JP2013250172A - 鋼種識別装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円柱状または円筒状の鋼材1の鋼種を識別する装置であって、鋼材1にX線を照射するX線発生器および鋼材1から放出される蛍光X線を検出するX線検出器からなる分析手段2と、分析手段2を内包し、鋼材挿入口11を有する、X線が外部に漏洩することを防止するためのX線遮蔽手段3と、鋼材1にX線が照射される際に、軸を中心として鋼材1を回転させるための回転手段4と、鋼材1が回転時に、鋼材1と分析手段2との距離が変動するのを抑制するための振れ抑制手段5と、分析手段2によって得られたX線強度から鋼種を識別するための演算手段とを備える鋼種識別装置。
【選択図】 図3
Description
鋼材にX線を照射するX線発生器および鋼材から放出される蛍光X線を検出するX線検出器からなる分析手段と、
該分析手段を内包し、鋼材を挿入するための挿入口を有する、X線が外部に漏洩することを防止するためのX線遮蔽手段と、
鋼材にX線が照射される際に、軸を中心として鋼材を回転させるための回転手段と、
鋼材の回転時に、鋼材と該分析手段との距離が変動するのを抑制するための振れ抑制手段と、
該分析手段によって得られたX線強度から鋼種を識別するための演算手段とを
備えることを特徴とする鋼種識別装置。
本発明において鋼種の識別対象となる鋼材は、円柱状または円筒状の鋼材であって、特に、鋼管が好適である。識別を行う鋼材の鋼種については、化学組成が既知のものであれば特に制限はない。また、鋼材の大きさについても特に制限はないが、半径が10〜250mmで、長さが1〜20m程度の鋼材を識別対象とするのが好ましい。なお、鋼材の製造上生じ得る歪み、曲がり等は許容される。本発明に係る装置は、特に、表面が酸化皮膜で覆われた鋼材の鋼種識別に優れた効果を発揮する。
本発明に係る分析手段は、X線発生器およびX線検出器からなるものである。通常の蛍光X線分析装置(XRF)を用いることができる。蛍光X線の検出器は、エネルギー分散型と波長分散型の2つに大別され、どちらを採用しても良い。波長分散型X線分析は、高感度でエネルギー分解能に優れる利点を有する。一方、エネルギー分散型X線分析は、感度およびエネルギー分解能には劣るが、多くの元素を効率良く迅速に分析できる特長がある。そのため、本発明における分析手段としては、エネルギー分散型のX線分析装置を用いるのが好ましい。
上記のX線分析は、X線遮蔽手段3内で行うことで、X線が外部に漏洩するのを防止する必要がある。通常、分析対象となる鋼材が分析手段を覆った状態でX線が照射されるため、X線の漏洩はないと考えられるが、装置の不具合等のトラブルによって鋼材が装置内に挿入されていない状態でX線が照射されてしまったとしても、X線遮蔽手段によって、外部へのX線漏洩を防止することができる。X線遮蔽手段に用いられる素材については特に制限はないが、鉛を含有したアクリル製の透明カバー(厚さ12mm、鉛当量0.5mm)を用いるのが好ましい。
上述のように、鋼材の表面に酸化皮膜が存在する場合、皮膜の影響で正確な分析値が得られない鋼種がある。また、鋼材の曲がり具合によっては鋼材と分析手段との測定距離が離れてしまい、含有量の低い元素の測定に支障をきたすおそれがある。このような場合には、鋼材の長手方向の軸を中心として鋼材を回転させながら、分析手段2によるX線分析を行う。
特に、長尺の鋼材の場合、製造上避けることのできない歪み、曲がり等が生じ得る。例えば、長さが10m以上の鋼材であれば、管端において5mm程度の曲げが生じる場合がある。そうすると、回転に伴い、鋼材1は半径方向に振れ、分析手段2との距離が変動してしまうため、分析精度に悪影響を及ぼし、場合によって分析手段に接触し、装置の故障の原因となることがある。そのため、鋼材1と分析手段2との距離の変動を抑制する必要がある。なお、ここでいう鋼材と分析手段との距離の変動とは、X線の照射位置での距離をいう。また、鋼材と分析手段との距離の変動を抑制するとは、必ずしも、鋼材と分析手段との距離を完全に一定に保つ必要はなく、分析に支障のない範囲に抑制できるものであれば良い。
図示しない演算手段によって、分析手段2で得られた分析結果から、鋼種を識別する。演算手段としては、通常のPC等を用いれば良い。演算手段には、鋼材毎に定められた各成分の閾値が登録されており、検査対象の鋼材の分析値がその閾値内に入っているかどうかの確認を行う。そして、登録された鋼種と分析結果が一致するようであれば、出荷の過程に搬送するよう指示し、一致しなければ、分析条件を変更した上で再度分析を行うよう指示するように設定することができる。再検査を行っても登録された鋼種と一致しないようであれば、出荷せずに別の保管庫へと搬送するようにすることができる。
本発明においては、想定される鋼種に応じて、(i)X線発生器における加速電圧、(ii)測定時間および(iii)鋼材と分析手段との測定距離から選択される1種以上を制御するための制御手段をさらに備えることが好ましい。制御手段としては、通常のPC等を用いれば良く、前記の演算手段と同一のPCにより行っても良い。以下(i)〜(iii)のそれぞれについて一例を用いて説明する。
図5に、X線発生器における加速電圧が35kVおよび30kVのそれぞれの場合におけるTi、Cr、Fe、NiおよびMoのX線測定強度の一例を示す。加速電圧が大きい場合、重い元素であるMo(原子量95.94)のX線強度が相対的に大きく観測され、一方、加速電圧が小さい場合、軽い元素である、Ti(原子量47.87)、Cr(原子量52.00)、Fe(原子量55.85)およびNi(原子量58.69)のX線強度が相対的に大きく観測されることが分かる。つまり、測定対象元素に応じてX線発生器における加速電圧を調整するのが好ましい。
含有量が0.1%以下のVおよび0.2%以上のMoを含む試料について、VおよびMoのそれぞれを、測定時間4、6および10sとして、分析を行ったところ、含有量の低いVにおいては、10sでは、全ての試料で測定が可能であった。しかし、4sでは1/3程度の試料で、測定時間が短すぎるために測定不能であり、6sでは1/6程度の試料で測定不能であった。一方、比較的含有量の高いMoにおいては、4、6および10sの全てにおいて、全試料の測定が可能であった。このようなデータを蓄積し、それに基づいて、最適な測定時間を決定することができる。特に、鋼種識別に重要な元素の含有量が低い場合、測定時間を長くするように調整するのが好ましい。
含有量が0.1%程度のNbおよび0.2%程度のVを含む試料について、NbおよびVのそれぞれ測定距離を5、6および9mmとして分析を行った。含有量の低いNbにおいては、9mmでは1/3程度の試料で測定距離が遠すぎるために測定不能であり、6mmでも1試料について測定不能となった。5mmであれば全試料について測定が可能であった。一方、含有量が比較的高いVにおいては、測定距離によらず全試料において測定が可能であった。以上のように、含有量の低い元素の測定において、測定距離は重要な要素となる。なお、鋼材と分析手段との測定距離は、分析装置全体を鋼材に対して上下させることで調整することが可能である。
本発明に係る鋼種識別装置には、上記以外に、必要に応じて安全性を確保するための手段を設けても良い。図3に示すように、1つ以上の材料検知センサー13によって鋼管の存在を確認するようにするのが好ましい。また、鋼材が装置の奥に誤って衝突するのを防止するためのストッパー14を設けることもできる。上述の標準試料15は、X線遮蔽手段3内に設置しておくことができる。さらに、図示しないX線漏洩防止確認用センサーを複数取り付けることで、安全性を向上させることが望ましい。
2.分析手段
3.X線遮蔽手段
4.回転手段
5.振れ抑制手段
5a.回転板
5b.保護用ローラー
5c.保護用球面3点ローラー
5d.保護用ステンレスケース
11.鋼材挿入口
12.シリンダー
13.材料検知センサー
14.ストッパー
15.標準試料
Claims (6)
- 円柱状または円筒状の鋼材の鋼種を識別する装置であって、
鋼材にX線を照射するX線発生器および鋼材から放出される蛍光X線を検出するX線検出器からなる分析手段と、
該分析手段を内包し、鋼材を挿入するための挿入口を有する、X線が外部に漏洩することを防止するためのX線遮蔽手段と、
鋼材にX線が照射される際に、軸を中心として鋼材を回転させるための回転手段と、
鋼材の回転時に、鋼材と該分析手段との距離が変動するのを抑制するための振れ抑制手段と、
該分析手段によって得られたX線強度から鋼種を識別するための演算手段とを
備えることを特徴とする鋼種識別装置。 - 前記振れ抑制手段が、鋼材を前記分析手段の反対側から回動自在に支持する回転板を有することを特徴とする請求項1に記載の鋼種識別装置。
- 想定される鋼種に応じて、X線発生器における加速電圧、測定時間および鋼材と前記分析手段との測定距離から選択される1種以上を制御するための制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鋼種識別装置。
- 2種以上の元素の分析値の比を用いて鋼種を識別することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の鋼種識別装置。
- CrおよびNiを含有する鋼材の鋼種を識別するに際し、CrおよびNiの分析値の比を用いて鋼種を識別することを特徴とする請求項4に記載の鋼種識別装置。
- あらかじめ前記X線遮蔽手段内に用意した標準試料を分析する機構を備えることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の鋼種識別装置。
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ID=49848993
Family Applications (1)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015168004A (ja) * | 2014-03-11 | 2015-09-28 | 産業振興株式会社 | スペーサ投入装置 |
CN106645230A (zh) * | 2015-11-04 | 2017-05-10 | 富士电机株式会社 | 配管区分装置、配管区分方法及配管定位系统 |
JP2018031644A (ja) * | 2016-08-24 | 2018-03-01 | オリンパス株式会社 | 鋼種判定システム及び鋼種判定方法 |
JP2019032220A (ja) * | 2017-08-08 | 2019-02-28 | 三菱電機株式会社 | 個体識別装置、個体識別方法及びプログラム |
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2012
- 2012-06-01 JP JP2012125585A patent/JP5790592B2/ja active Active
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