JPS61258163A - 異方性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼材等の材質を均一にすべくその仕上圧延温
度を１ｉ１Ｊ御する上での目安となる鋼材等の異方性の
程度を検出する異方性測定装置に関し、更に詳述すれば
焼串の良い、また、正確な検出が行える異方性測定装置
を提案するものである。

〔従来技術〕

比較的低温の仕上圧延温度にて制御圧延された鋼材には
通常、材質異方性が存在する。この材質異方性は特に鋼
材の圧延方向（以下り方向という）と、圧延方向と直交
する方向（以下Ｃ方向という）とにおいてその差が著し
い、これは仕上圧延後における鋼材がり、　　Ｃ方向に
おいて顕著な差をもつフェライト組織、所謂集合組織と
なっていることによる。このような材質異方性の発生を
防止するためには、仕上圧延時において異方性の程度を
検出し、これと相互関係を有する鋼材の仕上圧延温度を
１ＩｒＩＩ［に制御すれば良い。

上述の如き鋼材の異方性の程度を検出する異方性測定装
置としては特開昭５８−１８０９２３号で開示されたも
のがある。この装置は第６図に側面図を、また第７図に
平面図を示すように、仕上圧延機２１の出側の鋼板Ｐの
移動域の上方に、超音波の振動方向がＬ方向に対して適
当な角度（４５゛程度）となるように電磁的に超音波を
発生する横波探触子２２を非接触で配し、該横波探触子
２２より鋼ＦｉＰ中に横波超音波を入射せしめ、上記集
合組織の相違、つまり異方性の存在により、またその度
合により伝播速度が異なるし方向及びＣ方向に伝播する
超跨波成分夫々のエコーを検出して、これをブラウン管
２３上に表示し、Ｌ方向成分の伝播速度Ｗ、とＣ方向成
分の伝播速度Ｗ２との比ｗ、／Ｗ２を検出し、この比Ｗ
、／Ｗ２により鋼板Ｐの異方性の程度を測定するもので
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第８図は斯かる装置において横波探触子を１個用いて異
方性の程度が大きい鋼材を測定した場合のオシログラフ
写真であり、この図より理解される如くこの場合には異
方仕度の測定が可能である。

ところが異方性の程度が極めて小さい鋼材については測
定できない。これは後者の鋼材の場合には、第９図に示
す如くブラウン管上に現われるし方向成分のエコーとＣ
方向成分のエコーとがｍつた波形として検出されるため
にＬ方向成分、Ｃ方向成分夫々の伝播速度Ｗ、、Ｗ、の
正確な測定が不可能であることによる。

上記後者の鋼材の伝播速度の正確な測定は、２個の横波
探触子をＬ方向とＣ方向とに横波超音波が振動するよう
に夫々向けてエコーを検出することにより可能となる。

しかし、この場合は横波探触子の配設位置を同一にでき
ないので検出箇所が異なり、このためｗ、７ｗ２を測定
できても異方性測定値の信頼性が低いという難点がある
。

このような難点を解消するためには、１個の横波探触子
にてＬ方向（又はＣ方向）に振動する横波超音波を鋼材
に入射してＷｉ　（又はＷ２）を測定し、次いでその測
定の間に鋼材が移動した分だけ前記横波探触子を追随移
動せしめて先の測定位置と同位置でＣ方向（又はＬ方向
）に振動する横波超音波を鋼材に入射してＷ２（又はＷ
＋）を測定し、ｗ、／Ｗ２を算出することにより可能で
ある。しかしこの場合には横波探触子の追随のための機
構を必要とし、装置が複雑となり、また速度の同調が難
しい、また横波探触子の追随及び２回の測定に長時間を
要するため実際にはオンライン測定が不可能である。

ｃ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、直流
磁場を鋼材に印加し、直流磁化された部分に臨ませて設
けた複数個の指向性送受信コイル夫々にパルス電流を通
じて各別の方向に強く振動する横波超音波を前記部分に
発生させ、夫々にて受信する構成とすることにより、異
方仕度が小さい場合にもその異方性を正確に測定でき、
また複数の測定方向の検出を行っても同一箇所での迅速
な検出が可能となって測定値の信頼性を向上できる異方
性測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る異方性測定装置は、金属材の異方性を、電
磁的に発せしめた横波超音波を用いて測定する装置にお
いて、 金属材に直流磁場を印加する励磁用コイルと、直流磁場
が印加される部分に臨ませて設けてあり、パルス電流を
通じることにより特定方向に振動する横波超音波をｉｉ
ｊ記部分に発生せしめ、また横波超音波を受信する複数
の指向性送受信コイルと を具備し、該複数の指向性送受信コイルを夫々の横波超
音波の振動方向が各別の特定方向に向くように設けてい
ることを特徴とする。

（実施例） 以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１ＦＩ！Ｊは本発明の実施例を示す模式図、第２図は
電磁超音波発生検出部の底面の模式図であり、図中１は
電磁超音波発生検出部を示している。電磁超音波発生＄
＊出山部は励磁コイル３にて鋼板Ｐを直流磁化すると共
に送受信コイル４又は５にパルス電流を通流することに
より、鋼＠Ｐ内に横波超音波を生ぜしめるものであり、
励磁コイル３、送受信コイル４．５夫々の軸心を同一軸
心上になし、その軸心と鋼板Ｐの表面とが直交するよう
に設けられている。鋼板Ｐは電磁超音波発生検出部１の
下面に対向してその圧延方向（Ｌ方向）へ移動されてい
る。

電磁超音波発生検出部１は次のような構成としている。

即ち、鉄心２は土掻が下径よりも大きい段付円柱形であ
り、下側の円柱部はコア２ａをなす。

コア２ａには円形の励磁コイル３が巻着されており、鉄
心２下方にはＬ方向に長く、Ｃ方向に短いＣ方向指向性
の送受ｆ８コイル４及びＣ方向に長く、Ｌ方向に短いし
方向指向性の送受信コイル５がこの順に設けられている
。送受信コイル４及び５の長短寸法比は、望ましくは３
程度がよい。

斯かる電磁超音波発生検出部１のうぢ励磁コイル３には
直流電源６が接続されており、また送受信コイル４．５
にはパルス電流発生回路７及び受信器８が夫々切替スイ
ッチ９，１０を介して接続されている。直流電源６の通
電開始時期、パルス電流発生回路７．受信器８の駆動及
び切替スイッチ９、ｔｏの切替えは、同期パルス発生回
路１１から出力されるトリガー信号によりなされる。ま
たそのトリガー信号は受信器８の出力側に設けられた信
号処理回路１２及び信号処理回路１２の出力側に設けら
れた除算器１３へ与えられ、両者のリセットを司る。

このように構成された本発明装置の測定内容を次に説明
する。同期パルス発生回路１１からトリガー信号Ｔ１が
発せられると〔第３図ｆａｔ参照〕、信号処理回路１２
及び除算器１３は夫々リセットされる。

次いでトリガー信号Ｔ２が発せられると直流電源６は励
磁コイル３に直流を給電し始め、所定時間給電を継続す
る（第３図（Ｃ１参照〕。励磁コイル３への給電により
励磁コイル３に臨む鋼板Ｐには表面に直交する方向の直
流磁界が与えられる。

一方、Ｔ２により図示しない切替手段が作りＪせられ、
切替スイッチ９．１０は夫々送受信コイル４（又は５）
側へ切替えられ、またパルス電流発生回路７はパルス電
流を送受信コイル４（又は５）へ通じる（第３図（ｂｌ
参照〕。これにより鋼板２表面に渦電流が発生する。こ
の渦電流に基づいて送　　　　　７受信コイル４　（又
は５）は誘起電圧ＶＣＯ（又はＶｌｏ）を検出する。そ
して渦電流と前記直流磁界とによるローレンツ力にて鋼
板２表面に平行な方向に変化する歪が発生しくフレミン
グの左手の法則）、該歪は鋼板Ｐの表面にて主として送
受信コイル４（又は５）の小径方向に振動しながら鋼板
２表面に垂直な方向に伝播する。即ち、鋼板２表面から
Ｃ方向（又はＬ方向）偏波の横波超音波が発生し、この
横波超音波は鋼板Ｐの厚み方向に伝播する。

そして上記横波超音波は鋼板Ｐの裏面で反射し、この反
射超音波は表面に到達し、前述したところと逆の現象（
フレミングの右手の法則）により送受信コイル４（又は
５）に電流を誘起し、電圧Ｖｃ１　（又はＶＮ、）とし
て検出される〔第３図（ｄ）〔又は（ｅ）〕参照〕。

検出された信号ＶＣＯ，ＶＣ＋　　（又はＶａｏ。

ＶＺ、）は受信器８へ与えられてここで直流検波された
のち２値化され〔第３図（ｆ）参照〕、２４ｄ１化され
た信号Ｖｃｑ　’、ＶｃＩ’　　（又はＶｊ！！。’。

ｖｚｌ　’）は信号処理回路１２へ送られる。

信号処理回路１２はＶｃｏ’の立上り〜Ｖｃｌ　’の立
上り間の時間Δｔｃ（又はｖｚｏ’の立上り〜ＶＺ、’
の立上り間の時間Δｔｇを検出しＣ第３図（終参照〕、
検出ｆｊ号Δｔｃ（又はΔ１１りを除算器１３へ与える
。

続いて同期パルス発生回路１１はトリガー信号Ｔ３を出
力する。これにより切替スイッチ９．ＩＯは送受信コイ
ル５　（又は４）側へ切替えられ、送受信コイル５　（
又は４）により前記したところとは９０゜異なるし方向
く又はＣ方向）偏波の横波超音波が鋼板Ｐの厚み方向に
伝播する。そして前同様に信号処理し、信号処理回路１
２にて検出された信号ΔＬＩ　（又はΔｔｃ）が除算器
１３へ与えられると、除算器１３は入力信号Δｔｃ、　
　ΔｔＲよりその商ΔＥｌ／Δｔｃ（前記Ｗ　１／Ｗ２
に相当）を算出。

出力する〔第３図（ｈ）参照〕。

その出力信号は図示しないプリンタに直接表示させるか
、或いは異方性度演算器１４にて換算されたのちプリン
ト表示される。

畝上の一連の測定は、鋼板Ｐの次の測定点へ電磁超音波
発生検出部１が位置せられて同期パルス発生回路１１か
ら次のトリガー信号Ｔ１が入力されると繰り返され、次
の測定点での異方仕度が測定される。

本発明はこのようにして異方性度を測定するように構成
されているので、送受信コイル４．５による検出時期が
僅かに（トリガー信号Ｔ２．Ｔ、。

の時間の鋼板Ｐの移動距Ｍ）ずれるが、この時間は数ミ
リ秒から数十ミリ秒であるため、実際には略同−測定点
を測定することができる。また鋼板ＰのＬ方向、Ｃ方向
を各別に測定するので測定誤差が極めて小さく、また異
方性の程度が小さくても信頼性の高い異方仕度測定値を
算出できる。更に、この異方仕度測定値に基づき仕上圧
延温度の判定を正確になし得る。

なお、上記実施例では励磁コイル３、送受信コイル４．
５を夫々同一軸心となるように配設したが、本発明はこ
れに限らず、送受信コイル４又は５を鋼板Ｐの移動方向
にずらせて配設してもよいことは勿論である。送受信コ
イル４又は５を、鋼板の移動速度とトリガー信号Ｔ２〜
Ｔ３間の時間との積に相当する距離だけ鋼板の移動方向
側にずらせた場合には両送受信コイル４，５による測定
点を同一にでき、測定値の信頼性を更に向上できる。

また、上記説明では送受信コイルを２個使用してＬ方向
、Ｃ方向を測定しているが、本発明は送受信コイルを３
個以上使用してり、　Ｃ以外の方向にも測定する構成と
してもよいことは勿論である。

更に、上記実施例では鋼板の異方性度を測定しているが
、本発明は鋼板に限らず、鋼材一般の異方性度をも測定
でき、更には他の金属材の異方性をも測定できることは
勿論である。

そして、更に上記実施例では励磁コイル３への直流電流
の通電時期を両送受信コイル４，５で各１回検出する期
間としているが、これに限らず、第４図に示す如く各送
受信コイル４又は５で１回検出する短い期間に分割して
もよく、また常時通電しても同様に実施できることは勿
論である。

また本発明は励磁コイル３及び直流電源６の替りに永久
磁石を用いても実ｈｂできる。

〔効果〕

本発明装置により仕上圧延の際の圧下率、圧延温度等が
異なる複数の鋼板の異方性を測定した。

第１表はその測定により求めた音速比を示した表であり
、比較のために１個の指向性の超音波横波センサでその
向きをＬ方向、Ｃ方向に変えて測定した場合の結果（従
来例１）及び横波探触子を１個備えた特開昭５８−１８
０９２３号開示の従来装置にて測定した場合の結果（従
来例２）を併せて示している。なお図中の×印は測定不
能であったことを示す、この表より理解される如く、上
記従来装置の場合には異方性度が小さい被測定材３．４
．５では測定不能であるが本発明はそれ可能とする。

また１個の指向性超音波横波センサで検出方向を変化さ
せて測定した場合には測定時間に約１０秒必要とするが
、本発明による場合にはそれを約１０ミリ秒と大幅に短
縮できた。

第５図は、従来装置にて測定できなかった第１表に示す
複数の被測定材の中の１つについての信号処理回路１２
出力のオシロスコープ写真を示したものである。（ａ）
はＬ方向の場合の検出波形、（ト））はＣ方向の場合の
検出波形を夫々示している。この第　　１　　表 図より理解される如く、Δ【７！、Δｔｃを（ａｌ、　
（ｂｌより各別に測定できるので異方性度の小さい金属
材の異方性度測定が可能となった。

以上詳述した如（本発明は、励磁用コイルにて直流磁化
される金属材部分に臨ませて複数の指向性送受信コイル
を設けているので、各送受信コイルの特定方向別の検出
が可能となり、異方性度が小さい金属材であってもその
異方性を正確かつ迅速に検出でき、また各送受信コイル
の測定点を同一箇所とすることができる。このため仕上
圧延温度を正確に測定することが可能となり、この測定
値に基づき仕上圧延した場合には圧延金属材の品質向上
を図ることができ、更に、探傷装置に本発明の異方仕度
測定機構を付加した場合は探傷した金属材の欠陥の大き
さ１位置等を異方性度に基づき補正することができ、こ
れにより正確な探傷も可能となる等、本発明は優れた幼
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す模式図、第２図は電磁超
音波発生検出部の底面の模式図、第３図ば本発明の詳細
な説明図、第４図は直流電源の通電時間についての他の
実施例を示す図、第５図は本発明の効果を示すオシロス
コープ写真、第６図、第７図は従来技術の内容説明図、
第８図は従来技術にて異方性度を測定した場合のオシロ
スコープ写真、第９図は従来技術の問題説明図である。 ■・・・電磁超音波発生検出部　３・・・励磁コイル４
．５・・・送受信コイル　６・・・直流電源　７・・・
パルス電流発生回路　８・・・受信器　１２・・・信号
処理回路１３・・・除算器　Ｐ・・・鋼板 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫１　図 菊　８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属材の異方性を、電磁的に発せしめた横波超音波
   を用いて測定する装置において、 金属材に直流磁場を印加する励磁用コイル と、 直流磁場が印加される部分に臨ませて設け てあり、パルス電流を通じることにより特定方向に振動
   する横波超音波を前記部分に発生せしめ、また横波超音
   波を受信する複数の指向性送受信コイルと を具備し、該複数の指向性送受信コイルを 夫々の横波超音波の振動方向が各別の方向に向くように
   設けていることを特徴とする異方性測定装置。