JPH0476453A

JPH0476453A - 薄鋼帯の磁気探傷装置

Info

Publication number: JPH0476453A
Application number: JP18948490A
Authority: JP
Inventors: Seigo Ando; 安藤　静吾
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1992-03-11
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH07109416B2

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、回転状態の中空ロール内に磁化器および磁気
センサを収納して走行状態の薄鋼帯の欠陥を検出する薄
鋼帯の磁気探傷装置の改良に関する。

［従来の技術］磁気を利用して、薄鋼帯の内部あるいは表面に存在する
疵、介在物等の欠陥を検出する磁気探傷装置は、被探傷
体としての薄鋼帯を静止した状態で探傷するのみならず
、例えば工場等の製造ライン等に設置される、走行中の
薄鋼帯に存在する欠陥を連続的に検出できる薄鋼帯の磁
気探傷装置が提唱されている（実開昭６３−１０７８４
９号公報）。

第５図は上述した走行中の薄鋼帯の欠陥を連続的に検出
する薄鋼帯の磁気探傷装置を示す図であり、同図（ａ）
（ｂ）はそれぞれ異なる方向がら見た断面模式図である
。

図中１は非磁性材料で形成された中空ロールであり、こ
の中空ロール１の中心軸に固定軸２の一端が貫通されて
いる。この固定軸２の他端は図示しない建屋のフレーム
に固定されている。そして、固定軸２は中空ロール１の
中心軸に位置するように一対のころがり軸受３ａ、３ｂ
でもって中空ロール１の両端の内周面に支持されている
。したがって、この中空ロール１は固定軸２を回転中心
軸として自由に回転する。

この中空ロール１内において、略コ字断面形状を存した
磁化鉄心４か、磁路を構成する磁極４ａ。

４ｂが中空ロール１の内周面に近接する姿勢で、支持部
材５を介して固定軸２に固定されている。

ぞして、この磁化鉄心４に磁化コイル６が巻装されてい
る。磁化鉄心４の磁極４ａ、４ｂの間に複数の磁気セン
サ７が軸方向に配列されている。そ１、て、各磁気セン
サ７は前記固定軸２に固定されている。

磁化コイル６に励磁電流を供給するための電源ケーブル
８および各磁気センサ７から出力される各検出信号を取
出すための信号ケーブル９が固定軸２内を経日して外部
へ導出されている。したがって、磁化鉄心４および各磁
気センサ７の位置は固定され、中空ロール１が磁化鉄心
４および各磁気センサ７の外周を微小間隙を有して回転
する。

このような構成の磁気探傷装置の中空ロール１の外周面
を例えば矢印入方向に走行状態の薄鋼帯１０の一方面に
所定圧力でもって押し当てると、固定軸２はフレームに
固定されているので、中空ロール］か矢印方向に回転す
る。

そして、励磁コイル６に励磁電流を供給すると、磁化鉄
心４と走行中の薄鋼帯１０とて閉じた磁路が１１ニ成さ
れる。このため、薄鋼帯１０の内部あるは表面に前述し
た欠陥が存在すると、薄鋼帯１０内の磁路か乱れ、漏洩
磁束が生じる。この漏洩磁束か該当位置の磁気センサ７
で抽出されて欠陥信号として検出される。

検出された欠陥信号はその信号レベルが薄鋼帯１０内部
または表面の欠陥の大きさと対応するので、欠陥信号の
信号レベルで薄鋼帯１０の欠陥の存在とその大きさを判
定することができる。

このような磁器探傷装置おいて、磁気センサ７は、各磁
極４ａ、４ｂの中央位置に設定することが考えられる。

そして、この中央位置に設定する理由は次のように考え
られている。

すなわち、第５図（ａ）の要部を模式的に描くと第６図
のようになる。第６図において、全く欠陥が存在しない
薄鋼帯１０を各磁極４ａ、４ｂに対向配置して、磁化コ
イル６を直流励磁する。そして、この状態で、点線で示
す磁気センサ７ａの水平方向位置（走行方向位置）を変
化させた場合の磁気センサ７ａに検出される磁界は図示
するように各磁極４ｇ、４ｂ位置で最大、最小を示す浮
遊磁束に起因する垂直磁界分布特性りとなる。したがっ
て、この垂直磁界分布特性りが０レベルラインを横切る
磁極４ａ、４ｂの磁極間距離Ｗの中央位置に各磁気セン
サ７を設定すれば、前記浮遊磁束の影響を除去できる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、第５図又は第６図に示すように磁極間距
ＭＷの中央位置に各磁気センサ７を設定するようにした
磁気探傷装置においてもまだ改良すべき次のような課題
があった。

すなわち、第６図は全く欠陥が存在しない薄鋼帯１０を
磁極４ａ、４ｂに対して静止させた状態における垂直磁
界分布特性りである。しかし、実際の磁気探傷装置にお
いては、第５図（ａ）に示すように、薄鋼帯１０は速度
Ｓで一方方向へ走行している。このとき薄鋼帯１０は磁
極４ａによって磁化され、この磁化強度と薄鋼帯１０の
保磁力に対応した磁束が薄鋼帯１０に残留する。その結
果、垂直磁界分布特性りがＯラインを横切る位置が必ず
しも、磁極間距離Ｗの中央位置とは限らず、走行方向側
に移動する。

よって、薄鋼帯１０が走行状態においては、磁極４ａ、
４ｂの磁極間距離Ｗの中央位置が垂直磁界分布特性りの
Ｏレベルにならない。したがって、中央位置には前記浮
遊磁束密が存在する。

この浮遊磁束は当然励磁コイル６に印加する励磁電流の
電流値Ｉに比例して大きくなる。そして、磁気センサ７
はその／￥遊磁束密を検出する。第７図は、全く欠陥が
存在しない薄鋼帯１０を一定速度で磁極４ａ、４ｂの対
向位置を走行させた状態における励磁電流値Ｉと磁気セ
ンサ７の検出電圧Ｖとの関係を示した実Ｊ？Ｉ値である
。

一方、磁気センサ７には欠陥に起因する漏洩磁束に対す
る高い検出感度が要求されている。例えば漏洩磁束が数
１０１Ｇａｕｓｓ程度の非常に小さな規模の欠陥を検出
てきることが望まれている。したがって、磁気センサ７
の磁気検出感度を大幅に上昇させる必要がある。

しかし、小規模欠陥に起因する漏洩磁束は前記浮遊磁束
に比較して格段に小さい。したがって、第７図に示すよ
うに、たとえ薄鋼帯１０に全く欠陥が存在していなくて
も前述したｌ乎遊磁束を検出するので、この浮遊磁束で
飽和しない程度に検出感度を低下しなければならない。

その結果、小規模の欠陥を精度良く検出できない問題が
ある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
磁気センサの走行方向位置を多少ずらすことによって、
浮遊磁束に起因する垂直磁界分布特性の０レベルと磁気
センサの設置位置とを一致させることができ、もって磁
気センサに浮遊磁束が影響しないので、磁気センサの検
出感度を簡単に上昇でき、欠陥検出感度およびＳ／Ｎを
上昇できる薄鋼帯の磁気探傷装置を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段］上記課題を解消するために本発明は、薄鋼帯の走行路に
直交する固定軸に回転自在に支持され、走行路を走行す
る薄鋼帯の表面に接することによって回転する中空ロー
ルと、この中空ロール内に配設され、走行方向に離間し
た磁極を有し、薄鋼帯内に磁界を発生させる磁化器と、
薄鋼帯の内部又は表面の欠陥に起因して生じる漏洩磁束
を検出する磁気センサとを備えた薄鋼帯の磁気探傷装置
において、磁気センサの走行方向の位置を磁極間の中央位置から走
行方向側へ薄鋼帯の残留磁化特性で定まる微小距離たけ
移動した位置に設定したものである。

［作　用］ます、離間した磁極に対向する位置に配設された欠陥か
全くない薄鋼帯に生じる浮遊磁束は、この薄鋼帯か静止
している場合は、各磁極の位置で最大、最小を示す垂直
磁界分布特性となる。したがって、各磁極の磁極間距離
の中央位置と垂直磁界分布特性の０レベル位置とが一致
する。

しかし、薄鋼帯が走行すると、薄鋼帯自信が有する残留
磁化特性によって、前記垂直磁界分布特性は薄鋼帯の走
行方向へ移動する。この移動量は前記残留磁化特性によ
って定まる。すなわち、残留磁化性質が大きいほど移動
量は大きくなる。

そして、磁極間の中央位置からこの残留磁化特性によっ
て定まる移動量だけ移動した位置が垂直磁界分布特性の
０レベル位置となる。よって、この発明においては、こ
の位置に磁気センサを配設している。その結果、この磁
気センサは浮遊磁束を検出することはない。したがって
、磁気センサの検出感度を容易に上昇できる。

［実施例］以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の薄鋼帯の磁気探傷装置における薄鋼帯
の走行方向に平行する面で切断した断面模式図である。

なお、第５図と同一部分には同一符号を付して重複する
部分の詳細説明を省略する。

非磁性材料で形成された中空ロール１の中心軸に固定軸
２の一端が貫通されている。そして、中空ロール１はそ
の両端の内周面が一対のころがり軸受によって固定軸２
に回転自在に支持されている。したかって、この中空ロ
ール１は固定軸２を回転中心軸として自由に回転する。

この中空ロール１内において、略コ字断面形状を有した
磁化鉄心４が、各磁極４ａ、４ｂが中空ロール］の内周
面に近接する姿勢で、支持部材５を介して固定軸２に固
定されている。各磁極４ａ。

４ｂの先端は中空ロール１の内周面の曲率に対応して円
弧状に形成されている。そして、磁化鉄心４に磁化コイ
ル６が巻装されている。また、磁化鉄心４の磁極４ａ、
４ｂの間に複数の磁気センサ１１が軸方向に配列されて
いる。そして、各磁気センサ１１は前記固定軸２に固定
されている。しかして、磁化鉄心４および磁化コイル６
は中空ロール１を介して薄鋼帯１０内に磁界を生成させ
る磁化器１２を構成する。

また、各磁気センサ１１の薄鋼帯１０の走行方向位置は
各磁極４ａ、４ｂの中央位置Ｐから薄鋼帯１０の走行方
向に微小距離ΔＸｏだけ離れた位置に設定されている。

なおこの実施例においては、１■−に設定されている。

また、磁化器１２の磁極４ｇ、４ｂ間距離Ｗは５６■に
設定され、各磁気センサ１１と薄鋼帯１０との間の距離
は３１に設定されている。

前記各磁気センサ冊は特開平１３０８９８２号公報に記載された可飽和型の磁気センサ
を使用している。すなわち、この磁気センサ１１におい
ては、棒状コアに検出コイルを巻装して、この検出コイ
ルに高周波励磁電流を継続して流して前記棒状コアを可
飽和域まで励磁した状態とする。したがって、この検出
コイルの両端の出力電圧波形の振幅値は一定となる。こ
のような可飽和に励磁された棒状コアに外部磁界が接近
すると、前記両端電圧波形の振幅値は変化しないが、正
負の各波高値Ｖａ、−Ｖｂが変化する。そこで、この各
波高値Ｖａ、−Ｖｂを検波器で検波して直流に柔撓して
、加算器で加算することによって、差電圧（Ｖａ−Ｖｂ
）を求める。すなわち、この差電圧（Ｖａ−Ｖｂ）かこ
の磁気センサ１１に加えられた外部磁界に対応する。よ
って、この磁気センサ１１で漏洩磁束密度が検出される
。

磁化コイル６に励磁電流を供給するための電源ケーブル
および各磁気センサ１１から出力される各検出１３号を
取出すための信号ケーブルか固定軸２内を経由して外部
へ導出されている。したがって、磁化鉄心４および各磁
気センサ１１の位置は固定され、中空ロール］が磁化鉄
心４および各磁気センサ１］の外周を微小間隙を有して
回転する。

このような構成の磁気探傷装置の中空ロール１の外周面
を例えば矢印Ａ方向に一定速度で走行状態の薄鋼帯１０
の一方面に所定圧力でもって押し当てると、固定軸２は
フレームに固定されているので、中空ロール１か矢印Ｂ
方向に回転する。

そして、図示しない外部の磁化電源装置から励磁コイル
６に直流励磁電流を供給すると、磁化鉄心４の各磁極４
ａ、４ｂと走行中の薄鋼帯１０とで閉じた磁路が形成さ
れる。薄鋼帯１０の内部あるいは表面に前述した欠陥が
存在すると、薄鋼帯１０内の磁路が乱れ、漏洩磁束が生
じる。この漏洩磁束が該当位置の磁気センサ１１でもっ
て欠陥信号として検出される。

検出された欠陥信号はその信号レベルが薄鋼帯１０内部
または表面の欠陥の大きさと対応するので、欠陥信号の
信号レベル変化で薄鋼帯１０の内部または表面の欠陥の
存在とその大きさを判定することができる。

次に、上述したように、磁気センサ１１を磁極４ａ　　
４ｂ間の中央位置Ｐから微小距離ΔＸ０だけ薄鋼帯１０
の走行方向側へ移動させて取付けた根拠および効果を第
２図、第３図および第４図を用いて説明する。

第２図は第１図の要部を取出して示す模式図である。全
く欠陥が存在しない薄鋼帯１０を各磁極４ａ、４ｂに対
向配置した場合の垂直磁界分布特性りと、同一薄鋼帯１
０を矢印Ａ方向に走行させた場合における垂直磁界分布
特性Ｇとの間に一定の移動量が生しる。そして、この移
動量はほぼ薄鋼帯］Ｏの残留磁化特性で定まる。この垂
直磁界分布特性Ｇが０レベルとなる走行方向位置に各磁
気センサ１１が取付けられている。すなわち、この移動
量が前述した微小距離ΔＸｏとなる。したがって、磁気
センサ１１の取付位置において浮遊磁束は発生しない。

磁気センサ１１の検出電圧に浮遊磁束の成分が混入しな
いと、磁気センサ１１の検出感度を上昇させたとしても
、磁気センサ１１が飽和することはない。よって、たと
え小規模な欠陥でもこの欠陥に起因する漏洩磁束を精度
よく検出できる。

第３図は、実施例と同様に磁気センサ１１を中央位置Ｐ
から全く欠陥の存在しない薄鋼帯１ｏの走行方向又は逆
方向にそれぞれ１１だけ移動させた位置に取付けた場合
における、励磁コイル６に印加する磁化電流と磁気セン
サ１１の検出電圧との関係を示す実測値である。実線で
示す特性が走行方向へずらせた場合を示し、破線で示す
特性が逆方向へずらせた場合を示す。なお、磁極間距離
Ｗは５６−■である。

この実験結果から明らかなように、磁気センサ１１を走
行方向へずらせた場合における磁気センサ］１で検出さ
れた浮遊磁束による垂直磁界は、逆方向へずらせた場合
による垂直磁界に比較して格段に小さい。また、第７図
に示した、磁気センサ７を中央位置Ｐに設定した場合に
検出される垂直磁界に対しても大幅に低減されている。

すなわち、磁気センサ１１を薄鋼帯１０の走行方向にす
らせることによって、磁気センサ１１にて検出される浮
遊磁界が大幅に低減される。

さらに、第４図は、人工的に０，６■径の貫通孔からな
る欠陥を人工的に形成した薄鋼帯１０に対する欠陥検出
結果を示す図である。そして、この実験においては、磁
気センサ１１の設置位置を実線で示す走行方向へ移動さ
せていった場合と、破線で示す逆方向へ移動させていっ
た場合を示す。

図示するように、磁気センサ１１を走行方向へ一定距離
だけ移動させた条件で最良の検出感度を確保できた。

また、磁気センサ１１の薄鋼帯１０の移動方向（Ｘ方向
）における取付位置が多少ずれたとしても、人口欠陥の
検出感度の変動が小さい。このため、磁気センサ］１の
取付が容易となる。ちなみに、実施例装置においては、
取付位置の許容範囲はＸ＝−１±０．５ａｓであった。

［発明の効果］以上説明したように本発明の薄鋼帯の磁気探傷装置によ
れば、磁気センサの走行方向位置を薄鋼帯の走行方向へ
微小距離だけずらせている。したかって、欠陥が存在し
ない場合にも発生するＷｉｎ磁束に起因する垂直磁界分
布特性の０レベル位置と磁気センサの設置位置とを一致
させることができる。その結果、磁気センサの検出信号
に１９遊磁束が影響しないので、磁気センサの検出感度
を簡単に上昇でき、欠陥検出感度およびＳ／Ｎを上昇て
きる。

また、磁気センサの取付位置の許容範囲が広いので、磁
気センサの取付作業を簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の薄鋼帯の磁気探傷装置における薄鋼帯
の走行方向に平行する面で切断した断面模式図、第２図
は実施例装置の効果を確認するための同実施例装置の要
部を取出して示す模式図、第３図および第４図は同実験
装置における磁気センサ位置を変更した場合における各
検出特性図、第５図は（ａ）（ｂ）は従来の薄鋼帯の磁
気探傷装置の各断面模式図、第６図は各磁極と垂直磁界
分布との関係を示す図、第７図は励磁電流と検出電圧と
の関係を示す特性図である。１・・・中空ロール、２・・・固定軸、４・・・磁化鉄
心、４ａ、４ｂ・・・磁極、６・・・磁化コイル、１０
・・・薄鋼帯、１１・・・磁気センサ、１２・・・磁化
器。第１図出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第２図嗜〆朽寸１々ご（ａ）第図 −ＢＰ−吋〉第図助成を流１　（Ａ）第図

Claims

【特許請求の範囲】薄鋼帯の走行路に直交する固定軸に回転自在に支持され
、前記走行路を走行する薄鋼帯の表面に接することによ
って回転する中空ロールと、この中空ロール内に配設さ
れ、前記走行方向に離間した磁極を有し、前記薄鋼帯内
に磁界を発生させる磁化器と、前記薄鋼帯の内部又は表
面の欠陥に起因して生じる漏洩磁束を検出する磁気セン
サとを備えた薄鋼帯の磁気探傷装置において、前記磁気センサの前記走行方向の位置を前記磁極間の中
央位置から走行方向側へ前記薄鋼帯の残留磁化特性で定
まる微小距離だけ移動した位置に設定したことを特徴と
する薄鋼帯の磁気探傷装置。