(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一成分で同一圧延チャンスの磁性体からなる被検材ロットの異材判定に先立って、当該ロット初期の少なくとも１つの被検材について、被検材の長手方向に漏洩磁束のバックグランドノイズレベルを測定し、その測定ノイズレベルから、最大値、最小値、最大値−最小値のうちの少なくとも２つのノイズ特性の正常値範囲を設定し、
その後、他の被検材に対して長手方向に測定したノイズレベルから求まる、最大値、最小値、最大値−最小値のうちの少なくとも２つのノイズ特性と前記正常値範囲との比較に基づいて異材を判定することを特徴とする異材判定方法。
【請求項２】
漏洩磁束を検出して電気信号に変換する漏洩磁束検出手段と、
前記電気信号の出力から、被検材の欠陥に起因する出力をカットオフするバンドフィルターと、
カットオフした後の電気信号出力から、ノイズレベルの最大値および最小値を記憶するとともに、これら最大値と最小値から最大値−最小値を演算して、各ノイズ特性を求めるノイズ特性測定手段と、
得られた最大値、最小値および最大値−最小値のいずれか２つ以上のノイズ特性から、正常値範囲を設定する正常値範囲設定手段と、
前記正常値範囲と前記ノイズ特性測定手段による２つ以上のノイズ特性との比較に基づいて異材を判定する判定手段と、
同一成分で同一圧延チャンスの被検材ロットの初期の少なくとも１つの被検材の前記ノイズ特性測定手段による測定ノイズ特性に基づいて前記正常値範囲設定手段で正常値範囲を設定し、他の被検材に対しては前記判定手段において当該被検材の前記ノイズ特性測定手段による測定ノイズ特性と前記正常値範囲との比較に基づいて異材を判定するよう制御する制御手段とを有することを特徴とする異材判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば搬送ライン上を順次搬送される金属材料からなる被検材から異質の被検材を判定する異材判定方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、鋼管、丸棒鋼その他の条鋼材が製造される工場内では、同一搬送ライン上に、形状や寸法等が同一または類似する異材質の条鋼材が混入して搬送される場合がある。このため、このような搬送ラインでは、順次搬送される条鋼材などに対する異材判定検査が行われている。
【０００３】
従来、この種の異材判定方法としては、例えば火花試験により判定する方法、発光分光を分析して判定する方法、インピーダンス、保磁力、透磁率等の物性値を測定して判定する方法等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、火花試験による判定方法にあっては、人による官能検査であるため、誤判定が生じ易いという問題があると共に、試験に時間がかかるという問題がある。また、発光分光による判定方法にあっては、発光分光分析装置を用いることからコストアップを招くという問題があると共に、分析に時間がかかるという問題があり、さらに分析に先立って被検材の測定面を平滑に仕上げる必要があるため、手間がかかるという問題もある。
【０００５】
また、物性値による判定方法のうち、例えば特開昭５７−６９２４６号公報や特開昭５７−１２８８４２号公報等に開示されているような渦流探傷を利用する方法では、インピーダンスが被検材の抵抗値、導電率、透磁率などに影響を受けるために判定の精度が低下するという問題がある。保磁力や透磁率を測定する方法では測定に多くの時間を必要とし測定能率が悪いという問題がある。さらに前記渦流探傷を利用する従来方法では、材質、形状、寸法等に応じた基準材を用いることから、予め多種類の基準材を用意しておき被検材に応じて交換することが必要となったり、場合によっては、成分組成や製造履歴による影響を考慮した校正が必要となる。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、基準材が不要で、被検材の成分や製造履歴（結晶粒径、脱炭層など）等に影響されることがなく、異材を簡便かつ確実に判定できる異材判定方法を提供することにある。
さらに、本発明の第２の目的は、上記の異材判定方法を簡単かつ安価に実施できる異材判定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記第１の目的を達成する請求項１に係る発明は、同一成分で同一圧延チャンスの磁性体からなる被検材ロットの異材判定に先立って、当該ロット初期の少なくとも１つの被検材について、被検材の長手方向に漏洩磁束のバックグランドノイズレベルを測定し、その測定ノイズレベルから、最大値、最小値、最大値−最小値のうちの少なくとも２つのノイズ特性の正常値範囲を設定し、
その後、他の被検材に対して長手方向に測定したノイズレベルから求まる、最大値、最小値、最大値−最小値のうちの少なくとも２つのノイズ特性と前記正常値範囲との比較に基づいて異材を判定することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項１の発明によると、ロット毎に初期の少なくとも１つの被検材の漏洩磁束のノイズレベルを測定して、ノイズ特性の正常値範囲を設定するので、しいて基準材を用いる必要はなく、成分組成や製造履歴についてもロット内での変動が少ないためにそれらによる影響を考慮する必要はない。そして、漏洩磁束ノイズレベルは、透磁率のみによって影響をうけ、抵抗値や導電率によっては影響されないので、判別精度が高くなる。このように、成分組成、製造履歴が等しい同一ロット内では、透磁率がほぼ一定で、ノイズレベルもほぼ同じとなるので、基準材を必要とすることなく、また特別な校正を行わずとも、正確な異材判別が可能になる。
しかも、漏洩磁束のノイズレベルは通常の漏洩磁束探傷装置を用いて測定でき、測定面の仕上げもショットブラストやレベラーを通しただけの面でよいので、異材の判別を簡便かつ安価に行うことができる。
【０００９】
さらに、上記第２の目的を達成する請求項２に係る異材判定装置の発明は、漏洩磁束を検出して電気信号に変換する漏洩磁束検出手段と、
前記電気信号の出力から、被検材の欠陥に起因する出力をカットオフするバンドフィルターと、
カットオフした後の電気信号出力から、ノイズレベルの最大値および最小値を記憶するとともに、これら最大値と最小値から最大値−最小値を演算して、各ノイズ特性を求めるノイズ特性測定手段と、
得られた最大値、最小値および最大値−最小値のいずれか２つ以上のノイズ特性から、正常値範囲を設定する正常値範囲設定手段と、
前記正常値範囲と前記ノイズ特性測定手段による２つ以上のノイズ特性との比較に基づいて異材を判定する判定手段と、
同一成分で同一圧延チャンスの被検材ロットの初期の少なくとも１つの被検材の前記ノイズ特性測定手段による測定ノイズ特性に基づいて前記正常値範囲設定手段で正常値範囲を設定し、他の被検材に対しては前記判定手段において当該被検材の前記ノイズ特性測定手段による測定ノイズ特性と前記正常値範囲との比較に基づいて異材を判定するよう制御する制御手段とを有することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明によると、通常の漏洩磁束測定による探傷装置を利用できるので、簡単かつ安価に実施することが可能である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る異材判定方法を実施する異材判定装置の一実施の形態を示す概略図である。本実施の形態では、搬送ライン１上を順次搬送される被検材２が通過するように、搬送ライン１に電磁石および磁電変換素子をそなえた漏洩磁束検出部３を設置する。漏洩磁束検出部３は、ノイズ特性測定部４に接続して、各被検材２の搬送方向の所定長さについて連続的または間欠的に漏洩磁束のバックグランドノイズ特性を測定するとともに、その測定ノイズ特性を判定部５に供給する。判定部５では、制御装置６による制御のもとにノイズ特性測定部４からのノイズ特性に基づいて異材を判定し、その判定結果を制御装置６に供給する。制御装置６では、判定部５での判定結果に基づいて、例えば図示しないマーキング装置を駆動して異材にマーキングを施したり、図示しない仕分装置を駆動して搬送ライン１から正規の条鋼材と異材とを振り分けるようにする。
【００１２】
図２は、図１に示す異材判定装置の詳細な構成を示すブロック図である。漏洩磁束検出部３は、通常用いられる漏洩磁束探傷装置をそのまま用いることができ、図３に示すように、架台３３に一対の電磁石３１および磁電変換素子３２を有して構成する。電磁石３１により被検材２の表面に磁力線をとおし、被検材２の表面からもれる磁力線（漏洩磁束）を磁電変換素子３２により検出して電気信号に変換する。また、必要に応じて、図示していない表示装置や印刷装置により、電気信号の出力を波形で確認することができる。検知した漏洩磁束を磁電変換素子３２で変換した出力はノイズ測定部４に送られる。
ノイズ測定部４は、バンドフィルター４１、極大値ピークメモリ４２、極小値ピークメモリ４３および差分器４４を有して構成する。ノイズ測定部４では、まずバンドフィルター４１にて、出力波形から被検材の欠陥に起因する出力波形をカットオフしてノイズのみの波形とする。こうして得られた一定区間内におけるノイズのみの電気信号から極大値および極小値を求めて、それぞれ極大値ピークメモリ４２おおよび極小値ピークメモリ４３に記憶するとともに、これらの値から差分器４４にて極大値−極小値を演算する。
【００１３】
また、判定部５は、スイッチ回路５１、正常値範囲設定回路５２および判定回路５３を有して構成し、ノイズ測定部４から送られたノイズ特性（バックグランドノイズから求めた極大値、極小値および極大値−極小値のうちのいずれか２つの特性）を電気信号でうけとり、制御装置６による制御のもとにスイッチ回路５１を介して正常値範囲設定回路５２および判定回路５３に選択的に供給する。正常値範囲設定回路５２では、必要な判別レベルに応じて、上記いずれか２つのノイズ特性の正常値範囲を設定する。
【００１４】
正常値範囲設定回路５２で設定される正常値範囲は、判定回路５３に供給して、スイッチ回路５１を経て供給されるノイズ信号から得られるいずれか２つのノイズ特性と比較し、ノイズ特性が正常値範囲にあるときは正規の条鋼材と判定し、正常値範囲から外れているときは異材と判定して、その判定結果を制御装置６に供給する。
【００１５】
次に、本実施の形態の動作について説明する。
先ず、同一成分で同一圧延チャンスの被検材ロットの異材判定に先立って、ノイズ測定部４の出力が正常値範囲設定回路５２に供給されるように制御装置６によりスイッチ回路５１を切り換える。その状態で、搬送ライン１上を搬送される当該ロット初期の１本または複数本の被検材２の長さ方向（搬送方向）の所定長さについてバックグランドノイズを測定する。そして、極大値ピークメモリ４２、極小値ピークメモリ４３および差分器４４により得られたノイズ特性を、スイッチ回路５１を経て正常値範囲設定回路５２に供給して、正常値範囲を設定する。バックグランドノイズの測定長さ（区間）は大きくすれば精度が増すが、少なくともプローブまたは直棒１回転分以上は含まれるように測定することが望ましい。
なお、ノイズ特性を求めるに先立ち、予めバックグランドノイズのみの波形にしておくために、測定部４のバンドフィルター４１により欠陥に起因する波形を除いておくことが必要である。例えば、へげ、割れなどの重大欠陥はＳ／Ｎが２以上として検出されるので、この場合にはバンドフィルター４１ではＳ／Ｎ≧２のものがカットオフされるようにしきい値を定めればよい。
【００１６】
バックグランドノイズのみの信号から正常値範囲を設定するには、まず、ロット初期の１本の被検材２を設定用として利用する場合、その被検材２について連続的または間欠的に得られる所定区間内のノイズから、極大値ピークメモリ４２、極小値ピークメモリおよび差分器４４により、極大値、極小値および極大値−極小値のうちの少なくとも２つのノイズ特性を求める。複数本の被検材２を利用する場合には、例えば同様にして複数本の被検材２のノイズ特性を求めそれらの平均値を用いる。
ここで、上記のノイズ特性を図４で示す。図４は、欠陥起因の波形を除いた、バックグランドノイズのみの波形を拡大して示したものである。図４において、ａが極大値であり、ｂが極小値である。そして極大値−極小値すなわちａ−ｂは差分器４４の演算により求められる。
【００１７】
こうして求められたａ（極大値）、ｂ（極小値）、ａ−ｂをもとに、判別レベルに応じて正常値範囲（判別基準）を設定する。このことについて、具体例で説明する。
図５は、ＪＩＳ  ４５ＣとＳＵＪ２の被検材について測定したバックグランドノイズの波形を示したものである。これら波形から各被検材ノイズ特性を求めると、Ｓ４５Ｃで、ａ１＝10.0％、ｂ１＝7.5 ％、ａ１−ｂ１＝2.5 ％、ＳＵＪ２で、ａ２＝16.3％、ｂ２＝12.5％、ａ２−ｂ２＝3.8 ％となる。このような２種の鋼が混在した被検材から、一方を異材として検出するためには、判定値Ａ、Ｂ、Ｃをもうけて、次式のいずれか２つの式が成立すれば異材として判定する。なお、判定値Ａ、Ｂ、Ｃはノイズの測定精度や必要な判定レベルに応じて定める。
｜ａ１−ａ２｜≧Ａ…… (1)
｜ｂ１−ｂ２｜≧Ｂ…… (2)
｜（ａ１−ｂ１）−（ａ２−ｂ２）｜≧Ｃ…… (3)
上記２鋼種の場合には、ａ１−ａ２＝6.3 ％、ｂ１−ｂ２＝5.0 ％、（ａ１−ｂ１）−（ａ２−ｂ２）＝1.3 ％となるので、例えばＡ＝3.0 ％、Ｂ＝3.0 ％、Ｃ＝1.0 ％とすれば、両者が区別でき、異材の判別が可能になる。すなわち、この例においては、Ｓ４５Ｃが正規の材料であるとしたときの、ａ、ｂ、ａ−ｂの各ノイズ特性の正常値範囲は、ａ≦10.0＋3.0 ＝13.0、ｂ≦7.5 ＋3.0 ＝10.5、ａ−ｂ≦2.5 ＋1.0 ＝3.5 とすればよい。
以上の正常値範囲の設定動作は、制御装置６の制御のもとに、被検材のロット毎に行なう。
【００１８】
正常値範囲の設定が終了したら、その正常値範囲を判定回路５３に供給すると共に、ノイズ測定部４で測定したノイズ特性の出力が判定回路５３に供給されるように制御装置６によりスイッチ回路５１を切り換える。この状態で、その後に漏洩磁束検出部３を通過する被検材２のノイズ特性をノイズ測定部４で測定してスイッチ回路５１を経て判定回路５３に供給し、ここで正常値範囲と比較して、当該被検材２が正規の条鋼材か異材かを判定する。
【００１９】
以上のように、本実施の形態によれば、被検材２のノイズ特性がロットが同じであれば、漏洩磁束のバックグランドノイズは、成分の差、加熱条件の違いによる表面脱炭層の差、圧延温度や析出物の違いによる結晶粒径の差には影響されず、被検材２の透磁率のみに影響されることに着目して、漏洩磁束検出部３を用いてロット毎に初期の被検材２のノイズ特性を測定し、その測定ノイズ特性から正常値範囲を設定し、その後の被検材２はその測定ノイズ特性正常値範囲との比較に基づいて、基準材を用いることなく異材を判定するので、校正等の操作が不要となり、異材を常に簡単かつ確実に判定することが可能になる。
また、漏洩磁束の検出には、公知の探傷装置を利用できるので、簡単かつ安価にできる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明による異材判定方法によれば、基準材を用いることなく、ロット毎に初期の被検材を利用してそのノイズ特性を測定して、その測定ノイズ特性に基づいて正常値範囲を設定し、その後の被検材はその測定ノイズ特性と正常値範囲との比較に基づいて異材を判定するようにしたので、操作性を向上できると共に、ロット間での被検材の成分差等に影響されることなく、異材を常に簡単かつ確実に判定することができる。
また、本発明による異材判定装置によれば、漏洩磁束を用いる探傷装置を利用して被検材のノイズ特性を測定することができるので、簡単かつ安価にできるる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る異材判定方法を実施する異材判定装置の一実施の形態を示す概略図である。
【図２】図１に示す異材判定装置の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】漏洩磁束検出部の詳細を示す摸式図である。
【図４】ノイズ特性の定義を説明する図である。
【図５】バックグランドノイズの測定例を示す図である。
【符号の説明】
１  搬送ライン
２  被検材
３  漏洩磁束検出部
４  ノイズ特性測定部
５  判定部
６  制御装置
３１  電磁石
３２  磁電変換素子
４１  バンドフィルター
４２  極大値ピークメモリ
４３  極小値ピークメモリ
４４  差分器
５１  スイッチ回路
５２  正常値範囲設定回路
５３  判定回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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