(57)【要約】【課題】簡便な方法で液槽内の気泡を確実に排除して信頼性が高く、安定した超音波探傷結果を得ることのできる非破壊検査装置を備えた金属棒状材の製造装置を提供する。【解決手段】金属棒状材４の成形装置と、この成形装置で成形された金属棒状材４を検査する非破壊検査装置９１１とを有する金属棒状材の製造装置において、非破壊検査装置９１１が、液体９２４が収容された液槽９１２と、金属棒状材４を液槽９１２内の液体９２４中に浸漬通過させる搬送装置９２６Ａと、液槽９１２内の液体９２４中に配置された支持部材９１５に設けられた超音波探触子９２２で液体９２４に浸漬している金属棒状材４を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽９１２内の液体９２４中に噴出する気体噴出ノズル９２２とを有している。【選択図】図１
2007139546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属棒状材の成形装置と、この成形装置で成形された金属棒状材を検査する非破壊検査装置とを有する金属棒状材の製造装置において、
非破壊検査装置が、液体が収容された液槽と、金属棒状材を液槽内の液体中に浸漬通過させる搬送装置と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有している、
ことを特徴とする金属棒状材の製造装置。
【請求項２】
気体噴出ノズルから噴出された気体が少なくとも支持部材の上部を包むように気体噴出ノズルの吐出口が、液槽内に配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の金属棒状材の製造装置。
【請求項３】
液体を液槽内の底面側から上面側へ流す液輸送手段を有している、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属棒状材の製造装置。
【請求項４】
支持部材に設けられた超音波探触子の隣の位置に、支持部材を貫通する孔が設けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属棒状材の製造装置。
【請求項５】
超音波探傷装置は、長手方向へ移動する金属棒状材の円周上に配設された複数の超音波探触子で金属棒状材の全領域をカバーする、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金属棒状材の製造装置。
【請求項６】
超音波探傷装置は、固定された超音波探触子が回転しながら長手方向へ移動する金属棒状材を螺旋状にトレースして金属棒状材の全領域をカバーする、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金属棒状材の製造装置。
【請求項７】
超音波探傷装置は、長手方向へ移動する金属棒状材の円周上で回転する超音波探触子によって金属棒状材の全領域をカバーする、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金属棒状材の製造装置。
【請求項８】
超音波探傷装置は、回転する金属棒状材の長手方向へ超音波探触子を移動させて金属棒状材の全領域をカバーする、
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金属棒状材の製造装置。
【請求項９】
金属棒状材の成形装置が、連続鋳造装置、押出装置、切削装置、接合装置から選ばれるいずれかである、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の金属棒状材の製造装置。
【請求項１０】
金属棒状材の成形工程と、この成形工程で成形した金属棒状材を検査する非破壊検査工程とを有する金属棒状材の製造方法であって、
非破壊検査工程において、液体が収容された液槽と、金属棒状材を液槽内の液体中に浸漬通過させる搬送装置と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有する非破壊検査装置を用いる、
ことを特徴とする金属棒状材の製造方法。
【請求項１１】
連続鋳造工程でアルミニウム合金連続鋳造棒を鋳造した後、熱処理工程でアルミニウム合金連続鋳造棒に均熱化処理を施し、外周除去工程でアルミニウム合金連続鋳造棒の外周部分を除去するアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、
熱処理工程と外周除去工程との間に、または、外周除去工程の後に、液体が収容された液槽と、金属棒状材を液槽内の液体中に浸漬通過させる搬送装置と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有する非破壊検査装置を用いて、アルミニウム合金連続鋳造棒の内部を検査する非破壊検査工程を設けた、
ことを特徴とするアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
【請求項１２】
アルミニウム合金連続鋳造棒の直径が、２０ｍｍ〜２００ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１１に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
【請求項１３】
シリコンの含有量が７質量％〜１４質量％、鉄の含有量が０．１質量％〜０．５質量％、銅の含有量が１質量％〜９質量％、マンガンの含有量が０質量％〜０．５質量％、マグネシウムの含有量が０．１質量％〜１質量％である、
ことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
【請求項１４】
液体が収容された液槽と、被検査体を液槽内の液体中に浸漬させる被検査体保持部と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有する、
ことを特徴とする非破壊検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超音波伝播媒体を介して超音波を送受信することにより、被検査体の検査を行う超音波探触子を有する非破壊検査装置、この非破壊検査装置を備えた金属棒材の製造装置、非破壊検査装置を用いた金属棒材またはアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波を利用して物体の傷、特に、内部の状態を検査する装置として超音波探傷装置が用いられている。
この超音波探傷装置において、超音波の送信および反射波の受信を行うのが超音波探触子である。
ここで、超音波探触子と被検査体との間に液体、例えば、水を充填して、水を超音波の伝播物質とすることで超音波探触子と被検査物とを非接触状態として検査することが行われている。このような水浸式超音波探傷装置は容易に自動検査が可能であることから、内部検査手段として広く用いられている。
【０００３】
しかし、自動検査は良否判定を自動で行うため、水中の気泡や埃によるノイズを欠陥と判定することがある（擬似欠陥。）。
また、気泡がプローブ表面に付着することにより、探傷感度そのものが変動してしまい、適正な感度での探傷ができないという問題点がある。
すなわち、このような超音波探傷装置を用いた非破壊検査装置において、液体中に浸漬させた被検査体の信頼のある探傷結果を得るためには、送受信部と被検査体との間での超音波の確実な伝播を確保する必要があるが、水に混入した気泡等は超音波の伝播を妨害してノイズとなるため、送受信部への気泡の付着や水槽内での気泡の発生等を抑える必要がある。
【０００４】
そこで、探触子面や被検査物面に気泡が付着するのを防止して感度低下を抑制するとともに、円滑な連続探傷作業を可能とし、同時に探傷データの信頼性の向上を図ることを目的として、従来から検討がなされてきた。
【０００５】
例えば、特許文献１には、連続的に搬送されてくる帯状体に存在する内部欠陥を、簡易な装置構成で連続的かつ高精度に検出可能な内部欠陥検出装置を提供することを目的とし、鋼帯１を連続して搬送しながら、該鋼帯１の内部欠陥を超音波探傷装置で連続的に検査する内部欠陥検出装置であって、水６が収容された液槽４と、上記鋼帯１を案内して上記水６中を通過させる搬送ロール７〜１０と、上記水６中に配置されたプローブ２０で上記水６に浸漬している鋼帯１部分を非接触で検査する透過型配置でパルス反射法の探傷を行う超音波探傷装置と、を備え、上記搬送ロールの７〜１０うち上記水６に触れる搬送ロール８，９は、全て水６中に全没され、また、上記全没する搬送ロール水８，９とプローブ２０との間に遮蔽物３０，３１を設けて水６中の気泡が当該プローブ２０側に移動することを防止する装置が開示されている。
【０００６】
例えば、特許文献２には、探触子面や被検査物面に気泡が付着するのを防止して感度低下を抑制するとともに円滑な連続探傷作業を可能とし、同時に探傷データの信頼性の向上を図ることを目的とする、超音波探傷器１０と気泡除去装置１２との組み合わせにおいて、超音波探傷器１０は、一部に開口を有し該開口の縁１４ａで被検査物１６に水密的に取り付けられる箱型のジャケット１４と、該ジャケット１４に設けた給水口１８および排水口２０と、該ジャケット１４に取り付けた探触子２２を有し、気泡除去装置は、電気ヒータ２４を備え該電気ヒータ２４による加熱によって水中に溶存する空気を大気中に放出する脱気槽２６と、該脱気槽２６内の溶存空気が減少した水を取り込み断気冷却して前記給水口１８からジャケット１４内に供給する断気冷却装置２８を有するものとした装置が開示されている。
【０００７】
例えば、特許文献３には、液槽内の空気を排除して鮮明な探傷像を得ることができる超音波探触子を提供することを目的とし、超音波伝播媒質で満たされる水室４と、超音波を送受信する複数の送受信素子２ａが配列してなり、水室４内から水室４に形成された開口に向けて超音波を送出するアレイ型超音波送受信装置２と、送受信素子２ａの配列の長手方向に沿って水を噴射して供給する給水管１ａ，１ｂとを備え、給水管１ａ，１ｂから噴射される水により渦巻き状の水流を形成し、これにより水室４内の気泡を除去する方法が開示されている。
【０００８】
例えば、特許文献４には、整合液中に浸漬する超音波変換器（トランスデューサ）や被検体の表面に付着した気泡，空気層を短時間で、かつ、確実に除去することを目的とし、被検体３と、被検体３を挟んで対向配設されたトランスデューサ４，５と、整合液（水）４とを収容する測定槽１の底部に水流孔８ａ，８ｂ，８ｃとポンプ９よりなる水流発生手段（気泡除去手段）と、気泡・空気層検出部１８を設け、気泡・空気層検出部１８の気泡、空気層除去指示信号で、前記ポンプ９を駆動し、水流孔８ａから吸い込んだ水を水流孔８ｂ，８ｃから噴出し、トランスデューサ４，５の表面、被検体３の表面に付着した気泡、空気層を除去する方法が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２７２３８３号公報
【特許文献２】特開平１１−２１１７０２号公報
【特許文献３】特開平１０−１４２２０７号公報
【特許文献４】特開平６−１９７８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１は被検査体を遮蔽板の隙間を通過させることによって気泡等の持込みを除去するものであるが、この技術を用いても気泡等の持込みを解決できなかった。
特許文献２は探傷水中の溶存空気をヒータ加熱等によって除去するものであるが、被検査体からの埃等の持込みの多い弊社ラインでは循環水を使用することによるデメリット（擬似欠陥・フィルタ管理の手間。）が大きいために探傷水は使い捨てで、そのために十分な加熱能力、すなわち、脱気能力が得られなかった。
特許文献３および特許文献４はプローブや被検査体への水流噴射機構を設けたものであるが、発明者等の実験の結果、水中での気泡浮遊を助長させ、逆効果であった。
【００１１】
このように、従来の気泡除去方法では、小さな気泡の除去がまだ充分でなく、その結果、長時間運転中に気泡が液槽内に蓄積し、長時間運転での検査結果を不安定にした。
また、特に、プローブ部位に付着した微少気泡の除去は困難であり、これらの気泡を除去して検査結果の信頼性をより高めることが求められている。
【００１２】
この発明は、上記状況に鑑みなされたもので、簡便な方法で液槽内の気泡を確実に排除して信頼性が高く、安定した超音波探傷結果を得ることのできる非破壊検査装置、この非破壊検査装置を備えた金属棒状材の製造装置、非破壊検査装置を用いた金属棒状材またはアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、以下のような発明である。
（１）金属棒状材の成形装置と、この成形装置で成形された金属棒状材を検査する非破壊検査装置とを有する金属棒状材の製造装置において、非破壊検査装置が、液体が収容された液槽と、金属棒状材を液槽内の液体中に浸漬通過させる搬送装置と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有していることを特徴とする金属棒状材の製造装置。
（２）気体噴出ノズルから噴出された気体が少なくとも支持部材の上部を包むように気体噴出ノズルの吐出口が、液槽内に配置されていることを特徴とする（１）に記載の金属棒状材の製造装置。
（３）液体を液槽内の底面側から上面側へ流す液輸送手段を有していることを特徴とする（１）または（２）に記載の金属棒状材の製造装置。
（４）支持部材に設けられた超音波探触子の隣の位置に、支持部材を貫通する孔が設けられていることを特徴とする（１）から（３）のいずれか１つに記載の金属棒状材の製造装置。
（５）超音波探傷装置は、長手方向へ移動する金属棒状材の円周上に配設された複数の超音波探触子で金属棒状材の全領域をカバーすることを特徴とする（１）から（４）のいずれか１つに記載の金属棒状材の製造装置。
（６）超音波探傷装置は、固定された超音波探触子が回転しながら長手方向へ移動する金属棒状材を螺旋状にトレースして金属棒状材の全領域をカバーすることを特徴とする（１）から（４）のいずれか１つに記載の金属棒状材の製造装置。
（７）超音波探傷装置は、長手方向へ移動する金属棒状材の円周上で回転する超音波探触子によって金属棒状材の全領域をカバーすることを特徴とする（１）から（４）のいずれか１つに記載の金属棒状材の製造装置。
（８）超音波探傷装置は、回転する金属棒状材の長手方向へ超音波探触子を移動させて金属棒状材の全領域をカバーすることを特徴とする（１）から（４）のいずれか１つに記載の金属棒状材の製造装置。
（９）金属棒状材の成形装置が、連続鋳造装置、押出装置、切削装置、接合装置から選ばれるいずれかであることを特徴とする（１）から（８）のいずれか１つに記載の金属棒状材の製造装置。
（１０）金属棒状材の成形工程と、この成形工程で成形した金属棒状材を検査する非破壊検査工程とを有する金属棒状材の製造方法であって、非破壊検査工程において、液体が収容された液槽と、金属棒状材を液槽内の液体中に浸漬通過させる搬送装置と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有する非破壊検査装置を用いることを特徴とする金属棒状材の製造方法。
（１１）連続鋳造工程でアルミニウム合金連続鋳造棒を鋳造した後、熱処理工程でアルミニウム合金連続鋳造棒に均熱化処理を施し、外周除去工程でアルミニウム合金連続鋳造棒の外周部分を除去するアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法において、熱処理工程と外周除去工程との間に、または、外周除去工程の後に、液体が収容された液槽と、金属棒状材を液槽内の液体中に浸漬通過させる搬送装置と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有する非破壊検査装置を用いて、アルミニウム合金連続鋳造棒の内部を検査する非破壊検査工程を設けたことを特徴とするアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（１２）アルミニウム合金連続鋳造棒の直径が、２０ｍｍ〜２００ｍｍであることを特徴とする（１１）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（１３）シリコンの含有量が７質量％〜１４質量％、鉄の含有量が０．１質量％〜０．５質量％、銅の含有量が１質量％〜９質量％、マンガンの含有量が０質量％〜０．５質量％、マグネシウムの含有量が０．１質量％〜１質量％であることを特徴とする（１１）または（１２）に記載のアルミニウム合金連続鋳造棒の製造方法。
（１４）液体が収容された液槽と、被検査体を液槽内の液体中に浸漬させる被検査体保持部と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有することを特徴とする非破壊検査装置。
【発明の効果】
【００１４】
（１）に記載の発明によれば、非破壊検査装置が、液体が収容された液槽と、金属棒状材を液槽内の液体中に浸漬通過させる搬送装置と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有している。
液体中に溶けていた気体が気泡として液槽内に現れたもの、または、金属棒状材が液槽内に気泡として持ちこんだものは小さな気泡を液槽内に形成して超音波探傷装置の検出感度を不安定にしていたが、この発明では気体を液槽内の液体中に噴出しているので、噴出された気体は大きな気泡状態での気体流を形成し、小さな気泡は大きな気泡に吸収されて取り込まれ、その後大きな気泡は浮力によって上昇し排出されることになる。その結果、超音波探傷装置の検出感度が安定する。
また、従来の水循環、水噴出方式では、噴出した水で小さな気泡を押し出す必要があるが、壁面などに付着した小さな気泡は充分に押出すことができず、また、高速の水流が必要になるが、この発明は、小さな気泡を大きな気泡が取り込み、さらに、大きな気泡が有する大きな浮力が付着力よりも勝ることにより、自然に上昇して排出されるという作用を有するので、付着した小さな気泡を効率よく除去することができる。
したがって、良好な品質の金属棒状材を安定して連続的に製造することができる。
（２）に記載の発明によれば、気体噴出ノズルから噴出された気体が少なくとも支持部材の上部を包むように気体噴出ノズルの吐出口が、液槽内に配置されているので、気泡が付着しやすい支持部材の上部、支持部材の上部に配置した気泡が付着しやすい超音波探触子から気泡を効率よく除去することができる。
（３）に記載の発明によれば、液体を液槽内の底面側から上面側へ流す液輸送手段を有しているので、除去された気泡を、液体の流れによって効率よく排出させることができる。
（４）支持部材に設けられた超音波探触子の隣の位置に、支持部材を貫通する孔が設けられているので、この貫通した孔を介して気泡を効率よく排出させることができる。貫通穴を通じで気泡が効率よく排出される。
（５）に記載の発明によれば、超音波探傷装置は、長手方向へ移動する金属棒状材の円周上に配設された複数の超音波探触子で金属棒状材の全領域をカバーするので、金属棒状材の全領域を効率よく検査することができる。
（６）に記載の発明によれば、超音波探傷装置は、固定された超音波探触子が回転しながら長手方向へ移動する金属棒状材を螺旋状にトレースして金属棒状材の全領域をカバーするので、金属棒状材の全領域を効率よく検査することができる。
（７）に記載の発明によれば、超音波探傷装置は、長手方向へ移動する金属棒状材の円周上で回転する超音波探触子によって金属棒状材の全領域をカバーするので、金属棒状材の全領域を効率よく検査することができる。
（８）に記載の発明によれば、超音波探傷装置は、回転する金属棒状材の長手方向へ超音波探触子を移動させて金属棒状材の全領域をカバーするので、金属棒状材の全領域を効率よく検査することができる。
（９）に記載の発明によれば、金属棒状材の成形装置が、連続鋳造装置、押出装置、切削装置、接合装置から選ばれるいずれかであるので、金属棒状材が長尺であれば、有効に処理することができる。
（１０）に記載の発明によれば、非破壊検査工程において、液体が収容された液槽と、金属棒状材を液槽内の液体中に浸漬通過させる搬送装置と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有する非破壊検査装置を用いる。
液体中に溶けていた気体が気泡として液槽内に現れたもの、または、金属棒状材が液槽内に気泡として持ちこんだものは小さな気泡を液槽内に形成して超音波探傷装置の検出感度を不安定にしていたが、この発明では気体を液槽内の液体中に噴出しているので、噴出された気体は大きな気泡状態での気体流を形成し、小さな気泡は大きな気泡に吸収されて取り込まれ、その後大きな気泡は浮力によって上昇し排出されることになる。その結果、超音波探傷装置の検出感度が安定する。
また、従来の水循環、水噴出方式では、噴出した水で小さな気泡を押し出す必要があるが、壁面などに付着した小さな気泡は充分に押出すことができず、また、高速の水流が必要になるが、この発明は、小さな気泡を大きな気泡が取り込み、さらに、大きな気泡が有する大きな浮力が付着力よりも勝ることにより、自然に上昇して排出されるという作用を有するので、付着した小さな気泡を効率よく除去することができる。
したがって、良好な品質の金属棒状材を安定して連続的に製造することができる。
（１１）に記載の発明によれば、熱処理工程と外周除去工程との間に、または、外周除去工程の後に、液体が収容された液槽と、金属棒状材を液槽内の液体中に浸漬通過させる搬送装置と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有する非破壊検査装置を用いて、アルミニウム合金連続鋳造棒の内部を検査する非破壊検査工程を設ける。
液体中に溶けていた気体が気泡として液槽内に現れたもの、または、金属棒状材が液槽内に気泡として持ちこんだものは小さな気泡を液槽内に形成して超音波探傷装置の検出感度を不安定にしていたが、この発明では気体を液槽内の液体中に噴出しているので、噴出された気体は大きな気泡状態での気体流を形成し、小さな気泡は大きな気泡に吸収されて取り込まれ、その後大きな気泡は浮力によって上昇し排出されることになる。その結果、超音波探傷装置の検出感度が安定する。
また、従来の水循環、水噴出方式では、噴出した水で小さな気泡を押し出す必要があるが、壁面などに付着した小さな気泡は充分に押出すことができず、また、高速の水流が必要になるが、この発明は、小さな気泡を大きな気泡が取り込み、さらに、大きな気泡が有する大きな浮力が付着力よりも勝ることにより、自然に上昇して排出されるという作用を有するので、付着した小さな気泡を効率よく除去することができる。
したがって、良好な品質のアルミニウム合金連続鋳造棒を安定して連続的に製造することができる。
（１２）に記載の発明によれば、アルミニウム合金連続鋳造棒の直径が、２０ｍｍ〜２００ｍｍであるので、良好な品質の細径のアルミニウム合金連続鋳造棒を安定して連続的に製造することができる。
（１３）に記載の発明によれば、シリコンの含有量が７質量％〜１４質量％、鉄の含有量が０．１質量％〜０．５質量％、銅の含有量が１質量％〜９質量％、マンガンの含有量が０質量％〜０．５質量％、マグネシウムの含有量が０．１質量％〜１質量％であるので、耐摩耗性があり、機械的強度に優れた良好な品質のアルミニウム合金連続鋳造棒を安定して連続的に製造することができる。
（１４）に記載の発明によれば、液体が収容された液槽と、被検査体を液槽内の液体中に浸漬させる被検査体保持部と、液槽内の液体中に配置された支持部材に設けられた超音波探触子で液体に浸漬している金属棒状材を非接触で検査する超音波探傷装置と、気体を液槽内の液体中に噴出する気体噴出ノズルとを有する。
液体中に溶けていた気体が気泡として液槽内に現れたもの、または、金属棒状材が液槽内に気泡として持ちこんだものは小さな気泡を液槽内に形成して超音波探傷装置の検出感度を不安定にしていたが、この発明では気体を液槽内の液体中に噴出しているので、噴出された気体は大きな気泡状態での気体流を形成し、小さな気泡は大きな気泡に吸収されて取り込まれ、その後大きな気泡は浮力によって上昇し排出されることになる。その結果、超音波探傷装置の検出感度が安定する。
また、従来の水循環、水噴出方式では、噴出した水で小さな気泡を押し出す必要があるが、壁面などに付着した小さな気泡は充分に押出すことができず、また、高速の水流が必要になるが、この発明は、小さな気泡を大きな気泡が取り込み、さらに、大きな気泡が有する大きな浮力が付着力よりも勝ることにより、自然に上昇して排出されるという作用を有するので、付着した小さな気泡を効率よく除去することができる。
したがって、良好な品質の金属棒状材を安定して連続的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜非破壊検査装置＞
以下、この発明の一実施例である非破壊検査装置について説明する。
【００１６】
図１はこの発明の一実施例である非破壊検査装置を、被検査体および金属棒状材であるアルミニウム合金連続鋳造棒の長手方向で断面とした説明図、図２は図１に示した非破壊検査装置のアルミニウム合金連続鋳造棒の送り方向から見た断面図に相当する説明図、図３は図１に示した非破壊検査装置の液槽内へ液体供給管から液体を供給している状態を示す説明図である。
【００１７】
これらの図において、９１２は上面が開放した液槽を示し、一方の対向する側壁に、液槽９１２内へアルミニウム合金連続鋳造棒４を搬入させるためのシャッタ９１３Ａと、液槽９１２内からアルミニウム合金連続鋳造棒４を搬出させるためのシャッタ９１３Ｂとが設けられている。
このシャッタ９１３Ａ，９１３Ｂは、液槽９１２内の液体９２４が外に漏れないようにするものであり、例えば、アルミニウム合金連続鋳造棒４の液槽９１２への搬送状態を監視し、開閉のタイミングを調整することにより、液体９２４が液槽９１２から漏れるのを遮断することができる。
９１４は液体供給管を示し、液槽９１２内の底面側へ液体９２４を供給し、液槽９１２内の底面側へ供給した液体９２４を液槽９１２の上面側へ流す液輸送手段を構成するものである。
９１５は、気泡が取れやすい材質、一般的なエンジニアリングプラスチックで構成された支持部材（プローブホルダ）を示し、円筒部９１６と、この円筒部９１６の両側面を塞ぐ側壁９１８Ａ，９１８Ｂとで構成されている。
なお、支持部材９１５を構成する材質は、気泡が取れやすい材質であれば、特に限定されるものではない。
そして、円筒部９１６には、同一円周上に等間隔で、例えば、１６個の探触子９２１が等間隔で貫通させた状態で設けられ、この探触子９２１の間に気体を逃がすための気体抜き孔９１７がそれぞれ設けられている。
この気体抜き孔９１７は、少なくとも円筒部９１６の上部に設けられていればよく、気体の排出状況によって形状を適宜決めることができ、例えば、円形状であるのが好ましく、内接円が直径５ｍｍ〜２０ｍｍの大きさであればよいが、大きければ大きいほどよい。
また、側壁９１８Ａの中心にはアルミニウム合金連続鋳造棒４を通過させるための貫通挿通孔９１９Ａが設けられ、側壁９１８Ｂの中心にもアルミニウム合金連続鋳造棒４を通過させるための貫通挿通孔９１９Ｂが設けられている。
この支持部材９１５は、中空円筒形状である必要はなく、例えば、単なる円筒形状、リング形状、線材を円形に編み上げたものでもよく、また、単数または小数の探触子９２１を支持する場合は、棒状、Ｔ字形状であってもよい。
９２０は支持部材支え部を示し、一部分の図示が省略されているが、貫通挿通孔９１９Ａ，９１９Ｂの中心線がシャッタ９１３Ａ，９１３Ｂの中心線上に位置するように、支持部材９１５を支持するものである。
【００１８】
９２１は探触子（プローブ）を示し、支持部材９１５の円筒部９１６に貫通させてアルミニウム合金連続鋳造棒４に接触しないように取り付けられ、従来から使用されている水浸用超音波探触子を用いることができ、単数だけではなく、複数個を配置することができる。
９２２は気体噴出ノズルを示し、支持部材９１５の円筒部９１６に貫通させて取り付けられ、支持部材９１５内へ所定の圧力の気体を噴射するものであり、吐出口が探触子９２１へ向けられるのが好ましい。
この気体噴出ノズル９２２から噴出された気体が、少なくとも支持部材９１５の上部を包むように気体噴出ノズル９２２の吐出口が液槽９１２内の液体９２４中に配置されていることが好ましい。例えば、少なくとも支持部材９１５に設けられた貫通挿通孔９１９Ａ，９１９Ｂの上部の見込み角が４５度（円筒部９１６の中心から上部の１２時の位置を見たとき、１２時の位置を中心とした角度）の範囲が気体で包まれ、少なくとも円筒部９１６の上部に配置された探触子９２１の検出面を気体が包むように気体噴出ノズル９２２の吐出口が液槽９１２内の液体９２４中に配置されていることが好ましい。
９２３は堰板を示し、液槽９１２内の上部一面に設けられ、過剰に供給された液体９２４をオーバーフローさせて系外へ排出させ、シャッタ９１３Ａ，９１３Ｂの開閉、供給液体の変動による液位の変動を抑えることができるとともに、浮上した気泡や微小な浮遊物を系外へ排出へ排出させることにより、安定した探傷状態を維持するものである。
９２４は液槽９１２内へ供給され、液槽９１２内を満たす超音波探傷の媒体としの液体を示し、超音波探傷の媒体として利用できるものであれば、特に制限されないが、水、温水などが安価で容易に利用できるので好ましい。
この液体９２４は、液槽９１２に満たされていれば、循環させる必要はないが、図３に示すように、液槽９１２の底面側に液体供給管９１４で供給されて液槽９１２の上面側へ輸送され、液槽９１２の上部からオーバーフローさせるのが好ましい。
そして、液体９２４の流量は、気泡の排出状況から適宜決めることができ、例えば、０．０５ｃｃ／（分・ｍｍ2）〜０．５ｃｃ／（分・ｍｍ2）とすることができる。
【００１９】
９２５Ａは搬送装置としての搬送ローラを示し、アルミニウム合金連続鋳造棒４を、シャッタ９１３Ａを介して液槽９１２内へ送り込むように搬送するものである。
９２５Ｂは搬送装置としての搬送ローラを示し、液槽９１２内からシャッタ９１３Ｂを介して送り出されてくるアルミニウム合金連続鋳造棒４を搬送するものである。
なお、搬送装置としては、搬送ローラ９２５Ａ，９２５Ｂの他、コンベア、ハンドリングロボットなどを用いることができる。
９２６は搬送ローラ駆動装置を示し、搬送ローラ９２５Ａ，９２５Ｂを駆動、停止させるものである。
９２７は信号処理部を示し、探触子９２１からの信号を処理して超音波検査判定装置９２８、制御装置９３１へ出力するものである。
９２８は超音波検査判定装置を示し、信号処理部９２７からの信号に基づいてアルミニウム合金連続鋳造棒４に欠陥、傷などがあるかないかを判定することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒４の良否を判定するものである。
９２９は気体供給装置を示し、例えば、容易に得られる空気を気体とするエアーコンプレッサを使用することができ、供給圧を、例えば、０．１ＭＰａと〜０．５ＭＰａとすることができる。
９３０は弁を示し、気体供給装置９２９と気体噴出ノズル９２２との間に設けられ、気体供給装置９２９から気体噴出ノズル９２２へ気体を供給したり、気体供給装置９２９から気体噴出ノズル９２２への気体を遮断するものである。
９３１は制御装置を示し、搬送ローラ駆動装置９２７を介して搬送ローラ９２５Ａ，９２５Ｂの動作を制御することでアルミニウム合金連続鋳造棒４の搬入、停止を制御したり、信号処理部９２７からの信号に基づき、予め設定された所定のシーケンスにしたがって探触子９２１の出力信号を回復させる制御を行うものである。
上記した液槽９１２〜超音波検査判定装置９２８によって非破壊検査装置９１１が構成されている。
【００２０】
次に、動作について説明する。
まず、液体供給管９１４を介して液槽９１２内に液体９２４を供給してオーバーフロー状態とし、液体９２４が液槽９１２内で底面側から上面側へ流れる状態にする。
次に、制御装置９３１からの制御信号によって弁９３０を所定時間、例えば、５秒〜６０秒開放させ、気体供給装置９２９からの気体を気体噴出ノズル９２２から支持部材９１５内部へ噴出させる。
そして、気体噴出ノズル９２２から気体が噴出され、支持部材９１５内部が安定するまで所定時間（待ち時間）、例えば、５秒〜６０秒待機する。
なお、この所定時間（待ち時間）は、タイマー管理、または、探触子９２１からの探傷検査信号を監視して判定する。
次に、制御装置９３１からの制御信号によって搬送ローラ９２５Ａ，９２５Ｂを動作させ、シャッタ９１３Ａから液槽９１２内へアルミニウム合金連続鋳造棒４を送り込み、このアルミニウム合金連続鋳造棒４を支持部材９１５の貫通挿通孔９１９Ａ，９１９Ｂへ挿入し、支持部材９１５内を通過させる。
このように、支持部材９１５内をアルミニウム合金連続鋳造棒４が通過すると、アルミニウム合金連続鋳造棒４は非接触で超音波探傷検査され、検査終了後、シャッタ９１３Ｂから液槽９１２外へ排出され、搬送ローラ９２５Ｂで搬送される。
そして、所定本数のアルミニウム合金連続鋳造棒４の検査を終了した時点で、制御装置９３１からの制御信号により、搬送ローラ９２５Ａ，９２５Ｂがアルミニウム合金連続鋳造棒４の搬送を停止し、その後、制御装置９３１からの制御信号により、気体噴出ノズル９２２から気体を噴出される。
なお、所定本数のアルミニウム合金連続鋳造棒４の検査を終了する前であっても、制御装置９３１は、探触子９２１からの探傷検査信号を監視し、探傷検査信号が異常となった場合、例えば、出力が低下した場合、または、出力が不安定になった場合などに、所定のシーケンスにしたがって搬送ローラ９２５Ａ，９２５Ｂの動作を制御し、気体噴出ノズル９２２への気体供給装置９２９からの気体の供給の開始、停止を制御することにより、探触子９２２の出力を回復させ、安定させることができるので好ましい。
【００２１】
上記した検査の他の例として、例えば、搬送ローラ９２５Ａによってアルミニウム合金連続鋳造棒４を回転させながら液槽９１２内へ搬送（搬入）することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒４の非破壊検査を行うことができる。
このように、アルミニウム合金連続鋳造棒４を回転させながら搬送すると、探触子９２１がアルミニウム合金連続鋳造棒４に対して相対的に螺旋状に回転し、アルミニウム合金連続鋳造棒４の全領域をカバーできるので、探触子９２１の数を減らすことができる。
【００２２】
上記した検査のさらに他の例として、例えば、支持部材９１５を回転させることにより、アルミニウム合金連続鋳造棒４の非破壊検査を行うことができる。
このように、支持部材９１５を回転させると、探触子９２１がアルミニウム合金連続鋳造棒４に対して相対的に螺旋状に回転し、アルミニウム合金連続鋳造棒４の全領域をカバーできるので、探触子９２１の数を減らすことができる。
この場合、支持部材９１５の上部だけでなく、支持部材９１５全体を気体が包むように気体噴出ノズル９２２の吐出口を、液槽９１２内に配置するのが好ましい。
【００２３】
＜金属棒状材の製造装置、製造方法＞
以下、この発明の、金属棒状材をアルミニウム合金連続鋳造棒としたのアルミニウム合金連続鋳造棒製造装置、製造方法を例にして説明する。
【００２４】
図４はこの発明におけるアルミニウム合金連続鋳造棒製造設備の一例を示す工程図である。
図４において、１０１は溶解保持炉（溶解工程）を示し、アルミニウム合金用の原材料を溶解し、アルミニウム合金溶湯を得るためのものである。
２０１は溶湯処理装置（溶湯処理工程）を示し、溶解保持炉１０１からのアルミニウム合金溶湯中のアルミニウム酸化物および水素ガスを除去するためのものである。
３０１は連続鋳造装置（連続鋳造工程）を示し、溶湯処理装置２０１から供給されるアルミニウム合金溶湯から、後述するように、アルミニウム合金連続鋳造棒を鋳造するものである。
４０１は切断装置（切断工程）を示し、連続鋳造装置３０１で鋳造したアルミニウム合金連続鋳造棒を、定尺に切断するものである。
５０１は熱処理装置（熱処理工程）を示し、切断装置４０１で切断した定尺のアルミニウム合金連続鋳造棒を熱処理するものである。
６０１は第１矯正機（第１矯正工程：曲がり矯正手段）を示し、熱処理装置５０１で熱処理したアルミニウム合金連続鋳造棒の外周部分を次の外周除去装置７０１で除去する際、除去した外周面を精度よく仕上げるため、アルミニウム合金連続鋳造棒の曲がりを矯正するものであり、供給されるアルミニウム合金連続鋳造棒の曲がりの程度、表面性状、すなわち、供給されるアルミニウム合金連続鋳造棒の品質に応じて用いられる。
７０１は外周除去装置（外周除去工程）を示し、第１矯正機６０１で曲がりを矯正したアルミニウム合金連続鋳造棒の外周部分を除去するものである。
８０１は第２矯正機（第２矯正工程：曲がり矯正手段）を示し、外周除去工程で発生したアルミニウム合金連続鋳造棒の曲がりを除去し、次の非破壊検査装置９０１、表面検査装置１００１で内部検査、表面検査をする場合、アルミニウム合金連続鋳造棒の内部検査、表面検査の精度を向上させるためのものであり、供給されるアルミニウム合金連続鋳造棒の曲がりの程度、表面性状、すなわち、供給されるアルミニウム合金連続鋳造棒の品質に応じて用いられる。
９０１は非破壊検査装置（非破壊検査工程）を示し、外周部分を除去したアルミニウム合金連続鋳造棒の内部に欠陥があるかないかを非接触で超音波探傷検査するものである。
１００１は表面検査装置（表面検査工程）を示し、外周部分を除去したアルミニウム合金連続鋳造棒の外周表面近傍に欠陥があるかないかを検査するものである。
なお、非破壊検査装置９０１を、外周除去装置７０１の前に設けてもよい。
【００２５】
図５は連続鋳造装置の一例を示す説明図である。
図５において、２０２はアルミニウム合金溶湯１を溜めるタンディッシュを示し、側壁に開口２０３が設けられている。
２０４は耐火性板状体を示し、タンディッシュ２０２の外側に開口２０３を囲むように取り付けられ、開口２０３に連通する注湯孔２０５が設けられている。
３０２は筒状の鋳型を示し、中心軸がほぼ水平となるように耐火性板状体２０４に取り付けられ、鋳型３０２とアルミニウム合金溶湯１との間の円周上へ、耐火性板状体２０４と鋳型３０２との間から気体を供給する気体供給路３０３と、鋳型３０２とアルミニウム合金連続鋳造棒２との間の円周上へ潤滑油を供給する潤滑油供給路３０４と、出口でアルミニウム合金連続鋳造棒２の周囲へ冷却水を供給する冷却水供給路３０５とが設けられている。
上記した鋳型３０２〜冷却水供給路３０５によって連続鋳造装置３０１が構成されている。
【００２６】
次に、アルミニウム合金連続鋳造棒２の鋳造について説明する。
図示を省略した溶湯処理装置２０１からタンディッシュ２０２内へ供給されたアルミニウム合金溶湯１は、耐火性板状体２０４の注湯孔２０５から、中心軸がほぼ水平となるように保持された鋳型３０２内へ供給され、鋳型３０２の出口で強制冷却されてアルミニウム合金連続鋳造棒２となる。
【００２７】
ここで、タンディッシュ２０２内に貯留するアルミニウム合金溶湯１の組成について説明する。
アルミニウム合金溶湯１は、シリコン（Ｓｉ）を７質量％〜１４質量％（より好ましくは８質量％〜１３質量％、さらに好ましくは１２質量％〜１３質量％。）含有しているのが好ましい。
他の成分としては、鉄（Ｆｅ）を０．１質量％〜０．５質量％、銅（Ｃｕ）を１質量％〜９質量％、マンガン（Ｍｎ）を０質量％〜０．５質量％、マグネシウム（Ｍｇ）を０．１質量％〜１質量％含有しているのが好ましい。
なお、アルミニウム合金溶湯１は、上記した組成に限定されず、Ａｌ−Ｓｉ系である必要もない。
【００２８】
また、アルミニウム合金連続鋳造棒２の合金成分の組成比は、例えば、ＪＩＳ  Ｈ  １３０５に記載されているような光電測光式発光分光分析装置（例えば、島津製作所製ＰＤＡ−５５００）により確認できる。
【００２９】
アルミニウム合金連続鋳造棒２は、図示を省略した同調切断装置によって所定の長さに切断される。
このようにして鋳造、切断されたアルミニウム合金連続鋳造棒は、表面に逆偏析層を代表とした不均一組織が形成されている。この不均一組織の個所は、塑性加工で割れなどの原因になるので、除去する必要がある。
【００３０】
しかし、鋳造した状態の細径のアルミニウム合金連続鋳造棒は長さ方向に曲がりを有しており、鋳造後に熱処理を施した場合、さらに曲がりは大きくなり、例えば、直径２０ｍｍ〜２００ｍｍ、特に直径２０ｍｍ〜８０ｍｍの細径では非破壊検査装置などへ投入するに際して無視できないレベルとなる。
例えば、曲がりが５ｍｍ／１０００ｍｍ以上になると、非破壊検査装置としての超音波検査装置などで検出器と被検査面であるアルミニウム合金連続鋳造棒側面との隙間にバラツキが生じ、検出結果にバラツキが生じる恐れがある。また、非破壊検査装置などの投入口に設けられている、隙間のバラツキを抑えるためのガイドブッシュを通過させる際、ガイドブッシュに接触してアルミニウム合金連続鋳造棒の表面に傷が付いてしまう恐れがある。
ここで、５ｍｍ／１０００ｍｍとは、長手方向１０００ｍｍに対して曲がり量が５ｍｍであることを意味する。
【００３１】
例えば、曲がりが５ｍｍ／１０００ｍｍ以上になると、アルミニウム合金連続鋳造棒の搬送ガタが大きく、ガイドブッシュ通過時の通材性が悪くなるので、超音波検査で表面波、底面波を欠陥エコーとして検出しまうなどの問題が生じる。
そこで、曲がりを５ｍｍ／１０００ｍｍ未満（より好ましくは、２ｍｍ／１０００ｍｍ以下）に抑えられていることが望ましい。その結果、安定した一貫連続運転をより容易に実施できる。
【００３２】
上記のようにアルミニウム合金連続鋳造棒の曲がりを矯正する矯正機は、ロール矯正機を用いることが好ましい。これは、側面が凹形状のローラと、側面が凸形状のローラとの間にアルミニウム合金連続鋳造棒を通過させることによって曲がりを小さくするものである。加工条件は、ロール角度、圧下荷重、ローラの回転数を調整することによって設定する。その結果、曲がりが減少するので、搬送時、装置への投入持のトラブルが減少するため、一貫連続運転をより容易に実施できる。
【００３３】
また、外周除去工程の、外周面削加工において被切削材であるアルミニウム合金連続鋳造棒に曲がりが、例えば、５ｍｍ／１０００ｍｍ以上存在すると、外周切削時に偏芯が起こって外周部に削り残しが生じたり、削りが不均一になる原因となる。
そこで、表面状態の品質を一定に保ったアルミニウム合金連続鋳造棒を連続一貫製造するためには、アルミニウム合金連続鋳造棒の曲がりを５ｍｍ／１０００ｍｍ未満（好ましくは、２ｍｍ／１０００ｍｍ以下）にした状態で外周除去工程に投入するのが望ましい。
【００３４】
図６（ａ），（ｂ）は第１矯正機の一例を示す説明図であり、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は側面図に相当する。
図６において、６０２はローラ対を示し、平面に見て軸線が交差するように配設された上下一対の凹形ローラ６０３、凸形ローラ６０４で構成され、隣り合うローラ対６０２同士は、矯正すべきアルミニウム合金連続鋳造棒３の外径に対応させた最適値に設定されている。
αはロール角度を示す。
なお、第２矯正機８０１も、同様な構成とされている。
【００３５】
次に、アルミニウム合金連続鋳造棒３の曲がりの矯正について説明する。
まず、各ローラ対６０２の各ローラ６０３，６０４の少なくとも一方を、図示を省略した駆動機構で回転させる。
そして、例えば、右端のローラ対６０２の各ローラ６０３，６０４の間へアルミニウム合金連続鋳造棒３を導入することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒３は回転しながら左側へ送られ、曲がりを矯正されるとともに、真円に矯正される。
【００３６】
図７（ａ），（ｂ）は外周除去装置の一例を示す説明図であり、図７（ａ）は搬送駆動機構、切削刃駆動機構を除いた斜視図、図７（ｂ）は支持ローラを示す側面図に相当する。
図７において、７１１は搬送ローラを示し、側面から見てアルミニウム合金連続鋳造棒３を上下分割で搬送保持する４つで構成され、隣り合う搬送ローラ７１１同士は、搬送するアルミニウム合金連続鋳造棒３の長さに応じて所定間隔に設定され、図示を省略した搬送駆動機構で回転駆動される。
７１６は切削刃を示し、搬送ローラ７１１で長手方向へ搬送されるアルミニウム合金連続鋳造棒３の円周上に、外周部分を削り残しがなく切削できるように、９０度分割で４つ配設され、図示を省略した切削刃駆動機構で回転駆動される。
７１７は外周を除去されるアルミニウム合金連続鋳造棒３をガタつかないように支持する支持ローラ、７１８は外周を除去されたアルミニウム合金連続鋳造棒４をガタつかないように支持する支持ローラを示し、アルミニウム合金連続鋳造棒３またはアルミニウム合金連続鋳造棒４を６０度分割で支持する。
上記した搬送ローラ７１１、切削刃７１６、支持ローラ７１７，７１８、各駆動機構によって外周除去装置７０１が構成されている。
【００３７】
次に、アルミニウム合金連続鋳造棒３の外周除去について説明する。
まず、各搬送ローラ７１１を、図示を略した搬送駆動機構で回転させるるとともに、図示を省略した切削刃駆動機構で切削刃７１６を回転させる。
そして、搬送ローラ７１１の間へアルミニウム合金連続鋳造棒３を導入することにより、アルミニウム合金連続鋳造棒３は順次搬送ローラ７１１で左側へ送られ、回転する切削刃７１６で外周部分（不均一組織である鋳肌や不感帯を含む部分）を削り残しなく切削され、所定の外径のアルミニウム合金連続鋳造棒４となる。
【００３８】
この外周除去装置７０１によれば、従来用いられている旋盤に比べ、被切削体（アルミニム合金連続鋳造棒３）が旋回せず、切削機構部（カッタヘッド、切削刃７１６）が回転し、被切削体は搬送ローラ７１１で推進力を与えられ、切削機構部を通過することで切削が完了するため、ハンドリング時間がゼロで連続的に切削加工を行えること、被切削体の旋回加工はハンドリングの制約上、被切削体の長さは有限だが、このピーリング加工（外周除去工程）は、理論的には被切削体の長さが無限であることから生産性がよく、ピーリングマシンが有利である。特に、細径材（例えば、直径２０ｍｍ〜２００ｍｍ、さらに好ましくは直径２０ｍｍ〜８０ｍｍ）では被切削体自身が有する曲がりが大きいため、削り残しの問題の起き易い被切削体の旋回加工よりもピーリング加工の方が有利である。
また、外周除去工程において鋳肌を除去する際に発生した切粉を連続的に破砕して溶解工程へ戻すことが好ましい。例えば、切粉破砕機を用いて切粉を微小にし、その微小な切粉を加圧エアを用いて圧送する。その結果、発生した切粉を一次的に貯留し、オペレータが貯留した切粉をフォークリフトなどで運搬する手間がなくなるため、一貫連続運転をより容易に実施できる。
【００３９】
この実施例では、ここまでの工程が、金属棒状材の連続鋳造装置を用いた成形工程となる。
なお、外周除去工程は省略することができる。
また、外周除去工程および第２矯正工程を非破壊検査工程の後とし、熱処理工程（均熱化処理工程）までを成形工程とすることもできる。
【００４０】
金属棒状材の成形工程は、押出装置を用いた成形工程、切削装置を用いた成形工程、接合装置を用いた成形工程、または、連続鋳造装置を用いた成形工程、これらから選ばれる複数の組み合わせによる成形工程とすることもできる。さらに、これらの成形工程には、熱処理工程、矯正工程、外周除去工程から選ばれるいずれかを組み合わせることができる。
【００４１】
このようにして成形したアルミニウム合金連続鋳造棒の内部に欠陥があると、後工程で塑性加工した製品が不良品となるので、アルミニウム合金連続鋳造棒の内部に欠陥があるかないかを非破壊検査装置で検査する必要がある。
【００４２】
この非破壊検査装置として超音波探傷検査装置を用いるのが好ましい。超音波探傷は探触子から照射された超音波の被検査体、すなわち、アルミニウム合金連続鋳造棒中での挙動によって内部検査を行うことができるからである。内部検査の方式としては、他にＸ線透過検査を併用するのが好ましい。
超音波探傷は割れに対しても検出能力が高く、欠陥の自動判定が容易に可能となり、検査の精度が高く安定した検査ができる。
【００４３】
この発明では、非破壊検査を外周除去工程の前に施すこともできる。この順とすることにより、以下の効果が得られる。
超音波探傷検査ではアルミニウム合金連続鋳造棒の外周表面近傍で探傷不感帯が生じる。
そこで、外周不均一部を除去する前に非破壊検査を行い、その後超音波探傷で不感帯となる領域を含んだ部分を外周除去工程で除去する。その結果、外周表面表層部を検査するための渦電流探傷検査を省略でき、また、超音波探傷検査方法単一の検査であるため、探傷領域による検出能力に差のない健全な材料（アルミニウム合金連続鋳造棒）が得られる。除去すべき鋳肌の一例である逆偏析層は、鋳造時のアルミニウム合金連続鋳造棒の組成、鋳型の構造、鋳造条件などによってその範囲がきまる。例えば、その厚さは、表面から１ｍｍ程度までの範囲である。また、表面から１ｍｍ程度までの範囲は、アルミニウム合金溶湯が鋳型、潤滑油、気体と接触することによる欠陥が発生している可能性のある範囲であり、除去すべき鋳肌の別の一例である。
【００４４】
図８は非破壊検査方法の一例である、超音波パルス反射法による垂直探傷方法の説明図である。
なお、アルミニウム合金連続鋳造棒の下側には、表示部に表示される各反射波（エコー）をアルミニウム合金連続鋳造棒に対応させて図示してある。
図８において、９６１はこの発明に用いられる超音波探傷装置の一例である反射型超音波探傷装置を示し、同期信号、掃引信号および距離目盛り信号を出力する同期部９６２と、この同期部９６２からの同期信号に同期した超高周波信号の電圧を出力する送信部９６３と、この送信部９６３からの超高周波信号の電圧に基づいた超高周波信号をアルミニウム合金連続鋳造棒４に向けて送出するとともに、アルミニウム合金連続鋳造棒４の表面、欠陥４ａなどからの反射波を捕捉して電圧に変換する探触子９６４と、送信部９６３の出力を探触子９６４へ供給したり、探触子９６４の反射波を捕捉した電圧を、後述する受信部９６６へ供給する切換部９６５と、この切換部９６５を介した、反射波を捕捉した探触子９６４の電圧を増幅して出力する受信部９６６と、この受信部９６６の出力、同期部９６２の掃引信号および距離目盛り信号に基づいて反射波の時間的変化を表示する表示部９６７とで構成されている。すなわち、超音波探傷装置は、探傷子と信号処理部（例えば、銅基部、送信部、受信部、表示部を有する部分）とから構成されている。
Ｓｓは表面エコー範囲、Ｓはアルミニウム合金連続鋳造棒４の表面エコー、Ｆｓはアルミニウム合金連続鋳造棒４の探傷エコー範囲、Ｆはアルミニウム合金連続鋳造棒４の欠陥４ａに基づく欠陥エコー、Ｂｓは底面エコー範囲、Ｂはアルミニウム合金連続鋳造棒４の底面エコー、Ｎは探傷エコー範囲Ｆｓの両側に位置する不感帯を示す。
なお、表示部９６７の波形は、表面エコーＳで同期をとって表示したものである。
この反射型超音波探傷装置９６１で探傷する場合、周波数は２ＭＨｚ〜８ＭＨｚの範囲が好ましい。
【００４５】
探触子９６４は直径、材質、指向角などを考慮し、適したものを選択する。
なお、アルミニウム合金連続鋳造棒４に入射した超音波は、直線的に進んだ後にやがて広がっていくが、直線進行距離が長すぎると、細径の探傷には使えないので、アルミニウム合金連続鋳造棒４のサイズに応じて最適感度が得られるものを選択する必要がある。また、Ｓ／Ｎ比をよくするため、低い増幅度でも十分な波形が得られるように材質などを考慮する必要がある。また、探触子９６４の数を減らしたり、探傷速度を速くするなどのため、指向角についても検討する必要がある。
【００４６】
超音波探傷検査方法の好ましい例について説明する。
超音波探傷検査方法は、図９に示すように、長手方向へ移動する被検査体（被探傷体：アルミニウム合金連続鋳造棒４）の円周上に配設した複数の探触子９６４で被検査体の全領域をカバーするのが好ましい。被検査体の搬送が長手方向への直線運動のみであるので、搬送装置が安価で済むからである。被検査体を長手方向へ移動させる手段として、ローラコンベアを挙げることができる。
ここで、探触子９６４の配置は傷（欠陥４ａ）の検出感度が所定の感度低下におさまる範囲となるように配置する。この配置は許容される感度の低下幅、探触子９６４の指向角などによって設定される。
【００４７】
超音波探傷検査方法は、図１０に示すように、回転しながら長手方向へ移動する被検査体（被探傷体：アルミニウム合金連続鋳造棒４）に対して固定した探触子９６４が螺旋状にトレースして被検査体の全領域をカバーするのが好ましい。探触子９６４が少数で済むため、探傷装置が安価で済むからである。
被検査体を回転させながら長手方向へ移動させる手段は、図６に示した矯正装置、スパイラル送りコンベアを挙げることができる。
ここで、螺旋状とは、螺旋軌道のピッチが超音波の広がり幅以内であることが好ましい。検出能力を低下させることなく全範囲を検査することができるからである。
【００４８】
超音波探傷検査方法は、図１１に示すように、長手方向へ移動する被検査体（被探傷体：アルミニウム合金連続鋳造棒４）の円周上で回転する探触子９６４によって被検査体の全領域をカバーするのが好ましい。探触子９６４が少数で、被検査体の搬送は長手方向の直線運動となり、高速探傷が可能であるからである。
【００４９】
超音波探傷検査方法は、図１２に示すように、その場で回転する被検査体（被探傷体：アルミニウム合金連続鋳造棒４）の長手方向へ探触子９６４を移動させて被検査体の全領域をカバーするのが好ましい。少数の探触子９６４で探傷可能であり、また、場合によっては切削加工の前後で加工しながら探傷することが可能となるからである。被検査体を回転させる手段は、旋盤などを挙げることができる。
ここで、被検査体の回転速度と被検査体の長手方向への移動速度とは、１ピッチが超音波の広がる幅以内であることが好ましい。検出能力を低下させることなく全範囲を検査することができるからである。
【００５０】
しかし、上記した検査方法では、音波の入射を一定に保つため、液浸式が好ましい。
また、表面波、底面波のエコー高さは常にモニタリングすることが好ましい。表面波の高さをモニタリングすることにより、探傷異常を検知できるためである。また、鋳肌の悪い部分から入った音波は散乱するため、表面波、底面波のエコー高さをモニタリングすることにより、ブレークアウトや表面割れなどによる鋳肌異常を検出できるからである。
【００５１】
次に、アルミニウム合金連続鋳造棒の外周除去後における表面検査（表面検査工程）について説明する。
この表面検査は、必要に応じて用いられるので、アルミニウム合金連続鋳造棒の外周を除去する外周除去工程（面削工程）の後に、面削工程のモニタを目的として実施するのが好ましく、人間による目視検査、渦電流探傷検査方法を挙げることができる。
なお、渦電流探傷検査方法は、電磁誘導現象を利用して被検査体表面に発生させた渦電流の変化によって欠陥の有無を判定する検査方法である。
そして、渦電流探傷検査方法における貫通コイル法と回転プローブ法を組み合わせて用いることが好ましい。
【００５２】
貫通コイル法は、コイル内を被検査体（アルミニウム合金連続鋳造棒）が貫通していく過程で発生する渦電流の変化を検出するものである。この貫通コイル法は表層の範囲の検査に用いるのが好ましい。検査範囲は、コイルの発振周波数を調整して設定できる。検査範囲を、例えば、表面下３ｍｍ以内の範囲とするのが好ましい。
一方、回転プローブ法は、被検査体上方に配置した小さなコイルが回転することにより、被検査体全体を検査する方法である。この回転プローブ法はプローブを小さくできるため、微小欠陥の検出までが可能である。回転型渦電流探傷は極表面の範囲の検査に用いるのが好ましい。検査範囲は、コイルの発振周波数を調整して設定できる。検査範囲を、例えば、表面下１ｍｍ以内の範囲とするのが好ましい。
表面検査結果をもとに、面削工程の切削条件を制御することが好ましい。
【００５３】
この発明の非破壊検査装置は、図１０に示すように、アルミニウム合金連続鋳造棒を長手方向へ回転させながら移動させる螺旋搬送手段、固定した探触子を有するものとした場合、螺旋搬送手段の回転速度と、長手方向の送り速度とは使用する探触子の性能、個数によって設定することができる。
そして、アルミニウム合金連続鋳造棒の螺旋搬送手段が、例えば、図６に示すように、アルミニウム合金連続鋳造棒の曲がり矯正機（手段）を兼ねることが好ましい。曲がり矯正機におけるアルミニウム合金連続鋳造棒の螺旋状の動きをそのまま利用することができ、設備の簡略化ができるからである。
【００５４】
この発明の非破壊検査装置は、例えば、曲がり矯正機の出口側に超音波探傷検査装置の探触子を配置すると、曲がり矯正機から回転しながら長手方向へ送られてくるアルミニウム合金連続鋳造棒が検査に充分な程度まで曲がりを小さくされて出口側から出てくるので、アルミニウム合金連続鋳造棒が探触子の下を通過することになる。その結果、アルミニウム合金連続鋳造棒に対して螺旋状にトレースすることになる探触子によって超音波探傷検査が行われる。
また、非破壊検査装置の搬送手段を螺旋搬送手段とし、その搬送手段をアルミニウム合金連続鋳造棒の外周除去装置の一部を兼ねさせたものとし、切削刃を固定した外周除去装置でアルミニウム合金連続鋳造棒の外周を除去することが好ましい。非破壊検査装置におけるアルミニウム合金連続鋳造棒を回転させながら長手方向へ搬送する搬送手段の動きをそのまま外周除去装置で利用することができ、設備の簡略化ができるからである。
【００５５】
なお、非破壊検査装置を外周除去装置の前に設けた場合、この発明の非破壊検査装置は、切削工具（外周除去装置）の入り口側に超音波探傷検査装置の探触子を固定する。その結果、回転しながら長手方向へ送られて外周除去装置へ入るアルミニウム合金連続鋳造棒は探触子の下を回転しながら通過することになり、アルミニウム合金連続鋳造棒は探触子によって螺旋状に全領域がトレースされ、探触子によって超音波探傷検査が行われる。その直後、アルミニウム合金連続鋳造棒は外周部分を除去される。
また、この発明の非破壊検査装置は、回転する切削工具に超音波探傷検査装置の探触子を配置する。その結果、長手方向へ送られて外周除去装置へ入るアルミニウム合金連続鋳造棒は回転する探触子の内側を通過することになり、アルミニウム合金連続鋳造棒は探触子によって螺旋状に全領域がトレースされ、探触子によって超音波探傷検査が行われる。その直後、アルミニウム合金連続鋳造棒は外周部分を除去される。
このように、非破壊検査装置を外周除去装置の前に設けると、アルミニウム合金連続鋳造棒の非破壊検査における探傷不感帯は、非破壊検査の後に除去される外周部分に含まれるように探傷範囲を設定すると、外周除去により、探傷不感帯部分を除去できるので、好ましい。
【００５６】
非破壊検査結果は予め設定された基準と比較され、金属棒状材は良品、不良品に選別される。非破壊検査結果に基づいて製造条件（例えば、溶解条件、温度条件、鋳造条件）にフィードバックを掛けるのが好ましい。
【００５７】
この非破壊検査装置の被検査体であるア金属棒状材としては、アルミニウム合金連続鋳造棒、棒状鋳型によるアルミニウム合金鋳造棒、または、これらの押出材を挙げることができる。
【実施例】
【００５８】
図１〜図３に示した非破壊検査装置９１１を用い、直径３０ｍｍのアルミニウム合金連続鋳造棒４を、３０ｍ／分の搬送速度で搬送して連続的に検査した。
なお、探触子９２１の配置は、図２における１２時の位置のものをＮｏ１６とし、このＮｏ１６から時計回りにＮｏ１〜Ｎｏ１５を等間隔に配置した。
【００５９】
【表１】
2007139546.tif 000003
【００６０】
表１に示すように、エアーブローを実施した後、被検査体であるアルミニウム合金連続鋳造棒４を連続、搬入して検査を続け、１８０分経過した時点でＮｏ１６の探触子９２１の検出信号が低下していたので、検査を止めて気体噴出ノズル９２２から気体を所定時間噴出させたところ、Ｎｏ１６の探触子９２１の検出信号の出力が回復した。これは、支持部材９１５の上部の内壁、探触子９２１に付着していた気泡が、気体噴出ノズル９２２から噴出された気体によって除去され、検出信号の出力が安定化したものと考えられる。
そして、参考例とし、人手でワイピングクロスを用いて支持部材９１５の上部の内壁、探触子９２１を拭き取った後、アルミニウム合金連続鋳造棒４を連続、搬入して検査を続け、１８０分経過した時点で検査を止め、人手でワイピングクロスを用いて支持部材９１５の上部の内壁、探触子９２１を拭き取ったところ、Ｎｏ１６の探触子９２１の出力が回復した。
このように、エアーブローによる探触子９２１の感度回復は、ワイピングクロスを用いた拭き取りと同等であった。
【００６１】
【表２】
2007139546.tif 000004
【００６２】
また、表２に示すように、Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ１４、Ｎｏ１５、Ｎｏ１６の探触子９２１（見込み角４５度の範囲内にある探触子９２１）での検出信号の低下が大きかったので、気体噴出ノズル９２２の吐出口の位置を、Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ１４、Ｎｏ１５、Ｎｏ１６の探触子９２１が気体で包まれる位置とすることにより、検出信号の出力が回復した。
【００６３】
このように、検出信号の不安定による超音波検査装置の異常停止がなく、連続運転できた。
また、気体噴出ノズル９２２からの気体噴出を定期的に繰り返すことで検査結果が安定した。
さらに、拭き取りによって支持部材９１５の上部の内壁、探触子９２１に付着していた気泡を除去する必要がなくなったので、作業員が液槽内に手を入れることがなく、拭き取りによる探触子の位置ズレの発生もなくなった。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の一実施例である非破壊検査装置を、被検査体および金属棒状材であるアルミニウム合金連続鋳造棒の長手方向で断面とした説明図である。
【図２】図１に示した非破壊検査装置のアルミニウム合金連続鋳造棒の送り方向から見た断面図に相当する説明図である。
【図３】図１に示した非破壊検査装置の液槽内へ液体供給管から液体を供給している状態を示す説明図である。
【図４】この発明におけるアルミニウム合金連続鋳造棒製造設備の一例を示す工程図である。
【図５】連続鋳造装置の一例を示す説明図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は第１矯正機の一例を示す説明図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は外周除去装置の一例を示す説明図である。
【図８】超音波パルス反射法による垂直探傷方法の説明図である。
【図９】超音波探傷検査方法の例を示す説明図である。
【図１０】超音波探傷検査方法の例を示す説明図である。
【図１１】超音波探傷検査方法の例を示す説明図である。
【図１２】超音波探傷検査方法の例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１        アルミニウム合金溶湯
２，３    アルミニウム合金連続鋳造棒
４        アルミニウム合金連続鋳造棒（被検査体）
４ａ      欠陥
４ｎ      不感帯
１０１    溶解保持炉（溶解工程）
２０１    溶湯処理装置（溶湯処理工程）
２０２    タンディッシュ
２０３    開口
２０４    耐火性板状体
２０５    注湯孔
３０１    連続鋳造装置（連続鋳造工程）
３０２    鋳型
３０３    気体供給路
３０４    潤滑油供給路
３０５    冷却水供給路
４０１    切断装置（切断工程）
５０１    熱処理装置（熱処理工程）
６０１    第１矯正機（第１矯正工程：曲がり矯正手段）
６０２    ローラ対
６０３    凹形ローラ
６０４    凸形ローラ
７０１    外周除去装置（外周除去工程）
７１１    搬送ローラ
７１６    切削刃
７１７    支持ローラ
７１８    支持ローラ
８０１    第２矯正機（第２矯正工程：曲がり矯正手段）
９０１    非破壊検査装置（非破壊検査工程）
９１１    非破壊検査装置
９１２    液槽
９１３Ａ  シャッタ
９１３Ｂ  シャッタ
９１４    液体供給管（液輸送手段）
９１５    支持部材
９１６    円筒部
９１７    気体抜き孔
９１８Ａ  側壁
９１８Ｂ  側壁
９１９Ａ  貫通挿通孔
９１９Ｂ  貫通挿通孔
９２０    支持部材支え部
９２１    探触子
９２２    気体噴出ノズル
９２３    堰板
９２４    液体
９２５Ａ  搬送ローラ（搬送装置）
９２５Ｂ  搬送ローラ（搬送装置）
９２６    搬送ローラ駆動装置
９２７    信号処理部
９２８    超音波検査判定装置
９２９    気体供給装置
９３０    弁
９３１    制御装置
９６１    反射型超音波探傷装置
９６２    同期部
９６３    送信部
９６４    探触子
９６５    切換部
９６６    受信部
９６７    表示部
１００１  表面検査装置（表面検査工程）
α        ロール角度
Ｓｓ      表面エコー範囲
Ｓ        表面エコー
Ｆｓ      探傷エコー範囲
Ｆ        欠陥エコー
Ｂｓ      底面エコー範囲
Ｂ        底面エコー
Ｎ        不感帯
【図１】
2007139546.tif 000005
【図２】
2007139546.tif 000006
【図３】
2007139546.tif 000007
【図４】
2007139546.tif 000008
【図５】
2007139546.tif 000009
【図６】
2007139546.tif 000010
【図７】
2007139546.tif 000011
【図８】
2007139546.tif 000012
【図９】
2007139546.tif 000013
【図１０】
2007139546.tif 000014
【図１１】
2007139546.tif 000015
【図１２】
2007139546.tif 000016