专利名称：轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊及其制作方法
技术领域：
本发明属于轧辊涡流探伤仪校验技术，涉及轧辊涡流探伤仪校验模拟辊，
特别涉及轧辊涡流探伤仪校验所用的一种多用模拟辊及其制作方法。
背景技术：
轧钢生产中，轧辊的伤痕缺陷、即使存在于辊体或表面的微细裂纹，都有可能导致爆辊，而直接危及人身和设备的安全，严重时须停产进行事故处理。因此，规范要求必须对轧辊进行定期探伤和修复。目前业内认为，涡流探伤仪可不接触轧辊表面，自动完成伤痕缺陷的检测，且又能与磨辊修复同步进行，因此与其它探伤手段相比更具先进性，在钢铁企业中的应用也越来越广。然而，应用中发现，轧辊涡流探伤仪的探伤结果，还与探头移动的线速度及所探测轧辊的材质不同有关。当探头移动线速度变化(也可相当于辊面线速度有变·化)时，同样的裂纹所表现的信号幅值是不一样的；而对不同材质的被测轧辊，使用同样的一台仪表探测，也会得出不同结果。这些差异无疑影响探伤裂纹量值判定的正确性。为了纠正所述差异，业内采用模拟辊对轧辊涡流探伤仪进行校验。该模拟辊为铁磁性材质，辊体断面直径为40mm左右，且辊面沿轴向人工制作一道痕深0. 2mm的刻痕。将涡流探伤仪对模拟辊刻痕的探伤信号幅值作为参照，可对仪器现场使用时的温度变化、磁场变化，乃至一年四季环境带来的变化，对仪器进行定期校验，以修正涡流探伤仪对所探轧辊伤裂信号幅值，尽可能对轧辊裂纹大小作出符合实际的判定。 现有技术的传统模拟辊是取用单一材质制成的，它仅可以对某种材质的轧辊进行辊面线速度模拟，而不能为多种材质的轧辊作模拟参照。特别是在同一场所，当涡流探伤仪须探测多种不同材质的轧辊，采用该单一的材质的模拟辊校验仪器就缺乏参照的可比性，影响各种材质轧辊伤裂纹状况判定的准确性。以上存在问题一直困惑着业内的科技人员。
发明内容
本发明提出了一种轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊及其制作方法，目的在 于利用所述的多用模拟辊完成轧辊涡流探伤仪对多种材质轧辊及其转动线速度的参
照校验，实现一辊多用，以有效地解决上述存在问题。本发明的技术解决方案之一
本发明所称的多用模拟辊，设有辊轴及其轴承和辊体支架，使用时辊轴的一端与电机轴相连，所述辊体由多个不同材质的合金钢件组成，辊体呈空心状；所述多个不同材质合金钢件的圆弧面均为同半径、同弧长的圆弧面，且等方位地沿辊体轴向设置；所述每个不同材质合金钢件的圆弧面上的中间位置，沿辊体的轴线方向设有深度为0. 2mm的人工刻痕。所述辊体的两端各设有A端板和B端板，其中A端板为分体式，由外圆环与内圆板构成，且外圆环的圆环面上设置有一段手调选择槽缺，槽缺宽度约为所述圆弧面横向宽度的三分之一。
所述棍轴的两端出露在端板外,棍轴出露于分体式端板的一端与电机轴通过万向节相连；所述电机为三相异步电动机、或为交流伺服电机、或为直流电机、或为步进电机。所述构成多用模拟辊体的多个不同材质合金钢件为2-4件。所述多用模拟辊朝向电机的一侧，设有与所述合金钢件具有相同曲率的辊面延伸件，辊面延伸件位于电机壳体的上方。所述辊体支架上安装有接近开关，接近开关与电机同侧，且通过辊体支架上的装配孔对准A端板的外圆环。本发明的技术解决方案之二
本发明所称多用模拟辊制作方法的具体步骤如下· (一)确定多用模拟辊的外径和长度；设置辊轴及轴承座；选取切割尺寸规格一致的2-4块不同材质的合金钢件，均加工至上表面呈圆弧面、下底面设有一凸条，各圆弧面为以辊轴心为圆心同半径、同弧长各凸条位于下底面居中部位。(二)制作设置于多用模拟辊之内的空心辊；该空心辊为多用模拟辊的基本辊身，空心辊两端加设封板；再切割空心辊拟安装不同材质合金钢件部位的辊面及其所连接的封板，封板断面的居中部位设有下凹槽，封板上按照不同材质合金钢件的个数，等方位地设有多个安装孔。(三)组装多用模拟辊的辊体，将步骤(一)的不同材质合金钢件沿辊体轴向置于空心辊辊面被切割的相应部位，并使不同材质合金钢件下底面的凸条与封板断面的居中部位设有的下凹槽相吻合；再通过两端封板上的安装孔，以内六角螺钉将两者反向锁固定之。(四)通过外圆磨床磨圆组装后的多用模拟辊的辊面，该辊面由各不同材质合金钢件圆弧面和相间在其中的未经切割的空心辊辊面共同构成。(五)在磨圆后的辊面上，以钥丝对每一种材质合金钢件的圆弧面等分线上，沿辊体的轴线方向进行人工刻痕，刻痕深度为0. 2mm。(六)在棍体两端加装圆环形端板,其中的一块A端板为由外圆环与内圆板构成的分体式端板，且外圆环的圆环面上加工有一段手调选择槽缺，并使槽缺宽度设定为合金钢件圆弧面横向宽度的三分之一；将辊轴端伸出端板外，制备得空心的多用模拟辊。本发明的有益效果
(一)本发明可运用多用模拟辊调试轧辊涡流探伤仪，并建立“材质/线速度/增益”关系型数据库，数据库建立的过程实际是对轧辊涡流探伤仪标定的过程，此过程避免了用现场在线轧辊对仪器进行调试的不便，也避免了传统单一材质模拟辊、或与现场完全无关的材质制备的模拟辊进行系统校验的不完善或引入的误差，所述数据库就可以克服因轧辊线速度变化和材质的不同所引入的探伤信号差异。该优越性是本发明通过对多用模拟辊指定材质合金钢件的人工裂纹探伤，在辊面线速度递增而影响裂纹信号幅值的情况下，通过调整仪器的增益，在获得信号幅值不变的情况下取得仪器参数的修正值，在特定材质下又进一步以线速度递增序列，获得仪器的对应的增益序列，从而建立“材质/线速度/增益”关系型数据库。在现场使用时，自动化轧辊涡流探伤仪可以测得并根据现场轧辊表面的线速度，从数据库中取出相应增益值对仪器参数在开始的时候进行初始化，在过程中进行修正，从而消除线速变化对探伤结果的影响。当然这要在已知轧辊材质的情况下选择数据库中相应材质项，从数据库相应材质项所对应的相应线速中取得相对应的修正值，不断刷新仪器参数，使仪器始终工作在被监控状态，使仪器的参数与材质与线速度保持相关同步。本发明为轧辊涡流探伤仪在线探伤提供了可靠的保证。(二)本发明特别设计的用以选择辊体辊面不同材质合金钢件的手调选择槽缺和接近开关是不可或缺的组件，因为辊面上有多种材质和人工裂痕，当模拟辊转动时，所有裂纹信号包括两种材质接缝所引起的信号都将进入涡流仪，由于该槽缺与辊面同步转动，而槽缺始终指向所要选择的材质，为此就可以通过槽缺和接近开关对外输出一个选择方波信号，利用这个方波信号可在辊面众多的裂纹信号中，取出所需信号，为轧辊涡流探伤仪校验所用，使本发明得以有效实施。(三)本发明辊体的制备取材于服务现场消耗完工作层后的报废辊，因此对现场轧辊探伤具有实际指导意义；实现了利用一辊，便可完成轧辊涡流探伤仪对多种材质轧辊的探伤校验，明显提高了工作效率。
· 附图I为本发明以四种材质合金钢件组成的实施例，位封板端的横向剖面结构示意
附图2为本发明实施例的外形结构示意 附图3为本发明分体式A端板的结构示意图
附图4为本发明置于辊架并与电机连接的结构示意 附图5为轧辊涡流探伤仪对本发明多用模拟辊探伤的显示图。
具体实施例方式如图I所示，
本发明所称的多用模拟辊1，设有辊轴11及其轴承12，其辊体由多个不同材质的合金钢件2组成；辊体内设有为了减轻辊体重量的空心辊3 (图中已按要求作了切割)，标记31为空心辊内壁(虚线)，空心辊外壁辊面32，与多个不同材质合金钢件的圆弧面21共构成多用模拟辊辊面。本实施例的四种材质合金钢件取材于所要服务钢铁企业现场用完工作层以后的报废辊，分别为铬2辊，铬3辊、铬4辊、铬5辊(钢铁企业通常根据含Cr量来命名轧辊，如含Cr量达到2%左右时称铬2辊、达到5%含量时称铬5辊)或者其它材质，以使多用模拟辊的不同材质合金钢件更符合实际。根据所制备的模拟辊的大小要求，取来长、宽、厚尺寸分别为100 mm > 100 mm >20 mm合金块。将每块合金钢件均加工至上表面呈圆弧面21(以同一辊体158 _外径为准)、下底面设有一个凸条22。加工好的各合金钢件沿辊体轴向置于空心辊辊面被切割的相应部位，并使合金钢件下底面的凸条与封板断面设有的下凹槽相吻合。再通过封板33上的安装孔34，以螺钉35将两者固定之。另，在每个不同材质合金钢件的圆弧面的中心部位上，沿辊体的轴线方向设有深度为0. 2mm的人工刻痕4。如图2、3所示，
所述的各合金钢件2为等方位分布，所述辊体长度为98 mm,的两端设有A端板13、B端板14 (空心辊的封板在内，图中不可见)。A端板为分体式，由外圆环131与内圆板132构成，外圆环与内圆板相接处以凹凸台面相交接，以便内圆环扣合压紧外圆环，内圆环上有锁紧锣钉，可以在外圆环槽缺选定辊面材质后压紧固定。外圆环的圆环面上设置有一段手调选择槽缺15。当需要转动外圆环使选择槽缺15对准某块材质合金钢件块时，可松开内圆环螺钉，手调选择槽缺转动外圆环到位，再锁紧。如图4所示，
多用模拟辊I设有组合托架5，该托架的底部为喇叭开口形，以便放置在实测的轧辊上。220V三相电机6 (包括变频器)通过螺栓安装在托架的一侧，该侧托架上还安装有接近开关7。另，在电机的上方还设置有与多用模拟辊并列的辊面延伸件8，以应对涡流探伤仪较宽探头位移的需要。图中以实线表示该辊面延伸件的圆弧面与与多用模拟辊辊面共面而相重合，辊面延伸件下方有调节锣钉(图中未表示)供调节其辊面高低。如图5所示，
图中所显示的上方方波信号91为未作A端面外圆环槽缺调试时，接近开关在多用模拟辊旋转时所产生的信号。下方的方波信号为A端面外圆环槽缺选中某材质后所产生的信号 92。 由于手调选择槽缺是对准辊体上某种材质合金钢件的人工刻痕处，因此下方方波信号中，所出现的信号即为多用模拟辊在某线速度、某材质合金钢件0.2mm深度的人工裂痕信号值10。图中的其它信号或为不同材质合金钢件的接缝信号等，均为不选取的无意义信号。上述方波中的人工刻痕信号10是轧辊涡流探伤仪对实测轧辊校验基准信号。本发明制作完成后，正式面对涡流探头投入使用时，除了要调整好选择
槽缺对准多用模拟辊某一指定的材质上外，还须要在辊面静止不转动时，对所选材质辊面非人工刻痕区域做一次“调零”参考信号，以便在模拟辊转动后所有检测到的信号都是在此“调零”基础上通过比较获得。“调零”好的模拟辊在指定的环境下与涡流探伤仪器配合使用。例如，要用Cr5辊材的人工刻痕信号校验仪器，那么首先将涡流探头对准Cr5材质上非人工刻痕区域做一次涡流调零(即选择参考点)，再让模拟辊按所需要线速度旋转，在旋转过程中方波起选择信号的作用，人工刻痕信号会根据辊面线速度变化而发生幅度变化，记录下修正这些变化的参数，仪器就得到校正。在现场探伤中自动化仪表会根据轧辊表面线速度来决定参数的选择。另外，只要通过改变外圆环槽缺对准不同材质合金钢件位置，用上述同样的方法，仅一个多用模拟辊，辊涡流探伤仪就可同时完成对现场常用的几种轧辊材质完成校验工作。综上，本发明可达到预期发明。
权利要求
1.轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊，设有辊轴及其轴承和辊体支架，使用时辊轴的一端与电机轴相连，其特征在于所述辊体由多个不同材质的合金钢件组成，辊体呈空心状；所述多个不同材质合金钢件的圆弧面均为同半径、同弧长的圆弧面，且等方位地沿辊体轴向设置；所述每个不同材质合金钢件的圆弧面上的中间位置，沿辊体的轴线方向设有深度为0. 2mm的人工刻痕。
2.根据权利要求I所述的轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊，其特征在于所述辊体的两端各设有A端板和B端板,其中A端板为分体式，由外圆环与内圆板构成,且外圆环的圆环面上设置有一段手调选择槽缺，槽缺宽度约为所述圆弧面横向宽度的三分之一。
3.根据权利要求2所述的轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊，其特征在于所述辊轴的两端出露在端板外，辊轴出露于分体式端板的一端与电机轴通过万向节相连。
4.根据权利要求I所述的轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊，其特征在于所述多用模拟辊朝向电机的一侧，设有与所述合金钢件具有相同曲率的辊面延伸件，辊面延伸件位于电机壳体的上方。
5.根据权利要求I所述的轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊，其特征在于所述电机为三相异步电动机、或为交流伺服电机、或为直流电机、或为步进电机。
6.根据权利要求I所述的轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊，其特征在于所述构成多用模拟辊体的多个不同材质合金钢件为2-4件。
7.根据权利要求I所述的轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊，其特征在于所述辊体支架上安装有接近开关，接近开关与电机同侧，且通过辊体支架上的装配孔对准A端板的外圆环。
8.如权利要求I所述的轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊的制作方法，其特征在于该制作方法的具体步骤如下 (一)确定多用模拟辊的外径和长度；设置辊轴及轴承座；选取切割尺寸规格一致的2-4块不同材质的合金钢件，均加工至上表面呈圆弧面、下底面设有一凸条，各圆弧面为以辊轴心为圆心同半径、同弧长各凸条位于下底面居中部位； (二)制作设置于多用模拟辊之内的空心辊；该空心辊为多用模拟辊的基本辊身，空心辊两端加设封板；再切割空心辊拟安装不同材质合金钢件部位的辊面及其所连接的封板，封板断面的居中部位设有下凹槽，封板上按照不同材质合金钢件的个数，等方位地设有多个安装孔； (三)组装多用模拟辊的辊体，将步骤(一)的不同材质合金钢件沿辊体轴向置于空心辊辊面被切割的相应部位，并使不同材质合金钢件下底面的凸条与封板断面的居中部位设有的下凹槽相吻合；再通过两端封板上的安装孔，以内六角螺钉将两者反向锁固定之； (四)通过外圆磨床磨圆组装后的多用模拟辊的辊面，该辊面由各不同材质合金钢件圆弧面和相间在其中的未经切割的空心辊辊面共同构成； (五)在磨圆后的辊面上，以钥丝对每一种材质合金钢件的圆弧面等分线上，沿辊体的轴线方向进行人工刻痕，刻痕深度为0. 2mm ； (六)在棍体两端加装圆环形端板，其中的一块A端板为由外圆环与内圆板构成的分体式端板，且外圆环的圆环面上加工有一段手调选择槽缺，并使槽缺宽度设定为合金钢件圆弧面横向宽度的三分之一；将棍轴端伸出端板外，制备得空心的多用模拟棍。
全文摘要
本发明了提供一种轧辊涡流探伤仪校验多用模拟辊及其制作方法。辊体由多个不同材质的合金钢件组成，呈空心状。各合金钢件的圆弧面同半径、同弧长，且等方位地沿辊体轴向设置；各圆弧面的轴线向设有人工刻痕。其制作步骤包括取材、制空心辊、组装、磨圆、刻痕、设置选择槽缺、加装端板、经调试投入使用。本发明克服了单一材质模拟辊现场调试的不便及存在的误差，通过利用多用模拟辊建立“材质/线速度/增益”关系型数据库，使轧辊涡流探伤仪始终工作在被监控状态，所得参数与材质及线速度保持相关同步，为仪器在线探伤结果的真实性提供了可靠的保证；实现利用一辊，便可完成轧辊涡流探伤仪对多种材质轧辊的探伤校验，明显提高了工作效率。
文档编号G01N27/90GK102788841SQ20121029344
公开日2012年11月21日 申请日期2012年8月17日 优先权日2012年8月17日
发明者华陈亮, 吴一清, 杨中国, 沈伟芳, 胡月萍, 雷泽红 申请人:淮安市雅华电子检测设备厂