JPH049450B2 - - Google Patents
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- JPH049450B2 JPH049450B2 JP26892884A JP26892884A JPH049450B2 JP H049450 B2 JPH049450 B2 JP H049450B2 JP 26892884 A JP26892884 A JP 26892884A JP 26892884 A JP26892884 A JP 26892884A JP H049450 B2 JPH049450 B2 JP H049450B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/36—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
本発明は、電磁誘導による鋼材の温度測定方法
に係り、特に、熱間圧延ラインあるいは連続焼鈍
等の熱処理ラインにおいて製造される鋼材の材質
制御を行う目的で使用するのに好適な、磁気誘導
方式の検出コイルを用いる鋼材の温度測定方法に
関する。
に係り、特に、熱間圧延ラインあるいは連続焼鈍
等の熱処理ラインにおいて製造される鋼材の材質
制御を行う目的で使用するのに好適な、磁気誘導
方式の検出コイルを用いる鋼材の温度測定方法に
関する。
例えば、ホツトストリツプミルあるいはプレー
トミルのような熱間圧延ラインにおいては、熱間
圧延後の鋼材に制御冷却を施し、鋼の機械的性質
を強靭化する方法が採用され、又、熱処理ライン
においては、焼入れ、焼戻し、焼鈍し等の種々の
熱処理を施し、鋼の機械的性質を調整する方法が
採用されている。 上記のような処理において、最終的な鋼の機械
的性質を所望の範囲に調整する上で最も重要なこ
とは、被処理鋼の熱履歴を制御することであり、
その制御精度を向上せしめるための基本的要件と
して、処理工程中の鋼の温度を正確に検出するこ
とが重要である。 従来、工業的規模の前記のような製造ラインに
おいて通常用いられているのは放射温度計である
が、周知のように、放射温度計は、被測定体の放
射率の変動が直接測定精度に影響を与えること、
及び、水冷中の鋼材のように、冷却水による水膜
に覆われた状態、あるいは、水蒸気等が充満して
いるような測定環境下等では、実質的に測定が不
可能であり、温度制御に利用する上で甚だ不充分
であつた。 又、渦流式温度計を用いる測温法も知られてい
るが、それらの大部分は、測定精度の面から測温
範囲が約200℃未満の低温域に限定されるため、
前記製造ラインへの適用が不可能である。 このような渦流式温度計を高温域での測温に用
いることができるように改善するものとして、特
開昭59−87330が提案されている。この提案によ
る温度測定方法では、第６図に示す如く、同軸配
置した１次コイル１２及び２次コイル１４からな
るプローブ型の検出コイル１０が用いられる。こ
のような検出コイル１０の１次コイル１２に高周
波電流を流すと、２次コイル１４には、被測定体
１６の透磁率μ、導電率σ、検出コイル１０と被
測定体１６との距離（以下、リフトオフと称す
る）ｈ、及び１次コイル１２の励磁（電流）周波
数ｆによつて定まる一定の誘起電圧V2が誘起さ
れる。被測定体１６の厚さが検出コイル１０の直
径に対して充分に大きく、実質的に無限大とみな
される条件で、且つ、透磁率μ及び励磁周波数ｆ
の範囲を特定すれば、透磁率μ、導電率σ及び励
磁周波数ｆによる前記誘起電圧V2の複素電圧平
面上の変化は、リフトオフｈを固定した条件とし
て考えると、第７図に示す曲線CM上を、パラメ
ータＫ（＝μ／σ・ｆ）に対応して動くようにな
る。このような特定された測定条件範囲のもと
で、予め第７図中の曲線CM上に特定の点として、
高温域測温に対しては点Ｘ、低温域測温に対して
は点X′を設定し、これらの基準点Ｘ、X′に対応
した誘起電圧V2が発生するような基準励磁周波
数f0で測温を行い、測温中に被測定体１６の温度
変化によつて、透磁率μ又は導電率σの変化が生
じて誘起電圧V2が基準点からずれた場合に、こ
のずれを元に戻すように、励磁周波数ｆを可変制
御する。この時、基準励磁周波数f0と修正後の励
磁周波数ｆとの偏差Δf（＝ｆ−f0）は、被測定体
１６のμ／ρの温度による変化量Δ（μ／ρ）と
正比例の関係にあるから、予め被測定体１６のΔ
（μ／σ）と温度変化量との関係曲線を求めてお
き、周波数偏差Δfから変化量（μ／σ）を求め、
次いでΔ（μ／σ）から温度を検出するようにし
ている。 これらの測定は、例えば第８図に示すような回
路構成によつて行われるが、リフトオフｈの変動
する測定条件下では、この変動補正を正確に行わ
なければ測定精度が著しく悪化するので、この補
正のために移相器２０、同期検波器２２、積分器
２４、リフトオフ変動補正演算器２６等を用いる
必要がある。第８図において、２８は高周波発振
器、３０は増幅器、３１は基準位相差演算器、３
２，３４は移相器、３６，３８は同期検波器、４
０，４２は積分器、４４は位相差演算器、４６は
周波数コンバータ、４８は周波数−温度変換演算
器、５０は発振周波数制御回路である。
トミルのような熱間圧延ラインにおいては、熱間
圧延後の鋼材に制御冷却を施し、鋼の機械的性質
を強靭化する方法が採用され、又、熱処理ライン
においては、焼入れ、焼戻し、焼鈍し等の種々の
熱処理を施し、鋼の機械的性質を調整する方法が
採用されている。 上記のような処理において、最終的な鋼の機械
的性質を所望の範囲に調整する上で最も重要なこ
とは、被処理鋼の熱履歴を制御することであり、
その制御精度を向上せしめるための基本的要件と
して、処理工程中の鋼の温度を正確に検出するこ
とが重要である。 従来、工業的規模の前記のような製造ラインに
おいて通常用いられているのは放射温度計である
が、周知のように、放射温度計は、被測定体の放
射率の変動が直接測定精度に影響を与えること、
及び、水冷中の鋼材のように、冷却水による水膜
に覆われた状態、あるいは、水蒸気等が充満して
いるような測定環境下等では、実質的に測定が不
可能であり、温度制御に利用する上で甚だ不充分
であつた。 又、渦流式温度計を用いる測温法も知られてい
るが、それらの大部分は、測定精度の面から測温
範囲が約200℃未満の低温域に限定されるため、
前記製造ラインへの適用が不可能である。 このような渦流式温度計を高温域での測温に用
いることができるように改善するものとして、特
開昭59−87330が提案されている。この提案によ
る温度測定方法では、第６図に示す如く、同軸配
置した１次コイル１２及び２次コイル１４からな
るプローブ型の検出コイル１０が用いられる。こ
のような検出コイル１０の１次コイル１２に高周
波電流を流すと、２次コイル１４には、被測定体
１６の透磁率μ、導電率σ、検出コイル１０と被
測定体１６との距離（以下、リフトオフと称す
る）ｈ、及び１次コイル１２の励磁（電流）周波
数ｆによつて定まる一定の誘起電圧V2が誘起さ
れる。被測定体１６の厚さが検出コイル１０の直
径に対して充分に大きく、実質的に無限大とみな
される条件で、且つ、透磁率μ及び励磁周波数ｆ
の範囲を特定すれば、透磁率μ、導電率σ及び励
磁周波数ｆによる前記誘起電圧V2の複素電圧平
面上の変化は、リフトオフｈを固定した条件とし
て考えると、第７図に示す曲線CM上を、パラメ
ータＫ（＝μ／σ・ｆ）に対応して動くようにな
る。このような特定された測定条件範囲のもと
で、予め第７図中の曲線CM上に特定の点として、
高温域測温に対しては点Ｘ、低温域測温に対して
は点X′を設定し、これらの基準点Ｘ、X′に対応
した誘起電圧V2が発生するような基準励磁周波
数f0で測温を行い、測温中に被測定体１６の温度
変化によつて、透磁率μ又は導電率σの変化が生
じて誘起電圧V2が基準点からずれた場合に、こ
のずれを元に戻すように、励磁周波数ｆを可変制
御する。この時、基準励磁周波数f0と修正後の励
磁周波数ｆとの偏差Δf（＝ｆ−f0）は、被測定体
１６のμ／ρの温度による変化量Δ（μ／ρ）と
正比例の関係にあるから、予め被測定体１６のΔ
（μ／σ）と温度変化量との関係曲線を求めてお
き、周波数偏差Δfから変化量（μ／σ）を求め、
次いでΔ（μ／σ）から温度を検出するようにし
ている。 これらの測定は、例えば第８図に示すような回
路構成によつて行われるが、リフトオフｈの変動
する測定条件下では、この変動補正を正確に行わ
なければ測定精度が著しく悪化するので、この補
正のために移相器２０、同期検波器２２、積分器
２４、リフトオフ変動補正演算器２６等を用いる
必要がある。第８図において、２８は高周波発振
器、３０は増幅器、３１は基準位相差演算器、３
２，３４は移相器、３６，３８は同期検波器、４
０，４２は積分器、４４は位相差演算器、４６は
周波数コンバータ、４８は周波数−温度変換演算
器、５０は発振周波数制御回路である。
しかしながら、特開昭59−87330で提案された
測温方法は、検出コイル１０の直径に対して無限
大とみなされる厚さを持つた被測定体１６の温度
を測定する場合において漸く適用できる方法であ
る。従つて、板厚が0.2〜２mmの範囲の、連続焼
鈍炉で熱処理されるような冷延鋼帯、及び、板厚
が１〜20mmの範囲の、ホツトストリツプミルで製
造される熱延鋼帯、あるいは、板厚10〜70mmの範
囲の、プレートミルで製造される熱延鋼板等を対
象として測温する場合には、検出コイル１０の直
径を著しく小さくしなければならないこととな
り、測定精度の悪化及び検出限界リフトオフの減
少等によつて、実質的に測定に使用することがで
きなかつた。 又、温度算出にあたつて、必要な周波数偏差
Δfを検出するのに、励磁周波数ｆを可変制御し
なければならないこと、及び、リフトオフｈが変
動する条件のもとでは、この変動補正を行わなけ
ればならないこと等の原因により、ハード及びソ
フトの両面において複雑な機構を要するため、装
置が高価となるだけでなく、測温に時間がかか
る。 従つて、例えば鋼の焼入れのような急激な温度
変化を生ずる測定に対しては、連続的な冷却曲線
を検出することができない。又、ホツトストリツ
プミルのランアウトテーブル上での測温のよう
に、被測定体が高速で移動しているような場合に
は、周波数偏差Δfを求める操作をしている間に
測定位置が変化するので、各測定位置に対応する
正確な温度を検出することができない等の難点を
生じていた。
測温方法は、検出コイル１０の直径に対して無限
大とみなされる厚さを持つた被測定体１６の温度
を測定する場合において漸く適用できる方法であ
る。従つて、板厚が0.2〜２mmの範囲の、連続焼
鈍炉で熱処理されるような冷延鋼帯、及び、板厚
が１〜20mmの範囲の、ホツトストリツプミルで製
造される熱延鋼帯、あるいは、板厚10〜70mmの範
囲の、プレートミルで製造される熱延鋼板等を対
象として測温する場合には、検出コイル１０の直
径を著しく小さくしなければならないこととな
り、測定精度の悪化及び検出限界リフトオフの減
少等によつて、実質的に測定に使用することがで
きなかつた。 又、温度算出にあたつて、必要な周波数偏差
Δfを検出するのに、励磁周波数ｆを可変制御し
なければならないこと、及び、リフトオフｈが変
動する条件のもとでは、この変動補正を行わなけ
ればならないこと等の原因により、ハード及びソ
フトの両面において複雑な機構を要するため、装
置が高価となるだけでなく、測温に時間がかか
る。 従つて、例えば鋼の焼入れのような急激な温度
変化を生ずる測定に対しては、連続的な冷却曲線
を検出することができない。又、ホツトストリツ
プミルのランアウトテーブル上での測温のよう
に、被測定体が高速で移動しているような場合に
は、周波数偏差Δfを求める操作をしている間に
測定位置が変化するので、各測定位置に対応する
正確な温度を検出することができない等の難点を
生じていた。
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、被測定鋼材の板厚の制約を受ける
ことなく、リフトオフの大きい状態においても、
比較的簡単な装置構成により極めて迅速に測定を
行うことができる鋼材の温度測定方法を提供する
ことを目的とする。
されたもので、被測定鋼材の板厚の制約を受ける
ことなく、リフトオフの大きい状態においても、
比較的簡単な装置構成により極めて迅速に測定を
行うことができる鋼材の温度測定方法を提供する
ことを目的とする。
本発明は、電磁誘導による鋼材の温度測定に際
して、被測定材たる鋼材のいずれか一方の側に配
置した、交流励磁によつて交番磁束を発生する励
磁コイルと、該励磁コイルと同一側で、且つ、励
磁コイルからの距離が異なる位置に配置した、前
記励磁コイルによつて相互誘導される、独立した
２個の誘導コイルとを用いて、前記励磁コイルの
励磁周波数を、鋼材板厚ｔに応じて、次式 fc＝12.5／t2 ……(1) の関係で定まる値fc以上に設定して、前記励磁コ
イルを励磁し、その時の各誘導コイルの誘起電圧
の基準状態からの変化量ΔE1及びΔE2を検出し、
これから次式 Ｍ＝ΔE1・K-〓E2/〓E1 ……(2) （Ｋは定数） に示されるパラメータＭを求め、該パラメータＭ
の値から鋼材の温度を求めるようにして、前記目
的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記２個の誘導コイ
ルを、前記励磁コイルからの距離が互いに20mm以
上異なる位置に配置するようにして、特にリフト
オフの変動による影響を受け難しくしたものであ
る。
して、被測定材たる鋼材のいずれか一方の側に配
置した、交流励磁によつて交番磁束を発生する励
磁コイルと、該励磁コイルと同一側で、且つ、励
磁コイルからの距離が異なる位置に配置した、前
記励磁コイルによつて相互誘導される、独立した
２個の誘導コイルとを用いて、前記励磁コイルの
励磁周波数を、鋼材板厚ｔに応じて、次式 fc＝12.5／t2 ……(1) の関係で定まる値fc以上に設定して、前記励磁コ
イルを励磁し、その時の各誘導コイルの誘起電圧
の基準状態からの変化量ΔE1及びΔE2を検出し、
これから次式 Ｍ＝ΔE1・K-〓E2/〓E1 ……(2) （Ｋは定数） に示されるパラメータＭを求め、該パラメータＭ
の値から鋼材の温度を求めるようにして、前記目
的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記２個の誘導コイ
ルを、前記励磁コイルからの距離が互いに20mm以
上異なる位置に配置するようにして、特にリフト
オフの変動による影響を受け難しくしたものであ
る。
本発明においては、第１図に示す如く、被測定
体１６のいずれか一方の側（図では下側）に、励
磁コイル６０と第１及び第２誘導コイル６２，６
４からなり、前記励磁コイル６０と第１誘導コイ
ル６２との距離l1と、励磁コイル６０と第２誘導
コイル６４との距離l2が異なるように配置された
検出コイル５８を配置する。このような検出コイ
ル５８の構成において、交流励磁装置６６によつ
て前記励磁コイル６０に所定周波数ｆの交流電流
を流すと、交番磁束Φ1及びΦ2によつて前記第１
誘導コイル６２及び第２誘導コイル６４に誘起電
圧が発生する。ここで、検出コイル５８上に被測
定体１６がない状態（以下、基準状態と称する）
と、検出コイル５８上に被測定体１６がある状態
（以下、測定状態と称する）での第１誘導コイル
６２の誘起電圧の変化量をΔE1とし、同じく第２
誘導コイル６４の誘起電圧の変化量をΔE2とする
と検出コイル５８の形状、配置、断面積、巻数、
励磁電流、励磁周波数を一定とした時、前記変化
量ΔE1及びΔE2は、被測定体１６の透磁率μ及び
導電率σ、リフトオフｈ及び被測定体１６の板厚
ｔによつて変化する。前記各因子のうち、被測定
体１６の透磁率μ及び導電率σは、温度に依存す
る因子であつて、これによる変化量から温度を検
出することができる。一方、リフトオフｈ及び板
厚ｔは温度を検出する上での外乱因子となるもの
である。 ここで、前記各因子による前記変化量ΔE1と
ΔE2の変化の関係を示すと、第２図に示す如くと
なる。なお、第２図中の点Ｏは基準状態における
位置である。 まず、リフトオフｈが変化した場合には、例え
ば第２図で点ａの条件であるような測定状態の時
に、透磁率μ及び導電率σが一定（即ち温度が一
定）でリフトオフｈのみが小さくなると、点ａ
は、曲線Ｘ上を点Ｏから離れる方向に移動し、リ
フトオフｈが無限大になると点Ｏに収束する。変
化量ΔE1及びΔE2は、リフトオフｈの小さい領域
で大きく、点Ｏに近づくに従つて小さくなる。 一方、被測定体１６の温度が変化した場合に
は、例えば点ａの条件からリフトオフｈ及び板厚
ｔが一定で温度のみが低下した場合、点ａは、破
線で示す線上をａ→ｂ→ｃの方向に移動する。 又、板厚ｔが変化した場合にも、前記の温度が
変化した場合と定性的には同様の挙動を示すが、
その仕方の詳細は、後述するように板厚ｔと明確
な対応があり、板厚ｔの小さい領域では、板厚ｔ
の違いによる変化量が大きく、板厚ｔが増大する
に従つて変化量は飽和する傾向となる。そして、
励磁周波数ｆを大きくしていくと変化が飽和する
板厚ｔは小さくなる。 本発明者等は、以上の知見をもとに、変化量
ΔE1とΔE2の第２図上における変化の仕方は、リ
フトオフｈ、温度、板厚ｔに対して、それぞれ独
自の挙動を示し、温度、リフトオフｈ、板厚ｔが
同時に変動する条件下においても、外乱因子とな
るリフトオフｈ及び板厚ｔによる変化分を分離す
ることができれば、測定対象因子である温度を独
立に把握できるとの考えに立脚し、検討を重ねた
結果、以下のことを見出して本発明を案出したも
のである。 即ち、本発明者等の検討の結果、下記のことが
判明した。 (1) 板厚ｔ及び温度が一定の場合、前出(2)式に示
すパラメータＭは、リフトオフｈの変動に拘わ
らず一定値をとる。 第３図に、第１図に示す構成の検出コイル５
８を用いて、板厚が５mmの熱延鋼板（Ｃ＝0.15
％、Mn＝0.60％、Si＝0.15％）を被測定体１
６とし、所定の温度（500℃、600℃、700℃）
に保持した条件下で、リフトオフｈを20〜130
mmの範囲で変動せしめて測定した時の、前出(2)
式で定められるパラメータＭとリフトオフｈの
関係を示す。第３図から明らかな如く、パラメ
ータＭは、リフトオフｈとは無関係に、温度に
応じた一定値を示している。従つて、パラメー
タＭを用いることによつて、リフトオフｈの変
動による外乱を除去することが可能である。な
お、前出(2)式で用いられている定数Ｋは、検出
コイル５８の形状、配置、断面積、巻数、励磁
電流、励磁周波数によつて定まる定数である。 (2) 励磁周波数ｆを前出(1)式に示す値fc以上とす
ることによつて、パラメータＭに及ぼす被測定
体１６の板厚ｔによる変化は飽和する。 第４図に、第１図に示す構成の検出コイル５
８を用いて、励磁周波数ｆ＝50Hzの条件下で、
板厚ｔの異なる鋼板について、所定の温度
（700℃）で測定した場合の、パラメータＭと被
測定体１６の板厚ｔの関係を示す。第４図から
明らかな如く、板厚ｔの増大と共にパラメータ
Ｍは温度に応じた飽和値Msを示す。この飽和
値Msを示す板厚の値tcは、励磁コイル６０の
励磁周波数ｆによつて異なり、励磁周波数ｆが
高くなるほどtcは小さくなる。従つて、tcの値
が被測定体１６の板厚ｔに比べて小さくなるよ
うに励磁周波数ｆを選択することによつて、パ
ラメータＭは板厚に無関係となり、温度に対応
する値を示すものとなる。これについて発明者
は、被測定体１６の温度が室温〜720℃の範囲
で前記条件を満足するための励磁周波数fcにつ
いて検討した結果、前出(1)式の関係を見出した
ものである。 次に、パラメータＭと被測定体１６の温度の
関係について検討する。第５図に、板厚ｔが
3.0mm、5.0mm、10.0mmと異なる３種の鋼板の板
厚の1/4の深さの位置に熱電対を装置し、750℃
に加熱した後、10〜50℃／秒の冷却速度で冷却
した際の、本発明法（励磁周波数ｆ＝50Hz）に
より測定したパラメータＭと熱電対温度の関係
を示す。第５図から明らから如く、いずれの鋼
板においても、両者の間には明確な対応がある
ことが明らかであり、このような関係を予め求
めておくことにより、被測定材の温度を求める
ことができる。
体１６のいずれか一方の側（図では下側）に、励
磁コイル６０と第１及び第２誘導コイル６２，６
４からなり、前記励磁コイル６０と第１誘導コイ
ル６２との距離l1と、励磁コイル６０と第２誘導
コイル６４との距離l2が異なるように配置された
検出コイル５８を配置する。このような検出コイ
ル５８の構成において、交流励磁装置６６によつ
て前記励磁コイル６０に所定周波数ｆの交流電流
を流すと、交番磁束Φ1及びΦ2によつて前記第１
誘導コイル６２及び第２誘導コイル６４に誘起電
圧が発生する。ここで、検出コイル５８上に被測
定体１６がない状態（以下、基準状態と称する）
と、検出コイル５８上に被測定体１６がある状態
（以下、測定状態と称する）での第１誘導コイル
６２の誘起電圧の変化量をΔE1とし、同じく第２
誘導コイル６４の誘起電圧の変化量をΔE2とする
と検出コイル５８の形状、配置、断面積、巻数、
励磁電流、励磁周波数を一定とした時、前記変化
量ΔE1及びΔE2は、被測定体１６の透磁率μ及び
導電率σ、リフトオフｈ及び被測定体１６の板厚
ｔによつて変化する。前記各因子のうち、被測定
体１６の透磁率μ及び導電率σは、温度に依存す
る因子であつて、これによる変化量から温度を検
出することができる。一方、リフトオフｈ及び板
厚ｔは温度を検出する上での外乱因子となるもの
である。 ここで、前記各因子による前記変化量ΔE1と
ΔE2の変化の関係を示すと、第２図に示す如くと
なる。なお、第２図中の点Ｏは基準状態における
位置である。 まず、リフトオフｈが変化した場合には、例え
ば第２図で点ａの条件であるような測定状態の時
に、透磁率μ及び導電率σが一定（即ち温度が一
定）でリフトオフｈのみが小さくなると、点ａ
は、曲線Ｘ上を点Ｏから離れる方向に移動し、リ
フトオフｈが無限大になると点Ｏに収束する。変
化量ΔE1及びΔE2は、リフトオフｈの小さい領域
で大きく、点Ｏに近づくに従つて小さくなる。 一方、被測定体１６の温度が変化した場合に
は、例えば点ａの条件からリフトオフｈ及び板厚
ｔが一定で温度のみが低下した場合、点ａは、破
線で示す線上をａ→ｂ→ｃの方向に移動する。 又、板厚ｔが変化した場合にも、前記の温度が
変化した場合と定性的には同様の挙動を示すが、
その仕方の詳細は、後述するように板厚ｔと明確
な対応があり、板厚ｔの小さい領域では、板厚ｔ
の違いによる変化量が大きく、板厚ｔが増大する
に従つて変化量は飽和する傾向となる。そして、
励磁周波数ｆを大きくしていくと変化が飽和する
板厚ｔは小さくなる。 本発明者等は、以上の知見をもとに、変化量
ΔE1とΔE2の第２図上における変化の仕方は、リ
フトオフｈ、温度、板厚ｔに対して、それぞれ独
自の挙動を示し、温度、リフトオフｈ、板厚ｔが
同時に変動する条件下においても、外乱因子とな
るリフトオフｈ及び板厚ｔによる変化分を分離す
ることができれば、測定対象因子である温度を独
立に把握できるとの考えに立脚し、検討を重ねた
結果、以下のことを見出して本発明を案出したも
のである。 即ち、本発明者等の検討の結果、下記のことが
判明した。 (1) 板厚ｔ及び温度が一定の場合、前出(2)式に示
すパラメータＭは、リフトオフｈの変動に拘わ
らず一定値をとる。 第３図に、第１図に示す構成の検出コイル５
８を用いて、板厚が５mmの熱延鋼板（Ｃ＝0.15
％、Mn＝0.60％、Si＝0.15％）を被測定体１
６とし、所定の温度（500℃、600℃、700℃）
に保持した条件下で、リフトオフｈを20〜130
mmの範囲で変動せしめて測定した時の、前出(2)
式で定められるパラメータＭとリフトオフｈの
関係を示す。第３図から明らかな如く、パラメ
ータＭは、リフトオフｈとは無関係に、温度に
応じた一定値を示している。従つて、パラメー
タＭを用いることによつて、リフトオフｈの変
動による外乱を除去することが可能である。な
お、前出(2)式で用いられている定数Ｋは、検出
コイル５８の形状、配置、断面積、巻数、励磁
電流、励磁周波数によつて定まる定数である。 (2) 励磁周波数ｆを前出(1)式に示す値fc以上とす
ることによつて、パラメータＭに及ぼす被測定
体１６の板厚ｔによる変化は飽和する。 第４図に、第１図に示す構成の検出コイル５
８を用いて、励磁周波数ｆ＝50Hzの条件下で、
板厚ｔの異なる鋼板について、所定の温度
（700℃）で測定した場合の、パラメータＭと被
測定体１６の板厚ｔの関係を示す。第４図から
明らかな如く、板厚ｔの増大と共にパラメータ
Ｍは温度に応じた飽和値Msを示す。この飽和
値Msを示す板厚の値tcは、励磁コイル６０の
励磁周波数ｆによつて異なり、励磁周波数ｆが
高くなるほどtcは小さくなる。従つて、tcの値
が被測定体１６の板厚ｔに比べて小さくなるよ
うに励磁周波数ｆを選択することによつて、パ
ラメータＭは板厚に無関係となり、温度に対応
する値を示すものとなる。これについて発明者
は、被測定体１６の温度が室温〜720℃の範囲
で前記条件を満足するための励磁周波数fcにつ
いて検討した結果、前出(1)式の関係を見出した
ものである。 次に、パラメータＭと被測定体１６の温度の
関係について検討する。第５図に、板厚ｔが
3.0mm、5.0mm、10.0mmと異なる３種の鋼板の板
厚の1/4の深さの位置に熱電対を装置し、750℃
に加熱した後、10〜50℃／秒の冷却速度で冷却
した際の、本発明法（励磁周波数ｆ＝50Hz）に
より測定したパラメータＭと熱電対温度の関係
を示す。第５図から明らから如く、いずれの鋼
板においても、両者の間には明確な対応がある
ことが明らかであり、このような関係を予め求
めておくことにより、被測定材の温度を求める
ことができる。
以下図面を参照して、本発明が採用された温度
測定装置の実施例を詳細に説明する。 本実施例は、前出第１図に示す如く、既に説明
した励磁コイル６０及び誘導コイル６２，６４か
らなる検出コイル５８と、前記励磁コイル６０に
励磁周波数ｆの交流を供給する交流励磁装置６６
と、前記誘導コイル６２，６４に誘導された誘起
電圧を増幅するための増幅器６８，７０と、該増
幅器６８，７０によつて増幅された誘起電圧に対
応する交流信号を直流信号に変換するための検波
器７２，７４と、該検波器７２，７４を介して入
力される各誘導コイル６２，６４の誘起電圧信号
及び別途設けられた板厚測定器から伝送されてき
た（又は予め入力された）被測定体１６の板厚信
号からパラメータＭを演算し、次いで該パラメー
タＭから温度を演算すると共に、板厚信号から前
出(1)式で規定される値fcを演算し、被測定体１６
の板厚ｔに応じた最適な励磁周波数ｆを選定し
て、前記交流励磁装置６６に入力する演算制御装
置７６とから構成されている。 前記励磁コイル６０と第２誘導コイル６４の距
離l2と、同じく励磁コイル６０と第１誘導コイル
６２の距離l1の差（l1−l2）は、少くとも20mm以
上とすることが望ましい。それは、差（l1−l2）
が20mm未満であると、リフトオフｈの変動による
変化量ΔE1及びΔE2の変化の仕方が近似し、リフ
トオフｈの変動によつてパラメータＭが変化する
ようになるため、充分な温度測定精度が得られな
い場合があるからである。 このような装置を用いることによつて、測定し
た変化量ΔE1及びΔE2からパラメータＭを算出
し、予め求めたパラメータＭと温度の関係を用い
ることによつて、板厚が異なる広い範囲の鋼板に
ついて、リフトオフが常時変動する条件下におい
ても測温が可能となる。 本発明者等が、本発明法の適用による有用性を
確認するために、厚板圧延機直後の加速冷却装置
内での冷却中の鋼板の測温、ホツトストリツプミ
ルのランアウトテーブル上の冷却装置内での鋼板
の測温、及び連続焼鈍ラインの冷却帯での鋼板の
測温に本発明法を用いたところ、いずれの場合に
おいても、本発明法によつて測定した鋼板の温度
履歴と機械的性質との間には、それぞれについ
て、別途行つた実験室的な熱履歴シユミレート実
験結果との同様の良い対応があり、測温が充分な
精度で行われたことを確認できた。
測定装置の実施例を詳細に説明する。 本実施例は、前出第１図に示す如く、既に説明
した励磁コイル６０及び誘導コイル６２，６４か
らなる検出コイル５８と、前記励磁コイル６０に
励磁周波数ｆの交流を供給する交流励磁装置６６
と、前記誘導コイル６２，６４に誘導された誘起
電圧を増幅するための増幅器６８，７０と、該増
幅器６８，７０によつて増幅された誘起電圧に対
応する交流信号を直流信号に変換するための検波
器７２，７４と、該検波器７２，７４を介して入
力される各誘導コイル６２，６４の誘起電圧信号
及び別途設けられた板厚測定器から伝送されてき
た（又は予め入力された）被測定体１６の板厚信
号からパラメータＭを演算し、次いで該パラメー
タＭから温度を演算すると共に、板厚信号から前
出(1)式で規定される値fcを演算し、被測定体１６
の板厚ｔに応じた最適な励磁周波数ｆを選定し
て、前記交流励磁装置６６に入力する演算制御装
置７６とから構成されている。 前記励磁コイル６０と第２誘導コイル６４の距
離l2と、同じく励磁コイル６０と第１誘導コイル
６２の距離l1の差（l1−l2）は、少くとも20mm以
上とすることが望ましい。それは、差（l1−l2）
が20mm未満であると、リフトオフｈの変動による
変化量ΔE1及びΔE2の変化の仕方が近似し、リフ
トオフｈの変動によつてパラメータＭが変化する
ようになるため、充分な温度測定精度が得られな
い場合があるからである。 このような装置を用いることによつて、測定し
た変化量ΔE1及びΔE2からパラメータＭを算出
し、予め求めたパラメータＭと温度の関係を用い
ることによつて、板厚が異なる広い範囲の鋼板に
ついて、リフトオフが常時変動する条件下におい
ても測温が可能となる。 本発明者等が、本発明法の適用による有用性を
確認するために、厚板圧延機直後の加速冷却装置
内での冷却中の鋼板の測温、ホツトストリツプミ
ルのランアウトテーブル上の冷却装置内での鋼板
の測温、及び連続焼鈍ラインの冷却帯での鋼板の
測温に本発明法を用いたところ、いずれの場合に
おいても、本発明法によつて測定した鋼板の温度
履歴と機械的性質との間には、それぞれについ
て、別途行つた実験室的な熱履歴シユミレート実
験結果との同様の良い対応があり、測温が充分な
精度で行われたことを確認できた。
以上説明した通り、本発明によれば、被測定体
の板厚の制約を受けることなく測温が可能とな
る。又、リフトオフの大きい状態においても測温
が可能となり、被測定体の搬送性及びセンサの耐
久性の観点からこれらについて障害を及ぼさない
ようにリフトオフを大きく設定することが可能と
なる。更に、測定機構及び装置構成が簡便且つ安
価であり、測定が極めて迅速に行える。従つて、
ホツトストリツプミルライン及びプレートミルラ
イン等の各種熱延工程における冷却装置内での鋼
板の温度、あるいは、連続焼鈍及び焼入れ、焼戻
し処理ライン等の熱処理工程における炉中の鋼板
の温度等、従来精密な測定が困難であつた温度範
囲及び測定環境下での連続測温が可能となる。よ
つて、これらの測温データから鋼材の熱履歴を制
御することが可能となり、製造中の鋼材の材質制
御及び製造後の材質予測を高精度で行うことが可
能となる。従つて、工業的に極めて有用である等
の優れた効果を有する。
の板厚の制約を受けることなく測温が可能とな
る。又、リフトオフの大きい状態においても測温
が可能となり、被測定体の搬送性及びセンサの耐
久性の観点からこれらについて障害を及ぼさない
ようにリフトオフを大きく設定することが可能と
なる。更に、測定機構及び装置構成が簡便且つ安
価であり、測定が極めて迅速に行える。従つて、
ホツトストリツプミルライン及びプレートミルラ
イン等の各種熱延工程における冷却装置内での鋼
板の温度、あるいは、連続焼鈍及び焼入れ、焼戻
し処理ライン等の熱処理工程における炉中の鋼板
の温度等、従来精密な測定が困難であつた温度範
囲及び測定環境下での連続測温が可能となる。よ
つて、これらの測温データから鋼材の熱履歴を制
御することが可能となり、製造中の鋼材の材質制
御及び製造後の材質予測を高精度で行うことが可
能となる。従つて、工業的に極めて有用である等
の優れた効果を有する。
第１図は、本発明に係る電磁誘導による鋼材の
温度測定方法が採用された温度測定装置の実施例
の構成を示す、一部ブロツク線図を含む断面図、
第２図は、本発明の原理を説明するための、誘導
コイルの誘起電圧の挙動を示す線図、第３図は、
同じく、パラメータＭの値とリフトオフの関係の
例を示す線図、第４図は、同じく、パラメータＭ
の値の板厚による変化の例を示す線図、第５図
は、同じく、パラメータＭの値と被測定体の温度
の関係の例を示す線図、第６図は、従来の温度測
定方法の一例で用いられている渦流式検出コイル
の構成を示す断面図、第７図は、前記従来例の測
定原理を説明するための、２次コイル誘起電圧の
複素電圧平面上での基準点の挙動を示す線図、第
８図は、前記従来例を実施するための装置の回路
構成の例を示すブロツク線図である。 １６……被測定体、ｈ……リフトオフ、ｆ……
励磁周波数、５８……検出コイル、６０……励磁
コイル、６２，６４……誘導コイル、l1，l2……
距離、６６……交流励磁装置、Φ1，Φ2……交番
磁束、ΔE1，ΔE2……誘起電圧の変化量、ｔ…板
厚。
温度測定方法が採用された温度測定装置の実施例
の構成を示す、一部ブロツク線図を含む断面図、
第２図は、本発明の原理を説明するための、誘導
コイルの誘起電圧の挙動を示す線図、第３図は、
同じく、パラメータＭの値とリフトオフの関係の
例を示す線図、第４図は、同じく、パラメータＭ
の値の板厚による変化の例を示す線図、第５図
は、同じく、パラメータＭの値と被測定体の温度
の関係の例を示す線図、第６図は、従来の温度測
定方法の一例で用いられている渦流式検出コイル
の構成を示す断面図、第７図は、前記従来例の測
定原理を説明するための、２次コイル誘起電圧の
複素電圧平面上での基準点の挙動を示す線図、第
８図は、前記従来例を実施するための装置の回路
構成の例を示すブロツク線図である。 １６……被測定体、ｈ……リフトオフ、ｆ……
励磁周波数、５８……検出コイル、６０……励磁
コイル、６２，６４……誘導コイル、l1，l2……
距離、６６……交流励磁装置、Φ1，Φ2……交番
磁束、ΔE1，ΔE2……誘起電圧の変化量、ｔ…板
厚。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 被測定材たる鋼材のいずれか一方の側に配置
した、交流励磁によつて交番磁束を発生する励磁
コイルと、該励磁コイルと同一側で、且つ、励磁
コイルからの距離が異なる位置に配置した、前記
励磁コイルによつて相互誘導される、独立した２
個の誘導コイルとを用いて、 前記励磁コイルの励磁周波数を、鋼材板厚ｔに
応じて、次式 fc＝12.5／t2 の関係で定まる値fc以上に設定して、前記励磁コ
イルを励磁し、 その時の各誘導コイルの誘起電圧の基準状態か
らの変化量ΔE1及びΔE2を検出し、 これから次式 Ｍ＝ΔE1・K-〓E2/〓E1（Ｋは定数） に示されるパラメータＭを求め、 該パラメータＭの値から鋼材の温度を求めるよ
うにしたことを特徴とする電磁誘導による鋼材の
温度測定方法。 ２ 前記２個の誘導コイルを、前記励磁コイルか
らの距離が互いに20mm以上異なる位置に配置する
ようにした特許請求の範囲第１項記載の電磁誘導
による鋼材の温度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26892884A JPS61147126A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 電磁誘導による鋼材の温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26892884A JPS61147126A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 電磁誘導による鋼材の温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61147126A JPS61147126A (ja) | 1986-07-04 |
| JPH049450B2 true JPH049450B2 (ja) | 1992-02-20 |
Family
ID=17465224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26892884A Granted JPS61147126A (ja) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | 電磁誘導による鋼材の温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61147126A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5252543B2 (ja) * | 2008-04-14 | 2013-07-31 | アルバック理工株式会社 | 複数点の電圧と温度の計測方法 |
-
1984
- 1984-12-20 JP JP26892884A patent/JPS61147126A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61147126A (ja) | 1986-07-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |