JPS62123352A - 回転磁界型磁気探傷方法 - 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、冷間状態もしくはキューリ点以下の温間状態
にある鉄鋼材料等強磁性体の磁気探傷方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

鉄鋼製品に対する品質要求水準は、近年増々高度化して
おり、表面疵に対する品質レベルは、表面疵は二次加工
における熱間鍛造あるいは冷間鍛造時における製品ワレ
等の重大な不良につながるため、その要求レベルは特に
厳しくなっている。

このため、従来より鉄＆ｊ！製造工程における造り込み
段階での品質管理は勿論、最終製品段階で磁気探傷等の
非破壊的な検査によって表面疵のチェックが行われてい
る。又、最近は、鉄鋼製造工程での省プロセス、省エネ
ルギー、省コスト等の目的から製造中間段階、即ち、中
間素材（以下鋼材と云う）での表面疵の検査のレベルア
ップが要求されている。

従来、製造中間素材である鋼材の表面疵検査は、磁気探
傷法によるのが一般的である。磁気探傷法は、鉄鋼材料
のような強磁性体を磁化させて、表面疵からの漏洩磁束
を検出し、表面疵の検査を行うもので、最も一般的には
、磁粉探傷（以下マグナー検査と云う）が行われている
。

第５図は、軸通電法によるマグナー検査を示し、鋼材１
の両端に電極２を押し当てて鋼材１を通電磁化し、磁力
線４が表面疵３を横切る時に発生する漏洩磁束に、鉄粉
に螢光体を付着させた螢光磁粉が吸引される現象を利用
するもので、鋼材１の形状、寸法等に無関係に通用出来
、表面疵の検出力も高い特徴をもつが、反面、検査結果
を人間の目で判定するため、表面疵の見落しの危険があ
って客観性のある記録を残せない問題があり、又、処理
能力も低い。

最近ではこの様な問題を解消した第６図に示す自動磁気
探傷法が行われている。第６図に示す様に、探傷装置は
、励磁電源部５、励磁コイル６、鉄心７、検知素子８、
差動増幅器９から構成され、励磁電源部５で作られる数
ＫＨｚから数十ＫＨｚの高周波交流は、励磁コイル６に
印加され、励磁コイル６で作られた磁力線４は、鉄心７
を通り、鋼材１を磁化する。鋼材１に表面疵３があると
、表面疵３によって漏洩磁束が発生するので、これをホ
ール素子又はＳＭＤ　（商品名：ソニーマグネトダイオ
ード）等からなる検知素子８にて電気信号として検知し
、差動増幅器９で信号増幅後、判定回路で表面疵検出が
行なわれる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この方法は、自動探傷であるため、表面疵の見逃しが小
さく圧延肌の鋼材でも表面疵の検出能力が高いので、頻
繁に使用されるが、鋼材の全周を検査するには、鋼材を
回転するか又は、励磁部と検出部からなる装置全体を鋼
材の周方向に回転する必要がある。鋼材を回転する方法
は、搬送設備に費用がかさみ、処理能力も低い問題があ
り、又、装置全体を回転する方法は、回転機構が複雑と
なり、鋼材サイズが大きくなると回転数も上げられない
ため、長手方向に短い表面疵の検査が難かしい等の問題
がある。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、この様な問題点を解消するために創案したも
ので、機械的なビレットの回転又は、装置全体の回転方
法にかわって、同じ効果を電気的に励磁磁界を回転する
事で実現し、更に高速回転を可能とする方法に関するも
のでその内容は、励磁コイルと検知素子を鋼材の断面周
方向に検知素子を内側にして備え、数ＫＨｚから数十Ｋ
Ｈｚの高周波交流を重畳した数Ｈｚ〜数百Ｈｚの低周波
三相交流を励磁コイルに印加して、鋼材の断面周方向に
磁界を回転させ、この回転磁界によって作られる表面疵
からの漏洩磁束を検知素子によって検出し、鋼材の全周
について表面疵の検査を行うものである。

以下、本発明の回転磁界型磁気探傷方法を詳細に説明す
る。

第１−１図から第１−４図に本発明の励磁用磁界の回転
方法を示す。これは誘導電動機の回転磁界と基本的に同
様の考えである。

第１−１図の様に励磁用コイル１０をａ、ｂ。

Ｃで構成しかつこれらを互いに−π（ｒａｄ　）ずつず
らせて配置し、第１−２図に示す三相交流を流すと、各
時刻における合成磁束の方向は、第１−４図に示す通り
となる。１　＝　１１の瞬時においては、各励磁コイル
には第１−４図（イ）に示す方向の電流が流れ、合成磁
束は矢印の方向となる。

同様に時間が経過してｊ　＝ｔ　２１　　ｔ　３・・・
・・・になる毎に合成磁束の方向も第１−４図の（ロ）
から（へ）に示すように変わり、１　＝　１　＋からｔ
＝ｔ　７までの電流変化の１周期の間に合成磁束は１回
転する事になる。第１−１図から第１−４図では、各時
刻における磁極Ｎ、Ｓは各１組で２極の回転磁界を示す
が、一般的には、極数をＰ、三相交流の周波数をｆ＋（
Ｈｚ）とすると、磁界の回転数Ｎ（ｒｐｍ）は次式で決
定される。

従って、三相交流の周波数ｆ＋を高くするか又は極数Ｐ
を小さくすれば磁界の回転数は高速化出来るが、通常ｆ
＋＝数十（Ｈｚ）〜数百（Ｈｚ）に選ぶ。この様な回転
磁界を作る低周波三相交流（−級化して言えば多相交流
）に磁気探傷の探傷周波数である数ＫＨｚ〜数十ＫＨｚ
の高周波数ｆ２の交流を第１−３図の（′イ）に示す様
に加算するか又は同図の（ロ）の様に乗算の方法で重畳
すると、探傷周波数ｆ２の交流が低周波数ｆＩの三相交
流で決まる回転数で回転する。即ち、周波数ｆ２の磁化
が、周波数ｆ＋で決まる速度で回転する事となる。

第２図に、本回転磁界の原理に基づく磁気探傷方法の実
施例を示し、また、その検出部分（第２図の（イ））の
横断面を第４図に示した。探傷装置は、第２図（イ）で
示す検出部、同図（ロ）で示す発信回路及び同図（ハ）
で示す受信回路から構成される。検出部同図（イ）は、
励磁コイル１０とホール素子又はＳＭＤ　（商品名）等
からなる検知素子８から構成され、励磁コイル１０は第
４図に示した方法で円筒状に巻かれ、この励磁コイル１
０の内側に複数個の検知素子８ａ、８ｂ、８Ｃ１・・・
・・・が鋼材ｌの周方向に配置される。

発信回路同図（ロ）は、低周波三相交流電源ＩＩ、高周
波交流電源１２、波形合成器１３、電力増幅器１４から
構成され、低周波三相交流電源１１では、磁界の回転数
を決める数Ｈｚ〜数百Ｈ２の交流を作り、高周波交流電
源１２では、磁気探傷の探傷周波数である数ＫＨｚ〜数
十ＫＨ２の交流を作る。波形合成器１３ではこれら両方
の交流を加算もしくは乗算の方法で重畳し、合成波を作
る。又、波形合成器１３で合成された三相交流は、各和
語に電力増幅器１４で電力増幅されて、励磁コイル１０
に印加される。この様にして、検出部第２図（イ）では
励磁コイルｌＯの巻き方によって決まる極数と、低周波
三相交流の周波数によって決まる回転数で、探傷周波数
である高周波交流が回転する。

次に受信回路第２図（ハ）は、スイッチング回路１５、
差動増幅器１６、同期制御部１８及び記録計１７から構
成される。検出部同図（イ）の励磁コイル１０で作られ
る回転磁界によって鋼材１の表面に誘起される漏洩磁束
は、鋼材１の周方向に配置した検知素子同図（イ）の８
ａ、８ｂ、８Ｃ２・・・・・・を受信回路同図（ハ）の
同期制御部１８によって作られる回転磁界の回転数に同
期したタイミングでスイッチング回路１５により切換え
る事によって検知され、検知された電気信号は差動増幅
器１６によって増幅された後表面疵の有無の判定がされ
、同時に記録計１７に出力される。検知コイル８の大き
さは、小さい方が検出力は高いが一般には８〜１６ｆｌ
φΦものを使用する。第３図に本探傷法による探傷例を
示す。

第３図（イ）において縦軸は鋼材の周方向に配置した検
知素子８ａ、８ｂ、８ｃ、・・・・・・を示し、横軸は
、鋼材の長手方向を示す。又一部は、励磁コイルで作ら
れる回転磁界によって磁化される鋼材表面部位の磁束を
検出した検知素子を示す。励磁コイルによって作られる
磁界は、鋼材の周方向を一定周期で回転するため、この
磁界によって磁化される鋼材表面部位も磁界とともに回
転する。

従って、この磁化部の磁束を検出する検知素子も磁界の
回転に同期して動作する必要がある。第３図（イ）に示
すように表面疵３が鋼材の長手方向にあると、表面疵３
の真上を回転磁界が横切り、且つこの回転磁界に同期し
て検知素子が動作する毎に表面疵３による漏洩磁束が検
知素子で検出され、同図（ロ）に示す疵信号が得られる
。疵信号は磁界の回転速度が早い程多くなり、本探傷法
ではこの磁界の回転は電気的方法で実現しているため、
従来の磁気探傷法で行われている鋼材の回転又は検査装
置の機械的回転に比べてはるかに高速化出来、その結果
、長さの短い表面疵の検出が可能であるばかりでな（、
処理能力も向上させられる。

〔発明の効果〕

以上の様に、本発明の回転磁界型磁気探傷方法によれば
、従来の磁気探傷方法に比べて短い表面疵を検出出来る
等検出力を高められ、更に処理能力も向上させられる等
、表面疵検査用として産業上極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１−１図から第１−４図は本発明の磁界の電気的回転
の原理を示す図、第２図は本発明の実施例を示す図、第
３図は探傷例を示す図、第４図は本発明の実施例の探傷
装置検出部分を示す横断面図、第５図、第６図は従来の
磁気探傷方法を示す図である。 １・・・鋼材、　２・・・電極、　３・・・表面疵、　
４・・・磁力線、　５・・・励磁電源部、　６・・・励
磁コイル、７・・・鉄心、　８，８　ａ、　　８ｂ、　
　８ｃ、　・−−−−・検知素子、　９・・・差動増幅
器、　工０・・・回転磁界用励磁コイル、　　１１・・
・低周波三相交流電源、　１２・・・高周波交流電源、
　　１３・・・波形合成器、　　１４・・・増幅器、　
　１５・・・スイッチング回路、　　１６・・・差動増
幅器、　　１７・・・記録計、　　１８・・・同期制御
部。 出　願　人　−新日本製鐵株式会社 代理人弁理士　　青　柳　　　　稔 第１−１図　　　　　　第１−２１１ ｔ−ｔ４　　　　　ｔ＝ｔ５　　　　ｔ＝ｔ６第１−３
図 第１−４図 ７４２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 励磁コイルと検知素子を用いる磁気探傷方法において、
   励磁コイルと検知素子を被検材の断面周方向に設け、探
   傷周波数の高周波交流を重畳した三相低周波交流を励磁
   コイルに印加して、被検材の断面周方向に磁界を回転さ
   せ、該回転磁界による漏洩磁束を該検知素子により検出
   して被検材の表面疵の検査を行う事を特徴とする回転磁
   界型磁気探傷方法。