JP6197811B2 - 鋼板のスケール残り判定装置およびスケール残り判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板のスケール残り判定装置およびスケール残り判定方法に関する。

鋼の熱間圧延工程において、鋼板の表面部に酸化皮膜の一種であるスケールが生じることがよく知られている。このスケールは薄鋼板から厚鋼板の鋼板全般において、様々な欠陥要因となり、圧延過程やさらに下工程の酸洗ラインなどにおいて、スケール除去する工程（デスケーリング）が適宜行われる。

厚鋼板においては、熱間圧延中に適宜制御冷却を行い、鋼板の温度調節を行うことで一定の材質を実現する制御圧延が行われるが、冷却不均一の一因となる板表層のスケールを残存させないよう、制御冷却の前段で、板表面にノズルを介して高圧水を吹き付けることでスケールを剥離させ、除去するデスケーリングが行われている。冷却が不均一となると表層部の硬度や伸び性能などに影響を及ぼし、材質の均一性が保てなくなるため、これを防止するためである。

ところが、ノズル故障や水圧不足などの何らかの不具合によってデスケーリング不良が起こると、厚鋼板にスケールが残存する、いわゆるスケール残りが発生してしまう。このため、厚鋼板の性能低下を抑制するためには、スケール残りの有無を判定することが求められる。

スケール残りの有無を判定する方法として、板表面に光を照射しその反射光をカメラで撮像する光学的な手法や、人による目視検査などが知られている。また、スケールが母材となる金属の酸化物であることに着目すると、スケール部分の電気伝導率は母材よりも低下する。鋼板同様に銅板についても酸化銅は母材よりも電気伝導率が低下するため、特許文献１には、銅板の表面部に生じた酸化銅層の厚さを、探針式の電気抵抗測定法によって測定する技術が開示されている。

特開２００２−６２１１５号公報

ところで、厚鋼板を製造する際、板表面にはスケールとは別に、板表面のむら模様が筋状に形成された場合や単なる汚れなど、無害な疑似模様が生じる場合がある。そのため、上述した光学的な手法や目視検査では、その疑似模様を含むスケールと疑わしきものを発見できるが、スケールと疑似模様とを判別することは困難である。

また、スケールには厚さが数μｍ程度の酸化皮膜が含まれる。そのため、レーザ式変位計や超音波などを用いてスケールの厚みを計測する方法では、その厚さが表面粗さと同程度であるため、スケールを検出することが困難である。

そこで、特許文献１に記載された探針式の電気抵抗測定法によって、厚鋼板のスケール残りを判定することを試みた。しかしながら、特許文献１に開示されている技術をそのまま厚鋼板のスケール残り判定に用いると、スケール残りと電気抵抗値の関係が必ずしも一定せず、スケール残りを判定することができなかった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、探針式の電気抵抗測定法によって鋼板の表面に残存するスケールを精度よく検出することができる鋼板のスケール残り判定装置およびスケール残り判定方法を提供することを目的とする。

本発明に係る鋼板のスケール残り判定装置は、処理対象の鋼板の表面に接触している複数本の探針に、前記鋼板に形成されているスケールが還元することを抑制可能な所定電流値の電流を通電する電流値制御手段と、前記探針間の電圧を計測し、かつその計測された電圧と前記所定電流値とを用いて前記鋼板の電気抵抗を計測する電気抵抗算出手段と、前記電気抵抗算出手段によって計測された前記鋼板の電気抵抗値が、予め定められた所定閾値よりも大きい場合、前記鋼板にはスケール残りがあるとして不合格判定するスケール残り判定手段とを備えていることを特徴とする。

上記鋼板のスケール残り判定装置は、前記複数本の探針は、前記鋼板の長手方向に沿って所定間隔で一列に配置されているチャンネルを形成し、前記チャンネルでは、前記長手方向で隣り合う探針同士が電気的に結合されていることが好ましい。

上記鋼板のスケール残り判定装置は、前記チャンネルは、前記鋼板の幅方向に所定間隔を空けて複数配列されており、前記電流値制御手段は、前記チャンネル毎に時分割で前記所定電流値の電流を通電し、前記電気抵抗算出手段は、前記電気抵抗値を前記チャンネル毎に計測し、前記スケール残り判定手段は、前記電気抵抗値が前記所定閾値よりも大きい場合、前記チャンネル毎に不合格判定することが好ましい。

上記鋼板のスケール残り判定装置は、前記スケール残り判定手段は、前記幅方向で隣り合う前記二つのチャンネルに対していずれも不合格判定された場合、前記スケールの幅に対して不合格判定することが好ましい。

上記鋼板のスケール残り判定装置は、前記探針は、前記鋼板の幅方向間隔が、不合格判定とするスケール幅の半分以下に設定されていることが好ましい。

上記鋼板のスケール残り判定装置は、前記所定電流値は、１μ〜１００μＡの範囲内に含まれる値であることが好ましい。

本発明に係る鋼板のスケール残り判定方法は、処理対象の鋼板の表面に接触している複数本の探針に、前記鋼板に形成されているスケールが還元することを抑制可能な所定電流値の電流を通電する電流値制御ステップと、前記探針間の電圧を計測し、かつその計測された電圧と前記所定電流値とを用いて鋼板の電気抵抗を計測する電気抵抗算出ステップと、前記電気抵抗算出ステップによって計測された前記鋼板の電気抵抗値が、予め定められた所定閾値よりも大きい場合、前記鋼板にはスケール残りがあるとして不合格判定するスケール残り判定ステップとを含むことを特徴とする。

上記鋼板のスケール残り判定方法は、前記電流値制御ステップは、前記複数本の探針を前記鋼板の長手方向に沿って所定間隔で一列に配置し、かつ長手方向で隣り合う探針同士を電気的に結合しているチャンネルが、前記幅方向に所定間隔を空けて複数配列されている複数チャンネルに対して、チャンネル毎に時分割で前記所定電流値の電流を通電するステップを含み、前記電気抵抗算出ステップは、前記電気抵抗値を前記チャンネル毎に計測するステップを含み、前記スケール残り判定ステップは、前記電気抵抗値が前記所定閾値よりも大きい場合、前記チャンネル毎に不合格判定するステップを含むことが好ましい。

上記鋼板のスケール残り判定方法は、前記スケール残り判定ステップは、前記幅方向で隣り合う前記二つのチャンネルに対していずれも不合格判定された場合、前記スケールの幅に対して不合格判定するステップを含むことが好ましい。

上記鋼板のスケール残り判定方法は、前記電流値制御ステップは、前記所定電流値を１μ〜１００μＡの範囲内に含まれる値に制御するステップを含むことが好ましい。

本発明によれば、探針式の電気抵抗測定法によって、鋼板の表面に生じたスケールを精度よく検出することができる。また、鋼板の電気抵抗値を測定時、酸化物であるスケールで起きる還元現象を抑制する所定電流値に制御されるため、還元反応が進みスケールと鋼板との電気抵抗差が縮まることを抑制できる。したがって、スケールに起因して生じる電気抵抗値を計測できるとともに、その電気抵抗値が所定閾値を超える場合にスケール残りがあると判定することにより、スケール残りの判定精度を向上させることができる。

図１は、本実施形態における鋼板のスケール残り判定処理フローを示すフローチャートである。 図２は、本実施形態における鋼板のスケール残り判定装置を模式的に示す図である。 図３は、複数本の探針の配置例を示したスケルトン図である。 図４（ａ）は、図３に示す矢印Ａ方向から見た探針ヘッドを示す側面図である。図４（ｂ）は、図３に示す矢印Ｂ方向から見た探針ヘッドを示す正面図である。 図５は、試験装置を模式的に示すモデル図である。 図６は、その試験結果の一例を示す線グラフである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態における鋼板のスケール残り判定装置について具体的に説明する。

図２は、本実施形態における鋼板のスケール残り判定装置を示す模式図である。図３は、複数本の探針の配置例を示すスケルトン図である。図２に示すように、鋼板のスケール残り判定装置（以下、単に「判定装置」という）１は、処理対象となる厚鋼板２の電気抵抗値Ｒを計測する測定装置３と、リード線４を介して測定装置３と電気的に接続される複数本の探針５と、厚鋼板２の板表面２ａに対向する対向面側から複数本の探針５が突出している探針ヘッド６とにより構成されている。

判定装置１とは、探針式の電気抵抗測定法によって、板表面２ａに存在しているスケールＳを検出するものである。つまり、複数本の探針５が先端部を板表面２ａに接触させている状態で、所定電流値Ｉａの電流を厚鋼板２に流すことにより厚鋼板２の電気抵抗値Ｒを計測し、測定装置３に設けられている電子制御部１０によってスケールＳの有無を判定する。なお、電子制御部１０についての詳細は後述する。

図３に示すように、スケールＳの形状は、厚鋼板２の長手方向に延びる筋状となる。これは、熱間圧延工程で厚鋼板２に発生したスケール（酸化皮膜）がデスケーリング不良などによって板表面２ａに残存するためである。そのスケールＳの主成分は、マグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）である。

デスケーリングの一例として、厚鋼板２を製造ライン上に通板させながら、厚鋼板２の幅方向に複数配列されたノズルから高圧水を板表面２ａに向けて噴射し、板表面２ａからスケールを剥離して除去する場合がある。その場合、横並びのノズルのうちいずれか一つで不具合が起きると、板表面２ａにおいて幅方向で同じ位置にスケールＳが生じる。そのため、スケールＳの形状は、幅（スケール幅）Ｗで厚鋼板２の長手方向（通板方向）に沿って筋状に延びている。そのデスケーリング不良は、通板中の厚鋼板２がばたついて高圧水の届かない位置（高さ）に板表面２ａが動くことや、水圧不足など様々な要因によって起こる。つまり、スケール幅Ｗは、一定でない場合や太い場合や狭い場合もある。そのスケール幅Ｗが大２００ｍｍ程度になる場合もある。

そこで、探針ヘッド６には、長手方向に一列に並ぶ６本の探針５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆが、幅方向に２０列設けられている。全１２０本の探針５が、長手方向間隔ｄ、かつ幅方向間隔ｇに配置されている。これにより、板表面２ａの所定面積に対して１２０本の探針５を同時に接触させられる。

加えて、その６本の探針５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆによって一つのチャンネルＣｈを形成する。つまり、探針ヘッド６には、全２０チャンネルＣｈ１〜Ｃｈ２０が形成されており、チャンネル同士が幅方向間隔ｇに配列されている。要は、判定装置１は、いずれかのチャンネルＣｈが筋状のスケールＳに接触するとともに、その長手方向に延びるスケールＳに対して、一つのチャンネルＣｈに含まれる６本の探針５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ全てが接触するように構成されている。

例えば、長手方向間隔ｄを５ｍｍ、幅方向間隔ｇを４ｍｍに設定できる。特に、幅方向間隔ｇは、判定装置１によって検出したい有害なスケール幅Ｗの半分以下の大きさに設定される。仮に検出したい有害なスケール幅Ｗを１０ｍｍとすると、幅方向間隔ｇは５ｍｍ以下に設定されればよい。実際にそのような有害なスケールＳが生じた場合、幅方向で隣り合う二つのチャンネルＣｈがそのスケールＳに触れることになる。この場合の判定装置１で一度に計測できる板表面２ａの所定面積は、長手方向間隔ｄ（＝５ｍｍ）×５となる長さ２５ｍｍ、かつ幅方向間隔ｇ（＝４ｍｍ）×１９となる幅７６ｍｍの四角形状となる。

なお、図示しないが探針５にはスプリング機能が設けられている。各探針５は、スプリングの弾性力によって、その先端部が探針ヘッド６の対向面から５ｍｍ程度突出している。そして、対向面が板表面２ａに接触するように探針ヘッド６を厚鋼板２に押し当てることで各スプリングが縮むため、全ての探針５について先端部を確実に板表面２ａに接触させられる。さらに、探針ヘッド６の対向面を板表面２ａに押し当てる方法は手動、自動のどちらでもよい。手動の場合、探針ヘッド６には棒（図示せず）などの把持部が設けられている。そして、目視検査においてスケールＳと疑わしいものを発見した際、厚鋼板２の走行を停止させ、探針ヘッド６の把持部を掴んで、そのスケールＳと疑わしきもの（無害な疑似模様を含む）が探針ヘッド６の幅方向中心に位置するようにして対向面を板表面２ａに押し当てる。また、自動の場合、探針ヘッド６をサーボモータなどにより、スケールＳと疑わしいものが直下に位置するようにライン内を横行させ、下降させることで対向面を板表面２ａに押し当てる。その対向面にリミッタスイッチを取り付けることで、厚鋼板２に接触したことを検知し自動降下を停止させた後に、電気抵抗値Ｒを測定してもよい。厚鋼板２の温度が２００℃を超えるような場合に人が近づくのは危険であるため自動の場合は安全性が高い。

次に、図４を参照して、厚鋼板２の電気抵抗値Ｒを測定するための電気回路（測定用回路）について説明する。図４（ａ）は、図３の矢印Ａ方向から探針ヘッド６を見た場合の側面図であり、図４（ｂ）は、図３の矢印Ｂ方向から探針ヘッド６を見た場合の正面図である。

図４（ａ）に示す例では、第１チャンネルＣｈ１における６本の探針５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆを含む二端子法の測定用回路が形成されている。判定装置１では、一本の探針５が、リード線４を介して電流源７および電圧計８に接続されて、通電用探針かつ電圧測定用探針となる。そして、測定装置３に設けられているマルチプレクサ９により、第１チャンネルＣｈ１を含む回路が電流源７および電圧計８に電気的に接続されて測定用回路を形成している。

その測定用回路において、電流源７から流れる電流Ｉは、上流側リード線４ａから第１探針５ａ，第２探針５ｂ，第３探針５ｃの三本を介して厚鋼板２に流れる。そして、その通電された厚鋼板２から第４探針５ｄ，第５探針５ｅ，第６探針５ｆの三本を介して下流側リード線４ｂへ電流が流れて電流源７へ至る。そして、電圧計８は、第１から第３探針５ａ，５ｂ，５ｃと、第４から第６探針５ｄ，５ｅ，５ｆとの間の電圧値Ｖを計測する。

その上流側となる第１から第３探針５ａ，５ｂ，５ｃの三本は、上流側リード線４ａによって電気的に結合されている。また、下流側となる第４から第６探針５ｄ，５ｅ，５ｆの三本は、下流側リード線４ｂよって電気的に結合されている。すなわち、この測定用回路では、電流源７の上流側および下流側で厚鋼板２に接触する端子部分が枝分かれしており、その枝分かれ部分が一つのチャンネルＣｈによって構成されている。

例えば、粉塵などの異物が板表面２ａ上にのって、たまたま探針５と厚鋼板２との接触箇所に位置する可能性がある。その異物によって探針５と厚鋼板２との間で電気抵抗値Ｒが増大するため、従来構成の二本の探針のみからなる二端子法では、その異物によって増大した電気抵抗値Ｒを検出することでスケール残りがあると誤判定してしまう。この判定装置１によれば、三本の探針５が電気的に結合されているので、例えば第２探針５ｂと厚鋼板２との間に異物が存在する場合でも、それ以外の第１探針５ａおよび第３探針５ｃによって異物が存在しない箇所で厚鋼板２の電気抵抗値Ｒを計測できる。このように、判定装置１では、異物による誤判定を抑制し、スケールＳの検出精度を向上できる。さらに、その従来構成では異物により誤判定した場合、探針と厚鋼板との接触箇所をずらして再度電気抵抗値Ｒを計測しなければならない。この判定装置１によれば、電気的に結合された三本の探針５が板表面２ａの異なる箇所三点で接触しているので、一度の計測でスケールＳを精度よく検出することができる。また、二端子法では四端子法に比べてリード線４の本数を削減できるため、判定装置１を簡便な構造に構成できる。

図４（ｂ）に示すように、判定装置１では、マルチプレクサ９により第１から第２０チャンネルＣｈ１〜Ｃｈ２０までを逐次切り替えながら時分割処理を行い、チャンネルＣｈ毎に電気抵抗値Ｒを算出する。

図４（ｂ）に示す例では、マルチプレクサ９により、第１チャンネルＣｈ１を含む回路が測定用回路となる。この場合、第１チャンネルＣｈ１以外の回路、例えば第２チャンネルＣｈ２を含む回路や、第２０チャンネルＣｈ２０を含む回路などは、電流源７（図４（ｂ）には示さず）からは電気的に遮断されている。

例えば、従来通り目視検査によってスケールＳを発見する方法では、スケールＳを発見後に板表面２ａに物差しを当ててスケール幅Ｗを計測することで、製品仕様に対して厚鋼板２の性能を低下させる有害なスケール幅Ｗよりも大きいことを判定していた。その目視検査が、仮に厚鋼板２を所定製品寸法値にせん断した以降の工程であっても、板表面２ａの温度は２００℃を超える場合があるため、安全性を考慮する必要がある。そこで、判定装置１によれば、幅方向間隔ｇで全２０チャンネルＣｈ１〜Ｃｈ２０が横並びに設けられているので、スケールＳの有無を判定でき、かつそのスケールＳが有害となるスケール幅Ｗであることを判定できる。これにより、スケールＳの検出工程を削減できるとともに、安全性を向上させることができる。

次に、電子制御部１０について詳述する。電子制御部１０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて所定のプログラムに従って演算を実行するように構成されている。つまり、電子制御部１０によって探針ヘッド６から入力されるデータに基づいて厚鋼板２の電気抵抗値Ｒを算出する。なお、電子制御部１０は図示しない記憶装置とデータの送受信可能に接続されていてもよい。

電子制御部１０は、電流値制御部１１と、電気抵抗算出部１２と、スケール残り判定部１３と、時分割処理部１４とを備えている。電流値制御部１１は、電流源７から予め定められた所定電流値Ｉａの電流が流れるように制御する。電気抵抗算出部１２は、所定電流値Ｉａと電圧計８により計測された電圧値Ｖとを用いて、チャンネルＣｈ毎の電気抵抗値Ｒを算出する。スケール残り判定部１３は、電気抵抗算出部１２により算出された電気抵抗値Ｒが、予め定められた判定用の所定閾値αよりも大きい場合にスケール残りありとして不合格判定する。時分割処理部１４は、マルチプレクサ９を制御し、時分割処理によりチャンネルＣｈ毎の測定用回路を形成する。例えば第１チャンネルＣｈ１から第２チャンネルＣｈ２へ切り替わり、その後第２チャンネルＣｈ２から第３チャンネルＣｈ３へ切り替わるように、幅方向で隣り合うチャンネルＣｈへと電気的な接続が切り替わる。要するに、時分割処理部１４の制御により、電流値制御１１ではチャンネル毎に時分割で所定電流値Ｉａの電流を探針５へ通電させることができる。

次に、図１を参照して、判定装置１が実行するスケール残りの判定処理フローについて説明する。判定装置１は、複数のチャンネルＣｈに対して、電子制御部１０の制御により時分割にてチャンネルＣｈ毎に所定電流値Ｉａを通電する（ステップＳ１）。例えば、所定電流値Ｉａは１０μＡに設定される。さらに、電圧計８よってチャンネルＣｈ毎に探針５間の電圧値Ｖを計測し、その所定電流値Ｉａと電圧値Ｖとに基づいてチャンネルＣｈ毎の電気抵抗値Ｒを算出する（ステップＳ２）。

判定装置１は、チャンネルＣｈ毎の電気抵抗値Ｒが、予め定められた判定用の所定閾値αよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ３）。この所定閾値αは、例えば５００Ωに設定できる。ステップＳ３とは、スケールＳの有無を判定するための処理手段である。

電気抵抗値Ｒが判定用の所定閾値α以下であることによりステップＳ３で否定的に判断した場合、この制御ルーチンは終了する。この場合、そのチャンネルＣｈが触れている板表面２ａ部分にはスケールＳがないと判定したことになる。

電気抵抗値Ｒが判定用の所定閾値αよりも大きいことによりステップＳ３で肯定的に判断した場合、判定装置１は、そのチャンネルＣｈが触れている板表面２ａ部分にはスケールＳがあるとして不合格判定する（ステップＳ４）。

また、判定装置１は、幅方向で隣り合う二つのチャンネルＣｈ_ｎ，Ｃｈ_ｎ＋１に対し連続して不合格判定したか否かを判断する（ステップＳ５）。例えば、第２チャンネルＣｈ２における電気抵抗値Ｒが所定閾値５００Ωを超え、かつ第３チャンネルＣｈ３における電気抵抗値Ｒが所定閾値５００Ωを超えた場合に、ステップＳ５で否定的に判断する。このステップＳ５は、スケールＳの幅が、幅方向で隣り合う二つのチャンネルＣｈ_ｎ，Ｃｈ_ｎ＋１に亘る大きさの有害なスケール幅Ｗであるか否かを判定するための処理手段である。

例えば、有害なスケール幅Ｗを１０ｍｍとして、チャンネルＣｈ同士の幅方向間隔ｇが４ｍｍに設定されている場合、上述したステップＳ５で肯定的に判断されることにより、有害となるスケールＳを確実に検出できる。判定装置１では、単にスケールＳの有無を判定するだけではなく、有害なスケール幅Ｗについても判定することができる。

不合格判定が幅方向で隣り合う二つのチャンネルＣｈ_ｎ，Ｃｈ_ｎ＋１に対して不合格判定が連続しないことによりステップＳ５で否定的に判断した場合、この制御ルーチンは終了する。この場合には、厚鋼板２において、１０ｍｍを超える有害なスケール幅ＷのスケールＳが板表面２ａには存在しないことになる。

不合格判定が幅方向で隣り合う二つのチャンネルＣｈ_ｎ，Ｃｈ_ｎ＋１に対して不合格判定が連続したことによりステップＳ５で肯定的に判断した場合、有害なスケール幅ＷのスケールＳが厚鋼板２の板表面２ａに存在していると判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６では、スケール幅Ｗに対して不合格判定することになる。

なお、上述したステップＳ１からステップＳ４までは時分割により実行されてよく、チャンネルＣｈ毎に不合格判定することができる。そのため、第１チャンネルＣｈ１を含む測定用回路について不合格判定された結果を記憶手段に一時記憶し、その後、第２チャンネルＣｈ２を含む測定用回路について不合格判定した場合に、記憶手段を参照してステップＳ５の判断を行うように構成されてもよい。

さらに、判定装置１は、上述したステップＳ４およびステップＳ６を報知するための報知部（図示せず）が設けられてもよい。上述したステップＳ５で肯定的に判断した場合に有害なスケール幅ＷのスケールＳが検出された旨を識別可能な情報で、例えば音や光で、報知部から報知できる。さらに、上述したステップＳ３で否定的に判断した場合、報知部からスケールＳが検出された旨を識別可能な情報で報知してもよい。

次に、図５，図６を参照して、二端子法によってスケールＳの有無を判定可能な所定電流値Ｉａを調べるために行った試験の結果について説明する。図５は、その試験装置を示すモデル図である。図６は、横軸を電流の試験値Ｉｅｘ、縦軸を電気抵抗の測定値Ｒｅｘとして試験結果を示す実線で表している線グラフである。その図６に示す実線は、各試験値Ｉｅｘにおける測定値Ｒｅｘを示す黒点を通過している。

試験用の厚鋼板２には、厚さ数μｍ、幅数ｍｍのスケールＳが板表面２ａに故意に形成されている。図５に示すように、厚鋼板２を停止させた状態で、スケールＳに対して一つのチャンネルＣｈ（六本の探針５ａ〜５ｆ）を接触させている。各探針５ａ〜５ｆの長手方向間隔ｄは５ｍｍである。なお、その厚鋼板２の表面温度は２００℃以下である。なお、図５に示す試験モデルは、上述した判定装置１と同様の構成を備えているため、その参照符号を引用して図５に記載してある。

その試験方法として、０．００１ｍＡ〜１０００ｍＡの試験範囲内で、電流源７から流れる試験電流を任意の試験値Ｉｅｘに設定する。つまり、試験値Ｉｅｘは、最小値０．００１ｍＡ（１μＡ）から最大値１０００ｍＡ（１Ａ）までの任意の固定値に設定される。そして、電圧計８によって、各試験値Ｉｅｘに対する測定値Ｒｅｘを計測する。この場合、試験電流は、第１探針５ａ，第２探針５ｂ，第３探針５ｃからスケールＳおよび厚鋼板２を介して第４探針５ｄ，第５探針５ｅ，第６探針５ｆへ流れる。なお、周辺ノイズを受けない電流値として試験Ｉｅｘの最小値を０．００１ｍＡに設定できる。

図６に示すように、試験値Ｉｅｘが最小値０．００１ｍＡの場合、測定値Ｒｅｘは約１４００Ωとなり、最大値となった。試験値Ｉｅｘが最大値１０００ｍＡの場合、測定値Ｒｅｘは０Ωとなり、最小値となった。また、試験値Ｉｅｘが１００ｍＡ付近の場合、その測定値Ｒｅｘはほぼゼロに等しくなり、試験値Ｉｅｘが１００ｍＡを超えるとゼロになる。

ここで、図６に黒点を結ぶ実線で示すグラフ形状、すなわち試験値Ｉｅｘの変化に対する測定値Ｒｅｘの変化について着目する。試験値Ｉｅｘが増大すると、測定値Ｒｅｘは減少する。これは、試験値Ｉｅｘを大きくすると、スケールＳの主成分であるマグネタイト（Ｆｅ_３Ｏ_４）が還元現象を促進されてしまうことが要因として挙げられる。

さらに、測定値Ｒｅｘは、試験値Ｉｅｘの変化に対して一定の変化を示さなかった。詳細には、試験値Ｉｅｘが最小値０．００１ｍＡから０．１ｍＡ付近までの範囲では、測定値Ｒｅｘは約１２５０〜１４００Ωで緩やかに変化する。試験値Ｉｅｘが０．１ｍＡよりも大きくなると、測定値Ｒｅｘは、試験値Ｉｅｘが０．１ｍＡ以下の場合に比べて、急激に減少する。これは、試験値Ｉｅｘが１ｍＡ付近になると、スケールＳの還元現象が促進されることを予測できる。そして、試験値Ｉｅｘが１００ｍＡを超えると、スケールＳが存在しているにもかかわらず測定値Ｒｅｘはゼロになる。要するに、過大電流をスケールＳに通電すると、スケールＳが還元されてしまうため、厚鋼板２とスケールＳとの電気抵抗差が小さくなり、目的とする電気抵抗値Ｒの計測が困難になってしまう。

その試験結果から、判定装置１において、所定電流値Ｉａは、０．００１ｍ〜０．１ｍＡ（１μ〜１００μＡ）の範囲内に設定できる。この範囲内の所定電流値Ｉａを電流源７から流せば、板表面２ａにスケール残りがある場合に、その電気抵抗値Ｒが約１２００〜１４００Ωの範囲内となることが予測できる。つまり、その範囲内の所定電流値Ｉａとは、酸化物であるスケールＳが還元することを抑制可能な電流値である。さらに、図６に示すように、測定値Ｒｅｘが５００Ω付近を超えると、測定値Ｒｅｘの減少が緩やかになるため、上述した判定用の所定閾値αは、５００Ω付近の値に設定できる。

また二端子法は、四端子法に比べてリード線４の本数を削減できるが、探針５と厚鋼板２との間の接触抵抗やリード線４の電気抵抗による影響を受けてしまう。そのため、図６に示す試験結果から、例えば電流源７の通電電流を１０μＡ、かつ不合格判定用の所定閾値αを５００Ωに設定すれば、その接触抵抗やリード線抵抗による影響を考慮しなくても、二端子法によってスケールＳの有無を精度よく検出可能になる。特に、複数チャンネルによって電気抵抗値Ｒを測定する場合に、二端子法は四端子法よりもリード線４の本数を削減できるため、判定装置１の構造が複雑化することや大型化することを抑制できる。

以上説明した通り、本実施形態における鋼板のスケール残り判定装置によれば、厚鋼板の表面に生じたスケール残りを、探針式の電気抵抗測定法によって精度よく検出することができる。また、探針式によって厚鋼板の電気抵抗値を測定する際、酸化物であるスケール残りで生じる還元現象を抑制する値の通電電流に制御されるため、スケール残りと厚鋼板との電気抵抗差が縮まることを抑制できる。これにより、厚さ数μｍ程度のスケール残りが厚鋼板上に存在することをその電気抵抗値に基づいて精度よく判定することが可能になる。

また、探針と厚鋼板とが多点接触している状態で電気抵抗値を計測しているので、仮に一本の探針と厚鋼板の表面との間に異物が存在した場合でも、異物により増大した電気抵抗値により誤判定することを抑制できる。さらに、板表面の所定面積に対して一度の計測で、スケール残りの有無を判定できるとともに、厚鋼板の性能を低下させうる有害なスケール幅を判定することが可能になる。

なお、本発明に係る鋼板のスケール残り判定装置およびスケール残り判定方法は、上述した具体例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、本発明では、電気的に結合される探針５の本数が三本に限定されず、二本以上であればいずれの本数であってもよい。

また、本発明では、四端子法により鋼板のスケール残りを判定するように構成されてよい。その四端子法の判定装置１では、複数本の探針５が通電専用として電気的に結合されて電流源７に接続され、かつ複数本の探針５が電圧計測専用として電気的に結合されて電圧計８に接続される。四端子法では、二端子法に比べてリード線４の本数は増加するが、探針５を厚鋼板２との接触抵抗や、リード線４の電気抵抗による影響を受けない。そのため、四端子法に構成された判定装置１によれば、より高精度に電気抵抗値Ｒを測定することが可能である。

さらに、探針ヘッド６の対向面と板表面２ａとが接触せずに、探針５の先端部のみが板表面２ａと接触するように構成されてもよい。例えば、各探針５がスプリング機能を有する場合、板表面２ａから受ける荷重により探針５が探針ヘッド６の内部側へ移動しきっても、探針５の先端部は対向面から突出したままとなるように構成されてもよい。

加えて、上述した実施形態では、測定装置３と探針ヘッド６とが別体に構成されている例について説明したが、本発明では、探針ヘッド６の内部に測定装置３が内蔵されている一体構造に構成されてもよい。そして、上述した実施形態では処理対象を厚鋼板として説明したが、本発明は処理対象が鋼板であればよく、厚鋼板に限定されず、薄鋼板であってもよい。

１ 鋼板のスケール残り判定装置
２ 厚鋼板
３ 測定装置
５ 探針
６ 探針ヘッド
Ｓ スケール

Claims (10)

1. 処理対象の鋼板の表面に接触している複数本の探針に、前記鋼板に形成されているスケールが還元することを抑制可能な所定電流値の電流を通電する電流値制御手段と、
   前記探針間の電圧を計測し、かつその計測された電圧と前記所定電流値とを用いて前記鋼板の電気抵抗を計測する電気抵抗算出手段と、
   前記電気抵抗算出手段によって計測された前記鋼板の電気抵抗値が、予め定められた所定閾値よりも大きい場合、前記鋼板にはスケール残りがあるとして不合格判定するスケール残り判定手段と
   を備えていることを特徴とする鋼板のスケール残り判定装置。
2. 前記複数本の探針は、前記鋼板の長手方向に沿って所定間隔で一列に配置されているチャンネルを形成し、
   前記チャンネルでは、前記長手方向で隣り合う探針同士が電気的に結合されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の鋼板のスケール残り判定装置。
3. 前記チャンネルは、前記鋼板の幅方向に所定間隔を空けて複数配列されており、
   前記電流値制御手段は、前記チャンネル毎に時分割で前記所定電流値の電流を通電し、
   前記電気抵抗算出手段は、前記電気抵抗値を前記チャンネル毎に計測し、
   前記スケール残り判定手段は、前記電気抵抗値が前記所定閾値よりも大きい場合、前記チャンネル毎に不合格判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の鋼板のスケール残り判定装置。
4. 前記スケール残り判定手段は、前記幅方向で隣り合う前記二つのチャンネルに対していずれも不合格判定された場合、前記スケールの幅に対して不合格判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の鋼板のスケール残り判定装置。
5. 前記探針は、前記鋼板の幅方向間隔が、不合格判定とするスケール幅の半分以下に設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の鋼板のスケール残り判定装置。
6. 前記所定電流値は、１μ〜１００μＡの範囲内に含まれる値であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の鋼板のスケール残り判定装置。
7. 処理対象の鋼板の表面に接触している複数本の探針に、前記鋼板に形成されているスケールが還元することを抑制可能な所定電流値の電流を通電する電流値制御ステップと、
   前記探針間の電圧を計測し、かつその計測された電圧と前記所定電流値とを用いて鋼板の電気抵抗を計測する電気抵抗算出ステップと、
   前記電気抵抗算出ステップによって計測された前記鋼板の電気抵抗値が、予め定められた所定閾値よりも大きい場合、前記鋼板にはスケール残りがあるとして不合格判定するスケール残り判定ステップと
   を含むことを特徴とする鋼板のスケール残り判定方法。
8. 前記電流値制御ステップは、前記複数本の探針を前記鋼板の長手方向に沿って所定間隔で一列に配置し、かつ長手方向で隣り合う探針同士を電気的に結合しているチャンネルが、前記幅方向に所定間隔を空けて複数配列されている複数チャンネルに対して、チャンネル毎に時分割で前記所定電流値の電流を通電するステップを含み、
   前記電気抵抗算出ステップは、前記電気抵抗値を前記チャンネル毎に計測するステップを含み、
   前記スケール残り判定ステップは、前記電気抵抗値が前記所定閾値よりも大きい場合、前記チャンネル毎に不合格判定するステップを含む
   ことを特徴とする請求項７に記載の鋼板のスケール残り判定方法。
9. 前記スケール残り判定ステップは、前記幅方向で隣り合う前記二つのチャンネルに対していずれも不合格判定された場合、前記スケールの幅に対して不合格判定するステップを含むことを特徴とする請求項８に記載の鋼板のスケール残り判定方法。
10. 前記電流値制御ステップは、前記所定電流値を１μ〜１００μＡの範囲内に含まれる値に制御するステップを含むことを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の鋼板のスケール残り判定方法。

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