JP4345667B2 - 介在物の識別方法、識別装置及び金属材の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、非特許文献1により開示された発明は、光学顕微鏡による目視検査を行うものであるため、その実施に多大な時間及び工数を要し、極少数のサンプルしか評価できない。このため、連続鋳造鋳片の内部に存在する介在物の種類を迅速に識別することはできない。また、非特許文献1により開示された発明に限らず、超音波を利用した介在物の検査は昔から行われており、確かに連続鋳造鋳片の内部に介在物(欠陥)が存在することを判定することは可能であるが、介在物の種類まで識別することはできない。
また、特許文献2に開示された発明は、被検査体が圧延材に特定されているとともに欠陥サイズからの判定であることから、検査結果を迅速に連続鋳造工程に反映させることが難しいとともに、誤判定を生じ易い欠点がある。
連続鋳造鋳片の内部に存在する欠陥は、その種類の違いによって、それぞれの大きさ別個数分布が異なった状態で存在する。このため、欠陥の大きさ別個数分布を測定できれば、この欠陥の種類を同定することが可能である。
この(1)式において、Nは欠陥の個数を示し、iは欠陥データを昇順に並べた時の順位を示す。
さらに、この傾きにはばらつきがあるが、このばらつきを考慮して予め傾きの許容範囲を決めておき、許容範囲内であれば介在物を同定するようにすることが望ましい。
P(zi)=i/(N+1) ・・・・・・・(3)
なお、(1)式により求められる二重指数分布Gi、(2)式により求められるハーゼン(Hazen)分率、又は(3)式により求められるトーマス(Thomas)分率は、いずれも、公知の統計手法であるため、これら(1)〜(3)式に関する説明は省略する。
そして、以上説明した、超音波探傷装置、識別装置、さらに出力装置を備える本実施の形態における介在物の識別装置を用いて、連続鋳造工程を経て製造された連続鋳造鋳片を検査して判明した、連続鋳造鋳片の内部に存在する欠陥の種類に基づいて、この連続鋳造工程以前の上流側の製鋼工程において適切な種々の対策が講じられるように連続鋳造工程以前の上流側の製鋼工程の操業条件を制御することにより、連続鋳造鋳片に不良品が大量に発生することを未然に防止することが可能となる。
上述した本実施の形態の介在物の識別装置を用いて、数種類の介在物が混在するサンプル(スラブ)を高周波超音波探傷装置によって探傷した結果について、超音波探傷波形の特徴量解析を行って、介在物及びピンホールの識別を行った。
探傷結果(欠陥情報)及び欠陥位置(位置情報)それぞれのデータは、探傷装置に接続されたパソコンのハードディスクに逐次送信され、欠陥情報とその位置情報とが1:1に対応するように構成した。
図5は、照合結果を示すグラフであり、図5(a)は高周波超音波探傷において探傷波形の特徴量解析による欠陥判定により介在物であると識別した欠陥に関するものである。図5(b)はピンホールであると識別した欠陥に関するものである。図5(a)及び図5(b)において、Yjは基準化変数(−)を示し、√SFAは自然欠陥の精密超音波探傷による探傷測定面積(mm)を示す。なお、ピンホールと介在物との識別は、本実施例では上述したニューラルネットワークを用いて行った。
一方、図5(a)又は図5(b)のいずれにおいても、傾きα3において観察されたクラスターについて、両者の違いは図6(b)に示すように、介在物と判定されたクラスターでは介在物とメタル間において間隙が存在しないのに対して、ピンホールと判定されたクラスターでは間隙が存在する。
ここで、図7は、(4)式により得られる連続鋳造鋳片1の内部の介在物の分布を示す直線と、実際の連続鋳造鋳片1の内部の介在物の分布を示す点とを示すグラフである。図7において、横軸は自然欠陥の精密超音波探傷による探傷測定面積√SFAであり、縦軸は介在物の個数比yαである。
図8は、図3に示す介在物α1〜α3であると判定した欠陥データを(5)式によって個別に整理した結果の一例を示すグラフである。なお、図8のグラフにおけるβ1〜β3は、図3のグラフにおけるα1、α2及びα3にそれぞれ対応する。
β=1.0512α1.1462 ・・・・・・・(6)
換言すると、図3のグラフにおけるα1、α2及びα3別に介在物を分類して、それぞれの介在物の母集団について(5)式により多重回帰を行った結果、それぞれの介在物の母集団に個別に(5)式を適用可能であることが、確認された。
2 試験片
Claims (4)
- 金属材料からなる被検査体に存在する欠陥のうちの介在物を、該被検査体に行った超音波探傷により得られた該被検査体の一のサンプルに存在する全ての欠陥の寸法の測定値についての極値統計法による二重指数分布直線、ハーゼン分率直線又はトーマス分率直線の傾きの大きさを用いて同定することによって、前記介在物の種類を識別することを特徴とする介在物の識別方法。
- 前記介在物の同定は、得られた前記二重指数分布直線、ハーゼン分率直線又はトーマス分率直線の傾きの大きさが、予め求めた、前記被検査体が経た製造プロセスと同等の製造プロセスにより製造された金属材料に存在する全ての欠陥の寸法の測定値についての極値統計法による二重指数分布直線、ハーゼン分率直線又はトーマス分率直線における介在物の種類毎の傾きの大きさに略一致することにより、行われる請求項1に記載された介在物の識別方法。
- 内部に存在する欠陥を有する金属材料からなる被検査体に超音波探傷を行う超音波探傷装置と、前記欠陥のうちの介在物を、前記被検査体に行った超音波探傷により得られた該被検査体の一のサンプルに存在する全ての欠陥の寸法の測定値についての極値統計法による二重指数分布直線、ハーゼン分率直線又はトーマス分率直線の傾きの大きさを用いて同定することによって、前記介在物の種類を識別する識別手段とを備えることを特徴とする介在物の識別装置。
- 請求項3に記載された介在物の識別装置を用いて識別された、製鋼工程を経て製造された金属材の内部に存在する欠陥の種類に基づいて、該製鋼工程における製造条件を調整することによって、該製鋼工程を経て製造される金属材における前記欠陥の発生を抑制することを特徴とする金属材の製造方法。
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