JPH02210258A - 冷延薄鋼板の材質の測定法及び冷延薄鋼板中を伝播する超音波速度の測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は冷延薄鋼板の材料特性を迅速且つ非破壊的に
測定するための方法に関する。

〔従来の技術〕

冷延薄鋼板は自動車の車体や家庭電気製品の外装に用い
られるため高いプレス成形性が要求される。冷延薄鋼板
は多結晶体でありそのプレス成形性はいわゆる集合組織
によってほとんど決定づけられる。

従来はプレス成形性はＸ線極点図法あるいはランクフォ
ード値（ｒ値）によって推定されていた。

しかしｘｋＩＡｓ点図法では冷延薄鋼板より試験片を切
り取ってこれにＸ線を照射して測定しなければならない
ため時間がかかり、また試験片を切り取らねばならない
ため破壊的測定法であるといえる。

ランクフォード値を測定する方法では引張試験片のサイ
ズの変化の精密な測定が必要なため時間がかかり、また
試験片を冷延薄鋼板より切り取って測定しなければなら
ないためこれも破壊的測定法であるといえる。

このような引張試験によるランクフォード値の測定では
多大の時間と労力を要するため簡便法も提案された（Ｃ
，八、５ｔｉｃｋｅｌｓ　ａｎｄ　Ｍｏｕｌｃｌ、”Ｔ
ｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆＹｏｕｎｇ　ｓ　ｍｏｄｕｌｕｓ　
　ｆｏｒ　ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ　　ｔｈｅ　ｐｌａｓ
ｔｉｃｓｔｒａｉｎ　　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　　ｌｏｗ　
ｃａｒｂｏｎ　　５ｔｅｅｌ　　５ｈｅｅｔｓ”。

Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏ
ｎ　Ｖｏｌ、１．ｐｐ１３０３−１３１２（１９７０）
）。この簡便法では固有振動法により測定したヤング率
とランクフォード値との間の経験的な相関関係を利用す
るため簡便ではあるが、この方法でも試験片を冷延薄鋼
板より切り取って測定しなければならないためこれも破
壊的測定法である。

そこで試験片を切り取る必要がなく冷延薄鋼板の自然の
サイズのままで非破壊的に測定する方法として超音波の
音速を測定する方法が提案された。

特開昭５７−６６３５５　（“鋼板の集合組織ないしは
その集合組織に依存する材料特性をオンラインにて判定
する方法°°）ではＳモードならびにＡモードの板波超
音波の音速を測定しその測定値を適当に演算してランク
フォード値を求める方法が提案されている。

しかしながらこの方法では音速の絶対値を利用するため
薄鋼板の厚さを別に測定しなければならず、その厚さ測
定誤差に基づく誤差を排除することはできない。またこ
の方法では板波超音波を発受信するにあたって水、油、
その他の液体等の音響結合媒質を必要としており、この
ためどうしても薄鋼板を汚す等の問題を避けることはで
きない。

音速の絶対値を利用することによる誤差を排除するため
に、音速の比を利用する方法も提案されている（平尾他
“超音波による冷延鋼板集合組織の非破壊評価″゛、日
本機械学界会論文講演抜粋、３０８Ａ、論文陥、８７−
１２１１八、昭和６３年３月３０日第６５期通常総合講
演会において講演。ならびに肥旧ｒａｏ、ｅｔ　ａｌ、
ど旧ｔｒａｓｏｎｉｃ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆｔ
ｅｘｔｕｒｅ　ｉｎ　ｃｏｌｄ−ｒｏｌｌｅｄ　５ｔｅ
ｅｌ　５ｈｅｅｔｓ”、Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ａｃｏｕ
ｓｔｉｃａｌ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ
、Ｖｏｌ、８４（２）。

ｐｐ６６７−６７２（１９８８））。そこでは薄鋼板の
厚さ方向に伝播する縦波と２種類の横波、ならびに薄鋼
板の圧延面内を伝播し偏波方向も圧延面内にあるＳ　Ｈ
Ｏモード板波等の音速を測定し、これらの音速の比より
引張試験をすることなくランクフォード値を推定したり
、集合組織を表わす方位分布関数の係数−，。Ｏ，ｗ、
□。、　Ｌａｏ　（これらの係数の意味については後に
説明する）を算出しこれにより材料特性を推定する方法
を提案している。

しかしながらこの方法でも前述の方法と同様に音響結合
媒質を必要としており薄鋼板を汚す等の問題を避けるこ
とはできない。またＳＨＯモード板波の音速を測定する
にあたって、探触子を薄鋼板の圧延方向からそれに直角
の方向まで５°ずつ回転させつつ測定しなければならず
、このため測定数が多くなって時間がかかるという問題
を有している。またこうして得られた測定値をフーリエ
解析しなければならない等の手順が必要という問題も有
している。

〔発明が解決すべき課題〕

本発明は上記問題点に鑑み音響結合媒質を必要としない
電磁超音波法を利用する完全に非破壊的で且つ薄鋼板を
汚すことのない冷延薄鋼板の極点図、ヤング率、ランク
フォード値の測定方法及び装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は冷延薄鋼板の内部を圧延方向と平行な方向に振
動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の速度と厚さ方
向に伝播する縦波超音波の速度との比の値Ｋｔ、ならび
に該冷延薄鋼板の内部を圧延方向と直角をなす方向に振
動しつつ厚さ方向に伝播する横波超音波の速度と厚さ方
向に伝播する該縦波超音波の速度との比の値Ｋ　ｌ　、
ならびに該冷延薄鋼板の内部を圧延方向と４５°をなす
方向に伝播するＳ　ＨＯ板波超音波の速度と圧延方向と
平行な方向あるいは直角をなす方向に伝播するＳＨＯ板
波超音波の速度との比の値に３、ならびに鉄単結晶の既
知の３個の弾性係数の値Ｃ０□。

”＋２　＋　Ｃ０１２、Ｃ０４４から冷延薄鋼板の極点
図、ヤング率、ランクフォード値を得るための冷延薄鋼
板の材質の測定方法であり、更にまたＳＨＯ板波発生用
電磁超音波探触子と、第１のＳＨＯ板波検出用電磁超音
波探触子と、第２のＳＨＯ板波検出用電磁超音波探触子
を直線上に配置したものを一組とするＳＨＯ板波超音波
の音速測定装置２組を前記第１゜２のＳＨＯ板波検出用
電磁超音波探触子の中間にて４５°の角度を保持して交
差させ、前記交差点に１個の定在波用電磁超音波探触子
を配置したことを特徴とする冷延薄鋼板中を伝播する超
音波速度の測定装置である。

〔作　用〕

まず理論的背景を述べる。冷延薄鋼板は多くの微細な鉄
単結晶（立方晶）から成る多結晶体であるが巨視的に見
た場合は異方性を有する連続体とみてさしつかえない。

連続体とみなされた薄鋼板は近似的には３枚の互いに直
交する面（１，圧延面（ｘｙ面）、２．圧延面と垂直で
圧延方向と平行な面（ＸＺ面）、３．圧延面と垂直で圧
延方向に垂直な面（ｙｚ面））に関して面対称な物理的
性質を有すると考えられている。ただしＸは圧延方向で
あり薄鋼板の長手方向に相当する。ｙはこれに直角な方
向であり薄鋼板の中方向に相当する。ＺはＸとｙの両方
に垂直な方向であり薄鋼板の面に垂直な方向に相当する
。このような場合は薄鋼板の弾性係数行列は９個の異な
る弾性係数を有しそれは次のように表わせることは既に
知られている。

Ｚ、□による級数展開で表わせることも知られている。

Ｈ（ξ、ψ、φ）＝ ここではＣ１ｊは薄鋼板の９個の異なる弾性係数を表わ
す。

一方多結晶体を構成する多くの単結晶のうちで薄鋼板に
たいしである一定の方向（θ、ψ、φ）を有するものの
割合は結晶方位分布関数Ｗ（ξ。

ψ、φ）（以後Ｃ０ＤＦと称する）で表わせることは知
られている（Ｒ，Ｊ、Ｒｏｅ、”Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏ
ｎ　ｏｆ　ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｏｒｉｅｎｔａｔｉ
ｏｎ　ｉｎ　ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｍａｔ
ｅｒｉａｌｓ”。

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ、Ｖｏｌ、３６．ｐｐ２０２４−２０３１（１９６５
））　、但しξ＝　ｃｏｓ　θである。Ｗ（ξ、ψ。

φ）は次のように一般化されたルジャンドル関数ここで
θ、ψ、φは単結晶と薄鋼板との関係を表わすために用
いられるオイラー角である。またξ＝ｃｏｓ　θである
。またＷ（ξ、ψ、φ）は薄鋼板にたいしである一定の
方向（θ、ψ、φ）を有する単結晶の量の割合を表わす
関数であり結晶方位分布関数と呼ばれる。Ｗ　Ｌ　ｗｒ
　ｍはＣ０ＤＦ係数である。

このうち−、。。、−４□。、−４４゜が多結晶体の弾
性的性質と関連していることが知られている。

さて冷延薄鋼板の場合は既述のように９個の異なる弾性
係数Ｃｉｊを有するがこれらは６個の独立な変数、すな
わち鉄単結晶の３個の弾性係数Ｃ’ｌｌ＋ＣＯ１□＋Ｃ
０１２、Ｃ０４４と３個のＣＯＤＦ係数賀、。。５−４
□。

、−４４゜によって次式のように表わされることが知ら
れている（Ｃ，Ｍ、５ａｙｅｒｓ＋’ＵＩｔｒａｓｏｎ
ｉｃ　ｖｅｌｏｃｉｔｉｅｓ　１ｎａｎｉｓｏｔｒｏｐ
ｉｃ　ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ａｇｇｒｅｇ
ａｔｅｓ　。

Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ １５、ｐｐ２１５７ ２１６７（ｉ９８２））。

ただし、 Ｇ ＝００゜ Ｃ’＋ｚ　　２Ｃ０１２、Ｃ０４４である。

５／２）”” １゜。］ ５／２）　’　” １゜。］ ７０）”” −４４゜］ ５／２）　’　” −４，。］ ５／２）”” Ｗ４！。］ ７０）”” −４４゜］ また匈、。Ｏ＋　Ｗ４□。、−４４゜の値を次式に代入
することにより近似的な極点図を作れることも知られて
いる。

４πｑ（ζ、η）＝１＋４πＰ　（（３／８．Ｉ’２）
　（３５ζ４−３０ζ”＋３）Ｌ。。

＋（９／２）　（５）　’　”　（１−ζ”）　［１−
（７／６）　（１−ζ”）］ｔｉ４□。ｃｏｓ２η＋　
（３／８）　（３５ν″（１−３ｇ）　２Ｈ４４゜ｃｏ
ｓ４η）　　　　　　　（４）ただし　　Ｐ−−４π／
３　　（１１１）　　極点図Ｐ＝２π　　　　（１００
）　　極点図Ｐ＝−π／２　　　（１１０）　　極点図
η、ξは極点図を描くための球面と薄鋼板との関係を示
す角度である。

本発明において使用する各種のモードの超音波を第１図
に示す。太い矢印は超音波の伝播方向を示し、細い矢印
は超音波の振動方向を示す。これらの矢印は薄鋼板の外
側に描かれているがこれは便宜上であり実際の超音波は
全て薄鋼板内を伝播するものであることは言うまでもな
い。■！、は板厚方向に伝播する縦波の音速、■２Ｘは
圧延方向に偏向し板厚方向に伝播する横波の音速、■８
．は圧延方向と直角の方向に偏向し板厚方向に伝播する
横波の音速を表わす。Ｖ　５Ｈｏ（０’　）は圧延方向
と直角の方向に偏向し圧延面内を圧延方向に伝播するＳ
ＨＯモード板波の音速、ｖｓｇ。（９０°）は圧延方向
に偏向し圧延面内を圧延方向と直角の方法に伝播するＳ
ＨＯモード板波の音速、ＶＳＨＯ（４５°）は圧延面内
を圧延方向と４５°の方向に伝播するＳＨＯモード板波
の音速を表わす。それぞれ次式で表わされることは既に
知られている。

９　■ｚ％　＝　Ｃｘｚ　　　　　　　　　　　　　　
（５）ρＶ、−＝Ｃ４４（６） ρＶ、、”　＝ｃｓｓ　　　　　　　　　　　　　　（
７）ρＶ　１１．”　＝ρＶｓｏｏ”（０°）＝Ｃ−６
（８）ρＶｙＸ””ρＶ３ＭＯ”（９０°）＝ＣＩ、６
　　　　　（９）β ρＶｓ＋ｏ”（４５’）＝Ｃｂａ（１＋　　　　　）２
（１０）−Ｃ＆＆　　）　／ｃ、。

ρ：薄鋼板の密度 これらのうちＶｉ、１ｏ（４５°）は最近発見されたち
のである（Ｒ，Ｂ、Ｔｈｏｍｐｓｏｎ　ｅｔ　ａｌ、＋
”Ｒｅ１ａｔｆｖｅ　ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙｏｆ　　ｐ
ｌａｎｅ　ｗａｖｅｓ　　ａｎｄ　　ｇｕｉｄｅｄ　ｍ
ｏｄｅｓ　　ｉｎ　　ｔｈｉｎｏｒｔｈｏｒｈｏｍｂｉ
ｃ　ｐｌａｔｅｓ’、Ｌｌｌｔｒａｏｎｉｃｓ　２５．
ｐｐ１３３−１３７（１９８７））　、　ＶｓＨｏ（０
″’　）　＝Ｖｓｏｏ（９０’　）であるので実際には
どちらか一方のみを使用すればよい。

今後は説明の便宜上ＶＳ）１０（０°）の方を使用する
ことにする。

上述の（１）　−（１０）式はこれまでに知られている
ものである。発明者はこれらの式を理論的に検討し、そ
の結果、これまで知られていなかった新たな方程式を見
いだし、それを利用した新方法を発明したものである。

次にこれを説明する。

まずＶ！ｙ（！ｌ：Ｖ、の音速比をに１　とすると（３
）。

（５）、（６）式より次式が得られる。

（１１）　−（１３）式中の鉄単結晶の３個の弾性係数
Ｃ０□、Ｃｏ１□＋Ｃ０１２、Ｃ０４４に既知の値を代
入すると式（１１）　、　（１２）はＷ４゜。とＷ４！
。に関する２元連立１次方程式となるためこれを解くこ
とができる。このようにして得られたＷ４゜。とＷ４□
。とを式（１３）に代入すると非常に複雑な式が出来る
が結局この式もＷ４４゜に関する１次方程式となり解く
ことができることを発明者は見いだしたわけである。

結局それぞれの解は次ぎのようになる。

（１４）　、　（１５）式は既に知られていたが（（：
、　Ｍ、　５ａｙｅｒｓａｎｄ　　Ｄ、Ｒ，八ｌ１ｅｎ
＋”Ｔｈｅ　　１ｎｆｌｕｅｎｃｅ　　ｏｆ　　５ｔｒ
ｅｓｓ　　ｏｎ　　ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌ　ｐｏｌ
ａｒｉｚａｔｉｏｎ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｕ
ｌｔｒａｓｏｎｉｃｓｈｅａｒ　ｗａｖｅｓ　ｉｎ　ｔ
ｅｘｔｕｒｅｄ　５ｔｅｅｌ　ｐｌａｔｅｓ’、Ｊｏｕ
ｒｎａｌｏｆ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｄ　１７．ｐｐ１３９
９−１４１３（１９８４））、（１６）式は発明者によ
って初めて見いだされたものである。

（１４）　、　（１５）　、　（１６）式によれば既に
知られている鉄単結晶の３個の弾性係数の値（Ｃ’　ｌ
Ｉ＝　２３７ＧＰａ　。

Ｃ’＋２＝１４１ＧＰａ　、　Ｃ’ｎａ＝１１６ＧＰａ
）を利用すれば音速比に、、に、、Ｋ３を測定するのみ
でＷ４゜。、Ｗ４□。。

−４４゜を全て計算により得ることができる。−４゜。

。 −４□。、Ｗ４４゜が得られればこれを（３）式に代入
することにより薄鋼板の９個の弾性係数Ｃｆ　ｊを得る
ことが出来る。

また圧延方向と角度αをなす方向の圧延面内における薄
鋼板のヤング率Ｅ（α）は次式で表わせることはよく知
られている。

１　／Ｅ（ｃｘ　）　＝ＳｚｚＳｉｎ’　ｃｘ　＋Ｓ目
ＣＯ３’　ｔｘ　＋Ｃ５ｂｂ’＋２Ｓ＋ｚ）ｓｉｎ”α
ｃｏｓ”ｃｘただし５ｚ＝（Ｃ２□ＣＩｊ　　ＣｚｓＣ
ｚ３）Ｓ（Ｉ７） Ｓｚｚ−（ＣＩＩＣ３３Ｃｌ５ＣＩ　３）ＳＳＩ２＝　
　（Ｃｌ：＋Ｃｚｓ　　ＣｌｚＣ３ｆｆ）ＳＳ６ａ＝１
／Ｃ６６ Ｓ　＝　１　／　（Ｃｌ　ＩＣｔ□Ｃｓｓ　＋　２Ｃ＋
　ｚｃｚｚｃ＋　３Ｃ＋　＋Ｃｚｚ”−Ｃ２□ＣＩｊ”
　　　Ｃコ３ＣＩ２”）（１７）式に上記の方法で得ら
れた薄鋼板の９個の弾性係数Ｃｉ　ｊを代入するとヤン
グ率Ｅ（α）を計算により得ることが出来るわけである
。

次ぎに音速比に、、に、、Ｋ３を測定する方法について
説明する。まずに、とに２を測定する方法について説明
する。

厚さが１鵬前後あるいはそれ以下の薄鋼板の中を厚さ方
向に伝播する超音波の音速Ｖ　２ｍ　＋　Ｖ　ｆＸ　ｒ
Ｖ　ｚｙを測定するのに電磁超音波を利用した定在波法
（“厚み共振法”°とも呼ばれる）が適していることは
既に知られている（Ｓ、Ａ、Ｆｉｌｉｍｏｎｏｖ、Ｂ、
Ａ。

Ｂｕｄｅｎｋｏｖ、ａｎｄ　Ｎ、Ａ、Ｇｌｕｋｈｏｖ、
”Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｃｏｎｔａｃｔ−Ｉｅｓｓ　
ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ”
、５ｏｖｉｅｔ　ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　Ｎｏｎｃｌｅｓ
ｔｒｕｃｔｉｖｅ　Ｔｅ５ｔｉｒ＋ｇ、Ｎｏ、１．ｐｐ
１０２−１０４（１９７１））。

第２図にこの定在波法のための電磁超音波探触子の一例
を示す。第２図（ａ）は正面から見た断面図である。こ
の電磁超音波探触子は回転対称構造を有する。第２図（
ｂ）は上から見たものでありこの電磁超音波探触子によ
って生ずる渦電流、電磁力等を示している。第２図（ａ
）に示す偏平な円形コイル１４に高周波電流を流すと薄
鋼板１６中には渦電流Ｉφが誘起する。一方永久磁石１
２によって薄鋼板１６中に磁界１８が生じている。磁界
１８は薄鋼板１６の表面に垂直な成分Ｂｚと、薄鋼板１
６の表面に平行且つ放射状に分布する成分Ｂｒを有して
いる。ＩφとＢｚの相互作用により薄鋼板１６の表面に
平行且つ放射状に分布する電磁力Ｆｒが生じる。またＩ
φとＢｒの相互作用により薄鋼板１６の表面に垂直な電
磁力Ｆｚが生じる。電磁力Ｆｒは圧延方向に平行な成分
Ｆｘと圧延方向に垂直な成分Ｆｙに分けることが出来る
。Ｆｚにより板厚方向に伝播する縦波■２□が発生し、
Ｆｘにより圧延方向に偏向し板厚方向に伝播する横波Ｖ
。が発生し、Ｆｙにより圧延方向と直角の方向に偏向し
板厚方向に伝播する横波Ｖ　ｚｙが発生する。

こうして発生した超音波は逆の物理的過程で検出される
。さてコイルに流す高周波電流の周波数が次式を満足す
る場合に薄鋼板の中にその厚さ方向に定在波が生じるこ
とは知られている。

コイルに流す高周波電流の周波数を掃引しながら上記の
ような過程に従って超音波を発生させ且つ検出し、検出
された超音波が極大となるときの周波数を記録すること
により（１８）式で表わされる周波数を得ることができ
る。

音速に、、に、は（１８）式を利用することにより次ぎ
のように求められる。

Ｖｚｘ　　　　　　　　（ｌｄｌｍ）　１　　ｘｔｌＩ
　　　　　　　ｎ　　１　　ｚｚｍ（１９）　、　（２
０）式によれば音速比は周波数の比に変換されており、
薄鋼板の厚さｄは消去され測定する必要のないことがわ
かる。広い薄鋼板の厚さｄを測定するにはＸ線等による
測定が必要であるため、これが不要であるのは実用上非
常に好ましいことである。

次ぎに音速比に３を測定する方法について説明する。Ｓ
ＨＯモードの板波を発生、検出するための電磁超音波探
触子の一例を第３図に示すがこれについてもよく知られ
ている。すなわち偏平角形コイル２４に高周波数パルス
電流を流すと薄鋼板中に渦電流が誘起する。一方周期的
に並び永久磁石２０により薄鋼板中に周期的に分布する
磁界が生じている。渦電流とこの磁界の相互作用により
周期的に分布する力が生じこれによりＳＨＯ板波が発生
する。ＳＨＯ板波の検出は発生の逆の過程によりおこな
われる。これを用いてＳ　ＨＯ板波の音速を測定する装
置についても種々考えられるが、第４図にその一例を示
すような装置が考えられる。

すなわち同一構造の探触子を３個使用する。発生用探触
子は１個でこれをＴＩ、検出用探触子は２個でこれらを
Ｒ１，Ｒ２とする。Ｔｌ　、Ｒ１。

Ｒ２はこの順番に並べられて剛体ケースに収められ、そ
れらの間隔は一定に保たれている。Ｔ１により発生した
ＳＨＯ板波は伝播していきＲ１によたまず検出され次に
時間を後にＲ２により検出される。Ｒ１とＲ２の間隔を
ＤとするとＳＨＯ板波の音速は次ぎのように表わせる。

ＳＨＯ板波の進行方向が圧延方向に一致している場合 ■、□。（０°）＝Ｄ／Ｌ、　　　　　　　（２１）Ｓ
ＨＯ板波の進行方向が圧延方向と４５°をなす場合 Ｖ　！ＩＨＯ（４５°）　−Ｄ／１４５（２２）但し、
ｔＯ，ｔ４ｓはＳＨＯ板波の進行方向が圧延方向とそれ
ぞれ０°　、４５°をなす場合に距離りを伝播するに要
する時間である。

音速比に３は（２１）　、　（２２）式を利用すること
によりもとめられる。

Ｋ　３　＝　Ｖｓ、ｌｏ　（４５°）／Ｖｓｕｏ（０°
）　＝　ｔｏ／　ｔａｓ　　（２３）すなわち音速比に
、は伝播時間の逆比に変換されており、また伝播距離り
は消去され測定する必要のないことがわかる。これが不
要であるのは実用上非常に好ましいことである。

さてこのようにして音速比に＋　　、Ｋｚ　　、に＊が
測定できることがわかったが、さらにこれらを同時に測
定できれば、測定の迅速化が計られ実用上好ましいこと
である。このための装置の一例を第５図に示す。すなわ
ち第４図に示すものと同等のものを２組（Ｔｌ　、　Ｉ
？１　、　Ｒ２ならびにＴＩ’　　、Ｒ１’　　、Ｒ２
’　）準備しこれらが互いに４５°をなすように固定す
る。さらにその交点に第２図（ａ）に示すものと同じ定
在波用探触子５０を固定する。このように第５図に示す
探触子セットにより音速比に１Ｋｚ　　、に’ｒが同時
に測定できるため実用上非常に好ましいことである。

このようにして得られた音速比に１　、Ｋｚ　　、に３
と既知の鉄単結晶の弾性係数Ｃ’ｚ　＋　Ｃ’＋ｚ　、
　Ｃ０４ａにより薄鋼板の９個の弾性係数Ｃｉ　ｊ・、
ならびにヤング率を得ることができ、近似的な極点図も
描けることは既に説明したとおりである。

〔実施例］ 一枚の薄鋼板について実際に測定したところに、　＝０
．５２９２．　Ｋ２　＝０．５４０９．　Ｋ、　＝０．
９６４３が得られた。これらの測定値と既知の鉄単結晶
の弾性係数の値Ｃｏ＋　＋　＝２３７ＧＰａ　、　Ｃ”
１ｔ＝１４１ＧＰａ　、　Ｃ０４４＝１１６ＧＰａを（
１４）　、　（１５）　、　（１６）弐に代入すると、
Ｌｏ。

＝−３，９４ｘｌＯ−３、Ｌｉｏ＝−１，３６ｘｌＯ−
３、Ｗ４４゜＝−１，８３Ｘ１０−３が得られた。これ
らの値を（４）式に代入することにより得られた超音波
極点図を第６図（ａ）に示す。また比較のためにＸ線回
折法により得られた極点図を第６図（ｂ）に示す。

両者は細部まで一致していないが、大体において良く一
致していることがわかる。すなわち本発明の超音波法に
より非破壊的に、且つ迅速に極点図を描け、これにより
集合Ｍｉ織を推定できることがわかる。

第７図には本発明の超音波法により測定された異なる７
枚の薄鋼板のヤング率の圧延面内における平均値（π＝
　［Ｅ（０’　）　＋　２　Ｅ（４５°）十Ｅ　（９０
’　）　］／４）と引張試験によって測定されたランク
フォード値（ｒ値）の圧延面内における平均値（Ｔ＝　
［ｒ　（０°）　＋　２　ｒ　（４５°）＋ｒ（９０°
）］／４）との関係を示している。■の値が大であるほ
ど高いプレス成形性を有することがわかっているため本
発明の超音波法によりプレス成形性を非破壊的に測定で
きることがわかる。

また第８図には本発明の超音波法により測定されたヤン
グ率の圧延面内におる異方性 （ΔＥ＝［Ｅ（０°）−２Ｂ（４５°）　＋−Ｅ　（９
０’　）　］／４）と引張試験によって測定されたラン
クフォード値（ｒ値）の圧延面内における異方性（Δｒ
＝［ｒ（０°）　−２ｒ（４５°）　＋ｒ　（９０’　
）　］／４）との関係を示している。Δｒの値が大であ
るほどプレス成形の際に生ずるいわゆる“耳゛が発生し
やすいことがわかっているため本発明の超音波法により
”耳゛°の発生を非破壊的に予測できることがわかる。

第７．８図によれば本発明の超音波法によりランクフォ
ード値の圧延面内における平均値ならびにランクフォー
ド値の圧延面内における異方性を非破壊的に、且つ迅速
に推定できることがわかる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明では音響結合媒質を必要としな
い電磁超音波法を利用するため完全に非破壊的な測定で
あり、且つ薄鋼板を汚すことがな（、また音速の絶対値
ではなく音速比を利用するため測定誤差が小さい。さら
に単に３個の線型代数方程式を解（たけで讐、。。、智
、□。、Ｗ、４゜が算出でき、これらから極点図を描い
たり、引張試験をすることなくランクフォード値を推定
できるわけである。このように材料特性を非破壊的に、
且つ迅速に測定することができるため薄鋼板の品質管理
、品質保証が有利に達成できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において使用する各種のモードの超音波
の伝播方向と振動方向を示す図、第２図は薄鋼板の厚さ
方向に伝播する縦波超音波と２種の横波超音波を発生・
検出するための定在波用電磁超音波探触子を示す図、 第３図はＳＨＯモードの板波超音波を発生・検出するた
めの電磁超音波探触子を示す図、第４図は第３図に示す
電磁超音波探触子を３個使用してＳＨＯモードの板波超
音波の音速を測定する方法を示す図、 第５図は音速比Ｋｌ、に２．に３を同時に測定する方法
を示す図、 第６図は本発明の超音波法により得られた極点図とＸ線
極点図との比較を示す図、 第７図は本発明の超音波法により得られたヤング率の圧
延面内における平均値（Ｔ）とｒ値の圧延面内における
平均値（丁）との関係を示す図、第８図は本発明の超音
波法により得られたヤング率の圧延面内における異方性
（ΔＥ）とｒ値の圧延面内における異方性（Δｒ）との
関係を示す図である。 （Ｑ） （ｂ） 定在波用電磁超音波探触子の一例 基２関 １８・・・磁界 本発明において使用する各種のモードの超音波ニ＝＝＝
＝）超音波の伝播方向 超音波の振動方向 Ｚ・・・鋼板面に垂直な方向 ＳＨＯ板波検出用電磁超音波探触子の一例其３図 ２４・・・偏平角形コイル ＳＨＯ板波超音波の音速測定装置の一例第４図 Ｔ 音速比に＋　、に２　ｒ　Ｋ３を同時１こ測定するため
の装置の一例第５図 ５０・・・定在波用探触子 ２５［ 「 旧 （ｂ） （Ｑ） 妙 図 基 図 手続補正書（自発） 平成１年Ｓ月／ｇ日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の表示 平成１年特許願第２９７５５号 ２、発明の名称 冷延薄鋼板の材質の測定法及び冷延薄鋼板中を伝播する
超音波速度の測定装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
補正の対象 （１）明細書の「発明の詳細な説明」の欄（２）明細書
の「図面の簡単な説明」の欄６、補正の内容 （１）明細書中、 ■　第１０頁第４行 「Σ　」をｒΣ　ｊと補正する。 １富０ ■　第２４頁第７行〜第８行 「によたまず」を「によりまずｊと補正する。 ■　第２６頁第１行 ［Ｃｉ＝’Ｊを’ＣｔｊＪと補正する。 ■　第２６頁第１０行 ’　−３，９４Ｘ１０−３　ＪをＦ　−３，９４ｘ　１
０−”Ｊと補正する。 ■　第２６真第１０行 ’　−１，３６Ｘ１０−３　Ｊをｒ　−１，３６Ｘ１０
−’Ｊ　ト補正する。 ■　第２６頁第１１行 ’　−１，８３Ｘ１０−３　Ｊをｒ　−１，８３Ｘ　１
Ｏ−１Ｊと補正する。 ■　第２７頁第６行 「丁」を「Ｔ１と補正する。 ■　第２７頁第７行 「丁の」をＴ７の」と補正する。 （２）明細書中、 ■　第２９頁第１６行 ｒ　（Ｔ”）　、を「（〒）１と補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷延薄鋼板の内部を圧延方向と平行な方向に振動し
   つつ厚さ方向に伝播する横波超音波の速度Ｖ＿ｚ＿ｘと
   厚さ方向に伝播する縦波超音波の速度Ｖ＿ｚ＿ｚとの比
   の値Ｋ＿２、ならびに該冷延薄鋼板の内部を圧延方向と
   直角をなす方向に振動しつつ厚さ方向に伝播する横波超
   音波の速度Ｖ＿ｚ＿ｙと厚さ方向に伝播する該縦波超音
   波の速度Ｖ＿ｚ＿ｚとの比の値Ｋ＿１、ならびに該冷延
   薄鋼板の内部を圧延方向と４５゜をなす方向に伝播する
   ＳＨＯ板波超音波の速度Ｖ＿Ｓ＿Ｈ＿Ｏ（４５゜）と圧
   延方向と平行な方向あるいは直角をなす方向に伝播する
   ＳＨＯ板波超音波の速度Ｖ＿Ｓ＿Ｈ＿Ｏ（０゜）あるい
   はＶ＿Ｓ＿Ｈ＿Ｏ（９０゜）との比の値Ｋ＿３を測定し
   該Ｋ＿１、Ｋ＿２及びＫ＿３の値ならびに鉄単結晶の既
   知の３個の弾性係数の値Ｃ＾０＿１＿１、Ｃ＾０＿１＿
   ２、Ｃ＾０＿４＿４からＣＯＤＦ係数Ｗ＿４＿０＿０、
   Ｗ＿４＿２＿０、Ｗ＿４＿４＿０を算出し、冷延薄鋼板
   の極点図又はヤング率又はランクフォード値を得ること
   を特徴とする冷延薄鋼板の材質の測定法。 ２、Ｋ＿１、Ｋ＿２及びＫ＿３の値を電磁超音波をもち
   いて測定する請求項１記載の冷延薄鋼板の材質の測定法
   。 ３、ＳＨＯ板波発生用電磁超音波探触子と第１のＳＨＯ
   板波検出用電磁超音波探触子と第２のＳＨＯ板波検出用
   電磁超音波探触子を直線上に配置したものを一組とする
   ＳＨＯ板波超音波の音速測定装置２組を前記第１、２の
   ＳＨＯ板波検出用電磁超音波探触子の中間にて４５゜の
   角度を保持して交差させ、前記交差点に１個の定在波用
   電磁超音波探触子を配置したことを特徴とする冷延薄鋼
   板中を伝播する超音波速度の測定装置。