JPH03277962A - 磁気探傷装置 - 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］ この発明は、走行状態の鋼帯の欠陥を検出する磁気探傷
装置６、特に探傷粘度の向上に関するものである。

［従来の技術］ 鋼帯の内部あるいは表面にｒＦ在する傷、気泡等の欠陥
を検出するために磁気探傷装置が使用されている。

例えば製造ラインにおいては、鋼帯が停止しているとき
のみならず、一定速度で走行しているときにも鋼帯の欠
陥を検出する・必要がある。このように走行している鋼
帯の欠陥を連続的に検出する磁気探傷装置が、例えば実
開昭（＋３−１０７８４９号公報に開示されている。

第６図は実開昭６３−１０７８４９号公報に開示された
従来の磁気探傷装置のｌ１Ｉｌ造を示す。

図に示すように、非磁性材料で形成され、円筒部が均一
の厚さを何する中空ロールｌは、その両端面がころがり
軸受を介して固定軸２に支持され、固定軸２を回転中心
として自由に回転できるようになっている。

この中空ロールｌ内の固定軸２には、略コ字状の断面形
状をした磁化鉄心３が、支持部材４を介して固定されて
いる。そして磁化鉄心３の両端磁極は中空ロール１の内
周面に近接する姿勢で配置されている。この磁化鉄心３
の中央部に励磁コイル５が取付けられている。また固定
軸２には、例えばホール素子や磁気抵抗効果素子等から
なる複数の磁気センサ６が固定され、磁気センサ６の検
出端が磁化鉄心４の磁極の間に配列されている。

なお、励磁コイル５に励磁電流を供給するための電源ケ
ーブルや磁気センサ６から出力される検出信号を取り出
すための信号ケーブルは固定軸２内を経由して外部に接
続されている。

このように構成された磁気探傷装置の中空ロールｌの外
周面を、例えば矢印へ方向に走行している薄鋼帯７の一
方の面に所定圧力で押し当てると、中空ロールｌは薄鋼
帯７の走行により固定軸２を中心にして時計方向に回転
する。

この状態で、励磁コイル５に励磁電流を供給すると、磁
化鉄心３と走行中の薄鋼帯７とで磁気回路が形成される
。そして５薄鋼帯７の内部あるいは表面に欠陥が存／Ｉ
Ｓすると、薄＃帯７的の磁束が乱れ漏洩磁束が生じる。

この漏洩磁束を磁気センサ６で検出し、間接的に欠陥信
号を得ることができる。

この検出された欠陥信号は、その信号レベルが薄鋼帯７
の内Ｂｓまたは表面の欠陥の大きさと関係するので、欠
陥信号の信号レベル変化により薄鋼帯７に仔在する欠陥
とその大きさを判定することができる。

また、磁気センサ６の信号レベル変化により薄鋼帯７の
側端部も検出することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 磁気探傷装置においては、鋼帯７の厚さが厚くなるほど
磁路の長さが艮くなり、鋼帯７自体の磁気抵抗が大きく
なる。このため鋼帯７内の磁束密度が小さくなり、検出
することができる漏洩磁束が小さくなってしまう。

一方、磁化器で作り出される磁界の強さを大きくするこ
とにより、鋼帯７内の磁束密度が小さくなることを防ぐ
ことができる。

しかしながら、従来の磁気探傷装置は、中空ローラｌ内
に設けられた一組の磁化鉄心３と励磁コイル５で磁化器
を形成し、この−個の磁化器で磁界を発生させているた
め、磁界の強さに限界がある。このため、鋼帯７の厚さ
がある程度厚くなってくると、磁気センサ６で検出でき
る漏洩磁束に限界が生じてしまうという短所があった。

もちろん、励磁コイル５の巻数を増やしたり、励磁コイ
ル５に流れる励磁電流を上げることで、起磁力を高め鋼
帯に生じる磁界の強度を大きくすることはできる。

ところが中空ロールｌは、慣性モーメントを小さくして
、走行する鋼帯７に傷をつけないようにする必要がある
から、できるだけ外径を小さくして小型化を図ることが
望まれる。

しかし、中空ロールｌ内に磁化鉄心３と励磁コイル５及
び磁気センサ６を収納した磁気探傷装置において、励磁
コイル５の巻数を増やすためには中空ロールｌを大型化
せざるを得なく、上記小径化の要請に反することになる
。

また、励磁電流の電流１１Ｃ１を高めて励磁コイル５の
起磁力を−１，げさえすれば、鋼帯７に生じる磁界の強
度が大きくなるというわけではない、すなわち、励磁コ
イル５の起磁力を高めれ高めるほど、磁化鉄心３からの
漏洩磁束が加速的に増大して、励＆１：】イル５の起磁
力を高めたわりには、鋼帯に生じる磁界を高めることが
できない。さらに、励磁電流を上げすぎると、磁化鉄心
３の磁極間の空間を直接磁束が通るようになって、探傷
不能になってしまう。このような磁化鉄心３からの漏洩
磁束を減ら−１にあたっては、磁化鉄心３の形状。

材質面から種々の制約がある。また磁極間の空間を直接
通る磁束に対する磁気センサの磁気シールドを確実にす
る必要があり、簡単に励磁電流の電流ｆｌｉを高めるこ
とはできない。

この発明はかかる短所を解決するためになされたもので
あり、鋼帯を十分に磁化させて、欠陥により生じる漏洩
磁束の密度を高めることができる磁気探傷装置を１−す
ることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る磁気探傷装置は、ノｔ’−磁性材料で形
成され、走行する鋼帯の幅方向に配置された第１の中空
ロールと、非磁性材料で形成され、鋼帯を挟んで上記第
１の中空ロールに対向して配置された第２の中空ロール
と、上記第１の中空ロールと第２の中空ロール内にそれ
ぞれ配置された磁化器と、鋼帯の幅方向に配列され、鋼
帯からの漏洩磁束を検出する磁気ラインセンサとを備え
たことを特徴とする。

［作用］ この発明においては、それぞれ内部に磁化器を装着した
第１の中空ロールと第２の中空ロールを鋼帯を挟んで対
向して配置し、走行する鋼帯を上下に設けた二つの磁化
器で磁化することにより、鋼帯内の磁界の強さを高める
。したがって、鋼帯の厚さが大きくなっても、鋼帯の欠
陥に起因する漏洩磁束の密度を高めることができる。

このように二つの磁化器で鋼帯内の磁界の強さを高める
ことができるから、各磁化器の励磁コイルの巻数を増や
す必要がなく、各磁化器を小型化することができる。

さらに、各磁化器に流す励磁電流の電流値を大きくしな
くても良いから、磁化器の磁穫間を直接通る漏洩磁束を
増加させずに鋼帯内の磁界の強さを高めることができる
。

［実施例］ 第１図、第２図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
側面断面図、第２図は正面断面図である。図に示すよう
に、第１の中空ロールｌが走行する鋼帯７の幅方向に配
置され、第２の中空ロール１１が鋼帯７を挟んで第１の
中空ロールｌと相対する位置に配置されている。この一
対の中空ロール１．１１は非磁性材料、例えばオーステ
ナイト系ステンレスあるいはセラミックス等で形成され
、長さが走行する鋼帯７の幅より大きくなっている。

第１の中空ロールｌと第２の中空ロール１１の中心には
、中空の固定軸２．１２がころがり軸受８．１８を介し
て貫通されている。第１の中空ロールｌを貫通した固定
軸２はフレーム（不図示）に固定され、第２の中空ロー
ル１１の固定軸１２は下側の固定軸２に対して、ごく弱
いばねで付勢されている。そして、第１の中空ロールｌ
と第２の中空ロール１１はそれぞれ固定軸２．１２を回
転中心として自由に回転できるようになっている。

第１の中空ロール１と第２の中空ロール１１内には、略
コ字状の断面形状で、＆ｊ１極間が５ｍｍ程度ある磁化
鉄心３．１３が、それぞれ磁極を鋼帯７の方へ向く姿勢
で、支持部材４．１４を介して固定軸２．１２に固定さ
れている。そして、磁化鉄心３．１３のｍ極は中空ロー
ル１．１１の内周面と微小間隙を有して対向配置されて
いる。この磁化鉄心３．１３の中心部に励磁コイル５．
１５が固定されている。この励磁コイル５．１５の励磁
電流は、磁化電源装置（不図示）から固定軸２．１２内
を経由した電源ケーブルを介して供給される。

磁化鉄心３．１３は炭素鋼５Ｓ４１あるいは軟磁性鋼に
より形成されている。軟磁性鋼としては、例えば重１ｊ
ｔ％で、Ｃ：　０．００４％以下、Ｓｌ：（）、５％以
１’、　Ｍ　ｎ　：　０．５０％以ト、Ｐ　：　０．（
１１５％以ド、Ｓ：０旧％以下、Ｓｏｌ八１へ０．５〜
２．０％、Ｎ　：　Ｕ、ｔｌｌ１５％以下、酸素：０．
００５％以上、残部１’　（３および不［ｊＪ　Ｍ不純
物からなる組成物からなり、７００°Ｃ以上１３００°
Ｃ以下に加熱し、７００°Ｃ以−■二の温度で熱間加工
を行ない、最終的に９００〜１３００８Ｃで焼鈍を行な
って得たものを使用するとよい。この軟磁性鋼は５００
００〜ｔ；ｕｏｏｏの最大透磁率を４１し、小さな起磁
力で大きな磁束密度を（することかできる。したがって
、この軟磁性鋼を使用することにより、磁化鉄心３．１
３の小を化を図ることができる。

そして、例えば第１図に示す鋼帯７が第１の中空ロール
ｌに押付けられている場合には、磁化鉄心３の先端の磁
極形状を第１の中空ロールｌの内面に倣う曲面で形成し
、磁化鉄心１３の先端の磁極形状を第２の中空ロール１
１と鋼帯７との接平面と並行な平面で形成することによ
り、鋼帯７をより効果的に磁化することができる。すな
わち、このように鋼帯７に対する中空ロール１．１１の
相対位置に応じて磁化鉄心１３の磁極形状を変えて、鋼
帯７に近接する磁化鉄心１３の＆ａ捲の断面積を大きく
することにより、磁気抵抗を小さくすることができ、磁
束密度の増加を図ることができる。

この第１の中空ロールｌ内に配置された磁化鉄心３の磁
掻間には、支持部材９により固定軸２に固定された複数
の磁気ヤンサ６が鋼帯７の幅より広い範囲に直線状に配
列されている。この磁気センサはホール素子、＆！ｌ気
抵抗抵抗素子ずれでもよいが、棒状の強磁性体コアに巻
き回されたコイルを有する磁気センサ６を使用するとよ
い。

磁気センサ６は第３図のブロック図に示すように、棒状
の強磁性体コア２１と、強磁性体コア２１に巻き回され
たコイル２２と、コイル２２に固定インピーダンス２４
を介して一定周波数。

定電圧の交流電力を供給する交流電力供給手段２：３と
、コイル２２の両端に接続された直流電圧検出手段２５
と、磁気検出手段２６及び信号処理手段２７とを有する
。この強磁性体コア２１とコイル２２が第１の中空ロー
ルｌ内に取付けられ、各コイル２２の接続線が固定軸２
を通って交流電力供給手段２３等に接続されている。

直流電圧検出手段２５は１掻性検波器と負極性検波器と
を有し、コイル２２の出力電圧の正側電圧と負側電圧を
それぞれ検出する。磁気検出手段２６は直流電圧検出手
段２５の出力を受けてコイル２２の正側電圧と負側電圧
の差を求め、漏洩磁束を検出する。この漏洩磁束の検出
信号は信号処理手段２７に送られ処理される。

この磁気センサ６のコイル２２に、第４図（ａ）の電圧
波形図に示すように一定周波数。

定電圧の交流電圧Ｅを供給すると、コイル２２の磁束に
より強磁性体コア２１が磁化される。強磁性体コア２１
の透磁率は一定でなく、磁界の強さによって変化し、磁
化曲線がヒステリシス特性を示す。

このためコイル２２の両端に発生する出力電圧Ｅ、は第
４図（【〕）に示すように、正負対象のほぼ矩形波状の
波形になる。そして外部磁界が加えられない状態では正
側電圧ｖｌと負側電圧■２は等しくなる。

この状態でコイル２２に外部磁界を加えると強磁性体コ
ア２１を交差する磁束はコイル２２で発生する磁束と外
部磁界の磁束の合成磁束となる。

このためコイル２２の両端に発生する波形は第４図（Ｃ
）に示すように、正側電圧ｖ１と負側電圧ｖ２．に差生
じる。このコイル２２の両端に発生する出力電圧の正１
ＩＩＩ電圧Ｖｌと負側電圧Ｖ２を比較しその差を求める
ことによって間接的に外部磁界を計１則できる。

そして、この磁気センサ６で外部磁界の磁束密度を測定
すると、第５図に示すように５０〜１０ガウスといゲ微
小な磁束密度に対して０〜５００ｍＶという高い出力電
圧を得ることができ、ホール素子等の出力電圧数ｍＶと
比へて非常に高い検出感度で磁束密度を測定することが
できる。

次に上記のように構成された磁気探傷装置の動作を説明
する。

鋼帯７を第１図に示す矢印へ方向に一定速度で走行させ
ると、第１の中空ロールｌには鋼帯７の張力と重力が印
加され、第１の中空ロール１は時工１方向に回転する。

また、第２の中空ロール１１は、ばねで鋼帯７に押圧さ
れているため反時計方向に回転する。

この状態で励磁コイル５．１５に励磁電流を流し磁化鉄
心３．１３を励磁すると、鋼帯７を通る２組の磁気回路
が形成される。ここで励磁コイル５、Ｍｌ化鉄心３から
なる第１の磁化器と、励磁コイル１５．磁化鉄心１３か
らなる第２の磁化器とによる鋼帯７の磁化方向が同方向
になるように励磁コイル５．１５に励磁電流を流すと、
鋼帯７は双方の磁化器による起磁力により磁化される。

このため、鋼帯７の厚さが厚くなって磁気抵抗が大きく
なっても、個々の励磁コイル５，１５に流す励磁電流を
高めずに鋼帯７の磁束密度を大きくすることができ、鋼
帯７を十分に磁化することができる。したがって、傷等
の欠陥により生じるｌＡ３１洩磁束の密度を高めること
ができる。この漏洩磁束の変化を高感度の磁気センサ６
で検出し、信号処理を行ない欠陥信号として出力する。

このように、２個の磁化器で鋼帯７を磁化し、欠陥によ
る漏洩磁束を高感度の磁気センサ６で検出するようにし
たから、鋼帯７の欠陥検出精度を大幅に向上させること
ができる。

また、磁化鉄心３．１３を前記軟磁性鋼により形成する
ことにより、磁化鉄心３．１３を小型にしても、鋼帯７
を十分に磁化することができ、第１の中空ロールｌと第
２の中空ロール１１を小型にすることができる。

例えば、第６図に示した従来例においては、板厚２ａｍ
程度の鋼帯７の欠陥を安定に測定する場合、励磁コイル
５．磁化鉄心３からなる磁化器を大きくする必要があり
、中空ロールｌの直径は２５０ｍｍ＋程度必要であった
。しかし、この実施例の場合には、直径１６０■の第１
の中空ロールｌと直径１３ｈ−の第２の中空ロール１１
を使用することにより、板厚３ｍｍ程度の鋼帯７の欠陥
を安定に非１定することができた。

なお、−に記実側倒においては、第１の中空ロール１内
に磁気センサ６を配列した場合について説明したが、第
２の中空ロールＩｌ内に磁気センサ６を配列してもよい
。

［発明の効果］ この発明は以上説明したように、それぞれ内部に磁化器
を装着した第１の中空ロールと第２の中空ロールを鋼帯
を挟んで対向して配置し、走行する鋼帯を上下に設けた
二つの磁化器で磁化することにより、励磁電流を大きく
しなくても鋼帯内の磁界の強さを高めることができる。

また、鋼帯内の磁界の強さを高めることができるから、
鋼帯の厚さが厚くなっても、鋼帯の欠陥に起因する漏洩
磁束の密度を高めることができ、鋼帯の欠陥を高精度に
検出することができる。

また、二つの磁化器で鋼帯内の磁界の強さを高めること
ができるから、各磁化器の励磁コイルの巻数を増やす必
要がなく、各磁化器を小型化することができる。したが
って、中空ロールも小型化して、その中空ロールの慣性
モーメントを小さくすることができるから、走行する鋼
帯に傷等を付けることなしに、欠陥を検出することがで
きる。

さらに、各磁化器に流す励磁電流の電流値を大きくしな
くても良いから、磁化器のＭｉ極間を直接通る漏洩磁束
を増加させずに鋼帯内の磁界の強さを高めることができ
、安定して欠陥を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はこの発明の実施例を示し、第１図は側
面断面図、第２図は正面断面図、第３図は上記実施例の
磁気センサを示すブロック図、第４図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）は各々磁気センサの動作を示す波形図、第５図は
磁気センサの出力特性図、第６図は従来例を示す側面断
面図である。 ■・・・・第１の中空ロール、２．１２・・・・固定軸
、３．１３・・・・磁化鉄心、５，１５・・・・励磁コ
イル、６・・・・磁気センサ、７・・・・鋼帯、１１・
・・・第２の中空ロール、２１・・・・強磁性体コア、
２２・・・・コイル、２：３・・・・交流電力供給手段
、２４・・・・同定インピーダンス、２５・・・・直流
電圧検出り段、２６・・・・磁気検出手段、２７・・・
・信号処理手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 走行する鋼帯の走行方向に磁界を発生させ、鋼帯の内部
   あるいは表面の欠陥により生じる漏洩磁束から鋼帯の欠
   陥を検出する磁気探傷装置において、 非磁性材料で形成され、上記鋼帯の幅方向に配置された
   第１の中空ロールと、 非磁性材料で形成され、鋼帯を挟んで上記第１の中空ロ
   ールに対向して配置された第２の中空ロールと、 上記第１の中空ロールと第２の中空ロール内にそれぞれ
   配置された磁化器と、 鋼帯の幅方向に配列され、鋼帯からの漏洩磁束を検出す
   る磁気ラインセンサと、 を備えたことを特徴とする磁気探傷装置。