WO1980002667A1 - Surface defect detector for steel member - Google Patents

Description

明 細 書

〔 発明の名称 〕

鋼材の表面欠陥検査装置

〔 技 術 分 野 〕

本発明は、 表面状態の悪い鋼片または鏡片等の鋼材 の表面欠陥を自動的に検出し、 そして検出結杲にもと づいて鋼材の表面欠陥部を自動的に除去する装置に関

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〔 背 景 技 術 〕

鋼片または錡片等の鋼材の表面疵ゃ割れ等の表面欠 陥を自動的に検出する方法と して、 超音波探傷法、 磁 気探傷法、 渦流探傷法等がある。 これらの探傷法は、 自動化が相当に進んでいるので、 例えば鉄鋼半製品の よ うな大量生産物の欠陥検査に広く採用されている。 ' 各探傷法における欠陥検出能力は、 表面欠陥の位置お よび状態によって異なる。 被検査材自体の表面状態が 極めて悪い場合には、 前述のいずれの探傷法を用いて も欠陥検出能力は著しく低下する。 例えば、 ス ラ ブや ビレ ッ ト等の鉄鋼半製品の表面は酸化鉄層が厚くかつ 粗いので、 表面の酸化層を除去して被検査面を平滑に しないかぎ]?、 欠陥検出能力の低下は免れない。 した がって、 従来の自動探傷法の適用範囲は、 比較的表面 状態のよい被検査材に限られていた。 例えば、 違続錡 造によって製造されるス ラ ブゃビレ ツ ト等の篛片では、 違続篛片固有の周期的な波状跡（ォッ シ レ一シ ヨ ン 。

ΟΜΡί マーク ）が発生することがある。' しかし、 篛片表面を 平滑にせずに直接にこのよ うな波状跡を自動的に検出 することは不可能に近い。

銅片ゃ錡片等の表面疵または割れ等の表面欠陥は、 後の工程で鋼板や鋼管等に加工した場合に、 その成品 の重大な欠陥となって現れる。 そのために、 鋼片また は篛片の段階で表面欠陥を除去しておかなければなら ない。 通常、 鋼材の表面疵等の表面欠陥部は溶削によ - って除去される。 連続錄造においては、 表面欠陥検査 の前工程と して、 篛片の全表面層の溶削工程が設けら れている。

このよ うに、 従来の表面欠陥検査においては、 被検 査材表面の前処理工程と、 検査工程と、 欠陥部除去ェ 程とがそれぞれ別個の作業ステ一シ ョ ンで行われてい たために、 多大の時間と労力およびむだな設備空間を 必要とした。 しかも、 欠陥の見落しを生ずることもあ つて、 検査の信頼性も低いものであった。

近年、 前処理。検査 ·溶削作業を一工程で行う表面 欠陥検査方法も開発されてきた。 この種の方法は被検 査材の全表面を検査前処理と して溶削するので、 連続 鎢片等のよ うに表面欠陥が特定領域に周期的に現われ る鋼材の検査には非能率的であ 、 最適とは言えない。 〔 発明の開示 〕

本発明の目的は、 鋇片または篛片等の鋼材の製造過 程において鋼材表面の特定の領域に周期的に発生する 疵または割れ等の表面欠陥を検査し、 検査結果にもと づいて表面欠陥部を除去することのできる能率的で信 頼性の高い自動検査装置を提供することにある。

本発明の装置は、 探傷プローブと溶削火口とからな る検出へッ ドと、 該検出へッ ドを所定の経路にそって 走査させる駆動機構と、 前記検出へッ と駆動機構と の動作を制御する制御装置とからできている。

検出へッ ドは、 へッ ドの走査方向に関して溶削火口 を探傷プロ一 7の前方に配置するよ うに構成される。 この構成によ ]?、 探傷プローブによる探傷前に被検査 材の走査領域が溶削火口によって平滑にされる。 探傷 プローブによって表面欠陥が検出された場合には、 表 面欠陥の位置および状態が記憶され、 一違の探傷工程 が終了した後に、 検出へッ ドをその表面欠陥位置まで 再度走査させて溶削火口によって表面欠陥部を溶削す o

さらに、 別の溶削火口を検出へッ ドの走査方向に関 して探傷プローブの後方に設けた場合には、 探傷プロ ーブが表面欠陥を発見したときは、 この後方の溶削火 口によつて直ちに表面欠陥部を溶削することができる。 駆動機構は、 検出へッ ドを被検査材に関して相対的 に移動させる慣用の機構でよい。

制御装置は、 検出へッ を所定の経路にそって走査 させる走査制御信号を駆動機構に送るとと もに、 探傷 プロ一ブからの探傷信号を分析して表面欠陥の位置お

— 0?ΛΡし よび状態（欠陥の幅、 長さ、 深さ等） を決定し、 検出 へッ ドに溶削指令を発する慣用の制御装置でよい。 〔 図面の簡単な説明 〕

第 Ί 図は本発明の装置の側面図。

第 2図は本発明の検出へッ ドの別の実施例を示す側 面図。

第 5図は本発明の装置の動作を説明するための概略 構成図。 - 第 4図は第 3 図と同様な図面であって、.別の実施例 を示す。

〔 発明を実施するための最良の形態 〕

第 1 図に示すよ うに、 本発明の鋼材の表面欠陥検査 装置 1 は、 鋼片または銬片等の鋼材 2の搬送ラ イ ン 3 に隣接して設置される。

検査装置 1 は、 主として検出へッ 1 1 と、 驟動機 構 1 2 と、 制御装置 1 5 とからできている。

検出ヘッ ド "1 1 は、 流体シ リ ンダ 1 1 1 と、 ホルダ 1 12と、 ガイ ド ' ローラ 1 13と、 探傷プローブ 1 14と、 溶削火口 1 15とからできている。 流体シ リ ンダ 1 1 1は 後述する駆動機構 1 2 の水平移動パ一 121 の一端に垂 直下向きに取]?付けられる。 流体シ リ ンダ 1 " の ビス ト ン . ロ ッ ドの先端にホルダ 1 12が取力付けられる。 ホルダ 1 12の両端にガイ ド · ローラ 1 13が取！）付けら れ、 また、 ホルダ 1 12の中間部に探傷プローブ 1 14お よび溶削火口 1 15が取 ]?付けられる。 本発明は、 検出ヘッ ド 1 1 の構造に特徵がある。 検

出ヘッ ド 1 1 の走査方向に関して、 溶削火口 115を探

傷プローブ 114の前方に配置する。 探傷プローブ 114

は、 ホルダ 112に関して上下位置が調節自在に慣用の

ねじ手段等によってホルダ 112に取！）付けられる。

本発明の別の実施例においては、 第 2図に示すよ う

に、 さらに別の溶削火口 110を検出ヘッ ド 1 の走査

方向に関して探傷プロ一ブ 114の後方にホルダ 112に

取]?付けてもよい。 この場合、 溶削火口 "0からの火

花を遮蔽するために、 探傷プローブ 114の後方に遮蔽

板 117を設けるとよい。

探傷プローブ 114と しては、 超音波探触子、 磁気探

傷用プローブ、 渦流探傷用プ π—ブ等があ ]?、 探傷条

件や検出すべき欠陥の種類等に応じて住意に選択する

ことができる。 溶削による熱的影響に対処させるため

に、 探傷プローブは適当な水冷構造を備えていること

が望ま し 。

駆動機構 1 2は、 検出ヘッ ド 1 1 を鋼材 2 1 に関し

て相対的に移動させる慣用の機構でよい。 このよ うな

機構では、 検出へッ ドもしくは鋼材のいずれか一方を

移動させて他方を固定しておく力、 または両者を一定

の関係で移動させる方式がとられる。 本実施例では後

者の方式を採用している。 すなわち、 第 1 図に示すよ

うに、 駆動機構 1 2は、 鋼材搬送ュニッ ト 5 1 と、 水

平移動パー 121 と、 駆動ュニッ ト 122と、 配管系 123

C';:I

ノ とからできている。 鋼材搬送ュニッ ト 5 1 は、 鋼材 2 を所定の速度で搬送する慣用のローラ · コ―ンベアでよ い。 水平移動パー 121は駆動ュニッ ト 122に水平に支 持されて、 油圧または歯車等の駆動手段によって水平 方向に移動される。 水平移動パーの先端には前述した よ うに検出へッ ド 1 1 の流体シリ ンダ 1 1 1が垂直下向 きに取]?付けられている。 さらに、 検出ヘッ ド 1 1 の 溶削火口 1 1 5 , 1 1 όから燃焼噴射される溶削用ガス溶 削用酸素、 および探傷プローブ 1 14を冷却するための 冷却水をそれぞれ供給する配管系 123が水平移動パー 121 に 設される。

検出へッ ド 1 1 および鋼材 2 を適当に駆動すること によって、 検出へッ ド 1 1 が鐧材表面上をジグザグに 所定の経路にそって走査することができる。

制御装置 1 3は、 検出ヘッ ド 1 1 を所定の経路にそ つて走査させる走査制御信号を駆動機構 1 2に送ると と もに、 探傷プローブ 1 14からの探傷信号を分析して 表面欠陥の位置および状態（欠陥の幅、 長さ、 深さ等） を決定し、 検出へッ ド 1 1 に溶削指佘を発する慣用の 制御装置でよい。 このよ うな制御装置の一例として、 第 5図および第 4図を参照して後述する。

次に、 本発明の装置の動作について説明する。 まず、 第 1 図および第 3図を参照して、 検出ヘッ ド 1 1 に溶 削火口 1 15を 1箇設けた場合の動作について説明する。

最初に、 準備段階と して流体シリ ンダ 1 1 1を作動さ '

OMPI

'V1P0 ' せて、 ガイ ド · 口一ラ 1 15を鋼材表面に係合させた後 に、 探傷プローブ 1 1 4の探傷面と鋼材表面との間隔を 調整する。

？欠-いで、 制御装置 1 5に設けた制御回路 131から駆 動機構 1 2に検出へッ ド走査制御信号を送って、 検出 ヘッ ド 1 1 を鋼材表面上で所定の経路にそって走査さ せるとともに、 検出ヘッ ド 1 1 の溶削火口 1 15の溶削 を開始しかつ探傷プローブ 1 14の探傷を開始する。

溶削火口 1 15は、 第 3図に誇張して示すよ うに、 鋼 材 2の表面を一定の幅で溶削する。 この場合、 鋼材の 表面に形成されている凹凸や酸化層は、 溶削火口 1 15 の溶削によって除丟されて平滑な面が形成されるので、 表面状態は極めて良好とな！）、 探傷プ π—ブの欠陥検 出能力を向上させる。 このとき、 後続する探傷プロ一 ブ 1 14が鋼材表面を探傷する。

探傷プ π—ブ 1 14からの探傷信号は、 制御装置 1 5 に設けた表面欠陥信号処理回路 132および表面欠陥位 置決定回路 133に送られる。 表面欠陥が検出された場 合には、 表面欠陥信号処理回路 152において欠陥の状 態（例えば、 欠陥の幅、 長さ、 深さ等） が算出されて 制御回路 151に送られ、 そして、 記憶される。 これと 同時に、 表面欠陥位置決定回路 135には駆動機構 1 2 からの実動位置信号が時々刻々入力されているので、 前述の表面欠陥検出信号と実動位置信号とから表面欠 陥発生位置を決定し、 制御回路 131に入力し、

言己憶される。

このよ うにして、 鋼材表面の一定範囲内の一違の溶 削および探傷が終了した後に、 検出へッ ド 1 1 を前回 の走査経路にそって再走査させて、 制御回路 131に記 憶してある表面欠陥位置および表面欠陥状態信号にも とづいて、 溶削火口 1 15が表面欠陥部を溶削する。

この場合、 第 1 回目の走査の往路で溶削を行い、 復 路で探傷を行い、 第 2回目の走査で表面欠陥部の溶削 を行う よ うな設定であってもよい。

第 2図および第 4図に示すよ うに、 溶削火口 1 15の 他にさらに溶削火口 1 10を設けた場合には、 探傷後た だちに表面欠陥部の溶削を行う ことができる。

第 4図に示す制御装置 1 3は、 第 3図に示すものと ほぼ同じであるが、 この装置では制御回路 151から溶 削火口 1 10に溶削制御信号が送られる構成が付加され ている。 つま 、 探傷前の溶削は溶削火口 1 15で行い、 そして、 後続する探傷プローブ 1 14で探傷を行い、 こ の探傷結果にも とづいて、 溶削火口 1 10が直ちに表面 欠陥部の溶削を行う。

〔 産業上の利用可能性 〕

本発明の鋼材の表面欠陥検査装置によれば、 従来、 自動探傷の適用が困難であった表面に凹凸のある鋼材 等を自動検査することが可能とな ]?、 しかも、 検査か ら手入れにわたる工程を一貫して処理することができ るので、 作業が合理化され、 時間と労力の大幅な削減 が実現できる。 さらに、 信頼性の高い検出結杲を期待 しえる。 なお、 本装置が対象とする被検査材と しては、 冷間、 温間、 熱間のいずれの鋼材でも よい。

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Claims

請 求 の 範 囲

1. 探傷プローブ（114)と溶削火口 （115)とを備えた

検出へッ ド (1 ) と、 該検出へッ を所定の経路に そって走査させる驟動機構（12) と、 前記検出へッ ドと駆動機構との動作を制御する制御装置（13) と からな ]?、 前記溶削火口を前記検出ヘッ ドの走査方 向に関して前記探傷プ π—ブの前方に配置し、 探傷 前に該溶削火口によって該へッ ドの走査経路表面を 平滑に溶削し、 探傷後に探傷結果にもとづいて該溶 削火口によって表面欠陥部を溶削することを特徵と しだ鋼材の表面欠陥検査装置。

2. 前記検出へッ ドの走査方向に関して前記探傷プロ

—ブの前方および後方にそれぞれ第 1の溶削火口

(115)とおよび第 2の溶削火口 （110)とを配置し、 前記第 1 の溶削火口 （115)によって探傷前に前記検 出へッ ドの走査経路表面を平滑に溶削し、 探傷後に 探傷結杲にもとづいて前記第 2の溶削火口 （110)に よって表面欠陥部を溶削することを特徵と した特許 請求の範囲第 1項記載の装置。

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