圧延ロールの超音波探傷方法およびその方法に用いられる圧延ロール
【課題】 圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで探傷できる圧延ロールの超音波探傷方法およびその方法に用いられる圧延ロールを提供する。
【解決手段】 圧延ロールのオンライン超音波探傷方法であって、ロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有し、超音波探触子を配設した軸体の片側を収容孔の内部に収容し、該超音波探触子から超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出する。
【解決手段】 圧延ロールのオンライン超音波探傷方法であって、ロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有し、超音波探触子を配設した軸体の片側を収容孔の内部に収容し、該超音波探触子から超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ロールやローラの表面や表面直下に存在するクラックや疵などの欠陥を超音波探触子により探傷する超音波探傷方法に関する。特に、圧延機で圧延ロールを回転させ被圧延材を圧延している間、すなわち圧延機内のオンラインで、圧延ロールの表面や表面直下に発生、進展したクラックを超音波探触子により探傷する超音波探傷方法およびその方法に用いられる圧延ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼圧延の分野では古くから、圧延ロールの表面または表面直下（以下まとめて「表層部」という）に存在するクラックや疵などの欠陥を超音波探傷や渦流探傷などを用いて検出することが行なわれている。圧延ロールの表層部に存在するクラックを超音波探触子で検出する超音波探傷方法として、例えば次の先行技術文献がある。
【０００３】
特許文献１には、回転する圧延ロールの表面に、接触媒質の膜を介して表面波探触子を圧延ロールの回転軸方向に線状若しくはこれに近い帯状に接触させ、表面波探触子から圧延ロール回転方向の逆方向に向かって超音波を伝播させるとともに、表面波伝播領域における圧延ロール表面には接触媒質の膜が形成されないようにして、圧延ロール表層部に存在する欠陥を検出する圧延ロール表層部の超音波探傷方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、回転する圧延ロールの表面に、接触媒質を介して表面波を送受信する表面波プローブを接触させ、表面波プローブから圧延ロールに対して、その回転方向と逆方向に表面波を伝播させると共に、圧延ロール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、欠陥を検出する圧延ロールの超音波探傷方法であって、表面波プローブとして、複数の超音波振動子を並べて構成されたリニアアレイ型プローブを用いる圧延ロールの超音波探傷方法が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、タイヤ型表面波探触子を圧延ロールの表面に転がり接触させ、圧延ロール表層部の傷を螺旋走査する超音波探傷法において、タイヤ型表面波探触子に接触媒質を噴霧状態で塗布する接触媒質噴霧装置を備える超音波探傷法による圧延ロール表面探傷装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２８８７３４号公報
【特許文献２】特開平１１−３２６２８９号公報
【特許文献３】特開平５−１４２２１５号公報
【０００７】
従来の圧延ロール表層部の超音波探傷方法は、圧延機内で回転駆動しているロールを探傷するオンライン探傷ではなく、圧延機の外でロールを探傷するオフライン探傷である。この技術は例えば圧延ロールをロール研削盤や回転台上に回転可能にセットし、超音波探触子を圧延ロールの表面に向けて近接して配置する。次いで、超音波探触子の先端と圧延ロールの表面との間の０．３〜０．５ｍｍの隙間に、超音波の伝達媒体となる水や油などの媒体液を適宜供給しながら、圧延ロールを回転させることにより超音波探触子を螺旋走査してロール表層部のクラックを探傷する。
【０００８】
図７は、従来の圧延ロール表層部の超音波探傷方法の一例を示す。図において、圧延ロール１は靭性に優れたロール軸部２（ロール内層ともいう）と圧延使用層である耐摩耗性に優れたロール胴部７（ロール外層ともいう）とから構成される。圧延ロール１をロール研削盤１７に回転可能に固定する。超音波探触子１１の先端をロール胴部７の表面に近接させる。圧延ロール１を回転数２０〜５０ｒｐｍの比較的低速で回転させるとともに、超音波探触子１１を探傷ピッチ１２〜２０ｍｍ／回転で相対移動させ、ロール胴部７の表面上に螺旋形を描くように走査、探傷する。
【０００９】
走査により超音波探触子１１は探傷出力信号１５を探傷装置（図示しない）に出力する。探傷装置は探傷出力信号１５を信号処理する。探傷装置の出力は画像等で表示され、また圧延ロールの表面位置に対応するデータが記録される。クラック等が存在している場合、それに応じた反射エコーが観測される。圧延ロールの表面位置座標は、圧延ロールの回転数検出器からの出力と、超音波探触子の圧延ロール回転軸線方向の位置を検出する位置検出器からの出力に基づいて算出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
鋼板の熱間圧延工程においては、連続鋳造等で製造した厚さ数百ミリのスラブを加熱炉で加熱し、粗圧延機、仕上げ圧延機で圧延して数〜数十ミリ厚さのストリップにする。仕上げ圧延機は、通常、四重式圧延機を５〜７スタンド直列に連続的に配置したものであり、７スタンドの仕上げ圧延機が広く用いられている。７スタンドの仕上げ圧延機の場合、第１〜４スタンドまでを前段スタンド、第５〜７スタンドまでを後段スタンドと称している。
【００１１】
仕上げ圧延では、圧延スタンド間で被圧延材の板が様々な原因により二枚重ねになりそのまま圧延される、いわゆる絞りや絞込みといわれる圧延事故がしばしば発生する。スタンドが後段になるほど絞り事故に遭遇する確率が高まる。このため、仕上げ圧延機後段用のワークロールは前段用のロールに比べ耐事故性に優れることが要求される。
【００１２】
絞り事故に遭遇すると、異常圧延により仕上げ圧延機のワークロールと被圧延材の板との摩擦による発熱が増大して、ロールの表面温度が局部的に上昇し、水冷時の熱衝撃によってロール表面にクラックが発生しやすい。クラックは割れや亀裂ともいわれ、発生初期段階のクラックを初期クラック、その後、進展したクラックを進展クラックと呼ぶことがある。
【００１３】
絞りに遭ったロールは圧延機から取り外され、別に用意されたロールと交替する。絞りに遭ったロールはロールの表層部にクラックが発生しているか否かを検査するため超音波探傷装置などでオフライン探傷される。ロールの表層部にクラックの存在が確認できれば、ロールの表層部を研削加工して、クラックを発生初期段階で除去する。このことはロールの圧延使用有効径の一部が加工除去によって失われ、ロール原単位が悪化することを意味しており、クラックの除去には必要最小限度で経済的な研削を行うのが望ましい。
【００１４】
ロールの表層部にクラックが残存した状態で、ロールを再び圧延に供すると、バックアップロールや被圧延材の板から接触圧力を受け、残存したクラックを起点としてクラックがロールの内部に進展する。また、ロールの表層部にクラックが残存した状態で、絞込みによって焼付きが生じると局部的に過大な接触応力が発生し、ロール内部へのクラックの進展を速める。また、圧延使用層であるロール外層の圧縮残留応力が高いとクラックの進展が助長される。
【００１５】
クラックがロール内部に著しく進展した場合には、ロールがスポーリング破壊する。スポーリングが起きれば、圧延ラインの復旧作業のため長時間にわたって操業が中断するので、生産上ダメージを与える。
【００１６】
また、クラックのロール軸方向の大きさ、ロールの残留応力、破壊靭性値などの諸条件によっては遅れ破壊がまれに起きる。遅れ破壊は、ハイス材のような高強度のロール外層が高い圧縮残留応力場にあり、かつスポーリング寸前の大きいクラックがロール内部に留まった状態で、時間の経過とともにその内部クラックが徐々に成長し、限界寸法に達した場合に発生する。
【００１７】
絞込み事故においてロールの焼付きが発生した場合、遅れ破壊の条件を満たす可能性がある。このため、安全保護処置として、ロールを堅牢な鉄製の保管箱に収納し、４８時間以上ロールを隔離する。隔離時間の経過後、ロール表層部のクラックの有無についてオフラインで超音波探傷を実施する。
【００１８】
このようなロールのスポーリングや遅れ破壊を防ぐためには、ロール表層部のクラック発生、進展を早く確実に検知することが必要である。しかし、従来の技術は圧延機の外でロールを探傷するオフライン探傷であるため実圧延中のクラック発生を検知できない課題がある。
【００１９】
また、熱間仕上げ圧延機のワークロールとして、圧延使用層であるロール外層が高合金グレン材からなるグレンロールや、バナジウム、モリブデン、タングステンなどを含有するハイス材からなるハイスロールなどが用いられている。また圧延ロールの構造としては、ロール外層とダクタイルや鍛鋼などからなるロール軸部が金属接合された複層構造の複合ロールや、ロール外層とロール軸部が同じ材質からなる単体ロールがある。
【００２０】
グレンロールは耐焼付性に優れ、絞り事故などに遭遇した際に鋼板の焼付きが少なく、クラックの発生、進展が少ない。また、クラックが発生してもクラックの深さが比較的浅い。このようにグレンロールは耐事故性に優れているものである。
【００２１】
ハイスロールは、ＭＣ系、Ｍ2Ｃ系等の硬質炭化物を晶出あるいは析出させたものであり耐摩耗性が優れている。しかし、特に被圧延材の板の温度が８００℃以上の温度領域にある熱間仕上げ圧延機後段のワークロールに用いた場合には、絞込みなど異常圧延の事故時に鋼板が焼付きやすい。この焼付き部分にバックアップロールや被圧延材からの強圧により発生する応力が集中し、クラックが発生、進展しやすい。
【００２２】
また、ハイスロールは基地組織を強化するため焼入れ処理が施される。例えばハイス材のロール外層と鍛鋼のロール内層が金属接合した複合ロールの場合、ロール外層とロール内層とは焼入れ時の変態挙動が異なり、ロール内層の方が外層より焼入れ時の熱収縮が大きいため、ロール外層に圧縮応力が発生して残留する。ロール外層の圧縮残留応力が大きいと、ロール表面の初期クラックの発生を抑制できるが、いったんロール表面にクラックが発生すると、円周方向の圧縮応力によりクラックがロール内部に斜め方向に進展しやすいという欠点がある。
【００２３】
ハイスロールはグレンロールに比べて価格は高いが、数倍も耐摩耗性が優れるためロール原単位の向上に大きく寄与する。そこでハイスロールは様々な用途のロールに適用が拡大している。しかし、仕上げ圧延機前段用に比べ耐事故性に優れることが要求される仕上げ圧延機後段用のワークロールには、後段で絞り事故が起きやすいためハイスロールの適用拡大が十分でない。その支障要因の一つとして、圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで事前に検知できない環境であるため、スポーリングが起これば経済的損失の大きいハイスロールを適用し難いことがある。
【００２４】
したがって、本発明は前述の課題を解消し、圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで探傷できる圧延ロールの超音波探傷方法およびその方法に用いられる圧延ロールを提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明者は、前述の課題に対応すべく鋭意検討した結果、圧延ロールの表層部をロールの内部から超音波探傷する技術的思想により本発明を完成した。
【００２６】
すなわち、本発明は、圧延ロールのオンライン超音波探傷方法であって、ロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有し、超音波探触子を配設した軸体の片側を収容孔の内部に収容し、該超音波探触子から超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出することを特徴とする圧延ロールの超音波探傷方法である。
【００２７】
本発明の圧延ロールの超音波探傷方法において、前記収容孔の内部に超音波の伝達媒体となる媒体液を封入したことを特徴とする。超音波探触子の先端が被検体と離間する場合には、超音波の伝達媒体が必要であり媒体液としては水、油が好ましい。タイヤ型超音波探触子は被検体表面に転がり接触させるので媒体液を必ずしも必要としない。
【００２８】
本発明の圧延ロールの超音波探傷方法において、前記軸体が収容孔の内部で軸受に支持されていることを特徴とする。軸体が被検体である圧延ロールの回転に対して、相対的に回転しないように固定することにより、圧延ロールの一周面を走査できる。そのための手段として軸体を軸受で支持することが望ましい。
【００２９】
本発明の圧延ロールの超音波探傷方法において、前記超音波探触子を配設した軸体が着脱自在であることを特徴とする。圧延ロールは耐用寿命などの到来により廃却されるが、これと合わせて本発明の超音波探傷装置を廃却するのは経済的にコストがかかる。また、圧延ロールの一本毎に本発明の超音波探傷装置を固定して設けるのもコストがかかる。このため、超音波探触子を配設した軸体は、本発明の収容孔を有する圧延ロールであれば、別の圧延ロールにも装着できるように着脱自在であるのが望ましい。
【００３０】
また、本発明の圧延ロールは、圧延ロールのロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有することを特徴とする。本発明の収容孔を有する圧延ロールであれば、本発明の超音波探傷装置をロール軸部内に内蔵できる。また本発明の超音波探傷装置をロール軸部から取り外して、本発明の収容孔を有する別の圧延ロールに装着できる。
【００３１】
また、本発明の圧延ロールは、圧延ロールのロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有し、前記収容孔の内部に、超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出する超音波探触子を配設した軸体を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで検知できるため、ロールのスポーリング発生の可能性を予期できる。また絞込み事故でロールの焼付きが発生した場合、ロールを隔離して所定時間経った後、クラックの発生状態を探傷していたが、ロールを隔離する前にクラックの発生状態をオンラインで検知できるため、予めロールの隔離の必要度合いを判定できる。
【００３３】
また、圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで検知できるため、グレンロールに比べ耐事故性が劣るハイスロールを仕上げ圧延機後段用のワークロールに適用しやすくなる。これはロール原単位の向上に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明実施例１の超音波探傷方法を示す概略横断面図。
【図２】本発明実施例１の超音波探傷方法を示す概略縦断面図。
【図３】本発明実施例１の探傷結果の例を示す図。
【図４】本発明実施例２の超音波探傷方法を示す概略横断面図。
【図５】本発明実施例２の超音波探傷方法を示す概略縦断面図。
【図６】本発明実施例２の探傷結果の例を示す図。
【図７】従来の圧延ロール表層部の超音波探傷方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の実施形態を具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識にも基づいて、以下の実施形態に適宜変更、改良が加えられたものも本発明の範囲内に含まれる。
【００３６】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の超音波探傷方法を示す概略横断面図である。図において、圧延ロール１は靭性に優れたロール軸部２と圧延使用層である耐摩耗性に優れたロール外層３が金属接合された複層構造の複合ロールである。４はロール軸部２とロール外層３の間のロール境界部である。ロール軸部２に、ロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面６からロールの中心内部に向かって延びる超音波探触子１１を収容するための収容孔５を穿設する。収容孔５は断面円形の孔でその奥行側はロール軸部２で塞がれている。このようにして収容孔５を有する本発明の圧延ロール１を得た。
【００３７】
前記収容孔５を有する圧延ロール１とは別に、長尺な丸棒状の金属からなる軸体１２を用意した。軸体１２の一端は超音波探触子を配設する側、他端は探傷出力信号を経由して探傷装置（図示しない）に接続される側である。軸体１２の表面に超音波探触子１１を配列して超音波探触子として作動できるように固定した。
【００３８】
本発明の説明を判り易くするため超音波探触子１１の数を少なくして図面を模式的に描いた。３個の超音波探触子１１をそれぞれの探触子先端の向きを同じ方向にして、等間隔に配置した。また、軸体１２の両端部を軸受１３で回転自在に支持した。このようにして超音波探触子１１を搭載するとともに、軸受１３で支持したユニット型の本発明の軸体１２を得た。ユニット型の軸体１２は、本発明の収容孔５を有する圧延ロール１であれば、別の圧延ロール１にも装着できる。
【００３９】
本発明の軸体１２の超音波探触子１１を配設した側を収容孔５の内部に収容し、本発明のロールを組立てた。本発明の軸体１２の他端は、ロール軸部の端面６の開口部より外に露出され、探傷出力信号１５を経由して探傷装置に接続される。ロール軸部の端面６の開口部を金属製の栓部材１４で閉塞した。超音波探触子１１の先端と収容孔５の内面との間には空間を形成する。この空間を埋めるように、収容孔５の内部に超音波の伝達媒体となる媒体液１６の油を封入した。媒体液１６の供給は媒体液の入出口を有する循環式が望ましい。
【００４０】
以上のように構成した圧延ロール１を圧延機に組込み、圧延機により圧延ロール１を回転させて圧延する。軸体１２が収容孔５の内部で軸受１３に支持されているので、軸体１２は被検体である圧延ロール１の回転に対して相対的に回転しない。圧延ロール１の回転中、超音波探触子１１から超音波を収容孔５の内面からロール外層３の表面に向かって入射、伝播させる。ロール外層３の表層部にクラックが存在した場合、クラックからの反射波（エコー）を受信することによりクラックを検出する。超音波探触子１１は探傷出力信号１５を探傷装置に出力する。
【００４１】
圧延ロール１が回転している間、超音波探触子１１の入射向きは一定なので、ロール外層３の同一の円周を探傷できる。本実施例のように超音波探触子１１を３個配置すれば、それに応じたロール外層３の３箇所の円周を探傷できる。またロールの内部から超音波探傷するので表層部を含めてロールの深さ方向の全域に存在するクラックなどの欠陥を探傷できる。
【００４２】
すなわち、超音波探触子を複数個、ロール回転軸線方向に配置すれば、ロール外層のほぼ全ての円周を探傷できることはいうまでもない。また別な手段として、超音波探触子を配置した軸体をスライド機構によりロールの回転軸線方向に移動させて、超音波探触子自体のロールの回転軸線方向位置を相対移動させてもロール外層のほぼ全ての円周を走査できる。
【００４３】
探傷により超音波探触子１１は探傷出力信号１５を探傷装置に出力する。探傷装置の出力は画像等で表示され、また圧延ロールの表面位置に対応するデータが記録される。クラック等が存在している場合、それに応じた反射エコーが観測される。圧延ロールの表面位置座標は、圧延ロールの回転数検出器からの出力と、超音波探触子の圧延ロール回転軸線方向の位置を検出する位置検出器からの出力に基づいて算出される。
【００４４】
図２は、本発明の実施例１の超音波探傷方法を示す概略縦断面図である。図において、軸体１２上に設けた超音波探触子１１から超音波１８を収容孔５の内面からロール外層３の表面に向かって入射、伝播させる。２０はロール外層３の表面に発生した初期クラックを、２１は初期クラック２０からロール内部に進展した進展クラックを表わす。
【００４５】
図３は、本発明実施例１の探傷結果の例を示す図である。縦軸は反射エコーの高さ、横軸はロールの中心からの距離である。図２の進展クラック２１を検出した場合、左側から順に、収容孔の内面のエコー２２、ロール境界部のエコー２３、クラックのエコー２５、ロール表面のエコー２４が観測される。進展クラック２１からの反射波がエコー２５である。走査上にクラックがない場合、エコー２５を除くエコー２２、２３、２４が観測される。
【００４６】
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２の超音波探傷方法を示す概略横断面図である。図において、圧延ロール１はロール外層３とロール軸部２が同じ材質からなる単体ロールである。ロール軸部２に、ロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面６からロールの中心内部に向かって延びる超音波探触子１１を収容するための収容孔５を穿設する。収容孔５は断面円形の孔でその奥行側はロール軸部２で塞がれている。このようにして収容孔５を有する本発明の圧延ロール１を得た。
【００４７】
前記収容孔５を有する圧延ロール１とは別に、長尺な丸棒状の金属からなる軸体１２を用意した。軸体１２の一端は超音波探触子を配設する側、他端は探傷出力信号を経由して探傷装置（図示しない）に接続される側である。軸体１２の表面にタイヤ型超音波探触子１１を配置して超音波探触子として作動できるように固定した。
【００４８】
本発明の説明を判り易くするため超音波探触子１１の数を少なくして図面を模式的に描いた。５個のタイヤ型超音波探触子１１を等間隔に配置し、３個は探触子先端の向きを同じ方向に、２個は探触子先端の向きをそれとは反対方向にした。また、軸体１２の両端部を軸受１３で回転自在に支持した。このようにして超音波探触子１１を配設するとともに、軸受１３で支持した本発明の軸体１２を得た。
【００４９】
本発明の軸体１２の超音波探触子１１を配設した側を収容孔５の内部に収容し、本発明のロールを組立てた。本発明の軸体１２の他端は、ロール軸部の端面６の開口部より外に露出され、探傷出力信号１５を経由して探傷装置に接続される。ロール軸部の端面６の開口部を金属製の栓部材１４で閉塞した。タイヤ型超音波探触子１１の先端と収容孔５の内面とは転がり接触可能に接触している。
【００５０】
以上のように構成した圧延ロール１を圧延機に組込み、圧延機により圧延ロール１を回転させて圧延する。軸体１２が収容孔５の内部で軸受１３に支持されているので、軸体１２は被検体である圧延ロール１の回転に対して相対的に回転しない。圧延ロール１の回転中、タイヤ型超音波探触子１１の先端が収容孔５の内面に転がり接触して、超音波探触子１１から超音波を収容孔５の内面からロール外層３の表面に向かって入射、伝播させる。ロール外層３の表層部にクラックが存在した場合、クラックからの反射波（エコー）を受信することによりクラックを検出する。超音波探触子１１は探傷出力信号１５を探傷装置に出力する。
【００５１】
図５は、本発明の実施例２の超音波探傷方法を示す概略縦断面図である。図において、軸体１２上に設けた超音波探触子１１から超音波１８を収容孔５の内面からロール外層３の表面に向かって入射、伝播させる。２０はロール外層３の表面に発生した初期クラックを、２１は初期クラック２０からロール内部に進展した進展クラックを表わす。
【００５２】
図６は、本発明実施例２の探傷結果の例を示す図である。縦軸は反射エコーの高さ、横軸はロールの中心からの距離である。図５の進展クラック２１を検出した場合、左側から順に、収容孔の内面のエコー２２、クラックのエコー２５、ロール表面のエコー２４が観測される。進展クラック２１からの反射波がエコー２５である。走査上にクラックがない場合、エコー２５を除くエコー２２、２４が観測される。
【００５３】
本発明に係る実施例は前述のものに限定されるものではない。圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで探傷中、クラックの発生、進展を検知した場合、ランプの点灯やブザーを鳴らして警告してもよい。
【００５４】
本発明において、ロール軸部に設けた収容孔すなわちロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面からロールの中心内部に向かって延びる孔は、孔の径を変えることによりロールの残留応力を制御することができる。また、ロールの剛性制御に対しても利用可能である。圧延使用層であるロール外層の圧縮残留応力が高いとクラックの進展が助長されるため、本発明の収容孔は特にハイスロールの残留応力制御にも好ましい。
【００５５】
本発明において、複合ロールを超音波探傷する場合、ロール軸部がダクタイルで形成されていると存在する黒鉛が超音波散乱の要因となりやすい。ロール軸部が鍛鋼で形成されていると超音波の伝播が安定しているので望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の圧延ロールの超音波探傷方法は、圧延ロールやローラの表面や表面直下に存在するクラックや疵などの欠陥を超音波探触子により探傷する超音波探傷方法として用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ ロール、 ２ ロール軸部、 ３ ロール外層、 ４ ロール境界部、
５ 収容孔、 ６ ロール軸部の端面、 ７ ロール胴部、
１１ 超音波探触子、 １２ 軸体、 １３ 軸受、 １４ 栓部材、
１５ 探傷出力信号、 １６ 媒体液、 １７ ロール研削盤、 １８ 超音波、
２０ 初期クラック、 ２１ 進展クラック、 ２２ 収容孔の内面のエコー、
２３ ロール境界部のエコー、 ２４ ロール表面のエコー、 ２５ クラックのエコー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ロールやローラの表面や表面直下に存在するクラックや疵などの欠陥を超音波探触子により探傷する超音波探傷方法に関する。特に、圧延機で圧延ロールを回転させ被圧延材を圧延している間、すなわち圧延機内のオンラインで、圧延ロールの表面や表面直下に発生、進展したクラックを超音波探触子により探傷する超音波探傷方法およびその方法に用いられる圧延ロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼圧延の分野では古くから、圧延ロールの表面または表面直下（以下まとめて「表層部」という）に存在するクラックや疵などの欠陥を超音波探傷や渦流探傷などを用いて検出することが行なわれている。圧延ロールの表層部に存在するクラックを超音波探触子で検出する超音波探傷方法として、例えば次の先行技術文献がある。
【０００３】
特許文献１には、回転する圧延ロールの表面に、接触媒質の膜を介して表面波探触子を圧延ロールの回転軸方向に線状若しくはこれに近い帯状に接触させ、表面波探触子から圧延ロール回転方向の逆方向に向かって超音波を伝播させるとともに、表面波伝播領域における圧延ロール表面には接触媒質の膜が形成されないようにして、圧延ロール表層部に存在する欠陥を検出する圧延ロール表層部の超音波探傷方法が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、回転する圧延ロールの表面に、接触媒質を介して表面波を送受信する表面波プローブを接触させ、表面波プローブから圧延ロールに対して、その回転方向と逆方向に表面波を伝播させると共に、圧延ロール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、欠陥を検出する圧延ロールの超音波探傷方法であって、表面波プローブとして、複数の超音波振動子を並べて構成されたリニアアレイ型プローブを用いる圧延ロールの超音波探傷方法が記載されている。
【０００５】
特許文献３には、タイヤ型表面波探触子を圧延ロールの表面に転がり接触させ、圧延ロール表層部の傷を螺旋走査する超音波探傷法において、タイヤ型表面波探触子に接触媒質を噴霧状態で塗布する接触媒質噴霧装置を備える超音波探傷法による圧延ロール表面探傷装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２８８７３４号公報
【特許文献２】特開平１１−３２６２８９号公報
【特許文献３】特開平５−１４２２１５号公報
【０００７】
従来の圧延ロール表層部の超音波探傷方法は、圧延機内で回転駆動しているロールを探傷するオンライン探傷ではなく、圧延機の外でロールを探傷するオフライン探傷である。この技術は例えば圧延ロールをロール研削盤や回転台上に回転可能にセットし、超音波探触子を圧延ロールの表面に向けて近接して配置する。次いで、超音波探触子の先端と圧延ロールの表面との間の０．３〜０．５ｍｍの隙間に、超音波の伝達媒体となる水や油などの媒体液を適宜供給しながら、圧延ロールを回転させることにより超音波探触子を螺旋走査してロール表層部のクラックを探傷する。
【０００８】
図７は、従来の圧延ロール表層部の超音波探傷方法の一例を示す。図において、圧延ロール１は靭性に優れたロール軸部２（ロール内層ともいう）と圧延使用層である耐摩耗性に優れたロール胴部７（ロール外層ともいう）とから構成される。圧延ロール１をロール研削盤１７に回転可能に固定する。超音波探触子１１の先端をロール胴部７の表面に近接させる。圧延ロール１を回転数２０〜５０ｒｐｍの比較的低速で回転させるとともに、超音波探触子１１を探傷ピッチ１２〜２０ｍｍ／回転で相対移動させ、ロール胴部７の表面上に螺旋形を描くように走査、探傷する。
【０００９】
走査により超音波探触子１１は探傷出力信号１５を探傷装置（図示しない）に出力する。探傷装置は探傷出力信号１５を信号処理する。探傷装置の出力は画像等で表示され、また圧延ロールの表面位置に対応するデータが記録される。クラック等が存在している場合、それに応じた反射エコーが観測される。圧延ロールの表面位置座標は、圧延ロールの回転数検出器からの出力と、超音波探触子の圧延ロール回転軸線方向の位置を検出する位置検出器からの出力に基づいて算出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
鋼板の熱間圧延工程においては、連続鋳造等で製造した厚さ数百ミリのスラブを加熱炉で加熱し、粗圧延機、仕上げ圧延機で圧延して数〜数十ミリ厚さのストリップにする。仕上げ圧延機は、通常、四重式圧延機を５〜７スタンド直列に連続的に配置したものであり、７スタンドの仕上げ圧延機が広く用いられている。７スタンドの仕上げ圧延機の場合、第１〜４スタンドまでを前段スタンド、第５〜７スタンドまでを後段スタンドと称している。
【００１１】
仕上げ圧延では、圧延スタンド間で被圧延材の板が様々な原因により二枚重ねになりそのまま圧延される、いわゆる絞りや絞込みといわれる圧延事故がしばしば発生する。スタンドが後段になるほど絞り事故に遭遇する確率が高まる。このため、仕上げ圧延機後段用のワークロールは前段用のロールに比べ耐事故性に優れることが要求される。
【００１２】
絞り事故に遭遇すると、異常圧延により仕上げ圧延機のワークロールと被圧延材の板との摩擦による発熱が増大して、ロールの表面温度が局部的に上昇し、水冷時の熱衝撃によってロール表面にクラックが発生しやすい。クラックは割れや亀裂ともいわれ、発生初期段階のクラックを初期クラック、その後、進展したクラックを進展クラックと呼ぶことがある。
【００１３】
絞りに遭ったロールは圧延機から取り外され、別に用意されたロールと交替する。絞りに遭ったロールはロールの表層部にクラックが発生しているか否かを検査するため超音波探傷装置などでオフライン探傷される。ロールの表層部にクラックの存在が確認できれば、ロールの表層部を研削加工して、クラックを発生初期段階で除去する。このことはロールの圧延使用有効径の一部が加工除去によって失われ、ロール原単位が悪化することを意味しており、クラックの除去には必要最小限度で経済的な研削を行うのが望ましい。
【００１４】
ロールの表層部にクラックが残存した状態で、ロールを再び圧延に供すると、バックアップロールや被圧延材の板から接触圧力を受け、残存したクラックを起点としてクラックがロールの内部に進展する。また、ロールの表層部にクラックが残存した状態で、絞込みによって焼付きが生じると局部的に過大な接触応力が発生し、ロール内部へのクラックの進展を速める。また、圧延使用層であるロール外層の圧縮残留応力が高いとクラックの進展が助長される。
【００１５】
クラックがロール内部に著しく進展した場合には、ロールがスポーリング破壊する。スポーリングが起きれば、圧延ラインの復旧作業のため長時間にわたって操業が中断するので、生産上ダメージを与える。
【００１６】
また、クラックのロール軸方向の大きさ、ロールの残留応力、破壊靭性値などの諸条件によっては遅れ破壊がまれに起きる。遅れ破壊は、ハイス材のような高強度のロール外層が高い圧縮残留応力場にあり、かつスポーリング寸前の大きいクラックがロール内部に留まった状態で、時間の経過とともにその内部クラックが徐々に成長し、限界寸法に達した場合に発生する。
【００１７】
絞込み事故においてロールの焼付きが発生した場合、遅れ破壊の条件を満たす可能性がある。このため、安全保護処置として、ロールを堅牢な鉄製の保管箱に収納し、４８時間以上ロールを隔離する。隔離時間の経過後、ロール表層部のクラックの有無についてオフラインで超音波探傷を実施する。
【００１８】
このようなロールのスポーリングや遅れ破壊を防ぐためには、ロール表層部のクラック発生、進展を早く確実に検知することが必要である。しかし、従来の技術は圧延機の外でロールを探傷するオフライン探傷であるため実圧延中のクラック発生を検知できない課題がある。
【００１９】
また、熱間仕上げ圧延機のワークロールとして、圧延使用層であるロール外層が高合金グレン材からなるグレンロールや、バナジウム、モリブデン、タングステンなどを含有するハイス材からなるハイスロールなどが用いられている。また圧延ロールの構造としては、ロール外層とダクタイルや鍛鋼などからなるロール軸部が金属接合された複層構造の複合ロールや、ロール外層とロール軸部が同じ材質からなる単体ロールがある。
【００２０】
グレンロールは耐焼付性に優れ、絞り事故などに遭遇した際に鋼板の焼付きが少なく、クラックの発生、進展が少ない。また、クラックが発生してもクラックの深さが比較的浅い。このようにグレンロールは耐事故性に優れているものである。
【００２１】
ハイスロールは、ＭＣ系、Ｍ2Ｃ系等の硬質炭化物を晶出あるいは析出させたものであり耐摩耗性が優れている。しかし、特に被圧延材の板の温度が８００℃以上の温度領域にある熱間仕上げ圧延機後段のワークロールに用いた場合には、絞込みなど異常圧延の事故時に鋼板が焼付きやすい。この焼付き部分にバックアップロールや被圧延材からの強圧により発生する応力が集中し、クラックが発生、進展しやすい。
【００２２】
また、ハイスロールは基地組織を強化するため焼入れ処理が施される。例えばハイス材のロール外層と鍛鋼のロール内層が金属接合した複合ロールの場合、ロール外層とロール内層とは焼入れ時の変態挙動が異なり、ロール内層の方が外層より焼入れ時の熱収縮が大きいため、ロール外層に圧縮応力が発生して残留する。ロール外層の圧縮残留応力が大きいと、ロール表面の初期クラックの発生を抑制できるが、いったんロール表面にクラックが発生すると、円周方向の圧縮応力によりクラックがロール内部に斜め方向に進展しやすいという欠点がある。
【００２３】
ハイスロールはグレンロールに比べて価格は高いが、数倍も耐摩耗性が優れるためロール原単位の向上に大きく寄与する。そこでハイスロールは様々な用途のロールに適用が拡大している。しかし、仕上げ圧延機前段用に比べ耐事故性に優れることが要求される仕上げ圧延機後段用のワークロールには、後段で絞り事故が起きやすいためハイスロールの適用拡大が十分でない。その支障要因の一つとして、圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで事前に検知できない環境であるため、スポーリングが起これば経済的損失の大きいハイスロールを適用し難いことがある。
【００２４】
したがって、本発明は前述の課題を解消し、圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで探傷できる圧延ロールの超音波探傷方法およびその方法に用いられる圧延ロールを提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明者は、前述の課題に対応すべく鋭意検討した結果、圧延ロールの表層部をロールの内部から超音波探傷する技術的思想により本発明を完成した。
【００２６】
すなわち、本発明は、圧延ロールのオンライン超音波探傷方法であって、ロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有し、超音波探触子を配設した軸体の片側を収容孔の内部に収容し、該超音波探触子から超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出することを特徴とする圧延ロールの超音波探傷方法である。
【００２７】
本発明の圧延ロールの超音波探傷方法において、前記収容孔の内部に超音波の伝達媒体となる媒体液を封入したことを特徴とする。超音波探触子の先端が被検体と離間する場合には、超音波の伝達媒体が必要であり媒体液としては水、油が好ましい。タイヤ型超音波探触子は被検体表面に転がり接触させるので媒体液を必ずしも必要としない。
【００２８】
本発明の圧延ロールの超音波探傷方法において、前記軸体が収容孔の内部で軸受に支持されていることを特徴とする。軸体が被検体である圧延ロールの回転に対して、相対的に回転しないように固定することにより、圧延ロールの一周面を走査できる。そのための手段として軸体を軸受で支持することが望ましい。
【００２９】
本発明の圧延ロールの超音波探傷方法において、前記超音波探触子を配設した軸体が着脱自在であることを特徴とする。圧延ロールは耐用寿命などの到来により廃却されるが、これと合わせて本発明の超音波探傷装置を廃却するのは経済的にコストがかかる。また、圧延ロールの一本毎に本発明の超音波探傷装置を固定して設けるのもコストがかかる。このため、超音波探触子を配設した軸体は、本発明の収容孔を有する圧延ロールであれば、別の圧延ロールにも装着できるように着脱自在であるのが望ましい。
【００３０】
また、本発明の圧延ロールは、圧延ロールのロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有することを特徴とする。本発明の収容孔を有する圧延ロールであれば、本発明の超音波探傷装置をロール軸部内に内蔵できる。また本発明の超音波探傷装置をロール軸部から取り外して、本発明の収容孔を有する別の圧延ロールに装着できる。
【００３１】
また、本発明の圧延ロールは、圧延ロールのロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有し、前記収容孔の内部に、超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出する超音波探触子を配設した軸体を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで検知できるため、ロールのスポーリング発生の可能性を予期できる。また絞込み事故でロールの焼付きが発生した場合、ロールを隔離して所定時間経った後、クラックの発生状態を探傷していたが、ロールを隔離する前にクラックの発生状態をオンラインで検知できるため、予めロールの隔離の必要度合いを判定できる。
【００３３】
また、圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで検知できるため、グレンロールに比べ耐事故性が劣るハイスロールを仕上げ圧延機後段用のワークロールに適用しやすくなる。これはロール原単位の向上に大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明実施例１の超音波探傷方法を示す概略横断面図。
【図２】本発明実施例１の超音波探傷方法を示す概略縦断面図。
【図３】本発明実施例１の探傷結果の例を示す図。
【図４】本発明実施例２の超音波探傷方法を示す概略横断面図。
【図５】本発明実施例２の超音波探傷方法を示す概略縦断面図。
【図６】本発明実施例２の探傷結果の例を示す図。
【図７】従来の圧延ロール表層部の超音波探傷方法の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明の実施形態を具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識にも基づいて、以下の実施形態に適宜変更、改良が加えられたものも本発明の範囲内に含まれる。
【００３６】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１の超音波探傷方法を示す概略横断面図である。図において、圧延ロール１は靭性に優れたロール軸部２と圧延使用層である耐摩耗性に優れたロール外層３が金属接合された複層構造の複合ロールである。４はロール軸部２とロール外層３の間のロール境界部である。ロール軸部２に、ロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面６からロールの中心内部に向かって延びる超音波探触子１１を収容するための収容孔５を穿設する。収容孔５は断面円形の孔でその奥行側はロール軸部２で塞がれている。このようにして収容孔５を有する本発明の圧延ロール１を得た。
【００３７】
前記収容孔５を有する圧延ロール１とは別に、長尺な丸棒状の金属からなる軸体１２を用意した。軸体１２の一端は超音波探触子を配設する側、他端は探傷出力信号を経由して探傷装置（図示しない）に接続される側である。軸体１２の表面に超音波探触子１１を配列して超音波探触子として作動できるように固定した。
【００３８】
本発明の説明を判り易くするため超音波探触子１１の数を少なくして図面を模式的に描いた。３個の超音波探触子１１をそれぞれの探触子先端の向きを同じ方向にして、等間隔に配置した。また、軸体１２の両端部を軸受１３で回転自在に支持した。このようにして超音波探触子１１を搭載するとともに、軸受１３で支持したユニット型の本発明の軸体１２を得た。ユニット型の軸体１２は、本発明の収容孔５を有する圧延ロール１であれば、別の圧延ロール１にも装着できる。
【００３９】
本発明の軸体１２の超音波探触子１１を配設した側を収容孔５の内部に収容し、本発明のロールを組立てた。本発明の軸体１２の他端は、ロール軸部の端面６の開口部より外に露出され、探傷出力信号１５を経由して探傷装置に接続される。ロール軸部の端面６の開口部を金属製の栓部材１４で閉塞した。超音波探触子１１の先端と収容孔５の内面との間には空間を形成する。この空間を埋めるように、収容孔５の内部に超音波の伝達媒体となる媒体液１６の油を封入した。媒体液１６の供給は媒体液の入出口を有する循環式が望ましい。
【００４０】
以上のように構成した圧延ロール１を圧延機に組込み、圧延機により圧延ロール１を回転させて圧延する。軸体１２が収容孔５の内部で軸受１３に支持されているので、軸体１２は被検体である圧延ロール１の回転に対して相対的に回転しない。圧延ロール１の回転中、超音波探触子１１から超音波を収容孔５の内面からロール外層３の表面に向かって入射、伝播させる。ロール外層３の表層部にクラックが存在した場合、クラックからの反射波（エコー）を受信することによりクラックを検出する。超音波探触子１１は探傷出力信号１５を探傷装置に出力する。
【００４１】
圧延ロール１が回転している間、超音波探触子１１の入射向きは一定なので、ロール外層３の同一の円周を探傷できる。本実施例のように超音波探触子１１を３個配置すれば、それに応じたロール外層３の３箇所の円周を探傷できる。またロールの内部から超音波探傷するので表層部を含めてロールの深さ方向の全域に存在するクラックなどの欠陥を探傷できる。
【００４２】
すなわち、超音波探触子を複数個、ロール回転軸線方向に配置すれば、ロール外層のほぼ全ての円周を探傷できることはいうまでもない。また別な手段として、超音波探触子を配置した軸体をスライド機構によりロールの回転軸線方向に移動させて、超音波探触子自体のロールの回転軸線方向位置を相対移動させてもロール外層のほぼ全ての円周を走査できる。
【００４３】
探傷により超音波探触子１１は探傷出力信号１５を探傷装置に出力する。探傷装置の出力は画像等で表示され、また圧延ロールの表面位置に対応するデータが記録される。クラック等が存在している場合、それに応じた反射エコーが観測される。圧延ロールの表面位置座標は、圧延ロールの回転数検出器からの出力と、超音波探触子の圧延ロール回転軸線方向の位置を検出する位置検出器からの出力に基づいて算出される。
【００４４】
図２は、本発明の実施例１の超音波探傷方法を示す概略縦断面図である。図において、軸体１２上に設けた超音波探触子１１から超音波１８を収容孔５の内面からロール外層３の表面に向かって入射、伝播させる。２０はロール外層３の表面に発生した初期クラックを、２１は初期クラック２０からロール内部に進展した進展クラックを表わす。
【００４５】
図３は、本発明実施例１の探傷結果の例を示す図である。縦軸は反射エコーの高さ、横軸はロールの中心からの距離である。図２の進展クラック２１を検出した場合、左側から順に、収容孔の内面のエコー２２、ロール境界部のエコー２３、クラックのエコー２５、ロール表面のエコー２４が観測される。進展クラック２１からの反射波がエコー２５である。走査上にクラックがない場合、エコー２５を除くエコー２２、２３、２４が観測される。
【００４６】
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２の超音波探傷方法を示す概略横断面図である。図において、圧延ロール１はロール外層３とロール軸部２が同じ材質からなる単体ロールである。ロール軸部２に、ロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面６からロールの中心内部に向かって延びる超音波探触子１１を収容するための収容孔５を穿設する。収容孔５は断面円形の孔でその奥行側はロール軸部２で塞がれている。このようにして収容孔５を有する本発明の圧延ロール１を得た。
【００４７】
前記収容孔５を有する圧延ロール１とは別に、長尺な丸棒状の金属からなる軸体１２を用意した。軸体１２の一端は超音波探触子を配設する側、他端は探傷出力信号を経由して探傷装置（図示しない）に接続される側である。軸体１２の表面にタイヤ型超音波探触子１１を配置して超音波探触子として作動できるように固定した。
【００４８】
本発明の説明を判り易くするため超音波探触子１１の数を少なくして図面を模式的に描いた。５個のタイヤ型超音波探触子１１を等間隔に配置し、３個は探触子先端の向きを同じ方向に、２個は探触子先端の向きをそれとは反対方向にした。また、軸体１２の両端部を軸受１３で回転自在に支持した。このようにして超音波探触子１１を配設するとともに、軸受１３で支持した本発明の軸体１２を得た。
【００４９】
本発明の軸体１２の超音波探触子１１を配設した側を収容孔５の内部に収容し、本発明のロールを組立てた。本発明の軸体１２の他端は、ロール軸部の端面６の開口部より外に露出され、探傷出力信号１５を経由して探傷装置に接続される。ロール軸部の端面６の開口部を金属製の栓部材１４で閉塞した。タイヤ型超音波探触子１１の先端と収容孔５の内面とは転がり接触可能に接触している。
【００５０】
以上のように構成した圧延ロール１を圧延機に組込み、圧延機により圧延ロール１を回転させて圧延する。軸体１２が収容孔５の内部で軸受１３に支持されているので、軸体１２は被検体である圧延ロール１の回転に対して相対的に回転しない。圧延ロール１の回転中、タイヤ型超音波探触子１１の先端が収容孔５の内面に転がり接触して、超音波探触子１１から超音波を収容孔５の内面からロール外層３の表面に向かって入射、伝播させる。ロール外層３の表層部にクラックが存在した場合、クラックからの反射波（エコー）を受信することによりクラックを検出する。超音波探触子１１は探傷出力信号１５を探傷装置に出力する。
【００５１】
図５は、本発明の実施例２の超音波探傷方法を示す概略縦断面図である。図において、軸体１２上に設けた超音波探触子１１から超音波１８を収容孔５の内面からロール外層３の表面に向かって入射、伝播させる。２０はロール外層３の表面に発生した初期クラックを、２１は初期クラック２０からロール内部に進展した進展クラックを表わす。
【００５２】
図６は、本発明実施例２の探傷結果の例を示す図である。縦軸は反射エコーの高さ、横軸はロールの中心からの距離である。図５の進展クラック２１を検出した場合、左側から順に、収容孔の内面のエコー２２、クラックのエコー２５、ロール表面のエコー２４が観測される。進展クラック２１からの反射波がエコー２５である。走査上にクラックがない場合、エコー２５を除くエコー２２、２４が観測される。
【００５３】
本発明に係る実施例は前述のものに限定されるものではない。圧延ロール表層部のクラックの発生、進展をオンラインで探傷中、クラックの発生、進展を検知した場合、ランプの点灯やブザーを鳴らして警告してもよい。
【００５４】
本発明において、ロール軸部に設けた収容孔すなわちロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面からロールの中心内部に向かって延びる孔は、孔の径を変えることによりロールの残留応力を制御することができる。また、ロールの剛性制御に対しても利用可能である。圧延使用層であるロール外層の圧縮残留応力が高いとクラックの進展が助長されるため、本発明の収容孔は特にハイスロールの残留応力制御にも好ましい。
【００５５】
本発明において、複合ロールを超音波探傷する場合、ロール軸部がダクタイルで形成されていると存在する黒鉛が超音波散乱の要因となりやすい。ロール軸部が鍛鋼で形成されていると超音波の伝播が安定しているので望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の圧延ロールの超音波探傷方法は、圧延ロールやローラの表面や表面直下に存在するクラックや疵などの欠陥を超音波探触子により探傷する超音波探傷方法として用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ ロール、 ２ ロール軸部、 ３ ロール外層、 ４ ロール境界部、
５ 収容孔、 ６ ロール軸部の端面、 ７ ロール胴部、
１１ 超音波探触子、 １２ 軸体、 １３ 軸受、 １４ 栓部材、
１５ 探傷出力信号、 １６ 媒体液、 １７ ロール研削盤、 １８ 超音波、
２０ 初期クラック、 ２１ 進展クラック、 ２２ 収容孔の内面のエコー、
２３ ロール境界部のエコー、 ２４ ロール表面のエコー、 ２５ クラックのエコー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ロールのオンライン超音波探傷方法であって、ロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有し、超音波探触子を配設した軸体の片側を収容孔の内部に収容し、該超音波探触子から超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出することを特徴とする圧延ロールの超音波探傷方法。
【請求項２】
前記収容孔の内部に超音波の伝達媒体となる媒体液を封入したことを特徴とする請求項１に記載の圧延ロールの超音波探傷方法。
【請求項３】
前記軸体が収容孔の内部で軸受に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧延ロールの超音波探傷方法。
【請求項４】
前記超音波探触子を配設した軸体が着脱自在であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧延ロールの超音波探傷方法。
【請求項５】
圧延ロールのロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有することを特徴とする圧延ロール。
【請求項６】
前記収容孔の内部に、超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出する超音波探触子を配設した軸体を備えたことを特徴とする請求項５に記載の圧延ロール。
【請求項１】
圧延ロールのオンライン超音波探傷方法であって、ロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有し、超音波探触子を配設した軸体の片側を収容孔の内部に収容し、該超音波探触子から超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出することを特徴とする圧延ロールの超音波探傷方法。
【請求項２】
前記収容孔の内部に超音波の伝達媒体となる媒体液を封入したことを特徴とする請求項１に記載の圧延ロールの超音波探傷方法。
【請求項３】
前記軸体が収容孔の内部で軸受に支持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の圧延ロールの超音波探傷方法。
【請求項４】
前記超音波探触子を配設した軸体が着脱自在であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧延ロールの超音波探傷方法。
【請求項５】
圧延ロールのロール軸部にロールの回転軸線と同軸状にロール軸部の端面から内方に向かって延びる超音波探触子を収容するための収容孔を有することを特徴とする圧延ロール。
【請求項６】
前記収容孔の内部に、超音波を収容孔の内面からロール外層の表面に向かって入射、伝播させ、ロール外層の表層部に存在するクラックからの反射波を受信することによりクラックを検出する超音波探触子を配設した軸体を備えたことを特徴とする請求項５に記載の圧延ロール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１７９１（Ｐ２０１２−２１７９１Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５７６００（Ｐ２０１０−１５７６００）
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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