缺陷检查方法及缺陷检查装置的制造方法_2

文档序号:9221482阅读:来源:国知局
构成。
[0054] 作为缺陷检查对象物的钢板200被载置到通板(日语:通板)台(未图示)上,通 过通板台的辊的驱动而被向图1的X方向输送。电磁超声波探头102检测钢板200的内部 缺陷202。在钢板200的宽度方向(图1的Y方向)上配置有多个电磁超声波探头102。如 图1所示,电磁超声波探头102在钢板200的输送方向(图1的X方向)上配置为两列,在 输送方向X上的前侧(下游侧)的列(前列)和输送方向X上的后侧(上游侧)的列(后 列)上分别配置有8个电磁超声波探头102。此外,前列及后列的8个电磁超声波探头102 配置为,使钢板200的宽度方向Y的位置分别不同,后列的电磁超声波探头102位于前列中 相邻的电磁超声波探头102的中间。由此,能够将位于前列的电磁超声波探头102之间、前 列的电磁超声波探头102不能检测到的内部缺陷202用后列的电磁超声波探头102可靠地 检测。另外,图1的电磁超声波探头102X表示在钢板200的宽度方向Y上位于最外侧的电 磁超声波探头102,但关于电磁超声波探头102X后述。
[0055] 图2是表示从图1的Y方向观察到的电磁超声波装置100的结构的示意图。如图 2所示,电磁超声波探头102接近于钢板200的上部而配置。从电磁超声波探头102的底面 朝向钢板200供给空气,通过该空气进行调整以使电磁超声波探头102的底面与钢板200 的表面200a之间的间距(距离)为0.5mm左右。此外,放大器104配置在电磁超声波探头 102的上部,将电磁超声波探头102的检测信号放大。另外,在图1中省略了放大器104的 图示。
[0056] 电磁超声波探头102使钢板200的表面200a(第1面)产生超声波振动,用线圈 检测通过由钢板200的底面200b (第2面)反射的超声波在静磁场下振动产生的涡电流。 由此,检测由底面200b反射的超声波的回波水平(B回波)。此外,在钢板200中发生了图 1所示的内部缺陷202的情况下,超声波在内部缺陷202中反射,由该内部缺陷202反射的 超声波被电磁超声波探头102检测到。由此,检测出由内部缺陷202反射的超声波的回波 水平(F回波)。这样,在钢板200中发生了内部缺陷202的情况下,与在钢板200中没有发 生内部缺陷202的情况相比,反射的超声波的回波水平变化,所以能够根据F回波相对于B 回波之比(F/B比)对内部缺陷202进行评价(等级分类)。这里,在F/B比中,B意味着B 回波的值(信号强度),F意味着F回波的值(信号强度)。
[0057] 运算装置110具有对各电磁超声波探头102供给高频电流(高频信号)的功能。 即,运算装置110向设在各电磁超声波探头102中的8个线圈分别供给用来使钢板200产 生超声波振动的尚频电流。
[0058] 此外,该运算装置110根据F回波相对于B回波之比(F/B比)评价内部缺陷202。 如图1所示,运算装置110由修正执行部112、修正值运算部114、F/B运算部116、缺陷评价 部118及修正值存储部119构成。关于运算装置110的各构成要素的功能后述。
[0059] 显示装置120显示内部缺陷202的水平及内部缺陷202的位置。此外,警报装置 130在内部缺陷202的水平超过基准水平的情况下发出警报。超过基准水平的内部缺陷202 被检测出的钢板200离开通常的输送路径,进行进一步的内部缺陷202的检查。
[0060] 图3A是表示钢板200的输送方向X的探伤位置和通过电磁超声波探头102的检 测得到的F回波及B回波的信号强度的特性图。此外,图3B是表示F/B比的信号强度的特 性图。如图3A所示,如果在钢板200中发生内部缺陷202,则根据内部缺陷202的大小而F 回波的值上升,B回波的值下降。因此,如图3B所示,发生了内部缺陷202的探伤位置,与 没有发生内部缺陷202的探伤位置相比,F/B比的值增加。并且,内部缺陷202越大,F回 波的值越大,B回波的值越小,所以F/B比的值变大。因而,能够基于F/B比的值检测是否 发生了内部缺陷202,进而,能够评价内部缺陷202的大小。此外,如果电磁超声波探头102 的底面与钢板200的表面200a之间的间距变化,则B回波及F回波的值变化,但通过计算 F/B比,能够将由间距的变化带来的B回波及F回波的变化量消除。进而,基于F/B比的值 来评价内部缺陷202,从而即使是在F回波及B回波中包含有噪声的情况,也能够消除噪声 的量,所以能够将内部缺陷202高精度地评价。
[0061] 来自在钢板200的宽度方向Y上配置的多个电磁超声波探头102的检测信号与来 自计测距钢板200的前端的位置的测量辊106的位置信号一起被向运算装置110传送。前 端检测传感器108检测钢板200的前端位置,其前端位置成为测量辊106检测钢板200的 位置时的基准。运算装置110取得F/B比的信号与位置信号的同步,制作图4所示那样的、 表示在钢板200中发生的内部缺陷202的位置的缺陷地图。
[0062] 1个电磁超声波探头102的钢板宽度方向Y上的长度(宽度)是100mm左右,不能 使相邻的电磁超声波探头102之间的距离成为零。因此,为了消除未检测区域,如上述那样 将电磁超声波探头102在钢板输送方向X上配置为两列,以使钢板200的宽度方向Y上的 电磁超声波探头102的位置在两列中相互不同地配置(所谓的交错排列)。另外,电磁超声 波探头102的前列与后列的间隔为0. 5~1. 5m。
[0063] 运算装置110通过使来自这样配置的多个电磁超声波探头102的检测信号与在通 板台上移动的钢板200的位置同步,从而识别正确的缺陷位置,制作图4所示那样的缺陷地 图。缺陷地图被显示在显示装置120上。由此,能够瞬间地掌握钢板200的发生了内部缺 陷202的位置和该内部缺陷202的长度。
[0064] [相邻的线圈给检测值带来的影响]
[0065] 图5是表示通过电磁超声波探头102在钢板200的表面200a发生的超声波振动 在钢板200的内部中传播的状况的示意图。在本实施方式中,各电磁超声波探头102具备 相邻配置的8个线圈,但在图5中为了说明而表示了 3个线圈。如图5所示,在1个电磁超 声波探头102中,排列有产生超声波的多个线圈1~3。线圈1~3-边相互取得同步,一 边使钢板200的表面200a产生超声波振动,进行由钢板200的底面200b及内部缺陷202 反射的超声波的接收。
[0066] 图6是将3个线圈1~3从图5的Z方向观察的平面图。在图5中,为了图示的 方便,以3个线圈1~3以一定间隔不重合配置的方式进行了图示,但实际上如图6所示,3 个线圈1~3相互相邻而以一部分重合的方式配置。此外,包括3个线圈1~3的8个线 圈(线圈1~8)在未图示的印刷基板(Flexible Printed Circuits)上配置为一列。
[0067] 此外,各线圈的宽度例如是10mm。另外,各电磁超声波探头102具备的线圈的数量 及宽度没有被特别限定,只要根据探伤效率等适当设定就可以。
[0068] 如图5所示,在电磁超声波探头102中,对应于线圈1~3设有永久磁铁102a。另 外,在图5中仅表示与线圈2对应的永久磁铁102a。如果对线圈2进行说明,则通过在线圈 2中流过高频电流,在钢板200的表面200a上发生以高频变动的磁场Ml。并且,在钢板200 的表面200a上,在将该磁场Ml抵消的方向上产生感应电流II。并且,通过在由永久磁铁 102a形成的静磁场M2内的导体(钢板200)中流过感应电流II,产生洛沦兹力F。该洛沦 兹力F与在线圈2中流过的高频电流同步变动,所以通过洛沦兹力F,钢板200的表面200a 振动,产生超声波300。
[0069] 如图5所示,在钢板200的表面200a产生的超声波300在钢板200的底面200b 上反射。由底面200b反射的超声波301的回波水平(B回波)被线圈2接收。线圈2产生 的超声波300在内部缺陷202中也反射。由内部缺陷202反射的超声波302的回波水平(F 回波)也被线圈2检测到。线圈2通过检测通过由底面200b反射的超声波301及由内部 缺陷202反射的超声波302在永久磁铁102a的静磁场下振动而产生的涡电流,检测B回波 及F回波。
[0070] 关于其他线圈也同样,使钢板200的表面200a产生超声波振动而检测B回波及F 回波。
[0071] [钢板的边缘附近的检测值的特性]
[0072] 如上述那样,通过轧制及冷却的影响,钢板200的宽度方向Y上的端部(边缘附 近)的结晶组织具有与钢板200的中央部的结晶组织不同的性质。图7是表示对不存在内 部缺陷202的即无缺陷的钢板200进行探伤的情况下的B回波或F/B比与距钢板的边缘的 距离的关系的特性图。这里,说明用图1中在钢板200的宽度方向Y上位于最外侧的电磁 超声波探头102X探伤的情况。在图7中,横轴是线圈1~13的距边缘的距离X,纵轴是由 线圈1~13检测出的B回波水平及F/B比的值(dB)。此外,在图7中,线圈1~8是电磁 超声波探头102X所具有的线圈,线圈9~13是与电磁超声波探头102X相邻的电磁超声波 探头102所具有的线圈。另外,图7表示在钢板200中不存在内部缺陷202的情况,所以图 7的F/B比为噪声与B回波之比。
[0073] 如上述那样,各电磁超声波探头102具备8个线圈1~8。如图7所示,电磁超声 波探头102X的线圈1位于边缘(x = 0),线圈2~13从钢板200的边缘向宽度方向的中心 侧(内侧)离开而取位。另外,线圈7和线圈9以相互重叠的方式配置,线圈8和线圈10 也以相互重叠的方式配置。
[0074] 如图7所示,在边缘附近的线圈中,B回波的检测值比边缘附近以外的线圈的检测 值下降(衰减)。特别是,边缘附近的线圈1及线圈2的检测值比线圈3~8的检测值衰 减。通过边缘附近的B回波值衰减,从而边缘附近的F/B比的值比边缘附近以外的F/B比 的值上升。因此,如果基于F/B比的值来评价内部缺陷202,则有尽管是无缺陷也被判断为 存在内部缺陷202、钢板200被判断不合格的情况。另外,也将边缘附近(端部)以外的区 域称作通常评价区域。
[0075] 以下,基于图8A~图8D具体地说明。这里,图8A及图8B是表示B回波及F回波 的检测值的特性图。图8A表示钢板200的电磁超声波探头102X中的边缘附近以外的线圈 (与图7的线圈3~8对应)的特性,图8B表示边缘附近的线圈(与图7的线圈1、2对应) 的特性。此外,图8C及图8D表示根据图8A及图8B的B回波及F回波的检测值计算出的 F/B比的值,图8C表示边缘附近以外的F/B比的值,图8D表示边缘附近的F/B比的值。
[0076] 在JISG0801中,将超声波探伤中的内部缺陷202的评价设定为,根据检测水平划 分为〇、A、X这3个级别。基于此,在图8A
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