(57)【要約】【課題】被判定金属材が予定品種と異なる異材であるか否かを従来よりも精度良く判定可能な金属材の異材判定方法を提供する。【解決手段】本発明に係る金属材Ｐの異材判定方法は、蛍光Ｘ線分析装置１０によって得られた分析値に対する補正内容を決定する第１準備工程Ｓ１と、レードル分析値に応じた補正内容による補正後の分析値の判定基準を決定する第２準備工程Ｓ２と、被判定金属材Ｐ２を分析する分析工程Ｓ３と、被判定金属材の予定品種を認識する認識工程Ｓ４と、予定品種について決定した補正内容を用いて、得られた分析値を補正する補正工程Ｓ５と、予定品種のレードル分析値を参照し、補正後の分析値と、参照したレードル分析値に応じた判定基準とを対比し、補正後の分析値の何れかが判定基準を満足しない場合、被判定金属材は予定品種と異なる異材であると判定する判定工程Ｓ６とを含む。【選択図】 図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
品種毎に且つ各品種の組成を構成する元素毎に、蛍光Ｘ線分析装置によって得られた元素の含有量の分析値に対する補正内容を決定する第１準備工程と、
品種の組成を構成する元素毎に、レードル分析値に応じた前記補正内容による補正後の分析値の判定基準を決定する第２準備工程と、
識別子が付された被判定金属材に対向可能に前記蛍光Ｘ線分析装置を配置し、前記被判定金属材に含まれる複数の各元素の含有量を前記被判定金属材に対向する前記蛍光Ｘ線分析装置によって分析する分析工程と、
前記被判定金属材に付された識別子を検出し、該識別子に対応付けられた前記被判定金属材の予定品種を認識する認識工程と、
前記認識工程で認識した予定品種について前記第１準備工程で決定した補正内容を用いて、前記分析工程によって得られた各元素の含有量の分析値を補正する補正工程と、
前記予定品種の組成を構成する各元素のレードル分析値を参照し、前記補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値と、前記参照した各元素のレードル分析値に応じた前記第２準備工程で決定した各元素の判定基準とを対比し、前記補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが前記各元素の判定基準を満足しない場合、前記被判定金属材は前記予定品種と異なる異材であると判定する判定工程とを含み、
前記第１準備工程は、
品種が既知である複数の品種の準備用金属材を用意し、各準備用金属材を前記蛍光Ｘ線分析装置に対向させて、前記各準備用金属材にそれぞれ含まれる各元素の含有量を前記蛍光Ｘ線分析装置によって分析する第１工程と、
前記各準備用金属材にそれぞれ含まれる各元素のレードル分析値と、前記第１工程によって得られた前記各準備用金属材にそれぞれ含まれる各元素の含有量の分析値との偏差に基づき、品種毎に且つ各品種の組成を構成する元素毎に、前記蛍光Ｘ線分析装置によって得られた元素の含有量の分析値に対する補正内容を決定する第２工程と、
を含むことを特徴する金属材の異材判定方法。
【請求項２】
前記第２準備工程で決定する判定基準は、前記レードル分析値が所定値未満の場合の第１判定基準と、前記レードル分析値が所定値以上の場合の第２判定基準とから構成され、
前記第２準備工程は、
前記レードル分析値と、前記第１準備工程の前記第１工程によって得られた前記準備用金属材に含まれる各元素の含有量の分析値のバラツキとに基づき、前記第１判定基準を決定する工程と、
前記レードル分析値に所定の係数を乗算した値に基づき、前記第２判定基準を決定する工程とを含み、
前記判定工程は、
前記参照した各元素のレードル分析値が所定値未満であって、前記補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが前記第１判定基準を満足しない場合、前記被判定金属材は前記予定品種と異なる異材であると判定する工程と、
前記参照した各元素のレードル分析値が所定値以上であって、前記補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが前記第２判定基準を満足しない場合、前記被判定金属材は前記予定品種と異なる異材であると判定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属材の異材判定方法。
【請求項３】
前記第１準備工程において、前記各準備用金属材と前記蛍光Ｘ線分析装置との対向方向の離間距離を変更して前記第１工程及び前記第２工程を繰り返し実行することにより、前記離間距離に応じた複数の前記補正内容を決定し、
前記補正工程において、前記第１準備工程で決定した複数の補正内容のうち、前記分析工程で分析した際の被判定金属材と前記蛍光Ｘ線分析装置との対向方向の離間距離に応じた補正内容を選択し、前記分析工程によって得られた各元素の含有量の分析値を前記選択した補正内容によって補正する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属材の異材判定方法。
【請求項４】
前記蛍光Ｘ線分析装置によって分析する際の前記準備用金属材の搬送速度を変更して前記第１準備工程の前記第１工程を繰り返し実行することにより、前記第２準備工程において、前記準備用金属材の搬送速度に応じた複数の前記第１判定基準を決定し、
前記判定工程において、前記第２準備工程で決定した複数の第１判定基準のうち、前記分析工程で分析した際の被判定金属材の搬送速度に応じた第１判定基準を選択し、前記参照した各元素のレードル分析値が所定値未満であって、前記補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが前記選択した第１判定基準を満足しない場合、前記被判定金属材は前記予定品種と異なる異材であると判定する、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の金属材の異材判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材が予定品種と異なる異材であるか否かを判定する異材判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属管等の製造工程において、素材の入荷時や、製品の出荷時に、素材や製品である金属材が予定通りの品種（金属材が鋼材である場合には鋼種）になっているか否かを判定するためのＰＭＩ（Positive Material Identification）検査が実行されている。品種とは、組成に応じて区分される金属材の種別を意味し、各品種の組成を構成する各元素の含有量の範囲が材料規格（ＡＭＳ、ＪＩＳ等）によって定められている。そして、判定対象である被判定金属材にＰＭＩ検査を実行した結果、被判定金属材が入荷や出荷が予定されている品種（予定品種）と異なる品種の金属材（異材）であると判定された場合には、この異材である被判定金属材を素材や製品から除外すると共に、必要に応じて異材混入の原因が究明され、混入防止策が施される。
【０００３】
ＰＭＩ検査（異材判定）の方法は多数知られているが、近年は蛍光Ｘ線分析法を用いた異材判定方法が主流である。蛍光Ｘ線分析法は、蛍光Ｘ線分析装置から金属材に対してＸ線を照射し、照射されたＸ線によって金属材から発生する蛍光Ｘ線を検出して、検出した蛍光Ｘ線の波長や強度に基づいて金属材に含まれる各元素の含有量（含有率）を分析する方法である。
【０００４】
従来の異材判定方法では、例えば、被判定金属材に貼付・刻印・マーキング等の手段によって付された識別子を読み取ることにより、この識別子に対応付けられた被判定金属材の予定品種を認識する。この予定品種の組成を構成する各元素の含有量の範囲は材料規格によって定められており、例えば、ミルシート等に記載されている。そして、蛍光Ｘ線分析法で分析した被判定金属材に含まれる何れかの元素の含有量が、材料規格で定められた被判定金属材の予定品種の組成を構成する前記何れかの元素の含有量の範囲外である場合に、被判定金属材が異材であると判定する。すなわち、従来の異材判定方法では、被判定金属材が異材であるか否かの判定基準として材料規格を用いるのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、材料規格で含有量の範囲が定められている各元素の種類は限定的であるため、実際の各品種の金属材には、材料規格で定められていない元素が微量に含まれている場合がある。このため、従来のように判定基準として材料規格を用いると、実際には被判定金属材が異材であるにも関わらず異材ではない（予定品種に合致する）と誤判定される場合がある。具体的には、例えば、予定品種と異なる被判定金属材についての蛍光Ｘ線分析法による各元素の分析値の中に、予定品種の材料規格で定められていない微量な元素の分析値が含まれていたとしても、当該微量な元素の分析値は判定に用いられない。このため、この分析値が予定品種に対して想定され得る含有量を超える値であったとしても、被判定金属材は異材ではないと誤判定されることになる。
【０００６】
上記のような従来の異材判定方法における誤判定を低減するには、判定基準として、被判定金属材の予定品種の組成を構成する各元素のレードル分析値を用いることが考えられる。レードル分析値は、金属材の原料である溶融金属（金属材が鋼材である場合には溶鋼）に含まれる各元素の含有量を実測した分析値である。このため、予定品種の材料規格では定められていない微量な元素であっても、この元素のレードル分析値は存在することになるので、この元素の蛍光Ｘ線分析法による分析値とレードル分析値とを対比することが可能となる。したがい、判定基準としてレードル分析値を用いれば、材料規格を用いる場合に比べて誤判定の低減が期待できる。
【０００７】
判定基準としてレードル分析値を用いる異材判定方法としては、例えば、特許文献１に記載の方法が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法は、市販の蛍光Ｘ線分析装置による分析値をそのままレードル分析値を用いた判定基準と対比して異材判定を行う方法である。このため、蛍光Ｘ線分析装置による分析値の誤差に起因して、必ずしも十分に誤判定を低減できないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４８４８８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、被判定金属材が予定品種と異なる異材であるか否かを従来よりも精度良く判定可能な金属材の異材判定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明に係る金属材の異材判定方法は、以下の（１）〜（６）の各工程を含む。
（１）第１準備工程：品種毎に且つ各品種の組成を構成する元素毎に、蛍光Ｘ線分析装置によって得られた元素の含有量の分析値に対する補正内容を決定する。
（２）第２準備工程：品種の組成を構成する元素毎に、レードル分析値に応じた前記補正内容による補正後の分析値の判定基準を決定する。
（３）分析工程：識別子が付された被判定金属材に対向可能に前記蛍光Ｘ線分析装置を配置し、前記被判定金属材に含まれる複数の各元素の含有量を前記被判定金属材に対向する前記蛍光Ｘ線分析装置によって分析する。
（４）認識工程：前記被判定金属材に付された識別子を検出し、該識別子に対応付けられた前記被判定金属材の予定品種を認識する。
（５）補正工程：前記認識工程で認識した予定品種について前記第１準備工程で決定した補正内容を用いて、前記分析工程によって得られた各元素の含有量の分析値を補正する。
（６）判定工程：前記予定品種の組成を構成する各元素のレードル分析値を参照し、前記補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値と、前記参照した各元素のレードル分析値に応じた前記第２準備工程で決定した各元素の判定基準とを対比し、前記補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが前記各元素の判定基準を満足しない場合、前記被判定金属材は前記予定品種と異なる異材であると判定する。
そして、前記第１準備工程は、以下の（７）及び（８）の各工程を含むことを特徴とする。
（７）第１工程：品種が既知である複数の品種の準備用金属材を用意し、各準備用金属材を前記蛍光Ｘ線分析装置に対向させて、前記各準備用金属材にそれぞれ含まれる各元素の含有量を前記蛍光Ｘ線分析装置によって分析する。
（８）第２工程：前記各準備用金属材にそれぞれ含まれる各元素のレードル分析値と、前記第１工程によって得られた前記各準備用金属材にそれぞれ含まれる各元素の含有量の分析値との偏差に基づき、品種毎に且つ各品種の組成を構成する元素毎に、前記蛍光Ｘ線分析装置によって得られた元素の含有量の分析値に対する補正内容を決定する。
【００１１】
本発明によれば、まず第１準備工程において、蛍光Ｘ線分析装置によって得られた元素の含有量の分析値に対する補正内容を予め決定する。
具体的には、第１準備工程は第１工程及び第２工程を含み、第１工程において、品種が既知である複数の品種の準備用金属材を用意して各準備用金属材にそれぞれ含まれる各元素の含有量を蛍光Ｘ線分析装置によって分析する。次いで、第２工程において、各準備用金属材にそれぞれ含まれる各元素のレードル分析値と、第１工程によって得られた各準備用金属材にそれぞれ含まれる各元素の含有量の分析値との偏差に基づき、補正内容を決定する。
補正内容は、品種毎に且つ各品種の組成を構成する元素毎に決定する。すなわち、元素毎に決定するため、例えば、ＣｒとＦｅとではその補正内容が異なる場合がある。また、品種毎に決定するため、例えば、同じＣｒであっても、一の品種の組成を構成するＣｒと他の品種の組成を構成するＣｒとではその補正内容が異なる場合がある。
上記のように、本発明によれば、第１準備工程において、蛍光Ｘ線分析装置による分析値の補正内容を、補正前の分析値とレードル分析値との偏差に基づき決定するため、蛍光Ｘ線分析装置の分析値をレードル分析値に近づける補正が可能である。また、補正内容を品種毎に且つ各品種の組成を構成する元素毎に決定するため、ある元素についての蛍光Ｘ線分析装置の分析値が、同じ準備用金属材に存在する他の元素の含有量の影響を受けるとしても、精度の良い補正が可能である。このため、後述の判定工程において、従来のように蛍光Ｘ線分析装置の分析値をそのまま用いる場合に比べて、精度良く異材判定可能である。
【００１２】
次に、本発明によれば、第２準備工程において、補正後の分析値の判定基準を決定する。この判定基準は、レードル分析値に応じたものとされる。すなわち、レードル分析値の大小に応じて変わる判定基準とされる。また、判定基準は、品種の組成を構成する元素毎に決定する。すなわち、品種に関わらず、同じ元素であれば同じ判定基準に決定することが可能である。ただし、第１準備工程と同様に、品種毎に且つ各品種の組成を構成する毎に決定することも可能である。すなわち、同じ元素であっても、一の品種の組成を構成する元素と他の品種の組成を構成する元素とで、その判定基準を異なるものにすることも可能である。
【００１３】
次に、本発明によれば、分析工程において、異材であるか否かの判定対象である被判定金属材に含まれる複数の各元素の含有量を蛍光Ｘ線分析装置によって分析する。なお、蛍光Ｘ線分析装置による分析は、被判定金属材が停止した状態で分析しても良いし、被判定金属材が所定の搬送速度で搬送されている状態で分析しても良い。なお、被判定金属材には、後述の認識工程において予定品種を認識するための識別子が付されている。
【００１４】
次に、本発明によれば、認識工程において、被判定金属材に付された識別子を検出し、この検出した識別子に対応付けられた予定品種（入荷や出荷が予定されている品種。すなわち、被判定金属材が異材でなければこの品種になるはずの品種）を認識する。予め識別子と予定品種とを対応付けて記憶しておけば、一方の識別子を検出することにより、これに対応付けられた他方の予定品種を容易に認識可能である。なお、例えば、識別子としてのバーコードが印字されたバーコードラベルが被判定金属材に貼付される形態で識別子が付されている場合には、識別子検出装置としてバーコード読取装置を用いることで、容易にバーコードで表わされた識別子を検出（読み取り）することが可能である。
【００１５】
次に、本発明によれば、補正工程において、第１準備工程で決定した補正内容を用いて、分析工程によって得られた各元素の含有量の分析値を補正する。この際、補正内容としては、認識工程で認識した予定品種について決定した補正内容を用いる。すなわち、補正工程においては、被判定金属材が異材であるか否かが未だ判定されていないため、被判定金属材の品種が予定品種である（異材ではない）と仮定して、この予定品種について決定した補正内容を用いることになる。
【００１６】
最後に、本発明によれば、判定工程において、まず予定品種の組成を構成する各元素のレードル分析値を参照する。予め予定品種と該予定品種の組成を構成する各元素のレードル分析値とを対応付けて記憶しておけば、予定品種を認識工程において認識することにより、これに対応付けられた各元素のレードル分析値を容易に参照可能である。次に、補正後（補正工程における補正後）の各元素の含有量の分析値と、参照した各元素のレードル分析値に応じた各元素の判定基準（第２準備工程で決定した判定基準）とを対比することで異材判定を行う。
上記のように、本発明によれば、判定工程において、補正前に比べて精度が向上することが期待できる補正後の分析値と、レードル分析値に応じた適切な判定基準とを対比することで判定を行うため、従来に比べて精度の良い異材判定が可能である。
【００１７】
好ましくは、前記第２準備工程で決定する判定基準は、前記レードル分析値が所定値未満の場合の第１判定基準と、前記レードル分析値が所定値以上の場合の第２判定基準とから構成され、前記第２準備工程は、前記レードル分析値と、前記第１準備工程の前記第１工程によって得られた前記準備用金属材に含まれる各元素の含有量の分析値のバラツキとに基づき、前記第１判定基準を決定する工程と、前記レードル分析値に所定の係数を乗算した値に基づき、前記第２判定基準を決定する工程とを含み、前記判定工程は、前記参照した各元素のレードル分析値が所定値未満であって、前記補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが前記第１判定基準を満足しない場合、前記被判定金属材は前記予定品種と異なる異材であると判定する工程と、前記参照した各元素のレードル分析値が所定値以上であって、前記補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが前記第２判定基準を満足しない場合、前記被判定金属材は前記予定品種と異なる異材であると判定する工程と、を含む。
【００１８】
上記の好ましい構成によれば、第２準備工程で決定する判定基準が、レードル分析値が所定値未満の場合の第１判定基準と、レードル分析値が所定値以上の場合の第２判定基準とから構成される。すなわち、第２準備工程において、レードル分析値が小さい場合の判定基準として用いる第１判定基準を決定し、レードル分析値が大きい場合の判定基準として用いる第２判定基準を決定する。
具体的には、上記の好ましい構成によれば、レードル分析値と、第１準備工程の第１工程によって得られた準備用金属材に含まれる各元素の含有量の分析値のバラツキとに基づき、第１判定基準を決定する。例えば、準備用金属材に含まれる各元素の含有量の分析値のバラツキの標準偏差をσとすると、第１判定基準の上限値＝レードル分析値＋４σ、第１判定基準の下限値＝レードル分析値−４σとされる。また、上記の好ましい構成によれば、レードル分析値に所定の係数を乗算した値に基づき、第２判定基準を決定する。例えば、第２判定基準の上限値＝Ａ×レードル分析値（Ａ＞１の定数）、第２判定基準の下限値＝Ｂ×レードル分析値（Ｂ＜１の定数）とされる。
【００１９】
そして、上記の好ましい構成によれば、判定工程において、予定品種について参照した各元素のレードル分析値が所定値未満であって、補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが第１判定基準を満足しない場合（例えば、前述の第１判定基準の上限値を超えるか、又は、第１判定基準の下限値未満である場合）、被判定金属材は予定品種と異なる異材であると判定する。一方、判定工程において、予定品種について参照した各元素のレードル分析値が所定値以上であって、補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが第２判定基準を満足しない場合（例えば、前述の第２判定基準の上限値を超えるか、又は、第２判定基準の下限値未満である場合）、被判定金属材は予定品種と異なる異材であると判定する。
【００２０】
以上のように、上記の好ましい構成によれば、参照した各元素のレードル分析値が所定値未満の小さい場合（被判定金属材に含まれる各元素の含有量も小さいと考えられる場合）の判定基準として、準備用金属材について実測した各元素の含有量の分析値のバラツキに基づき決定される第１判定基準を用いるため、被判定金属材に含まれている微量な元素の含有量に基づき異材判定する場合であっても、精度の良い判定が期待できる。
なお、第１判定基準と第２判定基準とを使い分ける境界値となるレードル分析値の所定値は、例えば、第１判定基準及び第２判定基準のうち、レードル分析値との偏差が大きい方の判定基準が判定工程において用いられるように決定すればよい。具体的には、例えば、レードル分析値の前記所定値をＲｃとすると、レードル分析値＝Ｒｃのときに、第１判定基準の上限値＝第２判定基準の上限値、第１判定基準の下限値＝第２判定基準の下限値となり、レードル分析値＜Ｒｃのときに、第１判定基準の上限値＞第２判定基準の上限値、第１判定基準の下限値＜第２判定基準の下限値となり、レードル分析値＞Ｒｃのときに、第１判定基準の上限値＜第２判定基準の上限値、第１判定基準の下限値＞第２判定基準の下限値となるように、所定値Ｒｃを決定すればよい。
【００２１】
ここで、本発明者らが検討した結果によれば、被判定金属材と蛍光Ｘ線分析装置との対向方向の離間距離に応じて、蛍光Ｘ線分析装置による各元素の含有量の分析値が、被判定金属材の異材判定の結果に影響を及ぼすほど変動する場合がある。換言すれば、前記離間距離に関わらずに同じ補正内容を用いて補正したのでは、各元素の含有量の分析値の補正の精度が低下し、ひいては異材判定に誤判定が生じるおそれがある。
このため、好ましくは、前記第１準備工程において、前記各準備用金属材と前記蛍光Ｘ線分析装置との対向方向の離間距離を変更して前記第１工程及び前記第２工程を繰り返し実行することにより、前記離間距離に応じた複数の前記補正内容を決定し、前記補正工程において、前記第１準備工程で決定した複数の補正内容のうち、前記分析工程で分析した際の被判定金属材と前記蛍光Ｘ線分析装置との対向方向の離間距離に応じた補正内容を選択し、前記分析工程によって得られた各元素の含有量の分析値を前記選択した補正内容によって補正する。
【００２２】
上記の好ましい構成によれば、第１準備工程において、各準備用金属材と蛍光Ｘ線分析装置との対向方向の離間距離に応じた複数の補正内容を決定し、補正工程において、複数の補正内容のうち、分析工程で分析した際の被判定金属材と前記蛍光Ｘ線分析装置との対向方向の離間距離に応じた補正内容を選択して補正する。すなわち、実際に分析した際の被判定金属材と蛍光Ｘ線分析装置との対向方向の離間距離に合った補正内容で補正することになる。このため、仮に被判定金属材と蛍光Ｘ線分析装置との対向方向の離間距離が変化するような状況下であったとしても、適切な補正内容で各元素の含有量の分析値を補正可能である。
【００２３】
また、本発明者らが検討した結果によれば、分析工程で分析する際の被判定金属材の搬送速度に応じて、蛍光Ｘ線分析装置による各元素の含有量の分析値のバラツキが、被判定金属材の異材判定の結果に影響を及ぼすほど変動する場合がある。換言すれば、被判定金属材の搬送速度に関わらずに同じ第１判定基準（準備用金属材に含まれる各元素の含有量の分析値のバラツキに基づき決定される判定基準）を用いて判定したのでは、被判定金属材に含まれている微量な元素の含有量に基づき異材判定する場合に、誤判定が生じるおそれがある。
このため、好ましくは、前記蛍光Ｘ線分析装置によって分析する際の前記準備用金属材の搬送速度を変更して前記第１準備工程の前記第１工程を繰り返し実行することにより、前記第２準備工程において、前記準備用金属材の搬送速度に応じた複数の前記第１判定基準を決定し、前記判定工程において、前記第２準備工程で決定した複数の第１判定基準のうち、前記分析工程で分析した際の被判定金属材の搬送速度に応じた第１判定基準を選択し、前記参照した各元素のレードル分析値が所定値未満であって、前記補正工程によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが前記選択した第１判定基準を満足しない場合、前記被判定金属材は前記予定品種と異なる異材であると判定する。
【００２４】
上記の好ましい構成によれば、第２準備工程において、準備用金属材の搬送速度に応じた複数の第１判定基準を決定し、判定工程において、複数の第１判定基準のうち、分析工程で分析した際の被判定金属材の搬送速度に応じた第１判定基準を選択して判定する。すなわち、実際に分析した際の被判定金属材の搬送速度に合った第１判定基準で判定することになる。このため、仮に被判定金属材の搬送速度が変化するような状況下であったとしても、適切な判定基準で異材判定が可能である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、被判定金属材が予定品種と異なる異材であるか否かを従来よりも精度良く判定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属材の異材判定方法を実施するための異材判定装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る金属材の異材判定方法の概略手順を示すフロー図である。
【図３】一の品種の準備用金属材Ｐ１に含まれるＣｒ及びＦｅの含有量の分析値の一例を示す図である。
【図４】Ｎｉの補正前のピーク分析値とレードル分析値との相関関係の一例を示す図である。
【図５】図２に示す第１準備工程Ｓ１で決定される補正内容の一例を示す図である。
【図６】図２に示す第２準備工程Ｓ２で決定される判定基準の一例を示す図である。
【図７】一の品種の準備用金属材Ｐ１に含まれるＮｉの含有量の分析値と、準備用金属材Ｐ１と蛍光Ｘ線分析装置１０との対向方向の離間距離との関係の一例を示す図である。
【図８】一の品種の準備用金属材Ｐ１に含まれるＮｉの含有量の分析値と、準備用金属材Ｐ１の搬送速度との関係の一例を示す図である。
【図９】図５に示すＮｏ．２及びＮｏ．３の品種の被判定金属材Ｐ２について得られた、補正後の各元素の含有量の分析値と、各元素のレードル分析値と、本発明の一実施形態に係る異材判定方法で適用される各元素の判定基準と、材料規格を用いる異材判定方法で適用される各元素の判定基準との一例を示す。
【図１０】図５に示すＮｏ．６及びＮｏ．１２の品種の被判定金属材Ｐ２について得られた、補正後の各元素の含有量の分析値と、各元素のレードル分析値と、本実施形態に係る異材判定方法で適用される各元素の判定基準と、材料規格を用いる異材判定方法で適用される各元素の判定基準との一例を示す。
【図１１】品種がＮｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．６、Ｎｏ．１２である被判定金属材Ｐ２を、図９及び図１０に示す各品種の判定基準によって異材判定した場合の判定結果を示す図である。
【図１２】図５に示すＮｏ．１２の品種の金属材Ｐに含まれるＦｅの含有量の分析値の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態に係る金属材の異材判定方法について、製品としての金属材（本実施形態では鋼管）を出荷する前の検査ラインで異材判定する場合を例に挙げて説明する。なお、本実施形態では、金属材として鋼管を例示するが、本発明はこれに限るものではなく、中実の円柱状の金属材（金属棒）や、中空の円筒状の金属材（金属管。鋼管以外の金属管も含む）など、種々の金属材に適用可能である。
図１は、本発明の一実施形態に係る金属材の異材判定方法を実施するための異材判定装置の概略構成を示す模式図である。
図１に示すように本実施形態の異材判定装置１００は、蛍光Ｘ線分析装置１０と、識別子検出装置２０と、参照装置３０と、判定装置４０とを備えている。
【００２８】
蛍光Ｘ線分析装置１０は、測定ヘッド１１と、演算制御部１２とを具備する。
測定ヘッド１１は、金属材Ｐ（準備用金属材Ｐ１、被判定金属材Ｐ２）を分析する際に金属材Ｐの下方に位置するように配置されている。本実施形態の測定ヘッド１１は上下に昇降可能とされており、これにより金属材Ｐと測定ヘッド１１との対向方向（本実施形態では上下方向）の離間距離が調整可能になっている。測定ヘッド１１は、Ｘ線源１１ａと、検出器１１ｂとを有する。Ｘ線源１１ａは、金属材ＰのＸ線源１１ａと対向する部位にＸ線を照射する。検出器１１ｂは、Ｘ線源１１ａから照射されたＸ線によって金属材Ｐから発生する蛍光Ｘ線を検出し、検出した蛍光Ｘ線の強度等に応じた信号を出力する。
演算制御部１２は、Ｘ線源１１ａからのＸ線の照射や検出器１１ｂでの蛍光Ｘ線の検出等の測定ヘッド１１の動作を制御すると共に、検出器１１ｂの出力信号に基づき、金属材Ｐに含まれる複数の各元素の含有量（含有率）を演算する。演算制御部１２は、この演算結果である各元素の含有量を判定装置４０に出力する。
なお、蛍光Ｘ線分析装置１０としては、エネルギー分散型や波長分散型の市販の蛍光Ｘ線分析装置を適用可能である。
【００２９】
識別子検出装置２０は、金属材Ｐに付された識別子を検出する装置である。識別子検出装置２０の検出方式としては、検出対象である識別子の形態に応じて、光学的、磁気的、電気的など種々の方式を採用可能である。例えば、識別子がバーコードであり、このバーコードが印字されたバーコードラベルＢＲが金属材Ｐに貼付されている場合には、識別子検出装置２０として、光学的な検出方式であるバーコード読取装置が用いられる。本実施形態の識別子検出装置２０は、設置型ではなく、携帯型とされている。このため、識別子が付された金属材Ｐの部位（バーコードラベルＢＲが貼付された金属材Ｐの部位）をオペレータが目視で確認して、オペレータが携帯する識別子検出装置２０を上記部位に近づけることで識別子を検出する。しかしながら、本発明は、これに限るものではなく、識別子が金属材Ｐの固定位置に付されるのであれば、設置型の識別子検出装置２０を採用することも可能である。
【００３０】
参照装置３０には、識別子検出装置２０によって検出された識別子が入力される。一方、検査ラインを制御するための上位のプロセスコンピュータ（以下、「上位プロコン」という）２００には、金属材Ｐに付される識別子に対応付けられた金属材Ｐの原料である溶融金属の溶融金属番号と、該溶融金属番号に対応付けられた品種及び該品種の組成を構成する各元素のレードル分析値とが記憶されている。レードル分析値は、溶融金属の成分調整工程（金属材が鋼材である場合には、製鋼工程）で予め測定され、上位プロコン２００に記憶される。すなわち、上位プロコン２００には、識別子に対応付けられた金属材Ｐの品種と該品種の組成を構成する各元素のレードル分析値が記憶されていることになる。
参照装置３０は、上位プロコン２００に対して、識別子検出装置２０から入力された識別子を出力する。これにより、上位プロコン２００は、入力された識別子に対応付けられた金属材Ｐの品種と該品種の組成を構成する各元素のレードル分析値を参照装置３０に出力する。参照装置３０は、上位プロコン２００から入力された情報を判定装置４０に出力する。
なお、参照装置３０は、例えば、上記の動作を実行するためのプログラムがインストールされたパーソナルコンピュータから構成可能である。
【００３１】
判定装置４０には、蛍光Ｘ線分析装置１０によって分析された（演算制御部１２によって演算された）金属材Ｐに含まれる複数の各元素の含有量の分析値が入力される。また、判定装置４０には、参照装置３０から、金属材Ｐに付された識別子に対応付けられた金属材Ｐの品種と該品種の組成を構成する各元素のレードル分析値とが入力される。判定装置４０は、これらの入力された情報に基づき、蛍光Ｘ線分析装置１０による分析値を補正し、補正後の分析値とレードル分析値に応じた判定基準とを対比することで、金属材Ｐが異材であるか否かを判定する。
なお、判定装置４０は、例えば、上記の動作を実行するためのプログラムがインストールされたパーソナルコンピュータから構成可能である。
【００３２】
以上に説明した概略構成では、異材判定装置１００が識別子検出装置２０を備え、識別子検出装置２０によって検出された識別子が参照装置３０に入力される例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、オペレータが識別子を目視で確認し、参照装置３０に手動で入力する構成とすることも可能である。
【００３３】
以下、上記の概略構成を有する異材判定装置１００を用いた異材判定方法について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係る金属材の異材判定方法の概略手順を示すフロー図である。図２に示すように、本実施形態に係る異材判定方法は、第１準備工程Ｓ１と、第２準備工程Ｓ２と、分析工程Ｓ３と、認識工程Ｓ４と、補正工程Ｓ５と、判定工程Ｓ６とを含む。以下、図２及び他の図面を適宜参照しつつ、各工程Ｓ１〜Ｓ６について、順次説明する。
【００３４】
＜第１準備工程Ｓ１＞
第１準備工程Ｓ１では、品種毎に且つ各品種の組成を構成する元素毎に、蛍光Ｘ線分析装置１０によって得られた元素の含有量の分析値に対する補正内容を決定する。
具体的には、第１準備工程Ｓ１は、第１工程Ｓ１１と、第２工程Ｓ１２とを含む。
【００３５】
（第１工程Ｓ１１）
第１工程Ｓ１１では、品種が既知である複数の品種の準備用金属材（本実施形態では鋼管）Ｐ１を用意する。準備用金属材Ｐ１は、異材判定装置１００が設置された検査ラインに搬送され得る全ての品種について用意することが好ましい。
次に、第１工程Ｓ１１では、一の品種の準備用金属材Ｐ１を蛍光Ｘ線分析装置１０に対向する位置まで搬送する。具体的には、蛍光Ｘ線分析装置１００が設置された検査ラインには、金属材Ｐを長手方向に搬送する搬送ローラ等から構成された搬送機構（図１には図示せず）が設置されており、該搬送機構を駆動することにより、準備用金属材Ｐ１が搬送され、準備用金属材Ｐ１の所定の部位が蛍光Ｘ線分析装置１０の測定ヘッド１１に対向する位置に到達する。
次に、第１工程Ｓ１１では、準備用金属材Ｐ１に含まれる各元素の含有量を蛍光Ｘ線分析装置１０によって分析する。すなわち、測定ヘッド１１に対向する準備用金属材Ｐ１の所定の部位にＸ線源１１ａからＸ線を照射し、検出器１１ｂで蛍光Ｘ線を検出して、演算制御部１２で準備用金属材Ｐ１に含まれる各元素の含有量を演算する。
上記準備用金属材Ｐ１の搬送及び蛍光Ｘ線分析装置１０による分析を、用意した全ての品種の準備用金属材Ｐ１について順次繰り返すことにより、各準備用金属材Ｐ１にそれぞれ含まれる各元素の含有量が分析されることになる。なお、同一品種の準備用金属材Ｐ１を複数本用意して、同一品種の準備用金属材Ｐ１についても複数回繰り返し分析することが好ましい。
【００３６】
なお、蛍光Ｘ線分析装置１０による分析は、準備用金属材Ｐ１が停止した状態で分析しても良いし、準備用金属材Ｐ１が所定の搬送速度で搬送されている状態で分析しても良い。
準備用金属材Ｐ１が停止した状態で複数の部位について分析する場合には、準備用金属材Ｐ１の搬送・停止を繰り返す間欠搬送を実行することで、準備用金属材Ｐ１の長手方向について複数の異なる部位の分析を行うことが可能である。また、搬送機構が準備用金属材Ｐ１を周方向に回転させることが可能な構成である場合には、準備用金属材Ｐ１の回転・停止を繰り返すことで、準備用金属材Ｐ１の周方向について複数の異なる部位の分析を行うことも可能である。
また、準備用金属材Ｐ１が所定の搬送速度で搬送されている状態で複数の部位について分析する場合には、所定時間（例えば１０秒程度）だけ照射したＸ線によって発生した蛍光Ｘ線に基づき準備用金属材Ｐ１の一の部位についての分析を行い、次の所定時間だけ照射したＸ線によって発生した蛍光Ｘ線に基づき準備用金属材Ｐ１の他の部位についての分析を行うことで、準備用金属材Ｐ１の長手方向について複数の異なる部位の分析を行うことが可能である。
【００３７】
（第２工程Ｓ１２）
第２工程Ｓ１２では、まず準備用金属材Ｐ１に含まれる各元素のレードル分析値を参照する。準備用金属材Ｐ１は品種が既知であり、該品種の組成を構成する各元素のレードル分析値が上位プロコン２００に記憶されているため、これを参照することが可能である。
次に、第２工程Ｓ１２では、参照した各元素のレードル分析値と、第１工程Ｓ１１によって得られた準備用金属材Ｐ１に含まれる各元素の含有量の分析値との偏差に基づき、蛍光Ｘ線分析装置１０によって得られた元素の含有量の分析値に対する補正内容を決定する。
【００３８】
図３は、一の品種の準備用金属材Ｐ１に含まれるＣｒ及びＦｅの含有量の分析値の一例を示す図である。図３（ａ）はＣｒの含有量の分析値を、図３（ｂ）はＦｅの含有量の分析値を示す。図３の縦軸は蛍光Ｘ線分析装置１０による分析値であり、横軸は頻度である。具体的には、図３は、一の品種の準備用金属材Ｐ１について（同じ準備用金属材Ｐ１の異なる部位や、異なる準備用金属材Ｐ１について）１００回程度、繰り返しＣｒ及びＦｅの含有量を分析したときの分析値の頻度分布を示す図である。より具体的には、図３に示すデータは、準備用金属材Ｐ１と蛍光Ｘ線分析装置１０（測定ヘッド１１）との対向方向の離間距離を５ｍｍに設定し、準備用金属材Ｐ１を搬送速度２２ｍ／ｍｉｎで搬送しながら、１回あたりのＸ線の照射時間を１０秒にして分析した結果である。
図３（ａ）に示す例では、一の品種の準備用金属材Ｐ１について参照したＣｒのレードル分析値と、Ｃｒの含有量の分析値との間に偏差が生じている。また、図３（ｂ）に示す例では、一の品種の準備用金属材Ｐ１について参照したＦｅのレードル分析値と、Ｆｅの含有量の分析値との間に偏差が生じている。このため、前述のように、第２工程Ｓ１２では、この偏差に基づき、蛍光Ｘ線分析装置１０によって得られた元素の含有量の分析値に対する補正内容を決定する。
【００３９】
具体的には、例えば、参照したレードル分析値と、図３に示すような分析値の頻度分布において頻度がピークとなる分析値（以下、適宜「ピーク分析値」という）との偏差（レードル分析値−ピーク分析値）を算出し、この算出した偏差を加算する補正内容に決定することが可能である。すなわち、蛍光Ｘ線分析装置１０によって得られた補正前の分析値をＸ、算出した偏差をＢ、補正後の分析値をＹとすると、補正内容は、例えば、以下の式（１）で表わされる。
Ｙ＝Ｘ＋Ｂ    ・・・（１）
上記式（１）で表わされる補正を行うことで、補正後の分析値Ｙをレードル分析値に近づけることが可能である。
【００４０】
なお、同じ品種であってもその元素の含有量が広範囲に亘って変動するために、上記の式（１）における偏差Ｂを補正前の分析値Ｘに関わらずに一定の値にしたのでは、十分に精度の良い補正ができない元素（例えば、Ｎｉ）が存在する。このような元素については、例えば、上記の式（１）における偏差Ｂを補正前の分析値Ｘの一次関数（α・Ｘ＋β）で表わすことが考えられる。上記の式（１）にＢ＝（α・Ｘ＋β）を代入すると、以下の式（２）が得られる。
Ｙ＝Ｘ＋（α・Ｘ＋β）  ・・・（２）
上記の式（２）において、ａ＝（１＋α）、ｂ＝βとすれば、以下の式（３）が得られる。
Ｙ＝ａ・Ｘ＋ｂ  ・・・（３）
上記の式（３）で表わされる一次関数の傾きａと切片ｂとは、式（３）のＸに補正前のピーク分析値を代入し、式（３）のＹにレードル分析値を代入して、最小二乗法等の近似計算を行うことで算出可能である。
なお、前述の式（１）は、式（３）においてａ＝１にした場合に相当すると考えることができるため、同じ品種内で元素の含有量が広範囲に亘って変動するか否かに関わらず、全て式（３）で表わされる補正内容を適用することも可能である。
【００４１】
図４は、Ｎｉの補正前のピーク分析値とレードル分析値との相関関係の一例を示す図である。図４の縦軸（Ｙ軸）はレードル分析値であり、横軸（Ｘ軸）は補正前のピーク分析値である。図４に示すように、両者を最小二乗法によって一次関数で近似すると、一次関数（近似直線）はＹ＝０．９８・Ｘ＋０．２３になる。すなわち、上記の式（３）において、ａ＝０．９８、ｂ＝０．２３になることを意味する。
上記式（３）で表わされる補正を行うことで、補正後の分析値Ｙをレードル分析値に近づけることが可能である。
【００４２】
以上に説明した補正内容の決定を、用意した全ての品種の準備用金属材Ｐ１について順次繰り返すことにより、第２工程Ｓ１２では、品種毎に且つ各品種の組成を構成する元素毎に、蛍光Ｘ線分析装置１によって得られた元素の含有量の分析値に対する補正内容が決定される。
【００４３】
図５は、第１準備工程Ｓ１で決定される補正内容の一例を示す図である。図５に示す例では、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６までの１６種類の品種毎に、前述の式（３）で表わされる補正内容（ａ＝１の場合も含む）が決定されている。更に、各品種の組成を構成するＭｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｗの１０種類の元素毎に、前述の式（３）で表わされる補正内容が決定されている。ただし、図５に示す例では、Ｃｒ、Ｆｅを除けば、いずれの品種についても同じ補正内容になっている。
第１準備工程Ｓ１で決定された図５に示すような補正内容は、判定装置４０に記憶される。
【００４４】
なお、本実施形態では、上記のように、レードル分析値とピーク分析値との偏差に基づき補正内容を決定しているが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、レードル分析値と分析値の平均値との偏差に基づき補正内容を決定することも可能である。
【００４５】
＜第２準備工程Ｓ２＞
第２準備工程Ｓ２では、品種の組成を構成する元素毎に、レードル分析値に応じた判定基準（第１準備工程Ｓ１での補正内容による補正後の分析値の判定基準）を決定する。
図６は、第２準備工程Ｓ２で決定される判定基準の一例を示す図である。図６（ａ）は判定基準の内容を示す説明図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す各パラメータＡ〜Ｄの値の一例を示す図である。
図６（ａ）に示すように、本実施形態の第２準備工程Ｓ２で決定する判定基準は、レードル分析値Ｒが所定値Ｒｃ未満の場合の第１判定基準と、レードル分析値Ｒが所定値Ｒｃ以上の場合の第２判定基準とから構成される。
【００４６】
第１判定基準は、レードル分析値Ｒと、第１準備工程Ｓ１の第１工程Ｓ１１によって得られた準備用金属材Ｐ１に含まれる各元素の含有量の分析値のバラツキとに基づき、決定される。本実施形態では、図６（ａ）に示すように、第１判定基準の上限値はレードル分析値Ｒ＋Ａとされ、下限値はレードル分析値Ｒ＋Ｂとされている。すなわち、補正後の分析値ＹがＲ＋Ｂ≦Ｙ≦Ｒ＋Ａのとき、第１判定基準を満足するものとされている。図６（ａ）において、第１判定基準の領域で「○」でプロットされたデータは第１判定基準を満足し、「×」でプロットされたデータは第１判定基準を満足していないことになる。例えば、図３にＣｒ及びＦｅについて例示したような準備用金属材Ｐ１に含まれる各元素の含有量の分析値のバラツキの標準偏差をσとすると、上記のパラメータＡ＝＋４σ、パラメータＢ＝−４σに決定される。図６（ｂ）に示す各元素のパラメータＡ、Ｂの値は、それぞれ第１準備工程Ｓ１の第１工程Ｓ１１によって得られた＋４σ、−４σの値である。
【００４７】
第２判定基準は、レードル分析値Ｒに所定の係数を乗算した値に基づき、決定される。本実施形態では、図６（ａ）に示すように、第２判定基準の上限値はＣ・Ｒとされ、下限値はＤ・Ｒとされている。すなわち、補正後の分析値ＹがＤ・Ｒ≦Ｙ≦Ｃ・Ｒのとき、第２判定基準を満足するものとされている。図６（ａ）において、第２判定基準の領域で「○」でプロットされたデータは第２判定基準を満足し、「×」でプロットされたデータは第２判定基準を満足していないことになる。図６（ｂ）に示す例では、各元素についていずれもＣ＝１．１とされ、Ｄ＝０．９とされている。
【００４８】
なお、第１判定基準と第２判定基準とを使い分ける境界値となるレードル分析値Ｒの所定値Ｒｃは、各元素について共通の値である必要はなく、元素毎に異なる値に設定しても良い。所定値Ｒｃは、例えば、第１判定基準及び第２判定基準のうち、レードル分析値Ｒとの偏差が大きい方の判定基準が判定工程Ｓ６において用いられるように決定すればよい。
具体的には、レードル分析値Ｒ＝Ｒｃのときに、第１判定基準の上限値Ｒ＋Ａ＝第２判定基準の上限値Ｃ・Ｒ、第１判定基準の下限値Ｒ＋Ｂ＝第２判定基準の下限値Ｄ・Ｒとなり、レードル分析値Ｒ＜Ｒｃのときに、第１判定基準の上限値Ｒ＋Ａ＞第２判定基準の上限値Ｃ・Ｒ、第１判定基準の下限値Ｒ＋Ｂ＜第２判定基準の下限値Ｄ・Ｒとなり、レードル分析値Ｒ＞Ｒｃのときに、第１判定基準の上限値Ｒ＋Ａ＜第２判定基準の上限値Ｃ・Ｒ、第１判定基準の下限値Ｒ＋Ｂ＞第２判定基準の下限値Ｄ・Ｒとなるように、所定値Ｒｃを決定すればよい。
【００４９】
以上に説明したように、本実施形態の第２準備工程Ｓ２で決定する判定基準は、レードル分析値Ｒが所定値Ｒｃ未満の小さい場合の判定基準として、準備用金属材Ｐ１について実測した各元素の含有量の分析値のバラツキσに基づき決定される第１判定基準を用いるため、後述の判定工程Ｓ６において被判定金属材Ｐ２に含まれている微量な元素の含有量に基づき異材判定する場合であっても、精度の良い判定が期待できる。
なお、第２準備工程Ｓ２で決定された図６に示すような判定基準は、判定装置４０に記憶される。
【００５０】
＜分析工程Ｓ３＞
分析工程Ｓ３では、異材であるか否かの判定対象である被判定金属材Ｐ２を、準備用金属材Ｐ１と同様に、蛍光Ｘ線分析装置１０に対向する位置まで搬送する。被判定金属材Ｐ２には、例えばバーコードが印字されたバーコードラベルＢＲが貼付されており、これにより被判定金属材Ｐ２にはバーコードで表された識別子が付されている。そして、準備用金属材Ｐ１と同様に、被判定金属材Ｐ２に含まれる複数の各元素（例えば、図５に示す１０種類の元素）の含有量を蛍光Ｘ線分析装置１０によって分析する。
分析工程Ｓ３で分析された各元素の含有量の分析値は、蛍光Ｘ線分析装置１０から判定装置４０に入力される。
【００５１】
＜認識工程Ｓ４＞
認識工程Ｓ４では、被判定金属材Ｐ２に付された識別子を検出し、該識別子に対応付けられた被判定金属材Ｐ２の予定品種（例えば、図５に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１６までの１６種類の品種のうちの一つの品種）を認識する。
具体的には、識別子検出装置２０によって被判定金属材Ｐ２に付された識別子を検出し、検出した識別子が参照装置３０に入力される。参照装置３０は、上位プロコン２００に対して、識別子検出装置２０から入力された識別子を出力する。これにより、上位プロコン２００は、入力された識別子に対応付けられた被判定金属材Ｐ２の予定品種（検査ラインで搬送されることが予定されている品種）と該予定品種の組成を構成する各元素のレードル分析値を参照装置３０に出力する。被判定金属材Ｐ２の予定品種及び該予定品種の組成を構成する各元素のレードル分析値は、参照装置３０から判定装置４０に入力される。
【００５２】
＜補正工程Ｓ５＞
補正工程Ｓ５では、認識工程Ｓ４で認識した予定品種について第１準備工程Ｓ１で決定した補正内容を用いて、分析工程Ｓ３によって得られた各元素の含有量の分析値を補正する。
具体的には、前述のように、判定装置４０には、蛍光Ｘ線分析装置１０によって分析された被判定金属材Ｐ２に含まれる複数の各元素の含有量の分析値が入力される。また、判定装置４０には、参照装置３０から、被判定金属材Ｐ２に付された識別子に対応付けられた被判定金属材Ｐ２の予定品種が入力される。判定装置４０は、前述のように品種毎に且つ各品種の組成を構成する元素毎に決定して記憶された補正内容（図５参照）のうち、参照装置３０から入力された予定品種に対応する補正内容を選択する。例えば、予定品種がＮｏ．６である場合には、図５に示すＮｏ．６の品種の補正内容が選択されることになる。そして、判定装置４０は、蛍光Ｘ線分析装置１０によって分析された複数の各元素の含有量の分析値を、選択した補正内容を用いて補正する。
【００５３】
＜判定工程Ｓ６＞
判定工程Ｓ６では、予定品種の組成を構成する各元素のレードル分析値を参照する。すなわち、前述のように、予定品種の組成を構成する各元素のレードル分析値が、参照装置３０から判定装置４０に入力される。そして、判定装置４０は、補正工程Ｓ５によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値と、参照した各元素のレードル分析値に応じた第２準備工程で決定した各元素の判定基準とを対比する。判定装置４０は、補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが各元素の判定基準を満足しない場合、被判定金属材Ｐ２は予定品種と異なる異材であると判定する。一方、判定装置４０は、補正後の各元素の含有量の分析値の全てが各元素の判定基準を満足する場合、被判定金属材Ｐ２は異材ではない（予定品種に合致する金属材である）と判定する。
具体的には、本実施形態の判定工程Ｓ６では、判定装置４０は、参照した各元素のレードル分析値Ｒが所定値Ｒｃ未満であって、補正工程Ｓ５によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値Ｙの何れかが第１判定基準を満足しない場合、被判定金属材Ｐ２は予定品種と異なる異材であると判定する。一方、判定装置４０は、補正後の各元素の含有量の分析値Ｙの全てが第１判定基準を満足する場合、被判定金属材Ｐ２は異材ではないと判定する。また、判定装置４０は、参照した各元素のレードル分析値Ｒが所定値Ｒｃ以上であって、補正工程Ｓ５によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値Ｙの何れかが第２判定基準を満足しない場合、被判定金属材Ｐ２は予定品種と異なる異材であると判定する。一方、判定装置４０は、補正後の各元素の含有量の分析値Ｙの全てが第２判定基準を満足する場合、被判定金属材Ｐ２は異材ではないと判定する。
【００５４】
本実施形態に係る異材判定方法は、以上に説明した各工程Ｓ１〜Ｓ６を含むことにより、被判定金属材Ｐ２が予定品種と異なる異材であるか否かを従来よりも精度良く判定可能である。
【００５５】
ここで、本発明者らが検討した結果によれば、被判定金属材Ｐ２と蛍光Ｘ線分析装置１０（測定ヘッド１１）との対向方向（本実施形態では上下方向）の離間距離に応じて、蛍光Ｘ線分析装置１０による各元素の含有量の分析値が、被判定金属材Ｐ２の異材判定の結果に影響を及ぼすほど変動する場合がある。換言すれば、補正工程Ｓ５において、離間距離に関わらずに同じ補正内容を用いて補正したのでは、各元素の含有量の分析値の補正の精度が低下し、ひいては異材判定に誤判定が生じ得るおそれがある。
【００５６】
図７は、一の品種の準備用金属材Ｐ１に含まれるＮｉの含有量の分析値と、準備用金属材Ｐ１と蛍光Ｘ線分析装置１０との対向方向の離間距離との関係の一例を示す図である。図７の縦軸は蛍光Ｘ線分析装置１０による分析値とレードル分析値との比であり、横軸は準備用金属材Ｐ１と蛍光Ｘ線分析装置１０（測定ヘッド１１）との対向方向の離間距離である。図中、「〇」でプロットしたデータはピーク分析値を、「〇」から上下に延びるバーは分析値のバラツキを示す。具体的には、図７は、一の品種の準備用金属材Ｐ１について（同じ準備用金属材Ｐ１の異なる部位や、異なる準備用金属材Ｐ１について）、各離間距離で、１００回程度、繰り返しＮｉの含有量を分析したときの分析値を示す図である。より具体的には、図７に示すデータは、準備用金属材Ｐ１が停止した状態（搬送速度０ｍ／ｍｉｎ）で、１回あたりのＸ線の照射時間を５秒にして分析した結果である。
図７に示すように、Ｎｉの含有量のピーク分析値は、離間距離に応じて１０％程度変動している。
【００５７】
したがい、上記離間距離の影響を低減するには、第１準備工程Ｓ１において、各準備用金属材Ｐ１と蛍光Ｘ線分析装置１０との対向方向の離間距離を変更して第１工程Ｓ１１及び第２工程Ｓ１２を繰り返し実行することにより、離間距離に応じた複数の補正内容を決定することが好ましい。すなわち、第１準備工程において、図５に示すような補正内容を離間距離に応じて複数決定し、判定装置４０に記憶させることが好ましい。そして、補正工程Ｓ５において、判定装置４０が、第１準備工程Ｓ１で決定した複数の補正内容のうち、分析工程Ｓ３で分析した際の被判定金属材Ｐ２と蛍光Ｘ線分析装置１０との対向方向の離間距離に応じた補正内容を選択し、分析工程Ｓ３によって得られた各元素の含有量の分析値を選択した補正内容によって補正することが好ましい。
【００５８】
上記の好ましい構成によれば、例えば、検査ラインの仕様変更等により被判定金属材Ｐ２の搬送位置が変化するなど、被判定金属材Ｐ２と蛍光Ｘ線分析装置１０との対向方向の離間距離が変化するような状況下であったとしても、適切な補正内容で各元素の含有量の分析値を補正可能である。
なお、被判定金属材Ｐ２と蛍光Ｘ線分析装置１０との対向方向の離間距離は、例えば、レーザ距離計等の距離計を検査ラインに設置して測定することが可能である。この測定結果を判定装置４０に入力することで、判定装置４０が離間距離に応じた補正内容を自動的に選択することが可能である。ただし、本発明はこれに限るものではなく、蛍光Ｘ線分析装置１０の測定ヘッド１１の初期位置と測定ヘッド１１の昇降量の指令値とに基づいて離間距離を計算によって算出し、この算出した結果を判定装置４０に入力することも可能である。
【００５９】
また、本発明者らが検討した結果によれば、分析工程Ｓ３で分析する際の被判定金属材Ｐ２の搬送速度に応じて、蛍光Ｘ線分析装置１０による各元素の含有量の分析値のバラツキが、被判定金属材Ｐ２の異材判定の結果に影響を及ぼすほど変動する場合がある。換言すれば、被判定金属材Ｐ２の搬送速度に関わらずに同じ第１判定基準（準備用金属材Ｐ１に含まれる各元素の含有量の分析値のバラツキに基づき決定される判定基準）を用いて判定したのでは、被判定金属材Ｐ２に含まれている微量な元素の含有量に基づき異材判定する場合に、誤判定が生じるおそれがある。
【００６０】
図８は、一の品種の準備用金属材Ｐ１に含まれるＮｉの含有量の分析値と、準備用金属材Ｐ１の搬送速度との関係の一例を示す図である。図８の縦軸は蛍光Ｘ線分析装置１０による分析値とレードル分析値との比であり、横軸は準備用金属材Ｐ１の搬送速度である。図中、「〇」でプロットしたデータはピーク分析値を、「〇」から上下に延びるバーは分析値のバラツキを示す。具体的には、図８は、一の品種の準備用金属材Ｐ１について（同じ準備用金属材Ｐ１の異なる部位や、異なる準備用金属材Ｐ１について）、各搬送速度で、１００回程度、繰り返しＮｉの含有量を分析したときの分析値を示す図である。より具体的には、図８に示すデータは、準備用金属材Ｐ１と蛍光Ｘ線分析装置１０（測定ヘッド１１）との対向方向の離間距離を７ｍｍに設定し、１回あたりのＸ線の照射時間を５秒にして分析した結果である。
図８に示すように、Ｎｉの含有量のピーク分析値は、準備用金属材Ｐ１の搬送速度によってあまり変動していない。しかしながら、Ｎｉの含有量の分析値のバラツキは、準備用金属材Ｐ１の搬送速度が大きくなると、準備用金属材Ｐ１が停止している場合に比べて大きくなっている。
【００６１】
したがい、上記搬送速度の影響を低減するには、蛍光Ｘ線分析装置１０によって分析する際の準備用金属材Ｐ１の搬送速度を変更して第１準備工程Ｓ１の第１工程Ｓ１１を繰り返し実行することにより、第２準備工程Ｓ２において、準備用金属材Ｐ１の搬送速度に応じた複数の第１判定基準を決定することが好ましい。すなわち、第２準備工程Ｓ２において、図６に示すような第１判定基準を搬送速度に応じて複数決定し、判定装置４０に記憶しておくことが好ましい。そして、判定工程Ｓ６において、判定装置４０が、第２準備工程Ｓ２で決定した複数の第１判定基準のうち、分析工程Ｓ３で分析した際の被判定金属材Ｐ２の搬送速度に応じた第１判定基準を選択し、参照した各元素のレードル分析値Ｒが所定値Ｒｃ未満であって、補正工程Ｓ５によって得られた補正後の各元素の含有量の分析値の何れかが選択した第１判定基準を満足しない場合、被判定金属材Ｐ２は予定品種と異なる異材であると判定する（補正後の各元素の含有量の分析値の全てが選択した第１判定基準を満足する場合、被判定金属材Ｐ２は異材ではないと判定する）ことが好ましい。
【００６２】
上記の好ましい構成によれば、例えば、検査ラインの操業条件の変更等により被判定金属材Ｐ２の搬送速度が変化するような状況下であったとしても、適切な判定基準で異材判定が可能である。
なお、被判定金属材Ｐ２の搬送速度は、例えば、検査ラインに一般的に設置されている速度計を用いて測定することが可能である。この測定結果を判定装置４０に入力することで、判定装置４０が搬送速度に応じた第１判定基準を自動的に選択することが可能である。
【００６３】
以下、本実施形態に係るレードル分析値を用いた異材判定方法によって異材判定を行った結果の一例について説明する。なお、本実施形態に係る異材判定方法と比較するため、同じ被判定金属材Ｐ２について、材料規格を用いる異材判定方法も行った。ただし、材料規格を用いる異材判定方法においても、含有量の分析値の補正は、本実施形態に係る異材判定方法と同様に実施した。
図９は、図５に示すＮｏ．２及びＮｏ．３の品種の被判定金属材Ｐ２について得られた、補正後の各元素の含有量の分析値と、各元素のレードル分析値と、本実施形態に係る異材判定方法で適用される各元素の判定基準と、材料規格を用いる異材判定方法で適用される各元素の判定基準との一例を示す。図９（ａ）はＮｏ．２の品種の被判定金属材Ｐ２について得られた結果を、図９（ｂ）はＮｏ．３の品種の被判定金属材Ｐ２について得られた結果を示す。同様に、図１０は、図５に示すＮｏ．６及びＮｏ．１２の品種の被判定金属材Ｐ２について得られた、補正後の各元素の含有量の分析値と、各元素のレードル分析値と、本実施形態に係る異材判定方法で適用される各元素の判定基準と、材料規格を用いる異材判定方法で適用される各元素の判定基準との一例を示す。図１０（ａ）はＮｏ．６の品種の被判定金属材Ｐ２について得られた結果を、図１０（ｂ）はＮｏ．１２の品種の被判定金属材Ｐ２について得られた結果を示す。
図９及び図１０において、「判定基準上限値（本発明）」は、本実施形態に係る異材判定方法で適用される各元素の判定基準（第１判定基準又は第２判定基準）の上限値を意味する。「判定基準下限値（本発明）」は、本実施形態に係る異材判定方法で適用される各元素の判定基準（第１判定基準又は第２判定基準）の下限値を意味する。「判定基準上限値（材料規格）」は、材料規格を用いる異材判定方法で適用される各元素の判定基準の上限値を意味する。「判定基準下限値（材料規格）」は、材料規格を用いる異材判定方法で適用される各元素の判定基準の下限値を意味する。各判定基準の欄に示す「−」は、各欄に対応する元素を異材判定に用いないことを意味する。  
【００６４】
例えば、図９（ａ）に示すＮｏ．２の品種の場合、Ｍｎのレードル分析値は１．５０［％］である。前述の図６に示すように、本実施形態では、Ｍｎの第１判定基準の上限値はレードル分析値Ｒ＋０．３５［％］であり、Ｍｎの第２判定基準の上限値はレードル分析値Ｒ×１．１［％］であるため、Ｒｃ＋０．３５＝Ｒｃ×１．１より、ＭｎについてのＲｃ＝３．５０［％］となる。図９（ａ）に示すＭｎのレードル分析値は、上記のように１．５０［％］であり、Ｒｃ未満であるため、判定工程Ｓ６において、Ｍｎについては第１判定基準が適用されることになる。したがい、本実施形態に係る異材判定方法で適用されるＭｎの判定基準の上限値は、図９（ａ）に示すように、１．５０＋０．３５＝１．８５［％］となる。Ｍｎの判定基準の下限値についても、同様にして、１．５０−０．３５＝１．１５［％］となる。
一方、図９（ａ）に示すＮｏ．２の品種の場合、Ｃｒのレードル分析値は１７．６０［％］である。前述の図６に示すように、本実施形態では、Ｃｒの第１判定基準の上限値はレードル分析値Ｒ＋１．００［％］であり、Ｃｒの第２判定基準の上限値はレードル分析値Ｒ×１．１［％］であるため、Ｒｃ＋１．００＝Ｒｃ×１．１より、ＣｒについてのＲｃ＝１０．００［％］となる。図９（ａ）に示すＣｒのレードル分析値は、上記のように１７．６０［％］であり、Ｒｃ以上であるため、判定工程Ｓ６において、Ｃｒについては第２判定基準が適用されることになる。したがい、本実施形態に係る異材判定方法で適用されるＣｒの判定基準の上限値は、図９（ａ）に示すように、１７．６０×１．１＝１９．３６［％］となる。Ｃｒの判定基準の下限値についても、同様にして、１７．６０×０．９＝１５．８４［％］となる。
図９及び図１０に示す各品種の各元素の判定基準については、いずれも上記と同様にして、適用される判定基準の上限値及び下限値が決定されている。
【００６５】
図１１は、品種がＮｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．６、Ｎｏ．１２である被判定金属材Ｐ２を、図９及び図１０に示す各品種の判定基準によって異材判定した場合の判定結果を示す図である。図１１（ａ）は本実施形態に係る異材判定方法で適用される判定基準を用いて判定した結果を、図１１（ｂ）は材料規格を用いる異材判定方法で適用される判定基準を用いて判定した結果を示す。図１１の縦軸は被判定金属材Ｐ２の実際の品種を、横軸は被判定金属材Ｐ２の予定品種の判定基準を示す。図１１に示す「〇」は異材ではないと判定された場合を、「×」は異材であると判定された場合を示す。
図１１（ａ）に示すように、本実施形態に係る異材判定方法によれば、被判定金属材Ｐ２の実際の品種が予定品種と異なる場合には、全て異材である（「×」でプロット）と正しく判定されている。一方、被判定金属材Ｐ２の実際の品種が予定品種と同じである場合には、全て異材ではない（「〇」でプロット）と正しく判定されている。
これに対し、図１１（ｂ）に示すように、材料規格を用いる異材判定方法によれば、被判定金属材Ｐ２の実際の品種がＮｏ．２であり、予定品種がＮｏ．３の場合であっても、異材ではない（「〇」でプロット）と誤判定されている。また、被判定金属材Ｐ２の実際の品種がＮｏ．３であり、予定品種がＮｏ．２の場合であっても、異材ではない（「〇」でプロット）と誤判定されている。
【００６６】
具体的に説明すると、被判定金属材Ｐ２の実際の品種がＮｏ．２で、予定品種がＮｏ．３である場合、補正後の各元素の含有量の分析値は図９（ａ）に示す通りである。図９（ａ）に示す結果は、予定品種がＮｏ．２であるとして補正された結果であるが、図５に示すように、Ｎｏ．２の品種とＮｏ．３の品種とでは補正内容が同一であるため、予定品種がＮｏ．３であるとして補正された場合と同じ補正結果になる。図９（ａ）に示すＮｏ．２の品種の補正後の各元素の含有量の分析値と、図９（ｂ）に示すＮｏ．３の品種の判定基準（材料規格を用いた判定基準）とを対比すると、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒの全ての元素について判定基準を満足している。したがい、前述のように、被判定金属材Ｐ２の実際の品種がＮｏ．２であり、予定品種がＮｏ．３の場合であっても、異材ではない（「〇」でプロット）と誤判定されてしまう。
これに対して、図９（ａ）に示すＮｏ．２の品種の補正後の各元素の含有量の分析値と、図９（ｂ）に示すＮｏ．３の品種の本実施形態の判定基準とを対比すると、図９（ａ）に示すＴｉの補正後の分析値が０．５４［％］であるのに対し、図９（ｂ）に示すＴｉの判定基準の上限値が０．３５［％］で下限値が０．００［％］であるため、判定基準を満足していない。したがい、前述のように、被判定金属材Ｐ２の実際の品種がＮｏ．２であり、予定品種がＮｏ．３である場合には、異材である（「×」でプロット）と正しく判定されることになる。
被判定金属材Ｐ２の実際の品種がＮｏ．３で、予定品種がＮｏ．２である場合も同様である。
以上に説明したように、本実施形態に係る異材判定方法によれば、被判定金属材Ｐ２が予定品種と異なる異材であるか否かを、材料規格を用いる異材判定方法に比べて精度良く判定可能である。
【００６７】
また、本実施形態に係る異材判定方法によれば、分析工程Ｓ３で分析した蛍光Ｘ線分析装置１０の分析値を補正工程Ｓ５で補正するため、蛍光Ｘ線分析装置１０の分析値をそのまま用いる場合に比べて精度良く異材判定可能である。以下、この点について、具体例を挙げて説明する。
【００６８】
図１２は、図５に示すＮｏ．１２の品種の金属材Ｐに含まれるＦｅの含有量の分析値の一例を示す図である。図１２（ａ）は補正前の分析値を、図１２（ｂ）は補正後の分析値を示す。図１２の縦軸は分析値であり、横軸は頻度である。具体的には、図１２は、Ｎｏ．１２の品種の金属材Ｐについて、１００回程度、繰り返しＦｅの含有量を分析したときの分析値の頻度分布を示す図である。なお、図１２（ａ）は、前述の図３（ｂ）と同一のデータである。
図５に示すように、Ｎｏ．１２の品種について、Ｆｅの補正内容は、Ｙ＝Ｘ−０．８０である。このため、図１２（ｂ）に示す補正後の分析値は、図１２（ａ）に示す補正前の分析値に対して０．８０［％］だけ値が小さくなる。そして、図１２に示す金属材Ｐの予定品種がＮｏ．１２である場合、金属材Ｐのレードル分析値は４．０［％］であるため、異材判定の判定基準としては第１判定基準が適用され、図１０（ｂ）に示すように、判定基準の上限値は５．０［％］で、下限値は３．０［％］になる。
図１２（ａ）に示す補正前のＦｅの含有量の分析値の中には、上記の判定基準を満足しないデータが存在する。すなわち、実際には異材ではないにも関わらず異材であると誤判定される可能性がある。これに対して、図１２（ｂ）に示す補正後のＦｅの含有量の分析値は全て上記の判定基準を満足するため、異材ではないと正しく判定されることになる。
以上のように、本実施形態に係る異材判定方法によれば、分析工程Ｓ３で分析した蛍光Ｘ線分析装置１０の分析値を補正工程Ｓ５で補正するため、精度良く異材判定可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１０・・・蛍光Ｘ線分析装置
１１・・・測定ヘッド
１２・・・演算制御部
２０・・・識別子検出装置
３０・・・参照装置
４０・・・判定装置
１００・・・異材判定装置
ＢＲ・・・バーコードラベル
Ｐ・・・金属材
Ｐ１・・・準備用金属材
Ｐ２・・・被判定金属材
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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