JPH07109416B2

JPH07109416B2 - 薄鋼帯の磁気探傷装置

Info

Publication number: JPH07109416B2
Application number: JP18948490A
Authority: JP
Inventors: 静吾安藤
Original assignee: 日本鋼管株式会社
Priority date: 1990-07-19
Filing date: 1990-07-19
Publication date: 1995-11-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH0476453A

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63−107849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か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、略コ字断面形状を有した
磁化鉄心４が、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。そして、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
して、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Ａ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１が矢印方向に回転す
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とで閉じた磁路が形成される。
このため、薄鋼帯10の内部あるは表面に前述した欠陥を
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4a,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Ｄとなる。したがって、この垂直磁
界分布特性Ｄが０レベルラインを横切る電極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
離Ｗ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Ｄ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Ｄが０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Ｄの０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
はその浮遊時速密を検出する。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測値である。

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
10mmGauss程度の非常に小さな規模の欠陥を検出できる
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
前述した浮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だけ
移動した位置に設定したものである。

［作用］まず、離間した磁極に対向する位置に配設された欠陥が
全くない薄鋼帯に生じる浮遊磁束は、この薄鋼帯が静止
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、略コ字断面形状を有した
磁化鉄心４が、各磁極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。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ΔX₀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、1mmに設定されている。また、磁化器12
の磁極4a,4b間距離Ｗは56mmに設定され、各磁気センサ1
1と薄鋼帯10との間の距離は3mmに設定されている。

前記各磁気センサ11は特開平１−308982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
て直流に変化して、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）がこの磁気センサ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信号を取出
すための信号ケーブルが固定軸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１が磁化鉄心４お
よび各磁気センサ11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が矢印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Ｄと、同一薄鋼帯10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じる。そして、この移動量はほ
ぼ薄鋼帯10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ΔX₀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10の走行方向又は逆方向
にそれぞれ1mm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
mm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11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に設定した場内に検出
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の走行方向にずらせ
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0.6mm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、人工欠陥の検出
感度の変動が小さい。このため、磁気センサ11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±0.5mm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位置へ
微小距離だけずらせている。したがって、欠陥が存在し
ない場合にも発生する浮遊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
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。

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、4
a,4b……磁極、６……磁化コイル、10……薄鋼帯、11…
…磁気センサ、12……磁化器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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。