JP2001116726A

JP2001116726A - 渦流探傷装置

Info

Publication number: JP2001116726A
Application number: JP29903999A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Matsufuji; 泰大松藤; Kozo Maeda; 孝三前田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-04-27

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼帯中の透磁率の不均一に起因する雑音を抑
制した高いＳ／Ｎにより鋼帯に存在する微小な欠陥まで
検出できる渦流探傷装置。【解決手段】被検材１の探傷面に非接触な位置に設け
られ、探傷箇所を直流磁化する永久磁石３と、永久磁石
３の磁極間に設けられ、前記被検材１に非接触で、渦電
流を励起させ、この渦電流に生じる乱れを検出する渦流
探傷プローブ２とを備えたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼帯に存在する欠
陥を前記鋼帯に励起させる渦電流に生じる乱れにより検
出する渦流探傷装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、冷間圧延により製造される鋼帯
において、圧延ロールの表面疵、及び圧延ロールに付着
した異物が鋼帯に転写することにより発生するローキ
は、特に飲料缶用鋼板においては、製缶時に割れにつな
がるような疵の大きさが微小であり、母材部との輝度差
が小さいことから、鋼帯が静止した状態においても、ム
ラなど表面性状に起因したものとローキとの見分けは困
難である。このようなローキは、圧延ロールの円周ピッ
チで長い区間にわたって鋼帯に発生するため、ひとたび
発生するとその歩留りロスが大きいことから、冷間圧延
後、早期に発見する必要がある。

【０００３】一方で、ローキは上記発生形態から、オン
ライン探傷、すなわち高速で走行する鋼帯に対して、全
長探傷するまでもなく、鋼帯の長さが圧延ロール円周長
以上の切り板材の抜き取り検査により、その有無の確認
が可能である。前記抜き取り検査においては、切り板材
を静止した状態で探傷すれば良いので、探傷速度は問題
とならず、センサを走査することでセンサ数及び信号処
理ユニット数を少なくすることができることから、装置
の低廉化が可能である。

【０００４】従来より、冷間圧延によって製造される鋼
帯の内部及び表面欠陥を検出するために、漏洩磁束探傷
や渦流探傷がなされている。これらのうち、ローキ等の
表面疵については、渦流探傷の有する表皮効果により、
渦流探傷法の方がＳ／Ｎ良く検出が可能である。この渦
流探傷方法の従来技術としては、例えば特開平９−３２
５１３２号公報において、渦流探傷プローブを走査する
構造を利用した探傷方法で、且つオフライン探傷装置と
しても適用可能な方法が提案されている。

【０００５】上記公開特許公報によると、図３に示すよ
うな励磁コイル１６とこの励磁コイル１６の中に配設さ
れた一対のコイル、即ち第１コイル１７ａ及び第２コイ
ル１７ｂとからなる検出コイル１７により、被検材１に
欠陥が存在する場合に、前記励磁コイル１６から被検材
１中に励起された渦電流分布に生じる乱れを検出する。
即ち被検材１に欠陥がなければ渦電流に乱れが生じない
から、第１コイル１７ａと第２コイル１２ｂに誘起され
る電圧は大きさが等しく、検出コイル１７の両端に電位
差は生じない。しかし、欠陥があると渦電流に乱れが生
じるから、第１コイル１７ａと第２コイル１７ｂに誘起
される電圧は大きさが異なり、検出コイル１７の両端に
電位差を生じる。この電位差を検出することで被検出材
１の欠陥を検出できるとしている。

【０００６】前記励磁コイル１６及び検出コイル１７か
らなる探傷プローブ１８は、図４に示す回転ヘッド１９
の下面に配置され、駆動用モータ２０及びユニット本体
２１内に装備された駆動力伝達機構により被検材１より
一定ギャップを保ったまま、常時回転運動している。そ
して、前記探傷プローブ１８が鋼帯中の疵上部を通過す
るときに、前記渦電流の乱れにより疵を検出可能として
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
開特許公報に示された従来技術には、次のような問題点
がある。検出対象とする疵が比較的大きな場合は、上記
従来技術にて充分な検出能が得られるが、飲用缶用素材
にて欠陥とされるローキは微小であるため、鋼帯中の透
磁率の不均一に起因する雑音によりＳ／Ｎが悪化し、疵
の検出が困難となる。図５は、従来の渦流探傷装置を用
いて、ローキサンプルを探傷したときの検出波形を示す
図である。図５においては、板厚０．２ｍｍの被検材に
ついて、渦流探傷プローブとのギャップ、すなわちリフ
トオフを０．５ｍｍにして、ローキサンプルを探傷した
ときの検出波形を示している。図５より、疵信号の振幅
値とノイズレベルが近接しているため、疵の探傷が困難
であることが判る。

【０００８】従って上記のような問題点を解決し、微小
なローキを高Ｓ／Ｎで探傷でき、また切り板状の被検材
に対しても、全幅、全長検査が可能なように、小型、軽
量、持ち運び可能で、且つ安価な渦流探傷装置が要望さ
れていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
渦流探傷装置は、鋼帯に存在する欠陥を前記鋼帯に励起
させる渦電流に生じる乱れにより検出する渦流探傷装置
において、前記鋼帯の探傷面に非接触な位置に設けら
れ、前記鋼帯の探傷箇所を直流磁化する永久磁石と、前
記永久磁石の磁極間に設けられ、前記鋼帯に非接触で、
渦電流を励起させ、該渦電流に生じる乱れを検出する渦
流センサとを備えたものである。

【００１０】本発明の請求項２に係る渦流探傷装置は、
前記請求項１に係る渦流探傷装置において、永久磁石及
び渦流センサを前記鋼帯の探傷面に平行な平面内で旋回
させる旋回機構を設けたものである。

【００１１】本発明の請求項３に係る渦流探傷装置は、
前記請求項２に係る渦流探傷装置において、永久磁石及
び渦流センサを旋回させる旋回機構を移動させる際の移
動方向の前後にそれぞれ前記鋼帯への抑えロールを設け
たものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態に係る渦
流探傷装置の構成を示す図である。図１において、１は
被検材であり、ここでは鋼帯からの切り板材とする。２
は渦流探傷プローブであり、後述する磁気遮蔽体１３と
この内部に収納される渦流センサとにより構成される。
３は永久磁石であり、ここでは図示のような“コ”の字
形永久磁石または馬蹄形永久磁石とする。４は回転テー
ブルであり、この回転テーブル４に渦流探傷プローブ２
及び永久磁石３が装着され固定される。５はモータ、６
は回転ギア、７は回転軸であり、被検材１に近接する上
方にて、渦流探傷プローブ２及び永久磁石３が固定され
た回転テーブル４が、モータ５及び回転ギア６により、
回転軸７を中心に、高速で等速円運動するように駆動さ
れる。８はスリップリング、９は信号処理部であり、回
転テーブル４の上方に設けられたスリップリング８を介
して渦流探傷プローブ２と信号処理部９が電気的に接続
される。１０は無底の収納ボックスであり、信号処理部
９を除く上記２〜６及び８の各機器（検出ヘッド部とも
いう）は、収納ボックス１０内に収納される。

【００１３】１１は一対の抑えロールであり、この抑え
ロール１１を収納ボックス１０の移動方向の前後にそれ
ぞれ配置することで、被検材１の反りや永久磁石３への
吸い付きを防止できる。その結果、被検材１と渦流探傷
プローブ２の下面とのギャップを一定にすることが可能
となる。またこの一対の抑えロール１１を回転させ、手
動にて検出ヘッド部を前後方向へ移動（走査）できる。
なお検出ヘッド部を移動させる際の、探傷カバー率を向
上させるため、図１において、図示される渦流探傷プロ
ーブ２及び永久磁石３を複数個、回転テーブル４の下面
に配置しても良い。

【００１４】図２は図１の渦流探傷プローブ２の構成を
示す図である。図２において、３は図１にも示した永久
磁石であり、ここでは“コ”の字形のものとした。この
永久磁石３は、被検材１に近接する上方に設けられ、被
検材１の探傷箇所を直流磁化するものである。永久磁石
３は、例えばネオジウム磁石のようなものを利用するこ
とで、小型な磁石によって、被検材である鋼帯の探傷箇
所を磁気飽和させるに充分な磁化力を得ることができ
る。１３は永久磁石３の磁極間に設けられた磁気遮蔽体
であり、例えば、箱状構造体の一面（鋼帯の探傷面側）
のみが開口面で、他の五面がすべて磁気遮蔽板で覆われ
た構造のものや、または板状構造体で“コ”の字形に磁
気遮蔽板を曲げ整形したもの等が使用される。

【００１５】なお、この磁気遮蔽体１３の内部には、フ
ェライトコア１２、励磁コイル１４及び検出コイル１５
により構成される渦流センサが配置される。そして永久
磁石３の磁束によって、渦流センサのフェライトコア１
２が磁気飽和し、渦流センサの感度が低下することがな
いように、渦流センサを覆う構造の磁気遮蔽体１３が望
ましい。図２の１２はＥ形フェライトコアであり、その
外側の両脚部１２ａ，１２ｂに励磁コイル１４を連続的
に巻き付け、中央脚部１２ｃに検出コイル１５を巻き付
けて非接触式の渦流センサを構成する。この渦流センサ
全体が前記磁気遮蔽体１３の内部に配置され、この磁気
遮蔽体１３の鋼帯探傷面側に設けられた開口部より、渦
流センサは非接触で鋼帯の渦流探傷を行う。

【００１６】上記渦流センサの疵検出原理を説明する。
図２の励磁コイル１４の巻き方向は、Ｅ形フェライトコ
ア１２の両脚部１２ａと１２ｂとで逆方向に巻く。この
ため渦流センサ下方の被検材１の表層部に疵が存在せ
ず、励磁コイル１４により励起される渦電流に乱れが無
い場合には、検出コイル１５の両端に誘起電圧はほとん
ど生じない（なお、鋼帯中の透磁率の不均一に起因する
多少の雑音成分は存在する）。これはフェライトコア１
２の１２ａ側の励起に基づく誘起電圧と１２ｂ側の励起
に基づく誘起電圧は、大きさがほぼ等しく、方向が逆向
きのため、検出コイル１５の両端に電位差がほとんど生
じないためである。

【００１７】しかし渦流センサ下方の被検材１の表層部
に疵が存在し、励磁コイル１４により励起される渦電流
に乱れが生じると、フェライトコア１２の１２ａ側と１
２ｂ側の励起に基づく２つの誘起電圧の大きさが異なる
ので、検出コイル１５の両端に電位差が生じ、誘起電圧
が発生する。従って検出コイル１５に発生する渦電流分
布の変化に基づく誘起電圧により被検材１の疵を検出す
ることができる。なお、この際に前記磁気遮蔽体１３に
よって、永久磁石３によるフェライトコア１２の磁気飽
和に起因する感度低下を防止することができる。

【００１８】渦流探傷装置としては、図１に示したよう
に、回転テーブル４に渦流探傷プローブ２及び永久磁石
３を固定し、モータ５及び回転ギヤ６等よりなる旋回機
構部により回転テーブル４を被検材１の探傷面に平行な
平面内で旋回させ、この旋回しながら移動する渦流探傷
プローブ２の下方の被検材１の表層部に疵が存在する場
合に、被検材中の渦電流分布の変化による誘起電圧を検
出コイル１５が出力することで疵の検出が可能となる。

【００１９】なお、従来技術における前記透磁率の不均
一に起因したＳ／Ｎ低下の問題は、一般的には被検査材
である鋼帯を磁気飽和領域近傍まで、電磁石又は永久磁
石により直流磁化することで、解決される。但しこの場
合、電磁石を使用すると、必要な磁化力を得るために巻
き数が多いコイルが必要となり、それに応じて電磁石の
寸法が大きくなり、探傷装置は重量が増加し、持ち運び
が困難となる。そこで本実施形態においては、直流磁化
器として、前記ネオジウム磁石のような永久磁石を用
い、小型磁石であっても充分な磁化力により鋼帯を磁気
飽和させることができる。

【００２０】また本実施形態においては、前記永久磁石
３及び磁気遮蔽体１３に覆われた渦流センサを含む旋回
機構部の前後に抑えロール１１を配置したので、切り板
材である被検材１の反りや、板の永久磁石への吸い付き
が防止できる。この一対の抑えロール１１の配置によ
り、リフトオフを極めて小さくした状態での探傷が可能
となり、欠陥検出能を向上させることができる。また、
手動による探傷ヘッド部の前後方向への走査が可能であ
る。なお、探傷ヘッド部の走査は、長手方向について
は、切り板材である被検材に対し、長手方向の一端から
もう一方の端まで、手動にて実施することで、被検材全
長の探傷が可能である。また、板幅方向については、幅
方向の一方の端から、前記長手方向走査を実施し、次に
探傷ヘッド部を渦流探傷プローブの回転直径分だけ板幅
方向へずらして前記長手方向走査を実施する操作を、幅
方向のもう一方の端まで繰り返すことで、被検材の全
幅、全長の探傷が可能である。

【００２１】図６は本実施形態による渦流探傷装置を用
いて、図５に図示したものと同一のローキサンプルに対
して探傷をしたときの検出波形を示す図である。本渦流
探傷装置においては、永久磁石による被検材の直流磁化
により、図６は図５よりも高いＳ／Ｎでの探傷結果を示
している。

【００２２】本実施形態においては、被検材１は、鋼帯
からの切り板材であるとして説明を行った。即ち本装置
をオフライン探傷装置として使用する場合を説明したも
のである。しかし本発明の渦流探傷装置は、オフライン
の装置に限定されるものではなく、オンラインで搬送さ
れる鋼帯に対しても適用することができる。例えば鋼帯
両側のエッジ部は、探傷の際に不感帯となりやすいの
で、このエッジ部における欠陥の検出を目的とするオン
ラインの装置として用いることもできる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、鋼帯に
存在する欠陥を前記鋼帯に励起させる渦電流に生じる乱
れにより検出する渦流探傷装置において、前記鋼帯の探
傷面に非接触な位置に設けられ、前記鋼帯の探傷箇所を
直流磁化する永久磁石と、前記永久磁石の磁極間に設け
られ、前記鋼帯に非接触で、渦電流を励起させ、該渦電
流に生じる乱れを検出する渦流センサとを備えるように
したので、鋼帯中の透磁率の不均一に起因する雑音を抑
制した高いＳ／Ｎにより、鋼帯に存在する微小な欠陥ま
で検出することができる。

【００２４】また本発明によれば、前記永久磁石及び渦
流センサを前記鋼帯の探傷面に平行な平面内で旋回させ
る旋回機構を設けるようにしたので、探傷範囲が広域と
なり、効率良く探傷を行うことができる。

【００２５】また本発明によれば、前記永久磁石及び渦
流センサを旋回させる旋回機構を移動させる際の移動方
向の前後にそれぞれ前記鋼帯への抑えロールを設けるよ
うにしたので、鋼帯の反りや永久磁石への吸い付きを防
止できると共に、リフトオフを小さくして高感度の探傷
を行うことができる。さらにこの抑えロールを用いて手
動により検出ヘッド部を移動させて走査探傷を行うこと
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る渦流探傷装置の構成を
示す図である。

【図２】図１の渦流探傷プローブの構成を示す図であ
る。

【図３】従来の渦流探傷装置における渦流探傷プローブ
の構成を示す図である。

【図４】従来の渦流探傷装置の構成を示す図である。

【図５】従来の渦流探傷装置を用いて、ローキサンプル
を探傷したときの検出波形を示す図である。

【図６】本実施形態の渦流探傷装置を用いて、ローキサ
ンプルを探傷したときの検出波形を示す図である。

【符号の説明】

１被検材２渦流探傷プローブ３永久磁石４回転テーブル５モータ６回転ギア７回転軸８スリップリング９信号処理部１０収納ボックス１１抑えロール１２Ｅ形フェライトコア１３磁気遮蔽体１４，１６励磁コイル１５，１７検出コイル１８探傷プローブ１９回転ヘッド２０駆動用モータ２１ユニット本体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼帯に存在する欠陥を前記鋼帯に励起さ
せる渦電流に生じる乱れにより検出する渦流探傷装置に
おいて、前記鋼帯の探傷面に非接触な位置に設けられ、前記鋼帯
の探傷箇所を直流磁化する永久磁石と、前記永久磁石の磁極間に設けられ、前記鋼帯に非接触
で、渦電流を励起させ、該渦電流に生じる乱れを検出す
る渦流センサとを備えたことを特徴とする渦流探傷装
置。
【請求項２】前記永久磁石及び渦流センサを前記鋼帯
の探傷面に平行な平面内で旋回させる旋回機構を設けた
ことを特徴とする請求項１記載の渦流探傷装置。
【請求項３】前記永久磁石及び渦流センサを旋回させ
る旋回機構を移動させる際の移動方向の前後にそれぞれ
前記鋼帯への抑えロールを設けたことを特徴とする請求
項２記載の渦流探傷装置。