钢材的品质评价方法以及品质评价装置制造方法及图纸

钢材的品质评价装置具备：探伤仪控制部11，其朝向与包含表层部的钢材1的黑皮面S1对置的扫描面S2扫描超声波信号，并接收伴随着超声波信号的扫描而产生的来自钢材1的回波信号；黑皮面形状轮廓计算部14，其使用回波信号的波形数据计算来自黑皮面S1的回波信号的传播路程，并根据计算出的传播路程计算超声波信号的扫描方向上的黑皮面S1的形状轮廓；以及缺陷指示图像化部(15)与缺陷指示输出部(16)，它们基于黑皮面S1的形状轮廓将由钢材1内的缺陷产生的回波信号的检测范围设定为探伤选通范围，生成并输出对所设定的探伤选通范围内的回波信号的最大值进行绘图而得的缺陷指示图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钢材的品质评价方法以及品质评价装置
本专利技术涉及利用超声波对钢材进行探伤，并基于探伤结果对钢材的品质进行评价 的钢材的品质评价方法以及品质评价装置。
技术介绍
通常，薄板钢材经由连续铸造、热轧、酸洗、冷轧、以及镀锌之类的多个工序制造而 成。在上述的薄板钢材的最终制品中成为问题的缺陷是外观上的问题即表面缺陷、以及因 冲压处理而显现出的表层（从表面起算深度50i!m?10mm左右的范围）正下方的缺陷。上 述的缺陷有在上述的各工序中产生的可能性。例如，作为在连续铸造工序中产生的缺陷有 氧化铝夹杂物、粉末夹杂物。另外，在热轧工序的氧化皮去除（> ^ 一;1才7 )处理时，钢 材的表层下的气泡呈现于表面，从而氧化皮堵塞在气泡中，这也被称为表面缺陷的原因之 一。这样的夹杂物、气泡通常较多地存在于连续铸造而成的钢片的表层正下方，因此通过连 续铸造机的铸模内的电磁搅拌、制止技术等，实施尽可能不在钢片的表层正下方产生缺陷 的对策。 作为为了判断连续铸造工序的铸造条件是否适当而对钢片的品质进行评价的方 法之一，存在如下方法：在将从钢片被切出的被检查件的表面磨削几毫米左右后，利用超声 波探伤法对被检查件进行探伤，由此统计调查被检查件内部的夹杂物、气泡的分布状态。超 声波探伤法是广泛地应用于钢铁制品内部的缺陷的探伤的检查方法。通常被公知的超声波 探伤法是以相对于探伤面垂直地入射超声波信号的垂直脉冲回波法对被检查件进行探伤 的方法，在油或水中对超声波探头与被检查件进行声耦合，从而利用超声波探头接收回波 信号。然而，根据该超声波探伤法，虽能够对被检查件的壁厚的中央部充分地进行探伤，但 表面下几毫米的极表层部落入超声波信号、回波信号无法进行探伤的盲区区域，因此无法 进行探伤。 根据上述的背景，作为对被检查件的极表层部（从表面起算深度50iim?2mm左 右的范围）的缺陷进行探伤的方法，提出有将超声波信号的频率例如高频化为50MHz左右 的方法。具体而言，在专利文献1中记载有如下方法：在经由水并以垂直脉冲回波法对被检 查件进行探伤的方法中，对超声波信号的频率进行高频化而缩短所接收的表面回波信号的 时间幅度，检测因存在于表层部的缺陷而产生的多重反射回波信号。根据该方法，能够检测 以往落入盲区区域而无法检测的缺陷回波信号，因此能够对极表层部的缺陷进行探伤。 专利文献1 :日本特开平01-237449号公报 专利文献2 :日本特开平09-257762号公报 然而，在专利文献1所记载的超声波探伤方法中存在以下所示的问题点。以下，参 照图11以及图12,对专利文献1所记载的超声波探伤方法的问题点进行说明。 图11以及图12分别是表示利用专利文献1所记载的超声波探伤方法对表面较粗 糙的被检查件的表层部（从表面起算数mm?l〇mm左右的范围）进行探伤时的超声波信号 的反射路径以及回波信号的波形的图。如图11所示，在被检查件的表面S较粗糙的情况下， 从超声波探伤仪100发出并由被检查件内部的缺陷D反射的超声波信号在表面S的凸状部 分在反射路径R1传播，在表面S的凹状部分在反射路径R2传播。因此，在对表面S较粗糙 的被检查件进行探伤的情况下，因表面S的凹凸而在超声波信号的传播时间上出现产生时 间差。另一方面，如图12(c)所示，超声波探伤仪100接收的回波信号是包含在图12(a)所 示的反射路径R1 (参照图11)传播的表面回波信号ESI以及缺陷回波信号EF1的回波信号、 和包含在图12(b)所示的反射路径R2(参照图11)传播的表面回波信号ES2以及缺陷回波 信号EF2的回波信号的和。 根据以上的理由，在反射路径R1传播的表面回波信号ESI与在反射路径R2传播 的表面回波信号ES2之间产生时间差。具体而言，被检查件为钢，若假设对在表面存在1_ 的凹陷的部分进行探伤，则钢的音速为约5900m/s，水中的音速为约1490m/s，因此在反射 路径R2传播的表面回波信号ES2相对于在反射路径R1传播的表面回波信号ESI呈现于相 当于表面下约4_的位置。因此，如图12 (c)、图12 (d)所示，超声波探伤仪100接收的回波 信号所包含的表面回波信号ES的时间幅度增长，表面回波信号ES进入为了对缺陷进行检 测而被设定的探伤选通范围内，成为噪声，从而S/N降低，结果无法对表层部的缺陷高精度 地进行检测。 此外，为了解决上述的问题，在专利文献2中记载有如下方法：在对钢材表面进行 磨削后利用超声波探伤法对钢材进行探伤，由此抑制由表面的凹凸产生的噪声。然而，根据 专利文献2所记载的技术，无法对被磨削的表层部分的缺陷进行探伤。 被检查件的表面并不都是平坦的，具有与平坦部的平均表面粗糙度相比其表面较 粗糙且有较大的凹凸的非平坦部的情况较多。例如，在厚板、无缝管等中存在以下情况，即： 在轧制等工序中氧化皮等被压入表面而产生凹陷，或者在局部进行修整的部位产生凹陷。 另外，在被连续铸造的钢片的表面存在被称为振动波纹的凹陷。因此，期待提供一种能够高 精度地检测具有凹凸的表层部的缺陷的技术。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够高精度地对具有凹凸 的表层部的缺陷进行探伤的钢材的品质评价方法以及品质评价装置。 为了解决上述课题而实现目的，本专利技术所涉及的钢材的品质评价方法的特征在于 包括：朝向与包含表层部的钢材的表面对置的面扫描超声波信号，并接收伴随着该超声波 信号的扫描而产生的来自钢材的回波信号的步骤；使用上述回波信号的波形数据计算来自 上述表面的回波信号的传播路程，并根据计算出的传播路程计算超声波信号的扫描方向上 的上述表面的形状轮廓的步骤；以及基于上述表面的形状轮廓将由钢材内的缺陷产生的回 波信号的检测范围设定为探伤选通范围，生成并输出对所设定的探伤选通范围内的回波信 号的最大值进行绘图而得的缺陷指示图像的步骤。 在上述专利技术的基础上，本专利技术所涉及的钢材的品质评价方法的特征在于，计算上 述形状轮廓的步骤包括下述步骤：计算相对于来自上述表面的回波信号的波形的包络线波 形，根据该包络线波形计算上述传播路程，对超声波信号的扫描方向上的传播路程的轮廓 实施平滑化处理，由此计算超声波信号的扫描方向上的上述表面的形状轮廓。 在上述专利技术的基础上，本专利技术所涉及的钢材的品质评价方法的特征在于，上述平 滑化处理是使用了移动平均处理的平滑化处理。 在上述专利技术的基础上，本专利技术所涉及的钢材的品质评价方法的特征在于，使用探 伤单元来进行接收上述回波信号的步骤，上述探伤机构具备经由水发送线会聚状的超声波 信号的第一压电型振子以及具有线会聚状的接收信号视场并接收上述回波信号的第二压 电型振子，第一压电型振子与第二压电型振子以第一压电型振子发送的超声波信号与上述 接收信号视场的中心轴的交叉位置位于钢材中的规定的深度范围内的方式隔着声音隔离 板对置配置。 在上述专利技术的基础上，本专利技术所涉及的钢材的品质评价方法的特征在于，上述第 一压电型振子以及第二压电型振子配置为：发送或者接收的信号分别在相对于第一压电型 振子与第二压电型振子对置的面垂直以及平行的方向上扩散以及会聚。 为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钢材的品质评价方法，其特征在于，包括：朝向与包含表层部的钢材的表面对置的面扫描超声波信号，并接收伴随着该超声波信号的扫描而产生的来自钢材的回波信号的步骤；使用所述回波信号的波形数据计算来自所述表面的回波信号的传播路程，并根据计算出的传播路程计算超声波信号的扫描方向上的所述表面的形状轮廓的步骤；以及基于所述表面的形状轮廓将由钢材内的缺陷产生的回波信号的检测范围设定为探伤选通范围，生成并输出将所设定的探伤选通范围内的回波信号的最大值绘图而得的缺陷指示图像的步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.03 JP 2012-1490031. 一种钢材的品质评价方法，其特征在于，包括： 朝向与包含表层部的钢材的表面对置的面扫描超声波信号，并接收伴随着该超声波信 号的扫描而产生的来自钢材的回波信号的步骤； 使用所述回波信号的波形数据计算来自所述表面的回波信号的传播路程，并根据计算 出的传播路程计算超声波信号的扫描方向上的所述表面的形状轮廓的步骤；以及 基于所述表面的形状轮廓将由钢材内的缺陷产生的回波信号的检测范围设定为探伤 选通范围，生成并输出将所设定的探伤选通范围内的回波信号的最大值绘图而得的缺陷指 示图像的步骤。2. 根据权利要求1所述的钢材的品质评价方法，其特征在于， 计算所述形状轮廓的步骤包括下述步骤： 计算相对于来自所述表面的回波信号的波形的包络线波形，根据该包络线波形计算所 述传播路程，对超声波信号的扫描方向的传播路程的轮廓实施平滑化处理，由此计算超声 波信号的扫描方向的所述表面的形状轮廓。3. 根据权利要求2所述的钢材的品质评价方法，其特征在于， 所述平滑化处理是使用了移动平均处理的平滑化处理。4. 根据权利要求1?3中任一项所述的钢材的品质评价方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：松井穰，吉田裕美，松井章敏，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP