JP7265139B2 - 鋼材の表層の検査方法及び鋼材表層検査システム - Google Patents

Description

本発明は、鋼材の表層に形成された表層硬度変化部を検出して鋼材の表層を検査する検査方法及び鋼材表層検査システムに関する。

従来から、鋼材の表面疵や、内部の構造欠陥などを検出するために様々な検査手法が用いられている。例えば、鋼材の表面疵を検出して、鋼材の表面を検査する手法としては、外観検査や磁粉探傷法を用いた検査が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、パイプラインの検査手法として超音波探傷法を用いた検査が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ところで、近年硫化水素環境下に晒される鋼材では、硫化物腐食割れ（ＳＳＣ：Sulfide Stress Cracking）が問題となっている。ＳＳＣは、硫化水素などの硫化物にさらされる鋼材の表層において、予め定められた硬度の上限値よりも硬度の高い表層硬化部が起点となって発生することが明らかとなっている。また、鋼材の強度が不足すると、鋼材の表層においては予め定められた硬度の下限値よりも硬度の低い表層軟化部が起点となって鋼材の破断が発生してしまう場合がある。以下、表層硬化部および表層軟化部を総称して表層硬度変化部という。

特開２０１５－０７５４５１号公報 特開２００６－１１２５２５号公報

このような鋼材の表層の検査方法としては、直接的に表層硬度変化部を検出し鋼材の表層を検査する方法と、非接触の検出方式を用いて間接的に表層硬度変化部を検出し鋼材の表層を検査する方法とがある。しかしながら、直接的に表層硬度変化部を検出しようとすると、鋼材の表層全体に対して任意の測定点ごとに表層硬度変化部を検出しなければならない。そのため、直接的に表層硬度変化部を検出し、鋼材の表層全域の検査を行うことは多大な時間を費やしてしまう問題があった。
これに対し、間接的に表層硬度変化部を検出しようとすると、鋼材の表層全域に対する走査線を決定し、走査線に沿って表層硬度変化部の検出を行うことができる。そのため、間接的に表層硬度変化部を検出すると、直接的に表層硬度変化部の検出を行う場合と比較して短時間で鋼材の表層全域に対して検査を行うことができる。しかしながら、間接的に表層硬化部を検出する際、表層硬化部を検出するための感度は比較的高く設定される。表層硬化部を検出するための感度が高く設定されることで、表層硬化部の検出漏れは防止されるが、鋼材の表層硬度が予め定められた硬度の上限値を超えていない部位を表層硬化部と検出してしまう、いわゆる過検出の問題が生じる場合がある。同様にして、間接的に表層軟化部を検出する際、表層軟化部を検出するための感度は比較的高く設定される。表層軟化部を検出するための感度が高く設定されることで、表層軟化部の検出漏れは防止されるが、鋼材の表層硬度が予め定められた硬度の下限値を超えていない部位を表層軟化部と検出してしまう、いわゆる過検出の問題が生じる場合がある。このような過検出の問題が生じてしまうと、実際には鋼材の表層に表層硬度変化部（表層硬化部または表層軟化部）が含まれていない場合であっても、鋼材の表層に表層硬度変化部が検出されると当該鋼材は不良と判定され、鋼製品の製造に使用することができず、歩留りが低下してしまうという問題があった。

そこで、この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、表層硬度変化部の検出漏れを防ぐとともに、表層硬度変化部の過検出を抑制し、短時間で鋼材の表層を検査することが可能な鋼材表層検査システムおよび鋼材の表層の検査方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明の一態様に係る鋼材の表層の検査方法は、非接触の検出方式である磁気特性に基づく検出方式を用いて鋼材の表層を検査することで、前記鋼材の表層の硬度が予め定められた上限値より高い第一の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が予め定められた下限値より低い第一の表層軟化部のいずれか一方である第一の表層硬度変化部を検出する工程と、前記第一の表層硬度変化部に対してマーキングを行うマーキング工程と、を有する第一の検出工程と、接触式の検出方式であるリバウンド特性に基づく検出方式を用いて前記マーキング工程でマーキングされた前記第一の表層硬度変化部を検査することで、前記鋼材の表層の硬度が前記上限値を超える第二の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が前記下限値を超える第二の表層軟化部のいずれか一方である第二の表層硬度変化部を検出する第二の検出工程と、を備える。
本発明の一態様に係る鋼材表層検査システムは、非接触の検出方式である磁気特性に基づく検出方式を用いて鋼材の表層を検査することで、前記鋼材の表層の硬度が予め定められた上限値より高い第一の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が予め定められた下限値より低い第一の表層軟化部のいずれか一方である第一の表層硬度変化部を検出する第一の検出部と、前記第一の表層硬度変化部に対してマーキングを行うマーキング部と、接触式の検出方式であるリバウンド特性に基づく検出方式を用いて前記マーキング部によってマーキングされた前記第一の表層硬度変化部を検査することで、前記鋼材の表層の硬度が前記上限値を超える第二の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が前記下限値を超える第二の表層軟化部のいずれか一方である第二の表層硬度変化部を検出する第二の検出部と、を備える。

実施形態の鋼材の表層の検査方法は、鋼材の表層を検査し、前記鋼材の表層の硬度が予め定められた上限値を超える第一の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が予め定められた下限値を超える第一の表層軟化部のいずれか一方である第一の表層硬度変化部を検出する第一の検出工程と、前記第一の検出工程の後に、前記第一の表層硬度変化部を検査し、前記鋼材の表層の硬度が前記上限値を超える第二の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が前記下限値を超える第二の表層軟化部のいずれか一方である第二の表層硬度変化部を検出する第二の検出工程とを備える。
この方法によれば、第一の検出工程では、鋼材の表層全域に対して第一の表層硬度変化部を検出し、第二の検出工程では、第一の表層硬度変化部に対して第二の表層硬度変化部の検出し、鋼材の表層を検査している。そのため、第一の検出工程で検出された第一の表層硬度変化部のうち、鋼材の硬度が予め定められた上限値以下、または、下限値以上となる部位については第二の検出工程で検出されることはなく、表層硬度変化部の過検出を防ぐことができる。また、この方法によれば、第二の検出工程は第一の検出工程で検出された第一の表層硬度変化部に対して第二の表層硬度変化部を検出している。したがって、鋼材の第一の表層硬度変化部に対して第二の研修工程を用いた鋼材の表層の検査方法は、鋼材の表層全域に対して第二の検出工程を用いた鋼材の表層の検査方法と比較して、表層硬度変化部の検出漏れを増加させることなく、表層硬度変化部の過検出を抑制し、短時間で鋼材の表層を検査することができる。
また、上記鋼材の表層の検査方法において、前記第一の検出工程と前記第二の検出工程とは、異なる検出原理で前記第一の表層硬度変化部、及び、前記第二の表層硬度変化部を検出するものとしても良い。

また、上記鋼材の表層の検査方法において、前記第一の検出工程では、前記鋼材の表層の硬度を間接的に検出する検出方式を用いて前記第一の表層硬度変化部を検出し、前記第二の検出工程では、前記鋼材の表層の硬度を直接検出する検出方式を用いて前記第二の表層硬度変化部を検出するものとしても良い。

また、上記鋼材の表層の検査方法において、前記第一の検出工程では、磁気特性に基づく検出方式により前記第一の表層硬度変化部を検出し、前記第二の検出工程では、リバウンド特性に基づく検出方式により前記第二の表層硬度変化部を検出するものとしても良い。

また、上記鋼材の表層の検査方法において、前記第一の検出工程では、前記第一の表層硬度変化部に対してマーキングを行う工程をさらに備え、前記第二の検出工程では、前記第一の検出工程でマーキングされた領域で前記第二の表層度変化部の検出を行うものとしても良い。

前記鋼材の表層は、前記第一の検出工程で検査される第一検査対象面と、前記第一の検出工程で検査されない第二検査対象面とを有し、前記第二の検出工程では、前記第二検査対象面についても検査を行い、前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記上限値を超える第三の表層硬化部または前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記下限値を超える第三の表層軟化部のいずれ一方である第三の表層硬度変化部を検出するものとしても良い。

また、上記鋼材の表層の検査方法において、前記鋼材の表層は、前記第一の検出工程で検査される第一検査対象面と、前記第一の検出工程で検査されない第二検査対象面とを有し、前記第二検査対象面について検査し、前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記上限値を超える第三の表層硬化部または前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記下限値を超える第三の表層軟化部のいずれか一方である第三の表層硬度変化部を検出する第三の検出工程をさらに備えるものとしても良い。

また、実施形態の鋼材表層検査システムは、第一の検出方式によって鋼材の表層を検査し、前記鋼材の表層の硬度が予め定められた上限値を超える第一の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が予め定められた下限値を超える第一の表層軟化部を検出する第一の検出部と、第二の検出方式によって前記第一の表層硬度変化部を検査し、前記鋼材の表層の硬度が前記上限値を超える第二の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が前記下限値を超える第二の表層軟化部のいずれか一方である第二の表層硬度変化部を検出する第二の検出部とを備える。

また、上記鋼材表層検査システムにおいて、前記第一の検出部は、磁気特性に基づく検出方式により前記第一の表層硬度変化部を検出し、前記第二の検出部は、リバウンド特性に基づく検出方式により前記第二の表層硬度変化部を検出するものとしてもよい。

また、上記鋼材表層検査システムにおいて、前記第一の検出部で前記第一の表層硬度変化部と検出された領域にマーキングを行うマーキング部を備えるものとしても良い。

また、上記鋼材表層検査システムにおいて、前記第一の検出部は、前記第一の表層硬度変化部を検出するための第一プローブを複数備え、前記マーキング部は、複数の前記第一プローブと対応して、前記第一の表層硬度変化部が検出された位置にマーキングを行うためのマーキング本体を複数備え、前記第一の検出部の前記第一プローブが前記第一の表層硬度変化部を検出した場合に、当該第一プローブと対応した前記マーキング本体がマーキングを行うものとしても良い。

また、上記鋼材表層検査システムにおいて、前記第一の検出部は、前記第一の表層硬度変化部を検出するための第一プローブを複数備え、前記第二の検出部は、複数の前記第一プローブと対応して、前記第一の表層硬度変化部を検出するための第二プローブを複数備え、前記第一の検出部の前記第一プローブが前記第一の表層硬度変化部を検出した場合に、当該第一の表層硬度変化部を検出した部分について、当該第一の表層硬度変化部を検出した前記第一プローブと対応した前記第二の検出部の前記第二プローブが検査を行うものとしても良い。

また、上記鋼材表層検査システムにおいて、前記第一の検出部で前記第一の表層硬度変化部が検出された位置を検出する位置検出部を備え、前記第二の検出部は前記位置検出部で検出された位置で検査を行うものとしても良い。

また、上記鋼材表層検査システムにおいて、前記鋼材の表層は、前記第一の検出部で検査される第一検査対象面と、前記第一の検出部で検査されない第二検査対象面とを有し、前記第二の検出部は、第二検査対象面についてリバウンド特性に基づく検出方式により検査し、前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記上限値を超える第三の表層硬化部または前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記下限値を超える第三の表層軟化部である第三の表層硬度変化部を検出するものとしても良い。

本発明によれば、表層硬度変化部の検出漏れを防ぐとともに、表層硬度変化部の過検出を抑制し、短時間で鋼材の表層を検査することがすることが可能な鋼材表層検査システムおよび鋼材の表層の検査方法を提供することができる。

第１の実施形態の鋼製品の製造方法で製造される鋼管を示す斜視図である。 第１の実施形態の鋼材の表層の検査方法で検査される鋼板を示す斜視図である。 第１の実施形態の鋼製品の製造方法を説明するフロー図である。 第１の実施形態の鋼材の表層の検査方法を説明するフロー図である。 第１の実施形態の鋼材表層検査システムの第一検出装置を示す概要図である。 第１の実施形態の鋼材表層検査システムの第一検出装置を示すブロック図である。 第１の実施形態の鋼材表層検査システムの第二検出装置を示す概要図である。 第１の実施形態の鋼材表層検査システムの第一検出装置による工程を説明する説明図である。 第２の実施形態の鋼材表層検査システムの第一検出装置を示す概要図である。 第２の実施形態の鋼材表層検査システムの第一検出装置を示すブロック図である。 第３の実施形態の鋼材表層検査システムを示す概要図である。 第３の実施形態の鋼材表層検査システムを示すブロック図である。 第４の実施形態の鋼材表層検査システムを示す概要図である。 第４の実施形態の鋼材表層検査システムを示すブロック図である。 第４の実施形態の鋼材表層検査システムによる処理手順を示すフロー図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係る第１の実施形態について図１から図８を参照して説明する。図１は本実施形態の鋼製品の製造方法で製造される鋼製品の一例を示している。図２は本実施形態の鋼材の表層の検査方法で検査する対象の一例を示している。

図１に示すとおり、本実施形態の鋼製品の製造方法で製造される鋼製品は、一例として鋼管１００である。図１に示す鋼管１００は、例えば硫化水素を含むガスの搬送用に用いられる。このようなガスを搬送する鋼管１００としては、ガスに接触する内面１００ａに、硫化物腐食割れに対する耐性が求められ、それ故に硫化物腐食割れの起点となりうる表層硬度変化部が生じていないことが求められる。表層硬度変化部は、表層における他の部分と比較して硬度が所定の範囲を超えて異なる部分である。このような表層硬度変化部は、例えば予め定められた硬度の上限値を超える領域である表層硬化部や、予め定められた硬度の下限値を超える領域である表層軟化部である。鋼材に熱処理を施す際、熱処理設備のトラブルなどによって鋼材を均一に加熱したり冷却したりすることができない場合がある。このような場合、製造された鋼材の結晶組織は不均一となり鋼材の表層の硬度が均一とならず、鋼材の表層の一部に表層硬度変化部が生じてしまう。鋼管１００は、例えば図２に示すような鋼板１０１を加工することで得られる。図２に示す鋼板１０１は、一方の面１０１ａが鋼管１００における内面１００ａであり、他方の面１０１ｂが鋼管１００における外面１００ｂに該当する。なお、内面１００ａは、表層硬度変化部を検出する検査対象面１０２に該当する。

次に、鋼材の表層の検査方法およびこのような検査方法で検査された鋼材を用いた鋼製品の製造方法について説明する。図３に示すように、本実施形態の鋼製品の製造方法は、鋼材準備工程Ｓ１０１と、検査工程Ｓ１０２と、加工工程Ｓ１０３とを備える。鋼材準備工程Ｓ１０１では、加工工程Ｓ１０３で用いる鋼材を準備する。すなわち、本実施形態の例では、鋼管１００を形成する鋼材として図２に示す鋼板１０１を準備する。検査工程Ｓ１０２では、準備された鋼板１０１のうち、鋼管１００において内面１００ａとなる検査対象面１０２について表層硬度変化部を検出し、鋼材の表層を検査する。検査の結果、表層硬度変化部が検出されなかった鋼板１０１を加工工程Ｓ１０３に用いる。加工工程Ｓ１０３では、製品種などに応じて様々な加工法が適用される。本実施形態の鋼管１００では、例えば、開先加工工程、Ｕプレス工程、Ｏプレス工程、内面溶接工程、外面溶接工程などが行われる。開先加工工程では、図２に示す鋼板１０１において溶接部となる端縁１０１ｃに開先加工を行う。Ｕプレス工程では、開先加工が行われた鋼板１０１をＵ字状に曲げるプレス加工を行う。Ｏプレス工程では、Ｕ字状に曲げられた鋼板１０１をさらにＯ字状に曲げるプレス加工を行い、開先１００ｃ同士を突き合わせる。内面溶接工程では、突き合わされた開先１００ｃの部分のうち内周側の溶接を行う。外面溶接工程では、内面溶接が行われた開先１００ｃの部分の外周側の溶接を行う。

次に、本実施形態の検査方法による検査工程Ｓ１０２の詳細を図４から図８に基づいて説明する。図４は、本実施形態の検査方法を説明するフロー図である。また、図５から図７は、本実施形態の検査方法に用いられる第一検出装置２および、第二検出装置３を示す概要図である。なお、表層硬度変化部として他の部分より硬度が高い表層硬化部（第二の表層硬化部Ａ２、第三の表層硬化部Ａ３）を検出して、鋼材の表層を検査する場合について以下に説明する。しかしながら、表層硬度変化部はこれに限られず、表層硬度変化部として他の部分より硬度が低い表層軟化部を検出して、鋼材の表層を検査するものとしても良い。図４に示すように、被検体である鋼板１０１の検査対象面１０２は、鋼板１０１の検査対象面１０２の略全域である第一検査対象面１０２ａと、鋼板１０１の検査対象面１０２の端縁に沿って配される第二検査対象面１０２ｂとを有している。本実施形態の検査方法は、第一検査対象面１０２ａに対して検査を行い、第一の表層硬化部Ａ１（第二の検出工程Ｓ２における検査対象領域）を検出する第一の検出工程Ｓ１と、第一の検出工程Ｓ１の後に、第一の表層硬化部Ａ１に対して検査を行い、第二の表層硬化部Ａ２（表層硬化部）を検出する第二の検出工程Ｓ２と、第二検査対象面１０２ｂに対して第三の表層硬化部Ａ３（表層硬化部）を検出する第三の検出工程Ｓ３と、第二、第三の検出工程Ｓ２、Ｓ３の検出結果に基づいて検査対象となる鋼板１０１の良否を判定し、不良と判定された鋼板１０１に対する処置を判断する判断工程Ｓ４とを備える。なお、判断工程Ｓ４は、第二の検出工程の検出結果に基づいて鋼板１０１の良否を判断する判断工程Ｓ４１と、第三の検出工程の検出結果に基づいて鋼板１０１の良否を判断する判断工程Ｓ４２とを有し、判断工程Ｓ４２については、判断工程Ｓ４１において良と判断された鋼板１０１に対して判断を行っている。なお、第一の検出工程Ｓ１で検出される第一の表層硬化部Ａ１と、第二の検出工程Ｓ２で検出される第二の表層硬化部Ａ２とは、必ずしも一致するものではない。例えば、後述するように第一の検出工程Ｓ１では渦流探傷を利用した間接的に検出する検査方式を利用しており、検出漏れを防ぐためその探傷感度は高く設定されている。探傷感度が高く設定されているため、第一の検出工程Ｓ１では、鋼板１０１の表層の硬度が予め定められた上限値を超えない部位についても第一の表層硬化部Ａ１として検出してしまう場合がある。しかしながら、当該第一の表層硬化部Ａ１については、第二の検出工程Ｓ２で再度検査を行う。第二の検出工程Ｓ２ではリバウンド特性に基づく検出方式のように直接的に表層硬度変化部を検出する方式を利用し、接触した測定点について検査を行う。そのため、当該測定点における硬度が予め定められた上限値を超える場合、当該測定点における部位を第二の表層硬化部Ａ２（表層硬化部）として検出され、当該測定点における硬度が予め定められた上限値以下の場合、当該測定点における部位は第二の表層硬化部Ａ２（表層硬化部）として検出されない。本実施形態では、第一の検出工程Ｓ１と、第二の検出工程Ｓ２は異なる検出原理で第一の表層硬化部Ａ１、第二の表層硬化部Ａ２の検出を行い、第三の検出工程Ｓ３は、第二の検出工程Ｓ２と同様の検出原理で第三の表層硬化部Ａ３の検出を行う。第一の検出工程Ｓ１では第一の表層硬化部Ａ１（第二の検出工程Ｓ２の検査対象領域）を特定し、第二の検出工程Ｓ２では特定された第一の表層硬化部Ａ１に対してのみ検査を行い、第二の表層硬化部Ａ２を検出する。さらに、第二の検出工程において第二の表層硬化部Ａ２が検出されず、鋼板１０１が良と判定された場合、第一検査対象面１０２ａに対して第三の検出工程Ｓ３を行い、第三の表層硬化部Ａ３を検出する。なお、第三の検出工程Ｓ３において、第三の表層硬化部Ａ３が検出されなかった場合、鋼板１０１は良と判定される。また、鋼材表層検査システム１は、第一の検出工程Ｓ１で用いられる第一検出装置２と、第二の検出工程Ｓ２で用いられる第二検出装置３とを備える。第二検出装置３は、第三の検出工程Ｓ３でも用いられる。

具体的には、第一の検出工程Ｓ１では鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａに対して磁気特性に基づく検出方式を用いて第一の表層硬化部Ａ１を検出して、第二の検出工程Ｓ２での検査領域を特定する。磁気特性に基づく検出方式としては、例えば渦流探傷試験が挙げられる。図５及び図６は、第一検出装置２の一例を示している。図５及び図６に示すように、第一検出装置２は、それぞれコイル３１ａを有する複数の第一プローブ３１と、第一プローブ３１のコイル３１ａに交流電力を供給する交流電源３２と、各第一プローブ３１のコイル３１ａのインピーダンスを検出する検出部３３と、検出部３３の結果に基づいて第一の表層硬化部Ａ１の有無を判定する判定部３４と、第一プローブ３１を支持する基台３５と、基台３５を検査対象である鋼板１０１上で走行させる走行部３６とを備える。走行部３６は、基台３５に車軸３６ｂによって回転可能に支持された複数の車輪３６ａによって構成されている。複数の第一プローブ３１は、車軸３６ｂに平行な方向Ｘに沿って配列している。第一プローブ３１は、磁性体から形成されたコア３１ｂの周囲にコイル３１ａが配されて構成されている。各第一プローブ３１は、車輪３６ａが走行する鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａに対して一定の隙間を有するようにして基台３５に固定されている。複数の第一プローブ３１の各コイル３１ａは、交流電源３２と並列接続されており、交流電源３２から供給される交流電流によって磁界を生成可能である。被検体が磁性体であると、第一プローブ３１と対向する第一検査対象面１０２ａを含む被検体の表層部分では、交流電流による磁界の変化によって渦電流が発生する。通常、図２に示すような鋼板１０１などの鋼材では、表層部分の状態がほぼ均一であるため、第一プローブ３１のコイル３１ａで検出されるインピーダンスはほぼ一定となる。一方、渦電流が発生する範囲に第一の表層硬化部Ａ１が含まれると、第一の表層硬化部Ａ１は他の部分と比較して磁気特性、すなわちコイル３１ａによって発生する磁界に対する特性が異なることから、発生する渦電流にも変化が生じる。このため、第一の表層硬化部Ａ１の近傍に第一プローブ３１を配置させると、検出部３３でコイル３１ａから検出されるインピーダンスに変化が生じる。判定部３４は、このインピーダンスの変化によって第一の表層硬化部Ａ１の有無を判定する。判定部３４による判定手法としては、例えば、インピーダンスの検出結果と、予め設定された上限値または下限値との対比によって行われる。当該上限値は、予め被検体の材種ごとに硬度とインピーダンスの相関関係を求め、第一の表層硬化部Ａ１として判定すべき硬度の値から求められる。判定部３４の判定結果に基づいて、第一の表層硬化部Ａ１が検出された場合には、第一の表層硬化部Ａ１が検出された領域にマーキング部４６によってマーキングされ、第一の表層硬化部Ａ１が検出された領域が特定される。なお、上記では第一プローブ３１は複数備えるとしたが、本実施形態の第一の検出工程Ｓ１では一つの第一プローブ３１によって第一の表層硬化部Ａ１を検出しても良い。

図８に示すように、第一の検出工程Ｓ１は、鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａ上で第一検出装置２を車輪３６ａによって走行させる。これにより、第一プローブ３１を鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａ上で走査して、上記のような検出原理に基づいて、第一の表層硬化部Ａ１の検出を行う（ステップＳ１ａ）。鋼板１０１の幅が広い場合には、複数回位置をずらして第一検出装置２を走行させて、第一の検出工程Ｓ１の第一検査対象面１０２ａ全域にわたって第一プローブ３１を走査させる。その際、複数の第一プローブ３１同士の間での検出漏れを防止するために、第一プローブ３１の配列ピッチの半分だけずらすようにして重複して走査することが好ましい。このような間接的に検出する検査方式を用いることで、プローブを走査させながら検査対象である第一検査対象面１０２ａについて面的な検査を行うことが可能となる。このため、第一の検出工程Ｓ１では、第一検査対象面１０２ａに対して検査を行い、第一の表層硬化部Ａ１を検出することできる。

そして、第一の表層硬化部Ａ１が検出された場合には、該当箇所にマーキングを行い、第二の検出工程Ｓ２における検査対象領域を特定する（ステップＳ１ｂ）。なお、図８に示すように、本実施形態では、第一検出装置２が鋼板１０１の表層を走査する際、第一検出装置２のコイル３１ａによって生じる渦電流は、第二検査対象面１０２ｂを通過しないため第一の検出工程Ｓ１では検査されず、第三の検出工程Ｓ３で検査を行う。

以上の工程を実施することにより、鋼板１０１の表層全体のうち第一検査対象面１０２ａに対して第一の検出工程Ｓ１を実施し、第一の表層硬化部Ａ１が検出された場合には当該第一の表層硬化部Ａ１に対してマーキングを施す。これによって、第二の検出工程Ｓ２で検査を行う検査領域である第一の表層硬化部Ａ１が特定されることとなる。なお、鋼材の表層全体のうち、第二検査対象面１０２ｂについては、後述する第三の検出工程Ｓ３を行うものとする。

次に、第二の検出工程Ｓ２を実施する。第二の検出工程Ｓ２では、第一の表層硬化部Ａ１に対してマーキングが施された領域のうち任意の測定点に対して、直接検出する検出方式としてリバウンド特性に基づく検出方式を用いて検査を行い、第二の表層硬化部Ａ２を検出する（ステップＳ２ａ）。リバウンド特性に基づく検出方式としては、例えばリーブ式硬さ試験が挙げられる。図７は、第二検出装置３の一例を示している。図７に示すように、第二検出装置３は、筒状のケース３ａと、ケース３ａに支持された衝撃子３ｂとを有する。そして、リーブ式硬さ試験では、第一の表層硬化部Ａ１に対してマーキングが施された領域のうち任意の測定点に対して衝撃子３ｂを衝突させ、跳ね返った衝撃子３ｂの速度・加速度、当該衝撃子３ｂの跳ね返り距離などを測定し、得られた測定値に基づいて硬度を求めるものである。第二の検出工程Ｓ２で用いる方式としては被検体である鋼板１０１に損傷を与えないような衝撃で衝撃子３ｂをリバウンドさせて測定するものであることが好ましい。このようなリバウンド特性に基づく測定を、第一の表層硬化部Ａ１に対してマーキングが施された領域うち任意の測定点に対して検査を行い、第二の表層硬化部Ａ２を検出する。なお、各測定点での測定回数としては複数回としても良く、また、測定点としてはマーキングされた位置の周辺であっても良い。第二の検出工程Ｓ２で、第二の表層硬化部Ａ２と検出された場合、当該鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａは第二の表層硬化部Ａ２を有し、当該鋼板１０１を不良と判定する（ステップＳ２ｂ：ＹＥＳ）。第二の検出工程Ｓ２において第二の表層硬化部Ａ２と検出するための硬度の上限値としては、第一の検出工程Ｓ１におけるインピーダンスの上限値と対応する硬度となる上限値としても良いし、当該硬度と異なる上限値としても良い。
一方、第一の検出工程Ｓ１で第一の表層硬化部Ａ１に対してマーキングが施された領域のうち任意の測定点に対して第二の検出工程Ｓ２で検査を行い、第二の検出工程Ｓ２では第二の表層硬化部Ａ２と検出されなかった場合、当該鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａは第二の表層硬化部Ａ２を有さず、当該鋼板１０１を良と判定する（ステップＳ２ｂ：ＮＯ）。本実施形態では、第一の検出工程Ｓ１で間接的に検出する検出方式により面的に検査して第二の表層硬化部Ａ２と考えられる領域（第一の表層硬化部Ａ１）を絞りこみ、第二の検出工程Ｓ２では直接検出する検出方式により絞り込まれた領域（第一の表層硬化部Ａ１）に対して再度検査を行い、正確に表層硬化部（第二の表層硬化部Ａ２）を検出している。このようにすることで、第二の検出工程Ｓ２を用いて検査される領域が第一の表層硬化部Ａ１としてマーキングされた領域に限定されるため、第一検査対象面１０２ａにおける第二の表層硬化部Ａ２を短時間で確実に検出することができる。そして、第二の検出工程Ｓ２で、第二の表層硬化部Ａ２が検出された鋼板１０１については不良と判定され、判断工程Ｓ４１で当該鋼板１０１の処置が判断される。ここで、第二の検出工程Ｓ２で第二の表層硬化部Ａ２が検出され、当該鋼板１０１が不良と判定され、判断工程Ｓ４１において鋼板１０１の処置を廃棄と判断された鋼板１０１については第三の検出工程Ｓ３を実施しないため、第三の検出工程Ｓ３にかかる工数を削減することができる。なお、本実施形態において、第一の表層硬化部Ａ１の任意の測定点に対して第二検出装置３で硬度を測定し、第二検出装置３によって測定された硬度をもとに第二の表層硬化部Ａ２を検出している。したがって、第一の検出工程Ｓ１で過検出された第一の表層硬化部Ａ１については、第二の検出工程Ｓ２で第二の表層硬化部Ａ２としては検出されない。そのため、第二の検出工程Ｓ２で検出された第二の表層硬化部Ａ２に基づいて鋼板１０１の良否を判定することで、鋼板１０１を誤って不良と判定することがなくなり、歩留まりが解消される。なお、第二の検出工程Ｓ２で用いられる第二検出装置３は、任意の測定点に対して直接硬度を測定する検出方式であるため感度を設定する必要がないため、過検出の問題は生じない。

次に、第二の検出工程Ｓ２で第二の表層硬化部Ａ２が検出されなかった鋼板１０１は良と判定される。良と判定された鋼板１０１の第二検査対象面１０２ｂは、第三の検出工程Ｓ３で検査される。第三の検出工程Ｓ３では、上記のとおり鋼板１０１の第二検査対象面１０２ｂについて検査を行う。第三の検出工程Ｓ３では、第二の検出工程Ｓ２と同様に直接検出する検出方式として、第二検査対象面１０２ｂにおけるリバウンド特性に基づく検出方式を用いて第三の表層硬化部Ａ３を検出する（ステップＳ３ａ）。測定位置のピッチとしては、適宜設定可能であるが、一回の試験によって測定される測定値によって代表される測定範囲を示す円の直径よりも小さいピッチとすることが好ましい。そして、第三の検出工程Ｓ３で第三の表層硬化部Ａ３が検出された場合（ステップＳ３ｂ：ＹＥＳ）には、当該鋼板１０１は不良と判定され、判断工程Ｓ４２で当該鋼板１０１の処置が判断される。
一方、第三の検出工程Ｓ３で第三の表層硬化部Ａ３が検出されなかった場合（ステップＳ３ｂ：ＮＯ）には、当該鋼板１０１は良と判定され、加工工程Ｓ１０３（図３）に移行する。

以上のように、本実施形態の鋼板１０１の表層の検査方法によれば、第一の検出工程Ｓ１で鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａに対して面的な検査を行い、第二の検出工程Ｓ２で検査される第一の表層硬化部Ａ１を検出し、検査対象領域を特定している。第二の検出工程Ｓ２では、第一の検出工程Ｓ１で検出された第一の表層硬化部Ａ１にマーキングされた領域の内任意の測定点に対して検査を行い、第二の表層硬化部Ａ２を検出している。そのため、鋼板１０１検査対象面１０２全域の内任意の測定点に対して検査を行った場合と比較して短時間で鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａを検査することができる。また、第一の検出工程Ｓ１で第一の表層硬化部Ａ１を検出している。そのため、第二の表層硬化部Ａ２は、第一検査対象面１０２ａのうち第一の表層硬化部Ａ１にマーキングされた領域以外には含まれることがない。したがって、第二の検出工程Ｓ２で検査する対象を第一の表層硬化部Ａ１にマーキングされた領域に絞っても、第二の表層硬化部Ａ２を確実に検出することができる。また、第一の検出工程Ｓ１で鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａに対して検査を行い、第一の表層硬化部Ａ１を検出し、第二の検出工程Ｓ２で検出された第一の表層硬化部Ａ１のうち任意の測定点に対して検査を行い、第二の表層硬化部Ａ２を検出している。第二の検出工程Ｓ２では、第一の表層硬化部Ａ１の任意の測定点に対して第二検出装置３で硬度を測定し、第二検出装置３によって測定された硬度をもとに第二の表層硬化部Ａ２を検出している。したがって、第一の検出工程Ｓ１で過検出された第一の表層硬化部Ａ１については、第二の検出工程Ｓ２で第二の表層硬化部Ａ２としては検出されない。そのため、第二の検出工程Ｓ２で検出された第二の表層硬化部Ａ２に基づいて鋼板１０１の良否を判定することで、鋼板１０１を誤って不良と判定することがなくなり、歩留まりが解消される。

さらに、第三の検出工程Ｓ３で第一の検出工程Ｓ１で検査されなかった第二検査対象面１０２ｂを検査することで、第一の検出工程Ｓ１、第二の検出工程Ｓ２及び第三の検出工程Ｓ３の三つの工程で網羅的に鋼板１０１の表面全域を検査することができる。特に、上記のとおり、第二の検出工程Ｓ２で第二の表層硬化部Ａ２が検出され、鋼板１０１が不良と判定された鋼板１０１は実施せず判断工程Ｓ４で鋼板１０１の処置を判断し、第二の検出工程Ｓ２で第二の表層硬化部Ａ２が検出されず、鋼板１０１が良と判定された鋼板１０１のみに対して第三の検出工程Ｓ３を実施することでより効率的な検査が可能となる。

また、本実施形態の鋼製品の製造方法によれば、上記鋼材の表層の検査方法により表層硬化部（第二の表層硬化部Ａ２、第三の表層硬化部Ａ３）を検出することで、短時間で確実に表層硬化部（第二の表層硬化部Ａ２、第三の表層硬化部Ａ３）の有無を検査して表層硬化部（第二の表層硬化部Ａ２、第三の表層硬化部Ａ３）の無い鋼製品を製造することができる。そして、第三の検出工程Ｓ３によって第三の表層硬化部Ａ３が検出されなかった鋼板１０１に対して加工工程Ｓ１０３によって加工を行い、鋼管１００を製造することで、効率的に加工工程Ｓ１０３を実施して鋼管１００を製造することができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９及び図１０は、本発明の第２の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

本実施形態の鋼材表層検査システム１Ａは、図９及び図１０に示す第一検出装置４と、図７に示す第二検出装置３（第二の検出部）とを備える。第二検出装置３は第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。第一検出装置４は、第１の実施形態同様に、間接的に検出する検出方式として、磁気特性に基づく検出方式により第一の表層硬化部Ａ１を検出するものであり、本実施形態では渦流探傷により第一の表層硬化部Ａ１を検出するものである。図９及び図１０に示すように、第一検出装置４は、基台３５と、基台３５を検査対象である鋼板１０１上で走行させる走行部３６と、基台３５に支持された複数の第一プローブ３１と、第一プローブ３１と対応して設けられた複数のマーキング本体４０と、交流電源３２と、制御部４１とを備える。

走行部３６の複数の車輪３６ａにおいて、一つにはエンコーダ４２が設けられていて車輪３６ａの回転数を検出可能である。マーキング本体４０は、各第一プローブ３１と対をなすようにして複数設けられ、対応する第一プローブ３１から車軸３６ｂと直交する車輪走行方向Ｙの後方に一定の間隔を有して配されている。マーキング本体４０は、基台３５に支持されており、これにより第一プローブ３１と対応するマーキング本体４０とは基台３５を介して連結されている。マーキング本体４０は、例えば図示しないが、インクを鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａに吐出させる吐出機構を有している。

制御部４１は、各プローブのコイル３１ａのインピーダンスを検出する検出部３３と、検出部３３で検出された検出結果に基づいて第一の表層硬化部Ａ１の有無を判定する判定部３４と、判定結果に基づいてマーキング本体４０を駆動させるマーキング駆動部４３とを有する。判定部３４は、検出部３３からの検出結果に基づいて第一プローブ３１ごとに第一の表層硬化部Ａ１の有無を判定する。判定部３４は、第１の実施形態同様に例えば予め上限値が設定されていて、当該上限値と検出部３３で検出された検出結果を比較することにより第一の表層硬化部Ａ１の有無を判定する。そして、判定部３４は、第一の表層硬化部Ａ１が検出された場合に検出情報をマーキング駆動部４３に出力する。マーキング駆動部４３は、検出情報が取得された第一プローブ３１と対応するマーキング本体４０を駆動する。ここで、マーキング駆動部４３は、検出情報を取得すると、エンコーダ４２からの検出結果を取得する。そして、マーキング駆動部４３は、第一プローブ３１とマーキング本体４０との間隔に応じた回転数だけ車輪３６ａが回転したタイミングで対応するマーキング本体４０を駆動させて鋼板１０１の検査対象面１０２にマーキングを行う。これにより第一プローブ３１で第一の表層硬化部Ａ１が検出された位置でマーキングを行うことができる。すなわち、本実施形態では、第一検出装置４において、複数の第一プローブ３１と、交流電源３２と、検出部３３と、判定部３４とによって、第一の表層硬化部Ａ１を検出するための第一の検出部４５が構成されている。また、第一検出装置４において、複数のマーキング本体４０と、マーキング駆動部４３とによって、第一の検出部４５で検出された第一の表層硬化部Ａ１となる位置にマーキングするためのマーキング部４６が構成されている。

次に、本実施形態の鋼材表層検査システム１Ａによる鋼材の表層の検査方法及び作用効果について説明する。なお、鋼管１００の製造方法としては、本実施形態の鋼材の表層の検査方法による検査工程Ｓ１０２以外は第１の実施形態同様であるので説明を省略する。
まず、第１の実施形態同様に、第一の検出工程Ｓ１では、第一検出装置４を鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａ上において走行させる。これにより、第一の検出部４５によって渦流探傷により第一検査対象面１０２ａにおける第一の表層硬化部Ａ１を検出することができる。第一の表層硬化部Ａ１の存在が判定部３４によって判定されると、当該第一の表層硬化部Ａ１の位置で第一検査対象面１０２ａ上にマーキング部４６によりマーキングがなされる。

次に、第二の検出工程Ｓ２として、第一の検出工程Ｓ１でマーキングされた領域の任意の測定点において第二検出装置３であるリバウンド式試験装置によってリバウンド式試験を実施する。そして、第二の表層硬化部Ａ２が検出された場合には、当該鋼板１０１を不良と判定し、図３に示す判断工程Ｓ４１のように処置の判断を行う。次に、第三の検出工程Ｓ３として、第二検査対象面１０２ｂに対して検査を行い、第二検出装置３によって同様に第三の表層硬化部Ａ３を検出し、第三の表層硬化部Ａ３が検出された場合には当該鋼板１０１を不良と判定し、図３に示す判断工程Ｓ４２のように処置の判断を行う。
なお、第１の実施形態同様に、第一の検出工程Ｓ１で鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａと第二検査対象面１０２ｂとを検査しても良く、また、第二の検出工程Ｓ２で第二検査対象面１０２ｂの検査も実施しても良い。

以上のように、本実施形態の鋼材表層検査システム１Ａ及び鋼材表層検査システム１Ａを用いた鋼材の表層の検査方法によれば、第一検出装置４による第一の検出工程Ｓ１及び第二検出装置３による第二の検出工程Ｓ２という複数の検出方式による検査によって表層硬化部（第二の表層硬化部Ａ２）を確実に検出することができる。さらに、第一検出装置４は磁気特性に基づく検出方式により短時間で第一検査対象面１０２ａを検査できるとともに、第二検出装置３はリバウンド特性に基づく検出方式により第一の表層硬化部Ａ１に対して検査を行うことができる。このようにすることで、第一の検出工程Ｓ１で第一の表層硬化部Ａ１を過検出した場合であっても、第二の検出工程Ｓ２で検出された第二の表層硬化部Ａ２の有無に基づいて鋼板１０１の良否を判定することができるため、鋼板１０１を誤って不良と判定することがなくなり、歩留まりが解消される。そして、第一の検出部４５によって第一の表層硬化部Ａ１と検出された位置にマーキング部４６によってマーキングを行うことで、第二検出装置３が第一検出装置４によって第一の表層硬化部Ａ１と検出された部分を効率的かつ確実に検査することができる。ここで、第一検出装置４は、第一の検出部４５が第一プローブ３１を複数備えている。また、第一検出装置４は、マーキング部４６がマーキング本体４０を、第一プローブ３１と基台３５を介して連結するように複数備えている。そして、第一検出装置４では、第一プローブ３１が第一の表層硬化部Ａ１を検出した場合に対応したマーキング本体４０がマーキングを行う。このため、複数の第一プローブ３１のいずれかによって第一の表層硬化部Ａ１が検出されると、対応して連結されて設けられたマーキング本体４０によって確実にマーキングし、第二の検出工程Ｓ２ではマーキングされた領域のうちに任意の測定点に対して第二検出装置３により第二の表層硬化部Ａ２を検出することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１１及び図１２は、本発明の第３の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図１１及び図１２に示すように、本実施形態の鋼材表層検査システム１Ｂは、基台３５と、基台３５を被検体である鋼板１０１上で走行させる走行部３６と、基台３５に支持された複数の第一プローブ３１及び第二プローブ５０と、交流電源３２と、制御部５１とを備える。第一プローブ３１については第２の実施形態と同様であるので説明を省略する。第二プローブ５０は、第一プローブ３１と対をなすようにして複数設けられ、対応する第一プローブ３１から車軸３６ｂと直交する車輪走行方向Ｙの後方に一定の間隔を有して配されている。第二プローブ５０は、基台３５に支持されており、これにより第一プローブ３１と対応する第二プローブ５０とは基台３５を介して連結されている。各第二プローブ５０は、本実施形態では図７に示すリーブ式硬さ試験装置と同様の構造であり、基台３５に支持された状態で被検体である鋼板１０１に対して衝撃子３ｂ（図７参照）を衝突させてそのリバウンド特性により第二の表層硬化部Ａ２を検出可能である。

制御部５１は、各第一プローブ３１のコイル３１ａのインピーダンスを検出する検出部３３と、検出部３３で検出された検出結果に基づいて第一の表層硬化部Ａ１の有無を判定する第一判定部３４と、第一判定部３４の判定結果に基づいて第二プローブ５０を駆動させる第二プローブ駆動部５２と、第二プローブ５０の検出結果に基づいて第二の表層硬化部Ａ２の有無を判定し、当該鋼板１０１の良否を判定する第二判定部５３とを有する。第一判定部３４は、検出部３３からの検出結果に基づいて第一プローブ３１ごとに第一の表層硬化部Ａ１の有無を判定する。第一判定部３４は、第１、２の実施形態同様に例えば予め上限値が設定されていて、当該上限値と検出部３３で検出された検出結果を比較することにより第一の表層硬化部Ａ１の有無を判定する。第一判定部３４は、第一の表層硬化部Ａ１が検出された場合に検出情報を第二プローブ駆動部５２に出力する。

第二プローブ駆動部５２は、検出情報が取得された第一プローブ３１と対応する第二プローブ５０を駆動する。ここで、第二プローブ駆動部５２は、検出情報を取得すると、エンコーダ４２からの検出結果を取得する。そして、第二プローブ駆動部５２は、第一プローブ３１と第二プローブ５０との間隔に応じた回転数だけ車輪３６ａが回転したタイミングで、対応する第二プローブ５０を駆動させて鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａに衝撃子３ｂを衝突させる。これにより第一プローブ３１で第一の表層硬化部Ａ１が検出された位置で第二プローブ５０を駆動させることができる。そして、第二プローブ５０は、駆動させて得られた検出結果を第二判定部５３に出力する。第二判定部５３は、第二プローブ５０から得られた検出結果に基づいて第二の表層硬化部Ａ２の有無を判定し、当該鋼板１０１の良否を判定する。すなわち、本実施形態では、鋼材表層検査システム１Ｂにおいて、複数の第一プローブ３１と、交流電源３２と、検出部３３と、第一判定部３４とによって、第一の表層硬化部Ａ１を検出するための第一の検出部５５が構成されている。また、鋼材表層検査システム１Ｂにおいて、複数の第二プローブ５０と、第二プローブ駆動部５２と、第二判定部５３とによって、第一の検出部５５で検出された第一の表層硬化部Ａ１となる位置で第二の表層硬化部Ａ２を検出するための第二の検出部５６が構成されている。

次に、本実施形態の鋼材表層検査システム１Ｂによる鋼材の表層の検査方法及び作用効果について説明する。なお、鋼管１００の製造方法としては、本実施形態の鋼材の表層の検査方法による検査工程Ｓ１０２以外は第１の実施形態同様であるので説明を省略する。
すなわち、第１の実施形態同様に、鋼材表層検査システム１Ｂを第一検査対象面１０２ａ上において走行させる。すると、第一の検出工程Ｓ１として、渦流探傷により第一検査対象面１０２ａ全体を検査し、第一の表層硬化部Ａ１を検出することができる。第一の表層硬化部Ａ１の存在が第一判定部３４によって判定されると、第二の検出工程Ｓ２として、第一の検出工程Ｓ１で第一の表層硬化部Ａ１が検出された位置で第二プローブ５０によってリバウンド式硬さ試験を実施することができる。なお、第一の検出工程Ｓ１における第二検査対象面１０２ｂがある場合については、図７に示す試験装置によって別途第三の検出工程Ｓ３を実施するものとしても良い。

以上のように、本実施形態の鋼材表層検査システム１Ｂ及び鋼材表層検査システム１Ｂを用いた鋼材の表層の検査方法によれば、第１、第２の実施形態同様に、第一の検出部５５による第一の検出工程Ｓ１及び第二の検出部５６による第二の検出工程Ｓ２という複数の検出方式によって短時間で表層硬化部（第二の表層硬化部Ａ２）を確実に検出することができる。さらに、第一の検出部５５は磁気特性に基づく検出方式により短時間で第一検査対象面１０２ａを検査できるとともに、第二の検出部５６はリバウンド特性に基づく検出方式により第一の表層硬化部Ａ１に対して検査を行うことができる。このようにすることで、第一の検出工程Ｓ１で第一の表層硬化部Ａ１を過検出した場合であっても、第二の検出工程Ｓ２で検出された第二の表層硬化部Ａ２の有無に基づいて鋼板１０１の良否を判定することができるため、鋼板１０１を誤って不良と判定することがなくなり、歩留まりが解消される。ここで、第一プローブ３１及び第二プローブ５０が対をなして複数組備えられ、第二プローブ５０は、第一プローブ３１と基台３５を介して連結されている。このため、複数の第一プローブ３１のいずれかによって第一の表層硬化部Ａ１が検出されると、対応して連結して設けられた第二プローブ５０によって自動的に第二の検出工程Ｓ２として第二の表層硬化部Ａ２を検出することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１３から図１５は、本発明の第４の実施形態を示したものである。この実施形態において、前述した実施形態で用いた部材と共通の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図１３及び図１４に示すように、本実施形態の鋼材表層検査システム１Ｃは、第一検出装置６０と、第二検出装置６５と、ガイド装置７０とを備える。第一検出装置６０は、第１の実施形態同様に、間接的に検出する検出方式として、磁気特性に基づく検出方式により第一の表層硬化部Ａ１を検出するものであり、本実施形態では渦流探傷により第一の表層硬化部Ａ１を検出するものである。第一検出装置６０は、基台３５と、基台３５に支持された複数の第一プローブ３１と、交流電源３２と、検出部３３と、第一判定部３４とを有する。また、第二検出装置６５は、基台６６と、基台６６に支持され、複数の第一プローブ３１とそれぞれ対応する第二プローブ５０と、第二プローブ駆動部５２と、第二判定部５３とを有する。なお、第一検出装置６０及び第二検出装置６５の構成の詳細は、第３の実施形態の第一の検出部５５及び第二の検出部５６と同様であるので説明を省略する。

ガイド装置７０は、被検体である鋼板１０１を位置決めする位置決め装置７１と、第一検出装置６０及び第二検出装置６５を走行させる走行装置７５とを有する。位置決め装置７１は、鋼板１０１の四隅を固定する被検体固定部７２を有し、鋼板１０１を所定の位置に位置決めする。走行装置７５は、第一検出装置６０及び第二検出装置６５を固定する装置固定部７６と、装置固定部７６を鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａに沿う第一方向Ｐに沿って移動させる第一移動部８０と、装置固定部７６を鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａに沿い第一方向Ｐと直交する第二方向Ｑに沿って移動させる第二移動部８１と、位置検出部８２と、移動制御部８３と、検出位置書込部８４と、記憶部８５とを有する。第一移動部８０は、第一方向Ｐに沿って配された第一レール９０と、第一レール９０上で装置固定部７６を移動させる第一走行部９１とを有する。第一走行部９１は、装置固定部７６に回転可能に支持された第一車輪９１ａと、第一車輪９１ａを回転駆動させる第一駆動部９１ｂと、第一車輪９１ａに設けられて第一車輪９１ａの回転数を検出する第一エンコーダ９１ｃとを有する。

第二移動部８１は、第二方向Ｑに沿って配された第二レール９２と、第二レール９２上で第一レール９０を移動させる第二走行部９３とを有する。第二走行部９３は、第一レール９０に回転可能に支持された第二車輪９３ａと、第二車輪９３ａを回転駆動させる第二駆動部９３ｂと、第二車輪９３ａに設けられて第二車輪９３ａの回転数を検出する第二エンコーダ９３ｃとを有する。第一駆動部９１ｂ及び第二駆動部９３ｂは例えばモータである。位置検出部８２は、第一エンコーダ９１ｃ及び第二エンコーダ９３ｃの検出結果に基づいて被検体である鋼板１０１の第一検査対象面１０２ａ上における装置固定部７６の第一方向Ｐ及び第二方向Ｑの位置を検出する。位置検出部８２は、検出結果に基づいて、第一方向Ｐ及び第二方向Ｑに沿う直交座標系における位置情報を生成する。位置検出部８２は生成された位置情報を移動制御部８３に出力する。また、検出位置書込部８４は、第一判定部３４から第一の表層硬化部Ａ１の検出情報を取得すると、対応する位置情報を位置検出部８２から取得し、記憶部８５に記録する。移動制御部８３は、位置検出部８２から取得した位置情報に基づいて第一駆動部９１ｂ及び第二駆動部９３ｂを制御して装置固定部７６を所定の位置に移動させることが可能である。また、移動制御部８３は、記憶部８５に記録された位置情報と一致する位置に装置固定部７６を移動させることができるとともに、装置固定部７６を当該位置に移動させると、第二プローブ駆動部５２に対して駆動指令を出力する。

次に、本実施形態の鋼材表層検査システム１Ｃによる鋼材の表層の検査方法及び作用効果について説明する。なお、鋼管１００の製造方法としては、本実施形態の鋼材の表層の検査方法による検査工程Ｓ１０２以外は第１の実施形態同様であるので説明を省略する。また、図１５は、図４に示す鋼材の表層の検査方法を実施するための、本実施形態の鋼材表層検査システム１Ｃにおける処理フローの一例である。
第一の検出工程Ｓ１では、まず、第一検出装置６０を装置固定部７６に固定する。そして、図１５に示すように、移動制御部８３が第一駆動部９１ｂ及び第二駆動部９３ｂを制御して第一方向Ｐ及び第二方向Ｑに第一検出装置６０が固定された装置固定部７６を移動させる。これにより第１の実施形態同様に、第一検出装置６０を第一検査対象面１０２ａ上で走査させる（ステップＳ１１）。なお、第一検査対象面１０２ａに関する情報は、例えば予め記憶部８５に記録されていて、移動制御部８３は当該情報を参照して走査する範囲を決定するものとすれば良い。第一検出装置６０が検査対象面１０２上を走行中、交流電源３２から第一プローブ３１のコイル３１ａに交流電力を供給し、コイル３１ａのインピーダンスの変化を検出部３３により検出する（ステップＳ１２）。これにより、渦流探傷により第一検査対象面１０２ａの検査を行い、第一の表層硬化部Ａ１を検出することができる。位置検出部８２では、装置固定部７６が移動している間、第一エンコーダ９１ｃ及び第二エンコーダ９３ｃから回転角度に関する情報を取得し、これにより装置固定部７６の第一方向Ｐ及び第二方向Ｑの位置を検出している。第一の表層硬化部Ａ１の存在が第一判定部３４によって判定される（ステップＳ１３：ＹＥＳ）と、第一判定部３４は検出情報を検出位置書込部８４に出力する。検出位置書込部８４は、第一判定部３４から検出情報を取得すると対応する位置情報を位置検出部８２から取得し、第一の検出工程Ｓ１で第一の表層硬化部Ａ１が検出された位置として位置情報を記憶部８５に記録する（ステップＳ１４）。第一検査対象面１０２ａ上を第一検出装置６０で走査し終えたら（ステップＳ１５：ＹＥＳ）、第二の検出工程Ｓ２に移行する。

第二の検出工程Ｓ２は、第一検出装置６０に代えて第二検出装置６５を装置固定部７６に固定した後開始される。移動制御部８３は、記憶部８５に記録された位置情報を取得する（ステップＳ２１）。そして、移動制御部８３は、第一駆動部９１ｂ及び第二駆動部９３ｂを制御して、取得した位置情報と対応する位置に、第二検出装置６５が固定された装置固定部７６を移動させる（ステップＳ２２）。移動制御部８３は、装置固定部７６を取得した位置情報と対応する位置に移動させると、第二プローブ駆動部５２に駆動指令を出力する。第二プローブ駆動部５２は、駆動指令を取得すると対応する第二プローブ５０を駆動させる（ステップＳ２３）。そして、第二プローブ５０は、駆動させて得られた検出結果を第二判定部５３に出力する。第二判定部５３は、第二プローブ５０から得られた検出結果に基づいて第二の表層硬化部Ａ２の有無を判定し、鋼板１０１の良否を判定する（ステップＳ２４）。第二の表層硬化部Ａ２が検出され、鋼板１０１が不良と判定されると（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、第二判定部５３は記憶部８５に判定結果を記録する（ステップＳ２５）。移動制御部８３は、記憶部８５に記録された全ての位置情報でステップ２１～ステップ２３を実行したかを判定し（ステップＳ２６）、実行していない位置情報が存在する場合（ステップＳ２６：ＮＯ）には、ステップＳ２１に戻って実行していない位置情報を取得する（ステップＳ２１）。なお、第二検査対象面１０２ｂがある場合については、図７に示す試験装置によって別途第三の検出工程Ｓ３を実施するものとしても良い。

以上のように、本実施形態の鋼材表層検査システム１Ｃ及び鋼材表層検査システム１Ｃを用いた鋼材の表層の検査方法によれば、第１、第２の実施形態同様に、第一検出装置６０による第一の検出工程Ｓ１及び第二検出装置６５による第二の検出工程Ｓ２という複数の検出方式による検査によって短時間で表層硬化部（第二の表層硬化部Ａ２）を確実に検出することができる。さらに、第一検出装置６０は磁気特性に基づく検出方式により短時間で第一検査対象面１０２ａ検査できるとともに、第二検出装置６５はリバウンド特性に基づく検出方式により第一の表層硬化部Ａ１に対して検査を行うことができる。このようにすることで、第一の検出工程Ｓ１で表層硬度変化部（第一の表層硬化部Ａ１）を漏らすことなく短時間で検出することができる。さらに、第一の検出工程Ｓ１の後に、第二の検出工程Ｓ２を実施しているため、第一の検出工程Ｓ１で表層硬度変化部（第一の表層硬化部Ａ１）を過検出した場合であっても、第二の検出工程Ｓ２では表層硬度変化部（第二の表層硬化部Ａ２）を過検出されず、過検出を抑制することができる。第二の検出工程Ｓ２で検出された第二の表層硬化部Ａ２の有無に基づいて鋼板１０１の良否を判定すすることで、表層硬度変化部（第二の表層硬化部Ａ２）を含まない鋼板１０１を誤って不良と判定することを抑制することができる。表層硬度変化部（第二の表層硬化部Ａ２）を含まない鋼板１０１が不良と判定されないため、表層硬度変化部を含まない鋼板１０１を鋼製品の製造に使用することが可能となり、歩留りは向上する。ここで、複数の第一プローブ３１のいずれかによって第一の表層硬化部Ａ１が検出され、第二プローブ５０によって位置検出部８２で検出された位置で検査を行うことで、第一プローブ３１によって検出された第一の表層硬化部Ａ１の位置で確実に検査することができる。なお、本実施形態では、位置検出部８２で検出した第一の表層硬化部Ａ１について第二プローブ５０で第二の検出工程Ｓ２を実施するものとしたが、第二プローブ５０に代えてマーキング本体を設けて、位置検出部８２で検出した第一の表層硬化部Ａ１についてマーキングをするものとしても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
すなわち、第一の検出工程Ｓ１では鋼材の第一検査対象面１０２ａに対して第一検出装置により第一の表層硬化部Ａ１を検出し、第二の検出工程Ｓ２では第一の表層硬化部Ａ１に対して検査を行い、第二検出装置により第二の表層硬化部Ａ２を検出し、さらに第三の検出工程Ｓ３において、または、第二の検出工程Ｓ２において、鋼材の第二検査対象面１０２ｂに対して検査を行い、第三の表層硬化部Ａ３を検出するものとしたが、これに限られるものではない。鋼材の表層において、他の部分と比較して硬度が変化した表層硬度変化部を検出するものとして、上記表層硬化部以外に、他の部分と比較して硬度が低い表層軟化部を検出するものとしても良い。または、表層硬化部及び表層軟化部の両方を検出するようにしても良い。表層軟化部については、予め定められた下限値を超えているか否かによって判定できる。

第一の検出工程Ｓ１では、第一の検出部として、磁気特性に基づく検出方式としては、例えば渦流探傷試験装置を用いてインピーダンスの変化を検出するものとしたがこれに限られるものではない。渦流探傷試験装置において、インピーダンスの変化以外にも電流量の変化などを検出するものとしても良い。また、例えば、渦流探傷試験以外の間接的に検出する検出方式の試験方法としては超音波探傷試験が挙げられる。表層硬度変化部では、他の部分と比較して組織の状態が異なることから、超音波に対する反射特性が異なる。当該特性を用いて、発信子から被検体である鋼板１０１に送信された超音波を受信子で受信することで表層硬度変化部を検出することも可能である。また、第二の検出工程Ｓ２では、第一の検出工程Ｓ１で第一の表層硬化部が検出された位置で試験を行うものとしたが、これに加えて第一の表層硬化部Ａ１が検出されていない他の部分でも試験を実施しても良い。さらに、第二の検出工程Ｓ２でも、リバウンド特性に基づく検出方式以外の検出方式で第二の表層硬化部Ａ２を検出するものとしても良い。直接検出する検出方式を選択する場合には、被検体である鋼板１０１に傷等の損傷を与えない試験方法であることが好ましい。

また、上記実施形態では、鋼板１０１について表層硬化部の有無を検査するものとしたが、これに限られるものではなく、鋼板１０１を加工して鋼製品である鋼管１００を製造し後に鋼管１００に対して表層硬化部の有無を検査するようにしても良い。上記実施形態において検査対象である鋼材として鋼板を例に説明したが、鋼板だけでなく、鋼管、Ｈ鋼、棒鋼など様々な鋼材が対象となる。また、このような鋼材の表層の検査方法で検査された鋼材を用いた鋼製品の製造方法としても、鋼管に限られるものではなく、鋼板、Ｈ鋼、棒鋼など様々な鋼製品が対象となる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 鋼材表層検査システム
２、４、６０ 第一検出装置（第一の検出部）
３、５、６５ 第二検出装置（第二の検出部）
３１ 第一プローブ
４０ マーキング本体
４５、５５ 第一の検出部
４６ マーキング部
５０ 第二プローブ
５６ 第二の検出部
８２ 位置検出部
１００ 鋼管（鋼製品）
１０１ 鋼板（鋼材）
１０２ａ 第一検査対象面
１０２ｂ 第二検査対象面
Ａ１ 第一の表層硬化部（第一の表層硬度変化部）
Ａ２ 第二の表層硬化部（第二の表層硬度変化部）
Ａ３ 第三の表層硬化部（第三の表層硬度変化部）
Ｓ１ 第一の検出工程
Ｓ２ 第二の検出工程
Ｓ３ 第三の検出工程
Ｓ１０２ 検査工程
Ｓ１０３ 加工工程

Claims (4)

1. 非接触の検出方式である磁気特性に基づく検出方式を用いて鋼材の表層を検査することで、前記鋼材の表層の硬度が予め定められた上限値より高い第一の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が予め定められた下限値より低い第一の表層軟化部のいずれか一方である第一の表層硬度変化部を検出する工程と、前記第一の表層硬度変化部に対してマーキングを行うマーキング工程と、を有する第一の検出工程と、
   接触式の検出方式であるリバウンド特性に基づく検出方式を用いて前記マーキング工程でマーキングされた前記第一の表層硬度変化部を検査することで、前記鋼材の表層の硬度が前記上限値を超える第二の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が前記下限値を超える第二の表層軟化部のいずれか一方である第二の表層硬度変化部を検出する第二の検出工程と
   を備える、鋼材の表層の検査方法。
2. 前記鋼材の表層は、前記第一の検出工程で検査される第一検査対象面と、前記第一の検出工程で検査されない第二検査対象面とを有しており、
   接触式の検出方式であるリバウンド特性に基づく検出方式を用い、前記第二検査対象面を検査することで、前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記上限値より高い第三の表層硬化部または前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記下限値より低い第三の表層軟化部のいずれか一方である第三の表層硬度変化部を検出する第三の検出工程を備える、請求項１に記載の鋼材の表層の検査方法。
3. 非接触の検出方式である磁気特性に基づく検出方式を用いて鋼材の表層を検査することで、前記鋼材の表層の硬度が予め定められた上限値より高い第一の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が予め定められた下限値より低い第一の表層軟化部のいずれか一方である第一の表層硬度変化部を検出する第一の検出部と、
   前記第一の表層硬度変化部に対してマーキングを行うマーキング部と、
   接触式の検出方式であるリバウンド特性に基づく検出方式を用いて前記マーキング部によってマーキングされた前記第一の表層硬度変化部を検査することで、前記鋼材の表層の硬度が前記上限値を超える第二の表層硬化部または前記鋼材の表層の硬度が前記下限値を超える第二の表層軟化部のいずれか一方である第二の表層硬度変化部を検出する第二の検出部と、
   を備える、鋼材表層検査システム。
4. 前記鋼材の表層は、前記第一の検出部で検査される第一検査対象面と、前記第一の検出部で検査されない第二検査対象面とを有しており、
   前記第二の検出部は、接触式の検出方式であるリバウンド特性に基づく検出方式を用いて前記第二検査対象面を検査することで、前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記上限値より高い第三の表層硬化部または前記第二検査対象面の表層の硬度が予め定められた前記下限値より低い第三の表層軟化部のいずれか一方である第三の表層硬度変化部を検出する、請求項３に記載の鋼材表層検査システム。

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