい ることを特徴とする円柱体の超音波採傷装置。
7. 請求項 3に記載の円柱体の超音波探傷装置において、 前記ダンピング材にお けるタングステン粉の体積分率が 40%以上であることを特徴とする円柱体の超音
8. 回転する円柱体の表面に、 媒体液を介して表面波プローブを接触させ、 該表 面波プローブから円柱体に対して、 表面波を伝播させると共に、 円柱体表面や表 面直下に存在する欠陥からの反射波を受信することにより、 該欠陥を検出する円 柱体の超音波探傷装置であって、
前記円柱体を、 その周方向に回転させる円柱体回転手段と、
該円柱体回転手段による円柱体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、 前記表面波プローブを円柱体の上方で円柱体表面に対して一定の間隔を維持す るよう保持する保持手段と、
該保持手段を円柱体の軸方向に走査する走查手段と、
超音波の伝達媒体となる媒体液を、 前記表面波プローブと円柱体表面との間に 供給することが可能であり、 且つ、 前記円柱体回転手段による円柱体の回転速度 に応じて、 媒体液の供給量を制御することが可能な流量制御弁を備えた給水手段 と、
前記表面波プローブが送受信する表面波の中心周波数を ί Cとしたとき、 該表 面波の周波数スぺクトルにおいて、 強度がピーク値に対して— 6 d B以内の範囲 の幅に当たる周波数帯域幅が 0 . 5 0 f c以上となるように、 超音波振動子の超 音波送受信面に配設されたくさび、 及び、 超音波振動子の背面に配設されたダン ピング材を備え、 表面波で欠陥を検出することが可能な表面波プロ一ブと、 該表面波プローブに表面波を送信するための電気パルスを供給し、 該表面波プ ローブがとらえた信号を欠陥判定に必要なレベルまで増幅し、 出力する超音波送 受信器と、
該超音波送受信器が出力した信号から欠陥判定を行うべき信号を抽出し、 出力 するゲート手段と、
該ゲート手段が出力する信号の振幅を検出して出力するか、 又は、 該信号のレ ベルを所定の閾値と比較し、 該信号のレベルが大きいときには、 欠陥有りの信号 を出力する欠陥判定手段と、
を備えてなることを特徴とする円柱体の超音波探傷装置。
9. 請求項 3乃至 8のいずれか一項に記載の円柱体の超音波探傷装置において、 前記くさびが、 円柱体表面に媒体液を介して接触させる底面と、
該底面の法線に対して、 法線が次式
0 i = s i n "1 ( C w/ C r ) ( C w： くさび内での超音波の速度、 C r ： 円柱体での表面波の速度） で規定される入射角^で交差する傾斜面とを有し、
該傾斜面に前記超音波振動子の超音波送受信面が貼付されていることを特徴と する円柱体の超音波探傷装置。
10. 請求項 3から 9に記載の円柱体の超音波探傷装置において、 前記円柱体が、 高速度工具鋼のロールであることを特徴とする円柱体の超音波探傷装置。
11. 表面に熱的 ·機械的損傷を受けたロールの研削に際し、
研削を開始する前、 あるいは、 研削の途中で、 口一ルを回転させながら、 ロー ルの表面に接触媒質の膜を介して表面波プローブを接触させ、 表面波プローブか ら表面波を伝播させると共に、 ロール表面のうち表面波が伝播する部分の液体を 除去するようにして、 ロールの表面に存在又は残存する熱的 ·機械的損傷部から の反射波高さを測定し、
該反射波高さに応じて、 その後の研削量を設定して研削を行うことを特徴とす るロールの研削方法。
12. 請求項 11に記載のロールの研削方法において、 前記熱的 ·機械的損傷部か らの反射波高さが最も高いところに表面波プローブ及び研削用砥石を移動させ、 探傷を行いながらプランジ研削を行い、 熱的 ·機械的損傷部からの反射波高さが 所定レベル以下になる研削量を求め、
この研削量に応じて、 残りのロール面を研削することを特徴とするロールの研 削方法。
7
13. 請求項 11又は 12に記載のロールの研削方法において、 前記表面波プローブ が送受信する表面波の中心周波数を f cとしたとき、 該表面波の周波数スぺク卜 ルにおいて、 該スぺクトル強度がピーク値に対して一 6 d B以内の範囲の幅に当 たる周波数帯域幅を 0 . 5 0 f c以上とすることを特徴とするロールの研削方 法。
14. 請求項 11乃至 13に記載のロールの研削方法において、 前記表面波プローブ が送受信する表面波パルスのパルス幅を、 前記円柱体を伝搬する表面波の波長の 2 . 5倍以下にすることを特徴とするロールの研削方法。
15. 請求項 11乃至 14のいずれか一項に記載のロールの研削方法において、 前記 ロールが圧延用ロールであることを特徴とするロールの研削方法。
16. 請求項 9に記載の円柱体の超音波探傷装置において、 入射角^を規定す る式の内、 円柱体での表面波の速度 を検査対象とする各ロールの表面波の速度 の平均値 CRavとすることを特徴とする円柱体の超音波探傷装置。
17. 回転するロールの表面に媒質を介して接触し、 少なくとも超音波振動子と 超音波を入射角^でロール表面に入射させるくさびとから構成されており、 前 記ロールに表面波を伝播させるように配設して前記ロール表面と表面直下に存在 する欠陥を検出するロール検査用表面波プローブの入射角設定方法であって、 そ の入射角 0 iを下記式が満足されるように設定することを特徴とするロール検査 用表面波プローブの入射角設定方法。
記 Θ i = sin-1 (CW/CRav)
ここで、 CW： くさび内の超音波速度
CRav：検查対象とする各ロールの表面波速度の平均値 ただし、 入射角 0 iは、 ロール表面に直交する鉛直面との角度とす る。
PCT/JP1998/004897 1997-10-31 1998-10-29 Procede et appareil de detection par ultrasons des defauts sur la surface d'un cylindre circulaire, et procede de meulage d'un cylindre utilisant cet appareil WO1999023486A1 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU96504/98A AU752801C (en) 1997-10-31 1998-10-29 Method and apparatus for ultrasonically detecting flaw on surface of circular cylinder, and method of grinding roll utilizing the same
US09/319,979 US6446509B1 (en) 1997-10-31 1998-10-29 Method and apparatus for ultrasonic testing of the surface of columnar structures, and method for grinding rolls by use of them
CA002276319A CA2276319C (en) 1997-10-31 1998-10-29 Method and apparatus for ultrasonically testing of the surface of columnar structures, and method for grinding rolls by use of them
BRPI9806287-5A BR9806287B1 (pt) 1997-10-31 1998-10-29 método e aparelho para teste ultra-sÈnico de estruturas colunares.
EP98950442A EP0965839A4 (en) 1997-10-31 1998-10-29 METHOD AND DEVICE FOR DETECTING ERRORS IN CYLINDER SURFACES AND APPLICATION OF THIS METHOD TO ROLLING REELS
US09/716,327 US6341525B1 (en) 1997-10-31 2000-11-21 Method and apparatus for ultrasonic testing of the surface of columnar structures, and method for grinding rolls by use of them

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9300409A JPH11133005A (ja) 1997-10-31 1997-10-31 ロール検査用表面波プローブとその入射角設定方法
JP9/300409 1997-10-31
JP33021397 1997-12-01
JP9/330213 1997-12-01
JP10/128912 1998-05-12
JP12891298 1998-05-12

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US09/319,979 Division US6446509B1 (en) 1997-10-31 1998-10-29 Method and apparatus for ultrasonic testing of the surface of columnar structures, and method for grinding rolls by use of them

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999023486A1 true WO1999023486A1 (fr) 1999-05-14

Family

ID=27315835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1998/004897 WO1999023486A1 (fr) 1997-10-31 1998-10-29 Procede et appareil de detection par ultrasons des defauts sur la surface d'un cylindre circulaire, et procede de meulage d'un cylindre utilisant cet appareil

Country Status (9)

Country Link
US (2) US6446509B1 (ja)
EP (1) EP0965839A4 (ja)
KR (2) KR100400184B1 (ja)
CN (3) CN1254679C (ja)
AU (1) AU752801C (ja)
BR (1) BR9806287B1 (ja)
CA (1) CA2276319C (ja)
TW (1) TW572208U (ja)
WO (1) WO1999023486A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102928515A (zh) * 2012-11-23 2013-02-13 宁波电业局 一种超声波探伤仪探头及其楔块

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7789841B2 (en) 1997-02-06 2010-09-07 Exogen, Inc. Method and apparatus for connective tissue treatment
US6553826B1 (en) * 1999-03-04 2003-04-29 Zellweger Luwa Ag Process and device for monitoring the quality of textile strips
US6923067B2 (en) * 1999-03-19 2005-08-02 Betriebsforschungsinstitut Vdeh Institut Fur Angewandte Forschung Gmbh Defect type classifying method
TW490559B (en) * 1999-07-30 2002-06-11 Hitachi Construction Machinery Ultrasonic inspection apparatus and ultrasonic detector
DE19955136A1 (de) * 1999-11-17 2001-05-31 Sms Demag Ag Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen online Heißwanddickenmessung an Rohren
US7429248B1 (en) * 2001-08-09 2008-09-30 Exogen, Inc. Method and apparatus for controlling acoustic modes in tissue healing applications
KR100862035B1 (ko) * 2002-06-21 2008-10-07 주식회사 포스코 압연롤 결함 자동 검출장치
KR100824523B1 (ko) * 2002-07-06 2008-04-22 주식회사 포스코 압연롤 표면결함 검출장치
KR100879344B1 (ko) * 2002-07-12 2009-01-19 주식회사 포스코 롤의 표면결함 검사장치
EP1447661A1 (en) * 2002-12-24 2004-08-18 Innerspec Technologies, Inc. Creeping wave technique for mill roll inspection
CA2456608C (en) * 2003-01-31 2009-01-06 Universidad Tecnica Federico Santa Maria A system to determine and analyze the dynamic internal load in revolving mills, for mineral grinding
CA2456566C (en) * 2003-01-31 2008-12-02 Universidad Tecnica Federico Santa Maria System and method of measuring and classifying the impacts inside a revolving mill used in mineral grinding
US7293461B1 (en) * 2003-10-22 2007-11-13 Richard Girndt Ultrasonic tubulars inspection device
DE102004051020A1 (de) * 2004-10-20 2006-05-04 Sms Demag Ag Verfahren, Vorrichtung und Schaltung zum Ermitteln von Oberflächenfehlern, wie beispielsweise Risse, Ausbrüche und dergleichen an einer Walze eines Walzwerks
DE102005038344A1 (de) * 2005-08-13 2007-02-15 Tetra Laval Holdings & Finance S.A. Vorrichtung zum Ultraschallbearbeiten von Werkstücken
DE102005044760B3 (de) * 2005-09-20 2007-04-12 Georgsmarienhütte Gmbh Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von heißem Walzmaterial
US7562593B2 (en) * 2005-10-06 2009-07-21 The Boeing Company Apparatus and methods for adjustably supporting probes
US20070089549A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-26 The Boeing Company Apparatus and methods for adjustably supporting probes
US7464594B2 (en) * 2006-09-21 2008-12-16 International Business Machines Corporation System and method for sensing a paper roll ultrasonically
WO2008138684A1 (de) 2007-05-15 2008-11-20 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur zerstörungsfreien materialprüfung eines prüfgegenstands mit ultraschallwellen
US7757558B2 (en) * 2007-03-19 2010-07-20 The Boeing Company Method and apparatus for inspecting a workpiece with angularly offset ultrasonic signals
US7712369B2 (en) * 2007-11-27 2010-05-11 The Boeing Company Array-based system and method for inspecting a workpiece with backscattered ultrasonic signals
CN101264582B (zh) * 2008-04-24 2010-12-15 昆山华辰机器制造有限公司 轧辊磨床高精密全自动在线测量系统
CN101587098B (zh) * 2008-05-21 2012-05-16 山东省科学院激光研究所 一个通道同时实现三种功能的钢管超声探伤方法
ITTV20080109A1 (it) * 2008-08-19 2010-02-20 Breton Spa Metodo e dispositivo per la misurazione ed il controllo dello spessore di strutture
DE102008041831A1 (de) * 2008-09-05 2010-03-25 Ge Inspection Technologies Gmbh Impulsechoverfahren mit Ermittlung der Vorlaufkörpergeometrie
CN101446569B (zh) * 2008-12-31 2010-12-22 东北轻合金有限责任公司 铝合金厚壁管热裂纹化合物填充缺陷的超声波探伤方法
CN102998363B (zh) * 2011-09-13 2016-01-20 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种发动机叶片原位超声检测方法
CN102650617B (zh) * 2012-05-16 2014-03-05 长江勘测规划设计研究有限责任公司 结构混凝土声波穿透移动单元体检测方法
JP6073600B2 (ja) * 2012-08-28 2017-02-01 東芝メディカルシステムズ株式会社 超音波プローブおよび圧電振動子
GB2524991A (en) * 2014-04-08 2015-10-14 A3 Monitoring Ltd Device for inspecting a structure
US10012618B2 (en) * 2015-02-18 2018-07-03 Saudi Arabian Oil Company Deployment mechanism for passive normalization of a probe relative to a surface
CN104990987A (zh) * 2015-07-15 2015-10-21 常州市常超电子研究所有限公司 三角形超声波探头
US9746446B2 (en) * 2015-07-31 2017-08-29 Olympus Scientific Solutions America Inc. Probe holder providing constant lift-off for in-line bar-pipe testing
CN106124620A (zh) * 2016-06-14 2016-11-16 北京理工大学 一种螺纹管内外表面纵向裂纹的横纵波无损检测方法
CN109115876B (zh) * 2018-08-01 2020-10-16 攀枝花天誉工程检测有限公司 超声波无损检测方法及装置
JP7081687B2 (ja) * 2018-11-29 2022-06-07 Ｊｆｅスチール株式会社 丸鋼材のマーキング検出装置及び検出方法及び鋼材の製造方法
WO2021167835A1 (en) * 2020-02-21 2021-08-26 Baker Hughes Oilfield Operations Llc Ultrasonic probe couplant monitoring
CN111702189B (zh) * 2020-06-22 2022-03-08 陕西师范大学 超磁致伸缩椭圆振动车削装置及车削方法
CN112684007A (zh) * 2020-12-13 2021-04-20 西北工业大学 一种复合材料圆柱耐压壳体缺陷自动无损检测装置
US11933763B2 (en) 2021-06-29 2024-03-19 Verifi Technologies, Llc Cylindrical ultrasonic scanning apparatus
CN113547281A (zh) * 2021-07-06 2021-10-26 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种平整辊表面裂纹修复、无损检测的方法
KR102389048B1 (ko) * 2021-10-26 2022-04-22 (주)아이텍기술 위상배열 초음파탐상 검사용 웨지 홀더

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60232858A (ja) * 1984-05-02 1985-11-19 Nippon Steel Corp 圧延ロ−ルの自動研削方法
JPS63255657A (ja) * 1987-04-14 1988-10-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 探触子用ダンパ材の製造方法
JPH0273151A (ja) * 1988-09-09 1990-03-13 Japan Puroobu Kk 超音波探触子
JPH04276547A (ja) * 1991-03-04 1992-10-01 Hitachi Metals Ltd 円柱体表層部の超音波探傷方法
JPH07294493A (ja) * 1994-04-22 1995-11-10 Nippon Kurauto Kureemaa Fuerusutaa Kk 超音波探傷装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2952885C2 (de) * 1978-06-20 1986-01-30 Sumitomo Metal Industries, Ltd., Osaka Vorrichtung zur berührungslosen Ultraschallfehlerprüfung
FR2429430A1 (fr) 1978-06-21 1980-01-18 Anvar Procede et appareil destines a l'evaluation de fissures, en particulier a la mesure de leur longueur
JPS56143951A (en) * 1980-04-10 1981-11-10 Nisshin Steel Co Ltd Ultrasonic flaw detection for austenite alloy steel welded steel pipe
JPS60232558A (ja) 1984-05-01 1985-11-19 Canon Inc 結露防止付画像形成装置
US4725994A (en) * 1984-06-14 1988-02-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Ultrasonic transducer with a multiple-folded piezoelectric polymer film
JPS61144565A (ja) * 1984-12-18 1986-07-02 Toshiba Corp 高分子圧電型超音波探触子
US4658649A (en) * 1985-06-06 1987-04-21 Combustion Engineering, Inc. Ultrasonic method and device for detecting and measuring defects in metal media
JPS63243751A (ja) * 1987-03-31 1988-10-11 Ngk Insulators Ltd 軸受用転動体の超音波探傷検査方法、探傷検査用治具及び探傷検査装置
US4898034A (en) * 1988-08-23 1990-02-06 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy High temperature ultrasonic testing of materials for internal flaws
JPH0385442A (ja) * 1989-08-30 1991-04-10 Ngk Insulators Ltd 超音波探傷検査方法
US5040419A (en) * 1990-01-19 1991-08-20 Alcan International Limited Methods and apparatus for non-destructive testing of materials using longitudinal compression waves
US5469743A (en) * 1993-06-24 1995-11-28 Zorn; Roger H. Dynamic surface wave roll inspection device
US5537876A (en) * 1994-08-02 1996-07-23 Davidson; Paul K. Apparatus and method for nondestructive evaluation of butt welds
US5763786A (en) * 1996-09-18 1998-06-09 The Babcock & Wilcox Company Automated mill roll inspection system
JP3653984B2 (ja) * 1998-05-27 2005-06-02 日本精工株式会社 軸受リングの超音波探傷検査方法
DE59914412D1 (de) * 1998-07-24 2007-08-30 Georgsmarienhuette Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur zerstörungsfreien Ultraschallprüfung von zu walzendem, noch gut verformbarem Stahl auf Innenfehler

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60232858A (ja) * 1984-05-02 1985-11-19 Nippon Steel Corp 圧延ロ−ルの自動研削方法
JPS63255657A (ja) * 1987-04-14 1988-10-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 探触子用ダンパ材の製造方法
JPH0273151A (ja) * 1988-09-09 1990-03-13 Japan Puroobu Kk 超音波探触子
JPH04276547A (ja) * 1991-03-04 1992-10-01 Hitachi Metals Ltd 円柱体表層部の超音波探傷方法
JPH07294493A (ja) * 1994-04-22 1995-11-10 Nippon Kurauto Kureemaa Fuerusutaa Kk 超音波探傷装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP0965839A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102928515A (zh) * 2012-11-23 2013-02-13 宁波电业局 一种超声波探伤仪探头及其楔块

Also Published As

Publication number Publication date
AU752801C (en) 2003-06-12
CA2276319C (en) 2006-03-28
BR9806287B1 (pt) 2011-11-01
EP0965839A4 (en) 2001-09-26
CN1254679C (zh) 2006-05-03
US6341525B1 (en) 2002-01-29
AU9650498A (en) 1999-05-24
BR9806287A (pt) 2000-01-25
EP0965839A1 (en) 1999-12-22
CA2276319A1 (en) 1999-05-14
KR100400184B1 (ko) 2003-10-01
CN1249814A (zh) 2000-04-05
CN1253713C (zh) 2006-04-26
CN1163746C (zh) 2004-08-25
CN1515900A (zh) 2004-07-28
AU752801B2 (en) 2002-10-03
KR20000069786A (ko) 2000-11-25
CN1492228A (zh) 2004-04-28
TW572208U (en) 2004-01-11
KR20020012641A (ko) 2002-02-19
US6446509B1 (en) 2002-09-10
KR100390101B1 (ko) 2003-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO1999023486A1 (fr) Procede et appareil de detection par ultrasons des defauts sur la surface d'un cylindre circulaire, et procede de meulage d'un cylindre utilisant cet appareil
Adams et al. Nondestructive testing of adhesively-bonded joints
Holland et al. Air-coupled acoustic imaging with zero-group-velocity Lamb modes
KR100822696B1 (ko) 압연기의 롤러에서 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을검출하기 위한 검출 방법, 검출 장치 및 검출 회로
Dwyer-Joyce et al. In situ measurement of contact area and pressure distribution in machine elements
Sukmana et al. Application of air-coupled ultrasound to noncontact surface roughness evaluation
Watanabe et al. Detection of defects on reverse side of metal plate using MHz-range air-coupled Lamb wave
JP3724231B2 (ja) 円柱体の超音波探傷方法及びその装置並びに、これを利用したロールの研削方法
JP4736036B2 (ja) 固体材料表層部の物性値測定方法
JP2005257692A (ja) ロールの研削方法
JPH04323553A (ja) 超音波共振探傷方法および装置
JPH1183815A (ja) 超音波探傷方法および装置
JP2012093247A (ja) 漏洩弾性表面波を用いた欠陥検出方法及び欠陥検出装置
JP2012093246A (ja) 超音波プローブ及び欠陥検出方法
AU2002300189B2 (en) Method of grinding roll utilising an apparatus for ultrasonically detecting flaws on surface of circular cylinder
Imano et al. Experimental study on the mode conversion of lamb wave using a metal plate having a notch type defect
AU2002301997B2 (en) Method and apparatus for ultrasonically detecting flaws on surface of circular cylinder
CA2520133C (en) Method for grinding rolls by use of surface wave probe
AU2006202696B2 (en) Method of grinding roll utilising an apparatus for ultrasonically detecting flaws on surface of circular cylinder
MXPA99006084A (en) Method and apparatus for ultrasonic tests of the surfaces of columnar structures and method for rectifying cylinders by means of
JPH09264735A (ja) 耐火物の厚み測定方法及び装置
Kwak et al. Detection of small-flaw in carbon brake disc (CC) using air-coupled ultrasonic C-scan technique
JPH11133005A (ja) ロール検査用表面波プローブとその入射角設定方法
JPH11326289A (ja) 円柱体の超音波探傷方法及び装置
WO2000052460A1 (fr) Procede et appareil de detection de failles par ultrasons

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 98802950.2

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU BR CA CN KR MX US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09319979

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1998950442

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 96504/98

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: PA/a/1999/006084

Country of ref document: MX

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2276319

Country of ref document: CA

Ref document number: 2276319

Country of ref document: CA

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1019997005927

Country of ref document: KR

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1998950442

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1019997005927

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 96504/98

Country of ref document: AU

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1019997005927

Country of ref document: KR

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 1998950442

Country of ref document: EP