CN110799838B - 退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法以及磁性转变率测定装置 - Google Patents

退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法以及磁性转变率测定装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置以及磁性转变率的测定方法、还有应用了该磁性转变率测定方法以及磁性转变率测定装置的连续退火工序、连续热浸镀锌工序。一种方法，在该方法中，使用配置于钢板的表面的一侧的驱动线圈、以及在与该驱动线圈相同面侧且在该驱动线圈的两侧相对于钢板的表面平行地配置的接收线圈，在由退火炉对钢板进行热处理之前测定钢板的磁性转变率，利用使用空心且具有板宽以上的大小的驱动线圈，对钢板的表面发送交流的驱动信号，利用使用空心且具有板宽以上的大小的接收线圈，对被钢板反射后的驱动信号进行测定，利用测定处理装置，使用由接收线圈测定出的驱动信号的测定值对钢板与驱动线圈的距离进行修改，并基于修改后的距离对钢板的磁性转变率进行测定。

Description

退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法以及磁性转变率测定装置
技术领域
本发明属于连续退火炉中的钢板的磁性转变率测定，特别是涉及钢板的磁性转变率测定方法以及磁性转变率测定装置。另外，涉及应用了本发明的磁性转变率测定方法以及磁性转变率测定装置的连续退火工序、连续热浸镀锌工序。
背景技术
近年来，从汽车用钢板的轻型化的观点来看，对于提供高强度且加工性优异的钢板的要求较高。为了得到钢板的高强度以及高加工性，在钢板形成为特定的γ相(奥氏体相)与α相(铁素体相)的比率的状态下，对钢板进行冷却。因此，掌握冷却起点的各相的比率有益于适当地形成钢板的特性。
以往，作为用于掌握各相的比率的方法，使用磁检测器、即对钢板的磁性转变率进行测定的装置(参照专利文献1以及2)。专利文献1中公开有一种装置，其作为测定磁性转变率的装置，由产生磁场的驱动线圈、以及对透过了钢板的磁场进行测定的检测线圈构成。专利文献2中公开有一种装置，其作为测定磁性转变率的装置，由产生磁场的驱动线圈、以及对由钢板反射的磁场进行测定的检测线圈构成。
专利文献1：日本特开昭56-82443号公报(第1、2页、第1图)
专利文献2：日本特开昭59-188508号公报(第2图)
如上述现有技术中所述，测定钢的奥氏体相与铁素体相的比率、即测定转变率在热轧中较有益，并且在高强度冷轧钢板的退火过程中也较重要。在高强度冷轧钢板的退火过程中，也能够应用与热轧的情况相同的测定方法来作为转变率的测定方法。
但是，在使用专利文献1所记载的测定装置的测定方法中，如专利文献2的第6页所记载的那样，从使磁通量向磁性体渗透的渗透深度合理化的观点来看，存在必须缩小钢板与测定装置的距离这一问题。因此，在将专利文献1所记载的测定装置应用至高强度冷轧钢板的退火过程的情况下，必须接近以900℃左右进行退火的退火炉中的钢板来设置测定装置，若考虑测定装置的冷却，则无法缩小钢板与测定装置的距离。
另一方面，在使用专利文献2所记载的测定装置(检测装置)的测定方法中，将励磁线圈(驱动线圈)与检测线圈相对于钢材配置在相同侧，使得上述的与设置相关的问题得到克服。然而，在如立式的退火炉那样使钢板被沿上下方向多次移送的情况下，需要将测定装置在炉的高度方向上设置在中途。在该情况下，为了在高温的退火炉内支撑具有重铁心的测定装置，需要截面积较大的部件。因此，存在用于支撑测定装置的截面积较大的部件妨碍退火炉的加热、冷却这一问题。
另外，也存在如下问题：专利文献1以及2所记载的任一测定装置均为小型，因而仅对钢板的局部的转变率进行测定，为了对钢板的整个板宽的转变率进行测定，需要将多数的测定装置设置在板宽方向上。
并且，在近年来的高强度钢板的制造中，奥氏体相分数较高。但是，在连续退火炉中的再加热、连续热浸镀锌生产线上的用于锌的合金化的再加热中使用的电磁式感应加热装置的加热效率较低，因而感应加热装置的输出成为较高的状态，产生不希望的钢板的奥氏体相分数的变动。由此，温度控制变得不稳定。特别是存在如下问题：若在钢板产生奥氏体相分数的变动，则在电磁式感应加热装置产生与钢板的磁性变化相伴的电动势，而在电路产生急剧的电压变动且不再能够控制。电压变动是奥氏体相分数的变动部侵入至电磁式感应加热装置而产生的，无法预先进行预测，难以通过控制来对产生的电压变动进行抑制。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种连续退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置及磁性转变率的测定方法、和应用该磁性转变率测定方法及磁性转变率测定装置的连续退火工序、连续热浸镀锌工序。
本发明的发明人们为了解决上述课题而反复进行了深入研究，其结果是，本发明的发明人们认识到以下情况。
本发明是一种钢板的磁性转变测定方法，将空心且具有横穿板宽的路径的驱动线圈以及接收线圈在退火炉内相对于钢板分别配置在相同面侧，从驱动线圈发出交流的驱动信号并利用接收线圈测定来自钢板的反射波，从而测定钢板的转变率。
在本发明中，在使用反射波的情况下，将两个接收线圈配成对，该两个接收线圈分别配置在隔着驱动线圈对称的位置并以逆相位进行连接，从而容易辨别由钢板的磁性变化引起的信号变化。并且，在使用两组上述的成对的接收线圈的情况下，该两组接收线圈使接收线圈与驱动线圈的距离分别不同，从而根据由两组接收线圈接收并测定出的驱动信号对钢板与接收线圈的距离进行运算并对磁性转变率信号进行修改。
另外，本发明从由接收线圈测定出的驱动信号提取相对于发送后的驱动信号具有90°的相位的分量，并使用该具有90°的相位的分量的大小求出转变率。并且，本发明将由接收线圈测定出的驱动信号以发送后的驱动信号为基准分为0°相位分量和90°相位分量，并通过使用上述相位分量的比来求出转变率。
另外，本发明是一种钢板的磁性转变测定装置，其特征在于，在退火炉内分别配置驱动线圈与接收线圈，驱动线圈与接收线圈构成将钢板的板宽方向横穿那样的大面积的闭合电路，各线圈中不使用芯材。
另外，本发明是一种连续退火工序以及热浸镀锌工序，在感应加热之前进行本发明的磁性转变测定，并进行考虑到由钢板的磁化引起的影响的前馈控制。
本发明是基于以上的认识而完成，其主旨如下。
[1]一种退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，在该方法中，使用配置于钢板的表面的一侧的驱动线圈、以及在与该驱动线圈相同面侧且在该驱动线圈的两侧相对于钢板的表面平行地配置的接收线圈，在由退火炉对钢板进行热处理之前测定钢板的磁性转变率，其中，
利用使用空心且具有板宽以上的大小的驱动线圈，对钢板的表面发送交流的驱动信号，
利用使用空心且具有板宽以上的大小的接收线圈，对被上述钢板反射后的上述驱动信号进行测定，
利用测定处理装置，使用由上述接收线圈测定出的上述驱动信号的测定值对上述钢板与上述驱动线圈的距离进行修改，并基于修改后的上述距离对上述钢板的磁性转变率进行测定。
[2]根据[1]所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，其中，
上述接收线圈将两个接收线圈配成对，并且在相对于驱动线圈对称的位置将两个接收线圈以逆相位连接，对反射后的上述驱动信号进行测定。
[3]根据[1]或[2]所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，其中，
作为上述接收线圈，使用两组以逆相位连接的两个接收线圈，并且使该两组接收线圈与上述驱动线圈的距离分别不同地进行配置，
利用上述测定处理装置，基于上述两组接收线圈中的上述驱动信号的测定值对上述钢板与上述接收线圈的各自的距离进行运算，并基于运算出的结果对上述磁性转变率进行修改。
[4]一种退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，使用配置于钢板的表面的一侧的驱动线圈、以及在与该驱动线圈相同面侧且在该驱动线圈的两侧相对于钢板的表面平行地配置的接收线圈，在由退火炉对钢板进行热处理之前测定钢板的磁性转变率，其中，
利用使用空心且具有板宽以上的大小的驱动线圈，对钢板的表面发送交流的驱动信号，
利用使用空心且具有板宽以上的大小的接收线圈，对被上述钢板反射后的上述驱动信号进行测定，
利用测定处理装置，将由上述接收线圈测定出的上述驱动信号的测定值分为相对于发送后的上述驱动信号具有90°的相位的分量，基于该具有90°的相位的分量对上述钢板的磁性转变率进行测定。
[5]根据[4]所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，其中，
利用上述测定处理装置，将上述测定值分别分为相对于发送后的上述驱动信号具有0°的相位的分量以及具有90°的相位的分量，基于该具有90°的相位的分量相对于该具有0°的相位的分量之比对上述磁性转变率进行测定。
[6]一种退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，使用配置于钢板的表面的一侧的驱动线圈、以及在与该驱动线圈相同面侧且在该驱动线圈的两侧相对于钢板的表面平行地配置的接收线圈，在由退火炉对钢板进行热处理之前，测定钢板的磁性转变率，其中，具有：
驱动线圈，其构成使用空心且具有板宽以上的大小的大面积的闭合电路，并对钢板的表面发送交流的驱动信号；
接收线圈，其构成使用空心且具有板宽以上的大小的大面积的闭合电路，并接收被上述钢板反射后的上述驱动信号进行测定；以及
测定处理装置，其使用由上述接收线圈测定出的上述驱动信号的测定值对上述钢板与上述驱动线圈的距离进行修改，并基于修改后的上述距离对上述钢板的磁性转变率进行测定。
[7]根据[6]所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，其中，
上述接收线圈将两个接收线圈配成对，并且在相对于驱动线圈对称的位置将两个接收线圈以逆相位连接。
[8]根据[6]或[7]所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，其中，
作为上述接收线圈，使用两组以逆相位连接的两个接收线圈，并且使该两组接收线圈与上述驱动线圈的距离分别不同地进行配置。
[9]根据[6]～[8]中任一项所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，其中，
上述接收线圈按每个接收线圈变更线圈的匝数，并与该线圈的匝数对应地变更其与上述驱动线圈的距离地进行配置。
[10]一种退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，使用配置于钢板的表面的一侧的驱动线圈、以及在与该驱动线圈相同面侧且在该驱动线圈的两侧相对于钢板的表面平行地配置的接收线圈，在由退火炉对钢板进行热处理之前测定钢板的磁性转变率，其中，具有：
驱动线圈，其构成使用空心且具有板宽以上的大小的大面积的闭合电路，并对钢板的表面发送交流的驱动信号；
接收线圈，其构成使用空心且具有板宽以上的大小的大面积的闭合电路，并接收被上述钢板反射后的上述驱动信号进行测定；以及
测定处理装置，其使用由上述接收线圈测定出的上述驱动信号的测定值提取相对于发送后的上述驱动信号具有0°的相位和/或90°的相位的分量，并基于相位分量对上述钢板的磁性转变率进行测定。
[11]一种连续退火工序，其中，
使用[1]～[5]中任一项所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，在退火炉的感应加热装置之前对钢板的磁性转变率进行测定，
利用测定处理装置，基于测定出的该磁性转变率对感应加热装置进行前馈控制。
[12]一种连续热浸镀锌工序，其中，
使用[1]～[5]中任一项所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，在退火炉的感应加热装置之前对钢板的磁性转变率进行测定，
利用测定处理装置，基于测定出的该磁性转变率对感应加热装置进行前馈控制。
根据本发明，使用板宽以上的大小且不用铁芯的空心线圈，因而能够轻型且耐久性优异，并能够在钢板的板宽方向上测定平均的转变率。另外，使用接收线圈的信号来修改测定装置与钢板的距离，并基于修改后的距离求出磁性转变率，使得磁性转变率的测定精度也提高。而且，通过将本发明应用至连续退火工序、热浸镀锌工序，即使磁性转变率发生变化也能够稳定地对感应加热进行前馈控制。
附图说明
图1是对本发明的退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置的简要结构进行说明的立体图。
图2是对图1所示的磁性转变率测定装置中的、磁性转变率测定方法的原理进行说明的图。
图3是对本发明的一个实施例进行说明的立体图。
图4是对本发明的其他实施例进行说明的局部放大图。
图5是对本发明的其他实施例中的磁性转变率测定方法的原理进行说明的图。
图6是对本发明的其他实施例中的、钢板与驱动线圈间距离(mm)、信号比(V’÷V)的关系进行说明的图表。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。此外，本发明并不限定于以下的实施方式。
首先，参照图1以及图2对本发明中使用的退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置以及磁性转变率测定方法的原理进行说明。图1是对本发明的退火炉2中的钢板的磁性转变测定装置15的简要结构进行说明的图。
图2是对图1示出的钢板的磁性转变测定装置15的磁性转变率测定方法的原理进行说明的图。
如图1所示，设置在退火炉2内的磁性转变测定装置15具有线圈5、发送器9(未图示)、电压表10(未图示)、测定处理装置14。
线圈5由一个驱动线圈(激励线圈)和两个以上的接收线圈构成。驱动线圈是对钢板的表面发送交流的电磁波(驱动信号)的线圈。接收线圈是接收被钢板反射后的驱动信号进行测定的线圈。
线圈5以穿过导线的方式形成于不使用铁心的空心4。接收线圈将两个接收线圈配成对，并将各个导线的卷绕方向形成为相反。空心4例如使用陶瓷管、氧化铝管等。空心4贯通地设置于退火炉2的炉体，并以规定的间隔配置于通板方向。此处，在两根陶瓷管间穿过导线，并以导线环绕与钢板1平行的面的方式形成一组线圈，将该一组线圈相对于钢板1的表面平行地以规定的间隔配置有三组。配置在中央的线圈5为驱动线圈(参照后述的图3的附图标记6)，配置在其两侧的一对线圈5为接收线圈(参照后述的图3的附图标记7、8)。例如，两个接收线圈与驱动线圈的距离形成为等间隔。
此外，各接收线圈的匝数也可以形成为不同，在形成为不同的匝数的情况下，能够使两个接收线圈与驱动线圈的距离分别不同地进行配置。由此，即使在退火炉2内的设置位置处较狭窄的情况下，也能够不受其影响地设置测定装置。
另外，在本发明中，接收线圈也可以将一对接收线圈作为一组接收线圈，并设置多组。通过配置多组接收线圈，测定精度更加提高。例如在使用两组接收线圈的情况下，如图4所示，以两组接收线圈7、8、12、13为对象相对于驱动线圈6进行配置，并且两组接收线圈与驱动线圈的距离以分别不同的方式进行配置。
发送器9连接于线圈(驱动线圈)，是发出规定的频率、电流值的正弦波的电源。例如是正弦波发送器、函数发生器。
电压表10连接于线圈(接收线圈)，对由接收线圈接收到的驱动信号进行测定。例如是锁定放大器。
测定处理装置14为如下运算装置：使用由接收线圈测定出的驱动信号的测定值对钢板与驱动线圈的距离进行修改，并基于修改后的距离对钢板的磁性转变率进行测定。或者，测定处理装置14为如下运算装置：根据由接收线圈测定出的驱动信号的测定值提取相对于发送后的驱动信号具有0°以及90°的相位的分量，并基于相位分量对磁性转变率进行测定。即，在测定处理装置14中，根据多个接收线圈的设置位置的不同、以及各线圈的信号的比率(信号比)、相位角度的不同，来进行距离的修改。此外，针对测定处理装置14中的磁性转变率测定方法，在后述的图2中进行说明，因而在此处省略。
此外，磁性转变测定装置15还能够具有温度计11。在具备温度计的情况下，能够将钢板温度的实测值用于磁性转变率测定方法，因而能够更加提高测定精度。温度计11对钢板1的表面温度进行测定，例如为放射温度计。
磁性转变测定装置15与钢板1的表面平行地分别配置有三组线圈5(一个驱动线圈与两个接收线圈)，未图示的发送器连接于驱动线圈，未图示的电压表连接于接收线圈。磁性转变测定装置15利用未图示的磁性转变测定处理控制装置，经由控制器，并基于输入信息对驱动线圈的电磁波(信号)的发送进行控制。在钢板通过磁性转变测定装置15之前的情况下，利用驱动线圈对钢板1发出信号(驱动信号)，由接收线圈对被钢板1反射后的信号进行测定，利用测定处理装置14使用由接收线圈测定出的驱动信号的测定值对钢板与驱动线圈的距离进行修改，并基于该修改后的距离求出钢板的磁性转变率。另一方面，在钢板不通过磁性转变测定装置15之前的情况下，由驱动线圈发出的信号由以逆相位连接的接收线圈抵消，因而不出现送至测定处理装置14的信号。
或者，在钢板通过磁性转变测定装置15之前的情况下，利用测定处理装置14，提取相对于根据由接收线圈测定出的驱动信号的测定值发送的驱动信号具有0°以及90°的相位的分量，并基于相位分量求出磁性转变率。另一方面，在钢板不通过磁性转变测定装置15之前的情况下，与上述相同地，不出现送至测定处理装置14的信号。
此外，在应用于连续退火工序、连续热浸镀锌工序的情况下，在钢板通过退火炉的感应加热装置之前，测定钢板的磁性转变率，并利用测定处理装置14进行将测定出的磁性转变率发送至后续的感应加热装置的前馈控制。
此外，上述的磁性转变测定装置15中的驱动线圈的发送以恒定值为基础，但在接收线圈处的接收信号(即，测定出的驱动信号的测定值)过大的情况下或者过小的情况下，能够利用上述的磁性转变测定处理控制装置来控制驱动线圈的发送的大小。例如，驱动线圈的信号根据接收线圈的接收信号的超范围、欠范围，而切换为十分之一、十倍。
根据本发明，用于对钢板的磁性转变率进行测定的驱动线圈与接收线圈形成为不使用铁芯的空心线圈，并形成为在将退火炉横穿那样的路径往返的环，因而轻型且耐久性优异。另外，驱动线圈及接收线圈对与钢板的整个宽度的磁性转变率相应的信号进行调查，因而也存在能够在钢板的板宽方向上测定平均的转变率(即，钢板的板宽方向平均磁性转变率)的效果。
另外，接收线圈将两个接收线圈配成对，并将两个接收线圈以逆相位连接进行测定，因而通过接收线圈的噪声的信号相互抵消。由此，能够清楚地测定钢板的磁信号。
接下来，参照图2对本发明中的钢板的磁性转变率测定方法的原理进行说明。
钢板的磁性转变率利用随着钢从奥氏体相转变为铁素体相、而从顺磁性变化为铁磁性的现象进行测定。
在本发明中，首先，利用磁性转变率测定装置15的磁性转变测定处理控制装置，并经由控制器，对驱动线圈进行控制。而且，驱动线圈6朝向钢板1发送电磁波(驱动信号)。
受到板厚方向所有的影响并从钢板1的表面侧反射的、来自钢板1的反射波w1、w2入射至两个接收线圈7、8。在接收线圈7、8，由入射后的反射波w1、w2产生信号，从而由电压表10对各信号的大小进行测定。
接下来，利用测定处理装置14，并根据由各接收线圈7、8收到的反射波w1、w2的大小的不同来计算钢板1与各接收线圈7、8的距离。此处，如图2所示，接收线圈7、8形成为相距钢板1的距离不同，并以逆相位连接。因此，在接收线圈7、8产生的信号相互抵消。另外，穿过接收线圈7、8的噪声信号也相互抵消，因而能够防止噪声。然而，电波与距离相应地进行衰减，因而由驱动线圈6产生的信号不会在接收线圈7与接收线圈8完全地抵消，能够仅得到来自钢板的信号。
因此，在本发明中，测定接收线圈7、8的合计信号，并仅利用从钢板入射的信号V，对钢板1的自基准位置开始的位移量进行计算。而且，基于计算出的位移量，对钢板1与磁性转变测定装置15的距离进行计算。此外，“钢板的基准位置”是指图2中的由虚线示出的钢板1的位置，是指被通板辊拉伸而没有松弛的状态的情况下的钢板的位置。另外，在图2中，示出了以图示的双箭头的量进行位移。
接下来，利用测定处理装置14，使用计算出的上述距离，将入射至各接收线圈7、8的信号V修改为相当于钢板位于基准位置的情况下的信号，而对修改信号V1进行计算。而且，例如，对预先记录在磁性转变率测定装置15的存储部等的信号比的校准曲线与修改信号V1进行比较，根据钢板温度与基于转变率的相位变化的关系图来计算钢板的磁性转变率。校准曲线为如下曲线即可：适当地选择一个以上的信号，并能够根据其信号比求出钢板与线圈量的距离。例如，在使用按照标准的钢板位置(钢板的基准位置)求出的100％铁素体相的钢板以及100％奥氏体相的钢板的信号的大小的情况下，与计算出的修改信号V1进行比较，并根据钢板温度与基于转变率的相位变化的关系图来计算钢板的磁性转变率。
此外，此处，作为钢板温度，例如使用CAL、CGL工序的控制系统计算的推定值。另一方面，如上述那样，也能够将温度计11设置在磁性转变率测定装置15。在该情况下，钢板的温度由钢板1通过本发明的磁性转变测定装置15的三组线圈5之前设置的温度计11进行测定。而且，能够使用测定出的钢板温度与由测定处理装置14计算出的相位变化(修改信号V1)，根据预先测定并记录在磁性转变率测定装置15的存储部等的钢板温度与基于转变率的相位变化的关系图，对钢板的转变率进行计算。
另外，在本发明中，从上述的从钢板入射的信号V(合计信号)提取相对于发送的驱动信号(激励信号)具有90°的相位的分量(V90°)，并计算转变率。这是因为，90°的相位分量的信号基于法拉第电磁感应定律，并反映钢板的磁性的大小。使用该提取出的具有90°的相位的分量(V90°)，与预先测定并记录在磁性转变率测定装置15的存储部等的校准曲线进行比较，能够根据钢板温度与基于转变率的相位变化的关系图来计算钢板的磁性转变率。此外，使用相位分量意味着，即使是相同的钢板，若测定位置不同，则也存在从钢板入射的信号V不同的情况，因而无法与入射信号因磁性状态不同而不同的情况进行区别。因此，通过提取相位分量，仅着眼于磁性的不同。在本发明中，使用90°的相位分量是因为，相对于由接收线圈接收到的信号，最受到钢板的磁性的影响。
并且，在本发明中，将上述的从钢板入射后的信号V分为相对于发送后的驱动信号(激励信号)具有0°的相位的分量(V0°)、以及相对于发送后的驱动信号具有90°的相位的分量(V90°)，并进行提取。而且，根据提取到的具有0°的相位的分量(V0°)以及具有90°的相位的分量(V90°)，求出它们的比(V90°/V0°)，从而计算由接收线圈接收到的信号相对于驱动信号(激励信号)的相位角。使用计算出的相位角，计算钢板的磁性转变率。此外，使用0°的相位分量是因为，主要受到钢板的电阻的影响。使用90°的相位分量是因为，如上述那样，相对于由接收线圈7、8接收到的合计信号V，最受到钢板的磁性的影响。另外，使用根据V90°/V0°求出的相位角(arctan(V90°/V0°))是因为，在利用相位角根据测定的钢板的状态而不同的情况来计算磁性转变率时，不会受到基于钢板与测定位置的距离的影响的信号的大小、即驱动线圈的信号的大小的影响。
此处，对使用一组的一对接收线圈的情况进行了说明，但如上述那样，在本发明中，也可以使用两组以上的一对接收线圈。在该情况下，与一组接收线圈的情况相比，上述的修改精度提高，因而能够测定更正确的磁性转变率。此外，针对使用两组接收线圈的情况下的具体测定方法，在后述的实施例2中进行说明，因而此处省略。
根据本发明，相对于钢板将驱动线圈与接收线圈配置在相同侧，因而由接收线圈收取从驱动线圈发出的电磁波(驱动信号)被钢板反射得到的驱动信号。其大小根据远离钢板配置的接收线圈的位置进行变动。因此，以电磁波的路径长不同的方式配置两个接收线圈，从而根据由两个接收线圈收到的驱动信号的大小的不同，求出钢板与接收线圈的距离。其后，将接收线圈的信号按照该距离进行修改，从而能够根据修改后的接收线圈的信号求出磁性转变率。此时，作为接收线圈，使用两组将两个接收线圈形成为逆相位的成对的接收线圈，使得修改精度得到提高，而能够得到更清楚的信号。其结果是，磁性转变率的测定精度也提高。
另外，接收线圈的信号是将钢板的磁性的影响与流经钢板的感应电流的影响合并而成。在将驱动线圈的信号形成为正弦波时，信号的大小与相位根据钢板的温度、转变率而不同。因此，根据本发明，从接收线圈接收到的驱动信号的合计信号提取最受到钢板的磁性的影响的、相对于驱动信号(激励信号)为90°的相位分量。根据该提取出的90°相位分量的大小或者进行钢板基准位置修改的大小来求出磁性转变率，从而能够求出正确的磁性转变率。
并且，根据本发明，将接收线圈接收到的驱动信号分为相对于驱动信号(激励信号)具有0°相位分量的信号与90°相位分量的信号进行测定，并求出它们的比。由此，计算接收到的驱动信号相对于驱动信号(激励信号)的相位角，且无论钢板与驱动线圈的位置的影响如何、具体而言、无论基于线圈组(驱动线圈、接收线圈)与钢板的距离的信号的大小如何，都能够求出磁性转变率。
如以上那样，根据本发明，将驱动线圈与接收线圈形成为不使用铁心的空心，因而使仅由导线构成的轻型的线圈以横穿连续退火炉的方式配置即可。由此，即使在加热至900℃左右的氛围气炉中，也不会由于线圈的自重而损坏，能够稳定地进行测定。
另外，根据响应性、信号处理的容易进行度，从驱动线圈产生的信号例如使用正弦波、矩形波、脉冲等恒定的频率且恒定强度的信号。根据本发明，当相对于钢板的正背面在任一侧配置驱动线圈与接收线圈进行测定时，将接收线圈形成为两个。将该两个接收线圈分别配置在相对于驱动线圈成为对称的位置，并将它们以逆相位进行连接。由此，能够将通过驱动线圈而在两个接收线圈产生的信号以两个接收线圈抵消(取消)。另外，穿过两个接收线圈的噪声信号也能够抵消(取消)，因而也能够防止噪声。此时，从驱动线圈发出的信号在钢板反射，反射后的信号入射至两个接收线圈并发出信号。相距钢板的距离在两个接收线圈不同，另外，产生的信号的大小也在两个接收线圈不同，因而若对逆相位连接的两个接收线圈的合计信号进行测定，则能够仅利用从钢板入射的信号。
另外，根据本发明，能够将逆相位连接的接收线圈设为两组，且以成为分别与驱动线圈不同的距离的方式进行配置。在该情况下，驱动线圈与各组接收线圈的距离不同，因而能够使用来自钢板的反射信号(入射至接收线圈的信号)的比率的不同，对钢板的自基准位置开始的位移进行运算。使用计算出的位移修改钢板的位置对接收线圈的信号的大小的影响，从而与一组接收线圈相比，能够测定更正确的磁性转变率。
从驱动线圈发出并从钢板反射的信号由在钢板生成的涡流产生，但反射信号由于钢板的磁性和电阻，而大小和相对于原信号的相位不同。在为铁磁区的钢的情况下，钢板的磁影响相对于接收线圈的驱动信号以90°相位分量较大出现。因此，在本发明中，在测定出的信号中，使用相对于驱动信号具有90°的相位的分量的大小求出钢板的转变率，因而能够清楚地测定钢板的磁大小，能够进行正确的磁性转变率的测定。
另外，根据本发明，将测定出的信号分为相对于驱动信号具有0°相位和90°相位的各分量，并按照它们的比或者测定出的信号相对于驱动信号的相位来求出转变率。由此，不会影响由钢板的位置变化引起的信号的大小的变化，能够进行正确的磁性转变率的测定。
上述的本发明的磁性转变率测定装置以及磁性转变率测定方法能够应用于连续退火工序、连续式热浸镀锌工序。在该情况下，在连续退火工序的退火炉中、连续式热浸镀锌工序的炉中、并且在再加热用的电磁式感应加热装置之前进行磁性转变率测定，因而能够掌握钢板的磁性转变率。由此，能够根据钢板的磁性转变率的测定结果来预先运算对该感应加热装置的影响，并以抑制感应加热装置的电压变动的方式进行控制。
此外，本发明的连续退火工序、连续式热浸镀锌工序中的加热、均热、冷却、镀覆处理等的温度条件等并不被特别限定，能够采用公知的条件。
根据本发明，能够知道退火炉中的钢板的磁性转变率。由此，在连续退火工序、热浸镀锌工序中，能够在进行电磁式感应加热之前，预先知道磁性转变率对感应加热装置的影响。另外，能够进行感应加热装置的前馈控制，而即使存在磁性转变率的变化，也能够稳定地进行感应加热。
以下，参照图3～图6并使用各实施例对本发明的详细情况进行说明。此外，本发明并不限定于以下的实施例。图3是对本发明的一个实施例进行说明的图，图4～图6是对本发明的其他实施例进行说明的图。
实施例1
如上述的图1所示，在立式连续退火炉2的炉体内，钢板1一边利用炉辊3改变方向一边进行退火。在该例子中，钢板在被加热至800℃并被气体喷嘴冷却至600℃之后，通过本发明的磁性转变测定装置15的线圈5(驱动线圈6、接收线圈7、8)。
此外，在该例子中，炉2的宽度为2.5m，钢板1使用1～1.8m的板宽的钢板。另外，设置六根将连续退火炉2的炉体贯通的陶瓷管4，在两根陶瓷管4间穿过导线，并以导线环绕与钢板1平行的面的方式形成三组线圈5。由于形成一个线圈环，所以陶瓷管4的两根的组在通板方向上分离0.5m地配置。陶瓷管4形成为外径为30mm、内径为24mm、且长度为2000mm，使作为导体的φ(直径)为2mm的铜合金线在其中穿过10圈。一个该陶瓷管4为约5kg的重量。但是，铜合金线的直径非常小，且刚性也较低，因而存在挠曲的担忧。在本发明中，为了抑制铜合金线的挠曲量，利用设置在炉壁的凸缘部来对铜合金线给予张力。这样，铜合金线不会触碰到陶瓷管的内壁，因而能够稳定地进行设置。
在图3，示出本发明的一个实施例(以下，称为实施例1)中的、立式连续退火炉2内的磁性转变测定装置15的详细情况。如图3所示，三组线圈6、7、8与钢板1的面平行配置。线圈6为驱动线圈，线圈7、8为接收线圈。钢板与驱动线圈的距离形成为相距钢板为200mm的距离。驱动线圈6连接于发出频率为55Hz、电流为1A的正弦波的电源(发送器)9，并作为驱动线圈发挥作用。接收线圈7配置在比驱动线圈6靠近钢板1为100mm的位置。另一方面，接收线圈8配置在比驱动线圈6远离钢板1为和驱动线圈6与接收线圈7之间相同的距离、即100mm的位置。
接收线圈7与接收线圈8为一组接收线圈，且以导线的卷绕方向成为相反的方式电连接，并利用电压表10对从驱动线圈6反射的信号(反射波)w1、w2的大小进行测定。这样，通过将卷绕方向相反地连接，由于接收从驱动线圈6发出的电波(驱动信号)而在接收线圈7、8产生的信号相互抵消，从而在没有钢板的情况下不发出信号。此外，由处于背景的噪声产生的信号中的、基于穿过接收线圈7、8的噪声的信号也由于将卷绕方向相反地连接而相互削弱。
另一方面，在具有钢板的情况下，从驱动线圈6发出的电波经由200mm的距离而被钢板1反射。而且，从钢板进一步经由100mm的距离而到达至接收线圈7，从钢板进一步经由300mm的距离而到达至接收线圈8。此时，电波与距离相应地进行衰减，因而由驱动线圈6产生的信号不会在接收线圈7与接收线圈8完全地抵消。因此，能够仅得到来自钢板的信号。
为了更加加强该衰减的影响，只要更加缩短构成驱动线圈6的两根陶瓷管4的在钢板输送方向上的配置距离即可。但是，在本实施例1中，从施工、维护性的观点来看，三组线圈6、7、8的在钢板输送方向上的配置距离均相同。
另外，在本实施例1中，各接收线圈7、8的匝数相同，因而相对于驱动线圈6等距离地进行配置。此外，各接收线圈7、8的匝数也可以不同。也可以以根据匝数使来自驱动线圈6的信号相抵的方式，将各接收线圈7、8配置在不同的距离。据此，即使在由于进行设置的周围的影响，使得磁性转变测定装置15的三组线圈的设置场所受到限制的情况下，也能够与设置条件相配合地设置接收线圈7、8。
如上述那样，本发明的驱动线圈及接收线圈对与钢板的整个宽度的磁性转变率相应的信号进行调查。因此，能够在钢板的板宽方向上测定平均的转变率(钢板的板宽方向平均磁性转变率)。
在本实施例1中，反复将线圈的导线在临时取出至炉体外之后将炉横穿来使线圈的导线环绕。由于减小了作为磁性体的铁皮的影响，即使在铁皮的内侧环绕也没关系。此外，在本实施例中，铁皮是大致一样的，因而其影响被接收线圈7、8的逆连接抵消而不会成为问题。此处，铁皮是指形成退火炉的铁板的表面。
在本实施例1中，电压表10使用锁定放大器。在电压表10，以驱动电流信号的相位为基准，分为0°相位的电压信号V0与90°相位的电压信号V90进行了测定。
在本实施例1中，钢板的表面温度由在钢板1通过本发明的磁性转变测定装置15的三组线圈5之前设置的温度计11进行测定。
能够使用如上述那样测定出的钢板温度与由测定处理装置计算出的相位变化，根据预先测定并记录在测定处理装置的记录部等的钢板温度与基于转变率的相位变化的关系图，获知钢板的转变率。具体而言，使用锁定放大器，分别分离地对测定电压(V＝V0cosωt+V90sinωt)的V0以及V90进行测定。根据该测定值求出arctan(V90°/V0°)并进行评价。此外，在本实施例1中，能够测定相位角±2°、转变率±1％的不同。
此外，测定中的钢板1在炉辊3间少许振动，使得钢板1与磁性转变测定装置15的三组线圈5的距离也发生改变。因此，由电压表10测定出的信号也发生变动。在本实施例1中，能够通过实施三秒的时间平均处理来稳定地进行测定。
与此相对地，作为比较例，将以55Hz驱动的、专利文献2(日本特开昭59-188508号公报)的第四实施例(第7图)所示的形式下的转变量测定装置设置于立式的连续式热处理炉。在该情况下，对于转变量测定装置的传感器功能部(相当于本实施例中所言的三组线圈)而言，外形尺寸：80×80×200mm，重量：10kg。为了保护该传感器功能部不受退火炉的热的影响，需要将该传感器功能部收纳在内部的水冷式的保护箱(外形尺寸：200×200×500mm、总重量：50kg)。该水冷式的保护箱需要以钢板与保护箱的距离成为100mm的方式设置在从退火炉的侧壁伸长的支柱的前端。因此，由于该设置，需要进行包括炉壁的加强在内的长期的设置工程。
另外，在比较例的情况下，是由支柱对重量物进行支撑的构造，使得传感器功能部由于移送钢板的滚子等的振动的影响而进行振动，并在低速输送时产生推定为共振的振幅为20mm左右的较大的振动。在该影响下，在支柱基部产生龟裂，而在两个月脱落。
在上述的实施例1所示的本发明的情况下，磁性转变测定装置15中的三组线圈5是轻型的陶瓷管和导线，不会在移送钢板时产生振动。其结果是，即使长期使用也不会发生损坏。
实施例2
图4是表示本发明的其他实施例(以下，称为实施例2)的侧视图。
如图4所示，在该实施例2中，增加一组接收线圈12、13。此外，除此以外的结构与实施例1相同，因而省略说明。
接收线圈12、13与上述相同，使卷绕方向相反地进行连接。在接收线圈12、13中，利用未图示的电压表对来自驱动线圈6的信号的大小(电压V’)进行测定。图4中，由实线示出的钢板1、与各接收线圈7、8、12、13或者驱动线圈6的距离分别为，在接收线圈12为100mm，在接收线圈7为200mm，在驱动线圈6为300mm，在接收线圈8为400mm，在接收线圈13为500mm。
从驱动线圈6发出的电波(驱动信号)被钢板1反射而作为反射波w1、w2、w3、w4入射至各接收线圈7、8、12、13。如图5所示，从钢板1至各接收线圈7、8、12、13为止的距离分别不同。并且，各组接收线圈7～8、12～13分别使卷绕方向相反地进行连接。因此，由各一组接收线圈得到的信号V、V’的比率V’÷V根据钢板1的位置而不同。此外，“根据钢板1的位置”是指钢板与驱动线圈间的距离(mm)。
在本实施例2中，将在各一组接收线圈7～8、12～13产生的信号以驱动电流信号的相位为基准分为90°相位的电压信号V90、V90’进行测定。而且，针对100％为铁素体相的钢板、以及50％为奥氏体相的钢板，分别测定信号比(V90’÷V90)。
此处，例如针对相对于100％为铁素体相的钢板的测定结果，以纵轴为信号比(V90’÷V90)、以横轴为钢板与驱动线圈间的距离(mm)而在图6中示出。根据图6，得知能够根据信号比来确定钢板与驱动线圈间的距离。在本发明中，使用该钢板与驱动线圈间的距离对各接收线圈12、13的信号的大小进行修改。修改后的信号与预先按照钢板的基准位置求出的、100％为铁素体相的钢板以及100％为奥氏体相的钢板的信号的大小进行比较，从而能够求出钢板的磁性转变率。此处，使用铁素体相为100％的情况进行了说明，但可适当地选择例如铁素体相：70％+贝氏体相：30％的情况等。
此外，与上述相同地，在本实施例2的情况下，也可以使成对连接的接收线圈的匝数不同。由此，各接收线圈能够使相对于驱动线圈的距离不同地进行配置，因而能够缩小包括接收线圈的磁性转变测定装置15的占有体积。另外，能够缓和设置场所的限制。
而且，在50％γ钢中，也可得到与图6相比在±1％以内相同的特性。即，能够不根据γ率地测出距离。
实施例3
在本实施例中，将上述的实施例1、2中示出的磁性转变测定装置15应用至连续式热浸镀锌工序。磁性转变测定装置15设置在热浸锌坩埚前的冷却带最终路径。在磁性转变测定装置15中，对测定出的磁性转变率的时间变动率进行运算，并求出磁性转变率的变化、即基于奥氏体分数变动的磁特性的变化。而且，在基于奥氏体分数变动的磁特性的变化超过预先设定的阈值的情况下，以从其钢板部分通过电磁式感应加热装置之前对电压变化进行抑制的方式使控制的输出变化。由此，在其钢板部分通过时，以输出变动不会过大地响应的方式使控制的响应速度迟延，而可稳定地进行感应加热控制。其结果是，能够加热至目标的加热温度变动范围。
与此相对地，作为比较例，切断了上述的本发明的磁性转变率信号对控制的介入。其结果是，以通常的控制对超过阈值的奥氏体百分率变动部进行感应加热，使得控制系统过大地响应而变得不稳定，脱离了目标的加热温度变动范围。
附图标记说明：
1…钢板；2…连续式退火炉；3…炉辊；4…陶瓷管；5…线圈；6…驱动线圈；7…接收线圈；8…接收线圈；9…发送器；10…电压表；11…放射温度计；12…接收线圈；13…接收线圈；14…测定处理装置；15…磁性转变测定装置。

Claims (13)

1.一种退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，使用配置于钢板的表面的一侧的驱动线圈、以及在与该驱动线圈相同面侧且在该驱动线圈的两侧相对于钢板的表面平行地配置的至少一对接收线圈，在由退火炉对钢板进行热处理之前，测定钢板的磁性转变率，所述一对接收线圈中的一个接收线圈配置于比所述驱动线圈靠近所述钢板的位置，所述一对接收线圈中的另一个接收线圈配置于比所述驱动线圈远离所述钢板的位置，其特征在于，
利用使用空心且具有板宽以上的大小的驱动线圈，对钢板的表面发送交流的驱动信号，
利用使用空心且具有板宽以上的大小的接收线圈，对被所述钢板反射后的所述驱动信号进行测定，
利用测定处理装置，使用由所述接收线圈测定出的所述驱动信号的测定值对所述钢板与所述驱动线圈的距离进行修改，并基于修改后的所述距离对所述钢板的磁性转变率进行测定。
2.根据权利要求1所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，其中，
所述接收线圈将两个接收线圈配成对，并且在相对于驱动线圈对称的位置将两个接收线圈以逆相位连接，对反射后的所述驱动信号进行测定。
3.根据权利要求1或2所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，其中，
作为所述接收线圈，使用两组以逆相位连接的两个接收线圈，并且使该两组接收线圈与所述驱动线圈的距离分别不同地进行配置，
利用所述测定处理装置，基于所述两组接收线圈中的所述驱动信号的测定值对所述钢板与所述接收线圈的各自的距离进行运算，并基于运算出的结果对所述磁性转变率进行修改。
4.一种退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，使用配置于钢板的表面的一侧的驱动线圈、以及在与该驱动线圈相同面侧且在该驱动线圈的两侧相对于钢板的表面平行地配置的至少一对接收线圈，在由退火炉对钢板进行热处理之前，测定钢板的磁性转变率，所述一对接收线圈中的一个接收线圈配置于比所述驱动线圈靠近所述钢板的位置，所述一对接收线圈中的另一个接收线圈配置于比所述驱动线圈远离所述钢板的位置，其特征在于，
利用使用空心且具有板宽以上的大小的驱动线圈，对钢板的表面发送交流的驱动信号，
利用使用空心且具有板宽以上的大小的接收线圈，对被所述钢板反射后的所述驱动信号进行测定，
利用测定处理装置，将由所述接收线圈测定出的所述驱动信号的测定值分为相对于发送后的所述驱动信号具有90°的相位的分量，基于该具有90°的相位的分量对所述钢板的磁性转变率进行测定。
5.根据权利要求4所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，其中，
利用所述测定处理装置，将所述测定值分别分为相对于发送后的所述驱动信号具有0°的相位的分量以及具有90°的相位的分量，基于该具有90°的相位的分量相对于该具有0°的相位的分量之比对所述磁性转变率进行测定。
6.一种退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，使用配置于钢板的表面的一侧的驱动线圈、以及在与该驱动线圈相同面侧且在该驱动线圈的两侧相对于钢板的表面平行地配置的至少一对接收线圈，在由退火炉对钢板进行热处理之前，测定钢板的磁性转变率，所述一对接收线圈中的一个接收线圈配置于比所述驱动线圈靠近所述钢板的位置，所述一对接收线圈中的另一个接收线圈配置于比所述驱动线圈远离所述钢板的位置，其特征在于，
具有：
驱动线圈，其构成使用空心且具有板宽以上的大小的大面积的闭合电路，并对钢板的表面发送交流的驱动信号；
接收线圈，其构成使用空心且具有板宽以上的大小的大面积的闭合电路，并接收被所述钢板反射后的所述驱动信号进行测定；以及
测定处理装置，其使用由所述接收线圈测定出的所述驱动信号的测定值对所述钢板与所述驱动线圈的距离进行修改，并基于修改后的所述距离对所述钢板的磁性转变率进行测定。
7.根据权利要求6所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，其中，
所述接收线圈将两个接收线圈配成对，并且在相对于驱动线圈对称的位置将两个接收线圈以逆相位连接。
8.根据权利要求6或7所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，其中，
作为所述接收线圈，使用两组以逆相位连接的两个接收线圈，并且使该两组接收线圈与所述驱动线圈的距离分别不同地进行配置。
9.根据权利要求6或7所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，其中，
所述接收线圈按每个接收线圈变更线圈的匝数，并与该线圈的匝数对应地变更其与所述驱动线圈的距离地进行配置。
10.根据权利要求8所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，其中，
所述接收线圈按每个接收线圈变更线圈的匝数，并与该线圈的匝数对应地变更其与所述驱动线圈的距离地进行配置。
11.一种退火炉中的钢板的磁性转变率测定装置，使用配置于钢板的表面的一侧的驱动线圈、以及在与该驱动线圈相同面侧且在该驱动线圈的两侧相对于钢板的表面平行地配置的至少一对接收线圈，在由退火炉对钢板进行热处理之前，测定钢板的磁性转变率，所述一对接收线圈中的一个接收线圈配置于比所述驱动线圈靠近所述钢板的位置，所述一对接收线圈中的另一个接收线圈配置于比所述驱动线圈远离所述钢板的位置，其特征在于，
具有：
驱动线圈，其构成使用空心且具有板宽以上的大小的大面积的闭合电路，并对钢板的表面发送交流的驱动信号；
接收线圈，其构成使用空心且具有板宽以上的大小的大面积的闭合电路，并接收被所述钢板反射后的所述驱动信号进行测定；以及
测定处理装置，其使用由所述接收线圈测定出的所述驱动信号的测定值提取相对于发送后的所述驱动信号具有0°的相位和/或90°的相位的分量，并基于相位分量对所述钢板的磁性转变率进行测定。
12.一种连续退火工序，其特征在于，
使用权利要求1~5中任一项所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，在退火炉的感应加热装置之前对钢板的磁性转变率进行测定，
利用测定处理装置，基于测定出的该磁性转变率对感应加热装置进行前馈控制。
13.一种连续热浸镀锌工序，其特征在于，
使用权利要求1~5中任一项所述的退火炉中的钢板的磁性转变率测定方法，在退火炉的感应加热装置之前对钢板的磁性转变率进行测定，
利用测定处理装置，基于测定出的该磁性转变率对感应加热装置进行前馈控制。
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