JPH0797096B2

JPH0797096B2 - 鋼材のＳｉ濃度測定方法及び装置

Info

Publication number: JPH0797096B2
Application number: JP1203868A
Authority: JP
Inventors: 勇小峯; 一元二木; 幸二藤本; 正広阿部
Original assignee: 日本鋼管株式会社
Priority date: 1989-08-08
Filing date: 1989-08-08
Publication date: 1995-10-18
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH0368850A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、Si濃度が問題になるような鋼材の製造、特に
オンラインによる6.5％鋼板の製造において、鋼板のSi
濃度を連続して測定する方法及び装置に関するものであ
る。

［従来の技術］従来は、鋼板の磁気特性、したがってSi濃度の測定方法
としてJIS C−2550で規定されているエプスタイン試験
法があるが、試料の採取を必要とするオフライン試験で
あるため、測定値を製造ラインに迅速に反映させること
が困難であった。

また、オンラインで磁気特性を測定する装置として、例
えば、特開昭49−6991号公報によって知られているよう
に、移動する鋼板を覆うように角筒状の鉄心コアを設
け、励磁コイルと検出コイルにより起磁力と磁束密度の
関係を示したＢ−Ｈカーブを作成し、最大透磁率や保磁
力等を求める方法が実施されている。

しかしながら、このような方法で磁気特性を求める場合
には、あらかじめＢ−Ｈカーブを作成し、それに基づい
て最大透磁率等を求めなければならず、高価な演算装置
を必要とするという問題があった。

また、鋼板の製造ラインの操業条件を決定するために
は、板幅方向の磁気特性の分布を測定することが必要で
あるが、この方法では、検出ヘッドが鋼板全体を覆う構
造になっているため、鋼板の局所的な磁気特性を測定す
ることは不可能であった。

そこで、本発明の発明者等は、低周波励磁コイルが巻か
れたＵ字形コアの両脚部に互いに逆極性となるように高
周波励磁コイルを巻装し、両脚部の間に検出コイルを設
けた検出ヘッドをSi濃度の高い鋼材に近接して設置、検
出コイルの出力を振幅検波したのち微分した出力のピー
ク値、又は上記の振幅検波した出力のピーク値を検波
し、この検波出力により鋼材の磁気特性を測定する方法
を開発し、特願平１−132671号として特許出願した。

［発明が解決しようとする課題］上記の方法は、鋼材の磁気特性をオンランで測定でき
る、鋼材の局所的な磁気特性を測定できるなど、鋼材の
品質保証の面できわめて有効である。

しかしながら、鋼材の最大透磁率がSi濃度6.5％付近で
最大値を示すため、磁気測定の出力値とSi濃度との関係
は、第９図に示すように出力値はSi濃度6.5％付近で最
大となり上に凸な特性となる。このため、磁気特性の出
力値とSi濃度との関係が1:1とならず、これらからSi濃
度を推定することは困難であった。

本発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、Si
鋼板の電気抵抗とSi濃度とが、Si濃度が10％以下では1:
1の関係にあることに着目し、鋼板の電気抵抗を鋼板移
動中に測定することにより、オンラインで鋼板のSi濃度
を容易に測定することのできる方法及び装置を得ること
を目的としたものである。

［課題を解決するための手段］本発明に係る鋼材のSi濃度測定方法は、（１）長手方向に移動している鋼材のSi濃度を測定する
方法において、少なくとも一対の通電用電極と一対の電
圧測定用電極とを被測定鋼材に接触して追従させ、前記
通電用電極に通電して電圧測定用電極により被測定鋼材
の電気抵抗を測定し、同時に測定した通電電流値で正規
化すると共に、同時に測定した鋼材の板厚値と温度値と
により補正し、抵抗値と鋼材のSi濃度との関係から被測
定鋼材のSi濃度を算出することを特徴とする鋼材のSi濃
度測定方法。

（２）上記（１）において、あらかじめ鋼材のエッジの
影響の補正量を演算装置に記憶させておき、エッジ部付
近の抵抗値を補正して被測定鋼材の幅方向のSi濃度を測
定することを特徴とする鋼材のSi濃度測定方法に関する
ものである。

また、上記方法を実施するための装置は、（３）長手方向に移動している鋼材のSi濃度を測定する
装置において、少なくとも一対の通電用電極と一対の電
圧測定用電極とを有する検出手段と、前記通電用電極に
通電する手段、該通電電流に比例する電圧を検出する手
段及び該電圧を増幅して出力する手段と、前記電圧測定
用電極で検出した電圧を増幅して出力する手段とを備
え、さらに、下面に少なくとも各一対の通電用電極と電
圧測定用電極及び温度検出用センサが設けられた電極部
と、該電極部の外周に設けられた非滑動部材とを有する
検出ヘッドを備えたことを特徴とする鋼材のSi濃度測定
装置。

（４）上記（３）において、駆動源に駆動されて上下に
摺動する支持部材と、検出ヘッドが連結され前記支持部
材に支持されて水平方向に移動する可動部材と、該可動
部材の前進限及び後退限を検出する手段と、前記可動部
材が自由状態のときは該可動部材を後退限に位置させる
手段とからなる検出ヘッド駆動装置を備えたものであ
る。

［作用］通電用電極と電圧測定用電極からなる４探針が一定圧力
で被測定鋼材に接触し、これら電極を含む検出ヘッドが
被測定鋼材に追従して移動することにより、被測定鋼材
の抵抗値をオンラインで測定し、これによりSi濃度を測
定する。

また、通電電流値を測定して抵抗値を正規化し、さらに
被測定鋼材の板厚値及び温度値により被測定鋼材の抵抗
値が変化するので、それぞれを測定して補正すうること
により、被測定鋼材のSi濃度を高精度で測定することが
できる。

さらに、被測定鋼材のエッジの影響を補正することによ
り、幅方向のSi濃度を正確に測定することができる。ま
た、本発明方法を適用したSi濃度測定装置の検出ヘッド
は、各電極が密着して追従して移動し、通電状態が安定
した状態で測定できるので検出値が変動せず測定精度が
向上する。

［実施例］第１図は本発明実施例の原理的構成図である。図におい
て、１は被測定鋼板で、摩擦係数の小さいテフロン（商
標）製テーブル２の上に滑動可能に載置されている。３
は検出ヘッドで、通電用電極4a,4bと電圧測定用電極5a,
5bからなる４探針を備えており、これら電極4a,4b,5a,5
bは被測定鋼材１に接触している。６は定電圧電源、７
は電流検出用抵抗、8,9は増幅器である。

上記のような装置において、通電用電極4a,4b間に電源
７より電流Ｉを流すと、この電流Ｉに比例した電圧が電
流検出用抵抗７から取出され、増幅器８で増幅されて例
えばモニタへ出力する。一方、電圧測定用電極5a,5bは
両電極5a,5b間の電圧を検出し、増幅器９で増幅して出
力する。

いま、被測定鋼板１が無限平面でかつ一様な鋼板である
とした場合、電極4a,5a間及び4b,5b間の距離をそれぞれ
ｌ、電極5a,5b間の距離をＬとすると、被測定鋼板１の
抵抗率ρは次式で与えられる。なお、ｔは被測定鋼板１
の厚さである。

ρとＶは正比例するので、電流Ｉに比例した電圧を出力
O₂で正規化することにより、出力O₁から鋼板１の抵抗値
を測定することができる。

第２図はSi濃度と電気比抵抗との関係を示す線図であ
る。図から明らかなように、Si濃度10％以下では明らか
にSi濃度と電気比抵抗との間には1:1の関係があり、鋼
板１の電気抵抗を測定することにより、6.5％付近のSi
濃度を測定することができる。なお、本発明装置は定電
流測定なので、Ｖ＝RIで求められる抵抗値と物質固有の
抵抗率とは等価である。

ところが、抵抗率ρは板厚ｔによっても変化するので、
本抵抗測定に際しては、オンラインで鋼板１の板厚ｔを
測定して出力O₁を補正する。さらに、抵抗値ρは鋼板１
の温度によっても変化するので、同時に鋼板１の温度を
測定して出力O₁の補正を行なうが、Si濃度が6.5％付近
では抵抗の温度係数は第３図に示すようにほぼ４×10^-4
一定なので、この値を用いて補正することができる。

第４図に板厚ｔおよび温度を補正した後の鋼板１の抵抗
値とSi濃度との関係を示す。図から明らかなように、本
発明によれば6.5％Si鋼材のSi濃度を正確に測定するこ
とができる。

第５図（ａ）は本発明に係る検出ヘッドの実施例の概要
を示す平面図、（ｂ）は縦断面図、第６図は電極の配置
例を示す拡大底面図である。両図において、10は例えば
ガラスエポキシ樹脂等からなる検出ヘッド３の電極部
で、電極4a〜5b₂と、温度測定用サーミスタ11が取付け
られている。電極4a〜5b₂を電極部10の幅方向に３系列
並設したのは、鋼板１の幅方向のSi濃度の分布を測定す
るためである。12は検出ヘッド３の下面外周に装着され
たすべり止めゴム、13は後述の検出ヘッド駆動装置への
連結部、14はコネクタである。

上記のように構成した検出ヘッド３は、自重により一定
圧力で鋼板１上に載置され、各電極が鋼板１に接触した
状態ですべり止めゴム12により鋼板１に密着し、移動中
の鋼板１に追従して移動する。

第７図は検出ヘッド駆動装置の実施例を示す説明図であ
る。21はフレームで、下部に設けた案内部22には逆Ｔ字
状の支持部材26の脚部27が上下に摺動可能に連結されて
おり、この支持部材26はフレーム21に取付けられた油圧
シリンダ25の如き駆動源のアクチエータに、プーリ24に
掛けられたワイヤ23により連結されている。29は支持部
材26の腕部28に水平に取付けられた案内棒で、可動部材
30が摺動可能に装着されており、この可動部材30にはプ
ーリ33,34に掛けられたワイヤ32の一端が固定され、ワ
イヤ32の他端には復帰用ウエイト35が取付けられてい
る。31は可動部材30に設けられた検出ヘッド３の連結部
である。36は可動部材31の前進限を検出する例えばマイ
クロスイッチの如き検出器、37は可動部材31の後退限を
検出する例えばマイクロスイッチの如き検出器である。
なお、この検出器36,37には近接スイッチその他の手段
を用いてもよい。

次に、上記のように構成した検出ヘッド駆動装置20の作
用を説明する。先ず、連結部31に検出ヘッド３を連結す
る。ついで油圧シリンダ25のアクチエータを後退させ
て、支持部材26を上限位置まで上昇させる。このとき、
可動部材31は自由状態になるため復帰用ウエイト35によ
り後退させられ、後退限に位置している。測定開始で支
持部材26、したがって検出ヘッド３を下降させる。支持
部材26が下限位置に到達して検出ヘッド３が移動中の鋼
板１に接すると、各電極が鋼板１に接触し、検出ヘッド
３は鋼板１の移動に追従して前進する。可動部材26が前
進限の検出器36に接すると、支持部材26は油圧シリンダ
25により上昇を始め、検出ヘッド３が鋼材１から離れる
と復帰用ウエイト35により後退し、初期状態に戻る。こ
のような動作をくり返して行ない、検出ヘッド３が鋼板
１に接している間に抵抗測定と温度測定を行なう。

ところで、本発明装置により鋼板１のエッジ付近に電極
を位置させて電圧の測定を行なうと、鋼板１内の電流分
布が変化し、その結果４探針上の電気力線が増加する。
この影響を論理的、実験的に検討した結果を第８図に示
す。図から明らかなように、エッジの影響により、エッ
ジ付近の電圧は他の部分より高い値を示す。そこで本発
明においては補正量をあらかじめ演算装置に記憶させて
おき、エッジ付近の測定値を補正してSi濃度を算出する
ようにした。これにより鋼板１の全幅方向に亘って正確
にSi濃度を測定することができる（第８図は厚さ0.21mm
の鋼板の幅方向の電圧を測定したものである）。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明は長手方向に移
動する被測定鋼材のSi濃度をオンラインで測定すること
ができ、また、生産ラインにおける被測定鋼材の幅方向
のSi濃度の分布もエッジの影響を補正することにより正
確に測定することができる。このため、操業条件の決
定、品質保証等に対して高い効果が得られ、生産性を向
上させることができる等、実施による効果大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の原理的構成図、第２図は珪素鉄
のSi濃度と抵抗率との関係を示す線図、第３図は珪素鉄
のSi濃度と平均温度係数との関係を示す線図、第４図は
本発明によって検出した抵抗値とSi濃度との関係を示す
線図、第５図（ａ）は本発明に係る検出ヘッドの実施例
の平面図，（ｂ）はその縦断面図、第６図は電極の配置
例を示す検出ヘッドの底面図、第７図は検出ヘッド駆動
装置の実施例の正面図、第８図は鋼板のエッジ効果を示
す線図、第９図は従来の磁気測定出力とSi濃度との関係
を示す線図である。 1:被測定鋼板、3:検出ヘッド、4a,4b:通電用電極、5a,5
b:電圧測定用電極、6:電源、7:電流検出用抵抗、8,9:増
幅器、10:電極部、11:サーミスタ、12:すべり止め用ゴ
ム、20:検出ヘッド駆動装置、25:油圧シリンダ、26:支
持部材、30:可動部材、35:復帰用ウエイト、36:前進限
検出用マイクロスイッチ、37:後退限検出用マイクロス
イッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿部正広東京都千代田区丸の内１丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開昭59−197846（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−187641（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に移動している鋼材のSi濃度を測
定する方法において、少なくとも一対の通電用電極と一対の電圧測定用電極と
を被測定鋼材に接触して追従させ、前記通電用電極に通
電して電圧測定用電極により被測定鋼材の電気抵抗を測
定し、同時に測定した通電電流値で正規化すると共に、
同時に測定した鋼材の板厚値と温度値とにより補正し、
抵抗値と鋼材のSi濃度との関係から被測定鋼材のSi濃度
を算出することを特徴とする鋼材のSi濃度測定方法。
【請求項２】あらかじめ鋼材のエッジの影響の補正量を
演算装置に記憶させておき、エッジ部付近の抵抗値を補
正して被測定鋼材の幅方向のSi濃度を測定することを特
徴とする請求項１記載の鋼材のSi濃度測定方法。
【請求項３】長手方向に移動している鋼材のSi濃度を測
定する装置において、少なくとも一対の通電用電極と一対の電圧測定用電極と
を有する検出手段と、前記通電用電極に通電する手段、
該通電電流に比例する電圧を検出する手段及び該電圧を
増幅して出力する手段と、前記電圧測定用電極で検出した電圧を増幅して出力する
手段とを備え、さらに、下面に少なくとも各一対の通電
用電極と電圧測定用電極及び温度検出用センサが設けら
れた電極部と、該電極部の外周に設けられた非滑動部材
とを有する検出ヘッドを備えたことを特徴とする鋼材の
Si濃度測定装置。
【請求項４】駆動源に駆動されて上下に摺動する支持部
材と、検出ヘッドが連結され前記支持部材に支持されて
水平方向に移動する可動部材と、該可動部材の前進限及
び後退限を検出する手段と、前記可動部材が自由状態の
ときは該可動部材を後退限に位置させる手段とからなる
検出ヘッド駆動装置を備えたことを特徴とする請求項３
記載の鋼材のSi濃度測定装置。