JPS63131049A - 金属のオンライン硬度測定方法及びその測定装置 - 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） 本発明は金属材料、特に鋼材の圧延後、オンライン上で
球状圧子な押込む硬度測定装置で数１００Ｃの鋼材の硬
度を測定し、この時の鋼材の表面温度をもとめ、前記硬
度測定値を温度特性曲線により、常温時の硬度を算出す
るオンライン硬度測定方法及びその測定装置に関する。

（従来の技術） 従来、鋼材例えば形鋼、鋼板等の硬度を測定する方法と
して、圧延冷却後に、常温になった鋼板から抜取ったサ
ンプルの端部から試料を切り出して、試料を加工研摩し
、硬度試験機（例えばヴイツカース、プリネル、ロック
ウェル等）の試験機にかけ硬度を常温で測定する方法、
また特公昭５８−１９２１６号公報に開示されるように
、試料の加工研摩を行なわずに球状圧子の押込み荷重と
押込み変位から鋼板の硬度を測定する方法（以後先願発
明という）等が知られている。

（発明が解決しようとする問題点） Ｊｌ支 これらの硬度測定方法は、−婦に実験室、検査室等で行
われ、鋼板の温度すなわち試料の温度は常温であった。

圧延後の鋼板は通常数１００Ｃの温度を有している。一
般に鋼板等の鋼は、その特性として常温から温度が高く
なるにしたがって硬度は柔かくなり、ある温度（２００
数前後）から硬度は硬（なるが、さらに温度が高くなり
、ある温度から再び柔くなる温度特性をもつ。これは鋼
材の高温引張り試験により確められている。

今まで圧延材は常温になるまで、所望の硬度になってい
るかどうかわからなかった。そこで先頭発明に開示され
ている硬度測定装置を圧延後のオンラインに導入した場
合、常温になった鋼板は測定可能であるが、仕上圧延後
の鋼板の冷却中における硬度を測定した場合、鋼板はま
だ常温よりかなり高（、また温度むらもあり、鋼の温度
特性により、常温の硬度と異なる値を示すことになる。

鋼板の硬度として得たい値は、従来実験室、検Ｃもある
鋼板を測定しても、信頼のおける測定結果は得られない
という問題があった。

本発明は、かかる問題点を解決し、鋼板が圧延後Ｍ　ｏ
　ｏ　ｃヵ、ら常温に冷却され、Ｂｌ”ｃ’ｏ間にオン
ライン上で球状圧子を押込む硬度測定装置で硬度を測定
し、この時の鋼板の表面温度を温度計（例えば接触型温
度計）で測定し、前記硬度測定値を温度特性により補正
することにより、常温時の硬度を算出する方法及びその
装置を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の特徴は金属材料表面に球状圧子を漸増する押込
み荷重で押付け、その押込み荷重に対する球状圧子の押
込み変位の変化から硬度を測定する方法において、仕上
圧延後の冷却床以降のオンラインで、高温金属材料の硬
度測定と同時に、該球状圧子を押込む近傍の表面温度を
測定し、該実測硬度を測定した表面温度を用いて、温度
特性より求めた補正式で補正演算することにより、常温
時の硬度を算出するオンライン硬度測定方法である。

更に本発明の特徴は金属材料表面に硬度計の球状圧子を
漸増する押込み荷重で押付け、その押込み荷重に対する
球状、圧子の押込み変位の変化から硬度を演算する演算
処理装置を有する硬度測定装置において、高温金属材料
表面の温度を測定する温度計を設けた硬度計を、仕上圧
延後の冷却床以降のオンラインに配置し、前記演算処理
装置の出力信号と該温度計の高温金属材料の表面温度の
測定信号を用いて、温度特性より求めた補正式で常温時
の硬度を算出する補正演算装置と、該補正演算装置の出
力信号な鋼種、規格毎に設定された硬度許容範囲値と比
較する比較器と、比較結果を表示する表示器とからなる
オンライン硬度測定装置にある。

（作用） 第４図は先願発明の方法を用いて引張り強さ７０ｋｆ　
／　ｊｌｊＥ　”級の鋼材を常温から３００Ｃの範囲で
硬度を測定したもので、測定値を、縦軸に硬度、横軸に
表面温度をとってプロットしたものである。

図中鋼材Ａ（扁１，２．３）、Ｂ　（Ａ　４．５．６．
７　）は同一鋼種、同一規格のものであるが、ロット（
製造日）が異なるものである。

鋼材の温度特性により、温度が高くなると硬度は柔くな
る範囲、ここでは鋼材の表面温度で２００Ｃ近辺であり
、この時の実測硬度と表面温度との関係を最小二乗法に
より求めると、直線ａ　、　ｂ（平行線）が得られた。

この関係から２００Ｃ近辺までの温度のある鋼材の測定
した硬度を常温時の硬度に補正する式は、同一鋼種、規
格であれば下記で表わされる。

ＨＴ−・ゴＸ　（Ｔ　　ｔ　）　＋　ＨＴｔ　　・・・
・・・・・・（１）ただし ■７　（”ｊ’／”２）　　：　Ｍ　正後ノ常温時ノＮ
ＫＴ（Ｃ）　　　　：測定時の表面温度 ｔ　（’Ｃ’）　　　　：常温 ：補正係数 ＨＴ／　（ｋｆ／ｍ’ｆ１２）　　：　Ｔ　Ｃにおける
硬度実測値第４図のデータより求めた補正係数は０．０
３４である。この時の補正ばらつき（ΔＨＴ）は、常温
での硬度実測値から補正後硬度を引いた時の差から求め
る標準偏差は±１．Ｑ　ｋｆＰ／ｍｘ２である。

この値は先に引用した先願発明である球状圧子を押込む
硬度測定装置と同等であり、十分実用出来るものである
ことか判った。

第１表は第４図に示したデータのうち、鋼材の表面温度
が常温から１５０Ｃまでの値を示したものである。

第１表 第１表（つづき） （単位）　表面温度（Ｃ）　　＊印は常温実測硬度、補
正後硬度（ｋｙ／Ｈ”） ΔＨＴ＝常温時の実測硬度−補正後硬度（ｋＰ／朋り 第３図は引張り強さ７０　ｋｇ／ｒｘｒｘ”級の代表的
鋼種の鋼材乞、常温から５００Ｃ近辺まで変化させた時
の硬度測定結果である。

図から明らかなように、硬度は温度の上昇により柔くな
り、ある温度で硬くなり、再び柔くなる特性を持ってい
る仕上圧延後の鋼材を冷却床以後のオンラインで硬度測
定する場合には、第３図の温度特性曲線に基づく硬度補
正式を作り、それで補正するようにすれば、５００Ｃ近
辺から測定が可能である。

以下第１〜２図の実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図は硬度計の概略断面図、第２図は硬度測定装置測
定値の演算部の構成を示すブロック図である。

仕上げ圧延機の後方の搬送ライン上べ設けられた架台３
に硬度計昇降用モータ１を取付け、モータ軸２の下端に
硬度討入を吊下連結する。硬度計加はモータ１１モータ
軸２により下動する。

硬度計Ｉは下方が開口した硬度計ヘッド外筒４と、該外
筒内に球状圧子１１の押込み用サーボモータ５を内蔵し
、モータ軸５′に螺合する押込み荷重伝達枠６を吊下す
る。

該伝達枠６の下面にロードセル１０を介して球状圧子１
１が取付けられる。さらに該伝達枠６の内側には変位計
が収容される。

変位計は該伝達枠６の下部に取付けられたトランスコア
８と内筒９の内面に取付られた差動トランスコイル７か
ら構成されている。

内筒９の下部は該伝達枠６の下部開口を通して、ロード
セル１０１球状圧子１１ヲ包むようにして突出している
。１２は温度計で、硬度計ヘッド外筒４の内側からのび
た腕１２′に保持され、外筒４の下面とほぼ同一平面で
、球状圧子１１の近傍に設けられ、これから硬度討入は
構成されている。

１３は被測定物である金属材料で例えば厚板である。１
４は搬送用ロール又は該ロール間に設けられ、上下動可
能な定盤である。

測定値の演算は硬度計２０のロードセル１０からの押込
み荷重と、差動トランスコイル７と差動トランスコア８
からなる変位計１５からの押込み変位量の信号から、一
定条件を経過したときの押込み曲線の微分値で実測硬度
を得る硬度演算処理装置１６と、この演算処理装置１６
の出力値は温度計１２の測定温度で補正式に基づいて硬
度を補正演算する補正演算装置１７で補正される。

補正値はあらかじめ設定器１８に設定しである許容範囲
の硬度になっているか比較器１９で比較され、結果は表
示器印、プリンター２１に出力されるようになっている
。

硬度測定装置刃は上記の構成からなっており、上記構成
のうち、温度計１２を除く硬度討入と、硬度演算処理装
置１６は先願発明に開示されている内容と同一のもので
ある。

硬度討入は定愁１４の上方に設けられる。搬送ロールの
場合はロール軸の垂直線上に硬度討入がくるように配置
される。

次Ｋ、本発明のオンライン硬度測定方法を厚板の例で述
べる。

硬度計２０ヲ冷却床以降の搬送テーブル上のせん断機前
面に設けた架台３に設置した。仕上圧延後の厚板１３　
（１５０Ｃ前後になっている）が、硬度討入の直下に到
達すると、厚板１３を一時停止させ、搬送ロール間に設
けた定盤１４を上昇させて、定盤１４上に保持する。

硬度討入を下降させ、硬度計ヘッド外筒４が厚板１３表
面に当り、あらかじめ定めた初期荷重をかけてソＶｔｔ
矯正して停止する。硬度計加に取付けられている接触型
温度計１２で、球状圧子１１近傍の厚板１３０表面温度
を測定する。

また外筒４内の球状圧子１１ヲ押込み用サーボモータ５
により、押込み荷重伝達枠６１に下降させ、厚板１３に
荷重を漸増させながら押込んでい（。

この押込み荷重（Ｗ）と球状圧子１１の押込み変位量（
Ｘ）をそれぞれロードセル１０と変位計１５により検出
し、該検出信号を硬度演算処理装置１６へ送信して、そ
の温度における硬度を計算する。

計算方法は先願発明と同一方法であり、押込み荷重Ｗに
対する押込み変位器（Ｘ）の変化について、２次微分値
がＯになる変位以降の変位量における１次微分値を求め
て算出する。硬度ＨＴは次式で表わされる。

但し、Ｄ二球状圧子の球径 Ａ：定数 Ｗ：押込み荷重 Ｘ：押込み変位量 算出された硬度ＨＴ　／は温度計１２で測定された厚板
表面温度値（Ｔ）と、あらかじめ求めである２００Ｃま
で適用される補正式ＨＴ＝ａ×（Ｔ−ｔ）＋ｂ・・・・
・・・・・（１）ｔテーブルとしてもつ補正演算装置１
７によって、常温時における硬度ＨＴに補正演算される
。

演算結果は比較器１９に入力され、設定器１８に設定し
である鋼種、規格毎の許容範囲の値と比較し、正否をオ
ンラインで判別して表示器加に表示する。

さらにプリンター２１に結果を出力するものである。

測定が終れば硬度計２０？上昇させ、定盤１４を下降さ
せて、厚板をせん断機へ送る。否の場合は冷却後、常温
時にサンプルを切り出す指示を行い、再度硬度測定を行
うとともに、上流の圧延機への圧延情報（圧下量、冷却
パターン等）に活用する。

さらに補正式の見直しに使いうるものである。

尚補正演算装置１７にもっている補正式と、設定器１８
に持っている許容範囲の値は鋼種、規格毎にもとめた式
、値をあらかじめ複数持っているものである。

（発明の効果） 以上説明したように本発明方法及び装置によれば、仕上
圧延後のオンライン上で数１１０’ＯＣある鋼材の硬度
を測定することにより、あらかじめ設定している常温時
の硬度になっているか否かオンラインで判別する。その
測定値により、検定用のサンプル採取の指示また圧延材
への圧延情報（冷却パターン、圧下量）として活用でき
、従来にまして鋼材の製造に対して造り込み精度の向上
、サンプル材採取削減にともなう歩留向上等、効果大な
るものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の硬度計の断面図、第２図は本発明の測
定値演算部のブロック図、第３図は硬度一温度の図表、
第４図は硬度実測値−表面温度の図表である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属材料表面に球状圧子を漸増する押込み荷重で押
   付け、その押込み荷重に対する球状圧子の押込み変位の
   変化から硬度を測定する方法において、仕上圧延後の冷
   却床以降のオンラインで、高温金属材料の硬度測定と同
   時に、該球状圧子を押込む近傍の表面温度を測定し、該
   実測硬度を測定した表面温度を用いて、温度特性により
   求めた補正式で補正演算することにより、常温時の硬度
   を算出することを特徴とする金属のオンライン硬度測定
   方法。 ２、金属材料表面に硬度計の球状圧子を漸増する押込み
   荷重で押付け、その押込み荷重に対する球状圧子の押込
   み変位の変化から硬度を演算する演算処理装置を有する
   硬度測定装置において、高温金属材料表面の温度を測定
   する温度計を設けた硬度計を、仕上圧延後の冷却床以降
   のオンラインに配置し、前記演算処理装置の出力信号と
   該温度計の高温金属材料の表面温度の測定信号を用いて
   、温度特性より求めた補正式で常温時の硬度を算出する
   補正演算装置と、該補正演算装置の出力信号を鋼種、規
   格毎に設定された硬度許容範囲値と比較する比較器と、
   比較結果を表示する表示器とからなる金属のオンライン
   硬度測定装置。