JP3505415B2 - 超音波探傷による金属材料の清浄度評価方法 - Google Patents
超音波探傷による金属材料の清浄度評価方法Info
- Publication number
- JP3505415B2 JP3505415B2 JP01196999A JP1196999A JP3505415B2 JP 3505415 B2 JP3505415 B2 JP 3505415B2 JP 01196999 A JP01196999 A JP 01196999A JP 1196999 A JP1196999 A JP 1196999A JP 3505415 B2 JP3505415 B2 JP 3505415B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metallic
- inspection
- ultrasonic
- maximum
- metal material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/023—Solids
- G01N2291/0234—Metals, e.g. steel
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/04—Wave modes and trajectories
- G01N2291/044—Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属材料の清浄度
を評価する方法に関するものである。より詳しくは、超
音波探傷法により、検査対象の金属材料の所定の検査部
位を走査して、そこに含まれる非金属介在物のデータを
取り、これらのデータから所定の式により被検対象金属
材料中の推定最大非金属介在物径を算出して被検対象金
属材料の清浄度を評価する方法に関するものである。
を評価する方法に関するものである。より詳しくは、超
音波探傷法により、検査対象の金属材料の所定の検査部
位を走査して、そこに含まれる非金属介在物のデータを
取り、これらのデータから所定の式により被検対象金属
材料中の推定最大非金属介在物径を算出して被検対象金
属材料の清浄度を評価する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の冶金技術の向上から、鋼などの金
属材料の清浄度が大幅に改善され、２０ミクロンを越え
る中型〜大型の金属材料中非金属介在物は一段と少なく
なり、かつ、大きさも小さくなっている。このような中
で、偶発的に、あるいはきわめて低い確率で発生する大
型介在物の検出は、非常に困難になっている。
属材料の清浄度が大幅に改善され、２０ミクロンを越え
る中型〜大型の金属材料中非金属介在物は一段と少なく
なり、かつ、大きさも小さくなっている。このような中
で、偶発的に、あるいはきわめて低い確率で発生する大
型介在物の検出は、非常に困難になっている。
【０００３】しかして、このような状況の下、実際に金
属材料の清浄度を評価し、保証できる技術は開発されて
いない。
属材料の清浄度を評価し、保証できる技術は開発されて
いない。
【０００４】ところで、現在、金属材料の清浄度を見る
検査方法としては、光学顕微鏡による方法が標準であ
る。しかし、この方法では被検面積が約１０００ｍｍ2
と小さく、上述のような高清浄度の金属材料の清浄度を
評価する方法としては、到底利用することはできない
（ＪＩＳ Ｇ ０５５５, ＡＳＴＭ Ｅ４５，ＡＳＴＭ
Ａ２９５，ＤＩＮ５０６０２，ＩＳＯ４９６７など）。
検査方法としては、光学顕微鏡による方法が標準であ
る。しかし、この方法では被検面積が約１０００ｍｍ2
と小さく、上述のような高清浄度の金属材料の清浄度を
評価する方法としては、到底利用することはできない
（ＪＩＳ Ｇ ０５５５, ＡＳＴＭ Ｅ４５，ＡＳＴＭ
Ａ２９５，ＤＩＮ５０６０２，ＩＳＯ４９６７など）。
【０００５】また、金属材料から酸溶解により介在物を
抽出しその介在物の粒径を顕微鏡で評価する方法やＥＢ
溶解法により金属材料を溶解し浮上した介在物を顕微鏡
により観察する方法が提案されているが（特開平９−１
２５１９９号、特開平９−１２５２００号）、介在物が
酸に溶解したり、介在物自身が融解，凝集したりして、
これらの方法も高清浄度の金属材料の清浄度の評価に利
用することはできなかった。
抽出しその介在物の粒径を顕微鏡で評価する方法やＥＢ
溶解法により金属材料を溶解し浮上した介在物を顕微鏡
により観察する方法が提案されているが（特開平９−１
２５１９９号、特開平９−１２５２００号）、介在物が
酸に溶解したり、介在物自身が融解，凝集したりして、
これらの方法も高清浄度の金属材料の清浄度の評価に利
用することはできなかった。
【０００６】さらに、以上のような方法では、酸溶解に
時間がかかるなど、処理の迅速性に劣り、製品の量産工
程に対応することも困難であった。
時間がかかるなど、処理の迅速性に劣り、製品の量産工
程に対応することも困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本願発明は、
最近の冶金技術の向上に対応し、鋼などの金属材料の清
浄度の大幅な改善に対応した、金属材料の清浄度の評価
方法を提供せんとするものである。
最近の冶金技術の向上に対応し、鋼などの金属材料の清
浄度の大幅な改善に対応した、金属材料の清浄度の評価
方法を提供せんとするものである。
【０００８】また、このような金属材料の量産工程にも
対応した、迅速な金属材料の清浄度の評価方法を提供し
ようとするものである。
対応した、迅速な金属材料の清浄度の評価方法を提供し
ようとするものである。
【０００９】ところで本発明者は、上記の第一の課題を
解決することを目的に、検鏡面積を基準検査面積Ｓ0 ＝
１００ｍｍ2 とし、試料数ｎ＝３０〜６０個採取し、そ
れぞれの試料において現れた最大介在物径から極値統計
法の手順により、被検対象金属材料中の最大介在物径を
予測する方法を検討してきたが、それでも前記の大型介
在物の予測には信頼性が低かった。そのため、金属材料
の清浄度の評価に利用可能な技術にはなっていなかっ
た。
解決することを目的に、検鏡面積を基準検査面積Ｓ0 ＝
１００ｍｍ2 とし、試料数ｎ＝３０〜６０個採取し、そ
れぞれの試料において現れた最大介在物径から極値統計
法の手順により、被検対象金属材料中の最大介在物径を
予測する方法を検討してきたが、それでも前記の大型介
在物の予測には信頼性が低かった。そのため、金属材料
の清浄度の評価に利用可能な技術にはなっていなかっ
た。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解消した手段を提供するものであり、その要旨は特許請
求の範囲に記載の通りである。以下、詳述する。
解消した手段を提供するものであり、その要旨は特許請
求の範囲に記載の通りである。以下、詳述する。
【００１１】本願請求項１に記載の発明は、「被検対象
金属材料の所定部分にｎ個の検査部位を設定し、各検査
部位毎に超音波探傷法により金属中非金属介在物を走査
して最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を検出し、
次いで、該検出した各検査部位毎の最大非金属介在物径
ａj （ｊ＝１，ｎ）から下記式（１）および（１’）に
より被検対象金属材料中の推定最大非金属介在物径ａ
max を算出して被検対象金属材料の清浄度を評価するこ
とを特徴とする金属材料の清浄度評価方法。」である。 ［式１］ 最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｉ）と基
準化変数ｙj (ｊ＝１，ｎ）の一次回帰式 ａ＝ｔｙ＋ｕ ・・・・・・・・・・・（１） ただし、 ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)} ]（ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式１’］被検対象金属中の推定最大非金属介在物径ａ
max の算出式 ａmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（１’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/ Ｔ}
] まず本発明者は、種々の研究の結果、２０ミクロンを越
える金属材料中非金属介在物が一段と少なくなり、か
つ、大きさも小さくなっている状況で、偶発的に、ある
いはきわめて低い確率で発生する大型介在物を検出する
ことは、顕微鏡観察による方法では到底困難であるとの
結論に至った。このような大型介在物は被検面に現れる
とは限らず、むしろ隠れて観察されない場合が多いもの
と考えられた。
金属材料の所定部分にｎ個の検査部位を設定し、各検査
部位毎に超音波探傷法により金属中非金属介在物を走査
して最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を検出し、
次いで、該検出した各検査部位毎の最大非金属介在物径
ａj （ｊ＝１，ｎ）から下記式（１）および（１’）に
より被検対象金属材料中の推定最大非金属介在物径ａ
max を算出して被検対象金属材料の清浄度を評価するこ
とを特徴とする金属材料の清浄度評価方法。」である。 ［式１］ 最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｉ）と基
準化変数ｙj (ｊ＝１，ｎ）の一次回帰式 ａ＝ｔｙ＋ｕ ・・・・・・・・・・・（１） ただし、 ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)} ]（ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式１’］被検対象金属中の推定最大非金属介在物径ａ
max の算出式 ａmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（１’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/ Ｔ}
] まず本発明者は、種々の研究の結果、２０ミクロンを越
える金属材料中非金属介在物が一段と少なくなり、か
つ、大きさも小さくなっている状況で、偶発的に、ある
いはきわめて低い確率で発生する大型介在物を検出する
ことは、顕微鏡観察による方法では到底困難であるとの
結論に至った。このような大型介在物は被検面に現れる
とは限らず、むしろ隠れて観察されない場合が多いもの
と考えられた。
【００１２】このため、顕微鏡観察による方法を利用し
ての金属材料の清浄度の評価・品質保証は、実際上不可
能と考えられた。
ての金属材料の清浄度の評価・品質保証は、実際上不可
能と考えられた。
【００１３】そこで本発明者は種々検討の結果、まず超
音波探傷法とくに高周波焦点型装置を利用することに想
到したものである。超音波探傷法は基本的に非破壊検査
法であり、ラフな試料調整大体積検査，迅速検査といっ
た利点が期待できるものであった。
音波探傷法とくに高周波焦点型装置を利用することに想
到したものである。超音波探傷法は基本的に非破壊検査
法であり、ラフな試料調整大体積検査，迅速検査といっ
た利点が期待できるものであった。
【００１４】この超音波探傷法を基本的に採用したこと
により、従来の１０００倍から数万倍の検査ができる効
果を達成することに成功したものである。
により、従来の１０００倍から数万倍の検査ができる効
果を達成することに成功したものである。
【００１５】次に、本発明の次の特徴は、被検対象金属
材料の所定部分に、超音波探傷するｎ個の検査部位を設
定する点にある。
材料の所定部分に、超音波探傷するｎ個の検査部位を設
定する点にある。
【００１６】検査部位の設定は、例えば、図１に示すよ
うに被検対象の連続鋳造鋼片のトップ、ミドル、ボトム
に設定するなど、被検対象の性質に合わせて大型非金属
介在物の発生しやすい部位に設定する。設定した検査部
位からは同じ形状の試験片を複数個（例えば３個）採取
することが好ましい。これにより、全部位を鋼異的に検
査することができるのである。また、被検対象金属材料
のトップ、ミドル、ボトムの全部位に検査部位（検査試
料）を設定すれば、鋳造の初期、中期、末期に対応する
部位を検査することができる。
うに被検対象の連続鋳造鋼片のトップ、ミドル、ボトム
に設定するなど、被検対象の性質に合わせて大型非金属
介在物の発生しやすい部位に設定する。設定した検査部
位からは同じ形状の試験片を複数個（例えば３個）採取
することが好ましい。これにより、全部位を鋼異的に検
査することができるのである。また、被検対象金属材料
のトップ、ミドル、ボトムの全部位に検査部位（検査試
料）を設定すれば、鋳造の初期、中期、末期に対応する
部位を検査することができる。
【００１７】検査部位（検査試料）毎の超音波探傷によ
り走査する面積は、例えば、最大面積７００×７００ｍ
ｍ2 から最小面積１．０×１．０ｍｍ2 といった範囲が
可能である。また、探傷深さは、０．１ｍｍから５ｍｍ
程度が通常である（平均深さ約１ｍｍ）。
り走査する面積は、例えば、最大面積７００×７００ｍ
ｍ2 から最小面積１．０×１．０ｍｍ2 といった範囲が
可能である。また、探傷深さは、０．１ｍｍから５ｍｍ
程度が通常である（平均深さ約１ｍｍ）。
【００１８】よって、本発明法による常用走査面積を
（２０〜１００ｍｍ）×（２０〜１００ｍｍ）＝４００
〜１００００ｍｍ2 ／個とし、検査部位（検査試料）数
ｎ＝３０〜６０個とすると、チャージあたりの走査検査
面積は１２０００〜６０００００ｍｍ2 ／チャージ、深
さを考慮して体積換算（×１００倍・層）を求めると、
1,200,000〜60,000,000mm3 ／チャージとなる。したが
って、従来の光学顕微鏡では多くても検査面積は１００
０ｍｍ2 ／チャージであるが、これに比べて千〜数万倍
の検査を実施したことになるのである。
（２０〜１００ｍｍ）×（２０〜１００ｍｍ）＝４００
〜１００００ｍｍ2 ／個とし、検査部位（検査試料）数
ｎ＝３０〜６０個とすると、チャージあたりの走査検査
面積は１２０００〜６０００００ｍｍ2 ／チャージ、深
さを考慮して体積換算（×１００倍・層）を求めると、
1,200,000〜60,000,000mm3 ／チャージとなる。したが
って、従来の光学顕微鏡では多くても検査面積は１００
０ｍｍ2 ／チャージであるが、これに比べて千〜数万倍
の検査を実施したことになるのである。
【００１９】次に本発明では、上記各検査部位毎の最大
非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を検出する。最大非
金属介在物径ａj の検出方法には、個々に異なった部位
からｎ個検査する方法、１ケの大きい試片を分割する方
法などがある。
非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を検出する。最大非
金属介在物径ａj の検出方法には、個々に異なった部位
からｎ個検査する方法、１ケの大きい試片を分割する方
法などがある。
【００２０】各検査部位又は検査試料における最大非金
属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を求める方法としては、
超音波波高データ同士を比較して超音波波高データの最
大値を求め、この超音波波高データの最大値から換算し
て最大非金属介在物径を求める方法と、超音波波高デー
タを換算して非金属介在物径データＤi を算出し、非金
属介在物径データＤi 中から最大非金属介在物径を求め
る方法の、いずれの方法でもよい。
属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を求める方法としては、
超音波波高データ同士を比較して超音波波高データの最
大値を求め、この超音波波高データの最大値から換算し
て最大非金属介在物径を求める方法と、超音波波高デー
タを換算して非金属介在物径データＤi を算出し、非金
属介在物径データＤi 中から最大非金属介在物径を求め
る方法の、いずれの方法でもよい。
【００２１】次に、このようにして検出した各検査部位
毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）から上記式
（１）および（１’）により被検対象金属材料中の推定
最大非金属介在物径ａmax を算出する。
毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）から上記式
（１）および（１’）により被検対象金属材料中の推定
最大非金属介在物径ａmax を算出する。
【００２２】この式は鋼中の介在物を酸溶解で抽出し、
あるいは削り込んで顕微鏡で観察して寸法を求めたもの
であり、超音波波高と直径を対応させることによって、
被検対象金属材料の一部のデータから被検対象金属材料
全体中の最大非金属介在物径ａmax を極めて精度良く推
定することに成功したものである。
あるいは削り込んで顕微鏡で観察して寸法を求めたもの
であり、超音波波高と直径を対応させることによって、
被検対象金属材料の一部のデータから被検対象金属材料
全体中の最大非金属介在物径ａmax を極めて精度良く推
定することに成功したものである。
【００２３】本願請求項２に記載の発明は、「各検査部
位毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）の検出に
際し、各検査部位毎に上位複数個の非金属介在物径を求
め、このうちから異常値を除去した後、最大非金属介在
物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を選出することを特徴とする請
求項１に記載の金属材料の清浄度評価方法。」である。
位毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）の検出に
際し、各検査部位毎に上位複数個の非金属介在物径を求
め、このうちから異常値を除去した後、最大非金属介在
物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を選出することを特徴とする請
求項１に記載の金属材料の清浄度評価方法。」である。
【００２４】ここで言う異常値とは非金属介在物でない
空洞からの反射波、外からの飛び込み乱反射ノイズなど
であり、波形によって正常値と見分けることができる。
このような異常値は、通常程度の寒いときには相当多く
の数が発生するが、通常は、例えば、各検査部位毎に５
個の非金属介在物径データを求めておけば対処できる。
空洞からの反射波、外からの飛び込み乱反射ノイズなど
であり、波形によって正常値と見分けることができる。
このような異常値は、通常程度の寒いときには相当多く
の数が発生するが、通常は、例えば、各検査部位毎に５
個の非金属介在物径データを求めておけば対処できる。
【００２５】これにより、介在物でない欠陥からのデー
タを省くことができる利点がある。
タを省くことができる利点がある。
【００２６】本願請求項３に記載の発明は、「非金属介
在物径を、非金属介在物からの超音波反射波高データか
ら換算して求めることを特徴とする請求項１又は２に記
載の金属材料の清浄度評価方法。」である。
在物径を、非金属介在物からの超音波反射波高データか
ら換算して求めることを特徴とする請求項１又は２に記
載の金属材料の清浄度評価方法。」である。
【００２７】本発明者の研究によれば、非金属介在物径
ａn と超音波反射波高値Ｃとの間には下記の関係式が成
り立つことが分かった。これによってデータの一貫した
コンピュータ処理を可能とし、大容量のデータにも対応
可能とすると共に、金属材料の清浄度評価の高速化・高
精度化を達成したものである。
ａn と超音波反射波高値Ｃとの間には下記の関係式が成
り立つことが分かった。これによってデータの一貫した
コンピュータ処理を可能とし、大容量のデータにも対応
可能とすると共に、金属材料の清浄度評価の高速化・高
精度化を達成したものである。
【００２８】
非金属介在物径ａn ＝ｐ×超音波反射波高値Ｃ＋ｑ・・・・・（４）
ただし、ｐおよびｑ ＝ 定数
本願請求項４に記載の発明は、「非金属介在物径を、超
音波反射波高・非金属介在物径対応の検量線を用いて換
算して求めることを特徴とする請求項３に記載の金属材
料の清浄度評価方法。」である。
音波反射波高・非金属介在物径対応の検量線を用いて換
算して求めることを特徴とする請求項３に記載の金属材
料の清浄度評価方法。」である。
【００２９】検量線図とは、予め各探触子毎にもとめた
金属材料料中介在物の反射波高と、同金属材料料中介在
物を酸溶解などにより抽出し求めた介在物直径の関係を
示す関係式あるいは検量線図のことを言う。図２にその
一例を示す。
金属材料料中介在物の反射波高と、同金属材料料中介在
物を酸溶解などにより抽出し求めた介在物直径の関係を
示す関係式あるいは検量線図のことを言う。図２にその
一例を示す。
【００３０】本発明者は、超音波反射波高から介在物径
を換算するための検量線作成を目指して種々研究の結
果、あらかじめ高周波探触子（２０〜１５０ＭＨＺ）を
用いて金属材料料中の介在物の反射波高値を調査し安定
した条件で介在物からの反射波高値を得る条件を把握し
た。同試料について介在物の形態を損なわない酸溶解を
実施し、介在物を抽出して顕微鏡観察により介在物直径
を測定し、反射波高値と介在物径との関係を示す精度の
良い関係式（検量線）を作成することに成功したもので
ある（図２）。
を換算するための検量線作成を目指して種々研究の結
果、あらかじめ高周波探触子（２０〜１５０ＭＨＺ）を
用いて金属材料料中の介在物の反射波高値を調査し安定
した条件で介在物からの反射波高値を得る条件を把握し
た。同試料について介在物の形態を損なわない酸溶解を
実施し、介在物を抽出して顕微鏡観察により介在物直径
を測定し、反射波高値と介在物径との関係を示す精度の
良い関係式（検量線）を作成することに成功したもので
ある（図２）。
【００３１】
回帰式（例） ｙ＝０．３４ｘ＋１１．８５（相関係数ｒ＝０．９６）
本願請求項５に記載の発明は、「各検査部位毎の最大非
金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）の検出に際し、各検査
部位毎に超音波探傷法により金属中非金属介在物を走査
して各非金属介在物からの超音波反射波高データを得、
該超音波反射波高データ同士を比較して最大値を求め、
該超音波反射波高データ中の最大値から最大非金属介在
物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を換算して求めることを特徴と
する請求項３又は４に記載の金属材料の清浄度評価方
法。」である。
金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）の検出に際し、各検査
部位毎に超音波探傷法により金属中非金属介在物を走査
して各非金属介在物からの超音波反射波高データを得、
該超音波反射波高データ同士を比較して最大値を求め、
該超音波反射波高データ中の最大値から最大非金属介在
物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を換算して求めることを特徴と
する請求項３又は４に記載の金属材料の清浄度評価方
法。」である。
【００３２】上記のように、非金属介在物径と非金属介
在物からの超音波反射波高データとの間には相関関係が
あるため、非金属介在物からの超音波反射波高データ同
士を比較して最大値を求めれば、この超音波反射波高デ
ータが最大径の非金属介在物からの超音波反射波高デー
タである。そこで、まず非金属介在物からの超音波反射
波高データ同士を比較して最大値を求め、この最大値か
ら最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を換算して求
める手順としても良いのである。
在物からの超音波反射波高データとの間には相関関係が
あるため、非金属介在物からの超音波反射波高データ同
士を比較して最大値を求めれば、この超音波反射波高デ
ータが最大径の非金属介在物からの超音波反射波高デー
タである。そこで、まず非金属介在物からの超音波反射
波高データ同士を比較して最大値を求め、この最大値か
ら最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を換算して求
める手順としても良いのである。
【００３３】本願請求項６に記載の発明は、「被検対象
金属材料の所定部分にｎ個の検査部位を設定し、各検査
部位毎に超音波探傷法により金属中非金属介在物を走査
して各検査部位における最大非金属介在物からの超音波
反射波高データＩj （ｊ＝１，ｎ）を検出し、次いで、
該検出した各検査部位毎の最大非金属介在物からの超音
波反射波高データＩj （ｊ＝１，ｎ）から下記式（２）
および（２’）により被検対象金属材料中の推定最大非
金属介在物からの推定最大超音波反射波高データＩmax
を算出し、次いで、該推定最大超音波反射波高データＩ
max から推定最大非金属介在物径を算出して被検対象金
属材料の清浄度を評価することを特徴とする金属材料の
清浄度評価方法。」である。 ［式２］最大非金属介在物からの超音波反射波高データ
Ｉj （ｊ＝１，ｎ）と基準化変数ｙj (ｊ＝１，ｎ）の
一次回帰式 Ｉ＝ｔ×ｙ＋ｕ ・・・・・・・・・・・・・・（２） ただし、 ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)} ]（ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式２’］被検対象金属中の推定最大非金属介在物から
の超音波反射波高データＩmax の算出式（回帰式） Ｉmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（２’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/ Ｔ}
] 同様に、非金属介在物径と非金属介在物からの超音波反
射波高データとの間には相関関係があるため、まず非金
属介在物からの超音波反射波高データから、上記式によ
り被検対象金属中の推定最大非金属介在物からの超音波
反射波高データＩmax を算出し、次いで、該推定最大超
音波反射波高データＩmax から推定最大非金属介在物径
を換算して求める手順としても良いのである。
金属材料の所定部分にｎ個の検査部位を設定し、各検査
部位毎に超音波探傷法により金属中非金属介在物を走査
して各検査部位における最大非金属介在物からの超音波
反射波高データＩj （ｊ＝１，ｎ）を検出し、次いで、
該検出した各検査部位毎の最大非金属介在物からの超音
波反射波高データＩj （ｊ＝１，ｎ）から下記式（２）
および（２’）により被検対象金属材料中の推定最大非
金属介在物からの推定最大超音波反射波高データＩmax
を算出し、次いで、該推定最大超音波反射波高データＩ
max から推定最大非金属介在物径を算出して被検対象金
属材料の清浄度を評価することを特徴とする金属材料の
清浄度評価方法。」である。 ［式２］最大非金属介在物からの超音波反射波高データ
Ｉj （ｊ＝１，ｎ）と基準化変数ｙj (ｊ＝１，ｎ）の
一次回帰式 Ｉ＝ｔ×ｙ＋ｕ ・・・・・・・・・・・・・・（２） ただし、 ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)} ]（ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式２’］被検対象金属中の推定最大非金属介在物から
の超音波反射波高データＩmax の算出式（回帰式） Ｉmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（２’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/ Ｔ}
] 同様に、非金属介在物径と非金属介在物からの超音波反
射波高データとの間には相関関係があるため、まず非金
属介在物からの超音波反射波高データから、上記式によ
り被検対象金属中の推定最大非金属介在物からの超音波
反射波高データＩmax を算出し、次いで、該推定最大超
音波反射波高データＩmax から推定最大非金属介在物径
を換算して求める手順としても良いのである。
【００３４】本願請求項７に記載の発明は、「超音波反
射波高データを下記式（３）により深度距離補正するこ
とを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の金属
材料の清浄度評価方法。」である。 ［式３］ 反射波波高データＢ＝超音波波高データＡ×深度補正係数fd・・・・・（３） ただし、fd＝１＋ａｄ＋ｂｄ2 ｄ＝金属中の焦点位置から介在物までの距離（｜ｄ｜≦
ｅ） ａ，ｂおよびｅ＝定数 本発明の実施において、介在物の位置が焦点位置から前
後にずれている場合に、介在物からの超音波反射強度が
下がってしまうという不都合が起こることが分かった
（図３）。この現象が起きると本発明法の精度を損なう
恐れがある。
射波高データを下記式（３）により深度距離補正するこ
とを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の金属
材料の清浄度評価方法。」である。 ［式３］ 反射波波高データＢ＝超音波波高データＡ×深度補正係数fd・・・・・（３） ただし、fd＝１＋ａｄ＋ｂｄ2 ｄ＝金属中の焦点位置から介在物までの距離（｜ｄ｜≦
ｅ） ａ，ｂおよびｅ＝定数 本発明の実施において、介在物の位置が焦点位置から前
後にずれている場合に、介在物からの超音波反射強度が
下がってしまうという不都合が起こることが分かった
（図３）。この現象が起きると本発明法の精度を損なう
恐れがある。
【００３５】そこで、反射強度の距離補正式を導入する
方法を開発したものである（図３）。本発明により、本
発明法の精度をさらに向上することができた。
方法を開発したものである（図３）。本発明により、本
発明法の精度をさらに向上することができた。
【００３６】図３は、下式で表わすことができる。
【００３７】fd=1−0.032667d−1.9675d2
本願請求項８に記載の発明は、「一部又は全部の検査部
位について、検査部位を切り出して検査試料とした後、
超音波探傷法による金属中非金属介在物の走査を行うこ
とを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の金属
材料の清浄度評価方法。」である。
位について、検査部位を切り出して検査試料とした後、
超音波探傷法による金属中非金属介在物の走査を行うこ
とを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の金属
材料の清浄度評価方法。」である。
【００３８】検査部位を切り出して検査試料とすること
によって、とくに検査試料をたて×よこ×厚さを同一形
状にすることによりｎ個の繰り返し連続検査、自動測定
が可能となった。
によって、とくに検査試料をたて×よこ×厚さを同一形
状にすることによりｎ個の繰り返し連続検査、自動測定
が可能となった。
【００３９】切り出す検査試料の形状は、被検対象金属
材料の外周部、中心部、及び両者の中間部を含む全断面
検査を可能とする形状とすることがより好ましい。この
ような形状とすることによって、非金属介在物の最寛部
を効率的に検査することができる。
材料の外周部、中心部、及び両者の中間部を含む全断面
検査を可能とする形状とすることがより好ましい。この
ような形状とすることによって、非金属介在物の最寛部
を効率的に検査することができる。
【００４０】一般に、中心部は最終凝固位置であり、介
在物の濃化溶鋼への排出、また介在物の沈降量も多いた
め、これを含む全断面検査をすることによって、大型の
介在物の検出率が格段に向上し、その結果、清浄度評価
の精度を大幅に向上させることができる。
在物の濃化溶鋼への排出、また介在物の沈降量も多いた
め、これを含む全断面検査をすることによって、大型の
介在物の検出率が格段に向上し、その結果、清浄度評価
の精度を大幅に向上させることができる。
【００４１】細物系鋼材、板材は、中心を含み当該探触
子の特徴（深さ方向の探傷範囲）、表面入射側不感帯
部、有効探傷幅の厚み、反対面近傍（底面側）などを考
慮して試験片厚みを決めれば良い。
子の特徴（深さ方向の探傷範囲）、表面入射側不感帯
部、有効探傷幅の厚み、反対面近傍（底面側）などを考
慮して試験片厚みを決めれば良い。
【００４２】本願請求項９に記載の発明は、「各検査部
位の金属中非金属介在物を超音波探傷法により走査する
前に、被検体を圧鍛することを特徴とする請求項１乃至
８のいずれかに記載の金属材料の清浄度評価方法。」で
ある。
位の金属中非金属介在物を超音波探傷法により走査する
前に、被検体を圧鍛することを特徴とする請求項１乃至
８のいずれかに記載の金属材料の清浄度評価方法。」で
ある。
【００４３】金属材料においては、一般的に鋳造のまま
ではミクロ的な空洞が無数にあり乱反射で検査できない
といったことがあり、超音波探傷法により走査する場合
に、これによる無数の乱反射、ノイズが発生する不都合
が生ずる。そこで、超音波走査する前に被検体を圧鍛す
れば、これらが圧着して空洞が消滅することによって、
必要な介在物のみを検査できる効果が得られるものであ
る。
ではミクロ的な空洞が無数にあり乱反射で検査できない
といったことがあり、超音波探傷法により走査する場合
に、これによる無数の乱反射、ノイズが発生する不都合
が生ずる。そこで、超音波走査する前に被検体を圧鍛す
れば、これらが圧着して空洞が消滅することによって、
必要な介在物のみを検査できる効果が得られるものであ
る。
【００４４】本願請求項１０に記載の発明は、「超音波
探傷法に用いる探触子を焦点型高周波探触子としたこと
を特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の金属材
料の清浄度評価方法。」である。
探傷法に用いる探触子を焦点型高周波探触子としたこと
を特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の金属材
料の清浄度評価方法。」である。
【００４５】本願発明は微小な介在物を精度よく検出す
ることを目的とするものであるが、焦点型高周波探触子
を用いると、従来フラット型では１／２波長といわれる
検出能が焦点型ではほぼ１／４波長の検出能が得られる
という顕著な効果が得られることが分かった。
ることを目的とするものであるが、焦点型高周波探触子
を用いると、従来フラット型では１／２波長といわれる
検出能が焦点型ではほぼ１／４波長の検出能が得られる
という顕著な効果が得られることが分かった。
【００４６】また、探傷ピッチを焦点型高周波探触子の
焦点位置におけるビーム束の有効直径の１／２以下とす
ることが好ましい。これは、特別な微小の人工欠陥を持
つテストピースにより探触子の焦点ビ−ム束の把握が可
能になったものであるが、ビーム束の１／２とすれば検
出もれが防止できる。
焦点位置におけるビーム束の有効直径の１／２以下とす
ることが好ましい。これは、特別な微小の人工欠陥を持
つテストピースにより探触子の焦点ビ−ム束の把握が可
能になったものであるが、ビーム束の１／２とすれば検
出もれが防止できる。
【００４７】本願請求項１１に記載の発明は、「超音波
を入射する材料表面の表面粗さＲma x を５．０μｍ以下
とすることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに
記載の金属材料の清浄度評価方法。」である。
を入射する材料表面の表面粗さＲma x を５．０μｍ以下
とすることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに
記載の金属材料の清浄度評価方法。」である。
【００４８】超音波探傷法を利用した本発明方法につい
て研究を進めた結果、超音波減衰、ノイズ発生防止の点
から、材料表面の表面粗さＲmax を５．０μｍ以下とす
ることが有効であることが判明した。
て研究を進めた結果、超音波減衰、ノイズ発生防止の点
から、材料表面の表面粗さＲmax を５．０μｍ以下とす
ることが有効であることが判明した。
【００４９】材料表面の表面粗さＲmax を５．０μｍ以
下とするための方法は特に限定されるものではないが、
例えば、材料表面に湿式研磨を実施すれば良い。
下とするための方法は特に限定されるものではないが、
例えば、材料表面に湿式研磨を実施すれば良い。
【００５０】
１．被検対象金属材料およびその処理
被検対象金属材料として、連続鋳造法により製造した、
１６５ｔの高炭素Ｃｒ軸受鋼（棒管用）の第１図に示す
ような丸棒状の鋼片を用い、本発明実施例法によって清
浄度の評価を行った。
１６５ｔの高炭素Ｃｒ軸受鋼（棒管用）の第１図に示す
ような丸棒状の鋼片を用い、本発明実施例法によって清
浄度の評価を行った。
【００５１】前記丸棒状鋼片の第１図に示す〜の部
分に、それぞれ３か所又は４か所の検査部位を設定し、
圧鍛比９で圧鍛して、各検査部位から７０×７０×１２
ｍｍの試験片計３０個を切り出した。次に、各試験片の
表面に湿式研磨を実施し、Rmax≦ 4.0μm 以下とした。
このようにして７０×７０×１２ｍｍの試験片を得、７
０×７０ｍｍ面を走査面とした。 ２．検査データの採取 上記のように処理した各試験片について、走査面の外周
４ｍｍを除く６２×６２ｍｍの部分を測定部分とし、探
傷試験は深さ約１．５ｍｍの所で深さ方向で約１．０ｍ
ｍの間に存在する介在物について実施した。探触子が基
準面積相当部を走査するときに超音波探傷を行い、その
反射波高を測定してさらに反射強度距離補正係数により
補正を加え（図３）データとして記録した。超音波探傷
には、焦点型探触子を用い、５０〜１２５ＭＨｚの条件
で走査した。図４に、超音波探傷時の模式図を示す。
分に、それぞれ３か所又は４か所の検査部位を設定し、
圧鍛比９で圧鍛して、各検査部位から７０×７０×１２
ｍｍの試験片計３０個を切り出した。次に、各試験片の
表面に湿式研磨を実施し、Rmax≦ 4.0μm 以下とした。
このようにして７０×７０×１２ｍｍの試験片を得、７
０×７０ｍｍ面を走査面とした。 ２．検査データの採取 上記のように処理した各試験片について、走査面の外周
４ｍｍを除く６２×６２ｍｍの部分を測定部分とし、探
傷試験は深さ約１．５ｍｍの所で深さ方向で約１．０ｍ
ｍの間に存在する介在物について実施した。探触子が基
準面積相当部を走査するときに超音波探傷を行い、その
反射波高を測定してさらに反射強度距離補正係数により
補正を加え（図３）データとして記録した。超音波探傷
には、焦点型探触子を用い、５０〜１２５ＭＨｚの条件
で走査した。図４に、超音波探傷時の模式図を示す。
【００５２】各々の検査試料からの超音波反射波高値を
大きい順に５個まで個別評価し、同時に＜介在物反射波
高値（％）、検出位置（ｘ、ｙ、ｚ座標）、反射波特性
（波形反転有無−すなわち 空洞／介在物識別）＞の組
合せデータとして求めた。その結果を表１に示す。
大きい順に５個まで個別評価し、同時に＜介在物反射波
高値（％）、検出位置（ｘ、ｙ、ｚ座標）、反射波特性
（波形反転有無−すなわち 空洞／介在物識別）＞の組
合せデータとして求めた。その結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
【００５４】実際にはＣスコープ画像を分割指定し、 ス
タートポイントを指定して走査した。 計算後ワークシー
ト作成し、メモリーに読込んだ。 ５個のデータ採取数は
試験後測定値の異常有無を確認し最適値を取捨選択して
解を求めるための予備データを含むものである。
タートポイントを指定して走査した。 計算後ワークシー
ト作成し、メモリーに読込んだ。 ５個のデータ採取数は
試験後測定値の異常有無を確認し最適値を取捨選択して
解を求めるための予備データを含むものである。
【００５５】各検査部位毎に最適値を取捨選択し、各検
査部位毎の最大反射波高値を選択した。
査部位毎の最大反射波高値を選択した。
【００５６】次いで、各検査部位毎の最大反射波高値か
ら、検量線（介在物反射波高値−介在物直径の関係）に
より最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を求めた。 ３．被検対象金属材料中の最大非金属介在物径の推定 上記のようにして求めた、３０個の各試験片（検査部
位）毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）から推
定最大非金属介在物径ａmax を求めた。
ら、検量線（介在物反射波高値−介在物直径の関係）に
より最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を求めた。 ３．被検対象金属材料中の最大非金属介在物径の推定 上記のようにして求めた、３０個の各試験片（検査部
位）毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）から推
定最大非金属介在物径ａmax を求めた。
【００５７】まず異常値を除外して求めた各試験片（検
査部位）毎の最適な最大反射波高値と検量線により求め
た最大非金属介在物径ａを最小値から順に並べ、小さい
順にａ1 、ａ2 、・・・ａj と定義した。
査部位）毎の最適な最大反射波高値と検量線により求め
た最大非金属介在物径ａを最小値から順に並べ、小さい
順にａ1 、ａ2 、・・・ａj と定義した。
【００５８】ここで試料の順位を表わす１、２、・・・
ｊを対数で２回計算したものが、［式１］但し書きにあ
る基準化変数ｙj である。このｊ、ａj 、ｙj の一例が
表２である。介在物径を横軸にとり、この基準化変数を
縦軸とし、介在物径の小さいもの（即ちａ1 ）から順に
プロットしたものが図５の●印である。そしてこの●を
一次回帰したものが図５の右側の右上がりの直線であ
る。
ｊを対数で２回計算したものが、［式１］但し書きにあ
る基準化変数ｙj である。このｊ、ａj 、ｙj の一例が
表２である。介在物径を横軸にとり、この基準化変数を
縦軸とし、介在物径の小さいもの（即ちａ1 ）から順に
プロットしたものが図５の●印である。そしてこの●を
一次回帰したものが図５の右側の右上がりの直線であ
る。
【００５９】
【表２】
【００６０】ここで超音波探傷試験は各試験片内の試験
面積（即ち厚さを考慮すれば事実上の体積）が一定であ
るので縦軸の基準化変数は試料の面積（別の言い方をす
れば体積）を表わしている。表２で言えば、ｙj ＝−
１．２３３７は試料一個分の基準体積であるので６２×
６２×１．０ｍｍ3 （＝Ｖo）（約２９．８ｇ）を意味
し、ｙj ＝−１．００８３は試料２個分の基準体積で２
Ｖo に相当する。このようにある体積Ｖに対し、その領
域内に含まれる最大径介在物ａmax を予測したい場合に
は、その体積Ｖに相当する縦軸の値から逆算すれば良
い。この換算式が［式１’］で、［式１’］但し書きに
あるＴ（再帰期間）で予測したいその体積Ｖに相当する
縦軸の値を求めれば良い。
面積（即ち厚さを考慮すれば事実上の体積）が一定であ
るので縦軸の基準化変数は試料の面積（別の言い方をす
れば体積）を表わしている。表２で言えば、ｙj ＝−
１．２３３７は試料一個分の基準体積であるので６２×
６２×１．０ｍｍ3 （＝Ｖo）（約２９．８ｇ）を意味
し、ｙj ＝−１．００８３は試料２個分の基準体積で２
Ｖo に相当する。このようにある体積Ｖに対し、その領
域内に含まれる最大径介在物ａmax を予測したい場合に
は、その体積Ｖに相当する縦軸の値から逆算すれば良
い。この換算式が［式１’］で、［式１’］但し書きに
あるＴ（再帰期間）で予測したいその体積Ｖに相当する
縦軸の値を求めれば良い。
【００６１】例えば図５の場合、予測したい体積２７万
ｍｍ3 に対し、右側の右上がりの直線が示す最大介在物
径は３０．３μｍとなる。体積２７万ｍｍ3 は重量に換
算すると２．１２ｋｇになる。また超音波探傷で厚さ
１．０ｍｍ程度を測定したものとみなすと、５２０ｍｍ
四方の面内に存在する最大介在物径を推定したことにな
る。 ４．被検対象金属材料の清浄度の評価 被検対象金属材料の清浄度の評価は、推定最大介在物
径：ａmax 、検査基準体積：Ｖo ｍｍ3 、予測を行う体
積：Ｖｍｍ3 として与えることができる。
ｍｍ3 に対し、右側の右上がりの直線が示す最大介在物
径は３０．３μｍとなる。体積２７万ｍｍ3 は重量に換
算すると２．１２ｋｇになる。また超音波探傷で厚さ
１．０ｍｍ程度を測定したものとみなすと、５２０ｍｍ
四方の面内に存在する最大介在物径を推定したことにな
る。 ４．被検対象金属材料の清浄度の評価 被検対象金属材料の清浄度の評価は、推定最大介在物
径：ａmax 、検査基準体積：Ｖo ｍｍ3 、予測を行う体
積：Ｖｍｍ3 として与えることができる。
【００６２】本実施例では、被検対象金属材料である丸
棒状鋼塊の清浄度の評価は、推定最大介在物径：ａmax
＝３０．３μｍ、検査基準体積：Ｖo ＝３，８００ｍｍ
3 、予測を行う体積：Ｖ＝２７０，０００ｍｍ3 となっ
た。
棒状鋼塊の清浄度の評価は、推定最大介在物径：ａmax
＝３０．３μｍ、検査基準体積：Ｖo ＝３，８００ｍｍ
3 、予測を行う体積：Ｖ＝２７０，０００ｍｍ3 となっ
た。
【００６３】以上の本発明実施例の結果を、画像解析に
よる介在物調査結果および酸溶解抽出による介在物調査
結果と比較したところ、本発明方法の精度の高さが実証
された。 〔実施例２〕ばね鋼（ＪＩＳ鋼種 ＳＵＰ１０）を電気
炉で１５０ｔｏｎ溶解した。これをＲＨ脱ガス後連続鋳
造で断面が３８０×４５０ｍｍの鋳片（ブルーム）に鋳
造した。そして分塊圧延しφ１６７ｍｍで重量が２ｔｏ
ｎのビレットを得た。これを圧延し、φ５の弁バネに加
工した。このバネを使用すると使用中に破断したので破
断部を調査すると６０μｍ介在物が確認された。
よる介在物調査結果および酸溶解抽出による介在物調査
結果と比較したところ、本発明方法の精度の高さが実証
された。 〔実施例２〕ばね鋼（ＪＩＳ鋼種 ＳＵＰ１０）を電気
炉で１５０ｔｏｎ溶解した。これをＲＨ脱ガス後連続鋳
造で断面が３８０×４５０ｍｍの鋳片（ブルーム）に鋳
造した。そして分塊圧延しφ１６７ｍｍで重量が２ｔｏ
ｎのビレットを得た。これを圧延し、φ５の弁バネに加
工した。このバネを使用すると使用中に破断したので破
断部を調査すると６０μｍ介在物が確認された。
【００６４】一方、このバネに供した圧延材のうち、バ
ネ加工せず保管しておいた圧延材の残材から試料を切出
し、上述の実施例１と同様にして、試料調整、超音波探
傷、評価を行ったところ、このバネ加工に供した圧延材
約２ｔｏｎ中に存在し得る最大介在物径は６３μｍであ
ると推定された。このように、本発明は鋼材の清浄度評
価法として、１ｋｇ以上の鋼材、特に１ｔｏｎ以上の鋼
材の最大介在物の評価方法として適していることが分か
った。
ネ加工せず保管しておいた圧延材の残材から試料を切出
し、上述の実施例１と同様にして、試料調整、超音波探
傷、評価を行ったところ、このバネ加工に供した圧延材
約２ｔｏｎ中に存在し得る最大介在物径は６３μｍであ
ると推定された。このように、本発明は鋼材の清浄度評
価法として、１ｋｇ以上の鋼材、特に１ｔｏｎ以上の鋼
材の最大介在物の評価方法として適していることが分か
った。
【００６５】
【発明の効果】本発明によれば、金属材料の清浄度の評
価を、精度良く、高い信頼性を持って、迅速に行うこと
ができる。
価を、精度良く、高い信頼性を持って、迅速に行うこと
ができる。
【００６６】また、最近の鋼などの金属材料の清浄度の
大幅な向上に対応し、一段と要望が強くなっている金属
材料の清浄度の評価・品質保証に寄与するものであり、
当業界のニーズに答える極めて有用な発明である。
大幅な向上に対応し、一段と要望が強くなっている金属
材料の清浄度の評価・品質保証に寄与するものであり、
当業界のニーズに答える極めて有用な発明である。
【図１】被検対象金属材料における検査部位の設定の一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図２】非金属介在物からの超音波反射波高強度と非金
属介在物径との対比検量線を示す図である。
属介在物径との対比検量線を示す図である。
【図３】焦点型超音波探触子による超音波探傷におけ
る、焦点位置からのずれと超音波反射波強度との関係を
示す図である。
る、焦点位置からのずれと超音波反射波強度との関係を
示す図である。
【図４】焦点型超音波探触子による超音波探傷の状況を
示す模式図である。
示す模式図である。
【図５】最大介在物径の推定における光学顕微鏡法（従
来法）と本発明法とを比較して示した図である。
来法）と本発明法とを比較して示した図である。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平９−274020（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−25587（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−138222（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−230961（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−194121（ＪＰ，Ａ)
竹本省一他，「超音波探傷試験映像化
装置」，山陽特殊製鋼技報，山陽特殊製
鋼株式会社，1996年 ３月31日，第４巻
第１号，第88−91頁
草野祥昌，「軸受け鋼の検鏡−極値統
計法による推定最大介在物粒径に対する
基準検鏡面積の影響」，材料とプロセ
ス，社団法人 日本鉄鋼協会，1997年
３月27日，Ｖｏｌ．10，Ｎｏ．３，ｐ.
702
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 29/00 - 29/28
G01N 33/20
Claims (11)
- 【請求項１】 被検対象金属材料の所定部分にｎ個の検
査部位を設定し、各検査部位毎に超音波探傷法により金
属中非金属介在物を走査して最大非金属介在物径ａj
（ｊ＝１，ｎ）を検出し、次いで、該検出した各検査部
位毎の最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）から下記
式（１）および（１’）により被検対象金属材料中の推
定最大非金属介在物径ａmax を算出して被検対象金属材
料の清浄度を評価することを特徴とする金属材料の清浄
度評価方法。 ［式１］ 最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）と基
準化変数ｙj (ｊ＝１，ｎ）の一次回帰式 ａ＝ｔｙ＋ｕ ・・・・・・・・・・・（１） ただし、 ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)} ]（ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式１’］被検対象金属中の推定最大非金属介在物径ａ
max の算出式（回帰式) ａmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（１’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/ Ｔ}
] - 【請求項２】 各検査部位毎の最大非金属介在物径ａj
（ｊ＝１，ｎ）の検出に際し、各検査部位毎に上位複数
個の非金属介在物径を求め、このうちから異常値を除去
した後、最大非金属介在物径ａj （ｊ＝１，ｎ）を選出
することを特徴とする請求項１に記載の金属材料の清浄
度評価方法。 - 【請求項３】 非金属介在物径を、非金属介在物からの
超音波反射波高データから換算して求めることを特徴と
する請求項１又は２に記載の金属材料の清浄度評価方
法。 - 【請求項４】 非金属介在物径を、超音波反射波高・非
金属介在物径対応の検量線を用いて換算して求めること
を特徴とする請求項３に記載の金属材料の清浄度評価方
法。 - 【請求項５】 各検査部位毎の最大非金属介在物径ａj
（ｊ＝１，ｎ）の検出に際し、各検査部位毎に超音波探
傷法により金属中非金属介在物を走査して各非金属介在
物からの超音波反射波高データを得、該超音波反射波高
データ同士を比較して最大値を求め、該超音波反射波高
データ中の最大値から最大非金属介在物径ａj （ｊ＝
１，ｎ）を換算して求めることを特徴とする請求項３又
は４に記載の金属材料の清浄度評価方法。 - 【請求項６】 被検対象金属材料の所定部分にｎ個の検
査部位を設定し、各検査部位毎に超音波探傷法により金
属中非金属介在物を走査して各検査部位における最大非
金属介在物からの超音波反射波高データＩj （ｊ＝１，
ｎ）を検出し、次いで、該検出した各検査部位毎の最大
非金属介在物からの超音波反射波高データＩj （ｊ＝
１，ｎ）から下記式（２）および（２’）により被検対
象金属材料中の推定最大非金属介在物からの推定最大超
音波反射波高データＩmax を算出し、次いで、該推定最
大超音波反射波高データＩmax から推定最大非金属介在
物径を算出して被検対象金属材料の清浄度を評価するこ
とを特徴とする金属材料の清浄度評価方法。 ［式２］最大非金属介在物からの超音波反射波高データ
Ｉj （ｊ＝１，ｎ）と基準化変数ｙj (ｊ＝１，ｎ）の
一次回帰式 Ｉ＝ｔｙ＋ｕ ・・・・・・・・・・・・・・（２） ただし、 ｎ＝検査回数 基準化変数ｙj ＝−ln[ −ln｛ｊ/(n+1)} ]（ｊ＝１，
ｎ） ｔ＝回帰係数 ｕ＝定数 ［式２’］被検対象金属中の推定最大非金属介在物から
の超音波反射波高データＩmax の算出式 Ｉmax ＝ｔ×ｙmax ＋ｕ・・・・・・・・・・（２’） Ｖo ＝検査基準体積（ｍｍ3 ） Ｖ ＝予測を行う体積（ｍｍ3 ） Ｔ（再帰期間）＝（Ｖ＋Ｖo ）／Ｖo ｙmax （基準化変数）＝−ln[ −ln｛（Ｔ−１）/ Ｔ}
] - 【請求項７】 超音波反射波高データを下記式（３）に
より深度距離補正することを特徴とする請求項３乃至６
のいずれかに記載の金属材料の清浄度評価方法。 ［式３］ 補正超音波反射波高データＢ＝超音波反射波高データＡ÷深度補正係数fd ・・・・・・・（３） ただし、fd＝１＋ａｄ＋ｂｄ2 ｄ＝金属中の焦点位置から介在物までの距離（｜ｄ｜≦
ｅ） ａ，ｂおよびｅ＝定数 - 【請求項８】 一部又は全部の検査部位について、検査
部位を切り出して検査試料とした後、超音波探傷法によ
る金属中非金属介在物の走査を行うことを特徴とする請
求項１乃至７のいずれかに記載の金属材料の清浄度評価
方法。 - 【請求項９】 各検査部位の金属中非金属介在物を超音
波探傷法により走査する前に、被検体を圧鍛することを
特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の金属材料
の清浄度評価方法。 - 【請求項１０】 超音波探傷法に用いる探触子を焦点型
高周波探触子としたことを特徴とする請求項１乃至９の
いずれかに記載の金属材料の清浄度評価方法。 - 【請求項１１】 超音波を入射する材料表面の表面粗さ
Ｒmax を５．０μｍ以下とすることを特徴とする請求項
１乃至１０のいずれかに記載の金属材料の清浄度評価方
法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01196999A JP3505415B2 (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 超音波探傷による金属材料の清浄度評価方法 |
| US09/470,993 US6318178B1 (en) | 1999-01-20 | 1999-12-23 | Cleanliness evaluation method for metallic materials based on ultrasonic flaw detection and metallic material affixed with evaluation of cleanliness |
| SE0000152A SE517971C2 (sv) | 1999-01-20 | 2000-01-19 | Förfarande för bedömning av renheten hos metalliska material baserat på felbestämning med ultraljud och metalliska material försedda med renhetsbedömning |
| DE2000102344 DE10002344B4 (de) | 1999-01-20 | 2000-01-20 | Auf Ultraschallfehlererfassung basierendes Verfahren zum Bestimmen des Reinheitsgrades von Metallmaterialien |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01196999A JP3505415B2 (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 超音波探傷による金属材料の清浄度評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000214142A JP2000214142A (ja) | 2000-08-04 |
| JP3505415B2 true JP3505415B2 (ja) | 2004-03-08 |
Family
ID=11792456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01196999A Expired - Fee Related JP3505415B2 (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 超音波探傷による金属材料の清浄度評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3505415B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2003060507A1 (ja) * | 2002-01-17 | 2005-05-19 | 日本精工株式会社 | 軸受用鋼及びその大型介在物評価方法、並びに転がり軸受 |
| JP2004037242A (ja) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 超音波探傷による鋼の介在物検査方法 |
| JP4291552B2 (ja) * | 2002-07-09 | 2009-07-08 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 水浸超音波探傷法による鋼の清浄度評価方法 |
| JP4015935B2 (ja) * | 2002-11-25 | 2007-11-28 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 水浸超音波探傷による鋼中介在物検出評価方法 |
| JP4559254B2 (ja) * | 2005-02-22 | 2010-10-06 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 鋼材の白点性欠陥の評価方法 |
| JP6402054B2 (ja) * | 2015-02-27 | 2018-10-10 | 株式会社神戸製鋼所 | 金属材料の清浄度評価方法 |
-
1999
- 1999-01-20 JP JP01196999A patent/JP3505415B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 竹本省一他，「超音波探傷試験映像化装置」，山陽特殊製鋼技報，山陽特殊製鋼株式会社，１９９６年 ３月３１日，第４巻第１号，第８８−９１頁 |
| 草野祥昌，「軸受け鋼の検鏡−極値統計法による推定最大介在物粒径に対する基準検鏡面積の影響」，材料とプロセス，社団法人 日本鉄鋼協会，１９９７年 ３月２７日，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．３，ｐ．７０２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000214142A (ja) | 2000-08-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5085013B2 (ja) | 鋼の信頼性評価方法 | |
| US20090150095A1 (en) | Ultrasonic Method For Detecting Banding In Metals | |
| JP3505415B2 (ja) | 超音波探傷による金属材料の清浄度評価方法 | |
| JP2006349698A (ja) | 高清浄度鋼の清浄度の評価方法 | |
| US6318178B1 (en) | Cleanliness evaluation method for metallic materials based on ultrasonic flaw detection and metallic material affixed with evaluation of cleanliness | |
| JP2006138865A (ja) | 高清浄構造用合金鋼の清浄度の評価方法 | |
| JP4291552B2 (ja) | 水浸超音波探傷法による鋼の清浄度評価方法 | |
| JP3563313B2 (ja) | 超音波探傷による金属材料の清浄度評価方法 | |
| JP3712254B2 (ja) | 金属材料中欠陥径の推定方法 | |
| JP2001240937A (ja) | 高清浄度鋼 | |
| JP4084979B2 (ja) | 水浸超音波探傷による鋼中介在物検出方法 | |
| JP4015935B2 (ja) | 水浸超音波探傷による鋼中介在物検出評価方法 | |
| JP4002842B2 (ja) | 水浸超音波探傷法による鋼の清浄度評価方法 | |
| Kato et al. | Recent evaluation procedures of nonmetallic inclusions in bearing steels (statistics of extreme value method and development of higher frequency ultrasonic testing method) | |
| JP2000310620A (ja) | 清浄度の評価を付した金属材料 | |
| JP4362194B2 (ja) | 金属材料中の介在物検出方法 | |
| JP3616463B2 (ja) | 鋼中介在物の迅速判別法 | |
| JP2002004005A (ja) | 高清浄構造用合金鋼 | |
| JP4559254B2 (ja) | 鋼材の白点性欠陥の評価方法 | |
| Palanisamy et al. | Ultrasonic inspection of rough surface aluminium die castings | |
| JP4559160B2 (ja) | 高信頼性軸受用鋼の検査方法 | |
| Zhu et al. | Local optimal threshold technique for the segmentation of ultrasonic time-of-flight diffraction image | |
| JP2008128863A (ja) | 鋼中介在物径の推定方法 | |
| JP2012181112A (ja) | 金属材料の清浄度評価方法 | |
| JP3358134B2 (ja) | 線材の介在物評価方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031215 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3505415 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071219 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091219 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091219 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101219 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111219 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121219 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121219 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131219 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |