JPH07190991A

JPH07190991A - 変態率測定方法及び装置

Info

Publication number: JPH07190991A
Application number: JP33048493A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Matsufuji; 泰大松藤; Seigo Ando; 静吾安藤
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】変態率測定装置の設置された環境温度の変化
や時間の経過により生じる磁束発生手段が出力する磁束
密度の変動を抑制して、鋼板の材質、板厚及び板幅の補
正を容易に行なうことができ、またロール回転による雑
音を除去してＳ／Ｎを向上させた鋼板の変態率測定方法
及び装置。【構成】鋼板１５の下側から磁束を発生させる磁化器
１０を含む磁化器ボックス１１と、鋼板１５の上側で磁
束を検出する磁気センサ３を含む検出器ボックス１７
と、磁気センサ３の出力から変態率測定値を得る信号処
理回路２４を含む変態率測定装置を、同一製造ライン上
の、測定地点Ａとコイラー２３の直前の基準地点Ｂとに
それぞれ設置し、前記基準地点Ｂの測定値Ｖ₉を変態率
１００％の基準値として、この基準値に基づき測定地点
Ａの変態率測定値Ｖ₈を補正演算する演算回路２５を備
えたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱延後の鋼板の変態率
を電磁気によってオンラインで測定する方法及び装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所で製造される鋼板の各種機械的特
性及び物理的特性に大きく影響を与える最終的な組織を
常に一定状態に維持することは高い品質を維持するため
に非常に重要な事項である。

【０００３】例えば、磁気的特性のうち透磁率は、硬
度、結晶粒度等の機械的特性に対して高い相関関係を有
している。このため、透磁率と機械的特性との相関関係
を予め測定しておけば、透磁率の測定を行うことによっ
て、鋼板の機械的特性をある程度推定することが可能と
なる。

【０００４】また、製造工程管理においても、熱間鋼の
熱処理過程で、鋼は高温状態におけるオーステナイト
（γ）相から低温状態のフェライト（α）相に変態する
が、その変態時期や変態率を監視することは、鋼板の材
質を管理する上で極めて重要であり、オンラインにて上
記変態率を計測するセンサの開発が望まれている。

【０００５】この相変態の測定において、鋼のγ→α相
変態が非磁性（γ相）から強磁性（α相）への変化とい
う物理的現象を伴うことを利用し、磁気検出器を用いて
変態挙動を検出する方法がある。この方法は、鋼がキュ
リー点付近で磁気特性が大きく変化し、一般の大部分の
商用鋼のキュリー点は７５０℃程度なので、この付近の
冷却過程の鋼の変態が表面から徐々に内部に進んで行く
状態を高感度に検出できる。

【０００６】また、製造過程で実際に連続して流れてい
る鋼板に対して磁気的特性の測定を行うためには、非接
触でかつオンライン状態でこれらの測定を実施する必要
がある。従来、このような鋼板における磁気的特性を非
接触でかつオンライン状態で測定する場合、鋼板を通過
する磁束の減衰率が鋼板の磁気的特性により変化すると
いう性質を利用する変態率測定装置が提唱されており、
例えば特開昭５６−８２４４３号公報に開示されたもの
がある。

【０００７】図７は上記文献に示された従来の変態率測
定装置の構成ブロック図である。図７においては、検査
対象としての鋼板５１の一方の側（図では下側）に所定
距離ｄ₁を隔だてて磁化鉄芯５２と励磁コイル５３から
なる磁化器５４が、一対の磁極５４ａ，５４ｂが鋼板５
１に対向するように配置されている。そして磁化器５４
の励磁コイル５３には磁化電源５５から励磁電流が供給
され、磁極５４ａ，５４ｂの間に磁束が発生する。この
磁束は鋼板５１の内部を通過する磁束のほかに外部に漏
洩する磁束５９も存在し、この外部に漏洩した磁束５９
は、鋼板５１の他方の側（図では上側）に距離ｄ₂だけ
離して配置された磁気検出素子５６によって検出され
る。磁気検出素子５６にて検出された漏洩磁束検出信号
は演算装置５８へ伝送される。また、鋼板５１の表面温
度は温度計５７で測定され、この温度測定信号も演算装
置５８へ伝送される。

【０００８】このような構成の変態率測定装置によれ
ば、強磁性体としての鋼板５１が磁化器５４と磁気検出
素子５６との間に存在すれば、磁化器５４の一方の磁極
５４ａから出力された磁束の大部分は鋼板５１内を通過
して他方の電極５４ｂに入力される。そして、鋼板５１
の変態率が変化すると、鋼板５１の透磁率などの磁気特
性が変化して、鋼板５１の内部を通過する磁束の密度Φ
が変化する。従って、あらかじめ既知の変態率を有する
試験用鋼板における基準磁束密度を求めておき、測定さ
れた磁束密度Φと基準磁束密度とを比較することによっ
て定量的に変態率が求まる。また、鋼板５１を一定方向
へ移動させながら、磁気検出素子５６で鋼板５１の反対
側に漏れた磁束５９の密度Φを連続測定して、その磁束
密度Φが大きく変化した地点を鋼板の変態率の変化地点
とみなすことが可能である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の変態率測定装置においてもまだ次のような
問題があった。即ちオンラインにおける熱延鋼板の熱延
後の形状は振動しながらかなりの速度で移動し、特にそ
の先端、及び後端部においてそり上がることが多い。従
って、検出精度を上げようと過度に磁束検出素子を鋼板
に接近させると、接触事故等が発生する場合がある。

【００１０】そこで接触事故を避けるためには、鋼板と
磁束検出素子との間の距離ｄ₂を少なくとも５０ｃｍ以
上とする必要がある。しかし、そうすると、磁束密度Φ
は著しく低下し、さらに磁化器を構成する励磁コイルの
巻き線抵抗値や磁化鉄芯の透磁率、あるいは磁束検出素
子の検出感度等が周囲温度により変化することや、また
長時間使用しているうちに磁化鉄芯の透磁率が変化する
ことによる、磁化器からの磁束密度変化の影響が検出信
号に対して無視できなくなり、測定精度が悪化する。

【００１１】また上記の変態率測定装置における漏洩磁
束検出信号は、被測定材である鋼板の変態率のみならず
材質、板厚及び板幅によって磁束密度Φが変化するの
で、検出出力の板厚、板幅及び材質による補正が必要で
ある。しかしながら、これらの補正はかなり煩雑であ
り、またオフラインにおいて、実際のラインを流れるサ
ンプルと大きさが同程度の鋼板を用いて、前記補正係数
を求めることは極めて困難である。

【００１２】また従来の変態率測定装置は、原理上鋼板
を介して励磁コイルから発せられる磁束の減衰量を磁束
検出器により測定することで、鋼板の変態率を検出する
構成であるため、励磁コイルによる磁界以外に外乱磁界
が存在すると、この外乱磁界が検出信号に対する雑音と
して混入して、Ｓ／Ｎ悪化の原因となってしまう。この
外乱磁界の発生源として、鋼板下側に位置するロールは
強磁性体であるためロールには残留磁気が存在し、従っ
てロールが回転するとそれがノイズとなる。従って、ロ
ールをＳＵＳ等非磁性体に交換することが考えられる
が、鋼板の焼き付きや耐摩耗性などを考慮した場合、Ｃ
ｒ系のロールが望ましいので実際には交換できない。

【００１３】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたもので、変態率測定装置の設置された環境温度の
変化、あるいは時間の経過により生じる磁束発生手段が
出力する磁束密度の変動を抑制して、鋼板の材質、板厚
及び板幅の補正を容易に行なうことができ、また鋼板搬
送時のロール回転による雑音を除去してＳ／Ｎを向上さ
せた高精度の鋼板の変態率測定方法及び装置を得ること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本請求項１の発明に係る
変態率測定方法は、検査対象の鋼板をはさんで、その一
方の側に磁束を発生させる磁束発生手段を設け、その他
方の側に前記磁束発生手段により発生され前記鋼板を貫
き漏洩する磁束を検出する磁束検出手段を設け、該磁束
検出手段で検出される磁束密度から前記鋼板の変態率を
測定する変態率測定装置を２つ使用する変態率測定方法
において、前記２つの変態率測定装置を、前記鋼板の同
一製造ライン上の、変態率を測定する位置と変態完了後
の基準位置とにそれぞれ設置し、前記基準位置に設置し
た変態率測定装置による測定値を変態率１００％の基準
値とし、前記測定する位置に設置した変態率測定装置に
よる測定値を前記基準値に基づき補正演算を行なう補正
演算工程を有するものである。

【００１５】本請求項２の発明に係る変態率測定装置
は、検査対象の鋼板をはさんで、その一方の側に磁束を
発生させる磁束発生手段を設け、その他方の側に前記磁
束発生手段により発生され前記鋼板を貫き漏洩する磁束
を検出する磁束検出手段を設け、該磁束検出手段で検出
される磁束密度から前記鋼板の変態率を測定する変態率
測定装置において、前記鋼板の、走行速度をｖ、板厚を
ｔ、透磁率をμ、電気伝導度をσ、走行方向の測定間隔
により決まる代表長さをＬとしたときに、前記磁束発生
手段がｖ／Ｌ≦ｆ≦１／（πμσｔ²）で示される周波
数ｆの交流磁束を発生させる交流磁束発生手段を備えた
ものである。

【００１６】本請求項３の発明に係る変態率測定装置
は、前記請求項２の発明に係る変態率測定装置におい
て、前記磁束発生手段と磁束検出手段との間に鋼板が存
在しないときに、前記磁束検出手段が空気を介して検出
する磁束密度の値が所定の較正値となるように前記交流
磁束発生手段が発生する交流磁束密度を較正する交流磁
束密度較正手段を備えたものである。

【００１７】本請求項４の発明に係る変態率測定装置
は、検査対象の鋼板をはさむ一方の側に設けられる電磁
石にＥ型形状のコアを使用し、該コアの両端の磁極は同
一極性に、その中心磁極は前記両端と反対極性に励磁す
ることにより、前記コアの中心から鋼板方向への垂直な
延長線に対して対称形で方向が反対の磁束を発生させる
磁束発生手段と、前記鋼板をはさむ他方の側の前記コア
の中心からの垂直な延長線に対して直角で前記コアの両
端の磁極方向にそれぞれ等距離を隔だてて設けられ、前
記磁束発生手段により発生され、鋼板を貫き漏洩する対
称形の磁束の水平成分をそれぞれ検出する一対の磁束検
出手段と、前記一対の磁束検出手段のそれぞれが検出し
た磁束密度信号の差分を算出する差分演算手段とを備え
たものである。

【００１８】

【作用】本請求項１に係る発明においては、検査対象の
鋼板をはさんで、その一方の側に磁束を発生させる磁束
発生手段を設け、その他方の側に前記磁束発生手段によ
り発生され前記鋼板を貫き漏洩する磁束を検出する磁束
検出手段を設け、該磁束検出手段で検出される磁束密度
から前記鋼板の変態率を測定する変態率測定装置を、前
記鋼板の同一製造ライン上の、変態率を測定する位置と
変態完了後の基準位置とにそれぞれ設置し、補正演算工
程において、前記基準位置に設置した変態率測定装置に
よる測定値を変態率１００％の基準値とし、前記測定す
る位置に設置した変態率測定装置による測定値を前記基
準値に基づき補正演算を行なう。

【００１９】本請求項２に係る発明においては、検査対
象の鋼板をはさんで、その一方の側に交流磁束を発生さ
せる交流磁束発生手段を設け、その他方の側に前記交流
磁束発生手段により発生され前記鋼板を貫き漏洩する磁
束を検出する磁束検出手段を設け、該磁束検出手段で検
出される磁束密度から前記鋼板の変態率を測定する変態
率測定装置において、前記交流磁束発生手段は、前記鋼
板の、走行速度をｖ、板厚をｔ、透磁率をμ、電気伝導
度をσ、走行方向の測定間隔により決まる代表長さをＬ
としたときに、ｖ／Ｌ≦ｆ≦１／（πμσｔ²）で示さ
れる周波数ｆの交流磁束を発生させる。

【００２０】本請求項３に係る発明においては、前記請
求項２に係る発明に付加された交流磁束密度較正手段
は、前記変態率測定装置の磁束発生手段と磁束検出手段
との間に鋼板が存在しないときに、前記磁束検出手段が
空気を介して検出する磁束密度の値が所定の較正値とな
るように前記交流磁束発生手段が発生する交流磁束密度
を較正する。

【００２１】本請求項４に係る発明においては、磁束発
生手段は、検査対象の鋼板をはさむ一方の側に設けられ
る電磁石にＥ型形状のコアを使用し、該コアの両端の磁
極は同一極性に、その中心磁極は前記両端と反対極性に
励磁することにより、前記コアの中心から鋼板方向への
垂直な延長線に対して対称形で方向が反対の磁束を発生
させる。一対の磁束検出手段は、前記鋼板をはさむ他方
の側の前記コアの中心からの垂直な延長線に対して直角
で前記コアの両端の磁極方向にそれぞれ等距離を隔だて
て設けられ、前記磁束発生手段により発生され鋼板を貫
き漏洩する対称形の磁束の水平成分をそれぞれ検出す
る。差分演算手段は、前記一対の磁束検出手段のそれぞ
れが検出した磁束密度信号の差分を算出する。

【００２２】

【実施例】図４は本発明に係る変態率測定装置の動作原
理を説明する図である。図４において、１０は磁化器で
あり、磁化鉄芯１０ａと励磁コイル１０ｂとにより構成
され、磁化器ボックス１１内に配置されている。磁化器
ボックス１１は、磁束が自由に貫通できる磁気に影響を
受けない材料により製作され、且つ冷却水１２を常時流
入、流出させて磁化器１０を水冷している。従って磁化
器１０は防水構造で、冷却水１２とは電気的に絶縁さ
れ、その励磁コイル１０ｂは定電流回路１３に接続され
ている。この例では、磁化器ボックス１１は、オンライ
ンで走行する鋼板１５の下側に所定距離ｄ₁離して設置
される。

【００２３】１６は磁束検出素子であり、検出器ボック
ス１７内に配置される。検出器ボックス１７は、磁化器
ボックス１１と同様に、磁束が自由に貫通できる材料に
より製作され、且つ冷却水１８を常時流入、流出させて
磁束検出素子１６を水冷している。従って磁束検出素子
１６は防水構造で冷却水１８とは電気的に絶縁され、磁
気検出回路１９に接続されている。検出器ボックス１７
は、磁化器ボックス１１と対向する鋼板１５の上側の所
定距離ｄ₂離した位置に設置される。

【００２４】前記定電流回路１３は、低い周波数ｆで発
振する低周波発振器１４に接続されており、この低周波
数ｆによる交流電流により励磁コイル１０ｂを励磁して
いる。なお、この周波数ｆの設定法は後述する。前記磁
気検出回路１９の出力信号はロックインアンプ２０に入
力され、また低周波発振器１４の出力信号も同期信号と
してロックインアンプ２０に入力される。ロックインア
ンプ２０は、同期検波器と増幅器とを内蔵しており、磁
気検出回路１９からの入力信号を低周波発振器１４の出
力信号によって同期検波し、この検波信号を増幅した電
圧信号を出力する。そしてこの出力信号の電圧値が変態
率に対応した計測信号となる。

【００２５】なお、ここで変態率を平易に説明する。熱
圧延直後の鋼板は、表面温度も内部温度も共にキュリー
点以上の高温で板厚方向にすべてγ相の非磁性であり、
これが冷却制御されるに従って表面温度は低下してα相
の強磁性となるが、内部温度はまだ高温でγ相の非磁性
又は弱磁性の状態がある。このような状態において、例
えば板厚方向に半分がα相で半分がγ相であれば５０％
の変態率といい、板厚方向にすべてα相となり変態が完
了すると、１００％の変態率という。

【００２６】このように構成された変態率測定装置は、
その設置場所の環境温度が変化した場合にも、磁化器ボ
ックス１１内の温度変化が抑制され、磁化器１０の鉄芯
１０ａの透磁率および励磁コイル１０ｂの抵抗値は環境
温度によらず一定となり、また励磁コイル１０ｂは定電
流回路１３により一定の電流が供給されることで、磁化
器１０により発生される磁束密度は一定に保たれる。同
様に、検出器ボックス１７内の温度も一定に保持される
ことにより、磁束検出素子１６の検出感度の温度ドリフ
トも抑えられる。従って比較的短期間の使用では問題は
ない。

【００２７】しかし上記構成にもかかわらず、装置を長
時間使用するにあたっては、磁化器１０の鉄芯１０ａの
透磁率の経時変化が問題となる。なお、オンラインで
は、走行方向に一定の長さを有する鋼板１５が通過した
後には、一定時間経過してから次の鋼板１５が搬送され
るのが普通である。そこで前記鉄芯１０ａの透磁率の経
過変化の影響を除去するために、鋼板１５が通過し終え
る度に（即ち磁化器ボックス１１と検出器ボックス１７
の間に鋼板１５が存在しなくなる度に）、磁気検出回路
１９を通してロックインアンプ２０から出力される電圧
値が所定の較正値になるように、制御回路２１により定
電流回路１３のゲインを調整し、長時間使用しても常
に、一定の交流磁束密度が供給されるように較正を行っ
ている。

【００２８】ここで定電流回路１３が低周波発振器１４
の出力信号に基づき、周波数ｆの交流電流により励磁コ
イル１０ｂを励磁するのは、磁化器１０により発生され
る磁界は印加磁界が直流では地磁気の影響が誤差として
検出されるため、交流磁界の方が望ましいことによる。
しかしこの交流の励磁周波数を高くするに従い、磁束は
板表面に集中し内部まで侵透しにくくなる。従って励磁
周波数の上限は、磁束の侵透深さをどこまで保つかで決
まる。

【００２９】また、この交流励磁による変態率の計測に
は少くとも交流の１周期を必要とするから、逆に励磁周
波数を低くすると測定間隔（サンプル間隔）が大きくな
り、測定値の変化に対する応答性が悪くなる。従って励
磁周波数の下限は、鋼板１５の走行方向の測定間隔をあ
る値以上に大きくしないという上限値により決まり、こ
の上限値に基づき鋼板１５の走行速度から励磁周波数の
下限値が求められる。

【００３０】そこで本発明においては、交流磁界を発生
させるための励磁周波数ｆを、前記計測時の応答性を考
慮した下限値と、励磁周波数と鋼板への侵透深さの関係
式から決まる上限値の間で下記の（１）式を満足させる
ように設定する。ｖ／Ｌ≦ｆ≦１／（πμσｔ²） …（１）ここでｖは鋼板の走行速度（単位はｍ／ｓ）、ｔは鋼板
の板厚（単位はｍ）、μは鋼板の透磁率（単位はＨ／
ｍ）、σは鋼板の電気伝導度（単位は１／Ωｍ）、Ｌは
鋼板の走行方向の測定間隔により決まる代表長さ（単位
はｍ）であり、この値により励磁周波数ｆの下限値が求
められる。

【００３１】例えばいま測定間隔を０．５ｍ以下とした
い場合に、走行速度ｖが２０ｍ／ｓのときは、ｆは４０
Ｈｚ以上にする必要がありこの場合にＬ＝０．５ｍとな
る。またｖが１０ｍ／ｓのときは、ｆは２０Ｈｚ以上に
する必要があり、この場合もＬ＝０．５ｍとなる。また
測定間隔が１ｍ以下でよい場合に、走行速度ｖが２０ｍ
／ｓのときは、ｆは２０Ｈｚ以上にする必要があり、こ
の場合にＬ＝１ｍとなる。またｖが１０ｍ／ｓのとき
は、ｆは１０Ｈｚ以上にする必要があり、この場合にも
Ｌ＝１ｍとなる。このようにＬは走行方向の測定間隔に
より決まる値になる。

【００３２】図２は本発明に係る変態率測定装置の一実
施例を示す構成ブロック図である。同図において、磁化
鉄芯１０ａと励磁コイル１０ｂよりなる磁化器１０、磁
化器ボックス１１、冷却水１２，１８、定電流回路１
３、低周波発振器１４、鋼板１５、検出器ボックス１
７、ロックインアンプ２０及び制御回路２１は図４と同
一のものである。また図４の場合と同様に、磁化器ボッ
クス１１が鋼板１５の下側へ距離ｄ₁の間隔で設置さ
れ、検出器ボックス１７が、磁化器ボックス１１と対向
する鋼板１５の上側へ距離ｄ₂の間隔で設置される。そ
して磁化器ボックス１１内に設置された磁化器１０は、
励磁コイル１０ｂを定電流回路１３を介して周波数ｆで
発振する低周波発振器１４に接続される。

【００３３】図２において、１は高周波電源、２は抵
抗、３は磁気センサであり、センサコア３ａと励磁コイ
ル３ｂとにより構成され、検出器ボックス１７内に配置
される。検出器ボックス１７内の磁気センサ３は、冷却
水１８で水冷されるため防水構造となっており、冷却水
１８とは電気的に絶縁され、磁気検出回路４に接続され
る。磁気検出回路４は磁気センサ３からの入力信号に基
づき検出磁束密度に比例した電圧信号Ｖ₃を出力し、ロ
ックインアンプ２０へ供給する。

【００３４】ここで図２の高周波電源１、抵抗２、磁気
センサ３及び磁気検出回路４により構成される磁気測定
装置は、本出願人が先に出願した特開平１−３０８９８
２号公報の「磁気測定方法及び磁気測定装置」に記載さ
れた装置と同一のものを使用している。即ち磁気センサ
３は、強磁性体材料で形成されたセンサコア３ａに検出
コイル３ｂを巻いて構成され、この検出コイル３ｂに
は、高周波電源１から出力される高周波の定電圧信号が
抵抗２を介して供給されることにより、励磁電流が常時
流れている。そしてセンサコア３ａは、過飽和域まで励
磁された状態になる。また磁気検出回路４は、検出コイ
ル３ｂの両端に、前記高周波励磁電流に基づき、交互に
発生する正電圧と負電圧をそれぞれ個別に検波する正電
圧検波器及び負電圧検波器と、この２つの検波器の出力
電圧を加算して差電圧を得る加算器とにより構成されて
いる。

【００３５】このように過飽和域まで励磁された磁気セ
ンサ３の設置領域に磁束が全く存在しない状態では、検
出コイル３ｂの両端に交互に発生する正電圧と負電圧の
各波高値Ｖ_pと−Ｖ_nとは等しい。従ってこの２つの波
高値を検波した正負の直流電圧を加算器で加算した出力
は零となる。しかし磁気センサ３に外部磁束が与えられ
ると、検出コイル３ｂの両端に発生する正電圧と負電圧
の波高値の総和は変化しないが、正負の各波高値Ｖ_pと
−Ｖ_nの値に差が生じる。従ってこの２つの波高値を検
波した正負の直流電圧を加算器で加算することによっ
て、差電圧（Ｖ_p−Ｖ_n）が求められる。そしてこの差
電圧（Ｖ_p−Ｖ_n）がこの磁気センサ３に与えられた外
部磁束密度に対応した値となる。このようにして走行す
る鋼板１５から漏洩して磁気センサ３に印加された磁束
密度に対応した検出信号Ｖ₃が順次磁気検出回路４から
出力される。

【００３６】なお、この磁気センサ３の検出信号に基づ
き磁気検出回路４から出力される検出信号Ｖ₃の応答周
波数は、前記低周波発振器１４の周波数ｆより充分高
い。この過飽和型磁気センサ３を磁束検出器として使用
することにより、高感度の磁気センサが実現され、鋼板
１５と磁気センサ３を収納する検出器ボックス１７との
距離ｄ₂を１ｍ以上離して計測することが可能となり、
また１ｍ以上離すことで鋼板１５のパスライン変動の影
響を除去して、高いＳ／Ｎでの鋼板の変態率計測を可能
とする。

【００３７】図３は図２の信号処理回路の動作を説明す
るための波形図であり、図３を参照し、図２の信号処理
を説明する。なお、図２の信号処理回路は、ロックイン
アンプ２０、ローパスフィルタ（以下ＬＰＦと記す）
５、零調回路６、反転器７及びリニアライザ８を含んで
いる。磁気検出回路４の出力信号Ｖ₃はロックインアン
プ２０に入力され、ロックインアンプ２０は、図４の場
合と同様に、低周波発振器１４の出力信号に基づき磁気
検出回路４からの入力信号を同期検波し、この検波信号
を増幅した電圧信号Ｖ₄を出力して、前記制御回路２１
とＬＰＦ５へ供給する（図２の（ａ）を参照）。

【００３８】制御回路２１は、図４の場合と同様に鉄芯
１０ａの透磁率の経時変化を除去するため、鋼板１５が
通過し終えた後に、ロックインアンプ２０の出力に所定
の電圧値Ｖ₄が得られるように定電流回路１３のゲイン
を調整する。

【００３９】図３の波形図の縦軸は電圧で、横軸は冷却
時間である。この冷却時間が短時間の高温側がγ相で、
長時間の低温側がα相である。ロックインアンプ２０の
出力電圧Ｖ₄には高周波の雑音成分が含まれているの
で、ＬＰＦ５を通過させることにより低域濾波処理を行
ない、前記雑音成分を除去した出力信号を零調回路６へ
供給する。零調回路６は入力信号のレベルシフトを行な
い、γ相のときの信号レベルが零レベルとなるような出
力信号（図２の（ｂ）を参照）を反転器７へ供給する。

【００４０】反転器７は入力信号の極性反転を行ない、
負電圧のＶ₅を正電圧のＶ₆（図２の（ｃ）を参照）と
して出力してリニアライザ８へ供給する。リニアライザ
８は入力信号のγ−α変態の傾斜が非線形であるので、
これを線形に変換した電圧信号Ｖ₇（図２の（ｄ）を参
照）を変態率に対応した計測信号として出力する。例え
ばリニアライザ８の出力信号Ｖ₇が０〜１０Ｖの範囲で
変化する場合には、Ｖ₇の電圧値の０Ｖ、１Ｖ、２Ｖ、
３Ｖ、…１０Ｖが、それぞれ変態率の０％、１０％、２
０％、３０％、…１００％に対応するように調整する。

【００４１】図１は本発明に係る変態率測定方法の材
質、板厚及び板幅の補正方法を説明する図である。同図
において、磁化器１０が内部に配置された磁化器ボック
ス１１、磁気センサ３が内部に配置された検出器ボック
ス１７、被検材である鋼板１５は図２と同一のものであ
る。図１の２２は鋼板１５を搬送するためのロール、２
３は冷却後のα相に変態の完了した（変態率１００％に
なった）鋼板１５を巻込むコイラー、２４は信号処理回
路であり、例えば図１の磁気検出回路４、ロックインア
ンプ２０、ＬＰＦ５、零調回路６、反転器７及びリニア
ライザ８により構成される。２９は変態率基準値Ｖ₉に
基づき変態率測定値Ｖ₈の補正演算を行なう演算回路、
２６は演算回路２５の出力信号を記録するレコーダであ
る。

【００４２】図１においては、同一製造ライン上の、変
態率を計測したい位置（Ａ地点とする）と、コイラー２
３の直前で冷却されα相に変態の完了した（変態率１０
０％になった）基準位置（Ｂ地点とする）との２箇所
に、同一構成の変態率測定装置（例えば図２の構成によ
る装置）をそれぞれ設置して、この２つの装置の測定値
からＡ地点の変態率を算出するものである。これは、コ
イラー２３の直前のＢ地点で変態率１００％の値を測定
しても、この測定値は、鋼板１５の材質、板厚及び板幅
によりそれぞれ異なる値となる。即ち測定値のパラメー
タには、変態率のほかに、材質、板厚及び板幅が含まれ
ているので、このＢ地点の測定値を変態率１００％の基
準値として、この基準値に基づきＡ地点の測定値に補正
演算を行ない、前記材質、板厚及び板幅を一括して補正
したＡ地点の変態率を得んとするものである。

【００４３】即ち図１においては、同一製造ライン上
で、変態率を計測したいＡ地点の、１対のロール２２間
に取り付けられた磁化器ボックス１１により発生される
磁束密度を、鋼板１５の上部に設置された検出器ボック
ス１７にて検出し、図２の検出回路４以降リニアライザ
８までの機器を含む信号処理回路２４を通して出力電圧
Ｖ₈を得る。また、前記Ａ地点と全く同一構成の装置
を、コイラー２３の直前、すなわち変態完了後のＢ地点
に設け、同様に出力電圧Ｖ₉を得る。前記２つの出力信
号Ｖ₈とＶ₉は演算回路２５に入力される。演算回路２
５が実行する補正演算は、前記入力信号Ｖ₈，Ｖ₉が線
形信号であるか、または非線形信号であるかにより、そ
の内容が異なる。

【００４４】信号処理回路２４にリニアライザが含ま
れ、入力信号Ｖ₈，Ｖ₉が線形信号の場合には、演算回
路２５は、変態完了後のＢ地点の出力値Ｖ₉を変態率１
００％の基準値とし、測定地点Ａの出力値Ｖ₈を基準値
Ｖ₉で除算し、除算結果の商であるＶ₈／Ｖ₉×１００
％を、測定地点Ａにおける補正演算後の変態率として出
力する。また入力信号Ｖ₈，Ｖ₉が非線形信号の場合に
は、演算回路２５は、あらかじめ標準的な電圧値と変態
率との非線形特性を示す式又はこの近似式等を記憶して
おき、基準値Ｖ₉がこの非線形特性における１００％の
変態率を示す値として、例えば折線近似等の手法によ
り、測定地点Ａの出力値Ｖ₈から変態率を算出する。そ
してこの算出値を、測定地点Ａにおける補正演算後の変
態率として出力する。レコーダ２６は前記補正演算後の
変態率を逐次記録して出力する。

【００４５】図５は本発明に係る変態率測定装置の他の
実施例を示す構成ブロック図である。図５においては、
鋼板３１の下側テーブルロール３２ａ，３２ｂ間にＥ型
電磁石３３を配置する。Ｅ型電磁石３３は、両端の磁極
３３ａ，３３ｃが同一極性で中心磁極３３ｂが両端とは
反対の極性になるように、Ｅ型コア３４に巻かれたコイ
ル３５が励磁されている。このようにＥ型電磁石３３が
励磁される結果、Ｅ型電磁石３３の中心磁極３３ｂの中
心から鋼板方向に垂直に延長した延長線（以下中心磁極
線という）Ｖに対して対称形で方向が反対の磁束が発生
される。なおロール３２ａ，３２ｂは一般に同期して回
転する。

【００４６】また鋼板１５の上側には、前記Ｅ型電磁石
３３の中心磁極３３ｂから延長された中心磁極線Ｖに対
して、直角で（即ち水平で）前記両端磁極３３ａ，３３
ｃ方向へ等距離ｄを隔だてた２箇所に、前記Ｅ型電磁石
３３から発生され鋼板３１を貫き漏洩する前記対称形の
磁束の水平成分をそれぞれ検出する磁束検出器３８ａ，
３８ｂが同じ向きに設置されている。

【００４７】なお図５の磁束検出器３８ａ，３８ｂ及び
Ｅ型コア３４とコイル３５よりなるＥ型電磁石３３は、
それぞれ防水構造であり、図２と同様に、磁束は自由に
貫通する材料で作られ冷却水により水冷される１対の検
出器ボックス及び磁化器ボックス内に配置されている
が、これらのボックスの図示は省略されている。

【００４８】磁束検出器３８ａ，３８ｂの出力信号は、
それぞれ磁気検出回路３９ａ，３９ｂにより信号増幅さ
れた後に減算回路４０に入力される。減算回路４０によ
る減算結果の信号は信号処理回路４１に入力される。信
号処理回路４１としては、例えば図２のロックインアン
プ４０からリニアライザ８までの各機器により構成され
る。

【００４９】図５の動作を説明する。Ｅ型電磁石３３の
両端の磁極３３ａ，３３ｃと中心磁極３３ｂとの間で形
成され、それぞれ磁束検出器３８ａ，３８ｂによって検
出される信号磁束３７ａ，３７ｂの水平成分は、図の実
線に示されるように、中心磁極線Ｖに対して対称（シン
メトリー）であるため、それぞれ絶対値はほぼ等しく向
きは反対である。この極性が反対で絶対値がほぼ等しい
２つの検出信号が、磁気検出回路３９ａ，３９ｂにより
それぞれ信号増幅されて減算回路４０に供給される。減
算回路４０は、磁気検出回路３９ａ，３９ｂからの極性
が反対で振幅がほぼ等しい２つの入力信号を減算するこ
とにより、実質的に２つの振幅値が加算され、２倍の振
幅値を有する信号成分を出力することなる。

【００５０】一方磁束検出３８ａ，３８ｂが検出するロ
ール残留磁気による外乱磁束３６は、図の破線で示され
るように、大きさはほぼ等しく向きは同一である。従っ
てロール残留磁気にもとずく２つの検出信号は、減算回
路４０によりそのまま減算され相殺される。このように
して減算回路４０の出力側では、信号成分は２倍に加算
され、雑音成分は相殺されることによりＳ／Ｎが著しく
向上し、高精度の変態率測定が可能となる。

【００５１】図６は図５の変態率測定装置と従来装置と
のロール残留磁束の測定結果の比較を示す図である。図
６の（ａ）は、従来装置を用いて、励磁コイルの励磁を
断とした状態で、通板速度３００メートル／分に相当す
る回転数（約５Ｈｚ）でロール３２ａ，３２ｂを回転さ
せた時に発生する残留磁界を、ロール上面から１メート
ルの位置に設置した１個の磁束検出器にて測定し、この
測定値を周波数解析した結果である。図よりロール回転
周波数に相当する約４．８Ｈｚのところと、その高調波
周波数部にピーク値が存在する。

【００５２】図６の（ｂ）は、同一の条件下で、図５の
変態率測定装置を用いて１対の磁束検出器を配置し、そ
の検出信号の差分値を周波数解析した結果である。図６
の（ａ）に比べて、ロール回転周波数の約４．８Ｈｚの
ところで３０ｄＢ近くロール回転ノイズが減衰すること
を確認できる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、２つの変
態率測定装置を鋼板の同一製造ライン上の、変態率を測
定する位置と変態完了後の基準位置とにそれぞれ設置
し、前記基準位置に設置した変態率測定装置による測定
値を変態率１００％の基準値とし、前記測定する位置に
設置した変態率測定装置による測定値を前記基準値に基
づき補正演算を行なうようにしたので、鋼板の材質、板
厚及び板幅による影響を一括補正した変態率を算出する
ことができる。

【００５４】また本発明によれば、鋼板の一方の側から
発生する交流磁束を交流磁束発生手段により発生させ、
この交流磁束の発生周波数を、計測時の応答性を考慮し
た下限値と、励磁周波数と鋼板への侵透深さの関係式か
ら決まる上限値との間の最適値に設定するようにしたの
で、応答性を損うこともなく、地磁気の影響を除去して
変態率を測定することができる。

【００５５】また本発明によれば、変態率測定装置の交
流磁束発生手段と磁束検出手段との間に鋼板が存在しな
いときに、前記磁束検出手段が空気を介して検出する磁
束密度の値が所定の較正値となるように前記交流磁束発
生手段が発生する交流磁束密度を較正するようにしたの
で、長時間装置を使用した場合に発生する交流磁束発生
手段に含まれる鉄芯の透磁率の経時変化による影響を除
去して変態率を測定することができる。

【００５６】また本発明によれば、磁束発生手段として
Ｅ型電磁石を使用して中心磁極線に対して対称形で方向
が反対の磁束を発生させ、また一対の磁束検出手段によ
り前記対称形の磁束の水平成分をそれぞれ検出し、この
一対の磁束検出信号の差分を算出するようにしたので、
信号成分は２倍となり、ロール残留磁気による雑音成分
は相殺され、Ｓ／Ｎが向上した高精度の変態率測定が可
能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る変態率測定方法の材質、板厚及び
板幅の補正方法を説明する図である。

【図２】本発明に係る変態率測定装置の一実施例を示す
構成ブロック図である。

【図３】図２の信号処理回路の動作を説明するための波
形図である。

【図４】本発明に係る変態率測定装置の動作原理を説明
する図である。

【図５】本発明に係る変態率測定装置の他の実施例を示
す構成ブロック図である。

【図６】図５の変態率測定装置と従来装置とのロール残
留磁束の測定結果の比較を示す図である。

【図７】従来の変態率測定装置の構成ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１高周波電源２抵抗３磁気センサ３ａセンサコア３ａ検出コイル４，１９磁気検出回路５ＬＰＦ６零調回路７反転器８リニアライザ１０磁化器１０ａ磁化鉄芯１０ｂ磁化コイル１１磁化器ボックス１２，１８冷却水１３定電流回路１４低周波発振器１５鋼板１７検出器ボックス２０ロックインアンプ２１制御回路２２ロール２３コイラー２４信号処理回路２５演算回路２６レコーダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象の鋼板をはさんで、その一方の
側に磁束を発生させる磁束発生手段を設け、その他方の
側に前記磁束発生手段により発生され前記鋼板を貫き漏
洩する磁束を検出する磁束検出手段を設け、該磁束検出
手段で検出される磁束密度から前記鋼板の変態率を測定
する変態率測定装置を２つ使用する変態率測定方法にお
いて、前記２つの変態率測定装置を、前記鋼板の同一製造ライ
ン上の、変態率を測定する位置と変態完了後の基準位置
とにそれぞれ設置し、前記基準位置に設置した変態率測
定装置による測定値を変態率１００％の基準値とし、前
記測定する位置に設置した変態率測定装置による測定値
を前記基準値に基づき補正演算を行なう補正演算工程を
有することを特徴とする変態率測定方法。
【請求項２】検査対象の鋼板をはさんで、その一方の
側に磁束を発生させる磁束発生手段を設け、その他方の
側に前記磁束発生手段により発生され前記鋼板を貫き漏
洩する磁束を検出する磁束検出手段を設け、該磁束検出
手段で検出される磁束密度から前記鋼板の変態率を測定
する変態率測定装置において、前記鋼板の、走行速度をｖ、板厚をｔ、透磁率をμ、電
気伝導度をσ、走行方向の測定間隔により決まる代表長
さをＬとしたときに、前記磁束発生手段がｖ／Ｌ≦ｆ≦
１／（πμσｔ²）で示される周波数ｆの交流磁束を発
生させる交流磁束発生手段を備えたことを特徴とする変
態率測定装置。
【請求項３】前記変態率測定装置の磁束発生手段と磁
束検出手段との間に鋼板が存在しないときに、前記磁束
検出手段が空気を介して検出する磁束密度の値が所定の
較正値となるように前記交流磁束発生手段が発生する交
流磁束密度を較正する交流磁束密度較正手段を備えたこ
とを特徴とする請求項２記載の変態率測定装置。
【請求項４】検査対象の鋼板をはさむ一方の側に設け
られる電磁石にＥ型形状のコアを使用し、該コアの両端
の磁極は同一極性に、その中心磁極は前記両端と反対極
性に励磁することにより、前記コアの中心から鋼板方向
への垂直な延長線に対して対称形で方向が反対の磁束を
発生させる磁束発生手段と、前記鋼板をはさむ他方の側の前記コアの中心からの垂直
な延長線に対して直角で前記コアの両端の磁極方向にそ
れぞれ等距離を隔だてて設けられ、前記磁束発生手段に
より発生され、鋼板を貫き漏洩する対称形の磁束の水平
成分をそれぞれ検出する一対の磁束検出手段と、前記一対の磁束検出手段のそれぞれが検出した磁束密度
信号の差分を算出する差分演算手段とを備えたことを特
徴とする変態率測定装置。