JPH01229962A - 方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定方法及び装置 - Google Patents
方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定方法及び装置Info
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- JPH01229962A JPH01229962A JP63235294A JP23529488A JPH01229962A JP H01229962 A JPH01229962 A JP H01229962A JP 63235294 A JP63235294 A JP 63235294A JP 23529488 A JP23529488 A JP 23529488A JP H01229962 A JPH01229962 A JP H01229962A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野］
本発明は、方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布、１１１１
定方沫及び装置に係り、特に、圧延方向に電磁特性の優
れた方向性珪素鋼板を製造する際に用いるのに好適な、
方向性珪素鋼板の結晶粒、方位分布を、オンラインで非
破壊的に測定することが可能な、実用性の高い結晶粒方
位分布測定方法及び装置に関する。 ［従来の技術］ 交流電流の昇圧トランスのコア等への適用を目的として
、圧延方向に電［ａ特性の優れた方向性珪素鋼板が製造
されている。この方向性珪素鋼板は１（１１０）面が板
面に平行に、＜１００＞方向が圧延方向と平行になる、
所謂ゴス方位を向いた結晶粒を工程的に作ることによっ
て達成される。 前記ゴス方位に近い結晶粒が多い程、電磁特性の優れた
方向性珪素鋼板となるわけであるが、実際の製造工程で
は、必ずしもゴス方位に近い結晶粒のみを作れるわけで
はなく、製造条件の変化や外乱によって、このゴス方位
から大きくずれた結晶粒、所謂異常粒ができてしまう。 この異常粒１０Ａができた製品１０の模式図を第１４図
に示す。ゴス方位に近い正常粒１０Ｂは粒径が数ｌ′ｎ
ｍ〜数十＋＋ｏｎと大きいが、異常粒１０Ａでは一般に
粒径が数ｍ１１１以下で、結晶粒の方位はランダムな向
きになっており、第１４図に示した如く、圧延方向に長
く伸びて分布する。 このような方向性珪素鋼板の製造工程では、製品の電磁
気特性の検査装置として、オフラインではエプスタイン
試験器や単板試験器、オンラインでは連続鉄損計があり
、鋼板の鉄損値や磁束密度を計測している。しかしなが
ら、このような測定器は、鋼板の幅方向の平均的な電磁
気特性しか測定することができず、異常粒１０Ａの分布
は測定できない。 一方、珪素鋼の異常粒分布を測定する方法として、製品
を短冊状に切り出して、表面の絶縁被膜をはがし、ナイ
タールでエツチングすることにより、結晶粒の方向によ
ってエツチングのされ方が違うことを利用して、結晶粒
の分布を観測するマクロエッチ法がある。 しかしながら、このマクロエッチ法は、オフラインに限
られ、オンラインに適用するのが不可能である。又、製
品を切断して短冊状に切り出す必要がある。更に、絶縁
被膜をはがしてエツチングをしなければならず、手間が
大変である上、薬品の処理等、取扱いの問題がある。又
、破壊試験であり、抜き取り検査であるため、製品の全
長品質の保証には使えない。更に、作業の性質上、効率
が悪い等の問題点を有していた。 一方、本発明に関連する技術として、超音波のＦｓ晶内
伝播特性を利用した鋼板特性の非破壊検査方法も提案さ
れている。 即ち、等翰晶系の物体の〈ｎ＋、ｎ ２、ｎ ３＞方向
に伝播する縦波超音波の音速Ｖは、一般に、次の方程式
の一根として与えられる。 （ρＶ’ Ｃ４４）３ ａ （ρＶ２−Ｃｏ）’＋
ｃ（ａ＋ｂ）＜ｎ１２ｎｚ２＋ｎ２２ｎ３２＋ｎ ３
２ｎ ＋ ２）＜ρＶ ２ Ｃ４４）Ｃ’ （ａ＋
２ ｂ ）ｒｌ＋ ２ ｎ２ ２ ｎ３ ２＝Ｏ
・・・・・・・・・・・・（１） ここで、ｎｌ、口２、ｎ３は、伝播方向と結晶主軸との
方向余弦である。又、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ次式で示さ
れる。 ａ ＝Ｃｕ Ｃ４４・＝−＜２） Ｅｌ＝Ｃ＋２＋Ｃｕ ・・・・・・（３）Ｃ＝Ｃｎ
Ｃ１２２Ｃ４４・・・・・・（４）ここで、Ｃ１Ｊ
は弾性行列のｉＪ酸成分ある。 従って、物体として鋼を想定し、鋼の弾性定数を与えて
、前出（１）式より単結晶内各方向に伝播する縦波超音
波の音速Ｖを求めることができる。 その計算結果例を第１５図にステレオ投影図上の形式で
示す。この結果より、超音波の伝播方向によって音速Ｖ
が異なるので、逆に音速Ｖを測定することによって、結
晶の方位を成る程度法めることができる。例えば板厚方
向をＺ軸とし、Ｚ軸方向の音速■を測定し、その値が６
５００ｍ／ｓであれば、この物体は結晶のＭ １１ ］
軸が板厚方向を向いているといえる。 このような超音波の結晶内伝播特性を利用した材料特性
計測の従来例として、特開昭５３−１２６９９２に開示
された、超音波による鋳造組織の判別法がある。この方
法は、多結晶物体の板厚方向の超音波の伝播時間を測定
し、その測定値から鋳造組織の柱状晶厚み、等軸晶厚み
を推定しようとするものである。 この方法に限４ず、一般に物体の板厚方向の音速を測る
場合、第１６図に示す如く、超音波探触子１２により被
測定体１１の板厚方向に超音波を打ち込み、これによっ
て生じる、例えば第１７図に示すような底面エコー列Ｂ
１、Ｂ２、Ｂ３の時間間隔ｔを測定し、次式によって音
速■を求める方式がとられる。 Ｖ ＝２ｄ ／ｌ ・・・・・・（５）ここで、
ｄは被測定体１１の板厚である。 又、第１７図において、Ｓは表面反射波による信号であ
る。 しかしながら、この方式においても、板厚ｄが超音波の
波長近くになると底面エコー列Ｂ、、Ｂ２、Ｂ３が重な
り合ってしまうため、時間間隔ｔが測れなくなってしま
うという問題点を有していた。 例えば、超音波の周波数が１０ＭＨ２の場合、縦波の波
長は大体Ｑ、５ｍｍであり、一方、測定対象となる珪素
鋼板１１の板厚ｄは、０，１〜０゜５ｍ１Ｉｌであるた
め、この方法は適用できない。 この方法を適用するとすれば、超音波の周波数を１００
ＭＨｚ以上で、且つ、短パルスにする必要があり、電気
回路上の問題や超音波の減衰が大きくなる等の問題があ
り、実用的でなくなる。 一方、底面エコー列を利用しない方法、例えば第１８図
に示す如く、被測定体１１を挾んで超音波の送信子１２
Ａと受信子１２Ｂを配置して、超音波の透過時間差ｔｉ
を測定する方法も考えられる。この場合、透過時間差ｔ
ｉと音速Ｖの関係は次式に承り如くとなる。 ｔ ｉ＝ｄ／Ｖ＋＜ＡＩ＋Ａｚ）／Ｖ ｏ −（６
）Δｔｉ＝ｄΔＶ／Ｖ２ −（７）従って
、例えば音速Ｖを１％のＭ度で求めようとすると、音速
Ｖ ＝６０００ｍ ／ｓ 、板厚ｄ −０゜３Ｉｌｌｆ
ｆｌ、Δｖ／ｖ＝０．０１を（７）式に代入して、Δｔ
ｔ＝５Ｘ１０−”秒を得る。このとき、超音波探触子１
２Ａ、１２８間を一定に保つ必要があるが、許され得る
変動は０．７５μｍである。この値は実験室的に正確を
期せば測定できない値ではないが、実用上は問題となる
。 （発明の課題１ 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、マクロエッチ法のように、製品を短冊状に切り出
したり、絶縁被膜を剥したりする必要がなく、非破壊的
にオンラインで方向性珪素鋼板の異常粒分布を効率よく
検出し、全長に亘る品質保証を行なうことが可能である
、実用的な方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定方法及
び装置を提供することを課題とする。
定方沫及び装置に係り、特に、圧延方向に電磁特性の優
れた方向性珪素鋼板を製造する際に用いるのに好適な、
方向性珪素鋼板の結晶粒、方位分布を、オンラインで非
破壊的に測定することが可能な、実用性の高い結晶粒方
位分布測定方法及び装置に関する。 ［従来の技術］ 交流電流の昇圧トランスのコア等への適用を目的として
、圧延方向に電［ａ特性の優れた方向性珪素鋼板が製造
されている。この方向性珪素鋼板は１（１１０）面が板
面に平行に、＜１００＞方向が圧延方向と平行になる、
所謂ゴス方位を向いた結晶粒を工程的に作ることによっ
て達成される。 前記ゴス方位に近い結晶粒が多い程、電磁特性の優れた
方向性珪素鋼板となるわけであるが、実際の製造工程で
は、必ずしもゴス方位に近い結晶粒のみを作れるわけで
はなく、製造条件の変化や外乱によって、このゴス方位
から大きくずれた結晶粒、所謂異常粒ができてしまう。 この異常粒１０Ａができた製品１０の模式図を第１４図
に示す。ゴス方位に近い正常粒１０Ｂは粒径が数ｌ′ｎ
ｍ〜数十＋＋ｏｎと大きいが、異常粒１０Ａでは一般に
粒径が数ｍ１１１以下で、結晶粒の方位はランダムな向
きになっており、第１４図に示した如く、圧延方向に長
く伸びて分布する。 このような方向性珪素鋼板の製造工程では、製品の電磁
気特性の検査装置として、オフラインではエプスタイン
試験器や単板試験器、オンラインでは連続鉄損計があり
、鋼板の鉄損値や磁束密度を計測している。しかしなが
ら、このような測定器は、鋼板の幅方向の平均的な電磁
気特性しか測定することができず、異常粒１０Ａの分布
は測定できない。 一方、珪素鋼の異常粒分布を測定する方法として、製品
を短冊状に切り出して、表面の絶縁被膜をはがし、ナイ
タールでエツチングすることにより、結晶粒の方向によ
ってエツチングのされ方が違うことを利用して、結晶粒
の分布を観測するマクロエッチ法がある。 しかしながら、このマクロエッチ法は、オフラインに限
られ、オンラインに適用するのが不可能である。又、製
品を切断して短冊状に切り出す必要がある。更に、絶縁
被膜をはがしてエツチングをしなければならず、手間が
大変である上、薬品の処理等、取扱いの問題がある。又
、破壊試験であり、抜き取り検査であるため、製品の全
長品質の保証には使えない。更に、作業の性質上、効率
が悪い等の問題点を有していた。 一方、本発明に関連する技術として、超音波のＦｓ晶内
伝播特性を利用した鋼板特性の非破壊検査方法も提案さ
れている。 即ち、等翰晶系の物体の〈ｎ＋、ｎ ２、ｎ ３＞方向
に伝播する縦波超音波の音速Ｖは、一般に、次の方程式
の一根として与えられる。 （ρＶ’ Ｃ４４）３ ａ （ρＶ２−Ｃｏ）’＋
ｃ（ａ＋ｂ）＜ｎ１２ｎｚ２＋ｎ２２ｎ３２＋ｎ ３
２ｎ ＋ ２）＜ρＶ ２ Ｃ４４）Ｃ’ （ａ＋
２ ｂ ）ｒｌ＋ ２ ｎ２ ２ ｎ３ ２＝Ｏ
・・・・・・・・・・・・（１） ここで、ｎｌ、口２、ｎ３は、伝播方向と結晶主軸との
方向余弦である。又、ａ、ｂ、ｃはそれぞれ次式で示さ
れる。 ａ ＝Ｃｕ Ｃ４４・＝−＜２） Ｅｌ＝Ｃ＋２＋Ｃｕ ・・・・・・（３）Ｃ＝Ｃｎ
Ｃ１２２Ｃ４４・・・・・・（４）ここで、Ｃ１Ｊ
は弾性行列のｉＪ酸成分ある。 従って、物体として鋼を想定し、鋼の弾性定数を与えて
、前出（１）式より単結晶内各方向に伝播する縦波超音
波の音速Ｖを求めることができる。 その計算結果例を第１５図にステレオ投影図上の形式で
示す。この結果より、超音波の伝播方向によって音速Ｖ
が異なるので、逆に音速Ｖを測定することによって、結
晶の方位を成る程度法めることができる。例えば板厚方
向をＺ軸とし、Ｚ軸方向の音速■を測定し、その値が６
５００ｍ／ｓであれば、この物体は結晶のＭ １１ ］
軸が板厚方向を向いているといえる。 このような超音波の結晶内伝播特性を利用した材料特性
計測の従来例として、特開昭５３−１２６９９２に開示
された、超音波による鋳造組織の判別法がある。この方
法は、多結晶物体の板厚方向の超音波の伝播時間を測定
し、その測定値から鋳造組織の柱状晶厚み、等軸晶厚み
を推定しようとするものである。 この方法に限４ず、一般に物体の板厚方向の音速を測る
場合、第１６図に示す如く、超音波探触子１２により被
測定体１１の板厚方向に超音波を打ち込み、これによっ
て生じる、例えば第１７図に示すような底面エコー列Ｂ
１、Ｂ２、Ｂ３の時間間隔ｔを測定し、次式によって音
速■を求める方式がとられる。 Ｖ ＝２ｄ ／ｌ ・・・・・・（５）ここで、
ｄは被測定体１１の板厚である。 又、第１７図において、Ｓは表面反射波による信号であ
る。 しかしながら、この方式においても、板厚ｄが超音波の
波長近くになると底面エコー列Ｂ、、Ｂ２、Ｂ３が重な
り合ってしまうため、時間間隔ｔが測れなくなってしま
うという問題点を有していた。 例えば、超音波の周波数が１０ＭＨ２の場合、縦波の波
長は大体Ｑ、５ｍｍであり、一方、測定対象となる珪素
鋼板１１の板厚ｄは、０，１〜０゜５ｍ１Ｉｌであるた
め、この方法は適用できない。 この方法を適用するとすれば、超音波の周波数を１００
ＭＨｚ以上で、且つ、短パルスにする必要があり、電気
回路上の問題や超音波の減衰が大きくなる等の問題があ
り、実用的でなくなる。 一方、底面エコー列を利用しない方法、例えば第１８図
に示す如く、被測定体１１を挾んで超音波の送信子１２
Ａと受信子１２Ｂを配置して、超音波の透過時間差ｔｉ
を測定する方法も考えられる。この場合、透過時間差ｔ
ｉと音速Ｖの関係は次式に承り如くとなる。 ｔ ｉ＝ｄ／Ｖ＋＜ＡＩ＋Ａｚ）／Ｖ ｏ −（６
）Δｔｉ＝ｄΔＶ／Ｖ２ −（７）従って
、例えば音速Ｖを１％のＭ度で求めようとすると、音速
Ｖ ＝６０００ｍ ／ｓ 、板厚ｄ −０゜３Ｉｌｌｆ
ｆｌ、Δｖ／ｖ＝０．０１を（７）式に代入して、Δｔ
ｔ＝５Ｘ１０−”秒を得る。このとき、超音波探触子１
２Ａ、１２８間を一定に保つ必要があるが、許され得る
変動は０．７５μｍである。この値は実験室的に正確を
期せば測定できない値ではないが、実用上は問題となる
。 （発明の課題１ 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、マクロエッチ法のように、製品を短冊状に切り出
したり、絶縁被膜を剥したりする必要がなく、非破壊的
にオンラインで方向性珪素鋼板の異常粒分布を効率よく
検出し、全長に亘る品質保証を行なうことが可能である
、実用的な方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定方法及
び装置を提供することを課題とする。
【課題を達成するための手段１
本発明は、方向性珪素鋼板の結晶粒方位の分布を測定す
るに際して、目的の方位を持った結晶粒の板厚方向へ伝
播する超音波の波長が、該鋼板板厚の２倍の略整数倍又
は略半整数倍になるように超音波の励振周波数を設定し
、この周波数を持った、２波以上の波を含むバースト状
の超音波パルスを、被測定体と相対運動する少なくとも
１個の超音波探触子により板厚方向に入射して、板表面
からの反射に引き続いて発生する底面及び上面からの多
重反射波同士を干渉させ、この干渉した多重反射波を検
出し、該多重反射波の振幅の大きざから珪素鋼板中の各
結晶粒の方位を推定し、超音波を入射した各部分の結晶
粒の方位の分布を２次元的に検出するようにして、前記
課題を達成したものである。 又、前記超音波の励振周波数を、超音波の波長が、鋼板
板厚の２倍の整数倍又は半整数倍より少しずれた値とな
るように設定したものである。 又、本発明は、方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定装
置を、電気信号と超音波を相互に変換するための、被測
定体を挾んで相対する位置にそれぞれ配設された送信子
及び受信子としての超音波探触子と、前記送信子に、目
的の方位を持った結晶粒の板厚方向へ伝播する超音波の
波長が、鋼板板厚の２倍の略整数倍又は略半整数倍にな
るような周波数を持った、２波以上の連続したバースト
波の電気信号を送る送信手段と、前記受信子に発生した
信号を受信する受信手段と、該受信手段の受信信号から
、板表面からの反射に引き続いて発生する底面及び上面
からの多重反射波同士の干渉による信゛号を取り出す手
段と、前記多重反射波の振幅の大きさから、超音波を入
射した部分の結晶粒の方位が正常か否かを判定する手段
と、を用いて構成したものである。 又、前記超音波探触子を、超音波を絞ることができる焦
点型超音波探触子とし、その焦点位置を、被測定体の板
厚方向中心に略一致させたものである。 又、本発明は、方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定装
置を、電気信号と超音波を相互に変換するための、被測
定体の片側に配置された、送受信子としての超音波探触
子と、被測定体を挾んで、該超音波探触子の反対側に配
置された反射板と、前記超音波探触子に、目的の方位を
持った結晶粒の板厚方向へ伝播する超音波の波長が、鋼
板板厚の２倍の略整数倍又は略半整数倍になるような周
波数を持った、２波以上の連続したバースト波の電気信
号を送る送信手段と、前記反射板で反射され、被測定体
を再び透過して前記超音波探触子に発生した信号を受信
する受信手段と、該受信手段の受信信号から、板表面か
らの反射に引き続いて発生する底面及び上面からの多重
反射波同士の干渉による信号を取り出す手段と、前記多
重反射波の邊幅の大きさから、超音波を入射した部分の
結晶粒の方位が正常か否かを判定する手段と、を用いて
構成したものである。 又、前記反射板の超音波反射部を凹面とし、該凹面で反
射された超音波が、被測定体の厚み方向の略中心で再び
焦点を結ぶようにしたものである。 又、本発明は、方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定装
置を、電気信号と超音波を相互に変換するための、少な
くとも１個の超音波探触子と、該超音波探触子を２次元
方向に走査する走査装置と、前記超音波探触子に、目的
の方位を持った結晶粒の板厚方向へ伝播する超音波の波
長が、鋼板板厚の２倍の略整数倍又は略半整数倍になる
ような周波数を持った、２波以上の連続したバースト波
の電気信号を送ると共に、超音波探触子からの信号を受
信するパルサ及びレシーバと、前記パルサの駆動を制御
するタイミングコントロール回路゛と、該タイミングコ
ントロール回路から出るパルスと周期して、板表面から
の反射波による信号を除き、板底面及び上面からの多重
反射波同士の干渉による信号のみを取り出すゲート回路
と、該゛干渉信号のピーク値を一定時間保持するピーク
ホールド回路と、該ピークホールド回路の出力をアナロ
グ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換器と、該
アナログ／デジタル変換器の出力を入力し、所定の演算
を行なうことにより、超音波を入射した部分の結晶粒の
方位が正常か否かを判定すると共に、前記走査装置の位
置情報を基に、異常な方位を持った結晶粒分布を算出す
る演算装置と、該算出結果を表示する表示装置と、を用
いて構成したものである。 （発明の作用及び効果） 本発明者らは、従来の超音波法の欠点に鑑みて、超音波
の音速をそのまま検出するのではなく、超音波の干渉を
利用して、音速の変化を干渉の強弱に変換し、この強弱
を検出することにより、音速に対応した情報を取り出す
ことを考えた。即ち、接触媒質、例えば水を介して、第
２図に示す如く、成る板厚ｄをもった被測定体く鋼板）
１１にＩｆＡ音波のパルスを探触子１２から垂直入射す
ると、板の表裏面で超音波の反射、透過が起こり、多重
反射波が観測される。 超音波の波長と、板厚ｄが同程度の大きさになると、多
重反射波は互いに重なり、第３図に示す如く干渉が起こ
る。この干渉は、多重反射波同士の位相が１８０°で合
っていないときに打消し合いく干渉多重反射波信号Ｂｂ
’）、一方、位相が０°で合っているとき、最も強め合
う（干渉多重反射波信号Ｂａ’）。第３図において、Ｓ
ａ′、Ｓｂ′は、いずれも表面反射波信号である。 干渉の条件は、超音波の励振周波数ｆが次式を満足する
ことである。 ｆ ＝ｖ ／２ｄ ・・・・・・（８）又、超音波
が干渉するには、少なくとも２波長以上を含むパルス波
、即ちバースト波であることも必要である。 珪素鋼板で正常粒はゴス方位をとっており、このとき板
厚方向の結晶軸は＜ｉｉｏ＞であり、その方向の音速は
６２００ｍ／ｓである。そこで、鋼板板厚ｄ＝Ｑ、３＋
ｅｍ、超音波の励振周波数ｔ＝１０．３３ＭＨｚ 、バ
ースト波数を１０としたとき、音速Ｖと干渉多重反射波
の強度の関係を計算で求めてみると、第４図に示す如く
となる。 方向性珪素鋼板の正常粒はゴス方位をとっており、方位
のずれは高々１０°以内である。これを板厚方向の音速
に換算すると、６２００±５０ｍ／Ｓの分布になる。従
って、干渉多重反射波の強度を監視し、成る値以下にな
ったら異常粒であると判定することができる。実際には
、異常粒１０Ａの分布は前出第１４図に示した如く、正
常粒１０Ｂの粒径に比べて非常に小さく密集して分布し
、且つ、各結晶粒の方位が全くランダムとなるため、方
位が＜１１１＞や＜１００＞となるような粒のみを検出
するような閾値としても、異常粒分布を検出することが
できる。 本発明を実施するにあたって留意すべき第１の点は、干
渉多重反射波Ｂａ′、Ｓｂ′が、前出第３図に示した如
く、入射波が最初に接触媒質（水）と被測定体く鋼板）
の表面の境界で反則する、振幅の大きな表面反射波Ｓａ
′、Ｓｂ′に引き続いて起こるので、この表面反射波を
検出しないようにすることである。 このような被υ１１定体の上表面反射波を検出しないで
、干渉多重波のみを検出し易くする方法として以下の方
法がある。 （ａ ＞第５図に示ず如く、被測定体１１を挾んで、超
音波の送信子１２Ａと受信子１２Ｂを配置し、透過超音
波を検出する（透過法）。 このようにすれば、被測定体１１の上表面で反射される
、強度の大きい表面反射波は受信子１２Ｂに到達しない
ので、受信信号は、第６図に示づように干渉多重信号Ｔ
１のみとなり、そのピークを検出するのが容易になる。 前記超音波探触子１２としては、第５図に示した如く、
超音波を絞ることができる焦点型超音波探触子を用いて
、その焦点位置を、被測定体１１の板厚方向中心に略一
致させることで、測定の空間的分解能を上げることがで
きる。 （ｂ）第７図に示す如く、被測定体１１を挾んで、一方
に超音波の送受信子としての超音波探触子１２を、他方
に多重反射波が干渉しない厚みを持った反射板１４を設
けて、被測定体１１を透過した超音波が反射板１４で反
射し、該超音波が再び被測定体１１を透過した信号の大
きざを検出する（反射板法）。 この場合、超音波探触子１２の受信信号は、第８図のよ
うになるが、このうち、Ｒ１が検出すべき信号となり、
やはり、被測定体１１の上表面で反射される強度の大き
い表面反射波Ｂが含まれないので、第８図の下段に示し
たゲート信号Ｂにより、目的とする干渉多重信号Ｒ１の
ピークを検出するのが容易となる。第８図において、Ｓ
ａは被測定体の表面で反射した信号、３ａは、この３ａ
に引続いて生じる干渉多重エコーであり、この８ａは、
第８図の中段に示したゲート信号Ａで取り出すことがで
きる。 この反射板法では、第９図に示すように、反射板１４上
の超音波が当る部分を凹面１４Ａ状に加工し、反射超音
波が被測定体１１内のｊ７み方向の略中心で再び、焦点
を結ぶようにすれば、測定の空間的分解能を上げること
ができる。 上記に示した２つの方法は、干渉多重波のみを検出し易
くするばかりでなく、本発明をオンライン計測に適用す
る場合に、被測定体１１が上下に変動しても、その影響
が小さくてずむという利点もある。なお、被測定体１１
の上表面で反射される強度の大きい表面反射波の影響が
問題とならない場合へ５、ゲート回路等、他の手段で除
去できる場合には、第２図に示したような、単純な反射
法の構成をとることもできる。 これまでの説明では、正常な方位を持った結晶粒の板厚
方向へ伝播する超音波の波長が、被測定体板厚の２倍の
整数倍となるようにして、正常方位粒で干渉が大きくな
り、異常な方位を持った結晶粒に対して多重反射の干渉
が小さくなる条件の場合を示してきたが、方向性珪素鋼
板では、大部分の結晶粒はほぼ同じ方向を向いており、
この正常方位結晶粒に対して、その分布を検出する場合
には、該超音波の波長を被測定体板厚の２倍の整数倍よ
り若干ずらした値にするのが良いことが理論的にも実験
的にも確認できた。即ち、第４図では、［１１０１方向
に伝播する超音波の波長が、該板厚（０，３ｍｍ）の２
倍（０，６ｍｍ）になるように超音波の周波数＜１０．
３３Ｍ）ｔｚ）を決定したが、この場合、正常方位結晶
粒の音速（６２００ｍ／ｓ）に対し、干渉多重反射波の
強度が最大となると共に、停留点になっており、該音速
の微小変化に対して、該反射強度の変化は小さく、感度
が良くないことを示している。これに対して、超音波の
周波数を少しずらして１０．６６Ｍ１ｌｚ（波長にして
、０．５８１）にした場合の、音速と反射波の強度との
関係の例を第１０図に示す。 正常方位結晶粒の音速（６２００ｍ／ｓ ）付近の変化
に対して、干渉多重反射波の強度の変化も大きく、正常
方位結晶粒に対して感度の良い測定が可能である。 本発明を実施するにあたって留意すべき第２の点は、干
渉を起こり易くさせるため、入射波は単一パルスでなく
、第１１図に示すような、２波以上の連続したパルス波
（バースト波）とすることである。干渉の点から言えば
、バースト波数は大きい程良いが、表面反射波も持続時
間が長くなることヤ、測定時間の問題があるので、現実
には１０〜２０波程度とすることができる。 本発明によれば、珪素鋼板の方位異常粒の分布を、非接
触、非破壊で迅速に検出することができる。従って、従
来法であるマクロエッチ法の欠点、即ち絶縁被膜の剥離
作業、エツチングのための薬品処理作業が不必要となる
。又、検査の処理時間が大幅に短縮される。又、従来は
オンラインに適用できる実用的な手法がなかったが、本
発明をオンラインに適用することで、製品の異常粒に関
する全長検査が可能となり、且つ、後工程のスリッタ工
程等で、異常粒部を取り除き、正常粒部のみを製品とす
れば、優れた製品を出荷できるようになる。 【実施例】 以下、図面を参照して、本発明の実流例を詳細に説明す
る。 本発明に係る反射板法による装置の実施例は、第１図に
示す如く構成されている。 タイミングコントロール回路２２は、走査装置２６の探
触子走査速度に対応して、例えば１〜１０ Ｋ Ｈｚの
レートで繰返しパルスを出力する。 パルサ２０は、前記タイミングコントロール回路２２か
らのパルスに周期して、ｒ＝Ｖ／２ｄで与えられる周波
数ｔの１０波数程度のバースト波の電気信号を発生する
。 前出第７図に示したような、送受信子としての超音波探
触子１２は、前記パルサ２０からの電気信号を超音波信
号に変換して被測定体１１に打ち込む。この超音波探触
子１２は、被測定体１１と共に、例えば全体が水没され
ている。この超音波探触子１２は、更に、走査装置（ス
キャナ）２６により、被測定体１１の表面を２次元方向
に走査されるようになっている。 前記被測定体１１の下方には、前出第７図に示したよう
な反射板１４（図示省略）が配置されている。 前記被測定体１１の表面及び底面からの超音波反射波は
、前記反射板１４で反射され、再び超音波探触子１２に
入射して電気信号に変換される。 レシーバ２８は、前記探触子１２からの電気信号を受信
した後、適当に増幅してゲート回路３０に出力する。 該ゲート回路３０は、前記タイミングコントロール回路
２２からのパルスと周期して、一定の遅れをもってゲー
ト回路３０を開くことによって、第８図の干渉多重反射
波信号Ｒ１のみをピークホールド回路３２に通過させる
。 該ピークホールド回路３２は、前記タイミングコントロ
ール回路２２からのパルスに周期して、次のパルスが来
るまでの１繰返し期間、ゲート回路３０からの信号のピ
ーク値を検出すると共に、１繰返し期間ホールドする。 このピークホールド回路３２は、超音波信号の持続時間
が１μ秒のオーダであるので、検出信号の持続時間を長
くさせ、アナログ／デジタル（Ａ１０）変換器３４によ
るＡ／Ｄ変換を容易としている。 Ａ／Ｄ変換器３４は、前記タイミングコントロール回路
２２からのパルスに周期して、前記ビークホールド回路
３２からのアナログ信号をデジタル信号に変換して、マ
イクロプロセッサ３６に出力する。。 該マイクロブセッサ３６は、前記Ａ／Ｄ変換器３４から
のデジタル信号及び前記走査装置２６からの探触子位置
信号を入力し、干渉多重反射波信号Ｒ１の大きさから、
異常粒、正常粒の判断を行なって、結果を表示装置３８
に出力する。 なお本発明に係る結晶粒方位分布測定装置を、例えば前
工程又は後工程の制御装置に組み込んで、測定結果によ
り直接オンライン制御することも可能であり、この場合
には表示装置３８を省略することもできる。 以下、前記実施例により板厚ｄ＝Ｑ、３ｍｍの珪素鋼板
を測定する場合を例にとって、実施例の作用を説明する
。 本実施例では、走査装置２６により、超音波探触子１２
を、鋼板１１の表面に沿って、第１２図に示す如く２次
元方向に走査する。今、走査時の相対速度をｉｍ／ｓ、
走査ピッチをＱ、５＋ｎ＋ｎ、タイミングコントロール
回路２２のパルスの繰返し周波数を２ＫＨｚとすれば、
超音波は、Ｑ、５ｍｍ四方に１個の割合で鋼板１１に入
射される。 方向性珪素鋼板の板面内の結晶粒径は、異常粒部で０．
５〜ｉ ｍｍ、正常粒部ではそれ以上であるので、はと
んどすべての結晶粒について、１個以上の超音波パルス
が入射されることになり、すべての結晶粒についての干
渉多重信号の大きさを測定できる。 又、超音波探触子１２として、超音波を絞ることができ
る焦点型超音波探触子を用い、その焦点位置を鋼板１１
の板厚方向中心に略一致させれば、容易に直径Ｑ、５ｍ
ｍ程度の超音波ビームを得ることができ、又、鋼板１１
と探触子１２の距離を、その焦点距離（数Ｉ〜数十ｍｍ
）だけ離すことができる。 次に、このような走査をしながら、本実施例により、次
々に干渉多重反射波Ｒ７の強度を検出する。 超音波の周波数ｔを１０．３３ＭＨｚに設定しておけば
、反射強度と各結晶粒内の音速との関係は、前出第４図
に示した如くとなるので、この反射強度を走査位置に周
期させて表示すれば、この強度分布図形は、各結晶粒の
方位分布を表わすことになる。したがって、この測定値
の分布から製品の良否を判定できる。 第１３図は、超音波のバースト波数を１０としたとき、
本実施例による測定結果の一例として、異常粒部のみを
黒く描かせたものである。この測定結果は、従来のマク
ロエッチ法の測定結果とよく対応しているのがＴＫｌｍ
できている。このように、本発明によって異常粒部を非
破壊的に精度よく検出することができる。 本実施例においては、単一の超音波探触子１２を、第７
図に示した如（、反射板１４と組み合わせて用いる構成
（反射板法）としており、片側からの測定が可能である
ので、特にオンライン測定に有利である。なお、超音波
を送受信する構成は、これに限定されず、例えば第５図
に示した如く、被測定体１１を挾んで、送信子１２Ａと
して機能する超音波探触子と、受信子１２ＢとしてＲ能
する超音波探触子を、それぞれ相対する位置に設ける構
成（透過法）としても良い。又、第２図に示した如く、
反射板１４を省略する構成（単純な反則法）としても良
い。 又、前記実施例では、超音波探触子１２が１＠用いられ
ていたが、オンライン測定のように被測定体１１が移動
し、高速の測定が要求される場合には、複数（又は複数
対）の超音波探触子を用いて、測定速度を高めることも
可能である。 又、前記実施例では、＜１１０＞方向の速度の時、位相
が合うように超音波の周波数ｔを決めていたが、位相が
１゛８０度ずれるように周波数を決めたり、逆に異常方
位の速度に合わせて周波数を決めるようにしてもよい。
るに際して、目的の方位を持った結晶粒の板厚方向へ伝
播する超音波の波長が、該鋼板板厚の２倍の略整数倍又
は略半整数倍になるように超音波の励振周波数を設定し
、この周波数を持った、２波以上の波を含むバースト状
の超音波パルスを、被測定体と相対運動する少なくとも
１個の超音波探触子により板厚方向に入射して、板表面
からの反射に引き続いて発生する底面及び上面からの多
重反射波同士を干渉させ、この干渉した多重反射波を検
出し、該多重反射波の振幅の大きざから珪素鋼板中の各
結晶粒の方位を推定し、超音波を入射した各部分の結晶
粒の方位の分布を２次元的に検出するようにして、前記
課題を達成したものである。 又、前記超音波の励振周波数を、超音波の波長が、鋼板
板厚の２倍の整数倍又は半整数倍より少しずれた値とな
るように設定したものである。 又、本発明は、方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定装
置を、電気信号と超音波を相互に変換するための、被測
定体を挾んで相対する位置にそれぞれ配設された送信子
及び受信子としての超音波探触子と、前記送信子に、目
的の方位を持った結晶粒の板厚方向へ伝播する超音波の
波長が、鋼板板厚の２倍の略整数倍又は略半整数倍にな
るような周波数を持った、２波以上の連続したバースト
波の電気信号を送る送信手段と、前記受信子に発生した
信号を受信する受信手段と、該受信手段の受信信号から
、板表面からの反射に引き続いて発生する底面及び上面
からの多重反射波同士の干渉による信゛号を取り出す手
段と、前記多重反射波の振幅の大きさから、超音波を入
射した部分の結晶粒の方位が正常か否かを判定する手段
と、を用いて構成したものである。 又、前記超音波探触子を、超音波を絞ることができる焦
点型超音波探触子とし、その焦点位置を、被測定体の板
厚方向中心に略一致させたものである。 又、本発明は、方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定装
置を、電気信号と超音波を相互に変換するための、被測
定体の片側に配置された、送受信子としての超音波探触
子と、被測定体を挾んで、該超音波探触子の反対側に配
置された反射板と、前記超音波探触子に、目的の方位を
持った結晶粒の板厚方向へ伝播する超音波の波長が、鋼
板板厚の２倍の略整数倍又は略半整数倍になるような周
波数を持った、２波以上の連続したバースト波の電気信
号を送る送信手段と、前記反射板で反射され、被測定体
を再び透過して前記超音波探触子に発生した信号を受信
する受信手段と、該受信手段の受信信号から、板表面か
らの反射に引き続いて発生する底面及び上面からの多重
反射波同士の干渉による信号を取り出す手段と、前記多
重反射波の邊幅の大きさから、超音波を入射した部分の
結晶粒の方位が正常か否かを判定する手段と、を用いて
構成したものである。 又、前記反射板の超音波反射部を凹面とし、該凹面で反
射された超音波が、被測定体の厚み方向の略中心で再び
焦点を結ぶようにしたものである。 又、本発明は、方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定装
置を、電気信号と超音波を相互に変換するための、少な
くとも１個の超音波探触子と、該超音波探触子を２次元
方向に走査する走査装置と、前記超音波探触子に、目的
の方位を持った結晶粒の板厚方向へ伝播する超音波の波
長が、鋼板板厚の２倍の略整数倍又は略半整数倍になる
ような周波数を持った、２波以上の連続したバースト波
の電気信号を送ると共に、超音波探触子からの信号を受
信するパルサ及びレシーバと、前記パルサの駆動を制御
するタイミングコントロール回路゛と、該タイミングコ
ントロール回路から出るパルスと周期して、板表面から
の反射波による信号を除き、板底面及び上面からの多重
反射波同士の干渉による信号のみを取り出すゲート回路
と、該゛干渉信号のピーク値を一定時間保持するピーク
ホールド回路と、該ピークホールド回路の出力をアナロ
グ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換器と、該
アナログ／デジタル変換器の出力を入力し、所定の演算
を行なうことにより、超音波を入射した部分の結晶粒の
方位が正常か否かを判定すると共に、前記走査装置の位
置情報を基に、異常な方位を持った結晶粒分布を算出す
る演算装置と、該算出結果を表示する表示装置と、を用
いて構成したものである。 （発明の作用及び効果） 本発明者らは、従来の超音波法の欠点に鑑みて、超音波
の音速をそのまま検出するのではなく、超音波の干渉を
利用して、音速の変化を干渉の強弱に変換し、この強弱
を検出することにより、音速に対応した情報を取り出す
ことを考えた。即ち、接触媒質、例えば水を介して、第
２図に示す如く、成る板厚ｄをもった被測定体く鋼板）
１１にＩｆＡ音波のパルスを探触子１２から垂直入射す
ると、板の表裏面で超音波の反射、透過が起こり、多重
反射波が観測される。 超音波の波長と、板厚ｄが同程度の大きさになると、多
重反射波は互いに重なり、第３図に示す如く干渉が起こ
る。この干渉は、多重反射波同士の位相が１８０°で合
っていないときに打消し合いく干渉多重反射波信号Ｂｂ
’）、一方、位相が０°で合っているとき、最も強め合
う（干渉多重反射波信号Ｂａ’）。第３図において、Ｓ
ａ′、Ｓｂ′は、いずれも表面反射波信号である。 干渉の条件は、超音波の励振周波数ｆが次式を満足する
ことである。 ｆ ＝ｖ ／２ｄ ・・・・・・（８）又、超音波
が干渉するには、少なくとも２波長以上を含むパルス波
、即ちバースト波であることも必要である。 珪素鋼板で正常粒はゴス方位をとっており、このとき板
厚方向の結晶軸は＜ｉｉｏ＞であり、その方向の音速は
６２００ｍ／ｓである。そこで、鋼板板厚ｄ＝Ｑ、３＋
ｅｍ、超音波の励振周波数ｔ＝１０．３３ＭＨｚ 、バ
ースト波数を１０としたとき、音速Ｖと干渉多重反射波
の強度の関係を計算で求めてみると、第４図に示す如く
となる。 方向性珪素鋼板の正常粒はゴス方位をとっており、方位
のずれは高々１０°以内である。これを板厚方向の音速
に換算すると、６２００±５０ｍ／Ｓの分布になる。従
って、干渉多重反射波の強度を監視し、成る値以下にな
ったら異常粒であると判定することができる。実際には
、異常粒１０Ａの分布は前出第１４図に示した如く、正
常粒１０Ｂの粒径に比べて非常に小さく密集して分布し
、且つ、各結晶粒の方位が全くランダムとなるため、方
位が＜１１１＞や＜１００＞となるような粒のみを検出
するような閾値としても、異常粒分布を検出することが
できる。 本発明を実施するにあたって留意すべき第１の点は、干
渉多重反射波Ｂａ′、Ｓｂ′が、前出第３図に示した如
く、入射波が最初に接触媒質（水）と被測定体く鋼板）
の表面の境界で反則する、振幅の大きな表面反射波Ｓａ
′、Ｓｂ′に引き続いて起こるので、この表面反射波を
検出しないようにすることである。 このような被υ１１定体の上表面反射波を検出しないで
、干渉多重波のみを検出し易くする方法として以下の方
法がある。 （ａ ＞第５図に示ず如く、被測定体１１を挾んで、超
音波の送信子１２Ａと受信子１２Ｂを配置し、透過超音
波を検出する（透過法）。 このようにすれば、被測定体１１の上表面で反射される
、強度の大きい表面反射波は受信子１２Ｂに到達しない
ので、受信信号は、第６図に示づように干渉多重信号Ｔ
１のみとなり、そのピークを検出するのが容易になる。 前記超音波探触子１２としては、第５図に示した如く、
超音波を絞ることができる焦点型超音波探触子を用いて
、その焦点位置を、被測定体１１の板厚方向中心に略一
致させることで、測定の空間的分解能を上げることがで
きる。 （ｂ）第７図に示す如く、被測定体１１を挾んで、一方
に超音波の送受信子としての超音波探触子１２を、他方
に多重反射波が干渉しない厚みを持った反射板１４を設
けて、被測定体１１を透過した超音波が反射板１４で反
射し、該超音波が再び被測定体１１を透過した信号の大
きざを検出する（反射板法）。 この場合、超音波探触子１２の受信信号は、第８図のよ
うになるが、このうち、Ｒ１が検出すべき信号となり、
やはり、被測定体１１の上表面で反射される強度の大き
い表面反射波Ｂが含まれないので、第８図の下段に示し
たゲート信号Ｂにより、目的とする干渉多重信号Ｒ１の
ピークを検出するのが容易となる。第８図において、Ｓ
ａは被測定体の表面で反射した信号、３ａは、この３ａ
に引続いて生じる干渉多重エコーであり、この８ａは、
第８図の中段に示したゲート信号Ａで取り出すことがで
きる。 この反射板法では、第９図に示すように、反射板１４上
の超音波が当る部分を凹面１４Ａ状に加工し、反射超音
波が被測定体１１内のｊ７み方向の略中心で再び、焦点
を結ぶようにすれば、測定の空間的分解能を上げること
ができる。 上記に示した２つの方法は、干渉多重波のみを検出し易
くするばかりでなく、本発明をオンライン計測に適用す
る場合に、被測定体１１が上下に変動しても、その影響
が小さくてずむという利点もある。なお、被測定体１１
の上表面で反射される強度の大きい表面反射波の影響が
問題とならない場合へ５、ゲート回路等、他の手段で除
去できる場合には、第２図に示したような、単純な反射
法の構成をとることもできる。 これまでの説明では、正常な方位を持った結晶粒の板厚
方向へ伝播する超音波の波長が、被測定体板厚の２倍の
整数倍となるようにして、正常方位粒で干渉が大きくな
り、異常な方位を持った結晶粒に対して多重反射の干渉
が小さくなる条件の場合を示してきたが、方向性珪素鋼
板では、大部分の結晶粒はほぼ同じ方向を向いており、
この正常方位結晶粒に対して、その分布を検出する場合
には、該超音波の波長を被測定体板厚の２倍の整数倍よ
り若干ずらした値にするのが良いことが理論的にも実験
的にも確認できた。即ち、第４図では、［１１０１方向
に伝播する超音波の波長が、該板厚（０，３ｍｍ）の２
倍（０，６ｍｍ）になるように超音波の周波数＜１０．
３３Ｍ）ｔｚ）を決定したが、この場合、正常方位結晶
粒の音速（６２００ｍ／ｓ）に対し、干渉多重反射波の
強度が最大となると共に、停留点になっており、該音速
の微小変化に対して、該反射強度の変化は小さく、感度
が良くないことを示している。これに対して、超音波の
周波数を少しずらして１０．６６Ｍ１ｌｚ（波長にして
、０．５８１）にした場合の、音速と反射波の強度との
関係の例を第１０図に示す。 正常方位結晶粒の音速（６２００ｍ／ｓ ）付近の変化
に対して、干渉多重反射波の強度の変化も大きく、正常
方位結晶粒に対して感度の良い測定が可能である。 本発明を実施するにあたって留意すべき第２の点は、干
渉を起こり易くさせるため、入射波は単一パルスでなく
、第１１図に示すような、２波以上の連続したパルス波
（バースト波）とすることである。干渉の点から言えば
、バースト波数は大きい程良いが、表面反射波も持続時
間が長くなることヤ、測定時間の問題があるので、現実
には１０〜２０波程度とすることができる。 本発明によれば、珪素鋼板の方位異常粒の分布を、非接
触、非破壊で迅速に検出することができる。従って、従
来法であるマクロエッチ法の欠点、即ち絶縁被膜の剥離
作業、エツチングのための薬品処理作業が不必要となる
。又、検査の処理時間が大幅に短縮される。又、従来は
オンラインに適用できる実用的な手法がなかったが、本
発明をオンラインに適用することで、製品の異常粒に関
する全長検査が可能となり、且つ、後工程のスリッタ工
程等で、異常粒部を取り除き、正常粒部のみを製品とす
れば、優れた製品を出荷できるようになる。 【実施例】 以下、図面を参照して、本発明の実流例を詳細に説明す
る。 本発明に係る反射板法による装置の実施例は、第１図に
示す如く構成されている。 タイミングコントロール回路２２は、走査装置２６の探
触子走査速度に対応して、例えば１〜１０ Ｋ Ｈｚの
レートで繰返しパルスを出力する。 パルサ２０は、前記タイミングコントロール回路２２か
らのパルスに周期して、ｒ＝Ｖ／２ｄで与えられる周波
数ｔの１０波数程度のバースト波の電気信号を発生する
。 前出第７図に示したような、送受信子としての超音波探
触子１２は、前記パルサ２０からの電気信号を超音波信
号に変換して被測定体１１に打ち込む。この超音波探触
子１２は、被測定体１１と共に、例えば全体が水没され
ている。この超音波探触子１２は、更に、走査装置（ス
キャナ）２６により、被測定体１１の表面を２次元方向
に走査されるようになっている。 前記被測定体１１の下方には、前出第７図に示したよう
な反射板１４（図示省略）が配置されている。 前記被測定体１１の表面及び底面からの超音波反射波は
、前記反射板１４で反射され、再び超音波探触子１２に
入射して電気信号に変換される。 レシーバ２８は、前記探触子１２からの電気信号を受信
した後、適当に増幅してゲート回路３０に出力する。 該ゲート回路３０は、前記タイミングコントロール回路
２２からのパルスと周期して、一定の遅れをもってゲー
ト回路３０を開くことによって、第８図の干渉多重反射
波信号Ｒ１のみをピークホールド回路３２に通過させる
。 該ピークホールド回路３２は、前記タイミングコントロ
ール回路２２からのパルスに周期して、次のパルスが来
るまでの１繰返し期間、ゲート回路３０からの信号のピ
ーク値を検出すると共に、１繰返し期間ホールドする。 このピークホールド回路３２は、超音波信号の持続時間
が１μ秒のオーダであるので、検出信号の持続時間を長
くさせ、アナログ／デジタル（Ａ１０）変換器３４によ
るＡ／Ｄ変換を容易としている。 Ａ／Ｄ変換器３４は、前記タイミングコントロール回路
２２からのパルスに周期して、前記ビークホールド回路
３２からのアナログ信号をデジタル信号に変換して、マ
イクロプロセッサ３６に出力する。。 該マイクロブセッサ３６は、前記Ａ／Ｄ変換器３４から
のデジタル信号及び前記走査装置２６からの探触子位置
信号を入力し、干渉多重反射波信号Ｒ１の大きさから、
異常粒、正常粒の判断を行なって、結果を表示装置３８
に出力する。 なお本発明に係る結晶粒方位分布測定装置を、例えば前
工程又は後工程の制御装置に組み込んで、測定結果によ
り直接オンライン制御することも可能であり、この場合
には表示装置３８を省略することもできる。 以下、前記実施例により板厚ｄ＝Ｑ、３ｍｍの珪素鋼板
を測定する場合を例にとって、実施例の作用を説明する
。 本実施例では、走査装置２６により、超音波探触子１２
を、鋼板１１の表面に沿って、第１２図に示す如く２次
元方向に走査する。今、走査時の相対速度をｉｍ／ｓ、
走査ピッチをＱ、５＋ｎ＋ｎ、タイミングコントロール
回路２２のパルスの繰返し周波数を２ＫＨｚとすれば、
超音波は、Ｑ、５ｍｍ四方に１個の割合で鋼板１１に入
射される。 方向性珪素鋼板の板面内の結晶粒径は、異常粒部で０．
５〜ｉ ｍｍ、正常粒部ではそれ以上であるので、はと
んどすべての結晶粒について、１個以上の超音波パルス
が入射されることになり、すべての結晶粒についての干
渉多重信号の大きさを測定できる。 又、超音波探触子１２として、超音波を絞ることができ
る焦点型超音波探触子を用い、その焦点位置を鋼板１１
の板厚方向中心に略一致させれば、容易に直径Ｑ、５ｍ
ｍ程度の超音波ビームを得ることができ、又、鋼板１１
と探触子１２の距離を、その焦点距離（数Ｉ〜数十ｍｍ
）だけ離すことができる。 次に、このような走査をしながら、本実施例により、次
々に干渉多重反射波Ｒ７の強度を検出する。 超音波の周波数ｔを１０．３３ＭＨｚに設定しておけば
、反射強度と各結晶粒内の音速との関係は、前出第４図
に示した如くとなるので、この反射強度を走査位置に周
期させて表示すれば、この強度分布図形は、各結晶粒の
方位分布を表わすことになる。したがって、この測定値
の分布から製品の良否を判定できる。 第１３図は、超音波のバースト波数を１０としたとき、
本実施例による測定結果の一例として、異常粒部のみを
黒く描かせたものである。この測定結果は、従来のマク
ロエッチ法の測定結果とよく対応しているのがＴＫｌｍ
できている。このように、本発明によって異常粒部を非
破壊的に精度よく検出することができる。 本実施例においては、単一の超音波探触子１２を、第７
図に示した如（、反射板１４と組み合わせて用いる構成
（反射板法）としており、片側からの測定が可能である
ので、特にオンライン測定に有利である。なお、超音波
を送受信する構成は、これに限定されず、例えば第５図
に示した如く、被測定体１１を挾んで、送信子１２Ａと
して機能する超音波探触子と、受信子１２ＢとしてＲ能
する超音波探触子を、それぞれ相対する位置に設ける構
成（透過法）としても良い。又、第２図に示した如く、
反射板１４を省略する構成（単純な反則法）としても良
い。 又、前記実施例では、超音波探触子１２が１＠用いられ
ていたが、オンライン測定のように被測定体１１が移動
し、高速の測定が要求される場合には、複数（又は複数
対）の超音波探触子を用いて、測定速度を高めることも
可能である。 又、前記実施例では、＜１１０＞方向の速度の時、位相
が合うように超音波の周波数ｔを決めていたが、位相が
１゛８０度ずれるように周波数を決めたり、逆に異常方
位の速度に合わせて周波数を決めるようにしてもよい。
第１図は、本発明に係る方向性珪素鋼板の結晶粒方位分
布測定装置の実施例の構成を示す、一部斜視部を示すブ
ロック線図、 第２図は、本発明の詳細な説明するための、干渉多重反
射を利用した音速測定の模式図、第３図は、該干渉多重
反射による測定波形の例を示す線図、 第４図は、本発明の詳細な説明するための、干渉多重反
射波の強度と音速との関係の例を示す線図、 第５図は、透過法を利用した本発明法の一例の要部を示
す断面図、 第６図は、第５図に示した本発明法で得られる受信波形
の例を示す線図、 第７図は、反射板法を利用した本発明法の他の例の要部
を示す断面図、 第８図は、第７図に示した本発明法で得られる受信波形
の例を示す線図、 第９図は、反射板法を利用した本発明法の改良例の要部
を示す断面図、 第１０図は、第４図の条件に対して、超音波の周波数を
少しずらした場合の効果を示すための線図、 第１１図は、本発明による入射波の波形の例を示ず線図
、 第１２図は、第１図の実施例における超音波探触子の走
査方法の例を示す斜視図、 第１３図は、前記実施例による異常粒分布測定結果の一
例を示す線図、 第１４図は、異常粒を含んだ珪素鋼板を模式的に示す斜
視図、 第１５図は、珪素鋼単結晶中の方位による音速の変化の
ステレオ投影図、 第１６図は、従来の多重反射を利用した音速測定を模式
的に示す断面図、 第１７図は、該多重反射を利用した音速測定による測定
波形の例を示す線図、 第１８図は、従来の透過法を利用した音速測定を模式的
に示す断面図である。 １０・・・製品、 １０Ａ・・・異常粒、 １０Ｂ・・・正常粒、１１・
・・被測定体（鋼板）、 １２・・・超音波探触子、 １２ Ａ ９８．送信子、 １２Ｂ・・・受信子、「・
・・励振周波数、 １４・・・反射板、 １４Ａ・・・凹面、３ａ’３ｂ
’７・・表面反射波信号、 Ｂａ′、Ｂｂ′、Ｒ１、Ｔ１ ・・・干渉多重反射波信号、 ２０・・・パルサ、 ２２・・・タイミングコントロール回路、２６・・・走
査装置、 ２８・・・レシーバ、 ３０・・・ゲート回路、 ３２・・・ピークホールド回路、 ３４・・・Ａ／Ｄ変換器、 ３６・・・マイクロプロセッサ。
布測定装置の実施例の構成を示す、一部斜視部を示すブ
ロック線図、 第２図は、本発明の詳細な説明するための、干渉多重反
射を利用した音速測定の模式図、第３図は、該干渉多重
反射による測定波形の例を示す線図、 第４図は、本発明の詳細な説明するための、干渉多重反
射波の強度と音速との関係の例を示す線図、 第５図は、透過法を利用した本発明法の一例の要部を示
す断面図、 第６図は、第５図に示した本発明法で得られる受信波形
の例を示す線図、 第７図は、反射板法を利用した本発明法の他の例の要部
を示す断面図、 第８図は、第７図に示した本発明法で得られる受信波形
の例を示す線図、 第９図は、反射板法を利用した本発明法の改良例の要部
を示す断面図、 第１０図は、第４図の条件に対して、超音波の周波数を
少しずらした場合の効果を示すための線図、 第１１図は、本発明による入射波の波形の例を示ず線図
、 第１２図は、第１図の実施例における超音波探触子の走
査方法の例を示す斜視図、 第１３図は、前記実施例による異常粒分布測定結果の一
例を示す線図、 第１４図は、異常粒を含んだ珪素鋼板を模式的に示す斜
視図、 第１５図は、珪素鋼単結晶中の方位による音速の変化の
ステレオ投影図、 第１６図は、従来の多重反射を利用した音速測定を模式
的に示す断面図、 第１７図は、該多重反射を利用した音速測定による測定
波形の例を示す線図、 第１８図は、従来の透過法を利用した音速測定を模式的
に示す断面図である。 １０・・・製品、 １０Ａ・・・異常粒、 １０Ｂ・・・正常粒、１１・
・・被測定体（鋼板）、 １２・・・超音波探触子、 １２ Ａ ９８．送信子、 １２Ｂ・・・受信子、「・
・・励振周波数、 １４・・・反射板、 １４Ａ・・・凹面、３ａ’３ｂ
’７・・表面反射波信号、 Ｂａ′、Ｂｂ′、Ｒ１、Ｔ１ ・・・干渉多重反射波信号、 ２０・・・パルサ、 ２２・・・タイミングコントロール回路、２６・・・走
査装置、 ２８・・・レシーバ、 ３０・・・ゲート回路、 ３２・・・ピークホールド回路、 ３４・・・Ａ／Ｄ変換器、 ３６・・・マイクロプロセッサ。
Claims (7)
- （１）方向性珪素鋼板の結晶粒方位の分布を測定するに
際して、 目的の方位を持つた結晶粒の板厚方向へ伝播する超音波
の波長が、該鋼板板厚の２倍の略整数倍又は略半整数倍
になるように超音波の励振周波数を設定し、 この周波数を持つた、２波以上の波を含むバースト状の
超音波パルスを、被測定体と相対運動する少なくとも１
個の超音波探触子により板厚方向に入射して、板表面か
らの反射に引き続いて発生する底面及び上面からの多重
反射波同士を干渉させ、 この干渉した多重反射波を検出し、 該多重反射波の振幅の大きさから珪素鋼板中の各結晶粒
の方位を推定し、超音波を入射した各部分の結晶粒の方
位の分布を２次元的に検出することを特徴とする方向性
珪素鋼板の結晶粒方位分布測定方法。 - （２）請求項１に記載の方向性珪素鋼板の結晶粒方位分
布測定方法において、前記超音波の励振周波数を、超音
波の波長が、鋼板板厚の２倍の整数倍又は半整数倍より
少しずれた値となるように設定することを特徴とする方
向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定方法。 - （３）電気信号と超音波を相互に変換するための、被測
定体を挾んで相対する位置にそれぞれ配設された送信子
及び受信子としての超音波探触子と、前記送信子に、目
的の方位を持つた結晶粒の板厚方向へ伝播する超音波の
波長が、鋼板板厚の２倍の略整数倍又は略半整数倍にな
るような周波数を持つた、２波以上の連続したバースト
波の電気信号を送る送信手段と、 前記受信子に発生した信号を受信する受信手段と、 該受信手段の受信信号から、板表面からの反射に引き続
いて発生する底面及び上面からの多重反射波同士の干渉
による信号を取り出す手段と、前記多重反射波の振幅の
大きさから、超音波を入射した部分の結晶粒の方位が正
常か否かを判定する手段と、 を含むことを特徴とする方向性珪素鋼板の結晶粒方位分
布測定装置。 - （４）請求項３に記載の方向性珪素鋼板の結晶粒方位分
布測定装置において、前記超音波探触子を、超音波を絞
ることができる焦点型超音波探触子とし、その焦点位置
を、被測定体の板厚方向中心に略一致させたことを特徴
とする方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定装置。 - （５）電気信号と超音波を相互に変換するための、被測
定体の片側に配置された、送受信子としての超音波探触
子と、 被測定体を挾んで、該超音波探触子の反対側に配置され
た反射板と、 前記超音波探触子に、目的の方位を持つた結晶粒の板厚
方向へ伝播する超音波の波長が、鋼板板厚の２倍の略整
数倍又は略半整数倍になるような周波数を持つた、２波
以上の連続したバースト波の電気信号を送る送信手段と
、 前記反射板で反射され、被測定体を再び透過して前記超
音波探触子に発生した信号を受信する受信手段と、 該受信手段の受信信号から、板表面からの反射に引き続
いて発生する底面及び上面からの多重反射波同士の干渉
による信号を取り出す手段と、前記多重反射波の振幅の
大きさから、超音波を入射した部分の結晶粒の方位が正
常か否かを判定する手段と、 を含むことを特徴とする方向性珪素鋼板の結晶粒方位分
布測定装置。 - （６）請求項５に記載の方向性珪素鋼板の結晶粒方位分
布測定装置において、前記反射板の超音波反射部を凹面
とし、該凹面で反射された超音波が、被測定体の厚み方
向の略中心で再び焦点を結ぶようにしたことを特徴とす
る方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定装置。 - （７）電気信号と超音波を相互に変換するための、少な
くとも１個の超音波探触子と、 該超音波探触子を２次元方向に走査する走査装置と、 前記超音波探触子に、目的の方位を持つた結晶粒の板厚
方向へ伝播する超音波の波長が、鋼板板厚の２倍の略整
数倍又は略半整数倍になるような周波数を持つた、２波
以上の連続したバースト波の電気信号を送ると共に、超
音波探触子からの信号を受信するパルサ及びレシーバと
、 前記パルサの駆動を制御するタイミングコントロール回
路と、 該タイミングコントロール回路から出るパルスと周期し
て、板表面からの反射波による信号を除き、板底面及び
上面からの多重反射波同士の干渉による信号のみを取り
出すゲート回路と、 該干渉信号のピーク値を一定時間保持するピークホール
ド回路と、 該ピークホールド回路の出力をアナログ／デジタル変換
するアナログ／デジタル変換器と、該アナログ／デジタ
ル変換器の出力を入力し、所定の演算を行なうことによ
り、超音波を入射した部分の結晶粒の方位が正常か否か
を判定すると共に、前記走査装置の位置情報を基に、異
常な方位を持つた結晶粒分布を算出する演算装置と、該
算出結果を表示する表示装置と、 を含むことを特徴とする方向性珪素鋼板の結晶粒方位分
布測定装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235294A JPH071255B2 (ja) | 1987-11-16 | 1988-09-20 | 方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定方法及び装置 |
| US07/270,648 US4893510A (en) | 1987-11-16 | 1988-11-14 | Method of measuring distribution of crystal grains in metal sheet and apparatus therefor |
| DE88310752T DE3887286T2 (de) | 1987-11-16 | 1988-11-15 | Verfahren zur Messung der Verteilung von Kristallkörnchen in einer Metallplatte und Gerät für diesen Zweck. |
| EP88310752A EP0317252B1 (en) | 1987-11-16 | 1988-11-15 | Method of measuring distribution of crystal grains in metal sheet and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-289019 | 1987-11-16 | ||
| JP28901987 | 1987-11-16 | ||
| JP63235294A JPH071255B2 (ja) | 1987-11-16 | 1988-09-20 | 方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01229962A true JPH01229962A (ja) | 1989-09-13 |
| JPH071255B2 JPH071255B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=26532043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235294A Expired - Fee Related JPH071255B2 (ja) | 1987-11-16 | 1988-09-20 | 方向性珪素鋼板の結晶粒方位分布測定方法及び装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4893510A (ja) |
| EP (1) | EP0317252B1 (ja) |
| JP (1) | JPH071255B2 (ja) |
| DE (1) | DE3887286T2 (ja) |
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| JP2013532271A (ja) * | 2010-06-22 | 2013-08-15 | 宝山鋼鉄股▲分▼有限公司 | 方向性珪素鋼板の電磁性能の測定方法 |
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-
1988
- 1988-09-20 JP JP63235294A patent/JPH071255B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1988-11-14 US US07/270,648 patent/US4893510A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-11-15 DE DE88310752T patent/DE3887286T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1988-11-15 EP EP88310752A patent/EP0317252B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0317252B1 (en) | 1994-01-19 |
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