JP3217843B2 - 連続製造される製品の特性をオンラインで非破壊測定する方法と装置 - Google Patents
連続製造される製品の特性をオンラインで非破壊測定する方法と装置Info
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01B15/06—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring the deformation in a solid
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冶金製品のようにスト
リップ、シート、形鋼、ワイヤ等の形で移動する製品を
連続的に製造する方法に関するものであり、特に、品質
管理や品質検査を行うため、あるいは、製造プロセスを
調整するために、測定するのが困難な特性を製造中に連
続して非破壊で迅速に検出または測定する方法関するも
のである。
リップ、シート、形鋼、ワイヤ等の形で移動する製品を
連続的に製造する方法に関するものであり、特に、品質
管理や品質検査を行うため、あるいは、製造プロセスを
調整するために、測定するのが困難な特性を製造中に連
続して非破壊で迅速に検出または測定する方法関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】上記のような製品を製造する場合には、
検査や調整のために連続的な測定が困難な特性、特に、
例えば平面度や弾性限界値等の特性を測定する必要があ
る。一般に、これらの特性を測定する場合には、製品か
らサンプルを採取して製造現場から離れた所で測定して
いるため、製造現場と異なるものを測定していることに
なる。この方法の欠点は、サンプルを採取すなわちカッ
トする必要があるため、製造の連続性が妨害され、しか
も、連続的に調節することができないという点にある。
検査や調整のために連続的な測定が困難な特性、特に、
例えば平面度や弾性限界値等の特性を測定する必要があ
る。一般に、これらの特性を測定する場合には、製品か
らサンプルを採取して製造現場から離れた所で測定して
いるため、製造現場と異なるものを測定していることに
なる。この方法の欠点は、サンプルを採取すなわちカッ
トする必要があるため、製造の連続性が妨害され、しか
も、連続的に調節することができないという点にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、冶金
製品のようにストリップ、シート、形鋼、ワイヤ等の形
で連続的に製造される製品の、連続測定が困難な特性を
製造ライン上で非破壊で迅速に測定することによって上
記の問題点を解決することにある。
製品のようにストリップ、シート、形鋼、ワイヤ等の形
で連続的に製造される製品の、連続測定が困難な特性を
製造ライン上で非破壊で迅速に測定することによって上
記の問題点を解決することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、冶金製品のよ
うにストリップ、シート、形鋼、ワイヤ等の形で連続的
に製造される製品の測定が困難な少なくとも１つの第１
の物理特性または幾何特性をオンラインで非破壊的に検
出・測定する方法において、(1) 連続的に容易に測定可
能で且つその変化を公知の方法で第１の物理特性または
幾何特性と相関させることが可能な、製品の第２の物理
特性または幾何特性を選択し、(2) 製造ラインの所定の
区域で製品を加工して第１の物理特性または幾何特性を
変化させて、この特性を公知の所定の基準状態に変え、
(3) 上記区域で第２の物理特性または幾何特性の第１回
目の測定を行い、上記区域の外での第２の物理特性また
は幾何特性の値が公知でない場合には、必要に応じて上
記区域の前方または後方で第２の物理特性または幾何特
性の第２回目の測定を行い、(4) 第１回目の測定値およ
び第２回目の測定値を処理して基準状態に対する第１の
特性の変化を求めて、第２回目の測定が上記区域の前方
か後方かによってこの区域の前方または後方での第１の
物理特性または幾何特性を求めることを特徴としてい
る。
うにストリップ、シート、形鋼、ワイヤ等の形で連続的
に製造される製品の測定が困難な少なくとも１つの第１
の物理特性または幾何特性をオンラインで非破壊的に検
出・測定する方法において、(1) 連続的に容易に測定可
能で且つその変化を公知の方法で第１の物理特性または
幾何特性と相関させることが可能な、製品の第２の物理
特性または幾何特性を選択し、(2) 製造ラインの所定の
区域で製品を加工して第１の物理特性または幾何特性を
変化させて、この特性を公知の所定の基準状態に変え、
(3) 上記区域で第２の物理特性または幾何特性の第１回
目の測定を行い、上記区域の外での第２の物理特性また
は幾何特性の値が公知でない場合には、必要に応じて上
記区域の前方または後方で第２の物理特性または幾何特
性の第２回目の測定を行い、(4) 第１回目の測定値およ
び第２回目の測定値を処理して基準状態に対する第１の
特性の変化を求めて、第２回目の測定が上記区域の前方
か後方かによってこの区域の前方または後方での第１の
物理特性または幾何特性を求めることを特徴としてい
る。
【０００５】
【作用】連続的に測定が可能な第２の特性が上記区域の
前方または後方で公知の数値を有する場合には、この区
域の前方または後方で第２回目の測定は不要であり、本
発明方法は上記区域で第２の特性を測定するだけでよ
い。本発明の他の特徴は、第２の特性を上記区域の異な
る２つの点、必要な場合には、上記区域の前方または後
方に位置する互いに異なる２つの点で２つ測定し、この
区域内の測定点とこの区域外の測定点を、製品が移動し
た時に上記区域内の測定値とその外部の測定値とが組合
されるようにする点にある。ストリップの場合には、一
方の測定点をストリップの移動軸線上の点とし、他方の
測定点をこの軸線と平行で且つこの軸線からズレた線上
に位置する点にすることができる。
前方または後方で公知の数値を有する場合には、この区
域の前方または後方で第２回目の測定は不要であり、本
発明方法は上記区域で第２の特性を測定するだけでよ
い。本発明の他の特徴は、第２の特性を上記区域の異な
る２つの点、必要な場合には、上記区域の前方または後
方に位置する互いに異なる２つの点で２つ測定し、この
区域内の測定点とこの区域外の測定点を、製品が移動し
た時に上記区域内の測定値とその外部の測定値とが組合
されるようにする点にある。ストリップの場合には、一
方の測定点をストリップの移動軸線上の点とし、他方の
測定点をこの軸線と平行で且つこの軸線からズレた線上
に位置する点にすることができる。
【０００６】従って、本発明は連続加工法の出口で製品
を連続的に検査することによって製品の物理特性を管理
することができる。本発明はさらに、連続処理装置で連
続的に製造されるストリップ、シート、形鋼、ワイヤ等
の形の製品の特性を調節することができる。本発明は特
に、平坦化装置(installation de planage) で平坦化加
工される鋼ストリップ等の圧延製品の全体的平面度の管
理および／または調節に応用することができるが、これ
に限定されるわけではない。この場合には、第２の特性
としてストリップの少なくとも１つの区域での少なくと
も１つの表面応力とし、その測定値から張力が無い場合
の製品が示す平面度の欠陥（湾曲度(cintres) および／
または仕上り度(tuiles)) を表す値を求めるのが好まし
い。本発明の好ましい１実施態様では、応力を示すＸ線
回折の特性値を測定して製品の表面応力を求める。この
実施態様の場合には、製品の２つの表面上でブラッグ(B
ragg) 角度を測定してブラッグ角度の微分値を求める。
本発明はさらに、応力を測定するためにソーラー(Solle
r)スリットを有する検出器を備えたことを特徴とする上
記方法を実施するための装置を提供する。この装置では
線形Ｘ線検出器を用いてブラッグ角度を測定する。本発
明はさらに、測定中の製品の変位を考慮して測定値を補
正する方法を提供する。以下、添付図面を参照して本発
明を説明する。しかし、本発明が以下の実施例に限定さ
れるものではない。
を連続的に検査することによって製品の物理特性を管理
することができる。本発明はさらに、連続処理装置で連
続的に製造されるストリップ、シート、形鋼、ワイヤ等
の形の製品の特性を調節することができる。本発明は特
に、平坦化装置(installation de planage) で平坦化加
工される鋼ストリップ等の圧延製品の全体的平面度の管
理および／または調節に応用することができるが、これ
に限定されるわけではない。この場合には、第２の特性
としてストリップの少なくとも１つの区域での少なくと
も１つの表面応力とし、その測定値から張力が無い場合
の製品が示す平面度の欠陥（湾曲度(cintres) および／
または仕上り度(tuiles)) を表す値を求めるのが好まし
い。本発明の好ましい１実施態様では、応力を示すＸ線
回折の特性値を測定して製品の表面応力を求める。この
実施態様の場合には、製品の２つの表面上でブラッグ(B
ragg) 角度を測定してブラッグ角度の微分値を求める。
本発明はさらに、応力を測定するためにソーラー(Solle
r)スリットを有する検出器を備えたことを特徴とする上
記方法を実施するための装置を提供する。この装置では
線形Ｘ線検出器を用いてブラッグ角度を測定する。本発
明はさらに、測定中の製品の変位を考慮して測定値を補
正する方法を提供する。以下、添付図面を参照して本発
明を説明する。しかし、本発明が以下の実施例に限定さ
れるものではない。
【０００７】
【実施例】先ず、図１を参照して連続製造プロセスを説
明する。この図１では製品は図の左から右へ進行するも
のとする。この連続製造プロセスの点Ａでは、製品は、
検査するのは望ましいが連続的に測定することはできな
い第１の特性Ｘと、連続的に測定することが可能な第２
の特性Ｙとを有している。この製品に、点Ａの下流側
で、上記特性ＸとＹとに同時に作用する機械的、熱的、
磁気的、電気的またはその他の作用を加える工程を加え
て、製品を基準状態にする。すなわち、点Ｂで第１の特
性がそれ自体公知の値Ｘ0 となり、第２の特性が測定可
能な値Ｙ0 となるような状態にする。この工程の下流側
では、製品が再び「自由」になり、第１の特性は値Ｘ’
になり、第２の特性は値Ｙ’になる。
明する。この図１では製品は図の左から右へ進行するも
のとする。この連続製造プロセスの点Ａでは、製品は、
検査するのは望ましいが連続的に測定することはできな
い第１の特性Ｘと、連続的に測定することが可能な第２
の特性Ｙとを有している。この製品に、点Ａの下流側
で、上記特性ＸとＹとに同時に作用する機械的、熱的、
磁気的、電気的またはその他の作用を加える工程を加え
て、製品を基準状態にする。すなわち、点Ｂで第１の特
性がそれ自体公知の値Ｘ0 となり、第２の特性が測定可
能な値Ｙ0 となるような状態にする。この工程の下流側
では、製品が再び「自由」になり、第１の特性は値Ｘ’
になり、第２の特性は値Ｙ’になる。
【０００８】図２に示すように、この工程を実施する際
には、第１の特性と第２の特性との間には相関関係があ
る。図２には３つの場合が図示されている。曲線Ｃ１は
可逆的な工程に対応し、ＸはＹと共に規則的に変化す
る。曲線Ｃ３は飽和作用を有する工程に対応し、この工
程ではＸがＸs になった時に曲線Ｃ３は鉛直部分を有す
ることになる。また、閾値を有する工程の場合には曲線
Ｘ＝ｆ（Ｙ）は先ず第１の水平部分を有し、その後、Ｘ
がＹと共に変化する部分を有する。このような工程にも
本発明は適用できる。曲線Ｃ２は工程の出口での製品の
挙動に対応している。この曲線Ｃ２は非可逆性がない場
合には曲線Ｃ１と同じであり、工程の一部が非可逆性で
飽和作用を有する場合には、例えば曲線Ｃ３の非鉛直部
分に対応している。この曲線Ｃ２の例は湾曲鋼板の平坦
化現象である。今、Ｘが曲げに対応し、Ｙが鋼板（また
はストリップ）の軸線上の上側表面と下側表面との間の
応力差に対応する場合で、この工程が湾曲を除くために
鋼板を圧縮する工程である場合には、以下の２つの場合
がある： (1) 初期の湾曲が小さい場合で、この場合には圧縮は弾
性変形のみで、工程は可逆的である。ＸとＹとを相関さ
せるにはＣ１型の曲線が使用でき、Ｃ２型の曲線はＣ１
型の曲線と同じになる。 (2) 初期の湾曲が極めて大きい場合で、この場合には可
塑変形になる。点Ａ（工程の前）から点Ｂへ変わる際の
ＸとＹとの関係はＣ３型の曲線に対応する関係式で表わ
すことができる。この工程を出て点Ｂから点Ｃに変わる
際のＸとＹとの関係は図２に示すＣ２型の曲線で表すこ
とができる。
には、第１の特性と第２の特性との間には相関関係があ
る。図２には３つの場合が図示されている。曲線Ｃ１は
可逆的な工程に対応し、ＸはＹと共に規則的に変化す
る。曲線Ｃ３は飽和作用を有する工程に対応し、この工
程ではＸがＸs になった時に曲線Ｃ３は鉛直部分を有す
ることになる。また、閾値を有する工程の場合には曲線
Ｘ＝ｆ（Ｙ）は先ず第１の水平部分を有し、その後、Ｘ
がＹと共に変化する部分を有する。このような工程にも
本発明は適用できる。曲線Ｃ２は工程の出口での製品の
挙動に対応している。この曲線Ｃ２は非可逆性がない場
合には曲線Ｃ１と同じであり、工程の一部が非可逆性で
飽和作用を有する場合には、例えば曲線Ｃ３の非鉛直部
分に対応している。この曲線Ｃ２の例は湾曲鋼板の平坦
化現象である。今、Ｘが曲げに対応し、Ｙが鋼板（また
はストリップ）の軸線上の上側表面と下側表面との間の
応力差に対応する場合で、この工程が湾曲を除くために
鋼板を圧縮する工程である場合には、以下の２つの場合
がある： (1) 初期の湾曲が小さい場合で、この場合には圧縮は弾
性変形のみで、工程は可逆的である。ＸとＹとを相関さ
せるにはＣ１型の曲線が使用でき、Ｃ２型の曲線はＣ１
型の曲線と同じになる。 (2) 初期の湾曲が極めて大きい場合で、この場合には可
塑変形になる。点Ａ（工程の前）から点Ｂへ変わる際の
ＸとＹとの関係はＣ３型の曲線に対応する関係式で表わ
すことができる。この工程を出て点Ｂから点Ｃに変わる
際のＸとＹとの関係は図２に示すＣ２型の曲線で表すこ
とができる。
【０００９】図２から分かるように、Ｘ0 は公知である
ので、Ｙ0 とＹ（点Ａ）またはＹ’（点Ｃ）とを測定す
れば、飽和がない場合にはＸ（点Ａ）を求めることがで
き、全ての場合でＸ’ (点Ｃ）を求めることができる。
従って、点Ｂの区域での第２の特性の少なくとも１つの
測定値と前方（点Ａ）または後方（点Ｃ）での第２の特
性の少なくとも１つの測定値とから、点Ａまたは点Ｃで
の第１の特性の値を決定することができ、従って、製造
ラインの出口での第１の特性の値を求めることができ
る。なお、製品の管理または製造ラインの調整用には、
製造工程の下流側の点Ｃでの第２の特性の値を知れば十
分である。
ので、Ｙ0 とＹ（点Ａ）またはＹ’（点Ｃ）とを測定す
れば、飽和がない場合にはＸ（点Ａ）を求めることがで
き、全ての場合でＸ’ (点Ｃ）を求めることができる。
従って、点Ｂの区域での第２の特性の少なくとも１つの
測定値と前方（点Ａ）または後方（点Ｃ）での第２の特
性の少なくとも１つの測定値とから、点Ａまたは点Ｃで
の第１の特性の値を決定することができ、従って、製造
ラインの出口での第１の特性の値を求めることができ
る。なお、製品の管理または製造ラインの調整用には、
製造工程の下流側の点Ｃでの第２の特性の値を知れば十
分である。
【００１０】図３は引張り下で平坦化した後に、力また
は応力を加えずに自然に湾曲率ρで曲がった厚さｈの鋼
板の一部を示しており、曲線１は厚さ方向の応力変化を
示している。力を全く受けていない鋼板は、 (1) 厚さ方向の応力の積分がゼロ（外部引張り応力の合
計はゼロ)
は応力を加えずに自然に湾曲率ρで曲がった厚さｈの鋼
板の一部を示しており、曲線１は厚さ方向の応力変化を
示している。力を全く受けていない鋼板は、 (1) 厚さ方向の応力の積分がゼロ（外部引張り応力の合
計はゼロ)
【００１１】
【数１】∫σｄｘ＝０ (2) 厚さ方向の１つの表面までの距離と応力との積の積
分もゼロ（モーメントがゼロ) である。
分もゼロ（モーメントがゼロ) である。
【００１２】
【数２】∫σｘｄｘ＝０ 図４は上記と同じサンプルを平坦化するために、それに
モーメントＭを加えた場合を示している。この条件下で
は以下になる：
モーメントＭを加えた場合を示している。この条件下で
は以下になる：
【００１３】
【数３】∫σｄｘ＝０ 外部引張り応力ゼロ
【００１４】
【数４】 ∫σｘｄｘ＝Ｍ 平坦化に必要なモーメント ここで、σA 、σB を初期（湾曲) 状態での表面応力と
し、σ’A 、σ’B を最終（平坦化後の) 状態での表面
応力とすると、簡単な力学計算によって値：（σ’A −
σA ）（σ’B −σB ）がモーメントＭに比例すること
が分かる。従って、可塑化がなかった場合には初期の湾
曲度が計算でき、また、可塑化があった場合には、平坦
化力を除いた時に生じる残留弾性湾曲度を計算すること
ができる。これは、上記の方法の最も一般的な場合であ
る。
し、σ’A 、σ’B を最終（平坦化後の) 状態での表面
応力とすると、簡単な力学計算によって値：（σ’A −
σA ）（σ’B −σB ）がモーメントＭに比例すること
が分かる。従って、可塑化がなかった場合には初期の湾
曲度が計算でき、また、可塑化があった場合には、平坦
化力を除いた時に生じる残留弾性湾曲度を計算すること
ができる。これは、上記の方法の最も一般的な場合であ
る。
【００１５】図５は、図示した矢印方向に右から左へ移
動する圧延鋼板２の概念図である。この圧延鋼板２は、
引張り平坦化装置５を通って張力下に維持された状態で
表面応力測定装置３の前を通過する。この表面応力測定
装置３ではＸ線回折によって鋼板の各表面のブラッグ(B
ragg) 角を測定する。測定装置３で測定された応力値は
コンピュータまたは計算機４へ送り、この計算機では鋼
板２が開放された時すなわち外部応力から自由になった
時に示すであろう湾曲変形度または仕上がり変形度(def
ormation en tuile)を計算し、この値と一定の平面品質
を定義するためまたは所望の変形度を有する特定の鋼板
とするためにユーザが選択した予め決めた値とを比較す
る。この変形度の計算値が選択基準値以下の場合には、
計算機４から鋼板２が正確に処理されたことを確認する
調整信号が鋼板２の進行方向に対して上流側に配置され
た引張り平坦化装置５へ出される。
動する圧延鋼板２の概念図である。この圧延鋼板２は、
引張り平坦化装置５を通って張力下に維持された状態で
表面応力測定装置３の前を通過する。この表面応力測定
装置３ではＸ線回折によって鋼板の各表面のブラッグ(B
ragg) 角を測定する。測定装置３で測定された応力値は
コンピュータまたは計算機４へ送り、この計算機では鋼
板２が開放された時すなわち外部応力から自由になった
時に示すであろう湾曲変形度または仕上がり変形度(def
ormation en tuile)を計算し、この値と一定の平面品質
を定義するためまたは所望の変形度を有する特定の鋼板
とするためにユーザが選択した予め決めた値とを比較す
る。この変形度の計算値が選択基準値以下の場合には、
計算機４から鋼板２が正確に処理されたことを確認する
調整信号が鋼板２の進行方向に対して上流側に配置され
た引張り平坦化装置５へ出される。
【００１６】移動する鋼板またはストリップの各表面の
応力σA 、σB は、例えばメーダー(G.Maeder)の論文
『Ｘ線回折による応力測定の進歩（Present developmen
ts inthe determination of stresses by X-raydiffrac
tion）』「材料と技術(Materiaux et techniques) 」19
88年9-10月号、第５〜12頁に記載の基本原理を用いたＸ
線回折で求めることができる。この論文の内容は本発明
の一部をなす。この方法では結晶面の特定の群に対応し
た回折ピークの変位と形状とを研究する必要がある。鋼
板またはストリップの基準座標に対する向きの差を考慮
して共通母線に沿った応力値を求めるか、複数の母線に
沿った引張り装置全体の応力値を求める。
応力σA 、σB は、例えばメーダー(G.Maeder)の論文
『Ｘ線回折による応力測定の進歩（Present developmen
ts inthe determination of stresses by X-raydiffrac
tion）』「材料と技術(Materiaux et techniques) 」19
88年9-10月号、第５〜12頁に記載の基本原理を用いたＸ
線回折で求めることができる。この論文の内容は本発明
の一部をなす。この方法では結晶面の特定の群に対応し
た回折ピークの変位と形状とを研究する必要がある。鋼
板またはストリップの基準座標に対する向きの差を考慮
して共通母線に沿った応力値を求めるか、複数の母線に
沿った引張り装置全体の応力値を求める。
【００１７】図６は測定装置３の詳細図である。Ｘ線源
11のビームを鋼板２の１つの表面の１つの区域12へ照射
し、回折された放射線を鋼板２に対してＸ線源11とは異
なる方向に配置された検出器13で受ける。Ｘ線源11の軸
線と検出器13の軸線とが成す角度はπ−２θに等しい。
Ｘ線源11と検出器13によって構成される測定装置が鋼板
２に対して成す方向はΨに等しく、これはＸ線源11のビ
ームが鋼板２上の入射点で鋼板２の法線に対してＸ線源
11の軸線と検出器13の軸線とが成す角度の二等分線が成
す角度である。上記の角度π−２θは変形ゲージとして
選択した金属の結晶平面の関数で選択する。上記の角度
Ψは測定条件で決める。本発明の１つの特徴は、ブラッ
グ(Bragg) 角の変位と２つの表面面の間の強度とを比較
して湾曲度を十分且つ迅速に測定する点にある。この比
較は図６に示した装置11', 13', 21', 23'で行う。
11のビームを鋼板２の１つの表面の１つの区域12へ照射
し、回折された放射線を鋼板２に対してＸ線源11とは異
なる方向に配置された検出器13で受ける。Ｘ線源11の軸
線と検出器13の軸線とが成す角度はπ−２θに等しい。
Ｘ線源11と検出器13によって構成される測定装置が鋼板
２に対して成す方向はΨに等しく、これはＸ線源11のビ
ームが鋼板２上の入射点で鋼板２の法線に対してＸ線源
11の軸線と検出器13の軸線とが成す角度の二等分線が成
す角度である。上記の角度π−２θは変形ゲージとして
選択した金属の結晶平面の関数で選択する。上記の角度
Ψは測定条件で決める。本発明の１つの特徴は、ブラッ
グ(Bragg) 角の変位と２つの表面面の間の強度とを比較
して湾曲度を十分且つ迅速に測定する点にある。この比
較は図６に示した装置11', 13', 21', 23'で行う。
【００１８】本発明の別の特徴は上記の測定を複数の角
度で行うことができる点にある。第１の実施態様では、
互いに異なる角度ΨとΨ’にセットした複数のＸ線源−
検出器11、13；11', 13'を用いて測定を行う。これらの
測定値から各表面に対する応力と微構造状態との評価値
を演繹することができる。本発明の他の実施態様では、
単一のＸ線源−検出器11、13を製品の表面に対する向き
が変えることができるようにセットして用いる。また、
２組のＸ線源−検出器11、13；11', 13'を用いて、鋼板
２の互いに反対側の表面を対称に測定するのが好まし
い。
度で行うことができる点にある。第１の実施態様では、
互いに異なる角度ΨとΨ’にセットした複数のＸ線源−
検出器11、13；11', 13'を用いて測定を行う。これらの
測定値から各表面に対する応力と微構造状態との評価値
を演繹することができる。本発明の他の実施態様では、
単一のＸ線源−検出器11、13を製品の表面に対する向き
が変えることができるようにセットして用いる。また、
２組のＸ線源−検出器11、13；11', 13'を用いて、鋼板
２の互いに反対側の表面を対称に測定するのが好まし
い。
【００１９】上記の手段を用いることによって、所望の
形式の情報に応じて作成されたアルゴリズムを用いてデ
ータを迅速に入手することができる。そのためには少な
くとも以下のものを供給する必要がある： (1) 湾曲度を直ちに評価する場合には、１つの方向また
は複数の方向から測定した角度の変位と強度を１つの表
面と他方の表面とで単純に比較する（最低） (2) 各表面上での表面変形度の特性を詳細に評価する場
合には、応力を計算し、複数の方向で回折ピークの形状
を記載する（必須）。 差の測定を行った場合、すなわち鋼板２の互いに反対側
の表面の各区域を測定する測定装置を対称に配置した場
合には、変形の湾曲半径ρまたはその湾曲量Ｆを２つの
表面間の応力差の値とを相関させる関係式を作ることが
できる。今、初期応力が対称 (σA ＝σB ) に分布して
いたと仮定した場合には、Δσ＝σ’A −σ’B を直接
測定することによって、Ｆ＝Δσ・Ｌ2 ／８ Ｅｈ（こ
こで、ΔσはPaで表わされ、Ｌは変形の長さ（mm）を表
し、Ｅは弾性率(Pa)を表し、ｈは鋼板の厚さ(mm)を表
す) によって湾曲量Ｆを計算することができる。また、
工程の前後の状態自体が公知である一般的な方法の場合
には、単一の測定区域で十分である。この場合には、湾
曲半径ρ (mm) ＝Ｅ・ｈ／Δσが得られる。
形式の情報に応じて作成されたアルゴリズムを用いてデ
ータを迅速に入手することができる。そのためには少な
くとも以下のものを供給する必要がある： (1) 湾曲度を直ちに評価する場合には、１つの方向また
は複数の方向から測定した角度の変位と強度を１つの表
面と他方の表面とで単純に比較する（最低） (2) 各表面上での表面変形度の特性を詳細に評価する場
合には、応力を計算し、複数の方向で回折ピークの形状
を記載する（必須）。 差の測定を行った場合、すなわち鋼板２の互いに反対側
の表面の各区域を測定する測定装置を対称に配置した場
合には、変形の湾曲半径ρまたはその湾曲量Ｆを２つの
表面間の応力差の値とを相関させる関係式を作ることが
できる。今、初期応力が対称 (σA ＝σB ) に分布して
いたと仮定した場合には、Δσ＝σ’A −σ’B を直接
測定することによって、Ｆ＝Δσ・Ｌ2 ／８ Ｅｈ（こ
こで、ΔσはPaで表わされ、Ｌは変形の長さ（mm）を表
し、Ｅは弾性率(Pa)を表し、ｈは鋼板の厚さ(mm)を表
す) によって湾曲量Ｆを計算することができる。また、
工程の前後の状態自体が公知である一般的な方法の場合
には、単一の測定区域で十分である。この場合には、湾
曲半径ρ (mm) ＝Ｅ・ｈ／Δσが得られる。
【００２０】平坦化装置の前方または後方に第２の応力
測定装置を配置した場合には、初期応力の対称性を仮定
する必要がなくなる。これが最も一般的な場合である。
初期の湾曲度が小さい場合には、平坦化工程は純粋に弾
性工程且つ可逆性の工程であり、従って、図２の曲線Ｃ
１の場合になるので、第２の測定装置を平坦化装置の前
方または後方に配置することができる。初期の曲げが湾
曲度が極めて大きい場合には、平坦化時に可塑変形が起
こり、図２のＣ３型とＣ２型の曲線によって特徴付けら
れる飽和作用を有する工程になる。この場合には、第２
の測定装置は平坦化装置の前方ではなくて後方に配置す
るのが好ましい。この場合には、湾曲量Ｆ＝Δσ・Ｌ2
／８Ｅ・ｈになる（ここで、Δσ＝（σ' A −σ' B )
(σA −σB ) である）。これらの計算をすることによ
って、所望の平面性を有する品質が得られるように平坦
化装置５で実施すべき調整量を決めることができる。ま
た、下流側に補助の引張り平坦化装置を配置して、検査
し終わった鋼板の平面度全体の欠陥を補正し、この補助
の引張り平坦化装置の結果を測定装置３によって測定さ
れた偏差の関数で変えることもできる。
測定装置を配置した場合には、初期応力の対称性を仮定
する必要がなくなる。これが最も一般的な場合である。
初期の湾曲度が小さい場合には、平坦化工程は純粋に弾
性工程且つ可逆性の工程であり、従って、図２の曲線Ｃ
１の場合になるので、第２の測定装置を平坦化装置の前
方または後方に配置することができる。初期の曲げが湾
曲度が極めて大きい場合には、平坦化時に可塑変形が起
こり、図２のＣ３型とＣ２型の曲線によって特徴付けら
れる飽和作用を有する工程になる。この場合には、第２
の測定装置は平坦化装置の前方ではなくて後方に配置す
るのが好ましい。この場合には、湾曲量Ｆ＝Δσ・Ｌ2
／８Ｅ・ｈになる（ここで、Δσ＝（σ' A −σ' B )
(σA −σB ) である）。これらの計算をすることによ
って、所望の平面性を有する品質が得られるように平坦
化装置５で実施すべき調整量を決めることができる。ま
た、下流側に補助の引張り平坦化装置を配置して、検査
し終わった鋼板の平面度全体の欠陥を補正し、この補助
の引張り平坦化装置の結果を測定装置３によって測定さ
れた偏差の関数で変えることもできる。
【００２１】図７は、最初に３cmの正の湾曲、次に５cm
以下の負の湾曲、さらに3.5 cmの正の湾曲を有する鋼板
の一部の応力微分測定値を示す曲線である。この図から
分かるように、この応力微分測定曲線は張力を受けてい
ない時の鋼板の変形像を与える。この湾曲度の測定は測
定装置の下流側でシートを切断した後に行ったものであ
る。
以下の負の湾曲、さらに3.5 cmの正の湾曲を有する鋼板
の一部の応力微分測定値を示す曲線である。この図から
分かるように、この応力微分測定曲線は張力を受けてい
ない時の鋼板の変形像を与える。この湾曲度の測定は測
定装置の下流側でシートを切断した後に行ったものであ
る。
【００２２】応力測定で用いる検出器は、例えば日本の
会社リガク(Rigaku)が製造している公知のソーラー(Sol
lers) スリット型の検出器で構成することができる。こ
の検出器では、先ずブラッグ(Bragg) 角度を与える回折
点を検出し、それを用いて応力を決定する。本発明の変
形実施態様では、第２の特性としてのブラッグ角度を直
接測定し且つ鋼板の２つの表面間の差を測定する。
会社リガク(Rigaku)が製造している公知のソーラー(Sol
lers) スリット型の検出器で構成することができる。こ
の検出器では、先ずブラッグ(Bragg) 角度を与える回折
点を検出し、それを用いて応力を決定する。本発明の変
形実施態様では、第２の特性としてのブラッグ角度を直
接測定し且つ鋼板の２つの表面間の差を測定する。
【００２３】図８は、図７と同じプロフィルを有する鋼
板のブラッグ角度の微分測定値を示している。この図８
から分かるように、ブラッグ角度の微分測定値も鋼板の
平面度の欠陥を表す測定値として使うことができる。ブ
ラッグ角度の測定は、測定装置の方向角度を35〜60°に
して行うのが好ましい。この範囲のブラッグ角度では微
分測定値の感度が特に高く、回折強度が大きい。測定を
迅速に行うためには、線形検出器、例えば20°の角度範
囲に対して一つの回折ピークを規定する 220チャネルを
有する線形検出器を用いるのが好ましい。この線形検出
器を用いると精度も向上し、例えば回折ピーク位置に対
して0.03°の精度が得られ、測定は10秒でできる。この
精度で約 1.5cmの湾曲度を評価することができる。
板のブラッグ角度の微分測定値を示している。この図８
から分かるように、ブラッグ角度の微分測定値も鋼板の
平面度の欠陥を表す測定値として使うことができる。ブ
ラッグ角度の測定は、測定装置の方向角度を35〜60°に
して行うのが好ましい。この範囲のブラッグ角度では微
分測定値の感度が特に高く、回折強度が大きい。測定を
迅速に行うためには、線形検出器、例えば20°の角度範
囲に対して一つの回折ピークを規定する 220チャネルを
有する線形検出器を用いるのが好ましい。この線形検出
器を用いると精度も向上し、例えば回折ピーク位置に対
して0.03°の精度が得られ、測定は10秒でできる。この
精度で約 1.5cmの湾曲度を評価することができる。
【００２４】線形検出器線を用いてブラッグ角度の差を
測定すると、鋼板の厚さ (高さ) の差に対してかなり敏
感になる。例えば振幅２mm、周波数３Hzで振動させて静
止測定を行った結果、精度のロスは約0.01°であった。
本発明では測定精度を向上させるために、測定区域の鋼
板位置の変化をリアルタイムで測定し且つ測定されたブ
ラッグ角度の微分測定値を修正する。図９はそのための
装置の概念図であり、鋼板２と、鋼板２の両面に配置さ
れた２つの測定装置（Ｘ線源−検出器) 31、32と、２つ
の線形検出器33、34が図示されている。本発明では、鋼
板の位置の測定装置を、例えば容量ピックアップ35と、
それと組合わされた平均位置に対する鋼板２の高さを出
力する測定装置36とで構成し、それを測定区域12に配置
する。２つの線形検出器33、34から来る測定値と測定装
置36から来る測定値をコンピュータまたは計算器37へ送
り、この出力でブラッグ角度の差を修正する。
測定すると、鋼板の厚さ (高さ) の差に対してかなり敏
感になる。例えば振幅２mm、周波数３Hzで振動させて静
止測定を行った結果、精度のロスは約0.01°であった。
本発明では測定精度を向上させるために、測定区域の鋼
板位置の変化をリアルタイムで測定し且つ測定されたブ
ラッグ角度の微分測定値を修正する。図９はそのための
装置の概念図であり、鋼板２と、鋼板２の両面に配置さ
れた２つの測定装置（Ｘ線源−検出器) 31、32と、２つ
の線形検出器33、34が図示されている。本発明では、鋼
板の位置の測定装置を、例えば容量ピックアップ35と、
それと組合わされた平均位置に対する鋼板２の高さを出
力する測定装置36とで構成し、それを測定区域12に配置
する。２つの線形検出器33、34から来る測定値と測定装
置36から来る測定値をコンピュータまたは計算器37へ送
り、この出力でブラッグ角度の差を修正する。
【００２５】図10は測定装置（Ｘ線源−検出器) をオメ
ガ (Ω) 状に配置した線形検出器を用いた本発明の他の
実施態様の概念図である。このオメガ配置にすることに
よって、Ψ配置に対して高さの差に対する感度を４分の
１にして、より厚い厚さでの応力の差の測定値を積分す
ることができる。また、感度は鋼板に対する検出器の距
離に反比例するので、鋼板に対する検出器の距離を大き
くすることによって約３mm程度の湾曲度の変化をオンラ
インで検出する装置にすることができる。以上の説明か
ら分かるように、本発明は引張り平坦化加工された圧延
製品の平面度を簡単な方法で検査でき、それによって完
全に平坦な鋼板または所定の湾曲特性を有する鋼板を製
造することができる。特に、固定式の線形検出器を用い
ることによって、調整を行うのに十分な速さの応答時間
で測定が実施できる。
ガ (Ω) 状に配置した線形検出器を用いた本発明の他の
実施態様の概念図である。このオメガ配置にすることに
よって、Ψ配置に対して高さの差に対する感度を４分の
１にして、より厚い厚さでの応力の差の測定値を積分す
ることができる。また、感度は鋼板に対する検出器の距
離に反比例するので、鋼板に対する検出器の距離を大き
くすることによって約３mm程度の湾曲度の変化をオンラ
インで検出する装置にすることができる。以上の説明か
ら分かるように、本発明は引張り平坦化加工された圧延
製品の平面度を簡単な方法で検査でき、それによって完
全に平坦な鋼板または所定の湾曲特性を有する鋼板を製
造することができる。特に、固定式の線形検出器を用い
ることによって、調整を行うのに十分な速さの応答時間
で測定が実施できる。
【図１】 本発明の一般原理を説明するための概念図。
【図２】 同じく、本発明の一般原理を説明するための
概念図。
概念図。
【図３】 本発明を鋼板の平面性の欠陥の測定に応用し
た場合を説明するための概念図。
た場合を説明するための概念図。
【図４】 同じく、本発明を鋼板の平面性の欠陥の測定
に応用した場合を説明するための概念図。
に応用した場合を説明するための概念図。
【図５】 本発明装置の単純化したブロック図。
【図６】 測定装置の詳細図。
【図７】 残留湾曲度の関数で応力の微分値を表した曲
線。
線。
【図８】 図７と同じ残留湾曲度に対してブラッグ角度
のの微分値を表した曲線。
のの微分値を表した曲線。
【図９】 鋼板の位置の補装置を備えたブラッグ角度測
定装置の概略図。
定装置の概略図。
【図10】 「オメガ」配置でブラッグ角度を測定して応
力を評価することができる線形Ｘ線検出器を用いた装置
の２つの入射角Ψでの概念図。
力を評価することができる線形Ｘ線検出器を用いた装置
の２つの入射角Ψでの概念図。
２ 鋼板 ３ 測定装置 ４ コンピュータ ５ 引張り平
坦化装置 11 Ｘ線源 12 測定区域 13 検出器 31、32 測定
装置 33、34 線形検出器 36 位置測定
装置 37 コンピュータ
坦化装置 11 Ｘ線源 12 測定区域 13 検出器 31、32 測定
装置 33、34 線形検出器 36 位置測定
装置 37 コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジャン−ルー ルブリュン フランス国 91120 パレソー リュ ドゥ アンナ 30 (72)発明者 エルベェ ピエール ミショー フランス国 42100 サン テチエンヌ リュ ヴォルテール 29 (56)参考文献 特開 平２−27230（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−292208（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−107913（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−41661（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−107461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−9704（ＪＰ，Ａ) 仏国特許出願公開2464106（ＦＲ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 1/00 B21C 51/00 G01L 5/04
Claims (16)
- 【請求項１】 下記の（1）〜（4）の工程を特徴とす
る、連続的に製造される製品(2)の測定が困難な少なく
とも１つの第１の物理特性または幾何特性(Ｘ)をオンラ
インで非破壊的に検出・測定する方法： （1） 公知の方法で変化を連続的且つ容易に測定する
ことが可能な第１の物理特性または幾何特性(Ｘ)と相関
させることが可能な、製品(2)の第２の物理特性または
幾何特性(Ｙ)を選択し、 （2） 製造ラインの所定の区域(B)で製品(2)に力を加
えることによって第１の物理特性または幾何特性(Ｘ)を
特性が分かっている所定の基準状態の値(Ｘ０)に変え、 （3） 区域(B)での第２の物理特性または幾何特性(Ｙ)
の第１回目の測定値(Ｙ0)を求め、区域(B)の外での第２
の物理特性または幾何特性(Ｙ)の値が分かっていない場
合には区域(B)の前方または後方で第２の物理特性また
は幾何特性(Ｙ)の第２回目の測定値(Ｙ，Ｙ')を求め、 （4） 第２の物理特性または幾何特性の第１回目の測
定値(Ｙ0)と第２回目の測定値(Ｙ，Ｙ‘)とを処理し
て、第１の物理特性または幾何特性(Ｘ)の基準状態の値
(Ｘ0)に対する変化から区域(B)の前方または後方での第
１の物理特性または幾何特性(Ｘ，Ｘ’)を求める。 - 【請求項２】 区域(B)の前方または後方での第２の物
理特性または幾何特性(Ｙ)の値(Ｙ，Ｙ‘)が分かってい
る場合には区域(B)で第２の物理特性または幾何特性
(Ｙ)の第１回目の測定値(Ｙ0)のみを求め、この測定値
(Ｙ0)のみから上記の処理を行う請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 区域(B)の２つの異なる点で第２の物理
特性または幾何特性(Ｙ)を少なくとも２回測定し、これ
ら２回の測定値の各々に対して上記の処理を少なくとも
１回行なう請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 区域(B)の２つの異なる点で第２の物理
特性または幾何特性(Ｙ)を少なくとも２回測定し、その
各測定値を処理し、この処理によって得られた結果を処
理して第１の物理特性または幾何特性の変化を特徴付け
るための処理をする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の方
法を用いて製品の物理特性を決定することを特徴とす
る、連続加工工程で連続的に製造される製品の連続的な
検査方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の検査方法を用いて連続
加工装置を制御する制御信号を出すことを特徴とする、
ストリップ、シート、形鋼またはワイヤの形をした製品
の特性を調節する連続加工装置の調節方法。 - 【請求項７】 被検査特性が測定が困難な平面度であ
り、測定が容易な特性が表面応力(ρ)であり、基準状態
(X0)にする方法がストリップの平坦化加工であり、表面
応力(ρ)を請求項１に記載の方法を用いて測定し、その
測定値から製品の湾曲度または仕上り度を表す値を求め
ることを特徴とする、平坦化加工される圧延製品の全体
的平面度を検査および／または調節する方法。 - 【請求項８】 第１の物理特性または幾何特性の基準状
態(Ｘ0)に対応する区域(12)において、圧延製品の２つ
の表面上で上記の測定を行って応力の微分値を求める請
求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 第１の物理特性または幾何特性の基準状
態(Ｘ０)に対応する区域(12)において、複数の角度方向
で上記の測定を行う請求項７に記載の方法。 - 【請求項１０】 表面応力(ρ)をＸ線回折の少なくとも
１つの特性値を測定して求める請求項７〜９のいずれか
一項に記載の方法。 - 【請求項１１】 製品の２つの表面上でのブラッグ角度
を測定してこれら２つの表面での応力微分値を表すブラ
ッグ角度の微分値を求める請求項10に記載の方法。 - 【請求項１２】 上記区域(12)で圧延製品の位置の変化
を測定し、上記２つの表面に対するブラッグ角度の測定
値を補正する請求項11に記載の方法。 - 【請求項１３】 ソーラー(Sollers)スリットを有する
検出器を用いて応力を測定することを特徴とする請求項
10〜12のいずれか一項に記載の方法を実施するための装
置。 - 【請求項１４】 線形Ｘ線検出器を用いてブラッグ角度
を測定することを特徴とする請求項10〜12のいずれか一
項に記載の方法を実施するための装置。 - 【請求項１５】 Ｘ線源(11, 11', 21, 21')と検出器(1
3, 13', 23, 23')とで構成される組立体が製品の表面に
対して向きを変えることができるように配置されている
請求項13または14に記載の装置。 - 【請求項１６】 Ｘ線源(11, 11', 21, 21')と検出器(1
3, 13', 23, 23')とで構成される組立体が互いに異なる
方位に固定可能である請求項13〜15のいずれか一項に記
載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9101958A FR2672997B1 (fr) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | Procede de mesure non destructive en ligne d'une caracteristique d'un produit fabrique en continu, et dispositif associe. |
| FR9101958 | 1991-02-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05107124A JPH05107124A (ja) | 1993-04-27 |
| JP3217843B2 true JP3217843B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=9409870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06951392A Expired - Fee Related JP3217843B2 (ja) | 1991-02-19 | 1992-02-19 | 連続製造される製品の特性をオンラインで非破壊測定する方法と装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5373545A (ja) |
| EP (1) | EP0500453B1 (ja) |
| JP (1) | JP3217843B2 (ja) |
| KR (1) | KR920016827A (ja) |
| AT (1) | ATE161206T1 (ja) |
| CA (1) | CA2060990A1 (ja) |
| DE (1) | DE69223531T2 (ja) |
| ES (1) | ES2112890T3 (ja) |
| FR (1) | FR2672997B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014025746A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Rigaku Corp | Ｘ線応力測定方法とその装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2710145B1 (fr) * | 1993-09-17 | 1995-11-17 | Gts Ind | Procédé de mesure de la forme et/ou de la planéité d'un matériau en défilement, et dispositif pour sa mise en Óoeuvre. |
| DE19947572C2 (de) * | 1999-05-28 | 2003-02-27 | Ims Messsysteme Gmbh | Verfahren zur Bestimmung der Planheit eines Materialbandes |
| EP1110635B1 (en) * | 1999-12-23 | 2003-12-10 | Abb Ab | Method and device for controlling flatness |
| JP5598926B2 (ja) * | 2011-09-26 | 2014-10-01 | 株式会社リガク | Ｘ線回折測定データの解析方法 |
| EP2862640B1 (de) * | 2013-10-18 | 2016-11-30 | Primetals Technologies Germany GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Bearbeitung von Walzgut in einer Walzstraße |
| JP2019128307A (ja) * | 2018-01-26 | 2019-08-01 | 国立大学法人東北大学 | 搬送物の応力測定装置 |
| CN111609781B (zh) * | 2020-05-22 | 2022-03-15 | 中广核俊尔(浙江)新材料有限公司 | 一种在线测量预浸带厚度的装置 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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