JP3224466B2 - 放射線による鋼板の板厚測定方法 - Google Patents
放射線による鋼板の板厚測定方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
- B21B38/04—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring thickness, width, diameter or other transverse dimensions of the product
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
Description
を計数して板厚を測定する方法に関するものである。
向の一方から一定量の放射線を投射し、被測厚物の他方
へ浸透して来た放射線量を測定し、この測定値を、予め
この厚み計に設定された検量線(透過放射線量と厚みと
の関係を示す双曲線状の関数)と比較対象して被測厚物
の厚みを求めて適宜手法により表示させるようにしたも
のであり、非接触型であることから鋼板の熱間圧延ライ
ンにおけるオンラインの厚み計として用いられている。
板の板厚測定方法として鋼板の成分に依存して変化する
ため、高精度の板厚測定を実現するには、適切な密度と
質量吸収係数を決定することが不可欠である。従って、
例えば特公平5−15206号公報のように、鋼板の板
厚を演算により算出するに際し、測定対象鋼板毎に鋼成
分構成を分析して,この分析結果に基づいて予め設定し
た演算式により鋼板の密度と質量吸収係数を演算し、こ
の演算結果を用いて鋼板の板厚を測定する鋼板の板厚測
定方法が開示されている。
る特公平5−15206号公報に示される測定対象鋼板
毎に鋼成分構成を分析してこの分析結果に基づいて予め
設定した演算式により鋼板の密度と質量吸収係数を演算
し、この演算結果を用いて鋼板の板厚を測定する方法で
は、温度、成分組成、加工状態により決定される相(結
晶構造)の変化、熱による体積変化、固溶による体積変
化及び質量変化等に対応できず高精度な板厚測定を行う
ことは出来ないという問題がある。すなわち、被測定鋼
板の温度、成分組成、加工状態は、冶金的な因子であ
る、相(結晶構造)、熱による体積変化、固溶による体
積変化及び質量変化等に大きく影響し、さらに、線吸収
係数の決定因子である単位格子内の原子数や単位格子の
体積及び原子番号に影響を及ぼすことから、これらの因
子を考慮した補正を行わないと完全な補正とはならない
という問題がある。
果、冶金的な因子である結晶構造や熱による体積変化、
固溶による体積変化及び質量変化に対応した補正を行う
ことにより、高精度な板厚測定方法を提供せんとするも
のである。
解決するためになされたもので、その発明の要旨とする
ところは、鋼板を通過した放射線量を計数して板厚を測
定する方法において、鋼板の板厚を演算により算出する
に際し、測定対象鋼板の温度、成分組成及び加工状態に
より決定される相(結晶構造)、熱による体積変化等を
推定して、この推定結果に基づいて、予め設定した演算
式に従い放射線の線吸収係数を算出し、この演算結果を
用いて鋼板の板厚を測定することを特徴とする放射線に
よる鋼板の板厚測定方法にある。
明する。図1は本発明を実施するためのブロック図であ
る。図1に示すように、被測定用の鋼板1は仕上圧延機
2によって仕上圧延工程中の適当な位置において、その
鋼板1の板厚を検出すべく熱間γ線源となる放射線源3
と、この放射線源3から放射された放射線を受ける放射
線量検出器4を設けている。そして機側操作盤5の操作
によって放射線量検出器4より鋼板に放射線を放射し、
放射線検出量を検出するように構成されている。一方、
鋼板の温度計6により実測された値は温度計変換器7に
送られ、放射線検出量と共に厚み計測制御装置8に送ら
れる。また、厚み計測制御装置8は表示器9、記録計1
0及び操作盤11に連結されている。
予め鋼板の成分組成を計算機14に記憶させておく。そ
して温度、成分組成及び加工状態に依存して変化する相
(結晶構造)や熱による体積変化、固溶による体積変化
及び質量変化等の決定手段を(具体的には後述する式に
基づく)板厚演算部12の前段の補正演算部13に設定
する。ここで冶金的因子を考慮した鋼板板厚の算出が板
厚演算部12で行われる.
線透過量の減衰は、次の式に従う。 I/I0
=exp(−μ・T) …… (1) ただし、 T:板厚 I0 :透過前強度 I:透過後強度 μ:線吸収係数 従って、γ線厚み計において、鋼板の板厚Tは次の式に
て求められる。 T=1/μ・ln(V0 /V) …… (2) ただし、 V0 :板無し時カウント数 V:板有り時カウント数 これに被測定鋼板の温度・材質(成分組成)が異なる場
合は(2)式における線吸収係数が異なるため、温度、
成分組成及び加工状態に応じた補正が必要となる。
mson散乱)と非弾性散乱(Compton散乱)及
び光電効果(入射光は完全に消失)の3種が挙げられ
る。放射線の波長(エネルギー)に応じて、3種類の吸
収のどの効果が支配的になるかが決定される。γ線にお
いては、Compton散乱及び光電効果について考慮
すれば良い。従って、Compton散乱による吸収断
面積は、 αS =αT ・3/4×[(1+α)/α{(2+2α)/(1+2α)−ln (1+2α)/α}+ln(1+2α)/Zα−(1+3α)/(1+2α)2 …… (3) ただし、 αT 及びαは、 αT =6.7×10-25 (cm2 ) α=hν/(mc2 )=(γ線のエネルギー)/(電子
の質量エネルギー) により求められる。 αS =2.5785×10-25 (cm2 )(γ線のエネルギー=662kev) …… (4)
電子の影響のみを考えるとすれば、γ線の入射エネルギ
ーがK殻電子の結合エネルギーより十分に大きいことか
ら、 αP =αT ・4√2・α4 ・Z5 ・(mc2 /hν)7/2 …… (5) ただし、αT =6.7×10-25 (cm2 ) Z=原
子番号 α=1/137(微細構造定数) mc2 /hν=(電子の質量エネルギー)/(γ線のエ
ネルギー) により求められる。 αP =Z5 ×4.3475×10-33 (cm2 ) …… (6)
り求められる。 μ=ΣZμa /V=ΣZ(αP +ZαS )/V …… (7) ここで、μa =αP +ZαS ただし、z:単位格子内の原子数 V:単位格子の体積 μa :原子吸収係数 Z:原子番号 αS :散乱断面積(=2.5785×10-25 (c
m2 )) αP :光電吸収断面積(=Z5 ×4.3475×10
-33 (cm2 )) 従って、γ線の線吸収係数は、z(単位格子内の原子
数)、V(単位格子の体積)及びZ(原子番号)により
決定されることが判る。特に、光電効果を無視できる
(原子番号が小さい)場合には、 ρ≒2ΣzZ/V であることを考慮すると、 μ=αS ・ΣzZ/V≒αS ×ρ/2 …… (8) ただし、ρ:密度 となる。
の板厚、線吸収係数、カウント数をそれぞれ、T1 、T
2 、μ1 、μ2 、V1 、V2 とすると、 μ1 T1 =ln(V0 /V1 ) μ2 T2 =ln(V0 /V2 ) …… (9) カウント数が等しい場合(V1 =V2 ) μ1 T1 =μ2 T2 …… (10) であるから、材質による補正率αは、 α=T2 /T1 −1=μ1 /μ2 −1 …… (11) となる。
影響を受けるものである。前述したようにγ線の線吸収
係数は、z(単位格子内の原子数)、V(単位格子の体
積)及びZ(原子番号)により決定される(第7式)。
従って、線吸収係数に影響を及ぼす冶金的な因子につい
ては、z、V及びZに影響を及ぼす因子を対象に行えば
良い。そこで先ず、鋼の組織に影響を与える外的な因子
として、温度、成分組成及び加工が挙げられる。これら
の外的因子により決定されるミクロ組織の構成因子とし
て、z、V及びZに影響を及ぼす因子としての相(結晶
構造)、熱(温度)による体積変化、固溶(侵入、置
換)による体積変化・質量変化等がある。
について、表1に示す。また、熱(温度)による体積変
化について、αFeの熱膨張率(線膨張率)を表2に示
す。表2に従い、算出したz/Vを表3に示す。更に固
溶による体積変化及び質量変化については、例えば置換
型固溶をする元素としては、Be,Al,Si,P,T
i,V,Cr,Mn,Ni,Cu,Zn,Nb,Mo,
Sn,Wを挙げることが出来る。αFeへの置換型固溶
に伴う格子定数の変化はFeと溶質の原子半径差にある
程度相関がある。また、格子膨張は最大でも0.361
×10-12 m/wt%(Ti)であるから、任意の元素
が0.1wt%固溶した場合の格子定数の変化量は±
0.04×10-12 m程度である。
原子半径が大きいことから、固溶(置換)の際には格子
が膨張しz/Zは減少するか原子の質量Zは増加する。
格子膨張と質量増加の効果によって生ずる差はαFeへ
の置換型固溶によりzZ/Vの変化は高々±5.0×1
0-2%程度であるし、またγFeへの置換型固溶につい
てもαFeへの置換型固溶と同程度である。更に、侵入
型固溶する元素としてはH,B,C,Nが挙げられる
が、この内Fe中への侵入型固溶はCのみを考慮すれば
十分である。それによるzZ/Vの変化はαFe、γF
eそれぞれ高々5.0×10-2%〜10.0×10-2%
である。これら冶金的因子のZ、z/Vへの影響につい
て、まとめて表4に示す。これにより、相が完全に変態
した場合或いは温度が全域に渡り変化した場合には相及
び熱膨張による体積変化の影響が大きいことがわかる。
明する。図2は本発明に係る実施のためのフローチャー
トを示す図である。図2に示すように、先ずスタートに
おいて、被測定対象鋼板の成分組成値の読込が開始さ
れ、引続き各圧延パスにおいて鋼板の温度及び板厚を推
定計算により算出し、さらに、温度、成分組成、加工状
態から鋼板内部温度分布、変態率(結晶構造)、熱によ
る体積変化等を推定し、単位格子内の原子数、原子番
号、単位格子の体積を決定する。その結果、線吸収係数
が(7)式によって算出され、γ線による実測された放
射線の透過量と線吸収係数とのもとに(11)式によっ
て完全な板厚補正が行われ鋼板板厚の算出が行われるも
のである。
とスラブ本数比率との関係を示す図である。図3に示す
ように、板厚測定誤差として(放射線厚み計測定値−オ
フライン板厚測定値)/(オフライン板厚測定値)×1
00とした値で示したもので、本発明法は従来法に比較
して板厚測定誤差が極めて少なくなったことを示してい
る。
た放射線量を計数して板厚を測定する方法において、鋼
板の板厚を演算により算出するに際し、測定対象鋼板の
温度成分組成及び加工状態により決定される相(結晶構
造)、熱による体積変化等を推定して、この推定結果に
基づいて、予め設定した演算式に従い放射線の線吸収係
数を算出し、この演算結果を用いて鋼板の板厚を測定す
ることから、鋼板の品質向上に寄与することが出来る極
めて優れた効果を奏するものである。
す図、
数比率との関係を示す図である
Claims (1)
- 【請求項1】 鋼板を通過した放射線量を計数して板厚
を測定する方法において、鋼板の板厚を演算により算出
するに際し、測定対象鋼板の温度、成分組成及び加工状
態により決定される相(結晶構造)、熱による体積変化
等を推定して、この推定結果に基づいて、予め設定した
演算式に従い放射線の線吸収係数を算出し、この演算結
果を用いて鋼板の板厚を測定することを特徴とする放射
線による鋼板の板厚測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00289194A JP3224466B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 放射線による鋼板の板厚測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP00289194A JP3224466B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 放射線による鋼板の板厚測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH07208965A JPH07208965A (ja) | 1995-08-11 |
JP3224466B2 true JP3224466B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=11541990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP00289194A Expired - Lifetime JP3224466B2 (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | 放射線による鋼板の板厚測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1994
- 1994-01-17 JP JP00289194A patent/JP3224466B2/ja not_active Expired - Lifetime
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