JP5397451B2 - 組織材質測定システム - Google Patents
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Description
また、バルク波の周波数が「レーリー領域」である場合、上記減衰定数aは次式で表される。
なお、上記レーリー領域とは、結晶粒径がバルク波の波長に比べて十分に小さい領域を意味し、例えば、次式を満たす範囲とされている。
また、(2)式の4次の係数a4は、次式を満たすことが知られている。
図1はこの発明の実施の形態1における組織材質測定装置を示す構成図である。なお、後述の組織材質測定装置は、圧延素材(スラブ)から圧延製品(スラブから製品として完成する途中の状態も含む。以下同じ)が製造される圧延ラインに設けられ、圧延ラインを流れる上記圧延製品の組織材質を測定する。
上記超音波検出器3により第1超音波パルス、第2超音波パルス、‥‥、というような超音波パルス列が測定される。この時、各超音波パルスに含まれているエネルギーは、反射の際の損失や被測定材1中の伝播に伴う減衰によって徐々に小さくなっている。即ち、第1超音波パルス及び第2超音波パルスの部分だけを取り出して周波数解析し、それぞれのエネルギー(パワースペクトラム)を求めると、第2超音波パルスは第1超音波パルスに比べ被測定材1の板厚tの2倍分だけ伝播距離が長いため、上記(1)式に従ったエネルギーの減衰が生じる。また、第1超音波パルスのパワースペクトラムとの差として、両者間の減衰量を求めると、右上がりの曲線となる。この曲線は、上記(2)式の減衰定数aに伝播距離の差2tを乗じたものに相当する。これより、単位伝播距離での上記(2)式の各係数を最小二乗法等により求める。そして、予め標準サンプルによって求めておいた散乱定数Sと、上記の通り求めた係数の内のa4とから、上記(3)式を逆算することにより、結晶粒径の測定値d0を求めることができる。
図5はこの発明の実施の形態2における組織材質測定装置を示す要部構成図であり、特に超音波検出器3の構成を具体的に示したものである。図5において、超音波検出器3は、CWレーザ7、ミラー8、ビームスプリッタ9、フォトリフラクティブ素子19、光検出器12から構成される。即ち、上記超音波検出器3はフォトリフラクティブ素子19を用いたフォトリフラクティブ方式の超音波検出器であり、その他は実施の形態1と同様の構成を有している。
図6はこの発明の実施の形態3における組織材質測定装置の配置を示した図である。図6において、超音波発振器2、超音波検出器3、表面除去装置6は実施の形態1又は2と同様の構成及び配置を有している。20は圧延ラインを流れる圧延製品(被測定材1)の上方に設けられ、表面除去装置6から被測定材1の他側表面に照射されるパルスレーザ光の照射位置及びその照射位置近傍に、窒素ガス等の不活性ガスを吹き付けて、酸化皮膜が除去された被測定材1の他側表面が新たに酸化することを防止するガス噴出装置である。
この実施の形態に係る組織材質測定装置は、実施の形態1又は2において、表面除去装置の測定点を、圧延製品の検査ラインにおける機械的性質或いは組織材質情報の測定目標点と一致するように、トラッキング情報等を用いて決定するようにしたものである。図7及び図8を用いて、以下にその構成を説明する。
また、被測定材に付いた酸化皮膜を除去して、且つ、非破壊で結晶粒径の測定が可能であるため、特に、熱間圧延ラインでのオンライン測定にも対応することが可能である。
5 粒径算出手段、 6 表面除去装置、 7 CWレーザ、 8 ミラー、
9 ビームスプリッタ、 10 ビームスプリッタ、 11 ファブリペロー干渉計、
12 光検出器、 13a 反射ミラー、 13b 反射ミラー、
14 アクチュエータ、 15 粗密波エコー抽出手段、 16 周波数分析手段、
17 周波数別減衰曲線同定手段、 18 多次関数フィッティング手段、
19 フォトリフラクティブ素子、 20 ガス噴出装置 21 圧延機、
22 ストリップ、 23 ランアウトテーブル、 24 コイル、
25 機械的性質実測手段、 26 組織材質情報実測手段、
27 組織材質測定装置、 28 組織材質情報収集手段、
29 第1組織材質情報比較手段、 30 温度計、
31 プロセスデータ収集手段、 32 組織材質情報予測手段、
33 第2組織材質情報比較手段、 34 機械的性質予測手段、
35 機械的性質比較手段
Claims (6)
- 圧延ラインに設けられ、前記圧延ラインを流れる圧延製品の組織材質情報を、非接触で測定する組織材質測定装置と、
前記組織材質測定装置によって測定された組織材質情報を収集する組織材質情報収集手段と、
前記圧延ラインのプロセスデータを収集するプロセスデータ収集手段と、
前記プロセスデータ収集手段によって収集されたプロセスデータに基づいて、前記圧延製品の組織材質情報を所定の組織材質予測モデルによって算出する組織材質情報予測手段と、
前記組織材質情報収集手段によって収集された組織材質情報と前記組織材質情報予測手段によって算出された組織材質情報とを比較する組織材質情報比較手段と、
前記プロセスデータ収集手段によって収集されたプロセスデータと前記組織材質情報収集手段によって収集された組織材質情報とに基づいて、前記圧延製品の機械的性質を所定の予測モデルによって算出する機械的性質予測手段と、
を備えたことを特徴とする組織材質測定システム。 - 前記組織材質情報予測手段は、前記組織材質情報比較手段による比較結果に基づいて、前記組織材質予測モデルのチューニングを行うことを特徴とする請求項1に記載の組織材質測定システム。
- 前記組織材質情報収集手段によって収集された組織材質情報と前記圧延製品の組織材質情報の実測値とを比較する第2組織材質情報比較手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の組織材質測定システム。 - 前記組織材質測定装置は、所定の同定手法によって前記圧延製品の結晶粒径を算出するとともに、前記第2組織材質情報比較手段の比較結果に基づいて、前記同定手法のパラメータのチューニングを行うことを特徴とする請求項3に記載の組織材質測定システム。
- 前記機械的性質予測手段によって算出された機械的性質と前記圧延製品の機械的性質の実測値とを比較する機械的性質比較手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の組織材質測定システム。 - 前記機械的性質予測手段は、前記機械的性質比較手段による比較結果に基づいて、前記予測モデルのチューニングを行うことを特徴とする請求項5に記載の組織材質測定システム。
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