【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼板等の磁性材料で形成された走行中の被検体を磁化し、磁気的異常部に起因する漏洩磁束を磁気センサで検出する磁気探傷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄のような強磁性体の内部に存在する欠陥を検出する方法として、漏洩磁束探傷法や渦流探傷法による磁気探傷方法が広く用いられている。その一例として、製鉄プラントにおける製鉄検査ラインに組み込まれている、磁気センサを利用した漏洩磁束探傷装置（例えば特開平８−１９３９８０号公報に開示されているもの）の構成を図４に示す。
【０００３】
製品検査ラインを搬送ローラ２１、２２により、ほぼ一定速度Ｖで搬送される薄鋼帯２３の搬送路に沿って磁気探傷装置２４が配設されている。この磁気探傷装置２４は、走行状態の薄鋼帯２３を磁化する磁化器２５と、薄鋼帯２３を挟んで磁化器２５の反対位置に配設された磁気センサ２６と、この磁気センサ２６からの検出信号に基づいて薄鋼帯２３の内部または表面の欠陥２７を検出する信号処理装置２８とで構成されている。
【０００４】
薄鋼帯２３に欠陥２７が存在すると、この欠陥２７に起因して薄鋼帯２３内の磁力線が乱され、薄鋼帯２３の外部に漏洩して漏洩磁束となる。磁気センサ２６はこの漏洩磁束を電気信号に変換し、信号処理装置２８に送る。信号処理装置２８は、バンドパスフィルター２９と閾値回路３０とからなり、バンドパスフィルターで雑音成分を除去した後、閾値回路で欠陥を検出する。漏洩磁束の強度は欠陥２７の大きさに対応するので、磁気センサ２６の検出信号の信号レベルで欠陥２７の大きさが評価できる。
【０００５】
以上のように、従来の、強磁性体金属被検体の欠陥を、漏洩磁束を測定することによって検出する方法においては、磁気センサの検出信号の信号レベルによって欠陥の大きさを検出していた。しかしながら、磁気センサによって検出される磁気的な信号には、上記の欠陥に起因する漏洩磁束信号以外にも、強磁性体金属被検体における局部的な磁気的特性変化、むらなどに起因する強磁性体金属被検体外部の磁束分布の乱れや、表面粗さにより生じる磁束分布の乱れが含まれる場合がある。
【０００６】
なかでも、鋼板表面を覆っているスケールと呼ばれる酸化物と鋼板の界面から生じる地合いノイズと呼ばれる信号が大きく欠陥検出の妨げとなってきた。
【０００７】
これまでは、検出すべき欠陥の体積が小さく欠陥信号のレベルも小さい場合は、これらの雑音磁束の影響によってＳ／Ｎ比の良い検出は困難であったが、これらの検出が困難なレベルの欠陥は、体積が小さく実用上の問題が生じることはなかった。ところが、近年、製品の品質レベルに対する要求が高度化してきたため、これまで問題にならなかった小さいレベルの欠陥でも、ある領域に集中して存在する場合には、品質上の問題となることが見られるようになってきた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ある領域に集中して存在する微小な欠陥を、精度良く検出できる装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、金属磁性体の磁気探傷装置であって、走行する被検体を磁化する磁化器と、前記被検体に近接して配置され、前記被検体に存在する、欠陥など磁気的異常に起因して生じる磁束を検出する磁気センサを備え、被検体のある領域で前記磁気センサにより検出された信号の統計値より欠陥に関する情報を得ることを特徴とする磁気探傷装置（請求項１）である。
【００１０】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、信号の統計値として自乗平均の平方根を用いることを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１１】
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段であって、磁気センサにより検出された信号をデジタル信号に変換した後、統計値を求めることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１２】
前記課題を解決するための第４の手段は、前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、被検体を飽和磁化より小さい値に磁化することを特徴とするもの（請求項４）である。
【００１３】
これらの手段においては、鋼板表層部の欠陥信号が雑音磁束に埋もれていることに着目し、特定の領域ごとに磁気センサにより検出された信号の統計値を計算し、その代表値を基に欠陥を判別して検出するようにしている。ここで、鋼板表層部の欠陥と呼ばれるものは、鋼板を覆うスケールが鋼板内部に細く噛み込んだものや、スケールが鋼板内に大きく台状に落ち込んだものなど、鋼板内にスケールが入り込むことによって生じている。
【００１４】
一方、上述した雑音磁束の主原因は、表層部の鋼板、スケール界面の乱れであることが分かっている。すなわち、表層部欠陥は雑音磁束の原因となる鋼板、スケール界面の乱れが特に大きくなったものであり、この雑音磁束の統計値から、集合表層部欠陥を高精度に検出することが可能である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態である磁気探傷装置（漏洩磁束探傷装置）の例を示す概要図である。図１において１は鋼板、２ａ，２ｂは搬送ロール、３は磁気探傷装置、４は磁化器、５は磁化電源、６は磁化コイル、７は欠陥、８は磁気センサ、９は信号処理装置、１０は領域分割装置、ｌ１は統計値計算回路である。
【００１６】
鋼板製造ラインでは、鋼板１が搬送ロール２ａ，２ｂによって速度Ｖで搬送されている。鋼板１の搬送路に沿って磁気探傷装置３が設置されている。この磁気探傷装置３は主に磁化器４、磁化電源５、磁化コイル６、磁気センサ７、信号処理装置８によって構成されている。ここで、磁気センサ７は、鋼板１に対して磁化器４の対向位置に配置されているが、同じ側に配置しても構わない。磁化電源５から磁化コイル６に直流電流を供給し、磁化器４を通して鋼板１を励磁する。
そして、鋼板１からの漏洩磁束を磁気センサ８で電気信号に変換する。磁気センサ８で検出された電気信号は、信号処理装置９に送られ、領域分割装置１０で例えば５ｍｍ毎の適当な大きさの領域毎に分割される。統計値計算回路１１は、それぞれの領域での次式で表される自乗平均の平方根（以下、ＲＭＳと呼ぶ）を計算する。そして、ＲＭＳ値がある閾値を超えたとき欠陥ありと判断する。
【００１７】
【数１】
【００１８】
ここで、ｔは測定時間、ａ（ｔ）は時間ｔにおける信号の出力、Ｔは計算領域を測定に要する時間である。積分範囲は、計算領域が測定された時間である。
【００１９】
なお、以上の説明は、漏洩磁束装置に関する例であるが、磁気探傷装置は、必ずしも漏洩磁束探傷装置でなくてもよく、例えば渦流探傷装置などの探傷装置であっても構わないし、漏洩磁束探傷法においても直流の磁化電流を用いる方法でなくてもよく、交流電流を用いる交流漏洩磁束探傷法でもかまわない。
【００２０】
また、領域分割装置１０で分割する領域の大きさは、必ずしも５ｍｍ毎でなくてもよく、例えば、対象とするターゲットの大きさに応じて適当な値を選べばよい。また、統計値計算回路で計算される値は、ＲＭＳ値を用いると、感度良く検出が可能であることが分かっているが、必ずしもＲＭＳ値でなくても良く、平均値、分散、標準偏差、中央値、最頻値、自乗和、適当な累乗和等の統計値であっても構わない。
【００２１】
また、磁気センサ８で検出された電気信号を、アナログーデジタル変換を施し、デジタル信号としてから上記の統計計算を行うことで、回路構成を簡易にすることができる。このことで、装置の規模を縮小できる、コストを小さくできるなどのメリットが大きい。この時、例えば上記ＲＭＳ値は、磁気センサの電気信号ａ（ｔ）を時間間隔△ｔで離散化したデジタル信号をａｉ（＝ａ（△ｔ×ｉ））とすると、次式のように計算される。
【００２２】
【数２】
【００２３】
ここで、Ｎは鋼板の速度をＶ、計算領域の長さをＬとした時、Ｎ＝Ｌ／（Ｖ×△ｔ）で表される値である。
【００２４】
【実施例】
以下に、本発明を、薄鋼板中の微小な表層欠陥をオンラインにて検出する装置に適用した例について図２を参照しながら説明する。図２に示すような磁気探傷装置を使用して、実際の鋼板に存在する微小欠陥を探傷した。図２において、図１に示されたものと同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。
１２はＡ／Ｄ変換回路、１３はＲＭＳ値計算回路である。
【００２５】
搬送される薄鋼板１の厚さは１［ｍｍ］であった。また、この鋼板１の搬送速度は、ほぼ一定で、速度Ｖ＝１００［ｍ／ｍｉｎ］であった。磁気センサ８と鋼板のリフトオフは０．５［ｍｍ］に設定した。また、実際には磁気センサ８は板幅方向に直線的に５［ｍｍ］ピッチで複数配列されており、ｌ００個の磁気センサによっていた幅方向５００［ｍｍ］をカバーするようになっている。
【００２６】
この磁気探傷装置の基本的な作動は、図１の説明において述べたものとほぼ同じであるが、磁気センサと領域分割装置１０の間で、アナログーデジタル変換を行っている。また、鋼板の表面近傍からの信号は、磁化の程度の影響をあまり受けないが、鋼板内部からの信号は、飽和磁化状態に近い磁化の大きな場合に検出感度が良くなるため、この例では表層部を対象として弱い磁化状態で探傷を行っている。しかし、飽和磁化状態まで磁化してもかまわない。
【００２７】
図３に鋼板探傷の結果を示す。（ａ）は表層部欠陥を含まない領域の磁気センサの出力信号波形と、そのＲＭＳ値、（ｂ）は表層欠陥を含む領域の磁気センサの出力と、そのＲＭＳ値をそれぞれ示す。この表層部欠陥は、測定後鋼板を切断し顕微鏡で観察を行ったところ、鋼板を覆うスケールが鋼板内部に細く噛み込む欠陥が見つかったものである。この結果を見ると、磁気センサの出力そのままでは雑音磁束の影響が大きく、表層部欠陥がある場合でも欠陥信号を検出することは困難であるが、各領域でのＲＭＳ値は欠陥ありの場合は、欠陥なしの場合の２倍程度となり、領域毎のＲＭＳ値の比較によって欠陥検出が可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、表層部に密集した微小欠陥を精度よく検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である磁気探傷装置（漏洩磁束探傷装置）の例を示す概要図である。
【図２】実施例に使用した磁気探傷装置の構成を示す概要図である。
【図３】正常部と欠陥存在部の信号波形とＲＭＳ値の例を示す図である。
【図４】従来の漏洩磁束探傷装置の構成の例を示す概要図である。
【符号の説明】
１…鋼板
２ａ，２ｂ…搬送ロール
３…磁気探傷装置
４…磁化器
５…磁化電源
６…磁化コイル
７…欠陥
８…磁気センサ
９…信号処理装置
１０…領域分割装置
１１…統計値計算回路
１２…Ａ／Ｄ変換回路
１３…ＲＭＳ値計算回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic flaw detector which magnetizes a running object formed of a magnetic material such as a steel plate and detects a leakage magnetic flux caused by a magnetically abnormal portion by a magnetic sensor.
[0002]
[Prior art]
As a method for detecting a defect existing inside a ferromagnetic material such as iron, a magnetic flaw detection method using a leakage magnetic flux flaw detection method or an eddy current flaw detection method is widely used. As an example, FIG. 4 shows a configuration of a magnetic flux leakage inspection device (for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-193980) using a magnetic sensor, which is incorporated in an iron making inspection line in an iron making plant.
[0003]
A magnetic flaw detector 24 is provided along a transport path of a thin steel strip 23 which is transported at a substantially constant speed V on the product inspection line by transport rollers 21 and 22. The magnetic flaw detector 24 includes a magnetizer 25 for magnetizing the running thin steel strip 23, a magnetic sensor 26 disposed at a position opposite to the magnetizer 25 with the thin steel strip 23 interposed therebetween, and a magnetic sensor 26. And a signal processing device 28 for detecting a defect 27 inside or on the surface of the thin steel strip 23 based on the detection signal.
[0004]
If the defect 27 exists in the thin steel strip 23, the line of magnetic force in the thin steel strip 23 is disturbed due to the defect 27, and leaks to the outside of the thin steel strip 23 to become a leakage magnetic flux. The magnetic sensor 26 converts this leakage magnetic flux into an electric signal and sends it to a signal processing device 28. The signal processing device 28 includes a bandpass filter 29 and a threshold circuit 30. After removing a noise component with the bandpass filter, the signal processing device 28 detects a defect with the threshold circuit. Since the intensity of the leakage magnetic flux corresponds to the size of the defect 27, the size of the defect 27 can be evaluated based on the signal level of the detection signal of the magnetic sensor 26.
[0005]
As described above, in the conventional method of detecting a defect of a ferromagnetic metal object by measuring leakage magnetic flux, the size of the defect is detected by the signal level of a detection signal of a magnetic sensor. However, the magnetic signal detected by the magnetic sensor includes, in addition to the leakage magnetic flux signal caused by the above-described defect, a ferromagnetic metal object caused by a local change in magnetic characteristics and unevenness caused by unevenness. In some cases, disturbance of the magnetic flux distribution outside the body metal subject and disturbance of the magnetic flux distribution caused by surface roughness are included.
[0006]
Above all, a signal called formation noise generated from the interface between the steel sheet and oxide, which covers the steel sheet surface, has greatly hindered defect detection.
[0007]
Heretofore, when the volume of a defect to be detected is small and the level of a defect signal is also small, it has been difficult to detect a signal with a good S / N ratio due to the influence of these noise magnetic fluxes. The defects were small in volume and did not cause practical problems. However, in recent years, the demands on the quality level of products have become more sophisticated, and it has been found that even small-level defects, which have not been a problem in the past, can cause quality problems if they are concentrated in a certain area. It has come to be.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a device that can accurately detect minute defects concentrated in a certain area.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first means for solving the above problem is a magnetic flaw detector for a metal magnetic material, which is provided with a magnetizer for magnetizing a running subject, a magnetizer arranged close to the subject, and A magnetic sensor that detects a magnetic flux caused by a magnetic abnormality such as a defect, and obtains information on the defect from a statistical value of a signal detected by the magnetic sensor in a certain region of the subject. This is a flaw detection device (claim 1).
[0010]
A second means for solving the above-mentioned problem is the first means, wherein a square root of a root mean square is used as a statistical value of the signal (claim 2).
[0011]
A third means for solving the above problem is the first means or the second means, wherein a signal detected by a magnetic sensor is converted into a digital signal, and then a statistical value is obtained. (Claim 3).
[0012]
A fourth means for solving the above problem is any of the first means to the third means, wherein the object is magnetized to a value smaller than the saturation magnetization. 4).
[0013]
In these means, focusing on the fact that the defect signal on the surface layer of the steel sheet is buried in the noise magnetic flux, the statistical value of the signal detected by the magnetic sensor is calculated for each specific area, and the defect value is calculated based on the representative value. Is determined and detected. Here, what is called a defect in the surface layer of a steel sheet is caused by scale entering the steel sheet, such as a scale in which the scale covering the steel sheet is thinly bitten into the steel sheet or a scale in which the scale falls into a large trapezoidal shape. Has occurred.
[0014]
On the other hand, it is known that the main cause of the above-mentioned noise magnetic flux is disturbance of the interface between the steel plate and the scale in the surface portion. That is, the surface layer defect is a steel sheet that causes noise magnetic flux, and the disturbance of the scale interface is particularly large. From the statistical value of the noise magnetic flux, it is possible to detect the aggregate surface layer defect with high accuracy. .
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a magnetic flaw detector (leakage magnetic flux flaw detector) according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a steel plate, 2a and 2b are transport rolls, 3 is a magnetic flaw detector, 4 is a magnetizer, 5 is a magnetizing power supply, 6 is a magnetizing coil, 7 is a defect, 8 is a magnetic sensor, 9 is a signal processing device, Reference numeral 10 denotes an area dividing device, and 11 denotes a statistic calculation circuit.
[0016]
In the steel sheet manufacturing line, the steel sheet 1 is transported at a speed V by the transport rolls 2a and 2b. A magnetic flaw detector 3 is installed along the transport path of the steel plate 1. The magnetic flaw detector 3 mainly includes a magnetizer 4, a magnetizing power supply 5, a magnetizing coil 6, a magnetic sensor 7, and a signal processing device 8. Here, the magnetic sensor 7 is disposed at a position facing the magnetizer 4 with respect to the steel plate 1, but may be disposed on the same side. A direct current is supplied from a magnetizing power supply 5 to a magnetizing coil 6 to excite the steel sheet 1 through a magnetizer 4.
Then, the magnetic flux leaking from the steel plate 1 is converted into an electric signal by the magnetic sensor 8. The electric signal detected by the magnetic sensor 8 is sent to the signal processing device 9 and divided by the region dividing device 10 into regions each having an appropriate size, for example, every 5 mm. The statistic calculation circuit 11 calculates a root-mean-square (hereinafter referred to as RMS) represented by the following equation in each region. When the RMS value exceeds a certain threshold, it is determined that there is a defect.
[0017]
(Equation 1)
[0018]
Here, t is the measurement time, a (t) is the signal output at time t, and T is the time required for measuring the calculation area. The integration range is the time at which the calculation area was measured.
[0019]
Although the above description is an example relating to the leakage magnetic flux device, the magnetic flaw detection device does not necessarily have to be a leakage magnetic flux flaw detection device, and may be a flaw detection device such as an eddy current flaw detection device. The method may not be a method using a DC magnetizing current, and may be an AC leakage magnetic flux detection method using an AC current.
[0020]
The size of the area divided by the area dividing device 10 does not necessarily have to be every 5 mm. For example, an appropriate value may be selected according to the size of the target to be processed. It is known that the value calculated by the statistical value calculation circuit can be detected with high sensitivity by using the RMS value. However, the value is not necessarily the RMS value, and the average value, variance, standard deviation, It may be a statistical value such as a median value, a mode value, a sum of squares, or an appropriate sum of powers.
[0021]
Further, by performing an analog-to-digital conversion on the electric signal detected by the magnetic sensor 8 and performing the above-described statistical calculation from a digital signal, the circuit configuration can be simplified. This has great advantages such as a reduction in the scale of the device and a reduction in cost. At this time, for example, if the digital signal obtained by discretizing the electric signal a (t) of the magnetic sensor at a time interval Δt is a i (= a (Δt × i)), the RMS value is represented by the following equation. Is calculated.
[0022]
(Equation 2)
[0023]
Here, N is a value represented by N = L / (V × Δt), where V is the speed of the steel sheet and L is the length of the calculation region.
[0024]
【Example】
Hereinafter, an example in which the present invention is applied to an apparatus for online detection of minute surface layer defects in a thin steel sheet will be described with reference to FIG. Using a magnetic flaw detector as shown in FIG. 2, a minute defect existing in an actual steel plate was detected. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
12 is an A / D conversion circuit, and 13 is an RMS value calculation circuit.
[0025]
The thickness of the transported thin steel sheet 1 was 1 [mm]. The transport speed of the steel sheet 1 was almost constant, and the speed V was 100 [m / min]. The lift-off between the magnetic sensor 8 and the steel plate was set to 0.5 [mm]. Actually, a plurality of magnetic sensors 8 are linearly arranged at a pitch of 5 [mm] in the width direction of the plate, and cover 500 [mm] in the width direction which was provided by 100 magnetic sensors.
[0026]
The basic operation of this magnetic flaw detector is almost the same as that described in the description of FIG. 1, but analog-digital conversion is performed between the magnetic sensor and the area dividing device 10. In addition, the signal from the vicinity of the surface of the steel sheet is not much affected by the degree of magnetization, but the signal from the inside of the steel sheet has better detection sensitivity when the magnetization is close to the saturation magnetization state. The flaw detection is performed in the weak magnetized state for the part. However, it may be magnetized to the saturation magnetization state.
[0027]
FIG. 3 shows the results of steel plate flaw detection. (A) shows the output signal waveform of the magnetic sensor in the region not including the surface layer defect and its RMS value, and (b) shows the output of the magnetic sensor in the region including the surface layer defect and its RMS value. The surface layer defect was a defect in which the scale covering the steel sheet was finely bitten into the inside of the steel sheet when the steel sheet was cut and observed with a microscope after the measurement. From these results, it is difficult to detect a defect signal even when there is a surface layer defect if the output of the magnetic sensor is as it is and it is difficult to detect a defect signal. This is about twice that in the case where there is no defect, and the defect can be detected by comparing the RMS values for each area.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately detect minute defects that are concentrated on the surface layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a magnetic flaw detector (leakage magnetic flux flaw detector) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration of a magnetic flaw detector used in the embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a signal waveform and an RMS value of a normal portion and a defect existing portion.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a conventional magnetic flux leakage inspection apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steel plate 2a, 2b ... Conveyance roll 3 ... Magnetic flaw detector 4 ... Magnetizer 5 ... Magnetization power supply 6 ... Magnetization coil 7 ... Defect 8 ... Magnetic sensor 9 ... Signal processing device 10 ... Region division device 11 ... Statistical value calculation circuit 12 ... A / D conversion circuit 13 ... RMS value calculation circuit