JPS62223664A - 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
度を制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、更に詳述すれば能率の
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精
細に制御すれば良い。

上述の如き鋼材等の金属材の異方性程度を検出する異方
性測定装置として、本願出願人は特願昭６０−１００１
１４号を提案している。

この装置は電磁超音波を利用したものであり、第４図（
装置全体の模式図）及び第５図（電磁超音波発生検出部
を金属材側より見た模式図）に示すように構成されてい
る。即ち、直流電流が通電される励磁コイル２３により
金属材、例えば鋼板Ｐに直流磁場を印加し、直流磁場が
印加される鋼板部分に臨ませてあり、鋼板Ｐとの離隔距
離を異ならせてまた検出方向を例えば９０’異ならせて
設けた２個の指向性の送受信コイル２４及び２５にパル
ス電流を通じて、夫々の指向方向に振動する横波超音波
を上記鋼板部分に発生せしめ、またその横波超音波及び
反射波を受信し、Ｌ方向に偏波した横波超音波と、Ｃ方
向に偏波したそれとの音速の差と異方性とに関連がある
ことを利用し、送受信コイル２４．２５の受信信号を、
雑音信号除去用にしきい値が設定されている受信器２８
へ与えてここで整形された信号を信号処理回路３２にて
処理し、鋼板Ｐの異方性程度を測定するように構成して
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、送受信コイル２４（又は２５）〜綱板Ｐの離
隔距離と、コイル２４（又は２５）の検出感度との間に
は、第６図に示す関係がある。即ち、離隔孔ｆａ（横軸
）が大きくなる程、コイルの感度（縦軸）は、非線形的
に低下していく傾向がある。

また、仮にコイル２４〜鋼板Ｐの離隔距離と、コイル２
５〜鋼板Ｐのそれとを同一として、つまり同一感度とし
て測定した場合であっても、異方性のある材料では第７
図に示す如くＣ方向偏波の横波強度／Ｌ方向偏波の横波
強度の値が小さくなる、即ちＣ方向の検出感度よりもし
方向のそれの方が高くなるという特性がある。

そして、コイル２４及び２５にて検出した信号から雑音
信号を分離すべく、前記信号処理回路３２には第８図に
示す如くしきい値が設定されている。このため、第４図
に示すように送受信コイル２５を送受信コイル２４より
も鋼板Ｐ寄りの位置として、送受信コイル２５にてＬ方
向を、また送受信コイル２４にてＣ方向を夫々測定する
場合には、上記傾向及び特性のためにコイル２５からの
Ｌ方向成分の信号がしきい値を超えても〔同（ａ）図参
照〕、コイル２４からのＣ歩行成分の信号がしきい値を
超えないことがあり、〔開山）図参照〕、測定下話とな
ることがある。

また、これを防止するためにはコイル２４及び２５の出
力側夫々、または検出感度が低いコイル２４の出力側に
増幅器を設けて感度調整を行う必要がある。この場合に
はコイル２４又は２５を別の新しいものに取替えると、
増幅器の再調整を要し、実用的でない。

本発明は、コイル２４及び２５に上記傾向及び特性があ
っても異方性を高信頼度にて測定し得る異方性測定装置
を提供することを目的とする。

〔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、鋼板
に遠い方のコイルは鋼板からの離隔距離が長いため横波
超音波の発生量が少なく、また鋼板から近い方のコイル
は鋼板からの離隔距離が短いため横波超音波の発生量が
多いという事象と前記異方性材料の特性とに基づき、鋼
板に近い方のコイルにてＣ方向を、鋼板から遠い方のコ
イルにてＬ方向を夫々検出方向とすることにより、上記
目的を達成する。

本発明に係る異方性測定装置は、圧延された金属材に直
流磁場を印加し、直流磁場が印加される部分に臨ませて
設けた送受信コイルにパルス電流を通電して前記部分に
特定方向に振動する・横波超音波を発生せしめ、また横
波超音波を受信することにより前記金属材の異方性を測
定する装置において、発生せしめた横波超音波が振動す
る方向を金属材の圧延方向に一致させて設けた第１の指
向性送受信コイルと、発生横波超音波が振動する方向を
金属材の圧延方向と直交する方向に一致させ、前記第１
の指向性送受信コイルと金属材との間に設けた第２の指
向性送受信コイルとを具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明にあっては、検出横波強度が低いＣ方向の検出を
鋼板とのＮ１′＃Ｉ距離が短い第１の指向性送受信コイ
ルにて、また検出横波強度が高いし方向の検出を鋼板と
の離隔距離が長い第２の指向性送受信コイルにて検出す
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１図は本発明の実施例を示す模式的側面図、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。

電磁超音波発生検出部１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、鋼板Ｐ内に擾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
の送受信コイル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ｌｉ！超音波発生検出部１のうち励磁コイル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Ｂ８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９．１０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０間期パルス発生回路１１からトリガー信号Ｔ１が
発せられると〔第３図（ａ）参照〕、信号処理回路工２
及び除算器工３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動せられ、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０）参照
〕。これにより鋼板２表面に渦電流が発生する。この渦
電流に基づいて送受信コイル４（又は５）は誘起電圧Ｖ
ｃｏ　（又はＶｌ０）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
綱板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Ｒ（
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Ｖｃｌ（又はＶＺｌ）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，ＶＣＩ　　（又はｖｌｏ。

Ｖｌ、）は、検出信号ＶＣＯ，ＶＣ！　　（又はＶｊ２
ｏ。

Ｖｌ１）よりも低いレベルである雑音除去用のしきい値
が設定されている受信器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〕、２値化さ
れた信号ＶＣＯ’、Ｖｃ１’　　（又はｖｉ！ｏ　’、
ＶＪ、’）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〜Ｖｃ１　’の立
上り間の時間Δｔｃ（又はｖｌ。′の立上り〜Ｖｊ！、
　’の立上り間の時間Δｔｌ）を検出し〔第３図（幻参
照〕、検出信号Δｔｃ（又はΔｔｇ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９．１０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
（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Δ１２（又はΔｔｃ）が除算器１
３へ与えられると、除算器１３は入力信号Δｔｃ、　Δ
１２よりその商Δｔ１／Δｔｃを算出、出力する〔第３
図（ｈＪ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
、或いは異方仕度演算器１４にて換算されたのちプリン
ト表示される。

叙上の一連の測定は、鋼板Ｐの次の測定点へ電磁超音波
発生検出部ｌ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ＴＩ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。

このようにして測定する本発明装置は、上側の送受信コ
イル４にて検出横波強度が高く現れる特性のし方向を、
また下側の送受信コイル５にて検出横波強度が低く現れ
る特性のＣ方向を夫々検出するので、実検出横波強度が
しきい値レベル以上となり、このため測定不能となるこ
とがなく信頼性の高い異方性測定が可能である。

更に、上側の送受信コイルのコイル巻回数と下側のそれ
とを異ならせることにより、例えば鋼板・の材質特性に
応じた測定が可能である。なお、コイルの巻回数を異な
らせる代わりに、送受信コイル４．５へ通じる電流レベ
ルを変更するようにしてもよい。

本発明は上述のようにして異方仕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’ｒ２．’ｒ。

の時間の鋼板Ｐの移動路ｔｉｌｌ）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、上記実施例では鋼板の異方仕度を測定しているが
、本発明は鋼板に限らず、鋼材一般の異方仕度をも測定
でき、更には他の金泥材の異方性をも測定できることは
勿論である。

更に、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施できる。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明は、金属材に近い送受信コイル
をＣ方向検出用とし、また金属材から遠い送受信コイル
をＬ方向検出用として夫々の送受信コイルを励磁用コイ
ルにて直流磁化される金属材部分に臨ませて設けている
ので、各送受信コイルにより特定方向別に夫々高レベル
での検出が可能となり、異方仕度を高信頼度で測定でき
、更に金属材に近い送受信コイルのコイル巻回数と金属
材から遠い送受信コイルのそれとを異ならせた場合には
金属材の材質特性に応じた測定が可能となる。

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
きるので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
明の異方性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位置等を異方仕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
明は優れた効果を奏する。

【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図は本発明の詳細
な説明図、第４図、第５図は従来技術の内容説明図、第
６図はコイル−綱板間の離隔距離とコイルの感度との関
係を示すグラフ、第７図、第８図は従来技術の問題説Ｆ
ｙｉ図である。 工・・・１ｔｆａ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　Ｐ・・・鋼板 特　許　出願人　　住友金篇工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫２イル〜４岡１／ｌ　ｒａ
の詣はトシ乙４シｌ（、％−＝）茅１図 （ａ）２左磨力 （Ｆンλ４乙Ｂコック コイＪし〜４岡漬（間４ふｔｐｈＩｉ　畠（４（、艶ン
第７胆 第２目

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧延された金属材に直流磁場を印加し、直流磁場が
   印加される部分に臨ませて設けた送受信コイルにパルス
   電流を通電して前記部分に特定方向に振動する横波超音
   波を発生せしめ、また横波超音波を受信することにより
   前記金属材の異方性を測定する装置において、発生せし
   めた横波超音波が振動する方向を 金属材の圧延方向に一致させて設けた第１の指向性送受
   信コイルと、 発生横波超音波が振動する方向を金属材の 圧延方向と直交する方向に一致させ、前記第１の指向性
   送受信コイルと金属材との間に設けた第２の指向性送受
   信コイルと を具備することを特徴とする異方性測定装 置。 ２、前記第１の指向性送受信コイルは第２の指向性送受
   信コイルのコイル巻回数と異なる特許請求の範囲第１項
   記載の異方性測定装置。