JP5558666B2 - Surface defect evaluation apparatus and method for round bar steel by water immersion ultrasonic flaw detection using an electronic scanning array probe - Google Patents
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Description
本発明は、丸棒鋼の表面欠陥(表面疵)のオンライン検査の装置および方法に関し、特に、電子走査式アレイ探触子を用いた水浸超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価の装置および方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus and method for on-line inspection of surface defects (surface defects) on round steel bars, and more particularly to an apparatus and method for evaluating surface defects on round steel bars by water immersion ultrasonic flaw detection using an electronic scanning array probe. It is about.
特殊鋼からなる丸棒鋼は、鋼片が圧延されることで得られる。通常は、タンデムに並べられた粗列圧延機、中間列圧延機及び仕上列圧延機による多段圧延が施される。この圧延によって鋼片は徐々に細径化し且つ長尺化して、丸棒鋼が得られる。ユーザーの要求によっては、圧延によって得られた丸棒鋼に、さらに、熱処理、ピーリング加工などを施して丸棒鋼(成品)とする。 Round steel bar made of special steel is obtained by rolling a steel piece. Usually, multi-stage rolling is performed by a rough row rolling mill, a middle row rolling mill, and a finishing row rolling mill arranged in tandem. By this rolling, the steel slab is gradually reduced in diameter and lengthened to obtain a round bar steel. Depending on the user's request, the round bar steel obtained by rolling is further subjected to heat treatment, peeling processing, etc. to obtain round bar steel (product).
このように製造される丸棒鋼には表面疵が存在することがある。鋼片の疵に起因した表面疵の場合もあれば、圧延やそれより後の工程で発生する表面疵の場合もあるが、表面疵の形状・大きさによっては、丸棒鋼の品質を損なう。そこで丸棒鋼の用途にあわせた表面疵の検査を行い、高品質の丸棒鋼のみを出荷する必要がある。表面疵の検査方法には、超音波探傷法、漏洩磁束探傷法、渦流探傷法、磁粉探傷法などがあり、被検材の物性・寸法、自動探傷性、検出対象欠陥の種類・寸法などを考慮して、実際に採用する方法を決定する必要がある。 The round bar steel manufactured in this way may have surface defects. There may be a surface flaw caused by a flaw of a steel slab, or it may be a surface flaw generated in a rolling or later process, but depending on the shape and size of the surface flaw, the quality of the round bar steel is impaired. Therefore, it is necessary to inspect surface flaws according to the purpose of round bar steel and to ship only high quality round bar steel. Surface flaw inspection methods include the ultrasonic flaw detection method, leakage magnetic flux flaw detection method, eddy current flaw detection method, and magnetic particle flaw detection method.The physical properties and dimensions of the test material, automatic flaw detection, the type and size of the defect to be detected, etc. It is necessary to decide the method to be actually adopted in consideration.
年々高度化する表面疵に関する品質要求に対応して、表面疵のうちでも疵幅0.5μm程度の圧着状疵の検出の必要性が高まっている。圧着状疵は、疵幅でいうと決して「大きな欠陥」でなく、むしろ「微小欠陥」に近いものではあるが、検査工程でケアしなくてはならない欠陥でもある。 In response to quality requirements for surface defects that are becoming more sophisticated year by year, there is an increasing need for detection of crimped defects having a width of about 0.5 μm. A crimped wrinkle is not a “large defect” in terms of the wrinkle width, but rather is a defect close to a “small defect”, but is also a defect that must be taken care of in the inspection process.
しかしながら、圧着状疵は、漏洩磁束探傷法で普通にオンラインでの表面疵の検出ができる条件であっても「検出ができないもの」となる。表面疵の一種であることに違いはないが、十分に狭幅の欠陥であるために、漏洩磁束探傷では検出することは困難である。 However, the crimped wrinkle is “a thing that cannot be detected” even under the condition that the surface flaw can be normally detected on-line by the leakage magnetic flux flaw detection method. There is no difference that it is a kind of surface flaw, but since it is a sufficiently narrow defect, it is difficult to detect it by leakage flux flaw detection.
渦流探傷法でも、圧着状疵を検出することはできない。磁粉探傷法は、きず検出能は高いが、官能検査であり、目視判定に頼るところが大きいため、きず評価が安定せず、作業性も低い。また、強磁性体の試験方法であり、非磁性の材料は検査できない。 Even the eddy current flaw detection method cannot detect the crimped wrinkle. The magnetic particle flaw detection method has a high flaw detection ability, but is a sensory test and relies heavily on visual determination, so the flaw evaluation is not stable and workability is low. In addition, this is a ferromagnetic test method, and non-magnetic materials cannot be inspected.
一方、超音波探傷法については、特に電子走査式アレイ探触子を用いる超音波探傷法において、超音波ビームを制御できることから、装置構成および方法の観点から、きず検出能の向上の検討が可能と考えた。 On the other hand, with regard to the ultrasonic flaw detection method, the ultrasonic beam can be controlled particularly in the ultrasonic flaw detection method using an electronic scanning array probe, so it is possible to examine the improvement of flaw detection ability from the viewpoint of the device configuration and method. I thought.
従来のアレイ探触子を用いる超音波探傷による表面欠陥検出方法には、鋼板端部、端部近傍の欠陥を検出する超音波探傷方法がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の方法によれば、探触子から超音波を鋼板表面に入射する際、底面で反射した超音波が、鋼板端部を探傷するように、好ましくはアレイ探触子の複数の探触子列を用いて、鋼板表面に超音波を入射する際の屈折角を37〜65°として探傷する。 As a conventional method for detecting surface defects by ultrasonic flaw detection using an array probe, there is an ultrasonic flaw detection method for detecting defects at the ends of steel plates and in the vicinity of the ends (see, for example, Patent Document 1). According to the method described in Patent Document 1, it is preferable that a plurality of array probes are arranged so that when ultrasonic waves are incident on the steel plate surface from the probe, the ultrasonic waves reflected from the bottom surface detect the end of the steel plate. Are used to detect flaws with a refraction angle of 37 to 65 ° when ultrasonic waves are incident on the steel sheet surface.
また、従来のフェーズドアレイ超音波探傷装置では、公称周波数1〜20MHzでの超音波探傷機器の動作が推奨されている(例えば、非特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の方法は、図をみる限り、水膜を設けるタイプの直接接触法であり、自動探傷性・作業性が不十分である。探触子面の摩耗の問題も発生する。エレメントが直線的に配列されたフラットな形状のアレイ探触子を用いており、丸棒探傷には適さない。一回反射法なので、鋼板底面(第1反射点)の形状・表面粗度の影響を受けて、表面欠陥の評価精度が低下する。 However, the method described in Patent Document 1 is a direct contact method of providing a water film as far as the figure is seen, and automatic flaw detection and workability are insufficient. The problem of wear on the probe surface also occurs. An array probe having a flat shape in which elements are linearly arranged is used, and is not suitable for round bar flaw detection. Since it is a one-time reflection method, the accuracy of evaluation of surface defects decreases due to the influence of the shape and surface roughness of the bottom surface of the steel plate (first reflection point).
また、最小で0.5μmの疵幅の表面疵の検出を得るという目的においては、鋼中横波が使用できればよく、屈折角を37〜65°に限定する必要はない。また、非特許文献1に記載の評価方法では、最小で0.5μmの疵幅の表面疵の検出を得ること、例えば、直径10〜100mmの丸棒鋼材(特に太丸側)の探傷を行うこと、の両立の観点からは、探傷周波数を限定する必要がある。 In addition, in order to obtain detection of surface defects having a minimum width of 0.5 μm, it is only necessary to use a transverse wave in steel, and it is not necessary to limit the refraction angle to 37 to 65 °. Further, in the evaluation method described in Non-Patent Document 1, detection of surface defects having a minimum width of 0.5 μm is obtained, for example, flaw detection is performed on a round bar steel material (especially the thick circle side) having a diameter of 10 to 100 mm. From the standpoint of both, it is necessary to limit the flaw detection frequency.
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、丸棒鋼製品における幅0.5μm程度以上の圧着状疵を含む空隙タイプの表面疵(焼き割れ・変態割れの表面欠陥)の検出評価にターゲットをおいた、電子走査式のフェーズドアレイ探触子を用いたオンライン精密超音波探傷法を提供することである。 The present invention was made in order to solve such a conventional problem, and is a void type surface defect including a crimped defect having a width of about 0.5 μm or more in a round steel bar product (surface defect due to burning crack or transformation crack). It is to provide an on-line precision ultrasonic flaw detection method using an electronic scanning phased array probe.
本発明の電子走査式アレイ探触子を用いた水浸超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置は、丸棒鋼に対向し、丸棒鋼の中心軸を中心とした略円周面状の探触子面に複数の励起素子が整列し、探触子面と丸棒鋼の表面とが所定の水距離を有するように配置された少なくとも1つのアレイ探触子ユニットと、アレイ探触子ユニットの複数の励起素子のうち所定の範囲の相隣りあう複数の励起素子を選択して同時制御エレメント群を構成し、該同時制御エレメント群内の励起素子を同時に制御して所定の周波数の超音波ビームを生成し、該超音波ビームを丸棒鋼の内部へ所定の屈折角で入射させ丸棒鋼内の表面欠陥を検出する制御を行う制御部とを備え、制御部は、同時制御エレメント群が生成した超音波ビームが焦点を生成し、かつその焦点位置について、超音波ビームの中心軸でみた進行方向に関して表面欠陥の開口部の位置とその前後の位置となるように焦点を移動する制御を行い、表面欠陥からのエコーのS/N比を最大化し、制御部は、丸棒鋼の周方向に関しての特定の表面欠陥の両側から同時制御エレメント群が生成する超音波ビームを特定の表面欠陥に照射する制御を行うことを特徴とする。
The surface defect evaluation apparatus for round bar steel by immersion ultrasonic flaw detection using the electronic scanning array probe of the present invention is a probe having a substantially circumferential surface centered on the central axis of the round bar steel, facing the round bar steel. A plurality of excitation elements aligned on the probe surface, and at least one array probe unit disposed so that the probe surface and the surface of the round steel bar have a predetermined water distance; A plurality of excitation elements adjacent to each other in a predetermined range among a plurality of excitation elements are selected to form a simultaneous control element group, and the excitation elements in the simultaneous control element group are simultaneously controlled to generate an ultrasonic beam having a predetermined frequency. And a control unit that performs control to detect the surface defects in the round bar steel by causing the ultrasonic beam to enter the round bar steel at a predetermined refraction angle, and the control unit is generated by the simultaneous control element group. The ultrasonic beam generates a focal point, and that focal point The focal point is controlled so that the position of the opening of the surface defect and the position before and after the position of the opening of the surface defect with respect to the traveling direction viewed from the central axis of the ultrasonic beam, and the S / N ratio of the echo from the surface defect is maximized. reduction and control unit, and performs control for irradiating an ultrasonic beam generated by the simultaneous control element groups from both sides of the specific surface defect with respect to the circumferential direction of the round bar steel to a specific surface defect.
また、本発明の電子走査式アレイ探触子を用いた水浸超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価方法は、丸棒鋼に対向し、丸棒鋼の中心軸を中心とした略円周面状の探触子面に複数の励起素子が整列し、探触子面と丸棒鋼の表面とが所定の水距離を有するように配置された少なくとも1つのアレイ探触子ユニットの複数の励起素子のうち所定の範囲の相隣りあう複数の励起素子を選択して同時制御エレメント群を構成し、同時制御エレメント群内の励起素子を同時に制御して所定の周波数の超音波ビームを生成し、超音波ビームを丸棒鋼の内部へ所定の屈折角で入射させ丸棒鋼内の表面欠陥を検出し、同時制御エレメント群が生成した超音波ビームが焦点を有し、かつその焦点位置について、超音波ビームの中心軸でみた進行方向に関して表面欠陥の開口部の位置とその前後の位置となるように焦点を移動し、表面欠陥からのエコーのS/N比を最大化し、丸棒鋼の周方向に関しての特定の表面欠陥の両側から同時制御エレメント群が生成する超音波ビームを特定の表面欠陥に照射することを特徴とする。
Further, the surface defect evaluation method of round bar steel by water immersion ultrasonic flaw detection using the electronic scanning array probe of the present invention is a substantially circumferential surface shape centering on the central axis of the round bar steel, facing the round bar steel. The plurality of excitation elements of the at least one array probe unit are arranged such that the plurality of excitation elements are aligned with each other and the probe surface and the surface of the round steel bar have a predetermined water distance. A plurality of adjacent excitation elements within a predetermined range are selected to form a simultaneous control element group, and the excitation elements in the simultaneous control element group are simultaneously controlled to generate an ultrasonic beam of a predetermined frequency. The beam is incident on the inside of the round bar steel at a predetermined refraction angle, surface defects in the round bar steel are detected, the ultrasonic beam generated by the simultaneous control elements has a focal point, and the focal position of the ultrasonic beam is Surface with respect to the direction of travel as seen from the central axis The position of the opening of Recessed move focus so that its longitudinal position to maximize the S / N ratio of the echo from the surface defects, simultaneous from both sides of the specific surface defect with respect to the circumferential direction of the round bar steel A specific surface defect is irradiated with an ultrasonic beam generated by the control element group .
本発明の電子走査式アレイ探触子を用いた超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法によれば、丸棒鋼製品における、幅0.5μm程度以上の圧着状疵を含む、空隙タイプの表面疵(焼き割れ・変態割れの表面欠陥)の精度のよい検出が可能となる。 According to the surface defect evaluation apparatus and method for round bar steel by ultrasonic flaw detection using the electronic scanning array probe of the present invention, the round bar steel product includes a crimp-type scissors having a width of about 0.5 μm or more. It is possible to accurately detect surface defects (surface defects such as baking cracks and transformation cracks).
以下、本発明の実施形態である電子走査式アレイ探触子を用いた超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法について、図を参照して詳細に説明をする。 Hereinafter, a surface defect evaluation apparatus and method for round bar steel by ultrasonic flaw detection using an electronic scanning array probe according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の電子走査式アレイ探触子を用いた超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置の構成を示す図である。図1(b)は、本実施形態の電子走査式アレイ型探触子を用いた超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置の正面図であり、図1(a)は、本実施形態の電子走査式アレイ型探触子を用いた超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置を丸棒鋼のT断面で見た図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a surface defect evaluation apparatus for round bar steel by ultrasonic flaw detection using the electronic scanning array probe of the present embodiment. FIG.1 (b) is a front view of the surface defect evaluation apparatus of the round bar steel by the ultrasonic flaw using the electronic scanning type array probe of this embodiment, and Fig.1 (a) is a figure of this embodiment. It is the figure which looked at the surface defect evaluation apparatus of the round bar steel by the ultrasonic flaw using the electronic scanning type array type probe in the T section of the round bar steel.
本実施形態の電子走査式アレイ型探触子を用いた超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置100(以下、単に、丸棒鋼の表面欠陥評価装置100ともいう)は、制御部10と、2つのアレイ探触子ユニット20−1、20−2とから構成される。
The surface
制御部10は、例えば、パーソナルコンピュータ等で構成される。 The control unit 10 is constituted by, for example, a personal computer.
検査対象となる丸棒鋼Aは、水槽30の不図示の穴を通して搬送される。また、水槽30内は水40で満たされている。そして、水槽30内の丸棒鋼A全体が水40に完全に浸ることにより、本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置100は、いわゆる水浸法による超音波探傷を行うことが可能である。なお、図面の簡略化のため、以後の図面においては水40の記載を省略するが、本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置においては、後述するアレイ探触子ユニット20と丸棒鋼Aとの間には水40が存在し、水浸法による超音波探傷を行うものとする。
The round steel bar A to be inspected is conveyed through a hole (not shown) of the
また、丸棒鋼材搬送(探傷)時の芯ずれを最小限にとどめるための最低限度の不図示の搬送用ガイドが付設されており、丸棒鋼Aを図中のB方向へ搬送する。アレイ探触子ユニット20−1、20−2の動作は制御部10で制御され、制御部10は、アレイ探触子ユニット20−1とアレイ探触子ユニット20−2で検知された欠陥信号のすべてを総合して、丸棒鋼A内の欠陥検出位置のマップなどを作成する。 Also, a minimum guide (not shown) is provided for minimizing misalignment during round bar steel material conveyance (flaw detection), and the round bar steel A is conveyed in the direction B in the figure. The operations of the array probe units 20-1 and 20-2 are controlled by the control unit 10, and the control unit 10 detects the defect signal detected by the array probe unit 20-1 and the array probe unit 20-2. A map of defect detection positions in the round steel bar A is created by combining all of the above.
また、アレイ探触子ユニット20−1とアレイ探触子ユニット20−2の丸棒鋼Aに対向する面には、略円周面状の探触子面20−1aと20−2aが形成されている。図1(a)に示すように、アレイ探触子ユニット20−1とアレイ探触子ユニット20−2とを丸棒鋼Aの上下に配置した場合には、アレイ探触子ユニット20−1と20−2との互いの略円周面状の探触子面20−1aと20−2aが組み合わさることにより、丸棒鋼Aの中心軸を中心とした同心円状の探触子面を構成する。 In addition, probe surfaces 20-1a and 20-2a having substantially circumferential surfaces are formed on the surfaces of the array probe unit 20-1 and the array probe unit 20-2 facing the round steel bar A. ing. As shown in FIG. 1A, when the array probe unit 20-1 and the array probe unit 20-2 are arranged above and below the round bar steel A, the array probe unit 20-1 The probe surfaces 20-1a and 20-2a, which are substantially circumferential surfaces with each other, are combined with each other to form a concentric probe surface centered on the central axis of the round steel bar A. .
このような構成により、アレイ探触子ユニット20−1とアレイ探触子ユニット20−2を丸棒鋼Aの上下に配置した場合には、アレイ探触子ユニット20−1とアレイ探触子ユニット20−2の探触子面が丸棒鋼Aの周囲の全方位(360°)をカバーすることが可能となる。 With such a configuration, when the array probe unit 20-1 and the array probe unit 20-2 are arranged above and below the round steel bar A, the array probe unit 20-1 and the array probe unit are arranged. The probe surface 20-2 can cover all directions (360 °) around the round steel bar A.
なお、アレイ探触子ユニットの数は2つに限られず、図2に示すように、多数のアレイ探触子ユニット20−1〜20−nを組み合わせることによって同心円状の探触子面を構成してもよい。 The number of array probe units is not limited to two. As shown in FIG. 2, a concentric probe surface is formed by combining a large number of array probe units 20-1 to 20-n. May be.
図3は、本実施形態のアレイ探触子ユニットの詳細な構成を示す図である。図3は、丸棒鋼AのT断面でみた図である。図に示すように、アレイ探触子ユニット20の略円周面状の探触子面20aには、多数の励振素子(以下、単にエレメントともいう)25が配置されている。例えば、励振素子25は、探触子面20aに128エレメント配列されている。
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the array probe unit of the present embodiment. FIG. 3 is a view of the round steel bar A as seen from the T cross section. As shown in the drawing, a large number of excitation elements (hereinafter also simply referred to as elements) 25 are arranged on a
ここで、多数の励振素子25のうち、後述する超音波ビームの生成の際に同時制御される所定の範囲で整列した複数の励振素子25の群を同時制御エレメント群21と定義する。同時制御エレメント群21は、例えば16,32,64といった個数の複数の励振素子25の群により電子的にみかけ振動子がつくられたものである。
Here, among a large number of
例えば、アレイ探触子ユニット20の探触子面20aに励振素子25が128エレメント配列されている場合には、左から1〜32番目の励振素子25を同時制御する、左から2〜33番目の励振素子25を同時制御する、・・・、左から97〜128番目の励振素子25を制御する、といった具合に適宜選択して制御され、同時制御エレメント群21を構成する。
For example, when 128
本実施形態においては、同時制御エレメント群21が生成する超音波ビームの探傷周波数を4〜20MHz、好ましくは5〜10MHzとする。これは、探傷周波数4MHz未満では幅0.5μmの圧着状疵を検出できないためである。また、直径50〜100mmの比較的太い丸棒鋼材の探傷の場合には、10MHzを超える探傷周波数で、鋼材中の超音波の減衰の影響が大きくなり、検出能が低下しはじめ、20MHzを超えると検出漏れがあるためである。
In the present embodiment, the flaw detection frequency of the ultrasonic beam generated by the simultaneous
本実施形態においては、同時制御エレメント群21の丸棒鋼Aの探触子面20aの円周上方向の範囲の寸法(図中の円弧状の太い線Eの長さ)を8〜30mm、好ましくは10〜15mmとする。
In the present embodiment, the dimension in the circumferential direction of the
これは、見かけの振動子径が小さいとき、すなわち、丸棒円周上方向の範囲での同時制御エレメント群21の寸法が8mm未満のときには、超音波ビームのフォーカスが十分でなくなり、表面疵検出能が低下するためである。また、見かけの振動子径が大きいとき、すなわち、丸棒円周上方向の範囲での同時制御エレメント群21の範囲の寸法が30mmを超えるときには、不感帯が大きくなり、特に細丸の棒鋼において、不感帯とゲートが干渉して、ノイズが大きくなるためである。なお、丸棒圧延方向に沿った方向の振動子寸法は10〜20mm(例えば15mm)程度であればよい。
This is because when the apparent transducer diameter is small, that is, when the size of the simultaneous
図中のAは、評価の対象となる丸棒鋼であり、その直径は15〜100mmである。図中のCは、丸棒鋼Aの表面付近に存在する表面疵である。 A in the figure is a round bar steel to be evaluated, and its diameter is 15 to 100 mm. C in the figure is a surface defect present in the vicinity of the surface of the round steel bar A.
図中のDは、同時制御エレメント群21が生成する超音波ビームである。図に示すように超音波ビームDの一部を丸棒鋼Aの内部に入れて探傷する。
D in the figure is an ultrasonic beam generated by the simultaneous
図中のsは、超音波ビームDの中心軸である。tは、超音波ビームDの中心軸sでみた入射点での丸棒鋼Aの表面に対する法線方向を示す。 In the figure, s is the central axis of the ultrasonic beam D. t indicates a normal direction with respect to the surface of the round steel bar A at the incident point viewed from the central axis s of the ultrasonic beam D.
図中のθaは、超音波ビームDの中心軸sでみた入射点での丸棒鋼Aの表面に対する入射角を示す。図中のθbは、超音波ビームDの中心軸sでみた入射点での丸棒鋼Aの表面に対する横波屈折角を示す。本実施形態においては、横波屈折角θbを30〜65°、好ましくは30〜45°とする。 In the figure, θa represents an incident angle with respect to the surface of the round steel bar A at the incident point viewed from the central axis s of the ultrasonic beam D. In the figure, θb represents the transverse wave refraction angle with respect to the surface of the round steel bar A at the incident point as seen from the central axis s of the ultrasonic beam D. In the present embodiment, the transverse wave refraction angle θb is 30 to 65 °, preferably 30 to 45 °.
これは、横波屈折角30から65°のときに、鋼中横波を有効に活用できるためである。また、縦波より横波の方が波長が短く、疵幅が極めて小さい疵や微小欠陥検出に向いている。特に屈折角30〜35°は、一般には縦波の影響を排除するとの観点から敬遠されるが、本発明者らの新たな知見によれば、疵幅0.5μmの表面疵の検出には、むしろ屈折角45°のときと、同等またはそれ以上であることが判明したためである。 This is because the transverse wave in steel can be effectively utilized when the transverse wave refraction angle is 30 to 65 °. Also, the transverse wave has a shorter wavelength than the longitudinal wave, and is suitable for detecting wrinkles and minute defects having a very small wrinkle width. In particular, the refraction angle of 30 to 35 ° is generally avoided from the viewpoint of eliminating the influence of longitudinal waves, but according to the new knowledge of the present inventors, for detection of surface defects having a width of 0.5 μm, Rather, this is because it was found to be equal to or greater than when the refraction angle is 45 °.
図中のlは、水距離であり、同時制御エレメント群21の探触子面20a表面と丸棒鋼Aの表面との間の距離を示す。本実施形態においては、水距離lを15〜50mm、好ましくは19〜45mmとする。
In the figure, l is a water distance, which indicates the distance between the surface of the
これは、水距離lが15mm未満のときには、残響エコーが発生しやすいためである。鋼材の搬送状態をほぼ静止状態とできれば探傷できないことはないが、一般的な搬送速度(1〜2.5m/sec程度)での自動探傷性が著しく阻害される。 This is because reverberation echoes are likely to occur when the water distance l is less than 15 mm. Although the flaw detection cannot be performed if the steel material can be transported in a substantially stationary state, automatic flaw detection at a general transport speed (about 1 to 2.5 m / sec) is significantly hindered.
一方、水距離lが50mmを超えるときには、水中での超音波の減衰が大きくなり、表面疵検出能が低下するためである。特に疵幅0.5μmの表面疵では、検出もれが発生する。 On the other hand, when the water distance l exceeds 50 mm, the attenuation of ultrasonic waves in water increases, and the surface flaw detection ability decreases. In particular, leakage of detection occurs on a surface wrinkle having a wrinkle width of 0.5 μm.
図4は、本実施形態の同時制御エレメント群21の作動状態を説明するための概念図である。同時制御エレメント群21は、遅延回路23と多数の励振素子25a〜25pとから構成される。
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining the operating state of the simultaneous
各励振素子25a〜25pは、制御部10で制御される遅延回路23に接続している。遅延回路23からは、各励振素子25a〜25pに向けて励振パルス22が発せられる。励振パルス22を受信すると、各励振素子25a〜25pは超音波24を発する。遅延回路23により、励振パルス22が発せられるタイミングが励振素子25ごとに設定されうる。つまり同時制御エレメント群21は、いわゆるアレイ探触子である。
Each excitation element 25 a to 25 p is connected to a
図4の例では、励振素子25a〜25pは、同時に励振パルス22を受信している。また同時に超音波24を発している。そして、図4に示されるように、超音波24の群(すなわち、超音波ビームD)は焦点F1で集束する。図4において矢印U1で示されているのは、超音波ビームDの進行方向である。
In the example of FIG. 4, the excitation elements 25 a to 25 p receive the
図5にも、同時制御エレメント群21が示されている。図5の例では、左端の励振素子25aが、最も遅く励振パルス22を受信している。この左端の励振素子25aから離れた励振素子25ほど、励振パルス22を早く受信している。この左端の励振素子25aは、最も遅れて超音波24を発している。この左端の励振素子25から離れた励振素子20ほど、超音波24を早く発している。このタイミングのズレにより、図5に示されるように、超音波ビームDは焦点F2で集束する。図5において矢印U2で示されているのは、超音波ビームDの進行方向である。
FIG. 5 also shows the simultaneous
図4及び図5の対比から明らかなように、超音波ビームDの進行方向U2は、進行方向U1とは異なっている。同時制御エレメント群21では、励振パルス22の発信のタイミングの制御により、超音波ビームDの進行方向を任意に設定することが可能であり、丸棒鋼Aへの超音波ビームDの入射角も任意に設定することが可能となる。
As is clear from the comparison between FIGS. 4 and 5, the traveling direction U2 of the ultrasonic beam D is different from the traveling direction U1. In the simultaneous
図6は、本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置を用いた場合のT断面でみた垂直な表面疵(丸棒鋼の表面接線方向に対してはほぼ垂直に進展しており、丸棒鋼の圧延方向に長さをもっている疵、以下、単に、垂直疵とする)の探傷の模式図である。 FIG. 6 shows a vertical surface defect observed in the T cross section when the surface defect evaluation apparatus for a round bar steel of this embodiment is used (protrused substantially perpendicularly to the surface tangential direction of the round bar steel. FIG. 5 is a schematic diagram of flaw detection of a flaw having a length in the rolling direction (hereinafter simply referred to as a vertical flaw).
図6(a)は、垂直疵C1の右側から超音波ビームを入射させる場合(屈折角θbが32°の例)を示す図である。図6(b)は、垂直疵C1の左側から超音波ビームを入射する場合(屈折角θbが32°の例)を示す図である。図6(c)は、垂直疵C1の右側から(a)の場合とは異なる屈折角で超音波ビームを入射する場合(屈折角θbが42°の例)を示す図である。 FIG. 6A is a diagram illustrating a case where an ultrasonic beam is incident from the right side of the vertical ridge C1 (an example in which the refraction angle θb is 32 °). FIG. 6B is a diagram illustrating a case where an ultrasonic beam is incident from the left side of the vertical ridge C1 (an example in which the refraction angle θb is 32 °). FIG. 6C is a diagram illustrating a case where an ultrasonic beam is incident at a refraction angle different from the case of FIG. 6A from the right side of the vertical ridge C1 (an example where the refraction angle θb is 42 °).
同一の垂直疵C1に対し、図6(a)の場合と図6(b)の場合とで、検出能は変わらないので、垂直疵C1の場合は、少なくとも垂直疵C1の左側・右側のどちらかから超音波が入射すれば、疵検出ができる。図6(c)のように、入射角を変えた場合も同様である。 Since the detection ability does not change between the case of FIG. 6A and the case of FIG. 6B for the same vertical ridge C1, in the case of the vertical ridge C1, at least either the left side or the right side of the vertical ridge C1 If ultrasonic waves are incident on the surface, wrinkle detection can be performed. The same applies when the incident angle is changed as shown in FIG.
図7は、本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置を用いた場合のT断面でみた斜めの表面疵(丸棒鋼の表面接線方向に対しては斜めに進展しており、丸棒鋼の圧延方向に長さをもっている疵、以下、単に、斜め疵とする)の探傷の模式図である。 FIG. 7 shows an oblique surface defect observed in the T section when the surface defect evaluation apparatus for a round bar steel according to the present embodiment is used. FIG. 2 is a schematic diagram of flaw detection for a flaw having a length in a direction (hereinafter, simply referred to as an oblique flaw).
図7(a)は、斜め疵C2の右側から超音波ビームを入射させる場合(屈折角θbが32°の例)を示す図である。図7(b)は、斜め疵C2の左側から超音波ビームを入射する場合(屈折角θbが32°の例)を示す図である。図7(c)は、斜め疵C2の右側から(a)の場合とは異なる屈折角で超音波ビームを入射する場合(屈折角θbが42°の例)を示す図である。 FIG. 7A is a diagram illustrating a case where an ultrasonic beam is incident from the right side of the oblique eyelid C2 (an example in which the refraction angle θb is 32 °). FIG. 7B is a diagram showing a case where an ultrasonic beam is incident from the left side of the oblique eyelid C2 (an example in which the refraction angle θb is 32 °). FIG. 7C is a diagram showing a case where an ultrasonic beam is incident from the right side of the oblique eyelid C2 at a refraction angle different from that in FIG. 7A (an example where the refraction angle θb is 42 °).
また、図7は、斜め疵C2の向きが疵開口部での丸棒鋼Aの表面に対する法線方向から25°傾いているときの事例を示す。 Moreover, FIG. 7 shows an example when the direction of the oblique rod C2 is inclined by 25 ° from the normal direction with respect to the surface of the round steel bar A at the rod opening.
同一の斜め疵C2に対する検出能は、図7(b)の場合より図7(a)、(c)の場合の方が良好となる。特に図7(b)の場合、斜め疵C2の検出もれが起こる場合があり、図7(a)のような超音波ビームDの入射が不可欠となる。 The detection ability for the same oblique eyelid C2 is better in the cases of FIGS. 7A and 7C than in the case of FIG. 7B. In particular, in the case of FIG. 7B, there is a case where the slanted eyelid C2 is detected and the incidence of the ultrasonic beam D as shown in FIG. 7A is indispensable.
実際には疵向きが法線方向に対して左側に傾いている鋼材も、右側に傾いている鋼材も探傷検査しなくてはならないが、図7(a)タイプの超音波ビームDと図7(b)タイプの超音波ビームDを交互に、両者が干渉しないように発信することで、斜め疵C2の検出もれを防止できる。 Actually, the steel material in which the heel direction is inclined to the left side with respect to the normal direction and the steel material inclining to the right side must be flaw-detected, but the ultrasonic beam D of FIG. By transmitting the (b) type ultrasonic beam D alternately so that the two do not interfere with each other, it is possible to prevent the detection of the oblique eyelid C2.
本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法によれば、斜め疵の検出・非検出は、疵に対する超音波入射方向に左右されるが、屈折角に加え、疵の両側から超音波が入射できるようにすることにより、疵検出特性が疵の向きに影響されにくいようにすること可能としている。 According to the surface defect evaluation apparatus and method of the round bar steel of this embodiment, the detection / non-detection of oblique wrinkles depends on the direction of ultrasonic incident on the wrinkles, but in addition to the refraction angle, the ultrasonic waves are detected from both sides of the wrinkles. By making the light incident, the wrinkle detection characteristic can be made less susceptible to the direction of the wrinkle.
本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法では、屈折角は固定しておいた方が探傷速度をあげやすいが、図7(c)タイプのような第三の屈折角の超音波ビームも組み入れて探傷してもよい。表面疵検出精度を確保できる範囲で屈折角を変えるのは自由であり、例えば屈折角44°で疵の左右から超音波ビームDを入射させる探傷を行うなどの方法であってもよい。 In the apparatus and method for evaluating surface defects of a round steel bar according to the present embodiment, it is easier to increase the flaw detection speed if the refraction angle is fixed, but the ultrasonic wave of the third refraction angle as shown in FIG. A beam may also be incorporated for flaw detection. The refraction angle can be freely changed within a range in which the surface flaw detection accuracy can be ensured. For example, a flaw detection method in which the ultrasonic beam D is incident from the left and right of the flaw at a refraction angle of 44 ° may be used.
図8は、本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法を用いた場合のT断面でみた超音波ビームの焦点位置のイメージ(焦点より後ろのビーム形状は省略している)を示す模式図である。 FIG. 8 shows an image of the focal position of the ultrasonic beam as seen from the T cross section when the surface defect evaluation apparatus and method for round bar steel of this embodiment is used (the beam shape behind the focal point is omitted). It is a schematic diagram.
図8(a)は、表面疵開口部の検出をねらって超音波ビームの焦点を図中のFaに制御したときを示す図である。図8(b)は、超音波ビームの焦点を、超音波ビームの中心軸でみた進行方向に関して、図8(a)の状態よりも後側の図中のFbに制御したときを示す図である。図8(c)は、超音波ビームの焦点を、超音波ビームの中心軸でみた進行方向に関して、図8(a)の状態よりも前側の図中のFcに制御したときを示す図である。 FIG. 8A is a diagram illustrating a case where the focal point of the ultrasonic beam is controlled to Fa in the drawing with the aim of detecting the surface wrinkle opening. FIG. 8B is a diagram showing a case where the focal point of the ultrasonic beam is controlled to Fb in the rear side of the state of FIG. 8A with respect to the traveling direction viewed from the central axis of the ultrasonic beam. is there. FIG. 8C is a diagram illustrating a case where the focal point of the ultrasonic beam is controlled to Fc in the drawing on the front side of the state of FIG. 8A with respect to the traveling direction viewed from the central axis of the ultrasonic beam. .
図9は、本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法を用いた場合のT断面でみた超音波ビームの焦点位置と表面疵との位置関係の事例を示す模式図である。 FIG. 9 is a schematic diagram showing an example of the positional relationship between the focal position of the ultrasonic beam and the surface wrinkles as seen from the T section when the surface defect evaluation apparatus and method for round bar steel of this embodiment are used.
図9(a)は、表面疵開口部の検出をねらって超音波ビームの焦点を図中のFaに制御したときを示す図である。このようにすることで、表面疵CからのエコーのS/N比を最大化することができる。なお、表面疵CからのエコーのS/N比が損なわれない範囲内であれば、焦点位置がFa近傍で多少振れてもよい。 FIG. 9A is a diagram illustrating a case where the focal point of the ultrasonic beam is controlled to Fa in the drawing with the aim of detecting the surface flaw opening. By doing so, the S / N ratio of the echo from the surface defect C can be maximized. It should be noted that the focal position may be slightly shifted in the vicinity of Fa as long as the S / N ratio of the echo from the surface ridge C is not impaired.
図9(b)は、超音波ビームの焦点を、超音波ビームの中心軸でみた進行方向に関して、図9(a)の状態よりも後側の図中のFbに制御したときを示す図である。図9(c)は、超音波ビームの焦点を、超音波ビームの中心軸でみた進行方向に関して、図9(a)の状態よりも前側の図中のFcに制御したときを示す図である。 FIG. 9B is a diagram illustrating a case where the focal point of the ultrasonic beam is controlled to Fb in the rear side of the state of FIG. 9A with respect to the traveling direction viewed from the central axis of the ultrasonic beam. is there. FIG. 9C is a diagram showing a case where the focal point of the ultrasonic beam is controlled to Fc in the drawing in front of the state of FIG. 9A with respect to the traveling direction viewed from the central axis of the ultrasonic beam. .
超音波ビームDの焦点位置を、超音波ビームDの中心軸sでみた進行方向に関して、Fa〜Fcと変化させることにより、超音波ビームDが表面疵Cにいろいろなあたり方をし、表面疵CからのエコーのS/N比が変動する中で、最大のS/N比の状態をみつけることで、さらに表面疵検出精度が向上する。 By changing the focal position of the ultrasonic beam D from Fa to Fc with respect to the traveling direction seen from the central axis s of the ultrasonic beam D, the ultrasonic beam D makes various contact with the surface defect C, and the surface defect By detecting the state of the maximum S / N ratio while the S / N ratio of the echo from C varies, the surface flaw detection accuracy is further improved.
このように、本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法によれば、表面疵に焦点があたる条件なので、表面疵からのエコーのS/N比が最大化できる。なお、焦点の形状はたとえば線焦点とする。 Thus, according to the surface defect evaluation apparatus and method of the round bar steel of this embodiment, the S / N ratio of echoes from the surface defects can be maximized because the condition is focused on the surface defects. The focus shape is, for example, a line focus.
表面疵の深さ方向の長さが例えばミリオーダーあるいはそれ以上の寸法のとき、必ずしも表面疵開口部でのフォーカスで最大S/N比が得られるとは限らない。そこで、本実施形態の丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法では、フォーカス位置を表面疵開口部の検出を意図する位置とその前後の範囲に制御するものとする。これにより最大S/N比を得るための再探傷も不要となる。 When the length of the surface defect in the depth direction is, for example, a millimeter order or more, the maximum S / N ratio is not always obtained by focusing at the surface defect opening. Therefore, in the surface defect evaluation apparatus and method for a round bar steel according to this embodiment, the focus position is controlled to a position intended for detection of the surface defect opening and a range before and after the position. This eliminates the need for re-flaw detection to obtain the maximum S / N ratio.
次に、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples.
本実施例の丸棒鋼の表面欠陥評価装置100による丸棒鋼Aの検査を所定の条件で行う。丸棒鋼Aは、黒皮材、ピーリング材のいずれでもよい。条件を満たすことで、幅0.5μm以上の圧着状疵を含む表面疵Cの検出が可能となる。機械構造用鋼・軸受鋼・ステンレス鋼・工具鋼など(具体的には、SCR420、SUJ2、SUS304、SKD6など)で同様の探傷条件とできる。
The round bar steel A is inspected by the round bar steel surface
(代表例1)
本実施例の丸棒鋼の表面欠陥評価装置100のアレイ探触子ユニット20を、探傷周波数7MHzの超音波ビームを発することができるエレメント群を配したものとし、φ40mmの丸棒鋼Aを探傷することを意図して、水距離lを32mmとなるようにセットする。
(Representative example 1)
The
制御部10のパソコン画面上で電子走査に関する条件を設定する。すなわち、同時制御エレメント群21による見かけの振動子の大きさに関し、アレイ探触子ユニット20の略円周面の探触子面20aの円周上方向の範囲Eを11mmとなるようにし、丸棒鋼Aの軸方向のサイズ15mmとあわせて、見かけ振動子面積が11mm×15mmとなるようにする。なお、同時制御エレメント群21による見かけの振動子の軸方向のサイズは一般に固定値であることが多い。
Conditions regarding electronic scanning are set on the personal computer screen of the control unit 10. That is, regarding the apparent transducer size by the simultaneous
超音波ビームDの中心軸sでみた横波屈折角θbが+45°,-45°となるようにする。なお、横波屈折角θbを決めれば、水中縦波音速(1480m/sec)、鋼中横波音速(3230m/sec)の値を用いて、スネルの法則により超音波入射角θaが自動的に定まる。 The transverse wave refraction angle θb viewed from the central axis s of the ultrasonic beam D is set to + 45 ° and −45 °. If the transverse wave refraction angle θb is determined, the ultrasonic incident angle θa is automatically determined by Snell's law using the values of underwater longitudinal wave sound velocity (1480 m / sec) and in-steel transverse wave sound velocity (3230 m / sec).
超音波ビームDの路程の方向に関して第1反射点(表面疵開口部を予定する位置)の前後にゲートを設定し、焦点Fを第1反射点の位置をねらって設定する。なお、ここでいうゲートとは、超音波ビームDの路程方向の測定範囲のことで、例えば、表面下の丸棒Aの直径の5%の寸法範囲(直径dに対して95〜100%d)をカバーするように設定する。 With respect to the direction of the path of the ultrasonic beam D, a gate is set before and after the first reflection point (position where the front surface opening is planned), and the focal point F is set aiming at the position of the first reflection point. Here, the gate is a measurement range in the path direction of the ultrasonic beam D, for example, a dimension range of 5% of the diameter of the round bar A below the surface (95 to 100% d with respect to the diameter d). ) To cover.
さらに評価条件に関して、幅0.5μm以上の圧着状疵Cを検出できるエコーレベルを設定する。なお、幅0.5μm以上の圧着状疵を検出できるエコーレベルは、幅0.5μmあるいはほぼ同様のサイズの人工表面疵を有する試験片を作製して検定(事前に決定)するのが好ましいが、間接的に確認する方法であってもよい。 Furthermore, regarding the evaluation conditions, an echo level that can detect the crimped ridge C having a width of 0.5 μm or more is set. Note that the echo level at which a crimped wrinkle with a width of 0.5 μm or more can be detected is preferably tested by preparing a test piece having an artificial surface wrinkle with a width of 0.5 μm or approximately the same size, but indirectly. It may be a method of confirming automatically.
超音波探傷による表面疵の探傷評価条件を設定の後、丸棒鋼Aを所定の搬送速度で本実施例の丸棒鋼の表面欠陥評価装置100内に装入・通過させ、水浸超音波探傷を行う。
After setting surface flaw detection evaluation conditions by ultrasonic flaw detection, round steel bar A is loaded and passed through the round bar steel surface
疵検出の有無、また疵検出位置を示すマップを出力し、合否判定などを行う。なお、疵検出位置のマップは、例えば横軸に丸棒鋼材の軸方向の距離、縦軸にエコー高さをとるものである。 A map indicating the presence or absence of wrinkle detection and a wrinkle detection position is output, and pass / fail judgment is performed. In addition, the map of a wrinkle detection position takes the distance of the axial direction of a round bar steel material on a horizontal axis, for example, and an echo height on a vertical axis | shaft.
(代表例2)
本実施例の丸棒鋼の表面欠陥評価装置100のアレイ探触子ユニット20を、探傷周波数5MHzの超音波ビームを発することができる同時制御エレメント群を配したものとし、φ90mmの丸棒鋼Aを探傷することを意図して、水距離lを30mmとなるようにセットする。
(Representative example 2)
The
制御部10のパソコン画面上で電子走査に関する条件を設定する。すなわち、同時制御エレメント群21による見かけの振動子の大きさに関し、アレイ探触子ユニット20の略円周面の探触子面20aの円周上方向の範囲Eを13mmとなるようにし、丸棒鋼Aの軸方向のサイズ15mmとあわせて、見かけ振動子面積が13mm×15mmとなるようにする。
Conditions regarding electronic scanning are set on the personal computer screen of the control unit 10. That is, regarding the apparent transducer size by the simultaneous
超音波ビームDの中心軸sでみた横波屈折角θbが+45°,-45°となるようにする。超音波ビームDの路程の方向に関して第1反射点(表面疵開口部を予定する位置)の前後にゲートを設定し、焦点Fを第1反射点の位置をねらって設定する。 The transverse wave refraction angle θb viewed from the central axis s of the ultrasonic beam D is set to + 45 ° and −45 °. With respect to the direction of the path of the ultrasonic beam D, a gate is set before and after the first reflection point (position where the front surface opening is planned), and the focal point F is set aiming at the position of the first reflection point.
さらに評価条件に関して、幅0.5μm以上の圧着状疵Cを検出できるエコーレベルを設定する。 Furthermore, regarding the evaluation conditions, an echo level that can detect the crimped ridge C having a width of 0.5 μm or more is set.
超音波探傷による表面疵の探傷評価条件を設定の後、丸棒鋼Aを所定の搬送速度で実施例の丸棒鋼の表面欠陥評価装置100内に装入・通過させ、水浸超音波探傷を行う。疵検出の有無、また疵検出位置を示すマップを出力し、合否判定などを行う。
After setting the flaw detection evaluation conditions for surface defects by ultrasonic flaw detection, the round steel bar A is inserted and passed through the round bar steel surface
(代表例3)
本実施例の丸棒鋼の表面欠陥評価装置100のアレイ探触子ユニット20を、探傷周波数7MHzの超音波ビームを発することができるエレメント群を配したものとし、φ36mmの丸棒鋼Aを探傷することを意図して、水距離lを34mmとなるようにセットする。
(Representative example 3)
The
制御部10のパソコン画面上で電子走査に関する条件を設定する。すなわち、同時制御エレメント群21による見かけの振動子の大きさに関し、アレイ探触子ユニット20の略円周面の探触子面20a円周上方向の範囲Eを11mmとなるようにし、丸棒鋼Aの軸方向のサイズ15mmとあわせて、見かけ振動子面積が11mm×15mmとなるようにする。
Conditions regarding electronic scanning are set on the personal computer screen of the control unit 10. That is, with respect to the size of the apparent transducer by the simultaneous
超音波ビームDの中心軸sでみた横波屈折角θbが+32°,-32°となるようにする。 The transverse wave refraction angle θb viewed from the central axis s of the ultrasonic beam D is set to + 32 ° and −32 °.
超音波ビームDの路程の方向に関して第1反射点(表面疵開口部を予定する位置)の前後にゲートを設定し、焦点Fが第1反射点の位置およびその前後のゲート範囲内で変化するように設定する。 With respect to the direction of the path of the ultrasonic beam D, a gate is set before and after the first reflection point (position where the surface ridge opening is planned), and the focal point F changes within the position of the first reflection point and the gate range before and after the first reflection point. Set as follows.
さらに評価条件に関して、幅0.5μm以上の圧着状疵Cを検出できるエコーレベルを設定する。 Furthermore, regarding the evaluation conditions, an echo level that can detect the crimped ridge C having a width of 0.5 μm or more is set.
超音波探傷による表面疵の探傷評価条件を設定の後、丸棒鋼Aを所定の搬送速度で本実施例の丸棒鋼の表面欠陥評価装置100内に装入・通過させ、水浸超音波探傷を行う。疵検出の有無、また疵検出位置を示すマップを出力し、合否判定などを行う。
After setting surface flaw detection evaluation conditions by ultrasonic flaw detection, round steel bar A is loaded and passed through the round bar steel surface
以下に、上記代表例を同様の方式で、探傷周波数、同時制御エレメント群の範囲寸法、水距離、横波屈折角、疵への超音波入射方向、及び、焦点位置に関するパラメータを変化させた実施例を作成し、本実施例の丸棒鋼の表面欠陥評価装置により水浸超音波探傷を行った結果を示す。 In the following, an example in which parameters related to the flaw detection frequency, the range size of the simultaneous control element group, the water distance, the transverse wave refraction angle, the ultrasonic wave incident direction on the ridge, and the focal position are changed in the same manner as the above representative example The results of water immersion ultrasonic flaw detection using the surface defect evaluation apparatus for round bar steel of this example are shown.
なお、下記図表中で数値範囲を示している欄は、その範囲内のいずれか1つの値をとるの意味である。また、不感帯の欄は、ゲート内への不感帯(表面エコーの侵入)の影響がないものを○、あるものを×と表示した。 In addition, the column which shows the numerical range in the following table | surface has the meaning which takes any one value within the range. Also, in the dead zone column, the case where there was no influence of the dead zone (invasion of surface echo) into the gate was indicated as ◯, and the case where there was a negative was indicated as x.
また、表面疵の検出精度の欄は、対象の疵がS/N比が2.2以上で検出されるものを◎、S/N比が1.5以上2.2未満で検出されるものを○、S/N比が1.5未満となり検出非検出が明瞭に確認できないものを×、と表示した。「一般表面疵」は幅5μm以上の表面疵、「圧着状疵」は幅0.5μm以上5μm未満の表面疵、の意であり、主に焼き割れ・変態割れなどの空隙タイプの表面疵を意図している。 In the column for detection accuracy of surface flaws, the target wrinkle is detected when the S / N ratio is 2.2 or more, ◎, the one detected when the S / N ratio is 1.5 or more and less than 2.2, ○, S / N When the ratio was less than 1.5 and detection / non-detection could not be clearly confirmed, x was displayed. “General surface flaw” means surface flaws with a width of 5 μm or more, and “crimp-shaped flaw” means surface flaws with a width of 0.5 μm or more and less than 5 μm. Mainly intended for void type surface flaws such as burning cracks and transformation cracks doing.
疵への超音波入射方向の欄は、「1方向」とは例えば+32°の屈折角だけで超音波を発信して探傷する場合、「2方向」とは例えば+45°と-45°の屈折角で超音波を発信して探傷する場合、の意味である。 In the column of the direction of ultrasonic wave incident on the heel, “one direction” means, for example, when flaw detection is performed by transmitting ultrasonic waves with only a refraction angle of + 32 °, “two directions” means, for example, + 45 ° and -45 ° This means that when ultrasonic waves are transmitted at a refraction angle of flaw detection.
(探傷周波数の影響)
探傷周波数の影響を表1に示す。
(Influence of flaw detection frequency)
Table 1 shows the influence of the flaw detection frequency.
表1からは、φ15〜100mmの丸棒鋼を、鋼材直径の90〜100%の範囲にゲートをかけて、本実施例のアレイ探触子を備えた超音波探傷装置により、標準的な搬送速度(1〜2.5m/sec)の条件下で、超音波探傷を行うにあたり、同時制御エレメント群の範囲、軸方向のエレメント寸法、水距離、横波屈折角、疵への超音波入射方向、焦点位置、の条件が適正であれば、探傷周波数3〜25MHzで不感帯の発生(表面エコーのゲート内への侵入)はなく、良好な検出精度を確保しうることがわかる。 From Table 1, the standard conveyance speed is measured by the ultrasonic flaw detector equipped with the array probe of the present embodiment, with a round bar steel of φ15-100mm gated in the range of 90-100% of the steel diameter. (1 ~ 2.5m / sec) When performing ultrasonic flaw detection, the range of simultaneous control elements, axial element dimensions, water distance, transverse wave refraction angle, ultrasonic incident direction to the ridge, focal position If the conditions (1) and (2) are appropriate, there is no dead band (invasion of the surface echo into the gate) at a flaw detection frequency of 3 to 25 MHz, and it can be seen that good detection accuracy can be ensured.
特に、エレメント群から発せられる超音波の探傷周波数を4〜20MHz(好ましくは5〜10MHz)とすることにより、表面疵をより高い検出精度で検出できることがわかる。 In particular, it can be seen that surface flaws can be detected with higher detection accuracy by setting the flaw detection frequency of ultrasonic waves emitted from the element group to 4 to 20 MHz (preferably 5 to 10 MHz).
さらに探傷周波数の影響を詳細にみると、φ15〜φ49の丸棒鋼の探傷では、探傷周波数3〜25MHzのとき、一般表面疵に対して良好な検出精度を得ている。しかしながら、疵幅0.5μmの圧着状表面疵は、探傷周波数3MHzでは検出できず、探傷周波数4〜25MHzの条件が必要となる。特に5〜20MHzの条件が最もよい。 Further, when the influence of the flaw detection frequency is examined in detail, in the flaw detection of a round bar steel of φ15 to φ49, good detection accuracy is obtained for general surface defects at a flaw detection frequency of 3 to 25 MHz. However, a crimped surface flaw having a flaw width of 0.5 μm cannot be detected at a flaw detection frequency of 3 MHz, and the flaw detection frequency of 4 to 25 MHz is required. In particular, the condition of 5 to 20 MHz is the best.
同様にφ50〜100の丸棒鋼の探傷では、探傷周波数3〜25MHzのとき、一般表面疵を検出することができ、探傷周波数3〜20MHzのとき、特に良好な検出精度が得られる。しかしながら、圧着状表面疵は、探傷周波数3MHzや25MHzの条件では検出できず、探傷周波数4〜20MHzで検出できる。そして、探傷周波数5〜10MHzのとき、良好な検出精度が得られる。 Similarly, in flaw detection of φ50-100 round bar steel, general surface defects can be detected when the flaw detection frequency is 3-25 MHz, and particularly good detection accuracy is obtained when the flaw detection frequency is 3-20 MHz. However, the crimped surface flaw cannot be detected under the condition of a flaw detection frequency of 3 MHz or 25 MHz, but can be detected at a flaw detection frequency of 4 to 20 MHz. When the flaw detection frequency is 5 to 10 MHz, good detection accuracy can be obtained.
以上を総合してφ15〜100の丸棒鋼を同一条件で探傷比較する観点からは、一般表面疵も圧着状表面疵も探傷周波数4〜20MHzで検出でき、探傷周波数5〜10MHzで良好な検出精度が得られることになる。 Overall, from the viewpoint of flaw detection comparison of φ15-100 round bar steel under the same conditions, both general surface and crimped surface flaws can be detected at a flaw detection frequency of 4-20MHz, and good detection accuracy at flaw detection frequency of 5-10MHz. Will be obtained.
(同時制御エレメント群の範囲寸法の影響)
同時制御エレメント群の範囲寸法の影響を表2に示す。
(Influence of range size of simultaneous control elements)
Table 2 shows the influence of the range size of the simultaneous control element group.
表2からは、φ15〜100mmの丸棒鋼を、鋼材直径の90〜100%の範囲にゲートをかけて、本件のアレイ探触子を備えた超音波探傷装置により、標準的な搬送速度(1〜2.5m/sec)の条件下で、超音波探傷を行うにあたり、探傷周波数、軸方向のエレメント寸法、水距離、横波屈折角、疵への超音波入射方向、焦点位置、の条件が適正であれば、同時制御エレメント群の範囲を7〜35mmとしてφ35〜100mmの丸棒鋼の探傷を行えば、不感帯の発生(表面エコーのゲート内への侵入)がないことがわかる。 Table 2 shows that a round bar steel of φ15-100mm is gated in the range of 90-100% of the steel material diameter, and the ultrasonic flaw detector equipped with the array probe of this case is used for standard conveying speed (1 (~ 2.5m / sec) under the conditions of ultrasonic flaw detection, the flaw detection frequency, axial element dimensions, water distance, transverse wave refraction angle, ultrasonic wave incident direction to the ridge, and focal position are appropriate. If there is a simultaneous control element group in the range of 7 to 35 mm and a flaw detection of a round bar steel of φ35 to 100 mm is performed, it can be seen that there is no dead zone (invasion of surface echo into the gate).
特に、同時制御エレメント群の丸棒鋼Aの探触子面20aの円周上方向の範囲の寸法(図中の円弧状の太い線Eの長さ)を8〜35mm(好ましくは10〜35mm)とすることにより、表面疵をより高い検出精度で検出できることがわかる。
In particular, the dimension in the circumferential direction of the
しかしながら、φ15〜34mmと小径の丸棒鋼を探傷するときには、同時制御エレメント群の範囲が35mmと大きいと、不感帯の発生があり、表面疵を検出できない。よって、φ15〜34mmの丸棒鋼の探傷では、同時制御エレメント群の範囲30mm以下、φ35〜100mmの丸棒鋼の探傷では同時制御エレメント群の範囲35mm以下で、表面疵を検出すべきといえるが、φ15〜100mmの丸棒鋼の探傷において、同時制御エレメント群の範囲を8mmとすると圧着状表面疵の検出精度が低下し、同時制御エレメント群の範囲を7mmとすると、表面疵が検出できなくなる。 However, when flaw detection is performed on a round steel bar having a small diameter of 15 to 34 mm, if the range of the simultaneous control element group is as large as 35 mm, a dead zone occurs and surface flaws cannot be detected. Therefore, in flaw detection of φ15-34mm round bar steel, the range of simultaneous control elements should be 30mm or less, and in flaw detection of φ35-100mm round bar steel, surface flaws should be detected in the range of simultaneous control elements 35mm or less. In flaw detection of 15 to 100 mm round bar steel, if the range of the simultaneous control element group is 8 mm, the detection accuracy of the crimped surface defect is lowered, and if the range of the simultaneous control element group is 7 mm, the surface defect cannot be detected.
(水距離の影響)
水距離の影響を表3に示す。「残響エコーの発生」の欄は、発生なしを○、発生ありを×とした。
(Effect of water distance)
Table 3 shows the effect of water distance. In the column “occurrence of reverberation echo”, “no occurrence” is indicated by “◯”, and occurrence is indicated by “X”.
表3からは、φ15〜100mmの丸棒鋼を、鋼材直径の90〜100%の範囲にゲートをかけて、本件のアレイ探触子を備えた超音波探傷装置により、標準的な搬送速度(1〜2.5m/sec)の条件下で、超音波探傷を行うにあたり、水距離lを15〜50mm(好ましくは19〜45mm)とすることにより、表面疵をより高い検出精度で検出できることがわかる。 Table 3 shows that a round steel bar with a diameter of 15 to 100 mm is gated in the range of 90 to 100% of the steel material diameter, and an ultrasonic flaw detector equipped with the array probe of the present invention is used to measure the standard conveyance speed (1 It can be seen that surface flaws can be detected with higher detection accuracy by setting the water distance l to 15 to 50 mm (preferably 19 to 45 mm) when performing ultrasonic flaw detection under the condition of ~ 2.5 m / sec.
また、探傷周波数、同時制御エレメント群の範囲、軸方向のエレメント寸法、横波屈折角、疵への超音波入射方向、焦点位置、の条件を適正にしていても、水距離を13mmと小さくすると、残響エコー(探触子と丸棒鋼表面との間を往復する超音波の影響)が発生し、表面疵の検出ができないことがわかる。 In addition, even if the flaw detection frequency, the range of the simultaneous control element group, the axial element size, the transverse wave refraction angle, the ultrasonic wave incident direction to the ridge, and the focal position are appropriate, if the water distance is reduced to 13 mm, It can be seen that reverberation echo (influence of ultrasonic waves reciprocating between the probe and the round steel bar surface) occurs, and surface defects cannot be detected.
水距離15mm以上で残響エコーの発生はなくなり、水距離15〜50mmで良好な表面疵検出精度が得られる。水距離60mmとすると、残響エコーとは関係なく、一般表面疵の検出精度が低下し、圧着状表面疵は検出できない。 When the water distance is 15 mm or more, no reverberation echo occurs, and good surface flaw detection accuracy is obtained at a water distance of 15 to 50 mm. If the water distance is 60 mm, regardless of reverberation echo, the detection accuracy of general surface defects decreases, and crimped surface defects cannot be detected.
(横波屈折角の影響)
横波屈折角の影響を表4に示す。
(Influence of transverse wave refraction angle)
Table 4 shows the influence of the transverse wave refraction angle.
表4からは、φ15〜100mmの丸棒鋼を、鋼材直径の90〜100%の範囲にゲートをかけて、本件のアレイ探触子を備えた超音波探傷装置により、標準的な搬送速度(1〜2.5m/sec)の条件下で、超音波探傷を行うにあたり、探傷周波数、同時制御エレメント群の範囲、軸方向のエレメント寸法、水距離、疵への超音波入射方向、焦点位置、の条件を適正にしていれば、横波屈折角28〜68°で不感帯の発生はないことがわかる。 Table 4 shows that a round bar steel with a diameter of 15 to 100 mm is gated in the range of 90 to 100% of the steel diameter, and an ultrasonic flaw detector equipped with the array probe of the present invention is used to obtain a standard conveyance speed (1 (~ 2.5m / sec) under the condition of ultrasonic flaw detection, flaw detection frequency, simultaneous control element group range, axial element size, water distance, ultrasonic incident direction to fistula, focal position It can be seen that there is no dead band at a transverse wave refraction angle of 28 to 68 ° if the angle is set appropriately.
しかしながら、横波屈折角が28°あるいは68°のときには表面疵を検出できず、横波屈折角が30°〜65°のときに表面疵を検出できることがわかる。そして、一般表面疵については横波屈折角30°〜65°、圧着状疵については横波屈折角30°〜45°で良好な検出精度を得ることができることがわかる。 However, it can be seen that surface wrinkles cannot be detected when the transverse wave refraction angle is 28 ° or 68 °, and surface wrinkles can be detected when the transverse wave refraction angle is 30 ° to 65 °. It can be seen that good detection accuracy can be obtained at a transverse wave refraction angle of 30 ° to 65 ° for a general surface flaw and a transverse wave refraction angle of 30 ° to 45 ° for a crimped flaw.
(疵への超音波入射方向を1方向/2方向とすることの影響)
疵への超音波入射方向を1方向/2方向とすることの影響を表5に示す。1方向とは、表面疵を含む丸棒鋼のT断面を見たとき、疵の片側から超音波が照射されるような探傷の条件、2方向とは、疵の左側、右側から交互に超音波が照射されるような条件の意である。
(Effects of changing the direction of ultrasonic incident on the ridge to 1 direction / 2 directions)
Table 5 shows the effect of setting the direction of ultrasonic wave incident on the ridge to 1 direction / 2 directions. The 1 direction is the flaw detection condition in which ultrasonic waves are irradiated from one side of the scissors when looking at the T section of the round steel bar including the surface scissors, and the 2 directions are ultrasonic waves alternately from the left and right sides of the scissors. Is a condition that is irradiated.
表5からは、φ15〜100mmの丸棒鋼を、鋼材直径の90〜100%の範囲にゲートをかけて、本件のアレイ探触子を備えた超音波探傷装置により、標準的な搬送速度(1〜2.5m/sec)の条件下で、超音波探傷を行うにあたり、探傷周波数、同時制御エレメント群の範囲、軸方向のエレメント寸法、水距離、横波屈折角、焦点位置、の条件を適正にしていれば、疵への超音波入射方向が、1方向であっても2方向であっても、不感帯の発生はないことがわかる。 Table 5 shows that a round bar steel with a diameter of 15 to 100 mm is gated in the range of 90 to 100% of the steel diameter, and an ultrasonic flaw detector equipped with the array probe of the present invention is used to obtain a standard conveyance speed (1 When performing ultrasonic flaw detection under the condition of ~ 2.5m / sec), the flaw detection frequency, the range of the simultaneous control element group, the axial element dimensions, the water distance, the transverse wave refraction angle, and the focal position are set appropriately. Thus, it can be seen that there is no dead zone regardless of whether the ultrasonic wave incident direction on the eyelid is one direction or two directions.
しかしながら、疵への超音波入射方向を1方向とする場合には、表面疵を含む丸棒鋼のT断面でみたときの丸棒鋼表面と疵とがなす角度が鈍角の側から超音波が照射されると、表面疵の検出精度は比較的良好であるものの、丸棒鋼表面と疵とがなす角度が鋭角の側から超音波が照射されると、表面疵の検出精度が悪くなったり、検出できなかったりする。疵への超音波入射方向を2方向とする場合は、かならず一方の方向が丸棒鋼表面と疵とがなす角度が鈍角の側からの超音波の照射となるので、表面疵の検出が安定することが表5からわかる。これらの傾向は、一般表面疵でも、圧着状表面疵でも同様である。 However, when the incident direction of the ultrasonic waves to the ridge is one direction, the angle between the round bar steel surface and the heel when viewed from the T section of the round bar steel including the surface heel is irradiated from the obtuse angle side. Although the surface flaw detection accuracy is relatively good, if the ultrasonic wave is irradiated from the side where the angle between the round bar steel surface and the flaw is an acute angle, the surface flaw detection accuracy is deteriorated or cannot be detected. There is not. When the incident direction of ultrasonic waves on the heel is two directions, the detection of surface folds is stable because the direction of the angle between the round bar steel surface and the heel is an obtuse angle. It can be seen from Table 5. These tendencies are the same for both general surface flaws and crimped surface flaws.
(焦点位置の影響)
焦点位置の影響を表6に示す。
(Influence of focal position)
Table 6 shows the influence of the focal position.
表6からは、φ15〜100mmの丸棒鋼を、鋼材直径の90〜100%の範囲にゲートをかけて、本件のアレイ探触子を備えた超音波探傷装置により、標準的な搬送速度(1〜2.5m/sec)の条件下で、超音波探傷を行うにあたり、探傷周波数、同時制御エレメント群の範囲、軸方向のエレメント寸法、水距離、横波屈折角、疵への超音波入射方向、の条件を適正にしていれば、焦点の設定有無によらず、不感帯の発生はないことがわかる。 Table 6 shows that a round bar steel with a diameter of 15 to 100 mm is gated in the range of 90 to 100% of the steel diameter, and an ultrasonic flaw detector equipped with the array probe of the present invention is used to obtain a standard conveyance speed (1 (~ 2.5m / sec) under the condition of ultrasonic flaw detection, flaw detection frequency, range of simultaneous control element group, axial element size, water distance, transverse wave refraction angle, ultrasonic incident direction to ridge, If the conditions are appropriate, it can be seen that there is no dead zone regardless of whether or not the focus is set.
しかしながら、さらに、表面疵の検出精度についてみてみると、焦点の条件も重要とわかる。すなわち、丸棒鋼内の第1反射点近傍に焦点を設定しない場合には、丸棒鋼内の第1反射点近傍で表面疵を検出するものの、一般表面疵は検出できても、圧着状表面疵は検出できない。これに対し、丸棒鋼内の第1反射点近傍に焦点を設定した場合には、一般表面疵の検出精度を良好なものとでき、圧着状表面疵についても、満足な結果を得ることができる。 However, when looking at the accuracy of detecting surface defects, the focus condition is also important. That is, when the focus is not set near the first reflection point in the round bar steel, the surface flaw is detected in the vicinity of the first reflection point in the round bar steel, but the general surface flaw can be detected but the crimped surface flaw is detected. Cannot be detected. On the other hand, when the focus is set in the vicinity of the first reflection point in the round bar steel, the detection accuracy of the general surface flaw can be improved, and a satisfactory result can be obtained also for the crimped surface flaw. .
さらに丸棒鋼内を伝搬する超音波ビームの中心軸方向に関して、「第1反射点の0.5mm手前の位置〜第1反射点〜反射したあとの0.5mm後方の位置」の範囲で焦点を随時(所定のルールで)変える設定としたところ、検出精度は一層良好となった。このように、圧着状表面疵で良好な検出精度を得ることをターゲットとした条件設定でも、一般表面疵についても良好な検出精度を確保できることがわかる。 Furthermore, with regard to the direction of the central axis of the ultrasonic beam propagating in the round bar steel, the focus is occasionally changed in the range of `` position 0.5 mm before the first reflection point to position 0.5 mm behind the first reflection point after reflection '' ( When the setting was changed (according to a predetermined rule), the detection accuracy was further improved. Thus, it can be seen that good detection accuracy can be ensured for general surface flaws even with the condition setting targeted to obtain good detection accuracy with the crimped surface flaws.
以上、説明したように本発明の電子走査式アレイ探触子を用いた超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置及びその方法によれば、直径が15〜100mmの丸棒鋼製品における、幅0.5μm程度以上の圧着状疵を含む、空隙タイプの表面疵(焼き割れ・変態割れの表面欠陥)の精度のよい検出が可能となる。 As described above, according to the surface defect evaluation apparatus for round bar steel by ultrasonic flaw detection using the electronic scanning array probe of the present invention and the method thereof, the width 0.5 in the round bar steel product having a diameter of 15 to 100 mm, It is possible to accurately detect void-type surface defects (baking cracks and surface defects such as transformation cracks) including crimped defects of about μm or more.
100:電子走査式アレイ型探触子を用いた超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置
10:制御部
20:アレイ探触子ユニット
21:同時制御エレメント群
23:遅延回路
25:励振素子
30:水槽
40:水
100: Surface defect evaluation apparatus 10 for round bar steel by ultrasonic flaw detection using an electronic scanning array probe 10: Control unit 20: Array probe unit 21: Simultaneous control element group 23: Delay circuit 25: Excitation element 30 : Tank 40: Water
Claims (12)
前記丸棒鋼に対向し前記丸棒鋼の中心軸を中心とした略円周面状の探触子面に複数の励起素子が整列し、前記探触子面と前記丸棒鋼の表面とが所定の水距離を有するように配置された少なくとも1つのアレイ探触子ユニットと、
前記アレイ探触子ユニットの複数の励起素子のうち所定の範囲の相隣りあう複数の励起素子を選択して同時制御エレメント群を構成し、該同時制御エレメント群内の励起素子を同時に制御して所定の周波数の超音波ビームを生成し、該超音波ビームを前記丸棒鋼の内部へ所定の屈折角で入射させ前記丸棒鋼内の表面欠陥を検出する制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記同時制御エレメント群が生成した超音波ビームが焦点を生成し、かつその焦点位置について、前記超音波ビームの中心軸でみた進行方向に関して前記表面欠陥の開口部の位置とその前後の位置となるように焦点を移動する制御を行い、前記表面欠陥からのエコーのS/N比を最大化し、
前記制御部は、
前記丸棒鋼の周方向に関しての特定の表面欠陥の両側から前記同時制御エレメント群が生成する超音波ビームを前記特定の表面欠陥に照射する制御を行うことを特徴とする電子走査式アレイ探触子を用いた水浸超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価装置。 A surface defect evaluation device for round bar steel by water immersion ultrasonic flaw detection using an electronic scanning array probe,
A plurality of excitation elements are aligned on a substantially circumferential probe surface facing the round bar steel and centered on a central axis of the round bar steel, and the probe surface and the surface of the round bar steel have a predetermined surface. At least one array probe unit arranged to have a water distance;
A plurality of excitation elements adjacent to each other in a predetermined range are selected from the plurality of excitation elements of the array probe unit to form a simultaneous control element group, and the excitation elements in the simultaneous control element group are controlled simultaneously. A control unit that generates an ultrasonic beam having a predetermined frequency, makes the ultrasonic beam enter the inside of the round bar steel at a predetermined refraction angle, and performs control to detect surface defects in the round bar steel;
With
The controller is
The ultrasonic beam generated by the simultaneous control element group generates a focal point, and the focal position is the position of the opening of the surface defect and the position before and after the traveling direction viewed from the central axis of the ultrasonic beam. Control to move the focal point so that the S / N ratio of echoes from the surface defects is maximized ,
The controller is
An electronic scanning array probe characterized by performing control to irradiate the specific surface defect with an ultrasonic beam generated by the group of simultaneous control elements from both sides of the specific surface defect in the circumferential direction of the round bar steel Surface defect evaluation equipment for round steel bar by water immersion ultrasonic flaw detection
前記丸棒鋼に対向し前記丸棒鋼の中心軸を中心とした略円周面状の探触子面に複数の励起素子が整列し、前記探触子面と前記丸棒鋼の表面とが所定の水距離を有するように配置された少なくとも1つのアレイ探触子ユニットの複数の励起素子のうち所定の範囲の相隣りあう複数の励起素子を選択して同時制御エレメント群を構成し、
該同時制御エレメント群内の励起素子を同時に制御して所定の周波数の超音波ビームを生成し、
該超音波ビームを前記丸棒鋼の内部へ所定の屈折角で入射させ前記丸棒鋼内の表面欠陥を検出し、
前記同時制御エレメント群が生成した超音波ビームが焦点を有し、かつその焦点位置について、前記超音波ビームの中心軸でみた進行方向に関して前記表面欠陥の開口部の位置とその前後の位置となるように焦点を移動し、前記表面欠陥からのエコーのS/N比を最大化し、
前記丸棒鋼の周方向に関しての特定の表面欠陥の両側から前記同時制御エレメント群が生成する超音波ビームを前記特定の表面欠陥に照射することを特徴とする電子走査式アレイ探触子を用いた水浸超音波探傷による丸棒鋼の表面欠陥評価方法。 A method for evaluating surface defects of round steel bars by water immersion ultrasonic flaw detection using an electronic scanning array probe,
A plurality of excitation elements are aligned on a substantially circumferential probe surface facing the round bar steel and centered on a central axis of the round bar steel, and the probe surface and the surface of the round bar steel have a predetermined surface. A simultaneous control element group is configured by selecting a plurality of adjacent excitation elements in a predetermined range among a plurality of excitation elements of at least one array probe unit arranged to have a water distance,
Simultaneously controlling the excitation elements in the group of simultaneous control elements to generate an ultrasonic beam of a predetermined frequency;
The ultrasonic beam is incident on the inside of the round bar steel at a predetermined refraction angle to detect surface defects in the round bar steel,
The ultrasonic beam generated by the simultaneous control element group has a focal point, and the focal position is the position of the opening of the surface defect and the position before and after that with respect to the traveling direction viewed from the central axis of the ultrasonic beam. Move the focus so that the S / N ratio of echoes from the surface defects is maximized ,
An electronic scanning array probe is used , wherein the specific surface defect is irradiated with an ultrasonic beam generated by the simultaneous control element group from both sides of the specific surface defect in the circumferential direction of the round bar steel . Surface defect evaluation method for round steel bars by water immersion ultrasonic flaw detection.
The electronic scanning array according to any one of claims 7 to 11 , wherein a transverse wave refraction angle at an incident point to the round bar steel as viewed from a central axis of the ultrasonic beam is 30 ° to 65 °. Surface defect evaluation method for round bar steel by water immersion ultrasonic flaw detection using a probe.
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