凹凸表面缺陷的检测方法及装置的制作方法

专利名称：凹凸表面缺陷的检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁性金属(ferromagnetic metal)的凹凸表面缺陷(concavo-convex shape surface defect)的检测方法及装置，特别涉及在板厚0.4mm 2.3mm的钢板的Ra=0.5~2pm的粗糙表面中，检测凹凸量为0.5pm以上且在6pm以下、面积为10mm2以上的凹凸表面缺陷的凹凸表面缺陷的检测方法及装置。
背景技术：
在磁性金属、特别是薄钢板的制造工艺中，存在产生辊性瑕疵的情况，所述辊性瑕疵是由设置于制造生产线内的辊上附着的异物、或该异物咬合混入辊中而导致辊本身产生的凹凸转印SI」钢板上而产生的。
在这些辊性缺陷中，虽然钢板表面的粗糙度(Ra咱.5 2pm)中具有平整的外形(曲率半径R》10mm)的凹凸量为5pm以下，但能观察到具有面积为10mm2以上的形状的凹凸表面缺陷。以下将其称为微小凹凸表面缺陷。图4中示出该微小凹凸表面缺陷的截面的模式图。该微小凹凸表面缺陷的大小就面积而言为约10mrr^ 约1000mm2，凹凸如前所述在5pm以下，最小为约lpm，是与表面粗糙度同等级的非常小的缺陷。
大部分的凹凸量比较大的辊性缺陷可进行目视确认，因而在制造生产线上容易发现，但是该微小凹凸表面缺陷的凹凸与钢板的表面粗糙度为相同水平，因而光学上的差异小，即使在这种状态下进行观察也不能发现，因而在制造生产线上难以发现。但是，在涂装涂料将表面粗糙度掩盖而使表面变得光滑时，则可清楚地发现，导致外观上的大问题。因此，在涂装前发现该微小凹凸表面缺陷在品质管理方面是重要的问题。
作为微小凹凸表面缺陷的形态，有如上所述的辊性瑕疵等点状的瑕疵、线状痕迹、如拉深痕迹那样在钢板的长度方向上连续的瑕疵。
这些微小凹凸表面缺陷是由于辊上产生的凹凸转印到钢板上而产生的，其一旦产生，则会持续产生直到更换辊或改善工艺，因此从提高成品率的观点出发，初期发现并采取对策是极为重要的。
为了发现这样的微小凹凸表面缺陷，在炼铁工艺的各检查生产线上，在操作中暂时停止钢板的移动，检查员在对全部的巻材进行了磨具研磨后进行目视检查。若进行磨具研磨，则凸部比凹部更能接触磨具，反射率增高，因而凹凸部的差异变得明显，能够通过目视进行确
认。这种方法被称为磨具研磨检査。
但是，这种方法必须停止检查生产线来进行，并且需要大量的时间，因而存在使作业效率降低的问题。作为其对策，已开发出自动检查凹凸为约数pm且具有平整外形的凹凸性缺陷的方法。作为上述自动表面检査装置的例子，有专利文献l、专利文献2、专利文献3及专利文献4所公开的技术。
但是，专利文献1公开的技术是以镜面作为对象的检查技术，若应用于表面粗糙度大的对象，则由瑕疵的凹凸产生的会聚光/发散光混杂在由表面粗糙度产生的漫射光中，因而存在无法检湖ij瑕疵的问题。
并且，专利文献2公开的技术虽然是以钢板为对象，但仍然仅对不锈钢板等镜面性高的对象有效。并且，虽然对与照明光垂直的方向的凹凸缺陷有效，但存在不能得到对平行方向的凹凸 陷的充分的检而且，专利文献3公开的技术虽然是以研磨前的表面粗糙的晶片 为对象，但由于是根据总光量来判定瑕疵的有无，因此不能检测由瑕 疵产生的明确的信号。因此，存在检测精度低的问题。
因此，开发了专利文献4公开的技术，该技术的装置的检测能力 非常高，但另一方面，由于需要接近90度的大的角度来作为入射角， 因此难以将装置配置在实际操作生产线上。存在难以调整光学系统的 问题。
若不将对象限定为微小凹凸表面缺陷而尝试广泛的缺陷检测法，
则关于对被检测体外加磁通的检测方法，专利文献5公开了使用漏磁
探伤法检测内部夹杂物的技术。而且记载了通过该漏磁探伤探伤法， 还能够根据因表面形态变化而产生的漏磁通信号(由形状变化引起的磁 通的流动的变化、混乱产生的信号)检测表面缺陷。
但是，由于上述漏磁探伤的信号强度与表面缺陷的形状变化量(凹 凸量)相对应，因此能够自动检测的对象的表面缺陷的形状变化量(凹凸
量)存在下限，本领域技术人员认为该下限为约lOOpm(非专利文献1)。 总而言之，难以确实地检测形状变化量为约100pm以下的表面缺陷， 因约100pm以下的形状变化而产生的信号仅达到其它目的(例如，内部 夹杂物的检测)的探伤的噪声源的水平。
另一方面，虽不能单纯地进行比较，但对于检测内部夹杂物的情 况，同样地，检测信号与缺陷尺寸相对应，检査对象的钢板板厚方向 的缺陷尺寸也存在下限，本领域技术人员认为该下限为约10pm(非专利 文献2 5)。
若进一步进行补充说明，在漏磁探伤中，由于若板厚增厚则厚度 方向的探伤范围扩大因而钢板引起的质地噪声增大、钢板的磁化所需要的磁化力增大、钢板表面的平整度变差、传感器与钢板的仿形变得 困难等理由，因此存在板厚越厚探伤越困难的倾向。之前的非专利文 献中所示的夹杂物中，若考虑以罐用用途的薄的钢板为对象，则作为
本发明对象的钢板板厚的上限值为2.3mm，即使检测内部夹杂物，也 可以认为能够检测的缺陷尺寸的下限值远大于10pm(钢板板厚方向的 大小)。
并且，非专利文献6中，日本钢铁联合会的钢铁技术政策委员会 轧制精整系统冷轧调查工作组公开了 1994年9月~1995年7月进行的 关于磨具检査水平的瑕疵检测的探索调査的结果(关于磨具检査水平的 种子技术的探索调查结果报告书)，但关于如本发明对象的微小凹凸表 面缺陷的自动检测，过去处理的例子是以使用光的检测方法为主，而 没有通过漏磁探伤法来处理的例子。
由上述可知，采用漏磁探伤的本发明，期望通过漏磁探伤来检测 作为检测对象的、将钢板表面磨具研磨而最后可以通过目视确认水平 的微小凹凸表面缺陷，对于漏磁探伤的技术人员来说，这完全是设想 以外的技术。
专利文献1:日本特开昭58-86408号公报 专利文献2:日本特开平5-256630号公报 专利文献3:日本特开平6-58743号公报 专利文献4:日本特开2000-298102号公报 专利文献5:日本特开平8-160006号公报
非专利文献l:日本钢铁协会品质管理部会NDI部门(技能传承 技术研讨会)编2001年2月28日钢铁制品的漏磁探伤法
非专利文献2: CAMP-ISIJ Vol. 10(1997)-289薄钢板高精度夹杂物 检查装置的开发
非专利文献3:日本钢铁协会生产技术部门第131次控制技术 部会千叶2CGL凹痕缺陷装置的开发2004年6月非专利文献4: CAMP-ISIJVo1.7( 1994)-1270在线微小非金属夹杂 物检査装置的开发
非专利文献5:川崎制铁科技期刊31 1999 4.211-215薄钢板制造 中内部品质的在线测量及检查技术
非专利文献6:日本钢铁联合会钢铁技术政策委员会轧制精整 系统冷轧调査工作组1995年7月关于磨具检査水平的瑕疵检测的种 子技术的探索调査结果报告书

发明内容
本发明的目的在于，对于表面粗糙度为Ra-0.5 2pm左右的粗糙 度的被检查对象，提供实用的凹凸表面缺陷的检测方法及装置，其能 够确实地检测出通常难以目视确认而通过磨具研磨检査进行检测的、 自动检测困难的凹凸为约数的凹凸缺陷。
本发明基于上述见解而完成，因而其主旨如下。如[l]所述的检测方法，其中，所述磁性金属的厚度为
0.4 2.3mm。如[l]所述的检测方法，其中，所述凹凸表面缺陷的所述厚度 方向的大小s(pm)相对于所述磁性金属的厚度t(mm)的比s/t为 9.0 0.63。如n]所述的检测方法，其中，所述信号是从外加了磁通的所 述磁性金属泄露的磁通。如[4]所述的检测方法，其中，外加了所述磁通的所述磁性金 属的磁通密度为磁饱和时的磁通密度的75%以上且小于95%。如[4]所述的检测方法，其中，组合多个条件进行所述探测， 所述多个条件包括外加了所述磁通的所述磁性金属的磁通密度为磁饱 和时的磁通密度的75%以上且小于95%的条件和为磁饱和时的磁通密 度的95%以上的条件。[7]如[4]所述的检测方法，其中，外加于所述磁性金属的磁场的
强度为4000A/m以上且小于25000A/m。如[4]所述的检测方法，其中，将外加于所述磁性金属的磁场 的强度为4000A/m以上且小于25000A/m的情况和为25000A/m以上的
情况组合而进行所述探测。所述的检测方法，其中，将所述磁性金属与探测所述信 号的检测装置的距离设定为0.5~1.5mm而进行。如[1] [9]中任一项所述的检测方法，其中，所述信号是由在 成为缺陷产生原因的辊的下游工序及具有退火作用的工序的上游工序 中产生的所述凹凸表面缺陷的变形引起的物理量。如[1] [9]中任一项所述的检测方法，其中，所述信号是由在 成为缺陷产生原因的辊的下游工序及表面光轧后的工序中产生的所述 凹凸表面缺陷的变形引起的物理量。 —种微小凹凸表面缺陷的检测方法，用于检测磁性金属被检 测体的凹凸量为0.5pm以上且6|im以下的微小凹凸表面缺陷，其特征 在于，通过探测由所述被检测体的缺陷部的变形引起的信号来检测所 述表面缺陷。 —种磁性金属的制造方法，其特征在于，使用[1] [9]中任一 项所述的检测方法。 一种磁性金属的制造方法，其特征在于，使用[10]所述的检
测方法。 —种磁性金属的制造方法，其特征在于，使用[ll]所述的检 测方法。 —种微小凹凸表面缺陷的检测装置，用于检测磁性金属被检 测体的凹凸量为0.5pm以上且6pm以下的微小凹凸表面缺陷，其特征 在于，通过探测由所述被检测体的缺陷部的变形引起的信号来检测所 述表面缺陷。 —种磁性金属的凹凸表面缺陷的检测装置，其特征在于，通 过磁化磁性金属的磁化器和在与磁性金属的移动方向垂直的方向上排 列的多个磁传感器来探测由0.5-6^rni的凹凸表面缺陷的变形引起的信号
本发明对于表面粗糙度粗糙的被检查对象物而言，能够确实地检 测出通常难以目视确认而通过磨具研磨检査进行检测的、自动检测困
难的、凹凸为约数pm且具有平整外形的微小凹凸表面缺陷。


图1是表示本发明的实施例的装置构成例的图。 图2(a) 图2(d)是表示退火前后的漏磁探伤结果及形状测量结果的 一例的图。
图3是表示变形与漏磁通的关系的图。
图4(a) (b)是表示凹凸表面缺陷的截面形状的模式图。
图5是表示强磁化条件与若磁化条件的比较的图。
图6是表示磁场的强度与信号强度(single level)、 S/N的关系的图。
图7是表示CM不同的3种钢的B-H曲线的图。
图8是表示冷轧钢板的制造工序的例子的模式图。
图9是表示提离值与S/N的关系例I的图。
图10是表示提离值与S/N的关系例2的图。
图11是模式地表示测定小或大缺陷的形态的图。
图12(a) (b)是表示用作本发明的评价对象的缺陷样品的形态的图。
图13是表示漏磁通密度S/N相对于图12(a)的缺陷的厚度方向的 大小的关系的图。
图14是表示缺陷的厚度方向的大小与测定对象钢板的厚度的关 系的图。
图15是表示将图14的纵轴放大至0 1(Him、将横轴放大至 0~1.5mm的范围的图。
具体实施例方式
本发明人为了测量成为本发明对象的由辊产生的微小凹凸表面缺陷(辊性微小凹凸表面缺陷)，首先，对上述多块缺陷进行X射线衍射测 定，分析其物理性状。其结果可以确认，上述辊性微小凹凸表面缺陷 存在变形，且认为该变形是在辊性微小凹凸表面缺陷的产生过程中， 瑕疵被辊转印时产生的。
因此，发明人着眼于虽然仅通过由形状引起的信号不能充分地检 测，但通过结合变形进行检测能够检测出成为本发明对象的辊性微小 凹凸表面缺陷的可能性，通过实验对能否通过磁性技术测量该缺陷产 生时发生的变形进行了确认。因此，首先组装简易的漏磁探伤装置， 确认了能检测到对多块辊性微小凹凸表面缺陷进行探伤的信号。然后，
为了将该样品的变形充分除去，在85(TC下进行10分钟的退火(anneal)， 再次进行漏磁探伤。其结果确认了，退火前检测出的信号的信号强度 在退火后大幅降低。图2是表示退火前后的漏磁探伤结果及形状测量 结果的一例的图。
图2所示的缺陷表示凹凸量为5pm和微小凹凸表面缺陷比最小水 平稍大的缺陷的数据。图2(a)、 (b)为退火前的状态，图2(c)、 (d)为退 火后的状态。并且图2的(a)、 (c)为相对于长度方向(通板方向)的形状分 布，(b)、 (d)表示相对于长度方向(通板方向)用漏磁探伤装置检测的信 号的值。并且得到了缺陷部在退火前后通过X射线衍射测定测量的变 形量从0.00217大幅降低至0.00067的结果。由图(b)、 (d)的结果还可知， 在退火前后，缺陷部的漏磁通密度也从0.85V减小一半至0.41V。由于 该缺陷比最小水平稍大，因此即使漏磁通密度强度降至约1/2也仍为可 以勉强检测的强度，但可以确认通过除去变形信号大幅降低。
并且，图3是表示变形与漏磁通的关系的图。进行凹凸几乎为相 同水平的多个辊性微小凹凸表面缺陷的X射线衍射测定，测量变形， 相对于漏磁探伤结果作图。由图3可知，变形与漏磁通密度存在强的 相互关系。由上述也可知，可通过漏磁通来检测变形。
12由上述内容，本发明人发现，虽然仅通过作为与粗糙度相同等级 的凹凸的辊性微小凹凸表面缺陷的凹凸形状所引起的信号不能检测出 缺陷，但通过将辊性微小凹凸表面缺陷产生时发生的内部变形的信号 与凹凸所引起的信号合并进行检测，则能够通过使用磁通的检测技术 (这里所说的使用磁通的检测技术是指，例如直流漏磁探伤、交流漏磁 探伤、涡流探伤、残留磁通测定、磁粉探伤等)进行检测。基于该发现， 结合该微小凹凸表面缺陷的特性使各种条件最佳化，从而完成了本发 明。
以下对利用漏磁探伤的变形的检测原理进行说明。认为由于变形 而产生漏磁通密度的原因在于，由于变形，被检测对象物的晶格间距 发生变化，由此自旋期间的相互作用发生变化，其结果是磁特性改变。 与此相对，在通常的漏磁探伤中，为了提高信号强度和消除由测定对 象的磁特性(磁导率)的偏差引起的噪声的影响， 一般在磁饱和水平下进 斗亍测量;；。
但是，与通常的漏磁探伤相同，若特别地强地磁化被检测体而使 其磁饱和，则自旋整齐地朝向同一方向，推测由变形产生的信号难以 出现，因此认为比磁饱和低的磁化水平(旋转磁化区域)能够得到更强的 来自变形的信号，优选该磁化水平。这种情况认为与下述情况相对应，
将从外部对钢板施加力而使钢板整体产生变形的状态下的B-H曲线的 测定数据与不施加变形的状态下的B-H曲线的测定数据比较时，在小 于磁饱和区域的磁化水平的区域(旋转磁化区域)产生大的差。
由上述情况可以认为，在辊性微小凹凸表面缺陷的测量中，也测 量了来自变形的信号，在灵敏度良好地测量由该变形引起的信号时， 比饱和磁化小的磁化水平的测量变得有利。另外，这里所说的外加于 被检测体的磁场的强度，并不是指由磁化被检测体的磁化器产生的磁 场的总和，而是指直接施加在被检测体的被检测对象区域的磁场，即 与在被检测体的被检测对象区域内描绘B-H曲线时的H相当的量。
13并且，通常，这些漏磁探伤装置用于最终生产线的产品检查时， 在缺陷产生时到探伤期间存在各种工序。在这些工序中，具有例如发 生缺陷产生时产生的变形因热量而被除去、变形因通板时的张力等其 它应力而被释放等现象，从而成为变形被释放的状态的工序，在这样 的工序中存在不能检测出由变形引起的信号的问题，还需要研究进行 检测的位置。
图8是冷轧钢板的制造工序的例子的模式图。冷轧钢板的主要制
造工序为，冷轧后，退火(anneal)，然后进行表面光轧。通常，作为本 发明的检测对象的辊性微小凹凸表面缺陷，是由于冷轧的轧辊、冷轧 后的退火工序的退火炉内的辊、退火后的表面光轧辊而产生的。
在冷轧钢板的制造工序中，通常，为了消除轧制时产生的硬化的
影响而增加退火工序等热工序。该热工序中有升温至再结晶温度。若 通过该热工序进行加热，则与上述实验同样地存在缺陷信号减弱的可 能。因此，需要在图8所示的紧邻如"位置A"这样成为缺陷产生原 因的辊之后进行测量，或者在如"位置B"这样成为缺陷产生原因的辊 之后、且在变形被释放水平的热工序(具有退火作用的工序)之前进行测
并且，即使暂时通过热工序除去变形后，也由于表面光轧(平整) 而再次带来变形。这里，缺陷部由于凹凸的影响与正常部相比具有不 同大小的变形，因而即使在热工序后，只要在图8所示的如"位置C" 这样表面光轧后的位置，仍有检测出缺陷的可能。
对由于成为上述产生原因的全部的辊产生的缺陷进行检查时，优 选在表面光轧后进行测量，而且，由于考虑到缺陷产生时的反馈、位 置追踪容易进行，和通过板通过制造生产线时的张力等变形的状态发 生变化，因而优选在图8所示的"位置C"表面光轧刚结束后进行测定。另外，对于可以通过CGL、 EGL等生产线制造的镀锌钢板、镀锡 钢板等表面处理钢板，除了在工序中增加镀层处理等表面处理工序外， 表面光轧之前的基本工序相同，设置部位也相同。
并且，在退火工序(CAL)、镀层工序(CGL、 EGL)中不进行表面光 轧的情况下，例如，也可以在之后设置通过重巻机组生产线等精整生 产线进行表面光轧。
特别是在镀层工序及之后的工序中，虽然有时产生凹凸仅转印至 表面的镀层而对基体金属没有影响的缺陷，但检测这些缺陷时，通过 表面光轧使基体金属产生变形后进行检测更好，因此特别优选在表面 光轧后进行测量的技术。
并且，若通过再轧制等进行高轧制率的轧制则缺陷本身消失，因 此从检测辊性缺陷的观点出发，在缺陷产生后、高轧制率的轧制前进 行测量也变得重要，这一点毋庸置疑。另外，虽然通过高轧制率的轧 制缺陷本身消失，但从防止缺陷再次产生的观点出发，即使是在进行 这种高轧制率的轧制的情况下，检测缺陷仍是重要的。
实施例
图1是表示本发明的实施例的装置结构的例子的图。图1中，1 表示钢板，2表示辊性微小凹凸表面缺陷，3表示直流电源，4表示磁 化器，5表示磁传感器，6表示放大器，7表示滤波电路，8表示缺陷 判断器，9表示辊性微小凹凸表面缺陷检测装置。
钢板1上存在厚度方向与粗糙度同等级的数nm的辊性微小凹凸 缺陷2。钢板1上设有辊性微小凹凸表面缺陷检测装置9。辊性微小凹 凸表面缺陷检测装置由以下装置构成。磁化器4和磁传感器5配置在 钢板1的同侧。向磁化器4供给来自磁化电源电源3的直流电而进行磁化。
通过磁化器4在两磁极间产生的磁通穿过钢板1。若钢板1上存
在缺陷2，则在缺陷2产生时产生的变形存在于缺陷2的周围，磁通被 其阻碍，并且通过磁传感器5能够检测到该变化。磁传感器5的输出 信号通过放大器进行信号放大，然后，通过滤波电路7消除噪音，通 过缺陷判断器8将一定值以上的信号所对应的位置判断为缺陷。
本实施例虽然示出了使用直流信号进行漏磁探伤的例子，但也可 以使用交流信号。此时，需要同步检波电路。并且，将磁化器和磁传 感器配置在钢板的同侧，但使用直流信号时，也可以夹持钢板而相向 地配置，在使用交流信号的情况下，励磁频率相对于板厚非常小时， 同样也可以夹持钢板而相向地配置。
另外，缺陷判断器9根据来自缺陷的信号强度来进行缺陷的判断， 但也可以组合信号强度在某个值以上的点的长、宽、面积来进行判断， 可以将上述2个以上组合来迸行判断。并且，使用交流信号时可以使 用交流信号的相位来进行判断。
本发明人首先对改变了成分的几个钢种进行了 B-H曲线的测定， 将结果示于图7。示出了 C。/。不同的3种钢的B-H曲线，A表示极低碳 钢(C。/。-0.0-0.002)， B表示低碳钢(Co/。-0.03-0.06)及C表示珐琅钢(C。/。约 为0.0009)，但并没有看出由于钢种的不同而产生B-H曲线的不同。并 且，然后对上述钢种进行了辊性微小凹凸缺陷的探伤。以下，示出其 结果的代表例(极低碳的例子)。
图5是表示强磁化条件和弱磁化条件的比较的图，且是强磁化条 件(48000A/m)和弱磁化条件(8000A/m)中的辊性微小凹凸表面缺陷的探
伤的例子。可知信号强度降低。改变磁场的值并重复同样的测定，绘 制信号强度、噪声强度、S/N相对磁场的图而得到图6。
16由图6可知，在4000A/m以上且小于25000A/m的磁化条件下， S/N高达5以上，因而适于检测。通过图7可以看出，以钢为对象时， 该磁场的磁通密度相当于饱和磁化状态下的磁通密度的95%至75%。
并且，图6中，在25000A/m以上的特别是超过40000A/m的磁场 中，信号强度增加(但是，另一方面噪声强度也增加，因而S/N没怎么 增加)。这认为是由于来自缺陷的凹凸的信号成分增加的缘故。来自缺 陷的凹凸的信号优选以往一直使用的在饱和磁化强度下测量。这里， 由图7可知，磁场达到25000A/m以上的磁通密度相当于的饱和磁化状 态的95°/。以上。特别是，40000A/m以上则相当于99%。
在辊性微小凹凸表面缺陷中，虽然其在小的情况下为极微小而达 到数pm,但由于存在凹凸，因此仍可以得到由凹凸引起的信号。因此， 通过组合如下两个条件的探伤，能够提高缺陷的检测能力，两个条件 为通过利用小于25000A/m的磁场强度的探伤来探测来自凹凸的信 号，和通过利用25000A/m以上的磁场强度的探伤来探测来自凹凸的信 号。并且，通过将来自凹凸的信号成分和来自变形的信号成分相比较， 可以比较凹凸量和变形量，例如凹凸量小、变形大时，可以推测是由 轧制率高的辊产生的缺陷等，因而能够指定成为缺陷的产生原因的辊 的位置。
另外，本实施例中，磁通密度的值可以根据事先测定的B-H曲线， 由磁场的强度求出。另外，关于磁场的强度，可以测定被检测体的对 象位置附近的空间的值来使用。
另外，在本实施例中，虽然使用直流的漏磁通进行测量，但若探 测由变形引起的信号，也可以使用交流的漏磁法、涡流探伤法、磁粉 探伤法。并且，在本实施例中，虽然使用了霍尔元件作为磁传感器，但也 可以使用线圈、磁阻元件、SQUID等作为感应磁性的仪器。并且，磁 传感器可以使用一个也可以使用多个。使用多个磁传感器时，可以通 过与被检测体的移动方向垂直、并且与被检测体平行地排列地使用， 能同时进行大面积的检査。此时，关于磁传感器与磁传感器的间距， 若间距过大则缺陷通过磁传感器之间时产生遗漏，反之，若间距过小
则产生效率变差的问题。磁传感器的间距只要在0.5mm 3mm之间即可 检测，但从检测灵敏度和效率的方面出发，最优选为0.8tnm 2mm之间。
并且，在本实施例中，使提离值为lmm。这是根据如下见解而得 出的。在辊性微小凹凸表面缺陷中，对于特别小的缺陷来说，漏磁通 信号强度是非常小的。为了检测这些缺陷，需要在上述办法的基础上， 进一步将作为传感器与被检测体的距离的提离值最优化。
通常，在钢铁生产线的通过磨具研磨检査中成为问题的缺陷，是 如上述的具有在粗糙度为数pm的缺陷中与粗糙度同水平(约数pm)的 凹凸、且曲率半径R为10mm以上的缺陷。在钢板表面上，大多是约 cD4mm 30mm、面积为约10mmL约1000mm2的大小的缺陷。通常，在 漏磁探伤法中，提离值越小灵敏度越高，因而是有利的。但是，这些 凹凸量小至数pm，为了检测面积大的缺陷，若提离值过小则仅能检测 来自缺陷的一部分的信号，因而在检测缺陷方面需要排列多个传感器 等，产生效率变差的问题。
图9是表示提离值与S/N的关系例1的图。图IO是表示提离值与 S/N的关系例2的图。两图均是调查提离值与S/N的关系的图，图9 是通过改变提离值来测定本发明中主要作为检测对象的凹凸比较小约 为数iam、且面积大的样品a:长15mm、宽4mm和样品b:长10mm、 宽4mm的图；图IO是测定凹凸比较大约为数10fim、且面积小的样品 c:长lmm、宽2mm和样品d:长lmm、宽2mtn的图。在上述的实施 例中，利用感磁部的面积为约00.2mm以下的霍尔元件作为传感器。图IO所示的面积小的缺陷的情况下，如一直以来所知的那样，虽
然可以确认具有提离值越小S/N越高的倾向，但与此相对，如图9所 示的面积大的缺陷的情况(若通过上述缺陷a、 b的有效缺陷直径来考 虑，则为约05mm以上)下，可以确认存在提离值为约lmm时S/N达 到最高的倾向。并且。由于提离值为0.5 1.5时S/N二2以上，因而能够 应用，但图9的中央的虚线所表示的S/N-3的线表示能够自动检测的 水平，因此提离值为0.8 1.2mm的范围是可以自动检测的优选范围。 另外可知，特别是提离值为lmm时S/N良好，提离值为0.9mm l.lmm 为最优选的范围。
以下，使用图11对该现象进行考察。图11是模式地表示测定面 积小(与上述缺陷c、 d相对应)和面积大(与上述缺陷a、 b相对应)的缺 陷的形态的图。
通常，在漏磁探伤中，由于距被检测体越近来自缺陷的漏磁通密 度越增高，因此可知提离值越小越能强力地检测出缺陷信号，提离值 越大越微弱地检测出缺陷信号。这里，若进一步进行考察，则可知传 感器检测的检测区域随提离值的增大而增大。
通常，难以检测的缺陷是凹凸小且面积也小的缺陷。由于这样的 缺陷本来小于传感器的检测区域，因此若提离值增大，则在传感器检 测区域内所占的缺陷面积减少(参照图ll(a))。此时，由于是将检测区 域所包含的信号平均化而进行检测，因此缺陷信号被来自周围的正常 部位的信号(背景噪声信号)平均化，信号强度进一步降低。另一方面， 由于来自正常部位的信号几乎为相同的强度，因此缺陷信号的信号强 度没有下降。由此可以认为，对于面积小的缺陷的情况，由于该缺陷 信号的降低程度比被检测体所引起的噪声的降低程度强，因此提离值 越远S/N越减少。因此，对于以往检测出的面积小的缺陷，提离值小 的对检测有利。另一方面，虽然作为本次检测对象的凹凸量微小，但却是面积大
的缺陷(相当于(D5mm以上)。在检测该缺陷时，若提离值增大，则缺陷 信号和由被检测体引起的噪声信号均减小，但由于缺陷的尺寸大，因 此即使增大提离值，在缺陷相对于传感器的检测区域达到大的状态之 前(参照图ll(b))，传感器的检测区域内的缺陷所占面积也没有变化， 因此没有被来自正常部位的信号平均化，因此缺陷信号几乎没有降低。
另一方面可以认为，在将提离值增大到某个水平前，噪声信号的 随机噪声成分由于算术平均的效果而降低。因此，根据缺陷大小与随 机噪声的算术平均的关系，在达到某个提离值前，S/N实质上一直在增 加。而且，若增大提离值，则与小的缺陷同样，缺陷信号的降低增大， 因此S/N降低。
如上述可以认为，即使增大提离值至某程度，在缺陷增大至大于 能够给传感器带来影响的被检测体的区域之前，由于由被检测体引起 的噪声降低，而且几乎没有缺陷信号的降低，因此S/N增加，达到具
有最佳区域。
另外，通常在钢铁生产线的磨具研磨检査中，通过磨具研磨如上
所述的凹凸量为数pm且在钢板表面上为约d)5mm 30mm大小的缺陷， 能够目视进行检查，但在相同的工序中，多数情况下是即使不使用磨 具研磨也能够检测的微小的缺陷的检査。由于这些缺陷不需要进行磨 具研磨，因此不是本发明的对象。
关于作为本发明对象的不能容易地目视确认的缺陷(通常是难以 目视确认，而通过磨具研磨检查来检测的缺陷)，在以下示出使用了实 际数据的结果。图12是表示本发明的评价对象使用的缺陷样品的形态 的图。图12(a)是表示不能容易地目视确认的缺陷的钢板厚度方向的大 小(凹凸变化量)和频率(样品数)的图，图12(b)是表示钢板表面上的面积和频率(样品数)的图。
在本发明中，如图12所示，将缺陷的凹凸量(钢板厚度方向的形
状变化量)为0.5pm以上、6(im以下，在钢板表面上的面积为约10mm2 约1000mm、与(D4mm 30mm相对应)的微小凹凸表面缺陷作为检测对 象。而且，这些缺陷在板厚0.4mm以上、2.3mm以下、表面粗糙度 Ra=0.5 2pm的钢板上产生，在钢板厚度方向的截面中曲率半径R达到 10mm以上。
而且，图13是表示上述样品的漏磁通信号S/N相对于图12(a)的 缺陷的厚度方向的大小的的关系的图。如图13所示可知，对于上述的 全部缺陷而言，若漏磁通信号S/N达到2以上，则能够通过本发明充 分地检测。另外，在图13中，对于凹凸方向的大小(凹凸变化量)为0.5pm 的缺陷，由于4个样品的S/N约为3，因此重叠绘制。
而且，图14是表示缺陷的厚度方向的大小和测定对象钢板的板厚 的关系的图。将图12及13所示的作为本发明对象的数据用O符号表 示，将通过设置于冷轧工序以后的生产线上的钢板用漏磁探伤装置测 定的现有的漏磁探伤的对象用X符号表示。另外，在之前提出的文献
中，关于仅以"以罐用钢板为对象"表示而没有明示对象板厚的例子， 是作为良好地使用的板厚0.2mm罐用钢板来进行整理的。
由图14可知，在现有的漏磁探伤的例子中，用作为测量对象的缺 陷的厚度方向的大小s(单位为pm)除以作为测量对象的板厚t(mm)的值 s/t为约40至约250的大的值，以O符号表示的本发明对象的s/t为非 常小的值。因此，在图15中示出将图14的纵轴放大至0 10nm、将横 轴放大至0 1.5mm的范围内的例子。
如图13及图14所示，在本发明中，以0.4mm以上、2.3mm以下 的板厚中的凹凸量为0.5pm以上、6pm以下的微小凹凸表面缺陷为对象，可知缺陷的钢板厚度方向的大小s(凹凸变化量、单位pm)除以作为 测量对象的板厚t(mm)的值s/t，如图15所示，达到9.0以上、0.63以 下，为显著小的值。如以上所示，可以导出本发明的检查对象若通过 钢板厚度t(mm)与缺陷的钢板厚度方向的大小sOim)的关系s/t来表达， 则为达到9.0以下、0.63以上的微小表面缺陷。
2权利要求
1.一种磁性金属的凹凸表面缺陷的检测方法，其特征在于，探测由0.5～6μm的凹凸表面缺陷的变形引起的信号。
2. 如权利要求l所述的检测方法，其中，所述磁性金属的厚度为0.4 2.3mm。
3. 如权利要求1所述的检测方法，其中，所述凹凸表面缺陷的所述厚度方向的大小s相对于所述磁性金属的厚度t的比s/t为9.0 0.63，其中，s的单位为pm， t的单位为mm。
4. 如权利要求1所述的检测方法，其中，所述信号是从外加了磁通的所述磁性金属泄露的磁通。
5. 如权利要求4所述的检测方法，其中，外加了所述磁通的所述磁性金属的磁通密度为磁饱和时的磁通密度的75%以上且小于95%。
6. 如权利要求4所述的检测方法，其中，组合多个条件进行所述探测，所述多个条件包括外加了所述磁通的所述磁性金属的磁通密度为磁饱和时的磁通密度的75%以上且小于95%的条件和为磁饱和时的磁通密度的95%以上的条件。
7. 如权利要求4所述的检测方法，其中，外加于所述磁性金属的磁场的强度为4000A/m以上且小于25000A/m。
8. 如权利要求4所述的检测方法，其中，将外加于所述磁性金属的磁场的强度为4000A/m以上且小于25000A/m的情况和为25000A/m以上的情况组合而进行所述探测。
9. 如权利要求l所述的检测方法，其中，将所述磁性金属与探测所述信号的检测装置的距离设定为0.5 1.5mm而进行。
10. 如权利要求1~9中任一项所述的检测方法，其中，所述信号 是由在成为缺陷产生原因的辊的下游工序及具有退火作用的工序的上 游工序中产生的所述凹凸表面缺陷的变形引起的物理量。
11. 如权利要求1 9中任一项所述的检测方法，其中，所述信号 是由在成为缺陷产生原因的辊的下游工序及表面光轧后的工序中产生 的所述凹凸表面缺陷的变形引起的物理量。
12. —种微小凹凸表面缺陷的检测方法，用于检测磁性金属被检 测体的凹凸量为0.5pm以上且6nm以下的微小凹凸表面缺陷，其特征 在于，通过探测由所述被检测体的缺陷部的变形引起的信号来检测所述表面缺陷。
13. —种磁性金属的制造方法， 中任一项所述的检测方法。
14. 一种磁性金属的制造方法， 述的检测方法。
15. —种磁性金属的制造方法， 述的检测方法。其特征在于，使用权利要求1 9其特征在于，使用权利要求10所其特征在于，使用权利要求11所
16. —种微小凹凸表面缺陷的检测装置，用于检测磁性金属被检 测体的凹凸量为0.5pm以上且6nm以下的微小凹凸表面缺陷，其特征 在于，通过探测由所述被检测体的缺陷部的变形引起的信号来检测所 述表面缺陷。
17. —种磁性金属的凹凸表面缺陷的检测装置，其特征在于，通 过磁化磁性金属的磁化器和在与磁性金属的移动方向垂直的方向上排列的多个磁传感器来探测由0.5~6pm的凹凸表面缺陷的变形引起的信号
全文摘要
一种磁性金属的凹凸表面缺陷的检测方法，包括探测0.5～6μm的凹凸表面缺陷的变形所引起的信号。所述信号是从外加了所述磁通的所述磁性金属泄露的磁通。检测装置具有磁化磁性金属的磁化器和在与磁性金属的移动方向垂直的方向上排列的多个磁传感器，来探测由0.5～6μm的凹凸表面缺陷的变形引起的信号。
文档编号G01N27/82GK101688851SQ20088002312
公开日2010年3月31日 申请日期2008年8月20日 优先权日2007年8月23日
发明者加藤宏晴, 腰原敬弘, 长栋章生 申请人:杰富意钢铁株式会社