JP2019148424A - Steel sheet magnetic transformation rate measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、焼鈍炉中の鋼板の磁気変態率測定装置に関するものであり、特に連続焼鈍炉中の鋼板の磁気変態率測定装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for measuring the magnetic transformation rate of a steel plate in an annealing furnace, and more particularly to an apparatus for measuring the magnetic transformation rate of a steel plate in a continuous annealing furnace.
鋼板を高強度・高加工性にするために、鋼板の組織を特定のオーステナイト相(γ相)とフェライト相(α相)の比率にした状態で冷却することが行われている。冷却開始点における各相の比率を把握することは、鋼板の特性を適切に造り込むために有益である。各相の比率を把握するための方法として、磁気検出器、すなわち磁気変態率を測定する装置(磁気変態率測定装置)を用いる方法が知られている(特許文献1、2)。磁気変態率測定装置は、磁場を発生する駆動コイルと、鋼板を透過した磁場を測定する検出コイル(特許文献1)あるいは鋼板で反射した磁場を測定する検出コイル(特許文献2)から構成されている。
In order to make a steel plate have high strength and high workability, cooling is performed in a state where the structure of the steel plate is in a specific austenite phase (γ phase) and ferrite phase (α phase) ratio. It is useful to grasp the ratio of each phase at the cooling start point in order to appropriately build the characteristics of the steel sheet. As a method for grasping the ratio of each phase, a method using a magnetic detector, that is, a device for measuring a magnetic transformation rate (magnetic transformation rate measuring device) is known (
鋼の相の比率すなわち変態率を測定することは、従来の技術で述べられているように熱間圧延において有益であるとともに、高強度冷延鋼板の焼鈍過程でも重要となる。かかる焼鈍過程でも、変態率の測定方法として、従来の技術と同じ方法を適用することができると考えられる。 Measuring the phase ratio of the steel, that is, the transformation rate, is beneficial in hot rolling as described in the prior art, and is also important in the annealing process of high-strength cold-rolled steel sheets. Even in such an annealing process, it is considered that the same method as the conventional technique can be applied as a method for measuring the transformation rate.
しかし、特許文献1のような方法では、U字鉄心で構成された磁極に巻回された励磁コイルと、磁束検出器とを鋼板を挟んで配置して、前記励磁コイルと磁束検出器との距離を小さくしなければならないという問題があった。そのため、特許文献1のような方法を焼鈍炉内の鋼板に適用しようとする場合には、900℃程度までの高温で焼鈍を行う焼鈍炉の中に、鋼板に近接して励磁コイル、検出器等の測定装置を設置しなければならず、装置の冷却が必要で、長期間にわたり安定して炉内へ測定装置を設置することは困難であった。
However, in the method as disclosed in
また、縦型の焼鈍炉のように搬送ロールによって鋼板が上下方向に何度も移送される場合、搬送ロールの磁気的影響を小さくするため、測定装置を炉の高さ方向の中途の位置に設置することが必要となるが、特許文献2のような方法では、重い鉄心を有する測定装置を高温の炉内で支えるために、断面積の大きな部材を必要とし、焼鈍炉の加熱や冷却の妨げとなるほか、高温で焼鈍を行う焼鈍炉の中に測定装置を設置しなければならず、装置の冷却が必要で、長期間にわたり安定して炉内へ測定装置を設置することは困難であった。
Also, when the steel sheet is transported many times in the vertical direction by a transport roll like a vertical annealing furnace, the measuring device is placed in the middle of the furnace height in order to reduce the magnetic influence of the transport roll. In order to support a measuring device having a heavy iron core in a high-temperature furnace, a method such as
また、上記いずれの測定装置も小型であるため、鋼板の幅方向の一部の変態率を測定しており、鋼板の全幅にわたる変態率を測定するものではなかった。そして、上記の測定装置を用いて鋼板の全幅にわたる変態率を測定するためには多数の測定装置を板幅方向に並べて設置する必要があるが、測定装置をこのように設置することは、装置が重く固定が困難となるため不可能であった。 In addition, since any of the above measuring devices is small, a partial transformation rate in the width direction of the steel plate is measured, and the transformation rate over the entire width of the steel plate is not measured. And in order to measure the transformation rate over the entire width of the steel sheet using the above measuring device, it is necessary to install a large number of measuring devices side by side in the plate width direction. However, it was impossible because it was heavy and difficult to fix.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、焼鈍炉内の鋼板の磁気変態率を測定するのに好適な鋼板の磁気変態率測定装置を提供することを目的とする。
なお、以下、本発明の鋼板の磁気変態率測定装置を、単に「磁気変態率測定装置」ともいう。
This invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the magnetic transformation rate measuring apparatus of the steel plate suitable for measuring the magnetic transformation rate of the steel plate in an annealing furnace.
Hereinafter, the steel sheet magnetic transformation rate measuring device of the present invention is also simply referred to as “magnetic transformation rate measuring device”.
本発明は、前記課題を解決するために、鋼板を幅方向に横断する経路を有する駆動コイルを空芯コイルで構成し、そのコイル面(周回面)の法線が鋼板の長手方向に沿うように配置し、かつ、受信コイルを空芯コイルで構成し、駆動コイルに流した交流電気信号によって電波を発し、鋼板によって反射された電波を受信できるように受信コイルを受信コイルのコイル面が鋼板面に沿うように配置したものである。なお、本明細書において、「鋼板面」とは、鋼板表面のうち、板幅と長手方向を含む面(すなわち側面ではない面)を意味する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is configured such that a drive coil having a path traversing the steel sheet in the width direction is formed of an air-core coil, and the normal line of the coil surface (circular surface) is along the longitudinal direction of the steel sheet The receiving coil is made of an air-core coil, and the receiving coil is made of a steel plate so that the receiving coil can receive radio waves reflected by the steel plate by emitting an electric wave by an AC electric signal flowing through the driving coil. It is arranged along the surface. In the present specification, the “steel plate surface” means a surface including the plate width and the longitudinal direction (that is, a surface that is not a side surface) in the steel plate surface.
上記構成において、駆動コイルは略長方形の周回経路を有することが好ましい。また、駆動コイルと受信コイルとを、駆動コイルの短辺の長さ以上離して配置することが好ましい。 In the above configuration, the drive coil preferably has a substantially rectangular circuit path. Moreover, it is preferable to arrange | position a drive coil and a receiving coil apart from the length of the short side of a drive coil.
上記構成において、受信コイルを、駆動コイルの2つの短辺の中央を結ぶ線分を基準として鋼板の進行方向側又は前記進行方向の反対側に配置することが好ましい。 In the above configuration, the receiving coil is preferably arranged on the traveling direction side of the steel sheet or on the opposite side of the traveling direction with reference to a line segment connecting the centers of the two short sides of the driving coil.
上記構成において、受信コイルを鋼板の近傍に配置することが好ましい。 In the above configuration, the receiving coil is preferably arranged in the vicinity of the steel plate.
また、受信コイルと鋼板との距離を100mm以内とし、駆動コイルを、鋼板の無い状態や非磁性鋼板を配した状態等の特定の基準状態で受信コイルの信号が小さくなるように、好ましくは前記信号がゼロになるように、傾角を持たせて配置してもよい。 Further, the distance between the receiving coil and the steel plate should be within 100 mm, and the drive coil should preferably be such that the signal of the receiving coil becomes small in a specific reference state such as a state where there is no steel plate or a non-magnetic steel plate. You may arrange | position with an inclination angle so that a signal may become zero.
また、上記構成において、受信コイルは鋼板の板幅方向に移動可能であることが好ましい。また、受信コイルを、鋼板の板幅方向に複数配置し、板幅方向の磁気変態率分布が測定できるようにしてもよい。 Moreover, in the said structure, it is preferable that a receiving coil is movable to the board width direction of a steel plate. A plurality of receiving coils may be arranged in the plate width direction of the steel plate so that the magnetic transformation rate distribution in the plate width direction can be measured.
また、上記構成において、受信コイルの信号を位相成分に分離し、鋼板の磁気変態率とともに電気抵抗率を各々測定可能とすることもできる。 In the above configuration, the signal of the receiving coil can be separated into phase components, and the electrical resistivity can be measured together with the magnetic transformation rate of the steel sheet.
すなわち、本発明は以下の構成を有する。
[1]焼鈍炉内の鋼板の磁気変態率を測定する鋼板の磁気変態率測定装置であって、
コイルに流した交流電気信号によって電波を発する駆動コイルと、
前記駆動コイルが発した電波が鋼板によって反射された電波を受信する受信コイルと、を備え、
前記駆動コイルを、鋼板を幅方向に横断する経路を有する空芯コイルで構成し、かつ、当該駆動コイルのコイル面の法線が鋼板の長手方向に沿うように配置し、
前記受信コイルを、空芯コイルで構成し、かつ、当該受信コイルのコイル面が鋼板面に沿うように配置したことを特徴とする、鋼板の磁気変態率測定装置。
[2]駆動コイルは、略長方形の周回経路を有することを特徴とする、[1]に記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
[3]受信コイルと駆動コイルとを駆動コイルの短辺の長さ以上離して配置したことを特徴とする、[2]に記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
[4]受信コイルを、駆動コイルの2つの短辺の中央を結ぶ線分を基準として鋼板の進行方向側又は前記進行方向の反対側に配置したことを特徴とする、[2]または[3]に記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
[5]受信コイルと鋼板との距離を100mm以内としたことを特徴とする、[1]〜[4]のいずれかに記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
[6]受信コイルと鋼板との距離を100mm以内とし、
受信コイルが受信する、鋼板によって反射された電波以外の信号が小さくなるように、駆動コイルを当該駆動コイルのコイル面を鋼板の垂直面から傾角を持たせて配置したことを特徴とする、[1]〜[5]のいずれかに記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
[7]受信コイルを、鋼板の板幅方向に移動可能としたことを特徴とする、[1]〜[6]のいずれかに記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
[8]受信コイルを、鋼板の板幅方向に複数配置したことを特徴とする、[1]〜[7]のいずれかに記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
[9]駆動コイルと受信コイルを、縦型焼鈍炉の高さ方向の中途の位置に配置したことを特徴とする、[1]〜[8]のいずれかに記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
[10]受信コイルが受信した信号と予め測定した基準信号とを比較することによって、鋼板の磁気変態率を測定することを特徴とする、[1]〜[9]のいずれかに記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
[11]受信コイルが受信した信号を位相成分に分離し、鋼板の磁気変態率とともに電気抵抗率を測定することを特徴とする、[1]〜[10]のいずれかに記載の鋼板の磁気変態率測定装置。
That is, the present invention has the following configuration.
[1] A steel sheet magnetic transformation rate measuring device for measuring a magnetic transformation rate of a steel plate in an annealing furnace,
A drive coil that emits radio waves by an alternating electrical signal flowing through the coil;
A receiving coil for receiving a radio wave reflected by a steel plate, the radio wave emitted by the drive coil; and
The drive coil is composed of an air-core coil having a path that crosses the steel plate in the width direction, and the normal line of the coil surface of the drive coil is arranged along the longitudinal direction of the steel plate,
An apparatus for measuring a magnetic transformation rate of a steel sheet, wherein the receiving coil is constituted by an air-core coil, and the coil surface of the receiving coil is arranged along the steel sheet surface.
[2] The steel sheet magnetic transformation rate measuring apparatus according to [1], wherein the drive coil has a substantially rectangular circuit path.
[3] The steel sheet magnetic transformation rate measuring apparatus according to [2], wherein the receiving coil and the driving coil are arranged apart from each other by a length of a short side of the driving coil.
[4] The receiving coil is arranged on the traveling direction side of the steel sheet or on the opposite side of the traveling direction with reference to a line segment connecting the centers of the two short sides of the driving coil, [2] or [3 ] The magnetic transformation rate measuring apparatus of the steel plate as described in any one of Claims 1-3.
[5] The steel sheet magnetic transformation rate measuring apparatus according to any one of [1] to [4], wherein the distance between the receiving coil and the steel sheet is within 100 mm.
[6] The distance between the receiving coil and the steel plate is within 100 mm,
The receiving coil is arranged such that the coil surface of the driving coil is inclined with respect to the vertical surface of the steel plate so that a signal other than the radio wave reflected by the steel plate received by the receiving coil becomes small. 1]-[5] The steel sheet magnetic transformation rate measuring device.
[7] The steel sheet magnetic transformation rate measuring device according to any one of [1] to [6], wherein the receiving coil is movable in a plate width direction of the steel plate.
[8] The steel sheet magnetic transformation rate measuring device according to any one of [1] to [7], wherein a plurality of receiving coils are arranged in a plate width direction of the steel plate.
[9] The magnetic transformation rate measurement of the steel sheet according to any one of [1] to [8], wherein the driving coil and the receiving coil are arranged at a midway position in the height direction of the vertical annealing furnace. apparatus.
[10] The steel sheet according to any one of [1] to [9], wherein the magnetic transformation rate of the steel sheet is measured by comparing a signal received by the receiving coil with a reference signal measured in advance. Magnetic transformation rate measuring device.
[11] The magnetic field of the steel sheet according to any one of [1] to [10], wherein the signal received by the receiving coil is separated into phase components and the electrical resistivity is measured together with the magnetic transformation rate of the steel sheet. Transformation rate measuring device.
本発明によれば、焼鈍炉内の鋼板の磁気変動率を測定するのに好適な鋼板の磁気変動率測定装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the magnetic fluctuation rate measuring apparatus of the steel plate suitable for measuring the magnetic fluctuation rate of the steel plate in an annealing furnace can be provided.
本発明は、焼鈍炉内の鋼板の磁気変態率を容易に測定するために、駆動コイル(励起コイル)と受信コイルとを鉄芯を用いない空芯コイルとし、駆動コイルは鋼板を幅方向に横断する経路を有するものとしたので、容易に磁気変動率測定装置を焼鈍炉に設置できる。 In the present invention, in order to easily measure the magnetic transformation rate of the steel sheet in the annealing furnace, the driving coil (excitation coil) and the receiving coil are air-core coils that do not use an iron core, and the driving coil extends in the width direction of the steel sheet. Since the crossing path is provided, the magnetic fluctuation rate measuring device can be easily installed in the annealing furnace.
また、駆動コイルは、当該駆動コイルのコイル面の法線が鋼板の長手方向に沿うようにして、受信コイルは、当該受信コイルのコイル面が鋼板面に沿うようにして、駆動コイルと受信コイルのコイル面同士がほぼ直交するようにしたので、鋼板からの反射信号を明瞭に測定できる。 The drive coil has a normal to the coil surface of the drive coil along the longitudinal direction of the steel plate, and the receive coil has the coil surface of the receive coil along the steel plate surface so that the drive coil and the receive coil Since the coil surfaces are substantially orthogonal to each other, the reflected signal from the steel plate can be measured clearly.
第6図は、駆動コイルによって生じる鋼板の磁化の様子を示す参考図である。仮に駆動コイルを、駆動コイルの法線が鋼板面と略垂直(駆動コイルのコイル面を鋼板と略平行)とすると、鋼板の磁化が鋼板の板厚分発生することになる。しかし、本発明では、上記のように、駆動コイルを、駆動コイルの法線が鋼板の長手方向に沿うように配置したことで、鋼板の長手方向長距離にわたって鋼板を磁化することができる。これにより、駆動コイルを駆動コイルの法線が鋼板面と略垂直となるように配置するよりも、鋼板が磁化する体積を増やすことができ、鋼板が発する磁束も大きくなり、ひいては受信コイルに発生する信号も大きくなり、受信コイルを空芯コイルで構成しても受信感度を満たすことができる。また、鋼板の長手方向長距離にわたって鋼板が磁化することで反射強度のピークが駆動コイルから離れて発生する(鋼板中のS極、N極相当部分が離れた箇所に発生する)ため、受信コイルと駆動コイルとの距離を離すことができ、駆動コイルから受信コイルへ直接電波が混入することを抑制することができる。 FIG. 6 is a reference diagram showing the state of magnetization of the steel sheet produced by the drive coil. If the drive coil has a normal line of the drive coil substantially perpendicular to the steel plate surface (the coil surface of the drive coil is substantially parallel to the steel plate), magnetization of the steel plate is generated by the thickness of the steel plate. However, in the present invention, as described above, the drive coil is arranged so that the normal line of the drive coil is along the longitudinal direction of the steel plate, whereby the steel plate can be magnetized over a long distance in the longitudinal direction of the steel plate. As a result, the volume in which the steel plate is magnetized can be increased, and the magnetic flux generated by the steel plate can be increased, which is generated in the receiving coil, rather than arranging the drive coil so that the normal line of the drive coil is substantially perpendicular to the steel plate surface. Therefore, even if the receiving coil is formed of an air-core coil, the receiving sensitivity can be satisfied. In addition, since the steel plate is magnetized over a long distance in the longitudinal direction of the steel plate, a peak of reflection intensity is generated away from the drive coil (occurs at a location where the S-pole and N-pole equivalent portions in the steel plate are separated). And the drive coil can be separated from each other, and radio waves can be prevented from being mixed directly from the drive coil to the receiving coil.
また、駆動コイルは、当該駆動コイルのコイル面の法線が鋼板の長手方向に沿うようにして、受信コイルは、当該受信コイルのコイル面が鋼板面に沿うようにして、駆動コイルと受信コイルのコイル面同士が略直交するように配置したため、鋼板が発する磁束を大きく、かつ、受信コイルの受信感度を高くすることができ、駆動コイルと受信コイルを空芯コイルで構成しても受信感度を満たすことができる。 The drive coil has a normal to the coil surface of the drive coil along the longitudinal direction of the steel plate, and the receive coil has the coil surface of the receive coil along the steel plate surface so that the drive coil and the receive coil Since the coil surfaces are arranged so as to be substantially orthogonal to each other, the magnetic flux generated by the steel plate can be increased and the receiving sensitivity of the receiving coil can be increased. Even if the driving coil and the receiving coil are constituted by air-core coils, the receiving sensitivity can be increased. Can be met.
特に受信コイルは、駆動コイルの2つの短辺の中央を結ぶ線分を基準として鋼板の進行方向側又は前記進行方向の反対側(略長方形に巻いた駆動コイルの短辺中央の鋼板搬送方向延長線上近傍)に配置することで、駆動コイルのコイル面と受信コイルのコイル面がほぼ直交し駆動コイルの電波によって発生する不要な信号を小さく(好ましくは前記不要な信号をゼロに)することで、鋼板からの信号を明瞭に測定できる。ここで、駆動コイルの2つの短辺の中央を結ぶ線分を基準として鋼板の進行方向側又は前記進行方向の反対側とは、受信コイルを駆動コイルの短辺中央の鋼板搬送方向延長線上に厳密に配置する位置に限られず、鋼板からの信号を明瞭に測定できる範囲内で位置誤差を許容してよい。 In particular, the receiving coil is an extension of the direction of the steel sheet in the direction of travel of the steel sheet or the opposite side of the direction of travel with respect to the line connecting the centers of the two short sides of the drive coil (the extension of the steel sheet in the center of the short side of the drive coil wound in a substantially rectangular shape By placing the coil surface of the drive coil and the coil surface of the receiving coil substantially orthogonal to each other, the unnecessary signal generated by the radio wave of the drive coil is reduced (preferably, the unnecessary signal is set to zero). The signal from the steel plate can be measured clearly. Here, on the basis of a line connecting the centers of the two short sides of the drive coil, the receiving coil is on the steel sheet conveying direction extension line at the short side center of the drive coil with respect to the traveling direction side of the steel plate or the opposite side of the traveling direction. The position error may be allowed within a range in which the signal from the steel plate can be clearly measured, without being limited to the position where it is strictly arranged.
受信コイルの位置を駆動コイルから離れた位置に配置可能とすることで、駆動コイルの電磁波に起因した鋼板からの反射電波が強い場所に受信コイルを置くことができ、強い信号を測定できる。また、受信コイルが駆動コイルから離れることで駆動コイルによって発生する不要な信号も小さくなり、さらに受信コイルを反射電波が強い鋼板寄りに移動可能とすることで、駆動コイルによって発生する不要な信号の影響を小さくしつつ、強い反射電波の信号を測定できる。 By making the position of the receiving coil distant from the driving coil, the receiving coil can be placed in a place where the reflected radio wave from the steel plate caused by the electromagnetic waves of the driving coil is strong, and a strong signal can be measured. In addition, the unnecessary signal generated by the drive coil is reduced when the receiving coil is separated from the drive coil, and the receiver coil can be moved closer to the steel plate where the reflected radio wave is strong, so that the unnecessary signal generated by the drive coil is reduced. Signals with strong reflected radio waves can be measured while reducing the effect.
また、受信コイルを鋼板に近付けた際に、駆動コイルのコイル面を鋼板の垂直面(鋼板に対して垂直な方向)から少し傾けることで駆動コイルが受信コイルに発生させる不要な信号を小さく(好ましくは前記不要な信号をゼロに)することができる。受信コイルを鋼板に近付ければ鋼板の磁化による信号変化を明瞭に測定でき、磁気変態率測定装置としての機能をより高めることが可能となる。 Moreover, when the receiving coil is brought close to the steel plate, an unnecessary signal generated by the driving coil in the receiving coil is reduced by slightly tilting the coil surface of the driving coil from the vertical surface of the steel plate (direction perpendicular to the steel plate) ( Preferably, the unwanted signal can be zero). If the receiving coil is brought close to the steel plate, the signal change due to the magnetization of the steel plate can be clearly measured, and the function as a magnetic transformation rate measuring device can be further enhanced.
さらに、受信コイルに鋼板からの反射電波で発生する信号を、駆動コイルの信号に同期した信号と、90°位相のずれた信号とに分けることで鋼板の磁気変態率(磁化及び変態率)とともに鋼板の電気抵抗率をそれぞれ測定することが可能となる。 Furthermore, by dividing the signal generated by the reflected radio wave from the steel plate in the receiving coil into a signal synchronized with the signal of the drive coil and a signal shifted by 90 ° phase, together with the magnetic transformation rate (magnetization and transformation rate) of the steel plate It becomes possible to measure the electrical resistivity of each steel sheet.
以下に、本発明の好ましい実施形態の一例について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Below, an example of preferable embodiment of this invention is demonstrated. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
本発明の一実施形態では、駆動コイルと受信コイルとを鉄芯を用いない耐熱性の電線を巻いた空芯コイルとし、駆動コイルはセラミックパイプ等の中に電線を通し、受信コイルはセラミックパイプ等を用いて炉中に設置する。これにより格段に耐久性に優れたものとすることができる。 In one embodiment of the present invention, the driving coil and the receiving coil are air core coils wound with a heat-resistant electric wire that does not use an iron core, the driving coil is passed through a ceramic pipe or the like, and the receiving coil is a ceramic pipe. Etc. to install in the furnace. Thereby, it can be made extremely excellent in durability.
また、駆動コイルは鋼板面に対して直角な方向に周回面を持つようにする。これにより、駆動コイルにより発生する磁場の方向が、駆動コイル面中央で鋼板と平行になるようにしたので、受信コイルを貫く駆動コイルが発した磁束(電波)が小さくなり、受信コイルに発生する駆動コイルからの不要な信号が減り、鋼板からの反射信号が明瞭になる。 Further, the drive coil has a circumferential surface in a direction perpendicular to the steel plate surface. As a result, the direction of the magnetic field generated by the drive coil is made parallel to the steel plate at the center of the drive coil surface, so that the magnetic flux (radio waves) generated by the drive coil that penetrates the receive coil is reduced and generated in the receive coil. Unnecessary signals from the drive coil are reduced, and the reflected signal from the steel plate becomes clear.
特に、受信コイルを駆動コイルの2つの短辺の中央を結ぶ線分を基準として鋼板の進行方向側又は前記進行方向の反対側(駆動コイルの短辺中央の板搬送方向延長線上近傍)に配置することで、駆動コイルから出た電波(磁束)は受信コイルの面と直交し、駆動コイルの電波によって発生する不要な信号がゼロとなって、鋼板からの信号を明瞭に測定できるようになる。 In particular, the receiving coil is arranged on the traveling direction side of the steel sheet or on the opposite side of the traveling direction (near the extension line in the plate conveyance direction at the short side center of the driving coil) with reference to the line connecting the centers of the two short sides of the driving coil. By doing so, the radio wave (magnetic flux) emitted from the drive coil is orthogonal to the surface of the receiving coil, and unnecessary signals generated by the radio wave of the drive coil become zero, and the signal from the steel plate can be measured clearly. .
受信コイルを駆動コイルから離れた位置に配置とすることで、鋼板から反射する電波(磁力線)が強い場所に受信コイルを置くことができ、鋼板からの反射電波の信号を明瞭に測定できるようになる。 By arranging the receiving coil at a position away from the drive coil, the receiving coil can be placed in a place where the radio wave (magnetic line) reflected from the steel plate is strong, and the signal of the reflected radio wave from the steel plate can be measured clearly. Become.
また、受信コイルを駆動コイルから離して配置することで、駆動コイルによって受信コイルに発生する信号(ノイズ)が小さくなるため、受信コイルを鋼板に近付けて配置して鋼板からの反射電波の信号を大きく測定することで、ノイズの相対強度を下げつつ、反射電波の信号を明瞭に測定できるようになる。 Moreover, since the signal (noise) generated in the receiving coil by the driving coil is reduced by arranging the receiving coil away from the driving coil, the receiving coil is arranged close to the steel plate and the reflected radio wave signal from the steel plate is received. By making a large measurement, it becomes possible to clearly measure the signal of the reflected radio wave while reducing the relative intensity of noise.
受信コイルを鋼板に近付ければ鋼板からの反射電波による信号は大きいが、受信コイルを鋼板に近付けた際に、駆動コイルのコイル面が鋼板面に対して垂直であると駆動コイルから発した磁束(電波)によって受信コイルに信号が発生し測定の外乱になる。しかし、駆動コイルのコイル面を鋼板の垂直面から少し傾けて配置することで、受信コイルの外乱信号を小さく(好ましくはゼロに)することができ、鋼板からの反射電波による信号のみを測定できるようになる。また、受信コイルを鋼板に近付けることで鋼板からの反射電波による信号はより大きくなる。 When the receiving coil is close to the steel plate, the signal due to the reflected radio wave from the steel plate is large, but when the receiving coil is close to the steel plate, the magnetic flux generated from the driving coil if the coil surface of the driving coil is perpendicular to the steel plate surface (Radio waves) generate a signal in the receiving coil, resulting in measurement disturbance. However, by arranging the coil surface of the drive coil slightly inclined from the vertical plane of the steel plate, the disturbance signal of the receiving coil can be reduced (preferably zero), and only the signal due to the reflected radio wave from the steel plate can be measured. It becomes like this. Moreover, the signal by the reflected electromagnetic wave from a steel plate becomes larger by bringing a receiving coil close to a steel plate.
受信コイルに鋼板からの反射電波で発生する信号は、鋼板の磁化とともに、電気抵抗の影響を含んでおり、受信コイルの信号を、駆動コイルの信号に同期した信号と90°位相のずれた信号に分けることで鋼板の磁化及び変態率とともに鋼板の電気抵抗率を測定することができるようになる。 The signal generated by the reflected radio wave from the steel plate to the receiving coil includes the influence of electrical resistance along with the magnetization of the steel plate. The signal of the receiving coil is 90 ° out of phase with the signal synchronized with the signal of the driving coil. The electrical resistivity of the steel sheet can be measured together with the magnetization and transformation rate of the steel sheet.
以下に、本発明のより具体的な実施形態の一例について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, an example of a more specific embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
第1図は、本発明の鋼板の磁気変態率測定装置の一実施形態(第1の実施形態)を示す外観図であり、第2図は、その駆動コイルと受信コイルが配置された領域を拡大して示した拡大図である。 FIG. 1 is an external view showing an embodiment (first embodiment) of a steel sheet magnetic transformation rate measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 2 shows an area where the drive coil and the receiving coil are arranged. It is the enlarged view shown expanded.
第1図に示すように、鋼板1は焼鈍炉(連続縦型焼鈍炉)2によって焼鈍される。鋼板1は炉内に設置された通板用ロール3によって方向を変えることで十分な炉内滞在時間で焼鈍される。
As shown in FIG. 1, the
第1図に示すように、本実施形態の磁気変態率測定装置は、駆動コイル4と、駆動コイル4に交流電流を供給する電源9と、受信コイル6と、受信コイル6が受信した信号を測定する電圧計10を備える。
As shown in FIG. 1, the magnetic transformation rate measuring apparatus according to this embodiment includes a
駆動コイル4は空芯コイルで構成される。本実施形態において、駆動コイル4は、耐熱電線を焼鈍炉2の炉幅方向に貫通するセラミックパイプ5を通して構成され、焼鈍炉2の高さ方向の中途の位置に固定されている。
The
駆動コイル4は、導線が略長方形に巻かれ、略長方形の周回経路を有するように構成されている。ここで略長方形とは、対向する1組の短辺と1組の長辺とを有する形状をいい、長方形のほか、角が丸みを帯びた形状や辺の一部が湾曲した形状等も含む。そして、駆動コイル4は、その長辺が鋼板1を幅方向に横断するように配置されている。
The
第2図に示すように、駆動コイル4は、駆動コイル4のコイル面4aの法線Nが鋼板1の長手方向に沿うように配置されている。なお、駆動コイル4は、前記法線Nが鋼板1の長手方向と平行になるように配置されることが好ましいが、必ずしもこれに限定されない。駆動コイル4は、例えば後述する実施形態のように、受信コイル6が受信する鋼板1からの反射電波以外の信号を小さくするように、法線Nを鋼板1の長手方向から傾角を持たせて(駆動コイル4のコイル面4aを鋼板の垂直面から傾角を持たせて)配置してもよい。この際、例えば、前記法線Nを鋼板1の長手方向から(駆動コイル4のコイル面4aを鋼板の垂直面から)−25°〜+25°、好ましくは−10°〜+10°の傾角を持たせて配置することができる。
As shown in FIG. 2, the
受信コイル6は空芯コイルで構成され、駆動コイル4が発した電波が鋼板によって反射された電波を受信可能な位置に配置される。第1図に示すように、本実施形態において、受信コイル6は、後端が焼鈍炉2の炉体から突き出したセラミックパイプ7の先端に設けられたセラミック突起を周回させて構成され駆動コイル4の上方の位置に固定されている。セラミックパイプ7は、任意の受信コイル移動手段8によって焼鈍炉2の炉幅方向に移動可能とされ、受信コイル6を鋼板1の板幅方向に測定位置を変えて磁気変態率を測定できるようにされている。本発明においては、上記のとおり、駆動コイル4、受信コイル6を、鉄芯を用いずに耐熱電線を巻回した空芯コイルで構成したため、従来型の鉄心付コイルよりも軽く、炉の側壁や天井から鉄骨等を使って固定していた従来型の鉄心付コイルよりも設置が容易であり、炉の高さ方向の中途の位置に容易に設置が可能である。
The
第2図に示すように、受信コイル6は、受信コイル6のコイル面6aが鋼板面に沿うように配置されている。なお、受信コイル6は、鋼板1からの反射電波の受信強度を高められる点からコイル面6aが鋼板面と平行になるように配置されることが好ましいが、必ずしもこれに限定されない。受信コイル6を、鋼板1からの反射電波の信号を検出可能な範囲において傾角を持たせて配置してもよい。例えば、受信コイル6のコイル面6aを鋼板面から−25°〜+25°、好ましくは−10°〜+10°の傾角を持たせて配置することができる。
As shown in FIG. 2, the receiving
駆動コイル4は、電源9から供給される交流電気信号によって電波を発する。受信コイル6は、駆動コイル4が発した電波が鋼板1で反射された電波(反射電波)を受信する。そして、前記受信することで受信コイル6に生じた信号を、電圧計10で測定する。
The
鋼板1の磁気変態率は、予め鋼板1の一定温度における平衡状態の磁化における信号を測定しておき、その信号を基準信号として、受信コイル6に生じた信号と基準信号との比率によって、鋼板1の変態した割合を算出することができる。
The magnetic transformation rate of the
焼鈍炉2が定常状態で運転されていれば、磁気変態率測定装置が設置された位置での鋼板温度は予め測定しておけば既知であるので、磁気変態率測定装置の測定結果から鋼板1の磁気変態率がわかる。
If the
なお、様々な焼鈍条件での鋼板1の磁気変態率を測定するためには、鋼板1の温度を測定する温度計11を併設しておけば良い(第1図)。
In order to measure the magnetic transformation rate of the
焼鈍条件は製品の材質を決定するから、焼鈍炉内において鋼板の磁気変態率を測定することで、適切に炉内温度や鋼板1の通板速度を制御することが可能となり、鋼板1の歩留り改善に有益である。
Since the annealing conditions determine the material of the product, measuring the magnetic transformation rate of the steel sheet in the annealing furnace makes it possible to appropriately control the furnace temperature and the sheet passing speed of the
また、焼鈍炉2には、図示しない炉内冷却装置が備わっており、冷却によって鋼板を非平衡な変態状態にすることで高強度鋼板を製造する機能もあり、炉内で鋼板の磁気変態率を知ることは高強度鋼板の製造でも必要である。
Further, the
次に、第3図を用いて、駆動コイル4と受信コイル6の詳細な構成を説明する。第3図は、第1図の磁気変態率測定装置の側面図(縦方向の切断部端面図)である。
Next, detailed configurations of the
本実施形態の磁気変態率測定装置の駆動コイル4は鋼板1に対して垂直(水平)な方向に周回するコイルで、短辺がHdであり鋼板1からは水平方向にH離れている。受信コイル6は、駆動コイル4の短辺Hdの中央から垂直かつ鋼板の進行方向側又は前記進行方向の反対側にL離れた位置に配置されている。受信コイル6は、長さLcで幅W(第2図参照)を有している。
The
第3図に示すように、駆動コイル4のコイル面4aと、受信コイル6のコイル面6aとは、ほぼ直交させることが好ましい。本実施形態では、受信コイル6は、駆動コイル4の2つの短辺の中央を結ぶ線分T(第2図参照)の上方に配置されている。ただし、この配置に限定されず、例えば、後述する実施形態のように、受信コイル6と鋼板1との距離、受信コイル6が受信する駆動コイル4からの不要な電波の影響等を考慮し、両者のなす角度を適宜に調整することができる。
As shown in FIG. 3, it is preferable that the
第3図に示すように、駆動コイル4に、電源9から交流電流を流すことで、駆動コイル4の発生する磁力線100の方向に電波102が発生する。なお、電波は第3図の上方にも放射されるが略記している。
As shown in FIG. 3, when an alternating current is supplied from the power source 9 to the
電波が鋼板1に到達すると鋼板1の磁性と電気抵抗に応じて電気が鋼板1に流れて磁束101が発生し、鋼板1からの反射電波が磁束101の方向に進行する。この電波が受信コイル6を横切ると電圧が発生する。この電圧による信号は、鋼板1の電磁気的状態によって変化し、その鋼板温度での磁気変態率(フェライト率)が大きければ信号が大きく、小さければ信号が小さくなるので、別途構成した信号値(基準信号等)と比較することで鋼板1の磁気変態率を知ることができる。
When the radio wave reaches the
第4図は、本発明の他の実施形態(第2の実施形態)を示す側面図(縦方向の切断部端面図)である。ただし、受信コイル固定用セラミックパイプ7等については記載を省略している。
FIG. 4 is a side view (vertical cut end view) showing another embodiment (second embodiment) of the present invention. However, the description of the receiving pipe fixing
本実施形態では、鋼板1と受信コイル6との距離Hcを小さくして鋼板1からの反射電波をより強く測定できるようにしている。
In the present embodiment, the distance Hc between the
第5図は、本発明の他の実施形態(第3の実施形態)を示す側面図(縦方向の切断部端面図)である。ただし、受信コイル固定用セラミックパイプ7等については記載を省略している。
FIG. 5 is a side view (vertical cut portion end view) showing another embodiment (third embodiment) of the present invention. However, the description of the receiving pipe fixing
駆動コイル4からの電波が受信コイル6入るとノイズ信号が発生してしまうが、本実施形態では、駆動コイル4を傾け、受信コイル6のコイル面6aと、駆動コイル4の発する電波の進行方向を平行にすることで、受信コイル6(コイル面6a)を貫く駆動コイル4による電波とノイズを無くすものである。
When a radio wave from the
第5図に示すように、本実施形態では、駆動コイル4のコイル面4aを、鋼板の垂直面(水平方向)からθの傾角を持たせて配置している。なお、θの範囲は、上述のとおり、−25°〜+25°、好ましくは−10°〜+10°とすることができる。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the
かかる構成によれば、駆動コイル4からの不要な電波の影響を低減しつつ、受信コイル6を鋼板1に近付けて配置することで鋼板1からの反射電波の信号を大きく測定でき、鋼板1の反射電波の信号を明瞭に測定できる。
According to such a configuration, the signal of the reflected radio wave from the
表1に、本発明例の磁気変態率測定装置の構成と、かかる構成により得られた信号(ノイズ信号比)を示す。なお、本発明の磁気変態率測定装置は、以下の発明例に限定されるものではない。 Table 1 shows the configuration of the magnetic transformation rate measuring device of the present invention and the signal (noise signal ratio) obtained by this configuration. In addition, the magnetic transformation rate measuring apparatus of this invention is not limited to the following invention examples.
本発明のように駆動コイル4が電波を発していると、その電波が直接受信コイル6に入り、その信号がノイズとなって測定精度を低下させるため、受信コイル6の信号を駆動コイル4の電圧信号Vdと鋼板からの反射電波の信号Vcに分け、その比率Vd÷Vcでノイズと信号の比率として性能の指標とした。このノイズ信号比率が小さい程、必要な鋼板からの信号Vcが大きく、優れた特性であることになる。
When the
表1中、発明例1の磁気変動率測定装置は、上記第1の実施形態において、H、Hd、Hc、Lc、L、W、駆動コイルの巻数、受信コイルの巻数を、それぞれ表1に示す値としたものである。 In Table 1, the magnetic variation rate measuring apparatus of Invention Example 1 shows the number of turns of the H, Hd, Hc, Lc, L, W, drive coil, and receiver coil in Table 1 in the first embodiment. It is a value shown.
また、表1中、従来例1の磁気変動率測定装置は、特許文献2の第2図の磁気変態率測定装置である。なお、従来例1の磁気変動率測定装置は、発明例1の磁気変動率測定装置を設置した位置と同じ位置に設置した。 Moreover, in Table 1, the magnetic fluctuation rate measuring device of Conventional Example 1 is the magnetic transformation rate measuring device shown in FIG. In addition, the magnetic variation rate measuring apparatus of Conventional Example 1 was installed at the same position as the position where the magnetic variation rate measuring apparatus of Invention Example 1 was installed.
その結果、従来例1では、磁気変態率測定装置の重量と炉内が高温であることが影響し、2週間で支柱がやや曲がり、冷却水配管からの漏水によって測定が維持できなかった。これに対して発明例1の磁気変態率測定装置は3カ月を経ても問題を生じなかった。 As a result, in Conventional Example 1, the weight of the magnetic transformation rate measuring device and the high temperature inside the furnace were affected, and the support was bent slightly in two weeks, and the measurement could not be maintained due to water leakage from the cooling water piping. On the other hand, the magnetic transformation rate measuring apparatus of Invention Example 1 did not cause a problem even after 3 months.
また、従来例1の磁気変態率測定装置は断熱材と冷却配管で占有体積が大きく板幅中央一ヵ所にしか設置できなかったが、発明例1の磁気変態率測定装置では板幅方向に受信コイルを移動させることで鋼板1の幅方向の全幅にわたる磁気変態率を測定することができた。
Further, the magnetic transformation rate measuring device of Conventional Example 1 has a large occupied volume of heat insulating material and cooling pipes and can only be installed at one central portion of the plate width. However, the magnetic transformation rate measuring device of Invention Example 1 receives in the plate width direction. By moving the coil, the magnetic transformation rate over the entire width of the
発明例1の磁気変態率測定装置を備える前の高強度鋼板の製造において製品歩留りは、85%であったが、発明例1の磁気変態率測定装置を設置して磁気変態率を測定し、焼鈍温度設定と通板速度を制御することで製品歩留りは99%となった。 Product yield was 85% in the production of the high-strength steel sheet before the magnetic transformation rate measuring device of Invention Example 1 was provided, but the magnetic transformation rate was measured by installing the magnetic transformation rate measuring device of Invention Example 1, By controlling the annealing temperature setting and the sheet feeding speed, the product yield was 99%.
なお、本発明では、受信コイルは軽量であるから受信コイルを鋼板の幅方向に複数設置して鋼板の幅方向の磁気変態率の分布を同時に測定しても良い。 In the present invention, since the receiving coil is light, a plurality of receiving coils may be installed in the width direction of the steel sheet, and the distribution of the magnetic transformation rate in the width direction of the steel sheet may be measured simultaneously.
表1中、発明例2の磁気変態率測定装置は、駆動コイル4と受信コイル6の距離Lを300mmとしたものである。
In Table 1, in the magnetic transformation rate measuring device of Invention Example 2, the distance L between the driving
第6図で示した通り、反射電波のピークは鋼板の磁化に沿って遠方に生じるが、駆動コイル4と受信コイル6の距離が大きくなり過ぎると、鋼板からの反射電波のピークを通り過ぎてしまう。したがって駆動コイル4からの電波が弱くなり反射電波が小さくなるため、ノイズ信号比率が若干大きくなるが十分に磁気変態率を測定できた。
As shown in FIG. 6, the peak of the reflected radio wave is generated in the distance along the magnetization of the steel plate. However, if the distance between the
表1中、発明例3、4は、発明例1よりもLを小さくし、駆動コイル4と受信コイル6を近付けたものである。駆動コイル4と受信コイル6の距離が近くなると駆動コイル4からのノイズ信号が大きくなる傾向となる。これは反射電波のピークより近くに受信コイル6が設置されて反射電波の大きさが十分ではなかったためと推定される。反射波の空間的広がり(減衰)は駆動コイル4と鋼板1の位置関係により、Hdが大きくなる程反射電波のピークは遠方に生じる傾向にあるため、反射電波のピーク近傍に受信コイルを設置するにはL÷Hdが適切な寸法指標である。なお、L÷Hdは1以上が好ましい。すなわち、受信コイル6と駆動コイル4との距離Lは、駆動コイル4の短辺Hdの長さ以上であることが好ましい。
In Table 1, Invention Examples 3 and 4 are obtained by making L smaller than Invention Example 1 and bringing the
表1中、発明例5の磁気変動率測定装置は、上記第2の実施形態において、H、Hd、Hc、Lc、L、W、駆動コイルの巻数、受信コイルの巻数を、それぞれ表1に示す値としたものである。すなわち、発明例5は、鋼板1と受信コイル6との距離Hcを100mmとし、鋼板1と受信コイル6とを近づけて配置したものである。この構成で、鋼板1からの反射電波の信号を大きく測定でき、かつノイズ信号比率は十分に小さく発明例1、2と同程度の性能を有した。
In Table 1, the magnetic fluctuation rate measuring device of Invention Example 5 shows H, Hd, Hc, Lc, L, W, the number of turns of the driving coil, and the number of turns of the receiving coil in Table 2 in the second embodiment. It is a value shown. That is, in the invention example 5, the distance Hc between the
表1中、発明例6の磁気変動率測定装置は、上記第3の実施形態において、H、Hd、Hc、Lc、L、W、駆動コイルの巻数、受信コイルの巻数を、それぞれ表1に示す値とし、かつ、駆動コイル4のコイル面4aを、鋼板の垂直面(水平方向)から11°の傾角を持たせて配置した例である。この構成で、鋼板1からの反射電波の信号を大きく測定でき、かつ発明例5からさらにノイズ信号比率を小さくすることができた。
In Table 1, the magnetic variation rate measuring apparatus of Invention Example 6 shows H, Hd, Hc, Lc, L, W, the number of turns of the driving coil, and the number of turns of the receiving coil in Table 3 in the third embodiment. In this example, the
なお、発明例2〜6の磁気変態率測定装置を発明例1の磁気変動率測定装置と同じ位置に設置したところ、発明例2〜6の磁気変態率測定装置は、発明例1の磁気変態率測定装置と同様に、設置してから3カ月を経ても測定を維持できた。 In addition, when the magnetic transformation rate measurement device of Invention Examples 2 to 6 was installed at the same position as the magnetic variation rate measurement device of Invention Example 1, the magnetic transformation rate measurement device of Invention Examples 2 to 6 was the same as that of Invention Example 1. Similar to the rate measuring device, the measurement could be maintained even after 3 months from installation.
1 鋼板
2 焼鈍炉
3 通板用ロール
4 駆動コイル
5 駆動コイル固定用セラミックパイプ
6 受信コイル
7 受信コイル固定用セラミックパイプ
8 受信コイル移動手段
9 電源
10 電圧計
11 温度計
100 駆動コイルの発する磁束(磁力線)
101 鋼板の発する磁束(磁力線)
102 電波
DESCRIPTION OF
101 Magnetic flux generated by a steel plate (line of magnetic force)
102 radio wave
Claims (11)
コイルに流した交流電気信号によって電波を発する駆動コイルと、
前記駆動コイルが発した電波が鋼板によって反射された電波を受信する受信コイルと、を備え、
前記駆動コイルを、鋼板を幅方向に横断する経路を有する空芯コイルで構成し、かつ、当該駆動コイルのコイル面の法線が鋼板の長手方向に沿うように配置し、
前記受信コイルを、空芯コイルで構成し、かつ、当該受信コイルのコイル面が鋼板面に沿うように配置したことを特徴とする、鋼板の磁気変態率測定装置。 A steel sheet magnetic transformation rate measuring device for measuring a magnetic transformation rate of a steel plate in an annealing furnace,
A drive coil that emits radio waves by an alternating electrical signal flowing through the coil;
A receiving coil for receiving a radio wave reflected by a steel plate, the radio wave emitted by the drive coil; and
The drive coil is composed of an air-core coil having a path that crosses the steel plate in the width direction, and the normal line of the coil surface of the drive coil is arranged along the longitudinal direction of the steel plate,
An apparatus for measuring a magnetic transformation rate of a steel sheet, wherein the receiving coil is constituted by an air-core coil, and the coil surface of the receiving coil is arranged along the steel sheet surface.
受信コイルが受信する、鋼板によって反射された電波以外の信号が小さくなるように、駆動コイルを当該駆動コイルのコイル面を鋼板の垂直面から傾角を持たせて配置したことを特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の鋼板の磁気変態率測定装置。 The distance between the receiving coil and the steel plate is within 100 mm,
The drive coil is arranged with an inclination angle from a vertical plane of the steel plate so that a signal other than the radio wave reflected by the steel plate received by the receiving coil becomes small. Item 6. An apparatus for measuring a magnetic transformation rate of a steel sheet according to any one of Items 1 to 5.
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石橋延介: "オンライン変態率センサー利用技術の開発IV 磁気センサーによる鋼板温度測定", 鉄と鋼, vol. 72, no. 12, JPN6020030053, October 1986 (1986-10-01), pages 376, ISSN: 0004327372 * |
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