JPH0592712U - 圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】探傷対象物とする鋼製圧延ロールの表面に、無
接触状態において、磁束を有効に投入でき、且つ当該ロ
ールを回転させながら連続的に磁粉探傷法が実施できる
圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置を提供する。 【構成】Ｈ又はＸ字状上部鉄芯11から垂下する４個の脚
部鉄芯12、13、14、15を備えた回転磁界極間磁化器１の
脚部鉄芯12、13、14、15の各下端面を内側に向う斜面と
するとともに、この磁化器１を上下・左右移動可能な状
態で架台２に装着し、当該架台２の前方に鋼製圧延ロー
ルＡを回転可能な状態で支持して前後に移動できる台車
３を配設する。

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本考案は、圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置に関し、鋼製圧延ロールの磁粉探 傷が精度よく、且つ効率よく行える磁化装置を提供するものである。

【０００１】 周知の通り、鋼製圧延ロール、特にカリバーを有する鋼製スリーブロールにつ いては、クラック等による割損を防止するために製造現場において非破壊検査が 実施されている。 現在、カリバーを有する鋼製スリーブロールの非破壊検査に採用されている探 傷法は、超音波探傷法、渦流探傷法及び浸透探傷法の三種である。 一方、非破壊検査には、上記三種の探傷法の外に、「ＪＩＳ Ｇ０５６５−１ ９７４」に規格化されている磁粉探傷法があるが、本考案者の知る限り、この磁 粉探傷法は鋼製圧延ロールに対しては採用されていない。 また、磁粉探傷法の実施に当っては、探傷対象物を磁化することが必須であり 、「非破壊検査便覧〔新版〕・日本非破壊検査協会・日本工業新聞社・第５９５ 〜６０８頁・昭和53年４月28日初版発行」に見られる通り、各種の磁化方法・装 置が実用されている。

【０００２】

【考案が解決しようとする課題】

前記の通り、鋼製圧延ロールの非破壊検査には、前記三種の探傷法を採用され ているが、次の通りの問題点が内在している。 即ち、超音波探傷法にあっては、表面波を用いるので圧延ロールの検査表面の 表面粗度がノイズとなり、また、キズが音波の進行方向と平行であるときには検 出できないことがある。 渦流探傷法にあっては、キズと偏折や硬度ムラ等との判別が困難であり研削無 駄となることが多い。 浸透探傷法にあっては、施用した現像剤（白色無機微粉末）の除去作業に手間 がかかる。

【０００３】 そして、探傷対象物がカリバーを有する鋼製スリーブロールである場合には、 超音波探傷法並びに渦流探傷法にあっては、カリバーの形状・寸法に見合う探触 子並びにプローブを用意するという問題点があり、浸透探傷法にあっては、カリ バー底部に付着している現像剤の除去作業に極めて手間がかかるという問題点が ある。

【０００４】 一方、磁粉探傷法は、角ビレットや丸ビレットの如き鋼材の製造現場において 汎用されており、探傷精度と作業効率の優れていることがよく知られているにも かかわらず、前記の通り、鋼製圧延ロールに対しては採用されていない。これは 、角ビレットや丸ビレットの如き鋼材（通常、角ビレットは 110〜160mm 角、丸 ビレットは 110〜160mm φ）に磁粉探傷法を適用する場合、その磁化には、鋼材 の軸方向に直接電流を流す「軸通電磁化法」と鋼材をコイルの内に入れる「コイ ル磁化法」とが併用（軸方向に、直角に存在するキズと平行に存在するキズとを 検出するために併用されている）されており、鋼材に直接流される電流は比較的 小さい（通常、5000〜6000Ａ）が、鋼製圧延ロールは、通常、 300〜500mm φの ものであるため、これに「軸通電磁化法」を適用して磁化するには 10000〜2000 0 Ａの大電流を直接流す必要があり、電流が大きくなると電源や諸設備を大きく しなければならず、また、鋼製圧延ロールに直接大電流を流すとスパークしてロ ール表面を傷つける危険性があるからである。

【０００５】 本考案者は、鋼製圧延ロール、特にカリバーを有する鋼製スリーブロールに磁 粉探傷法を採用すれば、前記諸問題点を解決できると考え、その磁化方法・装置 について検討を行ない、探傷対象物の探傷部位を電磁石の２極間に置いて磁化す る「極間磁化法」に着目し、その磁化器として、周知の４個の脚部鉄芯を備えた 回転磁界極間磁化器（実開昭56-99808号公報、実開昭58−148660号公報及び実開 昭59−176954号公報参照）を用いれば、軸方向に直角に存在するキズと平行に存 在するキズとを同時に検出できることに鑑み、その実用化を目標として、研究を 開始した。

【０００６】 そして、本考案者は、鋼製圧延ロールを従来の４個の脚部鉄芯を備えた回転磁 界極間磁化器によって非接触状態で磁化する場合には、ロールの検査面に磁束を 有効に投入できないので充分な検出精度が得られないという大きな問題があるこ とを知った。そこで、本考案者は、鋼製圧延ロールの検査面に非接触で磁束を有 効に投入できる磁粉探傷用磁化装置を提供することを技術的課題とし、更に数多 くの試行錯誤的な実験・試作を重ねた結果、上記問題を解決できる技術的手段を 完成し、当該課題を達成したのである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

前記技術的課題は、次の通りの本考案によって達成できる。 すなわち、本考案は、Ｈ又はＸ字状上部鉄芯の各先端部から垂下する等しい長 さをもつ４個の脚部鉄芯と該４個の脚部鉄芯に巻かれた励磁コイルとを備えた回 転磁界極間磁化器の各脚部鉄芯の下端面を内側に向う斜面とするとともに、この 回転磁界極間磁化器を上下・左右移動可能な状態で磁化器取り付け架台に装着し 、当該架台の前方には、探傷対象物とする圧延ロールを回転可能な状態で支持し て前後に移動できる圧延ロール搭載台車を配設し、当該台車に搭載される圧延ロ ールの検査表面を前記回転磁界極間磁化器の各脚部鉄芯の下端面の直下において 磁化するようにしてなる圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置である。

【０００８】 次に、本考案の構成を図によってより詳しく説明する。 本考案に係る圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置の具体的態様は、図１に示す側 面図、図２に示す正面図及び図３に示す斜視説明図の通りである。

【０００９】 先ず、回転磁界極間磁化器１は、その脚部鉄芯12、13、14及び15を下方に向け て、磁化器取り付け架台２に、上下・左右移動可能な状態で装着されている。

【００１０】 即ち、架台２は２本の支柱21、22とその間に渡されて固定されている横桁23と によって構成されており、支柱21と支柱22との間には、上下に昇降する横棒24が その両端部において柱21、22に摺動可能に取り付けられ、この横棒24には、左右 に移動する板体25がその上面部において横棒24に摺動可能に取り付けられており 、この板体25の下面に回転磁界極間磁化器１が固定されている。従って、横棒24 の柱21、22に添った摺動と板体25の横棒24に添った摺動とによって回転磁界極間 磁化器１が上下・左右に移動する。

【００１１】 なお、横棒24、板体25をそれぞれ摺動可能に取り付けるに当っては、周知のチ ェーン機構やレール機構等を適宜選択して用いればよく、また横棒24、板体25を 摺動させるに当っては、常法に従って、モーターとギヤ機構を用いる電動駆動方 式を採ればよく、ハンドルとギヤ機構を用いる人力駆動方式を採ることもできる 。

【００１２】 次に、回転磁界極間磁化器１が装着された磁化器取り付け架台２の前方には、 探傷対象物とする鋼製圧延ロールＡを回転可能な状態で支持して前後に移動でき る圧延ロール搭載台車３が配設されている。

【００１３】 即ち、台車３は基台31とその裏面に取り付けられた２組の車輪32、33とによっ て構成されており、基台31の表面には枠体34が固定され、枠体34の上面には、２ 組の回転ローラ機構35、36が間隔を置いて取り付けられている。この圧延ロール 搭載台車３はレール４によって前方（図１中の矢印方向）に導かれる。探傷対象 物とする鋼製圧延ロールＡは、上記架台２の横棒に平行して回転ローラ機構35、 36の上に乗せられて支持される。従って、台車３の前方への移動によって該台車 に搭載されている鋼製圧延ロールＡは上記回転磁界極間磁化器１の下方に移動す る。

【００１４】 なお、回転ローラ機構35、36は、周知の機構であり、それぞれ、向い合って回 転可能に軸止された２ケのローラによって構成されており、チェーン機構やベル ト機構によって回転させて支持している鋼製圧延ローラＡを回転させる。この回 転ローラ機構35、36の各ローラにはナイロン製ローラを用いると鋼製圧延ローラ Ａの表面を傷つけない。また、回転ローラ機構は、常法に従って、モーターとギ ヤ機構を用いる電動駆動方式によって駆動させるか、或いはハンドルとギヤ機構 を用いる人力駆動方式によって駆動させる。

【００１５】 そして、回転磁界極間磁化器１は、図３に示す通り、Ｈ字状上部鉄芯11の各先 端部から垂下する等しい長さをもつ４個の脚部鉄芯12、13、14及び15とこの各脚 部鉄芯に巻かれた励磁コイル16、17、18及び19とからなり、４個の脚部鉄芯12、 13、14及び15の各下端面はそれぞれ内側に向う傾斜角25°の斜面（後出、図５参 照）とされている。 なお、回転磁界極間磁化器１は、その各脚部鉄芯の下端面が内側に向う斜面と されている点が新規構成であり、この点以外は前掲各公報にも見られる通り、周 知のものである。

【００１６】 上記の通りの圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置を用いて探傷対象物とする鋼製 圧延ロールＡの表面を磁化する具体的態様は次の通りである。 鋼製圧延ロールＡを圧延ロール搭載台車３の回転ローラ機構35、36の上に乗せ て支持させた後、台車３を前方に移動してロールＡを回転磁界極間磁化器１の下 方に位置させる。次に、磁化器１に通電して鉄芯を励磁させた状態で、その脚部 鉄芯12、13、14及び15の各下端面がロールＡの表面（周面）に最も近接する位置 にまで磁化器１を下降させ、この位置で停止させると、脚部鉄芯12、13、14及び 15から発生する回転磁界によって、脚部鉄芯の各下端面と非接触状態においてロ ールＡの表面が磁化される。このとき、ロールＡ表面の磁化されている部分が検 査部位となる。

【００１７】 上記検査部位に対して、常法に従って、蛍光磁粉とブラックライト（紫外線灯 ）を用いて磁粉探傷法を実施すれば、当該検査部位におけるクラック等の欠陥の 有無が探傷できる。 磁化器１を上記位置に停止させた状態において、回転ローラ機構35、36によっ てロールＡを回転させながら磁化されている部分（検査部位）に磁粉探傷法を実 施すれば、脚部鉄芯12、13、14及び15と対向している個所が全周にわたって連続 的に探傷できる。 続いて、磁化器１を上記位置から右又は左に所要距離移動させ、上記と同様に 、ロールＡの表面を磁化させて磁粉探傷法を実施して行けば、ロールＡの全周・ 全長にわたって連続的に探傷できるのである。

【００１８】 また、上記の通りの圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置を用いるに当って、次の 通りの間隔制御手段を採ることによって、回転磁界極間磁化器１の脚部鉄芯12、 13、14及び15の各下端面と探傷対象物とする鋼製圧延ロールＡの表面との間隔が 常に一定となるように制御することができる。

【００１９】 即ち、回転磁界極間磁化器１の励磁コイル16、17、18及び19のいずれかに、当 該コイルのインピーダンス変化を検出するための出力端子５を付設し、この出力 端子５を、図４に示す通り、コンパレータ６に接続し、コンパレータ６を演算器 ７に接続し、演算器７を制御器８に接続する。そして、コンパレータ６には出力 端子５からの電流（ｉ）とともに、脚部鉄芯12、13、14及び15の各下端面とロー ルＡの表面との目標設定間隔値の電流（ｉ_o ）を入力し、その差（ｉ_o −ｉ）を 演算器７によって演算させ、演算器７から入力される演算結果に応じて制御器８ から電流（ｉ）と電流（ｉ_o ）とを常に一致させるために必要な制御信号を出力 させ、当該制御信号によって磁化器１の上下位置を常に調整するのである。

【００２０】 なお、コンパレータ６、演算器７及び制御器８はいづれも周知のものを用いる ことができ、その回路も常法に従って形成すればよい。また、制御器８から出力 される制御信号は、板体25が電動駆動方式によって摺動させられている場合には 該方式を制御するものとでき、板体25が人力駆動方式によって摺動させられてい る場合には作業従事者の注意をうながすためのランプやブザーを制御するものと できる。

【００２１】

【作用】

本考案において最も重要な作用は、回転磁界極間磁化器の各脚部鉄芯の下端面 をそれぞれ内側に向う斜面としたことによる作用である。 即ち、図５は回転磁界極間磁化器の各脚部鉄芯12、13の下端面の形状と探傷対 象物とする鋼製圧延ロールＡの表面（周面）との位置関係を模型的に示した一部 省略側面説明図である。脚部鉄芯の下端面の形状が平面である場合（同図におけ る斜線部分がない場合）には、ロールＡ表面との距離が大きくなるので磁気抵抗 が大きくなり、この為、ロールＡ表面への磁束の投入量が減少してしまうととも に、脚部鉄芯の下端面とロールＡ表面との間のギャップが大きいので欠陥検出精 度は低くなる。一方、本考案では脚部鉄芯の下端面がそれぞれ内側に向う斜面と している（同図における斜線部分がある）から、斜線部分の距離だけロールＡ表 面に接近させることができるので磁気抵抗を減少させることができ、この為、ロ ールＡ表面への磁束の投入量が大きくなるとともに、脚部鉄芯の下端面とロール Ａ表面との間のギャップがほぼ一定となり欠陥検出精度が向上する。

【００２２】 即ち、本考案においては、脚部鉄芯の各下端面をそれぞれ内側に向う斜面とし てロールＡ表面に可及的に接近させることによって磁束の有効投入を図っており 、その結果、無接触状態において磁粉探傷精度を保証できる充分な磁化が行える のである。

【００２３】 なお、脚部鉄芯の各下端面をそれぞれ内側に向う斜面とするに当って、理論的 には円弧状の斜面とすることが望まれるが、直線状に斜めにカットして斜面を形 成しても充分実用できる。カットに当っては、同図に示す通り、約25°の傾斜角 とすることが好ましく、これは鋼製圧延ロールの直径が、通常 300〜500mm φで あり、約25°の傾斜角とすれば、これ等に対応できるからである。

【００２４】 次に、本考案の実施に当って、前記間隔制御手段を採る場合の作用を説明する 。 回転磁界極間磁化器１が下降して励磁コイル16、17、18及び19が探傷対象物と する鋼製圧延ロールＡに近接すると、ロールＡの表面に渦電流が発生し、これに より発生する磁束によって該励磁コイルのインピーダンスが実効的に減少する。 従って、当該励磁コイルとロールＡ表面との間隔が小さくなるとそのコイル電流 （ｉ）は増加し、反対に間隔が大きくなるとそのコイル電流（ｉ）は小さくなる という関係になる。この関係を利用して、脚部鉄芯12、13、14及び15の各下端面 とロールＡ表面とを目標間隔に設定したときの励磁コイルの電流（ｉ₀ ）と上記 コイル電流（ｉ）とを比較し演算することによって間隔制御が行えるのである。

【００２５】

【実施例】

図１、２及び３に示す本考案に係る圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置を用い、 次の条件により鋼製圧延ロールを磁化し、常法に従って、磁粉探傷法を行った。 (1) 磁化条件 鋼製圧延ロールＡ：カリバー付鋼製スリーブロール：ロール直径 440〜337.5m m ，スリーブ幅 250〜175mm ，カリバー幅60.8〜19.7mm。 回転磁界極間磁化器１：電源ＡＣ 200Ｖ，上下移動可能距離約 200mm，左右移 動可能距離約 800mm。 磁化時における脚部鉄芯12、13、14及び15の各下端面とロールＡ表面との間隔 ：５mm±１mm。 磁化時におけるロールＡ表面の中心磁場：約60 Oe 以上（交流磁場磁束計ＴＡ Ｍ−１による測定値） 磁化時におけるロールＡの回転周速度：毎分約１ｍ。 (2) 磁粉探傷条件 使用磁粉液：蛍光磁粉ＬＹ2500（商品名：マークテック株式会社・製）を水１ ｌ当り0.5gの割合で分散させて調製。 探傷時におけるロールＡ表面のブラックライト照射強度：1000μｍ/cm ² （紫 外線強度計ＵＶ−2500IIによる測定値） その結果は、連続的に磁粉探傷法が実施できるとともに、ロールＡ表面の軸方 向と直角並びに平行に存在する微細なクラックを精度よく検出できた。なお、ロ ールＡ一本の全周・全長の探傷に要した時間は約1.5 分間であった。

【００２６】

【考案の効果】 本考案は前記の通りの構成を採っているので、回転磁界極間磁化器の脚部鉄芯 の各下端面（磁極）から探傷対象物とする鋼製圧延ロールの表面に、無接触状態 において、磁束を有効に投入できるから磁粉探傷精度がよくなり、また、当該ロ ールを回転させながら磁化できるから磁粉探傷のスピードアップができる。 さらに、前記間隔制御手段を付設する場合には脚部鉄芯の各下端面とロール表 面との間隔を常に一定に保つことが可能となるのでより精度を向上させることが できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置
の側面図

【図２】本考案に係る圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置
の正面図

【図３】本考案における回転磁界極間磁化器の構成を模
型的に示した斜視説明図

【図４】本考案における間隔制御手段を示したブロック
説明図

【図５】回転磁界極間磁化器の脚部鉄芯の下端面の形状
と探傷対象物とする鋼製圧延ロールの周面との位置関係
を模型的に示した一部省略側面説明図

【符号の説明】

１ 回転磁界極間磁化器 11 Ｈ字状上部鉄芯 12，13，14，15 脚部鉄芯 16，17，18，19 励磁コイル ２ 磁化器取り付け架台 21，22 支柱 23 横桁 24 横棒 25 板体 ３ 圧延ロール搭載台車 31 基台 32，33 車輪 34 枠体 35，36 回転ローラ機構 ４ レール ５ 励磁コイルの出力端子 ６ コンパレータ ７ 演算器 ８ 制御器 Ａ 鋼製圧延ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 長谷川 光一 北海道室蘭市仲町12番地 新日本製鐵株式 会社室蘭製鐵所内 (72)考案者 本山 正躬 神奈川県横須賀市舟倉町641番地 マーク テック株式会社内 (72)考案者 小林 保弘 神奈川県横須賀市舟倉町641番地 マーク テック株式会社内

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｈ又はＸ字状上部鉄芯の各先端部から垂
   下する等しい長さをもつ４個の脚部鉄芯と該４個の脚部
   鉄芯に巻かれた励磁コイルとを備えた回転磁界極間磁化
   器の各脚部鉄芯の下端面を内側に向う斜面とするととも
   に、この回転磁界極間磁化器を上下・左右移動可能な状
   態で磁化器取り付け架台に装着し、当該架台の前方に
   は、探傷対象物とする圧延ロールを回転可能な状態で支
   持して前後に移動できる圧延ロール搭載台車を配設し、
   当該台車に搭載される圧延ロールの検査表面を前記回転
   磁界極間磁化器の各脚部鉄芯の下端面の直下において磁
   化するようにしてなる圧延ロールの磁粉探傷用磁化装
   置。
2. 【請求項２】 回転磁界極間磁化器の各脚部鉄芯の下端
   面の内側に向う斜面の傾斜角が約25°である請求項１記
   載の圧延ロールの磁粉探傷用磁化装置。
3. 【請求項３】 回転磁界極間磁化器の励磁コイルに、当
   該コイルのインピーダンス変化を検出するための出力端
   子を付設し、この出力端子をコンパレータに接続し、当
   該コンパレータを演算器に接続し、当該演算器を制御器
   に接続し、当該制御器によって磁化器取り付け架台に装
   着された前記回転磁界極間磁化器の上下移動位置を制御
   するようにしてなる請求項１記載の圧延ロールの磁粉探
   傷用磁化装置。