JP3610847B2

JP3610847B2 - 内部欠陥検出装置

Info

Publication number: JP3610847B2
Application number: JP35059499A
Authority: JP
Inventors: 一高田; 憲男高橋; 正人伊理; 益人清水; 英徳三宅; 寧男戸村; 聡洋佐々木; 隆昭小橋
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2019-12-09
Also published as: JP2000230925A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼帯等の帯状体を搬送しながら、当該帯状体の内部の非金属介在物等の内部欠陥を連続的にかつ精度良く検出するのに好適な内部欠陥検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属板の全幅について介在物などの内部欠陥の検出を目的とした、超音波による内部欠陥の探傷は、例えば、検査対象とする圧延金属板の幅方向に沿って多数の超音波プローブ（検出部）を固定配列して、圧延金属板を移送しながら検査する方式や、圧延金属板の幅方向に配列した上記多数の超音波プローブを、圧延金属板の移送方向に略直角に走査しながら、圧延金属板を移送して行う方式が採用されている。
【０００３】
この探傷法には、送受兼用プローブによるパルス反射法、分割型超音波プローブによるパルス反射法、板を挟んで上下に超音波プローブを配列して行なわれる透過法などが考えられる。このうち、送受兼用プローブによるパルス反射法や透過法では、欠陥検出能を高めるため、点状に超音波ビームを集束させる（スポットフォーカス）ことが可能な超音波プローブが用いられる。しかし、１つの超音波プローブで検査可能な面積が例えばφ１ｍｍときわめて小さくなり、きわめて多数の超音波プローブが必要になる問題があった。
【０００４】
また、本発明者らは、上述のような板幅全面を検査するために多数のプローブを要求する上記スポットフォーカスビーム型の超音波プローブの問題を解消すべく、特開平７−２５３４１４号及び特開平１１−８３８１５号に記載の探傷方法及び装置を提案している。
これは、超音波探傷装置の検出部を、移送される被検材を挟んでラインフォーカス型送信アレイプローブとラインフォーカス型受信アレイプローブとを対向配列（配列の方向は被検材の板幅方向）したもので、送信アレイプローブから送信された超音波によって生起された内部欠陥からの反射波を送信アレイプローブと対向配置した受信アレイプローブによって受信することにより、被検材の内部欠陥を表裏面直下の不感帯なしに検出するものである（図３参照）。
【０００５】
すなわち、送信アレイプローブから送信され、被検材を０．５往復して受信アレイプローブに到達する０．５往復透過波Ｔ１と被検材を１．５往復して受信アレイプローブに到達する１．５往復透過波Ｔ２との間にあらわれる欠陥からの反射波Ｆ１，Ｆ２をゲート回路によって抽出し、所定レベル以上である場合には、欠陥反射波があるとして内部欠陥を検出する（図７参照）。
【０００６】
ところで、上述のような超音波探傷装置を使用した内部欠陥の検出においては、超音波プローブと鋼板との良好な音響結合を維持するため、つまり検出精度を上げるために水浸法が考えられる。その従来技術として、特開平７−１１３７９５号に開示されている水柱法、特開平５−１４９９２９号に開示されているシール用ピンチロールを用いた水槽浸漬法が挙げられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−１１３７９５号に開示される水柱法を、圧延金属板の幅方向に多数の超音波プローブを固定配列し、プローブ配列方向と略直角方向に圧延金属板を搬送しながら、各超音波プローブから周期的に超音波を送受信して行なわれる圧延金属板の多チャンネル自動超音波探傷、または圧延金属板の幅方向に多数の超音波プローブを配列し、プローブ配列方向と略直角方向に圧延金属板を搬送し、且つ、超音波プローブを圧延金属板の搬送方向と略直角方向に走査しながら、各超音波プローブから周期的に超音波を送受信して行なわれる圧延金属板の多チャンネル自動超音波探傷に適用するには、下記に示す▲１▼〜▲３▼のような問題点がある。
【０００８】
▲１▼プローブが多数あるために水柱を形成するためのノズルが多数となって、部品点数が多く、装置が煩雑となる。このため、装置コストが高くなったり保守が面倒となる。また、ノズル数が多いため、動作不良のノズルが発生する確率が高くなり、装置の信頼性も低くなりやすい。
▲２▼複数個のプローブを１つのノズルに収容することも考えられるが、水柱の寸法が大きくなると、水が拡散しようとする力が水柱の表面張力を上回り、安定した水柱が形成できなくなる。
【０００９】
▲３▼プローブの数に関係なく、水の衝突によって圧延金属板の搬送パスの高さの変動が著しくなって、その分，検出精度の悪化に繋がる。これを避けるために、圧延金属板をノズルから遠くに離しすぎると、安定した水柱を形成できなくなってしまう。
また、特開平５−１４９９２９号に開示されているシール用ピンチロールを用いた水槽浸漬法は、圧延金属板の搬送パスの高さを変えることなく探傷が実施できるという利点はあるものの、板の搬送速度を速くしたり、高感度な超音波測定が必要な圧延金属板の自動超音波探傷に適用すると、次のような問題点があることが分かった。
【００１０】
▲１▼水面上に一部露出している上側のシールロールの回転によって気泡が巻き込まれやすく、これによって、超音波プローブと圧延金属板との間に気泡が侵入し、誤欠陥指示が発生しやすい。また、圧延金属板内の内部欠陥からの反射波が気泡によって遮られ、欠陥検出ができないこともある。
▲２▼また、設備的にも、上下のシール用ピンチロールの長手方向端部側（圧延金属板が通らない部分）には、圧延金属板の板厚に応じた隙間ができ、この部分から無視できないほど水が流出するため、これに見合う量の水を水槽内に供給する必要がある。
【００１１】
この量は、圧延金属板の板厚および搬送速度によって変化し、圧延金属板の板厚には略正比例し、搬送速度には指数関数的に比例する。したがって、板厚および搬送速度に応じて水の供給量を変化させないと、水槽から水がなくなる、水槽から水が溢れる等の問題が発生するため、レベル制御装置を用い、水位レベルの制御を行う必要がある。またこのとき、供給する水に気泡があると上記▲１▼と同様の気泡による問題が発生するが、圧延金属板の搬送速度が大きいときには、多量の水の供給が必要であり、水供給設備に大規模な脱気設備を設ける必要などが生じて、付帯設備が大型化するといった問題があった。
【００１２】
なお、特開平５−１４９９２９号の図７（従来例）にはデフレクトロールによって圧延金属板の搬送パスを変更し、圧延金属板を水槽内の水に浸漬する方法が示されているが、圧延金属板が水中から垂直かつ上方に向けて移動したときに、圧延金属板に付着して水面上方に持ち出された水が、多量に（圧延金属板の搬送速度に略指数関数的に比例する量）水面上に落下することで、水槽中の水に気泡が発生し、これが水槽内の水流に巻き込まれて水槽全体に拡散し、前記▲１▼と同様の気泡の問題が発生する欠点がある。また、水槽内のデフレクトロールと水面との距離が大きいほど、該ロールによる気泡巻き込みの可能性が小さくなることが想定されるが、従来その具体的数値が明確ではなく、特に高速搬送を想定して安全サイドの設計を行った場合には水槽が深くなり、設備の大型化が避けられないという問題もある。
【００１３】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、帯状体等の搬送速度を速くしても、連続的に搬送されてくる帯状体等に存在する内部欠陥を、簡易な装置構成で連続的かつ高精度に検出可能な内部欠陥検出装置を提供することを課題としている。
なお、この装置は内部欠陥を検出するものであるが、スリバ，へげ，スケール疵，ガウジ等の表面欠陥であっても、内部欠陥に起因したものや内部欠陥を含むものは検出の対象となる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、本発明は、超音波探傷装置による検出精度を上げるべく、液体中で連続的に探傷する際に気泡の巻き込みを抑えて、気泡による誤欠陥指示の発生および欠陥の検出漏れが発生しないようにしたものである。
すなわち、請求項１に記載した発明は、連続して搬送されてくる帯状体の内部欠陥を超音波探傷装置で連続的に検査する内部欠陥検出装置であって、
液体が収容された液槽と、上記帯状体を案内して上記液体中を通過させる１又は２以上の搬送ロールと、上記液体中に配置された検出部で上記液体に浸漬している帯状体部分を非接触で検査する超音波探傷装置と、を備え、
上記１又は２以上の搬送ロールのうち上記液体に触れる搬送ロールは、当該液体中に全没し、且つ、上記液体の液面上方に位置する帯状体部分から落下した液が液槽中の液体に衝突することを防止する遮蔽手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
上記遮蔽手段としては、例えば、液面上方に位置する帯状体部分から落下した液を受けて当該液が液槽中の液体に衝突することを防止する液受けなどから構成すればよい。
本発明によれば、液体中から出た帯状体に付着した液など、液面上方の帯状体部分から液槽中の液体に向けて落下した液は、液受けなどの遮蔽手段によって、液面に直接衝突することが回避されるため、液槽中の液体での気泡発生が低減する。
【００１６】
ここで、超音波探傷方法及び装置として特開平７−２５３４１４号及び特開平１１−８３８１５号で提案した方法及び装置を使用することにより、従来のパルス反射型探傷と比較して帯状体表裏面での不感帯の低減が図られる。
【００１９】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記１又は２以上の搬送ロールのうち上記液体に触れる搬送ロールは、当該液体中に全没すると共に、当該全没状態の搬送ロールの上端と液面との上下方向の距離を、５mm以上としたことを特徴とする。
【００２０】
液体中の搬送ロールを水面から離すほど、その搬送ロールによる気泡巻き込みが低減される。
この観点から調査して、具体的に全没状態の搬送ロールと液面との距離を必要最小限の距離に規制することで、必要以上に搬送ロールを液体中の深い位置に設置する必要がなくなり、必要以上に液槽が大型化することがない。
【００２１】
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、液体中から液面上方に移動した帯状体部分に付着している液を除去する液除去手段を、液面に近づけて設けたことを特徴とするものである。
本発明によれば、液面に近い位置で帯状体に付着した液を除去することによって、除去された液の一部若しくは全部が落下することがあっても、当該液の落下開始高さが液面に近づく。この結果、液が液面に落下してもその衝撃力が小さくなり、気泡発生が低減される。
【００２２】
次に、請求項４に記載した発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載した構成に対し、上記帯状体における液体中への進入は、液面に対し垂直又は略垂直となるように、搬送ロールで案内されることを特徴とするものである。
ここで、液面に垂直又は略垂直とは、液面に対し９０度±１５度程度の角度をいう。
【００２３】
本発明によれば、液体に進入する際の角度を液面に対し垂直又は略垂直とすることで、帯状体が液体に浸漬する際の気泡の巻き込みが低減する。なお、９０度±４５度程度までは比較的に気泡巻き込みは少ないが設備が大きくなる可能性がある。
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載した構成に対し、液槽の上流に、帯状体の形状を平坦に矯正する形状矯正手段を設けたことを特徴とするものである。
【００２４】
本発明によれば、帯状体に反りや耳伸び，腹伸び等が発生していても、超音波探傷装置で検査する前に帯状体の形状を平坦に矯正することで、より精度良く内部欠陥を検出可能とできる。
また、帯状体が平坦となることは、液除去手段による液除去の効果を向上させるので、気泡発生の抑制効果が向上する。
【００２５】
次に、請求項６に記載した発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載した構成に対し、上記液体内を通過中の帯状体に移動方向の張力を付与する張力付与手段、例えばブライドルロールを備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、移動方向に引っ張り張力が付与されて、帯状体がより平坦な状態で超音波探傷装置による検査が行われる。さらに、帯状体がより平坦となることは、液除去手段による液除去の効果を更に向上させるので、気泡発生の抑制効果がさらに向上する。
【００２６】
次に、請求項７に記載した発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載した構成に対し、上記液槽内での帯状体の搬送速度を、１０００ｍ／分以下にすることを特徴とするものである。
本発明によれば、上記液体内を通過する帯状体の搬送速度を、気泡の発生が少ない範囲に調整するので、超音波探傷装置による探傷時の気泡による妨害が抑制される。
【００２７】
ここで、帯状体の搬送速度を１０００ｍ／分以下とするには、例えば探傷装置の設備自体に帯状体を搬送する搬送手段を設ける場合には、その搬送手段による搬送速度を１０００ｍ／分以下に調整すれば良い。また、上記探傷装置を、酸洗ラインや圧延ラインなどのラインに組み込んで使用する場合には、そのラインにおける帯状体の搬送装置による搬送速度を調整して、液槽内での帯状体の搬送速度を１０００ｍ／分以下に調整すれば良い。
【００２８】
なお、帯状体の搬送速度が遅いほど気泡の発生が少ないため、上記搬送速度の下限値は特に限定されないが、余り遅いと、探傷に要する時間が長くなり探傷の能率が悪くなる。
次に、請求項８に記載した発明は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載した構成に対し、上記超音波探傷装置の検出部は、送信プローブと受信プローブとを移送される被検材を挟んで対向配置し、該送信プローブから一方向に集束した帯状の超音波ビームを送信し、該超音波ビームによって生起された内部欠陥からの反射波を受信プローブによって受信することにより、被検材の内部欠陥を検出するプローブ対であって、そのプローブ対を、帯状体の幅方向に沿って複数個，配列したことを特徴とするものである。
【００２９】
本発明によれば、１つの検出部で検査可能な幅が大きい上記の検出部（以下、超音波ラインセンサとも称する）を使用することで、帯状体の全幅を、少ない数の検出部（プローブ）によって検出可能とでき、装置部品数を低減できる。
なお、上記の検出部としては、上記特開平７−２５３４１４号に記載されているものが例示できる。
【００３０】
次に、請求項９に記載した発明は、請求項１〜請求項８のいずれかに記載した構成に対し、上記帯状体が金属帯であることを特徴とするものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態に係る内部欠陥検出装置の設備構成を示す概要図であり、帯状体である鋼帯１が、図１中，左側（上工程側）から右側（下工程側）に向けて搬送される。
【００３２】
まず、構成を説明すると、図１に示すように、上流側から下流側に向けて、上流側ブライドルロール２、テンションレベラ３、液槽４、及び下流側ブライドルロール５が配置されている。
上記液槽４中には、液体である水６が収容されている。その液槽４の上流側には、図２に示すように、第１の搬送ロール７が配置され、その第１のロール７と水６中に全没の第２の搬送ロール８によって鋼帯１の搬送路が垂直下方に変更され液槽４内の水６内に案内される。水６中に浸漬された鋼帯１は、水６中に全没の第２及び第３の搬送ロール８，９によって、水平方向に搬送方向が曲げられ、続いて第３の搬送ロール９及び水面６ａ上方に位置する第４の搬送ロール１０によって、垂直方向に搬送方向が曲げられて水６中，つまり液槽４から出る。続けて、鋼帯１は、第４の搬送ロール１０によって下流側ブライドルロール５側に案内される。
【００３３】
上記第２及び第３の搬送ロール８及び９と水面６ａとの間の距離Ｈを５ｍｍ以上に設定する。第２及び第３の搬送ロール８及び９と水面６ａとの間の距離Ｈを５ｍｍ以上離すことで、例えば，鋼帯１を４００ｍ／分で搬送しても気泡による影響を大幅に低減することができる。
液体中の搬送ロール８，９は、ロール表面にその回転速度に応じた厚さの液体の層を引き擦りながら回転し、搬送ロール８，９の上端が水面６ａより上にあるときには、水中でそのロール表面に付着した液体が一旦，水面６ａよりも高い位置にのぼり、ここから水面６ａ上に落下することにより気泡が発生する。これが搬送ロールによる気泡巻き込みの原因となる。したがって、回転するロール表面によって引き摺られた液体の層が水面６ａよりも高い位置にのぼらないようにすることで、搬送ロールによる気泡の巻き込みを防止することができる。回転するロール表面によって引き摺られる液体の層厚は、ロール径及びロールの回転速度により変化し、ロール径が大きいほど、または回転速度が大きいほど上記液体の層厚が大きくなるが、実用的なロールの径の範囲（φ３００ｍｍ〜１５００ｍｍ）では、帯状体の搬送速度を１０００ｍ／分以下にすることで、前記層厚を５ｍｍ以下に抑えることができることを確認した。したがって、搬送ロール上端と水面６ａとの距離は５ｍｍ以上とすればよい。これにより、液槽４が必要以上に深くなって、設備が大型化することを防止することができる。
【００３４】
なお、設備の小型化が不要な場合には、搬送ロール上端と水面６ａとの距離を例えば５０ｍｍと大きくすることも当然可能である。
ここで、第１及び第４の搬送ロール７，１０はそれぞれ２本のロールで構成されているが、これは、一旦，鋼帯１の搬送路の高さを高くしてから液槽４内に案内可能とするものであり、必ずしも二つ必要なわけではない。
【００３５】
また、第２の搬送ロール８と第３の搬送ロール９との間に超音波探傷装置の検出部である超音波探傷装置のプローブ２０が配置されている。超音波探傷装置のプローブ２０は、概念図である図３に示すように、それぞれ一次元アレイ型プローブからなる送信部２０ａと受信部２０ｂが、鋼帯１を挟んで当該鋼帯１の板厚方向で対向配置されるものである。図３中、符号１１はラインフォーカスビームを、符号１２は受信ビームを示す。
【００３６】
上記のような構成の超音波探傷装置のプローブ２０が、図４に示すように、鋼帯１の幅方向に沿って複数個配置され、配列した送信部２０ａ及び受信部２０ｂが、コ字状の枠体１３に支持されている。ここで、各送信部２０ａ及び受信部２０ｂをそれぞれ千鳥状に配置しているのは、隣合うセンサ間での空間の干渉を避けつつ鋼帯１の幅方向全面の検査を可能とするためである。なお、上側に受信部２０ｂが配置され、下側に送信部２０ａが配置されても良い。また、送信部と受信部を入れ違い（例えば上側は幅方向に送信部−受信部−送信部・・・と並び、下側は受信部−送信部−受信部・・・と並ぶ）に配しても良い。
【００３７】
各センサ２０は探傷装置本体１４に接続されている。探傷装置本体１４では、送信部２０ａから送信され、鋼帯１を板厚方向に０．５往復して受信部２０ｂに到達する０．５往復透過波Ｔ１と鋼帯１を板厚方向に１．５往復して受信部２０ｂに到達する１．５往復透過波Ｔ２との間にあらわれる欠陥からの反射波Ｆ１及びＦ２をゲート回路によって抽出し、所定レベル以上である場合には内部欠陥として検出する。検出した内部欠陥情報は、例えば，上工程や下工程に供給される。
【００３８】
また、第３の搬送ロール９と第４の搬送ロール１０との間には、水面６ａに近い位置に、液除去手段を構成するリンガーロール１５が配置される。このリンガーロール１５は、鋼帯１表面の液を絞ることで当該鋼帯１から液を除去するものである。また、そのリンガーロール１５と水面６ａとの間に、遮蔽手段を構成する液受け１６が配置されている。液受け１６は、鋼帯１から直接鋼帯１を伝って若しくは前述の液除去手段であるリンガロール１５から落下する液を受けるための部材である。この液受け１６は、水面６ａよりも上方にあっても良いし、液槽４中の水６に接触していても良い。また、液受け１６に受けた水６は、例えば周囲に溢れるに任せるなどの手段で静かに液槽４中の水６内に戻しても良いし、液受け１６から排出しても良い。
【００３９】
また、図２中では、液受け１６として容器状のものを図示しているが、これに限定されない。液受けは、遮蔽板のような平板部材等であっても良いし、フィルタのような液のみを通過させる部材を用いることもできる。この液受けは、鋼帯に近接していることが好ましい（１０ｍｍ以下）が、液除去手段を伝って落ちる液の比率が高い場合には、これを受けられる位置に有れば良く、必ずしも鋼帯に近接していることを要しない。なお、鋼帯に傷のつきにくい素材（ゴム等）を液受けに装備し、この素材部分で鋼帯に接触させる方法を取っても良い。
【００４０】
なお、遮蔽手段は液受け１６に限定されるものではない。例えば、液受け１６に代えて若しくは液受け１６と共に、真空吸引ノズルを鋼帯表面近傍に配置し、鋼帯１を伝わって落ちてくる液を吸引排除するなどの遮蔽手段も有効である。
また、上記鋼帯１の搬送速度、特に液槽４内での搬送速度が１０００ｍ／分以下となるように調整されている。ここで、上記鋼帯１の搬送速度は、張力を付与する上流側ブライドルロール２、下流側ブライドルロール５、及び搬送ロール７〜１０を駆動するモータ（不図示）の回転速度を従来公知のインバータ等を用いて制御することで実現可能である。また、ブライドルロール２，５にのみ駆動モータを設け、搬送ロール７〜１０には駆動モータを設けず、ブライドルロール２，５の駆動モータの回転速度を従来公知のインバータなどを用いて制御することで、液槽４内での鋼帯１の搬送速度を１０００ｍ／分以下に制御することも可能である。
【００４１】
なお、ブライドルロール２，５を設けない場合には、連続する上流工程での鋼帯１の搬送速度を調整して、液槽４内での鋼帯１の搬送速度が１０００ｍ／分を超えないように調整したり、上記各搬送ロール７〜１０に駆動モータを設け、当該搬送ロール７〜１０の各回転速度を、従来公知のインバータ等を用いて液槽４内での鋼帯１の搬送速度が１０００ｍ／分以内の所定速度になるように制御すればよい。
【００４２】
上記のような構成の内部欠陥検出装置では、鋼帯１は、上流側ブライドルロール２及び下流側ブライドルロール５によって搬送方向に沿った方向つまり長手方向に引っ張り張力が付与されながら１０００ｍ／分以内の所定速度で搬送され、液槽４に搬送される前に、テンションレベラ３で連続的に平坦に矯正される。続いて、鋼帯１は、第１及び第２の搬送ロール７，８に案内されることで、水面６ａに対し垂直になって水６中に進入し、これによって水６に鋼帯１が浸漬する際の空気巻き込みによる気泡発生を最低限に抑えている。
【００４３】
さらに、第２及び第３の搬送ロール８，９によって、鋼帯１は、水６中を水平に移動中にプローブ２０と探傷装置本体１４とからなる超音波探傷装置で連続的に内部欠陥の検査が行われる。
続いて、鋼帯１は、第３及び第４の搬送ロール９，１０で垂直上方に移動して水面６ａから出る。このとき、鋼帯１に付着した水６は、水面６ａ近傍でリンガーロール１５で絞られて確実にリンガーロール１５設置高さから落下し、液受け１６で受けられる。これによって、落下した液が水面６ａに直接衝突することが防止され、水面６ａ上方の鋼帯１から落下する液による気泡発生が防止される。
【００４４】
ここで、落下する液は、液受け１６で受けるので、必ずしもリンガーロール１５は必要ではないが、鋼帯１と共に水６が下流工程へ搬送されることを防止するためと、液の落下高さを低くすることで、液受け１６に衝突した液の跳ね上がりを小さくする効果を持つ。
本実施形態の内部欠陥検出装置では、超音波探傷装置の検出部として、超音波ラインセンサを使用することで不感帯を無くして所定の検出精度を確保しつつ、鋼帯１の幅方向全幅を検査対象としても検出部（センサ）の数が少なくて済む。
【００４５】
また、鋼帯１が水６中に進入する際及び水面６ａから上方に移動する際の気泡発生が最小限となって、気泡による誤検出及び気泡の妨害による検出漏れが防止されて、検出精度が向上する。また、水に触れている搬送ロール８，９は、全て水６に全没しているので、当該搬送ロール８，９の回転による気泡の巻き込みを防止できる。
【００４６】
液除去手段は、前述の如く水面６ａに近い位置に設置する。具体的好適条件は、搬送速度や液の物性等に影響されるが、水面から３０ｍｍ〜６００ｍｍ以内の範囲で離して設置することが好ましい。
さらに、検査前に鋼帯１の矯正が行われると共に張力が付与された状態で検査されるので、鋼帯１がより平坦となって当該鋼帯１の内部欠陥の検出が更に精度良く行われる。また、鋼帯１がより平坦となることは、リンガーロール１５による液除去の効果を向上させるので、気泡発生の抑制効果が向上する。
【００４７】
ここで、上記実施形態では、液除去手段としてリンガーロール１５を設けて液を絞ることで除去する場合で説明しているが、他の公知の液除去手段、例えばワイパー等を採用しても構わない。
また、帯状体の形状がはじめから平坦な場合には必ずしもテンションレベラ３やブライドルロール２，５が必要なわけではないが、蛇行防止のためにブライドルロールなどによって張力を付与することは有効である。なお、形状矯正手段は、テンションレベラに限定されず、例えば調質圧延機、ローラレベラーなどを使用しても良い。また、引っ張り張力付与手段であれば、ブライドルロールの他の公知の手段を使用しても良い。ブライドルロールを使用する場合でも、図示された４ロールのタイプに限定されるものではない。例えば、２ロールあるいは３ロールのブライドルでも良い。
【００４８】
また、液槽４中の液体として水６を例示しているが、対象とする帯状体の性質等に応じて、液槽４中の液体として他の液体を使用してもよい。
また、上記実施形態では、水６中に全没状態の搬送ロール８，９が２本の場合を例に説明しているが、水６中に全没状態の搬送ロールは１本だけでもよい。すなわち、上記実施形態では、水６中で水平に搬送されている鋼帯１の部分で検査しているが、水６中であれば、鋼帯１の搬送路が水平でない部分に超音波探傷装置のプローブ２０を配置して検査を行ってもよい。但し、水面６ａから離れた位置で測定する方が、気泡の悪影響を低減できる。もちろん、水６中に鋼帯１を案内するための３本以上の搬送ロールを設けてもよい。
【００４９】
次に、第２の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な装置等は、同一の符号を付して説明し、その詳細は省略する。
本実施形態の基本構成は、上記第１の実施形態と同様であるが、図５に示すように、第３の搬送ロール９と第４の搬送ロール１０の相対位置を変更して、水面６ａから出る鋼帯１の搬送路を鉛直方向（水面６ａに垂直方向）から所定角度θだけ傾けたものである。また、液受け１６は鋼帯１の下面側のみに配置している。
【００５０】
水面６ａから出た鋼帯１の搬送路を傾けると、鋼帯１の上面に付着した水６は、鋼帯１に沿って斜めに落下することで水面６ａとの衝突力が小さくなり、気泡発生が低減される。したがって、片面の液受け１６を省略することができ、これによって、上記第１の実施形態と同様な作用・効果を持つ。
ここで、本実施形態では、液除去手段であるリンガーロール１５が水面６ａ近傍に設けてあるので、この点からも落下する水６による気泡発生が低減する。
【００５１】
なお、上記全実施形態では、帯状体として鋼帯を例に挙げて説明しているが、帯状体としては、鋼帯に限定されず、他の金属を素材とした帯状体、例えばアルミニウムや銅などを素材とした帯状体であってもよい。また、金属以外のプラスチックなどからなる帯状体であっても良い。
また、本実施形態の内部欠陥検出装置は、探傷のための単独のライン設備で使用しても良いし、酸洗工程など、帯状体を連続的に処理する一連の工程の一部として組み込んで使用しても良い。
【００５２】
【実施例】
上記第１の実施形態に基づいて実験を行った。図６にその結果を示す。
この実施例では、上記液除去手段として、リンガーロール１５の代わりに水切り用のゴム（水面より３０〜３００ｍｍの位置に設置）を使用し、また、鋼帯１は、無端ベルトにした熱延鋼板を循環して搬送を行ったものである。
【００５３】
そして、下記の４通りの構成で、超音波ラインセンサ２０を使用して探傷を行い、その際の気泡干渉面積率を求めてみた。気泡干渉面積率とは、「超音波ビームの全断面積」に対する「気泡の干渉を受ける超音波ビームの断面積」の割合を表す。
（１）水中の搬送ロール９を全没させない場合（図６符号Ａ参照）。
【００５４】
（２）水中の搬送ロールを、水面６ａからロール上端の間を５ｍｍとして全没させた場合（図６符号Ｂ参照）。
（３）水中の搬送ロールを全没させ、液受け１６として遮蔽板を水面６ａに配置した場合（図６符号Ｃ参照）。なお、遮蔽板は、単なる平板であり、滴下した水の跳ね返りまでは十分に遮蔽しない。
【００５５】
（４）水中の搬送ロールを全没させ、液受け１６としての容器を設けた場合（図６符号Ｄ参照）。なお、上記容器で受けた水６は、液槽４外に排出するように設定し、滴下した水の跳ね返りを十分に遮蔽する。
ここで、気泡による誤検出は、図７に示すように、鋼帯１の上面若しくは下面にある気泡で内部欠陥と同様な反射波が生じ、気泡からの反射波の振幅が大きい場合に内部欠陥として認識されるものである。そして、上記気泡干渉面積率が０．０５％以内であれば、気泡による超音波伝搬の阻害がほとんどなく、感度変動が１ｄＢ以内と安定した探傷が可能であることも別途，確認している。なお、感度が少々変動し、感度がやや低い（例えば３ｄＢ以内）ことがあっても良い場合は、気泡干渉面積率が０．１％以内であればよい。一方、より感度を安定させるには、気泡干渉面積率が０．０２％以内であることが好ましい。
【００５６】
上記図６から分かるように、第３の搬送ロール９が全没してないと、気泡の巻き込みが大きく、安定した欠陥検出のためには、鋼板速度（鋼板搬送速度）を２００ｍ／分以下とする必要が有るのに対し、第３の搬送ロール９を全没させる、または水６を受ける遮蔽板を設けた場合には、３００ｍ／分まで鋼板速度を上げることができる。さらに、水６を受ける容器を設けた場合には、鋼板速度を４００ｍ／分以上としても、安定した欠陥検出ができることが分かる。
【００５７】
なお、図６の符号Ｂ〜Ｄの各ケースについて、鋼板速度を９００ｍ／分として実験したところ、気泡干渉面積は、それぞれＢ：０．６％、Ｃ：０．５％、Ｄ：０．０４２％であった。
すなわち、第１実施形態の発明を採用すると、鋼帯１を４００ｍ／分以上１０００ｍ／分程度までの高速で搬送しながら、または、鋼帯１を４００ｍ／分以上１０００ｍ／分程度までの高速で搬送するラインに組み込んだ場合であっても、本発明に基づく内部欠陥検出装置を使用することで、安定して欠陥検出を行うことができることが分かる。
【００５８】
また、予めテンションレベラーにより平坦度の矯正を行った熱延鋼板を用いた場合には、上記いずれのケースにおいても気泡干渉面積率が２０％程度低減した。例えば矯正前の鋼板で気泡干渉面積率が０．０１％であったものでは、矯正後の鋼板では０．００８％程度にまで低減した。
さらに、図６の符号Ｃのケースにおいて、鋼帯を垂直より２０°の傾斜角度だけ傾けた場合について行ったところ、気泡干渉面積率が２０％程度低減した。
【００５９】
またさらに、図６の符号Ｂにおいて、全没ロールの深さを５ｍｍから５０ｍｍ変更して実施したところ、気泡干渉面積率が１０％程度低減した。
ところで、２００ｍ／分未満の低速の鋼板速度に対して、第１の実施形態の発明を採用すると、気泡干渉面積率は大幅に減少して、０．００５％以下となる。この場合には、気泡の妨害による欠陥反射波高さの変動を全く無視でき、欠陥反射波高さからの欠陥の大きさの推定精度が格段に向上し、欠陥の種別の判別が高精度化するため、２００ｍ／分未満の低速の鋼板速度で欠陥検出を行う場合に、第１の実施形態の発明を採用することは有意義である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の内部欠陥検出装置を採用すると、連続的に搬送されてくる帯状体等の検査をする際の気泡の悪影響が大幅に低減されて、帯状体等の搬送速度が速くても、安定した内部欠陥の検出ができるという効果がある。
【００６１】
また、このような効果があるにも関わらず、装置構成が簡易であるために、部品点数が少なく装置が大型化することが無く、装置コストを低く抑えられ、また保守も容易となる。
すなわち、請求項１に記載した発明を採用すると、液体に触れる搬送ロールを液体中に全没させ、且つ液受けなどの遮蔽手段を設けるという簡易な構成で上記効果を得ることができる。
【００６２】
また、請求項２に記載した発明を採用すると、液体に触れる搬送ロールを液体中に全没させると共に、その深さを規制するという簡単な構成で上記効果を得ることができる。
【００６３】
また、請求項３に記載した発明を採用すると、液除去手段を液面に近づけて設けるという簡単な構成で、さらに、気泡発生が低減できるという効果がある。
また、請求項４に記載した発明を採用すると、帯状体の液体中への進入方向を規制するという簡単な構成で、さらに、気泡発生が低減できるという効果がある。
【００６４】
また、請求項５に記載した発明を採用すると、形状矯正手段を設けることで、探傷装置での検出精度が向上し、気泡発生を低減できるという効果がある。
また、請求項６に記載した発明を採用すると、ブライドルロールをもうけることで、より帯状体が平坦な状態となって、探傷装置での検出精度がさらに向上し、また、気泡発生をさらに低減できるという効果もある。
【００６５】
また、請求項７に記載した発明を採用すると、気泡発生が少ない搬送速度の範囲で帯状体が搬送される結果、探傷装置での欠陥検出への気泡の妨害を抑制でき、検出精度が向上する効果がある。
また、請求項８に記載した発明を採用すると、帯状体の全幅を、少ない数の検出部（プローブ）によって検出可能とでき、探傷装置の構成部品数を低減できるという効果がある。
【００６６】
また、請求項９に係る発明のように、本発明の内部欠陥検出装置は、金属製の帯状体における内部欠陥の連続探傷に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内部欠陥検出装置の設備構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る液槽回りの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る検出部である超音波探傷装置のプローブの構成を示す概念図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る超音波探傷装置のプローブの配列を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る液槽回りの構成を示す図である。
【図６】鋼板速度と気泡干渉面積率との関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る透過型配置の超音波センサ（超音波ラインセンサ）の透過波及び反射波を示す図であり、（ａ）は透過波及び欠陥からの反射波を示す図であり、（ｂ）は気泡からの反射波を示す図である。
【符号の説明】
１鋼帯
２，５ブライドルロール
３テンションレベラ（形状矯正手段）
４液槽
６水（液体）
６ａ水面
７第１の搬送ロール
８第２の搬送ロール
９第３の搬送ロール
１０第４の搬送ロール
１５リンガーロール（液除去手段）
１６液受け（遮蔽手段）
２０超音波プローブ（検出部）
２０ａ送信部
２０ｂ受信部

Claims

連続して搬送されてくる帯状体の内部欠陥を超音波探傷装置で連続的に検査する内部欠陥検出装置であって、
液体が収容された液槽と、上記帯状体を案内して上記液体中を通過させる１又は２以上の搬送ロールと、上記液体中に配置された検出部で上記液体に浸漬している帯状体部分を非接触で検査する超音波探傷装置と、を備え、
上記１又は２以上の搬送ロールのうち上記液体に触れる搬送ロールは、当該液体中に全没し、且つ、上記液体の液面上方に位置する帯状体部分から落下した液が液槽中の液体に衝突することを防止する遮蔽手段を設けたことを特徴とする内部欠陥検出装置。
上記１又は２以上の搬送ロールのうち上記液体に触れる搬送ロールは、当該液体中に全没すると共に、当該全没状態の搬送ロール上端と液面との上下方向の距離を、５mm以上としたことを特徴とする請求項１に記載した内部欠陥検出装置。
液体中から液面上方に移動した帯状体部分に付着している液を除去する液除去手段を、液面に近づけて設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載した内部欠陥検出装置。
上記帯状体の液体中への進入は、液面に対し垂直又は略垂直となるように、搬送ロールで案内されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載した内部欠陥検出装置。
液槽の上流に、帯状体の形状を平坦に矯正する形状矯正手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載した内部欠陥検出装置。
上記液体中を通過中の帯状体に移動方向の引張張力を付与する張力付与手段を備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載した内部欠陥検出装置。
上記液槽内での帯状体の搬送速度を、１０００ｍ／分以下にしたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載した内部欠陥検出装置。
上記超音波探傷装置の検出部は、送信プローブと受信プローブとを移送される被検材を挟んで対向配置し、該送信プローブから一方向に集束した帯状の超音波ビームを送信し、該超音波ビームによって生起された内部欠陥からの反射波を受信プローブによって受信することにより、被検材の内部欠陥を検出するプローブ対であって、そのプローブ対を、帯状体の幅方向に沿って複数個，配列したことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載した内部欠陥検出装置。
上記帯状体が金属帯であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載した内部欠陥検出装置。