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KR100822696B1 - 압연기의 롤러에서 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을검출하기 위한 검출 방법, 검출 장치 및 검출 회로 - Google Patents

압연기의 롤러에서 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을검출하기 위한 검출 방법, 검출 장치 및 검출 회로 Download PDF

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KR100822696B1
KR100822696B1 KR1020067024554A KR20067024554A KR100822696B1 KR 100822696 B1 KR100822696 B1 KR 100822696B1 KR 1020067024554 A KR1020067024554 A KR 1020067024554A KR 20067024554 A KR20067024554 A KR 20067024554A KR 100822696 B1 KR100822696 B1 KR 100822696B1
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Abstract

본 발명은 압연기(1)의 롤러(2)에서, 특히 수직 스탠드(3)에 지지 롤러(2b)와 함께 장착되는 작업 롤러(2a)에서 예컨대 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을 검출하기 위한 검출 방법, 검출 장치 및 검출 회로에 관한 것이다. 상기 롤러들(2)는 그들의 작동 위치에서 결함에 대해 검사될 수 있다. 이러한 검사는, 약 0.5 내지 2MHz의 주파수를 갖는 생성된 횡단 초음파(4a)가 제1 롤러 단부(2c)로 전송되어 제2 롤러 단부(2d)에서 수신되는 방식으로 이루어지며, 그리고 측정 과정 동안 초음파 변환기(5)와 초음파 수신기(6)는 검사 시간 동안 롤러 표면(2e)에 거의 밀착된다.
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압연기, 롤러, 표면 결함, 초음파, 변환기, 수신기

Description

압연기의 롤러에서 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을 검출하기 위한 검출 방법, 검출 장치 및 검출 회로{METHOD, DEVICE AND CIRCUIT FOR DETECTING SURFACE DEFECTS SUCH AS CRACKS, FRACTURES AND THE LIKE ON A ROLLING MILL ROLLERS}
본 발명은 압연기의 롤러에서, 특히 수직 스탠드에 지지 롤러와 함께 장착되는 작업 롤러에서 초음파를 적용함으로써 예컨대 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을 검출하기 위한 검출 방법 및 검출 장치에 관한 것이다.
압연기 분야에서 통상적으로, 관련 압연 재료와 롤러의 또 다른 파라미터에 의해 결정되어 사전 지정되는 사용 시간 후에, 열간 스트립 압연기열과 냉간 압연기의 작업 롤러들을 교체하게 된다. 그러나 발생하는 시간 계수는 각각의 롤러에서의 심각한 결함에 맞춰 조정되지 않는다. 그 밖의 정확한 진단이 결여되기 때문에, 작업 롤러들은 자주 너무나도 이른 시기에 교체된다. 그럼으로써 경제적인 불이익이 발생한다.
DE 198 49 102 C1으로부터는, 레일리파를 이용하여, 대상물과 관련하여 구조에서 표면이 개방되고/되거나 표면에 근접하는 결함 위치를 비파괴 검사하기 위한 방법 및 장치가 공지되었다. 이와 관련하여, 입사 각도(α)는 대상물 또는 검사 대상에서 표면 전방의 매체의 음속과 레일리파의 속도의 비율로부터 제공되는 각도의 1.04±0.2°로 설정된다.
그러나 이러한 방법을 롤 스탠드 내 롤러들에 적용하는 것은 방법 원리 및 제안되는 장치의 구조로 인해 거의 불가능하다.
US 4 423 636은, 초음파가 음파 변환기를 통해 검사할 롤러로 전송되며, 그리고 상기 초음파는 또 다른 위치에서 수신기를 이용하여 다시금 수신되는 검사 방법을 개시하였다. 음향을 유도하거나 감쇠하기 위해, 판형 소자가 제공된다. 이 판형 소자는 롤러 표면과 접촉한다.
초음파를 이용하여 비파괴 검사를 실행할 수 있는 기본적인 실시 형태가 US 6 105 431로부터 개시되었다. 이러한 실시 형태에 따라, 음파는 각도 하에서 검사 재료 내로 전송되어, 음파 변환기로부터 이격된 위치에서 다시금 수신된다.
유사한 해결 방법이 US 6 341 525, GB 1 561 811 A, US 5 417 114, US 3 868 847, 그리고 I. Komsky가 구조 및 생물학적 시스템의 모니터링 및 확실한 비파괴 평가(Health Monitoring and Smart Nondestructive Evaluation of Structural and Biological Systems III 15-17, 2004년3월, San Diego, CA, USA, Bd. 5394, No.1, 17)에 기고한 기고 논문 "노후 항공기 구조의 초음파 검사를 위한 롤링 건식결합형 변환기" 에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은, 압연기에 있어 자체 작동 위치에 위치하고 연장되는 그의 구조 부재들 상에, 다시 말해 마모의 위험이 있는 롤러들 상에, 원래 공지된 초음파 검사 방법을 적용가능케 하면서도 그 초음파 검사 방법을 간편하게 구현하는 것에 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 검출할 롤러를 장착된 위치에서 검사하되, 약 0.5 내지 2MHz의 주파수를 갖는 생성된 횡단 초음파(일명 전단파)는 제1 롤러 단부로 전송되고 제2 롤러 단부에서 수신되며, 그리고 측정 과정 동안 초음파 변환기 및 초음파 수신기는 검사 시간 동안 거의 롤러 표면에 밀착됨으로써 달성된다. 횡파의 경우 음속은 종파에서보다 약 50%가 더욱 낮다. 그에 따라 파장이 감소하며, 그럼으로써 매우 적은 결함 위치만을 검출할 수밖에 없다. 롤러 표면의 영역에서 결함 위치로서는, 균열 및 헤어라인 균열, 그리고 0.6 x 0.6mm의 치수를 갖는 파손이 있다. 균열은 50㎛의 폭과 10㎛의 깊이를 갖는 것을 의미한다. 0.5 내지 2MHz의 주파수는 적은 결함 위치들 또한 식별하기 위해 최대의 측정 깊이와 정상 분해능 사이의 절충값이다. 일측의 롤러 단부에 초음파 변환기를 배치하고 타측 롤러 단부에 초음파 수신기를 배치함에 따라 최소의 에너지 소모가 요구된다. 상기한 결함 위치들의 경계면에서는 측정 기술적으로 검출되는 음향 특성의 변화가 발생한다.
검사 가능한 롤러의 재료는 특히 하기와 같다
냉간 압연기의 경우 강 롤러: 단조강의 경우 음파 투과성은 자체 미세 입자 구조로 인해 특히 높다.
주조강으로 제조된 롤러: 구조는 단조강과 비교하여 입자가 극미하게 더욱 거칠다; 그러나 재료는 검사 주파수를 감소시키면 여전히 양호하게 검사할 수 있다. 이와 같은 롤러들은 예컨대 열간 스트립 제조 압연기열의 제1 롤 스탠드용인 고크롬 롤러로서 이용된다.
"부정 냉금"으로 이루어진 롤러: 이러한 롤러는 코어에서는 구상 흑연 주철로 구성되며, 그 쉘은 냉경 주철로 구성된다. 이러한 롤러 타입은 존재하는 흑연 내포물로 인해 검사가 쉽지 않다. 그러므로 높은 음파 산란이 발생할 수 있다. 검사를 위해 1MHz보다 낮은 초음파 주파수가 제안된다. 이러한 종류의 압연기 롤러는 열간 스트립 제조 압연기열의 최종 롤 스탠드용인 복합 주조 롤러로서 이용된다.
단조강으로 이루어진 지지 롤러: 검사는 1MHz 정도의 주파수에서 초음파로 매우 바람직하게 실시할 수 있다.
일 구현예에 따라, 초음파 변환기 및 초음파 수신기는, 스탠드 베어링에 고정된 롤러 네크(roller neck) 근처의 배럴 가장자리에 반경방향으로 안착된다.
개선된 일 실시예에 따라, 초음파 변환기 및 초음파 수신기를 안착시키는 동안, 검출할 롤러는 작동 중지하고, 안착 과정을 종료한 후에 약 2회전 정도만큼 추가로 상기한 검출할 롤러를 회전시킨다. 검사 과정 후에, 상기한 변환기 및 수신기 장치들을 다시 이격 되게끔 회동시킬 수 있다. 존재하는 압연 재료 가이드들 및 냉각 장치들은 상기한 장치들에 의해 방해받지 않는다.
추가 개선된 일 실시예는, 초음파가, 압전 소자를 통해, 투명한 플라스틱 소재의 코어부와 실리콘 소재의 인접 충전체를 통과하여, 강으로 이루어진 롤러 모양의 접촉체 상으로 유도됨으로써 제공된다. 이와 관련하여 상기 접촉체는 롤러 배럴 외부에서 롤러 표면에 밀착된다. 압전 소자는 파형군을 집중시키고, 그에 따라 사전 지정된 방향으로 초음파를 목표하는 방식으로 안내하는 역할을 한다.
유입하는 초음파를 전도 전달하기 위해, 롤러 모양 접촉체 상의 외부에서 활주면 상에는 리디움 층이 도포되는 점이 제공된다.
추가의 바람직한 실시예에 따라, 검사 과정은 압연 재료 없이 작업 롤러들 사이에서 실행된다. 검사 과정은 압연 재료를 교체한 후에, 혹은 제공되는 중지 기간에 실행될 수 있다.
또 다른 단계들에 따라, 초음파는 피크 각도 하에서 롤러 표면으로 전송되며, 오로지 롤러 표면의 방향으로 향하는 성분만이 활용된다.
압연기의 롤러에서, 특히 수직 스탠드에 지지 롤러와 함께 장착되는 작업 롤러에서 초음파를 적용하여 예컨대 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을 검출하기 위한 검출 장치의 경우, 본원의 목적은 본 발명에 따라, 수직 스탠드 내에는 각각 파킹 위치로부터 검사 위치로 혹은 그 반대 방향으로 회동 가능한 홀더가 장착되며, 이 홀더는 각각의 초음파 변환기 혹은 초음파 수신기를 지지함으로써 달성된다. 이와 관련하여 상기 홀더는 각각 구동 장치를 이용하여 소정의 밀착력으로 설정될 수 있다. 그렇게 함으로써 다양한 롤러 직경을 그 마모 혹은 재가공 정도에 대응하여 검사할 수 있을 뿐 아니라, 항시 밀착력을 적합한 값으로 유지할 수 있다.
또 다른 발명의 실시예에 따라, 스윙 암의 프레스 단부에는 각각 강으로 제조된 롤러 모양 접촉체가 배치된다. 롤러 직경이 상이할 시에 롤러 표면에 대향하는 입사 각도는 오로지 극미하게만 변화한다.
접촉체는 강 롤러 상으로 초음파를 균일하게 전달하며 추가로 그 초음파를 수신기로 전달하기 위한 전제 조건이다. 이를 위해 바람직하게는 상기 접촉체는 플라스틱 소재의 고정된 코어부를 포함하며, 그리고 이 코어부는 커플링(예컨대 올드햄 커플링)을 통해 헤드 하우징과 회전 불가능하게 체결되되, 상기 코어부는 롤러 모양 접촉체 내부에 원활하게 작동하는 방식으로 회전 가능하게 장착되며, 그리고 접촉체 내에는 전기적으로 연결된 파 변환기 내지 파 수신기가 배치된다. 그럼으로써 본원의 검출 장치는 롤러 내부에서의 집중형 파 형성 및 전송을 제공한다.
개선된 실시예에 따라, 롤러 모양 접촉체는 외부에 이리듐이 코팅된다. 그렇게 함으로써 접촉체를 통과하여 검사할 롤러 상으로의 초음파 전달 능력은 증대된다.
장착된 롤러에서는 제공될 수 없는 그 밖의 통상적인 유체 커플링 매체에 상응하게 제안되는 점에 따라, 롤러-접촉체와 플라스틱 소재의 고정된 코어부 사이의 환상 공간은 음향 커플링을 위해 실리콘으로 충전된다.
또한, 본 발명은 압연기의 롤러에서, 특히 수직 스탠드에 지지 롤러들과 함께 회전 가능하게 장착되는 작업 롤러에서 초음파를 적용함으로써 예컨대 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을 검출하기 위한 전기/전자 검출 회로에 관한 것이다.
상기한 검출 회로와 관련한 본원의 목적은, 초음파 변환기가 초음파 생성기에 연결되고, 롤러를 통해 초음파 수신기와 연결되되, 이 초음파 수신기는 수신 증폭기 및 비교기에 연결되며; 샘플 측정 신호용 메모리는 샘플용 병렬 증폭기와, 그리고 비교기와 연결되며; 그리고 비교기에 연결된 결함 신호 생성기 내에서는 사전 지정된 샘플 측정 신호가 생성됨;으로써 달성된다.
검출 회로는, 결함 신호 생성기가 메모리를 겸비한 기록 장치에 연결되는 방식으로 확장된다.
그 외에도 실시예에 따라, 검출된 샘플 측정 신호용 기록 장치에는 후행하는, 혹은 선행하는 샘플 측정 신호용 전송 회로가 연결된다.
본 발명은 다음에서 도면에 도시된 실시예들에 따라 더욱 상세하게 설명된다.
도 1 은 4단식 압연기 롤 스탠드를 재현한 조건에서 압연기를 압연 방향에서 도시한 정면도이다.
도 2 는 초음파 변환기 및 초음파 수신기를 포함하여 도1에 따른 압연기를 도시한 횡단면도이다.
도 3 은 초음파 변환기 혹은 초음파 수신기용 밀착 수단을 겸비한 홀더를 절결하여 도시한 부분 횡단면도이다.
도 4 는 안착된 위치에 위치한 홀더를 포함하여 수직 스탠드를 절결하여 도 시한 횡단면도이다.
도 5 는 초음파의 파형군을 나타내는 그래프이다.
도 6 은 홀더의 조인트를 절결하여 도시한 횡단면도이다.
도 7 는 변환기의 일부를 포함하여, 안착되고 홀더에 고정된 강 롤러를 절결하여 도시한 횡단면도이다.
도 8 은 홀더의 또 다른 실시예를 절결하여 도시한 횡단면도이다.
도 9 는 하나 혹은 그 이상의 검사 과정의 기능 시퀀스를 나타내는 블록선도이다.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
1: 압연기 2: 롤러
2a: 작업 롤러 2b: 지지 롤러
2c: 제1 롤러 단부 2d: 제2 롤러 단부
2e: 롤러 표면 2f: 배럴 가장자리
2g: 롤러 네크 3: 수직 스탠드
3a: 스탠드 베어링 4: 초음파
4a: 횡단 초음파 4b: 전파 방향
5: 초음파 변환기 6: 초음파 수신기
7: 조정 실린더 8: 홀더
8a: 스윙 암 9: 파킹 위치
10: 전송 헤드 11: 검사 위치
12: 로커 베어링 13: 구동 장치
13a: 유압 실린더 14: 하우징
15: 정지부 16: 바(bar)
17: 접촉 롤러 17a: 롤러 보어
18: 평균 롤러 직경부 19: 가변 롤러 직경부
20: 가변 롤러 직경부 21: 회전축
22: 피벗 베어링 23: 피벗식 구동 장치
24: 헤드 하우징 25a: 롤러 베어링
25b: 롤러 베어링 26: 플랜지
27: (투명한) 플라스틱 소재의 코어부 27a: 중공 공간
28: 밀봉 베어링 29: (올드햄) 커플링
30: 실링 31: 환상 공간
32: 실리콘 소재의 충전체 33: 파 변환기 / 파 수신기
33a: 압전 소자 34: 초음파 생성기
35: 이리듐 층 36: 전선
37: 스윙 헤드 38: 캐리어
38a: 캐리어 축 39: 접촉체
40: 수신 증폭기 41: 비교기
42: 메모리-오실로그래프 43: 라인
44: 기록 장치 45: 메모리
46: 샘플용 증폭기 47: 각도(φ)만큼의 회전
48: 고정 각도 49: 결함 신호 생성기
50: 전송 회로
도1에는 압연기(1), 예컨대 4단 압연기 롤 스탠드가 도시되어 있다. 압연기(1)는 4개의 롤러(2)를, 다시 말해 2개의 작업 롤러(2a)와 이 작업 롤러를 각각 안내하는 2개의 지지 롤러(2b)를 포함하고 있다.
롤러들(2)은 스탠드 베어링(3a)을 이용하여 수직 스탠드(3) 내에 회전 가능하게 장착된다. 롤러들(2)은 유압식 조정 실린더(7)를 이용하여 조정될 수 있되, 이 조정 실린더(7)는 검사 과정 동안 무압 상태로 유지되는데, 다시 말해 비작동 상태로 유지된다.
상부 작업 롤러(2a)를 위해, 스윙 암(8a)(도2)이 수직 스탠드(3) 내에 장착된다. 스윙 암(8a)은 파킹 위치(9)로 상승 회동하고 자신의 전송 헤드(10)와 함께 검사 위치(11)로 하강 회동하는 방식으로 회동 운동한다. 검사 위치(11)에서, 진동을 전송하기 위한 전송 헤드(10)는 롤러 네크(2g)에 근접하는 롤러 표면(2e)에서 제1 롤러 단부(2c)(도1) 및 제2 롤러 단부(2d)에 접하는 배럴 가장자리(2f)에 밀착된다. 이때 압연 재료를 안내 및 냉각하기 위한 수단은 아무런 영향도 받지 않으며, 자체적으로 작동 가능하게 배치되어 유지된다.
도2에 따라, 전송 헤드(10)를 겸비한 홀더(8)는 불리한 환경 조건으로부터 용이하게 보호된다. 상부 작업 롤러(2a) 및 하부 작업 롤러(2a)를 검출하기 위해, 상기한 홀더(8)는 각각 2개씩 제공된다.
도3에는 스윙 암들(8a) 중 하나의 스윙 암이 확대되어 도시되어 있으며, 이 스윙 암은 수직 스탠드(3) 내의 로커 베어링(12)에 고정된다. 스윙 암(8a)은 홀더(8)의 구조 부재이다. 홀더(8)의 내부에는 구동 장치(13), 예컨대 유압 실린더(13a)가 양단부에 관절식으로 고정된다. 하우징(14)은 항시 다시금 이동할 검사 위치(11)를 고정할 수 있도록 정지부(15)에 대향하여 조정될 수 있다. 유압 실린더(13a)는 하우징(14) 내에서 변위 가능한 바(16)와 관절식으로 연결되되, 바(16)는 자신의 첨두부에 전송 헤드(10)를 지지한다. 전송 헤드(10)는 접촉 롤러(17)로 구성된다. 도시한 위치에서, 전송 헤드(10)는 평균 롤러 직경부(18)를 갖는 상부 작업 롤러(2a)와 만나게 된다. 바(16)의 조정 방향은 작업 롤러(2a)의 중심을 가르킨다. 예컨대 롤러 배럴을 도중에 연마함으로써 변하는 가변 롤러 직경부들(19, 20)의 경우, 유압 실린더(13a)의 행정을 통해 보정이 개시된다. (강 소재의) 접촉 롤러(17)를 사용하더라도, 입사 각도와 관련하여 오로지 무시해도 되는 정도의 각도 변위만이 야기된다. 전송 헤드(10)의 밀착력은 유압 실린더(13a)에 의해 제어된다.
스윙 암(8a)을 겸비한 홀더(8)의 배치는 도4에 측면의 견망 방향에 따라 도시되어 있다. 하우징(14)은 로커 베어링(12)을 수납한다. 이 로커 베어링(12)은 수직 스탠드(3) 내에 고정된 회전축(21)으로 구성되며, 그리고 파킹 위치(9)로부터 검사 위치(11)에 도달할 수 있도록 하기 위해, 하우징(14)은 수직 스탠드(3)에 지지되는 유압식 피벗식 구동 장치(23)를 이용하여 피벗 베어링(22)을 통해 상기 회 전축(21)을 중심으로 회전된다.
도5에는 검사를 위해 이용되는 초음파(4)가 방향(4b)으로 이동하는 횡단 초음파(4a)로서 도시되어 있다.
도6에 따라, 접촉 롤러(17)는 하우징(14)의 부분인 헤드 하우징(24)의 내부에 장착된다. 접촉 롤러(17)는 롤러 베어링들(25a, 25b)을 이용하여 회전 안내된다. 롤러 베어링들(25a, 25b)는 헤드 하우징(24)의 플랜지(26)에 대항하여 밀봉된다. 롤러 보어(17a) 내부에는 유리와 비슷한 투명한 플라스틱(예컨대 시장에서 구입이 가능한 플라스틱 유리) 소재의 코어부(27)가 배치되되, 이 코어부는 4개의 밀봉 베어링(28)과 하나의 커플링(29), 바람직하게는 올드햄 커플링으로 구성된 고정부 내에 고정된다. 플라스틱 소재의 코어부(27)는 비접촉식 실링(30)을 통해 고립되어 보호된다. 접촉 롤러(17)와 플라스틱 소재의 코어부(27) 사이에 생성되는 환상 공간(31) 내에는 음향 커플링을 위해 실린콘으로 제조되는 환상 층으로서 충전체(32)가 내장된다. 중공 공간(27a) 내부에는 파 변환기(33)(내지 파 수신기)의 부분으로서 압전 소자(33a)가 위치한다.
초음파 생성기(34)(도9 비교) 내에서 생성된 초음파(4)는 압전 소자(33a)로부터, 플라스틱 소재의 코어부(27) 및 충전체(32)를 통과하여, 외주연이 이리듐 층(35)으로 도포된 접촉 롤러(17)로 전송되고, 그런 다음 상기 초음파(4)는 상기 접촉 롤러(17)가 밀착되는 롤러(2a)로 전송된다. 이때 초음파(4)의 이중 굴절이 발생한다.
압전 소자(33a)는 전선(36)을 통해 초음파 생성기(34)와 연결된다(도6, 도8 및 도9).
실리콘 소재의 충전체(32)는 또 다른 점질의 유체와 함께 초음파(4)를 위한 커플링 수단을 형성한다. 초음파(4)는 압전 소자(33a)로부터 유출되어 (투명한) 플라스틱 소재의 코어부(27)를 통과하여 실리콘 소재의 충전체(32) 내에까지 도달한다. 강 소재의 접촉 롤러(17)로 향하는 유출 평면에서 초음파(4)는 일차적으로 굴절한다. 그런 후에 초음파(4)는 횡단 초음파(4a)로서 이리듐 층(35)을 통해 롤러 표면(2a)에 도달하며, 이 롤러 표면에서 이차적으로 굴절함으로써, 작업 롤러(2a)의 검사할 강 내로 전송된다(도6의 우측 하부 그림 비교). 초음파의 길이방향 성분은 길이방향으로 롤러(2)를 통과하여, 존재한다고 하면, 결함으로서 검출되는 예컨대 균열, 헤어라인 균열, 파손 등과 같은 표면 결함부에 충돌한다.
도7에 따라서는, 강 소재의 작업 롤러(2a) 상에 롤러 모양 접촉체(17)가 안착되되, 이 접촉체의 외주연에는 이리듐 층(35)이 도포되어 있다. 그리고 접촉 롤러(17)로서 제공되는 접촉체는 밀착된다. 이때 초음파(4)의 이중 굴절이 발생한다.
압전 소자(33a)는 전선(36)을 통해 초음파 생성기(34)와 연결된다(도9).
실리콘 소재의 충전체(32)는 또 다른 점질의 유체와 함께 초음파(4)를 위한 커플링 수단을 형성한다. 초음파(4)는 압전 소자(33a)로부터 유출되어 코어부(27)를 통과하여 실리콘 소재의 충전체(32) 내에까지 전송된다.
강 소재의 접촉 롤러(17)에 대향하는 유출 평면에서 초음파(4)는 일차적으로 굴절된다. 그런 후에 초음파(4)는 이리듐 층(35)을 통해 롤러 표면(2e) 상에 도달 하고, 이 롤러 표면(2e)에서 이차적으로 굴절된다.
초음파의 길이방향 성분은 길이방향으로 롤러(2)를 통과하여, 존재한다고 할 때, 검색된 결함으로서 검출되는 예컨대 균열, 헤어라인 균열, 파손 등과 같은 표면 결함부에 충돌한다.
도7에 따라, 작업 롤러(2a) 상에는 접촉 롤러(17)가 안착된다. (투명한 플라스틱 소재의) 코어부(27)는 음향 커플링을 위해 실리콘 소재의 충전체(32)에 의해 둘러싸이며, 그리고 중공 공간(27a) 내에는 파 변환기/파 수신기(33)가 위치하되, 이러한 파 변환기/파 수신기(33)는 횡단면으로 도시되어 있는 압전 소자(33a)로 구성된다. 초음파 변환기(5)(혹은 초음파 수신기(6)는 순간적으로 롤러 표면(2e) 상에 안착되고, 이어서 운동하는 롤러 표면(2e)에 의해 종동되고 회전하게 된다.
도8은 대체되는 실시예를 도시하고 있다. 초음파 변환기(5)(내지 유출되는 파가 전송되는 초음파 수신기(6))는, 적합한 각도 위치로 자동으로 설정되는 스윙 헤드(37) 내에 장착된다. 이를 위해, 캐리어(38)는 캐리어 축(38a)을 중심으로 회동가능하며, 가늘고 긴 접촉체(39)는 적합한 각도 하에서 평균 롤러 직경부(18) 및 가변 롤러 직경부(19)에 밀착한다. 실리콘 소재의 충전체(32) 대신에 커플링 수단으로서 오일이 제공될 수도 있다.
검사 방법 내지 검사 장치는 압연기열의 모든 압연기에서 사용할 필요는 없다. 단지 하중이 가장 큰(패스 당 드래프트(draft per pass)가 가장 큰) 압연기만을 검사하는 것만으로도 충분하다. 왜냐하면 그러한 압연기에서 우선적으로 균열 형성이 개시될 개연성이 높기 때문이다.
도9에는 획득한 신호상을 평가하기 위한 장치의 블록선도가 도시되어 있다. 초음파 변환기(5)는 초음파 생성기(34)에 연결되고, 롤러(2)를 통해 초음파 수신기(6)와 연결된다. 초음파 수신기(6)는 수신 증폭기(40) 및 비교기(41)에 연결된다. 그에 후행하는 메모리-오실로그래프(42)는 두 신호 간에 차이가 있을 시에 결함 신호를 생성한다. 상기한 차이는, 결함 신호가 라인(43) 및 기록 장치(44)를 통해 안내되며, 그리고 샘플 측정 신호(A, B, C, D, E 등)용 메모리 내에서 가장 먼저 후행하는 비교 샘플이 선택되어 샘플용 증폭기(46)로 전송됨으로써 존재하게 된다. 비교기(41) 내에서의 비교 시에 일치하는 점이 확인되지 않는 점에 한해서, 예컨대 차이가 있을 시에 곧바로 후행하는 샘플 측정 신호(A, B, C, D, E)로의 진행을 위해 기록 장치(44)에 명령이 인가된다. 존재하는 샘플 측정 신호들과의 비교 종료 후에, 고정된 각도(48)(각도 φ)만큼의 회전(47)을 통해 추가의 검사가 실행된다. 이와 같은 검출 방법에 따라, 결함 신호 생성기(49) 내에서는 신호들이 비일치할 시에 전송 회로(50)를 통해 추가의 비교 과정이 유도 및 실행된다.

Claims (15)

  1. 압연기(1)의 롤러(2)에서, 수직 스탠드(3)에 지지 롤러(2b)와 함께 장착되는 작업 롤러(2a)에서 초음파(4)를 적용함으로써 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을 검출하기 위한 검출 방법에 있어서,
    검출할 롤러(2)는 내장된 위치에서 검사되고, 0.5 내지 2MHz의 주파수를 갖는 생성된 횡단 초음파(4a)는 제1 롤러 단부(2c)에 전송되고 제2 롤러 단부(2d)에서 수신되며, 측정 과정 동안 초음파 변환기(5) 및 초음파 수신기(6)는 검사 시간 동안 롤러 표면(2e)에 밀착되며, 그리고 상기 초음파(4)는 압전 소자(33a)를 통해 투명한 플라스틱 소재의 코어부(27) 및 실리콘 소재의 인접 충전체(32)를 통과하여 강으로 제조된 롤러 모양 접촉체(17) 상으로 유도되고, 이 접촉체(17)는 롤러 배럴의 외부에서 롤러 표면(2e)에 밀착되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파 변환기(5) 및 상기 초음파 수신기(6)는 수직 스탠드(3a) 내에 고정된 롤러 네크(2g) 근처의 배럴 가장자리(2f)에 반경방향으로 안착되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 초음파 변환기(5) 및 상기 초음파 수신기(6)를 안착시키는 동안 검출할 롤러(2)는 정지되며, 그리고 안착 과정이 종료된 후에는 2회전 정도만큼 추가 회전되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 롤러 모양 접촉체(17) 상의 외부에서 활주면 상에는 이리듐 층(35)이 도포되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 검사 과정은 압연 재료 없이 작업 롤러(2a) 사이에서 실행되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 초음파(4)는 피크 각도 하에서 롤러 표면(2e) 내로 전송되고, 오로지 롤러 표면(2e)의 방향으로 향하는 성분만이 활용되는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
  7. 압연기(1)의 롤러(2)에서, 수직 스탠드(3)에 지지 롤러(2b)와 함께 장착되는 작업 롤러(2a)에서 초음파(4)를 적용하는 조건에서 균열, 파손 등과 같은 표면 결함을 검출하기 위한 검출 장치로서, 상기 수직 스탠드(3) 내에는 각각 파킹 위치(9)로부터 검사 위치(11)로, 혹은 그 반대방향으로 회동 가능한 홀더(8)가 장착되고, 이 홀더(8)는 각각 초음파 변환기(5) 혹은 초음파 수신기(6)를 지지하며, 그리고 상기 홀더(8)가 또한 각각 구동 장치(13)를 이용하여 지정 가능한 밀착력으로 설정될 수 있는 상기 검출 장치에 있어서,
    스윙 암(8a)의 프레스 단부에는 각각 강으로 제조된 롤러 모양 접촉체(17)가 배치되고, 이 접촉 롤러(17)는 플라스틱 소재의 고정된 코어부(27)를 포함하며, 그리고 상기 접촉 롤러(17)와 플라스틱 소재의 고정된 코어부(27) 사이의 환상 공간(31)은 음향 커플링을 위해 실리콘(32)으로 충전되는 특징으로 하는 검출 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 플라스틱 소재로 이루어진 상기 고정된 코어부(27)는 커플링(29)을 통해 헤드 하우징(24)과 회전 불가능하게 연결되고, 상기 코어부(27)는 상기 접촉 롤러(17) 내에 원활하게 작동하는 방식으로 회전 가능하게 장착되며, 그리고 상기 접촉 롤러(17) 내에는 전기적으로 연결된 파 변환기(33) 또는 파 수신기(33)가 배치되는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 접촉 롤러(17)는 외부에 이리듐(35)으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 검출 장치는 또한 검출 회로를 포함하고, 초음파 변환기(5)는 초음파 생성기(34)에 연결되고 그리고 롤러(2)를 통해 초음파 수신기(6)와 연결되며, 이 초음파 수신기(6)는 수신 증폭기(40) 및 비교기(41)에 연결되며, 샘플 측정 신호(A, B, C, D, E 등)용 메모리(45)는 샘플용 병렬 증폭기(46) 및 비교기(41)와 연결되며, 그리고 비교기(41)에 연결된 결함 신호 생성기(49) 내에서는 사전 지정된 샘플 측정 신호(A, B, C, D, E 등)가 생성되는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 결함 신호 생성기(49)는 메모리(45)를 겸비한 기록 장치(44)에 연결되는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 검출된 샘플 측정 신호(A, B, C, D, E 등)용 기록 장치(44)에는 곧바로 후행하거나 선행하는 샘플 측정 신호(A, B, C, D, E 등)를 전송하는 전송 회로(50)가 연결되는 것을 특징으로 하는 검출 장치.
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