JPH06103229B2 - 圧延ロールの残留応力測定方法 - Google Patents
圧延ロールの残留応力測定方法Info
- Publication number
- JPH06103229B2 JPH06103229B2 JP2075676A JP7567690A JPH06103229B2 JP H06103229 B2 JPH06103229 B2 JP H06103229B2 JP 2075676 A JP2075676 A JP 2075676A JP 7567690 A JP7567690 A JP 7567690A JP H06103229 B2 JPH06103229 B2 JP H06103229B2
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- JP
- Japan
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- rolling roll
- wedge
- residual stress
- ultrasonic wave
- transverse
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、焼入れされた圧延ロールに残る内部の残留応
力を測定する方法に関するもので、特に、胴部の端面が
テーパ面とされている圧延ロールの残留応力測定方法に
関するものである。
力を測定する方法に関するもので、特に、胴部の端面が
テーパ面とされている圧延ロールの残留応力測定方法に
関するものである。
（従来の技術） 圧延ロールは、成形後、その胴部の外周面の硬度を高め
るために焼入れされる。したがって、胴部の内部にある
程度の応力が残留することは避けられない。そして、そ
の残留応力が大きいと、圧延ロールは耐久性の低いもの
となってしまう。そのために、焼入れされた圧延ロール
の残留応力が測定されるようにすることが求められてい
る。その場合、その残留応力は、圧延ロールを損傷する
ことなく、すなわち非破壊的に、計測される必要があ
る。
るために焼入れされる。したがって、胴部の内部にある
程度の応力が残留することは避けられない。そして、そ
の残留応力が大きいと、圧延ロールは耐久性の低いもの
となってしまう。そのために、焼入れされた圧延ロール
の残留応力が測定されるようにすることが求められてい
る。その場合、その残留応力は、圧延ロールを損傷する
ことなく、すなわち非破壊的に、計測される必要があ
る。
そのように非破壊的に応力を計測する手法としては、Ｘ
線応力測定装置や磁気を用いる方法があるが、それらに
よって物体のごく表面付近の応力が測定されるにすぎ
ず、内部の応力測定は不可能である。
線応力測定装置や磁気を用いる方法があるが、それらに
よって物体のごく表面付近の応力が測定されるにすぎ
ず、内部の応力測定は不可能である。
物体の内部応力を測定する方法としては、超音波を用い
る方法がある。これは、応力が加わっている弾性体中を
横波超音波が伝播するときにはその応力の方向に応じて
音速に差が生じることを利用したもので、横波探触子を
物体の表面に当て、直交する２方向の横波超音波を送受
信してその音速比を測定することにより主応力を求める
ようにしたものである。
る方法がある。これは、応力が加わっている弾性体中を
横波超音波が伝播するときにはその応力の方向に応じて
音速に差が生じることを利用したもので、横波探触子を
物体の表面に当て、直交する２方向の横波超音波を送受
信してその音速比を測定することにより主応力を求める
ようにしたものである。
そこで、この超音波による応力測定方法を圧延ロールの
残留応力測定に利用することが考えられている。
残留応力測定に利用することが考えられている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第４図に示されているように、一般に圧
延ロール１の胴部２の両端面3,3はテーパ面とされてい
る。すなわち、その端面３は圧延ロール１の軸線に対し
て傾いている。そのために、その端面３に横波探触子４
を当てて超音波を送信しても、超音波は圧延ロール１の
軸線に対して傾斜した方向に伝播することになる。一
方、焼入れされた圧延ロール１の残留応力は、半径方向
には小さく、周方向の応力が主となることが知られてい
る。したがって、その残留応力を測定するためには、超
音波を圧延ロール１の軸線に平行な方向に伝播させ、半
径方向の横波と周方向の横波との音速差を計測すること
が必要となっている。
延ロール１の胴部２の両端面3,3はテーパ面とされてい
る。すなわち、その端面３は圧延ロール１の軸線に対し
て傾いている。そのために、その端面３に横波探触子４
を当てて超音波を送信しても、超音波は圧延ロール１の
軸線に対して傾斜した方向に伝播することになる。一
方、焼入れされた圧延ロール１の残留応力は、半径方向
には小さく、周方向の応力が主となることが知られてい
る。したがって、その残留応力を測定するためには、超
音波を圧延ロール１の軸線に平行な方向に伝播させ、半
径方向の横波と周方向の横波との音速差を計測すること
が必要となっている。
このようなことから、従来は、圧延ロールの残留応力の
測定には、超音波による応力測定方法を利用することは
できないものとされていた。
測定には、超音波による応力測定方法を利用することは
できないものとされていた。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、圧延ロールの内部残留応力を超音波に
より非破壊的に測定することのできる測定方法を提供す
ることである。
て、その目的は、圧延ロールの内部残留応力を超音波に
より非破壊的に測定することのできる測定方法を提供す
ることである。
（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、圧延ロールの
傾斜した両端面にそれぞれ楔状部材を密着させて取り付
け、その各楔状部材の端面が、圧延ロールの軸線に平行
な直線上に位置するとともにその軸線に直交する互いに
平行面となるようにしている。その楔状部材は超音波を
伝播させる材料によって形成されている。そして、その
一方の楔状部材の端面から横波超音波を送信するととも
に、他方の楔状部材の端面においてその超音波を受信し
て、圧延ロールの半径方向の横波超音波の音速と周方向
の横波超音波の音速との差から圧延ロールの残留応力を
求めるようにしている。
傾斜した両端面にそれぞれ楔状部材を密着させて取り付
け、その各楔状部材の端面が、圧延ロールの軸線に平行
な直線上に位置するとともにその軸線に直交する互いに
平行面となるようにしている。その楔状部材は超音波を
伝播させる材料によって形成されている。そして、その
一方の楔状部材の端面から横波超音波を送信するととも
に、他方の楔状部材の端面においてその超音波を受信し
て、圧延ロールの半径方向の横波超音波の音速と周方向
の横波超音波の音速との差から圧延ロールの残留応力を
求めるようにしている。
（作用） このように構成することにより、超音波の送信面が圧延
ロールの軸線に直交するので、超音波は圧延ロール内を
その軸線に平行な方向に伝播することになる。そして、
その超音波が圧延ロールの軸線に直交する楔状部材の端
面で受信されるので、半径方向及び周方向の二つの横波
超音波の音速を測定することができる。その場合、一方
の楔状部材の端面から送信され、他方の楔状部材の端面
で受信されるので、楔状部材内における超音波の反射エ
コーの影響もなくなる。
ロールの軸線に直交するので、超音波は圧延ロール内を
その軸線に平行な方向に伝播することになる。そして、
その超音波が圧延ロールの軸線に直交する楔状部材の端
面で受信されるので、半径方向及び周方向の二つの横波
超音波の音速を測定することができる。その場合、一方
の楔状部材の端面から送信され、他方の楔状部材の端面
で受信されるので、楔状部材内における超音波の反射エ
コーの影響もなくなる。
また、焼入れされた圧延ロールの残留応力は、半径方向
に小さく、周方向に大きいので、半径方向の横波超音波
の音速を基準として周方向の横波超音波の音速を測定す
ることにより、主となる周方向の残留応力を求めること
ができる。
に小さく、周方向に大きいので、半径方向の横波超音波
の音速を基準として周方向の横波超音波の音速を測定す
ることにより、主となる周方向の残留応力を求めること
ができる。
（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
図中、第１図は本発明による圧延ロールの残留応力測定
方法を実施する状態を示す説明用側面図であり、第２図
はその正面図である。また、第３図は検出される超音波
波形を示す説明図である。
方法を実施する状態を示す説明用側面図であり、第２図
はその正面図である。また、第３図は検出される超音波
波形を示す説明図である。
第1,2図に示されているように、焼入れされた圧延ロー
ル10の胴部11の傾斜した両端面12,13には、それぞれ半
径方向に適宜の間隔を置いて複数個の楔状部材14,14,
…;15,15,…が取り付けられている。これらの楔状部材1
4,15は鋼材などの超音波を伝播させる材料からなるもの
で、接着剤によって胴部11の端面12,13に完全に密着す
るように接着されている。対応する楔状部材14,15は、
圧延ロール10の軸線と平行な直線上に位置するようにさ
れている。また、各楔状部材14,15の端面14a,15aは、圧
延ロール10の軸線に直交するものとされている。
ル10の胴部11の傾斜した両端面12,13には、それぞれ半
径方向に適宜の間隔を置いて複数個の楔状部材14,14,
…;15,15,…が取り付けられている。これらの楔状部材1
4,15は鋼材などの超音波を伝播させる材料からなるもの
で、接着剤によって胴部11の端面12,13に完全に密着す
るように接着されている。対応する楔状部材14,15は、
圧延ロール10の軸線と平行な直線上に位置するようにさ
れている。また、各楔状部材14,15の端面14a,15aは、圧
延ロール10の軸線に直交するものとされている。
この圧延ロール10の残留応力を測定するときには、対応
する楔状部材14,15の端面14a,15aにそれぞれ超音波を送
受信する横波探触子16,17を当て、一方の探触子16から
超音波を送信する。すると、その超音波は、楔状部材14
を通って圧延ロール10の胴部11内に伝わり、その胴部11
内を圧延ロール10の軸線に平行な方向に伝播した後、他
方の楔状部材15を経て他方の探触子17により受信され
る。このように、一方の楔状部材14の端面14aから超音
波を送信し、他方の楔状部材15の端面15aにおいてその
超音波を受信するようにすることにより、圧延ロール10
とは別体の楔状部材14,15を用いているにもかかわら
ず、楔状部材14,15内での超音波の反射エコーの影響を
なくすことができる。
する楔状部材14,15の端面14a,15aにそれぞれ超音波を送
受信する横波探触子16,17を当て、一方の探触子16から
超音波を送信する。すると、その超音波は、楔状部材14
を通って圧延ロール10の胴部11内に伝わり、その胴部11
内を圧延ロール10の軸線に平行な方向に伝播した後、他
方の楔状部材15を経て他方の探触子17により受信され
る。このように、一方の楔状部材14の端面14aから超音
波を送信し、他方の楔状部材15の端面15aにおいてその
超音波を受信するようにすることにより、圧延ロール10
とは別体の楔状部材14,15を用いているにもかかわら
ず、楔状部材14,15内での超音波の反射エコーの影響を
なくすことができる。
このとき、送受信探触子16,17に第２図に示されている
ｘ方向及びｙ方向の振動を与えると、圧延ロール10の周
方向及び半径方向の横波超音波が送受信される。その横
波の伝播速度は応力の影響を受ける。
ｘ方向及びｙ方向の振動を与えると、圧延ロール10の周
方向及び半径方向の横波超音波が送受信される。その横
波の伝播速度は応力の影響を受ける。
圧延ロール10の内部のｘ方向及びｙ方向の応力をそれぞ
れσ１，σ２、ｘ方向及びｙ方向の横波音速をそれぞれ
Vr1，Vr2、応力が作用していないときの音速をVr0とす
ると、有限変形弾性論に従えば、 の関係が成り立つ。ここで、CAは音弾性定数であり、剛
性率をμ、３次の弾性係数をν３とすると、 で表される。
れσ１，σ２、ｘ方向及びｙ方向の横波音速をそれぞれ
Vr1，Vr2、応力が作用していないときの音速をVr0とす
ると、有限変形弾性論に従えば、 の関係が成り立つ。ここで、CAは音弾性定数であり、剛
性率をμ、３次の弾性係数をν３とすると、 で表される。
したがって、ｘ方向とｙ方向とで応力に差があるときに
は、探触子16から送信された超音波は、ｘ方向及びｙ方
向の横波として時間のずれをもって探触子17により受信
されることになる。焼入れされた圧延ロール10の場合に
は、半径方向の残留応力は小さく周方向の応力が大きい
ので、ｘ方向の横波がｙ方向の横波よりも遅く、第３図
に示されているように、探触子16から超音波ｐが送信さ
れたとき、探触子17においてはx,yのような波形が検出
される。
は、探触子16から送信された超音波は、ｘ方向及びｙ方
向の横波として時間のずれをもって探触子17により受信
されることになる。焼入れされた圧延ロール10の場合に
は、半径方向の残留応力は小さく周方向の応力が大きい
ので、ｘ方向の横波がｙ方向の横波よりも遅く、第３図
に示されているように、探触子16から超音波ｐが送信さ
れたとき、探触子17においてはx,yのような波形が検出
される。
ここで、一般に、焼入れされた圧延ロール10の半径方向
すなわちｙ方向の残留応力は5kg/mm2以下と極めて小さ
いので、これを無視すると、上式において Vr2＝Vr0 σ２＝０ となり、 となる。
すなわちｙ方向の残留応力は5kg/mm2以下と極めて小さ
いので、これを無視すると、上式において Vr2＝Vr0 σ２＝０ となり、 となる。
したがって、ｙ方向の横波の音速を基準としてｘ方向の
横波の音速を測定し、その差あるいは比を求めれば、圧
延ロール10の内部の残留応力を推定することができる。
横波の音速を測定し、その差あるいは比を求めれば、圧
延ロール10の内部の残留応力を推定することができる。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、圧延
ロールの胴部の傾斜した両端面にそれぞれ楔状部材を取
り付けて、その各楔状部材の端面が互いに平行面となる
ようにしているので、一方の楔状部材の端面から超音波
を送信することにより、他方の楔状部材の端面において
圧延ロールの半径方向及び周方向の横波超音波を受信す
ることが可能となる。しかも、そのように一方の端面か
ら超音波を送信し、他方の端面でその超音波を受信する
ようにすることにより、楔状部材による超音波の反射エ
コーの影響も防止することができる。そして、そのよう
にして圧延ロールの半径方向の横波超音波の音速と周方
向の横波超音波の音速とが計測されるので、それに基づ
いて圧延ロールの内部応力を求めることができる。
ロールの胴部の傾斜した両端面にそれぞれ楔状部材を取
り付けて、その各楔状部材の端面が互いに平行面となる
ようにしているので、一方の楔状部材の端面から超音波
を送信することにより、他方の楔状部材の端面において
圧延ロールの半径方向及び周方向の横波超音波を受信す
ることが可能となる。しかも、そのように一方の端面か
ら超音波を送信し、他方の端面でその超音波を受信する
ようにすることにより、楔状部材による超音波の反射エ
コーの影響も防止することができる。そして、そのよう
にして圧延ロールの半径方向の横波超音波の音速と周方
向の横波超音波の音速とが計測されるので、それに基づ
いて圧延ロールの内部応力を求めることができる。
こうして、焼入れされた圧延ロールの残留応力を非破壊
的に測定することが可能となる。
的に測定することが可能となる。
第１図は、本発明による圧延ロールの残留応力測定方法
を実施する状態を示す説明用概略側面図、 第２図は、その正面図、 第３図は、その方法において検出される波形を示す説明
図、 第４図は、従来の問題を説明するための圧延ロールの側
面図である。 10…圧延ロール、11…胴部 12,13…胴部の端面 14,15…楔状部材 14a,15a…楔状部材の端面 16,17…横波探触子
を実施する状態を示す説明用概略側面図、 第２図は、その正面図、 第３図は、その方法において検出される波形を示す説明
図、 第４図は、従来の問題を説明するための圧延ロールの側
面図である。 10…圧延ロール、11…胴部 12,13…胴部の端面 14,15…楔状部材 14a,15a…楔状部材の端面 16,17…横波探触子
Claims (1)
- 【請求項１】焼入れされた圧延ロールの胴部の傾斜した
両端面の、その圧延ロールの軸線と平行な直線上に位置
する部位に、超音波を伝播させる材料からなる楔状部材
をそれぞれ密着させて取り付けて、その各楔状部材の端
面が互いに圧延ロールの軸線に直交する平行面となるよ
うにし、 一方の楔状部材の端面から超音波を送信するとともに、
他方の楔状部材の端面においてその超音波を受信し、 前記圧延ロールの半径方向の横波超音波の音速と周方向
の横波超音波の音速との差から前記圧延ロールの残留応
力を求めることを特徴とする、 圧延ロールの残留応力測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075676A JPH06103229B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 圧延ロールの残留応力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2075676A JPH06103229B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 圧延ロールの残留応力測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276041A JPH03276041A (ja) | 1991-12-06 |
| JPH06103229B2 true JPH06103229B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=13583041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2075676A Expired - Fee Related JPH06103229B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | 圧延ロールの残留応力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06103229B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4745083B2 (ja) * | 2006-03-02 | 2011-08-10 | 株式会社東芝 | 応力測定装置およびその測定方法 |
| CN105651439B (zh) * | 2015-12-29 | 2018-07-06 | 西安交通大学 | 基于瑞利波偏振极化的电磁超声残余应力和应变检测方法 |
| CN105628283B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-02-27 | 西南交通大学 | 一种超声波残余应力测试设备 |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP2075676A patent/JPH06103229B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03276041A (ja) | 1991-12-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |