JP2008190921A - 厚鋼板の表面欠陥検出方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】厚鋼板の振動に起因する誤検出を低減することができる渦流式センサによる表面欠陥検出方法とその装置を提供する。
【解決手段】厚鋼板の表面欠陥を、搬送ロールによる厚鋼板の搬送中に渦流式センサを用いて検出する方法において、厚鋼板と渦流式センサ間の距離を距離計で測定し、その距離の測定値に基づいて渦流式センサの信号を補正することを特徴とする厚鋼板の表面欠陥検出方法。
【選択図】図６

Description

本発明は、厚鋼板製造ラインにおいて、厚鋼板の表面に発生したヘゲ等の密着性未開口欠陥を、渦流式センサを用いてオンラインで検出する方法およびその装置に関するものである。

厚鋼板（以降、単に「鋼板」とも称する。）に発生する表面欠陥の一つに、ヘゲと呼ばれる密着性未開口の欠陥がある。この欠陥は、連続鋳造機の出側でスラブを所定の寸法（長さ）にトーチカットする際に発生するトーチノロや、スラブを搬送する際にスラブがテーブルやガイドに突き当たって発生する折れ曲がりがそのまま残存し、次の熱間圧延工程で圧延されて厚鋼板の表面や裏面に密着されることによって発生する欠陥である。

厚鋼板製造ラインでは、これらの欠陥を目視による走間検査で検査している。しかし、斯かる密着性未開口の表面欠陥は、良品部と比較して、若干の色調の違いはあるものの、その検出を目視観察で行うことは難しく、見落とす可能性が高い。また、検査者による検出精度のばらつきも問題となっている。そこで、このような密着性未開口の表面欠陥を精度よく検出するための検出装置の開発が熱望されており、図１に示したように、渦流式センサを幅方向に複数配列し、搬送中の被検材を検査する技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、Ｅ型の渦流探傷センサを、各磁極の並びと直角方向に複数配列し、各渦流探傷センサ毎の２つの二次コイルの出力の差分信号と、異なる渦流探傷センサの二次コイル同士の出力差分信号との双方を検出し、これらの差分信号に基いて、被検査材（厚鋼板）の単発系疵や、二次コイルの配列方向と直角方向に伸びる疵のみでなく、二次コイルの配列方向と同一方向に伸びる疵をも検出する渦流探傷方法が開示されている。また、特許文献２には、自動車用めっき鋼板、いわゆる薄鋼板を対象例として、磁性金属被検体を交流磁化し、磁束を磁性金属被検体の略幅方向に並べて設けられた２以上の磁気センサで検出し、検出信号の幅方向の差分信号を基に、磁性金属被検体の表面や表層部に存在し、長さ方向に長く、幅方向には微小な大きさの表面欠陥を検出する方法が開示されている。
特開平０９−０８９８４３号公報 特開２００３−２４０７６１号公報

ところで、厚鋼板の製造ラインでは、圧延後の鋼板は、搬送ロールで検査工程、切断工程等の次工程に搬送され、検査工程では、目視による走間検査が行われている。そこで、この走間目視検査の代わりに、上述した渦流式センサや磁気センサを用いて、オンラインで表面欠陥の検査を行うことが望まれているが、いまだに具体的な方法は確立されていない。さらに、実用化に際しては、次のような問題がある。厚鋼板製造ラインの生産能力を低下させないためには、表面欠陥検査は、鋼板の搬送速度を落とすことなく行われることが好ましい。しかし、鋼板を通常の速度で搬送した場合には、鋼板が搬送ロール上で振動を起こして所期した鋼板のパスラインから外れる場合がある。特に、図２に示したように、鋼板の先尾端では、形状の変化も相俟って、振動幅が大きくなる傾向にある。

一方、上記従来の渦流式センサを用いる表面欠陥検査では、複数配列した渦流式センサから得られる信号レベルの変化で、欠陥部の存在の有無を判定しているが、渦流式センサから得られる信号レベルは、センサと鋼板との間の距離によって変化する。そのため、鋼板が振動すると、鋼板とセンサ間の距離が変動するので、信号レベルも振動し、欠陥でない部分があたかも欠陥部であるかのような信号が得られて、誤検出を起こす（図３参照）という問題がある。

そこで、本発明の目的は、厚鋼板製造ラインにおいて、厚鋼板の振動に起因する誤検出を低減することができる渦流式センサによるオンライン表面欠陥検出方法とその装置を提供することにある。

発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。
その結果、厚鋼板の振動を測定し、その結果に基いて渦流式センサからの出力信号を補正してやることにより、表面欠陥の誤検出を有効に低減することができること、さらに、厚鋼板の振動そのものを抑制してやることにより、より誤検出を低減できることを見出し、本発明を開発するに至った。

すなわち、本発明は、厚鋼板の表面欠陥を、搬送ロールによる厚鋼板の搬送中に渦流式センサを用いて検出する方法において、厚鋼板と渦流式センサ間の距離を距離計で測定し、その距離の測定値に基づいて渦流式センサの信号を補正することを特徴とする厚鋼板の表面欠陥検出方法である。

本発明の方法は、搬送ロール間に補助ロールを配置し、厚鋼板の振動を抑制することを特徴とする。

また、本発明の方法は、上記距離の測定を、レーザ距離計を用いて行うことを特徴とする。

また、本発明の方法は、厚鋼板の搬送ロールに接する面の表面欠陥を対象として行うことを特徴とする。

また、本発明は、厚鋼板製造ラインの搬送ロール間に設置された厚鋼板の表面欠陥検出装置であって、渦流式センサと距離計とを厚鋼板のパスラインを挟んで上下に対向して、幅方向に一対以上配置したことを特徴とする厚鋼板の表面欠陥検出装置である。

本発明の表面欠陥検出装置は、渦流式センサを厚鋼板裏面側に、距離計を厚鋼板表面側に配置したことを特徴とする。

また、本発明の表面欠陥検出装置における上記距離計は、レーザ距離計であることを特徴とする。

また、本発明の表面欠陥検出装置は、搬送ロール間に補助ロールを配置したことを特徴とする。

また、本発明の表面欠陥検出装置は、厚鋼板製造ラインの切断装置の上流側に配置されるものであることを特徴とする。

本発明によれば、レーザ距離計等を用いて鋼板と渦流式センサ間の距離を測定し、その結果に基いてリアルタイムに渦流式センサから得られる出力信号を補正するので、鋼板の振動に起因する表面欠陥の誤検出を大幅に低減することができる。また、本発明によれば、厚鋼板製造ラインの搬送ロール間に補助ロールを設置することにより、鋼板の振動を抑制できるので、表面欠陥の誤検出をより低減することができる。したがって、本発明によれば、厚鋼板の表面欠陥検出精度を著しく向上することができる。

本発明は、厚鋼板の製造ラインの搬送ロール間に、渦流式センサと距離計とを厚鋼板のパスラインを挟んで上下に対向して幅方向に一対以上配置した表面欠陥検出装置を用い、予めオフラインで求めておいた鋼板と渦流式センサ間の距離と渦流式センサの差分信号波形との関係に基き、上記渦流式センサから得られる差分信号波形を補正してやることにより、鋼板の振動による渦流式センサの出力信号への悪影響をなくし、表面欠陥を正確に検出しようとするものである。

なお、出力信号への鋼板の振動の影響をなくすには、渦流式センサを、ロールなどを介して鋼板と直接的に接触させて、鋼板と渦流式センサの距離を一定にする方法も考えられるが、その場合には、渦流式センサ自体が振動の影響を受ける上、装置の構造も複雑となるので好ましくない。そこで、本発明では、距離計を用いて間接的に補正する方法を採用することとした。なお、本発明に用いる距離計は、特に限定されるものではないが、周囲の環境によって検出能力が左右されないレーザ距離計であることが好ましい。

なお、レーザ距離計を用いる場合には、安定して高精度の測定値を得る観点からは、レーザ距離計を使用環境の悪い鋼板の裏面側に配置するのは好ましくない。また、厚鋼板の製造においては、表面側の表面欠陥は、オンラインでの目視検査でもある程度検査することが可能であるが、裏面側の表面欠陥は、目視検査では困難である。斯かる観点から、レーザ距離計は表面側、渦流式センサは裏面側に設置するのが好ましく、また、同理由から、本発明の表面欠陥検出装置は、裏面側の表面欠陥検出に適用するのが好ましい。

上記構成とすることで、レーザ距離計等で測定した鋼板と渦流式センサとの間の距離に基づいて、渦流式センサから得られる欠陥信号を補正し、鋼板の振動に起因する誤検出を低減することができる。

しかし、さらに鋼板の振動に起因する誤検出を低減するには、鋼板の振動自体を抑制してやることが有効である。特に、鋼板の先尾端では、鋼板の振動だけでなく、鋼板の形状も乱れるため、鋼板位置が所期したパスラインから大きく外れ、前述したレーザ距離計の補正可能範囲を超えてしまう場合がある。斯かる場合には、後述する図４に示したように、搬送ロール間に補助ロールを設置して、鋼板の変動を抑制してやることが好ましい。

なお、本発明に係る表面欠陥検出装置は、鋼板の幅方向全体の欠陥を検出するためには、渦流式センサと距離計とを厚鋼板の搬送ラインのパスラインを挟んで上下に対向して、幅方向に複数配列したものであることは言うまでもない。

以上のように、本発明では、渦流式センサの検出信号を、センサと鋼板間の距離の変動をリアルタイムに測定して補正するようにしたので、搬送時の鋼板振動による表面欠陥の誤検出を大幅に低減することができる。また、搬送ロール間に補助ロールを設置し、鋼板の振動、特に、鋼板の先尾端で発生する大きな上下振れを抑制したので、先尾端における誤検出を大幅に低減することができる。

なお、厚鋼板の製造ラインは、一般に、熱間圧延後、冷却して、特定の長さに切断する工程を有する。さらに、例えば、板厚が４０ｍｍ以下のものは剪断装置で切断し、板厚が４０ｍｍを超えるものはレーザ切断装置で切断するなど、板厚によって切断方法が異なる場合があるので、異なる切断工程に振り分けられる前の段階、即ち、切断装置の上流側に、本発明の表面欠陥検出装置を配置するのが好ましい。

図４に示したような、搬送ロール間に補助ロールを配置した表面欠陥検出装置を走間検査場の上流（即ち、切断装置の上流）に設置し、補助ロールの使用有無による振動抑制効果を調べた。ここで、図４の装置は、搬送ロールの直径は４００ｍｍφ、搬送ロール間の距離（間隙）は１０００ｍｍ、搬送ロール間には、直径が１５０ｍｍφ、胴長が１５０ｍｍの補助ロールを６０ｍｍの間隔を空けて３本配置し、鋼板のパスラインに対して下側（裏面側）に渦流式センサを、上側（表面側）にレーザ距離計を設置し、渦流式センサによる信号を、鋼板とセンサの距離の測定結果に基き、補正する仕組みとなっている。

上記表面欠陥検出装置に設置されたレーザ距離計を用いて、板厚６〜２２ｍｍ×幅２４３８ｍｍ×長さ６０９６ｍｍの厚鋼板を、２ｍ／ｓで搬送ロール上を搬送しながら先尾端におけるパスラインからの最大変動量を測定し、結果を図５に示した。図５から、補助ロールの設置により、鋼板の先尾端の変動量が大幅に抑制されていることがわかる。

実施例１で用いた図４の表面欠陥検出装置を用いて、鋼種は特に限定せずに、板厚が６．５〜４０ｍｍ、板幅が１０００〜５３５０ｍｍ、長さが３０００〜２７０００ｍｍの寸法の合計３５９６枚の厚鋼板を２ｍ／ｓで搬送しながら、（レーザ距離計による補正の有無）×（補助ロールの使用の有無）の４条件で表面欠陥の発生個数を測定し、次式；
過検出率（％）＝１００×（センサによる欠陥検出数）／（実鋼板に存在した欠陥数）で定義される過検出率を求めた。ここで、実鋼板に存在した欠陥数とは、実鋼板を静止した状態で目視検査して検出した欠陥数のことである。

図６は、上記各測定条件における過検出率を比較して示したものである。この図から、渦流式センサの信号を補正することにより、あるいは、補助ロールを設置することにより過検出率を半減することができ、さらに、渦流式センサの信号補正と補助ロールの設置とを組み合わせることにより、過検出率を約１／４まで低減できることがわかる。

従来の渦流式センサを用いた表面欠陥検出装置を説明する図である。 厚鋼板製造ラインの搬送ラインにおける鋼板の振動を説明する図である。 鋼板の振動による表面欠陥の誤検出を説明する図である。 本発明に係る表面欠陥検出装置の概略模式図である。 補助ロール設置による鋼板先尾端の最大変動量の抑制効果を示すグラフである。 本発明に係る表面欠陥検出装置の表面欠陥過検出率を、測定条件を変化させて比較したグラフである。

Claims (9)

1. 厚鋼板の表面欠陥を、搬送ロールによる厚鋼板の搬送中に渦流式センサを用いて検出する方法において、厚鋼板と渦流式センサ間の距離を距離計で測定し、その距離の測定値に基づいて渦流式センサの信号を補正することを特徴とする厚鋼板の表面欠陥検出方法。
2. 搬送ロール間に補助ロールを配置し、厚鋼板の振動を抑制することを特徴とする請求項１に記載の厚鋼板の表面欠陥検出方法。
3. 上記距離の測定を、レーザ距離計を用いて行うことを特徴とする請求項１または２に記載の厚鋼板の表面欠陥検出方法。
4. 厚鋼板の搬送ロールに接する面の表面欠陥を対象として行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の厚鋼板の表面欠陥検出方法。
5. 厚鋼板製造ラインの搬送ロール間に設置された厚鋼板の表面欠陥検出装置であって、渦流式センサと距離計とを厚鋼板のパスラインを挟んで上下に対向して、幅方向に一対以上配置したことを特徴とする厚鋼板の表面欠陥検出装置。
6. 渦流式センサを厚鋼板裏面側に、距離計を厚鋼板表面側に配置したことを特徴とする請求項５に記載の厚鋼板の表面欠陥検出装置。
7. 上記距離計は、レーザ距離計であることを特徴とする請求項５または６に記載の厚鋼板の表面欠陥検出装置。
8. 搬送ロール間に補助ロールを配置したことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の厚鋼板の表面欠陥検出装置。
9. 厚鋼板製造ラインの切断装置の上流側に配置されるものであることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の厚鋼板の表面欠陥検出装置。

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