JPH01193637A - 鋼片の熱間疵検出法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続鋳造法や造塊法で製造される鋼片の表層
に存在する各種の疵を、正確迅速かつ容易に検出するた
めの、新しい熱間疵検出手段の提供に関する。

（従来の技術） 鋼の連続鋳造法の発展に伴ない、近来は連続鋳造による
鋼スラブを、熱片または温片状態で加熱炉に装入するＨ
ＣＲ（ＨＯＴ　　ＣＨＡＲＧＥ　　ＲＯＬＬＩＮＧ）操
業や、直接熱片のまま圧延するＨＤＲ（ＨＯＴ　　Ｄ　
Ｉ　ＲＥＣＴ　　ＲＯＬＬ　ＩＮＧ）操業システムが実
用化されてきており、製品品質保証の観点より熱間での
スラブ品質保証の重要性が増大している。従来行なわれ
ていたかかる熱片および温片スラブの品質保証の実状は
、設定された条件下における肌理細かな操業管理と、数
チャーヂ毎に１度、スラブを抜取り、これを冷却してそ
の黒皮またはスカーフ肌の目視検査を併用する方法であ
る。この方法は冷片スラブを検査するものであるから、
先ずその冷却に時間がかかり検出に数時間を要すること
や、検査頻度を多くとれない事から、科学的に充分な品
質保証技術には価しない、そのため、熱間で連続的に疵
を検出する方法が各種考案され、また実用に供されてい
ることも既知であるが、現在までの処、これら技術は渦
流式タイプと光学式タイプとの両者に大別される。

渦流式タイプは、コイルに高周波電流を流し、被検材に
近接させることにより、被検材表面に渦電流を誘導させ
て、その渦電流が欠陥部により乱される状態を、コイル
のインピーダンス変化により捕捉する方法であり、また
光学式タイプのものでは、水銀灯、レーザー光等の外部
照明により、鋳片表面の凹凸を撮像装置により捕捉して
検出する方法である。

（発明が解決しようとする課題） 前記した両手段において、前者の手段によれば、表面欠
陥ばかりでなく、潜り欠陥をも検出できる長所を有する
反面、被検体の磁気特性によって検出精度が大きく影響
を受ける不安定性があること、普通鋼では磁気変態点（
約７７０°Ｃ）以上の高温が必要なこと、更にはオシレ
ーションマーク等の表面形状の影響を受けること、また
センサー１個当りの検出範囲が狭い等、実用上の問題点
が尚多いのであり、また後者は、開口の小さなものに限
定されたり、あるいは潜り疵が検出不能である等、その
検出能に問題があり、比較的大きな疵や、連続疵の検出
に使用される程度に止まる点において問題がある。

（課題を解決するための手段） 上記した従来技術における問題点を解決するため、発明
者等は次の事実に着目し、即ち酸素または酸素富加可燃
ガスにより鋳片表面の溶剤を行なう時に生じる火炎を観
察した処、無欠陥鋳片においてはその火炎は溶剤面を層
流状態で流れるが、欠陥部においては当該火炎が乱され
て高輝度を生じる事実を捕捉したのであり、これについ
てモデル実験、研究を反復することにより、当該現象を
鋼スラブにおける欠陥検出の核要素として捕え、定性的
かつ実用的な疵検出手段の開発に成功したものであり、
具体的には、被検材である鋼スラブ表面に酸素または酸
素富加可燃ガスを亜音速以上で噴射し、該スラブを０．
２Ｉｎ１１〜５．０ＩＩＩＩＩｌ程度溶剤しつつ、前記
溶剤ガスのスラブ面衝突端部から下流方向への火炎内を
毎秒１　／１０００以上のシャッター速度で高速度撮影
し、欠陥部に生じる高輝度火炎渦流を捕えて疵を検出す
ることにある。

（作　用） 本発明の上記した技術的手段によれば、第１図に示すよ
うに、例えば連続鋳造手段によって製造される鋼スラブ
１において、スラブの全表面および表面皮下に亘っては
、縦割れ（イ）、横割れ（Ｅｌ）、鍵割れ（ハ）、ブロ
ーホール（ニ）、横小割れ（本）、オシレーションマー
ク（へ）等の、表面欠陥および表面皮下欠陥が存在する
のであり、かかる欠陥検出のため、本発明においては、
第２図に例示するように、定位置にセットした被検材で
ある鋼スラブ１の目的表面に、酸素または酸素富加可燃
ガスを亜音速以上の噴射速度下に噴射燃焼させて、これ
による火炎４により目的表面を　０．２〜５．０閣程度
溶剤しつつ、前記溶剤ガスのスラブ面衝突端部から下流
方向への火炎内を、例えば高速度ビデオカメラ６を用い
、毎秒ｌ／１０００以上のシャッター速度で高速度撮影
し、その撮影像をビデオデツキおよびｖ！ｊＪ像処理装
置７をへてモニター８により映し出し、これを検査者９
が看視することにより、目的表面において第１図で説示
したような欠陥部２が存在する時、無欠陥部分において
は火炎４は層流状態で流れるが、欠陥部２においては図
示のように火炎４は乱されて高輝度火炎域３を生じるの
であり、同現象は可視像としてモニター８上に映し出さ
れ、瞬時に判定することが可能となるのである。このさ
い高速度撮影に゛よって解像度は向上され、きわめて明
瞭な可視像として再現され、前記した第１図の各欠陥の
ほぼ全てを検出可能であることが確認されたものである
。尚第２図において５は溶剤によって火炎４の下流端か
ら飛散する溶鉄粒を示しているが、本発明によれば、従
来の渦電流の変化や光の変化を捕えるものでなく、各種
欠陥を直接可視像として捕捉するため、その検出はきわ
めて精度良く、かつ判定時間を飛躍的に向上させること
ができるのである。

（実施例） 本発明方法の適切な実施例を、第２図について説示する
。

被検材である鋼スラブ１に対し溶剤を行なうに当っては
、その表面温度を６００〜８００°Ｃ程度に維持するこ
とが適切であり、溶剤に当って用いる燃焼ガスは酸素ま
たは酸素富加可燃ガス、例えば１例として酸素＋精整Ｃ
ＯＧを挙げることができる。

燃焼器具としては既知のガスバーナを用いることができ
、バーナーノズル１０からの燃焼ガスは亜音速以上で噴
射することが適当であり、溶剤速度は１〜２ｍ／ｓｅｃ
である。これらの特定は反復実験の結果得られたもので
あり、上記した条件による溶剤を行なうことにより、燃
焼ガスは層流状態となってスラブ溶剤表面上を流れるが
、このさい表面に対する溶剤深さは０．２〜５．０　＋
ｎｍ程度のものである。スラブ表面に全く欠陥部の存在
しない時、火炎４の層流状態は一定に維持されるが、ス
ラブ表面乃至表面皮下に、先に第１図において例示した
ような各種の欠陥部（第２図示は割れ欠陥を示す）２が
存在している時、高輝度火炎域３が発生する。これを捕
捉かつ撮影する手段として、実施例においては高速度撮
影可能であるとともに取扱い容易な高速度ビデオカメラ
６を用いるのである。

高速度撮影を行なうのは、前記した高輝度火炎域３の現
象の解像度を上げることができ、鮮明な再生像を可視像
として提供できるためで、この高速度撮影のための具体
的な条件としては、例えば、レンズ絞り値Ｆ＝１４〜１
５、シャッター速度は毎秒１　／１０００以上であり、
また焦点距離はｆ　＝　１２００〜１５００ｍ／＋ｗ程
度が適切な１例として確認されたものである。同ビデオ
カメラ６による撮影像の再生は、周知のようにビデオデ
ツキおよび画像処理装置７で足り、その再生像をモニタ
ー８によって直接目視するものであり、従って検査者９
はモニター画面を看視することによって、被検材表面乃
至表面皮下に存在する各種欠陥部を肉眼によって確認で
きるのである。

第３図に示したものは、本発明方法を用いて、第１図に
おいて説示した縦割れ（イ）、横割れ（Ｅｌ）に対する
検出結果を示したもので、その検出条件は次の通りであ
る。

スラブ表面速度６００〜８００″Ｃ１溶剤バーナガス酸
素＋精整ＣＯＣｌ溶剤速度１〜２１ＩＩ／ＳｅＣ、レン
ズ絞り値Ｆ＝１４〜１５、シャッター速度１／１０００
０ｓｅｃ、焦点距離ｆ　＝　１２００〜１５００ｍ／ｍ
　。

第３図において縦軸は縦割れおよび横割れにおける割れ
開口幅、横軸は割れ長さをそれぞれ示しており、図示斜
線で囲んだ部分が検出可能域を示すように、縦、横を問
わず、割れ欠陥に対してはその深さ０．２ｍｍ以上、開
口幅０．１ｍｍ以上、長さ０．５鴫以上の微細欠陥の検
出が可能であり、高い検出能を発揮できるのである。尚
スラブｌにおいて後の圧延方向と同一方向に入る縦割れ
はその長さ１００ｍ以上となれば有害であるに反し、圧
延方向と垂直方向に入る横割れは、圧延によって拡大さ
れるので、１ｍｍ程度の割れでも有害となるのであり、
本発明によれば前記検出能の示す通りきわめて有効であ
る。

第４図に示したものは、ブローホールに対する検出能を
示したものであり、検出条件は第３図と同様で、縦軸は
ブローホール深さを示し、横軸はブローホール径を示し
ているが、０．３ｍｍφ以上のブローホール検出が可能
であり、実用上充分な検出能を有するものといえる。尚
斜線で囲んだ部分が検出可能域を示している。

その他、本発明方法の実状結果によれば、第１図におい
て示した各欠陥のほぼすべてに亘って同様の検出能が得
られたものである。

（発明の効果） 本発明方法は事後の圧延製品に大きな影響を及ぼす鋼ス
ラブにおける有害な表面欠陥を検出する手段として、以
下の諸点において従来法に比し著しく優れたものである
。即ち、本発明方法はスラブ表面に対する溶剤によって
生じる燃焼火炎における高輝度火炎域を、直接撮影によ
って可視像としてモニター再生により、看視者が目視で
きる手段であるため、スラブの表面形状、即ち、オシレ
ーションマークやスケール等の影響を全く受けないのと
ともに、スラブ温度の影響を受けることなく、正確な検
出が可能であり、ＩＩＩＩｆ１１以下の微細な有害欠陥
を看過することなく検出でき、更にはブローホールや表
面皮下割れ等の表面皮下欠陥も逃すことなく検出可能で
ある。特に欠陥を直接可視像としてモニターに再生する
ので、膨大な信号処理等を全く必要としないのであり、
更にこのさい画像処理を行なえば自動判定もでき、検査
速度も１センサー０．４〜１．Ｏｒｒｒ／ｓｅｃと広範
囲でかつ高速である。センサーは光学式であるため、被
検材よりセンサーを離すことが可能で、センサーの防熱
、耐熱化も容易で信頼度、安定度が高く、しかも使用部
材は通常の市販機材のみで足り、その設備費は廉価であ
り、これらの従来の渦流法や光学法において奏し得ない
利点である。また本発明方法は表面を溶剤することから
、一種の破壊検査であるが、検査済みスラブであっても
、何等圧延製品の品質を損なうおそれなく、また歩留り
ロスも無視できる程度の小さなものである。

本発明方法においては渦流法のように、被検材のオシレ
ーションマーク等の表面形状や、被検材の磁気特性に影
響される点は絶無であり、光学法では検出不可能な未開
０疵や潜り疵の検出も、渦流法と同様に検出可能であり
、検出能の高さも従来に比し劣る処がない、現行の渦流
法や光学法においては、欠陥を直接可視像として捕えず
、渦電流の変化や光の変化を捕えて識別するため、その
識別のために種々のノイズを除去し、正確に欠陥を識別
するには膨大な信号処理を必要とし、高価な設備を用い
ることが実用上必要とされ、これに対し本発明方法によ
れば、欠陥を直接そのまま可視像としてキャッチできる
ので、信号処理を必要としない簡便さは特に有利であり
、１センサーの検出域もカメラであるため、きわめて広
域をカバーでき、かつ高速で検出でき、既存法の欠点を
一掃して卓越した効果を持つ熱間スラブの表面欠陥手段
として利用価値大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼スラブ表面欠陥を示す斜視図、第２図は本発
明方法実施例の正面図、第３．４図は本発明方法による
検出能を示す各グラフ図である。 １−綱スラブ、２−・−欠陥部、３・−・高輝度火炎域
、４−・火炎、６・・・高速度ビデオカメラ、７・−ビ
デオデツキ、画像処理装置、８−・・モニター。 弔　１　図 ￥４３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検材である鋼片表面に酸素または酸素富加可燃
   ガスを高圧で噴射し、該鋼片を０．２ｍｍ〜５００ｍｍ
   程度溶剤しつつ、前記溶剤ガスのスラブ面衝突端部から
   下流方向への火炎内を毎秒１／１０００以上のシャッタ
   ー速度で高速度撮影し、欠陥部に生じる高輝度火炎渦流
   を捕えて疵を検出することを特徴とする鋼片の熱間疵検
   出法。