JP3052789B2 - Method and apparatus for measuring crystal grain size of subject by ultrasonic wave and heat treatment method and apparatus using the same - Google Patents

Method and apparatus for measuring crystal grain size of subject by ultrasonic wave and heat treatment method and apparatus using the same

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JP3052789B2
JP3052789B2 JP7161056A JP16105695A JP3052789B2 JP 3052789 B2 JP3052789 B2 JP 3052789B2 JP 7161056 A JP7161056 A JP 7161056A JP 16105695 A JP16105695 A JP 16105695A JP 3052789 B2 JP3052789 B2 JP 3052789B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被検体の超音波減衰の
周波数特性を計測し、その特性に基いて結晶粒径を測定
する超音波による被検体の結晶粒径測定方法及び装置、
並びにそれらを利用した鋼板又は鋼帯の熱処理方法及び
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the crystal grain size of a subject by ultrasonic waves, which measure the frequency characteristics of ultrasonic attenuation of the subject and measure the crystal grain size based on the characteristics.
In addition, the present invention relates to a method and an apparatus for heat treating a steel sheet or a steel strip using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば金属材料の超音波探傷や超音波厚
さ測定においては、被検体内を伝搬する超音波はその伝
搬過程において被検体内の結晶粒界の影響を受けて散乱
する。この散乱の度合は、結晶粒径が大きい程大きく、
結晶粒径が小さい程小さい。そこで、この結晶粒界の散
乱の度合を測定することにより結晶粒径を求めることが
できる。また、結晶粒径は材料の強度をはじめとして様
々な材料特性と密接な関係を持っているので、結晶粒径
を求めることにより材料特性を評価することができるた
め、結晶粒径を精度良く求めることは、工業的に極めて
重要である。
2. Description of the Related Art For example, in ultrasonic flaw detection or ultrasonic thickness measurement of a metal material, ultrasonic waves propagating in a subject are scattered in the propagation process under the influence of crystal grain boundaries in the subject. The degree of this scattering increases as the crystal grain size increases,
The smaller the crystal grain size, the smaller. Therefore, the crystal grain size can be determined by measuring the degree of scattering at the crystal grain boundaries. In addition, since the crystal grain size has a close relationship with various material properties including the strength of the material, the material properties can be evaluated by obtaining the crystal grain size, so that the crystal grain size can be accurately obtained. This is of great industrial importance.

【0003】従来、数々の超音波による被検体の結晶粒
径測定方法が提案されている。例えば、超音波探触子を
バッファ等の遅延材を介して被検体表面に取付け、被検
体に対して超音波パルスを送信し、被検体表面で反射さ
れる表面(S)エコーと被検体底面で何回も多重反射さ
れる底面(B)エコーの強度が減衰していく度合からエ
コーの減衰量を求める。そして、その超音波パルスの減
衰量に含まれる超音波拡散減衰を差し引いて、被検体の
超音波減衰量を求めている。
Conventionally, there have been proposed a number of methods for measuring the crystal grain size of an object using ultrasonic waves. For example, an ultrasonic probe is attached to the surface of a subject via a delay material such as a buffer, and transmits an ultrasonic pulse to the subject, and the surface (S) echo reflected from the subject surface and the bottom surface of the subject The amount of echo attenuation is determined from the degree to which the intensity of the bottom (B) echo that is multiple-reflected many times attenuates. Then, the ultrasonic diffusion attenuation included in the attenuation of the ultrasonic pulse is subtracted to determine the ultrasonic attenuation of the subject.

【0004】また一般に、被検体中を透過する超音波の
減衰量α(f) は、超音波の波長が被検体中の結晶粒径に
比べて大きい場合にはレーリー散乱が成り立ち、以下の
(1)式のような理論式で近似される。 α(f) =s・D3 ・f4 +c・f …(1) ここで、第一項は結晶粒による散乱減衰を、第二項は材
料中でのエネルギー吸収を表している。このように表さ
れる超音波減衰量を、前記で求めた超音波の減衰量に近
似させることにより理論式中の結晶粒径Dを求めること
ができる。
In general, the attenuation amount α (f) of an ultrasonic wave transmitted through an object is Rayleigh scattering when the wavelength of the ultrasonic wave is larger than the crystal grain size in the object. It is approximated by a theoretical equation such as equation (1). α (f) = s ・ D3 ・ f4 + c ・ f (1) where the first term represents scattering attenuation by crystal grains and the second term represents energy absorption in the material. The crystal grain size D in the theoretical equation can be obtained by approximating the ultrasonic attenuation expressed as described above to the ultrasonic attenuation obtained above.

【0005】ここで前記の超音波拡散減衰量を求める方
法としては、予め超音波減衰量が測定されている対比試
験片を用いて測定する方法と、遠距離音場での超音波拡
散減衰量が距離の対数にほぼ比例するという関係を利用
する方法とがある(日本非破壊検査協会規格、NDIS
2415−87、超音波パルス反射法による固体の超
音波減衰係数の測定及び表示方法)。しかしながら、対
比試験片を用いる方法は、被検体と同じ形状の対比試験
片を準備する必要があるので、対比試験片の作成には多
大な時間と労力を必要とし、実用的ではない。
[0005] Here, the ultrasonic diffusion attenuation is determined by using a contrast test specimen whose ultrasonic attenuation is measured in advance, or by ultrasonic diffusion attenuation in a long-distance sound field. There is a method that utilizes the relationship that the distance is approximately proportional to the logarithm of the distance (Japan Non-Destructive Inspection Association Standard, NDIS
2415-87, Measurement and display method of ultrasonic attenuation coefficient of solid by ultrasonic pulse reflection method). However, in the method using the contrast test piece, it is necessary to prepare a contrast test piece having the same shape as that of the subject, so that it takes a lot of time and effort to prepare the contrast test piece, and is not practical.

【0006】更に、超音波による減衰量の測定は、超音
波探触子の音響接触状態によりかなり変化するため、対
比試験片と被検体の音響接触状態を同一に揃える必要が
有り、正確な測定が困難である。また、超音波拡散減衰
量を遠距離音場で測定する方法は、探触子径や被検体と
の距離を適切に選択する必要があり制限が多く、測定の
自由度が小さく実用的ではない。また、被検体の超音波
減衰量は、ある特定の周波数により定義されているが、
実際の超音波パルスは様々な周波数成分を含んでいるの
で、超音波減衰量の測定方法は理想的な単一周波数の超
音波減衰量を表しているものではなく、被検体の超音波
減衰量を精度良く求めることはできない。
Further, since the measurement of the attenuation by the ultrasonic wave varies considerably depending on the acoustic contact state of the ultrasonic probe, it is necessary to make the acoustic contact state of the contrast test piece and the subject the same, and accurate measurement is required. Is difficult. In addition, the method of measuring the ultrasonic diffusion attenuation in a far field requires a large selection of the probe diameter and the distance to the subject, which has many limitations, and is not practical because the degree of freedom of the measurement is small. . Also, the ultrasonic attenuation of the subject is defined by a specific frequency,
Since the actual ultrasonic pulse contains various frequency components, the ultrasonic attenuation measurement method does not represent the ideal single-frequency ultrasonic attenuation, but the ultrasonic attenuation of the subject. Cannot be determined with high accuracy.

【0007】このような不都合を解決するために、超音
波拡散減衰と被検体表面での減衰及び超音波の周波数を
考慮して被検体の超音波減衰量を求める方法が提案され
ている(特開昭58−160865号公報)。この方法
においては、超音波パルスを被検体に印加して、被検体
からの3個以上の超音波エコーを検出し、各超音波エコ
ーを周波数解析し、3つの周波数特性上における3周波
数における各超音波減衰量から、超音波拡散減衰の周波
数特性と被検体表面での減衰の周波数特性を考慮して、
被検体の超音波減衰量と超音波拡散減衰量と被検体表面
での減衰量とを連立方程式を解くことにより、各々独立
して求めている。ここで、被検体の超音波減衰量は周波
数の2乗ないしは4乗に比例し、超音波拡散減衰量は周
波数のほぼ−1乗に比例し、表面での減衰量は周波数の
ほぼ1/2乗に比例するという関係を用いている。
[0007] In order to solve such inconveniences, there has been proposed a method of obtaining the amount of ultrasonic attenuation of a subject in consideration of ultrasonic diffusion attenuation, attenuation on the surface of the subject, and the frequency of ultrasonic waves (particularly). JP-A-58-160865). In this method, an ultrasonic pulse is applied to a subject, three or more ultrasonic echoes from the subject are detected, each ultrasonic echo is frequency-analyzed, and each of the three From the amount of ultrasonic attenuation, considering the frequency characteristics of ultrasonic diffusion attenuation and the frequency characteristics of attenuation on the subject surface,
The ultrasonic attenuation, ultrasonic diffusion attenuation, and attenuation on the surface of the subject are independently obtained by solving simultaneous equations. Here, the ultrasonic attenuation of the subject is proportional to the second or fourth power of the frequency, the ultrasonic diffusion attenuation is approximately proportional to the −1 power of the frequency, and the attenuation at the surface is approximately 1 / of the frequency. It uses a relationship that is proportional to the power.

【0008】しかしながら、上述の方法(特開昭58−
160865号公報)は、超音波拡散減衰の取扱いに関
して、あくまでも遠距離音場での近似法であり、得られ
た計算結果には誤差が含まれている。また、被検体での
超音波減衰に関しても減衰の要因として様々な要因があ
るが、散乱減衰だけを考慮したものである。そして、被
検体表面での減衰についても必ずしも周波数の1/2乗
に比例するものばかりでなく様々なものが含まれ、計算
結果には誤差が含まれる。このため、この方法において
も被検体の超音波減衰量を精度良く求めることは不可能
である。
However, the above-mentioned method (Japanese Patent Laid-Open No.
JP-A-160865) is an approximation method in a far-field sound field with respect to the treatment of ultrasonic diffusion attenuation, and the obtained calculation result includes an error. There are various factors as to the attenuation of the ultrasonic wave in the subject, but only the scattering attenuation is considered. Also, the attenuation on the surface of the subject is not necessarily proportional to the half power of the frequency, but includes various factors, and the calculation result includes an error. Therefore, even with this method, it is impossible to accurately determine the amount of ultrasonic attenuation of the subject.

【0009】このような問題点を解決するために、特開
平5−333003号公報に示すような測定方法が提案
されている。これは、被検体の底面での超音波パルスの
反射エコーから、被検体透過前と被検体透過後の超音波
パルスとして、被検体底面の一回目の底面反射エコー
(B1エコー)及び二回目の底面反射エコー(B2エコ
ー)を各々周波数解析し、超音波パルスの減衰の周波数
特性を求め、測定系と被検体との位置関係を用いて超音
波拡散減衰の周波数特性を算出し、この算出した超音波
拡散減衰と被検体境界での超音波減衰と被検体表面での
超音波減衰を加算して減衰補正量の周波数特性を算出
し、超音波パルスの減衰の周波数特性から前記の算出さ
れた減衰補正量の周波数特性を減算して、最終的な被検
体での減衰の周波数特性を求めるものである。
In order to solve such a problem, a measuring method as disclosed in JP-A-5-333003 has been proposed. This is based on the reflection echo of the ultrasonic pulse on the bottom surface of the subject, the first bottom reflection echo (B1 echo) and the second reflection on the bottom surface of the subject as ultrasound pulses before and after transmission of the subject. The bottom surface reflected echo (B2 echo) is frequency-analyzed to determine the frequency characteristics of ultrasonic pulse attenuation, and the ultrasonic diffusion decay frequency characteristics are calculated using the positional relationship between the measurement system and the subject. The frequency characteristics of the attenuation correction amount are calculated by adding the ultrasonic diffusion attenuation and the ultrasonic attenuation at the subject boundary and the ultrasonic attenuation at the subject surface, and the above-described calculation is performed from the frequency characteristics of the ultrasonic pulse attenuation. The final frequency characteristic of attenuation in the subject is obtained by subtracting the frequency characteristic of the attenuation correction amount.

【0010】更に、前記の手法により算出された超音波
減衰量は、超音波の波長が被検体中の結晶粒径に比べて
大きい場合にはレーリー散乱が成り立つことから、以下
のような理論式で近似できる。 α(f) =s・D3 ・f4 +c・f この近似式α(f) を前記の算出された超音波減衰量にフ
ィッティングすることにより、被検体の結晶粒径を求め
ることができる。また、前記の近似式α(f) を超音波減
衰量にフィッティングする周波数範囲は、算出された超
音波散乱減衰量の周波数特性の状態を測定を行う者が測
定を繰り返す度毎に観察し、範囲を決定している。な
お、被検体と探触子の位置関係は、測定は研究室など測
定環境の良好な場所で、被検体と探触子は距離を一定と
し水平に調整を行った後は固定させた状態にする。
Further, the ultrasonic attenuation obtained by the above-mentioned method is based on the following theoretical equation since Rayleigh scattering is established when the wavelength of the ultrasonic wave is larger than the crystal grain size in the subject. Can be approximated by α (f) = s ・ D3 ・ f4 + c ・ f By fitting this approximate expression α (f) to the calculated ultrasonic attenuation, the crystal grain size of the subject can be obtained. Further, the frequency range in which the above-mentioned approximation formula α (f) is fitted to the ultrasonic attenuation is observed every time a person who measures the frequency characteristic state of the calculated ultrasonic scattering attenuation repeats the measurement, Determine the range. Note that the positional relationship between the subject and the probe is such that the measurement is performed in a place with a good measurement environment such as a laboratory, and the subject and the probe are fixed after adjusting the distance horizontally and performing horizontal adjustment. I do.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする問題】前記の測定方法(特開
平5−333003号公報)を、被検体が絶えず連続し
て流れるような圧延や熱処理ラインのようなオンライン
に適用する場合には、被検体のたわみやうねり等の変動
や外部飛来電気ノイズに対して測定精度の確保や、保守
メンテナンスの簡便さが必要である。例えば、探触子の
振動子はある有限な面積を有し、超音波の送受信はこの
振動子面全体で行われる。従って、探触子の振動子面と
被検体の表面とを水平に保つことが必要である。しかし
ながら、オンラインでの測定に際しては、被検体のうね
り・たわみ、被検体が移動することによる探触子との水
平度の変化、また、被検体の厚さが時間的に変化するこ
と等が挙げられる。また、装置の設置スペースやメンテ
ナンスの容易さを考慮したうえで測定精度の確保を図る
ためには、従来の技術では以下に示すような問題点が指
摘される。
When the above-mentioned measuring method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-333003) is applied to an on-line system such as a rolling or heat treatment line in which a sample flows continuously and continuously, it is difficult to use the measuring method. It is necessary to ensure measurement accuracy for fluctuations such as deflection and undulation of the sample and external electric noise, and to simplify maintenance and maintenance. For example, the transducer of the probe has a certain finite area, and transmission and reception of ultrasonic waves are performed on the entire transducer surface. Therefore, it is necessary to keep the transducer surface of the probe and the surface of the subject horizontal. However, in online measurement, the undulation and deflection of the subject, changes in the horizontality with the probe due to the movement of the subject, and changes in the thickness of the subject over time are cited. Can be Further, in order to ensure the measurement accuracy in consideration of the installation space of the device and the ease of maintenance, the following problems are pointed out in the conventional technology.

【0012】第一に、被検体の表面と探触子の振動子面
との水平度が変動することにより上記に示す超音波散乱
減衰量α(f) の近似多項式のフィッティングでは、測定
結果に大きなバラツキを生じてしまう(例えば図17参
照)。第二に、連続したオンラインでの自動測定に際し
ては繰返し測定が必要であるが、測定者が絶えず超音波
散乱減衰量の周波数特性を観察することは不可能である
ため、上記の近似多項式及び近似する周波数範囲を一意
的に決定する必要がある。第三に、連続したオンライン
での被検体の品質管理においては、被検体の結晶粒径の
測定と同時に被検体の厚さを測定することも重要であ
る。このような場合には、超音波厚さ計などの別途のハ
ードウェアを設置する必要があり、過剰設備となってし
まう。
First, when the horizontality between the surface of the subject and the transducer surface of the probe fluctuates, the approximate polynomial fitting of the ultrasonic scattering attenuation α (f) shown above results in A large variation occurs (for example, see FIG. 17). Second, repeated automatic on-line automatic measurement requires repeated measurements.However, since it is impossible for a measurer to constantly observe the frequency characteristics of the ultrasonic scattering attenuation, the above-described approximate polynomial and approximate It is necessary to uniquely determine the frequency range to be used. Third, in continuous on-line quality control of the subject, it is also important to measure the thickness of the subject simultaneously with the measurement of the crystal grain size of the subject. In such a case, it is necessary to install separate hardware such as an ultrasonic thickness gauge, which results in excessive equipment.

【0013】第四に、被検体の結晶粒径を測定するに当
たり、一回目の底面反射エコー(B1エコー)と二回目
の底面反射エコー(B2エコー)とを各々周波数解析
し、その差分を求めることにより超音波パルスが被検体
内を往復する間の減衰量を求めるが、連続的に移動する
被検体をオンラインにて連続で自動測定する場合には、
被検体は肉厚が薄いものから厚いものまで様々であり、
被検体の結晶粒径も様々に変化する。ここで、被検体の
結晶粒径が一定であるとした場合には、被検体の肉厚が
厚くなれば超音波散乱減衰量も大きくなり、B1エコー
とB2エコーの周波数特性の差が大きくなる。また、薄
くなれば超音波散乱減衰量も小さくなり振幅の差は小さ
くなる。一方、肉厚が一定であるとした場合でも、結晶
粒径が大きくなればなる程超音波散乱減衰量が大きくな
り、周波数特性の差は大きくなる。
Fourth, in measuring the crystal grain size of the test object, the first bottom reflection echo (B1 echo) and the second bottom reflection echo (B2 echo) are each subjected to frequency analysis, and the difference is obtained. By determining the amount of attenuation during the reciprocation of the ultrasonic pulse in the subject by doing this, in the case where the continuously moving subject is automatically measured continuously online,
Subjects vary from thin to thick.
The crystal grain size of the subject also varies in various ways. Here, assuming that the crystal grain diameter of the subject is constant, the ultrasonic scattering attenuation increases as the thickness of the subject increases, and the difference between the frequency characteristics of the B1 echo and the B2 echo increases. . Also, when the thickness is reduced, the amount of ultrasonic scattering attenuation is reduced, and the difference in amplitude is reduced. On the other hand, even when the wall thickness is constant, as the crystal grain size increases, the amount of ultrasonic scattering attenuation increases, and the difference in frequency characteristics increases.

【0014】一般にオンラインにおける測定は、被検体
の性状の変化により得られる底面多重反射エコーの波形
が微妙に変化するため、波形の周波数解析により得られ
るB1エコー及びB2エコーの周波数特性の状態も微妙
にばらつく為、2つの周波数特性の差にも微妙なバラツ
キを生じる。ここで、波形の周波数解析を行うエコーを
B1エコーとB2エコーというように一意的に決定して
しまうことは、被検体の肉厚が薄く結晶粒径が小さい場
合には超音波散乱減衰量が小さくなり、2つの周波数特
性の差が前記の周波数特性のバラツキの範囲に入ってし
まい、周波数特性の差分が算出できなくなったり、予め
算出しておいた減衰補正量の周波数特性よりも小さくな
り、結晶粒径の算出ができなくなるような場合がある。
また、被検体の肉厚が大きく結晶粒径が大きい場合には
反射回数の多いエコー程、材料の減衰により振幅が小さ
くなりSN比が悪化してしまい周波数解析に影響を及ぼ
し、測定精度が悪化してしまう。
In general, in online measurement, since the waveform of the bottom surface multiple reflection echo obtained by a change in the properties of the subject slightly changes, the state of the frequency characteristics of the B1 echo and B2 echo obtained by analyzing the frequency of the waveform is also delicate. And the difference between the two frequency characteristics also has a slight variation. Here, the echo for which the frequency analysis of the waveform is performed is uniquely determined as the B1 echo and the B2 echo because the ultrasonic scattering attenuation is small when the thickness of the subject is small and the crystal grain size is small. Becomes smaller, the difference between the two frequency characteristics falls within the range of the variation in the frequency characteristics, and the difference between the frequency characteristics cannot be calculated, or becomes smaller than the frequency characteristic of the attenuation correction amount calculated in advance, In some cases, it becomes impossible to calculate the crystal grain size.
In addition, when the thickness of the specimen is large and the crystal grain size is large, the echo having a large number of reflections has a small amplitude due to the attenuation of the material, thereby deteriorating the SN ratio, affecting the frequency analysis, and deteriorating the measurement accuracy. Resulting in.

【0015】第五に、被検体の動きに対して探触子を固
定した場合には、被検体のうねりやたわみによる探触子
と被検体表面の水平度の変化により、測定結果に影響を
及ぼしてしまう。このような場合には、探触子を固定す
る治具にセンサー等を取付け被検体表面の状態を監視
し、探触子の振動面と被検体表面とを絶えず平行に保つ
ような追従機構を設ける必要がある。
Fifth, when the probe is fixed against the movement of the subject, the measurement results are affected by changes in the level of the probe and the surface of the subject due to the undulation or bending of the subject. Will affect you. In such a case, a sensor or the like is attached to a jig for fixing the probe to monitor the state of the surface of the subject, and a follow-up mechanism for keeping the vibration surface of the probe and the surface of the subject parallel constantly. Must be provided.

【0016】図18は上述の従来の追従機構を有する測
定治具の構成例を示した図である。被検体1と探触子3
との間には遅延材3として水20が供給されている。探
触子3は固定治具21に固定され、また、この固定治具
21には距離センサ22が取り付けられており、被検体
1との間の距離が計測されて、被検体表面と探触子との
水平度を求める水平度演算装置23に出力される。水平
度演算装置23は距離センサ22の出力に基いて所定の
演算処理を施し、シリンダー制御装置24に制御信号を
送出する。シリンダー制御装置24はその制御信号に基
いてシリンダ25のストロークを調整し、固定治具21
を被検体1に対して水平に保持することにより、探触子
3の振動面と被検体1の表面を水平に保っている。そし
て、探触子3からの信号が信号ケーブル26を介して取
り出される。しかしながら、このような機構を設けるこ
とは、治具の構造を大きく、しかも複雑にし、その設置
に大きなスペースを必要とし、既存設備の大きな改造を
伴うなどの弊害を生じさせる。
FIG. 18 is a diagram showing an example of the configuration of a measuring jig having the above-mentioned conventional tracking mechanism. Subject 1 and probe 3
Between them, water 20 is supplied as delay material 3. The probe 3 is fixed to a fixing jig 21, and a distance sensor 22 is attached to the fixing jig 21. The distance between the probe 3 and the subject 1 is measured, and the probe 3 It is output to the horizontality calculating device 23 for calculating the horizontality with the child. The horizontality calculation device 23 performs a predetermined calculation process based on the output of the distance sensor 22 and sends a control signal to the cylinder control device 24. The cylinder controller 24 adjusts the stroke of the cylinder 25 based on the control signal, and
Is held horizontally with respect to the subject 1, so that the vibration surface of the probe 3 and the surface of the subject 1 are kept horizontal. Then, a signal from the probe 3 is extracted via the signal cable 26. However, the provision of such a mechanism makes the structure of the jig large and complicated, requires a large space for its installation, and causes problems such as a large remodeling of existing equipment.

【0017】第六に、被検体の底面多重反射エコーから
2つの底面エコーを選びだして周波数解析を行う場合に
は、隣り合うエコーが明確に認識できなけばならない。
つまり、底面反射エコーの時間軸方向の波形の数が多い
と隣り合う底面反射エコーのそれぞれのエコーの認識が
困難となり、測定できる被検体の肉厚が大きくなければ
ならない等の制約を受ける。また、エコーの波形の数が
多いことは超音波の送受信を行う探触子の帯域が狭いこ
とになり、その周波数特性に関しても近似多項式をフィ
ッティングできる周波数範囲が狭くなり、測定精度のバ
ラツキが大きくなってしまう。第七に、測定に使用する
探触子の振動子の材質に関して、一般に振動子に圧電素
子を用いた探触子は、電気−振動変換効率が悪く感度が
低い。従って、底面反射エコーのSN比が悪くなってし
まう傾向にある。また、探触子のサイズが大きくなって
しまい、寿命も短いという問題点がある。
Sixth, in the case where two bottom echoes are selected from the bottom multiple reflection echoes of the subject and frequency analysis is performed, adjacent echoes must be clearly recognized.
In other words, if the number of waveforms in the time axis direction of the bottom surface reflected echo is large, it is difficult to recognize each of the adjacent bottom surface reflected echoes, and there is a restriction that the thickness of the object to be measured must be large. In addition, a large number of echo waveforms results in a narrow probe band for transmitting and receiving ultrasonic waves, and a narrow frequency range in which an approximate polynomial can be fitted with respect to its frequency characteristics, resulting in a large variation in measurement accuracy. turn into. Seventh, regarding the material of the transducer of the probe used for measurement, a probe using a piezoelectric element as the transducer generally has poor electric-vibration conversion efficiency and low sensitivity. Therefore, the SN ratio of the bottom surface reflection echo tends to deteriorate. Further, there is a problem that the size of the probe is increased and the life is short.

【0018】本発明は、上述の問題点を解決するために
なされたものであり、被検体の結晶粒径を高精度に簡便
に計測し、或いはそれと共に被検体の厚さを超音波厚さ
計等のハードウエアを必要としないで測定することがで
きるようにした超音波による被検体の結晶粒径測定方法
及び装置を提供することを目的とする。本発明は、更
に、上記の超音波による被検体の結晶粒径測定方法及び
装置を使用した鋼板又は鋼帯の熱処理方法及び装置を提
供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is simple and highly accurate to measure the crystal grain size of a subject, and at the same time, the thickness of the subject is determined by the ultrasonic thickness. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for measuring the crystal grain size of a subject by using an ultrasonic wave capable of performing measurement without requiring hardware such as a meter. Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for heat treatment of a steel sheet or a steel strip using the above-described method and apparatus for measuring the crystal grain size of a subject by ultrasonic waves.

【0019】[0019]

【課題を解決しようとする手段】本発明に係る超音波に
よる被検体の結晶粒径測定方法は、被検体に超音波パル
スを送波し、被検体の底面からの多重反射エコー列の
内、2つの反射エコーをそれぞれ周波数解析し、減算す
ることにより超音波パルスの減衰による周波数特性を求
め、この周波数特性に所定の補正処理を施すことによ
り、被検体の超音波散乱減衰の周波数特性を求め、この
超音波散乱減衰の周波数特性に、レ−リ−散乱式を適用
することにより被検体の結晶粒径を求める方法におい
て、レ−リ−散乱式を適用する際にその散乱減衰項のみ
を用い、そして、超音波散乱減衰量の近似する周波数範
囲を、被検体底面の2つの反射エコーのうち2番目の反
射エコーの周波数特性におけるピーク周波数と、ピーク
の半減値をとる2つの周波数の2つの値のうち高周波側
の周波数との間に設定している。例えば、超音波散乱減
衰量α(f) に近似多項式をフィッティングする周波数範
囲を被検体の底面の二回目の反射エコーの周波数特性に
おけるピーク周波数から−6dBの範囲における上側の
周波数範囲の間に設定する。更に、超音波散乱減衰量α
(f) に近似する多項式を(2)式に示すように定義す
る。 α(f) =s・D3 ・f4 …(2)
According to the method for measuring the crystal grain size of an object by ultrasonic waves according to the present invention, an ultrasonic pulse is transmitted to the object, and a multiple reflection echo train from the bottom surface of the object is formed. The frequency characteristics of the two reflected echoes are analyzed and subtracted to obtain a frequency characteristic due to the attenuation of the ultrasonic pulse, and a predetermined correction process is performed on the frequency characteristic to obtain the frequency characteristic of the ultrasonic scattering attenuation of the subject. In the method of obtaining the crystal grain size of the subject by applying the Rayleigh scattering equation to the frequency characteristic of the ultrasonic scattering attenuation, only the scattering attenuation term is applied when the Rayleigh scattering equation is applied. The frequency range in which the amount of ultrasonic scattering attenuation is approximated is defined as the peak frequency in the frequency characteristic of the second reflected echo of the two reflected echoes on the bottom surface of the subject, and the two frequencies that take the half value of the peak. It is set between the frequency of the high-frequency side of the two values of numbers. For example, the frequency range for fitting an approximate polynomial to the ultrasonic scattering attenuation amount α (f) is set between the peak frequency in the frequency characteristic of the second reflection echo on the bottom surface of the subject and the upper frequency range in the range of −6 dB. I do. Further, the ultrasonic scattering attenuation amount α
A polynomial approximating (f) is defined as shown in equation (2). α (f) = sD3f4 (2)

【0020】また、本発明に係る超音波による被検体の
結晶粒径測定方法は、上記の測定方法において、2つの
反射エコーによる超音波散乱減衰量が測定許容レベルに
満たない場合には、被検体の多重反射エコー列から測定
許容レベルを満たす2つの異なる底面反射エコーを自動
的に選択する。例えば、B1エコーの周波数特性とB2
エコーの周波数特性との差により算出した超音波パルス
の周波数特性が上記で定めた周波数範囲において、予め
算出された減衰補正量の周波数特性よりも小さくなった
り、測定許容レベルに達していない場合には、再度、測
定許容レベルを満たす別の2つのエコーを対象に結晶粒
径の算出を行う。
Further, according to the method for measuring the crystal grain size of an object using ultrasonic waves according to the present invention, when the ultrasonic wave scattering attenuation caused by two reflected echoes is less than the permissible measurement level in the above-described measuring method, Two different bottom surface reflection echoes satisfying the measurement allowable level are automatically selected from the multiple reflection echo train of the sample. For example, the frequency characteristic of B1 echo and B2
In the case where the frequency characteristic of the ultrasonic pulse calculated by the difference with the frequency characteristic of the echo is smaller than the frequency characteristic of the attenuation correction amount calculated in advance in the frequency range defined above or does not reach the measurement allowable level. Calculates the crystal grain size again for another two echoes that satisfy the measurement allowable level.

【0021】また、本発明に係る超音波による被検体の
結晶粒径測定方法は、上記の測定方法において被検体表
面からの反射エコーと被検体底面からの反射エコーとの
時間差を測定し、その時間差に基いて被検体の厚さを測
定する。例えば、被検体の表面で反射するエコーの始点
と、被検体の底面で反射するエコーの始点の時間差を測
定し、その時間差と予め記憶させた被検体の音速とに基
いて、被検体の厚さを測定する。また、本発明に係る超
音波による被検体の結晶粒径測定方法は、上記の測定法
法において、被検体が鋼板又は鋼帯である。
In the method for measuring the crystal grain size of an object by ultrasonic waves according to the present invention, a time difference between a reflected echo from the surface of the object and a reflected echo from the bottom surface of the object is measured in the above-described measuring method. The thickness of the subject is measured based on the time difference. For example, the time difference between the start point of the echo reflected on the surface of the subject and the start point of the echo reflected on the bottom surface of the subject is measured, and the thickness of the subject is determined based on the time difference and the sound speed of the subject stored in advance. Measure the length. In the method for measuring the crystal grain size of a subject by ultrasonic waves according to the present invention, the subject is a steel plate or a steel strip in the above-described measuring method.

【0022】また、本発明に係る超音波による被検体の
結晶粒径測定装置は、被検体に超音波パルスを探触子を
介して送波し、反射波を受信する超音波送受信手段と、
この超音波送受信手段の出力に含まれる被検体の底面か
らの多重反射エコー列の内、2つの反射エコーを抽出す
るゲート手段と、2つの反射エコーをそれぞれ周波数解
析し、減算することにより超音波パルスの減衰による周
波数特性を求め、この周波数特性に所定の補正処理を施
すことにより、被検体の超音波散乱減衰の周波数特性を
求め、この超音波散乱減衰の周波数特性に、レ−リ−散
乱式の散乱減衰項を適用し、超音波散乱減衰量の近似す
る周波数範囲を、被検体底面の反射エコーの周波数特性
におけるピーク周波数と、ピークの半減値をとる2つの
周波数の2つの値のうち高周波側の周波数との間に設定
してその式の係数を求め、その係数に基いて被検体の結
晶粒径を求める結晶粒径演算手段とを有する。
Further, the apparatus for measuring the crystal grain size of an object using ultrasonic waves according to the present invention comprises: an ultrasonic transmitting / receiving means for transmitting an ultrasonic pulse to the object via a probe and receiving a reflected wave;
The gate means for extracting two reflected echoes from the multiple reflected echo trains from the bottom surface of the subject included in the output of the ultrasonic transmitting / receiving means, and the two reflected echoes are subjected to frequency analysis and subtraction, respectively, thereby obtaining an ultrasonic wave. The frequency characteristic due to the pulse attenuation is obtained, and a predetermined correction process is performed on the frequency characteristic to obtain the ultrasonic scattering attenuation frequency characteristic of the subject. By applying the scattering attenuation term of the formula, the frequency range in which the ultrasonic scattering attenuation is approximated is defined as the peak frequency in the frequency characteristic of the reflection echo on the bottom surface of the subject and the two values of the two frequencies at which the peak is reduced by half. A crystal grain size calculating means for calculating a coefficient of the equation by setting the coefficient between the high frequency side and the crystal grain size of the subject based on the coefficient.

【0023】また、本発明に係る超音波による被検体の
結晶粒径測定装置は、上記の測定装置において、上記の
2つの反射エコーによる超音波散乱減衰量が測定許容レ
ベルに満たない場合には、測定許容レベルを満たす2つ
の異なる反射エコーが得られるまで、ゲート手段を制御
して反射エコーを選択する超音波減衰量演算部を有す
る。また、本発明に係る超音波による被検体の結晶粒径
測定装置は、上記の測定装置において、探触子が固定さ
れた固定治具と、水平方向に回転自在なフレキシブルジ
ョイントを介して固定治具にそれぞれ接続された3つ以
上の車輪とを有し、複数の車輪が各々の方向を自由に変
えることができるように構成されている。また、本発明
に係る超音波による被検体の結晶粒径測定装置は、上記
の測定装置において、探触子は、高分子材料から構成さ
れ、中心周波数強度より6dB低下した強度に対する上
下の周波数差が中心周波数の80%以上の特性になるよ
うな広い帯域を有するものとする。
Further, according to the present invention, there is provided an apparatus for measuring the crystal grain size of an object using ultrasonic waves, wherein the ultrasonic scattering attenuation caused by the two reflected echoes is less than an allowable measurement level. And an ultrasonic attenuation calculator for controlling the gate means to select a reflected echo until two different reflected echoes satisfying the measurement allowable level are obtained. Further, the apparatus for measuring the crystal grain size of an object by ultrasonic waves according to the present invention is the same as the above-mentioned measuring apparatus, wherein the fixing jig is fixed via a fixing jig to which the probe is fixed and a flexible joint rotatable in the horizontal direction. And three or more wheels respectively connected to the tool, and the plurality of wheels are configured to be able to freely change their directions. Further, according to the apparatus for measuring the crystal grain size of an object by ultrasonic waves according to the present invention, in the above-mentioned measuring apparatus, the probe is made of a polymer material, and the upper and lower frequency difference with respect to the intensity 6 dB lower than the center frequency intensity. Has a wide band such that the characteristic becomes 80% or more of the center frequency.

【0024】また、本発明に係る超音波による被検体の
結晶粒径測定装置は、上記の測定装置において、被検体
が鋼板又は鋼帯である。また、本発明に係る鋼板又は鋼
帯の連続焼鈍装置は、焼鈍炉の後段に上記の被検体の結
晶粒径測定装置を有する。
Further, in the apparatus for measuring the crystal grain size of an object by ultrasonic waves according to the present invention, in the above-mentioned measuring apparatus, the object is a steel plate or a steel strip. In addition, the continuous annealing apparatus for a steel sheet or a steel strip according to the present invention includes the above-described crystal grain size measuring apparatus for the specimen at a stage subsequent to the annealing furnace.

【0025】また、本発明に係る鋼板又は鋼帯の熱処理
方法は、熱延又は冷延の鋼板又は鋼帯の連続熱処理工程
において、熱処理前の鋼板又は鋼帯について上述の方法
により、超音波散乱減衰量及び厚さを測定し、更に、熱
処理後の鋼板又は鋼帯について上述の方法により、結晶
粒径及び厚さを測定し、そして、これらの測定値に基づ
いて、熱処理後の鋼板又は鋼帯の結晶粒径が所定の範囲
の値となるよう熱処理炉の炉内温度及び/又は鋼板若し
くは鋼帯の通板速度を制御する。
Further, in the method for heat-treating a steel sheet or a steel strip according to the present invention, in the continuous heat-treatment step of a hot-rolled or cold-rolled steel sheet or a steel strip, the steel sheet or the steel strip before the heat treatment is subjected to ultrasonic scattering by the above-described method. Measure the amount of attenuation and thickness, further measure the grain size and thickness of the heat-treated steel sheet or steel strip by the above-described method, and, based on these measured values, heat-treated steel sheet or steel strip. The temperature in the furnace of the heat treatment furnace and / or the passing speed of the steel sheet or the steel strip is controlled so that the crystal grain size of the strip falls within a predetermined range.

【0026】また、本発明に係る鋼板又は鋼帯の熱処理
装置は、熱延又は冷延の鋼板又は鋼帯の熱処理炉の前後
に設置された上述の被検体の結晶粒径測定装置と、熱処
理炉の炉内温度測定装置と、鋼板又は鋼帯の通板速度測
定装置と、熱処理炉の炉内温度及び/又は鋼板若しくは
鋼帯の通板速度制御装置とを有し、更に、結晶粒径測定
装置からの結晶粒径及び板厚信号と、熱処理炉の炉内温
度信号と鋼板又は鋼帯の通板速度信号とに基づいて演算
を行い、熱処理後の鋼板又は鋼帯の結晶粒径が所定の範
囲の値となるよう熱処理炉の炉内温度及び/又は鋼板若
しくは鋼帯の通板速度制御装置を作動させる信号を発生
する演算装置を有する。
The heat treatment apparatus for a steel sheet or a steel strip according to the present invention comprises: the above-described apparatus for measuring the crystal grain size of a specimen, which is installed before and after a heat treatment furnace for a hot-rolled or cold-rolled steel sheet or a steel strip; A furnace internal temperature measuring device, a steel sheet or steel strip passing speed measuring device, and a heat treatment furnace internal temperature and / or a steel sheet or steel strip passing speed control device, further comprising a crystal grain size The crystal grain size and sheet thickness signal from the measuring device, and the calculation based on the in-furnace temperature signal of the heat treatment furnace and the passing speed signal of the steel plate or the steel strip, the crystal grain size of the steel plate or the steel strip after the heat treatment is An arithmetic unit is provided for generating a signal for operating the furnace internal temperature of the heat treatment furnace and / or the sheet passing speed control device for the steel plate or the steel strip so that the value falls within a predetermined range.

【0027】[0027]

【作用】次に、上述の超音波による被検体の結晶粒径測
定方法及び装置を用いることによって測定精度が向上す
る背景について説明する。 《周波数近似範囲について》超音波散乱減衰量α(f) の
算出結果から、どの周波数範囲を用いて(1)式に示す
近似多項式をフィッティングさせるかに関しては、フィ
ッティングする範囲はエコーの周波数特性の範囲内で行
うものとして、被検体の結晶粒径によっては周波数特性
が大きく変動するので、測定値もとに決定する必要があ
る。最適な周波数範囲は(1)式に示す近似多項式が成
り立つ範囲と考えられる。図19は様々な被検体の超音
波散乱減衰量α(f) が周波数の4次関数になっている周
波数範囲とB2エコーの周波数特性との関係を調べた結
果である。ここで、4次関数になっている周波数範囲
は、α(f) を図20に示すように両対数表示し、傾き4
の直線となっている範囲を目視により決定した。図19
よりB2エコーの周波数特性のピーク周波数から高周波
側の−6dBの周波数の範囲が、ほぼ全ての被検体で4
次関数が成り立っている範囲に相当することが分かる。
この結果から、結晶粒径算出のための周波数範囲はB2
エコーのピーク周波数から高周波側の−6dBの周波数
の範囲とすれば良いことが分かる。
Next, a description will be given of the background in which the measurement accuracy is improved by using the above-described method and apparatus for measuring the crystal grain size of the subject using ultrasonic waves. << Frequency approximation range >> From the calculation result of the ultrasonic scattering attenuation amount α (f), regarding the frequency range to be used for fitting the approximate polynomial shown in the equation (1), the fitting range is determined by the frequency characteristic of the echo. Since the frequency characteristics greatly vary depending on the crystal grain size of the test object, the determination must be made based on the measured values. The optimal frequency range is considered to be a range in which the approximate polynomial shown in Expression (1) holds. FIG. 19 shows the result of examining the relationship between the frequency range in which the ultrasonic scattering attenuation amount α (f) of various subjects is a quartic function of frequency and the frequency characteristic of the B2 echo. Here, as for the frequency range having a quartic function, α (f) is expressed by log-logarithm as shown in FIG.
Was determined by visual observation. FIG.
The range of the frequency from the peak frequency of the frequency characteristic of the B2 echo to −6 dB on the high frequency side is 4% in almost all the subjects.
It can be seen that this corresponds to the range where the following function holds.
From this result, the frequency range for calculating the crystal grain size is B2
It can be seen that the frequency should be within a range of −6 dB on the high frequency side from the peak frequency of the echo.

【0028】《近似多項式について》図21は、様々な
被検体サンプルにおいて、ミクロ写真の顕微鏡により目
視で求めた結晶粒径と近似多項式(1)式を超音波散乱
減衰量α(f) にフィッティングして算出した結晶粒径の
関係であり、図22は目視粒径と近似多項式(2)式を
フィッティングして求めた結晶粒径との関係である。こ
れらの結果からエネルギー吸収項を無視した(2)式を
用いても結晶粒径の測定精度に影響を与えないことが分
かる。
<< About Approximate Polynomial >> FIG. 21 shows the fitting of the approximate polynomial (1) and the crystal grain size visually determined by a microscope of a microphotograph to the ultrasonic scattering attenuation amount α (f) in various sample samples. FIG. 22 shows the relationship between the visual grain size and the crystal grain size obtained by fitting the approximate polynomial (2). From these results, it is understood that the use of the equation (2) ignoring the energy absorption term does not affect the measurement accuracy of the crystal grain size.

【0029】《周波数解析を行うエコーの自動選択機能
について》特に被検体の結晶粒径が小さくかつ肉厚が小
さくなった場合には、超音波散乱減衰量の影響が小さく
なるため、B1エコーとB2エコーの振幅の差が僅かと
なる。この差がエコーの振幅のバラツキの範囲内に入る
とB1エコーとB2エコーの周波数特性の差分を求めて
も粒径の算出を行うことができなくなってしまう(図2
3参照)。また、差分の周波数特性が予め算出した減衰
補正量の周波数特性よりも小さくなってしまうと同様に
粒径の算出ができない。このような場合には、隣り合う
エコーよりもB2エコーとB4エコーまたはB3エコー
とB6エコーのように超音波散乱減衰量の影響を大きく
することにより、測定精度を確保することが必要であ
る。しかしながら、被検体の結晶粒径が大きかったり、
肉厚が大きい場合には、通常のB1エコーとB2エコー
との差分を取るだけで十分である(図24)。そこで、
オンラインによる自動測定に関しては、周波数解析を行
うエコーを自動的に選択する機能が必要である。
<< Automatic Selection Function of Echo Performing Frequency Analysis >> Particularly when the crystal grain size and thickness of the subject are small, the effect of ultrasonic scattering attenuation is small. The difference between the amplitudes of the B2 echoes is small. If this difference falls within the range of variation in the amplitude of the echo, the particle size cannot be calculated even if the difference between the frequency characteristics of the B1 echo and the B2 echo is obtained (FIG. 2).
3). Similarly, if the frequency characteristic of the difference becomes smaller than the frequency characteristic of the attenuation correction amount calculated in advance, the particle size cannot be calculated. In such a case, it is necessary to ensure the measurement accuracy by making the influence of the ultrasonic scattering attenuation larger, such as B2 echo and B4 echo or B3 echo and B6 echo, than the adjacent echoes. However, the crystal grain size of the subject is large,
When the wall thickness is large, it is sufficient to take the difference between the normal B1 echo and the normal B2 echo (FIG. 24). Therefore,
For online automatic measurement, a function for automatically selecting an echo to be subjected to frequency analysis is required.

【0030】《厚さ計について》本発明に於いては、周
波数解析を行う被検体底面の2つの反射エコーを、図2
に示すような、被検体からの多重反射エコー列から選択
するゲート設定機能を有する。ゲート設定の過程で被検
体底面からの一回目の反射エコーの開始位置を認識する
必要があるため、この開始位置と予め認識した被検体表
面からの反射エコーの立上がり位置の時間差から、被検
体の厚さを容易に求めるとこができ、厚さ測定用の別途
のハードウェアの設置を必要としない。
<< Thickness Meter >> In the present invention, two reflected echoes on the bottom surface of the subject for which frequency analysis is performed are shown in FIG.
Has a gate setting function for selecting from multiple reflected echo trains from the subject as shown in FIG. In the process of setting the gate, it is necessary to recognize the start position of the first reflection echo from the bottom surface of the subject, and the time difference between this start position and the rising position of the reflected echo from the subject surface recognized in advance, The thickness can be easily obtained, and no additional hardware is required for measuring the thickness.

【0031】《測定ヘッドについて》通常工場等の圧延
ラインや熱処理ラインにおいては、被検体は鋼帯状の形
状となり連続的に通板されている。通板中の被検体には
微妙なうねり・たわみといった探触子と被検体表面の水
平度を乱す要因が存在する。そしてそういった外乱に対
しては探触子側で被検体表面の水平度を検知するセンサ
ー等を設置し、また、微妙な被検体の傾きに対して探触
子を追従させることのできる追従機構を設ける必要があ
る(図18参照)。しかしながら、その設置スペース、
コスト的に上記のような機能を有する探触子固定治具の
設置が困難な場合には、簡便で小型な機構を有する治具
が必要である。ここで、後述する図7のように治具に複
数の車輪を取付けることにより被検体表面を走行し、か
つ車輪と治具本体は水平に回転できるジョイントをもっ
て接続するようにする。これにより、進行方向に対して
垂直方向の力が加わっても追従させることが可能とな
る。また、治具本体が測定点から大きく離れないように
測定点と鎖や巻きバネのようなものでつなぎ止めておく
ようにすることにより、探触子と被検体表面は絶えず水
平度を保つように測定治具の走行位置を自由に変えるこ
とができるようになる(図8)。
<< Measurement Head >> Usually, in a rolling line or a heat treatment line in a factory or the like, the subject is formed into a steel strip shape and is continuously passed. There are factors such as subtle undulations and deflections that disturb the horizontality of the probe and the surface of the subject in the subject in the passing plate. For such disturbances, a sensor or the like that detects the level of the surface of the subject on the probe side is installed, and a tracking mechanism that allows the probe to follow a delicate tilt of the subject is installed. It must be provided (see FIG. 18). However, its installation space,
When it is difficult to install the probe fixing jig having the above functions due to the cost, a jig having a simple and small mechanism is required. Here, a plurality of wheels are attached to a jig as shown in FIG. 7 described later, so that the jig travels on the surface of the subject, and the wheels and the jig body are connected by a joint that can be rotated horizontally. Accordingly, it is possible to follow even when a force in the vertical direction is applied to the traveling direction. In addition, the probe and the surface of the subject are constantly kept horizontal by fixing the jig body with something like a chain or a coil spring so that the jig body does not move far from the measurement point. Then, the traveling position of the measuring jig can be freely changed (FIG. 8).

【0032】《探触子の種類について》高分子材料を振
動子材料を用いた探触子は、従来のセラミック材料を用
いた探触子に比べ、高い超音波周波数領域においては小
型軽量であり、電気信号対振動変換効率の点で効率がよ
く、超音波の送受信において感度が良くSNの点で優れ
ている。また、寿命も長いため有利である。 《探触子の帯域について》本発明においては、被検体の
底面多重反射エコー列から、隣り合うB1・B2エコー
の周波数解析を行うため、エコー列の波形から周波数解
析を行うエコーを的確に抽出ししなければならない。こ
のためには、隣り合うエコーの間隔が広いほうが望まし
い。つまりエコーの間隔を広くするためには、エコーに
おける波数を少なくするほど肉厚の小さな被検体の測定
を可能にすることができる。また、超音波散乱減衰量に
近似多項式をフィッティングする範囲におけるサンプリ
ングデータ数を多くするほど測定精度のバラツキを抑え
ることができる。
<< Types of Probe >> A probe using a vibrator material as a polymer material is smaller and lighter in a high ultrasonic frequency range than a probe using a conventional ceramic material. It is efficient in terms of electrical signal-to-vibration conversion efficiency, has high sensitivity in transmitting and receiving ultrasonic waves, and is excellent in SN. Further, it is advantageous because the life is long. << About the Band of the Probe >> In the present invention, the frequency analysis of the adjacent B1 and B2 echoes is performed from the bottom surface multiple reflection echo train of the subject, so that the echo for which the frequency analysis is performed is accurately extracted from the waveform of the echo train. Have to do it. For this purpose, it is desirable that the interval between adjacent echoes is wide. In other words, in order to increase the interval between echoes, the smaller the wave number of the echo, the smaller the thickness of the subject can be measured. Further, as the number of sampling data in the range where the approximate polynomial is fitted to the ultrasonic scattering attenuation is increased, the variation in the measurement accuracy can be suppressed.

【0033】本発明においては、焼鈍炉の後段に上述の
被検体の粒度測定装置を設けたことにより、焼鈍炉を通
過した直後の鋼帯の板厚方向の平均結晶粒径と板厚とを
連続的に測定すること可能になり、的確な熱処理が行わ
れたかどうかを判断することができる。これにより、鋼
帯全長での結晶粒径による機械的性質の保証が可能とな
る。また、熱処理不良部が発生した場合には、その不良
部を極めて正確に把握することが可能であり、再熱処理
時の加熱範囲・温度を的確に決定することができる。
In the present invention, by providing the above-mentioned particle size measuring device for the specimen at the subsequent stage of the annealing furnace, the average crystal grain size and the sheet thickness in the sheet thickness direction of the steel strip immediately after passing through the annealing furnace are determined. The measurement can be performed continuously, and it can be determined whether or not an accurate heat treatment has been performed. This makes it possible to guarantee mechanical properties by the crystal grain size over the entire length of the steel strip. Further, when a heat treatment defective portion occurs, the defective portion can be grasped very accurately, and the heating range and temperature at the time of the re-heat treatment can be accurately determined.

【0034】また、本発明においては、熱処理炉の前後
に上述の被検体の結晶粒径測定装置が配置されており、
熱処理炉に侵入する前の鋼帯の超音波減衰量及び板厚
と、熱処理炉を通過した直後の鋼帯の板厚方向の平均結
晶粒度及び板厚とを連続的に測定し、その測定情報に基
づいて、予め被熱処理材の材質、表面性状子、寸法等に
よって設定した熱処理炉の炉温及び鋼帯の通板速度の両
方、若しくはいずれか一方を補正すれば、熱処理後の鋼
帯の結晶粒径が所定の範囲となる。具体的には熱処理炉
に侵入する前の鋼帯の板厚方向の超音波の減衰量と板厚
の測定値とで熱処理炉の燃焼温度の設定値を補正し、熱
処理を通過した直後の鋼帯の板厚方向の平均結晶粒径と
板厚とで板温の設定値を補正する。板温の制御は、熱処
理炉を通過する鋼帯の板速度を調整して行われるので、
結果的に熱処理炉を通過した直後の鋼帯の板厚方向の平
均結晶粒径と板厚で板速度の設定値を補正することにな
る。
In the present invention, the above-described crystal grain size measuring device for the subject is disposed before and after the heat treatment furnace.
The ultrasonic attenuation and thickness of the steel strip before entering the heat treatment furnace and the average grain size and thickness in the thickness direction of the steel strip immediately after passing through the heat treatment furnace are continuously measured, and the measurement information is obtained. Based on the above, if the furnace temperature of the heat treatment furnace and / or the steel sheet passing speed, or one of them, is corrected in advance by the material of the material to be heat-treated, the surface texture, the dimensions, etc. The crystal grain size falls within a predetermined range. Specifically, the set value of the combustion temperature of the heat treatment furnace was corrected by the ultrasonic attenuation in the thickness direction of the steel strip before entering the heat treatment furnace and the measured value of the sheet thickness, and the steel immediately after passing through the heat treatment was corrected. The set value of the sheet temperature is corrected based on the average crystal grain size and the sheet thickness of the strip in the sheet thickness direction. Since the control of the sheet temperature is performed by adjusting the sheet speed of the steel strip passing through the heat treatment furnace,
As a result, the set value of the sheet speed is corrected by the average crystal grain size and the sheet thickness in the sheet thickness direction of the steel strip immediately after passing through the heat treatment furnace.

【0035】[0035]

【実施例】【Example】

実施例1.図1は本発明の一実施例に係る被検体の超音
波による結晶粒径測定装置の概略構成を示したブロック
図である。被検体1の表面1a上に遅延材2を介して超
音波探触子3が取付けられている。遅延材2は厚さ10
mm、音速1480m/sの水であり、超音波探触子3
は被検体1上を走行できる固定治具(図17参照)に固
定されている。そして、この超音波探触子3は公称周波
数20MHzの広帯域型である。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an apparatus for measuring a crystal grain size of an object using ultrasonic waves according to one embodiment of the present invention. An ultrasonic probe 3 is mounted on a surface 1 a of a subject 1 via a delay member 2. Delay material 2 has a thickness of 10
mm, water having a sound speed of 1480 m / s, and the ultrasonic probe 3
Is fixed to a fixture (see FIG. 17) that can travel on the subject 1. The ultrasonic probe 3 is a broadband type having a nominal frequency of 20 MHz.

【0036】超音波送受信部4は、例えばパルサレシー
バ等によって構成され、超音波探触子3へパルス信号を
送出し、超音波探触子3からのエコー信号を受信し、電
気信号に変換してゲート部5へ送出する。ゲート部5は
例えば電気信号をアナログからデジタルに変換するデジ
タルオッシロスコープとエコー波形抽出器から構成さ
れ、100MHzのサンプリング周波数を有し一つのエ
コー波形のサンプリング点数は512点であるものとす
る。そして、図2に示すように、超音波送受信器4から
の電気信号に含まれる被検体1の底面1bで反射された
底面(B1)エコーと、底面で反射しかつ被検体表面で
反射し再び底面で反射した底面(B2)エコーとを抽出
する。エコーの具体的な抽出方法は、被検体の表面反射
(S)エコーとB1エコーとの間と、B1エコーとB2
エコーの間には一定の信号レベルが検出されない部分が
存在するため、この部分をもって各々のエコーを分離し
て抽出している。読み取られた各エコーデータは次の超
音波パルス減衰量演算部6へ送出される。
The ultrasonic transmission / reception unit 4 is composed of, for example, a pulsar receiver and the like, sends a pulse signal to the ultrasonic probe 3, receives an echo signal from the ultrasonic probe 3, and converts it into an electric signal. To the gate section 5. The gate unit 5 is composed of, for example, a digital oscilloscope for converting an electric signal from analog to digital and an echo waveform extractor. It has a sampling frequency of 100 MHz and the number of sampling points of one echo waveform is 512. Then, as shown in FIG. 2, the bottom (B1) echo reflected on the bottom surface 1 b of the subject 1 included in the electric signal from the ultrasonic transceiver 4, reflected on the bottom surface and reflected on the subject surface again The bottom (B2) echo reflected by the bottom is extracted. The specific method of extracting the echoes is between the surface reflection (S) echo of the subject and the B1 echo, and between the B1 echo and the B2 echo.
Since there is a portion where a certain signal level is not detected between the echoes, each echo is separated and extracted using this portion. Each read echo data is sent to the next ultrasonic pulse attenuation calculating unit 6.

【0037】超音波パルス減衰量演算部6は、例えばF
FT(高速周波数変換装置)を内蔵しており、図3に示
すように、入力されたB1エコーとB2エコーの周波数
特性を算出し、図4に示すように各周波数特性の各周波
数fにおける差で示される超音波パルスの減衰αm
(f)の周波数特性を算出する。被検体補正量演算部7
は、被検体1の境界面での超音波減衰と超音波ビームの
広がりによる拡散減衰とを算出し、各減衰量を加算して
減衰補正量αc (f)を算出する。算出された減衰補正
量αc (f)は次の減衰補正量記憶部8に格納される。
なお、図5は算出された減衰補正量αc (f)の周波数
特性であり、図4は測定に基いて算出された超音波パル
スの減衰量αm (f)の周波数特性である。
The ultrasonic pulse attenuation calculating section 6 has, for example, F
A built-in FT (high-speed frequency converter) calculates the frequency characteristics of the input B1 echo and B2 echo as shown in FIG. 3, and calculates the difference between the frequency characteristics at each frequency f as shown in FIG. Attenuation of ultrasonic pulse αm
The frequency characteristic of (f) is calculated. Subject correction amount calculation unit 7
Calculates the ultrasonic attenuation at the boundary surface of the subject 1 and the diffusion attenuation due to the spread of the ultrasonic beam, and adds the respective attenuation amounts to calculate the attenuation correction amount αc (f). The calculated attenuation correction amount αc (f) is stored in the next attenuation correction amount storage unit 8.
FIG. 5 shows the frequency characteristics of the calculated attenuation correction amount αc (f), and FIG. 4 shows the frequency characteristics of the ultrasonic pulse attenuation amount αm (f) calculated based on the measurement.

【0038】超音波減衰量チェック部9は、測定により
算出された超音波パルスの減衰量によって粒径算出がで
きるかどうかをチェックする。具体的には、この次に行
われる超音波散乱減衰量の算出に際して、前述の超音波
パルスの減衰量αm (f)と減衰補正量αc (f)との
差を算出するが、超音波パルスの減衰量αm (f)がB
2エコーの周波数特性におけるピーク周波数から高周波
数側に−6dBの周波数範囲において減衰補正量αc
(f)よりもレベルが低い場合には、超音波散乱減衰量
が小さいために粒径の算出ができないものと判断し、演
算をやり直す機能を有する。やり直す場合には、ゲート
部5にてB2エコーとB4エコーを抽出し、再度、超音
波パルスによる減衰量αm (f)を算出する。そして、
減衰補正量記憶部8に格納されているB2・B4エコー
における減衰補正量αC (f)から粒径算出が可能かど
うかをチェックする。また、これで駄目ならば再度B3
・B6エコーを抽出し前述の処理を繰り返す。
The ultrasonic attenuation check unit 9 checks whether the particle diameter can be calculated based on the ultrasonic pulse attenuation calculated by the measurement. Specifically, when calculating the ultrasonic scattering attenuation amount to be performed next, the difference between the attenuation amount αm (f) of the ultrasonic pulse and the attenuation correction amount αc (f) is calculated. Am (f) of B
Attenuation correction amount αc in a frequency range of −6 dB from the peak frequency to the high frequency side in the frequency characteristic of the two echoes
When the level is lower than (f), it is determined that the particle size cannot be calculated because the ultrasonic scattering attenuation is small, and the function is performed again. When retrying, the gate unit 5 extracts the B2 echo and the B4 echo, and again calculates the attenuation amount αm (f) due to the ultrasonic pulse. And
It is checked whether the particle diameter can be calculated from the attenuation correction amount αC (f) of the B2 and B4 echoes stored in the attenuation correction amount storage unit 8. Also, if this is no good, B3 again
-Extract the B6 echo and repeat the above process.

【0039】超音波減衰量チェック部9によって粒径算
出可能と判断された場合には、超音波減衰量演算部10
に処理が進む。ここでは、超音波パルスの減衰量αm
(f)から減衰補正量αc (f)を減算し、図6に示さ
れるような被検体1の散乱減衰による減衰量α(f)の
周波数特性を算出する。結晶粒径算出部11は、超音波
減衰量演算部10によって算出された超音波散乱減衰量
α(f)に前述の(2)式で定める近似多項式を前述の
周波数範囲においてフィッティングする。この結果
(2)式の係数s・D4 が求まり、係数のsは予め構成
により既知であるため、結晶粒径Dを求めることができ
る。この時sは0.8324であった。
If the ultrasonic attenuation check unit 9 determines that the particle size can be calculated, the ultrasonic attenuation calculation unit 10
The process proceeds to. Here, the attenuation amount of the ultrasonic pulse αm
By subtracting the attenuation correction amount αc (f) from (f), the frequency characteristic of the attenuation amount α (f) due to the scattering attenuation of the subject 1 as shown in FIG. 6 is calculated. The crystal grain size calculation unit 11 fits the approximate polynomial defined by the above equation (2) to the ultrasound scattering attenuation amount α (f) calculated by the ultrasound attenuation amount calculation unit 10 in the above frequency range. As a result, the coefficient s · D4 of the equation (2) is obtained. Since the coefficient s is known in advance by the configuration, the crystal grain size D can be obtained. At this time, s was 0.8324.

【0040】厚さ演算部12は、記憶装置を内蔵して被
検体1の音速を記憶しておき、ゲート部5からのエコー
の内、被検体1の表面で反射したエコーの始点と、被検
体1の底面で反射したエコーの始点との時間差を計測
し、その時間差と被検体1の音速に基いて、被検体1の
厚さを連続的に測定する。
The thickness calculating unit 12 has a built-in storage device for storing the sound speed of the subject 1, and among the echoes from the gate unit 5, the starting point of the echo reflected on the surface of the subject 1, A time difference between the start point of the echo reflected from the bottom surface of the subject 1 and the sound velocity of the subject 1 are measured, and the thickness of the subject 1 is continuously measured.

【0041】図7は図1の超音波探触子の追従機構を有
する測定治具の構成例を示した図であり、同図の(A)
は側面図、(B)は正面図である。固定治具21には探
触子3が取り付けられ、更に、複数(例えば3個又は4
個)の車輪30がそれぞれジョイント31を介して取り
付けられている。このジョイント31は水平に回転でき
る機構からなっており、従って、各車輪30はその進行
方向が可変できるように支持されている。そして、探触
子3が測定点から離れないようにするために、固定治具
21を鎖32でつなぎ止めており、探触子3の振動子面
と被検材1の表面とが絶えず水平度を保つように測定治
具の走行位置を自由に変えることができるようになって
いる。
FIG. 7 is a view showing an example of the configuration of a measuring jig having a mechanism for following the ultrasonic probe shown in FIG. 1, and FIG.
Is a side view, and (B) is a front view. The probe 3 is attached to the fixing jig 21, and a plurality of (for example, three or four)
) Wheels 30 are respectively mounted via joints 31. The joint 31 has a mechanism capable of rotating horizontally, and accordingly, each wheel 30 is supported so that its traveling direction can be changed. In order to prevent the probe 3 from moving away from the measurement point, the fixing jig 21 is connected by a chain 32, and the transducer surface of the probe 3 and the surface of the test piece 1 are constantly horizontal. The running position of the measuring jig can be freely changed so as to maintain the degree.

【0042】図8は図7の動作説明図であり、同図
(A)は側面から見たとき、被検材1の表面が凹部を形
成している場合の動作を示し、同図(B)は正面からみ
たとき、被検材1の表面が凸部を形成している場合の動
作を示している。いずれの場合においても、探触子3の
振動子面と被検材1の表面とが平行になっていることが
分かる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation of FIG. 7, and FIG. 8A shows the operation when the surface of the test piece 1 has a concave portion when viewed from the side, and FIG. () Shows the operation in the case where the surface of the test material 1 forms a projection when viewed from the front. In each case, it can be seen that the transducer surface of the probe 3 and the surface of the test material 1 are parallel.

【0043】図9及び図10は上述の実施例の測定装置
を薄板の連続焼鈍酸洗ラインに適用し、連続して通板さ
れる被検体の結晶粒径を連続的に測定したときの測定結
果を示した図である。図9においては、通板速度は20
m/minであり、被検体の肉厚は1.5mmであっ
た。この場合、結晶粒径の大きさは焼鈍炉の炉温及び焼
鈍回数により異なるため、被検体のロット毎に異なる粒
径値となり、測定値もこれに準じていることが分かる。
FIGS. 9 and 10 show a measurement in which the measuring apparatus of the above-described embodiment is applied to a continuous annealing and pickling line for thin sheets, and the crystal grain size of a continuously passed specimen is continuously measured. It is a figure showing a result. In FIG. 9, the threading speed is 20
m / min, and the thickness of the subject was 1.5 mm. In this case, since the size of the crystal grain size varies depending on the furnace temperature of the annealing furnace and the number of times of annealing, a different grain size value is obtained for each lot of the test object, and it can be seen that the measured value is in accordance therewith.

【0044】また、図10においては、被検体1である
板の厚さが急激に変ることにより、焼鈍炉の炉温が一定
の場合被検体が厚くなることにより被検体の熱容量が大
きくなり結晶粒の成長が小さくなるため結晶粒径値が小
さくなり、その後、炉温を上昇させるために結晶粒径の
測定値が大きくなっていく様子が観察できる。図11は
上記ののラインにおいて、厚さ演算部12により被検体
の厚さを連続的に測定した結果を示した図である。この
測定結果によれば、通板する被検体の厚さが変化してい
る様子が観察できる。
Also, in FIG. 10, the thickness of the plate as the subject 1 changes rapidly, and when the furnace temperature of the annealing furnace is constant, the subject becomes thicker, so that the heat capacity of the subject increases and the crystal becomes larger. It can be observed that the crystal grain size value becomes smaller due to the smaller grain growth, and thereafter, the measured value of the crystal grain size becomes larger to increase the furnace temperature. FIG. 11 is a diagram showing a result of continuously measuring the thickness of the subject by the thickness calculation unit 12 in the above line. According to this measurement result, it is possible to observe a state in which the thickness of the object to be passed changes.

【0045】実施例2.図12は本発明の他の実施例に
係る連続焼鈍炉の構成を示すブロック図である。ずにお
いて、21は鋼帯、22は熱処理炉、23は冷却装置、
24はブライドルロール、25は結晶粒径測定装置、2
6は酸洗装置、29a,29b,29cは燃焼バーナー
30a,30b,30cは炉内温度計、31は板温計、
32は板速度計、33a,33b,33cは流量調節
弁、34a,34b,34cは燃料流量調節計、35
a,35b,35cは温度調節計、36は板温調節計、
37は板速度調節計、38は演算制御装置である。ここ
で用いられている結晶粒径測定装置25は上述の実施例
1(図1、図7)の結晶粒径装置であり、冷却装置23
の下流側に配置され、熱処理画が終了した直後の鋼帯2
1の板厚方向の平均結晶粒径と板厚とを連続的に測定す
る。
Embodiment 2 FIG. FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a continuous annealing furnace according to another embodiment of the present invention. , 21 is a steel strip, 22 is a heat treatment furnace, 23 is a cooling device,
24 is a bridle roll, 25 is a crystal grain size measuring device, 2
6 is an acid pickling device, 29a, 29b and 29c are combustion burners 30a, 30b and 30c, an in-furnace thermometer, 31 is a plate thermometer,
32 is a plate speed meter, 33a, 33b and 33c are flow rate control valves, 34a, 34b and 34c are fuel flow rate meters, 35
a, 35b, 35c are temperature controllers, 36 is a plate temperature controller,
37 is a plate speed controller, and 38 is an arithmetic and control unit. The crystal grain size measuring device 25 used here is the crystal grain size device of the first embodiment (FIGS. 1 and 7) and the cooling device 23.
Steel strip 2 that is located downstream of
The average crystal grain size and the thickness in the thickness direction of No. 1 are continuously measured.

【0046】図13は結晶粒径測定装置25による結晶
粒径の測定結果を示した図である。同図(A)は通常操
業部、同図(B)は焼鈍不良が発生した例である。この
(B)におけるB1,B2は焼鈍不良が発生した部分で
ある。この2点について再焼鈍処置が施される。その結
果、同図(C)に示されるように均一な粒径が得られて
いる。
FIG. 13 is a view showing the result of measurement of the crystal grain size by the crystal grain size measuring device 25. FIG. 7A shows an example of a normal operating section, and FIG. 8B shows an example in which an annealing failure occurs. B1 and B2 in this (B) are portions where the annealing failure occurred. Re-annealing treatment is performed on these two points. As a result, a uniform particle size is obtained as shown in FIG.

【0047】以上のように本実施例によれば、従来まで
認知されていなかった、僅かな焼鈍不良が認知されるよ
うになり、鋼帯中での機械的性質のバラツキを極めて低
く抑えることができるようになった。また、明らかな焼
鈍不良材についても、従来の全長再熱処理ではなく、不
良部のみの再熱処理が可能となり、燃料原単位の低減と
鋼帯全長の均質化とが可能となった。このため、設備的
にも、従来の様な測定時間捻出のためのループカー等の
設備費用が不要となり、非常に経済的であり、また設置
も容易になっている。更に、サンプル採取等の手間が不
要となり、工程は短縮され、次工程へのコイル推過が円
滑に行えるようになった。また、コイルの良品部からの
サンプル採取の必要が無くなったため、例えば、板厚2
mm、板幅1000mmの鋼帯の場合には、約0.3%
の歩留向上が達成できた。
As described above, according to the present embodiment, slight annealing defects, which have not been recognized until now, can be recognized, and variations in mechanical properties in the steel strip can be suppressed to an extremely low level. Now you can. In addition, even for the apparently poorly-annealed material, the re-heat treatment of only the defective portion became possible instead of the conventional full-length re-heat treatment, so that it was possible to reduce the unit fuel consumption and homogenize the entire length of the steel strip. For this reason, equipment costs such as a conventional loop car for providing a measuring time are not required in terms of equipment, which is very economical and easy to install. Further, the time and labor for sampling and the like are not required, the process is shortened, and the coil can be smoothly transferred to the next process. In addition, since there is no need to collect a sample from a non-defective part of the coil,
mm, about 0.3% for a steel strip with a width of 1000 mm
The yield improvement was achieved.

【0048】実施例3.図14は本発明の他の実施例に
係る鋼帯の熱処理装置の構成を示すブロック図である。
図において、42は熱処理炉入り側に配置された結晶粒
径測定装置であり、これもその構成は上述の実施例1の
ものと同一である。43は乾燥装置、44はループカ
ー、45は巻き取り装置である。他の構成は実施例2の
ものと同一である。なお、図14は入り側に配置された
結晶粒径測定装置42から出側に配置された結晶粒径測
定装置25までの処理ラインを詳細に記載しており、そ
の前後の設備は説明に支障の無い範囲で省略してある。
また、熱処理炉22の燃焼制御系統において、実際には
鋼帯21の上部と下部に燃焼バーナーと炉内温度計が設
置されているが省略してあり、また、実際の流量制御は
燃料ガスと空気であるが、空気流量は燃料ガス流量信号
を受信して、これに空燃比を演算して得た信号を流量設
定信号として制御しているがこれも省略してある。ま
た、流量制御系統において、流量測定信号を流量調節計
にフィードバックしているが省略してある。
Embodiment 3 FIG. FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a steel strip heat treatment apparatus according to another embodiment of the present invention.
In the figure, reference numeral 42 denotes a crystal grain size measuring device arranged on the side of the heat treatment furnace, which also has the same configuration as that of the first embodiment. 43 is a drying device, 44 is a loop car, and 45 is a winding device. Other configurations are the same as those of the second embodiment. FIG. 14 shows in detail a processing line from the crystal grain size measuring device 42 arranged on the entrance side to the crystal grain size measuring device 25 arranged on the exit side. It is omitted in the range without.
Further, in the combustion control system of the heat treatment furnace 22, a combustion burner and an in-furnace thermometer are actually installed at the upper and lower portions of the steel strip 21, but they are omitted. As for the air flow rate, a signal obtained by receiving a fuel gas flow rate signal and calculating an air-fuel ratio based on the signal is controlled as a flow rate setting signal, but this is also omitted. In the flow control system, the flow measurement signal is fed back to the flow controller, but is omitted.

【0049】まず、鋼帯21の流れを説明する。鋼帯2
1は入側には位置された結晶粒径測定装置42で熱処理
前の板厚及び超音波減衰量を測定し、結晶粒径測定装置
42で使用した音響媒質である水を取り除くための乾燥
装置43を通過した後、熱処理炉22に入り所定の熱処
理が行われる。熱処理炉22を通過した後、冷却装置2
3に送られ、冷却されて鋼帯21の速度と張力を制御す
るためのブライドロール24を通過し、出側に配置され
た結晶粒径測定装置25で熱処理後の鋼帯21の板厚及
び結晶粒径を測定する。そして、酸洗装置26で表面の
酸化スケールを除去し、巻き取り装置45で巻き取った
後のコイルを切り放すときに連続ラインを停止させない
ためのループカー44を通過して巻き取り装置45で巻
き取られる。
First, the flow of the steel strip 21 will be described. Steel strip 2
Reference numeral 1 denotes a drying device for measuring the thickness and ultrasonic attenuation before heat treatment by a crystal grain size measuring device 42 located on the entrance side, and for removing water as an acoustic medium used in the crystal grain size measuring device 42. After passing through 43, it enters the heat treatment furnace 22 where a predetermined heat treatment is performed. After passing through the heat treatment furnace 22, the cooling device 2
3, cooled, passed through a bridging roll 24 for controlling the speed and tension of the steel strip 21, and subjected to a heat treatment with a grain size measuring device 25 disposed on the exit side. Measure the crystal grain size. Then, the oxidized scale on the surface is removed by the pickling device 26, and the coil after being wound by the winding device 45 is passed through the loop car 44 for preventing the continuous line from being stopped when the coil is cut off. Taken.

【0050】次に、鋼帯21の結晶粒径を所定の範囲の
値にするための熱処理炉22の燃焼制御について説明す
る。熱処理炉22はA,B,Cの3ゾーンからなり、そ
れぞれ独立した燃焼制御を行っている。制御用計算機3
8は鋼帯21の鋼種、公称板厚、板幅によって熱処理炉
22のゾーンA、ゾーンB、ゾーンCのそれぞれに対し
て炉内温度と板温を決定し、これらの決定値に基づいて
温度調節計35a,35b,35cに温度設定信号を出
力する。温度調節計35a,35b,35cは燃料流量
調節計34a,34b,34cに流量設定信号を出力
し、燃料流量調節計34a,34b,34cは炉内温度
計30a,30b,30cのフィードバック信号が設定
温度となるように設定信号を増減させる。燃料流量調節
計34a,34b,34cは前述の温度調節計35a,
35b,35cからの設定信号に基づいて流量調節弁3
3a,33b,33cに開度信号を出力する。前述の熱
処理炉22の燃料制御に加えて、制御用計算機38は鋼
帯21の熱処理炉出側板温を決定し、その決定値に基づ
いて板温調節計36に板温設定信号を出力する。板温調
節計36は板温計31のフィードバック信号が設定温度
となるように板速度調節計37への速度設定信号を増減
させる。板速度調節計37は板速計32の速度検出信号
が設定値となるようにブライドルロール24の駆動系に
速度指令を出力する。
Next, the combustion control of the heat treatment furnace 22 for setting the crystal grain size of the steel strip 21 to a value within a predetermined range will be described. The heat treatment furnace 22 includes three zones A, B, and C, and performs independent combustion control. Control computer 3
8 determines the furnace temperature and the sheet temperature for each of the zones A, B, and C of the heat treatment furnace 22 according to the steel type, the nominal sheet thickness, and the sheet width of the steel strip 21, and determines the temperature based on these determined values. A temperature setting signal is output to the controllers 35a, 35b, 35c. The temperature controllers 35a, 35b, 35c output flow rate setting signals to the fuel flow controllers 34a, 34b, 34c, and the fuel flow controllers 34a, 34b, 34c are set by feedback signals of the in-furnace thermometers 30a, 30b, 30c. The setting signal is increased or decreased so as to reach the temperature. The fuel flow controllers 34a, 34b, 34c are the same as the temperature controllers 35a, 35a,
Flow control valve 3 based on setting signals from 35b, 35c
An opening signal is output to 3a, 33b, and 33c. In addition to the fuel control of the heat treatment furnace 22 described above, the control computer 38 determines the sheet temperature of the steel strip 21 on the exit side of the heat treatment furnace, and outputs a sheet temperature setting signal to the sheet temperature controller 36 based on the determined value. The plate temperature controller 36 increases or decreases the speed setting signal to the plate speed controller 37 so that the feedback signal of the plate temperature meter 31 becomes the set temperature. The plate speed controller 37 outputs a speed command to the drive system of the bridle roll 24 so that the speed detection signal of the plate speed meter 32 becomes a set value.

【0051】以上は結晶粒径測定情報を反映しない熱処
理炉の燃焼制御の説明であるが、ここで入り側に配置さ
れた結晶粒径測定装置42と出側に配置された結晶粒径
測定装置25の測定値に基づいて熱処理炉22の燃焼制
御の補正方法について説明する。結晶粒径測定装置42
による鋼帯21の板厚及び超音波減衰量の測定値を制御
用計算機38に取り込むと、制御用計算機38は鋼帯2
1を熱処理した後の目標とする結晶粒径との偏差と、公
称板厚と実際の鋼帯21の板厚との偏差を求め、更に、
過去の熱処理炉の操業データから得た熱処理前の結晶粒
径をもとに予め予測した偏差との差を求める。前述の結
晶粒径の偏差の差と公称板厚と実際の板厚との偏差で熱
処理炉22のゾーンAの温度設定値に補正を加え、ゾー
ンBの温度設定値に対しては前記ゾーンAの温度設定値
に対する補正係数に0〜1の範囲の値を乗算して得られ
る係数で補正し、更には、ゾーンCの温度設定値に対し
ては前記ゾーンBの温度設定値に対する補正係数に0〜
1の範囲の値を乗算して得られる係数で補正する。ま
た、結晶粒径測定装置25による鋼帯21の板厚及び結
晶粒径の測定値を制御用計算機38に取り込むと、制御
用計算機38は鋼帯21を熱処理した後の目標とする結
晶粒径との偏差と、公称板厚と実際の鋼帯21の板厚と
の偏差を求め、前記結晶粒径の偏差と公称板厚と実際の
板厚との偏差で板温調節計36の温度設定値を補正す
る。
The above is a description of the combustion control of the heat treatment furnace which does not reflect the crystal grain size measurement information. Here, the crystal grain size measurement device 42 arranged on the entrance side and the crystal grain size measurement device arranged on the exit side are described. A method of correcting the combustion control of the heat treatment furnace 22 based on the 25 measured values will be described. Crystal grain size measuring device 42
When the measured values of the thickness of the steel strip 21 and the amount of ultrasonic attenuation obtained by the above are taken into the control computer 38, the control computer 38
1 was determined, and the deviation between the nominal plate thickness and the actual plate thickness of the steel strip 21 was determined.
A difference from a deviation predicted in advance based on a crystal grain size before heat treatment obtained from past operation data of the heat treatment furnace is obtained. The temperature difference in the zone A of the heat treatment furnace 22 is corrected based on the difference between the difference in the crystal grain size and the difference between the nominal thickness and the actual thickness. Is corrected by a coefficient obtained by multiplying the correction coefficient for the temperature set value of the above by a value in the range of 0 to 1. Further, the correction coefficient for the temperature set value of the zone B 0 to
Correction is made by a coefficient obtained by multiplying a value in the range of 1. When the measured values of the thickness and crystal grain size of the steel strip 21 by the crystal grain size measuring device 25 are taken into the control computer 38, the control computer 38 obtains the target crystal grain size after the heat treatment of the steel strip 21. And the deviation between the nominal plate thickness and the actual plate thickness of the steel strip 21 are determined, and the temperature setting of the plate temperature controller 36 is determined based on the deviation of the crystal grain size and the deviation between the nominal plate thickness and the actual plate thickness. Correct the value.

【0052】図15は熱処理炉の燃焼制御に板厚及び結
晶粒径測定装置の測定値で補正を加えない場合の熱処理
炉入側と出側の鋼帯の長さ方向の結晶粒径の測定値の変
動を示したものであり、図16は熱処理炉の燃焼制御に
板厚及び結晶粒径測定装置の測定値で補正を加えた場合
の熱処理炉入り側と出側の鋼帯の長さ方向の結晶粒径の
測定値の変動を示したものである。但し、入り側の結晶
粒径値は超音波減衰量を基に推定した数値である。図1
5によれば、鋼帯の板厚及び結晶粒径の測定値で熱処理
炉の燃焼制御に補正を加えない場合には、熱処理前の鋼
帯の長さ方向の結晶粒径の変動は熱処理後にも現れてい
るが、図16によれば、鋼帯の板厚及び結晶粒径の測定
値で熱処理炉の燃焼制御に補正を加えた場合には、熱処
理前の鋼帯の長さ方向の結晶粒径の変動は熱処理後には
現れておらず、その値も所定の範囲の値となっているこ
とが分かる。
FIG. 15 shows the measurement of the grain size in the longitudinal direction of the steel strip on the inlet side and the outlet side of the heat treatment furnace when the combustion control of the heat treatment furnace is not corrected by the values measured by the thickness and crystal grain size measuring device. FIG. 16 shows the fluctuation of the values, and FIG. 16 shows the lengths of the steel strips on the inlet side and the outlet side of the heat treatment furnace when the combustion control of the heat treatment furnace was corrected with the values measured by the plate thickness and grain size measuring device. It shows the fluctuation of the measured value of the crystal grain size in the direction. However, the crystal grain size value on the entry side is a numerical value estimated based on the amount of ultrasonic attenuation. FIG.
According to 5, when the combustion control of the heat treatment furnace is not corrected by the measured values of the thickness and the grain size of the steel strip, the variation of the grain size in the longitudinal direction of the steel strip before the heat treatment is changed after the heat treatment. According to FIG. 16, when the combustion control of the heat treatment furnace is corrected with the measured values of the steel strip thickness and the crystal grain size, the crystal in the longitudinal direction of the steel strip before the heat treatment is obtained. It can be seen that the change in the particle size does not appear after the heat treatment, and the value is also within a predetermined range.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上のように本発明によれば次のような
効果が得られている。 (1)被検体の超音波散乱減衰の周波数特性を求め、こ
の超音波散乱減衰の周波数特性に、レ−リ−散乱式を適
用してその式の係数を求める際に、レ−リ−散乱式の散
乱減衰項のみを用いているのでその演算が簡単になり、
また、超音波散乱減衰量の近似する周波数範囲を、被検
体底面の反射エコーの周波数特性におけるピーク周波数
と、ピークの半減値をとる2つの周波数の2つの値のう
ち高周波側の周波数との間に設定したことにより、実際
の被検材の性状に応じた適切な測定が可能になってお
り、従って、測定精度も高く、また、連続測定すること
ができることから、結晶粒径の測定が工場などのライン
上でリアルタイムに可能となっている。 (2)超音波散乱減衰量が測定許容レベルに満たない場
合には、被検体の多重反射エコー列から測定許容レベル
を満たす2つの異なる底面反射エコーを自動的に選択す
るようにしたので、測定精度の低下が避けられる。 (3)被検体表面からの反射エコーと被検体底面からの
反射エコーとの時間差を測定し、その時間差に基いて被
検体の厚さ測定を行うようにしたので、結晶粒径と同時
に被検体の厚さを測定でき、このため、別途に厚さ測定
用の装置を必要としない。従って、コイル状の被検体の
全長に亘って測定することにより、全長に亘る結晶粒径
値及び厚さを知ることができ、機械試験値などの材料特
性値を簡単で迅速に知ることができる。
As described above, according to the present invention, the following effects are obtained. (1) The frequency characteristics of the ultrasonic scattering attenuation of the subject are determined, and when the Rayleigh scattering equation is applied to the frequency characteristics of the ultrasonic scattering attenuation to calculate the coefficient of the equation, the Rayleigh scattering is calculated. Since only the scattering attenuation term in the equation is used, the calculation is simplified,
Further, the frequency range in which the ultrasonic scattering attenuation is approximated is set between the peak frequency in the frequency characteristic of the reflected echo on the bottom surface of the subject and the frequency on the high frequency side of the two frequencies at which the peak is halved. With this setting, it is possible to carry out appropriate measurements according to the actual properties of the test material, and therefore the measurement accuracy is high and continuous measurement is possible. It is possible in real time on such a line. (2) When the ultrasonic scattering attenuation is less than the measurement allowable level, two different bottom surface reflection echoes satisfying the measurement allowable level are automatically selected from the multiple reflection echo train of the subject, so that the measurement is performed. A decrease in accuracy is avoided. (3) The time difference between the reflected echo from the subject surface and the reflected echo from the subject bottom surface is measured, and the thickness of the subject is measured based on the time difference. Can be measured, so that a separate apparatus for measuring the thickness is not required. Therefore, by measuring over the entire length of the coil-shaped specimen, the crystal grain size value and the thickness over the entire length can be known, and the material characteristic values such as mechanical test values can be easily and quickly known. .

【0054】(4)探触子が固定された固定治具と、固
定治具にそれぞれフレキシブルジョイントを介して接続
された複数の車輪とを有し、簡単な機構によって固定治
具即ち探触子の振動子面と被検材の表面とを常に平行に
保持することができる。 (5)探触子は、高分子材料から構成されており寿命が
長く、中心周波数強度より6dB低下した強度に対する
上下の周波数差が中心周波数の80%以上の広い帯域の
特性を有するので、S/Nがよい。 (6)焼鈍等の熱処理ラインにおいては、従来は炉温の
管理を被検体の熱放射率の違いによる放射温度計により
管理してたため、表面性状の違いによる放射率のバラツ
キによる炉温のバラツキ大きかったが、本発明を適用す
ることにより材料の結晶粒径から炉温の管理が可能とな
るため、製品の品質管理・歩止向上に大きく寄与する。 (7)焼鈍炉の後段に被検体の結晶粒度測定装置を設け
て、焼鈍炉を通過した直後の鋼帯の板厚方向の平均結晶
粒径と板厚とを連続的に測定するようにしたので、的確
な熱処理が行われたかどうかを判断することができ、鋼
帯全長での結晶粒径による機械的性質の保証が可能とな
る。また、熱処理不良部が発生した場合には、その不良
部を極めて正確に把握することが可能であり、再熱処理
時の加熱範囲・温度を的確に決定することができる。 (8)熱処理前の鋼帯の結晶粒径が長さ方向に変動して
いても、連続的に測定された板厚及び結晶粒径の測定値
を使用することによって、きめの細かい熱処理炉の燃焼
制御又は板速度制御ができるので、長さ方向に均一な結
晶粒径の鋼帯を製造することができ品質の向上が図られ
る。
(4) A fixing jig to which the probe is fixed, and a plurality of wheels connected to the fixing jig via flexible joints, respectively. Can be always kept parallel to the surface of the test material. (5) The probe is made of a polymer material, has a long life, and has a wide band characteristic in which an upper and lower frequency difference with respect to an intensity 6 dB lower than the center frequency intensity is 80% or more of the center frequency. / N is good. (6) In a heat treatment line such as annealing, the furnace temperature was conventionally controlled by a radiation thermometer based on the difference in the thermal emissivity of the test object, so that the furnace temperature varied due to the variation in the emissivity due to the difference in surface properties. Although large, the application of the present invention makes it possible to control the furnace temperature from the crystal grain size of the material, which greatly contributes to quality control of products and improvement of yield. (7) An apparatus for measuring the grain size of the specimen is provided at the subsequent stage of the annealing furnace, and the average grain size and the thickness in the sheet thickness direction of the steel strip immediately after passing through the annealing furnace are continuously measured. Therefore, it is possible to judge whether or not an appropriate heat treatment has been performed, and it is possible to guarantee mechanical properties by the crystal grain size over the entire length of the steel strip. Further, when a heat treatment defective portion occurs, the defective portion can be grasped very accurately, and the heating range and temperature at the time of the re-heat treatment can be accurately determined. (8) Even if the crystal grain size of the steel strip before the heat treatment fluctuates in the length direction, by using the measured values of the plate thickness and the crystal grain size measured continuously, the fine-grained heat treatment furnace can be used. Since combustion control or plate speed control can be performed, a steel strip having a uniform grain size in the length direction can be manufactured, and quality can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例に係る超音波による被検体の
結晶粒径測定装置の概略構成を示したブロック図であ
る。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an apparatus for measuring a crystal grain size of a subject using ultrasonic waves according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例における超音波受信エコーの電気
信号を示すタイミングチャートである。
FIG. 2 is a timing chart showing an electric signal of an ultrasonic reception echo in the embodiment of FIG.

【図3】図1の実施例における2つの反射エコー(B
1,B2)の周波数特性を示した図である。
FIG. 3 shows two reflection echoes (B) in the embodiment of FIG. 1;
FIG. 2 is a diagram illustrating frequency characteristics of (1, B2).

【図4】図1の実施例における超音波パルスの減衰量の
周波数特性を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a frequency characteristic of an attenuation amount of an ultrasonic pulse in the embodiment of FIG. 1;

【図5】図1の実施例における減衰補正量の周波数特性
を示した図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a frequency characteristic of an attenuation correction amount in the embodiment of FIG. 1;

【図6】図1の実施例における被検体の散乱減衰による
周波数特性を示した図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a frequency characteristic due to scattering attenuation of a subject in the embodiment of FIG. 1;

【図7】図1の実施例における追従機構を有する測定治
具の構成を示した図である。
7 is a diagram showing a configuration of a measuring jig having a follow-up mechanism in the embodiment of FIG.

【図8】図7の追従機構の動作説明図である。FIG. 8 is an operation explanatory diagram of the follow-up mechanism of FIG. 7;

【図9】図1の実施例を薄板の連続焼鈍酸洗ラインに適
用して測定した結晶粒径測定例(その1)を示した図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing an example of crystal grain size measurement (No. 1) measured by applying the embodiment of FIG. 1 to a continuous annealing and pickling line for a thin plate.

【図10】図1の実施例を薄板の連続焼鈍酸洗ラインに
適用して測定した結晶粒径測定例(その2)を示した図
である。
FIG. 10 is a diagram showing an example of crystal grain size measurement (part 2) measured by applying the embodiment of FIG. 1 to a continuous annealing and pickling line for a thin plate.

【図11】図1の実施例を薄板の連続焼鈍酸洗ラインに
適用して測定した被検体の厚さ測定例を示した図であ
る。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a thickness measurement of a specimen measured by applying the embodiment of FIG. 1 to a continuous annealing and pickling line for a thin plate.

【図12】本発明の他の実施例に係る連続焼鈍炉の構成
を示すブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a continuous annealing furnace according to another embodiment of the present invention.

【図13】図1の結晶粒径測定装置による結晶粒径の測
定結果を示した図である。
FIG. 13 is a view showing a result of measuring a crystal grain size by the crystal grain size measuring device of FIG. 1;

【図14】本発明の更に他の実施例に係る鋼帯の熱処理
装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a steel strip heat treatment apparatus according to still another embodiment of the present invention.

【図15】熱処理炉の燃焼制御に補正を加えない場合の
熱処理炉入側と出側の鋼帯の長さ方向の結晶粒径の測定
値の変動を示した図である。
FIG. 15 is a diagram showing a change in a measured value of a crystal grain size in a length direction of a steel strip on an inlet side and an outlet side of a heat treatment furnace when no correction is applied to combustion control of the heat treatment furnace.

【図16】熱処理炉の燃焼制御に板厚及び結晶粒径測定
装置の測定値で補正を加えた場合の熱処理炉入り側と出
側の鋼帯の長さ方向の結晶粒径の測定値の変動を示した
図である。
FIG. 16 shows the measured values of the crystal grain size in the longitudinal direction of the steel strip on the inlet side and the outlet side of the heat treatment furnace when the combustion control of the heat treatment furnace is corrected by the measurement values of the thickness and crystal grain size measuring device. It is a figure showing a change.

【図17】探触子と被検体の水平度の変化による測定結
果のバラツキを示した特性図である。
FIG. 17 is a characteristic diagram showing variations in measurement results due to changes in the horizontality of the probe and the subject.

【図18】従来の追従機構を有する測定治具の構成を示
した図である。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a measuring jig having a conventional follow-up mechanism.

【図19】フィッティングする周波数範囲の比較を示し
た図である。
FIG. 19 is a diagram showing a comparison of frequency ranges to be fitted.

【図20】超音波散乱減衰の両対数を表示した図であ
る。
FIG. 20 is a diagram showing a logarithm of ultrasonic scattering attenuation.

【図21】(1)式による被検体サンプル毎の結晶粒径
の測定結果を示した図である。
FIG. 21 is a view showing a result of measurement of a crystal grain size for each sample by the equation (1).

【図22】(2)式による被検体サンプル毎の結晶粒径
の測定結果を示した図である。
FIG. 22 is a view showing a result of measurement of a crystal grain size for each sample by the equation (2).

【図23】超音波散乱減衰が小さな場合の各エコー波形
と周波数特性を示し図である。
FIG. 23 is a diagram showing each echo waveform and frequency characteristics when ultrasonic scattering attenuation is small.

【図24】超音波散乱減衰が大きな場合の各エコー波形
と周波数特性を示した図である。
FIG. 24 is a diagram showing each echo waveform and frequency characteristics when ultrasonic scattering attenuation is large.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 忠之 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 長棟 章生 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 高野 俊夫 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 29/00 - 29/28 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tadayuki Sakai 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Kokan Co., Ltd. Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Toshio Takano 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 29/00-29 / 28

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被検体に超音波パルスを送波し、被検体
の底面からの多重反射エコー列の内、2つの反射エコー
をそれぞれ周波数解析し、減算することにより超音波パ
ルスの減衰による周波数特性を求め、この周波数特性に
所定の補正処理を施すことにより、被検体の超音波散乱
減衰の周波数特性を求め、この超音波散乱減衰の周波数
特性に、レーリー散乱式を適用することにより被検体の
結晶粒径を求める方法において、 レーリー散乱式を適用する際にその散乱減衰項のみを用
い、そして、超音波散乱減衰量の近似する周波数範囲
を、被検体底面の反射エコーのうち、2番目の反射エコ
ーの周波数特性におけるピーク周波数と、ピークの半減
値をとる2つの周波数の2つの値のうち高周波側の周波
数との間に設定したことを特徴とする超音波による被検
体の結晶粒径測定方法。
An ultrasonic pulse is transmitted to a subject, and two reflected echoes of a multiple reflected echo train from the bottom surface of the subject are subjected to frequency analysis and subtraction, respectively, so that a frequency due to attenuation of the ultrasonic pulse is obtained. The characteristics are obtained, and a predetermined correction process is performed on the frequency characteristics to obtain the frequency characteristics of the ultrasonic scattering attenuation of the subject. By applying the Rayleigh scattering equation to the frequency characteristics of the ultrasonic scattering attenuation, the subject is obtained. In the method for determining the crystal grain size of the above, only the scattering attenuation term is used when applying the Rayleigh scattering equation, and the frequency range in which the ultrasonic scattering attenuation is approximated is set as the second of the reflected echoes on the bottom surface of the subject. Characterized in that it is set between a peak frequency in the frequency characteristic of the reflected echo and a frequency on the high frequency side of two values of the two frequencies at which the half value of the peak is obtained. Subject grain size measuring method according to.
【請求項2】 前記2つの反射エコーによる超音波散乱
減衰量が測定許容レベルに満たない場合には、被検体の
多重反射エコー列から測定許容レベルを満たす2つの異
なる底面反射エコーを自動的に選択することを特徴とす
る請求項1記載の超音波による被検体の結晶粒径測定方
法。
2. When the amount of ultrasonic scattering attenuation caused by the two reflected echoes is less than the measurement allowable level, two different bottom surface reflection echoes satisfying the measurement allowable level are automatically determined from the multiple reflection echo train of the subject. 2. The method for measuring the crystal grain size of an object by ultrasonic waves according to claim 1, wherein the method is selected.
【請求項3】 被検体表面からの反射エコーと被検体底
面からの反射エコーとの時間差を測定し、その時間差に
基いて被検体の厚さ測定を行うことを特徴とする請求項
1又は2記載の超音波による被検体の結晶粒径測定方
法。
3. The method according to claim 1, wherein a time difference between a reflection echo from the surface of the object and a reflection echo from the bottom surface of the object is measured, and the thickness of the object is measured based on the time difference. A method for measuring the crystal grain size of a subject using the ultrasonic waves described in the above.
【請求項4】 被検体は鋼板又は鋼帯であることを特徴
とする請求項1、2又は3記載の超音波による被検体の
結晶粒径測定方法。
4. The method for measuring a crystal grain size of an object by ultrasonic waves according to claim 1, wherein the object is a steel plate or a steel strip.
【請求項5】 被検体に超音波パルスを探触子を介して
送波し、反射波を受信する超音波送受信手段と、 この超音波送受信手段の出力に含まれる被検体の底面か
らの多重反射エコー列の内、2つの反射エコーを抽出す
るゲート手段と、 前記2つの反射エコーをそれぞれ周波数解析し、減算す
ることにより超音波パルスの減衰による周波数特性を求
め、この周波数特性に所定の補正処理を施すことにより
被検体の超音波散乱減衰の周波数特性を求め、この超音
波散乱減衰の周波数特性にレ−リ−散乱式の散乱減衰項
を適用し、超音波散乱減衰量の近似する周波数範囲を、
被検体底面の反射エコーの周波数特性におけるピーク周
波数と、ピークの半減値をとる2つの周波数の2つの値
のうち高周波側の周波数との間に設定してその係数を求
め、その係数に基いて被検体の結晶粒径を求める結晶粒
径演算手段とを有することを特徴とする超音波による被
検体の結晶粒径測定装置。
5. An ultrasonic transmitting / receiving means for transmitting an ultrasonic pulse to a subject via a probe and receiving a reflected wave, and multiplexing from the bottom surface of the object included in an output of the ultrasonic transmitting / receiving means. Gate means for extracting two reflected echoes from the reflected echo train; frequency analysis of each of the two reflected echoes and subtraction to obtain a frequency characteristic due to attenuation of the ultrasonic pulse, and a predetermined correction to the frequency characteristic By performing the processing, the frequency characteristic of the ultrasonic scattering attenuation of the subject is obtained, and the Rayleigh-type scattering attenuation term is applied to the frequency characteristic of the ultrasonic scattering attenuation to obtain a frequency at which the ultrasonic scattering attenuation approximates. Range
The coefficient is determined by setting the coefficient between the peak frequency in the frequency characteristic of the reflection echo on the bottom surface of the subject and the higher frequency of the two frequencies at which the peak is reduced by half, and based on the coefficient. An apparatus for measuring a crystal grain size of a subject by ultrasonic waves, comprising: a crystal grain size calculating means for calculating a crystal grain size of the subject.
【請求項6】 前記2つの反射エコーによる超音波散乱
減衰量が測定許容レベルに満たない場合には、測定許容
レベルを満たす2つの異なる反射エコーが得られるま
で、前記ゲート手段を制御して反射エコーを選択する超
音波減衰量演算手段を有することを特徴とする請求項5
記載の超音波による被検体の結晶粒径測定装置。
6. When the ultrasonic scattering attenuation due to the two reflected echoes is less than the measurement allowable level, the gate unit is controlled to control the reflection until two different reflected echoes satisfying the measurement allowable level are obtained. 6. An ultrasonic wave attenuation calculating means for selecting an echo.
An apparatus for measuring the crystal grain size of a subject using the ultrasonic waves described in the above.
【請求項7】 前記探触子が固定された固定治具と、水
平方向に回転自在なフレキシブルジョイントを介して前
記固定治具に接続された3つ以上の車輪とを有し、鎖又
はバネ部材により定位置に固定することを特徴とする請
求項5又は6記載の超音波による被検体の結晶粒径測定
装置。
7. A chain or spring comprising a fixing jig to which the probe is fixed, and three or more wheels connected to the fixing jig via a flexible joint rotatable in a horizontal direction. The apparatus according to claim 5 or 6, wherein the apparatus is fixed at a fixed position by a member.
【請求項8】 前記探触子は、高分子材料から構成さ
れ、中心周波数強度より6dB低下した強度に対する上
下の周波数差が中心周波数の80%以上の特性を有する
ものであることを特徴とする請求項5、6又は7記載の
超音波による被検体の結晶粒径測定装置。
8. The probe according to claim 1, wherein the probe is made of a polymer material, and has a characteristic in which an upper and lower frequency difference with respect to an intensity 6 dB lower than the center frequency intensity is 80% or more of the center frequency. An apparatus for measuring the crystal grain size of a subject by ultrasonic waves according to claim 5, 6, or 7.
【請求項9】 被検体は板又は鋼帯であることを特徴と
する請求項5、6、7又は8記載の超音波による被検体
の結晶粒径測定装置。
9. The apparatus according to claim 5, wherein the test object is a plate or a steel strip.
【請求項10】 焼鈍炉の後段に請求項9記載の超音波
による被検体の結晶粒径測定装置を有することを特徴と
する鋼板又は鋼帯の連続焼鈍装置。
10. A continuous annealing apparatus for a steel sheet or a steel strip, comprising the apparatus for measuring the crystal grain size of an object by ultrasonic waves according to claim 9, after the annealing furnace.
【請求項11】 熱延又は冷延の鋼板又は鋼帯の連続熱
処理工程において、熱処理前の鋼板又は鋼帯について請
求項1及び請求項3記載の方法により超音波散乱減衰量
及び被検体の厚さを測定し、更に、熱処理後の鋼板又は
鋼帯について請求項1又は2及び請求項3記載の方法に
より、被検体の結晶粒径及び厚さを測定し、これらの測
定値に基づいて、熱処理後の鋼板又は鋼帯の結晶粒径が
所定の範囲の値となるよう熱処理炉の炉内温度及び/又
は鋼板若しくは鋼帯の通板速度を制御することを特徴と
する鋼板又は鋼帯の熱処理方法。
11. A continuous heat treatment step for a hot-rolled or cold-rolled steel sheet or steel strip, wherein the steel sheet or the steel strip before the heat treatment is subjected to the ultrasonic scattering attenuation and the thickness of the specimen by the method according to claim 1 or 3. The crystal grain size and thickness of the test object are measured by the method according to claim 1 or 2 and claim 3 for the steel sheet or the steel strip after the heat treatment, and based on these measured values, Controlling the temperature inside the heat treatment furnace and / or the passing speed of the steel sheet or the steel strip so that the crystal grain size of the steel sheet or the steel strip after the heat treatment becomes a value within a predetermined range; Heat treatment method.
【請求項12】 熱延又は冷延の鋼板または鋼帯の熱処
理炉の前後に設置された請求項4乃至請求項8のいずれ
か一項記載の超音波による被検体の結晶粒径測定装置
と、熱処理炉の炉内温度測定装置と、鋼板又は鋼帯の通
板速度測定装置と、熱処理炉の炉内温度及び/又は鋼板
若しくは鋼帯の通板速度制御装置とを有し、更に、前記
結晶粒径測定装置からの結晶粒径及び板厚信号と、熱処
理炉の炉内温度信号と鋼板又は鋼帯の通板速度信号とに
基づいて演算を行い、熱処理後の鋼板又は鋼帯の結晶粒
径が所定の範囲の値となるよう熱処理炉の炉内温度及び
/又は鋼板若しくは鋼帯の通板速度制御装置を作動させ
る信号を発生する演算装置を有することを特徴とする鋼
板又は鋼帯の熱処理装置。
12. The apparatus according to claim 4, wherein said apparatus is provided before and after a heat treatment furnace for hot-rolled or cold-rolled steel sheet or steel strip. A device for measuring the temperature inside the furnace of the heat treatment furnace, a device for measuring the passing speed of the steel plate or the steel strip, and a device for controlling the temperature inside the furnace of the heat treatment furnace and / or the speed of passing the steel plate or the steel strip; The crystal grain size and thickness signal from the crystal grain size measuring device, and the calculation based on the temperature signal in the furnace of the heat treatment furnace and the passing speed signal of the steel sheet or the steel strip, the crystal of the steel sheet or the steel strip after the heat treatment A steel plate or a steel strip having an arithmetic unit that generates a signal for operating a furnace internal temperature of a heat treatment furnace and / or a sheet passing speed control device for the steel plate or the steel strip so that the particle diameter falls within a predetermined range. Heat treatment equipment.
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TWI812502B (en) * 2022-10-13 2023-08-11 財團法人金屬工業研究發展中心 Detecting method of dimensional stability of iron casting

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