JPS5816143B2 - キンゾクザイリヨウノヒヨウメンキズケンシユホウホウ - Google Patents

キンゾクザイリヨウノヒヨウメンキズケンシユホウホウ

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JPS5816143B2
JPS5816143B2 JP50079905A JP7990575A JPS5816143B2 JP S5816143 B2 JPS5816143 B2 JP S5816143B2 JP 50079905 A JP50079905 A JP 50079905A JP 7990575 A JP7990575 A JP 7990575A JP S5816143 B2 JPS5816143 B2 JP S5816143B2
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temperature rise
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/72—Investigating presence of flaws

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属材料の表面疵（表面欠陥）深さを熱間冷
間を問わず精度良く検出する金属材料の表面疵検出方法
に関するものである。
一般に金属材料は、製造工程に於て、各種の表面疵が発
生する。
この表面疵は、直接に検査下の検査を経るか或は特願昭
５０−３９９８２号で提供した、鋼材の表面疵の有無、
鋼材に於ける表面疵の位置を熱間、冷間１区別なく精度
良く検知する表面疵検出システムにより表面疵有無及び
疵位置情報を得て、溶剤、研削等の手段により除去され
るが、検査下の目視検査では、疵の深さは判定できず、
疵の有無だけを判定していた。
一方特願昭５０−３９９８２号の如き検出システムによ
っても、疵有無及び位置情報のみしか得ることかで）き
す、疵の深さ情報を得ることができなかった。
このため溶剤、研削等の疵除去工程では、溶剤。
研削工等の直観的に適当な深さ９面積だけ溶剤。
研削等を行ない、この後再び疵の有無を検査し。
疵が残っていれば再び溶剤、研削等を行なうという様に
、試行錯誤的に表面疵の除去を行なっている。
一方自動的に表面疵を除去する装置を導入し。前記の如
き表面疵検出システムとを結合する場合に於ては、統計
的に生じる最大疵深さをあらかじめ求めておき、検知さ
れた全ての表面疵を、この深さまで自動溶剤、研削等に
より除去せざるを得ない。
このため不必要な深さまで溶剤、研削を行ない、多大の
メタルロスを生じる。
又これらのメタルロスを少なくするため、試行錯誤的な
表面疵除去を行なう場合には、大きな能率低下を来たし
。
処理人員の増加、自動疵除去装置の台数増加につながり
１人件費の増加、設備費の増加を招く。
本発明の目的は１表面疵深さを検知することでこれらの
諸問題点を除去し、最小のメタルロスで効率よく疵除去
を可能ならしめ、多大の経済的効果を得る金属材料の表
面疵検出方法を提供することにある。
以下、本発明の方法を詳細に説明する。表面疵の存在す
る金属材料の疵深さ程度の表面層に誘導加熱コイルによ
り誘導電流を流すか、直接通電を行なうと、疵部分で電
流が乱れる。
材料表面は電流の熱作用により加熱されるが、この電流
の乱れにより一様に昇温せず、庇部では、電流の乱れに
応じて温度むらが生じる。
したかつてこの温度むらを表面疵としてとらえ、この温
度むらを誘導加熱コイルに沿って材料の幅方向に走差す
る赤外線温度計などの温度計により検知すると。
走査範囲に於ける温度むら位置から疵位置が検知できる
。
定性的には誘導加熱コイルにより材料表面に誘導電流を
誘起せしめると、平面的に見た庇部での電流は疵に妨げ
られるため疵の両端に迂回する。
又断面で見ると電流は、疵の下部へ迂回する。
平面的に見て疵の両端の迂回した電流は疵の両端で集中
しこの集中点は疵のない部分に比較して高温となる。
電流の疵下部或は庇部への迂回量は下部へ迂回する場合
の抵抗値により定まる。
即ち庇部部への電流の迂回量は、表面疵の深さと長さに
関係するといえる。
本発明者は、第１図に図示の如く、金属材料１の表面近
傍に、誘導加熱コイル２及び高周波電源３からなる高周
波誘導装置７により連続線状誘導電流を誘起し、連続線
状誘導電流路に於ける表面疵部分と表面正常部分の電気
抵抗、又は、電流集中度の差異による発熱量の差異を誘
導加熱直後。
温度分布検出器４を用いて検出すると共に誘導加熱前の
温度分布状態を他の温度分布検出器５及び信号処理装置
６であらかじめ求めておき、雨検出器４，５の検出信号
の偏差信号から表面疵の有無を検知する１表面疵検出方
法に於て１表面疵深さの検出の可能性について種々検討
し、この検討にもとずき実験を行なった結果、実験結果
の一例を示す第２，３図図示の如き昇温値と表面疵深さ
に相関性があることを見だした。
第２図は、第１図及び第１表に示した装置構成および試
験条件で試験を繰り返し行なった結果得た試験データー
を整理したもので、実測流床さをパラメータとする〔実
効疵長さ／コイル幅〕と〔表面疵軒端の昇温値／平均昇
温値〕の関係を示している。
なお実効疵長さとは表面疵のコイルに対する直効成分長
さで、コイル幅とは材料長手方向のコイルの長さで、平
均昇温値とは、試料表面同一位置における。
誘導加熱前と誘導加熱後との温度分布の差、即ち温度分
布偏差の平均値である。
第２図から明らかな様に、〔実効疵長さ／コイル幅〕≧
１の範囲では〔表面疵端部の昇温値／平均昇温値〕は、
はぼ一定となり、実測流床さが大きいほど〔表面疵端部
の昇温値／平均昇温値〕が大きくなる。
即ち誘導電流路の幅（誘導加熱コイル幅）に比較して疵
の実効長さが長い場合には、表面疵端部の温度はほぼ疵
の深さのみに関係する。
第３図は〔実効疵長さ／コイル幅〕≧１の表面疵の〔実
測流床さ〕と〔表面疵端部の昇温値／平均昇温値〕との
データーをプロットしたものである。
第３図は、〔表面疵端部の昇温値／平均昇温値〕と疵深
さはほぼ比例することを示している。
即ち、第３図および第１表の諸元によれば１表面流床さ
ｄ（ｍｓ）は で表わせ、Ｋ１は約８．７．である。
但し、Ｔｍは平均昇温値、Ｔは昇温値である。
これは特に電流路の幅（誘導加熱コイル幅）に比較して
、疵の長さが長い場合には、端部への電流の迂回量は、
はぼ疵の深さのみに関係し、逆に電流路を微小幅とする
ことにより表面疵両端の電流の集中はほぼ疵深さに比例
し、材料温度は、電流の熱作用により昇温し、はぼ電流
の分布を表わすことを意味し、したがって材料の昇温値
の大きさから疵の深さが判定できる。
本発明はこのような原理に基づいて疵の深さを測定しよ
うとするものであって、その要旨は、金属材料を誘導加
熱コイル内或はコイルに沿って連続定速移動せしめるか
又は逆に静止した金属材料に沿って誘導加熱コイルを連
続定速移動せしめ金属材料に高周波線状誘導電流を誘起
せしめこれによりコイル投影部分の材料表面層を順次温
度上昇せしめ、疵部分で生じる温度むらを検知して表面
疵検出を行なう表面疵検出方法に於て、上記温度むらの
大きさから表面疵の深さを判定することにある。
本発明の表面疵検出方法を連続鋳造スラブに対して実施
する場合の装置例を第４図により説明する。
８は、定速回転するテーブルローラ、９はテーブルロー
ラ８で定速移送される連続鋳造スラブ、１０はスラブ９
が貫通可能にテーブルローラ間に配置した１巻の高周波
誘導加熱コイル、１１はコイル１０の高周波電源、１２
はコイル１０の入側に配置し、加熱前のスラブ９の表面
を幅方向に走査し順次温度分布を検出する温度分布検出
器、１３はコイル１０の出側に配置し線状誘導加熱直後
の幅方向温度分布を検出する温度分布検出器である。
なお、誘導加熱コイル１０は、コイル幅が小さくて微小
幅の誘導電流を誘起できるものを使用する。
又スラブ９の鋳造方向の表面疵例えばオシレーション割
れについても、実効紙長さを十分得るため、上記鋳造方
向と直角方向に対して適切な角度だけ傾けて配置するの
が好ましい。
１４．１５は各々検出器１２．１３からの温度分布信号
を増幅する増幅器、１６．１７は温度分布信号を順次一
時的に記憶し、上記検出器１２゜１３の観測位置間の距
離を鋼材が移送されるに必要な時間又はこの時間内に走
査する回数分だけ加熱前の検出信号を遅らせて順次温度
分布信号を出力する記憶再生器、１８は昇温値に対応す
る偏差信号を出力する偏差演算器、１９は偏差信号を記
憶再生する記憶再生器、２０は偏差信号から平均昇温値
を演算する平均値演算器、２１は平均昇温値の記憶再生
器、２２は検出器１３の各走査毎の；〔昇温値／平均昇
温値〕を演算する演算器、２３は引算器、２４は係数設
定器、２５は掛算器。
２６は係数設定器である。
第５図は、同〜時刻に於ける記憶再生器１６゜１Ｔと偏
差演算器１８の出力信号２７，２８，２９を示したもの
である。
以上の様に構成した表面疵検出装置によれば。
スラブ９の連続定速移動中に、コイル投影部の材料表層
部のみが順次高周波誘導加熱され、加熱前の鋼材９の温
度、加熱直後の温度が検出器１２゜１３により測温され
順次記憶再生器１６．１７に記憶される。
記憶再生器１６は再生器１Ｔの再生出力に対してスラブ
９表面上での観測距離をスラブ９が移動するに要する時
間、又はこの時間内に走査する回数分だけ加熱前の測温
結果をずらせて順次再生出力し、各走査毎の検出信号の
差を偏差演算器１８が演算し、スラブ９の表面の昇温値
を求める。
但し、加熱前のスラブ温度が全表面にわたって一様であ
る場合には加熱前の走査測温は必要でなく代表点１ケ所
の測温のみで良く、偏差演算は単に出側の検出器１３の
測温結果より一定値（代表点の測温値）を差引くのみで
良い。
前記偏差信号は、記憶再生器１９に記憶されると共に平
均値演算器２０は、偏差信号をもとに平均昇温値を演算
し記憶再生器２１に記憶せしめる。
再生器１９，２１は各走査毎の昇温値、平均昇温値を再
生し割算演算器２２は、昇温値、平均昇温値の比（昇温
値／平均昇温値）を求める。
引算器２３は（昇温値／平均昇温値）から係数設定器２
４に設定された係数２を減算し、掛算器２５は〔（昇温
値／平均昇温値）−１〕に、係数設定器２６に設定され
た係数１５を掛算し、疵深さ信号を出力する。
これをＡ／Ｄ変換してラインプリンター、ブラウン管に
表示せしめる。
この信号処理部分の１部又は全部を情報処理用計算機で
処理できることは勿論である。
なお１表面疵の鋼材表面上の位置は、鋼材移動速度、温
度分布検出器の走査回数、走査速度から検知できること
はいうまでもない。
以上詳述したように１本発明の表面疵検出方法によれば
冷間、熱間を問わず金属材料の表面疵の深さレベルを判
定できるので１表面疵の有無、表面疵の平面位置情報の
みでなく表面疵深さ情報を表面疵除去工程へフィードフ
ォワードすることにより最小のメタルロスで効率よく疵
除去がなされ多大の経済的効果を得るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は１本発明の表面疵検出方法の説明図、第２，３
図は、表面疵深さと、昇温値の相関性を示す図表、第４
図は本発明を連続鋳造スラブに対して実施する場合の表
面疵検出装置の構成例の説明図で、第５図は温度分布検
出器の一走査期間に於ける記憶再生器、偏差演算器の出
力信号例を示す図表である。 １・・・・・・金属材料、２・・・・・・誘導加熱コイ
ル、３・・・・・・高周波電源、４，５・・・・・・温
度分布検出器、６・・・・・・信号処理装置、７・・・
・・・高周波誘導加熱装置、８・・・・・・テーブルロ
ーラー、９・・・・・・連続鋳造スラブ、１０・・・・
・・１巻の高周波誘導加熱コイル、１１・・・・・・高
周波電源、１２，１３・・・・・・温度分布検出器。 １４．１５・・・・・・増幅器、１６，１７，１９，２
１・・・・・・記憶再生器、１８・・・・・・偏差演算
器、２０・・・・・・平均値演算器、２２・・・・・・
演算器、２３・・・・・・引算器。 ２４、２６・・・・・・係数設定器、２５・・・・・・
掛算器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 金属材料の表面層を、検出しようとする最／」・の
    実効疵長さと、材料移送方向または加熱コイル移送方向
    の加熱コイル幅との比が１以上である力［熱コイルによ
    って誘起される線状電流により順次高周波誘導加熱し、
    加熱後の金属材料の表面温度を測定して温度分布を得、
    この温度分布より各部分の昇温値対平均昇温値の比を求
    め、この比から次式より表面疵深さを判定することを特
    徴とする金属材料の表面疵検出方法。 ｄ：表面疵深さくｍｍ） Ｋ１：実験値による定数Ｔ：
    各部分の昇温値（’Ｃ） Ｔｍ：平均昇温値（°Ｃ）
JP50079905A 1975-06-26 1975-06-26 キンゾクザイリヨウノヒヨウメンキズケンシユホウホウ Expired JPS5816143B2 (ja)

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