JPS6048699B2

JPS6048699B2 - 連続鋳造材の内部欠陥検出方法

Info

Publication number: JPS6048699B2
Application number: JP52138210A
Authority: JP
Inventors: 将井原; 裕行嘉本; 勝美水内; 秀夫西海; 孝信鈴木
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1977-11-16
Filing date: 1977-11-16
Publication date: 1985-10-29
Also published as: JPS5470882A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、連続鋳造圧延するプロセス中で、例えば、銅
アルミニウムなどの連続鋳造材の中央付近に発生する中
空状の内部欠陥（ブローホール、バイブ状欠陥など）を
超音波を用いて検出する方法に関する。

この鋳造材の内部欠陥は、続く圧延における熱間割れ、
疵の発生の原因となり、さらに圧延後の冷間加工（伸線
、圧延など）において断線、疵の発生をひき起す結果と
なる。

フ従つてこの内部欠陥を連続鋳造圧延のイン、ライン
で検出して、それにより連続鋳造条件の調整や鋳造材自
身の品質管理を行う必要があり、この目的のため、本発
明者らは、先に連続的な超音波探傷が可能な方法を提案
した（昭和５１年１２月２８日ｉ付特願昭５１−１５９
７１８号）。

この方法は、第１図に示す如く、連続鋳造機２０より送
り出されてくる鋳造材３が圧延機４０に入る前に検出装
置３０により内部欠陥を検出するものである。

検出装置３０は、鋳造材３の相対する２面（上下面）を
挾圧する一対のローラー２，２’を有し、加圧装置１に
より所定圧力に挾圧する。ローラー２，２’は夫々中空
孔４，４’を有し、中空孔４内には超音波送信用振動子
５が、中空孔４’内には受信用受信子７が、それぞれシ
ュー６，６’を介してローラー２，２’の内面に接触す
るよう取付けられている。振動子５より発信した超音波
がシュー６、ローラー２、鋳造材３、ローラー２’およ
びシュー６’を通つて受信子７で受信し、超音波の透過
量を測る。若し鋳造材３の内．部にブローホールなどの
欠陥があると超音波はそこで反射又は減衰するので、上
記透過量測定により内部欠陥が検出される。この方法は
ローラー２，２’の挾圧により、超音波通路の透過を良
くすることにより、鋳造材のこ温度が例えばアルミニウ
ム材で５００〜６００℃、銅材で８００〜９００℃であ
つても、超音波検出を可能にするものであるが、実用上
下記のような欠点がある（ことが分つた。

フすなわち、上記方法では超音波を鋳造材に透入１
（させるのにローラーを媒質として使用しているｉが、
ローラーを挾圧する圧力が小さいとローラーと鋳造材と
の境界面において超音波の透過が悪ｊく、疵信号と雑音
信号の比（Ｓ／Ｎ）が低下する「ため、このＳ／Ｎ比
を向上させるために、ローラーの鋳造材への挾圧力を増
大させることが最良の方法であつた。

しかし、これにより超音波の透過は改善されるものの、
二次的な現象として、鋳造材の蛇行やスムーズな流れの
阻害などが発生して連続鋳造に致命的な悪影響を与え、
生産が続けられない状態に陥いる欠点があつた。本発明
方法は、上述の欠点を解消するもので、超音波送、受信
子を内蔵する一対のローラーに挾・圧される鋳造材に超
音波を有効に透過させて、ローラーと鋳造材の圧接境界
条件に作用する雑音Ｌノベルを抑えることにより、さら
にＳ／Ｎを改善した鋳造材の内部欠陥を検出する方法を
提供せんとするものである。

本発明は、上述の超音波送、受信子を内蔵する一対の挾
圧ローラーを使用する連続鋳造材の内部欠陥検出方法に
おいて、中空孔を有する一対のローラーに、送信用のロ
ーラーとしてクラウン状凸面の外周面を有するものを受
信用のローラーとＬ，て平面の外周面を有するものを使
用するものてある。

本発明方法は、鋳造材として特に銅又は銅合金（以下銅
と記す）アルミニウム又はアルミニウム合金（以下、ア
ルミニウムと記す）に有効であり、ローラーて挾圧する
所定の圧力は、銅の場合５００ｋ９／Ｃｌｌ以上、アル
ミニウムの楊合１５０ｋ９／ｄ以上が望ましく、超音波
の所要周波数は銅の場合１．０ＭＨｚ）アルミニウムの
場合１．０〜２．０ＭＨｚが望ましい。

挾圧する圧力が上記範囲にあると超音波の透過量の変動
巾を２ｄＢ以下に抑えることがてき、上記未満ではロー
ラーと鋳造材との境界条件が悪くＳ／Ｎが低下する。又
超音波周波数が上記範囲外ては鋳造材内での超音波の減
衰が増大し、中空欠陥の検出がむつかしくなる。以下本
発明を図面を用いて実施例により詳述する。

第２図は本発明方法の実施例におけるローラーの構造と
、ローラーと連続鋳造材との接触状態を示す横断面図で
ある。

本発明方法は、特殊な構造のローラーを使用して第１図
に示したと同様な方法で行なう。第１図および第２図に
おいて、連続鋳造機より送り出されてくる鋳造材３の相
対する２面（上下面）を、夫々中空孔４，４’を有する
対向する一対のローラー２，２’により、加圧装置１に
より所定の圧力にて挾圧する。

本発明においては、ローラー２，２’の構造は、列えば
第２図に示す如く、ロール２（送信用）ではクラウン状
凸面の外周面８を有し、ロール２′（受信用）では平面
の！外周面９を有する。そして送信用ローラー２の中空
孔４内には、超音波送信用振動子５が、又受信用ローラ
ー２’の中空孔４’内には受信用受信子７が取付けられ
、振動子５より発信した超音波がローラー２を介し．て
鋳造材３を透過し、ローラー２’を介して受信子７に受
信され、透過量が測定される。

従来送信用ローラー２として平面のローラーを用いると
、鋳造材３の全面を押圧する大きな荷重を加える必要が
あつたが、本発明においては、中央が高いクラウン状凸
面の外周面８を有するから、鋳造材３は上面の中央部付
近のみ押圧され、同一荷重ではローラーの面圧を向上さ
せることができるので、全荷重を少なくすることができ
る。

その上鋳造材には通常中央部付近にブローホールなどの
内部欠陥を有するので、超音波の透入は上面の中央部付
近のみで良く、その検出に何ら支障を来たさない。従つ
て本発明方法によれは、良好な境界条件を得るための挾
圧するローラーの全荷重が少なくてすむので、鋳造材へ
のブレーキ作用が低減され、鋳造材の蛇行やスムーズな
流れの阻害などの発生が防止されると共に、疵検出のた
めの超音波の透入が効果的に行われるので、雑音レベル
を著しく低下させる効果がある。送信用ローラー２の外
周面８の形状は、円弧状又は惰円弧状の凸面とすること
により、上述の効果が達せられるか、その曲率Ｒは鋳造
材の断面寸法により適当に選択され、特に制限がない。

例えば上面巾約７３Ｔｎｍ、高さ約６２７Ｔｇｎの断面
３６００ＴｒｆｉＬの鋳造材に対しては、円弧の曲率Ｒ
は約１０卯−程度が用いられる。又送信用ローラー２の
外周面の巾は、鋳造材の断面寸法、発、受信子の寸法な
どにより適当に選択され、通常約３０〜６０７７！７７
１が適当である。約３ｈ未満では超音波ビームの巾に対
して不足するので、透過量が減少し、約６−を超えると
挾圧する圧力を徒らに増大する。又受信用ローラー２’
の外周面の巾は通常鋳造材の下面の巾より大きいことが
望ましく、特に制限はない。送、受信子の径については
特に制限はないが実用上送信用振動子では約１５〜２０
＝ＦＷＬ）受信子では約２０〜２５ＴＷ１が適当てある
。

次に本発明方法においては、さらに超音波透過に関して
次のような方法を採ることにより、さらに好結果を得る
ことができる。

すなわち、第１の方法は第３図に例を示す如く、連続鋳
造材３のブローホール１２などの内部欠陥はその中央部
付近に発生することが特徴であるので、送信用振動子５
としてレンズ型結合型振動子を用い、振動子５から受信
子７に至る音波ビーム１０の焦点１１を、鋳造材３の欠
陥の発生する中央部の位置より下方の受信子７側に集中
させるようにする。

このように超音波を透過させることにより音波が鋳造材
の内部欠陥に集中的に照射され、Ｓ／Ｎの比を増大させ
る効果がある。又第２の方法は、第４図に例を示す如く
、送信用振動子５を受信子７の方向に対し、鋳造材３の
進行方向１３と逆の方向に約１〜２度傾斜させるように
配置する。このように振動子を配置することによりＳ／
Ｎの比が向上することが実用試験にノより確かめられた
。実施例：連続鋳造機を用い、第５図に示す寸法の電気用アルミ
（以下、ＥＣアルミと記す）鋳造バーを２１Ｃ７７Ｉ／
Ｓｅｃの速度で鋳造し、第１図に示す如く圧延ク機に入
る前に検出装置により内部欠陥を連続的に検出した。

本発明および従来の方法の測定条件は次表に示す如くで
ある。透過量のチャート（チャートスピード１ｍ／Ｓ
ｅｃ）は第６図イ、口に示す如くで、イ図は本発明法、
口図は従来法を示す。

図より従来法では雑音が大きく、疵部が不鮮明であるの
に比し、本発明方法では雑音が小さく、疵部が鮮明に表
われており、本発明によれば鋳造材の内部欠陥が正確に
感度良く検出しうることが分る。

以上述べたように、本発明は鋳造材の上下面を挾圧する
送、受信子を内蔵した一対のローラーのうち、送信用ロ
ーラーとしてクラウン状凸面の外周面を有するローラー
を使用するため、より小さい挾圧圧力でもローラーと鋳
造材の接触状態が良くなるから、挾圧圧力が小さくてす
み、鋳造材の蛇行やスムーズな流れの阻害などの発生な
く、圧接境界条件に作用する雑音レベルを抑えるので、
．疵信号と雑音信号の比（Ｓ／Ｎ）を改善し、鋳造材の
内部欠陥を正確に感度良く検出てきる効果が）ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋳造材の内部欠陥を検出する方法の一例を説明
する図である。第２図は本発明方法の実施例におけるローラーの構造と
、ローラーと連続鋳造材との接触状態を示す横断面図で
ある。第３図および第４図は本発明の他の実施例を説明
する断面図である。第５図は本発明の実施例における連
続鋳造材の断面寸法を示す図である。第６図イ、口は、
本発明方法および従来方法による超音波透過量のチャー
トを示す図である。１・・・・・・加圧装置、２，２
’・・・・・・ローラー、３・・・・・・鋳造材、４
，４’・・・・・・中空孔、５・・・・・・振動子、
６，６’・・・・・・シュー、７・・・・・・受信子
、８・・・・・・クラウン状凸面の外周面、９・・・
・・・平面の外周面、１０・・・・・・音波ビーム、１
１・・・・・・焦点、１２・・・・・・ブローホール、
１３・・・・・・進行方向。

Claims

【特許請求の範囲】１連続鋳造機より送り出されてくる鋳造材の相対する
２面を夫々中空孔を有し、かつクラウン状凸面および平
面の外周面を夫々有する対向する一対のローラーにより
、所定の圧力にて挾圧すると共に、上記凸面のローラー
の中空孔内には送信用装置の振動子として少くともレン
ズ結合型振動子を、又、上記平面のローラーの中空孔内
には受信用装置の受信子をそれぞれ設け、前記送信用装
置の振動子から前記受信用装置の受信子に至る音波ビー
ムの焦点を鋳造材の内部欠陥の発生し易い中央部の位置
より上記受信子側に集束させるようにした前記送信およ
び前記受信用装置により上記超音波の透過量を測定する
ことにより鋳造材内部に存在する傷を検出することを特
徴とする連続鋳造材の内部欠陥検出装置。２クラウン状凸面のローラーの巾が約３０〜６０ｍｍ
である特許請求の範囲第１項記載の連続鋳造材の内部欠
陥検出方法。３送信用振動子のサイズが約１５〜２０ｍｍφであり
受信子のサイズが約２０〜２５ｍｍφである特許請求の
範囲第１項又は第２項記載の連続鋳造材の内部欠陥検出
方法。４送信用振動子を、受信子の方向に対し、鋳造材の進
行方向と逆の方向に１〜２度傾斜させる特許請求の範囲
第１項、第２項又は第３項記載の連続鋳造材の内部欠陥
検出方法。５鋳造材が銅又はアルミニウムよりなる特許請求の範
囲第１項又は第２項記載の連続鋳造材の内部欠陥検出方
法。６挾圧する所定の圧力が、鋳造材が銅の場合は５００
ｋｇ／ｃｍ＾２以上、アルミニウムの場合は１５０ｋｇ
／ｃｍ＾２以上である特許請求の範囲第５項記載の連続
鋳造材の内部欠陥検出方法。７超音波の所要周波数が鋳造材が銅の場合は１．０Ｍ
Ｈｚ、アルミニウムの場合は１．０〜２．０ＭＨｚであ
る特許請求の範囲第５項又は第６項記載の連続鋳造材の
内部欠陥検出方法。