(57)【要約】【課題】強磁性体金属被検体の高効率で安定した磁化を実現し、かつ、強磁性体金属被検体の振動の影響を抑えた漏洩磁束探傷を実現することができる漏洩磁束探傷装置の提供を目的とする。【解決手段】磁化コイル４に励磁電流を供給すると、磁化鉄心３を通して、ヨーク３ａ、３ｂと１の強磁性体金属被検体の間に閉磁路が形成される。強磁性体金属被検体の内部に介在物が存在すると表面に漏洩磁束が生じる。この漏洩磁束が、磁気センサ５で検出される。このとき、強磁性体金属被検体１は高速で走行しているが、磁化鉄心に埋め込んだ支持ロール２ａ、２ｂで支えて、走行によって生じる振動を抑制し、強磁性体金属被検体１と磁気センサ５との間の距離及び、強磁性体金属被検体１とヨーク３ａ、３ｂとの距離を一定に保つことができるため、ノイズを低減した高いＳ／Ｎでの探傷が可能である。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性体金属の被検体の探傷を行なうための、磁化器と磁気センサとからなる漏洩磁束探傷装置において、
前記磁化器は、前記被検体の走行面に間隔を置いて配置されるとともに、その両先端が対向し、かつ、各先端部分の一側面が前記被検体の走行面と対向する強磁性体の磁化鉄心と、前記一側面に凹設された支持ロール取り付け部に回転自在に配置され、前記被検体を支える支持ロールとを有し、
前記磁気センサは、前記両先端との間の垂直線上に、前記被検体と近接して配置されることを特徴とする漏洩磁束探傷装置。
【請求項２】
前記支持ロールは、非磁性材料により形成されることを特徴とする請求項１記載の漏洩磁束探傷装置。
【請求項３】
前記支持ロールの前記被検体と接する部位は、樹脂により形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の漏洩磁束探傷装置。
【請求項４】
前記支持ロール取り付け部の合計面積が、前記一側面の面積の１５％以内であることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の漏洩磁束探傷装置。
【請求項５】
前記一側面における先端から前記支持ロール取り付け部までの距離が、前記一側面全体の長さの２０％以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の漏洩磁束探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中の鋼板等の強磁性体金属被検体に外部より磁化を加え、介在物のような内部欠陥や表面欠陥などの磁気的に不均一な部分に起因する漏洩磁束を磁気センサで検出する漏洩磁束探傷装置に係わり、特に、強磁性体金属被検体の振動を抑えて安定して信号を検出するために、磁化器に対して改良を施した漏洩磁束探傷装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来用いられてきたＵ字型の磁化器によって強磁性体金属被検体を磁化する漏洩磁束探傷装置の断面を示す図である。本装置は、平行に対向する一対の部位（以下、ヨークと称する）３ａ、３ｂを有するＵ字型断面形状をもつ磁化鉄心３と、磁化鉄心３に巻かれた磁化コイル４と、強磁性体金属被検体１に近接する磁気センサ５とからなる。
【０００３】
このような漏洩磁束探傷装置において、磁化コイル４に励磁電流を供給すると、ヨーク３ａ、３ｂと走行中の強磁性体金属被検体１とで閉じた磁路が形成される。そして、強磁性体金属被検体１の表面あるいは内部に欠陥が存在すると、強磁性体金属被検体１の内部の磁気抵抗が変化し、漏洩磁束が生じる。この漏洩磁束が磁気センサ５で検出される。
【０００４】
しかし、図３の装置では、ヨークが強磁性体金属被検体と対向する面積が小さく、強磁性体金属被検体を効率よく磁化できない上に、ヨーク間の距離が大きく、磁場が安定せず強磁性体金属被検体を安定して磁化できないため、検出信号のＳ／Ｎが小さいという問題があった。
【０００５】
そこでこの問題を解決するために、図４に示すようなヨークの先端を互いの方向に折り曲げた磁化器を用いた漏洩磁束探傷装置が提案されている。図４で２ａ，２ｂは強磁性体金属被検体を支えるための支持ロールであり、その他の部材は図３と同様であるので、同じ符号を付し、その説明は省略する。また、以下で説明に利用する図面も同様とする。この装置によれば、ヨークを折り曲げたことで、強磁性体金属被検体と対向する面積が大きく効率よく磁化が可能であり、ヨーク間の距離が小さくできるため、強磁性体金属被検体を安定して磁化可能である。
【０００６】
しかし図４の構造では、磁気センサ５の近くに支持ロール２ａ，２ｂを配置することができず、支持ロールの間隔が大きくなる。このため、強磁性体金属被検体１を十分に支えることができず、強磁性体金属被検体１の走行時の振動が大きくなる。この振動により磁化器７と強磁性体金属被検体１の距離を一定に保つことができず、強磁性体金属被検体の磁化効率が変動することとなる。また、センサと強磁性体金属被検体のリフトオフも一定に保てないため、信号レベルが大きく変化する。これらの結果、ノイズが大きくなり安定した計測を阻害することになっていた。
【０００７】
実開昭６３−１０７８４９号公報（特許文献１）ではこの問題を解決するために、図５で示されるような、非磁性材料で形成された中空ロール６の内部に、磁化器５を組み込んだ磁化装置が開示されている。本装置では、中空ロール６が強磁性体金属被検体１を支える構造となっており、磁化器をその内部に固定でき、強磁性体金属被検体の振動を抑え、センサと強磁性体金属被検体との距離を一定に保つことができるとしている。
【０００８】
また、実開平３−１１４０５４号公報（特許文献２）では、図６で示されるような、強磁性体金属被検体１の走行路の両側に強磁性体金属被検体を挟持すように一対の中空ロール６ａ、６ｂが配設され、一方の中空ロール６ａ内に磁界を発生させる磁化器を収納し、一方の中空ロール６ｂ内に磁気センサを収納した磁化装置が開示されている。先に挙げた特許文献１の装置と比べて、磁化器と磁気センサを別々の中空ロールに収納したことにより、磁気センサを収納した中空ロール６ａの厚さを薄くすることができることから、漏洩磁束の検出感度を高めるとともに、検出した信号のＳ／Ｎを向上させることができるとしている。
【０００９】
さらに、特開平７−２９４４９１号公報（特許文献３）では、図７で示されるような、走行する被検体の走行路に沿って走行方向に所定間隔をおいて配設され、かつ被検体に接して被検体の走行に応じて回転する磁性材料で構成された一対の磁化ロール２ａ、２ｂを配置し、その一対の磁化ロールを互いに異なる磁極に磁化することによって、一対の磁化ロールを介して被検体を磁化する磁化器を備えた磁化装置が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
実開昭６３−１０７８４９号公報
【００１１】
【特許文献２】
実開平３−１１４０５４号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開平７−２９４４９１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１で示す装置では、例えば熱延鋼板のように強磁性体金属被検体の厚さが大きい場合や強磁性体金属被検体に大きな張力を加える場合には、それを支えるためロール胴部の肉厚を厚くする必要が生じる。しかし、ロール胴部の肉厚を厚くすると、強磁性体金属被検体と磁化器の距離が長くなり、強磁性体金属被検体に印加される磁界全体が低下し、磁気センサで検出される磁気的異常部に起因する漏洩磁束信号のＳ／Ｎが低下するという問題点がある。
【００１４】
さらに、強磁性体金属被検体に印加する磁界を大きくするためには、磁化器自体を大きくする必要が生じ、それを覆う中空ロール自体も大きくしなければならない。しかし、大きな中空ロールを高精度に製造することは困難であり現実的でないし、例え製造できたとしても、実際に製造ラインに取り付ける際には、設備寸法上の制約も受けることとなる。
【００１５】
また、特許文献２で示す装置では、前述したように磁化器と磁気センサを別々の中空ロールに収納したことにより、熱延鋼板のように強磁性体金属被検体の厚さが大きい場合や強磁性体金属被検体に大きな張力を加える場合といえども、磁気センサを収納した中空ロールの厚さをそれほど厚くしなくてもよく、検出した信号のＳ／Ｎ低下の問題をある程度は回避可能である。
【００１６】
しかしながら、磁気器を収納したもう一方の中空ロール胴部の肉厚は、熱延鋼板を支えるまたは大きな張力に打ち勝つため厚くする必要があり、磁化器自体の大型化さらにそれを収める中空ロールの大型化は避けられない。これにより、特許文献１の後半で述べた、大型中空ロールの製造上および設置上の問題が依然としてある。
【００１７】
さらに、特許文献３で示す装置では、鋼板と磁性体である磁化ロールとが接触しており、鋼板には磁力が作用している。このため、鋼板を走行させるには大きな引張力が必要となり、走行装置が大掛かりになるという問題点がある。さらに、磁化ロールに鉄粉が付着して、鉄板に疵を発生させるという品質上の問題点もある。
【００１８】
本発明は、これらの問題を解決し、強磁性体金属被検体の厚さが大きい場合や強磁性体金属被検体に大きな張力を加える場合でも、強磁性体金属被検体の高効率で安定した磁化を実現し、かつ、強磁性体金属被検体の振動の影響を抑えた漏洩磁束探傷を実現することができる漏洩磁束探傷装置の提供を目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は次の発明により解決される。
【００２０】
本発明は、強磁性体金属の被検体の探傷を行なうための磁化器と磁気センサとからなる漏洩磁束探傷装置において、前記磁化器は、前記被検体の走行面に間隔を置いて配置されるとともに、その両先端が対向し、かつ、各先端部分の一側面が前記被検体の走行面と対向する強磁性体の磁化鉄心と、前記一側面に凹設された支持ロール取り付け部に回転自在に配置され、前記被検体を支える支持ロールとを有し、前記磁気センサは、前記両先端との間の垂直線上に、前記被検体と近接して配置されることを特徴とする漏洩磁束探傷装置である。
【００２１】
また本発明は、前記支持ロールは、非磁性材料により形成されることを特徴とする請求項１記載の漏洩磁束探傷装置である。
【００２２】
また本発明は、前記支持ロールの強磁性体金属被検体と接する部位は、樹脂により形成されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の漏洩磁束探傷装置である。
【００２３】
また本発明は、前記支持ロール取り付け部の合計面積が、前記一側面の面積の１５％以内であることを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載の漏洩磁束探傷装置である。
【００２４】
さらに本発明は、前記一側面における先端から前記支持ロール取り付け部までの距離が、前記一側面全体の長さの２０％以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項４に記載の漏洩磁束探傷装置である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１および図２は、本発明の漏洩磁束探傷装置の一実施の形態の概要を示すもので、図１は側面図、図２は図１で示すＡ断面の平面図である。この実施の形態は、熱延鋼板の内部介在物探傷に適用する例を示すものである。  図において、１は強磁性体金属被検体（熱延鋼板）、２ａ、２ｂは支持ロール、３は磁化鉄心、３ａ、３ｂはヨーク、４は磁化コイル、５は磁気センサをそれぞれ示す。
【００２６】
一対のヨーク３ａ、３ｂは、強磁性体からなり、両先端は対向している。さらに、強磁性体金属被検体１と対向する各先端部の一側面に凹設されたロール取り付け部内に回転自在に配置され、且つロールの一部がロール取り付け部から突出して強磁性体金属被検体１を支える支持ロール２ａ、２ｂが設けられている。支持ロール２ａ、２ｂは、走行する強磁性体金属被検体１にともなって、回転するようになっている。そして磁気センサ５は、ヨーク先端の間の垂直線上に強磁性体金属被検体１と近接して配置されている。
【００２７】
磁化コイル４に励磁電流を供給すると、磁化鉄心３を通して、ヨーク３ａ、３ｂと強磁性体金属被検体１の間に閉磁路が形成される。強磁性体金属被検体の内部に介在物が存在すると表面に漏洩磁束が生じる。この漏洩磁束が、磁気センサ５で検出される。
【００２８】
このとき、強磁性体金属被検体１は高速で走行しているが、磁化鉄心に埋め込んだ支持ロール２ａ、２ｂで支えられて、走行によって生じる振動が抑制される。これにより、強磁性体金属被検体１と磁気センサ５との間の距離及び、強磁性体金属被検体１とヨーク３ａ、３ｂとの距離を一定に保つことができるため、ノイズを低減した高いＳ／Ｎでの探傷が可能である。
【００２９】
この支持ロールに必要とされる要件には、非磁性体であること、耐摩耗性があること、疵を付けにくいことなどが挙げられる。支持ロールに磁性体を用いると、支持ロールが回転する際に磁性体が動くことによる磁場の乱れが生じ、ノイズとして磁気センサに検出されたり、磁化された支持ロールに鉄粉が付着して強磁性体金属被検体の表面に疵をつけたりする。したがって、支持ロールに非磁性材料を用いることで、ノイズをより低減し、かつ、強磁性体金属被検体に疵をつけない探傷が可能となる。
【００３０】
また、支持ロールは強磁性体金属被検体と接触する部分を樹脂性にすることで、振動の抑制効果を高めることができる。樹脂の具体例としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、プラスチック、ベークライト、ＦＲＰ、ゴムなどがある。この中でも、ウレタン樹脂が熱延鋼板には最適である。
【００３１】
図１では磁化器のヨークが強磁性体金属被検体に対して平行になっているが、必ずしもヨークが強磁性体金属被検体に平行でなくても良く、例えばヨークの先端部に行くほど強磁性体金属被検体に近づく形状でも構わない。
【００３２】
図８は、本発明の各種実施の形態を示す図である。強磁性体金属被検体と平行な、支持ロールを通る面で切った断面図であり、各種の支持ロール設置様態を示している。図２では、回転軸方向に連続して長い形状である一対の支持ロールを示したが、一本の連続して長い形状でなくても良く、例えば、図８（ａ）に示すようにロール回転軸方向に適当な間隔で短い支持ロールが複数個配置されていてもよい。また、図８（ｂ）に示すように支持ロールは強磁性体金属被検体の走行方向に各ヨーク２列づつ配置されていても構わないし、２列に限らず２以上の複数列配置されていても構わない。さらに、例えば図８（ｃ）に示すように適当な間隔で複数個配置したロールを２以上の複数列配置されていても構わないし、その場合、図８（ｄ）に示すように互い違いの配置いわゆる市松模様状に配置されていてもよい。
【００３３】
以下に本発明を、強磁性体金属被検体として熱延鋼板を対象に、その微小な内部介在物をオンラインにて検出する装置に適用した例について、図９を参照しながら説明する。図９（ａ）は図８と同様に、強磁性体金属被検体と平行な、支持ロールを通る面で切った断面図であり、図９（ｂ）  は図１などと同様に、強磁性体金属被検体の走行方向に沿って切った断面図である。図９（ｂ）を見て分かるように、図１にて示したものとほぼ同じ構成であるが、磁気センサ５が強磁性体金属被検体１に対して反対側に位置している点が異なっている。
【００３４】
走行する強磁性体金属被検体１に沿って長さＬ３＝９０ｍｍ、間隙Ｌ１＝２０ｍｍの一対のヨーク先端部を持つ磁化鉄心３が配設されている。磁化鉄心３のヨークの内部に間隔Ｌ２＝１７０ｍｍで軸を固定された３対の直径Ｌ４＝２０ｍｍで回転自在の支持ロール２ａ、２ｂによって強磁性体金属被検体１は支持され、支持ロール２ａ、２ｂ上を一定速度Ｖで矢印方向に移動する。また、ヨーク先端から支持ロール取り付け部の先端側端部までの距離Ｌ５は、６５ｍｍであり、ヨークの幅Ｗ１は３００ｍｍである。
【００３５】
上記の装置条件は、発明者らが得た次の知見から決めている。すなわち、所定条件で支持ロールを設けると、設けない場合と異なって被検体の走行時振動を抑制できる。しかし、支持ロールの設け方によっては、水平方向磁場強度の板幅方向のバラツキが発生してしまう。このため考えられたものであり、具体的には「強磁性体金属被検体と対向するヨーク先端部の一側面に凹設された各支持ロール取り付け部の合計面積（図９の場合では、Ｗ２×Ｌ４×３）が前記一側面の面積（図９の場合では、Ｗ１×Ｌ６）の５％以内であり、かつ、前記一側面の先端から支持ロール取り付け部の前記一側面の先端側の端部までの距離Ｌ５が前記一側面の長さＬ６の６０％以上である場合には、磁極の中心軸上での水平方向磁場強度の板幅方向のバラツキを、支持ロールを設けなかった場合と比べて±５％以内に抑えることができる」というものである。これは、本発明装置の面積指標（支持ロール取り付け部の合計面積／前記一側面の面積）および長さ指標（ヨークの先端から支持ロール取り付け部の前記一側面の先端側の端部までの距離／前記一側面の長さ）と水平方向磁場強度の板幅方向のバラツキとの関係を示したものである。
【００３６】
次に水平方向磁場強度の板幅方向におけるバラツキについて、図にて説明する。  図１０は、水平方向磁場強度の板幅方向分布について、支持ロールを設けた場合と設けなかった場合との比較を概念的に示した図である。支持ロールを設けなかった場合には、水平方向磁場強度Ｂで安定していたものが、板幅方向に支持ロールを間欠的に設けることにより、水平方向磁場強度Ｂを中心に±Ａの板幅分布を生ずることになる。上記知見は、支持ロールを設けなかった場合と比べて水平方向磁場強度のバラツキ具合±Ａ／Ｂ（％）と装置条件（面積指標と長さ指標）との関係を示したものである。因みに、上記にて具体的な寸法を示した装置の場合では、前者面積指標が２．２％（５％以内）であり、後者長さ指標が７２．２％（６０％以上）と上記指標の範囲内にある。
【００３７】
以上は、水平方向磁場強度の板幅方向におけるバラツキを±５％以内に抑えるための厳しい装置条件を示したものである。水平方向磁場強度の板幅方向におけるバラツキをそれ程要求されない場合については、装置条件は緩和される。すなわち、バラツキ±１０％以内では、前者面積指標が１０％以内であり、かつ後者長さ指標が４０％以上であることという条件になる。そして、さらにバラツキ±２０％以内では、それぞれ１５％以内であり、かつ２０％以上であることという条件になる。表１に、以上をまとめて示す。
【００３８】
【表１】
2004279245.tif 000003
【００３９】
支持ロールの間隔Ｌ２は、大きすぎると強磁性体金属被検体の振動を抑えることが困難になるが、例えば熱延鋼板を対象とする場合では２５０ｍｍ以内であれば、板の振動の振幅を±１００μｍ以内とすることが可能である。支持ロールの直径は２０ｍｍで、強磁性体金属被検体と接する部分には樹脂を用いている。強磁性体金属被検体１はこの支持ロール２ａ、２ｂに支持されヨークから距離Ｈ１＝５ｍｍの一定位置に保たれている。
【００４０】
また、支持ロール２ａ、２ｂは、左右３対、計６個設けている。これは、個数が少なすぎると強磁性体金属被検体を十分支えることができず、また個数が多すぎても強磁性体金属被検体に凹凸がある場合に支持ロールの一部しか強磁性体金属被検体に接することができず、効率的に支えることが困難となるからである。例えば、熱延鋼板の場合は３個〜８個が適当である。
【００４１】
磁気センサ５は、ヨークの間隙Ｌ１の間の垂直線上でかつ、磁化器と反対側の強磁性体金属被検体１と微小距離Ｈ２（例えば７ｍｍ）だけ離れて配置されている。この磁気センサ５は、強磁性体金属被検体１の表面に対して垂直方向の磁束を検出する飽和型の磁気センサであり、この磁気センサ５の検出信号は図示しない信号処理部に導かれる。  なお、図１に示す様に磁気センサを磁化器と同じ側に置くことも可能である。
【００４２】
この様に構成された漏洩磁束探傷装置において、磁化コイル４に励磁電源から励磁電流が供給されると、磁化鉄心３の各ヨーク３ａ、３ｂと走行中の強磁性体金属被検体１とで閉じた磁路が形成される。そして、強磁性体金属被検体１の内部あるいは表面に欠陥が存在すると、強磁性体金属被検体１内の磁気抵抗が変化し漏洩磁束が生じて、この漏洩磁束が磁気センサ５で検出される。
【００４３】
本装置では、支持ロールによって強磁性体金属被検体が支持されるため、走行する強磁性体金属被検体の振動に起因する磁気センサの信号出力の雑音が低減される。  このため、漏洩磁束探傷装置としての検出精度を大幅に向上できる。この支持ロールによる雑音低減効果を確認するため、図９における支持ロールを着脱可能とし、比較実験を行った。
【００４４】
図１１は、図９に示した支持ロールがある場合と、ロール取り付け部および支持ロールがない場合での欠陥検出信号の一例を示す図である。この実験は、厚さ２ｍｍの強磁性体金属被検体（熱延鋼板）が速度Ｖ１００ｍ／分で走行中に行なったものである。  この実測値によると、支持ロールがある場合（図１１（ａ）、Ｓ／Ｎ＝５）は、ない場合（図１１（ｂ）、Ｓ／Ｎ＝２．５）に比べてＳ／Ｎが約２倍高くなっており、支持ロールを有する場合の方がより熱延鋼板の走行振動に起因する雑音低減効果があり、欠陥検出の高精度化が図れることが分かる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、強磁性体金属被検体の厚さが大きい場合や強磁性体金属被検体に大きな張力を加える場合でも、強磁性体金属被検体を高効率かつ、安定に磁化可能である、と同時に、磁化鉄心のヨークに埋め込んだ支持ロールで走行中の強磁性体金属被検体を直接支持し、走行時の強磁性体金属被検体の振動を抑え、リフトオフを安定化させることにより、磁気センサで精度良く欠陥を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る漏洩磁束探傷装置の概要を示す側面図。
【図２】本発明に係る漏洩磁束探傷装置の概要を示す平面図。
【図３】従来の探傷装置の例を示す図。
【図４】従来の探傷装置の例を示す図。
【図５】従来の探傷装置の例を示す図。
【図６】従来の探傷装置の例を示す図。
【図７】従来の探傷装置の例を示す図。
【図８】本発明の他の実施の形態を示す図。
【図９】本発明の他の実施の形態での装置構成を示す図。
【図１０】板幅方向での水平方向磁場強度のバラツキを示す概念図。
【図１１】本発明の効果を示す図。
【符号の説明】
１  強磁性体金属被検体
２ａ、２ｂ  支持ロール
３  磁化鉄心
３ａ、３ｂ  ヨーク
４  磁化コイル
５  磁気センサ
６ａ、６ｂ  中空ロール
【図１】
2004279245.tif 000004
【図２】
2004279245.tif 000005
【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】
2004279245.tif 000010
【図８】
2004279245.tif 000011
【図９】
2004279245.tif 000012
【図１０】
2004279245.tif 000013
【図１１】
2004279245.tif 000014