BE677084A - - Google Patents

Description

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  Procédé magnétique de mesure de la dureté des t8les. 



   La présente invention est relative à un procédé magnétique pour la mesure de la dureté des tôles. Ce procédé est applicable à tous les matériaux susceptibles d'être aimantés et spécialement aux tôles d'acier. 



   La mise en service des laminoirs modernes a fait apparaître nombre de problèmes relatifs au contrôle immédiat, rigoureux, permanent et continu de la qualité des produits laminés. Ces problèmes naissent notamment du fait qu'il est indispensable que ces produits, non seulement présentent toujours les propriétés optimales requises par l'utilisation à laquelle ils sont destinés, mais encore que la 

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 constance de leurs propriétés soit assurée au cours de leur production. Il est également indispensable que toute anomalie soit décelée dans un délai d'autant plus court que la vitesse de laminage du produit est plus élevée. 



   L'élaboration d'une méthode de mesure rapide et précise des propriétés physiques du matériau laminé, applicable de préférence de façon continue, présente donc de toute évidence un intérêt industriel et économique certain, notamment parce qu'elle permet précisément d'obtenir certaines garanties quant à la qualité du produit fabriqué et parce qu'elle constitue un maillon important dans la conception des procédés de contrôle automatique du bon fonctionnement des laminoirs. 



   La présente invention a précisément pour objet un   pr@@@édé   permettant une telle mesure. La description qui suit est axée sur la mesure de la dureté du matériau après laminage mais il ne sort pas du cadre de l'invention d'utiliser le principe du dit procédé pour mesurer toute autre grandeur caractéristique de l'état physique du produit laminé ou non. 



   Le procédé objet de la présente invention, est basé sur le fait que l'on a constaté l'existence d'une relation entre certains points du cycle hystérétique d'un matériau et ses propriétés physiques et par voie de consé- quence entre les différentes positions qu'occupent dans des conditions identiques ou comparables sur le diagramme champ magnétique - induction magnétique, un point déterminé du 

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 cycle hystérétique de toute une série de nuances d'un matériau déterminé et les différentes valeurs correspondantes que prend une même grandeur caractéristique de l'état physique de toutes ces nuances. 



   Il devient ainsi possible de déduire la valeur de cette grandeur de la connaissance de la position du point considéré du cycle hystérétique sur le diagramme induction magnétique - champ magnétique (en abréviation diagramme BH). 



   Le procédé objet de la présente invention, est donc caractérisé en ce que l'on place un matériau aimantable dont la température est inférieure à celle de Curie dans un champ magnétique, en ce que l'on fait varier le dit champ de telle façon que le matériau décrive tout ou partie du cycle hystérétique et en ce que l'on déduit de la position d'un point déterminé du dit cycle sur le diagramme   BH,   la valeur d'une grandeur caractéristique du dit matériau, la déduction se faisant par exemple au moyen de tables préétalonnées ,
Suivant une variante avantageuse du   proe@@é   ci-dessus, le point déterminé est celui de l'induction remanente et la grandeur caractéristique est la dureté mécanique. 



   Cette variante présente le double avantage d'une précision accrue, d'une mise en oeuvre particulièrement aisée et facilement adaptable à une mesure effectuée en continu sur un matériau se déplaçant à grande vitesse (par exemple 10 mètres à la seconde). 

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   Dans cette variante, plusieurs modalités opérationnelles sont susceptibles d'être utilisées avec intérêt. L'une de ces modalités consiste à rendre au préalable le matériau magnétiquement   "effacé",   c'est-à-dire à le placer dans un état aimanté aussi faible que possible (on y parvient par exemple en soumettant le dit matériau à une suite de cycles hystérétiques d'intensité décroissante) puis à soumettre au moins une plage du dit matériau à un champ magnétique d'intensité saturante. L'induction rémanente ainsi "imprimée" dans le dit matériau peut être facilement "traduite" en dureté au moyen d'une abaque préétablie.. 



   L'adaptation * une mesure continue du principe ci-dessus se fait aisément de la façon suivante. 



   Le matériau déa- on désire mesure la dureté peut se présenter-nous forme de tôle ou barre ou bande continue, à une température inférieure à celle de Curie. Ce matériau défile de façon continue devant les   pôles   magnétiques d'un électro-aimant, de telle façon que le circuit magnétique de l'électro-aimant se ferme dans le matériau, l'électro-aimant étant excité par un courant électrique alternatif d'intensité telle que dans le matériau l'induction magnétique atteigne au moins une fois sa valeur de saturation. Après passage devant les pôles de l'électro-aimant, chaque portion de tôle est automatiquement soumise en s'éloignant des dits pôles, à des cycles hystérétiques décroissants ayant pour effet d'amener la tôle dans un état magnétique "effacé".

   On fait ensuite passer le matériau en continu dans un champ magnétique 

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 à caractère puisant, de fréquence judicieusement choisie et d'intensité suffisante ce qui a pour effet de former une succession de zones ou de points alternativement "effacés" et aimantés, les zones ou points soumis au dit champ, conservant nécessairement une induction rémanente. la mesure de l'intensité de l'induction rémanente se fait aisément par la mesure de la variation du flux provenant de cette   induc-   tion ;de nombreuses méthodes sont en principe possibles pour effectuer cette mesure, citons par exemple l'emploi d'un tube cathodique dont les plaques déflectrices seraient influencées par le champ relevé sur le matériau en ces zones aimantées. 



   Suivant une autre modalité opérationnelle de cette variante, au lieu de rendre le matériau magnétique "effacé", on le porte à saturation. Il suffit à cet effet de placer le matériau dans un champ magnétique continu, d'intensité suffisante. Dans ce cas, le matériau une fois éloigné du champ prendre l'état magnétique correspondant à l'induction rémanente. Après cette opération on fait passer le matériau dans un champ magnétique égaleront à caractère pulsant mais dont l'intensité est telle qu'elle sature au moins une plage du matériau en sens inverse de l'aimantation rémanente qu'il présentait. La "lecture" de l'induction peut se faire comme précédemment suivant toute méthode connue en soi. 



   Une deuxième variante avantageuse du procédé de l'invention consiste d'une part à choisir encore la dureté comme grandeur caractéristique, et d'autre part, à choisir comme point déterminé le point d'induction nulle ou un point 

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 d'induction négative obtenu par application au matériau d'un champ magnétique de même sens et d'intensité au moins égale mais peu différente de celle du champ coercitif. 



   Cette variante comporte une première opération consistant à soumettre le produit à un champ magnétique y produisant la saturation d'induction. Une fois que le produit a quitté la zone d'influence du champ, il se trouve donc dans un état de magnétisme caractérisé par la présence de l'induction rémanente. 



   Le produit est alors soumis à deux opérations (c'est-à-dire la deuxième et la troisième du procédé) successives et inséparables, le réglage de la deuxième ne pouvant se faire que grâce à la connaissance du résultat de la mesure constituant la troisième. 



   , La deuxième opération consiste à soumettre le produit à un champ magnétique de même sens que le champ coercitif et d'intensité au moins égale à ce dernier et telle que la mesure de l'induction magnétique de la tôle lors de la sème opération donne une valeur pratiquement nulle. 



   La troisième opération consiste précisément à mesurer cette induction magnétique et à modifier la valeur du champ imprimé à la tôle au cours de la deuxième opération jus- qu'à ce que cette mesure corresponde à une valeur nulle de l'in- duction rémanente. Cette opération peut être effectuée de ma- nière connue en soi, par exemple au moyen de la mesure de la différence de potentiel effectuée aux bornes d'un élec- tro-aimant à reluctance variable devant les   pales   duquel 

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 on place le produit à mesurer.   L'expérience   a montra qu'il existait en fait une relation entre la dureté et la valeur du champ imprimé ramenant la tôle à l'état magnétiquement neutre . 



   Les variations du champ coercitif en fonction de la dureté sont supérieures aux variations correspondantes de l'induction rémanente en fonction de cette même dureté. 



  Cette variante présente donc l'avantage d'une plus grande précision. 



   Tout comme dans la variante précédente, on peut aisément transposer le principe de la méthode en un procédé continu. Il suffit de faire défiler le produit continu, par exemple une   tôle,   successivement devant trois "têtes" magnétiques, la première portant à saturation magnétique une bande de la tôle, la deuxième soumettant cette bande à un champ de même sens et   d'intensité au   moins égale à celle du champ coercitif et la   troisième mesurant     l'induc-   tion de la bande qui défile sous   ses   pôles, la dureté   cher-   allée correspondant au champ que doit   développer   la tèn tête pour que sous la troisième, l'induction soit nulle. 



     Suivant une   modalité   (le   cette variante, les   deuxième   et troisième têtes magnétiques sent combinées   en   une   seule  eu   qui permet de diminuer l'écart existant entre le champ   développe   dans la tôtle lors ce la seconde opération et le champ coercitif. 

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   Les schémas théoriques donnés ci-après à titre indicatif et non limitatif permettent de mieux comprendre les principes mis en jeu par le procédé de l'invention. 



   Suivant la première modalité opérationnelle de la 1ère variante, le dispositif d'effacement magnétique peut être constitué d'une tête magnétique en forme de U (voir figure 1). 



   La tôle 6 se déplaçant suivant la flèche 1 et fermant le circuit magnétique 2 de l'électro-aimant 3 est soumise après passage devant les deux pôles 4/5 à un cycle hystérétique décroissant jusqu'à 0. On peut augmenter la distance à laquelle se fit sentir l'influence du champ 2 en profilant les extrémités des   pôles   4 et 5 de façon à augmenter le flux de fluite et à l'étaler sur un plus grand espace. Le dispositif à champ pulsant peut être   schématisé   de la façon indiquée figure 2, et le diagramme donnant l'induction de la bande de tôle le long de cette bande correspond approximativement à celui du courant d'excitation de l'électro-aimant . 



   La tôle 6 se déplace suivant la flècne 1, passe sous 1'électro-aimant 3 excité en courant continu par le générateur 4. Le courant passe lorsque l'interrupteur 5 est   ferma.     A   la position fermée de l'interrupteur correspond la portion 7 du diagramme d'induction de la tôle, tandis que lorsque l'interrupteur est ouvert il n'y a pas d'excitation (portion 8).

   A noter que les têtes peuvent également occuper une position tournée de 90  vis-à-vis de la position dessinée sur les figures, 

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Suivant une   2ème   modalité de cette variante, le dispositif de saturation magnétique est constitué d'une tête magnétique conforme à celle de la figure 1 sauf que le générateur de courant est du type à courant continu, ce qui confère une induction rémanente à la tôle quittant la zone d'influence des   pôles   4/5. 



   La deuxième tête magnétique est analogue à celle représentée à la figure 2 sauf que le courant engendré par le générateur 4 provoque dans la tôle 6 une induction en sens inverse de celle existant dans la tôle. Le diagramme de l'induction devient alors le suivant (figure 3). 



   Les plages 7 correspondent à des zones où il n'y a pas eu d'excitation (interrupteur 5 ouvert). Les plages 8 correspondent aux zones où le courant d'excitation (interrupteur 5 fermé) a inversé le sens de l'induction dans la tôle. La plage9 correspond à la tôle soumise à induction rémanente et n'étant pas encore passée sous la 2ème tête magnétique. Dans les deux exemples cités ci-dessus, le dispositif de "lecture" n'est pas décrit,étant considéré comme connu en lui-même. 



   Suivant la deuxième variante (utilisation du champ analogue au champ coercitif) le dispositif de l'invention peut se concevoir comme   suit :   (figure 4). 



   La tôle 1 défile de façon continue dansle sens de la flèche 2 sous une première tête 3 excitée en 4 en courant continu, saturant l'induction de la tôle en 5. 

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  Cette tôle quitte la zone d'influence du champ développé par la tête 3 en se trouvant dans un état magnétique correspondant au point d'induction rémanente sur le diagramme BH, figure 5 (point 1). 



   La tôle passe ensuite sous une deuxième tête 6 identique à la première mais dans laquelle le générateur continu 7,induit un champ HR supérieur au champ coercitif HC. 



  Sous l'action de ce champ (provisoirement connu de façon approximative) la tôle prend une induction négative correspondant au point 2 du diagramme BH. Quittant l'influence de ce champ HR la tôle présente une certaine induction représentée par le point 3 sur le diagramme   BH.   Cette induction est mesurée lorsque la tôle passe sous une troisième tête 8 munie d'un dispositif à reluctance variable 9. La présence d'une induction maléfique non nulle en 10 provoque quand on fait varier le dispositif 9, l'apparition d'une tension électrique aux bornes d'un enroulement 11 monté sur la carcasse magnétique de la tête 8. Cette tension est décelée par la déviation de l'aiguille d'un voltmètre 12 branché aux bornes de l'enroulement 11.

   Il suffit de modifier la valeur du courant d'excitation induit par 7 dans la tête 6 (par exemple en manoeuvrant le rhéostat 13 dans le sens convenable) de façon à-rendre nulle la déviation de l'aiguille du voltmètre   11.   



  A ce moment on connaît de façon continue et immédiate la vraie valeur du champ HR qui rend nulle l'induction dans la tôle. Un ampèremètre ou un enregistreur 14 branchés sur le circuit du générateur 7 peuvent être directement gradués en "dureté".

Claims (1)

1. REVENDICATIONS.

   1. Procédé de mesure d'une grandeur physique caractéristique d'un matériau aimatable, telle que par exemple sa dureté, caractérisé en ce que l'on place le dit matériau dans un champ magnétique, en ce que l'on fait varier le dit champ de telle façon que le matériau décrive tout ou partie du cycle hystérétique et en ce que l'on déduit de la position d'un point déterminé du dit cycle sur le diagramme BH, la valeur de la dite grandeur caractéristique du dit matériau, la déduction se faisant par exemple au moyen de tables préétalonnées.

   2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le point déterminé est celui de l'induction rémanente et en ce que la grandeur caractéristique est la dureté mécanique.

   3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'on soumet le matériau à une suite de cycles hystérétiques d'intensité décroissante jusqu'à ce que le matériau soit dans un état aimanté aussi faible que possible, en ce que l'on soumet ensuite au moins une plage du dit matériau un champ magnétique d'intensité saturante et en ce qu'à partir de l'induction rémanente du matériau on déduit, par exemple par des abaques préétablies, la dureté mécanique de ce matériau. <Desc/Clms Page number 12>

   4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la mesure est effectuée de façon continue, en ce que le matériau défile de façon continue devant les pôles magnétiques d'un électro- aimant de telle façon que le circuit magnétique de l'électro- aimant se ferme dans le matériau, le dit électro-aimant étant sousmis à un courant électrique alternatif d'excitation, d'in- tensité telle que dans le matériau l'induction magnétique atteigne au moins une fois sa valeur de saturation, en ce que le matériau défile ensuite de façon continue dans un champ magnétique à caractéristique pulsante,

   de fréquence judicieu- sement choisie et d'intensité suffisante pour former dans le matériau une suite de zones ou points dans des états alterna- tivement aimantés et non @iman@és et en ce que l'on mesure l'intensité de l'aimantation des plages présentant une induc- tion rémanente, ce qui permet de déduire par exemple au moyen d'abaques préétablies, la dureté mécanique du matériau.

   5. Procédé suivant l'une ou l'autre des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on place le ma- tériau dans un champ magnétique continu d'intensité suffisan- te pour porter le matériau à saturation magnétique et en ce qu'on place ensuite le matériau dans un deuxième champ d'in- tensité telle qu'il sature au moins une plage du matériau en sens inverse de l'aimantation rémanente qu'il présentait et en ce que l'on déduit de l'aimantation rémanente produite par le deuxième champ, la dureté mécanique du matériau par exemple au moyen d'abaques préétablies. <Desc/Clms Page number 13>

   6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1, 2, 3 et 5, caractérisé en ce que la mesure est continue et en ce qu'on fait passer le matériau de façon continue dans les deux champs magnétiques.

   7. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on choisit la dureté comme grandeur caractéristique et comme point déterminé, celui correspondant au champ coercitif dans le diagramme BH ou à un champ légèrement supérieur et de même sens que ce dernier.

   8. Procédé suivant la revendication 7, carac- térisé en ce que l'on place successivement le matériau dans un champ magnétique y produisant la saturation d'induction - puis dans un champ magnétique de même sens que le champ coer- citif et d'intensité réglable et au moins égale à ce dernier, en ce que l'on mesure ensuite la valeur de l'induction magnétique du matériau et modifie l'intensité du second champ cidessus jusqu'à ce que la mesure subséquente effectuas indique une valeur nulle pour la dite induction et en ce que l'on déduit par exemple au moyen d'abaques, la dureté du matériau de la valeur du deuxième champ appliqué.

   9. Procédé suivant la revendication 8, carac- térisé en ce que la mesure est continue et en ce que l'on fait défiler successivement et de façon continue le dit matériau d'abord dans un champ magnétique d'intensité suffisante pour provoquer la saturation d'induction dans une bande au moins du dit matériau, ensuite dans un champ magnétique d'intensi- té réglable, de même sens et au moins égale à celle du champ <Desc/Clms Page number 14> coercitif du diagramme BH correspondant au dit matériau et en ce que l'on mesure continûment l'induction restant dans la dite bande et modifie l'intensité du second champ de façon à annuler la valeur de l'induction restante, ce qui permet de déduire de façon continue la valeur de la dureté cherchée.

   10. Procédé suivant la revendication 9, caractérise en ce que l'on effectue les deux dernières mesures au même endroit.

   11. Procédés et dispositifs tels que décrits ci-dessus.