JPS61164151A

JPS61164151A - 鋼線の渦流探傷方法

Info

Publication number: JPS61164151A
Application number: JP60005078A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Murakami; 雅昭村上; Hiroshi Sato; 洋佐藤; Tsuneo Kuwahata; 桑畑　恒雄
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-01-17
Filing date: 1985-01-17
Publication date: 1986-07-24

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−にの利用分野）本発明は鋼線の渦流探傷方法、特に鋼線の伸線時におい
て適用できかつ鋼線の表層欠陥と内部欠陥を識別９分類
するとともに非破壊的に連続検査し計数し得る渦流探傷
方法に関するものである。

（従来の技術）渦流探傷用ヘッドには貫通コイル型と回転プローブ型が
あるが、いずれも表層欠陥検出用として使用されている
。しかして、欠陥としては表層欠陥の他に内部欠陥があ
るが、特に伸線工程では内部欠陥が断線の原因となるこ
とが多く、その精度良い検出が重要な課題となっている
。

従来、線材の連続伸線装置における内部欠陥探傷技術と
しては、例えば特開昭５９−８５３１５号公報が提案さ
れている。この技術は、ライン上にメカニカルデスケー
ラ、第１伸線ダイス、第１渦流探傷機、自動手入れ装置
、第２伸線ダイス、第２渦流探傷機、未手入れ疵マーカ
、超音波内部欠陥マー力を順次配置して構成したもので
ある。この装置では表面欠陥は自動手入れ装置である程
度除去後、第２渦流探傷機で検知し、末子入れ疵マーカ
で鋼線材にマークを付け、内部欠陥はその後の工程にお
いて超音波により欠陥を知り、内部欠陥マーカで線材に
印を伺けて検出している。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、この従来の技術には次のような問題点が
ある。

■３■φ以下の伸線材に超音波探傷法を適用したとして
も、線材表面での超音波の乱反射のため欠陥検出精度が
著しく悪いことが予想される。

■１つのラインに表面欠陥検知、マーカ等の装置と内部
欠陥検知、マーカ等の装置が別々に設けられているので
設備費が高くつく。

また、放射線による探傷法も提案されているが、放射線
の漏洩防Ｉト設備に多額の費用を要するし、疵の分解能
の点も超音波探傷法と同様であり、鋼線の内部欠陥検査
法には適していない。

本発明はこのような従来の探傷法の問題点を解消するも
ので、鋼線の伸線ラインの渦流探傷法において、鋼線の
表層欠陥と内部欠陥を非破壊的に連続検出し、かつこれ
らを識別・分類し、更に計数することによって鋼線の品
質をより正確に評価することができると同時に、断線ト
ラブルを未然に防止し、伸線作業の効率化を図ることを
目的とする。

（問題点を解決するための手段ψ作用）上記の目的を達
成するための本発明の渦流探傷法は、次のように構成さ
れる。すなわち、鋼線材の伸線加工ラインにて渦流探傷
を行うに際し、伸線ダイス間に、励磁周波周８０Ｋ）ｌ
ｚ以上の渦流探傷ヘッドＡ及び励磁周波周２０ＫＨｚ以
下の渦流探傷ヘッドＢを配置してこれらに順次鋼線を走
行させ、−Ｉ−記渦流探傷ヘッドの両側で断面減少率５
％以−１−の伸線加工を行い、上記渦流探傷ヘッドＡ及
びＢの疵による渦電流変化を同時に検出し遅延回路を介
して該信号の差を連続的に測定し、その値から鋼線の表
層欠陥と内部欠陥とを分類することを特徴とする鋼線の
渦流探傷方法である。

（実施例）以下本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細に
説明する。

第１図に本発明の方法を実施する′ための鋼線材の伸線
加工設備の概要を示すが、該設備はサプライスタンド１
と巻取機１１の間に、第１ピンチロール３．第１伸線ダ
イス４　、８０ＫＨｚ以上の渦流探傷ヘッドＡ　、　２
０ＫＨｚ以下の渦流探傷ヘッドＢ、第２伸線ダイス７、
第２ピンチローラ８９表層欠陥用マーカ９．内部欠陥用
マーカ１０を順次配置して構成される。

前記一方の探傷ヘッドＡは、電子ユニット１２および遅
延回路１４を介して電気的に信号処理回路１５に接続さ
れ、かつ他方の探傷ヘッドＢも電子ユニット１３を介し
て上記の信号処理回路１５に接続され、更に該信号処理
回路１５と選別マーキングおよび遅延回路１６に電気的
にそれぞれ接続されている。また、上記信号処理回路１
５は表層欠陥用マーカ９および内部欠陥用マーカｌＯに
電気的に接続され、該マーカ近傍の配線から一部分岐し
て巻取機制御部１８へ電気的に連絡している。

なお、サプライスタンド１にセットされる供試材は、酸
洗もしくはメカニカルな方法で脱スケールされているが
、メカニカルな方法を採用する場合には、サプライスタ
ンドｌと第１ピンチローラ間にメカニカルデスケーリン
グラインが付属することになる。

次に、探傷ヘッドの励磁周波数および減面率を限定した
理由を説明する。

励磁周波数については、まず一方の探傷用へラドＡは表
層欠陥の検出精度の高い８０ＫＨｚ以上の励磁周波数を
イ・１与するが、周波数を８０ＫＨｚ以上とするのは、
Ｎ１気飽和した鋼中の渦電流の浸透深さく渦電流密度が
表面の１／ｅ（３７％）に減少する範囲）が８０ＫＨｚ
では０．９〜１．Ｏｍｍであり、通常の鋼線の表層欠陥
はこの範囲にあることが多いからである。励磁周波数が
高くなる程、渦電流の浸透深さは小さくなり、探傷領域
はより表面に近くなるので、検１ｊ１シたい疵深さに合
わせて励磁周波数を選択すればよい。

他方の探傷用ヘッドＢは内部欠陥の検出精度の高い２０
ＫＨｚ以下の励磁周波数を伯与する。周波数を２０ＫＨ
ｚ以下としたのは、２０ＫＨｚにおける−１−記浸透深
さは約１．５ｍｍ　　（直径３．０■φ）であり、伸線
材の靭性劣化によって生じる内部欠陥（シェブロンクラ
ック）は径３．Ｏｍ履φ以下が圧倒的に多いからである
。励磁周波数が低い程、渦電流の浸透深さは大きくなり
表層欠陥検出能が小さくなる反面、内部欠陥検出領域が
大となるので、２０ＫＨｚのどの励磁周波数にするかは
鋼線材の径に基づいてその値を選足すべきである。

なお、探傷ヘッドＡは表層欠陥検出用として使用するの
で、貫通コイル型あるいは回転プローブ型のいずれでも
良いが、他方の探傷へラドＢは内部欠陥検出用として用
いるので貫通コイル型とする。回転プローブ式は材料の
振動防止の他にプローブ自体が高速回転罪転するので、
貫通コイル式以上に振動抑制に留意しなければならない
ため、高感度探傷が出来ず内部のクラックの検出が困難
となると考えられる。

次に減面率について説明する。伸線中の鋼線の振動振幅
は、高感度の探傷を可能にするためには±２１Ｌ１１以
ドに抑える必要がある。そのためには探傷ヘッド両側に
おける伸線加工の減面率を５％以−１−に維持すればよ
いことがわかったため、減面率を５％以上とした。

（作用）鋼線材２は第１ピンチローラ３．第１伸線ダイス４へと
進行するが、該伸線ダイス４では５％以上の減面率で伸
線加工が施され、伸線時の材料振動が抑制される。次い
で鋼線は第■渦流探傷用へラドＡおよび第２渦流探傷用
ヘツドＢへと進行した後、第２伸線ダイス７にて前記と
同様に減面率５％以」二にて伸線加工される。さらに鋼
線は第２ピンチローラ８を経て表層欠陥用マーカ９およ
び内部欠陥用マーカ１０を経由して巻取機に巻き取られ
る。

渦流探傷ヘッドＡ、Ｂの夫々の信号は、専用電子ユニッ
ト１２．１３で増巾された後、一方の探傷ヘッドＡから
の信号は遅延回路１４で探傷ヘッドＢの信号との時間差
が０になるように遅延させてから信号処理回路１５に入
力され、他方の探傷ヘッドＢからの信号も信号処理回路
１５に入力される。この信号処理回路１５においては、
後述するように”　Ａ　−Ｂ　”の計算処理が行われ、
子信号と一信号に識別された後、カウンタによって子信
号と一信号別に計数される。＋側の信号は＋側選別マー
キング書遅延回路】８を経て前述した表層欠陥用マーカ
９に導かれ、線材欠陥部にマーキングする。−側の信号
は一側選別マーキング・遅延回路１７を経て内部欠陥用
マーカｌＯに導かれ、欠陥部にマーキングする。なお、
これら回路１１１，１？からの信号は巻取＄３１１の制
御部１８にも分岐して運転停止Ｆ信号となる。

第２図に渦流探傷ヘッドＡ、Ｂの信号と’Ａ−Ｂ　ＩＩ
の信号、表層欠陥および内部欠陥との関係を示す。すな
わち、探傷ヘッドＡ、Ｈの信号は大別すると４つの組合
せになる。図の信号例■■は探傷ヘッドＡ（励磁周波数
８０ＫＨ２以上）の信号が高く、探傷へラドＢ（励磁周
波数２０ＫＨｚ以下）の信号がＡの局あるいはほとんど
０に近いものであり、この場合゛Ａ−Ｂ”の信号は＋側
で測定される。表皮効果によって渦電流の浸透深さが小
さく表層部に集中することから、表層欠陥の検出感度の
高い探傷ヘッドＡの信号が大きいことは欠陥が表層欠陥
であることを示している。

また、信号例■■は探傷ヘッドＢの信号が高くＡの信号
がＢの％あるいはほとんど０に近いものである。励磁周
波数の低いＢは渦電流の浸透深さが大きく、探傷領域も
内部まで及び、得られた信号は内部欠陥によるものであ
り、この場合°゛Ａ−Ｂ　”の信号は一側で測定され、
前述の＋側で測定された表層欠陥とは反対方向となり、
欠陥の識別が可能となる。

（実施例）本発明の実施例について説明する。

供試材は第１表に示すように５ＷＲＨ７２Ａ　（Ａｓ　
ｒｏｌｌ径５．５ｍｍφ）である。

７−′ この材料を酸洗説スケール後５．５ｍｍφから　２．９
ｍｍφまで第２表に示すダイススケジュールで伸線しな
がら渦流探傷実験を行った。探傷ヘッドＡ（貫通コイル
型）の励磁周波数は１００ＫＩ（ｚである。

同じくヘッドＢ（貫通コイル型）の励磁周波数は１０Ｋ
Ｈｚである。得られた信号波形を第３図に示す。

第２表註１）３０度ダイスによる伸線註２）伸線速度Ｖ　＝　３０ｍ／ｗｉｎ第３図に示すよ
うに信号例■■はＡの信号が大きく、Ｂの信号が小ｙい
。したがって、”Ａ−Ｂ　”は＋側で測定されている。

信号例■■はＢの信号が大きく、Ａの信号が小さいため
、“Ａ−Ｂ　”は−側で測定されることになる。

また、信号例■〜■に相当した表面個所を調査するため
、表面を実体顕微鏡で観察した結果、信号例■、（Φの
個所には第４図（イ）に示すような表面疵が認められた
が、信号例■、■には表面欠陥は認められなかった。

次に信号個所のＬ断面を研磨し、ＷＡ微鏡観察した結果
信号例■、■には第４図（０１に示すような内部欠陥が
認められ、信号例■、■には認められなかった。

以」−のように本発明により、表層欠陥と内部欠陥を検
出しかつ識別分類できることを確認した。

更に表面欠陥側に計数することによって品質評価定柚化
かり能となり、迅速に伸線加工工程及び線材製造工程に
フィードバックし、鋼線の品質向上に寄ケし７↓Ｉた。

（効果）このように本発明の渦流探傷法によって鋼線の大部分の
欠陥を検出し、しかも表層欠陥と内部欠陥を識別１分類
し更に必要に応じ計数する事ができることから、鋼線の
品質評価」二で有効なばかりではなく、伸線中のシェブ
ロンクラックの検出が可能になった。これにより断線の
予知あるいは防止が可能となり、伸線作業効率の向上が
図れる。

また伸線時の材料の振動を極力防１１二し、微小な表面
疵を検知する技術を確立したことにより、表面疵の原因
がより高精度で把握することが可能となった。この情報
を伸線加工工程および線材製造工程にフィードバックす
ることにより、的確な表面疵防止策を講じることができ
、鋼線の品質が飛躍的に向」ニした。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により渦流探傷ラインである。第２図は欠陥信号波形である。第３図は実施例で得られ
た信号波形である。第４図は信号個所の表層欠陥と内部
欠陥の代表的な顕微鏡写真である。ｌ・・・サプライスタンド、２・・・供試材、３・・・
第１ピンチローラ、４・・・第１伸線ダイス、Ａ・・・
渦流探傷ヘッド、Ｂ・・・渦流探傷ヘッド、７・・・第
２伸線ダイス、８・・・第ピンチローラ、９・・・表層
欠陥用マーカ、１０・・・内部欠陥用マーカ、１１・・
・巻取機、１２・・・渦流探傷用ヘッドＡ用電子ユニー
／　ト、１３・・・渦流探傷用ヘッドＢ用電子ユニット
、１４・・・遅延回路、１５・・・信号処理回路、１６
・・・（＋）側選別マーキングカウンター及び遅延回路
、１７・・・（−）側選別マーキング、カウンター、１
８・・・巻取機制御部及び遅延回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋼線材の伸線加工ラインにて渦流探傷を行うに際
し、伸線ダイス間に、励磁周波周８０ＫＨｚ以上の渦流
探傷ヘッドＡ及び励磁周波周２０ＫＨｚ以下の渦流探傷
ヘッドＢを配置してこれらに順次鋼線を走行させ、上記
渦流探傷ヘッドの両側で断面減少率５％以上の伸線加工
を行い、上記渦流探傷ヘッドＡ及びＢの疵による渦電流
変化を同時に検出し遅延回路を介して該信号の差を連続
的に測定し、その値から鋼線の表層欠陥と内部欠陥とを
分類することを特徴とする鋼線の渦流探傷方法。
（２）鋼線の表層欠陥と内部欠陥とを分類後計数するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の鋼線の渦流
探傷方法。
（３）渦流探傷ヘッドとして高周波数値側を回転プロー
ブ型又は貫通コイル型とし、かつ低周波数値側は貫通コ
イル型を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の鋼線の渦流探傷方法。