JP2021526655A - 鋼中のオーステナイトの比率のインライン測定のための装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、鋼ストリップを製造するまたは変態させるためのインライン工程中の連続して動いている鋼ストリップに含まれるオーステナイトの比率を電磁気的にリアルタイムに測定するための装置に関し、放出コイル（１）を通って流れる交流電流によって生成された磁場は、鋼ストリップ（５）内に誘導電流を生成し、この誘導電流は受信コイル（２）内に起電力を生成する誘起磁場を生成し、電圧測定装置（４）はこの起電力を測定することができ、この起電力の振幅は、放出コイル（１）に印加された電圧およびストリップ（５）の鋼の特性に依存する。本装置は、第１のコイル（１）および第２のコイル（２）が、設定された間隔で互いに平行に配置され、使用時、鋼ストリップ（５）の両側に配置されることを特徴とする。
Description
本発明は、炭素鋼、特に、主に自動車産業用を意図した新しいＡＨＳＳ鋼（先進高張力鋼）中に存在するオーステナイトの比率を生産ラインにおいて測定するための磁気装置に関する。
炭素鋼を生産するとき、製造工程のいくつかの段階でフェライト基質に対するオーステナイトの分率を知ることは重要である。
１つの例は熱間圧延に関する。この工程は一般に、圧延機に必要な動力に関する理由のため、また、製品の最終特性を決める微細構造の変化の安定した既知の起点を確実にするためにフェライト−オーステナイト相変態より高い温度で実施される。
圧延工程後、鋼は一般に、ランアウトテーブル上で制御された態様で冷却される。課される冷却速度は、完成製品を構成する最終微細構造および様々な相（フェライト、ベイナイト、マルテンサイト、パーライト）の割合を決める。
冷却速度を制御するため、したがって鋼ストリップ全体にわたって一定した最終微細構造を得るため、したがって制御された機械的性質を得るために、まだ変態していないオーステナイトの割合を時間の関数として測定することには関心がある。次いで、水噴霧バーの流量を変更することによって、したがって瞬間的な冷却速度を変更することによってこの展開を進めることができる。
この用途のために、高温（最高８５０℃）の製品が存在するところで動作可能で、微細構造の変動に迅速に反応可能でなければならない磁気装置が一般に使用される。
現況技術では、また、本発明者が知っている限り、これらの条件で使用することができる装置はわずかしかない。さらに、これらは、測定が不正確であるか、またはそうでなければ、測定条件の変化（振動、ストリップの厚さの変化など）に対する過度な感度によって影響を受けるという弱点を有する。
フランス、Ｍａｉｚｉｅｒｅｓのアルセロールミッタル(ArcelorMittal)研究センタによって開発されたＰｈａｓｅ Ｔｒａｃｋ装置を挙げることができる（例えば、非特許文献１参照のこと）。この装置は主にＥ字形金属コアよりなる。このコアに結合されたコイルは、ストリップ内に磁場を生成する。誘起磁場を測定し、適切な数学モデルを使用することによって、測定時にストリップに含まれるオーステナイトの比率を推測することができる。しかしながら、この装置には２つの欠点がある。まず第一に、ストリップとセンサ自体との間の距離に敏感であり、これは、例えば、ストリップの支持ローラの振動または摩耗があるとき、測定に悪影響を及ぼすことがある。次に、基となる理論モデルを、測定される鋼種に従って合わさなければならない。
次に、より新しい装置はＥＭＳｐｅｃと称され、マンチェスター大学(University of Manchester)とオランダのタタスチール(Tata Steel)研究センタとによって開発された。これはＰｒｉｍｅｔａｌｓによって販売されている（非特許文献２）。このシステムの設計は、誘起磁場の振幅ではなく位相に基づくので、ストリップとセンサとの間の距離にはかなり鈍感になっている。それにもかかわらず、測定には、２００Ｈｚから５０ｋＨｚまで変わる周波数の交流電流を使用することが必要である。フェライトやオーステナイトなどの異なる透磁率の材料へのこのような電流の浸透深さについて言えば、関係する相に応じて大きく異なる深さで測定がなされることが見出される。オーステナイト相に対して浸透深さは数ミリメートルのことがあるが、フェライト相に対しては最大の周波数において３０μｍより浅くなる。これは、相部分の最外表皮および質量が異なる場合、大きな誤差をもたらすことがある。これは、材料の結晶粒度が大きく、浸透深さに近づくにつれていっそう顕著になる。
オーステナイト分率の測定が関心をもたれる別の製造段階は、新しい強度鋼（ＡＨＳＳ）の生産という環境では、焼鈍炉またはめっき浴のアウトプットである。実際、これらの場所では、これらの新しい鋼は、これに続く冷却中、または鉄鋼業の顧客で材料を成形するときに、より硬い相（マルテンサイト）に変態する特定の割合のオーステナイトを含む。これらの鋼の機械的性質の安定性は、工程の所与の時点でのオーステナイト割合の安定性によって決定される。このパラメータを制御するために、このオーステナイト割合を測定することができることが重要である。
めっき浴の出口において、本発明者が知っている限り、上記の装置のみがこのような測定をすることができる。しかしながら、すでに言及した欠点に加えて、この場所での測定に対して最適化されず、特に、ストリップとセンサとの間の距離は、生じ得るストリップの振動に関係した理由のため、ランアウトテーブルにおけるよりも長くしなければならない。これは測定の感度を下げ、振動もまた、これらの測定システムのうちの１つの動作にとって都合が悪い。
焼鈍の出口では、他の装置が動作することができるより低い温度になる。これは、例えば、ドイツのＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅによって開発された３ＭＡ装置である（非特許文献３）。このシステムは、鋼の特性を特徴付ける２２の磁気パラメータを測定することができる。このシステムが主にオフライン測定を対象としているとしても、生産ラインでの実施は可能であるように思える。しかしながら、このシステムは、鋼種が変わるとすぐに更新しなければならない複雑な較正を必要とする。さらに、ストリップとセンサとの間の距離、ならびに振動にも敏感である。
ＥＭＧという会社によって開発された別の装置、ＩＭＰＯＣ（非特許文献４）は特に生産ラインで測定するために設計されている。その原理は、ストリップの各面に誘起磁場を生成して、得られる勾配を測定することにある。相関則から、シートの機械的性質を推測することができ、適切な較正によってオーステナイトの割合も推測することができる。しかしながら、このシステムは周囲温度に近い温度のみでしか働くことができないという事実に加え、平均測定の使用によって振動の影響を避けることができるとしても、ストリップとセンサとの間の距離にも敏感である。
特許文献１では、目的は、磁束生成手段によって生成された磁束の密度測定の変動（これらの変動は、変態率測定装置が設置された場所の周囲温度の変化および時間の流れに応じて生成される）を抑制することによってローラの回転によるノイズを除去することによってＳ／Ｎ比が改善された、鋼板の変態率を測定することができる方法および装置を得ることである。
この装置は、鋼板の下側から磁束を発生させるように意図された磁化器を有するハウジングと、鋼板の上側で磁束を検出するように意図された磁気センサを備える検出ハウジングと、磁気センサの測定から変態率の測定値を得るための信号処理回路と、を備え、磁化器は、同一生産ライン上の測定地点Ａとリールの直前の基準地点Ｂとに設置される。次いで、測定地点Ｂの測定値を変態率１００％に相当する基準値として、この基準値に基づき測定地点Ａの変態率の測定値を補正演算する演算回路を備える。特許文献２および３には、非常に類似した設置および測定法が記載されている。
特許文献４は、対象物の構造の変態率を測定するための方法および装置を開示している。対象物は、送信コイルと受信コイルとの間に配置される。交流電流、またはパルス電流、または交流電流とパルス電流との組合せが送信コイルに供給され、受信コイルによって得られる電気信号によって変態率が検出される。
非特許文献５では、渦電流試験（ＥＣＴ： eddy current test）が、弱磁性材料に結合されたプローブのインピーダンスモデリング（Ｚ）と、適切な較正と、から、オーステナイトステンレス鋼中のマルテンサイト含有量を推定するために適用される。試験中に測定された電圧は、インピーダンス平面に数学的に変換され、理論的なＺ曲線と比較され、よい一致を示した。Ｚの実験的な成分と試料のアルファ含有量との間の線形の関係が実証され、それが、この手順を、適切な較正部分が利用できる場合、このタイプのステンレス鋼中のマルテンサイト含有量を評価するのに適するものにする。
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1179/1743281214Y.0000000183?scroll=top&needAccess=true
http://www.ndt.net/article/wcndt2016/papers/mo1g4.pdf
http://www.qnetworld.com/pdfs/3MA-II_datasheet_web.pdf
http-://www.emg-automation.com/en/automation/quality-assurance-systems/emg-impoc/
Ａ． ＬＯＩＳら、「Assessment of martensite content in austenic stainless steel specimens by eddy current testing」、Insight - NonDestructive Testing and Condition Monitoring (BINDT)、Ｖｏｌ． ４８ （１）、Ｊａｎ． ２００６、２６〜２９頁
本発明は、生産ラインにおいて炭素鋼中のオーステナイト分率を測定するための現状の装置の弱点を克服することを目的とする。
特に、本発明は、鋼ストリップの温度が高くても低くてもどちらでも実際的にリアルタイムに測定できることを目的とする。
また、十分な感度を維持したまま、ストリップから数十ミリメートルの距離で測定できることも目的とする。
本発明の別の目的は、シートの振動、ならびに（比較的大きいことがある）ストリップとセンサとの間の距離の変化によって影響されない測定を可能にすることである。
最後に、本発明による装置は、簡単で、安価で、キュリー点より上および下で動作しなければならない。
本発明の装置は、強磁性コアの周りに巻かれた導電性ワイヤ、例えば銅よりなる２つのコイルによって特徴付けられる。
送信コイルと呼ばれる第１のコイルは交流電流発生器に接続され、受信コイルと呼ばれる第２のコイルは、発生した交流電圧をその端子で測定することができる装置、例えば、電圧計だけでなく、取得、記録、および／または表示システムなどの任意の他の装置に接続される。
本発明によれば、２つのコイルは、固定された間隔で鋼ストリップの両側に配置されるが、ストリップとコイルのそれぞれとの間の距離は、例えば、ストリップの振動の結果として変わり得る。
より詳細には、本発明の第１の態様は、インライン製造または生産法中の連続して動いている鋼ストリップに含まれるオーステナイトの比率を電磁気的にリアルタイムに測定するための装置に関し、本装置は、
− 交流電流発生器と、
− 交流電流発生器によって供給される第１のコイル、および第２のコイルであって、第１のコイルが送信コイルと呼ばれ、第２のコイルが受信コイルと呼ばれる、第１のコイルおよび第２のコイルと、
− それぞれ、各コイルの中心を構成する強磁性材料よりなるコアと、
− 受信コイルの端子に接続された電圧測定装置と
を備え、送信コイルに流れる交流電流によって生成された磁場は、鋼ストリップ内に誘導電流を生成し、その誘導電流は受信コイル内に起電力を生成する誘起磁場を発生させ、電圧測定装置はこの起電力を測定することができ、この起電力の振幅は、送信コイルに印加された電圧およびストリップの鋼の特性の関数であり、第１のコイルおよび第２のコイルは互いに平行にまたは同軸に、かつ、使用時に鋼ストリップの両側に配置され、前記装置は、コイル間の距離が固定され、１０ｍｍ〜２００ｍｍであることを特徴とする。
− 交流電流発生器と、
− 交流電流発生器によって供給される第１のコイル、および第２のコイルであって、第１のコイルが送信コイルと呼ばれ、第２のコイルが受信コイルと呼ばれる、第１のコイルおよび第２のコイルと、
− それぞれ、各コイルの中心を構成する強磁性材料よりなるコアと、
− 受信コイルの端子に接続された電圧測定装置と
を備え、送信コイルに流れる交流電流によって生成された磁場は、鋼ストリップ内に誘導電流を生成し、その誘導電流は受信コイル内に起電力を生成する誘起磁場を発生させ、電圧測定装置はこの起電力を測定することができ、この起電力の振幅は、送信コイルに印加された電圧およびストリップの鋼の特性の関数であり、第１のコイルおよび第２のコイルは互いに平行にまたは同軸に、かつ、使用時に鋼ストリップの両側に配置され、前記装置は、コイル間の距離が固定され、１０ｍｍ〜２００ｍｍであることを特徴とする。
本発明の好ましい実施形態によれば、本装置は、以下の特徴のうちの１つによって、またはそれらの適切な組合せによってさらに限定される。
− 強磁性材料のコアは、鋼ストリップの表面に平行である少なくとも１つの薄い平坦なプレートを備える
− 強磁性材料のコアは、鋼ストリップの表面に平行または垂直である軸線を有する少なくとも１つの円筒を備える
− ２つのコイルは、同じ大きさで、鋼ストリップに対して対称に配置される
− 強磁性材料のコアは、少なくとも１つの主プレートまたは円筒と、主プレートまたは円筒の各端部に主プレートまたは円筒に垂直であるバーまたは二次プレートと、を備えて、各コイルによって発生されるまたは取り出される力線を曲げる
− リールの軸線はストリップの移動方向に垂直である
− コイル間の固定された距離は１０ｍｍ〜２０ｍｍである
− 交流電流発生器の周波数は５０Ｈｚ〜５００Ｈｚである
− 交流電流発生器の周波数は５０Ｈｚ〜６０Ｈｚである
− 交流電流発生器の周波数は１００Ｈｚ〜５００Ｈｚである
− 各コイルは、交流電流を２Ａ〜５Ａにするのに適切である１００巻き〜５００巻きの電線を備える
− 受信コイルの巻き数は送信コイルの巻き数より５倍〜１０倍多い
− 交流電流発生器は可変抵抗単巻変圧器であり、電圧測定装置は、マルチメータ、または測定値を記録および／または表示するコンピュータに結合されたアナログ−デジタル変換器を備える電子取得システムである
− 薄いプレートまたは円筒によって覆われるストリップの大きさまたは部分は１００ｍｍ×１００ｍｍ〜２００ｍｍ×２００ｍｍのオーダーである
− 本装置は、水冷または空冷システムを備えて、好ましくは調節された態様で、コイルを周囲温度に近い温度に保つ
− 強磁性材料のコアは、鋼ストリップの表面に平行である少なくとも１つの薄い平坦なプレートを備える
− 強磁性材料のコアは、鋼ストリップの表面に平行または垂直である軸線を有する少なくとも１つの円筒を備える
− ２つのコイルは、同じ大きさで、鋼ストリップに対して対称に配置される
− 強磁性材料のコアは、少なくとも１つの主プレートまたは円筒と、主プレートまたは円筒の各端部に主プレートまたは円筒に垂直であるバーまたは二次プレートと、を備えて、各コイルによって発生されるまたは取り出される力線を曲げる
− リールの軸線はストリップの移動方向に垂直である
− コイル間の固定された距離は１０ｍｍ〜２０ｍｍである
− 交流電流発生器の周波数は５０Ｈｚ〜５００Ｈｚである
− 交流電流発生器の周波数は５０Ｈｚ〜６０Ｈｚである
− 交流電流発生器の周波数は１００Ｈｚ〜５００Ｈｚである
− 各コイルは、交流電流を２Ａ〜５Ａにするのに適切である１００巻き〜５００巻きの電線を備える
− 受信コイルの巻き数は送信コイルの巻き数より５倍〜１０倍多い
− 交流電流発生器は可変抵抗単巻変圧器であり、電圧測定装置は、マルチメータ、または測定値を記録および／または表示するコンピュータに結合されたアナログ−デジタル変換器を備える電子取得システムである
− 薄いプレートまたは円筒によって覆われるストリップの大きさまたは部分は１００ｍｍ×１００ｍｍ〜２００ｍｍ×２００ｍｍのオーダーである
− 本装置は、水冷または空冷システムを備えて、好ましくは調節された態様で、コイルを周囲温度に近い温度に保つ
本発明の第２の態様は、インライン製造または変態工程中の連続して動いている鋼ストリップに含まれるオーステナイトの比率を、上記の装置によって電磁気的にリアルタイムに測定するための方法に関し、本方法は少なくとも以下のステップによって特徴付けられる。
− コイルを冷却するためのシステムは、コイルを周囲温度にするように具現化される
− 未知のオーステナイト分率の鋼ストリップはコイル間で移動させられ、受信コイルの端子に発生された電圧は、送信コイルに印加された所与の電圧に対して測定される
− 装置の事前較正を考慮して、鋼ストリップのオーステナイト分率は決定される
− コイルを冷却するためのシステムは、コイルを周囲温度にするように具現化される
− 未知のオーステナイト分率の鋼ストリップはコイル間で移動させられ、受信コイルの端子に発生された電圧は、送信コイルに印加された所与の電圧に対して測定される
− 装置の事前較正を考慮して、鋼ストリップのオーステナイト分率は決定される
装置の事前較正は、異なる鋼種で既知のオーステナイト分率のストリップを２つのコイル間で移動させて、特定の範囲にある送信コイルの各電圧値に対して、受信コイルの端子で発生された電圧を測定することによって実行されることが有利である。
本発明の第３の態様は、キュリー温度より低い温度の鋼ストリップの場合に、鋼ストリップのオーステナイト分率が透磁率の変動を使用することによって決定される、上記の方法の熱間圧延機での使用に関する。
本発明の第４の態様は、キュリー温度より高い温度の鋼ストリップの場合に、鋼ストリップのオーステナイト分率が、オーステナイトとフェライトとの間の抵抗率が異なることに関連した渦電流の変動を使用することによって決定される、上記の方法の熱間圧延機での使用に関する。
本発明は、炭素鋼中のオーステナイトの割合を測定することができる磁気装置に関する。この発明は本質的に、鋼の生産での以下の２つの用途を目指しているが、これには限定されない。
− 熱間圧延ランアウトテーブルでの冷却の制御、この場合、オーステナイト比率を知ることによって冷却速度を制御することができる
− 焼鈍ラインおよび亜鉛めっき浴のアウトプットにおけるＡＨＳＳ鋼の機械的性質の制御
− 熱間圧延ランアウトテーブルでの冷却の制御、この場合、オーステナイト比率を知ることによって冷却速度を制御することができる
− 焼鈍ラインおよび亜鉛めっき浴のアウトプットにおけるＡＨＳＳ鋼の機械的性質の制御
これらの２つの場合、オーステナイトの割合を制御することは、インライン冷却の終わりに、または顧客の工場内で鋼を変形するときに、より硬い相にしなければならないオーステナイト相の安定性を確実にすることによって、機械的性質の安定性を確実にする。
本装置は主に２つのコイルを備え、それぞれ、強磁性コアに導電性ワイヤを巻くことによって製造される。このコアは一般にプレートよりなり、平坦でもよいし曲がっていてもよく、数ミリメートルの厚さで、おそらく、主プレートに対して垂直なバーまたは別のプレートによって各端部で終端する。これらの端部は、本発明にとっては本質的なものではないが、コイルによって発生された、または取り出された磁力線を曲げるように意図されている。
コアの主プレートの寸法は、鋼ストリップの幅全体にわたってオーステナイト比率の平均値を得るべきか、または、可能であればストリップの幅にわたってオーステナイト分率の分布プロファイルを確立するためにより局所的に得るべきかに応じて大きく変わり得る。
プレートは、シートの表面に平行で、各側に１つずつ、互いを向くように配置されるのが好ましく、ワイヤは、鋼ストリップの幅方向に巻かれることが好ましいが、任意の他の構成も考えられる。例えば、プレートは、鋼ストリップの表面に平行または垂直に配置された軸線を有する円筒で、鋼ストリップの各側に１つの円筒によって置き換えることが有利になることがある。
電流発生器は、第１のコイルに交流を通す。時間とともに変わり得るこの電流は、鋼ストリップに誘導電流すなわち渦電流の生成を伴う可変磁場を発生させる。このストリップの磁気特性の強弱、および抵抗特性の大小に応じて、この渦電流は、第２のコイル（受信コイル）を通って第２のコイルによって取り出される強いまたは弱い有意の誘起磁場を生成する。この磁場は、このコイルの端子において交流電圧（起電力）を発生させ、この交流電圧の振幅は鋼ストリップを構成する材料の特性に依存する。この電圧は、その原理が当業者には知られている電圧計または任意の他の取得システムまたは測定システムなどの装置を用いて測定または記録することができる。
次いで、簡単で直接的な較正によって、測定された電圧を鋼ストリップに存在するオーステナイトの比率に関係付けることは容易である。
受信コイルのインダクタンスは測定装置の感度によって決定される。したがって、例えば、第１のコイルに対しては１００回の巻きで数アンペアの電流を使用し、第２のコイルに対しては５倍〜１０倍多い巻き数を使用することは可能である。
交流電流の周波数は、表皮効果を回避し、シートのあり得る最大厚さでの分析を可能にするのに十分低いことが理想的である。５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数は、配電網の周波数と一致するので特に関心がある。
これより低い周波数は、測定を安定させるための反応時間が、本発明の主な対象である工業ラインの生産速度に対して長すぎるため推奨しない。
逆に、これより高い約５００Ｈｚまでの周波数は、浅いが十分な誘導電流の浸透深さを保つように使用することができる。
この装置は特に簡単であり、耐熱性のある材料より作ることができる。例えば、水冷または空冷システムは、測定されるストリップが高温である場所での使用を可能にする。
さらに、磁気誘導の強さは、距離とともに直線的に変化するので、コイルのいずれかとシートとの間の距離ではなく、２つのコイル間の距離だけを一定にすればよい。これによって、測定されるストリップの振動または位置の変化を克服することができる。
その結果、本発明は、背景技術で述べた測定システムの欠点のほとんどを回避する。
図２は、純粋なフェライト鋼（「軟鋼(mild steel)」）から純粋なオーステナイト鋼（「ステンレス鋼(stainless steel)」）まで異なるオーステナイト比率を含む４つのタイプの鋼について、周囲温度における測定の感度を示す。「ＴＲＩＰ」および「Ｄｕｐｌｅｘ」鋼は、それぞれ、約１５％〜２０％および６０％のオーステナイトを含む。送信コイルに電圧を加える（横座標）ことによって、鋼中のオーステナイト比率に応じて受信コイルに電圧が発生される（縦座標）。さらに、この図からわかるように、送信コイルの電圧を変えても、電圧間の比は実際的には一定のままである。
特許文献１では、検出システムは、熱間圧延機のランアウトテーブル用であり、もっぱら、鋼ストリップの透磁率の変化と機械的特性の変化との間の相関に基づいているので、キュリー温度より低い温度で起きる相変化に従って用いられるよう意図されている。
この出願では、この検出システムはまた、信号処理が、オーステナイト相とフェライト相との抵抗率が異なることに関連した渦電流による変化を含むので、キュリー温度より上で使用することができる。この特性は、キュリー温度より低い温度の１００％オーステナイト相の鋼がある場合（例えば共晶鋼）、ほとんどの鋼、特に新しいＡＨＳＳ鋼では、キュリー温度より上で相変態が起きるので興味を起こさせる。
本発明の好ましい実施形態に従って提案された装置が図１に概略的に説明されている。２つのコイル１、２が、好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍの距離で、分析されるストリップの両側に配置される。コイルのコアを構成するプレートはそれぞれ、主プレート６と、主プレート６の端部に垂直に配置されたバーまたは二次プレート７と、を備える。コイルのコアを構成する強磁性材料のプレートの大きさは、限定するものではないが、理想的には、信号が平均化されるべき幅に応じて、１００ｍｍ×１００ｍｍから最大２００ｍｍ×２００ｍｍのオーダーの覆われるストリップ部分または領域とともに変わる。その厚さは２ｍｍ〜５ｍｍが理想的である。
各コイルは、例えば配電網に接続された可変抵抗単巻変圧器３を用いて得られる２アンペア〜５アンペアのオーダーの交流電流を通すのに十分な直径を有する１００巻き〜５００巻きのワイヤからなる。二次コイルにおける電圧は、マルチメータ４を用いて測定される。
別の好ましい実施形態では、単巻変圧器が、１００Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数を有する交流電流発生器に置き換えられ、それによって、薄いシート（厚さ１ｍｍ〜２ｍｍ）の分析のための十分な浸透深さを保つことができる一方、オーステナイト比率の局所的な変化により迅速に反応することができる。
別の好ましい実施形態は、理想的には水または別の伝熱流体の冷却回路をさらに備える。後者は、好ましくは制御される態様で、コイルの温度を周囲温度に近い値に保つ。この実施形態によって、コイルのワイヤの抵抗率を制御不可能に増大させることなく、高温に加熱された鋼ストリップの測定を実行することができる。
さらに別の好ましい実施形態では、マルチメータは、測定値を記録して表示するコンピュータに接続されたアナログ−デジタル変換器よりなる電子取得システムに置き換えられる。このコンピュータはまた、測定された電圧を、予め確立された較正データを使用して、オーステナイトの比率に変換することもできる。
１ コイル
２ コイル
３ 交流電流発生器、可変抵抗単巻変圧器
４ 電圧測定装置
５ 鋼ストリップ
６ 主プレート、円筒、強磁性材料のコア
７ 二次プレート、強磁性材料のコア
Ｖｐ 送信コイルに印加される電圧
Ｖｓ 受信コイルに生成される電圧、起電力
２ コイル
３ 交流電流発生器、可変抵抗単巻変圧器
４ 電圧測定装置
５ 鋼ストリップ
６ 主プレート、円筒、強磁性材料のコア
７ 二次プレート、強磁性材料のコア
Ｖｐ 送信コイルに印加される電圧
Ｖｓ 受信コイルに生成される電圧、起電力
本発明は、炭素鋼、特に、主に自動車産業用を意図した新しいＡＨＳＳ鋼（先進高張力鋼）中に存在するオーステナイトの比率を生産ラインにおいて測定するための磁気装置に関する。
炭素鋼を生産するとき、製造工程のいくつかの段階でフェライト基質に対するオーステナイトの分率を知ることは重要である。
１つの例は熱間圧延に関する。この工程は一般に、圧延機に必要な動力に関する理由のため、また、製品の最終特性を決める微細構造の変化の安定した既知の起点を確実にするためにフェライト−オーステナイト相変態より高い温度で実施される。
圧延工程後、鋼は一般に、ランアウトテーブル上で制御された態様で冷却される。課される冷却速度は、完成製品を構成する最終微細構造および様々な相（フェライト、ベイナイト、マルテンサイト、パーライト）の割合を決める。
冷却速度を制御するため、したがって鋼ストリップ全体にわたって一定した最終微細構造を得るため、したがって制御された機械的性質を得るために、まだ変態していないオーステナイトの割合を時間の関数として測定することには関心がある。次いで、水噴霧バーの流量を変更することによって、したがって瞬間的な冷却速度を変更することによってこの展開を進めることができる。
この用途のために、高温（最高８５０℃）の製品が存在するところで動作可能で、微細構造の変動に迅速に反応可能でなければならない磁気装置が一般に使用される。
現況技術では、また、本発明者が知っている限り、これらの条件で使用することができる装置はわずかしかない。さらに、これらは、測定が不正確であるか、またはそうでなければ、測定条件の変化（振動、ストリップの厚さの変化など）に対する過度な感度によって影響を受けるという弱点を有する。
フランス、Ｍａｉｚｉｅｒｅｓのアルセロールミッタル(ArcelorMittal)研究センタによって開発されたＰｈａｓｅ Ｔｒａｃｋ装置を挙げることができる（例えば、非特許文献１参照のこと）。この装置は主にＥ字形金属コアよりなる。このコアに結合されたコイルは、ストリップ内に磁場を生成する。誘起磁場を測定し、適切な数学モデルを使用することによって、測定時にストリップに含まれるオーステナイトの比率を推測することができる。しかしながら、この装置には２つの欠点がある。まず第一に、ストリップとセンサ自体との間の距離に敏感であり、これは、例えば、ストリップの支持ローラの振動または摩耗があるとき、測定に悪影響を及ぼすことがある。次に、基となる理論モデルを、測定される鋼種に従って合わさなければならない。
次に、より新しい装置はＥＭＳｐｅｃと称され、マンチェスター大学(University of Manchester)とオランダのタタスチール(Tata Steel)研究センタとによって開発された。これはＰｒｉｍｅｔａｌｓによって販売されている（非特許文献２）。このシステムの設計は、誘起磁場の振幅ではなく位相に基づくので、ストリップとセンサとの間の距離にはかなり鈍感になっている。それにもかかわらず、測定には、２００Ｈｚから５０ｋＨｚまで変わる周波数の交流電流を使用することが必要である。フェライトやオーステナイトなどの異なる透磁率の材料へのこのような電流の浸透深さについて言えば、関係する相に応じて大きく異なる深さで測定がなされることが見出される。オーステナイト相に対して浸透深さは数ミリメートルのことがあるが、フェライト相に対しては最大の周波数において３０μｍより浅くなる。これは、相部分の最外表皮および質量が異なる場合、大きな誤差をもたらすことがある。これは、材料の結晶粒度が大きく、浸透深さに近づくにつれていっそう顕著になる。
オーステナイト分率の測定が関心をもたれる別の製造段階は、新しい強度鋼（ＡＨＳＳ）の生産という環境では、焼鈍炉またはめっき浴のアウトプットである。実際、これらの場所では、これらの新しい鋼は、これに続く冷却中、または鉄鋼業の顧客で材料を成形するときに、より硬い相（マルテンサイト）に変態する特定の割合のオーステナイトを含む。これらの鋼の機械的性質の安定性は、工程の所与の時点でのオーステナイト割合の安定性によって決定される。このパラメータを制御するために、このオーステナイト割合を測定することができることが重要である。
めっき浴の出口において、本発明者が知っている限り、上記の装置のみがこのような測定をすることができる。しかしながら、すでに言及した欠点に加えて、この場所での測定に対して最適化されず、特に、ストリップとセンサとの間の距離は、生じ得るストリップの振動に関係した理由のため、ランアウトテーブルにおけるよりも長くしなければならない。これは測定の感度を下げ、振動もまた、これらの測定システムのうちの１つの動作にとって都合が悪い。
焼鈍の出口では、他の装置が動作することができるより低い温度になる。これは、例えば、ドイツのＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅによって開発された３ＭＡ装置である（非特許文献３）。このシステムは、鋼の特性を特徴付ける２２の磁気パラメータを測定することができる。このシステムが主にオフライン測定を対象としているとしても、生産ラインでの実施は可能であるように思える。しかしながら、このシステムは、鋼種が変わるとすぐに更新しなければならない複雑な較正を必要とする。さらに、ストリップとセンサとの間の距離、ならびに振動にも敏感である。
ＥＭＧという会社によって開発された別の装置、ＩＭＰＯＣ（非特許文献４）は特に生産ラインで測定するために設計されている。その原理は、ストリップの各面に誘起磁場を生成して、得られる勾配を測定することにある。相関則から、シートの機械的性質を推測することができ、適切な較正によってオーステナイトの割合も推測することができる。しかしながら、このシステムは周囲温度に近い温度のみでしか働くことができないという事実に加え、平均測定の使用によって振動の影響を避けることができるとしても、ストリップとセンサとの間の距離にも敏感である。
特許文献１では、目的は、磁束生成手段によって生成された磁束の密度測定の変動（これらの変動は、変態率測定装置が設置された場所の周囲温度の変化および時間の流れに応じて生成される）を抑制することによってローラの回転によるノイズを除去することによってＳ／Ｎ比が改善された、鋼板の変態率を測定することができる方法および装置を得ることである。
この装置は、鋼板の下側から磁束を発生させるように意図された磁化器を有するハウジングと、鋼板の上側で磁束を検出するように意図された磁気センサを備える検出ハウジングと、磁気センサの測定から変態率の測定値を得るための信号処理回路と、を備え、磁化器は、同一生産ライン上の測定地点Ａとリールの直前の基準地点Ｂとに設置される。次いで、測定地点Ｂの測定値を変態率１００％に相当する基準値として、この基準値に基づき測定地点Ａの変態率の測定値を補正演算する演算回路を備える。特許文献２および３には、非常に類似した設置および測定法が記載されている。
特許文献４は、対象物の構造の変態率を測定するための方法および装置を開示している。対象物は、送信コイルと受信コイルとの間に配置される。交流電流、またはパルス電流、または交流電流とパルス電流との組合せが送信コイルに供給され、受信コイルによって得られる電気信号によって変態率が検出される。
非特許文献５では、渦電流試験（ＥＣＴ： eddy current test）が、弱磁性材料に結合されたプローブのインピーダンスモデリング（Ｚ）と、適切な較正と、から、オーステナイトステンレス鋼中のマルテンサイト含有量を推定するために適用される。試験中に測定された電圧は、インピーダンス平面に数学的に変換され、理論的なＺ曲線と比較され、よい一致を示した。Ｚの実験的な成分と試料のアルファ含有量との間の線形の関係が実証され、それが、この手順を、適切な較正部分が利用できる場合、このタイプのステンレス鋼中のマルテンサイト含有量を評価するのに適するものにする。
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1179/1743281214Y.0000000183?scroll=top&needAccess=true
http://www.ndt.net/article/wcndt2016/papers/mo1g4.pdf
http://www.qnetworld.com/pdfs/3MA-II_datasheet_web.pdf
http-://www.emg-automation.com/en/automation/quality-assurance-systems/emg-impoc/
Ａ． ＬＯＩＳら、「Assessment of martensite content in austenic stainless steel specimens by eddy current testing」、Insight - NonDestructive Testing and Condition Monitoring (BINDT)、Ｖｏｌ． ４８ （１）、Ｊａｎ． ２００６、２６〜２９頁
本発明は、生産ラインにおいて炭素鋼中のオーステナイト分率を測定するための現状の装置の弱点を克服することを目的とする。
特に、本発明は、鋼ストリップの温度が高くても低くてもどちらでも実際的にリアルタイムに測定できることを目的とする。
また、十分な感度を維持したまま、ストリップから数十ミリメートルの距離で測定できることも目的とする。
本発明の別の目的は、シートの振動、ならびに（比較的大きいことがある）ストリップとセンサとの間の距離の変化によって影響されない測定を可能にすることである。
最後に、本発明による装置は、簡単で、安価で、キュリー点より上および下で動作しなければならない。
本発明の装置は、強磁性コアの周りに巻かれた導電性ワイヤ、例えば銅よりなる２つのコイルによって特徴付けられる。
送信コイルと呼ばれる第１のコイルは交流電流発生器に接続され、受信コイルと呼ばれる第２のコイルは、発生した交流電圧をその端子で測定することができる装置、例えば、電圧計だけでなく、取得、記録、および／または表示システムなどの任意の他の装置に接続される。
本発明によれば、２つのコイルは、固定された間隔で鋼ストリップの両側に配置されるが、ストリップとコイルのそれぞれとの間の距離は、例えば、ストリップの振動の結果として変わり得る。
より詳細には、本発明の第１の態様は、インライン製造または変態中の連続して動いている鋼ストリップに含まれるオーステナイトの比率を、前記鋼ストリップおよび測定装置から構成される方策によって電磁気的にリアルタイムに測定するための方法に関し、装置は少なくとも、
− 交流電流発生器と、
− 交流電流発生器によって供給される第１のコイル、および第２のコイルであって、第１のコイルが送信コイルと呼ばれ、第２のコイルが受信コイルと呼ばれ、第１のコイルおよび第２のコイルが互いに平行にまたは同軸に、かつ鋼ストリップの両側に配置され、送信コイルと受信コイルとの間の距離が固定され、１０ｍｍ〜２００ｍｍである、第１のコイルおよび第２のコイルと、
− それぞれ、各コイルの中心を構成する強磁性材料のコアと、
− 装置の事前較正後、鋼ストリップに含まれるオーステナイトの比率を得るために、マルチメータ、またはコンピュータに結合されたアナログ−デジタル変換器を備える電子取得システムの形態の、受信コイルの端子に接続された少なくとも１つの電圧測定装置と、
− 装置の事前較正の手段と、
を備え、送信コイルに流れる交流電流によって生成された磁場は、鋼ストリップ内に誘導電流を生成し、その誘導電流は受信コイル内に起電力Ｖｓを生成する誘起磁場を発生させ、電圧測定装置はこの起電力Ｖｓを測定することができ、この起電力の振幅は、送信コイルに印加された電圧Ｖｐおよびストリップの鋼の特性の関数であり、
前記方法が、
− 冷却システムが、送信コイルおよび受信コイルを周囲温度にするために送信コイルおよび受信コイル用に具現化されるステップと、
− 未知のオーステナイト分率の鋼ストリップが送信コイルと受信コイルとの間で移動させられ、受信コイルの端子に発生された電圧Ｖｓが、送信コイルに印加された所与の電圧Ｖｐに対して測定されるステップであって、所与の電圧Ｖｐが、送信コイルの電圧Ｖｐが修正されても、電圧Ｖｓと電圧Ｖｐとの間の比が一定のままである電圧範囲内にある、ステップと、
− 装置の事前較正を考慮して、鋼ストリップのオーステナイト分率が発生された電圧Ｖｓに応じて決定されるステップと、
を少なくとも含むことを特徴とする。
− 交流電流発生器と、
− 交流電流発生器によって供給される第１のコイル、および第２のコイルであって、第１のコイルが送信コイルと呼ばれ、第２のコイルが受信コイルと呼ばれ、第１のコイルおよび第２のコイルが互いに平行にまたは同軸に、かつ鋼ストリップの両側に配置され、送信コイルと受信コイルとの間の距離が固定され、１０ｍｍ〜２００ｍｍである、第１のコイルおよび第２のコイルと、
− それぞれ、各コイルの中心を構成する強磁性材料のコアと、
− 装置の事前較正後、鋼ストリップに含まれるオーステナイトの比率を得るために、マルチメータ、またはコンピュータに結合されたアナログ−デジタル変換器を備える電子取得システムの形態の、受信コイルの端子に接続された少なくとも１つの電圧測定装置と、
− 装置の事前較正の手段と、
を備え、送信コイルに流れる交流電流によって生成された磁場は、鋼ストリップ内に誘導電流を生成し、その誘導電流は受信コイル内に起電力Ｖｓを生成する誘起磁場を発生させ、電圧測定装置はこの起電力Ｖｓを測定することができ、この起電力の振幅は、送信コイルに印加された電圧Ｖｐおよびストリップの鋼の特性の関数であり、
前記方法が、
− 冷却システムが、送信コイルおよび受信コイルを周囲温度にするために送信コイルおよび受信コイル用に具現化されるステップと、
− 未知のオーステナイト分率の鋼ストリップが送信コイルと受信コイルとの間で移動させられ、受信コイルの端子に発生された電圧Ｖｓが、送信コイルに印加された所与の電圧Ｖｐに対して測定されるステップであって、所与の電圧Ｖｐが、送信コイルの電圧Ｖｐが修正されても、電圧Ｖｓと電圧Ｖｐとの間の比が一定のままである電圧範囲内にある、ステップと、
− 装置の事前較正を考慮して、鋼ストリップのオーステナイト分率が発生された電圧Ｖｓに応じて決定されるステップと、
を少なくとも含むことを特徴とする。
本発明の好ましい実施形態によれば、本方法は、以下の特徴のうちの１つによって、またはそれらの適切な組合せによってさらに限定される。
− 装置の事前較正が、異なる鋼種で既知のオーステナイト分率のストリップを２つのコイル間で移動させて、特定の範囲にある送信コイルの各電圧値に対して、受信コイルの端子で発生された電圧を測定することによって実行される
− 鋼ストリップ中のオーステナイト割合が、鋼ストリップのインライン製造または変態法中に制御され、その後のより硬い仕上げ相への変態前に、鋼のオーステナイト相の安定性、したがって機械的性質の安定性を確実にする
− 使用される装置において、強磁性材料のコアは、鋼ストリップの表面に平行である少なくとも１つの薄い平坦なプレートを備える
− 使用される装置において、強磁性材料のコアは、鋼ストリップの表面に平行または垂直である軸線を有する少なくとも１つの円筒を備える
− 使用される装置において、２つのコイルは、同じ大きさで、鋼ストリップに対して対称に配置される
− 使用される装置において、交流電流発生器の周波数が５０Ｈｚ〜５００Ｈｚである
− 使用される装置において、交流電流発生器の周波数が５０Ｈｚ〜６０Ｈｚである
− 使用される装置において、強磁性材料のコアは、少なくとも１つの主プレートまたは円筒と、主プレートまたは円筒の各端部に主プレートまたは円筒に垂直であるバーまたは二次プレートと、を備えて、各コイルによって発生されるまたは取り出される力線を曲げる
− 使用される装置において、コイルの軸線はストリップの移動方向に垂直である
− 使用される装置において、コイル間の固定された距離は１０ｍｍ〜２０ｍｍである
− 使用される装置において、各コイルは、交流電流を２Ａ〜５Ａにするのに適切である１００巻き〜５００巻きの電線を備える
− 使用される装置において、受信コイルの巻き数は送信コイルの巻き数より５倍〜１０倍多い
− 使用される装置において、薄いプレートまたは円筒によって覆われるストリップの大きさまたは部分は１００ｍｍ×１００ｍｍ〜２００ｍｍ×２００ｍｍのオーダーである
− 使用される装置は、水冷または空冷システムを備えて、好ましくは調節された態様で、コイルを周囲温度に近い温度に保つ
− 装置の事前較正が、異なる鋼種で既知のオーステナイト分率のストリップを２つのコイル間で移動させて、特定の範囲にある送信コイルの各電圧値に対して、受信コイルの端子で発生された電圧を測定することによって実行される
− 鋼ストリップ中のオーステナイト割合が、鋼ストリップのインライン製造または変態法中に制御され、その後のより硬い仕上げ相への変態前に、鋼のオーステナイト相の安定性、したがって機械的性質の安定性を確実にする
− 使用される装置において、強磁性材料のコアは、鋼ストリップの表面に平行である少なくとも１つの薄い平坦なプレートを備える
− 使用される装置において、強磁性材料のコアは、鋼ストリップの表面に平行または垂直である軸線を有する少なくとも１つの円筒を備える
− 使用される装置において、２つのコイルは、同じ大きさで、鋼ストリップに対して対称に配置される
− 使用される装置において、交流電流発生器の周波数が５０Ｈｚ〜５００Ｈｚである
− 使用される装置において、交流電流発生器の周波数が５０Ｈｚ〜６０Ｈｚである
− 使用される装置において、強磁性材料のコアは、少なくとも１つの主プレートまたは円筒と、主プレートまたは円筒の各端部に主プレートまたは円筒に垂直であるバーまたは二次プレートと、を備えて、各コイルによって発生されるまたは取り出される力線を曲げる
− 使用される装置において、コイルの軸線はストリップの移動方向に垂直である
− 使用される装置において、コイル間の固定された距離は１０ｍｍ〜２０ｍｍである
− 使用される装置において、各コイルは、交流電流を２Ａ〜５Ａにするのに適切である１００巻き〜５００巻きの電線を備える
− 使用される装置において、受信コイルの巻き数は送信コイルの巻き数より５倍〜１０倍多い
− 使用される装置において、薄いプレートまたは円筒によって覆われるストリップの大きさまたは部分は１００ｍｍ×１００ｍｍ〜２００ｍｍ×２００ｍｍのオーダーである
− 使用される装置は、水冷または空冷システムを備えて、好ましくは調節された態様で、コイルを周囲温度に近い温度に保つ
本発明の第２の態様は、キュリー温度より低い温度の鋼ストリップの場合に、鋼ストリップのオーステナイト分率が透磁率の変動を使用することによって決定される、上記の方法の熱間圧延機での使用に関する。
本発明の第３の態様は、キュリー温度より高い温度の鋼ストリップの場合に、鋼ストリップのオーステナイト分率が、オーステナイトとフェライトとの間の抵抗率が異なることに関連した渦電流の変動を使用することによって決定される、上記の方法の熱間圧延機での使用に関する。
本発明は、炭素鋼中のオーステナイトの割合を測定することができる磁気装置に関する。この発明は本質的に、鋼の生産での以下の２つの用途を目指しているが、これには限定されない。
− 熱間圧延ランアウトテーブルでの冷却の制御、この場合、オーステナイト比率を知ることによって冷却速度を制御することができる
− 焼鈍ラインおよび亜鉛めっき浴のアウトプットにおけるＡＨＳＳ鋼の機械的性質の制御
− 熱間圧延ランアウトテーブルでの冷却の制御、この場合、オーステナイト比率を知ることによって冷却速度を制御することができる
− 焼鈍ラインおよび亜鉛めっき浴のアウトプットにおけるＡＨＳＳ鋼の機械的性質の制御
これらの２つの場合、オーステナイトの割合を制御することは、インライン冷却の終わりに、または顧客の工場内で鋼を変形するときに、より硬い相にしなければならないオーステナイト相の安定性を確実にすることによって、機械的性質の安定性を確実にする。
本装置は主に２つのコイルを備え、それぞれ、強磁性コアに導電性ワイヤを巻くことによって製造される。このコアは一般にプレートよりなり、平坦でもよいし曲がっていてもよく、数ミリメートルの厚さで、おそらく、主プレートに対して垂直なバーまたは別のプレートによって各端部で終端する。これらの端部は、本発明にとっては本質的なものではないが、コイルによって発生された、または取り出された磁力線を曲げるように意図されている。
コアの主プレートの寸法は、鋼ストリップの幅全体にわたってオーステナイト比率の平均値を得るべきか、または、可能であればストリップの幅にわたってオーステナイト分率の分布プロファイルを確立するためにより局所的に得るべきかに応じて大きく変わり得る。
プレートは、シートの表面に平行で、各側に１つずつ、互いを向くように配置されるのが好ましく、ワイヤは、鋼ストリップの幅方向に巻かれることが好ましいが、任意の他の構成も考えられる。例えば、プレートは、鋼ストリップの表面に平行または垂直に配置された軸線を有する円筒で、鋼ストリップの各側に１つの円筒によって置き換えることが有利になることがある。
電流発生器は、第１のコイルに交流を通す。時間とともに変わり得るこの電流は、鋼ストリップに誘導電流すなわち渦電流の生成を伴う可変磁場を発生させる。このストリップの磁気特性の強弱、および抵抗特性の大小に応じて、この渦電流は、第２のコイル（受信コイル）を通って第２のコイルによって取り出される強いまたは弱い有意の誘起磁場を生成する。この磁場は、このコイルの端子において交流電圧（起電力）を発生させ、この交流電圧の振幅は鋼ストリップを構成する材料の特性に依存する。この電圧は、その原理が当業者には知られている電圧計または任意の他の取得システムまたは測定システムなどの装置を用いて測定または記録することができる。
次いで、簡単で直接的な較正によって、測定された電圧を鋼ストリップに存在するオーステナイトの比率に関係付けることは容易である。
受信コイルのインダクタンスは測定装置の感度によって決定される。したがって、例えば、第１のコイルに対しては１００回の巻きで数アンペアの電流を使用し、第２のコイルに対しては５倍〜１０倍多い巻き数を使用することは可能である。
交流電流の周波数は、表皮効果を回避し、シートのあり得る最大厚さでの分析を可能にするのに十分低いことが理想的である。５０Ｈｚ〜６０Ｈｚの周波数は、配電網の周波数と一致するので特に関心がある。
これより低い周波数は、測定を安定させるための反応時間が、本発明の主な対象である工業ラインの生産速度に対して長すぎるため推奨しない。
逆に、これより高い約５００Ｈｚまでの周波数は、浅いが十分な誘導電流の浸透深さを保つように使用することができる。
この装置は特に簡単であり、耐熱性のある材料より作ることができる。例えば、水冷または空冷システムは、測定されるストリップが高温である場所での使用を可能にする。
さらに、磁気誘導の強さは、距離とともに直線的に変化するので、コイルのいずれかとシートとの間の距離ではなく、２つのコイル間の距離だけを一定にすればよい。これによって、測定されるストリップの振動または位置の変化を克服することができる。
その結果、本発明は、背景技術で述べた測定システムの欠点のほとんどを回避する。
図２は、純粋なフェライト鋼（「軟鋼(mild steel)」）から純粋なオーステナイト鋼（「ステンレス鋼(stainless steel)」）まで異なるオーステナイト比率を含む４つのタイプの鋼について、周囲温度における測定の感度を示す。「ＴＲＩＰ」および「Ｄｕｐｌｅｘ」鋼は、それぞれ、約１５％〜２０％および６０％のオーステナイトを含む。送信コイルに電圧を加える（横座標）ことによって、鋼中のオーステナイト比率に応じて受信コイルに電圧が発生される（縦座標）。さらに、この図からわかるように、送信コイルの電圧を変えても、電圧間の比は実際的には一定のままである。
特許文献１では、検出システムは、熱間圧延機のランアウトテーブル用であり、もっぱら、鋼ストリップの透磁率の変化と機械的特性の変化との間の相関に基づいているので、キュリー温度より低い温度で起きる相変化に従って用いられるよう意図されている。
この出願では、この検出システムはまた、信号処理が、オーステナイト相とフェライト相との抵抗率が異なることに関連した渦電流による変化を含むので、キュリー温度より上で使用することができる。この特性は、キュリー温度より低い温度の１００％オーステナイト相の鋼がある場合（例えば共晶鋼）、ほとんどの鋼、特に新しいＡＨＳＳ鋼では、キュリー温度より上で相変態が起きるので興味を起こさせる。
本発明の好ましい実施形態に従って提案された装置が図１に概略的に説明されている。２つのコイル１、２が、好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍの距離で、分析されるストリップの両側に配置される。コイルのコアを構成するプレートはそれぞれ、主プレート６と、主プレート６の端部に垂直に配置されたバーまたは二次プレート７と、を備える。コイルのコアを構成する強磁性材料のプレートの大きさは、限定するものではないが、理想的には、信号が平均化されるべき幅に応じて、１００ｍｍ×１００ｍｍから最大２００ｍｍ×２００ｍｍのオーダーの覆われるストリップ部分または領域とともに変わる。その厚さは２ｍｍ〜５ｍｍが理想的である。
各コイルは、例えば配電網に接続された可変抵抗単巻変圧器３を用いて得られる２アンペア〜５アンペアのオーダーの交流電流を通すのに十分な直径を有する１００巻き〜５００巻きのワイヤからなる。二次コイルにおける電圧は、マルチメータ４を用いて測定される。
別の好ましい実施形態では、単巻変圧器が、１００Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数を有する交流電流発生器に置き換えられ、それによって、薄いシート（厚さ１ｍｍ〜２ｍｍ）の分析のための十分な浸透深さを保つことができる一方、オーステナイト比率の局所的な変化により迅速に反応することができる。
別の好ましい実施形態は、理想的には水または別の伝熱流体の冷却回路をさらに備える。後者は、好ましくは制御される態様で、コイルの温度を周囲温度に近い値に保つ。この実施形態によって、コイルのワイヤの抵抗率を制御不可能に増大させることなく、高温に加熱された鋼ストリップの測定を実行することができる。
さらに別の好ましい実施形態では、マルチメータは、測定値を記録して表示するコンピュータに接続されたアナログ−デジタル変換器よりなる電子取得システムに置き換えられる。このコンピュータはまた、測定された電圧を、予め確立された較正データを使用して、オーステナイトの比率に変換することもできる。
１ コイル
２ コイル
３ 交流電流発生器、可変抵抗単巻変圧器
４ 電圧測定装置
５ 鋼ストリップ
６ 主プレート、円筒、強磁性材料のコア
７ 二次プレート、強磁性材料のコア
Ｖｐ 送信コイルに印加される電圧
Ｖｓ 受信コイルに生成される電圧、起電力
２ コイル
３ 交流電流発生器、可変抵抗単巻変圧器
４ 電圧測定装置
５ 鋼ストリップ
６ 主プレート、円筒、強磁性材料のコア
７ 二次プレート、強磁性材料のコア
Ｖｐ 送信コイルに印加される電圧
Ｖｓ 受信コイルに生成される電圧、起電力
Claims (18)
- インライン製造または変態中の連続して動いている鋼ストリップ（５）に含まれるオーステナイトの比率を、前記鋼ストリップ（５）および測定装置から構成される方策によって電磁気的にリアルタイムに測定するための方法であって、前記測定装置が少なくとも、
− 交流電流発生器（３）と、
− 前記交流電流発生器（３）によって供給される第１のコイル、および第２のコイルであって、前記第１のコイルが送信コイル（１）と呼ばれ、前記第２のコイルが受信コイル（２）と呼ばれ、前記第１のコイル（１）および前記第２のコイル（２）が互いに平行にまたは同軸に、かつ前記鋼ストリップ（５）の両側に配置され、前記送信コイルと前記受信コイルとの間の距離が固定され、１０ｍｍ〜２００ｍｍである、第１のコイルおよび第２のコイルと、
− それぞれ、各コイル（１、２）の中心を構成する強磁性材料のコア（６、７）と、
− 前記装置の事前較正後、前記鋼ストリップ（５）に含まれるオーステナイトの比率を得るために、マルチメータ、またはコンピュータに結合されたアナログ−デジタル変換器を備える電子取得システムの形態の、前記受信コイル（２）の端子に接続された少なくとも１つの電圧測定装置（４）と、
− 前記装置の事前較正の手段と、
を備え、前記送信コイル（１）に流れる交流電流によって生成された磁場が、前記鋼ストリップ（５）内に誘導電流を生成し、前記誘導電流が前記受信コイル（２）内に起電力Ｖｓを生成する誘起磁場を発生させ、前記電圧測定装置（４）が前記起電力Ｖｓを測定することができ、当該起電力の振幅が、前記送信コイル（１）に印加された電圧Ｖｐおよび前記ストリップ（５）の鋼の特性の関数であり、
前記方法が、
− 冷却システムが、前記送信コイル（１）および前記受信コイル（２）を周囲温度にするために前記送信コイル（１）および前記受信コイル（２）用に具現化されるステップと、
− 未知のオーステナイト分率の鋼ストリップが前記送信コイル（１）と前記受信コイル（２）との間で移動させられ、前記受信コイル（２）の前記端子に発生された前記電圧Ｖｓが、前記送信コイル（１）に印加された所与の電圧Ｖｐに対して測定されるステップであって、前記所与の電圧Ｖｐが、前記送信コイルの電圧Ｖｐが修正されても、前記電圧Ｖｓと前記電圧Ｖｐとの間の比が一定のままである電圧範囲内にある、ステップと、
− 前記装置の事前較正を考慮して、前記鋼ストリップのオーステナイト分率が前記発生された電圧Ｖｓに応じて決定されるステップと、
を少なくとも含むことを特徴とする方法。 - 前記装置の前記事前較正が、異なる鋼種で既知のオーステナイト分率のストリップを前記２つのコイル（１、２）間で移動させて、特定の範囲にある前記送信コイル（１）の各電圧値に対して、前記受信コイル（２）の前記端子で発生された電圧を測定することによって実行されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 前記鋼ストリップ（５）中のオーステナイト割合が、前記鋼ストリップ（５）の前記インライン製造または変態法中に制御され、その後のより硬い仕上げ相への変態前に、前記鋼のオーステナイト相の安定性、したがって機械的性質の安定性を確実にすることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、強磁性材料の前記コアが、前記鋼ストリップの表面に平行である少なくとも１つの薄い平坦なプレート（６）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、強磁性材料の前記コアが、前記鋼ストリップの表面に平行または垂直である軸線を有する少なくとも１つの円筒（６）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、前記２つのコイル（１、２）が、同じ大きさで、前記鋼ストリップに対して対称に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、前記交流電流発生器（３）の周波数が５０Ｈｚ〜５００Ｈｚであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、前記交流電流発生器（３）の周波数が５０Ｈｚ〜６０Ｈｚであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、強磁性材料の前記コアが、少なくとも１つの主プレートまたは円筒（６）と、前記主プレートまたは前記円筒の各端部に前記主プレートまたは前記円筒に垂直であるバーまたは二次プレート（７）と、を備えて、前記各コイルによって発生されるまたは取り出される力線を曲げることを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
- 使用される前記装置において、前記送信コイル（１）および前記受信コイル（２）の軸線が前記ストリップの移動方向に垂直であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、前記送信コイルと前記受信コイルとの間の固定された距離が１０ｍｍ〜２０ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、各コイル（１、２）が、交流電流を２Ａ〜５Ａにするのに適切である１００巻き〜５００巻きの電線を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、前記受信コイル（２）の巻き数が前記送信コイル（１）の巻き数より５倍〜１０倍多いことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
- 使用される前記装置において、前記薄いプレートまたは前記円筒によって覆われる前記ストリップの大きさまたは部分が１００ｍｍ×１００ｍｍ〜２００ｍｍ×２００ｍｍのオーダーであることを特徴とする、請求項４または５に記載の方法。
- 前記交流電流発生器（３）が可変抵抗単巻変圧器であることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- 使用される前記装置が、水冷または空冷システムを備えて、好ましくは調節された態様で、前記送信コイル（１）および前記受信コイル（２）を周囲温度に近い温度に保つことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
- キュリー温度より低い温度の鋼ストリップの場合に、前記鋼ストリップのオーステナイト分率が透磁率の変動を使用することによって決定される、請求項１または２に記載の方法の熱間圧延機での使用。
- キュリー温度より高い温度の鋼ストリップの場合に、前記鋼ストリップのオーステナイト分率が、オーステナイトとフェライトとの間の抵抗率が異なることに関連した渦電流の変動を使用することによって決定される、請求項１または２に記載の方法の熱間圧延機での使用。
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