JP4104487B2

JP4104487B2 - Grain aspect ratio measuring apparatus and grain aspect ratio measuring method

Info

Publication number: JP4104487B2
Application number: JP2003125702A
Authority: JP
Inventors: 泰昭永田; 直也浜田; 裕久山田; ワンヤンチュ; スンテクホン; ゼキョンイ; チュンスリン
Original assignee: Nippon Steel Corp; Posco Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Posco Holdings Inc
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP2004333169A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば鋼材の結晶粒アスペクト比を非接触で測定する結晶粒アスペクト比測定装置及び結晶粒アスペクト比測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱間の鋼材製造プロセスでは、鋼材に、圧延等、さまざまな処理が施される。一般に、鋼材の結晶組織を微細化することにより、高強度・高靭性の特性を有する鋼材が得られる。例えば、幅方向の結晶粒サイズに対する圧延方向の結晶粒サイズの比である結晶粒アスペクト比が大きいほど、再結晶した新しい結晶粒径が小さくなり、また、結晶内に核生成サイト（すべり面）が生じ、そこを起点として核が成長するので、結晶組織が微細化しやすくなる。このように、結晶粒アスペクト比は、鋼材の結晶組織の状態を知るための重要な情報である。
【０００３】
また、結晶粒アスペクト比は、当該鋼材について横波音速の異方性を表す音速パラメータと相関があることが知られている。この相関関係は、非特許文献１に開示されている。したがって、かかる音速パラメータを求めれば、当該鋼材の結晶粒アスペクト比を知ることができる。
【０００４】
【非特許文献１】
“ＳＵＳ３０４のクリープ変形に伴う超音波速度変化” Proc. of Ja panese Material Society, 41st (1992), p.22-24
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は、熱間の鋼材製造プロセスにおいて、結晶粒アスペクト比をオンラインで測定することは行われていない。上記の文献では、接触型の横波プローブを使って横波音速を測定しており、当然、この方法は、熱間オンラインでの測定に用いることはできない。もし熱間オンラインで結晶粒アスペクト比についての情報が得られれば、例えば、その情報を次工程の圧延条件へフィードフォワードすることにより、組織微細の鋼材を効率的・安定的に製造できるようになり、また、高精度な鋼材の製造技術による材質ばらつきの低減にも貢献できる。
【０００６】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、熱間オンラインで測定対象物の結晶粒アスペクト比を測定することができる結晶粒アスペクト比測定装置及び結晶粒アスペクト比測定方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、板状の測定対象物の表面に、ヘッド部により第一レーザビームを集光照射して該測定対象物の内部に超音波を発生させて伝播させ、第二レーザビームを前記表面から所定位置に照射してその反射から、周波数変化検出手段を用いて該前記伝播した超音波を検出するレーザ超音波法により結晶粒アスペクト比を測定する結晶粒アスペクト比測定装置であって、前記ヘッド部は、前記第一レーザビームを前記測定対象物の表面にラインフォーカスビームにして照射することにより、前記測定対象物の内部にラインフォーカスビームのラインに対して所定方向に偏波した横波超音波を発生させる超音波発生部と、前記測定対象の表面において、前記ラインフォーカスビームの中心点を通り且つ直交する直線上であって、前記横波超音波が測定対象物の底面で反射して表面に戻ってきた所定位置に前記第二レーザビームを導くと共に、該所定位置で反射した該第二レーザビームを取得するビーム取得部とで構成され、前記周波数変化検出手段は、前記ビーム取得手段で取得された前記第二レーザビームに基づいて、前記横波超音波の振動に起因して生じる前記第二レーザビームの周波数の変化を透過光強度変化として検出し、さらに、前記超音波発生部は回転機構を有して、測定対象表面上で前記ラインフォーカスビームのラインの向きを測定対象の幅方向と長手方向に平行にして第一レーザビームを照射することができて、それぞれのラインの向きで長手方向に偏波した第一の横波超音波と幅方向に偏波した第二の横波超音波を発生させるものであり、前記第一の横波超音波及び前記第二の横波超音波の各々について、前記周波数変化検出手段で検出された前記第二レーザビームの周波数変化を表す透過光強度変化の波形データに基づいて、各横波超音波が前記測定対象物の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間と横波超音波の伝播した距離とに基づいて各横波超音波の音速を算出し、前記第一の横波超音波の音速と前記第二の横波超音波の音速とを用いて前記測定対象物についての横波音速の異方性を表す音速パラメータを求め、該音速パラメータを用い、予め設定された前記測定対象物と同種の材料についての結晶粒アスペクト比と横波音速の異方性を表す音速パラメータとの相関関係を示すデータに基づいて前記測定対象物についての結晶粒アスペクト比を得る演算手段を具備することを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の結晶粒アスペクト比測定装置において、前記超音波発生部は、前記第一レーザビームを導く第一の光ファイバーから入射した該第一レーザビームを前記測定対象物の表面にラインフォーカスビームとして照射するシリンドリカルレンズからなり、前記ビーム取得部は、前記所定位置に前記第二レーザビームを集光するための第一のレンズと、前記所定位置で反射した第二レーザビームを反射して集光するためのハーフミラーと第二レンズとからなり、第二の光ファイバーで前記周波数変化検出手段へ導くことを特徴とするものである。
【００１０】
上記の目的を達成するための請求項３記載の発明は、板状の測定対象物の表面に、ヘッド部により第一レーザビームを集光照射して該測定対象物の内部に超音波を発生させて伝播させ、第二レーザビームを前記表面から所定位置に照射してその反射から、周波数変化検出手段を用いて該前記伝播した超音波を検出するレーザ超音波法により結晶粒アスペクト比を測定する結晶粒アスペクト比測定方法であって、前記第一レーザビームを前記ヘッド部により前記測定対象物の表面へラインフォーカスビームにして照射することにより、前記測定対象物の内部にラインフォーカスビームのラインに対して所定方向に偏波した横波超音波を発生させる第一手順と、前記測定対象の表面において前記ヘッド部により、前記ラインフォーカスビームの中心点を通り且つ直交する直線上であって、前記横波超音波が測定対象物の底面で反射して表面に到達する所定位置に前記第二レーザビームを導くと共に、該所定位置で反射した該第二レーザビームを取得する第二手順と、前記第二手順で取得された前記第二レーザビームに基づいて、前記横波超音波の振動に起因して生じる前記第二レーザビームの周波数の変化を前記周波数変化検出手段で透過光強度変化として検出する第三手順と、を繰り返して、前記第一レーザビームを、そのラインの向きが前記測定対象物の幅方向及び長手方向となるようにして前記測定対象物の表面に照射することにより、それぞれ前記測定対象物の内部に長手方向に偏波した第一の横波超音波及び幅方向に偏波した第二の横波超音波を発生させて、それぞれの横波超音波に起因する反射した前記前記第二レーザビームの周波数の変化を表す透過光強度変化の波形データを検出する第一ステップと、前記第一ステップで検出された、前記第一の横波超音波及び第二の横波超音波それぞれについての透過光強度変化を表す波形データに基づいて、第一横波超音波及び第二の横波超音波それぞれについて前記測定対象物の内部を前記所定位置まで伝播した伝播時間を求める第二ステップと、前記第一の横波超音波及び第二の横波超音波それぞれについて、前記伝播時間と伝播した距離とに基づいて各横波超音波の音速を算出する第三ステップと、前記第一の横波超音波の音速と前記第二の横波超音波の音速とを用いて前記測定対象物についての横波音速の異方性を表す音速パラメータを求める第四ステップと、予め設定された、前記測定対象物と同種の材料についての結晶粒アスペクト比と音速パラメータとの相関関係を示すデータに基づいて、前記音速パラメータを用いて前記測定対象物についての結晶粒アスペクト比を得る第五ステップと、で構成されることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態である結晶粒アスペクト比測定装置の概略構成図、図２はその結晶粒アスペクト比測定装置におけるヘッド部の概略構成図、図３はある鋼種についての結晶粒アスペクト比と音速パラメータとの相関関係を示すグラフである。
【００１４】
本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置は、測定対象物の結晶粒アスペクト比を非接触で測定するものである。ここで、測定対象物としては、例えば、製鉄所において、熱間プロセスにより製造される板状の鋼材（厚板）を想定している。かかる厚板の表面温度は、通常、７００℃ぐらいである。また、厚板の厚さは１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度である。尚、本実施形態では、測定対象物の再結晶率が略同じである場合を考える。例えば、再結晶率が０であるような測定対象物を用いることにする。ここで、再結晶率とは、ある領域において再結晶粒の占める割合をいう。
【００１５】
各種の鋼材では、結晶粒アスペクト比と当該鋼材の内部を伝播する横波超音波の音速から得られる所定の音速パラメータαとの間に密接な関係がある。図３にある鋼種についての結晶粒アスペクト比と音速パラメータαとの相関関係の一例を示す。図３において、横軸は鋼材の結晶粒アスペクト比、縦軸は音速パラメータαである。結晶粒アスペクト比とは、鋼材の幅方向における結晶粒サイズに対する鋼材の長手方向（圧延方向）における結晶粒サイズの比である。例えば、鋼材が圧延されると、その鋼材の結晶粒は圧延方向に引き伸ばされることになる。結晶粒アスペクト比は、かかる結晶粒の伸び具合を表している。また、音速パラメータαは、当該鋼材中を伝播する横波超音波の音速の異方性を表すものであり、（Ｖ_S1−Ｖ_S2）／｛（Ｖ_S1＋Ｖ_S2）／２｝で定義される。ここで、Ｖ_S1は鋼材の長手方向（圧延方向）に偏波した横波超音波の音速であり、Ｖ_S2は鋼材の幅方向に偏波した横波超音波の音速である。
【００１６】
図３のグラフの例では、音速パラメータαと結晶粒アスペクト比とは略比例関係にあることが分かる。すなわち、鋼材の結晶粒アスペクト比が大きいほど、音速パラメータαが小さく、したがって、横波音速の異方性が小さい。本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置では、鋼材中を伝播する横波の音速Ｖ_S1，Ｖ_S2を求めた後、図３に示すような結晶粒アスペクト比と音速パラメータαとの関係を利用して、鋼材の結晶粒アスペクト比を求めることにする。このとき、鋼材における横波の音速はレーザ超音波法を用いて算出する。
【００１７】
本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置は、図１に示すように、超音波発生用レーザ１０と、超音波検出用レーザ２０と、ヘッド部３０と、干渉計（周波数変化検出手段）５０と、光検出器６０と、コンピュータ（演算手段）７０とを備える。また、この結晶粒アスペクト比測定装置には、光学部品として、光ファイバ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ、集光レンズ９２等が設けられている。
【００１８】
超音波発生用レーザ１０は、測定対象物２内に超音波を励起させるためのレーザである。超音波発生用レーザ１０としては、例えばＹＡＧレーザやＣＯ₂ レーザなどの高エネルギーパルスレーザを使用する。超音波発生用レーザ１０から発せられたレーザビームは、光ファイバ９１ａを介してヘッド部３０に導かれる。
【００１９】
超音波検出用レーザ２０は、超音波発生用レーザ１０からのレーザビームの照射によって測定対象物２内に発生し、測定対象物２内を伝播してきた超音波を検出するためのレーザである。超音波検出用レーザ２０としては、単一周波数のレーザビームを発するものを用いる。超音波検出用レーザ２０から発せられたレーザビームは、光ファイバ９１ｂを介してヘッド部３０に導かれる。
【００２０】
ヘッド部３０は、図２に示すように、超音波発生部３１と、ビーム取得部４１とを備える。超音波発生部３１は、測定対象物２の内部に、測定対象物２の圧延方向に偏波した第一の横波超音波（圧延方向偏波横波）を発生させると共に、測定対象物２の内部に、測定対象物２の幅方向に偏波した第二の横波超音波（幅方向偏波横波）を発生させるものである。この超音波発生部３１は、シリンドリカルレンズ３５と、シリンドリカルレンズ３５の回転機構（図示せず）とを有する。光ファイバ９１ａにより超音波発生部３１に導かれたレーザビームは、シリンドリカルレンズ３５に入射する。シリンドリカルレンズ３５は、超音波発生用レーザ１０からのレーザビームをライン状に集光させ、ラインフォーカスビーム（第一レーザビーム）Ｌ１として測定対象物２の表面に照射するものである。
【００２１】
本実施形態では、例えば、光ファイバ９１ａの出射端において、超音波発生用レーザ１０からのレーザビームの直径は約５ｍｍである。レーザビームは進行するにつれてその直径が広がってくる。シリンドリカルレンズ３５の入射面においてレーザビームの直径が約１０ｍｍとなるように、光ファイバ９１ａの出射端とシリンドリカルレンズ３５との距離を調整している。また、測定対象物２の表面において、長さ１０ｍｍ、幅０．３ｍｍ〜０．５ｍｍのラインフォーカスビームＬ１が照射されるように、シリンドリカルレンズ３５の特性、及びシリンドリカルレンズ３５と測定対象物２との距離等を設計している。
【００２２】
また、シリンドリカルレンズ３５の回転機構により、シリンドリカルレンズ３５の長手方向の軸は、測定対象物２の表面に平行な平面内において任意の方向を向くことができる。この回転機構は、例えばコンピュータ７０により制御される。
【００２３】
ラインフォーカスビームＬ１を測定対象物２の表面に照射すると、測定対象物２の表面に対して所定の角度φで斜めに進行する超音波を発生させることができる。このとき、横波超音波と縦波超音波が同時に発生し、横波超音波と縦波超音波とでは、その進行方向角度φが異なる。本実施形態では、主として、超音波のうち横波だけ考えることにする。図３に示す結晶粒アスペクト比と音速パラメータαとの関係から結晶粒アスペクト比を求めるには、横波についての音速情報を得れば十分だからである。
【００２４】
具体的に、ラインフォーカスビームＬ１を、そのラインの向きが測定対象物２の幅方向に平行となるようにして測定対象物２の表面に照射すると、圧延方向偏波横波が発生し、一方、ラインフォーカスビームＬ１を、そのラインの向きが測定対象物２の圧延方向に平行となるようにして測定対象物２の表面に照射すると、幅方向偏波横波が発生する。
【００２５】
尚、点状のレーザビームを測定対象物２の表面に照射すると、測定対象物２の表面に対していろいろな方向に進行する超音波が発生する。当然、それらの超音波には、圧延方向偏波横波、幅方向偏波横波が含まれているが、その強度は小さいので、圧延方向偏波横波と幅方向偏波横波を正確に検出することは困難である。このため、本実施形態では、ラインフォーカスビームＬ１を用い、そのラインの向きを変えることにより、圧延方向偏波横波と幅方向偏波横波をそれぞれ独立に発生させることにしている。
【００２６】
ビーム取得部４１は、圧延方向偏波横波及び幅方向偏波横波の各超音波について、当該超音波が測定対象物２の底面で反射して再び表面に戻ってきた位置（検出点位置）に、超音波検出用レーザ２０から発せられた第二レーザビームＬ２を導くと共に、測定対象物２の表面で反射した第二レーザビームＬ２を取得するものである。このビーム取得部４１は、集光レンズ４５ａ，４５ｂと、ハーフミラー４６とを有する。また、ビーム取得部４１は、一体的に構成されており、圧延方向及び幅方向に沿って移動することができる。
【００２７】
光ファイバ９１ｂによりビーム取得部４１に導かれた第二レーザビームＬ２は、集光レンズ４５ａで集光され、ハーフミラー４６を透過した後、測定対象物２上の検出点位置に照射される。ここで、測定対象物２の内部を伝播する横波超音波の進行方向角度φは予め分かっているので、その横波超音波の検出点位置も容易に知ることができる。ビーム取得部４１は、その検出点位置に、集光レンズ４５ａによって集光された第二レーザビームＬ２を導く。
【００２８】
また、本実施形態では、ビーム取得部４１は、ラインフォーカスビームＬ１の略中心点を通りそのラインに直交する平面と測定対象物２の表面とが交わる直線上に、第二レーザビームＬ２を導くことにしている。すなわち、当該直線上の所定位置が検出点位置となる。例えば、ラインフォーカスビームＬ１の端点では、点状のレーザビームを照射した場合と同じ状況になり、超音波がいろいろな方向に発生する。このため、ラインフォーカスビームＬ１の端点を通りそのラインに直交する平面と測定対象物２の表面とが交わる直線上には、いろいろな方向に発生した超音波が戻ってくるので、所定方向に偏波した横波を正確に検出することができない。これに対し、ラインフォーカスビームＬ１の略中心点では、所定方向に偏波した横波だけが発生するので、ラインフォーカスビームＬ１の略中心点を通りそのラインに直交する平面と測定対象物２の表面とが交わる直線上の所定位置を検出点位置とすることにより、所定方向に偏波した横波を正確に検出することができる。
【００２９】
測定対象物２の表面は粗面であるため、第二レーザビームＬ２は測定対象物２の表面においてほぼ等方的に散乱される。このとき、当該検出点位置に、測定対象物２の内部を伝播してきた超音波が戻ってくると、当該検出点位置が超音波振動をする。これにより、測定対象物２の表面で散乱された第二レーザビームＬ２は、測定対象物２の表面の超音波振動に起因するドップラーシフトを受けて周波数が変化する。
【００３０】
測定対象物２の表面で散乱された第二レーザビームＬ２のうち、その一部は、ハーフミラー４６で反射され、集光レンズ４５ｂで集光された後、光ファイバ９１ｃに入射する。この光ファイバ９１ｃは、かかる第二レーザビームＬ２を干渉計５０に導くものである。光ファイバ９１ｃから出射した第二レーザビームＬ２は、集光レンズ９２で集光された後、干渉計５０に入射する。
【００３１】
干渉計５０としては、例えばファブリ・ペロー干渉計が用いられる。このファブリ・ペロー干渉計５０は、超音波振動に起因して生じる第二レーザビームＬ２の周波数変化を検出するものであり、互いに対向する二つの反射ミラーを有する。この二つの反射ミラーは共振器を構成し、第二レーザビームＬ２を二つの反射ミラーの間で多重反射させることによりバンドパスフィルタとして機能する。二つの反射ミラー間の距離を調節することにより、この共振器を透過する光の周波数を調節することができる。
【００３２】
ここで、ファブリ・ペロー干渉計５０における共振曲線について説明する。図４はこの共振曲線の一例を示す図である。図４において、横軸は入射する光の周波数ｆを、縦軸はファブリ・ペロー干渉計５０からの出力、すなわちファブリ・ペロー干渉計５０を透過する光の強度Ｉを示している。図４から分かるように、透過光強度Ｉは、特定の周波数において急峻なピークを示すが、ピークの前後では速やかに低下する。このピークを示す周波数は、ファブリ・ペロー干渉計５０の反射ミラー間の距離を調節することによって変えることができる。そこで、図４に示す曲線の傾きが最大となる点（共振曲線動作点）Ａにおける周波数が、ちょうど第二レーザビームＬ２の発振周波数と一致するように反射ミラー間の距離が調節されていれば、周波数のわずかな変化±Δｆを、相対的に大きな透過光強度の変化±ΔＩに変換することができる。これにより、ファブリ・ペロー干渉計５０は、測定対象物２の表面の超音波振動に起因するドップラーシフトを受けて周波数が変化した第二レーザビームＬ２が入力したときに、その周波数の変化を透過光強度の変化として出力する。
【００３３】
ファブリ・ペロー干渉計５０から出力された透過光強度は、光検出器６０に送られる。光検出器６０は、透過光強度を電気信号に変換するものである。これにより、超音波振動は、最終的に電気的な信号として捉えられる。光検出器６０からの信号は、コンピュータ７０に送られ、波形データとして記録される。
【００３４】
コンピュータ７０は、圧延方向偏波横波及び幅方向偏波横波の各横波超音波について、第二レーザビームＬ２の周波数変化を表す波形データに基づいて、当該横波超音波が測定対象物２の内部を伝播し、その底面で反射して再び表面に戻ってくるまでの伝播時間を求める。超音波発生用レーザ１０からレーザビームが発せられたタイミングと、ラインフォーカスビームＬ１が測定対象物２に照射するタイミングとは予め分かっている。このため、コンピュータ７０は、光検出器６０から送られた波形データに基づいて、周波数変化を検出したタイミングを調べることにより、横波超音波の伝播時間を求めることができる。
【００３５】
また、コンピュータ７０は、圧延方向偏波横波の伝播時間に基づいてその圧延方向偏波横波の音速Ｖ_S1を算出すると共に、幅方向偏波横波の伝播時間に基づいてその幅方向偏波横波の音速Ｖ_S2を算出する。そして、その算出した圧延方向偏波横波の音速Ｖ_S1及び幅方向偏波横波の音速Ｖ_S2を用いて、音速パラメータα＝（Ｖ_S1−Ｖ_S2）／｛（Ｖ_S1＋Ｖ_S2）／２｝を求める。
【００３６】
コンピュータ７０の記憶部には、図３に示すような、各鋼種について結晶粒アスペクト比と音速パラメータαとの相関関係を示すデータが記憶されている。コンピュータ７０は、その求めた音速パラメータαを用いて、記憶部に記憶された当該測定対象物と同じ鋼種についての相関関係を示すデータに基づいて当該測定対象物２についての結晶粒アスペクト比を求める。
【００３７】
ユーザは予め、各鋼種について結晶粒アスペクト比と音速パラメータαとの相関関係を示すデータを求めておく必要がある。かかる相関関係を示すデータを得るには、まず、鋼種毎に複数のサンプル（厚板）を用意する。ここで、サンプルとしては、厚さが約１０ｍｍであり、また、再結晶率が略同じ、例えば０であるような厚板を用いる。そして、各サンプルについて、結晶粒アスペクト比と音速パラメータαとを個別に求める。具体的には、結晶粒アスペクト比は、当該サンプルをその長手方向に垂直な平面で切断したときの断面を顕微鏡で観察して、結晶粒のサイズを実測することにより、求められる。一方、音速パラメータαは、例えば本実施形態の装置を用いることにより求められる。こうして求めた、結晶粒アスペクト比と音速パラメータαとをグラフで表すと、図３に示すようなグラフが得られる。尚、一般に、結晶粒アスペクト比と音速パラメータαとの関係は鋼種毎に異なるので、かかる関係を鋼種毎に求めることにしている。
【００３８】
ところで、サンプルの音速パラメータαを求める場合には、図１に示す装置の代わりに、図５に示すような装置を用いることが望ましい。図５は本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置の変形例を説明するための図である。図５に示す結晶粒アスペクト比測定装置は、超音波発生用レーザ１０と、超音波検出用レーザ２０と、超音波発生部３１ａと、ビーム取得部４１ａと、干渉計５０と、光検出器６０と、コンピュータ７０と、回転ステージ１００とを備える。尚、図５の結晶粒アスペクト比測定装置において、図１の装置と同一の機能を有するものには、同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
図５の結晶粒アスペクト比測定装置が図１に示す装置と異なる点は、主に二つある。第一は、回転ステージ１００に測定対象物２を載置し、回転ステージ１００を回転させることによりラインフォーカスビームＬ１のラインの向きを変える点である。すなわち、超音波発生部３１ａはシリンドリカルレンズ３５の回転機構を有していない。第二は、超音波発生部３１ａとビーム取得部４１ａとを別個に構成し、ビーム取得部４１ａを測定対象物２を介して超音波発生部３１ａと反対側に配置した点である。すなわち、ビーム取得部４１ａは、圧延方向偏波横波及び幅方向偏波横波の各超音波について、当該横波超音波が到達する測定対象物２の底面の位置に、第二レーザビームＬ２を導くと共に、測定対象物２の底面で反射した第二レーザビームＬ２を取得する。その他の構成は、図１の結晶粒アスペクト比測定装置と略同様である。
【００４０】
図５の結晶粒アスペクト比測定装置は、その構成が簡易であり、特に、サイズのそれ程大きくない測定対象物２に対する測定を行う場合に適している。したがって、上述したサンプルについてその音速パラメータを求める場合に好適である。但し、この装置は、測定対象物２を回転ステージ１００に載置するので、熱間オンラインでの測定を行う場合に用いることはできない。
【００４１】
次に、本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置において、測定対象物２の結晶粒アスペクト比を測定する手順について説明する。図６はその結晶粒アスペクト比測定装置において測定対象物２の結晶粒アスペクト比を測定する手順を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
まず、コンピュータ７０は、シリンドリカルレンズ３５の長手方向が幅方向となるように、シリンドリカルレンズ３５の回転機構を制御する（Ｓ１）。その後、超音波発生用レーザ１０からレーザビームを発すると共に、超音波検出用レーザ２０から第二レーザビームＬ２を発する。超音波発生用レーザ１０からのレーザビームは、シリンドリカルレンズ３５でライン状に集光され、ラインフォーカスビームＬ１として測定対象物２の表面に照射される。このとき、ラインフォーカスビームＬ１のラインの向きは測定対象物２の幅方向に平行であるので、測定対象物２の内部には圧延方向偏波横波が発生する。測定対象物２の表面で散乱された第二レーザビームＬ２がファブリ・ペロー干渉計５０に入射することにより、ファブリ・ペロー干渉計５０は、圧延方向偏波横波の超音波の振動に起因して生じる第二レーザビームＬ２の周波数変化を検出する。そして、コンピュータ７０は、その周波数変化を表す波形データに基づいて、圧延方向偏波横波の伝播時間を求める（Ｓ２）。この伝播時間はコンピュータ７０の所定のメモリに記憶される。
【００４３】
次に、コンピュータ７０は、シリンドリカルレンズ３５の長手方向が圧延方向となるように、シリンドリカルレンズ３５の回転機構を制御する（Ｓ３）。その後、超音波発生用レーザ１０からレーザビームを発すると共に、超音波検出用レーザ２０から第二レーザビームＬ２を発する。このとき、シリンドリカルレンズ３５で集光されたラインフォーカスビームＬ１のラインの向きは測定対象物２の圧延方向に平行であるので、測定対象物２の内部には幅方向偏波横波が発生する。測定対象物２の表面で散乱された第二レーザビームＬ２がファブリ・ペロー干渉計５０に入射することにより、ファブリ・ペロー干渉計５０は、幅方向偏波横波の超音波の振動に起因して生じる第二レーザビームＬ２の周波数変化を検出する。そして、コンピュータ７０は、その周波数変化を表す波形データに基づいて、幅方向偏波横波の伝播時間を求める（Ｓ４）。この伝播時間はコンピュータ７０の所定のメモリに記憶される。
【００４４】
図７に、コンピュータ７０に記録された波形データの例を示す。図７（ａ）は結晶粒アスペクト比が９．５である測定対象物２を用いたときに得られた波形データであり、図７（ｂ）は結晶粒アスペクト比が３．３である測定対象物２を用いたときに得られた波形データである。ここで、図７（ａ），（ｂ）において、縦軸は検出信号の振幅（Ｖ）を、横軸は時間（μｓｅｃ）を表しており、また、実線はラインフォーカスビームＬ１を、そのラインの向きが測定対象物２の幅方向となるようにして測定対象物２の表面に照射したときに得られた波形であり、点線はラインフォーカスビームＬ１を、そのラインの向きが測定対象物２の圧延方向となるようにして測定対象物２の表面に照射したときに得られた波形である。尚、図７に示す波形データは、図５に示す結晶粒アスペクト比測定装置を用いて得られたものである。
【００４５】
図７（ａ），（ｂ）から分かるように、圧延方向偏波横波Ｓ１の到達時間と幅方向偏波横波Ｓ２の到達時間とはずれている。かかる到達時間のずれは、結晶粒アスペクト比が９．５である測定対象物２の方が、結晶粒アスペクト比が３．３である測定対象物２よりも大きい。このずれが横波音速の異方性を表している。本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置では、到達時間のずれを精度良く検出することができる。
【００４６】
ところで、ラインフォーカスビームＬ１を測定対象物２に照射した場合には、横波だけでなく縦波も発生するので、図７（ａ），（ｂ）の波形データには、その縦波Ｌも記録されている。縦波Ｌの音速は横波Ｓ１，Ｓ２の音速よりも大きいので、縦波Ｌは横波Ｓ１，Ｓ２より早い時刻に検出されている。また、図７（ａ），（ｂ）の波形データには、反射縦波ＬＬも記録されている。この反射縦波ＬＬは、縦波Ｌが測定対象物２の底面で一度反射し、再び測定対象物２の内部を伝播した後に、検出点位置で検出されたものである。尚、縦波Ｌは、測定対象物２の底面で反射縦波ＬＬとして反射する他に、一部、モード変換し、横波として反射することがある。これをモード変換横波ＬＳという。
【００４７】
こうして検出された波形データに基づいて、圧延方向偏波横波、幅方向偏波横波についての伝播時間が求められると、次に、コンピュータ７０は、圧延方向偏波横波の伝播時間に基づいて圧延方向偏波横波の音速Ｖ_S1を算出すると共に、幅方向偏波横波の伝播時間に基づいて幅方向偏波横波の音速Ｖ_S2を算出する（Ｓ５）。そして、圧延方向偏波横波の音速Ｖ_S1と幅方向偏波横波の音速Ｖ_S2とを用いて、音速パラメータαを求める（Ｓ６）。その後、コンピュータ７０は、記憶部に記憶された当該測定対象物２と同種の鋼材についての結晶粒アスペクト比と音速パラメータαとの関係を示すデータを利用し、当該測定対象物２の音速パラメータαから当該測定対象物２の結晶粒アスペクト比を求める（Ｓ７）。こうして得られた測定対象物２の結晶粒アスペクト比は、例えば、コンピュータ７０の画面に表示される。
【００４８】
本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置では、レーザ超音波法を用いることにより、測定対象物の内部にその表面に対して斜めに進行する横波超音波を発生させ、圧延方向に偏波した横波超音波、幅方向に偏波した横波超音波の各々について、当該横波超音波が測定対象物の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該横波超音波の音速を算出する。そして、圧延方向偏波横波の音速と幅方向偏波横波の音速とを用いて測定対象物についての音速パラメータを求め、その求めた音速パラメータを用い、コンピュータの記憶部に記憶された測定対象物と同じ鋼種についての結晶粒アスペクト比と音速パラメータとの関係を示すデータに基づいて測定対象物についての結晶粒アスペクト比を得る。したがって、本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置を用いると、熱間オンラインで測定対象物の結晶粒アスペクト比を求めることができる。このため、かかる結晶粒アスペクト比についての情報を、例えば次工程の圧延条件へフィードフォワードすることにより、組織微細の鋼材を効率的・安定的に製造できるようになり、また、高精度な鋼材の製造技術による材質ばらつきの低減にも貢献することができる。
【００４９】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００５０】
例えば、上記の実施形態では、ラインフォーカスビームを測定対象物の表面に照射することにより、測定対象物の内部に横波を発生させ、その発生させた横波を検出することにより、横波の音速を求める場合について説明したが、横波と同時に縦波Ｌが発生するので、その縦波Ｌが測定対象物の底面で横波にモード変換する成分であるモード変換横波ＬＳを検出することにより、横波の音速を求めるようにしてもよい。但し、この場合は、測定対象物の底面でモード変換しなかった反射縦波ＬＬをも検出する必要がある。
【００５１】
また、上記の実施形態では、測定対象物として、熱間プロセスで製造される厚板を用いた場合について説明したが、本発明の結晶粒アスペクト比測定装置は、かかる厚板以外のどのような金属に対しても適用することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の結晶粒アスペクト比測定装置では、レーザ超音波法を用いることにより、測定対象物の内部にその表面に対して斜めに進行する横波超音波を発生させ、圧延方向に偏波した第一の横波超音波、幅方向に偏波した第二の横波超音波の各々について、当該横波超音波が測定対象物の内部を伝播した伝播時間を求め、その求めた伝播時間に基づいて当該横波超音波の音速を算出する。そして、第一の横波超音波の音速と第二の横波超音波の音速とを用いて測定対象物についての音速パラメータを求め、その求めた音速パラメータを用い、記憶手段に記憶された測定対象物と同じ鋼種についての結晶粒アスペクト比と音速パラメータとの関係を示すデータに基づいて測定対象物についての結晶粒アスペクト比を得る。したがって、本発明の結晶粒アスペクト比測定装置を用いると、熱間オンラインで測定対象物の結晶粒アスペクト比を求めることができる。
【００５３】
また、本発明の結晶粒アスペクト比測定方法によれば、上記と同様に、熱間オンラインで測定対象物の結晶粒アスペクト比を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である結晶粒アスペクト比測定装置の概略構成図である。
【図２】その結晶粒アスペクト比測定装置におけるヘッド部の概略構成図である。
【図３】ある鋼種についての結晶粒アスペクト比と音速パラメータとの相関関係を示すグラフである。
【図４】本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置におけるファブリ・ペロー干渉計の共振曲線の一例を示す図である。
【図５】本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置の変形例を説明するための図である。
【図６】本実施形態の結晶粒アスペクト比測定装置において測定対象物の結晶粒アスペクト比を測定する手順を説明するためのフローチャートである。
【図７】（ａ），（ｂ）は、コンピュータに記録された波形データの例を示す図である。
【符号の説明】
２…測定対象物
１０…超音波発生用レーザ
２０…超音波検出用レーザ
３０…ヘッド部
３１，３１ａ…超音波発生部
３５…シリンドリカルレンズ
４１，４１ａ…ビーム取得部
４５ａ，４５ｂ…集光レンズ
４６…ハーフミラー
５０…干渉計
６０…光検出器
７０…コンピュータ
９１ａ，９１ｂ，９１ｃ…光ファイバ
９２…集光レンズ
１００…回転ステージ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a crystal grain aspect ratio measuring apparatus and a crystal grain aspect ratio measuring method for measuring, for example, a crystal grain aspect ratio of a steel material in a non-contact manner.
[0002]
[Prior art]
In the hot steel manufacturing process, various processing such as rolling is performed on the steel. Generally, a steel material having high strength and high toughness characteristics can be obtained by refining the crystal structure of the steel material. For example, the larger the grain aspect ratio, which is the ratio of the grain size in the rolling direction to the grain size in the width direction, the smaller the new crystal grain size recrystallized, and the nucleation site (slip surface) in the crystal Since the nuclei grow from this point, the crystal structure can be easily refined. Thus, the crystal grain aspect ratio is important information for knowing the state of the crystal structure of the steel material.
[0003]
Further, it is known that the crystal grain aspect ratio has a correlation with the sound velocity parameter representing the anisotropy of the transverse sound velocity for the steel material. This correlation is disclosed in Non-Patent Document 1. Therefore, if such a sound velocity parameter is obtained, the crystal grain aspect ratio of the steel material can be known.
[0004]
[Non-Patent Document 1]
“Change in ultrasonic velocity with creep deformation of SUS304” Proc. Of Ja panese Material Society, 41st (1992), p.22-24
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, conventionally, the grain aspect ratio has not been measured online in a hot steel manufacturing process. In the above-mentioned document, the shear wave velocity is measured using a contact-type shear wave probe. Naturally, this method cannot be used for hot online measurement. If information about the grain aspect ratio can be obtained on-line hot, for example, by feeding forward that information to the rolling conditions of the next process, it becomes possible to efficiently and stably produce steel with a fine structure. In addition, it can contribute to the reduction of material variations due to high-precision steel manufacturing technology.
[0006]
The present invention has been made based on the above circumstances, and provides a crystal grain aspect ratio measuring apparatus and a crystal grain aspect ratio measuring method capable of measuring the crystal grain aspect ratio of an object to be measured hot online. It is the purpose.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is characterized in that a first laser beam is focused and irradiated on the surface of a plate-like measurement object by a head unit to generate ultrasonic waves inside the measurement object. Measure the crystal grain aspect ratio by the laser ultrasonic method that detects the propagated ultrasonic wave using the frequency change detection means from the reflection by irradiating a predetermined position from the surface with the second laser beam. In the crystal grain aspect ratio measuring apparatus, the head unit irradiates the surface of the measurement target with the first laser beam as a line focus beam. An ultrasonic generator that generates a transverse ultrasonic wave polarized in a predetermined direction with respect to a line, and a center point of the line focus beam on the surface of the measurement target and directly It is on a straight line that intersects, and the transverse ultrasonic wave is reflected at the bottom surface of the object to be measured and returned to the predetermined position. Said The second laser beam is guided and reflected at the predetermined position. The A beam acquisition unit for acquiring a second laser beam, The frequency change detecting means includes Based on the second laser beam acquired by the beam acquisition means, Said Changes in the frequency of the second laser beam caused by the vibration of transverse ultrasonic waves As transmitted light intensity change Detect Furthermore, the ultrasonic wave generator has a rotation mechanism, and irradiates the first laser beam with the line focus beam line direction on the surface to be measured parallel to the width direction and the longitudinal direction of the measurement object. The first transverse wave ultrasonic wave polarized in the longitudinal direction in the direction of each line and the second transverse wave ultrasonic wave polarized in the width direction are generated, For each of the first transverse wave ultrasonic wave and the second transverse wave ultrasonic wave, the frequency change of the second laser beam detected by the frequency change detection means is represented. Of transmitted light intensity change Based on the waveform data, each Obtain the propagation time of the transverse wave ultrasonic wave propagating through the object to be measured, and based on the obtained propagation time and the distance propagated by the transverse wave ultrasonic wave each Calculate the speed of shear wave ultrasonic waves And before Using the sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave and the sound velocity of the second transverse wave ultrasonic wave, the measurement object Represents the anisotropy of shear wave velocity Find the sound speed parameter The Using the sound speed parameter, A sound velocity parameter representing the crystal grain aspect ratio and the anisotropy of the shear wave velocity for the same kind of material as the measurement object set in advance; And calculating means for obtaining a crystal grain aspect ratio of the measurement object based on the data indicating the correlation.
[0008]
The invention according to claim 2 is the crystal grain aspect ratio measuring apparatus according to claim 1, The ultrasonic wave generator includes a cylindrical lens that irradiates the surface of the measurement object as a line focus beam with the first laser beam incident from the first optical fiber that guides the first laser beam, and the beam acquisition unit includes: A first lens for condensing the second laser beam at the predetermined position, and a half mirror and a second lens for reflecting and condensing the second laser beam reflected at the predetermined position. The second optical fiber leads to the frequency change detecting means It is characterized by this.
[0010]
Claims for achieving the above object 3 The described invention is a plate-like measurement object. The first laser beam is focused and irradiated on the surface of the object by generating and propagating ultrasonic waves inside the object to be measured, and the second laser beam is irradiated to the predetermined position from the surface to reflect the reflected light. And a laser ultrasonic method for detecting the propagated ultrasonic wave by using a frequency change detecting means. A crystal grain aspect ratio measuring method for measuring a crystal grain aspect ratio, Said The first laser beam By the head part Surface of the measurement object By irradiating as a line focus beam, it is polarized in a predetermined direction with respect to the line of the line focus beam inside the measurement object. First to generate shear wave ultrasound procedure And the measurement object On the surface, the transverse ultrasonic waves are reflected on the bottom surface of the measurement object and reach the surface by the head unit on a straight line that passes through the center point of the line focus beam and is orthogonal. In place Said Guiding the second laser beam, The Reflected in place The Second to acquire the second laser beam procedure And the second procedure Based on the second laser beam acquired in Said The change in the frequency of the second laser beam caused by the vibration of the transverse ultrasonic wave is As a change in transmitted light intensity with frequency change detection means Detect third procedure When, Repeatedly irradiating the surface of the measurement object with the first laser beam so that the direction of the line is in the width direction and the longitudinal direction of the measurement object, respectively. A first transverse ultrasonic wave polarized in the longitudinal direction and a second transverse ultrasonic wave polarized in the width direction are generated, and the frequency of the reflected second laser beam caused by each transverse ultrasonic wave is generated. A first step of detecting waveform data of transmitted light intensity change representing a change; Said one Detected in step , Transmitted light intensity change for each of the first transverse wave ultrasonic wave and the second transverse wave ultrasonic wave Based on waveform data representing , First shear wave ultrasound and second Shear wave ultrasound About each The inside of the measurement object To the predetermined position Determine the propagation time two Step When, The first transverse wave ultrasonic wave and the second transverse wave ultrasonic wave For each Propagation time And the distance traveled On the basis of the each Calculate the sound velocity of shear wave ultrasonic wave three A sound velocity parameter that represents the anisotropy of the transverse sound velocity for the measurement object using the step, the sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave, and the sound velocity of the second transverse wave ultrasonic wave. Four Steps, Pre-set material of the same type as the measurement object Data showing the correlation between grain aspect ratio and sound velocity parameter To On the basis of, Said First, a crystal grain aspect ratio for the measurement object is obtained using a sound velocity parameter. Five Steps, Consists of It is characterized by that.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a schematic configuration diagram of a crystal grain aspect ratio measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a head portion in the crystal grain aspect ratio measuring apparatus, and FIG. 3 is a crystal grain aspect of a steel type. It is a graph which shows correlation with ratio and a sound speed parameter.
[0014]
The crystal grain aspect ratio measuring apparatus of this embodiment measures the crystal grain aspect ratio of a measurement object in a non-contact manner. Here, as an object to be measured, for example, a steel plate (thick plate) manufactured by a hot process is assumed in an ironworks. The surface temperature of such a thick plate is usually about 700 ° C. The thickness of the thick plate is about 10 mm to 100 mm. In the present embodiment, a case is considered in which the recrystallization rate of the measurement object is substantially the same. For example, a measurement object having a recrystallization rate of 0 is used. Here, the recrystallization rate refers to the proportion of recrystallized grains in a certain region.
[0015]
In various steel materials, there is a close relationship between the crystal grain aspect ratio and a predetermined sound velocity parameter α obtained from the sound velocity of the transverse wave ultrasonic wave propagating through the steel material. An example of the correlation between the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter α for the steel type shown in FIG. 3 is shown. In FIG. 3, the horizontal axis represents the crystal grain aspect ratio of the steel material, and the vertical axis represents the sound velocity parameter α. The crystal grain aspect ratio is the ratio of the crystal grain size in the longitudinal direction (rolling direction) of the steel material to the crystal grain size in the width direction of the steel material. For example, when a steel material is rolled, the crystal grains of the steel material are stretched in the rolling direction. The crystal grain aspect ratio represents the degree of elongation of the crystal grains. The sound speed parameter α represents the anisotropy of the sound speed of the transverse wave ultrasonic wave propagating through the steel material, and (V _S1 -V _S2 ) / {(V _S1 + V _S2 ) / 2}. Where V _S1 Is the sound velocity of the transverse ultrasonic wave polarized in the longitudinal direction (rolling direction) of the steel material, and V _S2 Is the speed of sound of transverse ultrasonic waves polarized in the width direction of the steel material.
[0016]
In the example of the graph of FIG. 3, it can be seen that the sound speed parameter α and the crystal grain aspect ratio are in a substantially proportional relationship. That is, the larger the crystal grain aspect ratio of the steel material, the smaller the sound velocity parameter α, and hence the smaller the anisotropy of the transverse wave sound velocity. In the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of this embodiment, the sound velocity V of the transverse wave propagating in the steel material. _S1 , V _S2 Then, the crystal grain aspect ratio of the steel material is obtained using the relationship between the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter α as shown in FIG. At this time, the sound velocity of the transverse wave in the steel material is calculated using a laser ultrasonic method.
[0017]
As shown in FIG. 1, the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present embodiment includes an ultrasonic generation laser 10, an ultrasonic detection laser 20, a head unit 30, an interferometer (frequency change detection means) 50, and the like. , A photodetector 60 and a computer (calculation means) 70. Further, this crystal grain aspect ratio measuring apparatus is provided with optical fibers 91a, 91b, 91c, a condensing lens 92, and the like as optical components.
[0018]
The ultrasonic wave generation laser 10 is a laser for exciting ultrasonic waves in the measurement object 2. Examples of the ultrasonic generation laser 10 include a YAG laser and a CO. ₂ A high energy pulsed laser such as a laser is used. The laser beam emitted from the ultrasonic wave generation laser 10 is guided to the head unit 30 via the optical fiber 91a.
[0019]
The ultrasonic detection laser 20 is a laser for detecting an ultrasonic wave generated in the measurement object 2 by being irradiated with the laser beam from the ultrasonic wave generation laser 10 and propagating through the measurement object 2. As the ultrasonic detection laser 20, a laser that emits a single-frequency laser beam is used. The laser beam emitted from the ultrasonic detection laser 20 is guided to the head unit 30 via the optical fiber 91b.
[0020]
As shown in FIG. 2, the head unit 30 includes an ultrasonic wave generation unit 31 and a beam acquisition unit 41. The ultrasonic generator 31 generates a first transverse ultrasonic wave polarized in the rolling direction of the measuring object 2 (rolling direction polarized transverse wave) inside the measuring object 2, and the inside of the measuring object 2. The second transverse wave ultrasonic wave (width direction polarization transverse wave) polarized in the width direction of the measurement object 2 is generated. The ultrasonic wave generation unit 31 includes a cylindrical lens 35 and a rotation mechanism (not shown) of the cylindrical lens 35. The laser beam guided to the ultrasonic wave generation unit 31 by the optical fiber 91 a is incident on the cylindrical lens 35. The cylindrical lens 35 condenses the laser beam from the ultrasonic wave generation laser 10 in a line shape and irradiates the surface of the measuring object 2 as a line focus beam (first laser beam) L1.
[0021]
In the present embodiment, for example, the diameter of the laser beam from the ultrasonic wave generation laser 10 is about 5 mm at the emission end of the optical fiber 91a. As the laser beam travels, its diameter increases. The distance between the emission end of the optical fiber 91a and the cylindrical lens 35 is adjusted so that the diameter of the laser beam is about 10 mm on the incident surface of the cylindrical lens 35. Further, the characteristics of the cylindrical lens 35, the cylindrical lens 35, the measurement object 2, and the like so that the line focus beam L 1 having a length of 10 mm and a width of 0.3 mm to 0.5 mm is irradiated on the surface of the measurement object 2. The distance etc. are designed.
[0022]
Further, the axis of the cylindrical lens 35 in the longitudinal direction can be directed in an arbitrary direction within a plane parallel to the surface of the measuring object 2 by the rotation mechanism of the cylindrical lens 35. This rotation mechanism is controlled by the computer 70, for example.
[0023]
When the surface of the measurement object 2 is irradiated with the line focus beam L1, it is possible to generate ultrasonic waves that travel obliquely at a predetermined angle φ with respect to the surface of the measurement object 2. At this time, the transverse wave ultrasonic wave and the longitudinal wave ultrasonic wave are generated simultaneously, and the traveling direction angle φ differs between the transverse wave ultrasonic wave and the longitudinal wave ultrasonic wave. In the present embodiment, only the transverse wave among the ultrasonic waves is mainly considered. This is because it is sufficient to obtain sound velocity information on the transverse wave to obtain the crystal grain aspect ratio from the relationship between the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter α shown in FIG.
[0024]
Specifically, when the surface of the measurement object 2 is irradiated with the line focus beam L1 so that the direction of the line is parallel to the width direction of the measurement object 2, a polarization direction transverse wave in the rolling direction is generated, When the surface of the measurement object 2 is irradiated with the line focus beam L1 so that the direction of the line is parallel to the rolling direction of the measurement object 2, a transverse polarized wave is generated.
[0025]
When the surface of the measurement object 2 is irradiated with a point laser beam, ultrasonic waves that travel in various directions with respect to the surface of the measurement object 2 are generated. Naturally, these ultrasonic waves include rolling direction polarization transverse waves and width direction polarization transverse waves. However, since the intensity is small, it is necessary to accurately detect the rolling direction polarization transverse waves and the width direction polarization transverse waves. It is difficult. For this reason, in the present embodiment, by using the line focus beam L1 and changing the direction of the line, the rolling direction polarization transverse wave and the width direction polarization transverse wave are independently generated.
[0026]
The beam acquisition unit 41 detects the ultrasonic waves of the rolling direction polarization transverse wave and the width direction polarization transverse wave at a position (detection point position) where the ultrasonic wave is reflected on the bottom surface of the measurement object 2 and returned to the surface again. The second laser beam L2 emitted from the ultrasonic detection laser 20 is guided and the second laser beam L2 reflected by the surface of the measurement object 2 is acquired. The beam acquisition unit 41 includes condensing lenses 45 a and 45 b and a half mirror 46. Moreover, the beam acquisition part 41 is comprised integrally, and can move along a rolling direction and the width direction.
[0027]
The second laser beam L2 guided to the beam acquisition unit 41 by the optical fiber 91b is condensed by the condenser lens 45a, passes through the half mirror 46, and is irradiated to the detection point position on the measurement object 2. Here, since the traveling direction angle φ of the transverse wave ultrasonic wave propagating inside the measurement object 2 is known in advance, the position of the detection point of the transverse wave ultrasonic wave can be easily known. The beam acquisition unit 41 guides the second laser beam L2 condensed by the condenser lens 45a to the detection point position.
[0028]
Further, in the present embodiment, the beam acquisition unit 41 guides the second laser beam L2 on a straight line that passes through a substantially central point of the line focus beam L1 and intersects with the line and the surface of the measurement object 2. I have decided. That is, the predetermined position on the straight line becomes the detection point position. For example, at the end point of the line focus beam L1, the situation is the same as when a point laser beam is irradiated, and ultrasonic waves are generated in various directions. For this reason, ultrasonic waves generated in various directions return on a straight line where the plane perpendicular to the line passing through the end point of the line focus beam L1 and the surface of the measurement object 2 intersect, so that they are deviated in a predetermined direction. It is not possible to accurately detect the transverse wave that has been waved. On the other hand, since only a transverse wave polarized in a predetermined direction is generated at the approximate center point of the line focus beam L1, the plane perpendicular to the line passing through the approximate center point of the line focus beam L1 and the surface of the measurement object 2 By making the predetermined position on the straight line where the crosses with the detection point position, the transverse wave polarized in the predetermined direction can be accurately detected.
[0029]
Since the surface of the measuring object 2 is a rough surface, the second laser beam L2 is scattered almost isotropically on the surface of the measuring object 2. At this time, when the ultrasonic wave propagating through the measurement object 2 returns to the detection point position, the detection point position undergoes ultrasonic vibration. Thus, the frequency of the second laser beam L2 scattered on the surface of the measurement object 2 is changed by receiving a Doppler shift caused by ultrasonic vibration of the surface of the measurement object 2.
[0030]
A part of the second laser beam L2 scattered on the surface of the measurement object 2 is reflected by the half mirror 46, collected by the condenser lens 45b, and then enters the optical fiber 91c. The optical fiber 91c guides the second laser beam L2 to the interferometer 50. The second laser beam L2 emitted from the optical fiber 91c is collected by the condenser lens 92 and then enters the interferometer 50.
[0031]
As the interferometer 50, for example, a Fabry-Perot interferometer is used. The Fabry-Perot interferometer 50 detects a change in the frequency of the second laser beam L2 caused by ultrasonic vibration, and has two reflecting mirrors facing each other. The two reflecting mirrors constitute a resonator, and function as a band-pass filter by multiple reflection of the second laser beam L2 between the two reflecting mirrors. By adjusting the distance between the two reflecting mirrors, the frequency of light transmitted through the resonator can be adjusted.
[0032]
Here, a resonance curve in the Fabry-Perot interferometer 50 will be described. FIG. 4 shows an example of this resonance curve. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the frequency f of the incident light, and the vertical axis indicates the output from the Fabry-Perot interferometer 50, that is, the intensity I of the light transmitted through the Fabry-Perot interferometer 50. As can be seen from FIG. 4, the transmitted light intensity I shows a sharp peak at a specific frequency, but rapidly decreases before and after the peak. The frequency showing this peak can be changed by adjusting the distance between the reflecting mirrors of the Fabry-Perot interferometer 50. Therefore, if the distance between the reflecting mirrors is adjusted so that the frequency at the point (resonance curve operating point) A at which the slope of the curve shown in FIG. 4 is maximum coincides with the oscillation frequency of the second laser beam L2. A slight change ± Δf in frequency can be converted into a relatively large change ± ΔI in transmitted light intensity. As a result, the Fabry-Perot interferometer 50 transmits the change in frequency when the second laser beam L2 whose frequency has been changed due to Doppler shift caused by ultrasonic vibration of the surface of the measurement object 2 is input. Output as change in light intensity.
[0033]
The transmitted light intensity output from the Fabry-Perot interferometer 50 is sent to the photodetector 60. The photodetector 60 converts transmitted light intensity into an electric signal. Thereby, the ultrasonic vibration is finally captured as an electrical signal. A signal from the photodetector 60 is sent to the computer 70 and recorded as waveform data.
[0034]
For each of the transverse ultrasonic waves in the rolling direction and in the width direction, the computer 70 applies the transverse ultrasonic waves to the inside of the measurement object 2 based on the waveform data representing the frequency change of the second laser beam L2. Propagation time is calculated until it propagates, reflects off its bottom surface, and returns to the surface. The timing at which the laser beam is emitted from the ultrasonic wave generation laser 10 and the timing at which the line focus beam L1 irradiates the measurement object 2 are known in advance. For this reason, the computer 70 can obtain the propagation time of the transverse ultrasonic wave by examining the timing at which the frequency change is detected based on the waveform data sent from the photodetector 60.
[0035]
Further, the computer 70 determines the sound velocity V of the rolling direction polarization transverse wave based on the propagation time of the rolling direction polarization transverse wave. _S1 And the sound velocity V of the transverse polarization transverse wave based on the propagation time of the transverse polarization transverse wave _S2 Is calculated. And the calculated sound velocity V of the transverse wave in the rolling direction is calculated. _S1 And the speed of sound V of the transverse polarized wave _S2 Is used to determine the sound speed parameter α = (V _S1 -V _S2 ) / {(V _S1 + V _S2 ) / 2}.
[0036]
The storage unit of the computer 70 stores data indicating the correlation between the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter α for each steel type as shown in FIG. The computer 70 obtains the crystal grain aspect ratio for the measurement object 2 based on the data indicating the correlation for the same steel type as the measurement object stored in the storage unit, using the obtained sound velocity parameter α. .
[0037]
The user needs to obtain data indicating the correlation between the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter α in advance for each steel type. In order to obtain data indicating such correlation, first, a plurality of samples (thick plates) are prepared for each steel type. Here, as the sample, a thick plate having a thickness of about 10 mm and a recrystallization rate of substantially the same, for example, 0 is used. Then, for each sample, the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter α are individually obtained. Specifically, the crystal grain aspect ratio is obtained by observing the cross section of the sample taken along a plane perpendicular to the longitudinal direction with a microscope and measuring the crystal grain size. On the other hand, the sound speed parameter α is obtained by using, for example, the apparatus of this embodiment. If the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter α thus obtained are represented by a graph, a graph as shown in FIG. 3 is obtained. In general, since the relationship between the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter α differs for each steel type, such a relationship is determined for each steel type.
[0038]
By the way, when obtaining the sound speed parameter α of the sample, it is desirable to use an apparatus as shown in FIG. 5 instead of the apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a modification of the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present embodiment. The crystal grain aspect ratio measuring apparatus shown in FIG. 5 includes an ultrasonic generation laser 10, an ultrasonic detection laser 20, an ultrasonic generation unit 31a, a beam acquisition unit 41a, an interferometer 50, and a photodetector 60. And a computer 70 and a rotary stage 100. In the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of FIG. 5, the same functions as those of the apparatus of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0039]
There are mainly two differences between the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of FIG. 5 and the apparatus shown in FIG. The first point is that the direction of the line focus beam L1 is changed by placing the measurement object 2 on the rotary stage 100 and rotating the rotary stage 100. That is, the ultrasonic wave generation unit 31 a does not have a rotating mechanism for the cylindrical lens 35. The second point is that the ultrasonic wave generation unit 31a and the beam acquisition unit 41a are configured separately, and the beam acquisition unit 41a is disposed on the opposite side of the ultrasonic wave generation unit 31a via the measurement object 2. That is, the beam acquisition unit 41a guides the second laser beam L2 to the position of the bottom surface of the measurement object 2 to which the transverse ultrasonic waves reach for each ultrasonic wave of the rolling direction polarization transverse wave and the width direction polarization transverse wave. The second laser beam L2 reflected from the bottom surface of the measurement object 2 is acquired. Other configurations are substantially the same as those of the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of FIG.
[0040]
The crystal grain aspect ratio measuring apparatus shown in FIG. 5 has a simple configuration, and is particularly suitable for measuring a measurement object 2 that is not so large. Therefore, it is suitable for obtaining the sound speed parameter for the above-described sample. However, since this measurement object 2 is placed on the rotary stage 100, this apparatus cannot be used when performing hot online measurement.
[0041]
Next, a procedure for measuring the crystal grain aspect ratio of the measuring object 2 in the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart for explaining the procedure for measuring the crystal grain aspect ratio of the measuring object 2 in the crystal grain aspect ratio measuring apparatus.
[0042]
First, the computer 70 controls the rotation mechanism of the cylindrical lens 35 so that the longitudinal direction of the cylindrical lens 35 is the width direction (S1). Thereafter, a laser beam is emitted from the ultrasonic wave generation laser 10 and a second laser beam L2 is emitted from the ultrasonic wave detection laser 20. The laser beam from the ultrasonic wave generation laser 10 is condensed into a line shape by the cylindrical lens 35 and irradiated onto the surface of the measuring object 2 as a line focus beam L1. At this time, since the direction of the line of the line focus beam L1 is parallel to the width direction of the measurement object 2, a rolling direction polarization transverse wave is generated inside the measurement object 2. When the second laser beam L2 scattered on the surface of the measurement object 2 is incident on the Fabry-Perot interferometer 50, the Fabry-Perot interferometer 50 is caused by vibration of ultrasonic waves in the rolling direction. The frequency change of the generated second laser beam L2 is detected. And the computer 70 calculates | requires the propagation time of a rolling direction polarized wave transverse wave based on the waveform data showing the frequency change (S2). This propagation time is stored in a predetermined memory of the computer 70.
[0043]
Next, the computer 70 controls the rotation mechanism of the cylindrical lens 35 so that the longitudinal direction of the cylindrical lens 35 is the rolling direction (S3). Thereafter, a laser beam is emitted from the ultrasonic wave generation laser 10 and a second laser beam L2 is emitted from the ultrasonic wave detection laser 20. At this time, since the direction of the line focus beam L1 collected by the cylindrical lens 35 is parallel to the rolling direction of the measuring object 2, a transversely polarized transverse wave is generated inside the measuring object 2. When the second laser beam L2 scattered on the surface of the measurement object 2 is incident on the Fabry-Perot interferometer 50, the Fabry-Perot interferometer 50 is caused by the vibration of the ultrasonic waves of the transversely polarized transverse waves. The frequency change of the generated second laser beam L2 is detected. Then, the computer 70 obtains the propagation time of the transversely polarized transverse wave based on the waveform data representing the frequency change (S4). This propagation time is stored in a predetermined memory of the computer 70.
[0044]
FIG. 7 shows an example of waveform data recorded in the computer 70. FIG. 7A shows waveform data obtained when the measuring object 2 having a crystal grain aspect ratio of 9.5 is used, and FIG. 7B shows a measurement having a crystal grain aspect ratio of 3.3. This is waveform data obtained when the object 2 is used. Here, in FIGS. 7A and 7B, the vertical axis represents the amplitude (V) of the detection signal, the horizontal axis represents time (μsec), the solid line represents the line focus beam L1, and the line Is a waveform obtained when the surface of the measuring object 2 is irradiated so that the direction of the measuring object 2 is in the width direction, the dotted line indicates the line focus beam L1, and the direction of the line indicates the measuring object 2. This is a waveform obtained when the surface of the measurement object 2 is irradiated so as to be in the rolling direction. The waveform data shown in FIG. 7 is obtained using the crystal grain aspect ratio measuring apparatus shown in FIG.
[0045]
As can be seen from FIGS. 7A and 7B, the arrival time of the rolling direction polarization transverse wave S1 is different from the arrival time of the width direction polarization transverse wave S2. The difference in the arrival time is larger in the measuring object 2 having a crystal grain aspect ratio of 9.5 than in the measuring object 2 having a crystal grain aspect ratio of 3.3. This shift represents the anisotropy of the shear wave sound velocity. In the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present embodiment, it is possible to accurately detect a shift in arrival time.
[0046]
By the way, when the measurement object 2 is irradiated with the line focus beam L1, not only a transverse wave but also a longitudinal wave is generated. Therefore, the longitudinal wave L is also recorded in the waveform data of FIGS. 7 (a) and 7 (b). Has been. Since the sound speed of the longitudinal wave L is greater than the sound speed of the transverse waves S1, S2, the longitudinal wave L is detected at a time earlier than the transverse waves S1, S2. In addition, a reflected longitudinal wave LL is also recorded in the waveform data of FIGS. 7 (a) and 7 (b). The reflected longitudinal wave LL is detected at the detection point position after the longitudinal wave L is once reflected on the bottom surface of the measuring object 2 and propagates again inside the measuring object 2. In addition, the longitudinal wave L may be partly mode-converted and reflected as a transverse wave in addition to being reflected as a reflected longitudinal wave LL on the bottom surface of the measurement object 2. This is referred to as mode conversion shear wave LS.
[0047]
Once the propagation times for the rolling direction polarization transverse wave and the width direction polarization transverse wave are determined based on the waveform data thus detected, the computer 70 then calculates the rolling direction based on the propagation time of the rolling direction polarization transverse wave. Sound velocity of polarized shear wave V _S1 And the sound velocity V of the transversely polarized transverse wave based on the propagation time of the transversely polarized transverse wave _S2 Is calculated (S5). And the speed of sound V of the transverse wave in the rolling direction V _S1 And the speed of sound V _S2 Is used to obtain the sound speed parameter α (S6). Thereafter, the computer 70 uses the data indicating the relationship between the crystal grain aspect ratio and the sound speed parameter α for the same kind of steel material as the measurement object 2 stored in the storage unit, and the sound speed parameter α of the measurement object 2. From this, the crystal grain aspect ratio of the measurement object 2 is obtained (S7). The crystal grain aspect ratio of the measurement object 2 obtained in this way is displayed on the screen of the computer 70, for example.
[0048]
In the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of this embodiment, by using a laser ultrasonic method, a transverse wave ultrasonic wave traveling obliquely with respect to the surface is generated inside the measurement object, and a transverse wave polarized in the rolling direction is generated. For each of the ultrasonic wave and the transverse wave ultrasonic wave polarized in the width direction, the propagation time of the transverse wave ultrasonic wave propagating through the object to be measured is obtained, and the sound velocity of the transverse wave ultrasonic wave is calculated based on the obtained propagation time. To do. Then, the sound velocity parameter for the measurement object is obtained using the sound velocity of the transverse polarization transverse wave and the sound velocity of the transverse polarization transverse wave, and the measurement object stored in the storage unit of the computer is obtained using the obtained sound velocity parameter. Based on the data showing the relationship between the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter for the same steel type, the crystal grain aspect ratio for the measurement object is obtained. Therefore, when the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present embodiment is used, the crystal grain aspect ratio of the measurement object can be obtained hot online. For this reason, by feeding forward information on the crystal grain aspect ratio to, for example, the rolling conditions of the next process, it becomes possible to efficiently and stably produce a steel material with a fine structure, and to provide a highly accurate steel material. It can also contribute to the reduction of material variations due to manufacturing technology.
[0049]
In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary.
[0050]
For example, in the above-described embodiment, by irradiating the surface of the measurement object with the line focus beam, a transverse wave is generated inside the measurement object, and the generated transverse wave is detected to obtain the sound velocity of the transverse wave. As described above, since the longitudinal wave L is generated simultaneously with the transverse wave, the longitudinal wave L is detected by the mode-converted transverse wave LS, which is a component that mode-converts into the transverse wave on the bottom surface of the measurement object, thereby the sound velocity of the transverse wave is changed. You may make it ask. However, in this case, it is necessary to detect the reflected longitudinal wave LL that has not undergone mode conversion on the bottom surface of the measurement object.
[0051]
In the above-described embodiment, the case where a thick plate manufactured by a hot process is used as a measurement object has been described. However, the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present invention is not limited to such a thick plate. It can also be applied to metals.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, in the crystal grain aspect ratio measuring apparatus according to the present invention, by using the laser ultrasonic method, a transverse wave ultrasonic wave traveling obliquely with respect to the surface is generated inside the measurement object, and in the rolling direction. For each of the polarized first transverse wave ultrasonic wave and the second transverse wave ultrasonic wave polarized in the width direction, the propagation time of the transverse wave ultrasonic wave propagating inside the measurement object is obtained, and the obtained propagation time is Based on this, the sound velocity of the transverse wave ultrasonic wave is calculated. Then, the sound velocity parameter for the measurement object is obtained using the sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave and the sound velocity of the second transverse wave ultrasonic wave, and the measurement object stored in the storage means using the obtained sound velocity parameter. Based on the data showing the relationship between the crystal grain aspect ratio and the sound velocity parameter for the same steel type, the crystal grain aspect ratio for the measurement object is obtained. Therefore, when the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present invention is used, the crystal grain aspect ratio of the measurement object can be obtained hot online.
[0053]
Moreover, according to the crystal grain aspect ratio measuring method of the present invention, the crystal grain aspect ratio of the object to be measured can be obtained online hot as in the above.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a crystal grain aspect ratio measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a head portion in the crystal grain aspect ratio measuring apparatus.
FIG. 3 is a graph showing a correlation between a crystal grain aspect ratio and a sound velocity parameter for a certain steel type.
FIG. 4 is a diagram showing an example of a resonance curve of a Fabry-Perot interferometer in the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present embodiment.
FIG. 5 is a diagram for explaining a modification of the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present embodiment.
FIG. 6 is a flowchart for explaining a procedure for measuring a crystal grain aspect ratio of a measurement object in the crystal grain aspect ratio measuring apparatus of the present embodiment.
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing examples of waveform data recorded in a computer. FIGS.
[Explanation of symbols]
2 ... Measurement object
10 ... Laser for ultrasonic generation
20 ... Laser for ultrasonic detection
30 ... Head
31, 31a ... ultrasonic wave generator
35 ... Cylindrical lens
41, 41a ... Beam acquisition unit
45a, 45b ... Condensing lens
46 ... half mirror
50 ... Interferometer
60. Photodetector
70: Computer
91a, 91b, 91c ... optical fiber
92 ... Condensing lens
100 ... Rotation stage

Claims

The first laser beam is focused and irradiated onto the surface of the plate-shaped measurement object by the head unit to generate and propagate an ultrasonic wave inside the measurement object, and the second laser beam is moved from the surface to a predetermined position. A crystal grain aspect ratio measuring apparatus for measuring a crystal grain aspect ratio by laser ultrasonic method for detecting the propagated ultrasonic wave using a frequency change detection means from irradiation and reflection thereof ,
The head unit irradiates the surface of the measurement target with the first laser beam as a line focus beam , whereby a transverse wave polarized in a predetermined direction with respect to the line of the line focus beam inside the measurement target. An ultrasonic generator for generating ultrasonic waves;
On the surface of the measurement object, the second ultrasonic wave is on a straight line passing through the center point of the line focus beam and orthogonal to the predetermined position where the transverse wave ultrasonic wave is reflected from the bottom surface of the measurement object and returns to the surface. with guiding the laser beam, is composed of a beam acquisition unit for acquiring said second laser beam reflected by the predetermined position,
It said frequency change detecting means, based on the acquired second laser beam at the beam acquiring means, as the transmitted light intensity changes a change in frequency of the second laser beam caused by the vibration of the transverse ultrasonic waves Detect
further,
The ultrasonic generator has a rotation mechanism, and can irradiate the first laser beam with the line focus beam line direction parallel to the width direction and the longitudinal direction of the measurement target on the measurement target surface. The first transverse wave ultrasonic wave polarized in the longitudinal direction in the direction of each line and the second transverse wave ultrasonic wave polarized in the width direction are generated.
Wherein for each of the first transverse ultrasonic waves and said second transverse ultrasonic wave, on the basis of the waveform data of the transmitted light intensity variations representing a frequency change of said detected by the frequency deviation detection means second laser beam, each internally it obtains a propagation time obtained by propagation of transverse ultrasonic waves the measurement object, the determined and calculated respective transverse ultrasonic wave sound velocity on the basis of the propagation time and the transverse ultrasonic propagation distances of the previous SL first calculated sound velocity parameter representative of the anisotropy of the shear wave velocity of the measurement object by using the acoustic velocity of transverse ultrasonic waves of sound velocity and said second transverse ultrasonic waves, using the speed of sound parameters, preset the measuring arithmetic means for obtaining the crystal grain aspect ratio for the object to be measured based on data showing a correlation between acoustic velocity parameter representing the anisotropy of the crystal grains aspect ratios and shear wave velocity of the material of the object and the same type Grain aspect ratio measuring apparatus characterized by comprising.

The ultrasonic generator is
A cylindrical lens that irradiates the surface of the measurement object as a line focus beam with the first laser beam incident from the first optical fiber that guides the first laser beam;
The beam acquisition unit includes a first lens for condensing the second laser beam at the predetermined position, a half mirror for reflecting and condensing the second laser beam reflected at the predetermined position, and a first mirror. 2. The crystal grain aspect ratio measuring apparatus according to claim 1, wherein the crystal grain aspect ratio measuring apparatus comprises two lenses and is guided to the frequency change detecting means by a second optical fiber.

The first laser beam is focused and irradiated onto the surface of the plate-shaped measurement object by the head unit to generate and propagate an ultrasonic wave inside the measurement object, and the second laser beam is moved from the surface to a predetermined position. A crystal grain aspect ratio measuring method for measuring a crystal grain aspect ratio by a laser ultrasonic method for detecting the propagated ultrasonic wave using a frequency change detection means from irradiation and reflection thereof ,
By irradiating with a line-focused beam to the surface of the object by the head portion of the first laser beam, transverse wave than that polarization in a predetermined direction relative to the internal line focus beam line of the measurement object A first step of generating sound waves;
On the surface of the measurement target, the head unit is on a straight line that passes through and is orthogonal to the center point of the line focus beam, and the transverse wave ultrasonic wave is reflected by the bottom surface of the measurement target and reaches a predetermined position. guides the second laser beam, and a second procedure for obtaining said second laser beam reflected by said predetermined position,
On the basis of the said second laser beam obtained by the second procedure, detecting a change in the frequency of the second laser beam caused by the vibration of the transverse ultrasonic wave as transmitted light intensity changes with the frequency change detecting means Repeat the third step ,
By irradiating the surface of the measurement object with the first laser beam such that the direction of the line is the width direction and the longitudinal direction of the measurement object, the first laser beam is longitudinally arranged inside the measurement object, respectively. Transmission of the first transverse wave ultrasonic wave and the second transverse wave ultrasonic wave polarized in the width direction are generated, and the change represents the frequency change of the reflected second laser beam caused by each of the transverse wave ultrasonic waves. A first step of detecting light intensity change waveform data;
Based on the waveform data representing the transmitted light intensity change for each of the first transverse wave ultrasonic wave and the second transverse wave ultrasonic wave detected in the first step , the first transverse wave ultrasonic wave and the second transverse wave ultrasonic wave A second step for determining a propagation time for each of the objects to be propagated to the predetermined position in the measurement object ;
For each of the first transverse ultrasonic wave and the second transverse ultrasonic waves, and a third step of calculating a respective transverse ultrasonic wave sound velocity based on the distance propagated to the propagation time,
A fourth step of obtaining a sound velocity parameter representing anisotropy of the transverse wave sound velocity for the measurement object using the sound velocity of the first transverse wave ultrasonic wave and the sound velocity of the second transverse wave ultrasonic wave;
Previously set, based on the data showing the correlation between the grain aspect ratio and sonic parameters for the material of the object to be measured the same type, grain aspect ratio for the measurement object using the speed of sound parameter fifth step and, in structured grain aspect ratio measuring method comprising Rukoto obtained.