JP2591188B2 - 電磁気特性検出方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼板等の各種材料の電磁気特性を検出する方
法及びその実施に使用する装置に関する。

〔従来技術〕

鋼板等の各種材料の電磁気特性を検出する方法は、二
相鋼における強磁性相比率の決定、熱間鋼の強磁性変態
率の計測、電磁気特性差による材質の評価及び材料の厚
さの評価に用いられている。

例えば熱間鋼の磁気変態点以下の温度で残留するオー
ステナイト相は、非磁性であり、オーステナイト相から
フェライト相に変態する際に磁性を生じるため、磁性変
化より相変態の監視をすることが可能である。熱間鋼の
製造プロセス中でのフェライト変態の時期及び速度は、
最終的な鋼の組織と密接に関係するため、前記相変態の
監視は製造される鋼の材質を予測する上で重要である。
また、電磁気特性のうち透磁率は、硬度，結晶粒度等の
機械的特性に対して相関関係を有することが知られてい
る。このため、透磁率と機械的特性との相関関係を予め
調査しておけば、透磁率の計測によって鋼の機械的特性
の推定が可能となる。

例えば鋼板の電磁気特性を検出する方法においては、
第４図及び第５図に示される如き２つの方法が知られて
いる。第４図及び第５図は従来の電磁気特性の検出方法
を示す模式図であり、磁束の流れを矢符にて示してあ
る。第４図に示される方法では、交流電磁石よりなる励
磁コイル２と、検出コイル３とを鋼板１を介して対向配
置し、励磁コイル２から磁束を発生させ、鋼板１を透過
する磁束を検出コイル３にて検出する。そして、検出コ
イル３で検出される磁束の強度及び該磁束の、励磁コイ
ル２から発生させられる磁束に対する位相遅れを検出す
ることにより鋼板１の電磁気特性を得る。また、第５図
に示される方法では、励磁コイル２と検出コイル３とを
鋼板１の表面又は裏面のどちらか一方に配設し、励磁コ
イル２から磁束を発生させ、鋼板１を透過する磁束を検
出コイル３にて検出する。そして、検出コイル３で検出
される磁束の強度及び該磁束の、励磁コイル２から発生
させられる磁束に対する位相遅れを検出することにより
鋼板１の電磁気特性を得る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述した如き電磁気特性を検出する方法を実施するた
めの装置は、鋼板１の製造ラインに設けられるが、特に
前述の従来の電磁気特性検出方法のうち、励磁コイル２
と検出コイル３とを対向配置させて計測する方法におい
ては、鋼板１の先端に湾曲部が存在する場合、前記検出
コイル３が鋼板１先端の湾曲部で破損しないように、鋼
板１先端の通過時に検出コイル３を前記湾曲部から退避
させる設備を設けるか、又は検出コイル３を保護する設
備を設ける必要がある。しかし、これらの設備を設ける
と検出装置が大型化するという問題があった。

また、前述の如き励磁コイル２と検出コイル３とを鋼
板１の表面又は裏面のどちらか一方に配設させて計測す
る方法においては、検出コイル３で検出される磁束_p
は鋼板１を透過する磁束_tと、励磁コイル２と検出コ
イル３とで直接結合する磁束_dとの和であり、下記
（１）式の如く示される。_p ＝_t＋_d… （１） これらの磁束には、磁束_d＞＞磁束_tの関係があ
り、このため電磁気特性に関連する磁束_tの磁束_pに
対する寄与が少なく、また、パスラインの変動によって
前記磁束_dが大きく影響を受けるため、磁束_tの評価
に大きい誤差を生じ、計測精度が低いという問題があっ
た。

本発明に斯かる事情に鑑みてなされたものであり、被
検出材の検出面に臨ませて継鉄を備え、該継鉄と前記検
出面とで前記励磁コイル及び検出コイルを囲繞してリモ
ートフィールド渦流探傷法に基づく検出装置を構成する
ことにより、励磁コイルから検出コイルに直接的に検出
される磁束を抑止した磁束検出を行い、このように検出
される磁束と、励磁コイルが発生させる磁束との位相差
に基づき被検出材の電磁気特性の検出を行うことによ
り、電磁気特性を精度良く検出する電磁気特性検出方法
及び装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明に係る電磁気特性検出方法は、被検出材の
検出面に臨ませて励磁コイル及び検出コイルをリモート
フィールド領域に位置するよう離隔して配設し、前記励
磁コイルから発生させられて前記被検出材を透過する磁
束を前記検出コイルによって検出するリモートフィール
ド渦流探傷法に基づく被検出材の電磁気特性を検出する
方法において、前記被検出材の検出面に臨み配設された
継鉄と前記検出面とで前記励磁コイル及び検出コイルを
囲繞し、励磁コイルが発生させる磁束と、検出コイルが
検出する磁束との位相差に基づき被検出材の電磁気特性
を検出することを特徴とする。

第２の発明に係る電磁気特性検出装置は、被検出材の
検出面に臨ませて励磁コイル及び検出コイルをリモート
フィールド領域に位置するよう離隔して配設し、前記励
磁コイルから発生させられて前記被検出材を透過する磁
束を前記検出コイルによって検出するリモートフィール
ド渦流探傷法に基づく被検出材の電磁気特性を検出する
装置において、前記被検出材の検出面に臨み、前記検出
面とで前記励磁コイル及び検出コイルを囲繞すべくなし
てある継鉄を具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明にあっては、励磁コイル及び検出コイルをリモ
ートフィールド領域に位置するよう離隔して配設するリ
モートフィールド渦流探傷法に基づく被検出材の電磁気
特性を検出する方法及び装置であって、被検出材の検出
面と継鉄とで励磁コイル及び検出コイルを囲繞すること
で、囲繞された空間内では磁束のエネルギが急激に減少
する作用が得られ、前記励磁コイルと検出コイルとが直
接結合する範囲が縮小される。このため、前記範囲外に
検出コイルを配設し、励磁コイルが発生させる磁束と検
出コイルとが検出する磁束の位相差を検出すれば、検出
コイルにおいて前記直接結合による磁束の検出が抑止さ
れ、被検出材を透過した磁束のみが検出されることにな
り、検出精度が高い電磁気特性が得られる。

〔原理〕 本発明は、管の欠陥検査に用いられるリモートフィー
ルド渦流探傷法の原理をその他の材料の電磁気特性検出
に適用できるようにしたものである。

次に前記リモートフィールド渦流探傷法について説明
する。第６図は、リモートフィールド渦流探傷装置の模
式的断面図である。図中６は探傷対象の鋼管であり、該
鋼管６の内部には、励磁コイル２と検出コイル３とが管
軸方向に適長離隔して配置されるが、この離隔距離は、
検出コイル３を励磁コイルである励磁コイル２に直接電
磁結合するダイレクトカップリング領域Ｄより外側のリ
モートフィールド領域Ｒに配設させるように鋼管６の内
径の２〜３倍の距離とする。そして、図中破線にて示さ
れる磁束のうち、励磁コイル２が発生させる磁束と、検
出コイル３にて検出される磁束との位相差に基づいて鋼
管６の欠陥を検出する。

このようなリモートフィールド渦流探傷法では、検出
コイル３にて検出される磁束に、励磁コイル２と検出コ
イル３とが直接結合したことにより得られる磁束が含ま
れないため精度が高い欠陥検出が可能である。

本発明においては、前述した如きリモートフィールド
渦流探傷法の原理を管以外の材料の電磁気特性検出に適
用するために、継鉄と被検出材の検出面とで励磁コイル
２及び検出コイル３を囲繞することにより、励磁コイル
２及び検出コイル３の周囲に管の内部の如き空間を形成
し、リモートフィールド渦流探傷法と同様の磁束検出を
おこない、電磁気特性の検出を行う。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的
に説明する。第１図は本発明に係る電磁気特性の検出装
置の正面図、第２図はその側面図である。図中１は被検
出材たる鋼板であって、該鋼板１は、パスラインに設け
られた搬送ロール5,5によってその長手方向に搬送され
る。搬送ロール5,5の間には、断面略Ｕ字形の継鉄４
が、そのＵ字形の両端部を鋼板１の検出面に所定間隔を
隔てて対向させ、その長手方向を鋼板１の幅方向へ向け
て配設される。これにより前記検出面と継鉄４との間に
断面矩形の空間Ｓが形成される。

そして、交流電磁石よりなる励磁コイル２と、検出コ
イル３とが、前記空間Ｓ内に、鋼板１の幅方向に空間Ｓ
の断面の長辺の２〜３倍の距離を隔てて設けられる。こ
れによって検出コイル３は、前述した如きダイレクトカ
ップリング領域Ｄの外側のリモートフィールド領域Ｌに
設けられることとなる。

このように構成された電磁気特性の検出装置にて鋼管
１の電磁気特性を検出する場合、励磁コイル２より磁束
を発生させ、発生させられた磁束のうち鋼板１を透過し
てリモートフィールド領域に戻って来る磁束を検出コイ
ル３にて検出する。そして、励磁コイル２が発生させる
磁束と検出コイル３が検出した磁束との位相差Δθを得
る。この位相差Δθは、下記（２）式に示される如く板
厚t,透磁率μ，導電率σに対応した値として得られる。

但し、f:周波数 次に前記位相差Δθを、実際の鋼板製造プロセスにお
ける各種計測に適用する方法について、板厚の計測を例
にとり説明する。

第３図は位相差と鋼板厚との関係を示すグラフであ
り、縦軸に位相差、横軸には鋼板厚をとり、これらの関
係を、検出コイル３がリモートフィールド領域Ｌにある
場合を白丸、検出コイル３がダイレクトカップリング領
域Ｄにある場合を黒丸にて示してある。但し、磁束の周
波数ｆは、10Hzとした。この図から明らかな如く位相差
Δθは、透磁率μ，導電率σが一定である場合には、鋼
板厚ｔに比例する。但し、これは検出コイル３がリモー
トフィールド領域Ｌにある場合に限られており、検出コ
イル３がダイレクトカップリング領域Ｄにある場合に
は、位相差Δθと鋼板厚ｔとの直線性が悪く、位相差Δ
θの出力が小さいため、鋼板厚ｔの計測に用いることは
困難である。

また、鋼板厚ｔが一定である場合には、位相差Δθが
透磁率μ，導電率σに対応した値となるため、この位相
差Δθを透磁率μ，導電率σに関係した計測に適用する
ことが可能である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係るリモートフィールド渦
流探傷法に基づく被検出材の電磁気特性を検出する方法
及び装置は、被検出材の検出面に臨み配設された継鉄と
前記検出面とで、リモートフィールド領域に位置するよ
う離隔して配設した励磁コイル及び検出コイルを囲繞し
て検出装置を構成してあるため、励磁コイルから検出コ
イルに達して直接的に検出される磁束を抑止した検出が
行われ、このように検出される磁束と、励磁コイルが発
生させる磁束との位相差に基づいて電磁気特性の評価を
行うため、リモートフィールド渦流探傷法の特性を生か
して各種被検出材の電磁気特性を高精度に検出すること
が出来る等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電磁気特性の検出装置の正面図、
第２図はその側面図、第３図は位相差と鋼板厚との関係
を示すグラフ、第４図及び第５図は従来の電磁気特性の
検出方法を示す模式図、第６図はリモートフィールド渦
流探傷装置の模式的断面図である。 １…鋼板、２…励磁コイル、３…検出コイル、４…継鉄

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被検出材の検出面に臨ませて励磁コイル及
   び検出コイルをリモートフィールド領域に位置するよう
   離隔して配設し、前記励磁コイルから発生させられて前
   記被検出材を透過する磁束を前記検出コイルによって検
   出するリモートフィールド渦流探傷法に基づく被検出材
   の電磁気特性を検出する方法において、 前記被検出材の検出面に臨み配設された継鉄と前記検出
   面とで前記励磁コイル及び検出コイルを囲繞し、励磁コ
   イルが発生させる磁束と、検出コイルが検出する磁束と
   の位相差に基づき被検出材の電磁気特性を検出すること
   を特徴とする電磁気特性検出方法。
2. 【請求項２】被検出材の検出面に臨ませて励磁コイル及
   び検出コイルをリモートフィールド領域に位置するよう
   離隔して配設し、前記励磁コイルから発生させられて前
   記被検出材を透過する磁束を前記検出コイルによって検
   出するリモートフィールド渦流探傷法に基づく被検出材
   の電磁気特性を検出する装置において、 前記被検出材の検出面に臨み、前記検出面とで前記励磁
   コイル及び検出コイルを囲繞すべくなしてある継鉄を具
   備することを特徴とする電磁気特性検出装置。