(57)【要約】【課題】薄板などの金属製品の疵部をカットすることなく、製品疵部／正常部の発光分析を行い、その強度比により抽出される疵種に特有の成分からの疵の種類を迅速に判定して疵の発生原因解明に資する工程管理用小型可動型判定装置を提供すること。【解決手段】金属試料表面と電極の間で不活性雰囲気を形成してスパーク放電を発生させ金属試料表面からの発光スペクトルを集光レンズを介して光ファイバに導入するプローブ部分、および、プローブ部と光ファイバで結ばれた発光スペクトルを分光分析する分光器と分光器からの情報を演算処理するデータ処理部を含む装置本体からなる可動型金属材料疵種別判別装置。【選択図】　　　図１
2004109068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）金属試料表層と電極との間に不活性ガス雰囲気を形成する手段、
（ｂ）金属試料表面との間にスパーク放電を発生させる電極と、前記放電による金属試料表面からの発光スペクトルを集光する集光レンズとを含み、該集光レンズは光ファイバに接続されているプローブ部、該プローブ部は可動部である、
（ｃ）前記プローブ部と後記分光部を結ぶ光ファイバ、
（ｄ）前記プローブ部の電極と電気的に接続された前記スパーク放電を制御する放電制御部、
（ｅ）前記プローブ部から前記光ファイバで導かれた前記発光スペクトルを回折格子を介してスペクトル分解し、検出器で受光する分光部、および
（ｆ）前記分光部からの発光スペクトル信号を電気信号に変換する測光装置と、前記信号を解析して、表面疵の組成および／または形態を特定するスペクトル解析演算装置を含むデータ処理部を含む放電発光解析部
を具備したことを特徴とする金属材料疵種別判別装置。
【請求項２】
前記放電制御部、前記分光部及び前記放電発光解析部が装置本体を構成し、可動である請求項１に記載の金属材料疵種別判別装置。
【請求項３】
前記分光部が真空室を含まない請求項１又は２記載の金属材料疵種別判別装置。
【請求項４】
前記分光部が回折格子でスペクトル分解し、検出器で受光する構成であり、回折格子と検出器の間の雰囲気ガスを置換できる請求項１、２又は３記載の金属材料疵種別判別装置。
【請求項５】
前記検出器がＣＣＤである請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属材料疵種別判別装置。
【請求項６】
前記放電制御部、前記分光部および前記放電発光解析部が一体として装置本体を構成し、該装置本体と前記プローブ部が光ファイバで結ばれ、該装置本体も可動型である請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属材料疵種別判別装置。
【請求項７】
前記不活性ガス供給手段が、ガス導管を介して前記装置本体に設置された不活性ガス容器に接続され、かつ前記ガス導管が前記装置本体及び前記プローブ部の間を前記光ファイバと併行されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属材料疵種別判別装置。
【請求項８】
前記表面疵が、介在物、鋳造過程で用いるパウダー、および、スケールのいずれか１種または２種以上に起因するものである請求項１〜７のいずれか１項に記載の金属材料疵種別判別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料疵種別判別装置に係り、特に金属材料あるいは金属製品の製造工程現場で金属材料のスパーク発光分析法による疵種別判別を行うことができ、またさらには鋼構造物に対して非破壊で疵検査を行うことができる可動型金属材料疵種別判別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板製造工程など金属製品の製造工程で金属表面に発生する疵には、介在物や鋳造用に用いるパウダーの付着、巻き込み、耐火物混入、スケールの巻き込みなどが原因で発生する場合が多い。そこで、製品疵を発見した後に、その形態や成分を調査することで原因を迅速かつ的確に判定して、表面疵の発生原因を除去する必要がある。
【０００３】
そのための疵検査装置の例として、鋼板表面疵判別方法として光学式表面疵検出手段より得た検出信号を過去の学習、判別機能を用いて疵種を特定する方法がある（特開平８−１５１７８号公報）。しかしながら、疵成分の情報が欠如しているため、形態は判明しても、その発生工程を特定することは困難であった。
【０００４】
そのため、疵成分の情報を得るために疵が発生した金属製品からサンプルを切り出し、蛍光Ｘ線分析や電子顕微鏡観察などで成分を特定する手法が用いられるが、前処理などに時間がかかっていた。
【０００５】
そこで鋼材表面の疵発生原因判定分析方法として、疵部にパルスレーザーを照射して微粒子を発生させ、簡易かつ迅速に疵成分を得る方法が開示されている（特開平７−１５９２９９号公報）。しかし、その装置構成の大きさ、レーザー照射と発光スペクトルを収集する難易度から、どうしても金属製品（コイル）を分割してサンプルを切り出しバッチで測定するため、コイル単体重量が低下し梱包、輸送費用が悪化したり、サンプル切り出しから判定まで時間が長くかかっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて、薄板などの金属製品の疵部をカットすることなく、製品表面疵部／正常部の発光分析を行い、その強度比により抽出される表面疵の発生箇所別に特有の成分からの表面疵の種類を判定して表面疵の発生原因解明に資する、小型可動型の工程管理判定装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、金属などの導体中に含有される介在物などの不導体物質に電圧を印加すると、金属と不導体の境界領域に分極が生じて、その部分を狙い選択的に放電が起き（介在物への選択的放電現象）、この発光スペクトルを測定、解析することにより、介在物の存在個数、直径、含有量、または平均直径を所定の式に従って求めることができることを特開平４−２３８２５０号公報に開示した。
【０００８】
このように、選択放電に係る発光スペクトルを解析することにより、介在物の態様・形態に係る情報を得ることができるが、本発明者は金属製品に現出した介在物に選択的放電を続行すると、介在物が微細拡散、蒸散し、ついには金属表層において介在物が消失することを見出していたので、この知見に基づき発光スペクトルを解析すれば介在物の組成を解析できるのではないかとの発想に至り、発光スペクトルと介在物の組成との関係について調査した。
【０００９】
その結果、本発明者は特願２００２−１６８８４０号で金属製品の疵検査方法および装置と疵消去方法を提案した。
【００１０】
この金属製品の疵検査方法によれば、介在物の組成をほぼ特定でき、同様に、表面疵の原因となるスケールや、鋳造過程で用いるパウダーの組成についてもほぼ特定できる。また、疵検査装置は、その疵検査方法を実施するための装置であり、放電発光解析装置と、金属製品表層と電極の間に不活性ガス雰囲気を形成する不活性ガス供給装置を備えるものであり、金属製品の疵検査を製造ラインで行うものである。
【００１１】
しかし、上記出願の開示は限定されるわけではないが、具体的に開示した疵検査装置は分光器を集光レンズと一体に設置する構成を採用しているため発光スペクトルの分解に制限があった。これは、鋳造パウダー、介在物、耐火物などの疵原因物質を特定する元素をＭｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒなど特定金属に限定することによって高い分解能を必要としない場合を前提として構成されたものであった。
【００１２】
しかし、金属製品の疵検査装置としては、より高いスペクトル分解能を持つことが望ましい場合がある。従来より知られているスパーク放電発光分析装置のスペクトル分解能は非常に高いものであるが、先に述べたように、装置構成の大きさ等の理由から金属製品からサンプルを切り出す必要があった。
【００１３】
そこで、本発明者は、検査対象とする金属製品を母材から切り離すことなく、製造ライン以外でも、疵発生現場で即座に疵成分を分析し、その結果から自動的に疵の原因を特定することを前提に、なおかつ高いスペクトル分解能を持つことができ、しかも可動型のスパーク放電発光分析装置を開発することを目的として検討を行った。
【００１４】
本発明者は、従来の高性能スパーク放電発光分析装置が据え置き型になる理由は、特に、短波長領域における酸素による光吸収を防ぐために分光部を真空室とする必要があり、さらにスペクトル強度を増倍させるために検出器に光電子増倍管を用いるため、必然的に大型化し、据え置き型となり、固定場所で使用するものであることに着目して検討した結果、疵発生現場で即座に疵成分を分析し自動的に疵の原因を特定することができる小型発光分光分析装置を開発することに成功し、本発明を完成したものである。こうして、上記目的を達成する本発明は下記にある。
【００１５】
（１）　（ａ）金属試料表層と電極との間に不活性ガス雰囲気を形成する手段、
（ｂ）金属試料表面との間にスパーク放電を発生させる電極と、前記放電による金属試料表面からの発光スペクトルを集光する集光レンズを含み、該集光レンズは光ファイバに接続されているプローブ部、該プローブ部は可動部である、
（ｃ）前記プローブ部と後記分光部を結ぶ光ファイバ、
（ｄ）前記プローブ部の電極と電気的に接続された前記スパーク放電を制御する放電制御部、
（ｅ）前記プローブ部から前記光ファイバで導かれた前記発光スペクトルを回折格子を介してスペクトル分解し、検出器で受光する分光部、および
（ｆ）前記分光部からの発光スペクトル信号を電気信号に変換する測光装置と、前記信号を解析して、表面疵の組成および／または形態を特定するスペクトル解析演算装置を含むデータ処理部を含む放電発光解析部
を具備したことを特徴とする金属材料疵種別判別装置。
【００１６】
（２）　前記放電制御部、前記分光部及び前記放電発光解析部が装置本体を構成し、可動である上記（１）に記載の金属材料疵種別判別装置。
【００１７】
（３）　前記分光部が真空室を含まない上記（１）（２）記載の金属材料疵種別判別装置。
【００１８】
（４）　前記分光部が回折格子でスペクトル分解し、検出器で受光する構成であり、回折格子と検出器の間の雰囲気ガスを置換できる上記（１）〜（３）記載の金属材料疵種別判別装置。
【００１９】
（５）　前記検出器がＣＣＤである上記（１）〜（４）記載の金属材料疵種別判別装置。
【００２０】
（６）　前記放電制御部、前記分光部および前記放電発光解析部が一体として装置本体を構成し、該装置本体と前記プローブ部が光ファイバで結ばれ、該装置本体も可動型である上記（１）〜（５）に記載の金属材料疵種別判別装置。
【００２１】
（７）　前記不活性ガス供給手段が、ガス導管を介して前記装置本体に設置された不活性ガス容器に接続され、かつ前記ガス導管が前記装置本体及び前記プローブ部の間を前記光ファイバと併行されている上記（１）〜（６）に記載の金属材料疵種別判別装置。
【００２２】
（８）　前記表面疵が、介在物、鋳造過程で用いるパウダー、および、スケールのいずれか１種または２種以上に起因するものである上記（１）〜（７）に記載の金属材料疵種別判別装置。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図面を参照して説明する。
【００２４】
スパーク放電発光分析法は知られている（例えば、アグネ「最新の鉄鋼状態分析」、１９７９年、１１２頁）。スパーク放電発光分析装置で金属試料表面に対向する電極からパルス電圧を印加すると、金属試料中に分散、存在する介在物等や地金部分がスパーク放電を起こし、放電発光の波長と強度及び放電の回数等から介在物等及び可溶性物質を形態別に含有量を求めるものである。
【００２５】
本発明において金属試料とは評価対象の金属材料という意味であり、現場の製造工程にある金属材料の分析を目的としているが、製造工程から評価のために分取された材料であってもよい。金属材料としては、鉄鋼、アルミニウム、銅、チタン、ステンレス鋼など、特に限定されない。
【００２６】
また、金属試料中の介在物等とは、意図せずに不所望に原料あるいは製造過程から混入する非金属介在物、及び金属材料の改質の目的で意図的に析出させられる非金属析出物の両方を含む意味であり、非金属介在物としては精錬工程で添加される金属元素（鉄鋼ではアルミニウム、チタンなど）が酸化して生成する酸化物、非金属析出物としては例えば鉄鋼では窒化アルミニウム、炭化チタン、炭化ニオブなどがある。本明細書ではこれらを総称して単に介在物等とも称するが、このような介在物等は金属母材中に固溶している元素と異なり、極めて微細なものから或る程度の大きさを有する粒子状まで分布をもって存在する。
【００２７】
図１を参照すると、金属試料１の表面近くに、不活性ガス放出手段２と、放電用電極３及び集光レンズ４を含むプローブ部１０が存在する。
【００２８】
不活性ガス放出手段２（ガス管１２の先端部にある）は、分析装置本体の不活性ガス容器１５とガス管１２を介して接続されており、放電時には放電箇所を不活性雰囲気にする。不活性ガス雰囲気形成装置は放電箇所に不活性ガスを供給できればよく、このような構成に限定されない。不活性ガス容器に接続されて不活性雰囲気形成手段を構成する不活性ガス放出手段２は、放電用電極３及び集光レンズ４を含んで構成されるプローブ部１０の一部として構成されてもよいし、またプローブ部とは別体に構成されてもよい。
【００２９】
プローブ部１０は少なくとも放電用電極３と集光レンズ４を含む。放電用電極３は、分析装置本体の発光部２０に設けた放電制御装置２１と電気的に接続されている。集光レンズ４は、光ファイバ１３を介して分光部３０の分光器３１に接続されている。図１ではガス管１２と光ファイバ１３は別々に描かれているが、放電制御装置２１からの電気配線（破線１１）を含めて、実際にはまとめて一本化することが取り扱い上望ましい。
【００３０】
従来のスパーク発光分析装置では放電により発生するスパーク発光を真空室に接続された光電子増倍管を含む分光装置で分析している。本発明では、プローブ部１０を設けてそこでスパーク発光を行わせて集光レンズ４で集光しその光を光ファイバ１３で導いて、分析装置本体の分光部３０に送り、分光部３０では好ましくは検出器３３にＣＣＤ等を用いて小型化した上でスパーク発光を分光分析するようにする。高感度を維持しながら金属材料疵種別判別装置をモバイル（可動式）化するためには、光ファイバ１３を用いて分光装置本体と集光部（プローブ部）とを分離することが必要である。それによって、本発明では、金属製品の試料の近傍には、不活性ガス供給手段と、放電用電極及びスパーク発光を集光するレンズその他の光学系を含むプローブ部１０を配置するだけでよくなる。このようなプローブ部は軽量であり、かつ可動であり、しかも製造工程にある金属製品を直接検査するのに適合することができる。
【００３１】
さらに、従来、スパーク発光分析装置は、Ｃ，Ｐ，Ｓなど軽元素を感度良く分析するために分光部３０を真空引きして酸素による吸収を防止し、またスペクトル感度を効率よく増倍するため検出器３３に光電子増倍管（光電管；フォトマル）を用いているため、必然的に装置の大型化、据え置き型になっていた。本発明では金属製品の製造工程にある金属製品を現場で検査することを目的としているので、装置の大型化の原因になっている真空引きを排除して小型化する。真空引きを排除しても、必要であれば、分光部内（分光手段３１と受光検出器３３の間）の雰囲気を酸素を他の元素（窒素、アルゴン等）と置換すれば、酸素吸収を防止してそれ相応に目的の元素に対する感度を高くできる。さらに、望ましくは、分光部３０では分光器３１からスペクトル分解されたスペクトル３２をＣＣＤ（電荷結合素子）などの小型の検出器３３で受光するようにする。本発明の金属材料疵種別判別装置をモバイル（可動式）化できる大きな理由は真空引きの排除である。特に装置本体を可動式にできる理由は真空引きの排除である。
【００３２】
なお、放電用電極３及び放電制御装置２１は公知の構成でよい。金属試料をもう一方の電極とする工夫は簡単である。
【００３３】
集光レンズ４で集光された光は光ファイバ１３で直接に分光部３０の回折格子などの分光手段３１まで導光すればよい。光ファイバ１３で分光部３０に導光されたスパーク発光は、回折格子３１で分光スペクトル３２に分解した後、検出器３３で検出する。分光スペクトル３２の検出器３３としては、従来のように光電子増倍管を用いることも可能であるが、本発明の好ましい態様では、ＣＣＤ等を検出器として用いる。光電子増倍管は振動に弱い欠点があるが、ＣＣＤは振動に強いので、現場でも安定して測定することが可能にされる。またＣＣＤを用いることにより分光装置が小型化できる。またＣＣＤは目的スペクトルのみならず、その近傍波長も同時測定できるため、温度変化の激しい現場で測定するときも基準となる鉄マトリックスのスペクトル線をもとに簡易に波長校正できる特徴を有する。この分光装置の小型化及び振動対応は真空室の排除と併せて本発明の装置全体を小型化する効果があり、前述のプローブ部のみならず、発光部２０、分光部３０及びデータ処理部４０を含むスパーク発光分析装置本体を可動にすることを可能にするものである。またＣＣＤを検出器として用いれば電気信号を用いてデータ処理部４０でスパーク発光分析の結果から金属材料の疵の原因の判別を行うことが容易である。本発明の金属材料疵種別判別装置を高感度を維持しながら小型化および可動式化する１つの大きな要因はＣＣＤのような検出器の採用である。
【００３４】
本発明に用いるＣＣＤは、例えば、１２０〜３０００ピクセルのチップ１〜数１０チップで、紫外、可視、赤外光領域を測定できるものを用いる。
【００３５】
データ処理部４０は検出器３３からの情報を測定する測光装置４１とそこで得られたデータを演算する演算処理装置４２からなる。なお金属材料のスパーク発光分析技術自体は公知であり説明を必要としないが、本発明ではスパーク発光分析装置をモバイル化することにより、金属製品の現場での疵の迅速かつ的確な検査を行い、疵の原因発生箇所を突き止める技術を提供し、そのためにデータ処理部４０を利用するが、この点についてはさらに後述する。
【００３６】
典型的な例では、従来の電子増倍管（光電管；フォトマル）を用いたスパーク発光分析装置では、大きさは約１５００ｍｍ、奥行き約１０００ｍｍ、高さ１５００ｍｍ、重量５００ｋｇ程度であったが、本発明によれば、真空室を排除したＣＣＤを用いた分光方式にすることで、分光部及び解析部を含めても、例えば長さ約５００ｍｍ、奥行き約４５０ｍｍ、厚さ約２００ｍｍ、重量２５ｋｇのように小型化することができ、簡易なカートで容易に移動できる。
【００３７】
装置本体には必要に応じて電源を組み込み、モバイル性（移動性）を高めることができる。
【００３８】
このように本発明のスパーク発光分析装置は、不活性ガス供給手段２と放電用電極３及び集光レンズ４を備えたプローブ部１０だけを、検査試料である金属製品に近づければよいので、金属製品の製造工程の金属製品からサンプルをカットする必要なしで、金属製品の製造工程の現場で金属製品を直接にスパーク発光分析検査することができる特徴を有する。従って、例えば、鋼板コイルの製造において検査を行うためにコイルを分割しサンプルを採取する必要がないので、コイル単位が所望のサイズであることが可能である。また、複数分割に伴うコイルの梱包、運送の費用の増大も抑制できる利点がある。
【００３９】
また、本発明のスパーク発光分析装置は、プローブ部１０だけでなく、特に分光部から真空室を排除することにより分光部を小型化することにより、発光部２０、分光部３０及びデータ処理部４０を含むスパーク発光分析装置本体も可動化されるから、目的の検査箇所に移動して使用することが可能である。例えば、既存に鋼構造物に対して非破壊で疵検査を行うことも可能である。しかも、本発明の可動式スパーク発光分析装置は、発光部を含むプローブ部１０と分光部３０を含む装置本体の間を光ファイバ１３で結んで装置本体で分光することにより、小型化および可動化しながらも、装置本体における高感度分光分析を達成することが可能である特徴を有している。
【００４０】
図２に本発明のスパーク発光分析装置を用いた金属板の検査の様子を示す。各種ローラ５１を介して運ばれる金属板５２は、最終的にコイラー５３でコイルにされるが、途中において、検定台５４の上を通過する際に本発明のスパーク発光分析装置５５を用いてスパーク発光分析される。金属板５２は、放電制御装置２１と接続された検定台５４あるいはその他の部材を介して電気的に接続又は接触させられてもう一方の放電電極として構成されることができる。
【００４１】
本発明のスパーク発光分析装置は、鋼板の製造工程における鋼板の検査を主たる目的として開発されたものであるが、表面疵の組成および／または形態に基づいて、表面疵の発生箇所を特定できる理由について説明する。
【００４２】
表面疵は、例えば、鋳造工程では、溶鋼中に混入した耐火物、溶鋼表面に浮上した介在物または鋳造パウダーが鋳片表面に付着したり、または鋳片内部に巻き込まれたりして発生する。
【００４３】
耐火物は、ＭｇＯを主成分とするものであるから、スペクトル解析の結果、金属表層に残る表面疵の主成分がＭｇであることが判明すれば、その表面疵は耐火物に起因するものであって、表面疵としての発生箇所は溶鋼の鋳造過程であると特定でき、さらに原因となる耐火物自体の混入は鋳造前の工程であると推定できる。
【００４４】
また溶鋼表面に浮上した介在物はＡｌ，Ｔｉおよび／またはＳｉの酸化物からなるものであるから、スペクトル解析でこれらの元素でこれらの元素を検出すれば、金属表層に残る介在物は溶鋼の鋳造過程で発生したものであると解明することができる。
【００４５】
また鋳造工程で用いるパウダーにトレーサーとして極微量の特異元素（例えば、Ｚｒ等）を混入しておけば、表面疵がパウダーに起因するものか否か、即ち、溶鋼の鋳造過程で発生したものか否かを判別することができる。
【００４６】
表面疵が鋳造後の加工工程でスケールが剥離しないで金属表層に食い込んだものであればスケールの主成分であるＦｅＯ起因のスペクトルを検知することにより、表面疵の発生工程が熱間加工工程であることを解明することができる。
【００４７】
表１に表面疵の発生工程と主な成分元素との典型的な関係を示す。複数の元素を検知する場合も当然にあるが、そのような場合スペクトルの強度比を参考にすれば原因物質を特定することができる。
【００４８】
【表１】
2004109068.tif 000003
【００４９】
なお表１中、記号◎および○は、
比強度＝（疵部の元素発光強度）／（正常部の元素発光強度）
とし、目安として◎：比強度＞３、○：比強度＞１．５と設定したものである。
【００５０】
本発明の検査装置は、圧延で製造され、表層に介在物、パウダー、スケール等に起因する疵が発生し易い金属薄板、金属厚板、棒鋼、線材等に対し特に有効なものであるが、基本的には電極と介在物、パウダーおよびスケールとの間に選択的放電が生じればその効果が得られるから、本発明にいう金属製品は特定の材質や組成の金属製品や特定の形態の金属製品に限定されない。
【００５１】
しかも、このように疵の原因箇所を迅速かつ的確に突き止めて不良製品の発生を最小限にすることが可能であるが、しかもその分析のために金属製品を分割したりサンプルを切り出す必要がないので、その点でも有利である。
【００５２】
【実施例】
次に本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例で用いた諸条件に限定されるものではない。
【００５３】
以下の実施例では図１に示したような可動式スパーク発光分析装置を用いた。検出器３３としてはＣＣＤ（３０００ピクセル×１４チップ）を用いた。これを用いた分光器は、回折格子３０００／ｍｍ、波長範囲１８５〜４２０ｎｍで測定し、一次逆線分散は０．９ｎｍ／ｍｍ、分解能は０．００６ｎｍであった。これらの実施例では分光器内の空気を置換する必要はなかったが、図１の装置は空気をアルゴンガスなどに置換できる装置であり、測定対象の金属製品に応じてガスを置換できるものであった。
【００５４】
以下の実施例で用いた可動式スパーク発光分析装置は、プローブ部は長さ約３ｍの光ファイバーと放電部、光学レンズ等で構成され、所望の部分に動かし、分析することができる。また、装置本体は長さ約５００ｍｍ、奥行き約４５０ｍｍ、厚さ約２００ｍｍ、重量約２５ｋｇの分光部及び解析部とガスボンベを簡易カートに積載して構成されたもので、容易に可動できる小型装置であった。
（実施例１）
図１の装置を用い、図２の如くして、表層に介在物が存在する鋼板を用いて電圧３００Ｖ、周波数３３３Ｈｚ、スパーク放電、アルゴン雰囲気の条件で、鋼板上に存在する介在物の組成および形態、更に原因物質および発生箇所を特定した。
表１に疵の発光強度を示す。ここで、検出強度として用いる記号は、
比強度＝分析箇所元素の発光強度／基準元素の発光強度
を用い、目安として、◎：比強度＞３、○：比強度１．５と設定したものである。このとき、基準強度を測定し登録したものを用いる。
【００５５】
この実施例では、表２に示すように、特にＺｒが特異的に検出されているが、このことから疵は鋳造過程で用いるパウダーに起因するパウダー疵であると特定することができる。
【００５６】
【表２】
2004109068.tif 000004
【００５７】
（実施例２）
図１の装置を用い、図２の如くして、表２に示した結果に基づいて原因物質および発生箇所に係る条件を調整して溶鋼を鋳造し圧延した。
【００５８】
解析結果よりこれまで使用していたパウダーＡは溶鋼に巻き込まれ易い性質のものであることが判明したので、パウダーＡを組成を変更したパウダーＢにかえて溶鋼を鋳造した。その結果を表３に示す。
【００５９】
【表３】
2004109068.tif 000005
【００６０】
表３から、パウダーＡをパウダーＢに代えたことによりパウダー起因の疵の発生率を５．５％から３．４％に低減できたことが分かる。
【００６１】
（実施例３）
図１の装置を用い、図２の如くして、表層に疵が存在する鋼板を用いて、電圧３００Ｖ、周波数３３３Ｈｚ、アルゴン雰囲気下でのスパーク放電の条件で検査を行い、鋼板上に存在する疵の組成および原因物質と発生箇所を特定した。
【００６２】
図３は、疵が認められない正常部のＭｇスパーク放電発光強度分析の例を示す。２０００パルス全体にわたり、Ｍｇは殆ど含有されていないことが分かる。
【００６３】
図４は、疵部のＭｇスパーク放電発光強度分析の例を示す。放電初期より非常に高いパルス状ピークが出現し、２０００パルスまでかなりの大きさでＭｇが検出されていることが示されている。
【００６４】
図５は、図３および図４で示したように正常部と疵部を個別に分析し、その２０００パルスまでの強度比（疵部／正常部）をＦｅ，Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｎ元素で円グラフとして表示した例を示す。この図より疵部は正常部と比較して、Ｍｇが約１２倍、Ａｌ，Ｃａが約５倍含まれていることが明確に判別できる。
【００６５】
表１に示すスペクトル解析元素と原因物質推定表によると、この疵部を構成している元素は耐火物の主要構成元素であるＭｇ，Ａｌを含むため、検出された疵の原因物質は耐火物であること、また発生箇所は鋳造工程であることが判明した。
【００６６】
以上の結果を得るまでに要した時間は、分析２ケ所測定で、約１分程度で終了した。従来のレーザー照射分析法などではサンプル切り出しを含めて、約半日かかるのと比較すると、大幅な時間短縮ができ、作業効率の向上、品質向上に大きく役立つことができた。
【００６７】
【発明の効果】
こうして本発明のスパーク発光分析装置によれば下記のような効果が奏される。
（１）可動化効果：金属製品の製造現場でスパーク発光分析を行うことが可能になるので、従来のサンプル切り出し、移動が不要になる。また、問題が発生した場所など必要な場所にスパーク発光分析装置に運搬移動させて、なおかつ正確な分析をすることが可能になる。固定構造物の非破壊検査装置としても利用できる。
（２）迅速化効果：従来のサンプル切り出し、移動、レーザー発光分析などでは、少なくとも数時間かかっていたのを、疵発生箇所で、即座に分析するため、数分以内にまで短縮できる。
（３）搬送費用等低減効果：従来はサンプル切り出しのため、コイル分割により複数のコイルが発生し、その梱包費用、運送費用が複数個発生していたが、本発明によればコイルを分割することなく、その場分析できるので、そのような欠点を解消できる。
（４）コスト低減効果：迅速かつ的確な疵発生原因個所を特定できるため、疵発生から対策までの時間が短縮され、その間に発生する不良品の量を最小限に食い止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスパーク発光分析装置の模式図である。
【図２】本発明のスパーク発光分析装置を用いた金属製品の検査方法を説明する図である。
【図３】疵が認められない正常部のＭｇスパーク放電発光強度分析の例を示す。
【図４】疵部のＭｇスパーク放電発光強度分析の例を示す。
【図５】Ｆｅ，Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｒ，Ｎ元素について正常部と疵部を個別に分析し、その強度比（疵部／正常部）を表示した円グラフである。
【符号の説明】
１…金属試料
２…不活性ガス放出手段
３…放電用電極
４…集光レンズ
１１…電線
１２…ガス管
１３…光ファイバ
１５…ガス容器
４１…測光装置
４２…演算処理装置
１０…プローブ部
２０…発光部
２１…放電制御装置
３０…分光部
３１…回折格子
３２…分光スペクトル
３３…検出器
４０…データ処理部
５１…ローラ
５２…金属板
５３…コイラー
５４…検定台
５５…スパーク発光分析装置
【図１】
2004109068.tif 000006
【図２】
2004109068.tif 000007
【図３】
2004109068.tif 000008
【図４】
2004109068.tif 000009
【図５】
2004109068.tif 000010