漏磁探伤法和使用漏磁探伤法的热轧钢板制造方法

摘要

本发明是关于漏磁探伤法的发明,把钢板这样的强磁体在多个不同强度磁场中磁化,用磁探头检测磁化后的强磁体的漏磁,或者使强磁体在一定的磁场中磁化,用沿磁化方向不同位置设置的多个磁探头检测磁化后强磁体的漏磁,把检测出漏磁后的磁探头输出信号进行突出因强磁体内缺陷产生的信号的运算。此外用此漏磁探伤法可高精度检测缺陷,所以对热轧后的热轧钢板用此方法进行缺陷检测,把检测出的缺陷标定在存在缺陷的钢板的位置上,可以制造预先掌握正确缺陷位置信息的带氧化铁皮或经除鳞处理的热轧钢板。

说明书

技术领域

本发明是关于把磁场加在强磁体上，利用检测从强磁体的漏磁，检验其内在夹杂物的漏磁探伤法，以及使用它生产热轧钢板和脱鳞钢板的方法。

背景技术

作为检测钢板这样的强磁体内在的夹杂物等缺陷的方法，广泛采用漏磁探伤法。

作为一个例子，图1表示利用组装在钢板检查线上的磁探头的磁探伤装置的结构。用移送辊道2、3以大体固定的速度V，在产品检查线上沿被移送的钢板1(强磁体)的移送路线，设置磁探伤装置4。此磁探伤装置4是由使运动状态中的钢板1磁化的磁化器5、把钢板夹在中间位置的、在磁化器5相对一侧设置的磁探头6、运算处理磁探头6输出信号的信号处理装置7组成。

用磁化器5使钢板1磁化时，在钢板1内部存在缺陷8的话，由于此缺陷8造成通过钢板1内部的磁通紊乱，其中一部分泄漏到钢板1外。用磁探头6检测此漏磁，在信号处理装置7中处理此输出信号，能够检测缺陷8。由于此漏磁的强度与缺陷的大小有关，根据磁探头6输出信号水平能判断缺陷8的大小。

另一方面，用磁探头检测的漏磁除有因缺陷引起的漏磁以外，还包括在钢板中局部磁性不均(氧化铁皮厚度不均和氧化铁皮/基底钢板界面的凹凸等)和表面粗糙度引起的漏磁通紊乱。这种磁通的紊乱从检测缺陷的观点来看，是不需要的磁通，也就是杂波。

为了去除此杂波的影响，利用缺陷产生的输出信号(以下称为缺陷信号)和杂波信号(以下称为杂波信号)不同的频率特性，有时采用以下的方法。

图2表示使钢板以一定的速度移动时测定的缺陷信号和杂波信号的频率特性的示例。一般如图所示，缺陷信号具有比杂波信号高的频率分布，所以利用设置在信号处理装置中的具有遮挡频率f的高通滤波器，可以相对地强化抽出缺陷信号。为了提高漏磁探伤法的检测缺陷的分辨率，在实开昭61-119760号公报中提出了使用具有适当常数滤波器的方法。

可是如图2所示，由于缺陷信号和杂波信号的频率特性有重合的部分，缺陷小或杂波大的情况下，例如即使设置高通滤波器能分辨缺陷信号的频率，排除杂波的影响，精确地检测缺陷也是困难的。

发明内容

本发明的目的是提供一种漏磁探伤法，即使在缺陷很小或不需要的磁通，也就是杂波大的情况下，也能够高度精确地检测出缺陷，以及提供用这样的方法制造热轧钢板的方法。

采用漏磁探伤法来实现此目的，漏磁探伤法具有使强磁体在多种不同磁化强度下磁化的工序、用此探头对各磁化强度下磁化后强磁体漏出的磁通进行检测的工序、把对应各磁化强度的磁探头输出信号强化因强磁体内缺陷引起的信号的运算处理工序。此外采用的漏磁探伤法还可以是具有用磁化器使强磁体在一定磁化条件下磁化的工序、沿磁化方向不同位置设置多个磁探头，检测磁化后从强磁体漏出的磁通的工序、把检测后的磁探头输出信号强化因强磁体内缺陷引起的信号的运算处理工序。

提供热轧钢板的制造方法，此方法具有热轧制工序、对轧制后的热轧钢板用上述本发明的漏磁探伤法检测缺陷的工序、指出检测出的缺陷在钢板上存在的位置的工序以及计算检测出的缺陷密度的工序，通过用这样的热轧钢板制造方法，生产预先准确知道缺陷位置和密度信息的表面覆盖有氧化皮的热轧钢板及脱鳞处理的热轧钢板。

附图简要说明

图1表示现有磁探伤装置结构的模式图。

图2表示缺陷信号和杂波信号频率特性示例的图示。

图3表示加工量和标准化杂波信号水平间关系的图示。

图4表示磁场强度和缺陷信号水平和杂波信号水平间的关系的图示。

图5表示用于实施本发明的漏磁探伤法的磁探伤装置的示例的图示。

图6表示用磁化器磁化钢板时的磁束流的图示。

图7表示同一输出信号水平得到的磁化器磁场强度M和磁探头偏移量S关系的图示。

图8表示用于实施本发明的漏磁探伤法的磁探伤装置的另一个示例的图示。

图9表示各磁化条件和差分运算处理后的输出信号的图示。

图10表示装有本发明的漏磁探伤法的热轧钢板生产工艺的图示。

图11表示标识有缺陷位置信息的热轧板卷示例的图示。

图12表示热轧板卷外侧的缺陷密度信息示例的图示。

图13表示装有本发明的漏磁探伤法的热轧钢板生产另一种工艺的图示。

图14表示装有本发明的漏磁探伤法的热轧板卷生产工艺的图示。

图15表示装有本发明的漏磁探伤法的热轧板卷生产另一种工艺的图示。

实施发明的最佳方式

图3表示把厚度1mm钢板从表面用不造成应变的化学的方法一点点切削，测定的杂波信号的结果。用切削前的杂波信号水平把图3的杂波信号水平标准化。

随切削量变大，杂波信号水平逐渐减小到切削量为20μm左右时，达到切削前水平的一半以下，并趋于稳定。认为这是由于表面的粗糙和生产钢板时由于从表面冷却造成表层磁特性不均的影响，由于切削而减少的结果。此现象用上述钢板以外的事情也能确认，可以说作为杂波产生的根源在强磁体的表面层。另一方面夹杂物这样的缺陷一般大多是在表层的内部。

我们着眼于强磁体磁屏蔽效果与磁化的强度有关，研究了用磁化器在不同的磁场下使钢板磁化时，在磁探头和缺陷、杂波源之间存在的钢板本身的磁屏蔽作用对缺陷信号和杂波信号产生什么样的影响。

图4表示磁场强度和缺陷信号水平和杂波信号水平的关系。用在2500AT以上磁场强度下使钢板磁饱和时的信号水平，使图4的信号水平标准化。

把磁场强度从使钢板磁饱和强度的2500AT下降的话，缺陷信号水平和杂波信号水平都降低，其降低的程度是缺陷信号降低的程度大。此现象可按如下理解。

使钢板磁饱和的话，微分比导磁率接近1，没有磁屏蔽作用，所以缺陷信号和杂波信号水平差仅仅与磁探头和缺陷、杂波源的距离的差有关。另一方面使磁场强度降低，钢板未磁饱和的话，微分比导磁率大于1，钢板产生磁屏蔽作用。此时远离磁探头的缺陷产生的缺陷信号与来自表层的杂波信号相比，因磁探头和缺陷间钢板厚度厚，磁屏蔽作用的影响要强，信号水平降低的程度就大。

因此对钢板这样的强磁体在多个不同磁化强度下磁化，检测磁化后强磁体的漏磁，对与各磁化强度对应的磁探头输出信号，进行使水平比较高的杂波信号相互抵消，缺陷信号相对增强的运算处理的话，即使缺陷小、杂波大，也能高精度检测缺陷。

此时多个不同磁化强度中，设定最强的磁化强度为微分比导磁率为1的强磁体达到饱和的磁化强度会更有效。

再有把强磁体在两种磁化强度下磁化，从对应于大的磁化强度的磁探头输出信号中把小的磁化强度的磁探头输出信号加权后扣除，能更简单有效地突出缺陷信号。如前所述，这种情况下也希望把大的磁化强度设定为强磁体饱和磁化的强度。再加上计算出(小的磁化强度的磁探头输出)/(大的磁化强度的磁探头输出)的话，就可以知道值大的话是表面附近的缺陷，值小的话是内部的缺陷。用适当的函数可以计算出缺陷距表面的深度。

图5表示用于实施本发明的漏磁探伤法的磁探伤装置的示例的图示。此装置与图1所示的现有装置中设置的磁化器5a、磁探头6a不同，在钢板的前进方向相距d的位置又设置另外的磁化器5b和磁探头6b。其中磁探头6a和6b距钢板1的距离，也就是离开高度L设定为相同的。

现在用磁化器5a把钢板1进行饱和磁化，用磁化器5b把钢板1进行不饱和磁化，使钢板1沿磁化器5a到5b边移动，边用磁探头6a、6b检测钢板1同一部位的漏磁，用信号处理装置7处理其输出信号Va(t)、Vb(t)，在没有缺陷8的位置下式(1)中的A应接近于0，也就是用K₂加权Vb(t)后，从Va(t)中扣除，这样能够降低杂波信号，提高缺陷信号的S/N。

A＝K₁·(Va-K₂·Vb)…………………………………………(1)

此时，用逐次实测的钢板速度V除磁探头6a和6b的距离，也就是位置的偏移量d，求出对应同一位置的时间差Δt，用时间差Δt把磁探头6a的输出信号Va(t)通过延时处理电路9相对于磁探头6b延时，使Va(t-Δt)与Vb(t)对应。为了降低直流部分、频率低的杂波，去除比缺陷信号频率高的电杂波等，检测信号Va(t-Δt)和Vb(t)被接在1～2kHz的带通滤波器上。输出信号的扣除、延时处理、滤波处理等也可以用模拟信号进行，例如用20kHz取样频率进行模拟-数字变换后，使用数字信号进行。

此外距离L也未必是磁探头6a、6b相同。要进行不同的磁化，也未必使用多个磁化器和磁探头，用1组磁化器和磁探头，改变磁化器电流来改变磁化强度也可以。

不用多个不同磁化强度磁化上述强磁体，改用磁化器在一定磁化条件下磁化强磁体，沿磁化方向不同位置设置的多个磁探头，检测磁化后强磁体的漏磁，也能得到下述同样的效果。

图6表示用磁化器使钢板磁化时的磁束流。

从磁化器5的N极出来的磁束的一部分通过钢板1内，使钢板1磁化。此时从磁化器5提供给钢板1的磁通量，随着接近磁化器5的磁极的中心而增加，在磁极的中心达到最大值，所以钢板1的磁化强度也在磁极的中心达到最大值，离它越远就越小。因此用磁化器在一定条件下磁化强磁体，用设置在磁化方向上不同位置的多个磁探头检测漏磁的话，能够得到与上述在多个不同磁化强度下磁化强磁体的情况相同的效果。

图7是表示用图1所示的磁探伤装置，对在厚度1mm钢板内两种缺陷和杂波，把磁探头6的位置固定在磁极中心，改变磁化器5产生的附加磁场强度M，得到的输出信号水平，以及相反，把磁化器5的附加磁场强度M固定，把磁探头6从磁化器5的磁极中心错开一定距离S，得到相同输出信号水平时，求出的M和S的关系。此时钢板1以离开高度1mm、速度300m/分移送，用与钢板1相距4mm位置的磁极间隔12mm的磁化器5磁化。在把磁探头6从磁极中心错开的试验中，附加磁场强度M定为3000AT。例如图7有两个缺陷，可以看出，磁极中心上设置磁探头6，在2500AT附加磁场时的输出信号水平，与在S＝5mm位置设置磁探头6，在3000AT附加磁场时的输出信号水平相同。

如图7所示，发现两种缺陷和杂波的数据几乎是重叠的，把磁探头6在磁化方向上从磁化器5的磁极中心偏移后检测是有效的。

这样用磁化器在一定条件下磁化强磁体，用在磁化方向不同位置上设置多个磁探头，检测磁化后强磁体的漏磁的方法，由于是用一个磁化器进行一次检测，与每种磁化条件都设置磁化器的情况相比，装置结构简单，此外由于是用一个磁化器改变磁化条件，与多次检测的情况相比，可实现快速检测。

现有的难以高精度检测缺陷的带氧化铁皮的热轧钢板或热轧板卷、以及进行除鳞处理(酸洗、喷丸处理等)后的热轧钢板或热轧板卷，均适用上述本发明的漏磁探伤法，进行检测缺陷，把检测出的缺陷在钢板上标定出位置，算出检测出的缺陷的密度，附上表示缺陷位置和密度的信息的标签、图表或记录介质上，在钢板上标识出缺陷的信息，提供这样的热轧钢板或热轧板卷、以及经除鳞处理的钢板或板卷，由于预先知道缺陷的正确位置和密度等信息，对后步工序或客户等钢板的使用者可预先考虑缺陷，采取对策。实施例1

在钢板检查线上设置如图5所示的磁探伤装置，厚1mm的钢板1以100m/分的速度移送，用磁化器5a使钢板1附加2500AT的饱和磁场强度(强磁化条件)，用磁化器5b使钢板1在附加1000AT磁场进行不饱和磁化(弱磁化条件)，在上述的方法中，用磁探头6a检测强磁化条件的输出信号Va，用磁探头6b检测弱磁化条件的输出信号Vb。之所以采用强磁化条件的2500AT的磁场、弱磁化条件的1000AT的磁场，是因为在两种条件下检测出共同的杂波信号，而且缺陷信号水平的变化要大于杂波信号水平的变化。磁探头6a、6b的离开距离L设定为0.7mm。把输出信号Vb的2.5倍，也就是上述公式(1)中的K₂＝2.5，从输出信号Va中扣除，进行差分运算处理。

如图9所示可以看出，在强磁化条件下得到的缺陷信号的S/N比由于杂波大，低到1.3，通过把弱磁化条件下得到的输出信号进行差分运算处理，缺陷信号的S/N可提高到3.5。

用本发明的方法同时沿板宽检测的情况下，在板宽方向上必须以一定的间隔设置磁探头6a、6b，例如板宽1m的钢板间隔5mm设置时，要设置200组共400个。

实施例2

图8表示用于实施本发明的漏磁探伤法的磁探伤装置的另一个示例。此装置与图1所示的现用装置的磁化器5的磁极中心相对方向设置磁探头6a不同，而是在磁化方向相距仅4mm位置设置另一个磁探头6b。磁探头6a、6b离开距离L设定为0.7mm。

如图8所示，在钢板检查线上设置磁探伤装置，厚1mm的钢板1以100m/分的速度移送，用磁化器5a附加3000AT的磁场，使钢板1饱和磁化，用磁探头6a检测对应示例1强磁化条件的的输出信号Va，用磁探头6b检测示对应例1的弱磁化条件的输出信号Vb。与示例1的情况相同，把输出信号Vb的2.5倍，从输出信号Va中扣除，进行差分运算处理。之所以用磁化器5a附加3000AT的磁场，在磁化方向相距磁探头6a仅4mm位置设置磁探头6b，是因为如上所述，在强磁化条件和弱磁化条件下检测出共同的杂波信号，而且缺陷信号水平的变化要大于杂波信号水平的变化。

其结果与实施例1得到的图9的情况相同，磁化器5的磁极中心设置的磁探头6a(对应强磁化条件)得到的缺陷信号的S/N比由于杂波大，低到1.3，而在磁化方向相距磁探头6a仅4mm位置设置的磁探头6b(对应弱磁化条件)得到的输出信号通过差分运算处理，缺陷信号的S/N可提高到3.5。

这里表示在两种磁化水平下进行测定的情况，再设置磁探头，在3种以上磁化水平下进行测定的情况也一样。在此示例中，磁探头6a、6b和磁化器5把钢板1夹在中间，相对设置在两侧，设置在一侧也可以，磁探头位置偏移的方向在钢板1的前进方向或相反的方向都可以。

磁探头6a、6b的测定值的运算、延时处理、滤波等的处理可以用模拟信号，也可以把模拟信号转变成数字信号后进行。与实施例1相同，用本发明的方法同时沿板宽检测的情况下，在板宽方向上必须以一定的间隔设置磁探头6a、6b。

实施例3

如图10所示，用具有夹杂物检查工序和提供缺陷信息的工序的热轧板卷生产工艺，生产厚1.8mm、宽1m的低碳钢热轧板卷，带着氧化铁皮进行缺陷检查，得到缺陷位置和密度的信息。此时在夹杂物检查工序，使用在板卷宽度方向以间隔5mm设置有磁探头的、与图5相同的磁探伤装置，在与实施例1相同的磁化条件下进行了缺陷检测。

图11表示热轧板卷的一部分长度方向1000m范围上，标识有缺陷位置信息的示例。就这样即使是带着氧化铁皮的热轧板卷，通过标识也能提供缺陷的平面位置。进而还可以再提供缺陷的深度、大小、形状等信息中的一种。此外更准确的位置可以作成表1那样的图表或信息记录介质提供，也可以用信息传递手段提供。进而还可以提供一种进一步详细的缺陷深度、大小、形状等信息。

图12表示热轧板卷长度方向的缺陷密度信息示例。此外还可以提供热轧板卷外侧的缺陷密度信息。

除热轧板卷外，还可以在除鳞处理(酸洗、喷丸等)后的热轧板卷上标识缺陷信息、附上缺陷信息等。

采用本发明的热轧板卷和除鳞热轧板卷的制造方法，可以提供如图11和图12所示的缺陷位置信息和缺陷密度信息，所以对于热轧板卷和除鳞热轧板卷的使用者来说，可以事先进行研究，避开缺陷多的部分使用，或者变更用途，非常有价值。此外如图10所示，把缺陷信息反馈给上一工序，可以提供对热轧板卷质量管理有效的数据。

表1

  缺陷号  X[m]   Y[m]  深度位置    [mm]  信号水平    [V]  面积  [mm²]  形状    1  0.3  100.3    0.34    1.2   1.0   园    2  0.8  180.2    0.1    2.8   1.6  椭圆    3  0.4  405.2    0.22    2.3   1.5  椭圆    4  0.2  997.4    0.6    1.0   0.8   园