JPH0694547A - 鋼材の内部応力測定装置 - Google Patents
鋼材の内部応力測定装置Info
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- JPH0694547A JPH0694547A JP24505792A JP24505792A JPH0694547A JP H0694547 A JPH0694547 A JP H0694547A JP 24505792 A JP24505792 A JP 24505792A JP 24505792 A JP24505792 A JP 24505792A JP H0694547 A JPH0694547 A JP H0694547A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】圧延中における棒鋼・線材に掛かる張力を、検
材の電磁的特性変化を利用し非接触かつ連続して測定可
能な内部応力測定装置を提供する。 【構成】同心軸上に巻回した貫通型検出コイルに２周波
数の交番電流を通電し、被検材が検出コイルを貫通時の
出力信号を温度補正し各周波数成分の信号変化を同期検
波器で抽出、周波数補正処理をするとともに低周波成分
と高周波成分の信号変化比から単位断面積当たりの張力
測定を実現する。
材の電磁的特性変化を利用し非接触かつ連続して測定可
能な内部応力測定装置を提供する。 【構成】同心軸上に巻回した貫通型検出コイルに２周波
数の交番電流を通電し、被検材が検出コイルを貫通時の
出力信号を温度補正し各周波数成分の信号変化を同期検
波器で抽出、周波数補正処理をするとともに低周波成分
と高周波成分の信号変化比から単位断面積当たりの張力
測定を実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧延中における棒鋼あ
るいは線材にかかる内部応力を、被検材の電磁的特性変
化を利用し非接触で連続して測定する装置に関するもの
である。
るいは線材にかかる内部応力を、被検材の電磁的特性変
化を利用し非接触で連続して測定する装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に圧延機等における鋼材の寸法精度
の良否は、鋼材の歩留まり・品質を左右する要素であ
り、それを決定するのは特に熱間圧延中における圧下力
制御の他に、被検材の内部応力を常に把握し一定に制御
する事が最良の手段であることが認識され、圧延中の鋼
材の内部応力を精度良く検出する方式の開発が要望され
ている。
の良否は、鋼材の歩留まり・品質を左右する要素であ
り、それを決定するのは特に熱間圧延中における圧下力
制御の他に、被検材の内部応力を常に把握し一定に制御
する事が最良の手段であることが認識され、圧延中の鋼
材の内部応力を精度良く検出する方式の開発が要望され
ている。
【０００３】たとえば特開平２−２４５６２９号公報に
は、Ｃ型ヨ−クにバイアスコイル、サ−チコイルおよび
交番コイルを巻回し、該ヨ−クを被検材に密着させ磁気
回路を構成しておき、その磁気回路中にホ−ル素子を配
しバイアスコイルにより磁界の強さを変えて透磁率μを
検出し、飽和漸近則からその係数Ｍを求めＭ（μ）と応
力との対応づけを行い応力を測定するものである。
は、Ｃ型ヨ−クにバイアスコイル、サ−チコイルおよび
交番コイルを巻回し、該ヨ−クを被検材に密着させ磁気
回路を構成しておき、その磁気回路中にホ−ル素子を配
しバイアスコイルにより磁界の強さを変えて透磁率μを
検出し、飽和漸近則からその係数Ｍを求めＭ（μ）と応
力との対応づけを行い応力を測定するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の応力測
定装置によれば、被検材に検出部を接触して計測する必
要があるため走行中の被検材の測定が不可能である。ま
た高い磁化範囲で応力を測定する事で鋼材のヒステリシ
スや残留磁気の影響は消失するとのことであるが、鋼材
特性（成分、厚み等）によりそれらの消失する磁界の強
さの境界を判定する事が困難であるとともに、透磁率μ
を検出原理としているため前記鋼材のヒステリシスの消
滅する領域では実質的に磁界の強さに対するμが緩慢な
変化をし、高精度な透磁率μ測定が困難である。さらに
非磁性体金属の測定は、原理上測定不可能で、透磁率の
温度変化による影響が大きく特にキュ−リポイント付近
では複雑に変化しそれを補償する方法を適用するための
装置がなく、実用上信頼性の良い測定は困難であった。
定装置によれば、被検材に検出部を接触して計測する必
要があるため走行中の被検材の測定が不可能である。ま
た高い磁化範囲で応力を測定する事で鋼材のヒステリシ
スや残留磁気の影響は消失するとのことであるが、鋼材
特性（成分、厚み等）によりそれらの消失する磁界の強
さの境界を判定する事が困難であるとともに、透磁率μ
を検出原理としているため前記鋼材のヒステリシスの消
滅する領域では実質的に磁界の強さに対するμが緩慢な
変化をし、高精度な透磁率μ測定が困難である。さらに
非磁性体金属の測定は、原理上測定不可能で、透磁率の
温度変化による影響が大きく特にキュ−リポイント付近
では複雑に変化しそれを補償する方法を適用するための
装置がなく、実用上信頼性の良い測定は困難であった。
【０００５】本発明の目的は、上記した従来技術の課題
を解決するとともに冷間・熱間鋼材を問わず簡単な装置
構成で、非接触でかつ連続測定可能な鋼材の内部応力測
定装置を提供することにある。
を解決するとともに冷間・熱間鋼材を問わず簡単な装置
構成で、非接触でかつ連続測定可能な鋼材の内部応力測
定装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の棒鋼あるいは線
材の内部応力測定装置は、金属の特性（磁性・非磁性
体）に関わらず測定可能とするものである。その構成
は、同心軸上に巻かれた検出コイルとその外周に励磁コ
イルとさらにその外周に巻かれた磁化コイルとで構成さ
れた貫通型コイル検出部を有し、該検出部に棒鋼を貫通
させた状態で棒鋼を磁気飽和させ棒鋼の比透磁率を実質
的に一とし、次いで低周波数（ｆL ）と高周波数
（ｆH ）の２波を混合した交番電流を励振コイルに通電
し、該励振コイルにより棒鋼を励磁し、棒鋼の内部応力
による導電率および充填率挙動の電磁気特性変化を検出
コイルで検出し、それを同期検波器により周波数成分毎
に分離抽出する。各周波数毎に抽出された検出信号のう
ち低周波成分の検出信号と高周波成分の周波数補正した
検出信号との変動割合を求め、その演算値を内部応力信
号とするものである。
材の内部応力測定装置は、金属の特性（磁性・非磁性
体）に関わらず測定可能とするものである。その構成
は、同心軸上に巻かれた検出コイルとその外周に励磁コ
イルとさらにその外周に巻かれた磁化コイルとで構成さ
れた貫通型コイル検出部を有し、該検出部に棒鋼を貫通
させた状態で棒鋼を磁気飽和させ棒鋼の比透磁率を実質
的に一とし、次いで低周波数（ｆL ）と高周波数
（ｆH ）の２波を混合した交番電流を励振コイルに通電
し、該励振コイルにより棒鋼を励磁し、棒鋼の内部応力
による導電率および充填率挙動の電磁気特性変化を検出
コイルで検出し、それを同期検波器により周波数成分毎
に分離抽出する。各周波数毎に抽出された検出信号のう
ち低周波成分の検出信号と高周波成分の周波数補正した
検出信号との変動割合を求め、その演算値を内部応力信
号とするものである。
【０００７】
【作用】本発明装置の使用法および作用について以下に
示す。被検材は、中空円筒構造の検出部内に貫通してお
き、交番電流を励磁コイルに通電すると共に磁化コイル
に直流電流を通電し、被検材を完全に磁気飽和させる。
このとき検出コイルには、励磁コイルで生成された磁界
が、被検材に作用し渦電流が流れそれによる二次磁界が
生成され合成された磁界が検出コイルに鎖交し、誘起電
圧信号が発生する。この誘起電圧は、検出部の構造、励
振電流値によって決まるほか、被検材の導電率、充填率
の増加に応じて減少する電圧信号となる、すなわち被検
材を同心に含む場合励磁コイルのインピ−ダンスＺは、
複素量として下記（１）式で表記できる。
示す。被検材は、中空円筒構造の検出部内に貫通してお
き、交番電流を励磁コイルに通電すると共に磁化コイル
に直流電流を通電し、被検材を完全に磁気飽和させる。
このとき検出コイルには、励磁コイルで生成された磁界
が、被検材に作用し渦電流が流れそれによる二次磁界が
生成され合成された磁界が検出コイルに鎖交し、誘起電
圧信号が発生する。この誘起電圧は、検出部の構造、励
振電流値によって決まるほか、被検材の導電率、充填率
の増加に応じて減少する電圧信号となる、すなわち被検
材を同心に含む場合励磁コイルのインピ−ダンスＺは、
複素量として下記（１）式で表記できる。
【０００８】 Ｚ＝ｊωＬo （１−η＋ημeff ） （１） Ｌo ：空心時の励振コイルのインダクタンス ω：角速度［rad/s ］ η：充填率＝（ｂ／ａ）2 ａ：コイルの半径［ｍ］ ｂ：被検材の半径［ｍ］ μeff ＝２μ1 ・Ｉ1 （ｑｂ）／｛μ0 ・ｑｂＩ0 （ｑ
ｂ）｝ ｑ＝（ｊωσμ1 ）1/2 μ1 ：金属の透磁率［H/m ］ μ0 ：真空の透磁率［H/m ］ σ：導電率［Ωｍ］-1 Ｉn ：ｎ次第一種変形ベッセル関数
ｂ）｝ ｑ＝（ｊωσμ1 ）1/2 μ1 ：金属の透磁率［H/m ］ μ0 ：真空の透磁率［H/m ］ σ：導電率［Ωｍ］-1 Ｉn ：ｎ次第一種変形ベッセル関数
【０００９】すなわち検出部に金属導体（被検材）が貫
通すると、式（１）により励振コイルのインピ−ダンス
は減少する、充填率・導電率の増加により渦電流損が増
し、それによる反磁界により検出コイルへの総鎖交磁束
量が減少し、このため検出コイルの誘起電圧が低下す
る。金属導体を磁気飽和し、μ0 ＝μ1 とすると低周波
数において等価透磁率は周波数ｆ、導電率σに反比例す
る値となる、すなわち一定周波数の基でコイルのインピ
−ダンスは導電率の変化に応じて減少する。一方高周波
数においては等価透磁率は、σの影響は小さく近似的に
０となり、コイルのインピ−ダンスは等価的に充填率の
みで決まる。すなわち高周波数成分は導体に掛かる張力
あるいは温度による導電率の変化による影響は極めて小
さい。
通すると、式（１）により励振コイルのインピ−ダンス
は減少する、充填率・導電率の増加により渦電流損が増
し、それによる反磁界により検出コイルへの総鎖交磁束
量が減少し、このため検出コイルの誘起電圧が低下す
る。金属導体を磁気飽和し、μ0 ＝μ1 とすると低周波
数において等価透磁率は周波数ｆ、導電率σに反比例す
る値となる、すなわち一定周波数の基でコイルのインピ
−ダンスは導電率の変化に応じて減少する。一方高周波
数においては等価透磁率は、σの影響は小さく近似的に
０となり、コイルのインピ−ダンスは等価的に充填率の
みで決まる。すなわち高周波数成分は導体に掛かる張力
あるいは温度による導電率の変化による影響は極めて小
さい。
【００１０】低周波数成分の温度による導電率の影響を
補償するため、検出コイルからの誘起電圧信号を実験的
に求めた補正係数αから（２）式により補正誘起電圧Ｅ
o Ｅo ＝Ｅt （１−αｔ） （２） Ｅo ：補正後の検出コイル電圧 Ｅt ：検出コイルの出力電圧 α：温度補正係数 ｔ：金属導体の温度 を求め温度による影響を解消する。
補償するため、検出コイルからの誘起電圧信号を実験的
に求めた補正係数αから（２）式により補正誘起電圧Ｅ
o Ｅo ＝Ｅt （１−αｔ） （２） Ｅo ：補正後の検出コイル電圧 Ｅt ：検出コイルの出力電圧 α：温度補正係数 ｔ：金属導体の温度 を求め温度による影響を解消する。
【００１１】また高周波数成分と周波数比ｆL ／ｆH と
の乗算処理を行いそれを周波数補正値とする。以上の処
理結果から得られた低周波数成分と高周波数成分との除
算演算を行う事で単位充填率当たりの導電率変化が得ら
れ、この結果金属導体の張力による導電率変化を抽出す
る事ができる。すなわち導電率の温度による影響を解消
した金属導体の内部応力の高精度検出が可能となる。
の乗算処理を行いそれを周波数補正値とする。以上の処
理結果から得られた低周波数成分と高周波数成分との除
算演算を行う事で単位充填率当たりの導電率変化が得ら
れ、この結果金属導体の張力による導電率変化を抽出す
る事ができる。すなわち導電率の温度による影響を解消
した金属導体の内部応力の高精度検出が可能となる。
【００１２】
【実施例】以下本発明について図面に基いて説明する。
図１は本発明のブロック図である。図１において、１は
高周波発振器、２は低周波発振器、３は混合器、４は電
力増幅器、５は直流電源、Ｍは被検材、Ｓは検出部であ
る。検出部Ｓは図２に示すように同心軸上にコイルを巻
回した貫通型コイルであり、その貫通穴に被検材Ｍを通
過させる。図２には図示していないが検出部Ｓの前後に
は圧延機があり、被検材に張力がかかるようになってい
る。検出コイルＳの構成は、内周側より検出コイル８、
励振コイル６、さらにその外周上に磁化コイル７が巻回
されている。
図１は本発明のブロック図である。図１において、１は
高周波発振器、２は低周波発振器、３は混合器、４は電
力増幅器、５は直流電源、Ｍは被検材、Ｓは検出部であ
る。検出部Ｓは図２に示すように同心軸上にコイルを巻
回した貫通型コイルであり、その貫通穴に被検材Ｍを通
過させる。図２には図示していないが検出部Ｓの前後に
は圧延機があり、被検材に張力がかかるようになってい
る。検出コイルＳの構成は、内周側より検出コイル８、
励振コイル６、さらにその外周上に磁化コイル７が巻回
されている。
【００１３】検出コイル８の出力信号は信号増幅器９で
増幅され、該信号は、被検材測温のための温度センサＴ
例えば放射温度計からの信号が入力されている温度補正
器１０で温度補正されて、同期検波器１０ａ、１０ｂに
入力される。同期検波器１０ａ、１０ｂには基準信号と
してそれぞれ高周波発振器１からの信号ａおよび低周波
発振器２からの信号ｂが入力され、各周波数に応じた交
流信号を分離抽出し、直流信号に変換する。
増幅され、該信号は、被検材測温のための温度センサＴ
例えば放射温度計からの信号が入力されている温度補正
器１０で温度補正されて、同期検波器１０ａ、１０ｂに
入力される。同期検波器１０ａ、１０ｂには基準信号と
してそれぞれ高周波発振器１からの信号ａおよび低周波
発振器２からの信号ｂが入力され、各周波数に応じた交
流信号を分離抽出し、直流信号に変換する。
【００１４】１１ａ、１１ｂはアナログメモリで、ＳＷ
1 およびＳＷ2 をＯＮ、ＯＦＦすることによって同期検
波器１０ａ、１０ｂの出力が記憶される。すなわち空心
時の低周波数と高周波数成分に相当する直流信号を記憶
し、次いで除算器１２に入力されｆL ／ｆH 比を算出す
る。１３は乗算器で除算器１２と同期検波器１０ａから
の信号が入力されその出力は、周波数補正値として出力
される。また同時にＳＷ3 をＯＮ、ＯＦＦすることによ
って空心時の周波数補正された検出信号がアナログメモ
リ１１ｃに記憶される。
1 およびＳＷ2 をＯＮ、ＯＦＦすることによって同期検
波器１０ａ、１０ｂの出力が記憶される。すなわち空心
時の低周波数と高周波数成分に相当する直流信号を記憶
し、次いで除算器１２に入力されｆL ／ｆH 比を算出す
る。１３は乗算器で除算器１２と同期検波器１０ａから
の信号が入力されその出力は、周波数補正値として出力
される。また同時にＳＷ3 をＯＮ、ＯＦＦすることによ
って空心時の周波数補正された検出信号がアナログメモ
リ１１ｃに記憶される。
【００１５】１４ａ、１４ｂは減算器でそれぞれのアナ
ログメモリ１１ｃ、１１ｂの記憶値から同期検波器１０
ａ、１０ｂの出力信号を減算する。ここで検出部Ｓに被
検出材が貫通したとき空心時に比べ渦電流損により検出
コイルの出力は減少するのでその減少量を減算器１４
ａ、１４ｂで算出する。１５は除算器であり、該除算器
１５は低周波数成分における空心時の検出信号から有心
時の検出信号つまり被検材が貫通した事によって生ずる
減少量と、同様に高周波数成分の周波数補正された減少
量が同時に入力されてその比計算を行う。この比計算結
果を被検材の内部応力とするものである。低・高周波数
の２周波数を利用してそれぞれの周波数における電磁気
的特性の特に導電率の変化を把握する事が可能となる。
ログメモリ１１ｃ、１１ｂの記憶値から同期検波器１０
ａ、１０ｂの出力信号を減算する。ここで検出部Ｓに被
検出材が貫通したとき空心時に比べ渦電流損により検出
コイルの出力は減少するのでその減少量を減算器１４
ａ、１４ｂで算出する。１５は除算器であり、該除算器
１５は低周波数成分における空心時の検出信号から有心
時の検出信号つまり被検材が貫通した事によって生ずる
減少量と、同様に高周波数成分の周波数補正された減少
量が同時に入力されてその比計算を行う。この比計算結
果を被検材の内部応力とするものである。低・高周波数
の２周波数を利用してそれぞれの周波数における電磁気
的特性の特に導電率の変化を把握する事が可能となる。
【００１６】ここで、使用する励振周波数の決定は前述
した検出装置を使用し、シミュレ−シヨンにより最適周
波数を選択した。その結果を図４に示す、Ｘ軸は励振周
波数、Ｙ軸は検出コイルの出力電圧を周波数補正した値
を示す。尚検出コイル電圧ＥD は下記（３）式で表記で
きる。
した検出装置を使用し、シミュレ−シヨンにより最適周
波数を選択した。その結果を図４に示す、Ｘ軸は励振周
波数、Ｙ軸は検出コイルの出力電圧を周波数補正した値
を示す。尚検出コイル電圧ＥD は下記（３）式で表記で
きる。
【００１７】 ＥD ＝ｊωＭＩ （３） Ｉ：励磁コイル電流［Ａ］ Ｍ：相互インダクタンス［Ｈ］ ω：角速度［rad/s ］
【００１８】周波数補正値とは各周波数における空心時
の検出コイル電圧ＥD を求め、例えば１ＫＨｚの検出コ
イル電圧を基準にしその比を算出し、その逆数と各周波
数における棒鋼貫通時の検出コイル出力との乗算結果を
いう。図４において低周波領域２ＫＨｚ以下では出力変
化は小さく、さらに周波数を上昇すると次第に出力変化
が大きくなり、鋼材の電磁的特性変化の検出が可能とな
る。さらにの高周波数域の５００ＫＨｚ付近から飽和特
性となる。図中に記述したｆL 領域では充填率、導電率
が、ｆH 領域では主要因として充填率で決まる特性であ
ることから、発明者等は実験結果から低周波数および高
周波数の適正領域として５ｋＨｚ〜５０ＫＨｚと５００
ＫＨｚ〜１ＭＨｚが望ましいという結論を得た。尚、こ
の実験に供した被検材は、後述する同等の鋼材（直径１
０ｍｍ）を使用した。
の検出コイル電圧ＥD を求め、例えば１ＫＨｚの検出コ
イル電圧を基準にしその比を算出し、その逆数と各周波
数における棒鋼貫通時の検出コイル出力との乗算結果を
いう。図４において低周波領域２ＫＨｚ以下では出力変
化は小さく、さらに周波数を上昇すると次第に出力変化
が大きくなり、鋼材の電磁的特性変化の検出が可能とな
る。さらにの高周波数域の５００ＫＨｚ付近から飽和特
性となる。図中に記述したｆL 領域では充填率、導電率
が、ｆH 領域では主要因として充填率で決まる特性であ
ることから、発明者等は実験結果から低周波数および高
周波数の適正領域として５ｋＨｚ〜５０ＫＨｚと５００
ＫＨｚ〜１ＭＨｚが望ましいという結論を得た。尚、こ
の実験に供した被検材は、後述する同等の鋼材（直径１
０ｍｍ）を使用した。
【００１９】前述したように励振コイルのインピ−ダン
スＺは低周波数において等価透磁率μeff は充填率と導
電率の複合した変化要因として抽出する事ができ、一方
高周波数におけるそれは導電率を近似的に無視する事が
でき充填率のみで決まる事から、検出信号の相対比を算
出することで同一材料でかつ半径が相違する場合におい
ても、本発明によれば被検出材の導電率変化を検出で
き、かくしてこの導電率特性から目的とする応力信号が
得られる。以上述べた一連の演算処理はマイクロコンピ
ュ−タにより容易に実現できるものである。
スＺは低周波数において等価透磁率μeff は充填率と導
電率の複合した変化要因として抽出する事ができ、一方
高周波数におけるそれは導電率を近似的に無視する事が
でき充填率のみで決まる事から、検出信号の相対比を算
出することで同一材料でかつ半径が相違する場合におい
ても、本発明によれば被検出材の導電率変化を検出で
き、かくしてこの導電率特性から目的とする応力信号が
得られる。以上述べた一連の演算処理はマイクロコンピ
ュ−タにより容易に実現できるものである。
【００２０】この信号を得るための鋼材の導電率特性に
ついて明らかにする。図５には、鋼材の温度による比抵
抗率（１／σ）を示す。図５から明らかなように約９０
０℃まではほぼ温度に比例した比抵抗率の変化がみら
れ、従って温度情報をもとに検出コイルからの出力信号
の補正を実現できる、一方鋼材の加工度（張力）による
抵抗率の増加率を図６に示す。図６においてＸ軸の加工
度は弾性限界を１００％とし、Ｙ軸は抵抗率の増加率を
示し弾性限界点１００％において約２０％変化し飽和状
態となる。全体として非線形な変化をしているが、発明
者等の対象とする張力（応力）範囲の加工率は４０％以
下であり、この対象とする範囲の鋼材の加工度による導
電率変化を検出することが可能である。
ついて明らかにする。図５には、鋼材の温度による比抵
抗率（１／σ）を示す。図５から明らかなように約９０
０℃まではほぼ温度に比例した比抵抗率の変化がみら
れ、従って温度情報をもとに検出コイルからの出力信号
の補正を実現できる、一方鋼材の加工度（張力）による
抵抗率の増加率を図６に示す。図６においてＸ軸の加工
度は弾性限界を１００％とし、Ｙ軸は抵抗率の増加率を
示し弾性限界点１００％において約２０％変化し飽和状
態となる。全体として非線形な変化をしているが、発明
者等の対象とする張力（応力）範囲の加工率は４０％以
下であり、この対象とする範囲の鋼材の加工度による導
電率変化を検出することが可能である。
【００２１】図３は張力測定結果を示す図である。図に
おいてＸ軸は応力（張力）、Ｙ軸は出力で無張力時を１
００％とし相対値で示している。線Ｂは検出コイル出力
を温度補正しない場合の特性を示しており、温度による
導電率の減少による低周波成分の信号変化量としては小
さくなる。一方高周波数分は充填率で決まる一定値のた
め無補償下ではＢ特性に示すように出力は低くなる、線
ＡはＢを温度補正演算し被検材に付加された真の応力特
性を示している。実施例での測定条件として直径１０ｍ
ｍの鋼材を約５００℃昇温した状態で張力をかけて測定
した結果である。
おいてＸ軸は応力（張力）、Ｙ軸は出力で無張力時を１
００％とし相対値で示している。線Ｂは検出コイル出力
を温度補正しない場合の特性を示しており、温度による
導電率の減少による低周波成分の信号変化量としては小
さくなる。一方高周波数分は充填率で決まる一定値のた
め無補償下ではＢ特性に示すように出力は低くなる、線
ＡはＢを温度補正演算し被検材に付加された真の応力特
性を示している。実施例での測定条件として直径１０ｍ
ｍの鋼材を約５００℃昇温した状態で張力をかけて測定
した結果である。
【００２２】温度補正後のＡ特性に見られるように初期
の低応力下では応力に対応した出力特性が得られている
が、応力が大きくなるに従って非線形な特性を示してい
る。これは図６の被検材加工度特性に見られるように、
加工度増加による抵抗率（１／σ）の非線形特性による
ものであり、導電率による応力測定のあるいは精度限界
を示唆している。また、図示していないが一つの検出コ
イルでカバ−できる充填率の変動範囲として実験結果で
は、２倍以内であれば検出精度上特に問題はない。通常
の製造ラインではロット内での寸法変動は極めて小さく
また、ロット毎に容易に校正する事ができるので安定し
た応力測定を実現できる。
の低応力下では応力に対応した出力特性が得られている
が、応力が大きくなるに従って非線形な特性を示してい
る。これは図６の被検材加工度特性に見られるように、
加工度増加による抵抗率（１／σ）の非線形特性による
ものであり、導電率による応力測定のあるいは精度限界
を示唆している。また、図示していないが一つの検出コ
イルでカバ−できる充填率の変動範囲として実験結果で
は、２倍以内であれば検出精度上特に問題はない。通常
の製造ラインではロット内での寸法変動は極めて小さく
また、ロット毎に容易に校正する事ができるので安定し
た応力測定を実現できる。
【００２３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は被検材を非接触で磁気飽和をさせ、透磁率μの影響を
皆無とし、温度による導電率変化の影響を補正すると共
に張力による鋼材の導電率変化をより高感度に検出でき
る低周波数と充填率に依存する高周波数の２周波数によ
る電流で励振し周波数毎の信号変化を抽出し、その相対
比演算結果から被検材にかかる応力を、すなわち単位断
面積当たりの張力を精度良く測定することが可能となっ
た。特に非接触で連続測定できることからオンラインへ
容易に適用することができ、また従来圧延プロセスで
は、張力のオンライン測定が困難であったため圧延制御
モデルの構造が複雑になり、かつ処理時間がかかるなど
応答性、精度等、満足する制御性能を得ることが困難で
あった。本発明を供するすることによりシステムの簡素
化をはじめ、操業の安定化、寸法・品質向上等に対し高
い効果が得られ、生産性を向上させることができるなど
その効果は大である。
は被検材を非接触で磁気飽和をさせ、透磁率μの影響を
皆無とし、温度による導電率変化の影響を補正すると共
に張力による鋼材の導電率変化をより高感度に検出でき
る低周波数と充填率に依存する高周波数の２周波数によ
る電流で励振し周波数毎の信号変化を抽出し、その相対
比演算結果から被検材にかかる応力を、すなわち単位断
面積当たりの張力を精度良く測定することが可能となっ
た。特に非接触で連続測定できることからオンラインへ
容易に適用することができ、また従来圧延プロセスで
は、張力のオンライン測定が困難であったため圧延制御
モデルの構造が複雑になり、かつ処理時間がかかるなど
応答性、精度等、満足する制御性能を得ることが困難で
あった。本発明を供するすることによりシステムの簡素
化をはじめ、操業の安定化、寸法・品質向上等に対し高
い効果が得られ、生産性を向上させることができるなど
その効果は大である。
【図１】本発明の実施例のブロック図。
【図２】図１における検出部の実施例の断面図。
【図３】本発明の実施例における測定結果を示す図。
【図４】励振周波数の適正範囲の特性結果を示す図。
【図５】鋼材の温度による導電率特性を示す図。
【図６】鋼材の加工度による導電率特性を示す図。
Ｓ 検出部 Ｍ 被検材 １ 高周波発振器 ２ 低周波発振器 ３ 混合器 ４ 電力増幅器 ５ 直流電源 ６ 励振コイル ７ 磁化コイル ８ 検出コイル ９ 信号増幅器 １０a 、１０b 同期検波器 １１a 、１１b アナログメモリ １２、１５ 除算器 １３ 乗算器 １４a 、１４b 減算器
Claims (2)
- 【請求項１】 棒鋼あるいは線材の内部応力を電磁気的
に測定する装置において、同心軸上に巻かれた励振コイ
ルと該励振コイルの内周に巻回した検出コイルと前記励
振コイルの外周に設けた被検材を磁化するための磁化コ
イルとからなる検出部と、前記励振コイルに低周波数と
高周波数の２周波数を混合した電流を供給する電力増幅
器と磁化用電源と前記検出コイルからの交流信号を増
幅、かつ温度補正し、それぞれの周波数毎に分離抽出し
た信号を直流に変換する同期検波部と高周波数成分の直
流信号を補正するためのアナログメモリ−と乗除算器か
らなる周波数補正部と各周波数における直流信号の偏差
量を求める差分演算部と低周波数の直流信号と高周波数
の直流信号とを除算するための演算部分とから構成され
る事を特徴とする鋼材の内部応力測定装置。 - 【請求項２】 励振コイルに印加する電源周波数は、低
周波数の範囲を５ＫＨｚ〜５０ＫＨｚ、高周波数は５０
０ＫＨｚ以上である事を特徴とする請求項１記載の鋼材
の内部応力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24505792A JPH0694547A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 鋼材の内部応力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24505792A JPH0694547A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 鋼材の内部応力測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694547A true JPH0694547A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17127949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24505792A Withdrawn JPH0694547A (ja) | 1992-09-14 | 1992-09-14 | 鋼材の内部応力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0694547A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102156010A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-08-17 | 首钢总公司 | 一种开平板内应力测量方法 |
-
1992
- 1992-09-14 JP JP24505792A patent/JPH0694547A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102156010A (zh) * | 2010-12-30 | 2011-08-17 | 首钢总公司 | 一种开平板内应力测量方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991130 |