TW201643424A - 鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置 - Google Patents

鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置 Download PDF

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Abstract

本發明之鋼材之清潔度評價方法，其特徵在於包含以下之步驟：夾雜物檢測尺寸設定步驟，其設定欲藉由超音波探傷檢測之鋼材中之夾雜物的、與鋼材之軋延方向垂直之寬度方向上之最小長度d3；超音波探傷步驟，其使用形成點聚焦超音波波束之超音波探測器10，藉由水浸探傷方法對鋼材傳送或接收超音波波束，並以掃描面與軋延方向平行之方式對鋼材上進行二維掃描；一維化處理步驟，其取得與二維掃描之面對應之超音波反射信號位準之二維分布，且對二維分布進行一維化處理；及評價步驟，其於被一維化之超音波反射信號位準中，求得成為相當於長度d3之信號位準以上之區域之軋延方向之長度總和且進行評價。

Description

鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置
本發明係關於鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置，尤其是關於要求高疲勞特性之高清潔度鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置。
已知為了實現加工鋼材而製造之產品之高疲勞特性，需要降低造成破損之原因的非金屬夾雜物(以下，稱為夾雜物)，因此習知已有對作為材料之鋼材內部之夾雜物進行調查。例如，專利文獻1記載有藉由使用超音波探傷方法評價夾雜物，而進行鋼材之清潔度評價之方法。其中，於專利文獻1中，作為夾雜物之評價方法，係對反射波強度為一定程度以上之夾雜物之個數進行評價。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2006-64569號公報
然而，專利文獻1中提出之評價方法，存在有有時無法充分獲得疲勞特性之評價精度之問題。即，專利文獻1中提出之評價方法，係根據被檢測之夾雜物之個數越多則夾雜物實際存在於鋼材之表面或表面附近(以下，稱為鋼材之表面)之機率越高，其疲 勞特性越低之觀點。然而，此種夾雜物之個數之多寡、與夾雜物實際存在於鋼材之表面之機率不一定完全對應，於此評價方法中無法正確地評價鋼材之清潔度。
本發明係鑑於上述情況而完成者，其目的在於提供一種能正確地評價鋼材之清潔度的鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置。
為了解決上述問題以達成目的，本發明之鋼材之清潔度評價方法，係藉由超音波探傷對軋延所鑄造之鋼片(slab)而形成之鋼材之清潔度進行評價之方法，其特徵在於包含以下之步驟：夾雜物檢測尺寸設定步驟，其設定欲藉由上述超音波探傷檢測之上述鋼材中之夾雜物的、與上述鋼材之軋延方向垂直之寬度方向上之最小長度d3；超音波探傷步驟，其使用形成點聚焦超音波波束之超音波探測器，藉由水浸探傷方法對上述鋼材傳送或接收超音波波束，並以掃描面與軋延方向平行之方式對上述鋼材上進行二維掃描；一維化處理步驟，其取得與上述二維掃描之面對應之超音波反射信號位準之二維分布，且對上述二維分布進行一維化處理；及評價步驟，其於上述被一維化之超音波反射信號位準中，求得成為相當於上述長度d3之信號位準以上之區域之上述軋延方向之長度總和且進行評價。
此外，本發明之鋼材之清潔度評價方法，其特徵在於：於上述超音波探傷步驟之前，還包含超音波探測器設定步驟，其於將與上述鋼片之軋延方向垂直之方向上之截面積設為S0，將與上述鋼材之上述軋延方向垂直之方向上之截面積設為S1時，以於 滿足下述式(1)之情況下滿足下述式(2)，不滿足下述式(1)之情況下滿足下述式(3)之方式，設定在上述超音波探傷步驟中使用之上述超音波探測器之超音波波束之波束直徑d2。
此外，本發明之鋼材之清潔度評價方法，其特徵在於：於夾雜物檢測尺寸設定步驟中，將上述長度d3設定為20μm以下。
為了解決上述問題以達成目的，本發明之鋼材之清潔度評價裝置，係藉由超音波探傷對軋延所鑄造之鋼片而形成之鋼材之清潔度進行評價者，其特徵在於：使用形成點聚焦超音波波束之超音波探測器，藉由水浸探傷方法對上述鋼材傳送或接收超音波波束，並以掃描面與軋延方向平行之方式對上述鋼材上進行二維掃描，取得與上述二維掃描之面對應之超音波反射信號位準之二維分布，且對上述二維分布進行一維化處理，於上述被一維化之超音波反射信號位準中，求得成為相當於長度d3之信號位準以上之區域之上述軋延方向之長度總和且進行評價，該長度d3係欲藉由上述超音波探傷檢測之上述鋼材中之夾雜物的、與上述鋼材之軋延方向垂直之寬度方向之最小的長度。
根據本發明，以夾雜物之延伸方向之長度之總和作為基準對清潔度進行評價，因此與夾雜物實際存在於鋼材之表面或表面附近之機率之對應變得良好，從而可正確地評價鋼材之清潔度。
1‧‧‧清潔度評價裝置
10‧‧‧點距焦超音波探測器
20‧‧‧控制部
A0、A1‧‧‧反射信號
Ath‧‧‧檢測臨限值
C‧‧‧水中超音波音速
D‧‧‧振盪器直徑
d0‧‧‧直徑
d1‧‧‧長度(短徑)
d2‧‧‧波束直徑
d3‧‧‧夾雜物檢測尺寸
F‧‧‧水中焦點距離
f‧‧‧超音波頻律
I‧‧‧長度
L‧‧‧長度(長徑)
L’1、L’2、L’3‧‧‧長度
p‧‧‧探傷間距
S0~S3‧‧‧截面積
圖1為顯示所鑄造之鋼片被軋延成圓鋼棒(鋼材)之狀況之示意圖。
圖2為顯示在利用水浸探傷方法之超音波探傷中使用之點聚焦超音波探測器之示意圖。
圖3A為顯示夾雜物與波束聚焦部之關係之示意圖，且顯示夾雜物之長度超過波束直徑之情況之圖。
圖3B為顯示夾雜物與波束聚焦部之關係之示意圖，且顯示夾雜物之長度為波束直徑以下之情況之圖。
圖4A為顯示在鋼材內存在有1個夾雜物之情況之示意圖。
圖4B為顯示在鋼材內存在有2個夾雜物之情況之示意圖。
圖5為顯示本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法之內容之流程圖。
圖6為顯示本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法之評價條件設定步驟之內容之流程圖。
圖7為顯示針對波束直徑不同之4種類之點聚焦超音波探測器，以與實際之超音波探傷相同之條件進行反射信號(超音波反射信號)與雜訊位準之比較之結果之表。
圖8為顯示本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法中之探 傷間距之示意圖。
圖9為顯示本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法中之被檢體評價步驟之內容之流程圖。
圖10為顯示本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法中之被檢體之切割方法之一例之圖。
圖11為本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法中，顯示探傷面為平面之情況之探傷方法之一例之圖。
圖12為本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法中，顯示探傷面為曲面之情況之探傷方法之一例之圖。
圖13為本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法中，顯示超音波反射信號位準之二維影像及其一維資料之一例之圖。
圖14為本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法中，顯示被檢測之夾雜物之長度之總和評價之一例之圖。
圖15A為本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法之實施例中，顯示評價材料1內含有之夾雜物之圖。
圖15B為本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法之實施例中，顯示評價材料2內含有之夾雜物之圖。
圖16A為本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法之實施例中，顯示對評價材料1進行二維掃描之二維影像及其一維資料之圖。
圖16B為本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法之實施例中，顯示對評價材料2進行二維掃描之二維影像及其一維資料之圖。
圖17為本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法之實施例 中，分別顯示本發明之方法之評價結果、及習知技術之方法之評價結果之表。
以下，參照圖式，對本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置進行說明。再者，本發明不限於以下之實施形態。此外，於下述實施形態之構成要素中，包含對孰悉該項技藝者而言簡單且能置換之構成、或實質上相同之構成。
本實施形態之鋼材之清潔度評價方法，係藉由利用水浸探傷方法(以下，稱為水浸方法)之超音波探傷對軋延所鑄造之鋼片而形成之鋼材之清潔度進行評價之方法。在此，以下之說明中，首先對本發明之背景技術進行說明，然後對本發明之具體內容進行說明。
通常，作為鋼材之製造步驟，首先鑄造鋼片，然後藉由軋延步驟對此鋼片進行軋延而製造鋼材(例如參照參考文獻1)。再者，有時軋延步驟可為複數個步驟，此外，有時還可於此期間進行熱處理或表面處理。
參考文獻1：日本專利特開2009-285698號公報
於該等製造步驟中，估計在鑄造時會有夾雜物混入鋼片中。此外，如圖1所示，此時可設想夾雜物為大致球形。然後，如同圖右圖所示，可設想如此般地在鑄造時混入之夾雜物，經過軋延步驟後會被延伸。此情況下，如同圖所示，在將鑄造時之與鋼片之軋延方向垂直之方向之截面積設為S0，將軋延後之與圓鋼棒之軋延方向垂直之方向之截面積設為S1，且將鑄造時之夾雜物之直徑設為d0時，軋延後之鋼材(例如圓鋼棒)之夾雜物的形狀、即夾雜物之 軋延方向(延伸方向)之長度(長徑)L、及在與該軋延方向垂直之寬度方向之長度(短徑)d1，分別成下述式(4)及下述式(5)所示者。再者，上述「軋延方向」，係指鋼片被軋延之方向，且與鋼材之長度方向平行之方向。
[數式2]L=d0．(S0/S1)…(4) d1=d0．(S1/S0)1/2…(5)
於上述式(4)及上述式(5)中，假定為夾雜物之軋延方向上之長度L(以下，稱為夾雜物之長度L)，係與軋延比S0/S1成比例進行延伸者，且假定為與夾雜物之軋延方向垂直之寬度方向上之長度d1(以下，稱為夾雜物之寬度d1)，在垂直於寬度方向之截面上為圓形。此外，上述式(4)及上述式(5)中，假定為夾雜物之體積在軋延前後不變。
於對被如此軋延而製造之鋼材進行超音波探傷之情況，考慮到夾雜物之檢測能力及探傷效率，通常藉由使用例如上述專利文獻1記載之焦點型探測器之水浸方法來進行。圖2顯示此時所使用之點聚焦超音波探測器(以下，稱為超音波探測器)10、及藉由該超音波探測器10而形成之點聚焦超音波波束(以下，稱為超音波波束)。
可認為，圖2所示之波束聚焦部(焦點、聚焦區域)之來自夾雜物之超音波反射信號(以下，稱為反射信號)，係與波束聚焦部之波束截面積S2、與超音波波束內含有之夾雜物之截面積S3之比S3/S2大致成比例。圖3A及圖3B為設想在超音波波束之波 束聚焦部存在有夾雜物之情況下之剖視圖，且為顯示與軋延方向平行地將鋼材之存在有夾雜物之區域切斷，且自上方觀察此切割面之狀況之示意圖。再者，在此，設想使超音波波束與鋼材之軋延方向垂直地入射。若像這樣使超音波波束與軋延方向垂直地入射，可使波束聚焦部中之夾雜物之截面積變大，因此對微小之夾雜物之檢測也有利。
此時，如圖3A所示，於夾雜物長度L超過波束直徑d2之情況(L>d2)，不管使超音波波束如何進行對準，夾雜物之一部分仍會自超音波波束超出。此情況下，由於來自鋼材之反射信號只能應對超音波波束內之截面積，因此存在有無從了解夾雜物整體之截面積的問題。再者，上述「波束直徑」，係指超音波波束之波束聚焦部之直徑。
另一方面，如圖3B所示，若使用夾雜物之長度L為波束直徑d2以下(L≦d2)之超音波波束，則可將夾雜物整體圈在超音波波束內。然而，此情況下，由於波束截面積S2變大，因此波束截面積S2與夾雜物之截面積S3之比S3/S2變小，來自鋼材之反射信號之強度變弱，因此存在有夾雜物之檢測能力降低之問題。
此外，如圖3A所示，於將波束直徑d2減小之情況，雖無從了解夾雜物整體之截面積，但只要超音波波束內之夾雜物之截面積為一定面積以上(夾雜物之截面積相對於波束聚焦部之截面積為一定程度以上)，即可對夾雜物進行檢測。然而，此情況下，在評價夾雜物時，仍存在以下之問題點。
例如，於將鋼材即圓鋼棒切斷及加工後作為機械零件等使用之情況，若於機械零件之表面或表面附近存在有夾雜物， 則會成為破斷之原因，且壽命特性降低。在此，於思及將圖4A及圖4B所示之圓鋼棒切斷之情況下，若隨機設定切割面之位置，則夾雜物存在於表面之機率(或夾雜物在切斷時露出之機率)，成為「圓鋼棒所含有之夾雜物之長度之合計÷圓鋼棒之長度」。因此，如圖4A所示，夾雜物存在於僅含有一個夾雜物(長度L’1)之圓鋼棒(長度I)之表面之機率，成為「L’1/I」。此外，如圖4B所示，夾雜物存在於含有合計2個夾雜物(長度L’2、L’3)之圓鋼棒(長度I)之表面之機率，成為「(L’2+L’3)/I」。藉此，與夾雜物之個數無關，將各夾雜物之長度加總之長度(以下，稱為總長)越長，則上述機率變得越高。
另一方面，上述專利文獻1提出之習知之評價方法，係僅對被檢測之夾雜物之個數進行評價，且認為夾雜物之個數增加越多，則夾雜物存在於鋼材表面之機率越高，且疲勞特性越低。因此，專利文獻1之評價方法，存在有無法適宜地應對夾雜物評價之結果與疲勞特性之評價之問題。因此，本發明者等為了解決此種問題點，思案出一種能更正確地評價鋼材之清潔度之鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置。以下，對本發明之內容進行說明。
用以進行本發明之實施形態之鋼材之清潔度評價方法之裝置的基本構成，係與上述圖2所示相同。即，清潔度評價裝置1具備超音波探測器10、及控制部20。再者，圖2中僅圖示與本發明相關之構成，其他之構成省略圖示。
超音波探測器10係形成超音波波束，且藉由水浸方法進行超音波探傷者。此外，控制部20係控制超音波探測器10，並對藉由超音波探測器10取得之反射信號進行處理者。具體而言，此控制部20係將由CPU、磁碟裝置、記憶體裝置、輸入裝置、輸 出裝置、通信裝置等構成之普通電腦，作為進行本實施形態之鋼材之清潔度評價方法之後述各步驟的手段而發揮功能。
如圖5所示，本實施形態之鋼材之清潔度評價方法，係進行評價條件設定步驟(步驟S1)、及被檢體評價步驟(步驟S2)。其中，如圖6所示，於評價條件設定步驟中，依序進行夾雜物檢測尺寸設定步驟(步驟S11)、超音波探測器設定步驟(步驟S12)、檢測臨限值設定步驟(步驟S13)、及探傷間距設定步驟(步驟S14)。
首先，於夾雜物檢測尺寸設定步驟中，設定夾雜物檢測尺寸。其中，夾雜物檢測尺寸係指欲藉由超音波探傷檢測之鋼材中之最小(下限)的夾雜物之尺寸。更具體而言，係指欲檢測之最小的夾雜物的、與軋延方向垂直之寬度方向上之最小的長度。以下，以d3顯示此夾雜物檢測尺寸。
本步驟中，如圖1所示，假設鋼材中之夾雜物藉由軋延而被延伸，且對與該延伸後之夾雜物之寬度d1對應之夾雜物檢測尺寸d3進行設定。然後，於後段之超音波探傷步驟(參照圖9)中，檢測d1>d3之夾雜物。再者，由於夾雜物檢測尺寸d3之值越小，越能檢測越小的夾雜物，因此較佳為盡量將其設為小的值。例如，於以下之參考文獻2揭示有20μm以下之缺陷會成為疲勞裂縫之起點之說明，因此，本步驟中，較佳為將夾雜物檢測尺寸d3設定為20μm以下。
參考文獻2：藤松威史等、「高碳鉻軸承鋼之滾動疲勞中之來自內部缺陷之裂縫產生動作」、鐵與鋼、一般社團法人日本鋼鐵協會、2008年、Vol.94、No.1、p13-20
其次，於超音波探測器設定步驟中，設定使用於超音波探傷之超音波探測器10。本步驟中，於考慮鑄造時混入之夾雜物之軋延產生之延伸之後，來決定超音波波束之超音波探傷之條件。以下，對用以決定超音波探傷之條件之數式進行說明。
首先，於將超音波探測器10之振盪器直徑設為D，將水中焦點距離設為F，將水中超音波音速設為C，且將超音波頻率設為f時，超音波探測器10之波束直徑d2，可如下述式(6)所示。
再者，超音波波束之波束直徑d2，即使於該超音波波束入射於鋼材中之情況，也基本上不變化。此時，波束聚焦部之波束截面積S2，可如下述式(7)所示。
另一方面，關於夾雜物，夾雜物之長度L，係根據上述式(4)及上述式(5)，且使用夾雜物之寬度d1及軋延比S0/S1，可如下述式(8)所示。
[數式5]L=d1．(S0/S1)3/2…(8)
此時，夾雜物位於超音波波束截面之中央時(參照圖3A及圖3B)之超音波波束內含有之夾雜物之截面積S3，可如下述式(9)及下述式(10)所示。再者，於下述式(9)及下述式(10)中，L>d2之情況下，將超音波波束內之夾雜物之截面近似作為長方形，且於L≦d2之情況下，將超音波波束內之夾雜物之截面近似作為橢圓。
[數式6]於L>d2之情況，S3=d1．d2…(9) 於L≦d2之情況，S3=(π/4)d1．L…(10)
接著，考慮超音波波束之波束截面積S2與該超音波波束內含有之夾雜物之截面積S3之比S3/S2之情況。若使用自超音波波束整體反射超音波之情況之反射信號A0，則超音波探傷時能自夾雜物獲得之反射信號A1，可如下述式(11)所示。再者，於下述式(11)中，假定反射信號A1、A0之單位面積之反射率相同。
[數式7]A1=A0．(S3/S2)…(11)
在此，於超音波探傷中，只要設為能檢測與在上述夾雜物檢測尺寸設定步驟中設定之夾雜物檢測尺寸d3以上之夾雜物對應之反射信號A1即可，因此於將超音波探傷之雜訊位準設為An、且將用以檢測之餘裕值(SN比)設為α時，反射信號A1係作為如下述式(12)所示之值。
[數式8] A1≧α．An…(12)
根據以上說明，為了檢測成為d1≧d3之夾雜物而對超音波波束之波束直徑d2所要求之條件，根據上述式(8)~上述式(12)，被表示為下述式(13)及下述式(14)。
在此，再考慮上述式(13)及上述式(14)中之雜訊位準An之情況。如圖7所示，發明者等針對超音波波束之波束直徑d2不同之4種類之超音波探測器10，以與實際之超音波探傷相同之條件進行了反射信號A0與雜訊位準An之比較。由同圖所示之各「SN比之倒數」可知，與波束直徑d2無關，只要An≒0.01．A0即可。考慮此因素，上述式(13)及上述式(14)，成為下述式(15)及下述式(16)。
並且，餘裕值α至少需要為α≧2。此情況下，上述式(15)及上述式(16)，成為下述式(17)及下述式(18)。
此外，更佳為，餘裕值α係設為α≧5。此情況下，上述式(17)及上述式(18)，成為下述式(19)及下述式(20)。
根據以上說明，本步驟中，將在後述之超音波探傷步驟中使用之超音波探測器10之超音波波束之波束直徑d2，設定為滿足上述式(17)或上述式(18)(較佳為上述式(19)或上述式(20))。換言之，將上述波束直徑d2設定為，於滿足下述式(1)之情況下滿足下述式(2)、且於不滿足下述式(1)之情況下滿足下述式(3)。
接著，於檢測臨限值設定步驟中，設定夾雜物之檢測臨限值Ath。在此，只要能檢測相當於夾雜物檢測尺寸d3之夾雜 物之反射信號A1即可，因此，根據上述式(8)~上述式(11)，檢測臨限值Ath係設定為滿足下述式(21)及下述式(22)。
接著，於探傷間距設定步驟中，決定探傷間距p。探傷間距p，只要以超音波波束之波束直徑d2為基準進行設定，且設定為無探傷遺漏即可。於考慮到例如圖8之測量點之情況下，探傷間距p係設定為滿足下述式(23)。
本實施形態之鋼材之清潔度評價方法，係如上述進行評價條件設定步驟(圖5之步驟S1、圖6之步驟S11~S14)之後，進行被檢體評價步驟(圖5之步驟S2)。於被檢體評價步驟中，如圖9所示，依序進行被檢體準備步驟(步驟S21)、超音波探傷步驟(步驟S22)、一維化處理步驟(步驟S23)、及評價步驟(步驟S24)。
首先，於被檢體準備步驟中，進行超音波探傷之被檢體之準備。本步驟中，具體而言，例如進行鋼材(圓鋼棒)之切割、表面平滑化加工、用以晶粒細微化之熱處理等。此外，於鋼材之切割中，如圖10所示，探傷面係設為與軋延方向平行。此外較佳為， 於其後效率良好地進行水浸二維探傷之後，如同圖所示，以探傷面成為平面之分式對被檢體進行切割。
其次，於超音波探傷步驟中，實施超音波探傷。本步驟中，為了精度良好且有效率地進行點聚焦之超音波探測器10之探傷，採用水浸方法。並且，本步驟中，使用在超音波探測器設定步驟中設定之超音波探測器10，且按在探傷間距設定步驟中設定之各探傷間距p來傳送或接收超音波波束，並按各個位置逐一檢測反射信號A1，藉此，生成反射信號位準(反射信號強度)之二維影像(二維分布)。
此外，上述二維影像，係以能明瞭鋼材之軋延方向的方式生成。此外，作為本步驟之超音波探傷之具體方法，於探傷面為平面之情況下，較佳為，如圖11所示，採用例如參考文獻3記載之C掃描探傷方法。
參考文獻3：日本專利特開2008-261889號公報
此外，於探傷面為曲面之情況，較佳為，例如，如圖12所示，使軸向之旋轉及與軸向平行之方向之移動組合，而進行二維掃描。
如此，本步驟中，使用形成超音波波束之超音波探測器10且藉由水浸方法對被檢體即鋼材傳送或接收超音波波束，並以掃描面與軋延方向平行之方式於鋼材上進行二維掃描。
接著，於一維化處理步驟中，進行反射信號位準之二維影像之軋延方向一維化處理。本步驟中，取得在上述超音波探傷步驟中與二維掃描之面對應之反射信號位準之二維影像，且對此二維影像進行一維化處理。本步驟中，具體而言如圖13所示，於 二維影像上之指定區域內，藉由對與被檢體即鋼材之軋延方向垂直之方向進行最大值擷取等之集中，將資料一維化。
最後，於評價步驟中，進行自被檢體檢測之夾雜物之總長評價。本步驟中，於在上述一維化處理步驟中被一維化之反射信號位準中，求出成為相當於夾雜物檢測尺寸d3之信號位準(檢測臨限值Ath)以上之區域之軋延方向之總長且進行評價。亦即，本步驟中，具體而言如圖14所示，對一維化之反射信號位準，計數在上述檢測臨限值設定步驟中設定之夾雜物之成為檢測臨限值Ath以上之數量，且對軋延方向之資料間距進行乘法運算，藉以計算出夾雜物之總長。並且，於本步驟中，評價為夾雜物之總長越長，則夾雜物存在於鋼材之表面之機率越高。
再者，於上述圖13及圖14所示之一維化處理步驟及評價步驟中，從自鋼材整體獲得之反射信號位準之二維影像中，特別指定(擷取)反射信號位準大之區域進行一維化處理及總長評價。然而，也可不進行此種之區域指定，而於寬廣範圍內一次進行一維化處理及總長評價。於前者之情況，具有能獲得各區域之總長度值之優點，於後者之情況，具有可減少指定區域之工夫之優點。
根據以上說明之本發明之鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置1，由於以夾雜物之延伸方向之總長作為基準對清潔度進行評價，因此與夾雜物實際存在於鋼材之表面之機率之對應變得良好，從而可正確地評價鋼材之清潔度。
實施例
以下，以實施例為例更具體地對本發明進行說明。本實施例中，利用本發明之方法及習知技術(專利文獻1)之方法， 對以軋延比S0/S1=10軋延之圓鋼棒之清潔度進行評價，且比較其結果。
本發明之方法中，設為夾雜物檢測尺寸d3=10μm，且使用上述圖7之No.2記載之波束直徑d2=0.20mm者作為超音波探測器。此外，設餘裕值α=5，且設定探傷間距p=0.1mm。藉此，如以下所示，變得滿足超音波探測器設定步驟中之上述式(19)之條件。
本實施例之超音波探傷步驟中，於對20mm×10mm之區域進行探傷之情況，如圖15A及圖15B所示，進行了分布有夾雜物之2種類之評價材料探傷之數值實驗。再者，在此，假定為夾雜物藉由軋延而被形成為上述式(4)及上述式(5)所示之形狀。
圖16A及圖16B顯示如上述進行超音波探傷步驟，然後經過一維化處理步驟及評價步驟，對夾雜物之總長進行評價之結果。在此，於反射信號位準之二維影像中，反射信號成為上述式(11)所示之位準。此外，設為雜訊位準An≒0.01．A0，且檢測臨限值Ath如下。
[數式17]
其次，圖17顯示本發明之方法之評價結果、及習知技術之方法之評價結果。於評價材料1及評價材料2中，如上述圖4A及圖4B所示，評價材料1之、夾雜物存在於鋼材之表面之機率相對更大。於本發明之方法中，評價為夾雜物存在於夾雜物之總長度長之評價材料1之表面之機率係較評價材料2高，因此與實際之機率之對應良好。另一方面，習知技術之方法，評價為夾雜物存在於夾雜物之個數多之評價材料2之表面之機率係較評價材料1高，因此成為與實際之露出機率不對應之結果。
以上，藉由用以實施發明之形態及實施例，對本發明之鋼材之清潔度評價方法及清潔度評價裝置更具體地進行了說明，但本發明之實質內容不限於該等記載，必須基於申請專利範圍之記載而廣泛地加以解釋。此外，基於該等記載進行各種之變更及改變等，當然也包含於本發明之實質內容內。
(產業上之可利用性)
本發明可正確地評價鋼材之清潔度，因此可應用於以高清潔度鋼材之製造步驟為中心之廣闊領域。

Claims (4)

  1. 一種鋼材之清潔度評價方法，係藉由超音波探傷對軋延經鑄造之鋼片而形成之鋼材之清潔度進行評價之方法，其特徵在於，其包含以下之步驟：夾雜物檢測尺寸設定步驟，其設定欲藉由上述超音波探傷檢測之上述鋼材中之夾雜物在與上述鋼材之軋延方向垂直之寬度方向上之最小長度d3；超音波探傷步驟，其使用形成點聚焦超音波波束之超音波探測器，藉由水浸探傷方法對上述鋼材傳送或接收超音波波束，並以掃描面與軋延方向平行之方式對上述鋼材上進行二維掃描；一維化處理步驟，其取得與上述二維掃描之面對應之超音波反射信號位準之二維分布，對上述二維分布進行一維化處理；及評價步驟，其於上述被一維化之超音波反射信號位準中，求得成為相當於上述長度d3之信號位準以上之區域之上述軋延方向之長度總和且進行評價。
  2. 如請求項1之鋼材之清潔度評價方法，其中，於上述超音波探傷步驟之前，進一步包含超音波探測器設定步驟，其於將與上述鋼片之軋延方向垂直之方向上的截面積設為S0，將與上述鋼材之上述軋延方向垂直之方向上的截面積設為S1時，以於滿足下述式(1)之情況下滿足下述式(2)、不滿足下述式(1)之情況下滿足下述式(3)之方式，設定在上述超音波探傷步驟中使用之上述超音波探測器之超音波波束之波束直徑d2；[數式1]
  3. 如請求項1或2之鋼材之清潔度評價方法，其中，上述夾雜物檢測尺寸設定步驟，係將上述長度d3設定為20μm以下。
  4. 一種鋼材之清潔度評價裝置，係藉由超音波探傷對軋延經鑄造之鋼片而形成之鋼材之清潔度進行評價者，其特徵在於，使用形成點聚焦超音波波束之超音波探測器，藉由水浸探傷方法對上述鋼材傳送或接收超音波波束，並以掃描面與軋延方向平行之方式對上述鋼材上進行二維掃描，取得與上述二維掃描之面對應之超音波反射信號位準之二維分布，且對該二維分布進行一維化處理，於上述被一維化之超音波反射信號位準中，求得成為相當於長度d3之信號位準以上之區域之上述軋延方向之長度總和且進行評價，該長度d3係欲藉由上述超音波探傷檢測之上述鋼材中之夾雜物在與上述鋼材之軋延方向垂直之寬度方向之最小的長度。
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