(57)【要約】【課題】鋼板とセンサとの間のギャップを検出可能な疵サイズの１／２以上まで拡大できるようにする。【解決手段】２つのプローブコイル２を並列に配置して設けるとともに、上記２つのプローブコイル２同士の磁場が相互に反発するようにして鋼板３に対する磁界を発生させ、上記鋼板に作用する磁場の範囲を広げるようにすることにより、鋼板３と渦流検出センサ１ａ、１ｂとの間のギャップを拡大できるようにする。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのプローブコイルを並列に配置して設けるとともに、上記２つのプローブコイル同士の磁場が相互に反発するようにして鋼板に対する磁界を発生させ、上記鋼板に作用する磁場の範囲を広げるようにしたことを特徴とする鋼帯の耳割れ検出方法。
【請求項２】
上記２つのプローブコイルの巻き方向を相互に逆にして交流電圧を印加することにより、上記２つのプローブコイル同士の磁場が相互に反発するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の耳割れ検出方法。
【請求項３】
上記２つのプローブコイルに印加する交流電圧の電源周波数を同じ周波数としたことを特徴とする請求項２に記載の鋼帯の耳割れ検出方法。
【請求項４】
上記２つのプローブコイルの前方に押さえロールを配設して、連続通板される鋼板の耳波を抑えるようにしたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の鋼帯の耳割れ検出方法。
【請求項５】
プローブコイルが相互に逆方向になるように巻き回された２つのプローブコイルと、
上記２つのプローブコイルの各プローブコイルに交流電圧を印加する交流電源手段とを有することを特徴とする鋼帯の耳割れ検出装置。
【請求項６】
交流電源手段は、上記２つのプローブコイルの各プローブコイルに同じ周波数の交流電圧を印加することを特徴とする請求項５に記載の鋼帯の耳割れ検出装置。
【請求項７】
上記２つのプローブコイルの前方に押さえロールを配設して、連続通板される鋼板の耳波を抑えるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の鋼帯の耳割れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼帯の耳割れ検出方法及び装置に関し、特に、渦流検出センサと鋼板との間のギャップを拡大できるようにするために用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼帯に発生するエッジ割れや穴明き等の欠陥は、前工程であるスラブ鋳造時の非金属介在物、熱間圧延時のスケール噛み込み或いは不適性温度域での圧延等に起因しており、これらの欠陥を無くすために色々な対策が従来から実施されている。しかしながら、これらの欠陥を完全に無くすことは困難である。そのため、これらの欠陥を発見し、不良部の削除や装入の中止等の処理を行うようにしている。上記欠陥を発見するための装置として、渦流探傷装置及び光学式探傷装置等が知られている。
【０００３】
上記光学式探傷装置の場合、例えば特開平５−２３２０４５号公報等のように、鋼板下部から照射した光を鋼板上部に設けた検出器で受光するようにしている。そして、わずかでも受光するか、或いは通常よりも多い受光量が検出されれば、疵と判定するものである。
【０００４】
しかし、上記光学式探傷装置では、光が反射や回折する性質から鋼板エッジ部に１０ｍｍ程度の不感帯を持つか、或いは、開口部のない線状の割れ等の場合には疵を検出することができない等の問題があった。
【０００５】
それに対し、上記渦流探傷装置の場合には上述したような問題はない。上記渦流探傷装置としては、例えば、特開昭６３−１８０８５０号公報に開示されているように、磁性金属体の被測定物にある疵を非破壊的に検出するために、プローブコイルに交流電圧を印加して磁界を発生して、被測定物に渦電流を生じさせ、疵などにより発生する渦電流の変化をプローブコイルに誘起された電圧の変化として検出するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記渦流探傷装置を用いて鋼板上の小さな疵を検出しようとすると、センサ径を疵サイズレベルに迄小さくする必要があった。上記のようにセンサ径を疵サイズレベルに小さくすると、鋼板とセンサとのギャップを充分に確保することが確保できない。
【０００７】
上記疵検出を行う鋼板に対して所定のギャップを確保することができないと、鋼板の耳波等で形状が悪い場合には、上記センサと鋼板とが接触してしまう不都合が生じる問題があった。
【０００８】
言い換えれば、上記渦流探傷装置を用いた疵検出においては、図４に示すように、その疵サイズの約１／３〜１／５程度の小さなギャップしか確保できない問題があった。
本発明は上述の問題点にかんがみてなされたもので、渦流探傷装置を用いた鋼板の疵検出において、鋼板とセンサとの間のギャップを検出可能な疵サイズの１／２以上まで拡大できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼帯の耳割れ検出方法は、２つのプローブコイルを並列に配置して設けるとともに、上記２つのプローブコイル同士の磁場が相互に反発するようにして鋼板に対する磁界を発生させ、上記鋼板に作用する磁場の範囲を広げるようにしたことを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、上記２つのプローブコイルの巻き方向を相互に逆にして交流電圧を印加することにより、上記２つのプローブコイル同士の磁場が相互に反発するようにしたことを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記２つのプローブコイルに印加する交流電圧の電源周波数を同じ周波数としたことを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記２つのプローブコイルの前方に押さえロールを配設して、連続通板される鋼板の耳波を抑えるようにしたことを特徴としている。
【００１０】
本発明の鋼帯の耳割れ検出装置は、プローブコイルが相互に逆方向になるように巻き回された２つのプローブコイルと、上記２つのプローブコイルの各プローブコイルに同じ周波数の交流電圧を印加する交流電源手段とを有することを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、交流電源手段は、上記２つのプローブコイルの各プローブコイルに同じ周波数の交流電圧を印加することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記２つのプローブコイルの前方に押さえロールを配設して、連続通板される鋼板の耳波を抑えるようにしたことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照しながら本発明の鋼帯の耳割れ検出方法及び装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る鋼帯の耳割れ検出装置の実施の形態を示す渦流検出センサの要部構成を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の渦流検出センサ１は、第１の渦流検出センサ１ａ及び第２の渦流検出センサ１ｂとを有している。
【００１２】
これらの第１及び第２の渦流検出センサ１ａ及び１ｂは、その本体部の幅Ｗ＝６ｍｍ、長さＬ＝１０ｍｍに構成され、鋼板３に対して所定のギャップＧの間隔を存して配設されて使用される。上記センサの本体部は、例えばガラスエポキシ樹脂等の非磁性体で構成している。しかし、必ずしも非磁性体でなくてもよく、例えばフェライトなどの磁性体で構成してもよい。
【００１３】
上述のように構成されたセンサ本体の周面にはプローブコイル２が巻き回されている。本実施の形態においては、上記導体をセンサ本体の周面に５０回巻き回してプローブコイル２を構成した例を示している。
【００１４】
また、本実施の形態においては、図２に示すように、第１の渦流検出センサ１ａと第２の渦流検出センサ１ｂとでコイルを巻き回す方向を逆方向にしている。そして、各プローブコイル２に対して交流電源５から高周波電流ｉを供給し、上記第１の渦流検出センサ１ａ及び第２の渦流検出センサ１ｂから磁界をそれぞれ発生させるようにしている。
【００１５】
図３に示すように、上述のように構成された本実施の形態の渦流検出センサ１は、鋼板製造ライン中に設けられたロール押し上げ機構３６の上方に設置される。なお、図３において、３１は鋼板送り出しローラ、３２は搬送ローラ、３３はγ線厚み計、３４はレベラー、３５は端板シャー、３７はウェルダー、３８はブライドル、３９は搬送ローラ、４０は巻き取りローラである。
【００１６】
図４は、本実施の形態の鋼帯の耳割れ検出装置の渦流検出センサ１を設置する際のギャップと、従来の鋼帯の耳割れ検出装置の渦流検出センサを設置する際のギャップとを比較説明する特性図である。図４に示したように、センサ径（疵サイズ）が１０ｍｍの場合、従来の鋼帯の耳割れ検出装置はギャップを２ｍｍ程度、すなわち、疵サイズの１／５程度の小さなギャップ長にしなければならなかった。それに対し、本実施の形態の鋼帯の耳割れ検出装置の場合、５〜８ミリ程度にギャップ長を拡大することができる。
【００１７】
これは、本実施の形態においては、第１の渦流検出センサ１ａ及び第２の渦流検出センサ１ｂを設け、２個の渦流検出センサ１ａ、１ｂに同一周波数で磁場が反発する方向に（コイル巻き方向を逆に）交流電圧を印加することにより、２つの渦流検出センサ同士の磁場を反発させて、鋼板３に対する磁場が広がるようにしているからである。
【００１８】
なお、各渦流検出センサ１ａ、１ｂに印加する交流電圧の電源周波数は１ＭＨｚ以上が望ましいが、１ｋＨｚ以上であれば実用上有効に動作させることができる。上記電源周波数が高い方が望ましいのは、電源周波数が高いと渦電流が鋼板表面を流れやすくなるからであり、渦電流が鋼板の表面を多く流れる方が疵検出感度を高くできるためである。
【００１９】
電源周波数ｆに対する渦電流の浸透深さ（全渦電流の６３％）：ｔが、ｔ＝５０３×√（ρ／μ・ｆ）（ρ：導体の固有抵抗×１０（Ωｍ）、μ：導体の比透磁率）と計算され、電源周波数が高い方が渦電流が鋼板表面を流れやすく、また、エッジにも更に集中がしやすい。
なお、本実施の形態においては、２つの渦流検出センサ１ａ、第２の渦流検出センサ１ｂに印加する交流電圧の電源周波数を同じにして、上記２つの渦流検出センサ１ａ、第２の渦流検出センサ１ｂ疵検出感度を揃えている。
【００２０】
図５に、本実施の形態の鋼帯の耳割れ検出装置における検出系の構成例を示す。図５に示したように、第１の渦流検出センサ１ａの検出出力は第１のプレアンプ４１に与えられ、第２の渦流検出センサ１ｂの検出出力は第２のプレアンプ４２に与えられる。そして、上記第１のプレアンプ４１の出力が第１のアンプ及びリニアライズ装置４３に与えられ、第２のプレアンプ４２の出力が第２のアンプ及びリニアライズ装置４４に与えられる。そして、上記第１のアンプ及びリニアライズ装置４３の出力と、上記第２のアンプ及びリニアライズ装置４４との差分を減算回路４５によって算出して疵検出を行っている。なお、図５において、符号４６はセンサとして使用可能なギャップ範囲を示している。本実施の形態では、出力飽和点を１００％とし、その出力の９０％をセンサ使用可能なギャップ範囲とする。
【００２１】
図６は、センサ単体、異極並列方式、同極並列方式毎の距離特性（プリアンプ出力４１のデータ）を示す図である。図６において、センサとして使用可能範囲の目安であるセンサ出力９０％（図５の符号４６に相当）のギャップで比較すると、センサ単体はギャップ４．５ｍｍである。また、異極並列方式はギャップ５ｍｍとなり、同極並列方式はギャップ８ｍｍとなり、距離特性は同極並列方式が一番優れていることが分かる。
【００２２】
図７は、疵信号と渦電流検出センサの配置位置との関係を説明する図である。鋼板エッジから２ｍｍの位置にセンサ１ａ、１ｂを並列に配置し、移動鋼板のエッジ疵を検出する構成となっている。なお、図７は本実施の形態のセンサーを用いた場合である。
【００２３】
図８は、本実施の形態の鋼帯の耳割れ検出装置を用いて、図７の位置関係においてＳ／Ｎ比を測定した結果を示す特性図である。なお、この測定を行うに際しては、図１０に示すように、渦流検出センサ１の前方の距離ｌ＝１５０ｍｍの位置に、波消しロール１００を配設した。上記波消しロール１００は、上面から鋼板３を押圧することで耳波を抑制するものであり、ノイズ成分を低減させるためのものである。
【００２４】
また、測定条件として、同極並列方式（２つのプローブコイルの巻き方向が逆）を用い、センササイズは６ｍｍ×１０ｍｍ、センサ電源周波数は１ＭＨｚ渦流検出センサ１と鋼板３との間のギャップ＝５ｍｍ、ライン速度５０ｍｐｍ、測定疵条件は深さ１０ｍｍの模擬疵（人工）である。また、比較として、センサ単体（同一サイズ）、異極並列方式（２つのプローブコイルの巻き方向が同じ）を用いた。
【００２５】
図８から明らかなように、センサ単体、異極並列方式の場合、同極並列方式に比べて距離特性が劣っていることで、疵信号が小さくなるため、Ｓ／Ｎ比が小さくなることが分かる。本実施の形態においては、ギャップ５ｍｍで疵１０ｍｍに対して、Ｓ／Ｎ比３以上を達成することができた。一般に、安定的に疵測定を行うためには、疵信号（Ｓ）と、ノイズ信号（Ｎ）とのＳ／Ｎ比が３以上は必要であると言われているが、本実施の形態の鋼帯の耳割れ検出装置の場合、この条件をクリアーしている。
【００２６】
図９に、センサ単体（ａ）、異極並列方式（ｂ）、同極並列方式（ｃ）毎の磁場解析結果を示す。センサ単体（ａ）に比べて、並列方式（ｂ）、（ｃ）の方が相互の磁場が反発することで磁場の広がりが大きいことが分かる。また、同極並列方式（ｃ）の方が異極並列方式（ｂ）に比べ、センサ中央部を含めギャップ方向の磁場の変化率がギャップに対して均等になっているため、距離特性が優れている。なお、図中の等高線は磁場分布を示す。異極並列方式は、特に、センサ中央部のギャップ方向における磁場の変化率が同極並列方式に比べて粗くなっているため、距離特性が劣っている。
【００２７】
渦流検出センサの場合、渦流検出センサ１から鋼板３に対して発生させた磁束に対して、それを打ち消すような渦電流が鋼板３に流れる。上記渦電流の大きさは、プローブコイル２のインダクタンスを測定することにより検出可能である。そして、鋼板３に疵が有ると渦電流が流れ難くなるのでプローブコイル２の出力が変化する。渦流検出センサ１は、このような現象を利用して鋼板の疵検出を行うようにしたものである。
【００２８】
したがって、本実施の形態の鋼帯の耳割れ検出装置においては、２つの渦流検出センサ１ａ、１ｂを設けるとともに、上記２つの渦流検出センサ１ａ、１ｂ同士の磁場を相互に反発させるようにして鋼板３に対する磁束を発生させて上記鋼板に作用する磁場の範囲を広げるようにしたので、長い検出距離を確保することができ、例えば渦流検出センサが単一の場合と比較して約２倍の検出距離を確保することが可能となる。
【００２９】
なお、本発明の実施の形態において、プローブコイル数分だけ電源を必ずしも用意する必要はない。例えば、図１１（ａ）に示すように、半円型渦流検出センサ１ａと１ｂとの各プローブコイル２に対して、高周波電流ｉを供給する交流電源５は図１１ｂに示すように１つでもよい。
【００３０】
図１１（ｃ）はその回路構成を示す図であるが、各プローブコイル２を直列につなぐことで、１つの交流電源５より高周波電流ｉを供給することができ、この場合でも長い検出距離を確保することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、２つの渦流検出センサを並列に配置して設けるとともに、上記２つの渦流検出センサ同士の磁場を相互に反発させるようにして鋼板に対する磁束を発生させるようにしたので、上記鋼板に作用する磁場の範囲を広げることができて、上記鋼板と渦流検出センサとの間のギャップを疵サイズの１／２以上の長さまで拡大することができる。
【００３２】
また、本発明の他の特徴によれば、渦流検出センサの前方に波消しロールを配置するようにしたので、耳波などの外乱を抑制することができる。以上により、連続通板される鋼板の耳割れを良好に検出して、鋼板の破断防止に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示し、渦流検出センサの概略構成を示す図である。
【図２】プローブコイルの巻き回し状態を示す図である。
【図３】渦流検出センサが使用される一例を説明する図である。
【図４】センサ径と測定ギャップとの関係を示す特性図である。
【図５】渦流検出センサの検出系の構成例を示す図である。
【図６】実施の形態の渦流検出センサ距離特性を示す特性図である。
【図７】センサと鋼板との位置関係を示す特性図である。
【図８】疵検出実験の一例を示す特性図である。
【図９】同極性方式とした渦流検出センサの磁場解析結果の一例を示す図である。
【図１０】波消しロールを設置した例を示す図である。
【図１１】本発明の渦流センサの一例を示す図である。
【符号の説明】
１　渦流検出センサ
１ａ　第１の渦流検出センサ
１ｂ　第２の渦流検出センサ
２　プローブコイル
３　鋼板
５　交流電源
Ｇ　ギャップ
Ｗ　渦流検出センサ本体の幅
Ｌ　渦流検出センサ本体の長さ
【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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【手続補正書】
【提出日】平成14年8月23日(2002.8.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2004028638.tif 000014
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
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