JP2007320746A - Circulation check system for steel material using portable x-ray analysis device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼材の流通に当たり、出荷され、入庫され、または検査の対象となる鋼材を、携帯Ｘ線分析装置を用いてチェックし、異材の流出や混入を防止したり排除したりするためのチェック方法と、その方法の実施に使用する装置とに関する。 The present invention is to check the steel material that is shipped, received, or inspected by using a portable X-ray analyzer for the distribution of the steel material, and to prevent or eliminate the outflow or mixing of foreign materials. The present invention relates to a check method and an apparatus used to perform the method.
棒鋼、形鋼、帯鋼あるいは鋼線材など、さまざまな形態で製造された鋼材が、出荷されたり、流通のために在庫されたり、加工をする工場に搬入されたりする段階で、また在庫された状態で、検査される。そうした鋼材を管理するために、荷札ないし鋼種ラベル、バーコードラベルを取り付けること、刻印を打つこと、種々の色の塗料を塗って区別することなどの手段が、必要に応じて２種以上組み合せて利用されている。鋼材を受け入れる側の入庫管理についていえば、もっとも重要なのは、そのロットの中に、異材の混入を防止することである。以下、入庫管理を例にとって、発明の説明を進める。 Steel manufactured in various forms, such as steel bars, sections, strips, and steel wires, was shipped, stocked for distribution, and brought into the processing plant and stocked again. In state, inspected. In order to manage such steel materials, two or more kinds of means such as attaching a tag, steel type label, bar code label, stamping, and distinguishing by coating with various colors are combined as necessary. It's being used. The most important thing about managing incoming goods on the steel receiving side is to prevent foreign materials from entering the lot. Hereinafter, the invention will be described by taking warehousing management as an example.
入庫する鋼材が所定の合金組成のものであるかどうかを確認する手段として、古くから行なわれてきたのは火花、すなわち、鋼材にグラインダーを当てて発生する火花を観察することである。この手法は、炭素含有率の判定には有用であるが、官能試験であり熟練を要することと、合金元素の種類や含有量の判定には適しないという難点がある。ある種の薬液を鋼材に接触させて、呈色反応をみるという手法もあるが、適用範囲は限定されている。鋼材に対して非破壊的に適用でき、かつ、多種類の合金元素をその含有量とともに判定できる手段としては、Ｘ線分析装置が有用である。 As means for confirming whether or not the steel material to be stored has a predetermined alloy composition, it has been practiced for a long time to observe a spark, that is, a spark generated by applying a grinder to the steel material. This technique is useful for determining the carbon content, but has a drawback that it is a sensory test and requires skill, and is not suitable for determining the type and content of alloy elements. Although there is a method of contacting a certain chemical with a steel material to observe a color reaction, the application range is limited. An X-ray analyzer is useful as a means that can be applied to steel materials in a non-destructive manner and can determine various types of alloy elements together with their contents.
X線を使用するシステムにおいて、Ｘ線放射装置およびX線検出装置の位置決めを行なう技術と、得られたデータ、代表的には画像データをワイヤレスで伝送する技術が開示された(特許文献１)。化学分析に関しては、近年、携帯可能な蛍光X線分析装置が開発されたので、鋼材を在庫する位置に置いたままで、その合金組成を判別することが可能になった。
携帯型の蛍光Ｘ線分析装置は、Ｆｅのほかに、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｓｎ，Ｗ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ａｌなどの諸元素を分析対象にすることができ、得られる分析値が、鋼材のレードル値と比較したとき、多くの元素に関して、誤差が±１０％以内と、実用可能な範囲にあることがわかっている。測定は、毎秒測定される強度を元素ごとに積算し平均化するものであって、各元素について純金属の強度を１００％とした相対的な強度を示す「一点検量線モード」と、定量した数値を合計して１００％になるように換算して示す「ＦＰ（ファンダメンタル・パラメータ）法」とがある。 In addition to Fe, portable X-ray fluorescence analyzers include Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Zr, Nb, Mo, Pd, Ag, Sn, W, Pb, Bi, and Al. It is understood that the error is within ± 10% for many elements in the practical range when compared with the ladle value of steel materials. ing. The measurement is performed by integrating and averaging the intensity measured every second for each element, and quantifying the “single-inspection curve mode” indicating the relative intensity with 100% pure metal for each element. There is an “FP (fundamental parameter) method” which shows the numerical values converted to 100%.
一方、鋼材の鋼種、溶解番号その他のデータを表示するため、バーコードからなる識別ラベルが好んで使用されるようになった。バーコードが一次元のデータ表示手段であるのに対し、二次元でデータを表示し、したがってそれよりはるかに大量のデータを表示することができるカルラコードが登場し、広く使用されつつある。 On the other hand, in order to display the steel type, melting number and other data of the steel material, an identification label comprising a bar code has come to be used preferably. A bar code is a one-dimensional data display means, whereas a carla code capable of displaying data in two dimensions and thus displaying a much larger amount of data has appeared and is widely used.
本発明の目的は、上述の携帯型Ｘ線分析装置の利点を活用し、鋼材の出荷作業、入庫作業、および在庫中の中間検査など、鋼材の流通に当たって、その管理を円滑に実施して、異材の流出や混入の防止を容易にしたチェックの方法および装置を提供することにある。 The purpose of the present invention is to utilize the advantages of the portable X-ray analyzer described above, and smoothly carry out the management of the distribution of the steel material, such as the shipping operation of the steel material, the warehousing operation, and the intermediate inspection in stock. It is an object of the present invention to provide a check method and apparatus that make it easy to prevent outflow and mixing of different materials.
本発明のチェック方法は、概括的にいえば、鋼材の流通に当たって異材が流通することを防止するためのチェック方法であって、流通対象となる、鋼材を特定する情報を表示した識別ラベルを貼ってある鋼材に対して、特定された鋼材に対応する合金組成に関して与えられた情報と、同一性の判定基準値とをコンピュータに入力しておき、流通の現場において、流通させようとする鋼材に携帯Ｘ線分析装置を当てて合金組成を測定するとともに識別ラベルを読み込み、得られた分析値をコンピュータに送り、合金組成に関して、得られた分析値と与えられた情報との同一性を、上記の判定基準値を利用して判定し、判定結果を、必要な指示とともに流通の現場および（または）関連する部門の表示装置に表示することからなる。 Generally speaking, the check method of the present invention is a check method for preventing dissimilar materials from flowing in the distribution of steel materials, and affixing an identification label displaying information for identifying the steel materials to be distributed. For a steel material, the information given regarding the alloy composition corresponding to the specified steel material and the criterion value for identity are input to a computer, and the steel material to be distributed at the distribution site is entered into the computer. The alloy composition is measured by applying a portable X-ray analyzer, the identification label is read, the obtained analysis value is sent to a computer, and the identity between the obtained analysis value and the given information regarding the alloy composition is The determination reference value is used, and the determination result is displayed on the distribution site and / or the display unit of the related department together with necessary instructions.
流通のひとつの態様である出荷作業に関していえば、本発明のチェック方法は、製造部門もしくは在庫部門から他社への、または自社の他の部門への鋼材の出荷作業に当たって、異材の流出を防止するために行なうものであり、鋼材を特定する情報が溶解番号であり、特定された鋼材に対応する合金組成に関して与えられた情報が、その溶解番号に対応したレードル値またはミルシート値であって、同一性の判定を、得られた分析値と入力してあるレードル値との間で行なうものである。 With regard to shipping work, which is one aspect of distribution, the check method of the present invention prevents the outflow of different materials when shipping steel materials from a manufacturing department or inventory department to another company, or to other departments of the company. The information specifying the steel material is the melting number, and the information given regarding the alloy composition corresponding to the specified steel material is the ladle value or the mill sheet value corresponding to the melting number, and is the same The sex is determined between the obtained analysis value and the input ladle value.
流通のいまひとつの態様である入庫作業に関していえば、本発明のチェック方法は、他社の、または自社の他の製造部門もしくは在庫部門からの鋼材の入庫作業に当たって、異材の混入を防止するために行なうものであり、鋼材を特定する情報が鋼種番号であり、特定された鋼材に対応する合金組成に関して与えられた情報が、その鋼種番号に対応した規格値であって、同一性の判定を、得られた分析値と入力してある規格値との間で行なうものである。 Regarding the warehousing operation, which is another aspect of distribution, the checking method of the present invention is performed to prevent the mixing of foreign materials in the warehousing operation of steel materials from other companies or from other manufacturing departments or inventory departments of the company. The information specifying the steel material is the steel type number, and the information given regarding the alloy composition corresponding to the specified steel material is the standard value corresponding to the steel type number, and the determination of identity is obtained. This is performed between the analyzed value and the input standard value.
本発明のチェック方法を実施して鋼材を出荷するときは、出荷現場において、出荷しようとする鋼材の合金成分が、溶解番号に関連づけられたレードル値と合致しているか否かが直ちに確認できるから、異材を流出させるおそれがない。同様に、本発明のチェック方法を実施して鋼材を入庫するときも、入庫現場において、入庫しようとする鋼材の合金成分が、規格値に合致しているか否かが直ちに確認できるから、異材が混入するおそれがない。もし何らかの理由で異材が含まれていた場合、適宜のアラーム手段を用いて取扱者の注意を促し、また、その異材をどのように処理すべきかを電光掲示板などの表示装置により指示することができるから、迅速で的確な対応が可能になる。在庫中の中間検査においても、同様な利益があることはいうまでもない。 When the steel material is shipped by carrying out the check method of the present invention, it can be immediately confirmed at the shipping site whether the alloy composition of the steel material to be shipped matches the ladle value associated with the melting number. , There is no risk of dissipating different materials. Similarly, when carrying out the checking method of the present invention and warehousing steel materials, it is possible to immediately confirm whether or not the alloy composition of the steel materials to be warehoced matches the standard value at the warehousing site. There is no risk of mixing. If a dissimilar material is included for some reason, the operator can be alerted using appropriate alarm means, and the display device such as an electronic bulletin board can indicate how the dissimilar material should be processed. Therefore, it is possible to respond quickly and accurately. Needless to say, there are similar benefits in intermediate inspections in stock.
本発明のチェック方法を実施するための装置は、図１にその構成を示すように、携帯Ｘ線分析装置（１）に識別ラベルの読取装置（２）を併設したもの、溶解番号に対応したレードル値および（または）合金組成の規格値を入力したコンピュータ（３）、携帯Ｘ線分析装置および識別ラベル読取装置の出力をコンピュータに送るためのコンバータ（４）、ならびにサーバの判定した結果を掲示する電光掲示板（５）を、基本的な構成要素とする。電光掲示板に代えて、業務担当者の携帯する端末装置、たとえばＰＤＡや携帯電話機を利用することもできる。図示してないが、必要に応じて、チェックの結果を記録する手段や、出荷または入庫の現場以外の事業所に対して、さまざまな問い合わせを行なったり連絡をしたりする手段を、上記の基本的な構成要素に付加することができる。 As shown in FIG. 1, the apparatus for carrying out the checking method of the present invention is a portable X-ray analyzer (1) provided with an identification label reader (2), corresponding to the dissolution number. The computer (3) that has input the ladle value and / or the alloy composition standard value, the converter (4) for sending the output of the portable X-ray analyzer and the identification label reader to the computer, and the determination result of the server are posted The electronic bulletin board (5) is a basic component. Instead of the electronic bulletin board, a terminal device carried by the person in charge of business, for example, a PDA or a mobile phone can be used. Although not shown in the figure, means for recording the results of the check and means for making various inquiries and communications with establishments other than the site of shipment or warehousing as necessary are as described above. Can be added to a typical component.
識別ラベルのデータ表示手段は、従来から多用されているバーコードが使い易いが、カルラコードのような、より多量のデータを取り扱える二次元の表示手段を採用すれば、いっそう有利である。これらのコードは、赤外線読取装置のような光学的読取装置により読み取り、必要により電気信号に変換して伝送する。識別ラベルの読取装置（２）は、携帯Ｘ線分析装置（１）に併設しておき、分析装置による分析を行なうと同時にラベルのコードを読み取るようにすると好都合である。 As the data display means of the identification label, a bar code that has been frequently used conventionally is easy to use, but it is more advantageous if a two-dimensional display means such as a Carla code that can handle a larger amount of data is employed. These codes are read by an optical reader such as an infrared reader, and are converted into an electrical signal and transmitted if necessary. The identification label reader (2) is conveniently provided in the portable X-ray analyzer (1) so that the label code is read simultaneously with the analysis by the analyzer.
携帯Ｘ線分析装置（１）の出力を、また識別ラベルの読取装置（２）を併設したときはその出力をあわせてコンピュータ（３）に送るために、コンバータ（４）を用意して、それらの出力を電気信号に変換する。このコンバータは、携帯Ｘ線分析装置に直結した形で配置することもできるし、適宜の位置に置いてケーブルで接続してもよい。コンバータからコンビュータヘの回路は、専用のケーブルを用いてもよいし、公衆回線を通じてもよいし、所望であれば無線で伝送することも可能である。とくに、コンピュータを出荷現場または入庫現場とは隔たった場所に置いて、１個のコンピュータで複数の出荷現場または入庫現場を集中的に管理することもできる。 In order to send the output of the portable X-ray analyzer (1) and the identification label reader (2) together with the output to the computer (3), a converter (4) is prepared, Is converted into an electrical signal. This converter can be arranged in a form directly connected to the portable X-ray analyzer, or may be placed at an appropriate position and connected by a cable. The circuit from the converter to the computer may use a dedicated cable, may be through a public line, or may be transmitted wirelessly if desired. In particular, it is also possible to centrally manage a plurality of shipping sites or warehousing sites with a single computer by placing the computer at a location separated from the shipping site or warehousing site.
本発明のチェック方法は、もちろん単独で鋼材の出荷および入庫の管理に適用できるが、場合によっては、火花による炭素含有量の区分や、呈色反応を利用した特定の元素の検出および簡易な定量という、従来から行なわれてきた分析技術をＸ線分析に組み合わせた分析手法として実施することもできる。 The check method of the present invention can of course be applied alone to the management of the shipment and receipt of steel materials. However, in some cases, classification of carbon content by sparks, detection of specific elements using a color reaction, and simple quantification It can also be carried out as an analysis method combining conventional analysis techniques with X-ray analysis.
アメリカのＮＩＴＯＮ社が製造し、日本国内では（株）リガクが販売している携帯型の蛍光Ｘ線分析装置を使用して、棒鋼の加工工場における入庫管理における異材混入防止システムを、図１のように構築した。このＸ線分析装置は、識別ラベルのバーコードを読み取る赤外線読取装置を併設してある。サーバとしては、工場のプロセスコンピュータを利用した。 Using a portable X-ray fluorescence analyzer manufactured by NITON of the United States and sold by Rigaku Corporation in Japan, a foreign material mixing prevention system for warehousing management in a steel bar processing factory is shown in FIG. Constructed as follows. This X-ray analyzer is provided with an infrared reader that reads the barcode of the identification label. A server process computer was used as the server.
まず、このＸ線分析装置の測定に要する時間を確認した。分析対象の鋼材に向けてＸ線を放射し、その蛍光Ｘ線のエネルギー（ｋｅＶ）と強度（ｃｐｓ）とから各種元素の含有率を算出する作業は、数秒でデータが得られるが、時間をかければ誤差が小さくなり、０．４％程度に収束することが確認された。 First, the time required for measurement by this X-ray analyzer was confirmed. The work of calculating the content of various elements from the energy (keV) and intensity (cps) of X-ray fluorescence emitted from the steel material to be analyzed can be obtained in a few seconds. It was confirmed that the error would be smaller if it was higher and converged to about 0.4%.
つぎに、鋼材の表面状態が測定値に与える影響を調べた。圧延し切断したままの棒鋼は、表面が酸化被膜で覆われている、「黒皮」の状態にある。この黒皮の鋼材と、グラインダーで金属面を露出させて「白皮」の状態にしたものとをＸ線分析して、それぞれレードル値と比較したところ、鋼材の表面状態は、分析値に実質的な影響がないことがわかった。 Next, the influence of the surface condition of the steel material on the measured value was examined. The rolled and cut steel bar is in a “black skin” state, the surface of which is covered with an oxide film. X-ray analysis of this black skin steel material and the “white skin” state where the metal surface was exposed with a grinder was compared with the ladle value. It was found that there was no effect.
鋼材の表面にニスまたはペンキを塗ったものに関しては、ニスはほとんど分析値に影響がないことが確認されたが、ペンキは、元素によって若干の誤差がでること、具体的には、Ｃｒ、ＦｅおよびＮｉ関しては、レードル値に対して分析値が２〜８％の低い値を示すこと、一方Ｔｉに関しては、レードル値に対して分析値が５〜８％高い値となることが判明した。 Regarding varnish or paint on the surface of steel materials, it was confirmed that the varnish has little influence on the analytical value, but the paint has some errors depending on the element, specifically Cr, Fe As for Ni and Ni, it was found that the analytical value was 2 to 8% lower than the ladle value, whereas for Ti, the analytical value was 5 to 8% higher than the ladle value. .
Ｘ線分析の対象となる鋼材の表面が曲面である場合、その曲率が分析値にどのような影響を与えるかを、１本の鋼材を機械加工して、直径がそれぞれ１００mm、７０mm、５０mmおよび３５mmとしたものについて、Ｍｎ、Ｎｉ、ＣｒおよびＭｏについて分析し、レードル値と比較した。これも、実質的な影響はないと見てよいと結論することができた。 When the surface of the steel material to be subjected to X-ray analysis is a curved surface, the influence of the curvature on the analysis value is machined by one steel material, and the diameters are 100 mm, 70 mm, 50 mm and About 35 mm, Mn, Ni, Cr and Mo were analyzed and compared with the ladle value. It was concluded that this could be viewed as having no substantial effect.
Ｘ線分析を実施する作業者が異なった場合、分析結果に差が出るか否かを確認したところ、これも差はないといえることがわかった。以上のように確認したＸ線分析装置の性能を前提に、判定規格の決定を行なった。以下、Ｎｉを例にとって説明する。 When workers performing X-ray analysis differed, it was found whether there was a difference in the analysis results. Based on the performance of the X-ray analyzer confirmed as described above, the determination standard was determined. Hereinafter, explanation will be given by taking Ni as an example.
まず、判定可能な範囲を定めるため、ゼロから１００％までの種々のＮｉ含有量をもつ材料について、レードル値と携帯Ｘ線分析装置による分析値との相関をしらべ、図２に示すグラフを得た。これから、この分析による誤差が少ないことと、任意の含有量範囲において本発明のチェックが可能であることが確認される。 First, in order to define a determinable range, the correlation between the ladle value and the analysis value obtained by the portable X-ray analyzer was examined for materials having various Ni contents from zero to 100%, and the graph shown in FIG. 2 was obtained. It was. From this, it is confirmed that there are few errors by this analysis and that the present invention can be checked in an arbitrary content range.
つぎに、含有量の大小による誤差の様子を見るため、Ｎｉのレードル値に対する誤差すなわち（Ｘ線分析値−レードル値）をプロットして、図３のグラフを得た。この結果から、つぎのことがわかった。
１）Ｎｉの含有量の大小によって、バラツキに変化があること。
２）Ｎｉの含有量が大きくなるにつれて、Ｘ線分析値が高めに出る傾向があること。
３）鋼種によっては、特異点があること。
Next, in order to see the state of error due to the size of the content, the error with respect to the Ladle value of Ni, that is, (X-ray analysis value-ladle value) was plotted to obtain the graph of FIG. From this result, the following was found.
1) The variation varies depending on the Ni content.
2) The X-ray analysis value tends to increase as the Ni content increases.
3) Some steel types have singularities.
判定の規格式を得るため、つぎの式を考えた。
判定上限：Ｘ＋（ａＸ３＋ｂＸ２＋ｃＸ＋ｄ）＋ｅＸ＋ｆ
判定下限：Ｘ−（ａＸ３＋ｂＸ２＋ｃＸ＋ｄ）＋ｅＸ＋ｆ
ここで、Ｘ：レードル値、ａ〜ｆ：元素ごとの判定係数であって、式のカッコ内すなわち「ａＸ３＋ｂＸ２＋ｃＸ＋ｄ」はバラツキの幅を設定する項目であり、「ｅＸ＋」は偏差を補正する項目である。
In order to obtain a standard expression for judgment, the following expression was considered.
Judgment upper limit: X + (aX 3 + bX 2 + cX + d) + eX + f
Determination lower limit: X− (aX 3 + bX 2 + cX + d) + eX + f
Here, X is a ladle value, a to f is a determination coefficient for each element, and the parentheses in the formula, that is, “aX 3 + bX 2 + cX + d” is an item for setting a variation width, and “eX +” is a deviation. This is the item to be corrected.
バラツキの幅に関する判定係数すなわちａ〜ｄについて、Ｎｉのレードル値に対してＮｉ含有量ごとのバラツキをプロットし、一次式、二次式および三次式の曲線をえがいて、図４のグラフを得た。Ｎｉ含有量２０〜４０％の範囲でバラツキが大きいことがわかり、それは、共存する元素の影響であると推定された。つぎに、偏差−レードル値）をプロットして得た図３のグラフにより、
ｙ＝０．００９２Ｘ−０．０６３２
の関係があることを知った。
For the determination coefficient relating to the variation width, that is, a to d, the variation for each Ni content is plotted against the Ni ladle value, and the curves of the primary equation, the quadratic equation, and the cubic equation are obtained, and the graph of FIG. 4 is obtained. It was. It was found that the variation was large in the range of Ni content of 20 to 40%, which was estimated to be the influence of coexisting elements. Next, according to the graph of FIG. 3 obtained by plotting the deviation—the ladle value),
y = 0.0092X-0.0632
I knew there was a relationship.
以上のバラツキおよび偏差に関する結果を合成して、図５のグラフを得た。判別精度（％）は、つぎのとおりである。
実測値 理論値
１σ ７９．３ ６７
２σ ９５．９ ９５
３σ ９９．２ ９９
４σ １００ ９９．７
The results of the above variation and deviation were synthesized to obtain the graph of FIG. The discrimination accuracy (%) is as follows.
Measured value Theoretical value
1σ 79.3 67
2σ 95.9 95
3σ 99.2 99
判定係数の例を挙げれば、「Ｍｏ：８％」とするとき、規格幅は０．７４％であるから、８−０．７４＝７．２６％を下限、８＋０．７４＝８．７４％を上限として設け、この範囲「７．２４〜８．７４％」から外れたものは異材と判断することにした。このような規格を、Ｍｎ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｖ，Ｃｏ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｗ，ＦｅおよびＺｒの１１種の元素に関し、１００９の鋼種を対象に、１３０００チャージの溶解データについて妥当性を確認し、本発明のチェック方法で使用する判定基準のデータとしてサーバに入力した。 As an example of the determination coefficient, when “Mo: 8%” is set, the standard width is 0.74%, so that 8−0.74 = 7.26% is the lower limit, and 8 + 0.74 = 8.74%. Was set as the upper limit, and those outside this range “7.24 to 8.74%” were determined to be different materials. Such a standard is valid for melting data of 13,000 charges for 11 types of elements of Mn, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Co, Ti, Nb, W, Fe, and Zr. The data was confirmed and entered into the server as data of the criterion used in the check method of the present invention.
１ 携帯Ｘ線分析装置
２ 識別ラベルの読取装置
３ コンピュータ
４ 出力をコンピュータに送るためのコンバータ
５ 電光掲示板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
A portable X-ray analyzer (1) equipped with an identification label reader (2), a computer (3) for inputting a ladle value and / or alloy composition standard value corresponding to the dissolution number, and portable X-ray analysis 4. The apparatus according to claim 1, further comprising: a converter (4) for sending the output of the apparatus and the identification lavenore reading device to a computer; and an electric bulletin board (5) or a portable terminal for posting a result determined by the computer. The check apparatus which prevents distribution | circulation of the dissimilar material for enforcing the check method of description.
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