鋼片の品質評価方法及び装置
【課題】高周波化することなく表面不感帯を小さくし、深さ方向の探傷範囲を大にして、一度に広い範囲を探傷できるようにする。
【解決手段】連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価する際に、水を介して被検査材８の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子２０と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子３０とを、前記第一の圧電型振動子２０から送信される超音波ビーム２１と前記第二の圧電型振動子３０で受信するための超音波ビーム範囲（受信信号視野３１）の焦点が所定の鋼中深さＦで交差するように、音響隔離板４０を挟んで対向させて配置して、超音波探傷を行う。
【解決手段】連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価する際に、水を介して被検査材８の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子２０と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子３０とを、前記第一の圧電型振動子２０から送信される超音波ビーム２１と前記第二の圧電型振動子３０で受信するための超音波ビーム範囲（受信信号視野３１）の焦点が所定の鋼中深さＦで交差するように、音響隔離板４０を挟んで対向させて配置して、超音波探傷を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価するための鋼片の品質評価方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄板鋼材は連続鋳造、熱延、酸洗、冷延、亜鉛メッキといった各工程を経て製造される。最終製品で問題となる欠陥は、外観上問題となる表面欠陥や、プレスで顕在化する表層直下の欠陥である。欠陥の発生は前述の各工程のそれぞれで可能性があり、例えば、鋳造性の欠陥としては、アルミナ性介在物、パウダー性介在物がある。また、スラブ表層下の気泡が、熱延の加熱炉でスケールオフされる際に表面に現われ、その穴の中にスケールが詰まることも表面欠陥の原因の一つと言われている。通常、これら介在物や気泡は連続鋳造された鋼片の表面直下に多いため、連続鋳造での鋳型内での電磁攪拌・ブレーキ技術などで、できる限り連続鋳造された鋼片の表面直下に欠陥が発生しないような取り組みが実施されている。
【０００３】
連続鋳造の鋳造条件が適切かどうか、連続鋳造された鋼片の品質を評価する手法の一つとして、連続鋳造された鋼片から被検査体を抜き取り、このサンプルの表面を数ミリ程度研削して平滑にして、これを超音波で探傷し、気泡や介在物の分布を統計的に調べて品質を評価する方法がある。
【０００４】
超音波探傷方法は、鉄鋼製品（棒、板、管など）内部の欠陥の探傷に使われている。一般的に良く知られている超音波探傷方法は垂直パルスエコー法で、超音波探触子と被検査材とを油や水で音響結合して、超音波探触子から被検査材に垂直に超音波を送信し、内部に存在する欠陥で反射したエコーを超音波探触子で受信する方法である。この方法は被検査材の肉厚の中央部は十分に探傷することができるが、極表層部（表面下数ミリ）については送信パルスや表面エコーが不感帯（探傷不可能な領域）となって、探傷することができない。
【０００５】
そこで、被検査材表層部の欠陥を探傷する方法として、一般的には超音波の周波数を高周波化（例えば５０ＭＨｚ）する方法が実施されている。
【０００６】
（１）超音波を高周波化する方法
水を介して垂直パルスエコー法で探傷する方法において、図１（Ａ）に示すように、圧電型振動子１０から被検査材（鋼片）８に対して送信する超音波ビーム１１の周波数を高周波化し、更に、振動径を大きくし、かつ、音響レンズなどにより超音波ビーム１１を集束することで、焦点近傍にある欠陥８Ｆから強い反射波（Ｆエコー）が得られるようにし、かつ、図１（Ｂ）に示す如く、高周波化により受信される被検査材表面８Ｓからの反射波（Ｓエコー）の時間幅を短くして、できる限り不感帯を少なくする。表面エコーによる不感帯域が完全になくなるわけではないが、例えば、周波数が５ＭＨｚの場合には４〜６ｍｍ程度ある不感帯が、周波数を１０倍の５０ＭＨｚにすると１〜２ｍｍ程度にすることが可能である。
【０００７】
しかし、超音波の周波数を高周波化し、超音波ビームを集束すると、深さ方向に探傷可能な範囲も非常に限定された範囲となってしまうため、探傷可能な範囲を測定した後に、被検査体を深さ方向に削り込みながら探傷を繰り返す方法が実施されている。この方法では、例えば５ｍｍの深さ範囲を測定するだけでも、探傷、被検査体の加工を繰り返す為、探傷結果が得られるまでに数日かかってしまう。不感帯を小さくする為に周波数を高くするほど、探傷可能な深さ範囲が狭くなるため、被検査体の加工回数と探傷回数が多く必要となり、時間を要することになる。
【０００８】
（２）特許文献１に記載の方法
そこで、特許文献１では、超音波の周波数を高周波化した手法において、極表層部にある欠陥から発生する多重反射エコーを検出することで、従来、不感帯に隠れてしまい検出できなかった欠陥を検出できるようにしている。
【０００９】
しかしながら、欠陥形状（斜めや三角に尖った物等）の影響で、多重反射エコーが起きにくく、未検出となる欠陥が生じやすい。更に多重反射エコーを使うために、欠陥の深さを正確に知ることができないといった問題や、正確な深さがわからないため、ＤＧＳ特性（距離−信号振幅特性）をもとに信号振幅から欠陥サイズをより正確に推定できないといった問題がある。更にこの方法も、高周波の超音波を送受信するために、（１）で記載した問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１−２３７４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来実施されている、連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価する方法では、深さ方向の探傷範囲が狭いため、深さ方向の探傷領域が広いほど、欠陥の品質を評価するのに探傷回数とサンプルの加工回数が多く必要となり、結果が得られるまでに時間がかかるといった問題があった。
【００１２】
本発明では、前記問題を解決するべくなされたもので、連続鋳造された鋼片の、超音波を用いた評価を迅速に行えるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価する際に、水を介して被検査材の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子とを、前記第一の圧電型振動子から送信される超音波ビームと前記第二の圧電型振動子で受信するための超音波ビーム範囲の焦点が所定の鋼中深さで交差するように、音響隔離板を挟んで対向させて配置して、超音波探傷を行うことにより、前記課題を解決したものである。
【００１４】
ここで、前記第一、第二の圧電型振動子の長辺方向に超音波を集束させ、かつ、短辺方向に超音波を拡散させることができる。
【００１５】
又、欠陥の深さと前記第一の圧電型振動子および前記第二の圧電型振動子との配置から超音波の伝播経路を計算し、該計算した伝播経路に基づいて欠陥の深さ位置を補正することができる。
【００１６】
又、前記所定の鋼中深さを複数とし、各鋼中深さに対して、それぞれ前記第一及び第二の圧電型振動子を配設することができる。
【００１７】
本発明は、又、連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価するための鋼片の品質評価装置において、水を介して被検査材の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子とを、前記第一の圧電型振動子から送信される超音波ビームと前記第二の圧電型振動子で受信するための超音波ビーム範囲の焦点が所定の鋼中深さで交差するように、音響隔離板を挟んで対向されて配置してなる超音波探傷手段を備えたことにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００１８】
ここで、前記第一、第二の圧電型振動子は、その長辺方向に超音波を集束し、かつ、短辺方向に超音波を拡散するようにすることができる。
【００１９】
又、欠陥の深さと前記第一の圧電型振動子および前記第二の圧電型振動子との配置から超音波の伝播経路を計算し、該計算した伝播経路に基づいて欠陥の深さ位置を補正する手段を備えることができる。
【００２０】
又、前記所定の鋼中深さを複数とし、各鋼中深さに対して、それぞれ前記第一及び第二の圧電型振動子を配設することができる。
【発明の効果】
【００２１】
連続鋳造された鋼片から抜き取った被検査体を、従来技術よりも不感帯を少なく、深さ方向の探傷範囲を大にして一度に広い範囲を探傷することができるようになったので、被検査体の品質評価に要する時間が大幅に短縮され、連続鋳造鋼片の製造条件への迅速なフィードバックが可能となり、より高い品質の鋼片を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の問題点を説明するための断面図及び波形イメージ図
【図２】本発明の実施形態の基本的な構成を示す（Ａ）断面図及び（Ｂ）上面図
【図３】本発明で使用可能な圧電型振動子の一例を示す斜視図
【図４】前記実施形態における配置を示す断面図
【図５】同じく欠陥の鋼中深さ毎の入射位置Ｐ１−Ｐ２間距離（入射角度）とＳ／Ｎの関係の例を示す図
【図６】本発明の原理を説明する断面図
【図７】本発明の第１実施例の全体構成を示すブロック図
【図８】同じく探傷状況を示す斜視図
【図９】同じくセンサヘッドの断面図
【図１０】同じく処理手順を示す流れ図
【図１１】同じく計算方法を示す（Ａ）断面図及び（Ｂ）相関図
【図１２】（Ａ）従来法と（Ｂ）本発明法による相関を示す図
【図１３】従来法と第１実施例による探傷範囲を比較して示す図
【図１４】本発明の第２実施例の要部構成を示す断面図
【図１５】従来法と第２実施例による探傷範囲を比較して示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
図２（Ａ）は、本実施形態の基本的な構成を示す断面図、図２（Ｂ）は同じく上面図である。図中２０は第一の圧電型振動子、２１は該第一の圧電型振動子２０から送信される超音波ビーム、３０は第二の圧電型振動子、３１は該第二の圧電型振動子３０の受信信号視野、４０は音響隔離板、φ１は第一の圧電型振動子２０の被検査材表面８Ｓの法線に対する角度、φ２は第二の圧電型振動子３０の被検査材表面８Ｓの法線に対する角度、Ｄｃは測定深さ範囲、Ｆは鋼中焦点深さである。
【００２５】
本実施形態では音響結合方法を水浸法として、超音波の送信と受信を第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０とに分割して行う。第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０は、図２（Ａ）に示す断面図、図２（Ｂ）に示す上面図に示したように、ラインフォーカス状に超音波を送受信可能な形状とし、第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０が対向する面に対して垂直な方向については超音波が非集束となり拡散し、平行な面については超音波が集束するように振動子の形状を決定する。例えば、長方形の圧電型振動子を用意して、図３に示すように長辺側には集束するように曲率をつけ、短辺側は集束しないように平坦なままにする。または、平坦な圧電型振動子にラインフォーカス状のビームが得られるように音響レンズを取り付けても良い。ここで長辺側で集束させるのは、超音波が拡散しすぎて、小欠陥が検出できなくなるのを防ぐためである。
【００２６】
前記第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０、音響隔離板４０の配置について図４を用いて詳細に説明する。図４中、Ｐ１は第一の圧電型振動子２０の音圧中心軸と被検査材表面８Ｓとの交差位置、Ｐ２は第二の圧電型振動子３０の音圧中心軸と被検査材表面８Ｓとの交差位置、Ｗｄは位置Ｐ１とＰ２間の距離、Ｐｃは被検査材（鋼）８中における焦点位置、ｄ１は位置ＰｃとＰ１間の距離、ｄ２は位置ＰｃとＰ２間の距離である。
【００２７】
前記距離ｄ１とｄ２、角度φ１とφ２は、異なる値としてもかまわないが、焦点位置Ｐｃで理想的な超音波の反射がおきると仮定すると、距離ｄ１とｄ２、角度φ１とφ２は各々同じ値にして、線対称に第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０を配置することが好ましい。線対称となるように第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０を配置したときは、線対称の中心軸に音響隔離板４０を配置する。
【００２８】
探傷作業前に探傷したい鋼中深さＦを予め設定すれば、位置Ｐ１とＰ２から位置Ｐｃに対して超音波が最短で伝播する経路が求まり、角度θ１および角度θ２が計算できる。角度θ１とθ２から、次式で示されるスネルの法則を用いて、各位置Ｐ１、Ｐ２毎に角度φ１と角度φ２を計算させることになる。
【００２９】
【数１】
【００３０】
ここで、φ：入射角度
θ：屈折角度
Ｖｗ：水中音速
Ｖｓ：鋼中音速
【００３１】
ある鋼中深さＦに対して、最もＳ／Ｎが取れる位置Ｐ１と位置Ｐ２を図表にして整理しておくことが好ましい。図表の作成は、深さＦ毎に横穴人工疵や平底穴人工疵を加工し、これをもとに最適な条件を調査して、たとえば図５に示すように整理しておく。整理した結果をもとに、深さＦ毎に最適な条件を選択して探傷を行う。
【００３２】
なお、位置Ｐ１とＰ２、Ｐｃは同一直線状とすることが配置を容易にする上で適当であるが、これに限定されない。
【００３３】
図４の配置とすることで、第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０は、正反射方向とは異なる方向を向くことになる。従って、図６に示すように、第一の圧電型振動子２０から送信され、被検査材８の表面８Ｓで反射された信号が、第二の圧電型振動子３０で受信されにくくなり、表面反射波（Ｓエコー）の振幅が小さくなる。更に音響隔離板４０を設けて、被検査材表面８Ｓで反射し、第二の圧電型振動子３０に漏れこんでくる散乱波を遮ることで、表面反射波の振幅を更に小さくし、表面不感帯を限りなく低減させることが可能となる。
【００３４】
また、ラインフォーカス状のビームの拡散する側が深さ方向に対して交差するように配置することで、交差範囲、すなわち図２の測定深さ範囲Ｄｃに在る欠陥からの反射波を受信することができる。
【００３５】
従来の技術では、Ｓエコーの不感帯域を狭めるために、高周波化し、かつ欠陥からの反射波をＳ／Ｎ良く受信できるようにするために、超音波を集束させている。不感帯を短くしようとするほど、高周波化と超音波の集束化が必要となる一方で探傷可能な深さ範囲が狭くなるという相反関係の課題があった。
【００３６】
本発明により、この相反関係にある課題を解決し、高周波化せずとも、表面不感帯を小さくし、かつ深さ方向の広い範囲を探傷することが可能となった。
【実施例】
【００３７】
［第一の実施例］
本発明の第一の実施例を図７乃至図１３を用いて説明する。
【００３８】
図７中において、５０はセンサヘッド、５２は超音波送信部、５４は超音波受信部、５６はＡ／Ｄ変換部、６０は、信号処理部６４、超音波送受信制御部６６及びスキャナー制御部６８を含む超音波探傷制御ソフト６２を備えた計算機、７０はスキャナー機構部、７２は出力部である。
【００３９】
連続鋳造された鋼片（幅Ｓｃ[ｍ]×長さＳｌ[ｍ]×厚みＳｔ[ｍｍ]）から切り出した被検査材８（幅Ｓｃ／２[ｍ]×長さＳｌ[ｍ]×厚みＳｔ[ｍｍ]）を、図８に示すように、大型の水槽８０に設置し、センサヘッド５０を、図７に示したスキャナー機構部７０によりＸＹ方向にスキャンして超音波探傷を行う。
【００４０】
前記センサヘッド５０について図９および図４を用いて説明する。図９中、５２は被検査材８と接触するシューである。センサヘッド５０は図９に示すように外部から給水し局部水浸法で音響結合できる構造としている。被検査材が大型である為、全没水浸法は背の高い大きな水槽に被検査材を沈めることになる。従って、リフティングマグネット（リフマグ）やクレーンで被検査材の設置、取り出しを行う度に水槽内の水の入れ替えも必要となり作業効率が悪くなる。本実施例では図９に示す局部水浸可能なセンサヘッド５０とし、図８に示した如く、音響結合に使用した水を水槽８０で受けて、ポンプＰで循環させることで最小限の水で探傷できるようにした。全没水浸法で水の入れ替えに要する時間が、ほぼゼロとなり全没水浸法と比べて探傷作業の効率が改善する。なお、ポンプＰによる循環を行わず、垂れ流しとすることも可能である。
【００４１】
前記センサヘッド５０には第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０が図４に示したように深さＦ[ｍｍ]で焦点が合うように設置している。第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０の入射角度φ１、φ２、および入射点の位置Ｐ１、Ｐ２は、事前に深さＦ[ｍｍ]にあけた直径２ｍｍの横穴人工疵を用いてＳ／Ｎを調査し、その調査結果から求めた最適値（最もＳ／Ｎが良かった条件）を採用した。
【００４２】
前記超音波送信部５２は、超音波送受信制御部６６で事前に任意に設定された周波数ｆ[ＭＨｚ]と波数Ｋ[波数]、送信電圧Ｖｔ[Ｖ]で、センサヘッド５０にある第一の圧電型振動子２０を駆動して超音波を送信する。被検査材８からの反射波は、センサヘッド５０内にある第二の圧電型振動子３０で受信して、超音波受信部５４でフィルター処理、信号増幅され、Ａ／Ｄ変換部５６でＡ／Ｄ変換されて、計算機６０に取り込まれる。
【００４３】
本実施例では、周波数を５[ＭＨｚ]、波数を１[波数]とし、送信電圧は１００[Ｖ]として、超音波受信部５４では３ＭＨｚ〜５ＭＨｚのアナログバンドパスフィルタを用いた。
【００４４】
前記スキャナー制御部６８は、スキャナー機構部７０を制御して、ＸＹ走査を行う。このとき、スキャナー機構部７０に設置されているエンコーダーや、駆動パルス信号を基に、設定された任意の探傷密度毎にタイミング信号を出力する。このタイミング信号を同期信号として、超音波送信部５２は第一の圧電型振動子２０を駆動させ、超音波受信部５４は第二の圧電型振動子３０で被検査材８からの反射波を受信して、超音波受信部５４でフィルター処理、増幅処理を実施し、Ａ／Ｄ変換部５６でＡ／Ｄ変換を行う。
【００４５】
該Ａ／Ｄ変換部５６でＡ／Ｄ変換され計算機６０に取り込まれた反射波に、信号処理部６４で図１０に示す処理を施す。
【００４６】
まず、スキャン探傷（ステップ１００）で、座標（ｘ，ｙ）ごとに波形がメモリ（図示省略）に記憶され、各座標における波形に対して、同期加算信号処理（開口合成計算）およびデジタルフィルター処理、全波整流を施し、任意に設定したゲート内における最大値Ｐｘｙを算出し、最大値Ｐｘｙを輝度変換し、二次元にマッピングしてＣスコープ像を作成する（ステップ１１０）。このＣスコープ像に対して一次判定処理（ステップ１２０）を行い、任意に設定した閾値θ１より大きな振幅を箇所における、最大振幅Ｐｘｙ、疵エコーの伝播時間Ｔｘｙを算出する。本実施例では疵エコーの最大値振幅位置の−９ｄＢレベルの位置を読み取るようにした。伝播時間の読み取り方法は、本実施例における方法にのみ限定されるものではない。
【００４７】
一次処理で判定された座標（ｘ，ｙ）における最大振幅Ｐｘｙ、伝播時間Ｐｔを基に、推定深さの算出と、推定径の算出を行う（ステップ１３０）。
【００４８】
深さＤｘｙ[ｍｍ]を計算するとき、単純には超音波が屈折せずに直進すると仮定し、鋼中音速をＶｓ[ｍ／ｓｅｃ]として、伝播時間Ｔｘｙから次式で算出する方法がある。
Ｄｘｙ＝Ｔｘｙ×Ｖｓ／２ （２）
【００４９】
しかし、本実施例では屈折を考慮して、図１１に示すように深さ毎のスネル法則を満たすように実伝播経路（伝播時間）との関係式を予め作成しておき、この関係式をもとに伝播時間から深さを計算する。
【００５０】
図１２（Ａ）は超音波の実伝播経路を考慮せずに（２）式で算出したときの推定深さと実際の深さの比較であり、図１２（Ｂ）は超音波の実伝播経路を考慮した本実施例による推定深さと実際の深さの比較である。図１２（Ａ）では浅い位置にある欠陥ほど実深さよりも深い位置に在るように推定される。しかし、本実施例では、図１２（Ｂ）に示したように、（２）式で算出した場合よりも精度良く深さを推定することができていることがわかる。
【００５１】
深さＤｘｙを算出した後、深さＤｘｙをもとに振幅Ｐｘｙの値に補正を行う。本実施例の場合、焦点深さＦ近傍以外では探傷感度が落ちてくることから、予め人工疵を用いて、振幅の距離伝播特性を算出しておき、この特性をもとに振幅Ｐｘｙに補正を行い、事前に調査しておいた振幅と欠陥径の換算式を用いて、推定欠陥径Ｆｘｙを算出する。
【００５２】
超音波指示の二次判定処理（ステップ１４０）で、予め任意に設定しておいた閾値Ｓ[ｍｍ]以上を欠陥指示として抽出し、その欠陥個数および、各欠陥指示の座標（Ｘ，Ｙ）、推定欠陥径Ｆｘｙ、推定深さＤｘｙを出力する（ステップ１５０）。
【００５３】
図１３は推定径φ０．５ｍｍ以上の欠陥を探傷したときの本発明の効果を示す。図１３中、探傷範囲の例は５０ＭＨｚで探傷したときの探傷可能な深さ範囲の一例を示している。本実施例を用いることで、従来法よりもより浅い側から、そしてより広い側まで探傷可能であることがわかる。
【００５４】
［第二の実施例］
第二の実施例を図１４を用いて説明する。第一の実施例では、センサヘッド一つで実施したが、探傷したい範囲ごとに最適化したセンサヘッドを複合して、探傷範囲をさらに拡張することも可能である。
【００５５】
第二の実施例は図１４に示すように、焦点深さＦ１[ｍｍ]で焦点が交わるように第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０を配置し、焦点深さＦ２[ｍｍ]（Ｆ１＜Ｆ２）で焦点が交わるように第三の圧電型振動子２２と第四の圧電型振動子３２を配置した。焦点深さＦ１[ｍｍ]に対して配置した第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０を第一のセンサヘッドとし、焦点深さＦ２[ｍｍ]に対して配置した第三の圧電型振動子２２と第四の圧電型振動子３２を第二のセンサヘッドとして、同時に二つのセンサヘッドで被検査材８を走査して探傷を行う。
【００５６】
図１５に第二の実施例による推定径φ０．５ｍｍ以上の探傷範囲の実績を示す。図１５から、本実施例により第一の実施例よりもさらに広範囲の探傷が可能であることがわかる。
【００５７】
なお、センサヘッドを三つ以上設けることも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
８…被検査材
８Ｆ…欠陥
２０、２２、３０、３２…圧電型振動子
２１…超音波ビーム
３１…受信信号視野
４０…音響隔離板
５０…センサヘッド
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２…焦点深さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価するための鋼片の品質評価方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄板鋼材は連続鋳造、熱延、酸洗、冷延、亜鉛メッキといった各工程を経て製造される。最終製品で問題となる欠陥は、外観上問題となる表面欠陥や、プレスで顕在化する表層直下の欠陥である。欠陥の発生は前述の各工程のそれぞれで可能性があり、例えば、鋳造性の欠陥としては、アルミナ性介在物、パウダー性介在物がある。また、スラブ表層下の気泡が、熱延の加熱炉でスケールオフされる際に表面に現われ、その穴の中にスケールが詰まることも表面欠陥の原因の一つと言われている。通常、これら介在物や気泡は連続鋳造された鋼片の表面直下に多いため、連続鋳造での鋳型内での電磁攪拌・ブレーキ技術などで、できる限り連続鋳造された鋼片の表面直下に欠陥が発生しないような取り組みが実施されている。
【０００３】
連続鋳造の鋳造条件が適切かどうか、連続鋳造された鋼片の品質を評価する手法の一つとして、連続鋳造された鋼片から被検査体を抜き取り、このサンプルの表面を数ミリ程度研削して平滑にして、これを超音波で探傷し、気泡や介在物の分布を統計的に調べて品質を評価する方法がある。
【０００４】
超音波探傷方法は、鉄鋼製品（棒、板、管など）内部の欠陥の探傷に使われている。一般的に良く知られている超音波探傷方法は垂直パルスエコー法で、超音波探触子と被検査材とを油や水で音響結合して、超音波探触子から被検査材に垂直に超音波を送信し、内部に存在する欠陥で反射したエコーを超音波探触子で受信する方法である。この方法は被検査材の肉厚の中央部は十分に探傷することができるが、極表層部（表面下数ミリ）については送信パルスや表面エコーが不感帯（探傷不可能な領域）となって、探傷することができない。
【０００５】
そこで、被検査材表層部の欠陥を探傷する方法として、一般的には超音波の周波数を高周波化（例えば５０ＭＨｚ）する方法が実施されている。
【０００６】
（１）超音波を高周波化する方法
水を介して垂直パルスエコー法で探傷する方法において、図１（Ａ）に示すように、圧電型振動子１０から被検査材（鋼片）８に対して送信する超音波ビーム１１の周波数を高周波化し、更に、振動径を大きくし、かつ、音響レンズなどにより超音波ビーム１１を集束することで、焦点近傍にある欠陥８Ｆから強い反射波（Ｆエコー）が得られるようにし、かつ、図１（Ｂ）に示す如く、高周波化により受信される被検査材表面８Ｓからの反射波（Ｓエコー）の時間幅を短くして、できる限り不感帯を少なくする。表面エコーによる不感帯域が完全になくなるわけではないが、例えば、周波数が５ＭＨｚの場合には４〜６ｍｍ程度ある不感帯が、周波数を１０倍の５０ＭＨｚにすると１〜２ｍｍ程度にすることが可能である。
【０００７】
しかし、超音波の周波数を高周波化し、超音波ビームを集束すると、深さ方向に探傷可能な範囲も非常に限定された範囲となってしまうため、探傷可能な範囲を測定した後に、被検査体を深さ方向に削り込みながら探傷を繰り返す方法が実施されている。この方法では、例えば５ｍｍの深さ範囲を測定するだけでも、探傷、被検査体の加工を繰り返す為、探傷結果が得られるまでに数日かかってしまう。不感帯を小さくする為に周波数を高くするほど、探傷可能な深さ範囲が狭くなるため、被検査体の加工回数と探傷回数が多く必要となり、時間を要することになる。
【０００８】
（２）特許文献１に記載の方法
そこで、特許文献１では、超音波の周波数を高周波化した手法において、極表層部にある欠陥から発生する多重反射エコーを検出することで、従来、不感帯に隠れてしまい検出できなかった欠陥を検出できるようにしている。
【０００９】
しかしながら、欠陥形状（斜めや三角に尖った物等）の影響で、多重反射エコーが起きにくく、未検出となる欠陥が生じやすい。更に多重反射エコーを使うために、欠陥の深さを正確に知ることができないといった問題や、正確な深さがわからないため、ＤＧＳ特性（距離−信号振幅特性）をもとに信号振幅から欠陥サイズをより正確に推定できないといった問題がある。更にこの方法も、高周波の超音波を送受信するために、（１）で記載した問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１−２３７４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来実施されている、連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価する方法では、深さ方向の探傷範囲が狭いため、深さ方向の探傷領域が広いほど、欠陥の品質を評価するのに探傷回数とサンプルの加工回数が多く必要となり、結果が得られるまでに時間がかかるといった問題があった。
【００１２】
本発明では、前記問題を解決するべくなされたもので、連続鋳造された鋼片の、超音波を用いた評価を迅速に行えるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価する際に、水を介して被検査材の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子とを、前記第一の圧電型振動子から送信される超音波ビームと前記第二の圧電型振動子で受信するための超音波ビーム範囲の焦点が所定の鋼中深さで交差するように、音響隔離板を挟んで対向させて配置して、超音波探傷を行うことにより、前記課題を解決したものである。
【００１４】
ここで、前記第一、第二の圧電型振動子の長辺方向に超音波を集束させ、かつ、短辺方向に超音波を拡散させることができる。
【００１５】
又、欠陥の深さと前記第一の圧電型振動子および前記第二の圧電型振動子との配置から超音波の伝播経路を計算し、該計算した伝播経路に基づいて欠陥の深さ位置を補正することができる。
【００１６】
又、前記所定の鋼中深さを複数とし、各鋼中深さに対して、それぞれ前記第一及び第二の圧電型振動子を配設することができる。
【００１７】
本発明は、又、連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価するための鋼片の品質評価装置において、水を介して被検査材の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子とを、前記第一の圧電型振動子から送信される超音波ビームと前記第二の圧電型振動子で受信するための超音波ビーム範囲の焦点が所定の鋼中深さで交差するように、音響隔離板を挟んで対向されて配置してなる超音波探傷手段を備えたことにより、同様に前記課題を解決したものである。
【００１８】
ここで、前記第一、第二の圧電型振動子は、その長辺方向に超音波を集束し、かつ、短辺方向に超音波を拡散するようにすることができる。
【００１９】
又、欠陥の深さと前記第一の圧電型振動子および前記第二の圧電型振動子との配置から超音波の伝播経路を計算し、該計算した伝播経路に基づいて欠陥の深さ位置を補正する手段を備えることができる。
【００２０】
又、前記所定の鋼中深さを複数とし、各鋼中深さに対して、それぞれ前記第一及び第二の圧電型振動子を配設することができる。
【発明の効果】
【００２１】
連続鋳造された鋼片から抜き取った被検査体を、従来技術よりも不感帯を少なく、深さ方向の探傷範囲を大にして一度に広い範囲を探傷することができるようになったので、被検査体の品質評価に要する時間が大幅に短縮され、連続鋳造鋼片の製造条件への迅速なフィードバックが可能となり、より高い品質の鋼片を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の問題点を説明するための断面図及び波形イメージ図
【図２】本発明の実施形態の基本的な構成を示す（Ａ）断面図及び（Ｂ）上面図
【図３】本発明で使用可能な圧電型振動子の一例を示す斜視図
【図４】前記実施形態における配置を示す断面図
【図５】同じく欠陥の鋼中深さ毎の入射位置Ｐ１−Ｐ２間距離（入射角度）とＳ／Ｎの関係の例を示す図
【図６】本発明の原理を説明する断面図
【図７】本発明の第１実施例の全体構成を示すブロック図
【図８】同じく探傷状況を示す斜視図
【図９】同じくセンサヘッドの断面図
【図１０】同じく処理手順を示す流れ図
【図１１】同じく計算方法を示す（Ａ）断面図及び（Ｂ）相関図
【図１２】（Ａ）従来法と（Ｂ）本発明法による相関を示す図
【図１３】従来法と第１実施例による探傷範囲を比較して示す図
【図１４】本発明の第２実施例の要部構成を示す断面図
【図１５】従来法と第２実施例による探傷範囲を比較して示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
図２（Ａ）は、本実施形態の基本的な構成を示す断面図、図２（Ｂ）は同じく上面図である。図中２０は第一の圧電型振動子、２１は該第一の圧電型振動子２０から送信される超音波ビーム、３０は第二の圧電型振動子、３１は該第二の圧電型振動子３０の受信信号視野、４０は音響隔離板、φ１は第一の圧電型振動子２０の被検査材表面８Ｓの法線に対する角度、φ２は第二の圧電型振動子３０の被検査材表面８Ｓの法線に対する角度、Ｄｃは測定深さ範囲、Ｆは鋼中焦点深さである。
【００２５】
本実施形態では音響結合方法を水浸法として、超音波の送信と受信を第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０とに分割して行う。第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０は、図２（Ａ）に示す断面図、図２（Ｂ）に示す上面図に示したように、ラインフォーカス状に超音波を送受信可能な形状とし、第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０が対向する面に対して垂直な方向については超音波が非集束となり拡散し、平行な面については超音波が集束するように振動子の形状を決定する。例えば、長方形の圧電型振動子を用意して、図３に示すように長辺側には集束するように曲率をつけ、短辺側は集束しないように平坦なままにする。または、平坦な圧電型振動子にラインフォーカス状のビームが得られるように音響レンズを取り付けても良い。ここで長辺側で集束させるのは、超音波が拡散しすぎて、小欠陥が検出できなくなるのを防ぐためである。
【００２６】
前記第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０、音響隔離板４０の配置について図４を用いて詳細に説明する。図４中、Ｐ１は第一の圧電型振動子２０の音圧中心軸と被検査材表面８Ｓとの交差位置、Ｐ２は第二の圧電型振動子３０の音圧中心軸と被検査材表面８Ｓとの交差位置、Ｗｄは位置Ｐ１とＰ２間の距離、Ｐｃは被検査材（鋼）８中における焦点位置、ｄ１は位置ＰｃとＰ１間の距離、ｄ２は位置ＰｃとＰ２間の距離である。
【００２７】
前記距離ｄ１とｄ２、角度φ１とφ２は、異なる値としてもかまわないが、焦点位置Ｐｃで理想的な超音波の反射がおきると仮定すると、距離ｄ１とｄ２、角度φ１とφ２は各々同じ値にして、線対称に第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０を配置することが好ましい。線対称となるように第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０を配置したときは、線対称の中心軸に音響隔離板４０を配置する。
【００２８】
探傷作業前に探傷したい鋼中深さＦを予め設定すれば、位置Ｐ１とＰ２から位置Ｐｃに対して超音波が最短で伝播する経路が求まり、角度θ１および角度θ２が計算できる。角度θ１とθ２から、次式で示されるスネルの法則を用いて、各位置Ｐ１、Ｐ２毎に角度φ１と角度φ２を計算させることになる。
【００２９】
【数１】
【００３０】
ここで、φ：入射角度
θ：屈折角度
Ｖｗ：水中音速
Ｖｓ：鋼中音速
【００３１】
ある鋼中深さＦに対して、最もＳ／Ｎが取れる位置Ｐ１と位置Ｐ２を図表にして整理しておくことが好ましい。図表の作成は、深さＦ毎に横穴人工疵や平底穴人工疵を加工し、これをもとに最適な条件を調査して、たとえば図５に示すように整理しておく。整理した結果をもとに、深さＦ毎に最適な条件を選択して探傷を行う。
【００３２】
なお、位置Ｐ１とＰ２、Ｐｃは同一直線状とすることが配置を容易にする上で適当であるが、これに限定されない。
【００３３】
図４の配置とすることで、第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０は、正反射方向とは異なる方向を向くことになる。従って、図６に示すように、第一の圧電型振動子２０から送信され、被検査材８の表面８Ｓで反射された信号が、第二の圧電型振動子３０で受信されにくくなり、表面反射波（Ｓエコー）の振幅が小さくなる。更に音響隔離板４０を設けて、被検査材表面８Ｓで反射し、第二の圧電型振動子３０に漏れこんでくる散乱波を遮ることで、表面反射波の振幅を更に小さくし、表面不感帯を限りなく低減させることが可能となる。
【００３４】
また、ラインフォーカス状のビームの拡散する側が深さ方向に対して交差するように配置することで、交差範囲、すなわち図２の測定深さ範囲Ｄｃに在る欠陥からの反射波を受信することができる。
【００３５】
従来の技術では、Ｓエコーの不感帯域を狭めるために、高周波化し、かつ欠陥からの反射波をＳ／Ｎ良く受信できるようにするために、超音波を集束させている。不感帯を短くしようとするほど、高周波化と超音波の集束化が必要となる一方で探傷可能な深さ範囲が狭くなるという相反関係の課題があった。
【００３６】
本発明により、この相反関係にある課題を解決し、高周波化せずとも、表面不感帯を小さくし、かつ深さ方向の広い範囲を探傷することが可能となった。
【実施例】
【００３７】
［第一の実施例］
本発明の第一の実施例を図７乃至図１３を用いて説明する。
【００３８】
図７中において、５０はセンサヘッド、５２は超音波送信部、５４は超音波受信部、５６はＡ／Ｄ変換部、６０は、信号処理部６４、超音波送受信制御部６６及びスキャナー制御部６８を含む超音波探傷制御ソフト６２を備えた計算機、７０はスキャナー機構部、７２は出力部である。
【００３９】
連続鋳造された鋼片（幅Ｓｃ[ｍ]×長さＳｌ[ｍ]×厚みＳｔ[ｍｍ]）から切り出した被検査材８（幅Ｓｃ／２[ｍ]×長さＳｌ[ｍ]×厚みＳｔ[ｍｍ]）を、図８に示すように、大型の水槽８０に設置し、センサヘッド５０を、図７に示したスキャナー機構部７０によりＸＹ方向にスキャンして超音波探傷を行う。
【００４０】
前記センサヘッド５０について図９および図４を用いて説明する。図９中、５２は被検査材８と接触するシューである。センサヘッド５０は図９に示すように外部から給水し局部水浸法で音響結合できる構造としている。被検査材が大型である為、全没水浸法は背の高い大きな水槽に被検査材を沈めることになる。従って、リフティングマグネット（リフマグ）やクレーンで被検査材の設置、取り出しを行う度に水槽内の水の入れ替えも必要となり作業効率が悪くなる。本実施例では図９に示す局部水浸可能なセンサヘッド５０とし、図８に示した如く、音響結合に使用した水を水槽８０で受けて、ポンプＰで循環させることで最小限の水で探傷できるようにした。全没水浸法で水の入れ替えに要する時間が、ほぼゼロとなり全没水浸法と比べて探傷作業の効率が改善する。なお、ポンプＰによる循環を行わず、垂れ流しとすることも可能である。
【００４１】
前記センサヘッド５０には第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０が図４に示したように深さＦ[ｍｍ]で焦点が合うように設置している。第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０の入射角度φ１、φ２、および入射点の位置Ｐ１、Ｐ２は、事前に深さＦ[ｍｍ]にあけた直径２ｍｍの横穴人工疵を用いてＳ／Ｎを調査し、その調査結果から求めた最適値（最もＳ／Ｎが良かった条件）を採用した。
【００４２】
前記超音波送信部５２は、超音波送受信制御部６６で事前に任意に設定された周波数ｆ[ＭＨｚ]と波数Ｋ[波数]、送信電圧Ｖｔ[Ｖ]で、センサヘッド５０にある第一の圧電型振動子２０を駆動して超音波を送信する。被検査材８からの反射波は、センサヘッド５０内にある第二の圧電型振動子３０で受信して、超音波受信部５４でフィルター処理、信号増幅され、Ａ／Ｄ変換部５６でＡ／Ｄ変換されて、計算機６０に取り込まれる。
【００４３】
本実施例では、周波数を５[ＭＨｚ]、波数を１[波数]とし、送信電圧は１００[Ｖ]として、超音波受信部５４では３ＭＨｚ〜５ＭＨｚのアナログバンドパスフィルタを用いた。
【００４４】
前記スキャナー制御部６８は、スキャナー機構部７０を制御して、ＸＹ走査を行う。このとき、スキャナー機構部７０に設置されているエンコーダーや、駆動パルス信号を基に、設定された任意の探傷密度毎にタイミング信号を出力する。このタイミング信号を同期信号として、超音波送信部５２は第一の圧電型振動子２０を駆動させ、超音波受信部５４は第二の圧電型振動子３０で被検査材８からの反射波を受信して、超音波受信部５４でフィルター処理、増幅処理を実施し、Ａ／Ｄ変換部５６でＡ／Ｄ変換を行う。
【００４５】
該Ａ／Ｄ変換部５６でＡ／Ｄ変換され計算機６０に取り込まれた反射波に、信号処理部６４で図１０に示す処理を施す。
【００４６】
まず、スキャン探傷（ステップ１００）で、座標（ｘ，ｙ）ごとに波形がメモリ（図示省略）に記憶され、各座標における波形に対して、同期加算信号処理（開口合成計算）およびデジタルフィルター処理、全波整流を施し、任意に設定したゲート内における最大値Ｐｘｙを算出し、最大値Ｐｘｙを輝度変換し、二次元にマッピングしてＣスコープ像を作成する（ステップ１１０）。このＣスコープ像に対して一次判定処理（ステップ１２０）を行い、任意に設定した閾値θ１より大きな振幅を箇所における、最大振幅Ｐｘｙ、疵エコーの伝播時間Ｔｘｙを算出する。本実施例では疵エコーの最大値振幅位置の−９ｄＢレベルの位置を読み取るようにした。伝播時間の読み取り方法は、本実施例における方法にのみ限定されるものではない。
【００４７】
一次処理で判定された座標（ｘ，ｙ）における最大振幅Ｐｘｙ、伝播時間Ｐｔを基に、推定深さの算出と、推定径の算出を行う（ステップ１３０）。
【００４８】
深さＤｘｙ[ｍｍ]を計算するとき、単純には超音波が屈折せずに直進すると仮定し、鋼中音速をＶｓ[ｍ／ｓｅｃ]として、伝播時間Ｔｘｙから次式で算出する方法がある。
Ｄｘｙ＝Ｔｘｙ×Ｖｓ／２ （２）
【００４９】
しかし、本実施例では屈折を考慮して、図１１に示すように深さ毎のスネル法則を満たすように実伝播経路（伝播時間）との関係式を予め作成しておき、この関係式をもとに伝播時間から深さを計算する。
【００５０】
図１２（Ａ）は超音波の実伝播経路を考慮せずに（２）式で算出したときの推定深さと実際の深さの比較であり、図１２（Ｂ）は超音波の実伝播経路を考慮した本実施例による推定深さと実際の深さの比較である。図１２（Ａ）では浅い位置にある欠陥ほど実深さよりも深い位置に在るように推定される。しかし、本実施例では、図１２（Ｂ）に示したように、（２）式で算出した場合よりも精度良く深さを推定することができていることがわかる。
【００５１】
深さＤｘｙを算出した後、深さＤｘｙをもとに振幅Ｐｘｙの値に補正を行う。本実施例の場合、焦点深さＦ近傍以外では探傷感度が落ちてくることから、予め人工疵を用いて、振幅の距離伝播特性を算出しておき、この特性をもとに振幅Ｐｘｙに補正を行い、事前に調査しておいた振幅と欠陥径の換算式を用いて、推定欠陥径Ｆｘｙを算出する。
【００５２】
超音波指示の二次判定処理（ステップ１４０）で、予め任意に設定しておいた閾値Ｓ[ｍｍ]以上を欠陥指示として抽出し、その欠陥個数および、各欠陥指示の座標（Ｘ，Ｙ）、推定欠陥径Ｆｘｙ、推定深さＤｘｙを出力する（ステップ１５０）。
【００５３】
図１３は推定径φ０．５ｍｍ以上の欠陥を探傷したときの本発明の効果を示す。図１３中、探傷範囲の例は５０ＭＨｚで探傷したときの探傷可能な深さ範囲の一例を示している。本実施例を用いることで、従来法よりもより浅い側から、そしてより広い側まで探傷可能であることがわかる。
【００５４】
［第二の実施例］
第二の実施例を図１４を用いて説明する。第一の実施例では、センサヘッド一つで実施したが、探傷したい範囲ごとに最適化したセンサヘッドを複合して、探傷範囲をさらに拡張することも可能である。
【００５５】
第二の実施例は図１４に示すように、焦点深さＦ１[ｍｍ]で焦点が交わるように第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０を配置し、焦点深さＦ２[ｍｍ]（Ｆ１＜Ｆ２）で焦点が交わるように第三の圧電型振動子２２と第四の圧電型振動子３２を配置した。焦点深さＦ１[ｍｍ]に対して配置した第一の圧電型振動子２０と第二の圧電型振動子３０を第一のセンサヘッドとし、焦点深さＦ２[ｍｍ]に対して配置した第三の圧電型振動子２２と第四の圧電型振動子３２を第二のセンサヘッドとして、同時に二つのセンサヘッドで被検査材８を走査して探傷を行う。
【００５６】
図１５に第二の実施例による推定径φ０．５ｍｍ以上の探傷範囲の実績を示す。図１５から、本実施例により第一の実施例よりもさらに広範囲の探傷が可能であることがわかる。
【００５７】
なお、センサヘッドを三つ以上設けることも可能である。
【符号の説明】
【００５８】
８…被検査材
８Ｆ…欠陥
２０、２２、３０、３２…圧電型振動子
２１…超音波ビーム
３１…受信信号視野
４０…音響隔離板
５０…センサヘッド
Ｆ、Ｆ１、Ｆ２…焦点深さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価する際に、
水を介して被検査材の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子とを、前記第一の圧電型振動子から送信される超音波ビームと前記第二の圧電型振動子で受信するための超音波ビーム範囲の焦点が所定の鋼中深さで交差するように、音響隔離板を挟んで対向させて配置して、超音波探傷を行うことを特徴とする鋼片の品質評価方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第一、第二の圧電型振動子の長辺方向に超音波を集束させ、かつ、短辺方向に超音波を拡散させることを特徴とする鋼片の品質評価方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、欠陥の深さと前記第一の圧電型振動子および前記第二の圧電型振動子との配置から超音波の伝播経路を計算し、該計算した伝播経路に基づいて欠陥の深さ位置を補正することを特徴とする鋼片の品質評価方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記所定の鋼中深さを複数とし、各鋼中深さに対して、それぞれ前記第一及び第二の圧電型振動子を配設することを特徴とする特徴とする鋼片の品質評価方法。
【請求項５】
連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価するための鋼片の品質評価装置において、
水を介して被検査材の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子とを、前記第一の圧電型振動子から送信される超音波ビームと前記第二の圧電型振動子で受信するための超音波ビーム範囲の焦点が所定の鋼中深さで交差するように、音響隔離板を挟んで対向されて配置してなる超音波探傷手段を備えたことを特徴とする鋼片の品質評価装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第一、第二の圧電型振動子が、その長辺方向に超音波を集束し、かつ、短辺方向に超音波を拡散するようにされていることを特徴とする鋼片の品質評価装置。
【請求項７】
請求項５又は６において、欠陥の深さと前記第一の圧電型振動子および前記第二の圧電型振動子との配置から超音波の伝播経路を計算し、該計算した伝播経路に基づいて欠陥の深さ位置を補正する手段を備えたことを特徴とする鋼片の品質評価装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、前記所定の鋼中深さを複数とし、各鋼中深さに対して、それぞれ前記第一及び第二の圧電型振動子を配設したことを特徴とする鋼片の品質評価装置。
【請求項１】
連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価する際に、
水を介して被検査材の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子とを、前記第一の圧電型振動子から送信される超音波ビームと前記第二の圧電型振動子で受信するための超音波ビーム範囲の焦点が所定の鋼中深さで交差するように、音響隔離板を挟んで対向させて配置して、超音波探傷を行うことを特徴とする鋼片の品質評価方法。
【請求項２】
請求項１において、前記第一、第二の圧電型振動子の長辺方向に超音波を集束させ、かつ、短辺方向に超音波を拡散させることを特徴とする鋼片の品質評価方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、欠陥の深さと前記第一の圧電型振動子および前記第二の圧電型振動子との配置から超音波の伝播経路を計算し、該計算した伝播経路に基づいて欠陥の深さ位置を補正することを特徴とする鋼片の品質評価方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記所定の鋼中深さを複数とし、各鋼中深さに対して、それぞれ前記第一及び第二の圧電型振動子を配設することを特徴とする特徴とする鋼片の品質評価方法。
【請求項５】
連続鋳造された鋼片を超音波で探傷し、その探傷結果に基づいて鋼片の品質を評価するための鋼片の品質評価装置において、
水を介して被検査材の表層部の探傷を行うラインフォーカス状の超音波ビームを送信可能な第一の圧電型振動子と、ラインフォーカス状の視野を持つ第二の圧電型振動子とを、前記第一の圧電型振動子から送信される超音波ビームと前記第二の圧電型振動子で受信するための超音波ビーム範囲の焦点が所定の鋼中深さで交差するように、音響隔離板を挟んで対向されて配置してなる超音波探傷手段を備えたことを特徴とする鋼片の品質評価装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第一、第二の圧電型振動子が、その長辺方向に超音波を集束し、かつ、短辺方向に超音波を拡散するようにされていることを特徴とする鋼片の品質評価装置。
【請求項７】
請求項５又は６において、欠陥の深さと前記第一の圧電型振動子および前記第二の圧電型振動子との配置から超音波の伝播経路を計算し、該計算した伝播経路に基づいて欠陥の深さ位置を補正する手段を備えたことを特徴とする鋼片の品質評価装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれかにおいて、前記所定の鋼中深さを複数とし、各鋼中深さに対して、それぞれ前記第一及び第二の圧電型振動子を配設したことを特徴とする鋼片の品質評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図９】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図９】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１２７８１２（Ｐ２０１２−１２７８１２Ａ）
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９６８７（Ｐ２０１０−２７９６８７）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月５日（２０１２．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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