JPH02210257A - 角鋼片の表層欠陥探傷方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波探傷方法に係り、特に角鋼片の表層欠陥
を容易に検出できるようにした角鋼片の表層欠陥探傷方
法に関する。

〔従来の技術〕

角鋼片は、製品化するためにさらに二次加工されるが、
この角鋼片の内部に微細な介在物があると、二次加工段
階において介在物の存在に起因する加工割れや断線が発
生したりすることが多々ある。このような不具合発生防
止対策として、製銑、製鋼段階における介在物の除去お
よび介在物の混入防止の為の炉外精腺技術と共に、微細
な介在物の存在を検出する検査技術の確立が必要不可欠
である。ところで、角鋼片等の素材に悪影響を及ぼす介
在物はその素材段階から存在するものであるから、二次
加工前の素材の段階でこれらの介在物を検出することが
できれば二次加工後の製品の内部品質の保証が可能にな
る。

しかしながら、このような素材である角鋼片の内部欠陥
（以下、欠陥と略称する）の検出は従来から超音波探傷
によって行われているが、これら介在物は角鋼片の表Ｉ
Ｏ領域に介在することが多いので、この裏店領域内に住
じるこれら介在物に基づく欠陥を垂直法により確実に検
出することは難しい、つまり、超音波探触子（以下、探
触子と略称する）を配置した面やその面と反対側の面に
近接した位置に欠陥があると、これら表面により反射さ
れる反射超音波である反射エコーと、この欠陥により反
射される反射超音波である欠陥エコーとが近接している
関係上、検出されたこれらのエコーが表面により反射さ
れたものか、あるいは欠陥により反射されたものかの判
別が困難であるからに他ならない、その為、角鋼片の表
面に対して探触子を傾斜させて配置する、所謂斜角法が
導入されるようになってきている。

このような超音波を利用した斜角法としては、時開昭和
５６〜１２９８５２公報にて開示された技術が公知であ
る。

この超音波を利用して各鋼片の欠陥を検出する斜角法を
、超音波斜角法における探触子配置説明図の第２図と、
その作用説明図の第３図（イ）と、エコー状況説明図の
第３図（ロ）とに基づいて説明すると、第２図に示すよ
うに、角鋼片（２）の上面の外方に４個の探触子（Ｓ、
）、（Ｓり、（Ｓｌ）、（Ｓ４）を角鋼片（２）の幅方
向の中心位置では垂直に、また角鋼片（２）の幅方向の
中心から外方にはづれた位置になるほど前記角鋼片（２
）の上面に対して傾斜させて配設してなる構成になって
いる。

従って、これら探触子（Ｓ、）、（Ｓ２）、（Ｓ、）、
（Ｓ４）から角鋼片（２）の底面側に向かって超音波を
発信し、そして反射して帰ってきた反射超音波、所謂エ
コーを検出することによって欠陥の位置を評定するが、
このようにして検出されるエコーの中には、欠陥エコー
の他に、送信部から発信されて反射して帰ってくる送信
エコー、角鋼片（２）の上面により反射される上面エコ
ー（Ｔ［）、底面から反射される底面エコーとがあるの
で、検出された時点における時間差によって何に起因す
るエコーかを６１実に判別して内部欠陥を評定する必要
がある。

つまり、第３図（イ）、（ロ）とにおいて示すように、
角鋼片（２）の内部に欠陥Ｆ、　、Ｆ、があるときは、
これらの欠陥Ｆ、　、Ｆ、により反射された欠陥エコー
ＣＰ＋）、（Ｐｇ）とが検出されることになるが、これ
らの欠陥Ｆｌ、Ｆ！の位置は以下のようにして評定され
る。

即ち、この角鋼片（２）の上面で反射された表面エコー
（ＴＩりが検出されてから、欠陥Ｆｌ、Ｆｔにより反射
された欠陥エコー（ｐ＋）、＜ｐｇ）が検出されるまで
の時間をり、とすれば、この角鋼片（２）の上面からこ
の欠陥までの距離２は次式、 １　＝　（１／２）　　・Ｃ・ＬＦ で求められる。

なお、上記式中において英文字で記載したＣは角鋼片（
２）中を伝播する超音波の音速を示す。

ところが、例えばこれらの欠陥Ｆ＋　１Ｆｇとが探触子
（Ｓ、）から等距離離れた位置にある場合、この探触子
（Ｓ４）から発信された超音波ビームが角鋼片（２）の
内部に入射するときの屈折角をθとし、角鋼片（２）の
側面から超音波ビーム入射位置までの距離をＤとすると
、この側面からこれら欠陥Ｆ６、Ｆ８までの深さｄは全
て次式、 ｄ−Ｄ−（１／２）　　＝　　むｙ−Ｃ−ｓｒｎ　　θ
で表され、この側面から欠陥位置までの深さｄを判別す
ることができないという問題点があった。

このような問題点は、実用上面光たりの探触子のチャン
ネル数を２〜４程度しか配置できず、指向角の広い超音
波ビームを使用せざるを得ないということに起因してい
る。

そごで、上記したような欠点を改善する為に従業された
のが本出願人の出願になる特開昭５９−１１（３５４１
号公報にて開示された技術である。

この斜角法の例を、超音波斜角法における探触子配置説
明図の第４図により説明すると、角鋼片（２）の上面側
にアレイ型の探触子（Ｓ＋）を傾斜させて配置したもの
で、この１１１斜したこの探触子（Ｓ、）から超音波を
発信し、反射して帰ってきたエコーによって、例えば探
傷領域（３）における欠陥の有無を評定するものである
。

このようにして検出されるエコーには、前記斜角法の場
合と同様であって、欠陥エコーの他に送信エコー、角鋼
片（２）の上面で反射する上面エコー（ＴＥ）があるが
、前記アレイ型の探触子（Ｓ、）から発信される超音波
ビームを、高速かつ任意に偏向、集束させることができ
るので、この偏向角度と集束角度とから角鋼片（２）の
内部の欠陥の位置を容易に評定することができる。

（発明が解決しようとする課題〕 上記特開昭５９　１１６５４１号公報にて開示された斜
角法は、角鋼片の内部の欠陥を検出する上においてそれ
なりに有用であるが、欠陥の位置の評定精度の観点から
すると未だに以下に説明するような問題点を持っている
。

即ち、角鋼片それ自体は中間製品であって、二次加工製
品でないので、このような角鋼片の表面形状精度が二次
加工後の棒鋼、線材あるいは板材等の製品のそれと比較
して良（ない。

従って、中間製品の表面形状精度に起因して数■１ｍ程
度の誤差が生じてしまい、しかもこれを回避することが
できないという問題点がある。

つまり、角鋼片から圧延されて製品となった線材、棒鋼
等が、例えば二次加工メーカで冷間或いは熱間で鍛造さ
れるときに、最も問題になるのは加工度が高い表面から
３〜４ｍｍ深さまでの表層領域であり、この表層領域内
の欠陥の位置を精度良く評定する必要がある為に他なら
ない。

従って、本発明は限定された表Ｎ’ｕＭ域内にある欠陥
を、確実に検出することのできる角鋼片の表層欠陥探傷
方法の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、垂直法と斜角法とを併用することにより上記
したような問題点の解決を図ったものであって、従って
本発明に係る角鋼片の表層欠陥探傷方法の要旨、は、角
鋼片の表面下の所定深さ範囲の表Ｎ領域内にある欠陥を
超音波探傷により検出する角鋼片の表層欠陥探傷方法で
あって、前記表ＷＪ領域の相対する領域側の表面の外方
に複数の探触子を配置して角鋼片の欠陥を垂直法により
検出し、前記表Ｎ領域の表面と直交する角鋼片の両側面
のこの領域の端部に近接した位置の外方に探傷角度領域
を限定して探触子を配置し゛Ｃ角鋼片の欠陥を斜角法に
より検出すると共に、これらの探触子によって検出され
る欠陥の有無に基づいて前記表ＪｆｆｌｕＪｌ域内にお
ける欠陥を評定することを特徴とする。

〔作用〕

角鋼片の探傷側の表Ｎ領域に相対する領域側の表面の外
方に配設された探触子から発信された超音波は一定の広
がりを持って前記表面から垂直方向に進むので、探傷側
の全表面層領域が、所謂垂直法によって探傷される。一
方、前記表層領域の端部に隣接した各綱片の側面の外方
に探傷角度領域を限定して配設された超音波探触子から
発信される超音波も一定の広がりを持ってこの側面と相
対する側面方向に進み、いわゆる斜角法により超音波伝
達範囲内の欠陥が検出される。

従って、角鋼片内部の欠陥は両探触子により共に検出さ
れるときと、何れか一方で検出されるものの、他方で検
出されないときとがあるから、垂直法による探触子によ
って検出されず、限定された所定の表層領域に向けた斜
角法による探触子で検出された欠陥は、前記表Ｆ！ＩＨ
ＪＩ域の内部に存在する欠陥であると評定することがで
きる。

また、垂直法、斜角法による探触子によって共に検出さ
れる欠陥、或いは斜角法による探触子によって検出され
ず、垂直法による探触子によって検出される欠陥は、何
れも角鋼片の前記表ｒ！Ｊ領域よりも内部の欠陥と評定
される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を、その作用説明図の第１図に基づい
て以下に説明する。

即ら、図において示す符号（Ｓｌ）、（ＳＺ）、（Ｓ、
）、（Ｓ４）は、角鋼片（２）の探傷を目的とする表Ｆ
ｌ　？＋１１１域Ｔに相対する領域側の表面（２ａ）に
垂直に配設した、所謂垂直法によって角鋼片（２）の内
部の欠陥を検出する探触子群であって、この角鋼片（２
）の大きさと超音波ビームの広がりによりこの角鋼片（
２）の内部の全域をカバーし得る個数だけを配設する一
方、前記表Ｎ領域Ｔに隣接した角鋼片（２）の側面（２
ｂ）、（２ｃ）にはそれらの側面（２ｂＬ　（２ｃ）に
対して下方に傾斜させると共に、超音波ビームをこの表
Ｎ？Ｊ域Ｔに向けて発信させる探触子（Ｓ、）、（Ｓ、
）を各々配設してなる構成とした。

次に、上記したように探触子を配設した場合の探傷方法
の作用態様について以下に説明する・即ち、側面（２ｂ
）、（２ｃ）側に配設した斜角法による探触子（Ｓ、）
、（Ｓ＆）から超音波ビームを発信させると、これらの
探触子（Ｓｓ）、（Ｓ４）により角鋼片（２）の超音波
ビーム伝播領域内における欠陥が検出される。一方、垂
直法による探触子（Ｓｌ）により探傷されるｔ１１１４
は図においてａｌ　、ｂｌ、Ｃ２、ｄ、で示す扇形の一
部であり、また垂直法による探触子（Ｓ、）により探傷
される領域はＱｌ　％　ｂｌ、Ｃｐｓ　ｄｌで示す扇形
の一部であり、また垂直法による探触子（Ｓｌ）により
探傷される領域はａｌ　、ｂ２、Ｃ１、ｄ、で示す扇形
の一部であり、また垂直法による探触子（Ｓ４）により
探傷される領域はａ、　、ｂ４、Ｃ４、ｄ４で示す扇形
の一部である。

さらに、斜角法による探触子（ＳＳ）により探傷される
開城は扇形８％　ｓ　ｂ％、Ｃ１、ｄ、で示す扇形の一
部であり、そして斜角法による探触子（Ｓ＆）により探
傷される領域は扇形ａｈｓ　’ＩＪｈ、Ｃ６、ｄｈで示
す扇形の一部である。つまり、Ｃ２とｄあとを結ぶ線に
円弧ａ、　ｂ、、円弧ａｍ　ｂｔｓ円弧ａ３　ｂ３、円
弧ａ。

ｂ４を近づけて、また表層領域Ｔの深さを示すＢＣ線に
円弧ｃ、　ｄ、、円弧ｃ、　ｄ、、円弧Ｃ２ｄｓ、円弧
Ｃ４ｄ、を近づけて各々設定しである。

ここで、上記した円弧Ｃｍ　ｄ４と角鋼片（２）の図に
おける下面の面（２ｄ）との交点をＡ点、円弧Ｃｈｄ４
と円弧ｃ（ｄｌとの交点をＢ点、円弧Ｃｓ　ｄｓと円弧
ｃａ　ｄＪとの交点を０点、円弧Ｃｓ　ｄ、と角鋼片（
２）の面（２ｄ）との交点をＤ点、線ｃ、Ｓｄ、と線ａ
ｌ　ｄ、との交点をＥ点とし、また線Ｃ５ｄ、と線ｂｎ
　Ｃ４との交点をＦ点とすると共に、斜角法による探触
子（Ｓ、）、（Ｓ＆）によって探傷されるＡ　ｄ４　Ｃ
８Ｄにより囲まれた領域をＸとして、さらに垂直法によ
る探触子（Ｓ、）、（Ｓ８〕、（Ｓｌ）、（Ｓ４）によ
って探傷されるＢＣＦＥで囲まれた領域をＹとすれば、
角鋼片（２）６の表層ｆＩＪｌ域ＡＢＣＤ、即ち表層領
域Ｔは、表Ｎ領域Ｔ−領域Ｘ−領域Ｙ として表すことができる。

故に、斜角法による探触子（Ｓｓ）、（Ｓ、）によって
検出された各鋼片（２Ｊの内部の欠陥（Ｆｌ）が、垂直
法による探触子（５１）、（Ｓ８）、（Ｓ、）、（Ｓ４
）によって検出されないときは、この表Ｊｉｆｉｌ城Ｔ
の内部に欠陥（Ｆ、）があると判定され、一方斜角法に
ょる探触子（Ｓ、）、（Ｓ４）によって検出された欠陥
（Ｆ、）が、前記垂直法による探触子（Ｓ、）、（Ｓ８
）、（Ｓ３）、（Ｓ４）によって検出されたときは、こ
の表Ｍ　ｆｉＪＴ域′ｒの内部に欠陥がないと判定され
る。

よって、従来の斜角法では角鋼片の表面に近接した位置
に欠陥が存在しても、この欠陥の位置を高精度で評定す
ることが不可能であったが、本発明になる超音波探傷方
法によって、角鋼片の所定深さの表層領域Ｔの内部に介
在する欠陥を高精度で検出することができることになる
。

以上では、角鋼片（２）の−面側の表Ｎ？ｉ１域Ｔの内
部にのみ存在する欠陥の検出について説明したが、生産
現場のオンラインにおいて搬送されている角鋼片の四面
全ての表層領域の内部に存在する欠陥を同時に検出する
には上記した探触子の組みを、この角鋼片の長手方向に
所定の間隔を隔てて各同配設すれば良く、実用上特に支
障を生じたりすることはない。

なお、以上に説明した実施例は本発明の一具体例にすぎ
ず、従ってこの実施例によって本発明の技術思想の範囲
が限定されるものではない。

（発明の効果〕 本発明になる角鋼片の表層欠陥探傷方法によれば、欠陥
を検出すべき角鋼片の表層領域を、垂直法によって探傷
する領域を設定し、さらに斜角法によって探傷する領域
を設定することにより、任、意の厚さに設定することが
できるので、角鋼片を線材や棒鋼等の製品とする二次加
工段階において、加工前れや断ｆ！等の原因となる内部
の微細な介在物は、その存在領域の位置が正確に限定さ
れるので、欠陥の位置を確実に評定することができるよ
うになった。

従って、本発明によって角鋼片の限定された表層領域の
内部にある欠陥を、確実に検出することのできる極めて
優れ、かつ有用な角鋼片の表層欠陥探（１方法を確立す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の超音波探傷方法における作用
説明図、第２図は従来の第−例の超音波斜角法における
超音波探触子配置説明図、第３図（イ）は従来の第−例
の超音波斜角法における作用説明図、第３図（ロ）は従
来の第−例の超音波斜角法におけるエコー状況説明図、
第４図は従来の第二例の超音波斜角法における超音波探
触子配置説明図である。 （Ｓ、）〜（Ｓｈ）−超音波探触子、（２）−角鋼片、
（Ｔ）−一一表ｉ領域、（Ｆｌ）、（ｐｔ）−内部欠陥
。 特許出願人　株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 角鋼片の表面下の所定深さ範囲の表層領域内にある内部
   欠陥を超音波探傷により検出する角鋼片の表層欠陥探傷
   方法であって、前記表層領域の相対する領域側の表面の
   外方に複数の超音波探触子を配置して角鋼片の内部欠陥
   を垂直法により検出し、前記表層領域の表面と直交する
   角鋼片の両側面の該領域の端部に近接した位置の外方に
   探傷角度領域を限定して超音波探触子を配置して角鋼片
   の内部欠陥を斜角法により検出すると共に、これらの探
   触子によって検出される内部欠陥の有無に基づいて前記
   表層領域内における欠陥を評定することを特徴とする角
   鋼片の表層欠陥探傷方法。