JPS58204349A - 金属物体表面探傷方法 - 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】 本発明は、金属物体表面探傷方法に係り、特に、連続鋳
造スラブ等の走行中の高温鋼材の表面欠陥會オンライン
で検出する際に用いるのに好適な、走行中の被検体の表
面に外部から光を照射し、被検体表面による反射光を受
光して、被検体の表面欠陥を検出するようにし友金属物
体表面探傷方法の改良に関する。

搬送ライ／ｌ−走行中の被検体の表面に外部から光管照
射し、被検体表面による反射光を受光して、被検体の表
面欠陥を検出するようにした光学的表面探傷方法が知ら
れている。この光学的表面探傷方法を工、例えば第１図
に示す如（、被検体１０の走行ライン上方の、被検体直
上方向に配着した投光器１２から被検体１０表面に扇状
の外部光或いは飛点走査される外部光を照射し、同じく
被検体走行ラインの被検体直上方向に配置した受光器１
４により受光される反射光の賭物理量の変化（光量変化
又は回折パターン等）から、被検体１０の表面欠陥を検
出するものである。例えば、前記投光器１２としてレー
ザ光源を用い次場合には、スポット状の光点を飛点走査
方式で被検体１０の幅方向に走査し、被検体１０からの
反射光を光電子増倍管やシリコンフォトセル等からなる
受光６１４で受光して、各点の光ｔｉ化から、欠陥部の
幅方向位置を検出する。又、前記投光器１２として白色
光の棒状光源管用い友場合には、被検体ＸＯかもの反射
光を、−次元イメージセンサからなる受光器１４で飛像
走査方式により一点（一画素）ずつ順に受光する。

このような光学的表面探傷方法によれば、走行中の被検
体１０の表面欠陥を非接触でオンライン創建できるとい
う特徴を有するが、従来は、雑音信号を欠陥信号と誤紹
し、誤検出の頻度が高（、火用上の障害となっていた。

又、被検体１ｏとして、例えば冷間圧延鋼板等の常温被
検体が主念る対象とされており、連続鋳造スラブ等のよ
うな高温材の表面Ｒ纒にそのまま用いることは、耐熱性
等の点で間組があった。更に、回転ミラ一部等、複雑な
機構ｔ−有し、装置全体の耐熱対策及び調整が非常に繁
雑であつ几。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされたもの
で、走行中の被検体の表面欠陥を、高いＳ／Ｎ比で精度
良く検出することができ、しかも、投光器や受光器の耐
熱対策が答易な金属物体表面探か方法を提供することを
目的とする。

本発明は、走行中の被検体の表面に外部から光を照射し
、被検体表面による反射光を受光して、被検体の表面欠
陥を検出するようにした金属物体表面探か方法において
、被検体走行ライン側方σハ被検体走行方向と直交する
斜め方向に配置した投光器から、被検体表面の法線と照
射光入射方向とのなす角度が１５度〜５５度となるよう
に被検体表面に外部光を照射し、被検体走行ラインの投
光器と反対側の側方に配置した受光器により受光される
正反射光の変化から、被検体の表面欠陥を検出するよう
にして、前記目的を達成し友ものである。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明は、前出第１図に示し九ような、投光器１２によ
り走行中の被検体１００表面に外部から光を照射し、被
検体１００表面による反射光を受光器１４（こより受光
して、被検体１００表面欠陥を検出するよ５にした表面
探傷方法において、発明者等が、投光器１２による照射
光入射方向と、受光器１４による反射光受光方向とを種
々変えて最適な位置関係について笑験した結果に基いて
なされたものである。

即ち、投光器１２ｋ、被検体走行ライン側方の、被検体
走行方向とｖＵｉｉ交する斜め方向に配置し、被検体表
面の法線と照射光入射方向とのなす角度θＩを変化させ
て、被検体走行ラインの投光器１２と反対側の側あの、
被検体表面の法線と反射光受光方向とのな１角健か前記
角度θ１と尋しい正反射光受光位置に配置した受光器１
４により正反射光を受光し、これから被検体１０の表面
欠陥を検出したところ、欠陥（主として縦割れ）信号の
Ｓ／Ｎｌｔは、第２図に示す如（となった。図から明ら
かな妬（、角度θ１が１５度〜５５Ｊｆの範囲内にある
場合には、欠陥信号のＳ／Ｎ比が、実用上欠陥信ｇを弁
別し祷る水準であるＳ／Ｎ比２．０以上となり、精度の
高い欠陥検出がｈ」能である。

又、投光器１２による照射光入射方向【、ライン側方の
斜め方向とした場合には、第３＆１（Ａ）に示す如（、
縦割れ１０ｍによる正反射光の減衰率も強調されるので
、このように、投光器１２をライン側方の斜め上方に蓋
く方法は、特に走行方向と平行な縦割れの検出に対して
有効である。第３図（６）は、入射角１［４Ｓ度の場合
の受光波形を示したものであり、ピークＡが欠陥信号で
ある。又、被検体１０かもの１直距離が小さい状態でも
、耐熱対策が容易である。更に、投光器と反射点の距離
を大きくとる必要がなく、現場に多いはこりの影響に拘
らず、十分な光が反射点に到達する。

伺、前記角度θ、をあまり小さくすると、投光視野の遠
近感が強調され、焦点合せ及び信号処理の際のアドレス
付けに支障をもたらすことがある。

一方、角度０．が大であるほど、被検体１０の上下動の
影響は受けに（くなるものの、被検体１０の上面に近（
なるので、特に高温材の耐熱の面では不利となる。又、
被検体１０の下面を反転せずに検査する場合には投光器
１２ｆ：配設する几めのビットの深さを大きくする必要
も生じる。従って、上述の如き、１６ｆ〜５５度の範囲
内が好ましく、特に、実用上は、２０度〜５０度の範囲
がより有効である。

本発明は、上記のような知見に基いてなされたものでお
る。

以下図面を参照して、本発明に係る金属物体表面探傷方
法が採用された連続鋳造スラブの表面探傷装置の実施例
を眸細に説明する。

本実施例は、第４図に示す如く、連続鋳造スラブ２００
走行ライン側方のスラブ走行方向と直交する斜め方向に
配置された、連続鋳造スラブ２０表面の法線と照射光入
射方向とのなす角度θ、が、１５度〜５５度となるよう
に連続鋳造スラブ２０の表面に外部光を照射するレーザ
光源２２と、該レーザ光源２２により発振されたレーザ
光２２ａを、連続鋳造スラブ２０上の必要視野幅迄帯状
に広げる文めのシリンドリカルレンズ２４と、スラブ走
行ラインの前記レーザ光源′２２と反対側の側３゜ 方の、連続鋳造スラブ２０９面の法線と反射光受光方向
とのなす角度が前記角度０．と等しい正反射光受光位置
に配置をれた、正反射光を受光するた正反射光信号を処
理して、欠陥信号を出力する信号処理回路２８とから構
成はれている。第４図において、３０は、受光カメラ２
６の受光部に配設され友、レーザ光源２２かも照射され
たレーザ光２２１の使用波長域のみを通過させることに
よって、連続鋳造スラブ２０の自発光エネルギの影響を
除去し、検出精度金高めるための干渉フィルタである。

前記レーザ光源２２としては、例えば出力５Ｗのアルゴ
ンレーザを用いることができる。一般に、高温物体を被
検体とし念場合、被検体の自発光エネルギは、赤外及び
可視の長波長側に強いエネルギ成分を持つので、反射光
を受光して欠陥使号を得る場合には、なるべく自発光成
分の少ない短波長の光を投射した方が有利である。アル
ゴンレーザは、最強出力の波長成分が５００　ｎｍ近傍
の波長□ を持つので、連続鋳造スラブのような高温鋼材の自発光
成分の比較的弱い波長域に該当し、且つ、この種のレー
ザは、連続して比較強い出力が得られるので、表面探傷
の光源としては有効である。

前記受光カメラ２６としては、例えば電荷結合デバイス
を用い・た電子走査型イメージセンサが焦点面に配設さ
れたものを用いることができる。受光カメラの１／ンズ
は、被検体−受光カメラ間距離、帯状投光面の幅等によ
り、ｋＡな口径に選定さ扛ている。今、２０４８素子の
センサを用いて視野幅１ｎＬを検査する場合、その幾何
学的分解能は約０．５１１１となる。

前記レーザ光源２２、シリンドリカルレンズ２４等を含
む投光器−５及び、前記受光カメラ２６、干渉フィルタ
３０等を含む受光装置は、いずれも、連続鋳造スラブ２
０の斜め方向に十分大きい距離を保って配置され、且つ
、長時間連続使用可能なように、気体或いは液体による
耐熱対策が施されている。

以下、作用を説明する。

表面１１度５００℃以上の連続鋳造スラブ２０は、製造
ラインを矢印Ｂの方向にほぼ一定の速度で走行しており
、少なくとも被検面が平租とみなし得る状態となってい
る。レーザ光源２２から発振されたレーザ光２２＆は、
シリンドリカルレンズ２４により帯状に連続鋳造スラブ
２０上に投光される。連続鋳造スラブ２０の被検面によ
って反射されたｌ／−ザ光は、干渉フィルタ３０を介し
て受光カメラ２６に入射し、帯状光の像が、受光カメラ
２６の焦点面に一次元情報として入力され、信号処理回
路２８で欠陥信号化されて出力される。

本！＊施例においては、投光器゛として、レーザ光源２
２を用いているので、レーザ光源２２及びシリンドリカ
ルレンズ２４の部分と高温材である連続鋳造スラブ２０
とのパスラインの距離、及び、連続ｉ＃ｌＩ：ｆＩ７Ｌ
スラブ２０と受光カメラ２６とのノ（スラインの距離を
大きくとることが可能であり、耐熱対策下一層有利であ
る。即ち、レーザ光は、強い指間性金持っておりそのビ
ームが非常に小さく、エネルギ＠度が極めて高いため、
距離に対する減衰が殆んど無く、シリンドリカルレンズ
２４で横に広げても、十分に高いエネルギ密度が得られ
る。

父、レーザ光の特性として、その波長成分が単一である
ので、本実施例のように、使用するレーザに適し次干渉
フィルタ３０【、受光カメラ２６のレンズ前面に喉付け
ることによって、レーザ光のみを極めて選択的に受光す
ることが可能であり、自発光エネルギの影＊’を効果的
に除去することが容易である。同、投光器の種類は、こ
れに限定されず、例えば、白色光を投射する水銀灯を用
いることも可能である。

又、本実施例においては、レーザ光源２２かもの光を、
連続鋳造スラブ２００表面に帯状に投光し、その反射光
を、電子産量型のイメージセンサで受光して出力信号を
得るようにしているので、信号吹出し走査を、従来の機
械的走置より格段に高速化できる。従って、被検体の走
行速度が１０００−／分線上の場合でも、応答すること
が可能である。又、光電子増倍管やシリコン７オトーに
ル、増幅器等で受光器を構成し几場合に比べて、受光器
が小型であり、耐湿、耐熱、嗣駿等のしやへい対策が行
いやすい。更に、探傷装置全体として、回転部分がない
ので、保守も容易である。

ＡｉＪ記実施例においては、本発明が、高温材である連
！１！：鋳造スラブの探傷に適用されていたか、本＠明
の適用範囲はこれに限定これず、より筒速で走行する仕
上圧延機出側の熱延鋼帯のオンライン探傷、酸洗ライン
のオンライン探傷、冷延鋼帯、鋼板のオンライン探傷等
にも同様に適用できること１工明らかである。

以上８５？、明し友通り、本発明によれば、連続鋳造ス
ラブ等の走行中の被検体の表面欠陥を、高いＳ／Ｎ比で
精度良く検出することができ、しかも、投光器や受光器
の耐熱対策も容易であるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

％１図は、従来の表面探傷方法が行われている状態會示
す斜視図、第２図は、本発明の原理を示す、被検体表面
の法線と照射光入射方向とのなす角度と、正反射光の変
化から検出し几欠陥信号のＳ／Ｎ比との関係の一例を示
す線図、縞３図（４）は、同じく、縦割れを有する被検
体の表向に斜め方向から照射光音入射している状１１４
を示す断面図、第３図［Ｆ］）は、同じ（正反射光の変
化状態を示す線図、第４図は、本発明に係る金属物体表
面探傷方法が採用された連続−造スラブの表面探Ｓ装置
の実施例の構成を示す、一部ブロック線図を含む斜視図
である。 １０・・・被検体、１０ｍ・・・縦割れ、１２・・・投
光器、１４・・・受光器、２０・・・連続鋳造スラブ、
２２・・・レーザ光源、２４・・・シリンドリカルレン
ズ、２６・・・受光カメラ、２８・・・信号処理回路、
３０・・・干渉フィルタ。 代理人　　高　矢　　　論 （ほか１名）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行中の被検体の表面に外部から光を照射し、被
   検体表面による反射光を受光して、被検体の表面欠陥を
   検出するようにした金属物体異面探傷方法において、被
   検体走行ライン側方の、被検体走行方向と直交する斜め
   方向に配置した投光器から、被検体表向の法線と照射光
   入射方向とのなす角度が１５度〜５５［となるように被
   検体表面に外部光を照射し、被検体走行ラインの投光器
   と反対側の何方に配置した受光器により受光される正反
   射光の変化から、被検体の表面欠陥を検出するようにし
   几ことを特徴とする金属物体表面探傷方法。