RU2784421C1

RU2784421C1 - Apparatus for assessing the structure of metal of rolled steel sheets, method for assessing the structure of metal of a rolled steel sheet, production equipment for manufacturing a steel article, method for manufacturing a steel article, and method for controlling the quality of a steel article

Info

Publication number: RU2784421C1
Application number: RU2021130560A
Authority: RU
Inventors: Такафуми ОДЗЕКИ; Ютака МАЦУИ; Кэндзи АДАТИ; Дзундзи СИМАМУРА
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2019-04-22
Filing date: 2020-04-17
Publication date: 2022-11-24

Abstract

FIELD: testing.

SUBSTANCE: area of application: assessment of the structure of metal of rolled steel sheets. The substance of the invention consists in the apparatus for assessing the structure of metal of rolled steel sheets containing a magnetic property measurement unit configured to measure a magnetic property at a set assessment point in at least two different magnetisation directions by performing the following operations in said at least two different magnetisation directions: creating a magnetic field on the surface of a rolled steel sheet and measuring the magnetic property at the set assessment point on the surface of the rolled steel sheet; and a determination unit configured to determine the structure of metal at a set assessment point based on the magnetic property measured by the magnetic property measurement unit, wherein the determination unit is configured to calculate a cyclically varying component to distinguish the structure of metal based on the cyclically varying component of said magnetic property in the magnetisation direction and configured to determine the structure of metal at a set assessment point based on said cyclically varying component.

EFFECT: possibility of reliably assessing the structure of metal of a steel article by non-destructive testing.

7 cl, 11 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к устройству оценки структуры металла катаных стальных листов, которое оценивает структуру металла поверхностного слоя высокопрочного катаного стального листа, используя электромагнитное измерение, способу оценки структуры металла катаного стального листа, производственному оборудованию для изготовления стальных изделий, способу изготовления стальных изделий и способу управления качеством стальных изделий.The present invention relates to a metal structure evaluation apparatus for rolled steel sheets that evaluates the metal structure of a surface layer of a high-strength rolled steel sheet using electromagnetic measurement, a method for evaluating the metal structure of a rolled steel sheet, a production equipment for manufacturing steel products, a method for manufacturing steel products, and a quality control method. steel products.

Уровень техникиState of the art

Высокопрочные стальные листы, в общем изготавливают, используя метод, называемый процессом термомеханического контроля (TMCP), в котором сочетаются регулируемая прокатка и регулируемое охлаждение. Для увеличения прочности стального листа с помощью метода TMCP эффективным является повышение скорости охлаждения во время регулируемого охлаждения. Однако регулируемое охлаждение, выполняемое с высокой скоростью, вызывает быстрое охлаждение поверхностного слоя стального листа и легко приводит к изменениям структуры металла поверхностного слоя по сравнению с внутренней частью стального листа. Таким образом, структура металла поверхностного слоя является ключевым фактором для поддержания свойств стального листа соответствующими. Что касается вышеуказанного уровня техники, в Патентной литературе 1 раскрывается способ оценки структуры металла стального листа. В частности, способ, раскрытый в Патентной литературе 1, оценивает обработанную ферритную фракцию на основе дифракционных картин обратно рассеянных электронов (EBSD), используя электронный микроскоп, и оценивает соотношение площадей смешанного слоя мартенсит-аустенит посредством наблюдения через оптический микроскоп состояния после травления с использованием агрессивной жидкости.High-strength steel sheets are generally made using a method called the thermomechanical control process (TMCP), which combines controlled rolling and controlled cooling. To increase the strength of the steel sheet by the TMCP method, it is effective to increase the cooling rate during controlled cooling. However, controlled cooling performed at a high speed causes rapid cooling of the surface layer of the steel sheet and easily causes changes in the metal structure of the surface layer compared to the inside of the steel sheet. Therefore, the metal structure of the surface layer is a key factor in maintaining the proper properties of the steel sheet. With regard to the above prior art, Patent Literature 1 discloses a method for evaluating the metal structure of a steel sheet. Specifically, the method disclosed in Patent Literature 1 evaluates the processed ferrite fraction based on electron backscatter diffraction patterns (EBSD) using an electron microscope, and evaluates the area ratio of the martensite-austenite mixed layer by observing the state after etching through an optical microscope using an aggressive liquids.

Перечень противопоставленных документовList of opposed documents

Патентная литератураPatent Literature

Патентная литература 1: выложенная патентная заявка Японии № 2018-31069.Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-31069.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

Способ оценки структуры металла, используя электронный микроскоп и оптический микроскоп, как раскрыто в Патентной литературе 1, является оценкой не в режиме реального времени, выполняемой посредством сбора образцов. Таким образом, с помощью указанного способа сложно оценивать структуру металла стального листа без разрушения листа.The method for evaluating the structure of a metal using an electron microscope and an optical microscope as disclosed in Patent Literature 1 is a non-real-time evaluation performed by collecting samples. Thus, it is difficult to evaluate the metal structure of a steel sheet without destroying the sheet using this method.

С учетом вышеописанной проблемы задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство оценки структуры металла катаных стальных листов и способ оценки структуры металла катаного стального листа, которые можно использовать для оценки структуры металла катаного стального листа посредством неразрушающего контроля. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить производственное оборудование для изготовления стальных изделий, способ изготовления стальных изделий и способ управления качеством стальных изделий, которые позволяют оценивать структуру металла стального изделия посредством неразрушающего контроля и, таким образом, повысить производственные показатели при изготовлении стального изделия.In view of the above problem, an object of the present invention is to provide a metal structure evaluation apparatus for rolled steel sheets and a method for evaluating the metal structure of a rolled steel sheet, which can be used to evaluate the metal structure of a rolled steel sheet by non-destructive testing. Another object of the present invention is to provide a manufacturing equipment for manufacturing steel products, a method for manufacturing steel products, and a method for controlling the quality of steel products, which can evaluate the metal structure of a steel product through non-destructive testing, and thus improve the production performance in the production of a steel product. .

Решение проблемыSolution

Устройство оценки структуры металла катаных стальных листов по настоящему изобретению содержит: блок измерения магнитного свойства, выполненный с возможностью измерения магнитного свойства в заданной точке оценки по меньшей мере в двух различных направлениях намагничивания посредством выполнения операций по меньшей мере в двух различных направлениях намагничивания: создание магнитного поля на поверхности катаного стального листа в одном направлении; и измерение магнитного свойства в заданной точке оценки на поверхности катаного стального листа; и блок определения, выполненный с возможностью определения структуры металла в заданной точке оценки на основе магнитного свойства, измеренного блоком измерения магнитных свойств.The metal structure evaluation apparatus of the rolled steel sheets of the present invention comprises: a magnetic property measurement unit configured to measure the magnetic property at a predetermined evaluation point in at least two different magnetization directions by performing operations in at least two different magnetization directions: generating a magnetic field on the surface of rolled steel sheet in one direction; and measuring the magnetic property at a predetermined evaluation point on the surface of the rolled steel sheet; and a determination unit configured to determine the structure of the metal at the predetermined evaluation point based on the magnetic property measured by the magnetic property measurement unit.

Блок определения может быть выполнен с возможностью вычисления циклически изменяющегося компонента для того, чтобы различить структуру металла исходя из циклически изменяющегося компонента магнитного свойства в направлении намагничивания и определять структуру металла в заданной точке оценки на основе циклически изменяющегося компонента.The determination unit may be configured to calculate a cycling component in order to discriminate the structure of the metal based on the cycling component of the magnetic property in the direction of magnetization, and determine the structure of the metal at a predetermined evaluation point based on the cycling component.

Блок определения может быть выполнен с возможностью определения структуры металла в заданной точке оценки на основе разницы между магнитными свойствами в различных направлениях намагничивания для заключения о диапазоне изменения магнитного свойства среди магнитных свойств в соответствующих направлениях намагничивания.The determining unit may be configured to determine the structure of the metal at a given evaluation point based on the difference between the magnetic properties in different magnetization directions to infer a range of change in the magnetic property among the magnetic properties in the respective magnetization directions.

Блок измерения магнитных свойств может содержать: комплект измерительных преобразователей, содержащий по меньшей мере две измерительных преобразователя, каждый из которых содержит механизм, выполненный с возможностью создания магнитного поля на поверхности катаного стального листа в одном направлении, и механизм, выполненный с возможностью измерения магнитного свойства в заданной точке оценки на поверхности катаного стального листа, причем указанные по меньшей мере два измерительных преобразователя расположены таким образом, что они ориентированы в соответствующих различных направлениях намагничивания; и механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения катаного стального листа и комплекта измерительных преобразователей относительно друг друга.The magnetic properties measurement unit may comprise: a set of measuring transducers containing at least two measuring transducers, each of which contains a mechanism configured to create a magnetic field on the surface of a rolled steel sheet in one direction, and a mechanism configured to measure the magnetic property in a predetermined evaluation point on the surface of the rolled steel sheet, said at least two transducers being positioned so that they are oriented in respective different magnetization directions; and a movement mechanism configured to move the rolled steel sheet and the transducer set relative to each other.

Блок измерения магнитных свойств может содержать: комплект измерительных преобразователей, предназначенный по меньшей мере для двух различных направлений намагничивания и содержащий множество измерительных преобразователей, каждый из которых содержит механизм, выполненный с возможностью создания магнитного поля на поверхности катаного стального листа в одном направлении, и механизм, выполненный с возможностью измерения магнитного свойства в заданной точке оценки на поверхности катаного стального листа, причем измерительные преобразователи расположены в направлении ширины катаного стального листа; и механизм перемещения, выполненный с возможностью перемещения катаного стального листа и комплекта измерительных преобразователей относительно друг друга.The magnetic properties measurement unit may include: a set of measuring transducers designed for at least two different directions of magnetization and containing a plurality of measuring transducers, each of which contains a mechanism configured to create a magnetic field on the surface of the rolled steel sheet in one direction, and a mechanism configured to measure the magnetic property at a predetermined evaluation point on the surface of the rolled steel sheet, with the transducers located in the width direction of the rolled steel sheet; and a movement mechanism configured to move the rolled steel sheet and the transducer set relative to each other.

Способ оценки структуры металла катаного стального листа по настоящему изобретению включает в себя: этап измерения магнитного свойства в заданной точке оценки по меньшей мере в двух различных направлениях намагничивания посредством выполнения обработки по меньшей мере в двух различных направлениях намагничивания: создание магнитного поля на поверхности катаного стального листа в одном направлении; и измерение магнитного свойства в заданной точки оценки на поверхности катаного стального листа; и этап определения структуры металла в заданной точке оценки на основе магнитного свойства, измеренного на этапе измерения магнитного свойства.The method for evaluating the metal structure of a rolled steel sheet of the present invention includes: the step of measuring a magnetic property at a predetermined evaluation point in at least two different magnetization directions by performing processing in at least two different magnetization directions: generating a magnetic field on the surface of the rolled steel sheet in one direction; and measuring the magnetic property at a predetermined evaluation point on the surface of the rolled steel sheet; and a step of determining a metal structure at a predetermined evaluation point based on the magnetic property measured in the magnetic property measurement step.

Производственное оборудование для изготовления стального изделия по настоящему изобретению содержит: производственное оборудование для изготовления катаного стального листа; и устройство оценки структуры металла катаных стальных листов по настоящему изобретению, причем производственное оборудование для изготовления стального изделия выполнено с возможностью изготовления стального изделия при выполнении оценки структуры катаного стального листа, изготавливаемого на производственном оборудовании для изготовления катаного стального листа, используя устройство оценки структуры металла.The manufacturing equipment for manufacturing a steel product of the present invention comprises: manufacturing equipment for manufacturing a rolled steel sheet; and a rolled steel sheet metal structure evaluation apparatus of the present invention, wherein the steel product manufacturing equipment is configured to manufacture the steel product by evaluating the structure of the rolled steel sheet produced by the rolled steel sheet manufacturing equipment using the metal structure evaluation apparatus.

Способ изготовления стального изделия по настоящему изобретению включает в себя: этап изготовления стального изделия при выполнении оценки структуры металла стального изделия, используя способ оценки структуры металла катаного стального листа по настоящему изобретению.The method for manufacturing a steel product of the present invention includes: a step of manufacturing a steel product when evaluating a metal structure of a steel product using a method for evaluating a metal structure of a rolled steel sheet of the present invention.

Способ управления качеством стального изделия по настоящему изобретению включает в себя: этап управления качеством стального изделия посредством классификации стального изделия по структуре металла стального изделия, используя способ оценки структуры металла катаного стального листа по настоящему изобретению.The method for controlling the quality of a steel product of the present invention includes: a step of controlling the quality of a steel product by classifying a steel product according to the metal structure of the steel product using the metal structure evaluation method of the rolled steel sheet of the present invention.

Полезные эффекты изобретенияUseful effects of the invention

Устройство оценки структуры металла катаных стальных листов и способ оценки структуры металла катаного стального листа по настоящему изобретению можно использовать для оценки структуры металла катаного стального листа посредством неразрушающего контроля. Производственное оборудование для изготовления стальных изделий, способ изготовления стальных изделий и способ управления качеством стальных изделий по настоящему изобретению позволяют осуществлять неразрушающий контроль структуры металла стального изделия и, таким образом, повысить производственные показатели при изготовлении стального изделия.The rolled steel sheet metal structure evaluation apparatus and the rolled steel sheet metal structure evaluation method of the present invention can be used to evaluate the metal structure of the rolled steel sheet by non-destructive testing. The steel product manufacturing equipment, the steel product manufacturing method, and the steel product quality control method of the present invention can perform non-destructive inspection of the metal structure of the steel product, and thus improve the manufacturing performance of the steel product.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 – схема компоновки устройства оценки структуры металла катаных стальных листов в качестве варианта выполнения настоящего изобретения;Fig. 1 is a layout diagram of a device for evaluating the metal structure of rolled steel sheets as an embodiment of the present invention;

фиг. 2 – компоновка измерительного преобразователя, показанного на фиг. 1;fig. 2 is the layout of the measuring transducer shown in FIG. one;

фиг. 3 – модификация измерительного преобразователя, показанного на фиг. 2;fig. 3 is a modification of the measuring transducer shown in FIG. 2;

фиг. 4 – схема последовательности операций оценки структуры металла катаных стальных листов в качестве варианта выполнения настоящего изобретения;fig. 4 is a flowchart for evaluating the metal structure of rolled steel sheets as an embodiment of the present invention;

фиг. 5 – схема, поясняющая процессы обработки на этапах с S1 по S3, показанных на фиг. 4;fig. 5 is a diagram explaining the processing processes in steps S1 to S3 shown in FIG. four;

фиг. 6 – схема, иллюстрирующая компоновку поворотного механизма и подъемного механизма измерительного преобразователя;fig. 6 is a diagram illustrating the layout of the rotary mechanism and the lifting mechanism of the transducer;

фиг. 7 – пример компоновки комплекта измерительных преобразователей;fig. 7 - an example of the layout of a set of measuring transducers;

фиг. 8 – пример компоновок комплекта измерительных преобразователей;fig. 8 - an example of the layout of a set of measuring transducers;

фиг. 9 – графики примеров, в которых магнитное свойство катаного стального листа измеряется в каждом из направлений намагничивания;fig. 9 are graphs of examples in which the magnetic property of a rolled steel sheet is measured in each of the magnetization directions;

фиг. 10 – график примера, в котором оценивается структура металла катаного стального листа;fig. 10 is a graph of an example in which the metal structure of a rolled steel sheet is evaluated;

фиг. 11 – график примера, в котором оценивается структура металла катаного стального листа.fig. 11 is a graph of an example in which the metal structure of a rolled steel sheet is evaluated.

Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of embodiments of the invention

Ниже со ссылкой на чертежи в качестве варианта осуществления настоящего изобретения приведено описание устройства оценки структуры металла катаных стальных листов и способа оценки структуры металла катаного стального листа.Below, with reference to the drawings, as an embodiment of the present invention, a description will be given of a metal structure evaluating device for rolled steel sheets and a method for evaluating the metal structure of a rolled steel sheet.

КомпоновкаLayout

Ниже со ссылкой на фиг. 1 – 3 в качестве варианта осуществления настоящего изобретения приведено описание компоновки устройства оценки структуры металла катаных стальных листов. На фиг. 1 в качестве варианта осуществления настоящего изобретения представлена схема, показывающая компоновку устройства оценки структуры металла катаных стальных листов. На фиг. 2(a) и 2(b) представлены вид сбоку и вид в плане, где показана компоновка измерительного преобразователя 2 из фиг. 1. На фиг. 3(a) и 3(b) представлены вид сбоку и вид в плане, где показана компоновка модификации измерительного преобразователя 2 из фиг. 2.Below with reference to FIG. 1 to 3, as an embodiment of the present invention, a description is given of the arrangement of a device for evaluating the metal structure of rolled steel sheets. In FIG. 1, as an embodiment of the present invention, is a diagram showing the layout of a metal structure evaluation apparatus for rolled steel sheets. In FIG. 2(a) and 2(b) are side and plan views showing the arrangement of the transducer 2 of FIG. 1. In FIG. 3(a) and 3(b) are side and plan views showing the layout of the modification of the transducer 2 of FIG. 2.

Как показано на фиг. 1, в качестве варианта осуществления настоящего изобретения устройство 1 оценки структуры металла катаных стальных листов содержит измерительный преобразователь 2, который выполняет обработку посредством прикладывания магнитного поля к поверхности катаного стального листа в некотором направлении и измерения магнитных свойств в заданной точке оценки на поверхности катаного стального листа. Эта операция выполняется по меньшей мере для двух или более различных направлений намагниченности для измерения магнитного свойства в заданной точке оценки по меньшей мере в двух или более различных направлениях намагниченности. Устройство 1 оценки структуры металла также содержит определитель 3, который определяет структуру металла в заданной точке оценки размером приблизительно от нескольких миллиметров до нескольких десятков миллиметров на основе магнитных свойств, измеряемых измерительным преобразователем 2.As shown in FIG. 1, as an embodiment of the present invention, the rolled steel sheet metal structure evaluation device 1 includes a measuring transducer 2 that performs processing by applying a magnetic field to the surface of the rolled steel sheet in a certain direction and measuring magnetic properties at a predetermined evaluation point on the surface of the rolled steel sheet. This operation is performed for at least two or more different directions of magnetization to measure the magnetic property at a given evaluation point in at least two or more different directions of magnetization. The metal structure estimator 1 also includes a determinant 3 which determines the metal structure at a predetermined evaluation point with a size of approximately a few millimeters to several tens of millimeters based on the magnetic properties measured by the measuring transducer 2.

Как показано на фиг. 2(a) и 2(b), измерительный преобразователь 2 содержит намагничивающее ярмо 21 и магнитный датчик 22.As shown in FIG. 2(a) and 2(b), the transducer 2 includes a magnetizing yoke 21 and a magnetic pickup 22.

Намагничивающее ярмо 21 представляет собой U-образный элемент, выполненный из элемента 21a, элемента 21b и элемента 21c, простирающийся от соответствующих концов элемента 21a к поверхности катаного стального листа S. Вокруг элемента 21a намотана катушка 23 возбуждения. Намагничивающее ярмо 21 создает магнитное поле в направлении намагничивания, обозначенного стрелкой, в поверхностном слое катаного стального листа S посредством подачи тока в катушку 23 возбуждения.The magnetizing yoke 21 is a U-shaped member made up of member 21a, member 21b, and member 21c extending from the respective ends of member 21a to the surface of the rolled steel sheet S. A field coil 23 is wound around the member 21a. The magnetizing yoke 21 generates a magnetic field in the direction of magnetization indicated by an arrow in the surface layer of the rolled steel sheet S by supplying current to the drive coil 23 .

Магнитный датчик 22 измеряет магнитные свойства катаного стального листа S, в котором создается магнитное поле с помощью намагничивающего ярма 21, и выводит данные об измеренных магнитных свойствах на определитель 3. Как показано на фиг. 3(a) и 3(b), катушка 23 возбуждения может использоваться в качестве магнитного датчика 22 посредством обнаружения изменения тока, протекающего в катушке 23 возбуждения, причем это изменение зависит от магнитных свойств катаного стального листа S.The magnetic sensor 22 measures the magnetic properties of the rolled steel sheet S in which the magnetic field is generated by the magnetizing yoke 21, and outputs the measured magnetic properties to the detector 3. As shown in FIG. 3(a) and 3(b), the drive coil 23 can be used as the magnetic sensor 22 by detecting a change in the current flowing in the drive coil 23, which change depends on the magnetic properties of the rolled steel sheet S.

СпособWay

Ниже со ссылкой на фиг. 4 – 9 в качестве варианта осуществления настоящего изобретения приведено описание способа оценки структуры металла катаного стального листа. На фиг. 4 в качестве варианта настоящего изобретения показана схема последовательности операций оценки структуры металла катаных стальных листов. На фиг. 5 схематически показана обработка на этапах с S1 по S3.Below with reference to FIG. 4 to 9, as an embodiment of the present invention, a description is given of a method for evaluating the metal structure of a rolled steel sheet. In FIG. 4, as an embodiment of the present invention, is a flow chart for evaluating the metal structure of rolled steel sheets. In FIG. 5 schematically shows the processing in steps S1 to S3.

Как показано на фиг. 4, в качестве варианта осуществления настоящего изобретения обработка для оценки структуры металла катаного стального листа предусматривает установку измерительного преобразователя 2 для создания магнитного поля в заданном направлении намагничивания в катаном стальном листе S (этап S1), и создание магнитного поля в заданном направлении намагничивания в катаном стальном листе S и измерение магнитных свойств (этап S2). Далее определяется, завершено ли измерение магнитных свойств для всех направлений намагничивания; при этом магнитные свойства должны быть измерены по меньшей мере в двух или более направлениях (этап S3). Если измерения не завершены (НЕТ на этапе S3), измерительный преобразователь 2 устанавливают для создания магнитного поля в направлении намагничивания, для которого магнитные свойства ещё не измерены. Если измерения закончены (ДА на этапе S3), определитель 3 оценивает (определяет) структуру металла катаного стального листа S на основе магнитного свойства, измеренного измерительным преобразователем 2, при каждом направлении намагничивания (этап S4).As shown in FIG. 4, as an embodiment of the present invention, the processing for evaluating the structure of the metal of the rolled steel sheet includes setting the measuring transducer 2 to generate a magnetic field in the predetermined magnetization direction in the rolled steel sheet S (step S1), and generating a magnetic field in the predetermined magnetization direction in the rolled steel sheet S and measurement of magnetic properties (step S2). Next, it is determined whether the measurement of the magnetic properties for all directions of magnetization is completed; wherein the magnetic properties must be measured in at least two or more directions (step S3). If the measurement is not completed (NO in step S3), the measuring transducer 2 is set to generate a magnetic field in the direction of magnetization, for which the magnetic properties have not yet been measured. If the measurement is completed (YES in step S3), the determiner 3 evaluates (determines) the metal structure of the rolled steel sheet S based on the magnetic property measured by the measuring transducer 2 in each magnetization direction (step S4).

В частности, этапы обработки с S1 по S3 повторяют, измеряя магнитные свойства при повороте измерительного преобразователя 2 на горизонтальной плоскости с шагом A градусов для изменения направления намагничивания, при этом заданная точка P оценки на поверхности катаного стального листа S остается в центре измерительного преобразователя 2, как показано на фиг. 5. При измерении каждого магнитного свойства, например, согласно способу, раскрытому в японском переводе международной заявки РСТ, выложенной под № H2-504077, напряженность тангенциального магнитного поля и высокочастотная составляющая (описано ниже) измеряются каждый раз в качестве магнитных свойств, когда создается переменное магнитное поле, генерируемое синусоидальным сигналом, а максимальная величина и средняя величина напряженности тангенциального магнитного поля, магнитная коэрцитивная сила, коэффициент высокочастотной составляющей и другие элементы вычисляются.Specifically, the processing steps S1 to S3 are repeated by measuring the magnetic properties while rotating the transducer 2 on the horizontal plane in increments of A degrees to change the magnetization direction, while the predetermined evaluation point P on the surface of the rolled steel sheet S remains at the center of the transducer 2, as shown in FIG. 5. When measuring each magnetic property, for example, according to the method disclosed in the Japanese translation of PCT International Application Laid-Open No. H2-504077, the tangential magnetic field strength and the high frequency component (described below) are measured each time as magnetic properties when an alternating the magnetic field generated by the sinusoidal signal, and the maximum value and average value of the tangential magnetic field strength, magnetic coercive force, high frequency component coefficient and other items are calculated.

Переменное магнитное поле создается посредством применения сигнала, причем на основной низкочастотный синусоидальный сигнал накладывается высокочастотный синусоидальный сигнал, а именно, сигнал, имеющий амплитуду приблизительно от одной до одной сотой амплитуды основного низкочастотного (50 – 500 Гц) синусоидального сигнала и частоту приблизительно от одного кГц до десяти кГц, Упомянутая высокочастотная составляющая является сигналом наблюдения для полученной в результате наложения высокочастотной составляющей, помимо измеряемых измерительным преобразователем 2 сигналов намагничивания (или токовых сигналов, наблюдаемых, если измерительный преобразователь 2 не используется). Напряженность тангенциального магнитного поля соответствует амплитуде этой высокочастотной составляющей.An alternating magnetic field is created by applying a signal, with a main low frequency sinusoidal signal superimposed on a high frequency sinusoidal signal, namely, a signal having an amplitude of approximately one to one hundredth of the amplitude of the main low frequency (50 to 500 Hz) sinusoidal signal and a frequency of approximately one kHz to ten kHz, Said high frequency component is the monitoring signal for the superimposed high frequency component, in addition to the magnetization signals measured by the measuring transducer 2 (or current signals observed if the measuring transducer 2 is not used). The intensity of the tangential magnetic field corresponds to the amplitude of this high-frequency component.

В это время поворотный механизм 4 для поворота измерительного преобразователя 2 на горизонтальной плоскости и подъемный механизм 5 для подъема измерительного преобразователя 2, как показано на фиг. 6, используются для того, чтобы измерительный преобразователь 2 автоматически поворачивался и намагничивался в заданном направлении намагничивания и измерял магнитные свойства. Этот процесс может повторяться для заданных направлений намагничивания. В качестве другого способа, как показано на фиг. 7, магнитные свойства в каждом направлении намагничивания могут измеряться с помощью комплекта измерительных преобразователей 2, причем измерительные преобразователи 2 расположены таким образом, чтобы они были обращены в соответствующих направлениях намагничивания, подлежащих измерению. В этом способе многократно измеряются магнитные свойства при перемещении катаного стального листа S и комплекта измерительных преобразователей относительно друг друга. В качестве еще одного способа, как показано на фиг. 8, магнитные свойства в каждом направлении намагничивания могут измеряться с помощью комплектов измерительных преобразователей, расположенных таким образом, что они обращены в соответствующих направлениях намагничивания, подлежащих измерению, и содержат множество измерительных преобразователей 2, расположенных в направлении ширины катаного стального листа S. В этом способе многократно измеряются магнитные свойства при перемещении катаного стального листа S и комплектов измерительных преобразователей относительно друг друга.At this time, the rotary mechanism 4 for rotating the transducer 2 on the horizontal plane and the lifting mechanism 5 for lifting the transducer 2, as shown in FIG. 6 are used to make the measuring transducer 2 automatically turn and magnetize in the predetermined magnetization direction and measure the magnetic properties. This process can be repeated for given directions of magnetization. As another way, as shown in FIG. 7, the magnetic properties in each direction of magnetization can be measured using a set of transducers 2, the transducers 2 being positioned to face the respective magnetization directions to be measured. In this method, the magnetic properties are repeatedly measured by moving the rolled steel sheet S and the transducer set relative to each other. As another way, as shown in FIG. 8, the magnetic properties in each magnetization direction can be measured with transducer sets arranged so as to face the respective magnetization directions to be measured, and comprising a plurality of transducers 2 arranged in the width direction of the rolled steel sheet S. In this method, the magnetic properties are repeatedly measured while moving the rolled steel sheet S and the transducer sets relative to each other.

На фиг. 9(a) и 9(b) представлены графики, показывающие примеры, где магнитные свойства катаных стальных листов S, имеющих разные структуры металла, измерены в каждом из направлений намагничивания, используя одни и те же условия намагничивания. В этих примерах направления намагничивания поворачиваются с шагом 15 градусов, а именно, 0°, 15°, 30°, …, 345°. Таким образом, магнитные свойства измерены через каждые 15 градусов и получены для 360 градусов. Для измерения может быть выбран любой угловой интервал, причем интервалы не обязательно должны быть постоянными. Примеры на фиг. 9(a) и 9(b) показывают, что зависимость магнитных свойств от направления намагничивания значительно отличается из-за структуры металла. В частности, в примере на фиг. 9(a) резкое изменение наблюдается в каждом 90° цикле направления намагничивания. Изменения свидетельствуют о наличии сильной анизотропии. По этой причине желательно выполнять измерения по меньшей мере каждые 45°, для отслеживания изменений в 90° цикле. Оценка может выполняться для направлений намагничивания в диапазоне 180° или 90° вместо 360°.In FIG. 9(a) and 9(b) are graphs showing examples where the magnetic properties of rolled steel sheets S having different metal structures are measured in each of the magnetization directions using the same magnetization conditions. In these examples, the magnetization directions are rotated in 15 degree increments, namely 0°, 15°, 30°, ..., 345°. Thus, the magnetic properties are measured every 15 degrees and are obtained for 360 degrees. Any angular interval can be chosen for the measurement, and the intervals need not be constant. The examples in FIG. 9(a) and 9(b) show that the dependence of the magnetic properties on the direction of magnetization is significantly different due to the structure of the metal. In particular, in the example of FIG. 9(a) a sharp change is observed in every 90° cycle of the magnetization direction. The changes indicate the presence of strong anisotropy. For this reason, it is desirable to take measurements at least every 45° to track changes in a 90° cycle. The evaluation can be performed for magnetization directions in the range of 180° or 90° instead of 360°.

В процессе на этапе S4 определитель 3 определяет анизотропию на основе магнитного свойства при каждом направлении намагничивания, измеренного с помощью измерительного преобразователя 2. В настоящем варианте определитель 3 оценивает анизотропию магнитного свойства посредством вычисления компонента в разложении в ряд Фурье, соответствующего углу направления намагничивания. В частности, определитель 3 вычисляет компонент F (P, n), выраженный приведенным ниже выражением (1), при этом величина магнитного свойства, измеренная при направлении намагничивания, составляющем угол θ, задана как P(θ), а степень ряда Фурье задана как n. В этом вычислении, к примеру, компонент F(P, 4), где n = 4, соответствует циклически изменяющемуся компоненту в цикле 90°. Определитель 3 определяет структуру металла в заданной точке P оценки на основе полученного компонента F (P, n). Способ определения определяется посредством предварительного изучения взаимосвязи между магнитными свойствами исследуемого материала и структурой материала. В примерах на фиг. 9(a) и 9(b) показан компонент F(P, 4). При этом используется предварительно заданная пороговая величина T_P,4 определения, и если величина компонента F(P, 4) равна или больше заданной пороговой величины T_P,4 определения, тогда выявляют в заданной точке P оценки структуру A металла. Если компонент F(P, 4) меньше пороговой величины T_P,4 определения, тогда выявляют структуру В металла в заданной точке P оценки. Несмотря на то, что выше был описан пример, использующий цикл 90°, может использоваться любой компонент, который не относится к циклу 90°, если заданное различие достаточно большое для выявления различия между структурами металла. Другими словами, эффективным является использование интенсивности циклически изменяющегося компонента, полученную при таком угле, который позволяет различить структуры металла друг от друга.In the process in step S4, the determinant 3 determines the anisotropy based on the magnetic property at each magnetization direction measured by the transducer 2. In the present embodiment, the determinant 3 estimates the anisotropy of the magnetic property by calculating the component in the Fourier expansion corresponding to the angle of the magnetization direction. Specifically, the determinant 3 calculates the F(P, n) component expressed by the following expression (1), wherein the magnitude of the magnetic property measured with the magnetization direction forming the angle θ is given as P(θ), and the degree of the Fourier series is given as n. In this calculation, for example, the F(P, 4) component, where n = 4, corresponds to the cycling component in the 90° cycle. Determinant 3 determines the structure of the metal at a given evaluation point P based on the obtained component F(P, n). The method of determination is determined by a preliminary study of the relationship between the magnetic properties of the material under study and the structure of the material. In the examples in FIG. 9(a) and 9(b) show the F(P, 4) component. This uses a predetermined detection threshold value T _P,4 , and if the value of the component F(P, 4) is equal to or greater than the predetermined detection threshold value T _P,4 , then metal structure A is detected at the predetermined evaluation point P. If the component F(P, 4) is less than the detection threshold T _P,4 , then the structure B of the metal is detected at the predetermined evaluation point P. Although an example using a 90° cycle has been described above, any component that does not belong to the 90° cycle can be used if the given difference is large enough to reveal the difference between the metal structures. In other words, it is effective to use the intensity of the cyclically changing component obtained at such an angle that allows one to distinguish metal structures from each other.

(1)

(one)

Также возможен такой способ, в котором используется набор {P(θ)}_θ величин магнитных свойств, как представлено в приведенном ниже выражении (2), полученных в соответствующих направлениях намагничивания, и определяют структуру металла посредством оценки диапазона изменения величины P(θ). Например, на основе вычисления максимальной величины maxP и минимальной величины minP и вычисления разницы ΔP между максимальной величиной maxP и минимальной величиной minP, используя приведенное ниже выражение (3), если разница ΔP равна или больше предварительно заданной пороговой величины T_ΔP определения, может быть выявлено, что структура металла в заданной точке P оценки является структурой A металла. Если разница ΔP меньше предварительно заданной пороговой величины T_ΔP определения, может быть выявлено, что структура металла в заданной точке P оценки является структурой B металла. Разница ΔP не ограничивается разностью между максимальной величиной maxP и минимальной величиной minP. Поскольку необходимо оценивать лишь насколько колеблется величина P(θ), чтобы делать вывод о диапазоне изменения магнитного свойства, может оцениваться разница между значениями P(θ) для конкретных углов.It is also possible to use a set of {P(θ)} _θ magnetic property values as shown in the following expression (2) obtained in the respective magnetization directions, and determine the structure of the metal by evaluating the range of P(θ). For example, based on calculating the maximum value maxP and the minimum value minP and calculating the difference ΔP between the maximum value maxP and the minimum value minP using the expression (3) below, if the difference ΔP is equal to or greater than the predetermined threshold value T _ΔP determination, can be detected that the structure of the metal at a given evaluation point P is the structure A of the metal. If the difference ΔP is smaller than the predetermined detection threshold T _ΔP , it can be determined that the metal structure at the predetermined evaluation point P is the metal structure B. The difference ΔP is not limited to the difference between the maximum value maxP and the minimum value minP. Since it is only necessary to evaluate how much the P(θ) value fluctuates in order to infer the range of variation of the magnetic property, the difference between the P(θ) values for specific angles can be estimated.

(2)

(3)

Как понятно из вышеприведенного описания, поскольку зависимость магнитного свойства от направления намагничивания имеет различия между структурами металла, устройство 1 оценки структуры металла катаных стальных листов в качестве варианта осуществления настоящего изобретения определяет структуру металла катаного стального листа S посредством измерения магнитных свойств по меньшей мере в двух или более направлениях намагничивания и вычисления зависимости магнитных свойств от направления намагничивания. Таким образом, устройство 1 оценки структуры позволяет выполнять оценку структуры металла катаного стального листа S неразрушающим способом.As understood from the above description, since the dependence of the magnetic property on the direction of magnetization has differences between metal structures, the metal structure evaluating device 1 of the rolled steel sheets as an embodiment of the present invention determines the metal structure of the rolled steel sheet S by measuring the magnetic properties in at least two or more directions of magnetization and calculation of the dependence of magnetic properties on the direction of magnetization. In this way, the structure evaluating apparatus 1 enables evaluation of the metal structure of the rolled steel sheet S in a non-destructive manner.

Первый примерFirst example

В первом примере к стальному листу было приложено синусоидальное магнитное поле частотой 125 Гц, и в качестве магнитного свойства были измерены величины напряженности тангенциальной составляющей магнитного поля. Всего были заданы 24 направления намагничивания с интервалами 15°, а именно, 0°, 15°, 30°, … , 345°, относительно направления прокатки. Был оценен компонент F(P, 4), соответствующий циклически изменяющемуся компоненту в цикле 90°. Пороговая величина T_P,4 определения была задана равной 0,07. Если абсолютная величина компонента F(P, 4) равна или меньше пороговой величины T_P,4 определения, тогда установлено, что структура металла в заданной точке P оценки является бейнитом. Если абсолютная величина компонента F(P, 4) больше пороговой величины T_P,4 определения, тогда установлено, что структура металла в заданной точке P оценки является структурой феррит плюс бейнит. Это структура, имеющая сильную магнитную анизотропию. При наблюдении вышеуказанной заданной точки P оценки с помощью микроскопа с целью классификации структуры металла было выполнено также наблюдение участка рядом с заданной точкой P оценки. Металлические структуры соответствующих заданных точек оценки указаны в табл. 1, и величины компонентов F(P, 4) приведены на фиг. 10. Как показано на фиг. 10, структура металла может быть определена посредством оценки зависимости магнитного свойства от направления намагничивания.In the first example, a sinusoidal magnetic field with a frequency of 125 Hz was applied to a steel sheet, and the strength values of the tangential component of the magnetic field were measured as a magnetic property. A total of 24 magnetization directions were set at 15° intervals, namely 0°, 15°, 30°, ... , 345°, relative to the rolling direction. The F(P, 4) component corresponding to the cycling component in the 90° cycle was evaluated. The detection threshold T _P,4 was set to 0.07. If the absolute value of the component F(P, 4) is equal to or less than the detection threshold value T _P,4 , then it is determined that the structure of the metal at the predetermined evaluation point P is bainite. If the absolute value of the component F(P, 4) is greater than the determination threshold T _P,4 , then it is determined that the structure of the metal at the predetermined evaluation point P is a ferrite plus bainite structure. This is a structure with strong magnetic anisotropy. While observing the above evaluation set point P with a microscope, the area near the evaluation set point P was also observed in order to classify the structure of the metal. The metal structures of the respective predetermined evaluation points are shown in Table 1. 1 and the component values F(P, 4) are shown in FIG. 10. As shown in FIG. 10, the structure of the metal can be determined by evaluating the dependence of the magnetic property on the direction of magnetization.

Таблица 1Table 1

№No. Основной материалMain material Структура металлаmetal structure 1one AA Феррит и бейнитferrite and bainite 22 AA Феррит и бейнитferrite and bainite 33 AA Феррит и бейнитferrite and bainite 4four BB БейнитBeinit 55 BB БейнитBeinit 66 BB БейнитBeinit 77 CC БейнитBeinit 8eight CC БейнитBeinit 99 CC БейнитBeinit

Второй примерSecond example

Во втором примере, используя тот же самый исследуемый объект, подлежащий измерению, и тот же самый способ измерения магнитных свойств, как и в первом примере, была вычислена указанная разница ΔP, и пороговая величина T_ΔP определения была задана равной 0,03. Если разница ΔP равна или больше пороговой величины T_ΔP определения, тогда установлено, что структура металла в заданной точке P оценки является структурой «феррит и бейнит». Если разница ΔP меньше пороговой величины T_ΔP определения, тогда установлено, что структура металла в заданной точке P оценки является бейнитом. Значения разницы ΔP, полученные в соответствующих заданных точках оценки, представлены на фиг. 11. Как показано на фиг. 11, структура металла может быть определена посредством оценки зависимости магнитного свойства от направления намагничивания.In the second example, using the same test object to be measured and the same magnetic property measurement method as in the first example, said difference ΔP was calculated, and the detection threshold T _ΔP was set to 0.03. If the difference ΔP is equal to or greater than the detection threshold T _ΔP , then it is determined that the structure of the metal at the predetermined evaluation point P is the structure of "ferrite and bainite". If the difference ΔP is less than the determination threshold T _ΔP , then it is determined that the structure of the metal at the predetermined evaluation point P is bainite. The difference ΔP values obtained at the respective predetermined evaluation points are shown in FIG. 11. As shown in FIG. 11, the structure of the metal can be determined by evaluating the dependence of the magnetic property on the direction of magnetization.

Выше приведено описание применения варианта осуществления изобретения, созданного авторами настоящего изобретения. Следует принять во внимание, что описание и чертежи варианта осуществления изобретения, служащие в качестве части раскрытия настоящего изобретения, не рассматриваются в качестве ограничения настоящего изобретения. Например, устройство 1 оценки структуры металла катаных стальных листов в качестве варианта осуществления настоящего изобретения устанавливается на известное или неизвестное производственное оборудование для производства катаных стальных листов, и стальное изделие изготавливается с выполнением оценки структуры металла катаного стального листа, изготавливаемого на производственном оборудовании для производства катаных стальных листов. Эта компоновка может повысить производственные показатели при изготовлении катаного стального листа. Кроме того, производственное оборудование для производства катаных стальных листов, оснащенное устройством 1 оценки структуры металла катаных стальных листов в качестве варианта выполнения настоящего изобретения, устанавливается на известное или неизвестное производственное оборудование для производства стальных изделий. Стальное изделие изготавливается с выполнением оценки структуры металла катаного стального листа, изготавливаемого на производственном оборудовании для производства катаных стальных листов. Эта компоновка может повысить производственные показатели при изготовлении стального изделия. Стальное изделие изготавливается с оценкой структуры металла стального изделия (в частности, структуры металла катаного стального листа, обрабатываемого для изготовления стального изделия, или катаного стального листа, из которого изготовлено стальное изделие), используя устройство 1 оценки структуры металла катаных стальных листов и способ оценки структуры металла катаного стального листа в качестве варианта осуществления настоящего изобретения. Эта компоновка может повысить производственные показатели при изготовлении стального изделия. Кроме того, устройство 1 оценки структуры металла катаных стальных листов и способ оценки структуры металла катаного стального листа в качестве варианта осуществления настоящего изобретения используются для классификации стального изделия согласно структуре металла стального изделия (а именно, структуре металла катаного стального листа, обрабатываемого для изготовления стального изделия, или катаного стального листа, из которого должно быть изготовлено стальное изделие), тем самым, обеспечивается управление качеством стального изделия.The above is a description of the application of an embodiment of the invention created by the authors of the present invention. It should be appreciated that the description and drawings of an embodiment of the invention serving as part of the disclosure of the present invention are not to be considered as limiting the present invention. For example, the metal structure evaluating device 1 of the rolled steel sheet as an embodiment of the present invention is installed on a known or unknown production equipment for the production of rolled steel sheets, and a steel product is manufactured by evaluating the metal structure of the rolled steel sheet produced in the production equipment for the production of rolled steel sheets. This arrangement can improve production performance in the manufacture of rolled steel sheet. In addition, the rolled steel sheet production equipment equipped with the rolled steel sheet metal structure evaluation device 1 as an embodiment of the present invention is installed on known or unknown steel product production equipment. The steel product is manufactured by performing the evaluation of the metal structure of the rolled steel sheet produced by the production equipment for the production of rolled steel sheets. This arrangement can improve production performance in the manufacture of a steel product. The steel product is manufactured by evaluating the metal structure of the steel product (in particular, the metal structure of the rolled steel sheet processed to make the steel product or the rolled steel sheet from which the steel product is made) using the metal structure evaluation device 1 of the rolled steel sheets and the structure evaluation method metal rolled steel sheet as an embodiment of the present invention. This arrangement can improve production performance in the manufacture of a steel product. In addition, the rolled steel sheet metal structure evaluation apparatus 1 and the rolled steel sheet metal structure evaluation method as an embodiment of the present invention are used to classify a steel product according to the metal structure of the steel product (namely, the metal structure of the rolled steel sheet processed to manufacture the steel product). , or rolled steel sheet from which the steel product is to be made), thereby ensuring the quality control of the steel product.

Промышленная применимостьIndustrial Applicability

В соответствии с настоящим изобретением, могут быть предоставлены устройство оценки структуры металла катаных стальных листов и способ оценки структуры металла катаного стального листа, позволяющие выполнять оценку структуры металла катаного стального листа с помощью неразрушающего контроля. В соответствии с настоящим изобретением, предоставляются производственное оборудование для изготовления стальных изделий, способ изготовления стальных изделий и способ управления качеством стальных изделий, которые могут повысить производственные показатели при изготовлении стального изделия за счет оценки структуры металла стального продукта посредством неразрушающего контроля.According to the present invention, a rolled steel sheet metal structure evaluation apparatus and a rolled steel sheet metal structure evaluation method can be provided that can evaluate the metal structure of a rolled steel sheet by non-destructive testing. According to the present invention, a steel product manufacturing equipment, a steel product manufacturing method, and a steel product quality control method are provided that can improve the production performance of a steel product by evaluating the metal structure of a steel product through non-destructive testing.

Перечень номеров позицийItem Number List

1 – устройство оценки структуры металла катаных стальных листов1 - device for evaluating the structure of the metal of rolled steel sheets

2 – измерительный преобразователь2 - measuring transducer

3 – определитель3 - determinant

4 – поворотный механизм4 - rotary mechanism

5 – подъемный механизм5 - lifting mechanism

21 – намагничивающее ярмо21 - magnetizing yoke

21a, 21b, 21c – элемент21a, 21b, 21c - element

22 – магнитный датчик22 - magnetic sensor

23 – катушка возбуждения23 - excitation coil

P – заданная точка оценкиP - given assessment point

S – катаный стальной лист.S - rolled steel sheet.

Claims

1. A device for evaluating the structure of the metal of rolled steel sheets, containing:

a magnetic property measurement unit configured to measure the magnetic property at a predetermined evaluation point in at least two different magnetization directions by performing the following operations in said at least two different magnetization directions: generating a magnetic field on the surface of the rolled steel sheet in one direction and measuring magnetic property at a predetermined evaluation point on the surface of the rolled steel sheet; and

a determination unit configured to determine the structure of the metal at a predetermined evaluation point based on the magnetic property measured by the magnetic property measurement unit,

wherein the determination unit is configured to

calculating the cycling component to distinguish the structure of the metal based on the cycling component of the specified magnetic property in the direction of magnetization, and

with the ability to determine the structure of the metal at a given evaluation point based on the specified cyclically changing component.

2. The device for evaluating the structure of the metal of rolled steel sheets according to claim 1, in which the magnetic property measurement unit contains:

transducer set containing at least two transducers, each containing

a mechanism configured to generate a magnetic field on the surface of the rolled steel sheet in one direction, and

a mechanism configured to measure the magnetic property at a predetermined evaluation point on the surface of the rolled steel sheet,

moreover, the specified at least two measuring transducers are located so that they are oriented in the respective different directions of magnetization; and

a moving mechanism configured to move the rolled steel sheet and the set of measuring transducers relative to each other.

3. The device for evaluating the structure of the metal of rolled steel sheets according to claim 1, in which the magnetic property measurement unit contains:

a set of measuring transducers designed for at least two different directions of magnetization and containing a plurality of contact measuring transducers, each of which contains

moreover, the transducers are located in the direction of the width of the rolled steel sheet; and

4. A method for evaluating the metal structure of a rolled steel sheet, characterized in that:

the magnetic property is measured at a predetermined evaluation point in at least two different magnetization directions by performing operations in said at least two different magnetization directions, on which:

create a magnetic field on the surface of the rolled steel sheet in one direction; and

measuring a magnetic property at a predetermined evaluation point on the surface of the rolled steel sheet; and

determining the structure of the metal at a given evaluation point based on said measured magnetic property,

at the same time, the cyclically changing component is calculated to distinguish the structure of the metal, based on the cyclically changing component of the specified magnetic property in the direction of magnetization, and

determining the structure of the metal at a given evaluation point based on said cycling component.

5. Production equipment for the manufacture of a steel product, containing:

production equipment for the manufacture of rolled steel sheet; and

a device for evaluating the metal structure of rolled steel sheets according to any one of paragraphs. 13,

wherein the production equipment for manufacturing the steel product is configured to manufacture the steel product by evaluating the structure of the rolled steel sheet produced by the production equipment for manufacturing the rolled steel sheet using the metal structure evaluation device.

6. A method for manufacturing a steel product, characterized in that

a steel product is manufactured by evaluating the metal structure of the steel product using the method for evaluating the metal structure of the rolled steel sheet according to claim 4.

7. A method for controlling the quality of a steel product, characterized in that the quality of a steel product is controlled by classifying a steel product in accordance with the metal structure of said steel product, using the method for evaluating the metal structure of a rolled steel sheet according to claim 4.