(57)【要約】    【課題】検査装置を追加せずに、誤認識が生じることなく、種々の疵が確実に検知され得る金属材料の検査方法の提供。    【解決手段】制御部１２が、存在の有無を判定すべき疵の探傷周波数の範囲を設定し、センサ２が検出した信号を記憶部１３が記憶する。記憶された信号を、処理部１４が、判定すべき疵の探傷周波数に基づいてフィルター処理する。処理された信号を記憶部１３が記憶し、判定部１５が疵の有無を判定する。これを判定すべき疵について繰り返す。種々の疵が確実に検知され、高品質である条鋼が生産性高く製造され得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化された金属材料から漏洩した磁束が電気信号として検出される第１ステップ、
この第１ステップで得られた電気信号に対し、所定の上限周波数と下限周波数との間からなる周波数範囲の信号が抽出されるフィルター処理がなされ、補正信号が得られる第２ステップ、
この第１ステップで得られた電気信号に対し、第２ステップとは異なる周波数範囲の信号が抽出されるフィルター処理がなされ、補正信号が得られる第３ステップ
及び
この第２ステップで得られた補正信号及び第３ステップで得られた補正信号が用いられて、金属材料の合否が判断される第４ステップ
を含む金属材料の検査方法。
【請求項２】
金属材料の表面に生成された渦電流による磁界が電気信号として検出される第１ステップ、
この第１ステップで得られた電気信号に対し、所定の上限周波数と下限周波数との間からなる周波数範囲の信号が抽出されるフィルター処理がなされ、補正信号が得られる第２ステップ、
この第１ステップで得られた電気信号に対し、第２ステップとは異なる周波数範囲の信号が抽出されるフィルター処理がなされ、補正信号が得られる第３ステップ
及び
この第２ステップで得られた補正信号及び第３ステップで得られた補正信号が用いられて、金属材料の合否が判断される第４ステップ
を含む金属材料の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、丸棒鋼等の条鋼、鋼管、角材、鋼板等の金属材料の検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
丸棒鋼の製造方法として、圧延による方法が広く知られている。この製造方法では、まず精錬、造塊、分塊圧延等の工程を経て、ビレットが得られる。このビレットは、加熱炉によって加熱される。次に、このビレットに熱間圧延が施される。通常は、タンデムに並べられた粗列圧延機、中間列圧延機及び仕上列圧延機による多段圧延が施される。この熱間圧延によってビレットは徐々に細径化し且つ長尺化して、丸棒鋼が得られる。
【０００３】
丸棒鋼には、ビレットの疵に起因した表面疵や、圧延工程で発生した表面疵が存在する場合がある。疵の程度によっては、この疵が丸棒鋼の品質を低下させ、使用に支障を来すこともある。そこで、用途によって、丸棒鋼の疵の有無が検査される。検査には、漏洩磁束探傷法、渦流探傷法等が採用されている。
【０００４】
漏洩磁束探傷法では、まず丸棒鋼が励磁される。この際、疵の近傍において磁束が空間に漏洩する。この漏洩磁束が、漏洩磁束探傷素子により検出される。例えば、深さが０．１ｍｍである疵がある箇所では、漏洩磁束探傷素子が検出して所定の処理を施された処理信号の強度が、疵がない箇所の約２倍となる。疵が検知された場合、丸棒鋼は疵取りされる。疵の程度の激しい丸棒鋼は、廃棄される。このような漏洩磁束探傷法による探傷装置の発明が、特公昭５３−２１６６７号公報に開示されている。
【０００５】
また、漏洩磁束探傷法と渦流探傷法とを組み合わせて探傷することにより、磁性材及び非磁性材の両者において、線状疵及びへげ疵の２種の疵を１回で効率良く探傷することが出来る探傷方法の発明が、特開平１０−７８４１２号公報に開示されている。
【特許文献１】特公昭５３−２１６６７号公報
【特許文献２】特開平１０−７８４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の漏洩磁束探傷方法においては、既知の人工疵又は基準疵を予め探傷して、処理信号の感度設定を行っている。すなわち、疵信号のＳ／Ｎ比が最も高くなるように、ハイパスフィルター設定値及びローパスフィルター設定値を設定し、漏洩磁束探傷素子が検出した信号をフィルターに通して、処理している。ハイパスフィルター設定値とローパスフィルター設定値との間の周波数からなる探傷周波数は、検出すべき疵によって、多少補正されるが、一度設定されると、探傷の間は固定されている。
【０００７】
しかし、この方法では、検知すべき疵に探傷周波数を絞り過ぎると、他の形状の異なる疵が存在している場合に、これを検知することが出来ないという問題がある。そして、あらゆる形状の疵を検知するために探傷周波数を幅広く採ると、ノイズ信号の強度が強くなってＳ／Ｎ比が小さくなり、確実に疵を検知することが出来ないという問題がある。確実に疵を検知することが出来ない場合、丸棒鋼の品質が低下する。
【０００８】
また、探傷周波数の範囲が幅広く、ノイズ信号が検出される場合においては、丸棒鋼に疵が存在してないにも関わらず、存在していると誤認識されることがある。誤認識された丸棒鋼は、疵取り工程に回されたり、廃棄されたりするので、丸棒鋼の生産性又は歩留まりが低下するという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、検査装置を追加せずに、誤認識が生じることなく、種々の疵が確実に検知され得る金属材料の検査方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る金属材料の検査方法は、
（１）磁化された金属材料から漏洩した磁束が電気信号として検出される第１ステップ、
（２）第１ステップで得られた電気信号に対し、所定の上限周波数と下限周波数との間からなる周波数範囲（探傷周波数：以下、Ｂ．Ｐ．Ｆという）の信号が抽出されるフィルター処理がなされ、補正信号が得られる第２ステップ、
（３）第１ステップで得られた電気信号に対し、第２ステップとは異なるＢ．Ｐ．Ｆの信号が抽出されるフィルター処理がなされ、補正信号が得られる第３ステップ
及び
（４）第２ステップで得られた補正信号及び第３ステップで得られた補正信号が用いられて、金属材料の合否が判断される第４ステップ
を含む。
【００１１】
ここで、フィルター処理とは、検出された信号が、Ｂ．Ｐ．Ｆの下限周波数をハイパスフィルター設定値としたハイパスフィルターに通され、Ｂ．Ｐ．Ｆの上限周波数をローパスフィルター設定値としたローパスフィルターに通された場合の信号と同一の信号に補正される処理をいう。
【００１２】
また、本発明に係る金属材料の検査方法は、
（１）金属材料の表面に生成された渦電流による磁界が電気信号として検出される第１ステップ、
（２）第１ステップで得られた電気信号に対し、所定のＢ．Ｐ．Ｆの信号が抽出されるフィルター処理がなされ、補正信号が得られる第２ステップ、
（３）第１ステップで得られた電気信号に対し、第２ステップとは異なるＢ．Ｐ．Ｆの信号が抽出されるフィルター処理がなされ、補正信号が得られる第３ステップ
及び
（４）第２ステップで得られた補正信号及び第３ステップで得られた補正信号が用いられて、金属材料の合否が判断される第４ステップ
を含む。
【発明の効果】
【００１３】
この金属材料の検査方法においては、予め検出信号を記憶しておき、種々の疵に適切なＢ．Ｐ．Ｆに基づき、信号処理を各別に行って疵の有無を判定するので、金属材料に疵が存在していないにも関わらず存在していると誤認識されることが防止され、確実に各疵が検知されて、高品質の金属材料が生産性高く、製造され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１５】
実施の形態１
【００１６】
電気炉等で加熱された溶鋼が取鍋において精錬され、その後、鋳造装置において塊状に鋳造される。鋳造により、鋼塊が得られ、分塊圧延等を経て、ビレットが得られる。ビレットは加熱され、粗列圧延機による圧延が施される。粗列圧延により母材が得られ、母材は所定寸法に切断される。その後、中間列圧延及び仕上列圧延が施され、母材が細径化し、長尺化される。母材は冷却後、所定寸法に切断され、得られた丸棒鋼の疵の有無が本発明の実施の形態１に係る検査方法により検査される。
【００１７】
本発明の実施の形態１に係る丸棒鋼の疵の有無の検査は、漏洩磁束探傷法により実施される。探傷機により丸棒鋼が励磁され、疵の存在により漏洩じた磁束が、後述のセンサ２により検出される。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態１に係る丸棒鋼の検査方法に用いられる疵判定装置１の構造が示されたブロック図である。疵判定装置１は、Ａ／Ｄ変換部１１、制御部１２、記憶部１３、処理部１４及び判定部１５を備える。
【００１９】
センサ２が漏洩磁束を検出し、これに対応して出力した電気信号は、増幅器３により増幅された後に、疵判定装置１のＡ／Ｄ変換部１１へ送られる。Ａ／Ｄ変換部１１へ送られた信号はＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換された信号は記憶部１３へ送られて、記憶部１３に記憶される。記憶部１３に記憶された信号は、処理部１４により処理され、処理された信号に基づき、判定部１５が疵の有無を判定する。
【００２０】
図２及び図３は、本発明の実施形態１に係る丸棒鋼の検査方法が示されたフローチャートである。
【００２１】
まず、制御部１２の指令により、センサ２が検出した信号が疵判定装置１へ取り込まれる（ＳＴＥＰ１）。ここで、センサ２が検出した信号は、前述したように、増幅器３により増幅され、Ａ／Ｄ変換部１１によりＡ／Ｄ変換されている。取り込まれた信号は、記憶部１３に記憶される（ＳＴＥＰ２）。
【００２２】
へこみ疵の有無を検査するか否かが、作業者により入力手段４によって入力される（ＳＴＥＰ３）。へこみ疵の有無が検査されない場合、制御部１２によって、処理はＳＴＥＰ８に進められる。
【００２３】
へこみ疵の有無が検査される場合、へこみ疵のＢ．Ｐ．Ｆが作業者により入力手段４によって入力され、Ｂ．Ｐ．Ｆが設定される（ＳＴＥＰ４）。
【００２４】
このＢ．Ｐ．Ｆにより、記憶部１３に記憶された検出信号が処理部１４により補正される（ＳＴＥＰ５）。処理部１４は、検出信号が、Ｂ．Ｐ．Ｆの下限周波数をハイパスフィルター設定値としたハイパスフィルターに通され、Ｂ．Ｐ．Ｆの上限周波数をローパスフィルター設定値としたローパスフィルターに通された場合の信号と同一の信号にフィルター処理して、検出信号を補正する。処理部１４により補正された信号は、記憶部１３に記憶される（ＳＴＥＰ６）。記憶された信号に基づき、判定部１５によりへこみ疵の有無が判定される（ＳＴＥＰ７）。この判定は、疵信号からノイズ信号を減じた信号の強度がしきい値以上であるか否かにより判断される。
【００２５】
次に、開口幅の広い割れ疵の有無を検査するか否かが、作業者により入力手段４によって入力される（ＳＴＥＰ８）。この疵の有無が検査されない場合、制御部１２によって、処理はＳＴＥＰ１３に進められる。
【００２６】
この疵の有無が検査される場合、この疵のＢ．Ｐ．Ｆが作業者により入力手段４によって入力され、Ｂ．Ｐ．Ｆが設定される（ＳＴＥＰ９）。このＢ．Ｐ．Ｆにより、記憶部１３に記憶された検出信号が処理部１４によりＳＴＥＰ５と同様にして補正される（ＳＴＥＰ１０）。処理部１４により補正された信号は、記憶部１３に記憶される（ＳＴＥＰ１１）。記憶された信号に基づき、判定部１５によりこの疵の有無が判定される（ＳＴＥＰ１２）。
【００２７】
そして、開口幅の狭い割れ疵の有無を検査するか否かが、作業者により入力手段４によって入力される（ＳＴＥＰ１３）。この疵の有無が検査されない場合、制御部１２によって、処理はＳＴＥＰ１８に進められる。
【００２８】
この疵の有無が検査される場合、この疵のＢ．Ｐ．Ｆが作業者により入力手段４によって入力され、Ｂ．Ｐ．Ｆが設定される（ＳＴＥＰ１４）。このＢ．Ｐ．Ｆにより、記憶部１３に記憶された検出信号が処理部１４によりＳＴＥＰ５と同様にして補正される（ＳＴＥＰ１５）。処理部１４により補正された信号は、記憶部１３に記憶される（ＳＴＥＰ１６）。記憶された信号に基づき、判定部１５によりこの疵の有無が判定される（ＳＴＥＰ１７）。
【００２９】
さらに、被さり疵の有無を検査するか否かが、作業者により入力手段４によって入力される（ＳＴＥＰ１８）。この疵の有無が検査されない場合、制御部１２によって、処理はＳＴＥＰ２３に進められる。
【００３０】
この疵の有無が検査される場合、この疵のＢ．Ｐ．Ｆが作業者により入力手段４によって入力され、Ｂ．Ｐ．Ｆが設定される（ＳＴＥＰ１９）。このＢ．Ｐ．Ｆにより、記憶部１３に記憶された検出信号が処理部１４によりＳＴＥＰ５と同様にして補正される（ＳＴＥＰ２０）。処理部１４により処理された信号は、記憶部１３に記憶される（ＳＴＥＰ２１）。記憶された信号に基づき、判定部１５によりこの疵の有無が判定される（ＳＴＥＰ２２）。
【００３１】
制御部１２により、上述のへこみ疵、開口幅の広い割れ疵、開口幅の狭い割れ疵及び被さり疵のうちの少なくとも１つが検知されたか否かが判断される（ＳＴＥＰ２３）。いずれの疵も検知されなかった場合、処理はＳＴＥＰ２７に進められる。
【００３２】
少なくとも１つの疵が検知された場合、疵取りが可能であるか否かが判断される（ＳＴＥＰ２４）。疵の程度が大きくて疵取りが不可能である場合、丸棒鋼は廃棄される（ＳＴＥＰ２５）。疵取りが可能である場合、グラインダー等によって丸棒鋼は疵取りされる（ＳＴＥＰ２６）。いずれの疵も検知されなかった丸棒鋼又は疵取りされた丸棒鋼は、出荷される（ＳＴＥＰ２７）
【００３３】
本実施形態においては、センサ２が広い周波数範囲で検出した信号を記憶部１３が記憶し、記憶された信号につき、判定すべき疵毎に、その疵のＢ．Ｐ．Ｆに対応して処理部１４が処理を行い、判定部１５が判定するのを繰り返すので、種々の疵が存在する場合に、確実に各疵を検知することが出来る。疵判定装置１は１台で済み、丸棒鋼の同一箇所を検査するのは一度で済む。
【００３４】
本実施形態に係る検査方法により、疵が検知された場合には確実に疵取り工程に回されるので、最終的に高品質の丸棒鋼が得られる。また、後工程として、冷間鍛造等の過酷な加工が行われる場合にも割れ不良の発生が防止される。
【００３５】
また、本実施形態においては、ノイズ信号が疵信号と誤認識されることがないので、疵が存在していない場合に疵取り工程に回されたり、廃棄されたりすることがなく、丸棒鋼の生産性又は歩留まりが向上する。従って、本実施形態に係る検査を行うことにより、高品質の丸棒鋼が生産性高く、製造され得る。
【００３６】
実施の形態２
【００３７】
本発明の実施の形態２に係る丸棒鋼の疵の有無の検査は、渦流探傷法により実施される。探傷機により条鋼の表面に渦電流が生成され、この渦電流による磁界が、後述のセンサ３２により検出される。
【００３８】
図４は、本発明の実施の形態２に係る丸棒鋼の検査方法に用いられる疵判定装置２１の構造が示されたブロック図である。疵判定装置２１は、Ａ／Ｄ変換部２２、制御部２３、記憶部２４、処理部２５及び判定部２６を備える。
【００３９】
センサ３２が渦電流による磁界を検出し、これに対応して出力した信号は、増幅器３３により増幅された後に、疵判定装置２１のＡ／Ｄ変換部２２へ送られる。Ａ／Ｄ変換部２２へ送られた信号はＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換された信号は記憶部２４へ送られて、記憶部２４に記憶される。
【００４０】
記憶部２４に記憶された信号は、処理部２５により処理される。処理部２５は、実施の形態１に係る処理部１４の処理と同様に、各疵につき、制御部２３が設定したＢ．Ｐ．Ｆに基づき、記憶部２４に記憶された信号をフィルター処理して補正する。この処理された補正信号に基づき、判定部２６が疵の有無を判定する。
【００４１】
本実施形態に係る検査方法により、疵が検知された場合には確実に疵取り工程に回されるので、最終的に高品質の丸棒鋼が得られる。また、ノイズ信号が疵信号と誤認識されることがないので、疵が存在していない場合に疵取り工程に回されたり、廃棄されたりすることがなく、丸棒鋼の生産性又は歩留まりが向上する。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００４３】
中炭素鋼（Ｓ５３Ｃ）からなる丸棒鋼につき、下記の表１に示されるようにＢ．Ｐ．Ｆを設定して、漏洩磁束探傷法により疵の探傷を行った。
【００４４】
【表１】
2006177770.tif 000003
【００４５】
表１に示されるように、実施例のＢ．Ｐ．Ｆは、比較例のＢ．Ｐ．Ｆより範囲が狭く設定されている。従来は、比較例に示したように、種々の疵を検知すべく、広い範囲でＢ．Ｐ．Ｆが設定されており、疵の種類に関係なく固定されていた。本実施例においては、疵毎にこれを検知することが出来る範囲でＢ．Ｐ．Ｆが設定されている。
【００４６】
図５は、表１のへこみ疵につき漏洩磁束探傷を行った結果が示されたグラフである。このグラフの横軸は周波数成分、縦軸は信号強度である。図中、ａは電気ノイズ信号、ｂは振動・ガタノイズ信号、ｃはへこみ疵信号、ｄはノイズ信号、ｅは電気ノイズ信号である。
【００４７】
図５に示されるように、実施例の場合、へこみ疵信号ｃを検知することが出来る範囲にＢ．Ｐ．Ｆが限定されている。このようにＢ．Ｐ．Ｆを設定することで、ノイズ信号ｄの大部分が除去され、へこみ疵信号ｃの低周波数成分が捉えられることになる。
【００４８】
図６（ａ）は、丸棒鋼２１にへこみ疵２２が存在する状態が示された模式図、図６（ｂ）は、丸棒鋼２を検査し、比較例のＢ．Ｐ．Ｆ  により信号処理した場合の波形（搬送同期）を示すグラフである。グラフの横軸は、丸棒鋼１の長手方向の位置、縦軸は信号強度である。図５に示されたノイズ信号ｄが拾われるので、疵信号とノイズ信号とのＳ／Ｎ比が小さいことが分かる。
【００４９】
図７（ａ）は、丸棒鋼２１にへこみ疵２２が存在する状態が示された模式図、図７（ｂ）は、丸棒鋼２を検査し、実施例のＢ．Ｐ．Ｆにより信号処理した場合の波形（搬送同期）を示すグラフである。図５のノイズ信号ｄの大部分が除去され、へこみ疵２２の低周波数成分が捉えられるので、疵信号とノイズ信号とのＳ／Ｎ比が大きいことが分かる。
【００５０】
判定部１５においては、疵信号の強度からノイズ信号の強度を減じた信号強度がしきい値を超えるか否かにより、疵の有無を判断するので、Ｓ／Ｎ比が大きい実施例の場合、確実に疵を検知することが出来る。
【００５１】
へこみ疵以外の疵についても、実施例においては、各疵につき適切なＢ．Ｐ．Ｆ  により信号処理を行うので、Ｓ／Ｎ比が大きくなり、疵の大きさが微細であっても、確実に検知されることが分かった。疵が存在している場合には、確実に検知され、疵が存在していない場合に存在していると誤認識されることがないので、本実施例においては、高品質の丸棒鋼が生産性高く、製造され得る。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、丸棒鋼に限定されず、各種の条鋼、鋼管、角材、鋼板等の金属材料に適用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る丸棒鋼の検査方法に用いられる疵判定装置の構造が示されたブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１に係る丸棒鋼の検査方法が示されたフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施形態１に係る丸棒鋼の検査方法が示されたフローチャートである。
【図４】図４は、本発明の実施形態２に係る丸棒鋼の検査方法に用いられる疵判定装置の構造が示されたブロック図である。
【図５】図５は、漏洩磁束探傷の結果の一例が示されたグラフである。
【図６】図６（ａ）は、丸棒鋼にへこみ疵が存在する状態が示された模式図、図６（ｂ）は、丸棒鋼を検査し、比較例のＢ．Ｐ．Ｆ  により信号処理した場合の波形（搬送同期）を示すグラフである。
【図７】図７（ａ）は、丸棒鋼にへこみ疵が存在する状態が示された模式図、図７（ｂ）は、丸棒鋼を検査し、実施例のＢ．Ｐ．Ｆ  により信号処理した場合の波形（搬送同期）を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・疵判定装置
１１・・・Ａ／Ｄ変換部
１２・・・制御部
１３・・・記憶部
１４・・・処理部
１５・・・判定部
２・・・センサ
３・・・増幅器
４・・・入力手段
【図１】
2006177770.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006177770.tif 000008
【図６】
2006177770.tif 000009
【図７】
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