JPH0654306B2 - 結晶粒度測定方法及び装置 - Google Patents

結晶粒度測定方法及び装置

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JPH0654306B2
JPH0654306B2 JP24987385A JP24987385A JPH0654306B2 JP H0654306 B2 JPH0654306 B2 JP H0654306B2 JP 24987385 A JP24987385 A JP 24987385A JP 24987385 A JP24987385 A JP 24987385A JP H0654306 B2 JPH0654306 B2 JP H0654306B2
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道章 石原
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は強磁性を有する金属材の磁気的性質を測定する
ことにより、上記金属材の結晶粒度を特に製造ラインに
おいて連続的に精度よく測定する方法及び装置に関す
る。
〔従来技術〕
強磁性を有する金属材、例えば鋼材の結晶粒度はその強
度、加工性等と深い関係がある。このため圧延された鋼
材の結晶粒度を測定し、その測定値を圧延ライン、その
後の熱処理ラインにフィードバック,フィードフォワー
ドすることは、品質を保証する上で、また品質管理,工
程管理を行う上で重要である。
この結晶粒度を非破壊的に測定する方法として、例えば
特公昭52-40528号の方法がある。
この方法は、測定対象材である鋼材を電磁石にて飽和磁
化する過程での鋼材の磁束密度変化を検出コイルにて検
出してその出力信号、つまり磁化曲線たる信号を増幅
し、これをパルス強度に応じて複数のサンプリング回路
にて分級し、各級の磁化レベルの高さをパルス波高分析
器にて検出して磁化レベル分布を求め(第9図参照)、
その形状又は特徴的な形状部分A,Bにおけるパルス総
数に基づき結晶粒度を求める方法である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、上記方法による場合には、鋼材の検出コ
イルまでの離隔距離変動、つまりリフトオフ変動或いは
電源電流の変動等により磁化レベルを一定にすることが
困難であり、このため磁化レベル変動により測定値が大
きく影響を受けるという難点があり、オンライン測定に
適用できなかった。
また、磁気雑音パルス総数Σnは結晶の数に関係があ
り、結晶粒度と第10図に示すような相関があることが従
来より知られており、前記方法による場合はこの相関を
予め求めておく必要がある。この相関は鋼材を低周波例
えば0.01〜0.1Hz程度の周波数の電流を用いて飽和磁化
したときに磁化単位周期当たりに鋼材より生じたパルス
総数Σnを測定することにより求められる。このΣnの
測定には少なくとも半周期の測定が必要であり、5〜50
秒程度を要するから、特に高速で移送される鋼材をオン
ライン測定する場合は、周波数が低すぎるため例えばバ
ルクハウゼン雑音の計数に最低必要とする半周期分の測
定に時間が長く掛って1回の測定に対応する測定範囲が
広くなり、精度よく測定できなかった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、強磁
性を有する金属材を比較的低い周波数の電流を用いて未
飽和磁化することにより生ずる励磁周波数に関する成分
の電圧レベル変化と、それより高い周波数をもつバルク
ハウゼン雑音成分のパルス総数又は電圧レベルとが逆の
変化傾向を示すという現象に着眼し、未飽和磁化された
金属材の磁束密度変化を検出し、その検出信号中に含ま
れる低い周波数に関する信号成分の電圧レベルと、金属
材の磁気雑音に相当する高い周波数の信号成分のパルス
総数又は電圧レベルとを夫々測定して両測定値の比を求
めることにより、リフトオフ変動,磁化電流変動に拘わ
らず、金属材の結晶粒度を精度よく測定でき、更に、従
来よりも高い励磁周波数を用いることにより、1回の測
定期間を短縮化して製造ライン等を移送されている金属
材の測定区間の短尺化を図って、結晶粒度をより正確に
オンライン測定できる結晶粒度測定方法及び装置を提供
することを目的とする。
本発明に係る結晶粒度測定方法は、強磁性の金属材の結
晶粒度を測定する方法において、 前記金属材を第1周波数の電流を用いて未飽和磁化して
その金属材の磁束密度変化を検出し、検出した信号から
第1周波数に関する信号成分と、金属材の磁気雑音に関
する第2周波数(第2周波数>第1周波数)の信号成分
とを取出し、前者の信号成分の電圧レベルと、後者の信
号成分のパルス総数又は電圧レベルとを夫々検出して両
検出値の比を求め、その比に基づき結晶粒度を求めるこ
とを特徴とし、更に金属材の磁化履歴に関係なく測定を
可能とすべく、金属材を未飽和磁化する前に磁気飽和さ
せ該金属材の磁化状態を一定にすることを特徴とする。
〔実施例〕
以下本発明を図面に基づいて具体的に説明する。第1図
は本発明の実施状態を示す模式図であり、図中1は鋼板
を示す。鋼板1は白抜矢符方向に移送されており、鋼板
1の下方にはその移送方向に軸心を一致させて励磁コイ
ル3aがU字形の鉄心2の胴部2aに巻回された電磁石3が
設けられている。鉄心2の両端部は鋼板1側へ屈曲して
おり、磁極2b,2cとなっている。
上記励磁コイル3aは、発振器5より数Hz〜数10Hzの低周
波(前記第1周波数)信号が入力される増幅器4にその
両端末が接続されており、鋼板1を未飽和磁化する。
鋼板1を挾んで電磁石3と反対側には検出コイル6が設
けられており、検出コイル6は鋼板1の電磁石3による
未飽和磁化過程での磁束密度変化を検出する。検出した
信号は、電磁石3にて未飽和磁化されることにより生じ
る励磁周波数の低周波信号成分と、鋼板1の磁気ヒステ
リシスにより生じた励磁周波数の高調波信号成分と、鋼
板1中の結晶の数に応じて生ずる高周波(前記第2周波
数)信号成分(バルクハウゼン雑音)とが混合されたも
のであり、ハイパスフィルタ7及びローパスフィルタ10
へ与えられる。
ハイパスフィルタ7の通過帯域とローパスフィルタ10の
それとは夫々上記の高周波帯域及び低周波帯域に設定し
ており、ハイパスフィルタ7を経た高周波信号成分は増
幅器8へ出力されてここで増幅され、マルチチャンネル
アナライザ(或いはカウンタ)9へ与えられる。マルチ
チャンネルアナライザ9は入力した信号のパルス総数Σ
nを検出し、検出値を演算器12に出力する。
一方、ローパスフィルタ10を経た低周波信号成分は電圧
計11へ与えられてここで電圧レベルvが測定され、測定
値vは上記演算器12に入力される。
演算器12には後に説明する両入力信号Σn,vの比Σn
/vと結晶粒度番号NGとの関係を表す検量線が予め設
定されており、両入力信号Σnとvとの比Σn/vを算
出して、Σn/vの値と上記検量線とにより結晶粒度番
号NGを算出する。
〔発明の原理〕
次に本発明の測定原理について説明する。前記電圧計11
にて測定される電圧レベルvと結晶粒度番号NGとの間
には例えば第2図に示すようにNGが大となればなる程
vも大となるという関係があり、この傾きは励磁電流に
よって定まる。
一方、マルチチャンネルアナライザ9にて求めるパルス
総数Σnと結晶粒度番号NGとの間には、例えば第3図
に示すようにNGが大となればなる程Σnが小となると
いう関係があり、第9図に示す特性と傾きが逆である。
これを詳述すると、第9図の場合は鋼板1を磁気飽和さ
せて測定したときのものであって、このときは磁化に伴
って略全部の磁区が成長し、その磁壁の移動過程で磁壁
と出会う結晶粒界数は、結晶粒が小さい程多いためNG
−Σnの関係が正の傾きを持っているが、第3図の場合
は鋼板1を未飽和磁化させて測定したときのものであ
り、このときには結晶粒が細かくなる程磁化されにくく
なり、また磁壁移動に伴う磁束密度変化の割合が小さく
なるため、発生パルスの振幅が小さくなり、NGが大き
くなる程Σnが少なくなり、傾きが逆になっている。
而して、上記第2図及び第3図にて示す傾きが逆の2つ
の関係において、NGに対して逆傾向で変化するΣnと
vとの比を求める場合は、横軸にNGをとり、立て軸に
η(=Σn/v)をとって、第4図に示す如く、より傾
きの大きい検量線を求めることが可能となり、このため
Σn/vに対する結晶粒度番号NGを上記検量線に基づ
いて読出すことにより、測定誤差の小さい結晶粒度番号
NGを求めることができる。
そして、本発明による場合は比をとっているので磁化レ
ベルが変化してΣnとvとが変わってもリフトオフ変
動、電源の電流変動等による影響を受けにくく、測定誤
差が小さくできる。また鋼板を励磁する電流の周波数を
従来より高くした場合は、1回の測定期間が短縮され、
その間の鋼板1の移動量が小さく、特にオンライン測定
に適する。
第5図は横軸にNGをとり、縦軸にηをとって、本発明
方法により測定した場合の両者の関係を示すグラフであ
り、図中I印は励磁電流が±10%変動したときのバラツ
キ幅を示し、〇印はその平均値を示す。比較のための第
6図には横軸にNGをとり縦軸にΣn(×102)をとっ
て、従来方法にて測定した場合の両者の関係を、そのと
きの励磁電流が±10%で変動したときの前同様のバラツ
キ状況にて示している。
これら両図より理解される如く、従来方法により場合に
は同一のΣn値であってもこれにて読出されるNG値の
幅が±1.0と大きいが、本発明による場合はそれが±0.5
と小さく、つまり測定誤差が生じる可能性が小さく、電
源の電流変動があっても高い精度で結晶粒度を測定でき
る。なお、リフトオフ変動が生じる場合も、磁化電流変
動の場合と同様、磁化レベルが変化するがNGの幅が小
さくなり、高精度の結晶粒度測定が可能である。
第7図は本発明の他の実施例を示す模式図であり、第1
図に示した本発明装置の電磁石3の鋼板製造ライン上流
側に電磁石3と同一構成の電磁石23を鋼板1に向けて設
置してこれに直流を通電して磁気飽和させる。このよう
に電磁石23を設置した場合は、結晶粒度の測定までの鋼
板1の磁気履歴に関係なく測定できる。つまり、結晶粒
度の測定までに例えば渦流探傷等を行ってその残留磁気
が異なってていても、電磁石23にて一旦、磁気飽和さ
せ、その磁化状態を残留磁気レベルにしたのちに結晶粒
度を測定することにより磁気履歴の差異をなくして測定
できる。このため、電磁石23を含む構成の装置にて測定
する場合は、より測定精度の向上を図れる。この場合
は、電磁石23に替えて永久磁石を設置してもよい。
なお、上記実施例では増幅器8の後段にマルチチャンネ
ルアナライザ9或いはカウンタを設けてΣnを測定し、
ローパスフィルタ10側の電圧計11の出力値vにてΣnを
除してその値Σn/vとNGとの関連性より結晶粒度を
求めているが、本発明はこれらに限らず増幅器8の後段
に電圧計を設けてNGとの関係においてΣnと同様の傾
向をもつ高周波信号成分の電圧レベルVを求めてこれを
電圧計11の出力値vにて除した値η′(=V/v)とN
Gとの関連性(第8図に示す)より結晶粒度番号を求め
ても同様に実施できる。
また、上記説明ではΣn/vとNGとの関係又はV/v
とNGとの関係に基づいて結晶粒度番号を求めている
が、本発明はこれに限らずv/ΣnとNGとの関係又は
v/VとNGとの関係に基づいて結晶粒度番号を求める
ようにしても実施できることは勿論である。
更に、本発明は鋼板等の鋼材に限らず強磁性を有する金
属一般の結晶粒度を測定できることは勿論である。
〔効果〕
以上詳述した如く、本発明による場合は強磁性を有する
金属材を未飽和磁化するので、NGとの関係におけるΣ
n又はVとvとを逆の変化傾向にし、これに加えてΣn
又はVとvとの比をとるので、リフトオフ変動,電源の
電流変動等があっても高精度の測定が可能であり、また
前記金属材を未飽和磁化するときに従来よりも高い周波
数の励磁電流を用いる場合は、1測定周期の短縮化と1
測定周期に対する金属材での測定区間の短尺化とを図り
得、これにより特にオンライン測定が可能となる等、本
発明は優れた効果を優する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施状態を示す模式図、第2図はNG
とvとの関係を示すグラフ、第3図はNGとΣnとの関
係を示すグラフ、第4図はNGとη(=Σn/v)との
関係を示すグラフ、第5図は励磁電流の電流値が変動す
る場合に本発明にて測定したηのNGに対するバラツキ
程度を示すグラフ、第6図は従来技術のときのそのバラ
ツキ程度を示すグラフ、第7図は本発明の他の実施例を
示すグラフ、第8図はNGとη′(=V/v)との関係
を示すグラフ、第9図,第10図は従来技術の内容説明図
である。 1……鋼板、3……電磁石、5……発振器、7……ハイ
パスフィルタ、9……マルチチャンネルアナライザ、10
……ローパスフィルタ、11……電圧計、12……演算器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】強磁性の金属材の結晶粒度を測定する方法
    において、 前記金属材を第1周波数の電流を用いて未飽和磁化して
    その金属材の磁束密度変化を検出し、検出した信号から
    第1周波数に関する信号成分と、金属材の磁気雑音に関
    する第2周波数(第2周波数>第1周波数)の信号成分
    とを取出し、前者の信号成分の電圧レベルと、後者の信
    号成分のパルス総数又は電圧レベルとを夫々検出して両
    検出値の比を求め、その比に基づき結晶粒度を求めるこ
    とを特徴とする結晶粒度測定方法。
  2. 【請求項2】強磁性の金属材の結晶粒度を測定する方法
    において、 前記金属材を飽和磁化し、次いで第1周波数の電流を用
    いて未飽和磁化してその金属材の磁束密度変化を検出
    し、検出した信号から第1周波数に関する信号成分と、
    金属材の磁気雑音に関する第2周波数(第2周波数>第
    1周波数)の信号成分とを取出し、前者の信号成分の電
    圧レベルと、後者の信号成分のパルス総数又は電圧レベ
    ルとを夫々検出して両検出値の比を求め、その比に基づ
    き結晶粒度を求めることを特徴とする結晶粒度測定方
    法。
  3. 【請求項3】強磁性の金属材の結晶粒度を測定する装置
    において、 前記金属材を第1周波数で未飽和磁化する電磁石と、 磁化された金属材の磁束密度変化を検出する磁束密度検
    出器と、 該磁束密度検出器にて検出した信号より、第1周波数に
    関する信号成分と、金属材の磁気雑音に関する第2周波
    数(第2周波数>1周波数)の信号成分とを各別に取出
    す波器と、 該波器にて取出された前者の信号成分の電圧レベルを
    検出する電圧計と、 同じく波器にて取出された後者の信号成分のパルス総
    数又は電圧レベルを検出する検出器と、 該検出器の出力信号と前記電圧計の出力信号との比を求
    め、この比に基づき結晶粒度を算出する演算器と を具備することを特徴とする結晶粒度測定装置。
  4. 【請求項4】前記検出器がパルス計数器又は電圧計であ
    る特許請求の範囲第3項記載の結晶粒度測定装置。
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