JP2001041932A

JP2001041932A - 漏洩磁束探傷装置および疵判定方法

Info

Publication number: JP2001041932A
Application number: JP11212916A
Authority: JP
Inventors: Takuya Tomatsu; 卓也戸松; Ryuzo Yamada; 龍三山田; Yasuo Yokoo; 泰夫横尾
Original assignee: HARA DENSHI SOKKI KK; Daido Steel Co Ltd; Eddio Corp
Current assignee: HARA DENSHI SOKKI KK; Daido Steel Co Ltd; Eddio Corp
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】微小欠陥を高精度で検出する。【解決手段】漏洩磁束探傷装置１０は、長尺ワーク１
２を磁化する励磁ヨーク１４と、走行ラインに沿って所
定間隔で配置された４基の検出コイル１６とから構成さ
れる。励磁ヨーク１４の両磁極１４ａ,１４ａは、長尺
ワーク１２の外周面に対してヨークギャップＧ₁だけ離
間して配置される。励磁ヨーク１４は、Ｓｉが６.０％
〜７.０％の珪素鋼により構成される。ヨークギャップ
Ｇ₁は、２ｍｍ以下に設定される。検出コイル１６は、
コアの各脚部に巻回され、該コイル１６は探傷制御盤２
４に接続されて探傷信号を出力する。コアは、透磁率に
優れたパーマロイを材料として構成される。検出コイル
１６を構成する巻線の線径は、０.０５ｍｍ以下に設定
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁化した長尺ワー
クの表面から漏洩する磁束を検出して表面疵等の欠陥を
探傷する漏洩磁束探傷装置および該装置を用いた疵判定
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】棒鋼や鋼管等の長尺ワークは、一般にそ
の熱間圧延工程の間や２次、３次の塑性変形加工を繰返
す間に、該ワーク表面に種々の欠陥疵を有するに至る。
そして、この欠陥疵を内在したまま次工程で加工した
り、その他中間製品として出荷したりすると、当該加工
等の施された製品は、前記欠陥に起因する構造強度の劣
化および品質低下をしばしば招くことになる。このため
次工程での加工や出荷に先立ち、前記長尺ワークの表面
疵の有無を予め検査し、発見された欠陥疵は直ちにグラ
インダ等による研削やスカーフィングによる溶射によっ
て除去する疵取り作業が行なわれている。

【０００３】前記長尺ワークの表面に存在する疵や割れ
等の欠陥を検出する手段として、漏洩磁束探傷装置が知
られている。この漏洩磁束探傷装置は、長尺ワークが長
手方向に走行する走行ラインに近接して配設され、該長
尺ワークを磁化する励磁ヨークと、該ワークの表面から
漏洩する磁束を検出する検出コイルとを備える。そし
て、ワークの表面に磁束の流れを妨げるような欠陥があ
る場合には、その深さや大きさに応じて漏洩磁束に変化
が生じ、これに対応して検出コイルから探傷信号を出力
することで探傷している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】最終製品が納められる
ユーザの製品に対する品質要求は年々厳格になり、微小
疵に対する品質保証が求められている。しかしながら、
従来の漏洩磁束探傷装置では、長尺ワークの表面に存在
する微小な疵を検出することが困難で、ユーザの品質要
求に充分に応えることができないものであった。すなわ
ち、ワーク表面の微小疵を高精度で検出し得る漏洩磁束
探傷装置の提案が希求されている。また長尺ワークの表
面には、深さの異なる部分のある表面疵が存在すること
があり、このような表面疵を精度良く検出して、最終製
品の品質精度を向上する疵判定方法の提案も待たれてい
る。

【０００５】

【発明の目的】この発明は、前述した従来の技術に内在
している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提
案されたものであって、微小欠陥を高精度で検出し得る
漏洩磁束探傷装置および疵判定方法を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決し、
所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る漏洩磁
束探傷装置は、長手方向に走行する長尺ワークを磁化す
る励磁ヨークと、長尺ワークの外周面の欠陥を探傷する
検出コイルとからなる漏洩磁束探傷装置において、前記
励磁ヨークは、Ｓｉが６.０％以上で７.０％以下の珪素
鋼で構成されると共に、該ヨークと長尺ワークとのギャ
ップを２ｍｍ以下に設定し、前記検出コイルを構成する
巻線の径を０.０５ｍｍ未満、巻き高さを０.２ｍｍ以下
としたことを特徴とする。

【０００７】前述した課題を解決し、所期の目的を好適
に達成するため、本願の別の発明に係る疵判定方法は、
請求項１または２記載の漏洩磁束探傷装置における検出
コイルで検出された疵レベルに対して、疵と判定する判
定基準を設け、前記疵レベルが判定基準を越えた場合に
疵と判定することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る漏洩磁束探傷
装置および疵判定方法につき、好適な実施例を挙げて、
添付図面を参照しながら以下説明する。

【０００９】図１は、実施例に係る漏洩磁束探傷装置の
概略構成を示すものであって、該装置１０は、丸棒等の
長尺ワーク１２(以下「ワーク」とも称す)の長手方向の走
行ラインに近接配置されて、該ワーク１２を磁化する励
磁ヨーク１４と、走行ラインに沿って所定間隔で配置さ
れた複数(実施例では４基)の検出コイル１６とから基本
的に構成される。この漏洩磁束探傷装置１０は、図示し
ない手段によってワーク１２の周囲を回転するよう構成
されている。すなわち、直線的に走行する長尺ワーク１
２に対して漏洩磁束探傷装置１０を回転することで、長
尺ワーク１２の略全外周面を探傷し得るようになってい
る。

【００１０】前記励磁ヨーク１４は、図１に示すように
略Ｕ字状に形成されて、その両磁極(Ｎ極,Ｓ極)１４ａ,
１４ａを、長尺ワーク１２の外周面に対して所要ギャッ
プ(以後ヨークギャップと云う)Ｇ₁だけ離間して配置さ
れる。この励磁ヨーク１４には、励磁電源１８に接続す
るコイル２０が所要巻数で巻回され、該コイル２０を通
電励磁することで、励磁ヨーク１４を介して長尺ワーク
１２が磁化されるようになっている。

【００１１】前記励磁ヨーク１４は、Ｓｉが６.０％以
上で７.０％以下の珪素鋼により構成される。このよう
にＳｉの含有量が多い珪素鋼を用いることで、ヨーク自
体の発熱を抑えることができる(熱損失を少なくし得
る)。すなわち、高い励磁電圧を用いることが可能とな
り、励磁ヨーク１４による長尺ワーク１２の磁化力を強
くして、検出コイル１６での探傷精度(検出精度)を評価
するＳ／Ｎ(信号／雑音)の向上が図られる。また前記ヨ
ークギャップＧ₁は、２ｍｍ以下に設定され、励磁ヨー
ク１４による長尺ワーク１２の磁化効率を向上させて、
これによってもＳ／Ｎを向上させるよう構成してある。
従って、長尺ワーク１２の曲りや走行時の振動等による
接触を防止するために、棒鋼は曲取り矯正されているこ
とが好ましい。

【００１２】前記励磁ヨーク１４の両磁極１４ａ,１４
ａの間に配置される検出コイル１６は、図２に示す如
く、先端に２又状の脚部２２ａ,２２ａを形成したコア
２２の各脚部２２ａに巻回され、該コイル１６は探傷制
御盤２４に接続されて探傷信号(疵信号とも云う)を出力
するよう構成される。なお、検出コイル１６と長尺ワー
ク１２との間には、超硬材質のシュー２６が介挿され、
高速で走行する長尺ワーク１２と検出コイル１６とが接
触して破損等を生じないよう構成してある。

【００１３】前記コア２２は、透磁率に優れたパーマロ
イ、例えばＦｅ−４５Ｎｉ(ＰＢパーマロイ)や７８Ｎｉ
−Ｍｏ−Ｃｕ−Ｆｅ(ＰＣパーマロイ)等を材料として構
成され、検出コイル１６での検出感度を向上するように
なっている。また検出コイル１６を構成する巻線(銅線)
の線径は、０.０５ｍｍ以下に設定され、該コイル１６
の巻き高さＨを低く抑えるよう構成してある。実施例で
は０.０２ｍｍの巻線を用い、検出コイル１６の巻き高
さＨを低く抑えることで、長尺ワーク１２の外表面から
検出コイル１６の上端(ワークから離間する端部)までの
検出ギャップＧ₂を短縮して、Ｓ／Ｎおよび検出感度の
向上を図るよう構成されている。

【００１４】ここで、前述したように長手方向に走行す
る長尺ワーク１２に対して漏洩磁束探傷装置１０を回転
して探傷する場合、前記検出コイル１６のワーク外周面
に対する探傷軌跡は螺旋状となる。そこで、実施例の漏
洩磁束探傷装置１０では、図３に示す如く、前記４基の
検出コイル１６の離間間隔Ｌを、４.５ｍｍ以下となる
よう配置し、各検出コイル１６の探傷軌跡の間隔を短か
くするよう設定してある。これにより、長尺ワーク１２
の長手方向に対する長さが短かい欠陥(表面疵)を確実に
検出することができるようになっている。

【００１５】

【実施例の作用】次に、前述した実施例に係る漏洩磁束
探傷装置の作用につき説明する。前記長尺ワーク１２が
漏洩磁束探傷装置１０の配設位置を通過すると、該ワー
ク１２は前記励磁ヨーク１４により磁化される。このと
き、励磁ヨーク１４の構成材料およびヨークギャップＧ
₁の設定により、励磁ヨーク１４の発熱が抑えられ(熱損
失が小さい)、長尺ワーク１２は強力に磁化される。こ
のように磁化された長尺ワーク１２では、表面疵の深さ
や大きさに応じた量の磁束がワーク外周面に漏洩する。
この漏洩磁束を前記検出コイル１６が検出すると、その
表面疵の深さ(漏洩磁束の量)等に応じた大きさの疵信号
が出力される。

【００１６】前述したように、長尺ワーク１２は励磁ヨ
ーク１４により強力に磁化されているから、微小な疵で
あっても漏洩磁束の量は多くなる。また、前記コア２２
が高透磁率材料で構成されると共に検出コイル１６と長
尺ワーク１２との検出ギャップＧ₂が小さく設定されて
いるから、漏洩磁束の検出感度は向上しており、従って
従来では見逃していたような微小な疵であっても検出す
ることができる。更に、実施例では４基の検出コイル１
６の離間間隔Ｌを極めて短かく設定しているから、長尺
ワーク１２の略全外周を探傷することができ、短かい疵
も見逃すことなく検出し得る。

【００１７】次に、実施例に係る漏洩磁束探傷装置１０
の具体的な疵判定方法につき、図４に示すように、深さ
の異なる部分がある表面疵(欠陥)２８が存在する長尺ワ
ーク１２を対象として説明する。なお、説明の便宜上、
前記４基の検出コイル１６に関しては、長尺ワーク１２
の走行方向上流側から第１検出コイル１６Ａ、第２検出
コイル１６Ｂ、第３検出コイル１６Ｃおよび第４検出コ
イル１６Ｄと区別して指称することとする。また、検出
コイル１６で検出された疵レベル(検出コイル１６から
出力される疵信号のレべル)に対して、疵と判定するた
めのしきい値(判定基準)Ｋを設定する。

【００１８】前記励磁ヨーク１４により磁化された長尺
ワーク１２の表面疵２８が４基の検出コイル１６の配設
位置を通過すると、各検出コイル１６からは、対応する
位置における表面疵２８の深さに応じた疵信号が夫々出
力される。すなわち、図４に示すように、第１検出コイ
ル１６Ａおよび第３検出コイル１６Ｃでは、何れもしき
い値Ｋを越えない疵信号が出力された。これに対して第
２検出コイル１６Ｂおよび第４検出コイル１６Ｄでは、
何れもしきい値Ｋを越える疵信号が出力された。この場
合において、２基の連続する検出コイル(１６Ａ,１６Ｂ
／１６Ｂ,１６Ｃ／１６Ｃ,１６Ｄ)での疵信号が何れも
しきい値Ｋを越えている場合にのみ表面疵２８が存在し
ていることを検出するよう判定処理すると、図４に示す
ような深さの異なる部分が交互にあるような表面疵２８
が存在していても検出しないこととなる。

【００１９】そこで、実施例の漏洩磁束探傷装置１０で
は、前述した連続判定の他に、またぎ判定を併用してい
る。すなわち、第１検出コイル１６Ａに対しては第３検
出コイル１６Ｃでの疵信号を対としても判定すると共
に、第２検出コイル１６Ｂに対しては第４検出コイル１
６Ｄでの疵信号を対としても判定するよう設定してい
る。この場合には、第２検出コイル１６Ｂと第４検出コ
イル１６Ｄの疵信号が何れもしきい値Ｋを越えているの
で、この組合わせで表面疵２８の存在を検出することが
できる。従って、このように連続判定とまたぎ判定とを
併用して判定処理を行なうことで、深さの異なる部分の
ある表面疵２８の検出精度が向上し、品質精度を向上し
得る。

【００２０】なお、漏洩磁束探傷装置１０における検出
コイル１６の配設数は４基に限られるものでなく、１基
または２基以上の任意の数を選択し得、１基の検出コイ
ル１６を用いる場合は、１基の検出コイル１６で検出さ
れた疵レベルがしきい値(判定基準)Ｋを越えた場合に、
疵と判定する判定処理が行なわれる。また検出コイル１
６と長尺ワーク１２との間にシュー２６を介在させた
が、該シュー２６は省略することが可能である。更に、
コア２２を構成する材料としては、高透磁率材料であれ
ばパーマロイに限らず、他の材料を用いることができ
る。

【００２１】

【実験例１について】深さ０.１ｍｍで長さ０.１ｍｍの
表面疵を人工的に付与した直径３２ｍｍの長尺ワーク１
２を探傷した際の、Ｓ／Ｎおよび疵信号値(％)を測定し
た結果を、図５に示す。

【００２２】すなわち実験例１からは、巻き高さＨを
０.１ｍｍ、線径を０.０２ｍｍと低くすることにより、
Ｓ／Ｎおよび疵信号値(％)の何れもが向上することが判
明した。この結果として、検出コイル１６に関しては、
線径を細くして巻き高さＨを低くすることで、検出精度
を向上し得ることが判明した。従って、検出コイル１６
における巻線の線径に関しては、０.０５ｍｍ未満、巻
き高さ０.２ｍｍ以下であるのが好適である。

【００２３】

【実験例２について】次に、複数の長尺ワーク１２を探
傷した場合の、疵深さに対する疵検出率(％)の結果を図
６に示す。

【００２４】(従来例の条件) ヨーク材料：Ｓｉが３％の珪素鋼ヨークギャップＧ₁：３ｍｍ巻線の線径：０.０５ｍｍ巻き高さＨ：１ｍｍ (発明例の条件) ヨーク材料：Ｓｉが６％の珪素鋼ヨークギャップＧ₁：１ｍｍ巻線の線径：０.０５ｍｍ巻き高さＨ：０.１ｍｍ

【００２５】図６から判明する如く、発明例では深さが
０.１２ｍｍまでの表面疵を１００％検出可能であるの
に対し、従来例では同一の表面疵に対して検出率は６５
％である。また発明例では深さが０.１ｍｍの表面疵に
対する検出率も９０％に達しており、従って微小疵の検
出精度が著しく向上していることが判った。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明に係る漏洩磁
束探傷装置によれば、Ｓｉが６.０〜７.０％の珪素鋼で
構成した励磁ヨークと長尺ワークとのギャップを２ｍｍ
以下に設定すると共に、検出コイルを構成する巻線の径
を０.０５ｍｍ未満、巻き高さを０.２ｍｍ以下とするこ
とで、ワーク表面に存在している微小な欠陥の検出精度
を向上することができる。すなわち、ユーザの厳格な品
質要求に応えることのできる製品を提供することが可能
となる。また、複数の検出コイルの間隔を４ｍｍ以下に
設定することで、長尺ワークの長手方向に対する長さが
短かい欠陥の検出精度を向上することができる。

【００２７】更に、本発明に係る漏洩磁束探傷装置を用
いた疵判定方法によれば、複数の検出コイルで検出され
た疵レベルが、何れも判定基準を越えた場合に疵と判定
するよう処理することで、深さの異なる部分のある疵の
検出精度が向上し、品質精度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例に係る漏洩磁束探傷装置
の概略構成図である。

【図２】実施例に係る検出コイルの概略図である。

【図３】実施例に係る複数の検出コイルの配置状態を示
す概略図である。

【図４】実施例に係る検出コイルでの表面疵の検出判定
処理例を示す説明図である。

【図５】実験例１の結果を示すグラフ図である。

【図６】実験例２の結果を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１２長尺ワーク１４励磁ヨーク１６検出コイルＧ₁ ヨークギャップＫしきい値(判定基準)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者横尾泰夫埼玉県入間郡三芳町藤久保205−６ライオンズマンション鶴瀬406号Ｆターム(参考） 2G053 AA11 AB22 BA12 BA13 BB03 BC02 BC14 CA03 CB24 DA01 DB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に走行する長尺ワーク(12)を磁
化する励磁ヨーク(14)と、長尺ワーク(12)の外周面の欠
陥を探傷する検出コイル(16)とからなる漏洩磁束探傷装
置において、前記励磁ヨーク(14)は、Ｓｉが６.０％以上で７.０％以
下の珪素鋼で構成されると共に、該ヨーク(14)と長尺ワ
ーク(12)とのギャップ(G₁)を２ｍｍ以下に設定し、前記検出コイル(16)を構成する巻線の径を０.０５ｍｍ
未満、巻き高さを０.２ｍｍ以下としたことを特徴とす
る漏洩磁束探傷装置。
【請求項２】前記長尺ワーク(12)の走行ラインに沿っ
て複数の検出コイル(16)を４ｍｍ以下の間隔で配置した
請求項１記載の漏洩磁束探傷装置。
【請求項３】請求項１または２記載の漏洩磁束探傷装
置における検出コイル(16)で検出された疵レベルに対し
て、疵と判定する判定基準(K)を設け、前記疵レベルが
判定基準(K)を越えた場合に疵と判定することを特徴と
する疵判定方法。
【請求項４】複数の検出コイル(16)で検出された疵レ
ベルが、何れも前記判定基準(K)を越えた場合に疵と判
定する請求項３記載の疵判定方法。