(57)【要約】  本発明は、圧延ラインに相前後して配置された複数の圧延スタンドのうちの１つにおける圧延過程中に、熱い圧延材料を超音波検査するための装置であって、少なくとも２つのロールより成っていて、これらのロール間に１つのロールギャプが形成されており、前記ロールに超音波検査ヘッドが対応配置されていて、これらの超音波検査ヘッドは、ロール体の部分が、ロールギャップ内で検査しようとする圧延品に達する超音波のための透過区分として用いられるように配置されている形式のものに関する。この場合、超音波検査ヘッド（９，１０）を備えたロール（３）が、調節可能であり、真っ直ぐな横断面形状を有していて、ロールギャップ幅（２）の数倍を測定する直径を有していることによって、より大きい圧延角度（α）が設けられており、前記ロール（３）が、圧延ラインの第１の圧延スタンドのうちの１つに配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延ラインに相前後して配置された複数の圧延スタンドのうちの１つにおける圧延過程中に、熱い圧延材料を超音波検査するための装置であって、少なくとも２つのロールより成っていて、これらのロール間に１つのロールギャプが形成されており、前記ロールに超音波検査ヘッドが対応配置されていて、これらの超音波検査ヘッドは、ロール体の部分が、ロールギャップ内で検査しようとする圧延品に達する超音波のための透過区分として用いられるように配置されている形式のものにおいて、
超音波検査ヘッド（９，１０）を備えたロール（３）が、調節可能であり、真っ直ぐな横断面形状を有していて、ロールギャップ幅（２）の数倍を測定する直径を有していることによって、より大きい圧延角度（α）が設けられており、前記ロール（３）が、圧延ラインの第１の圧延スタンドのうちの１つに配置されていることを特徴とする、熱い圧延材料を超音波検査するための装置。
【請求項２】
前記ロール（３）がカンチレバー式のロールであって、該カンチレバー式のロールにおいて、ロール外周面が少なくとも一方側で、外方に向かって圧延ディスク（６）から突き出したリング状の付加部（７）を有している、請求項１記載の装置。
【請求項３】
超音波ヘッド（９，１０）が、リング状の付加部（７）の、ロール軸線（４）に向いた側に配置されている、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
超音波が、ロールギャップ（２）内で圧延材料表面上に垂直に向けられている、請求項３記載の装置。
【請求項５】
超音波が、ロールギャップ（２）内で圧延材料表面上に斜めに向けられている、請求項４記載の装置。
【請求項６】
マトリックス状に配置され、かつ互いに接続された複数の超音波検査ヘッド（９）が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
超音波検査ヘッドとして放射器群が設けられている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
検査しようとする圧延材料（８）が、ロール部品によって一定の透過測定位置で保持されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
検査しようとする圧延材料（８）が、前置接続及び／又は後置接続された圧延スタンドによって一定の透過測定位置で保持される、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延ラインに相前後して配置された複数の圧延スタンドのうちの１つにおける圧延過程中に、熱い圧延材料を超音波検査するための装置であって、少なくとも２つのロールより成っていて、これらのロール間に１つのロールギャプが形成されており、前記ロールに超音波検査ヘッドが対応配置されていて、これらの超音波検査ヘッドは、ロール体の部分が、ロールギャップ内で検査しようとする圧延品に達する超音波のための透過区分として用いられるように配置されている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式の装置は、例えばドイツ連邦共和国特許第１９９１５２０３号明細書により公知である。この公知の装置は、圧延出口において仕上げ圧延スタンドの前に位置決めされた圧延スタンド内に配置された装置である。つまり、この場合、鋼は予めそのほぼ完全な所望の形状に圧延成形されている。この場合、圧延材料内の欠陥つまり例えば含有物を発見することは、圧延材料が伸張されていることによって困難となる。鋼内の反射面は常に少なくなり、信号は常に弱くなる。
【０００３】
前記公知の明細書による有利な実施例では、星形に配置された３つのロール（いわゆるコックブスロック;Kocksblock）が設けられており、これらのロールの間にロールギャップが形成されている。このようなディスク状のロールは、超音波検査ヘッドを取り付けるために、特別に後加工するか又は製造する必要がある。
【０００４】
このような形式の圧延スタンドは、前述のように、仕上げ圧延スタンドの前に配置されたスタンドであるので、種々異なる寸法のロール芯において、種々異なる直径（Kaliber）を設ける必要がある。これによって組み付け費用及び軸受費用は著しく高価になる。さらにまた、ロール芯の直径の撓みは不都合である。何故ならば、ロール芯の直径は、超音波を幾何学的に集束させるように配慮する必要があるからである（これは常に必要なことではないが）。この集束は、超音波速度の比によって互いに促進されるようになっている。超音波を集束させると、ロール芯が不均一に透過される。これによって、検査ヘッドの数を増やす必要があり、また付加的な角度で検査を行う必要がある。
【０００５】
また、前記の撓みは、超音波がロール芯に垂直にぶつからないすべての箇所において、超音波のエネルギーを拡散させる。このような反射された部分は、疑似エコーとして検査中に問題を引き起こす。これを克服することは、角度比が不都合であれば、部分的に非常に困難である。
【０００６】
さらにまたロール直径が小さいという欠点がある。ロール直径が小さいと、長手方向で超音波を比較的強く集束させることになる。この場合、主に伝達媒体水（Koppelwasser）によって保証される、検査ヘッドからロール体への移行部が作用する。
【０００７】
公知の装置のその他の主要な欠点は、検査寸法が限定されているという点にある。つまり、超音波が透過するロール内における透過区分（Vorlaufstrecke）の長さは、少なくともこの透過区分を透過するための時間がロール芯を透過するために必要な時間よりも長くなる程度に、大きくなければならない、ということである。
【０００８】
そこで本発明に課題は、冒頭に述べた形式の装置を改良して、非常に安価な費用で確実な検査結果が得られるようにすることである。
【０００９】
この課題を解決した本発明によれば、超音波検査ヘッドを備えたロールが、調節可能であり、真っ直ぐな横断面形状を有していて、ロールギャップ幅の数倍を測定する直径を有していることによって、より大きい圧延角度が設けられており、前記ロールが、圧延ラインの第１の圧延スタンドのうちの１つに配置されている。
【００１０】
これによって、圧延スタンド内における検査は圧延プロセス中に比較的早期に行われるので、鋳造構造を解像するために、圧延材料内の含有物の伸張は比較的僅かであって、しかも、多孔性を密にするために十分な変形が行われる。鋳造構造の解像は、２ＭＨｚより高い周波数で超音波検査を実施するために必要である。この周波数から、小さい含有物を見つけだすことが十分にできる。ロール芯の中心部の圧縮は、当該のロール芯部材のずれを阻止するために必要である。何故ならば、超音波検査によって、多孔性と含有物とを区別することは不可能だからである。
【００１１】
ロールが真っ直ぐなプロフィール（断面形状）を有していることによって、変形過程において圧延材料のプロフィールも正方形若しくは長方形になり、この場合、ロールのより大きい直径によって、より大きい変形領域、及びひいてはより大きい超音波透過領域を提供することができる。さらにまた、より大きい直径によって、デフォーカス（焦点外れ）が制限され、最大エネルギーが圧延材料に導入される。
【００１２】
圧延スタンドは、ロールと圧延材料との間の十分に良好な接触を確実に得るために変更できるように、設計されている。接触ゾーンは、変更度が大きい程、大きい。これは、エネルギー供給が大きくなることにも、貢献する。
【００１３】
有利な実施態様によれば、ロールはカンチレバー式のロールとして構成されており、該カンチレバー式のロールにおいて、ロール外周面が少なくとも一方側で圧延ディスクから突き出している。このカンチレバー式のロールは、直径が大きく、力の伝達が十分に大きいという前記利点を提供する。
【００１４】
さらにまた、ロール周壁のショルダ状の余剰部が、請求項３に記載されているように、ロール周壁の、ロール軸線に向いた側に、超音波ヘッドのための有利な組み込み箇所を提供する。
【００１５】
従来技術のものとは異なり、ロールは、後加工する必要がないか、若しくは特別に製造することができる。何故ならば、カンチレバー式のロールにおいては、超音波検査ヘッドを、ロール周壁と簡単に整列配置させることができるからである。
【００１６】
従って、超音波をロールギャップ内の圧延材料表面上に垂直に整列させることは簡単に可能である（請求項４）。
【００１７】
超音波検査ヘッドとしては、請求項６に記載したように、線状に配置された複数の従来形式の検査ヘッドを設けることができる。この検査ヘッドは、相応の個別制御によって、検査の必要に応じて整列させられる。
【００１８】
従って請求項７によれば、有利な形式で、いわゆる放射器群が設けられている。本発明による有利なカンチレバー式のロールは、製造の全寸法範囲に亘って用いることができる。何故ならば、これらのロールは、新たな直径を使用する必要なしに、調節可能だからである（請求項１参照）。特に、放射器群によって、圧延材料を明確にガイドする際に、ロール芯の寸法は、相応にスイッチオン及びスイッチオンすることによって、放射器群ライン内で考慮することができる。放射器群の主要な利点は、含有物を最適に超音波透過させるために、超音波の向きを変えることができる可能性にある。何故ならば、放射器群は、しばしば音響的に異方性の特性を有しているからである。超音波の向きを変えることによって、縁部の近くにある含有物も検出することができる。
【００１９】
検査の際に、考えられ得るすべての送受信モードが可能である。透過モードにおいても、また送信パルス・エコー法においても処理することができる。
【００２０】
超音波を僅かだけ制御して、返ってきた信号が弱まらないようにするために、検査前にスケール除去が実施され、前ロールの後ろで形成された粗いスケールが除去される。
【００２１】
ロール芯は、ロール部品によって又は、前後で支承された圧延スタンドによって、その位置で明確に固定され、それによって検査を相応に調節することができる。
【００２２】
本発明を以下に図面に示した実施例を用いて説明する。
【００２３】
図１は、従来形式の超音波検査ヘッドを備えたカンチレバー式の圧延スタンドの部分図、
図２は、検査ヘッドとしての放射器群を備えた構成を示す図１に示した圧延スタンド、
図３は、選択的な検査装置を備えた選択的な圧延スタンドを示す部分図である。
【００２４】
図１及び図２の部分図には圧延スタンドが示されていて、この圧延スタンドは符号１を備えている。
【００２５】
この圧延スタンド１は主に２つのカンチレバー式のロール３より成っていて、これらのロール３間にロールギャップ２が形成されており、前記カンチレバー式のロール３の回転軸線４は軸５を形成している。ロール３は、それぞれ１つのロールディスク６と、これらのロールディスクの側面から外方に突き出すリング状の２つの付加部７とを有している。ロール３の突き出した２つの領域７間に、検査しようとする圧延材料８が存在している。
【００２６】
ロールギャップ２若しくは圧延材料８と同軸的に、前記付加部７の、ロール５に向いた側に本来の検査装置９が配置されている。
【００２７】
図１には従来形式の超音波検査ヘッドが示されており、この超音波検査ヘッドは、マトリックス状に配置されていて、個別に制御できるように接続されている。個別の制御は、超音波の伝播方向及び強度に関連している。
【００２８】
図２では、図１と同じ部材にはすべて同じ符号が付けられている。唯一の相違点は、図２においては従来形式の超音波検査ヘッド９の代わりにいわゆる放射器群１０が配置されているという点にある。この放射器群１０は、多くの制御可能性及び検査可能性の利点を有している。
【００２９】
図３には、選択的な圧延装置が示されており、この圧延装置において放射器群９は同様に、前記付加部４の、軸線４に向いた側に配置されている。しかしながらこの場合、超音波検査ヘッド９は、付加部７の透過後に圧延材料８が斜めに透過されるように配置されている。また検査ヘッド９を相応に制御することによって、垂直な透過も可能である。このような構造は、表面に近いゾーンをより良好に検出できるものでなければならない。
【００３０】
しかしながら、すべての実施例において、ロールのジオメトリー（幾何学形状）によって検査面が最適に準備され、圧延過程中に、影響（つまり圧延材料内の見つけ出そうとする欠陥）がまだあまり広がっていない箇所に、圧延材料の透過時において明確な信号が供給される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来形式の超音波検査ヘッドを備えたカンチレバー式の圧延スタンドの概略的な部分図である。
【図２】検査ヘッドとしての放射器群を備えた構成を示す圧延スタンドの概略的な部分図である。
【図３】選択的な検査装置を備えた選択的な圧延スタンドを示す概略的な部分図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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