(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の下部から一定距離だけ離隔した状態で前記鋼板に向かって媒質を噴射して媒質柱を形成する噴射ノズルと、
前記媒質柱を介して鋼板の欠陥を検出するための超音波を送受信する超音波センサと、
前記送受信された超音波に基づいて前記鋼板の内部欠陥の存在を検出する欠陥検出部と、
前記鋼板の下面によって反射された鋼板下面反射波、前記鋼板の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波、及び前記鋼板の上面によって反射された鋼板上面反射波が順次到達するように超音波センサを昇降させることにより、前記超音波センサと前記鋼板との間の離隔距離を調節する昇降部と、を含み、
前記昇降部は、下記の数式を満たすように前記超音波センサと前記鋼板との間の距離を調節し、
〔数式〕
0006651627.tif 000005
ここで、Ｈは超音波センサと鋼板との間の距離、Ｔは鋼板の厚さ、Ｖｓは鋼板内における超音波速度、Ｖｗは媒質内における超音波速度であり、
前記昇降部は、前記噴射ノズルの内部に設けられた油圧シリンダを含むことを特徴とする高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置。
【請求項２】
前記鋼板の下面によって反射された超音波は、
前記超音波センサによって再反射された後、再び前記鋼板に入射することを特徴とする請求項１に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置。
【請求項３】
前記欠陥検出部は、
前記鋼板下面反射波の到達時刻と前記鋼板上面反射波の到達時刻との間に前記鋼板欠陥反射波が存在する場合、前記鋼板の内部に欠陥が存在すると判断することを特徴とする請求項１に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置。
【請求項４】
前記欠陥検出部は、
前記鋼板欠陥反射波の大きさが、前記鋼板下面反射波の大きさと前記鋼板上面反射波の大きさとの間の値である場合、前記鋼板の内部に欠陥が存在すると判断することを特徴とする請求項３に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置。
【請求項５】
前記媒質は、水を含むことを特徴とする請求項１に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置。
【請求項６】
前記超音波センサは、前記鋼板の幅方向に沿って複数に配列され、
前記噴射ノズルは、前記複数の超音波センサにより形成された超音波アレイを収容するように構成されることを特徴とする請求項１に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置。
【請求項７】
前記超音波アレイは、前記鋼板の幅以上の長さを有することを特徴とする請求項６に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置。
【請求項８】
噴射ノズルにおいて、鋼板の下部から一定距離だけ離隔した状態で前記鋼板に向かって媒質を噴射して媒質柱を形成する第１段階と、
超音波センサにおいて、前記媒質柱を介して鋼板の欠陥を検出するための超音波を送受信する第２段階と、
欠陥検出部において、前記送受信された超音波に基づいて前記鋼板の内部欠陥の存在を検出する第３段階と、を含み、
前記鋼板の下面によって反射された鋼板下面反射波、前記鋼板の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波、及び前記鋼板の上面によって反射された鋼板上面反射波が順次到達するように前記超音波センサを昇降させることにより、前記超音波センサと前記鋼板との間の離隔距離は調節可能に構成され、
前記超音波センサと前記鋼板との間の距離は、下記の数式を満たし、
〔数式〕
0006651627.tif 000006
ここで、Ｈは超音波センサと鋼板との間の距離、Ｔは鋼板の厚さ、Ｖｓは鋼板内における超音波速度、Ｖｗは媒質内における超音波速度であり、
前記超音波センサは、前記噴射ノズルの内部に設けられた油圧シリンダを用いて昇降することを特徴とする高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷方法。
【請求項９】
前記鋼板の下面によって反射された超音波は、
超音波センサによって再反射された後、再び前記鋼板に入射することを特徴とする請求項８に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷方法。
【請求項１０】
前記第３段階は、
前記鋼板下面反射波の到達時刻と前記鋼板上面反射波の到達時刻との間に前記鋼板欠陥反射波が存在する場合、前記鋼板の内部に欠陥が存在すると判断することを特徴とする請求項８に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷方法。
【請求項１１】
前記第３段階は、
前記鋼板欠陥反射波の大きさが、前記鋼板下面反射波の大きさと前記鋼板上面反射波の大きさとの間の値である場合、前記鋼板の内部に欠陥が存在すると判断することを特徴とする請求項１０に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷方法。
【請求項１２】
前記媒質は、水を含むことを特徴とする請求項８に記載の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所厚板工場では、生産が完了した鋼板の内部欠陥を検出するために、生産品の出荷前に精製ラインで超音波探傷を行っている。超音波探傷は、鋼板に超音波を送信して鋼板から反射した超音波を受信及び分析することにより、鋼板内にクラック（ｃｒａｃｋ）、介在物（ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）、偏析（ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ）などの欠陥（ｄｅｆｅｃｔ）が存在するか否かを診断する方法である。
超音波探傷は、超音波センサ（ｐｒｏｂｅ）と鋼板の表面との接触有無に応じて、接触式探傷方式と非接触式探傷方式とに分けることができる。
接触式探傷方式の場合、鋼板の表面状態及び形状によるノイズの発生により誤検出が頻発し、超音波センサと鋼板との間の摩擦によって探触子の探傷面に摩耗が発生して、探傷性能の低下及び探触子の寿命短縮といった問題が生じている。
【０００３】
かかる接触式探傷方法を解決するために、非接触式探傷方式による探傷方法が多角的に検討されている。
非接触式探傷方式の場合、超音波センサ（ｐｒｏｂｅ）から発信された超音波エネルギーを鋼板に伝達するためには、接触媒質が必要であり、代表的な媒質としては、超音波送信効率に優れた水を挙げることができる。
【０００４】
図１は従来技術による欠陥探傷装置を示した図である。
図１に示したとおり、非接触式超音波探傷検査装置は、被検査体３の下部から一定距離だけ離隔して被検体３に媒質を噴射するノズルケース２と、ノズルケース２の内部に設けられ、被検体３に超音波を送受信する超音波センサ１とを含んで構成される。
しかし、上述の従来技術の場合、被検査体３の下部に噴射される媒質と超音波センサ１についてしか開示されておらず、被検査体３の内部欠陥を検査する具体的な構成については開示されていない。
関連先行技術としては、実開昭６３−２００１６１号公報（１９８８年１２月２３日公開）がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的とするところは、鋼板の内部欠陥を容易に検査することができる高さ調整型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置は、鋼板の下部から一定距離だけ離隔した状態で前記鋼板に向かって媒質を噴射して媒質柱を形成する噴射ノズルと、前記媒質柱を介して鋼板の欠陥を検出するための超音波を送受信する超音波センサと、前記送受信された超音波に基づいて前記鋼板の内部欠陥の存在を検出する欠陥検出部と、前記鋼板の下面によって反射された鋼板下面反射波、前記鋼板の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波、及び前記鋼板の上面によって反射された鋼板上面反射波が順次到達するように超音波センサを昇降させることにより、前記超音波センサと前記鋼板との間の離隔距離を調節する昇降部と、を含み、前記昇降部は、下記の数式を満たすように前記超音波センサと前記鋼板との間の距離を調節し、
〔数式〕
0006651627.tif 000002
ここで、Ｈは超音波センサと鋼板との間の距離、Ｔは鋼板の厚さ、Ｖｓは鋼板内における超音波速度、Ｖｗは媒質内における超音波速度であり、前記昇降部は、前記噴射ノズルの内部に設けられた油圧シリンダを含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明の高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷方法は、噴射ノズルにおいて、鋼板の下部から一定距離だけ離隔した状態で前記鋼板に向かって媒質を噴射して媒質柱を形成する第１段階と、超音波センサにおいて、前記媒質柱を介して鋼板の欠陥を検出するための超音波を送受信する第２段階と、欠陥検出部において、前記送受信された超音波に基づいて前記鋼板の内部欠陥の存在を検出する第３段階と、を含み、前記鋼板の下面によって反射された鋼板下面反射波、前記鋼板の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波、及び前記鋼板の上面によって反射された鋼板上面反射波が順次到達するように前記超音波センサを昇降させることにより、前記超音波センサと前記鋼板との間の離隔距離は調節可能に構成され、前記超音波センサと前記鋼板との間の距離は、下記の数式を満たし、
〔数式〕
0006651627.tif 000003
ここで、Ｈは超音波センサと鋼板との間の距離、Ｔは鋼板の厚さ、Ｖｓは鋼板内における超音波速度、Ｖｗは媒質内における超音波速度であり、前記超音波センサは、前記噴射ノズルの内部に設けられた油圧シリンダを用いて昇降することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、本発明の高さ調整型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置は、鋼板の厚さに応じて、鋼板の下面によって反射された鋼板下面反射波、鋼板の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波、及び鋼板の上面によって反射された鋼板上面反射波が順次到達するように超音波センサと鋼板との間の距離を調節することにより、鋼板の内部欠陥を容易に検査することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術による欠陥探傷装置を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態による高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置を示した図である。
【図３】図２に示した噴射ノズルを介した媒質柱の形成方法を示す図であり、（ａ）は噴射ノズル１１０によって形成された媒質柱１０の形態を示しており、（ｂ）は噴射ノズル１１０によって形成された媒質柱１０が鋼板３接触した状態を示す。
【図４】本発明の一実施形態による超音波検出過程を説明するための図であり、（ａ）は超音波センサ１２０で発生した超音波信号が鋼板の下部面及び鋼板の上部面に反射する過程を示し、（ｂ）は欠陥のない鋼板の超音波信号の波形図を示し、（ｃ）は欠陥がある場合の鋼板の超音波信号波形図を示し、（ｄ）は鋼板の厚さＴに比べて超音波センサと鋼板との間の距離が近すぎる場合の超音波信号の波形図を示す
【図５】本発明の他の実施形態による超音波探傷装置の斜視図である。
【図６】図５に示した超音波探傷装置の平面図である。
【図７】本発明の一実施形態による高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を基にして本発明の実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張することがあり、図面上に同一符号で表示される要素は同一要素である。
【００１１】
図２は本発明の一実施形態による高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷装置を示した図である。
図２を基にすると、本発明の一実施形態による超音波探傷装置は、噴射ノズル１１０、超音波センサ１２０、媒質循環ユニット１３０、昇降部１５０、及び欠陥検出部１６０を含む。
噴射ノズル１１０は、移送手段、例えば、ロール４により移送される鋼板３の下側に設けられ、鋼板３に向かって媒質（例えば、水）を噴射して媒質柱１０（例えば、水柱）を形成することができる。媒質柱１０は、噴射ノズル１１０の噴射口から数十ミリメートル（ｍｍ）の高さを有するように形成され、これは、安定した超音波の送受信を可能にする。
【００１２】
超音波センサ１２０は、噴射ノズル１１０の内部に設けられ、媒質柱１０を介して鋼板３の欠陥を検出するための超音波を送受信する。超音波センサ１２０は、下部の昇降部１５０によって支持されて上下に昇降することができ、媒質によって沈積される沈積式探触子の形態であることができる。超音波センサ１２０は、鋼板３から受信した超音波信号を処理及び演算して、鋼板３の内部欠陥の有無を分析する欠陥検出部１６０と有線または無線連結方式により連結される。無線連結方式が適用された場合、超音波センサ１２０は、超音波信号を欠陥検出部１６０に無線で送信するための無線通信モジュールが内蔵された形態を有する。
媒質循環ユニット１３０は、媒質柱１０から落下した媒質を回収して噴射ノズル１１０に循環させる機能を行う。
【００１３】
本発明の一実施形態によると、媒質循環ユニット１３０は、媒質受け１３１、回収配管１３２、及び供給配管１３３を含む構成を有する。
媒質受け１３１は、噴射ノズル１１０の外側に設けられ、媒質柱１０から落下した媒質を受けるように構成される。
媒質受け１３１は、噴射ノズル１１０を限定するシリンダ状またはボックス状に形成されることができる。
回収配管１３２は、媒質受け１３１に連結され、媒質受け１３１内の媒質を回収するように構成される。媒質柱１０から落下して媒質受け１３１に落ちた媒質は、回収配管１３２に供給される。
【００１４】
回収配管１３２には、媒質受け１３１から排出された媒質をフィルタリングするためのフィルタ１３４が設けられ、これにより、不純物が除去された媒質を噴射ノズル１１０に再供給することができる。
供給配管１３３は、回収配管１３２の媒質を噴射ノズル１１０に供給するためのものであり、噴射ノズル１１０と回収配管１３２にそれぞれ連通する。
供給配管１３３と回収配管１３２との間には、噴射ノズル１１０に噴射圧を供給するための噴射圧供給ユニット１４０が設けられる。噴射圧供給ユニット１４０が圧力を供給して噴射ノズル１１０が一定の圧力で媒質を噴射することにより、媒質柱１０が形成される。噴射圧供給ユニット１４０としては循環ポンプを用いることができ、循環ポンプを制御することにより、噴射ノズル１１０の噴射圧を制御することができる。
【００１５】
昇降部１５０は、超音波センサ１２０を支持するように構成され、欠陥検出部１６０の制御により超音波センサ１２０を上下に昇降させることにより、鋼板３と超音波センサ１２０との間の距離を調節することができる。上記の昇降部１５０としては、例えば、油圧シリンダを用いることができるが、ラック−ピニオンギアなどのように超音波センサ１２０を昇降させることができるものであれば、どのような手段であってもよい。
欠陥検出部１６０は、超音波センサ１２０を駆動して鋼板の欠陥を検出するための超音波を送受信する。また、欠陥検出部１６０に鋼板３の厚さ情報が入力され、入力された鋼板３の厚さ情報に従って昇降部１５０を制御して超音波センサ１２０を昇降させることにより、鋼板３と超音波センサ１２０との間の距離を調節することができる。これについては、図３の（ａ）〜（ｂ）を基にして後に説明する。
【００１６】
一方、図３は、図２に示した噴射ノズルを介した媒質柱の形成方法を示す図である。
図３の（ａ）は噴射ノズル１１０によって形成された媒質柱１０の形態を示しており、（ｂ）は噴射ノズル１１０によって形成された媒質柱１０が鋼板３に接触した状態を示している。
図３の（ａ）〜（ｂ）に示したとおり、噴射ノズル１１０の噴射口と鋼板３の下面との間の距離Ｄは、媒質柱１０の高さｈより低く形成することが好ましい。このように、媒質柱１０が噴射ノズル１１０の噴射口と鋼板３の下面との間の距離Ｄより高い高さｈを有するように媒質柱１０を形成することにより、媒質柱１０を鋼板３に密着させることができ、これにより、安定した超音波の送受信のための媒質柱１０を形成することができる。一方、説明していない符号Ｈは、超音波センサ１２０と鋼板３との間の距離を示す。
一方、図４の（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態による超音波検出過程を説明するための図である。図４の（ａ）は超音波センサ１２０で発生した超音波信号が鋼板の下部面及び鋼板の上部面に反射する過程を示し、（ｂ）は欠陥のない鋼板の超音波信号の波形図であり。また、（ｃ）は欠陥がある場合の鋼板の超音波信号の波形図であり、（ｄ）は鋼板の厚さＴに比べて超音波センサ１２０と鋼板３との間の距離Ｈが近すぎる場合の超音波信号の波形図を示す。
【００１７】
まず、図４の（ａ）に示したとおり、超音波センサ１２０で発生した超音波信号は、鋼板３の下面で反射して超音波センサ１２０に戻るか、または鋼板３の内部を透過した後、鋼板３の上面で反射して超音波センサ１２０に戻る。この際、鋼板３の下面で反射して超音波センサ１２０に戻ってきた超音波信号は、超音波センサ１２０の表面から再び鋼板３に向かって再反射される。このように、超音波センサ１２０と鋼板３との間には、鋼板３の下面と超音波センサ１２０の表面による多重反射波が存在する。
本発明の実施形態を説明するにあたり、鋼板３の上面によって反射された後、超音波センサ１２０によって再反射される超音波信号は、その大きさが相対的に小さいため、無視することができ、鋼板３の内部欠陥探傷には用いられないことに留意すべきである。（即ち、無視することができる）
一方、図４の（ｂ）は鋼板の内部に欠陥がない場合の超音波信号の波形図を示したものである。
【００１８】
図４の（ａ）、（ｂ）において、Ｓ０は、超音波センサ１２０によって最初に発生した超音波信号であり、Ｓ１は、超音波信号Ｓ０が鋼板３の下面によって反射された後、超音波センサ１２０の表面で再反射された信号であり、Ｓ２は、超音波信号Ｓ１が鋼板３の下面によって反射された後、超音波センサ１２０の表面で再反射された信号であり、Ｓ３は、超音波信号Ｓ２が鋼板３の下面に反射された後、超音波センサ１２０の表面で再反射された信号である。
そして、Ｓ１１は、超音波信号Ｓ０が鋼板３の上面によって反射されて超音波センサ１２０に戻ってきた超音波信号であり、Ｓ２１は、超音波信号Ｓ１が鋼板３の上面によって反射されて超音波センサ１２０に戻ってきた超音波信号であり、Ｓ３１は、超音波信号Ｓ２が鋼板３の上面によって反射されて超音波センサ１２０に戻ってきた超音波信号である。
【００１９】  また、△ｔｓは、下記数式１に従って超音波信号が鋼板３の下面を透過した後、鋼板３の上面で反射して鋼板３の下面に戻るのに要する時間であり、△ｔｗは、下記数式２に従って超音波信号が鋼板３の下面で反射した後、超音波センサ１２０に戻るのに要する時間である。［数式１］ △ｔｓ＝２Ｔ／Ｖｓここで、Ｔは鋼板の厚さ、Ｖｓは鋼板内における超音波速度である。［数式２］ △ｔｗ＝２  Ｈ／Ｖｗ  ここで、Ｈは超音波センサの表面から鋼板までの距離、Ｖｗは媒質（水）内における超音波速度である。  一方、図４の（ｃ）は、鋼板の内部に欠陥がある場合の鋼板の超音波信号を示す波形図である。図４の（ｂ）と異なる点は、鋼板３の内部欠陥による信号Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２が追加されたことである。超音波信号Ｓ１２は、超音波信号Ｓ０が鋼板３の内部欠陥によって反射された後、超音波センサ１２０に戻ってきた信号であり、超音波信号Ｓ２２は、超音波信号Ｓ１が鋼板３の内部欠陥によって反射された後、超音波センサ１２０に戻ってきた信号であり、超音波信号Ｓ３２は、超音波信号Ｓ２が鋼板３の内部欠陥によって反射された後、超音波センサ１２０に戻ってきた信号である。
【００２０】  図４の（ｃ）に示したとおり、鋼板３の内部に欠陥がある場合には、下記数式３の条件を満たすように鋼板３と超音波センサ１２０との間の距離Ｈを調整することにより、鋼板３の下面によって反射された鋼板下面反射波Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、鋼板３の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、及び鋼板３の上面によって反射された鋼板上面反射波Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１が順次到達することになる。［数式３］ △ｔｓ＜  △ｔｗ  上記の数式３を数式１〜２と関連付けて再整理すると、数式３を満たす鋼板３と超音波センサ１２０との間の距離Ｈは、下記数式４のように整理することができる。［数式４］0006651627.tif 000004
ここで、Ｈは超音波センサから鋼板までの距離、Ｔは鋼板の厚さ、Ｖｓは鋼板内における超音波速度、Ｖｗは媒質（水）内における超音波速度である。
【００２１】
即ち、上記の数式４を満たすように、欠陥検出部１６０は、昇降部１５０を制御して超音波センサ１２０を昇降させることにより、超音波センサ１２０と鋼板３との間の距離を調節することができる。これにより、鋼板３の下面によって反射された鋼板下面反射波Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、鋼板３の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、及び鋼板３の上面によって反射された鋼板上面反射波Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１がそれぞれ順次到達することができる。この際、超音波信号の大きさは、それぞれＳ１＞Ｓ１２＞Ｓ１１、Ｓ２＞Ｓ２２＞Ｓ２１、Ｓ３＞Ｓ３２＞Ｓ３１の関係を有するため、欠陥検出部１６０は、鋼板欠陥反射波Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３１の大きさがそれぞれ、鋼板下面反射波Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の大きさと鋼板上面反射波Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１の大きさとの間の値である場合、鋼板３の内部に欠陥が存在すると判断することができる。
しかし、鋼板３の厚さに比べて、超音波センサ１２０と鋼板３との間の距離Ｈが近すぎる場合には、欠陥の検出が困難である。
【００２２】
図４の（ｄ）は鋼板の厚さに比べて、超音波センサ１２０と鋼板３との間の距離Ｈが近すぎる場合の超音波信号を示した図である。
即ち、図４の（ｄ）に示したとおり、鋼板３の厚さＴが、超音波センサ１２０と鋼板３との間の距離Ｈに比べて厚すぎる場合には、最初の超音波信号Ｓ０が発生した後、鋼板３の下面によって反射された多数個の鋼板下面反射波Ｓ１、Ｓ２が到達してから最初の鋼板上面反射波Ｓ１１が超音波センサ１２０に到達する。この場合、一周期（例えば、図４の（ｃ）の△ｔｗ＋△ｔｓ）内では欠陥の有無を判断することが困難であるだけではなく、鋼板３の内部欠陥による反射波（図示せず）の大きさは、他の超音波信号の大きさと類似（例えば、図４（ｃ）におけるＳ１２とＳ２）するため、容易に区別できないという問題点がある。
したがって、本発明の一実施形態によると、鋼板３の下面によって反射された鋼板下面反射波Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、鋼板３の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、及び鋼板３の上面によって反射された鋼板上面反射波Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１がそれぞれ順次到達するように、超音波センサ１２０と鋼板３との間の距離を調節し、超音波信号の大きさに基づいて欠陥を検出することにより、鋼板３の内部欠陥を容易に検出することができる利点がある。
【００２３】
一方、図５は本発明の他の実施形態による超音波探傷装置の斜視図であり、図６は図５に示した超音波探傷装置の平面図である。
本発明の一実施形態における超音波探傷装置も上記の実施形態と同様に、噴射ノズル２１０、超音波センサ２２０、媒質循環ユニット２３０、噴射圧供給ユニット２４０などを含む。
図５〜図６では、上記の実施形態に対応する構成の図面符号を実施形態と類似の符号で表記した。即ち、上述の実施形態において１００番台で表記した図面符号を２００番台に変更して表記した。
【００２４】
本発明の一実施形態よると、超音波センサ２２０は、鋼板３の幅方向に沿って複数配列されて探触子アレイ２２５を形成する。ここで、探触子アレイ２２５は、鋼板３の幅Ｗ以上の長さＬを有することが好ましい。噴射ノズル２１０は、探触子アレイ２２５を収容するように形成され、本発明の一実施形態の場合、噴射ノズル２１０が鋼板３の幅方向を長さ方向とする四角断面を有して形成されたことが例示されている。そして、媒質受け２３１も、噴射ノズル２１０の外側を限定する四角箱状を有することが例示されている。但し、本発明の一実施形態において例示された噴射ノズル２１０及び媒質受け２３１の形状は、上記のものに限定されるものではなく、様々な形態に変形されて実施されることができる。
【００２５】
本発明の一実施形態によると、鋼板３の幅方向に沿って配列された複数の超音波センサ２２０が鋼板３の全幅をカバーしているため、鋼板３の移送時に鋼板３の全幅を同時に探傷することができる利点がある。
上記のとおり、本発明の一実施形態によると、鋼板の厚さに応じて、鋼板の下面によって反射された鋼板下面反射波、鋼板の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波、及び鋼板の上面によって反射された鋼板上面反射波が順次到達するように、超音波センサと鋼板との間の距離を調節することにより、鋼板の内部欠陥を容易に検査することができる。
一方、図７は本発明の一実施形態による高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷方法を説明するためのフローチャートである。本発明の説明を簡潔にするために、図１〜図６に関して既に説明した事項と重複する部分の説明は省略する。
【００２６】
以下、図１〜図７を基にして、本発明の一実施形態による高さ調節型超音波センサを用いた鋼板の内部欠陥探傷方法を説明する。
図１〜図７を参照すると、まず、噴射ノズル１１０は、鋼板３の下部から一定距離Ｈだけ離隔した状態で鋼板３に向かって媒質（例えば、水）を噴射して媒質柱１０、（例えば、水柱）を形成する（Ｓ６０１）。媒質柱１０は、噴射ノズル１１０の噴射口から数十ミリメートル（ｍｍ）の高さを有するように形成され、これは、安定した超音波の送受信を可能にする。
次に、超音波センサ１２０は、媒質柱１０を介して鋼板３の欠陥を検出するための超音波を送受信する（Ｓ６０２）。超音波センサ１２０は、下部の昇降部１５０により支持されて上下に昇降することができ、媒質によって沈積される沈積式探触子の形態であることができる。
【００２７】
次に、欠陥検出部１６０は、送受信された超音波に基づいて鋼板３の内部欠陥を検出する（Ｓ６０３）。
具体的に、欠陥検出部１６０は、順次到達した超音波信号の大きさに基づいて欠陥を検出することにより、鋼板３の内部欠陥を容易に検出することができる。
この場合、本発明の一実施形態によると、欠陥検出部１６０は、鋼板３の厚さ情報に従って昇降部１５０を制御して超音波センサ１２０を昇降させることにより、鋼板３と超音波センサ１２０との間の距離を調節するように構成される。かかる構成により、鋼板３の下面によって反射された鋼板下面反射波Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、鋼板３の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、及び鋼板３の上面によって反射された鋼板上面反射波Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１が順次到達することができ、以後、順次到達した超音波信号の大きさに基づいて欠陥を検出することにより、鋼板３の内部欠陥を容易に検出することができるという利点がある。
【００２８】
本発明を説明するにあたり、「〜部」という用語は、ハードウェア構成要素、ソフトウェア構成要素、及び／またはハードウェア構成要素及びソフトウェア構成要素の組み合わせで実現されることができる。例えば、プロセッサ、コントローラ、ＡＬＵ（ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、デジタル信号プロセッサ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｉｇｎａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、マイクロコンピュータ、ＦＰＡ（ｆｉｅｌｄ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ａｒｒａｙ）、ＰＬＵ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｕｎｉｔ）、マイクロプロセッサ、または命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）を実行し応答することができる他のいかなる装置のように、一つ以上の汎用コンピュータまたは特殊目的コンピュータを用いて実現されることができる。
【００２９】
また、ソフトウェアは、コンピュータプログラム（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｐｒｏｇｒａｍ）、コード（ｃｏｄｅ）、命令（ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）、またはこれらの一つ以上の組み合わせを含むことができ、所望の通りに動作するように処理装置を構成したり、独立的または集合的（ｃｏｌｌｅｃｔｉｖｅｌｙ）に処理装置を命令することができる。ソフトウェア及び／またはデータは、処理装置によって解釈されたり、処理装置に命令またはデータを提供するために、あらゆる種類の機械、構成要素（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）、物理的装置、仮想装置（ｖｉｒｔｕａｌ  ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）、コンピュータ記憶媒体または装置、または送信される信号波（ｓｉｇｎａｌ  ｗａｖｅ）に、永久的または一時的に具体化（ｅｍｂｏｄｙ）されることができる。ソフトウェアは、ネットワークで接続されたコンピュータシステム上に分散され、分散された方法で記憶または実行されることもできる。ソフトウェア及びデータは、一つ以上のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記憶されることができる。
【００３０】
上記のとおり、本発明の一実施形態によると、鋼板の厚さに応じて、鋼板の下面によって反射された鋼板下面反射波、鋼板の欠陥によって反射された鋼板欠陥反射波、及び鋼板の上面によって反射された鋼板上面反射波が順次到達するように、超音波センサと鋼板との間の距離を調節することにより、鋼板の内部欠陥を容易に検査することができる。
【００３１】
本発明は、上記の実施形態及び添付の図面により限定されない。添付した特許請求の範囲によって権利範囲を限定し、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で様々な形態の置換、変形及び変更ができるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には自明である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明は、例えば製鉄所で生産完了した鋼板において内部欠陥を検出するのに有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１：超音波センサ
２：ノズルケース
３：鋼板、被検査体
４：ロール
１０：媒質柱
１１０、２１０：噴射ノズル
１２０、２２０：超音波センサ
１３０、２３０：媒質循環ユニット
１３１、２３１：媒質受け
１３２、２３２：回収配管
１３３、２３３：供給配管
１３４、２３４：フィルタ
１４０、２４０：噴射圧供給ユニット
１５０：昇降部
１６０：欠陥検出部
２２５：探触子アレイ
Ｄ：噴射口と鋼板の下面との間の距離
Ｈ：超音波センサと鋼板との間の距離
ｈ：媒質柱の高さ
Ｌ：探触子アレイの長さ
Ｓ０：超音波センサ１２０によって最初に発生した超音波信号
Ｓ１：超音波信号Ｓ０が鋼板３の下面によって反射された後、超音波センサ１２０の表面で再反射された信号
Ｓ２：超音波信号Ｓ１が鋼板３の下面によって反射された後、超音波センサ１２０の表面で再反射された信号
Ｓ３：超音波信号Ｓ２が鋼板３の下面に反射された後、超音波センサ１２０の表面で再反射された信号
Ｓ１１：超音波信号Ｓ０が鋼板３の上面によって反射されて超音波センサ１２０に戻ってきた超音波信号
Ｓ１２：超音波信号Ｓ０が鋼板３の内部欠陥によって反射された後、超音波センサ１２０に戻ってきた信号
Ｓ２１：超音波信号Ｓ１が鋼板３の上面によって反射されて超音波センサ１２０に戻ってきた超音波信号
Ｓ２２：超音波信号Ｓ１が鋼板３の内部欠陥によって反射された後、超音波センサ１２０に戻ってきた信号
Ｓ３１：超音波信号Ｓ３が鋼板３の上面によって反射されて超音波センサ１２０に戻ってきた超音波信号
Ｓ３２：Ｓ３２は、超音波信号Ｓ２が鋼板３の内部欠陥によって反射された後、超音波センサ１２０に戻ってきた信号
Ｔ：鋼板の厚さ
Δｔｓ：〔数式１〕に従って超音波信号が鋼板３の下面を透過した後、鋼板３の上面で反射して鋼板３の下面に戻るのに要する時間
△ｔｗ：〔数式２〕に従って超音波信号が鋼板３の下面で反射した後、超音波センサ１２０に戻るのに要する時間
Ｖｓ：鋼板内における超音波速度
Ｖｗ：媒質（水）内における超音波速度
Ｗ：鋼板の幅
【図１】
0006651627.tif 000007
【図２】
0006651627.tif 000008
【図３】
0006651627.tif 000009
【図４】
0006651627.tif 000010
【図５】
0006651627.tif 000011
【図６】
0006651627.tif 000012
【図７】
0006651627.tif 000013