钢板的缺陷探伤设备
阅读：513发布：2020-05-29
专利汇可以提供钢板的缺陷探伤设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种探测 钢 板 缺陷 的缺陷探伤设备。钢板的缺陷探伤设备包括在钢板的宽度方向上排列的多个探伤单元，多个探伤单元中的每一个包括：磁化部，其包括互相对应的第一磁化极和第二磁化极，并且通过第一磁化极和第二磁化极来产生磁通量，该磁通量用于在相对于 轧制 方向倾斜规定 角 度的方向上磁化钢板；和检测部，其通过由磁化部产生的磁通量来检测由于存在于钢板内部或者表面的缺陷而 泄漏 的漏磁通。由此，可以通过所述缺陷探伤设备进行准确的缺陷检测。，下面是钢板的缺陷探伤设备专利的具体信息内容。
1.一种探测钢板缺陷的缺陷探伤设备，所述缺陷探伤设备包括：
在所述钢板的宽度方向上排列的多个探伤单元，
所述多个探伤单元中的每一个包括：
磁化部，其包括互相对应的第一磁化极和第二磁化极，并且通过所述第一磁化极和所述第二磁化极来产生磁通量，该磁通量用于在相对于所述钢板的轧制方向倾斜规定角度的方向上磁化所述钢板；
检测部，其通过由所述磁化部产生的磁通量来检测由于存在于所述钢板内部或者表面的缺陷而泄漏的漏磁通；和
缺陷检测单元，其基于由上侧探伤单元和下侧探伤单元中的每一个测量的信号的相位和幅度，来检测所述钢板的厚度方向的缺陷位置；
其中所述多个探伤单元中的每一个包括配置在所述钢板上部的上侧探伤单元和配置在所述钢板下部的下侧探伤单元，所述缺陷检测单元使用缺陷函数DF通过以下数学式1计算来检测缺陷：
[数学式1]
DF＝f(△M，A，S，Wf，L)，
在此DF是缺陷函数，△M是两个输出信号的幅度之差，A是输出信号的面积，S是连接输出信号的最大值和最小值的直线的斜率，Wf是缺陷的种类(圆、椭圆、线等)，L是用于补偿检测部和钢板之间的间隔的值。
2.根据权利要求1所述的缺陷探伤设备，其特征在于，
所述第二磁化极在与所述第一磁化极倾斜的方向垂直相交的方向上与所述第一磁化极间隔规定距离，并被配置为平行于所述第一磁化极。
3.根据权利要求2所述的缺陷探伤设备，其特征在于，
所述第一磁化极和所述第二磁化极具有相同的长度。
4.根据权利要求1所述的缺陷探伤设备，其特征在于，
所述第一磁化极和所述第二磁化极相对于所述轧制方向以45度倾斜而配置。
5.根据权利要求1所述的缺陷探伤设备，其特征在于，
所述多个探伤单元以按单元分别拆卸的模块化形式设置。
6.根据权利要求1所述的缺陷探伤设备，其特征在于，
所述磁化部包括永磁体以及向所述永磁体的两侧延伸的磁轭，
所述第一磁化极设置在所述磁轭的一个端部，所述第二磁化极设置在所述磁轭的另一个端部。
7.根据权利要求6所述的缺陷探伤设备，其特征在于，
所述永磁体为圆柱形永磁体。
8.根据权利要求7所述的缺陷探伤设备，其特征在于，
所述圆柱形永磁体设置在所述磁化部中，使得所述圆柱形永磁体绕在圆柱的长度方向上延伸的圆柱的轴线旋转，
并且能够调整在所述磁轭中引起的磁通量的大小。
9.根据权利要求1所述的缺陷探伤设备，其特征在于，
所述检测部包括多个霍尔传感器，彼此相邻的霍尔传感器之间的间隔为60um或60um以下。
钢板的缺陷探伤设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种利用漏磁通探测存在于钢板内部或者表面的缺陷的设备。
背景技术
[0002] 钢板的缺陷检测技术包括超声波探伤法(Ultrasonic Test)、漏磁探伤法(Magnetic Flux Leakage)、磁粉探伤法(Magnetic Particle Inspection)、涡流探伤法、以及光学探伤法等。
[0003] 在这些方法中，漏磁探伤法是，在以规定方向磁化钢板时利用磁传感器或霍尔传感器来检测由于钢板的缺陷而向外部泄漏的部分磁通量的方法。这种漏磁探伤法对强磁性体的表面或表层下产生的裂纹(crack)缺陷的检测具有优异的性能，在对比文献(韩国专利第2010-0076838号)中公开了基于所述漏磁通的探伤设备的一例。
[0004] 在所述对比文献(韩国专利第2010-0076838号)中，如图1所示，磁化器120配置在缠绕于辊子110的钢板10的上部。在磁化器120的下部区域交替配置有电磁极121a、121b，在磁化器120的上部区域缠绕有线圈122。此时，如果通过线圈122使相反方向的电流流过电磁极121a、121b，则钢板10从N极的电磁极121a向S极的电磁极121b的方向被磁化。这时，通过布置在电磁极121a、121b之间的传感器131来感测漏磁通，由此检测钢板10的缺陷。另一方面，所述的电磁极121a、121b以如下方式构成：互相以规定距离隔开，并且相对于轧制方向以一定角度θ倾斜，而且以螺旋状形成至钢板10和辊子110接触的边界线A。
[0005] 然而，根据对比文献，存在如下问题。
[0006] 第一，如图2所示，由于存在不能检测磁通量的未检测区域R1，因此难以进行准确的缺陷检测，并且使分别在N极的电磁极121a和S极的电磁极121b的端部形成的磁通量的方向和强度形成得不均匀(参照附图标记201和R2)。
[0007] 第二，如图1所示，磁化器120是多个电磁极121a、121b以一体形成的一体型结构，因此只能更换如电磁极121a、121b或传感器131的部分单元，从而难以进行维护和管理。
[0008] 第三，同时检测出存在于钢板10的表面和内部的缺陷，因此不能分开检测表面缺陷和内部缺陷或者准确地确定内部缺陷的位置。
发明内容
[0009] 发明要解决的课题
[0010] 根据本发明的一实施方案，提供一种如下钢板的缺陷探伤设备，其能够准确地检测钢板表面或者内部的缺陷。
[0011] 根据本发明的一实施方案，提供一种钢板的缺陷探伤设备，其能够有效地进行探伤设备的维护和管理。
[0012] 根据本发明的一实施方案，提供一种钢板的缺陷探伤设备，其能够分开检测表面缺陷和内部缺陷或者准确地确定内部缺陷的位置。
[0013] 解决课题的方法
[0014] 根据本发明的实施方案，提供一种缺陷探伤设备，其为探测钢板缺陷的缺陷探伤设备，其包括在所述钢板的宽度方向上排列的多个探伤单元，所述多个探伤单元中的每一个包括：磁化部，其包括互相对应的第一磁化极和第二磁化极，并且通过所述第一磁化极和所述第二磁化极来产生磁通量，该磁通量在相对于所述钢板的轧制方向倾斜规定角度的方向上磁化所述钢板；和检测部，其通过由所述磁化部产生的磁通量来检测由于存在于所述钢板内部或者表面的缺陷而泄漏的漏磁通。
[0015] 根据本发明的实施方案，所述第二磁化极可以在与所述第一磁化极倾斜的方向垂直相交的方向上与所述第一磁化极间隔规定距离，并被配置为平行于所述第一磁化极，所述第一磁化极和所述第二磁化极可以具有相同的长度。
[0016] 根据本发明的实施方案，所述第一磁化极和所述第二磁化极可以相对于所述轧制方向以45度倾斜而配置。
[0017] 根据本发明的实施方案，所述多个探伤单元可以以按单元分别拆卸的模块化形式设置。
[0018] 根据本发明的实施方案，所述磁化部可以包括永磁体和向所述永磁体的两侧延伸的磁轭(yoke)，所述第一磁化极可以设置在所述磁轭的一个端部，所述第二磁化极可以设置在所述磁轭的另一个端部。
[0019] 根据本发明的实施方案，所述永磁体可以为圆柱形永磁体，所述圆柱形永磁体可以设置在所述磁化部中，使得所述圆柱形永磁体绕在圆柱的长度方向上延伸的圆柱的轴线旋转，并且可以调整在所述磁轭中引起的磁通量的大小。
[0020] 根据本发明的实施方案，所述多个探伤单元可以包括：配置在所述钢板上部的上侧探伤单元；和配置在所述钢板下部的下侧探伤单元。
[0022] 根据本发明的实施方案，所述检测部包括多个霍尔传感器，彼此相邻的霍尔传感器之间的间隔为60um或60um以下。
[0023] 根据本发明的实施方案，多个探伤单元可以以使得在相邻的探伤单元之间相邻的磁化极彼此相同的方式配置第一磁化极和第二磁化极。
[0024] 发明的效果
[0025] 根据本发明的一实施方案，构成磁化部的两个磁化极可以具有相同的长度，由此可以进行准确的缺陷检测。
[0026] 并且，根据本发明的一实施方案，多个探伤单元可以以模块化形式设置，从而能够单独拆卸，由此可以提高探伤设备的维护和管理效率。
[0027] 而且，根据本发明的一实施方案，可以在钢板的上部和下部均配置探伤单元而检测漏磁通，由此可以分开检测表面缺陷和内部缺陷或者准确地确定内部缺陷的位置。
附图说明
[0028] 图1是示出现有技术中的探伤设备的结构的视图。
[0029] 图2的视图示出了当从上方俯视时图1的探伤设备，以说明现有技术中存在的问题。
[0030] 图3是本发明一实施方案的探伤设备的结构图。
[0031] 图4a是示出本发明一实施方案的探伤单元的内部结构的视图。
[0032] 图4b是示出本发明一实施方案的、设置在平面和辊子上部的多个探伤单元的视图。
[0033] 图4c是示出本发明一实施方案的磁化极的配置方向的视图。
[0034] 图5a是示出配置在本发明一实施方案的钢板上部和下部的探伤单元的视图。
[0035] 图5b至图5c是示出本发明一实施方案的配置在钢板上部和下部的探伤单元基于缺陷位置的输出信号的视图。
[0036] 图5d至图5e是说明由配置在钢板上部和下部的探伤单元的输出信号分析缺陷位置的方法的视图。
[0037] 实施本发明的最佳方案
[0038] 以下，参照附图说明本发明的实施方案。但是，本发明的实施方案可以以各种其他方式变更，并且本发明的范围并不仅限定于下述的实施方案。为了更明确地说明附图中的要素的形状和大小等可以放大表示，并且附图中的相同附图标记表示的要素是相同或相似的要素。
[0039] 图3是本发明一实施方案的缺陷探伤设备的结构图。本发明一实施方案的探伤设备可以包括：电源单元310，其向检测部320b提供动力；多个探伤单元(在图3中，仅示出一个探伤单元320)，其在钢板10的宽度方向上排列；放大器330，其放大由探伤单元320所检测的漏磁通；及缺陷检测单元340，其基于由放大器330放大的漏磁通检测钢板10的缺陷(Defect，下称“D”)。另一方面，探伤单元320可以包括：磁化部320a，其以规定方向磁化钢板10；及检测部320b，其检测由钢板10的缺陷D产生的漏磁通。
[0040] 以下，对探伤单元进行详细说明。
[0041] 图4a是示出本发明一实施方案的一个探伤单元的内部结构的视图。
[0042] 如图4a所示，一个探伤单元320包括永磁体(Permanent Magnet，PM)和向永磁体PM的两侧延伸的磁轭，第一磁化极320c设置在磁轭的一个端部，第二磁化极320d设置在磁轭的另一个端部。所述的永磁体PM为圆柱形永磁体，且绕在圆柱的长度方向上延伸的圆柱的轴线可旋转地设置在磁化部320中，而且可以调整被磁轭传输的磁通量的大小。即，随着永磁体PM绕在圆柱的长度方向上延伸的圆柱的轴线进行旋转，可以改变第一磁化极320c和第二磁化极320d之间所形成的磁通量的大小。
[0043] 具体地，在永磁体PM的N极和S极以竖直方向配置的情况下，在第一磁化极320c和第二磁化极320d之间可以形成最小的磁通量；在永磁体PM的N极和S极以水平方向配置的情况下，在第一磁化极320c和第二磁化极320d之间可以形成最大的磁通量。第一磁化极320c和第二磁化极320d沿着相对于轧制方向以规定角度倾斜的方向配置在钢板10的上部，对此在下面参照图4b进行说明。
[0044] 而且，在第一磁化极320c和第二磁化极320d之间配置检测部320b，该检测部320b以与第一磁化极320c和第二磁化极320d隔开规定距离的状态配置在圆柱形永磁体PM的长度方向上。所述的检测部320b用于检测由钢板10的内部或者表面缺陷产生的漏磁通，并且可以包括磁传感器或霍尔传感器。而且，检测部320b为多个霍尔元件形成的排列，相邻的霍尔传感器HS1、HS2之间的间隔L可以为60um或60um以下。如上所述，根据本发明的实施方案，通过使相邻的霍尔传感器HS1、HS2之间的间隔明显减小，可以进行更精密的缺陷检测。
[0045] 并且，根据本发明的实施方案，探伤单元320以模块化(modular)形式设置，因此可以按单元分别进行拆卸。并且，探伤单元320内部的第一磁化极320c、第二磁化极320d、永磁体PM、以及检测部320b均以模块化形式设置，因此可以按单元分别进行拆卸。如上所述，通过将探伤设备以模块化形式设置，可以提高探伤设备的维护和管理效率。
[0046] 另一方面，图4b是示出本发明一实施方案的、设置在平面和辊子上部的多个探伤单元的视图，图4c是示出本发明一实施方案的磁化极的配置方向的视图。
[0047] 根据本发明的实施方案，如图4b的附图标记410所示，钢板10的缺陷探伤设备可以包括多个探伤单元(如图4a中详细所述)，多个探伤单元320-325分别在钢板10的宽度方向排列，并且可以配置在相对于钢板10的轧制方向以规定角度θ倾斜的方向上。这种多个探伤单元320-325也可以被配置为在竖直方向上与钢板10隔开规定距离。虽然在图4b中仅示出了六个探伤单元320-325，但这是为了便于说明，其数量可以根据需要进行各种各样的变更，这对于本领域技术人员是显而易见的。
[0048] 并且，根据实施方案，如图4b的附图标记420所示，多个探伤单元320-325在钢板10的宽度方向上排列在钢板10的上部，钢板10卷绕于辊子R表面，并且多个探伤单元320-325可以配置在相对于钢板10的轧制方向以规定角度θ倾斜的方向上。
[0049] 以下，参照图4c详细说明探伤单元内的磁化极的配置方向。为了有助于理解本发明，在图4c中仅示出了三个探伤单元320至322，但探伤单元的数量与图4b中所示的探伤单元的数量相同。并且，为了有助于理解本发明，与图4c相结合，以一个探伤单元320作为基准进行说明，但需要明确的是，该配置方向也可以适用于其余探伤单元321至322。
[0050] 如图4c所示，第一磁化极320c和第二磁化极320d具有相反的极性，第二磁化极320d可以被配置在与第一磁化极320c倾斜方向垂直相交的方向上，与第一磁化极320c间隔规定距离并平行于第一磁化极320c，并且第一磁化极320c和第二磁化极320d可以具有相同的长度。此时，第一磁化极320c和第二磁化极320d与轧制方向构成的角度θ可以为45度。所述角度仅仅是实施例，可以根据需要进行变更，对本领域技术人员而言是显而易见的。
[0051] 如上所述，根据本发明的一实施方案，通过使构成磁化部320a的两个磁化极320c、320d具有相同的长度，可以使在磁化极320c、320d的两端部形成的磁通量的方向和强度均匀，从而可以进行准确的缺陷检测。
[0052] 对根据上述一实施方案的探伤设备的运行原理进行说明。
[0053] 如图3至图4c所示，通过电源单元310向检测部320b提供动力，并且通过排列在钢板10的宽度方向上的多个探伤单元320-325来检测由缺陷D产生的漏磁通。具体地，如果以一个探伤单元320为基准进行说明，则通过在相对于轧制方向以规定角度倾斜的方向上形成的磁化部320a来产生磁通量，并且所发生的磁通量穿过钢板10。此时，检测部320b检测由钢板10的缺陷D产生的漏磁通。所检测的漏磁通传递至放大器330。
[0054] 之后，放大器330以规定比例放大在探伤单元320检测的漏磁通，然后将已放大的漏磁通传递至缺陷检测单元340。最后，缺陷检测单元340可以基于放大器330放大的漏磁通检测钢板10的缺陷D。
[0055] 另一方面，图5a是示出本发明一实施方案的配置在钢板上部和下部的探伤单元的视图，与图4a不同，在钢板10的上部和下部均配置探伤单元320、520而检测漏磁通，由此分开检测表面缺陷和内部缺陷或者准确地确定内部缺陷的位置。而且，图5b和图5c的视图示出本发明一实施方案的配置在钢板上部和下部的探伤单元的基于缺陷位置的输出信号。
[0056] 以下，对本发明一实施方案的探伤设备和探伤设备的运行原理进行说明。
[0057] 如图5a所示，可以在钢板10的上部配置上侧探伤单元320，且可以在相对应的钢板10的下部配置下侧探伤单元520。在图5a中，在钢板10的上部配置有一个上侧探伤单元320，在钢板10的下部配置有一个下侧探伤单元520，但这是为了有助于理解本发明，如图4b所示，毫无疑问可以分别在钢板10的上部和下部配置多个探伤单元。
[0058] 另一方面，附图标记530指示了图5a的上部分图中，存在于钢板10的厚度方向的缺陷的放大视图，并且指示缺陷D可以沿着钢板10的厚度方向532存在于各个不同的位置。例如，如附图标记531所示，示出了如下缺陷D：D1形成在钢板10的上部表面侧或邻近于上部表面侧；D2形成在钢板10的上部内部侧；D3形成在钢板10的中央；D4形成在钢板10的下部内部侧；D5形成在钢板10的下部表面侧或邻近于下部表面侧。
[0059] 图5b和图5c示出了上部探伤单元320和下部探伤单元520对所述的各个缺陷D1至D5的输出信号。在图5b和图5c中，附图标记540指示上部探伤单元320的输出信号，附图标记541指示下部探伤单元520的输出信号。
[0060] 如图5b和图5c所示，可知：根据缺陷的位置D1至D5，来自上部探伤单元320和下部探伤单元520的输出信号的幅度和相位上存在差异。即，可知：在钢板10的上部表面侧或上部表面侧附近形成缺陷D1的情况下，来自上部探伤单元320的输出信号540的相位与来自下部探伤单元520的输出信号541的相位是相反的，并且来自上部探伤单元320的输出信号540的幅度大于来自下部探伤单元520的输出信号541的幅度。由此可知缺陷D形成在钢板10的上部表面侧或邻近于上部表面侧。
[0061] 相反，可知：在钢板10的下部表面侧或下部表面侧附近形成缺陷D5的情况下，来自下部探伤单元520的输出信号541的相位与来自上部探伤单元320的输出信号540的相位是相反的，且来自下部探伤单元520的输出信号541的幅度大于来自上部探伤单元320的输出信号540。由此可知缺陷D形成在钢板10的下部表面侧或邻近于下部表面侧。
[0062] 另一方面，可知：在钢板10的中央形成缺陷D3的情况下，来自上部探伤单元320的输出信号540与来自下部探伤单元520的输出信号541具有相同的幅度，仅仅相位相反。由此可知缺陷D形成在钢板10的中央部。
[0063] 如上所述，通过对来自上部探伤单元320和下部探伤单元520的输出信号的幅度和相位进行比较，可以分析缺陷D的位置。
[0064] 除上述示意性方法之外，可以通过计算输入各种因子的缺陷函数DF(Defect Function)来分析缺陷位置DP，对此参照图5d和图5e进行说明。
[0065] 图5d是用于说明为计算从来自上部探伤单元320的输出信号540和来自下部探伤单元520的输出信号541得出的缺陷函数DF而提供的因子的图。
[0066] 在图5d中，ΔM是指两个输出信号540、541的幅度之差，A1是指来自下部探伤单元520的输出信号541的面积，A2是指来自上部探伤单元320的输出信号540的面积，S是指连接输出信号的最大值和最小值的直线的斜率。
[0067] 根据本发明的一实施方案，除了上述各种因子之外，还可以基于若干因子通过以下数学式1求出缺陷函数DF。
[0068] [数学式1]
[0069] DF＝f(ΔM，A，S，Wf，L)
[0070] 此时，DF是缺陷函数，ΔM是两个输出信号的幅度之差，A是输出信号的面积，S是连接输出信号的最大值和最小值的直线的斜率，Wf是缺陷的种类(圆、椭圆、线等)，L是用于补偿检测部和钢板之间的间隔的值。
[0071] 输入了上述因子ΔM、A、S、Wf、L的缺陷函数DF可以以各种形式实现，但是需要明确的是，在本发明中并非具体限定于此。
[0072] 然而，在图5e中求出了只输入上述因素ΔM、A、S、Wf、L中的ΔM的缺陷函数DF，并且参照图5e，举例说明由求出的缺陷函数DF分析缺陷位置DP的方法。作为前提，假设钢板10的厚度为1.2mm，并且从钢板10表面至中心的距离为0.6mm。
[0073] 首先，缺陷检测单元(图3中的340)根据从钢板10的表面至钢板10的中心的缺陷位置DP求出两个输出信号540、541的幅度之差ΔM(即，缺陷函数DF)，之后获得如图5e所示的图表。此时，缺陷位置DP为1是指距离钢板10的上部表面0.6mm的点(即，钢板的中心部)；缺陷位置DP为0.1是指在钢板10的上部表面的点。
[0074] 之后，缺陷检测单元(图3中的340)计算从上部探伤单元320和下部探伤单元520得到的输出信号540、541的幅度之差ΔM，并将所计算的幅度之差ΔM与图5e的图表进行比较，由此可以分析缺陷位置DP。
[0075] 例如，在图5e中，在两个输出信号的幅度之差ΔM(即，缺陷函数DF)为1的情况下(ΔM为1的情况下，两个输出信号的幅度之差ΔM最大，因此可以预先得知：在钢板10的上部表面存在缺陷D)，缺陷位置DP为0.1是指缺陷D位于钢板10的上部表面。
[0076] 作为另一例子，在两个输出信号的幅度之差ΔM(即，缺陷函数DF)为0情况下(ΔM为0的情况下，两个输出信号的幅度之差ΔM最小，因此可以预先得知：在钢板10的中心部存在缺陷D)，缺陷位置DP为1是指缺陷D位于距离钢板10的上部表面0.6mm的点(中心部)。
[0077] 在两个输出信号的幅度之差ΔM为1至0之间的情况下，如图5e所示，可以分析出，缺陷D存在于从钢板10的上部表面至中心部(距离钢板10的上部表面0.6mm的位置)之间的特定位置。
[0078] 如上所述，根据本发明的一实施方案，在钢板的上部和下部均配置探伤单元而检测漏磁通，由此可以分开检测表面缺陷和内部缺陷或者准确地确定内部缺陷的位置。
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