JPH11248686A - オンライン超音波探傷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼板等の試験材の運搬作業が不要で、生産効
率の向上が可能な超音波探傷装置を提供する。 【解決手段】 鋼板製造上の処理を行う鋼板処理ライン
８と接続されたオンライン超音波探傷装置であって、超
音波探傷装置本体４およびその上流側に鋼板９を上下両
面から冷却するオンライン冷却装置１が設置されている
とともに、オンライン冷却装置１の入り側の鋼板温度を
測定する入り側温度計２、およびオンライン冷却装置１
の冷却能力または通過する鋼板９の搬送速度を制御する
冷却制御装置３を備えており、冷却制御装置３は、入り
側温度の測定値および鋼板９の板厚から、鋼板９の表面
温度を超音波媒体用の水に気泡を生じない温度まで冷却
するために必要な冷却能力または鋼板の搬送速度を算出
する機能を有することを特徴とするオンライン超音波探
傷装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、圧延、熱処理、
剪断等各種の鋼板製造上の処理を行う鋼板処理ラインと
接続されたオンライン超音波探傷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧延後の鋼板あるいは熱処理後の鋼板に
ついては、品質保証上の要請から、超音波探傷試験を行
うことが多い。そのため、圧延機の出側に設置されたオ
ンライン加速冷却設備、あるいは、熱処理設備から搬送
されてくる鋼板について、効率的に超音波探傷試験を行
うことが求められている。

【０００３】鋼板の超音波探傷試験では、例えば、実開
昭６２−６２９６０号公報に記載の技術のように、超音
波センサと鋼板の間に、超音波の媒体として水を使用し
ている。実際には、鋼板の上面に水を張ることにより水
膜を形成し、その水膜に超音波探傷器を接触させつつ走
査して、試験を行っている。

【０００４】このように、超音波探傷試験では水を媒体
として使用しているので、鋼板の温度を十分低下させる
ことが必要である。そのため、従来は冷却床で冷却後に
試験を行っていた。その場合、冷却後の鋼板は超音波探
傷装置まで搬送するか、その場で試験を行っていた。

【０００５】例えば、特開昭６２−３０９５２号公報に
は、可搬式の鋼板自動超音波探傷装置が提案されてい
る。この技術では、超音波探傷器を走査させるスキャナ
とスキャナを送るためのレール、制御台車、給水台車を
搬入して、試験を行うというものである。

【０００６】また、実開昭６１−４８３５９号公報に
は、自動超音波探傷ラインにおいて、自動超音波探傷装
置の上流側に設置した冷却装置が提案されている。この
装置は、冷却水噴霧装置と温度センサからなり、鋼板温
度を検出して設定温度となるよう冷却制御する技術であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、試験材は鋼板
等の重量物であり、それを冷却床から試験装置に搬送す
るには、クレーンや台車等を使用した運搬作業を行う必
要がある。冷却床のクレーンや台車は、鋼板を圧延機の
出側や熱処理設備から搬入し、精整ヤード等の次工程に
搬出するために、設置されている。従って、搬送設備の
設備能力はこの目的に合せて設置されており、試験装置
への運搬作業をするには、搬送設備の増強等が必要とな
る。

【０００８】特開昭６２−３０９５２号公報記載の技術
では、個々の試験前に、自動超音波探傷装置を鋼板上に
設置し、試験後は、鋼板を搬出するために装置を鋼板上
から撤去しなければならない。また、超音波探傷器と制
御台車、給水台車等の間に、信号ケーブル、給水ホー
ス、さらには公報には記載されていないが、スキャナを
移動させるための電源ケーブル等を、それぞれ接続する
ことも必要である。

【０００９】また、試験作業およびその前後作業は、特
に装置・機器の設置は自動的に行うことは困難であり、
人手に頼ることになるので省力化に反することになる。
また、冷却床は、本来試験作業をするための場所ではな
いため、作業環境がよいとは言えず、そこで試験作業を
行うことは労働衛生上問題がある。

【００１０】また、制御台車、給水台車等も試験材の周
辺に設置するので、そのためのスペースを確保しなけれ
ばならない。また、作業スペースを冷却床に確保する必
要もある。

【００１１】これらの従来技術では、鋼板等の試験材を
試験可能な温度まで冷却するのに、冷却床を用いてい
る。冷却床における冷却は、基本的には自然放冷であ
り、室温に近づくに伴い冷却速度が低下する。そのた
め、試験可能な温度まで冷却するための冷却時間が非常
に長くかかり、超音波探傷試験を行うために、生産効率
が低下するという問題もあった。

【００１２】実開昭６１−４８３５９号公報記載の技術
では、鋼板の冷却は、搬送ライン上で搬送方向とは直角
に設置されている冷却水噴霧装置により行われる。この
ように鋼板の片面のみに冷却水を噴霧すると、特に高温
域から冷却すると冷却歪が発生し、探傷困難となる場合
がある。

【００１３】また、冷却水量により冷却制御を行ってい
るが、一般には冷却水量のみでは制御範囲が狭く、冷却
制御は不可能である。さらに一般に、冷却水噴霧装置と
自動超音波探傷装置の処理速度は異なり、後者の処理速
度が速いため、一般的には冷却不足となる。

【００１４】この発明は、従来の金属板の冷却方法にお
ける上記の問題点を解決し、鋼板等の試験材の運搬作業
が不要で、生産効率の向上が可能な超音波探傷装置を提
供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は、鋼板製造上
の処理を行う鋼板処理ラインと接続されたオンライン超
音波探傷装置であって、超音波探傷装置本体およびその
上流側に鋼板を上下両面から冷却するオンライン冷却装
置が設置されているとともに、このオンライン冷却装置
の入り側の鋼板温度を測定する入り側温度計、およびこ
のオンライン冷却装置の冷却能力または通過する鋼板の
搬送速度を制御する冷却制御装置を備えており、前記冷
却制御装置は、入り側温度の測定値および鋼板の板厚か
ら、鋼板の表面温度を超音波媒体用の水に気泡を生じな
い温度まで冷却するために必要な冷却能力または鋼板の
搬送速度を算出する機能を有することを特徴とするオン
ライン超音波探傷装置である。

【００１６】この発明で、鋼板製造上の処理というの
は、圧延、圧延後のオンライン熱処理、熱処理、剪断等
の鋼板製造における各種の処理のことであり、これらの
処理を行うラインを鋼板処理ラインと総称する。なお、
これらの鋼板処理ラインにおける鋼板温度は、２００℃
前後あるいはそれ以上である。ここで、鋼板処理ライン
と接続されているというのは、搬送ロール等、鋼板処理
ラインから鋼板を自動的に搬送する手段が設けられてい
るということであり、その結果、別途運搬作業を行う必
要がなくなる。

【００１７】また、オンライン冷却装置は、鋼板を上下
両面から冷却でき、ある程度の冷却水量が確保できれば
どのような形式でもよい。鋼板を上下両面から冷却する
ことにより片面冷却における鋼板の反り等の変形を防止
できる。冷却水量を決めるための冷却能力あるいは搬送
速度の制御範囲は、後述（実施の形態の項）のように、
接続されている鋼板処理ラインからの鋼板温度に合せて
決定すればよい。

【００１８】冷却制御装置は、冷却すべき温度差と鋼板
の板厚から、必要な冷却能力または搬送速度を算出す
る。この冷却すべき温度差は、入り側温度の測定値と目
標温度の差である。冷却能力または搬送速度の演算は、
伝熱計算でもよいが、過去の実績値をまとめて、テーブ
ルあるいは実験式等で与えることにより容易に実施する
ことができる。このような演算機能は、マイクロコンピ
ュータ等で容易に実現できる。

【００１９】鋼板冷却の目標温度は、超音波媒体用の水
に気泡を生じない温度である。ここで、水に気泡を生じ
ない温度とするのは、超音波媒体用の水に気泡が生じる
と、水と気泡の界面で超音波が乱反射されノイズとなる
からである。この温度は、１００℃よりある程度低い温
度であり、超音波探傷試験の条件により変わるが、通常
は８０〜９０℃とすればよい。

【００２０】冷却制御装置は、演算結果により、オンラ
イン冷却装置の冷却能力または搬送速度を制御する。こ
の場合、冷却能力または搬送速度が連続的に制御できな
い場合は、演算結果と同じか高目の冷却能力、または演
算結果と同じか低目の搬送速度に制御すればよい。

【００２１】この発明の装置は、超音波探傷試験前の各
種の鋼板処理ラインと搬送テーブルで接続することがで
きるので、鋼板等の試験材の運搬作業が不要である。ま
た、鋼板をオンライン冷却装置で適切な温度に冷却する
ので、各種の鋼板処理の直後の比較的温度の高い鋼板で
も、水を媒体に用いた超音波探傷装置の使用が可能とな
り、生産効率の向上がはかれる。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施の形態の
１例を模式的に示す側面図である。装置全体は、前工程
の鋼板処理ライン８と搬送テーブル５で接続されてい
る。この装置の入り側には入り側温度計２が設置されて
おり、鋼板温度の測定値を冷却制御装置３に送信する。

【００２３】冷却制御装置３は、必要な冷却能力または
搬送速度を算出し、オンライン冷却装置１の冷却能力ま
たは搬送速度を制御する。冷却能力についてはノズル１
１の水量で制御し、搬送速度については搬送テーブル５
のロール回転速度で制御している。

【００２４】オンライン冷却装置１は、どのような形式
でもよいが、ここではスプレノズルを使用している。鋼
板の下面については、搬送ロールの間から、やはりスプ
レノズルを使用して冷却を行う。具体的な設備仕様とし
ては、冷却帯のライン長は６ｍ、冷却水量は１０〜１６
ｍ³／ｍｉｎ、搬送速度は０．１〜１ｍ／ｓである。

【００２５】冷却制御装置３は、冷却能力または搬送速
度を算出するが、ここでは冷却能力の制御範囲が小さい
ので、主として搬送速度の算出を行う。入り側温度の測
定値と目標温度（ここでは８０℃としてある）の差を算
出し、このオンライン冷却装置１における板厚と冷却速
度の関係から、必要な冷却時間ｔを算出する。

【００２６】板厚と冷却速度の関係の１例を図２に示
す。この図をテーブルの形で冷却制御装置３に入力して
おき、冷却時間ｔの算出に使用する。なお、板厚と冷却
速度の関係の代わりに、板厚と冷却時間の関係、あるい
はさらに、板厚と搬送速度の関係を直接入力しておいて
もよいことは言うまでもない。

【００２７】次いで、冷却制御装置３は、冷却帯のライ
ン長Ｌを必要な冷却時間ｔで除算して、搬送速度Ｖ＝Ｌ
／ｔを算出する。これらの演算機能はコンピュータで実
現している。搬送速度は、この場合、４段変速式であ
り、得られた搬送速度以下の搬送速度で搬送することに
より、鋼板の冷却時間を確保する。

【００２８】冷却後の鋼板９は、冷却装置に設置された
出側温度計６で温度を確認し、超音波探傷装置本体４に
装入される。また、この出側温度計６の計測値を用い
て、冷却制御へのフィードバックを行えば、より適切な
冷却制御ができる。超音波探傷装置本体４では、鋼板９
が適切な温度に冷却されているので、気泡の発生等がな
く精度の高い超音波探傷試験ができる。なお、出側温度
計６は設置しなくてもよいが、これにより温度実績を採
取すれば、オンライン冷却装置の冷却条件の最適化、冷
却水の節減等の検討等に便利である。

【００２９】また、オンライン冷却装置と超音波探傷装
置本体の搬送テーブルについては、長尺物など鋼板長が
長い場合、両者にまたがるため、双方の回転を同期させ
る必要がある。そこで、冷却制御装置からの信号により
双方の搬送テーブルの速度を制御することが好ましい。

【００３０】前出の図１では、搬送制御装置３１がこの
搬送テーブルの速度の制御を行う。また、搬送制御装置
３１が探傷機構制御装置３２に信号を送ると、探傷機構
制御装置３２は超音波探傷装置本体４を制御して鋼板の
超音波探傷を行う。

【００３１】なお、冷却水には鋼板表面で発生した気泡
が大量に含まれるので、超音波探傷におけるノイズとな
り、測定精度の低下さらには超音波探傷自体が不可能と
なる。例えば、前述の実開昭６１−４８３５９号公報記
載の技術では、鋼板を冷却しつつ超音波探傷を行う仕組
となっているので、冷却水が自動探傷装置に流れてく
る。

【００３２】そこで、オンライン冷却装置から出た冷却
水が、超音波探傷装置本体に流れ込まないようにするの
が望ましい。これを解決する手段の１つとして、オンラ
イン冷却装置の設置場所を、超音波探傷装置本体から鋼
板の長さより長い距離を隔てた位置とする。このように
すれば、鋼板がオンライン冷却装置に超音波探傷装置本
体の両方に入っていることはなくなり、自動探傷装置に
冷却水が流れ込むことを防止できる。

【００３３】あるいは別の手段の１つとして、冷却水の
ノズルの噴射方向を上流側に向ける。これにより、鋼板
上の水流が上流側に導かれるので、自動探傷装置に冷却
水が流れ込むことが防止できる。このようにして、測定
精度の低下等のない超音波探傷を行うことが可能とな
る。

【００３４】

【発明の効果】この発明では、超音波探傷装置を各種の
鋼板処理ラインに接続することができるので、鋼板等の
試験材の運搬作業が不要となる。また、オンライン冷却
装置で適切な温度に冷却するので、各種の鋼板処理の直
後でも、水を媒体に用いた超音波探傷装置の使用が可能
となり、生産効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態の１例を模式的に示す側面図
である。

【図２】板厚と冷却速度の関係の１例を示す図である。

【符号の説明】

１ オンライン冷却装置 ２ 入り側温度計 ３ 冷却制御装置 ４ 超音波探傷装置本体 ５ 搬送テーブル ６ 出側温度計 ８ 鋼板処理ライン（前工程） ９ 鋼板 １１ ノズル ３１ 搬送制御装置 ３２ 探傷機構制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 章 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板製造上の処理を行う鋼板処理ライン
   と接続されたオンライン超音波探傷装置であって、超音
   波探傷装置本体およびその上流側に鋼板を上下両面から
   冷却するオンライン冷却装置が設置されているととも
   に、このオンライン冷却装置の入り側の鋼板温度を測定
   する入り側温度計、およびこのオンライン冷却装置の冷
   却能力または通過する鋼板の搬送速度を制御する冷却制
   御装置を備えており、前記冷却制御装置は、入り側温度
   の測定値および鋼板の板厚から、鋼板の表面温度を超音
   波媒体用の水に気泡を生じない温度まで冷却するために
   必要な冷却能力または鋼板の搬送速度を算出する機能を
   有することを特徴とするオンライン超音波探傷装置。