鑄造棒的超聲波探傷檢查方法和超聲波探傷檢查裝置的製作方法

2023-05-18 06:47:46 2

專利名稱：鑄造棒的超聲波探傷檢查方法和超聲波探傷檢查裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及針對截面為圓形的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法以及用於實施該檢 查方法的超聲波探傷檢查裝置。
背景技術：
一般來說，連鑄棒是通過由熔液鑄造成圓柱狀、稜柱狀或中空柱狀的長的鑄塊來 製造的。在鑄造方法中，有浮動式鑄造法、直接冷鑄(DC鑄造)法、氣體加壓式熱頂連續鑄 造法等。對於鑄造出的連鑄棒，除去在塑性加工時會導致裂紋產生的表面的不均勻層並對 除去外周部後的表面和內部缺陷進行檢查(參照專利文獻1)。在專利文獻1所記載的連鑄棒的製造工序中，在連鑄工序與外周除去工序之間設 有通過超聲波探傷檢查來實現的內部的非破壞檢查工序。超聲波探傷檢查具有以下優點 對於裂紋等內部缺陷具有高檢出能力，另外通過對檢測出的電信號進行處理，與需要進行 圖像處理的X射線相比較，能夠容易地實施缺陷的自動判定，從而實現檢查精度高的穩定 的檢查。在對鑄造棒的表面附近的缺陷進行檢查的情況下，如果使用縱波垂直波來作為 入射波，則會將底面反射波作為偽缺陷回波而檢測出來，因此以往使用斜角波(inclined angle wave)來作為入射波。專利文獻1 日本特開2004-209516號公報

發明內容
但是，如果要通過以往的超聲波探傷探頭(probe)來獲得斜角波的話會變為橫 波，如果要通過聲速比縱波慢的橫波來實施表面附近的檢查，則由於時間軸長，因此存在著 容易檢測出偽缺陷回波的缺點。另外，對於截面為圓形的鑄造棒，如果通過以往的探頭來檢查全部區域，則需要使 探頭沿連鑄棒的周向旋轉，或者需要沿周向配置多個超聲波探傷檢查用探頭。另外，高精度 地配置多個探頭是困難的，而由於無法高精度地進行配置，因此在檢查精度方面也存在難
點ο本發明是鑑於上述背景技術而完成的，其目的在於提供一種對於截面為圓形的鑄 造棒使用縱波來作為入射波並能夠對全部區域進行檢查的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法 以及用於實施該檢查方法的超聲波探傷檢查裝置。S卩，本發明具有下述[1] [9]所記載的構成。[1] 一種鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其特徵在於，當沿截面為圓形的鑄造棒的周向以預定角度配置多個相控陣型探頭來進行超聲 波探傷檢查時，相對於任意一個相控陣型探頭，將其他的相控陣型探頭配置成所述任意一個 相控陣型探頭的基於縱波斜角波(longitudinal inclined anglewave)和縱波垂直波(longitudinal vertical wave)而形成的未檢查區域由其他相控陣型探頭的基於縱波斜 角波和縱波垂直波而形成的檢查區域來補足(補全)。[2]根據前項1所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其中，將兩個相控陣型探頭配置成同時滿足以下兩個式子的配置角度(α ):2Χ (180° -2 θ 2+θ 3)彡 α 彡 2 θ 2-θ 3-θ 4180° -[3 θ 3+3(180° _2 θ 2)]彡 θ 4其中，θ 2 相控陣型探頭的有效斜角角度；θ3:0Ρ的中心角；θ 4 相控陣型探頭的垂直入射波的死區(dead zone)的中心角的1/2 ；0 相控陣型探頭的垂直入射波的入射點；P 相控陣型探頭的掃描角度最大時的斜角入射波的入射點。[3]根據前項2所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其中，將兩個相控陣型探頭配置成入射波朝向下方。[4]根據前項1至3中的任一項所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其中，將多個相控陣型探頭配置在水平連鑄的鑄模出口的附近，對連鑄出的連鑄棒連續地進行超聲波探傷檢查。[5]根據前項4所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其中，通過將連鑄棒鬆動地插入到離開所述鑄模出口而配置在其下遊側的堰狀體的貫 通孔中來阻礙冷卻水的流動，將所述相控陣型探頭配置成與流動受到阻礙的冷卻水相接觸 的狀態。[6] 一種鑄造棒的超聲波探傷檢查裝置，沿截面為圓形的鑄造棒的周向配置有多 個相控陣型探頭，所述鑄造棒的超聲波探傷檢查裝置的特徵在於，對於任意一個相控陣型探頭，將其他的相控陣型探頭配置成所述任意一個相控 陣型探頭的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的未檢查區域由其他相控陣型探頭的基 於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的檢查區域來補足。[7]根據前項6所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查裝置，其中，兩個相控陣型探頭配置成同時滿足以下兩個式子的配置角度(α ):2Χ (180° -2 θ 2+θ 3)彡 α 彡 2 θ 2-θ 3-θ 4180° -[3 θ 3+3(180° _2 θ 2)]彡 θ 4其中，θ 2 相控陣型探頭的有效斜角角度；θ3:0Ρ的中心角；θ 4 相控陣型探頭的垂直入射波的死區的中心角的1/2 ；0 相控陣型探頭的垂直入射波的入射點；P 相控陣型探頭的掃描角度最大時的斜角入射波的入射點。[8] 一種鍛造品的流水製造方法，對於從水平連鑄的鑄模出口連續地鑄造出的截 面為圓形的連鑄棒，以任意的順序進行切斷成短的材料、剝皮、熱處理，進而接著進行鍛造， 該製造方法的特徵在於，在剛剛鑄造出之後、或者在任意的工序之間進行超聲波探傷檢查，
通過以下方式來進行所述超聲波探傷檢查沿鑄造棒的周向以預定角度配置多個 相控陣型探頭，對於任意一個相控陣型探頭，將其他的相控陣型探頭配置成所述任意一個 相控陣型探頭的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的未檢查區域由其他相控陣型探頭 的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的檢查區域來補足。[9]根據前項8所述的鍛造品的流水製造方法，其中，所述超聲波探傷檢查通過將兩個相控陣型探頭配置成同時滿足以下兩個式子的 配置角度(α)來進行2Χ (180° -2 θ 2+θ 3)≤ α ≤ 2 θ 2-θ 3-θ 4180° -[3 θ 3+3(180° _2 θ 2)]≥ θ 4其中，θ 2 相控陣型探頭的有效斜角角度；θ3:0Ρ的中心角；θ 4 相控陣型探頭的垂直入射波的死區的中心角的1/2 ；0 相控陣型探頭的垂直入射波的入射點；P 相控陣型探頭的掃描角度最大時的斜角入射波的入射點。根據上述[1]所述的超聲波探傷檢查方法，對於截面為圓形的鑄造棒，通過相控 陣型探頭入射縱波斜角波和縱波垂直波，能夠對包括表面附近在內的全部區域進行超聲波 探傷檢查。另外，通過聲速快的縱波，偽缺陷回波不易顯現在探傷畫面上，並且能夠通過一 個探頭對大的範圍進行探傷，因此能夠獲得高的檢查精度。根據上述[2]所述的超聲波探傷檢查方法，可以導出能夠補足兩個相控陣型探頭 的彼此的未檢查區域的探頭配置角度(α )。根據上述[3]所述的超聲波探傷檢查方法，由於在水中傳播的超聲波在到達水面 之前就會充分地衰減，因此能夠抑制偽缺陷信號的產生，從而能夠進行高精度的探傷。根據上述[4]所述的超聲波探傷檢查方法，由於連續地進行水平連鑄和超聲波探 傷檢查，因此檢查效率高，並且能夠將檢查結果反映於之後的工序，或者反饋於鑄造條件。 而且，由於檢查對象部分沒有端面，因此也不存在端面中的死區，對於在檢查後切斷而成的 短的材料連端面都檢查了。根據上述[5]所述的超聲波探傷檢查方法，能夠通過簡單的裝置與水平連鑄相連 續地進行超聲波探傷檢查。根據上述[6]、[7]所述的超聲波探傷檢查裝置，能夠實施上述超聲波探傷檢查。根據上述[8]、[9]所述的鍛造品的流水製造方法，由於在工序之間實施上述超聲 波探傷檢查，因此能夠高效地製造出高質量的鍛造品。


圖1是表示在截面為圓形的鑄造材料的超聲波探傷檢查中的相控陣型探頭的未 檢查區域的說明圖；圖2是表示本發明的鑄造材料的超聲波探傷檢查中的超聲波的傳播並說明兩個 相控陣型探頭的配置角度的圖；圖3是圖2的主要部分的放大圖4A是示意性地表示本發明的超聲波探傷檢查裝置的一個實施方式的主視圖；圖4B是圖4A的超聲波探傷檢查裝置的側視圖；圖5是示意性地表示本發明的超聲波探傷檢查裝置的其他實施方式的包括局部 截面的立體圖；圖6A是加入了使用本發明的超聲波探傷檢查裝置的檢查工序的、從鑄造到鍛造 的鍛造品的流水製造方法的工序流程圖；圖6B是加入了使用本發明的超聲波探傷檢查裝置的檢查工序的、從鑄造到鍛造 的鍛造品的流水製造方法的工序流程圖；圖6C是加入了使用本發明的超聲波探傷檢查裝置的檢查工序的、從鑄造到鍛造 的鍛造品的流水製造方法的工序流程圖。附圖標記說明1、2相控陣型探頭1A、2A在掃描之外的區域(未檢查區域)1B、2B死區(未檢查區域)10、40超聲波探傷檢查裝置33 鑄模35冷卻水41貫通孔42堰狀體S鑄造棒(連鑄棒)
具體實施例方式本發明所使用的相控陣型探頭是多個探頭並列配置而成的(探頭塊(probe block)),由於以電子方式來控制焦點，因此在探傷過程中能夠實施多聚焦(垂直探傷和斜 角探傷的組合)，從而能夠對寬廣的區域進行檢查。另外，由於在使用聲速比橫波快的縱波 的情況下偽缺陷回波難以顯示在探傷畫面上，因此檢查精度高。由於能夠通過一個探頭塊 對大的範圍進行探傷，因而不會出現以往沿周向配置多個的單探頭時產生的位置精度的下 降所導致的檢查精度的下降，因此能夠獲得高的檢查精度。上述相控陣型探頭能夠通過縱波斜角波(包含垂直波)對寬廣的區域進行探傷， 但即使如此仍會不可避免地產生未檢查區域。在本發明中，對於截面為圓形的鑄造棒，沿周 向以預定的角度配置多個相控陣型探頭，通過對彼此的未檢查區域進行補足而能夠遍及包 括表面附近在內的全部區域來進行檢查。圖1是對於截面為圓形的鑄造棒⑶配置了兩個相控陣型探頭⑴(2)的例子。對於第一相控陣型探頭(1)，(IA) (IA)是脫離了最大掃描範圍的在掃描之外的區 域，(IB)是由於入射光沿垂直方向入射了時顯現的底面回波與缺陷回波無法分類而產生 的死區。這些區域(IA) (IA) (IB)是無法通過第一相控陣型探頭(1)進行探傷的未檢查區 域。雖然上述在掃描之外的區域(IA) (IA)會通過擴大掃描範圍而變小，但是由於檢查對象 的截面為圓形，因此無法完全地消除。另外，上述死區(IB)也是會不可避免地產生的區域。 同樣，對於第二相控陣型探頭(2)，(2A) (2A)是脫離了最大掃描範圍的在掃描之外的區域，
7(2B)是由於偽缺陷回波而導致的死區，是無法通過第二相控陣型探針(2)來進行探傷的未 檢查區域。根據圖1，如果配置成第一相控陣型探頭(1)和第二相控陣型探頭(2)的未檢查區 域不重複，則能夠對全部區域進行檢查。具體而言，如果確保了第一相控陣型探頭(1)的在 掃描之外的區域(IA)與第二相控陣型探頭(2)的在掃描之外的區域(2A)之間的餘量部分 (margin) (C)、以及第二相控陣型探頭(2)的在掃描之外的區域(2A)與第一相控陣型探頭 (1)的死區(IB)之間的餘量部分(D)，則能夠對全部區域進行檢查。以下，按照上述考慮方法，參照圖2的超聲波傳播路徑圖來說明求出在餘量部分 (C) = 0時餘量部分(D) ^ 0、兩個相控陣型探頭(1) (2)的未檢查區域不重合的條件的方 法。圖2表示了餘量部分(C) = 0的狀態，第一相控陣型探頭⑴的在掃描之外的區 域(IA)和第二相控陣型探頭(2)的在掃描之外的區域(2A)以不重合的狀態連接。另外， 兩個相控陣型探頭(1) (2)具有相同的功能，因此使用相同的附圖標記來說明。圖2中的附圖標記如下。另外，在圖2中僅表示了鑄造棒⑶的左半部分的傳播 路徑，省略了右半部分的傳播路徑的圖示。α 兩個相控陣型探頭的配置角度θ工相控陣型探頭的最大掃描角度θ 2 相控陣型探頭的有效斜角角度θ3:0Ρ的中心角θ 4 由相控陣型探頭的垂直入射波導致的死區的中心角的1/2θ 5 餘量部分⑶的中心角0 相控陣型探頭的垂直入射波的入射點P 相控陣型探頭的掃描角度最大時的斜角入射波的入射點Q 鉛垂線r 鑄造棒的半徑根據圖2，餘量部分(C) =0時的兩個相控陣型探頭⑴⑵的配置角度(α)為式 (i)，並且為了第一相控陣型探頭(1)的死區(IB)與第二相控陣型探頭(2)的在掃描之外 的區域(IA)不重合，死區(IB)的中心角(θ4)必須滿足式(ii)。α=2Χ(180° _2 θ 2+θ 3) (i)180° -[3 θ 3+3(180° _2 θ 2)]彡 θ 4 (ii)由於上述式⑴是兩個相控陣型探頭⑴(2)的配置角度(α)的最小值(Cimin), 因此amin=2X(180° _2 θ 2+θ 3) (iii)另外，根據式(ii)，餘量部分(D)的中心角(θ5)為下式(iv)。θ 5 = 180° -[3 θ 3+3(180° _2 θ 2) ]- θ 4(iv)由於上述配置角度(a )能夠擴大至餘量部分(D) = 0，因此配置角度(a )的最大 值(^fflJ為下式(V)0Qmax= α min+ θ 5= 2 θ 2- θ 3- θ 4(ν)
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因此，用於檢查鑄造棒(S)的全部區域的配置角度(α)的可取值範圍滿足上式 (ii)，為從由上式(iii)表示的最小值(amin)到由式(ν)表示的最大值(a _)的範圍。即， 如果按照滿足以下兩個式子的方式來配置兩個相控陣型探頭(1) (2)，則能夠對截面為圓形 的鑄造棒(S)的全部區域進行檢查。180° -[3 θ 3+3(180° _2 θ 2)]彡 θ 42Χ(180° -2 θ 2+θ 3)彡 α 彡 2 θ 2-θ 3-θ 4接下來，說明應代入上述各式中的符號的數值。最大掃描角度(θ J是由相控陣型探頭的規格決定的角度。有效斜角角度(θ 2)是由折射角度和上述最大掃描角度(θ J決定的角度，優選考 慮超聲波衰減的程度和希望檢測出的缺陷的尺寸。參照圖3可知，OP的中心角度(θ 3)可以利用OP間的距離(X1)和鑄造棒⑶的 半徑(r)採用下式(vi)表示。θ 3 = Sin-1 (χ,/r) (vi)但是，在難以實際測量OP間的距離(X1)的情況下，由於(X1)和相控陣型探頭的大 小(X2)具有X1 X2的關係，因此能夠根據實際測量出的(X2)通過下式(Vi')求出(θ3)。θ 3 = SirT1 (x2/r) (vi 『)表示上述死區(IB)的大小的OP的中心角的1/2( θ 4)是表示死區的大小的，能夠 通過實際測量而求出。因此，可以通過實際測量值、式(iii)、式(iv)、式(Vi')來決定能夠對全部區域 進行檢查的兩個相控陣型探頭(1) (2)的配置角度(a)。另外，雖然計算上述配置角度(α)的計算式是基於同一規格的兩個相控陣型探 頭的式子，但是在使用不同規格的相控陣型探頭的情況下，可以基於各個探頭的入射位置、 各種角度來求出配置角度。而且，在使用三個以上的相控陣型探頭的情況下，配置成相鄰的 探頭的在掃描之外的區域不重合、並且一個探頭的死區與其他探頭的在掃描之外的區域不
重合即可。[兩個相控陣型探頭的配置角度的例子]在半徑(r)為215mm的鑄造棒⑶的超聲波探傷檢查中，當相控陣型探頭⑴(2) 的有效斜角角度(θ 2) = 40°、相控陣型探頭⑴(2)的大小(X2)為28. 7mm、死區的大小 (θ4)為 17.5° 時，通過式(vi')計算出(θ3) = 7.6°。並且，根據式(iii)、式(ν)，Cimin= 95. 2°、a·= 114. 9°。因此，如果將兩個 相控陣型探頭(1)(2)設置在配置角度(a) :95.2 114.9°的範圍內，則能夠對全部區域 進行檢查。但是，考慮到檢查過程中的鑄造棒⑶的行進擺動，優選避開(amin)和(α_) 而配置在上述範圍的中間點或中間點的附近。另外，多個相控陣型探頭配置成能夠補足彼此的未檢查區域的角度即可，因此相 控陣型探頭也可以位於鑄造棒的周向上的任意位置。但是，優選的是，如後述的超聲波探傷 檢查裝置(10) (40)那樣在鑄造棒(S)的斜上方配置相控陣型探頭(1) (2)，並從上方向下方 入射超聲波。這是因為如果從下方向上方照射超聲波，則未向鑄造棒(S)入射的超聲波會 被水面反射，從而有時其回波作為偽缺陷信號而檢測出來，但是如果從上方向下方入射，則 在水面傳播的超聲波在到達水面之前就會充分地衰減，因而不會將回波作為偽缺陷信號而檢測出來，因此能夠實施高精度的探傷。另外，在設置仿形機構而使得即使鑄造棒(S)發生 了錯位也能夠保持與相控陣型探頭(1) (2)之間的位置關係的情況下，由於將探頭配置在 鑄造棒(S)的上方會使配置上的制約更少，因此從這一點來說也優選配置在上方。另外，優選鑄造棒⑶和相控陣型探頭(1) (2)之間的距離(WD)設為足夠的距離 以使得表面波的重複回波不成為偽缺陷回波。另外，由於有時檢查用水槽的壁面的反射回波成為偽缺陷信號，因此為了避免偽 缺陷信號，優選水槽足夠大。優選的是從鑄造棒(S)的周面到水槽的壁面之間具有在水中 傳播的超聲波充分地衰減的距離。另外，也可以通過在水槽壁面配置消聲材料以消除會導 致偽缺陷回波產生的聲波來進行應對。另外，在圖1 圖3中，為了便於說明，將第一相控陣型探頭⑴配置在正上方，但 這並不表示鑄造棒(S)的相控陣型探頭(1) (2)的最合適的位置。在後述的超聲波探傷裝 置(10) (40)中，以圖2和圖3的(Q)成為鉛垂線的方式配置有相控陣型探頭(1) (2)。[超聲波探傷檢查裝置](第一實施方式)圖4A和圖4B所示的超聲波探傷檢查裝置(10)，包括水槽(11)和兩個相控陣型探 頭(1) (2)，是一邊使鑄造棒(S)移動一邊進行檢查的。在水槽(11)中，在鑄造棒⑶的行進方向的壁上設置有用於使鑄造棒⑶通過的 貫通孔(12) (13)，在水槽(11)中儲存有水位與這些貫通孔(12) (13)相比足夠高的、作為接 觸介質的水(14)。兩個相控陣型探頭(1) (2)經由支架(17)以角度能夠自由調節的方式 安裝在水平臂(16)的兩端，所述水平臂(16)安裝在支撐裝置的垂直臂(15)的前端，該兩 個相控陣型探頭(1) (2)從斜上方對在下方移動的鑄造棒(S)照射超聲波。在上述水平臂 (15)的左右方向的中間部分安裝有與鑄造棒(S)接觸的仿形滾子(18)，通過與鑄造棒(S) 的位置偏移相對應地控制臂(15) (16)的移動，使鑄造棒(S)和相控陣型探頭(1) (2)始終 具有恆定的位置關係。上述超聲波探傷裝置(10)能夠與鑄造棒(S)的長短無關地對移動中的鑄造棒(S) 進行檢查。例如，能夠以鑄造速度對從水平連鑄裝置的鑄模鑄造出來的連鑄棒(S)連續地 進行檢查。另外，對於已切斷的鑄造棒，也能夠通過移動裝置使鑄造棒(S)以預定的速度移 動來進行檢查。通過這樣使鑄造棒(S)在水槽中(11)中移動，能夠與檢查對象的長度無關 地進行檢查。當然，在檢查對象比水槽小的情況下，也可以將檢查對象固定並使相控陣型探 頭移動。上述相控陣型探頭⑴(2)由附圖之外的控制裝置控制，對鑄造棒⑶進行探傷， 從相控陣型探頭(1) (2)發出的信號被輸出給信號處理部(20)，並在進行了預定的處理後 被輸出給超聲波檢查判定裝置(21)。在超聲波檢查判定裝置(21)中，基於輸入的信號來判 定有無缺陷和/或損傷，從而判斷鑄造棒(S)是否是良品。另外，如果是對從水平連鑄裝置 的鑄模鑄造出來的連鑄棒(S)進行的連續檢查，則除了能夠高效地進行檢查之外，還能夠 將判定結果反饋於鑄造條件，或者能夠預先通過噴霧器等對缺陷部分作記號並在設置於後 級的切斷裝置(省略圖示)中切斷成為固定尺寸後除去缺陷部分。另外，也可以預先存儲 檢測出的缺陷位置，在切斷裝置中，僅切斷除去缺陷部分並切斷成為固定尺寸。另外，在上述超聲波探傷裝置(10)中，連鑄棒(S)能夠一邊移動一邊接受超聲波探傷檢查，由於在檢查對象部分中沒有端面，因此也不就存在端面中的死區，在檢查後切斷 而成的短的材料連端面都檢查到。(第二實施方式)第一實施方式的超聲波探傷檢查裝置(10)使用水槽，在能夠容易地使鑄造棒沒 入到水中、能夠確保足夠量的接觸介質這一點上是有利的。但是，本發明的超聲波探傷檢查方法也可以不使用水槽，而是利用從水平連鑄裝 置的鑄模供應給鑄造棒的冷卻水來進行檢查。通過利用冷卻水，形成為結構簡單的檢查裝置。圖5表示了水平連鑄裝置(30)和在鑄模緊後方配置的超聲波探傷檢查裝置(40)。在上述連鑄裝置(30)中，熔液(M)從中間包(timdish) (31)經由澆鑄用噴嘴(32) 流入到筒狀的鑄模(33)中。在上述鑄模(33)的出口處設置有向連鑄棒(S)的周圍供應冷 卻水(35)的冷卻水供應通路(34)，該冷卻水供應通路的噴出口(34a)形成為包圍連鑄棒 ⑶的環狀，並且朝向連鑄棒⑶的鑄出方向設置。並且，從噴出口(34)噴出的冷卻水(35) 被供應給連鑄棒(S)的整個周向，在連續地鑄出的連鑄棒(S)的表面上向鑄出方向流動，對 連鑄棒(S)進行冷卻。上述超聲波探傷檢查裝置(40)具有環狀的堰狀體(42)和兩個相控陣型探頭(1) (2)，上述堰狀體(42)具有連鑄棒(S)鬆動地插入到其中的貫通孔(41)。上述堰狀體(40) 以連鑄棒⑶的高度由支撐柱(43)固定在臺座上，貫通孔(41)的內徑形成得比連鑄棒⑶ 的外徑大。因此，連續鑄出的連鑄棒(S)在不與貫通孔(41)接觸的情況下在孔(41)內前 進，冷卻水(35)在連鑄棒⑶的外周面與貫通孔(41)的周面之間的間隙流動。在上述內部檢查裝置(40)中，從上述噴出口(34a)噴出並在連鑄棒(S)的表面上 向鑄出方向流動的冷卻水(35)碰到上述堰狀體(40)，其流動受到阻礙，一部分冷卻水貯留 於堰狀體(42)的上遊側，剩餘部分向貫通孔(41)內流動。兩個相控陣型探頭(1) (2)由支撐部件(省略圖示)支撐，尖端部以預定的配置角 度(α)插入到貯留於上述堰狀體(42)的上遊側的、水深變深了的部分的水中。檢查結果 被輸出給信號處理部(20)，進而被輸出給超聲波檢查判定裝置(21)。在超聲波檢查判定裝 置(21)中，基於輸入的信號來判定是否有缺陷和/或損傷以判斷連鑄棒(S)是否是良品， 並將判定結果反饋於鑄造條件。上述超聲波探傷檢查裝置(40)是將鑄模(33)的冷卻水用作接觸介質的，由於也 不需要向檢查裝置運送的運送設備，因此能夠簡化用於檢查的外圍裝置。另外，也可以在上述堰狀體(40)的貫通孔(41)的周面上安裝相控陣型探頭(1) (2)來進行超聲波探傷檢查。[流水連續運行中的超聲波探傷檢查]本發明的超聲波探傷檢查方法，不僅能夠對剛剛鑄造之後的連鑄棒進行檢查，而 且還能夠在經過連鑄棒的切斷、熱處理、剝皮等各種工序直到變為出廠狀態的流水連續運 行中的任意工序之間實施檢查。而且，當在鑄造後實施鍛造、流水地實施從連鑄到鍛造品的 工序時，也可以在剛剛鑄造之後、或者在任意的工序之間進行超聲波探傷檢查。圖6Α 圖6C表示了從鑄造到鍛造品的流水製造的工序流程圖。(圖 6Α)
將水平連鑄出的長的連鑄棒切斷成多個短的材料，對短的材料實施熱處理來進行 均質化，然後進行剝皮以除去表層部的黑皮。如果需要的話，對除去了黑皮後的短的材料進 行外觀檢查，然後出廠。或者，對於外觀檢查後的短的材料實施鍛造工序。在上述鍛造工序 中，包括切斷(預成形品的製作)、預熱、鍛造成形。在上述流水連續運行中，在任意工序之間均可以進行超聲波探傷檢查，既能夠在 一處進行檢查，也能夠在多處進行檢查。(K)表示對從水平連鑄裝置的鑄模鑄出的移動中的 連鑄棒進行檢查的工序，可以通過具有水槽的超聲波探傷檢查裝置(10)和利用鑄模的冷 卻水的超聲波檢查裝置(40)中的任一個檢查裝置來進行檢查。另外，(L)表示將長的連鑄 棒切斷成短的材料並在附著有黑皮的狀態下進行檢查的工序。(M)表示對剝皮後的除去了 黑皮的短的材料進行檢查的工序。在(L)和(M)工序中，可以使用具有水槽的超聲波探傷 檢查裝置(10)。(圖6B)將水平連鑄出的長的連鑄棒切斷成多個短的材料，進行剝皮以除去表層部的黑 皮。對除去了黑皮的短材料進行用於均質化的熱處理，進而預熱並實施鍛造工序。在上述流水連續運行中，可以在工序之間的一處或多處進行超聲波探傷檢查。圖 6B中的(K) (L) (M)與圖6A中的(K) (L) (M)的檢查工序相同。(圖6C)在將水平連鑄出的長的連鑄棒切斷成多個短的材料並進行了用於均質化的熱處 理之後，進行剝皮來除去表層部的黑皮。對除去了黑皮的短材料實施鍛造工序。在上述流水連續運行中，可以在工序之間的一處或多處進行超聲波探傷檢查。圖 6C中的(K) (L) (M)與圖6A中的(K) (L) (M)的檢查工序相同。如以上所述，通過在從連鑄到鍛造的流水製造中進行超聲波探傷檢查，能夠高效 地製造出高質量的鍛造品。本發明的連鑄棒的檢查方法能夠應用於所有金屬的鑄造。例如，能夠應用於鋁或 鋁合金的連鑄。本申請要求基於在2007年12月27日提交的日本國專利申請特願2007-336453 號的優先權，該日本專利申請的公開內容原樣構成了本申請的一部分。必須認識到這裡所使用的措辭或表達方式用於說明而非用於限定性的解釋，不 排除這裡所表示並記述了的特徵事項的任何等同物，本發明的專利保護範圍內的各種變形 也是允許的。產業上的可利用性本發明的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，使用縱波斜角波和縱波垂直波來作為入 射光，通過多個相控陣型探頭來補足彼此的未檢查區域，因此能夠檢查截面為圓形的鑄造 棒的全部區域。通過利用該檢查方法，能夠高效地製造出健全的鑄造棒。
權利要求
一種鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其特徵在於，在沿截面為圓形的鑄造棒的周向以預定角度配置多個相控陣型探頭來進行超聲波探傷檢查時，相對於任意一個相控陣型探頭，將其他的相控陣型探頭配置成所述任意一個相控陣型探頭的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的未檢查區域由其他相控陣型探頭的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的檢查區域來補足。
2.根據權利要求1所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其中，將兩個相控陣型探頭 配置成同時滿足以下兩個式子的配置角度(α)2X (180° -2 θ 2+ θ 3)彡 α 彡 2 θ 2- θ 3- θ 4 ； 180° -[3 θ 3+3(180° -2 θ 2)]彡 θ 4， 其中，θ 2 相控陣型探頭的有效斜角角度； θ3:0Ρ的中心角；θ 4 相控陣型探頭的垂直入射波的死區的中心角的1/2 ； 0 相控陣型探頭的垂直入射波的入射點； P 相控陣型探頭的掃描角度最大時的斜角入射波的入射點。
3.根據權利要求2所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其中，將兩個相控陣型探頭 配置成入射波朝向下方。
4.根據權利要求1 3的任一項所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其中，將多個相 控陣型探頭配置在水平連鑄的鑄模出口的附近；對連續地鑄出的連鑄棒連續地進行超聲波 探傷檢查。
5.根據權利要求4所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其中，通過將連鑄棒鬆動地 插入到離開所述鑄模出口而配置在其下遊側的堰狀體的貫通孔中來阻礙冷卻水的流動，將 所述相控陣型探頭配置成與流動受到阻礙的冷卻水相接觸的狀態。
6.一種鑄造棒的超聲波探傷檢查裝置，是沿截面為圓形的鑄造棒的周向配置有多個相 控陣型探頭的超聲波探傷檢查裝置，其特徵在於，相對於任意一個相控陣型探頭，將其他的 相控陣型探頭配置成所述任意一個相控陣型探頭的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成 的未檢查區域由其他相控陣型探頭的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的檢查區域來 補足。
7.根據權利要求6所述的鑄造棒的超聲波探傷檢查裝置，其中，兩個相控陣型探頭配 置成同時滿足以下兩個式子的配置角度(α)2X (180° -2 θ 2+ θ 3)彡 α 彡 2 θ 2- θ 3- θ 4 ； 180° -[3 θ 3+3(180° -2 θ 2)]彡 θ 4， 其中，θ 2 相控陣型探頭的有效斜角角度； θ3:0Ρ的中心角；θ 4 相控陣型探頭的垂直入射波的死區的中心角的1/2 ； 0 相控陣型探頭的垂直入射波的入射點； P 相控陣型探頭的掃描角度最大時的斜角入射波的入射點。
8.一種鍛造品的流水製造方法，對於從水平連鑄的鑄模出口連續地鑄出的截面為圓形的連鑄棒，以任意的順序實施切斷成短的材料、剝皮、熱處理，進而接著進行鍛造，該製造方 法的特徵在於，在剛鑄出後或者在任意的工序之間進行超聲波探傷檢查，通過以下方式來進行所述超聲波探傷檢查沿鑄造棒的周向以預定角度配置多個相控 陣型探頭，相對於任意一個相控陣型探頭，將其他的相控陣型探頭配置成所述任意一個相 控陣型探頭的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的未檢查區域由其他相控陣型探頭的 基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的檢查區域來補足。
9.根據權利要求8所述的鍛造品的流水製造方法，其中，所述超聲波探傷檢查通過將 兩個相控陣型探頭配置成同時滿足以下兩個式子的配置角度(α)來進行2X (180° -2 θ 2+ θ 3)彡 α 彡 2 θ 2- θ 3- θ 4 ； 180° -[3 θ 3+3(180° -2 θ 2)]彡 θ 4， 其中，θ 2 相控陣型探頭的有效斜角角度； θ3:ΟΡ的中心角；θ 4 相控陣型探頭的垂直入射波的死區的中心角的1/2 ； O 相控陣型探頭的垂直入射波的入射點； P 相控陣型探頭的掃描角度最大時的斜角入射波的入射點。
全文摘要
本發明提供一種鑄造棒的超聲波探傷檢查方法，其中，對於截面為圓形的鑄造棒使用縱波來作為入射波能夠對其全部區域進行檢查。在沿截面為圓形的鑄造棒(S)的周向以預定角度(α)配置多個相控陣型探頭(1)(2)來進行超聲波探傷檢查時，對於任意一個相控陣型探頭(1)，將其他的相控陣型探頭(2)配置成所述任意一個相控陣型探頭(1)的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的未檢查區域(1A)(1B)由其他相控陣型探頭(2)的基於縱波斜角波和縱波垂直波而形成的檢查區域來補足。
文檔編號G01N29/24GK101960304SQ20088012751
公開日2011年1月26日 申請日期2008年12月22日 優先權日2007年12月27日
發明者小田島康秀 申請人:昭和電工株式會社