JPH0664026B2 - 電磁超音波計測装置 - Google Patents

電磁超音波計測装置

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JPH0664026B2
JPH0664026B2 JP61002102A JP210286A JPH0664026B2 JP H0664026 B2 JPH0664026 B2 JP H0664026B2 JP 61002102 A JP61002102 A JP 61002102A JP 210286 A JP210286 A JP 210286A JP H0664026 B2 JPH0664026 B2 JP H0664026B2
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ultrasonic measurement
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electromagnetic ultrasonic
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将 伊東
洋 山田
智之 記井
考志 門脇
章義 外館
和夫 藤沢
芳一 野田
義和 内藤
徹 桂井
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Hitachi Ltd
Nippon Steel Corp
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【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電磁超音波計測装置に係り、特に、高温下にあ
る被検材を非接触で熱間計測を行なうのに最適な電磁超
音波計測装置に関する。
〔発明の背景〕
圧延工場等においては、製造工程中にある高温状態下の
鋼材の厚み測定、深傷等が要求されている。これは、圧
延条件等を最適にし、生産性および品質を大幅に向上さ
せるために欠かせない情報である。特に、鋼管の場合に
は、油井管の需要増大に伴なつて高品質が大きな問題と
なつており、熱間計測は不可欠なものとなつている。
ところで、金属材料の厚み測定、深傷等の用途に対して
は、非形表示等の利点から超音波計測装置が用いられ
る。しかし、超音波計測装置は超音波を被検材中に効率
良く伝えるために音源(深触子)と被検材との間に接触
媒質(例えば水または油)を必要とする。このため高温
材料の計測に適用することは困難であつた。
従つて、被検材の温度に影響されることなく超音波の送
受信を行うことが強く要求されている。かかる要求を満
足すべく前記媒質を不用にする方法として磁界と渦電流
の相互作用によるローレンツカを利用した電磁超音波計
測装置が特公昭44−24867号で提案されている。
第4図は従来の電磁超音波計測装置の一例を示す構成図
である。図示する様に、被検材1を包囲する如くに鉄心
3内に直流励磁コイル2を巻回すると共に、直流コイル
2の中央部でかつ被検材1と対向する位置に超音波の送
受信コイル4が配置される。超音波の送受信コイル4は
被検材1の直径に応じて複数個が直流励磁コイル2の内
周部に配設される。直流励磁コイル2は直流電源5より
直流電流の供給を受けて励磁され、直流磁界を発生す
る。送受信コイル4はパルス発生器6よりパルス電流が
印加され、送信パルスを出力し、被検材1で反射する底
面エコーが送受信コイル4より検出され、この検出信号
は増幅器7で増幅されたのち、CRTを用いた表示器8に
表示される。表示方式としてはAスコープが用いられる
場合が多い。表示器8に表示された波形内容から被検材
1の厚み、深傷等の超音波計測を行なうことができる。
この構成において、直流励磁コイル2を直流電源5で例
示し、被検材1に直流磁界(図中点線で示す)を与え、
次に送受信コイル4にパルス発生器6よりパルス電流を
印加すると変化磁束が発生し、変化磁束により被検材1
の表面に渦電流が発生する。渦電流と予め与えておいた
直流磁界とが相互作用し、被検材1の表面に変化歪(ロ
ーレンツカ)が発生し、変化歪は超音波として被検材中
を伝播する。被検材1の底面又は被検材中の欠陥からの
反射超音波は、前述と逆の過程により送受信コイル4で
検出され、増幅器7を介して、表示器8により被検材の
厚み、深傷等の超音波計測結果が表示される。尚、反射
超音波の受信後の超音波計測及び表示については従来の
超音波計測装置と同様であり、その説明は省略する。
しかし、従来の電磁超音波計測装置には、次の様な問題
点がある。即ち、直流励磁コイル2が直流電源5で例示
されると、被検材1の表面及び被検材1が鋼管の場合
は、内面の酸化スケールが、送受信コイル4のある磁極
3a,3b(鉄心3の両先端)に吸引され、送受信コイル4
と磁極先端3a,3bとの間の図示していない送受信コイル
4の保護の為の水冷却通路間隔gに目づまりを起した
り、又このスケールが堆積して冷却されると、第5図に
示した凸起9が形成され、ナイフエツジとなつて高温の
被検材1と衝突し、被検材1が削り取られて磁極3a,3b
を中心に焼付き増大し、被検材1に疵をつけるばかりで
なく、送受信コイル4に無理な力が加わり破損に至る。
もう一つの問題点は、磁極3a,3bと被検材1との間の金
属間の摩耗及び焼付き現象である。
一般に金属同志が擦れる時の凝着により生じる一方の摩
耗量は、他方への焼付量と考えられ、その程度について
は、凝着仕事エネルギー(押付荷重)が大きいほど、ま
た硬さが小さいほど多くなる。さらに被検材1が高速移
動しながら擦れると、摩擦面は発熱溶融し、この溶融金
属が他方に付いて溶融摩耗し、これが冷却水などで冷却
されて固化すると焼付状態となる。
以上の様に金属同志が擦れ、凝着、融着により焼付が生
じるが、第5図に示した装置では、送受信コイル4の
保護の為に水を流しており、この水が磁極3a,3bと被検
材1の擦れる部分に入り、焼付き付着物が急冷され焼き
(硬化)が入る。金属の接触部分での温度が、磁極3
a,3bは低温、被検材1は高温であり、相対強度上、比検
材1が摩耗し疵が発生し、磁極3a,3b側に焼付き付着す
る現象を呈する。したがつて、電磁超音波計測装置の寿
命が短かく、かつ被検材は焼付きにより傷がつき不良製
品となり、歩留りが悪かつた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、焼付けを防止した電磁超音波計測装置
を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の電磁超音波計測装置は、鉄心内に送受信コイル
を設け、磁界を発生する鉄心に形成し、かつ被検査部材
を通過させ貫通穴と、貫通穴と対応する鉄心面に硬化層
を形成すれば、被検査部材が貫通穴を通過する時に、被
検査部材によつて硬化層は削られにくく、削屑を生じに
くく、鉄心内面に焼付現象が生じなくなり、電磁超音波
計測装置の寿命を長くすることができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図ないし第3図により説明
する。
第3図に示す電磁超音波計測装置10の内部構造は、第1
図および第2図に示すように構成されている。鉄心11は
リング形状に形成され、内部に貫通穴12を有する。溝部
13は鉄心内面の一部に貫通穴12の周方向に沿つて形成さ
れている。鉄心内部および溝部13は、直流励磁コイル14
および送受信コイル15を配置している。磁極16A,16Bは
送受信コイル15と対応する鉄心11に形成されており、磁
極16A,16Bと送受信コイル15との間には間隙17を形成し
ている。鉄心11の搬入端および搬出端と磁極16A,16Bと
の間には、ラツパ形ガイド18A,18Bを取付けている。鉄
心11の搬入端は、取付座19にネジ19Aによりリング形状
のデイスケーラ20を取付けている。デイスケーラ20は内
部を被検材たとえば鋼管21が貫通する。デイスケーラ20
は複数のノズル22を取付けている。ノズル22は一端に高
圧ジエツト流体供給器23に連通し、供給器23からの冷却
水24は、ノズル22を介して高速度で磁極16A,16Bおよび
間隙17と送受信コイル15に吹付ける。冷却水の代わりに
高圧気体たとえば空気でもよい。貫通穴12と対応するラ
ツパ形ガイド18A,18Bおよび磁極16A,16Bは、第1硬化層
25および第2硬化層26を形成している。
第1硬化層25および第2硬化層26に関し、本発明者達の
実験によれば、普通鋼から高炭素鋼、Cr−Mo鋼などの鋼
管21の圧延速度が3〜10m/s、表面温度が700〜900℃
の場合、第1硬化層25は非晶質の金属炭化物の超硬層、
金属粉末肉盛、複合セラミツク等を、第2硬化層26は浸
硫窒化処理を、それぞれ施している。第1硬化層25の高
度は第2硬化層26のそれより硬く形成している。尚、28
は温度計たとえば赤外線温度計で、貫通穴12への搬入口
および搬出口端に設け、変換器29に送られるが、これは
熱せられた鋼管が貫通穴へ入つ時、出た時の温度によ
り、電磁超音波計測装置10の測定の開閉を行う。
次に、前端および後端にバリ21A,21Bを有する鋼管21
は、貫通穴を貫通する時、バリ21A,21Bが第1および第
2硬化層25,26に接触しても、削屑が生ずることがな
く、バリ21A,21Bと両硬化層25,26との間に生じた摩擦熱
で削屑が鉄心内面に焼付を生ずることがなく、電磁超音
波計測装置10の寿命を長くできると共に、鋼管21も傷が
つきにくくなり、歩留りおよび品質が向上した。
この実施例では、第1硬化層25の硬度は、第2硬化層26
のそれより硬くした。その理由は、鋼管21が移動中は、
鋼管21の曲がりにより、上下,左右に振動しながら、貫
通穴内に挿入される。特に、鋼管21が貫通穴12に入る時
と出る時に激しく衝突しても、搬入側および搬出側の第
1硬化層25に鋼管21が強く衝突しても、鋼管21は第1硬
化層25に跳ね返されて、ガイド18A、18Bに焼付けを生じ
ることがなく、電磁超音波計測装置10の寿命を長くする
ことが出来ると共に、第2硬化層26の硬さが第1硬化層
25のそれより硬くない高磁場部材を使用出来るので、電
磁超音波計測装置の感度をよくすることが出来るように
なった。また、磁場16A,16Bは高磁場発生の為、鋳鋼た
とえばSC−46を使用しており、非晶質の金属炭化物の超
硬層が形成できないのに対して、ラツパ形ガイド18A,18
Bはは高透磁率よりは耐熱耐衝撃性を考慮した鋼を使用
した方が良く、この鋼は非晶質の金属炭化物の超硬層を
容易に形成できる。
更に、上述の実施例では、第1硬化層25と第2硬化層26
との厚み寸法を同じにしたが、第1硬化層の厚み寸法を
第2硬化層の厚み寸法より厚く形成する。云換えれば第
1硬化層の深さ寸法を第2硬化層のそれより深く形成す
れば、鋼管が第1硬化層に衝突した時にクラツク、或い
は削屑は生じにくく、耐久性を増すことができる。特
に、クラツクの進展が阻止され、寿命を長くすることが
できるので、結局電磁超音波計測装置の寿命を長くする
ことができる。尚、第1硬化層と第2硬化層とを形成す
ることなく、単に硬化層のみ形成しても、電磁超音波計
測装置の寿命を長くすることができる。
この実施例では、間隙17に形成されるスケール30は、ノ
ズル22より高圧ジエツトの冷却水31を吹き付けて除去す
るようにしたが、吹き付け方向Pは、スケール30に直接
吹き付けるよりは、スケール30の搬入側方向の第1硬化
層25と第2硬化層26との境界に吹き付ければ、よく除去
できる。このように、ノズル22より冷却水31で間欠的に
吹き付けて除去しているので、酸化スケール30は成長す
ることなく、洗い流されてしまう。したがつて、電磁超
音波計測装置に焼付を生ずることないと共に、鋼管に傷
がつきにくく、品質を向上できる。
尚、上述では、鋼管が貫通穴を通過する実施例について
説明したが、直流励磁コイルの代りに永久磁石を有する
鉄心片に送受信コイルを設けて、鉄心片を鋼板に対応配
置してもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の電磁超音波計測装置によれば、
焼付を生ずることなく、寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例である第3図の電磁超音波計測
装置の側断面図、第2図は第1図の要部を拡大した要部
側断面図、第3図は本発明の実施例である電磁超音波計
測装置の説明図、第4図は従来の電磁超音波計測装置の
概略側断面図、第5図は第4図の要部を拡大した要部側
断面図である。 11……鉄心、12……貫通穴、14……直流励磁コイル、15
……送受信コイル、16A,16B……磁極、21……鋼管、25
および26……第1および第2硬化層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 記井 智之 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 門脇 考志 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 外館 章義 茨城県日立市国分町1丁目1番1号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 藤沢 和夫 兵庫県尼崎市西長州本通1丁目3番地 住 友金属工業株式会社中央技術研究所内 (72)発明者 野田 芳一 和歌山県海南市船尾260番地の100 住友金 属工業株式会社海南鋼管製造所内 (72)発明者 内藤 義和 和歌山県海南市船尾260番地の100 住友金 属工業株式会社海南鋼管製造所内 (72)発明者 桂井 徹 和歌山県海南市船尾260番地の100 住友金 属工業株式会社海南鋼管製造所内 (56)参考文献 特開 昭60−237359(JP,A) 特開 昭60−11109(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】貫通穴を有するリング状鉄心と、リング状
    鉄心内に配置された直流励磁コイルと、直流励磁コイル
    と貫通穴との間のリング状鉄心の一部に配置した送受信
    部と、貫通穴側リング状鉄心面の搬入側及び搬出側の磁
    極面に設けた非晶質の金属炭化物から成る第1硬化層
    と、第1硬化層間の貫通穴側リング状鉄心面に設けた第
    1硬化層の硬さより軟く且つ透磁率の高い鋳鋼から成る
    第2硬化層とを備えたことを特徴とする電磁超音波計測
    装置。
JP61002102A 1986-01-10 1986-01-10 電磁超音波計測装置 Expired - Lifetime JPH0664026B2 (ja)

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JP61002102A JPH0664026B2 (ja) 1986-01-10 1986-01-10 電磁超音波計測装置

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JP61002102A JPH0664026B2 (ja) 1986-01-10 1986-01-10 電磁超音波計測装置

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JPS62161048A JPS62161048A (ja) 1987-07-17
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JP61002102A Expired - Lifetime JPH0664026B2 (ja) 1986-01-10 1986-01-10 電磁超音波計測装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6011109A (ja) * 1983-07-01 1985-01-21 Nippon Steel Corp 電磁超音波測定装置
DE3414071C1 (de) * 1984-04-13 1985-04-11 Nukem Gmbh, 6450 Hanau Elektrodynamischer Wandler

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JPS62161048A (ja) 1987-07-17

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