JP3530472B2 - 棒鋼の傷検出装置 - Google Patents
棒鋼の傷検出装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願は棒鋼の表面に生じる傷
を検出する棒鋼の傷検出装置に係り、特に高温の棒鋼を
高速で検査することの可能な棒鋼の傷検出装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】鉄鋼製品の一種である棒鋼は圧延で製造
されるが、圧延の際に棒鋼表面に傷が生じることがある
ので品質検査工程で傷の有無を検査することが重要とな
る。そして傷の検査のためには、渦電流探傷法が適用さ
れる場合が多い。図１は従来使用されている棒鋼の傷検
出装置の斜視図であって、前処理部１１、検出部１２及
び後処理部１３から構成され、棒鋼１０は前処理部１１
から後処理部１３に向かって移動する。 【０００３】前処理部１１及び後処理部１３は同一の構
成を有し、筒状の磁性体で構成されたスリーブ１１１及
び１３１の外側に直流巻き線１１２及び１３２が巻回さ
れている。この直流巻き線１１２及び１３２は、直流巻
き線１１２及び１３２が発生する直流磁束によってキュ
ーリ点相当温度以下の温度において強磁性体である棒鋼
を磁気飽和させて、実質的な交流透磁率を零として探傷
感度を向上させる機能をはたす。 【０００４】検出部１２は円筒形の交流巻き線１２１の
内側に短筒状の２つの検出巻き線１２２及び１２３が配
置されている。そして、２つの検出巻き線１２２及び１
２３は差動的に直列接続され、例えば電圧計である測定
器（図示せず）に接続される。交流巻き線１２１は棒鋼
表面に渦電流を発生させる機能をはたし、検出巻き線１
２２及び１２３で棒鋼表面の傷による渦電流の乱れによ
る磁場の擾乱を検出している。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の渦
電流探傷装置では、探傷精度を維持するために略室温の
棒鋼を毎秒２メートル程度の速度で移動させねばなら
ず、生産性は低いものとならざるを得なかった。この理
由は以下の通りである。 １．引き抜き工程では棒鋼は摂氏８００度程度であり、
品質検査工程に入る前に略室温にまで冷却する冷却時間
を設ける必要がある。 ２．棒鋼の移動速度が毎秒２メートル程度と遅いため検
査自体に時間を要する。 【０００６】そして、従来から使用されている渦電流探
傷装置で高温の棒鋼を高速で検査しようとすると以下の
問題が生じる。 １．前処理部１１及び後処理部１３が相互に分離し、か
つ棒鋼が直流巻き線１１２及び１３２と接触することを
防止するスリーブ１１１及び１３１が磁性材製であるた
め、検査速度を毎秒１２０メートル程度に高速化した場
合には、磁界強度の軸方向の変化に起因して雑音が発生
することを回避できない。 【０００７】図２は従来から使用されている棒鋼の傷検
出装置の軸方向の磁界強度の分布図であって、スリーブ
１１１及び１３１の内部では一定強度であるもののスリ
ーブ１１１及び１３１の両端で急峻な変化が発生する。
従って、棒鋼が磁力が急峻に変化するスリーブ１１１及
び１３１両端を通過する際に棒鋼表面に電流が誘起され
るが、毎秒２メートル程度の低速度であれば誘起電流に
よって検出巻き線１２２及び１２３に惹起される電流が
探傷に影響を与えないものの、毎秒１２０メートル程度
の高速度では検出巻き線１２２及び１２３に惹起される
電流は雑音となって検査精度に影響を与える。 【０００８】従って検査速度を高とするためには、渦電
流探傷装置の軸方向の磁界強度の分布を平坦にすること
が重要となる。 ２．室温近傍においては棒鋼の比透磁率は略一定である
ため、温度が多少変動しても検査精度を維持することが
できる。しかし、摂氏７００〜４００度の場合には室温
において棒鋼を磁気飽和させ得る磁界強度では温度の変
動に応じて比透磁率が大きく変動し、検査精度を維持す
ることができない。 【０００９】従って棒鋼を磁気飽和させる直流磁界の強
度を大として比透磁率の温度特性を改善することが重要
となる。本発明は上記課題に鑑みなされたものであっ
て、高温の棒鋼を高速で検査することの可能な棒鋼の傷
検出装置を提供することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明に係る棒鋼の傷検
出装置は、円筒形スリーブ及び円筒形スリーブの中心軸
に沿って走行する棒鋼を直流磁化する直流磁化手段を備
える前処理部及び後処理部と、棒鋼の走行方向に関し前
処理部及び後処理部の間に設置され棒鋼表面に渦電流を
生成する渦電流生成手段と渦電流発生手段で生成された
渦電流によって惹起される磁界の変化を検出する磁界変
化検出手段を備える検出部と、直流磁化手段により生成
される磁界の強度を走行軸に沿って平坦化する磁界強度
平坦化手段を具備する。 【００１１】さらに、前記磁界強度平坦化手段が、磁性
材で製造された前記スリーブと、前記検出部の前記渦電
流生成手段及び前記磁界変化検出手段を内蔵し、前記走
行軸を中心に放射状に積層された積層鉄心である棒鋼の
傷検出装置である。 【００１２】 【発明の実施の形態】図３は第１の発明に係る棒鋼の傷
検出装置の斜視図であって、軸方向の磁界強度分布の平
坦化を実現するものである。基本的には従来と同じく前
処理部３１、検出部３２及び後処理部３３から構成され
る。 【００１３】前処理部３１及び後処理部３３は同一の構
成を有し、筒状のスリーブ３１１及び３３１の外側に直
流巻き線３１２及び３３２が巻回される。そして直流巻
き線３１２及び３３２は直流電源（図示せず）から直流
電力の供給を受けて、軸方向の直流磁界を生成する。た
だし、スリーブ３１１及び３３１は従来と相違して非磁
性材料製であり、直流巻き線３１２及び３３２により生
成される直流磁界の強度はスリーブ３１１及び３３１の
内部においても低下せず、軸方向の磁界強度分布は平坦
となる。 【００１４】従って、棒鋼を高速で移動させた場合にも
軸方向の磁界強度の変化に起因する雑音が発生すること
が抑制される。検出部３２は円筒形の交流巻き線３２１
の内側に短筒状の２つの検出巻き線３２２及び３２３が
配置されている。そして、交流巻き線３２１は交流電源
（図示せず）で励磁され、棒鋼表面に渦電流を生成す
る。 【００１５】２つの検出巻き線３２２及び３２３は差動
的に直列接続され、例えば電圧計である測定器（図示せ
ず）に接続され、棒鋼表面の疵による渦電流の乱れに起
因して生じる磁場の乱れを検出する。即ち、第１の発明
にあってはスリーブ３１１及び３３１を非磁性材とする
ことが必須となるが、実際に適用可能な材料は非磁性ス
テンレス鋼に限定される。非磁性材としては木材又は樹
脂も考えられるが高温雰囲気では使用できない。 【００１６】しかし、非磁性ステンレス鋼は棒鋼より高
硬度であり、棒鋼がスリーブに接触した場合には棒鋼表
面を傷つけてしまうおそれがある。図４は第２の発明に
係る棒鋼の傷検出装置の斜視図であって、スリーブ４１
１及び４３１として磁性材（例えば鋼鉄）を使用するこ
とができる。このために、棒鋼がスリーブに接触して棒
鋼表面を傷付けることを防止できる。 【００１７】本発明も前処理部４１、検出部４２及び後
処理部４３から構成され、前処理部４１及び後処理部４
３は同一の構成を有し、磁性材（例えば鋼鉄）製の筒状
のスリーブ４１１及び４３１の外側に直流巻き線４１２
及び４３２が巻回される。そして本発明においては、直
流磁界強度を平坦化するために検出部４２はスリーブ４
１１及び４３１と同一外径及び内径を有する筒形状の鉄
心４２０に交流巻き線４２１及び２つの検出巻き線４２
２、４２３が巻回されている。 【００１８】図５は検出部の斜視断面図であって、鉄心
４２０内に渦電流が発生することを防止するために、筒
形状の鉄心４２０は径方向に伸延する薄い電磁鋼板を放
射線状に積層した積層体として構成される。しかし、直
流巻き線４１２及び４３２が生成する磁界の強度を従来
の渦電流探傷装置と同等とした場合には、検出巻き線４
２２及び４２３の検出特性が極度に非線形となり測定結
果の評価が難しくなる。 【００１９】図６は棒鋼の比透磁率のグラフであって、
横軸は温度を、縦軸は比透磁率を示す。即ち、破線は従
来の直流磁界強度（例えば７０ｋＡ／ｍ）における比透
磁率であって、温度の上昇に伴って比透磁率は大となり
最大値となった後急激に減少してキュリー温度（７８０
°Ｃ）で零となる。 【００２０】従って、棒鋼の温度が摂氏４００〜７００
度の範囲にあるときは比透磁率は凸型となり、測定結果
の正確な評価を行う場合には温度も測定することが必要
となる。この点を解決するために、直流巻き線４１２及
び４３２が生成する磁界の強度を従来の約２倍（例えば
１５０ｋＡ／ｍ）とすることにより比透磁率は温度に対
して単調に変化し、測定結果の評価が簡略化される。 【００２１】 【発明の効果】本発明に係る棒鋼の傷検出装置によれ
ば、棒鋼を磁気飽和させる磁界の棒鋼の走行方向の強度
分布が平坦化されるので、棒鋼を高速で移動させた場合
にも磁界分布に起因する雑音の発生が抑制され高探傷精
度を維持することが可能となる。 【００２２】
を検出する棒鋼の傷検出装置に係り、特に高温の棒鋼を
高速で検査することの可能な棒鋼の傷検出装置に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】鉄鋼製品の一種である棒鋼は圧延で製造
されるが、圧延の際に棒鋼表面に傷が生じることがある
ので品質検査工程で傷の有無を検査することが重要とな
る。そして傷の検査のためには、渦電流探傷法が適用さ
れる場合が多い。図１は従来使用されている棒鋼の傷検
出装置の斜視図であって、前処理部１１、検出部１２及
び後処理部１３から構成され、棒鋼１０は前処理部１１
から後処理部１３に向かって移動する。 【０００３】前処理部１１及び後処理部１３は同一の構
成を有し、筒状の磁性体で構成されたスリーブ１１１及
び１３１の外側に直流巻き線１１２及び１３２が巻回さ
れている。この直流巻き線１１２及び１３２は、直流巻
き線１１２及び１３２が発生する直流磁束によってキュ
ーリ点相当温度以下の温度において強磁性体である棒鋼
を磁気飽和させて、実質的な交流透磁率を零として探傷
感度を向上させる機能をはたす。 【０００４】検出部１２は円筒形の交流巻き線１２１の
内側に短筒状の２つの検出巻き線１２２及び１２３が配
置されている。そして、２つの検出巻き線１２２及び１
２３は差動的に直列接続され、例えば電圧計である測定
器（図示せず）に接続される。交流巻き線１２１は棒鋼
表面に渦電流を発生させる機能をはたし、検出巻き線１
２２及び１２３で棒鋼表面の傷による渦電流の乱れによ
る磁場の擾乱を検出している。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の渦
電流探傷装置では、探傷精度を維持するために略室温の
棒鋼を毎秒２メートル程度の速度で移動させねばなら
ず、生産性は低いものとならざるを得なかった。この理
由は以下の通りである。 １．引き抜き工程では棒鋼は摂氏８００度程度であり、
品質検査工程に入る前に略室温にまで冷却する冷却時間
を設ける必要がある。 ２．棒鋼の移動速度が毎秒２メートル程度と遅いため検
査自体に時間を要する。 【０００６】そして、従来から使用されている渦電流探
傷装置で高温の棒鋼を高速で検査しようとすると以下の
問題が生じる。 １．前処理部１１及び後処理部１３が相互に分離し、か
つ棒鋼が直流巻き線１１２及び１３２と接触することを
防止するスリーブ１１１及び１３１が磁性材製であるた
め、検査速度を毎秒１２０メートル程度に高速化した場
合には、磁界強度の軸方向の変化に起因して雑音が発生
することを回避できない。 【０００７】図２は従来から使用されている棒鋼の傷検
出装置の軸方向の磁界強度の分布図であって、スリーブ
１１１及び１３１の内部では一定強度であるもののスリ
ーブ１１１及び１３１の両端で急峻な変化が発生する。
従って、棒鋼が磁力が急峻に変化するスリーブ１１１及
び１３１両端を通過する際に棒鋼表面に電流が誘起され
るが、毎秒２メートル程度の低速度であれば誘起電流に
よって検出巻き線１２２及び１２３に惹起される電流が
探傷に影響を与えないものの、毎秒１２０メートル程度
の高速度では検出巻き線１２２及び１２３に惹起される
電流は雑音となって検査精度に影響を与える。 【０００８】従って検査速度を高とするためには、渦電
流探傷装置の軸方向の磁界強度の分布を平坦にすること
が重要となる。 ２．室温近傍においては棒鋼の比透磁率は略一定である
ため、温度が多少変動しても検査精度を維持することが
できる。しかし、摂氏７００〜４００度の場合には室温
において棒鋼を磁気飽和させ得る磁界強度では温度の変
動に応じて比透磁率が大きく変動し、検査精度を維持す
ることができない。 【０００９】従って棒鋼を磁気飽和させる直流磁界の強
度を大として比透磁率の温度特性を改善することが重要
となる。本発明は上記課題に鑑みなされたものであっ
て、高温の棒鋼を高速で検査することの可能な棒鋼の傷
検出装置を提供することを目的とする。 【００１０】 【課題を解決するための手段】本発明に係る棒鋼の傷検
出装置は、円筒形スリーブ及び円筒形スリーブの中心軸
に沿って走行する棒鋼を直流磁化する直流磁化手段を備
える前処理部及び後処理部と、棒鋼の走行方向に関し前
処理部及び後処理部の間に設置され棒鋼表面に渦電流を
生成する渦電流生成手段と渦電流発生手段で生成された
渦電流によって惹起される磁界の変化を検出する磁界変
化検出手段を備える検出部と、直流磁化手段により生成
される磁界の強度を走行軸に沿って平坦化する磁界強度
平坦化手段を具備する。 【００１１】さらに、前記磁界強度平坦化手段が、磁性
材で製造された前記スリーブと、前記検出部の前記渦電
流生成手段及び前記磁界変化検出手段を内蔵し、前記走
行軸を中心に放射状に積層された積層鉄心である棒鋼の
傷検出装置である。 【００１２】 【発明の実施の形態】図３は第１の発明に係る棒鋼の傷
検出装置の斜視図であって、軸方向の磁界強度分布の平
坦化を実現するものである。基本的には従来と同じく前
処理部３１、検出部３２及び後処理部３３から構成され
る。 【００１３】前処理部３１及び後処理部３３は同一の構
成を有し、筒状のスリーブ３１１及び３３１の外側に直
流巻き線３１２及び３３２が巻回される。そして直流巻
き線３１２及び３３２は直流電源（図示せず）から直流
電力の供給を受けて、軸方向の直流磁界を生成する。た
だし、スリーブ３１１及び３３１は従来と相違して非磁
性材料製であり、直流巻き線３１２及び３３２により生
成される直流磁界の強度はスリーブ３１１及び３３１の
内部においても低下せず、軸方向の磁界強度分布は平坦
となる。 【００１４】従って、棒鋼を高速で移動させた場合にも
軸方向の磁界強度の変化に起因する雑音が発生すること
が抑制される。検出部３２は円筒形の交流巻き線３２１
の内側に短筒状の２つの検出巻き線３２２及び３２３が
配置されている。そして、交流巻き線３２１は交流電源
（図示せず）で励磁され、棒鋼表面に渦電流を生成す
る。 【００１５】２つの検出巻き線３２２及び３２３は差動
的に直列接続され、例えば電圧計である測定器（図示せ
ず）に接続され、棒鋼表面の疵による渦電流の乱れに起
因して生じる磁場の乱れを検出する。即ち、第１の発明
にあってはスリーブ３１１及び３３１を非磁性材とする
ことが必須となるが、実際に適用可能な材料は非磁性ス
テンレス鋼に限定される。非磁性材としては木材又は樹
脂も考えられるが高温雰囲気では使用できない。 【００１６】しかし、非磁性ステンレス鋼は棒鋼より高
硬度であり、棒鋼がスリーブに接触した場合には棒鋼表
面を傷つけてしまうおそれがある。図４は第２の発明に
係る棒鋼の傷検出装置の斜視図であって、スリーブ４１
１及び４３１として磁性材（例えば鋼鉄）を使用するこ
とができる。このために、棒鋼がスリーブに接触して棒
鋼表面を傷付けることを防止できる。 【００１７】本発明も前処理部４１、検出部４２及び後
処理部４３から構成され、前処理部４１及び後処理部４
３は同一の構成を有し、磁性材（例えば鋼鉄）製の筒状
のスリーブ４１１及び４３１の外側に直流巻き線４１２
及び４３２が巻回される。そして本発明においては、直
流磁界強度を平坦化するために検出部４２はスリーブ４
１１及び４３１と同一外径及び内径を有する筒形状の鉄
心４２０に交流巻き線４２１及び２つの検出巻き線４２
２、４２３が巻回されている。 【００１８】図５は検出部の斜視断面図であって、鉄心
４２０内に渦電流が発生することを防止するために、筒
形状の鉄心４２０は径方向に伸延する薄い電磁鋼板を放
射線状に積層した積層体として構成される。しかし、直
流巻き線４１２及び４３２が生成する磁界の強度を従来
の渦電流探傷装置と同等とした場合には、検出巻き線４
２２及び４２３の検出特性が極度に非線形となり測定結
果の評価が難しくなる。 【００１９】図６は棒鋼の比透磁率のグラフであって、
横軸は温度を、縦軸は比透磁率を示す。即ち、破線は従
来の直流磁界強度（例えば７０ｋＡ／ｍ）における比透
磁率であって、温度の上昇に伴って比透磁率は大となり
最大値となった後急激に減少してキュリー温度（７８０
°Ｃ）で零となる。 【００２０】従って、棒鋼の温度が摂氏４００〜７００
度の範囲にあるときは比透磁率は凸型となり、測定結果
の正確な評価を行う場合には温度も測定することが必要
となる。この点を解決するために、直流巻き線４１２及
び４３２が生成する磁界の強度を従来の約２倍（例えば
１５０ｋＡ／ｍ）とすることにより比透磁率は温度に対
して単調に変化し、測定結果の評価が簡略化される。 【００２１】 【発明の効果】本発明に係る棒鋼の傷検出装置によれ
ば、棒鋼を磁気飽和させる磁界の棒鋼の走行方向の強度
分布が平坦化されるので、棒鋼を高速で移動させた場合
にも磁界分布に起因する雑音の発生が抑制され高探傷精
度を維持することが可能となる。 【００２２】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来使用されている棒鋼の傷検出装置の斜視図
である。 【図２】従来使用されている棒鋼の傷検出装置の軸方向
の磁界強度分布図である。 【図３】第１の発明に係る棒鋼の傷検出装置の斜視図で
ある。 【図４】第２の発明に係る棒鋼の傷検出装置の斜視図で
ある。 【図５】検出部の斜視断面図である。 【図６】棒鋼の比透磁率のグラフである。 【符号の説明】 １０…棒鋼 ３１…前処理部 ３１１…スリーブ ３１２…直流巻き線 ３２…検出部 ３２１…交流巻き線 ３２２、３２３…検出巻き線 ３３…後処理部 ３３１…スリーブ ３３２…直流巻き線
である。 【図２】従来使用されている棒鋼の傷検出装置の軸方向
の磁界強度分布図である。 【図３】第１の発明に係る棒鋼の傷検出装置の斜視図で
ある。 【図４】第２の発明に係る棒鋼の傷検出装置の斜視図で
ある。 【図５】検出部の斜視断面図である。 【図６】棒鋼の比透磁率のグラフである。 【符号の説明】 １０…棒鋼 ３１…前処理部 ３１１…スリーブ ３１２…直流巻き線 ３２…検出部 ３２１…交流巻き線 ３２２、３２３…検出巻き線 ３３…後処理部 ３３１…スリーブ ３３２…直流巻き線
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平４−230846（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−102150（ＪＰ，Ａ)
実開 平２−24378（ＪＰ，Ｕ)
富田一臣 他，マルチチャンネル渦流
探傷装置の開発，材料とプロセス，1993
年 ９月２日，Ｖｏｌ．６ Ｎｏ．５,
第1235頁
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 27/72 - 27/90
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 円筒形スリーブ及び前記円筒形スリーブ
の中心軸に沿って走行する棒鋼を直流磁化する直流磁化
手段を備える前処理部及び後処理部と、前記棒鋼の走行
方向に関し前記前処理部及び前記後処理部の間に設置さ
れ、前記棒鋼表面に渦電流を生成する渦電流生成手段
と、前記渦電流発生手段で生成された渦電流によって惹
起される磁界の変化を検出する磁界変化検出手段を備え
る検出部と、前記直流磁化手段により生成される磁界の
強度を走行軸に沿って平坦化する磁界強度平坦化手段を
具備する棒鋼の傷検出装置であって、 前記磁界強度平坦化手段が、磁性材で製造された前記ス
リーブと、前記検出部の前記渦電流生成手段及び前記磁
界変化検出手段を内蔵し、前記走行軸を中心に放射状に
積層された積層鉄心である 棒鋼の傷検出装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000269148A JP3530472B2 (ja) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | 棒鋼の傷検出装置 |
| EP01963446A EP1316797A1 (en) | 2000-09-05 | 2001-09-05 | Steel bar flaw detecting device |
| US10/363,174 US6850056B2 (en) | 2000-09-05 | 2001-09-05 | Flaw detection device for steel bar |
| PCT/JP2001/007707 WO2002021117A1 (fr) | 2000-09-05 | 2001-09-05 | Dispositif de detection de defauts sur des barres d'acier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000269148A JP3530472B2 (ja) | 2000-09-05 | 2000-09-05 | 棒鋼の傷検出装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3530472B2 true JP3530472B2 (ja) | 2004-05-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1316797A1 (ja) |
| JP (1) | JP3530472B2 (ja) |
| WO (1) | WO2002021117A1 (ja) |
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