JPH09257733A - 鋼材の脱炭測定装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基準材を用いることなく、脱炭の有無を容易
かつ確実に測定することができるようにする。 【解決手段】 鋼材１０に対して様々な高周波数で定電
流を供給する高周波定電流供給手段１と、上記様々な高
周波数の定電流によって鋼材１０に発生する電圧を測定
する高周波電圧測定手段２と、上記高周波電圧測定手段
２により測定される各周波数ごとの電圧値を所定の演算
によってそれぞれ基準化し、それにより得られる値を各
周波数ごとにプロットしてグラフ化する基準化手段３と
を設け、鋼材１０を切断したりケミカルエッジングを施
したりする等の面倒な作業を行うことなく、鋼材１０に
対して様々な高周波数で定電流を供給してそのときに発
生する電圧を測定し、測定した各周波数ごとの電圧値を
基準化してそれをグラフ化するだけで、そのグラフから
脱炭の有無を判定することができるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鋼材の脱炭測定装置
および方法に関し、特に、線材や棒鋼などの鋼材の表層
における脱炭の有無を測定するのに用いて好適なもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼材中にはその鋼材の種類によ
って決められた量の炭素が含まれているが、鋼材の表面
が空気に触れることによって炭素が酸化し、鋼材の表面
において脱炭が生じることがある。特に、熱延された鋼
材の表面には酸化膜が少なく、脱炭が生じやすい。脱炭
により炭素の含有量が減ると、鋼材の硬度が不足するこ
ととなり、鋼材の質が低下してしまう。そのため、鋼材
の表層における脱炭の有無を簡便に測定する手段が強く
望まれている。

【０００３】従来は、鋼材の所定箇所を切断してケミカ
ルエッジング等の処理を施し、鋼材表面の様子を目視に
よって検査する（例えば、顕微鏡写真による）ことで脱
炭の有無を調べるという方法が採られていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法は破壊検査であるため、現実問題として、長い鋼材の
一部分しか検査の対象とすることができない。そのた
め、ある部分で脱炭が生じていても、そこが検査対象と
されていなければ発見することができず、脱炭の測定も
れを生じることがあった。

【０００５】逆に、ある部分で脱炭を発見すると、その
他の部分でも脱炭が生じている恐れがあるために多くの
部分で更に検査を行わなければならなくなる。この場合
には、鋼材の切断やケミカルエッジングなどの面倒な作
業を何度も行わなくてはならなくなり、多大な手間と時
間がかかってしまうという問題があった。

【０００６】一方、例えば特開昭５３−２６１５６号公
報において、電磁式の脱炭測定方法が提案されている。
この方法は、交番磁界によって鋼材に誘起される渦電流
の大きさ等により脱炭の有無を検出する方法であり、上
述した破壊検査を行う場合の問題は生じにくい。

【０００７】しかしながら、この方法では、基準材につ
いて測定した渦電流の大きさと被測定鋼材について測定
した渦電流の大きさとの差を見ることによって脱炭の有
無を検出している。したがって、被測定鋼材の他にも基
準材を同時に用意する必要があり、装置が大型化してし
まうという問題があった。

【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたものであり、脱炭測定の実行時に基準材を用
いることなく、脱炭の有無を容易に、かつ確実に測定す
ることができるようにすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の鋼材の脱炭測定
装置は、鋼材に対して様々な高周波数で定電流を供給す
る高周波定電流供給手段と、上記高周波定電流供給手段
により供給される様々な高周波数の定電流によって上記
鋼材に発生する電圧を測定する高周波電圧測定手段と、
上記高周波電圧測定手段により測定される各周波数ごと
の電圧値を所定の演算によって基準化し、それにより得
られる値を各周波数ごとにプロットしてグラフ化する基
準化手段とを設けたことを特徴としている。

【００１０】本発明の他の特徴とするところは、上記高
周波定電流供給手段および高周波電圧測定手段を上記鋼
材に４端子法により接続し、上記高周波定電流供給手段
から上記鋼材に対して２端子を介して定電流を供給し、
これによって上記鋼材に発生する電圧を上記高周波電圧
測定手段が他の２端子を介して測定するようにしたこと
を特徴としている。

【００１１】本発明のその他の特徴とするところは、上
記基準化手段は、上記高周波電圧測定手段により測定さ
れる各周波数ごとの電圧値をもとに、各周波数の抵抗値
を基準周波数の抵抗値で割ることによって各周波数ごと
に鋼材の抵抗比を求め、それらを各周波数ごとにプロッ
トしてグラフ化することを特徴としている。

【００１２】本発明のその他の特徴とするところは、上
記高周波定電流供給手段および高周波電圧測定手段は、
上記高周波定電流供給手段に接続された１次コイルに定
電流を供給することによって上記鋼材に渦電流を発生さ
せ、この渦電流によって上記鋼材に発生する励磁電圧を
上記高周波電圧測定手段に接続された２次コイルを用い
て測定するようにしたことを特徴としている。

【００１３】本発明のその他の特徴とするところは、上
記基準化手段は、上記高周波電圧測定手段により測定さ
れる各周波数ごとの電圧値からコイル空心時の電圧値を
それぞれ減算し、それにより得られる各値を基準周波数
の電圧値で割ることによって各周波数ごとに鋼材の空心
差比を求め、それらを各周波数ごとにプロットしてグラ
フ化することを特徴としている。

【００１４】本発明のその他の特徴とするところは、上
記基準化手段により求められたグラフの各周波数におけ
る傾きをそれぞれ求め、それらを各周波数ごとにプロッ
トしてグラフ化する微分手段を更に設けたことを特徴と
している。

【００１５】また、本発明の鋼材の脱炭測定方法は、脱
炭がない鋼材に対して様々な高周波数で定電流を供給し
てそのとき発生する電圧を各周波数ごとに測定し、測定
した各周波数ごとの電圧値をもとに、各周波数ごとの抵
抗値を基準周波数の抵抗値で割ることによって各周波数
ごとに鋼材の抵抗比を求め、求めた抵抗比の値を各周波
数ごとにプロットしてグラフ化する第１のステップと、
上記第１のステップと同様の処理を実際の測定対象の鋼
材に対して行う第２のステップとを有し、上記第１のス
テップと上記第２のステップとで作成した両グラフの差
から脱炭の有無を判定するようにしたことを特徴として
いる。

【００１６】本発明の他の特徴とするところは、送受信
コイルを用いて脱炭がない鋼材に対して様々な高周波数
で定電流を供給してそのとき発生する電圧を各周波数ご
とに測定し、測定した各周波数の電圧値からコイル空心
時の電圧値をそれぞれ減算し、それにより得られる各値
を基準周波数の電圧値で割ることによって各周波数ごと
に鋼材の空心差比を求め、求めた空心差比の値を各周波
数ごとにプロットしてグラフ化する第１のステップと、
上記第１のステップと同様の処理を実際の測定対象の鋼
材に対して行う第２のステップとを有し、上記第１のス
テップと上記第２のステップとで作成した両グラフの差
から脱炭の有無を判定するようにしたことを特徴として
いる。

【００１７】上記本発明のように、鋼材に対して高周波
数で電流を供給すると、表皮効果によって鋼材にはその
表層部分にのみ電流が流れるようになるが、このとき表
層部分に脱炭が生じていると、鋼材の表皮抵抗が低下し
ているために、発生する電圧は脱炭が生じていない場合
とは異なってくる。単にこの電圧値を測定するだけでは
脱炭の有無を知ることは困難であるが、本発明のよう
に、様々な高周波数を鋼材に与えてそのとき発生する電
圧値を各周波数ごとに測定し、それらに所定の演算を施
して基準化すれば、ある規則性を持ったグラフにするこ
とが可能となり、そのグラフを見ることによって脱炭の
有無を確実に判定することが可能となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本実施形態による鋼材の
脱炭測定装置の要素的特徴を示す機能構成ブロック図で
ある。

【００１９】図１において、１は高周波定電流供給手段
であり、鋼材１０に対して様々な高周波数で交流の定電
流を供給するものである。高周波数の電流を供給する
と、鋼材１０には、表皮効果によって表層部分にのみ電
流が流れる。このとき、周波数を高くすればする程、よ
り表面に近い部分にのみ電流が流れるようになる。

【００２０】２は高周波電圧測定手段であり、上記高周
波定電流供給手段１により鋼材１０に供給される様々な
高周波数の定電流によって上記鋼材１０の表層部分に発
生する電圧を測定するものである。一般に、鋼材１０の
脱炭はその表面から生じるので、本実施形態では、鋼材
１０の表層部分の電圧を測定することによって、脱炭の
様子を調べるようにしている。

【００２１】３は基準化手段であり、上記高周波電圧測
定手段２により測定された各周波数ごとの電圧値に対し
て以下のような基準化の処理を行い、それにより得られ
る各周波数ごとの値を、例えばＸ−Ｙ座標系（Ｘ軸に周
波数をとり、Ｙ軸に基準化した値をとる）にプロットし
てグラフ化するものである。

【００２２】基準化処理の一例として、基準化手段３
は、上記高周波電圧測定手段２により測定された各周波
数ごとの電圧値をもとに、各周波数ごとの抵抗値を基準
周波数の抵抗値で夫々割ることによって抵抗比を求める
処理を行う。ここで、鋼材１０に流れる電流は一定であ
るから、高周波電圧測定手段２により測定される鋼材１
０の電圧値は抵抗値に容易に換算される。なお、基準化
処理の他の例として、後述する空心差比を求める場合も
ある。

【００２３】ここで、上記高周波電圧測定手段２により
各周波数ごとに測定された電圧値あるいはそれに対応す
る抵抗値そのものをＸ−Ｙ座標系にプロットしてグラフ
化しても、プロットされる点にばらつきが生じて、脱炭
の有無を判定することは極めて困難である。しかし、上
述のようにして基準化を行った後にグラフ化すると、基
準化された値が一定の規則に従ってプロットされるよう
になるので、このグラフを基に脱炭の有無を確実に判定
することができるようになる。

【００２４】例えば、基準化した抵抗比の値をグラフ化
すると、そのグラフは略直線となるが、脱炭が生じてい
ると、その鋼材１０の表皮抵抗が低下することにより、
直線の傾きも脱炭が生じていない場合に比べて小さく変
化することとなる。したがって、このグラフ化された直
線の傾きを見れば、脱炭が生じているか否かを容易にか
つ確実に判定することができるのである。

【００２５】４は微分手段であり、上記基準化手段３に
より求められたグラフの傾きを各周波数ごとに求め、そ
れらの傾きを各周波数ごとにプロットして（例えば、Ｘ
軸に周波数をとり、Ｙ軸に傾き値をとる）グラフ化する
ものである。上述のように、本実施形態では、グラフの
傾きを見ることによって脱炭の有無を判定している。し
たがって、各周波数ごとの傾きを微分演算により求め、
それらの求めた傾き値をグラフ化することにより、脱炭
が生じている場合と生じていない場合との差が明確にな
り、脱炭の有無をより容易に判定することができる。

【００２６】５は出力手段であり、上記基準化手段３お
よび微分手段４により求められたグラフを、例えば図示
しないモニタに出力したり、図示しないプリンタに出力
したりするものである。作業者は、これにより出力され
たグラフを見て、鋼材１０に脱炭が生じているか否かを
容易に判定することができる。

【００２７】図２は、図１に示した鋼材の脱炭測定装置
を具体的に実施する１つの構成例を示す図である。図２
において、２１は高周波定電流供給装置であり、図１の
高周波定電流供給手段１に対応する。図２に示すよう
に、高周波定電流供給装置２１は、マルチファンクショ
ン・シンセサイザなどの信号発生回路２２と、振幅制御
回路２３と、パワーアンプ２４と、電流検出抵抗２５と
から構成される。

【００２８】上記信号発生回路２２は、様々な高周波数
で信号を発生する。振幅制御回路２３は、この信号発生
回路２２により発生される信号の振幅を一定化（定電圧
化）して、電流検出抵抗２５にかかる電圧が一定となる
ように制御する。このとき、電流検出抵抗２５の抵抗値
を例えば１Ωに固定しておくことにより、電流検出抵抗
２５に流れる電流が一定になるようにする。電流検出抵
抗２５に流れる電流は、定電流制御信号として振幅制御
回路２３に常に供給されており、振幅制御回路２３は、
この定電流制御信号に基づいて上述のような制御を行っ
ている。

【００２９】上記振幅制御回路２３により振幅が制御さ
れた信号は、パワーアンプ２４に送られる。パワーアン
プ２４は、振幅制御回路２３から供給される信号を所定
レベルに増幅し、増幅した信号を電流検出抵抗２５を介
して鋼材１０に供給する。以上の構成により、鋼材１０
に対して様々な高周波数の定電流が供給され、鋼材１０
の表層部分に定電流が流れるようになる。

【００３０】また、２６は高周波電圧測定装置であり、
図１の高周波電圧測定手段２に対応する。すなわち、こ
の高周波電圧測定装置２６は、上記高周波定電流供給装
置２１から鋼材１０に供給される様々な高周波数の定電
流によって上記鋼材１０の表層部分に発生する様々な高
周波数の電圧を夫々測定する。

【００３１】２７は演算装置であり、図１の基準化手段
３および微分手段４による上述した演算を実行する。こ
の演算装置２７は、高周波電圧測定装置２６により測定
される電圧値をそのままアナログ的に処理するものであ
っても良いし、Ａ／Ｄ変換を行ってディジタル的に処理
するマイクロコンピュータのようなものであっても良
い。

【００３２】以上のような図２の例において、高周波定
電流供給装置２１および高周波電圧測定装置２６は、４
端子法により鋼材１０に接続されている。これにより、
上記高周波定電流供給装置２１から鋼材１０に対して２
つの端子を介して定電流を供給し、これによって鋼材１
０に発生する電圧を他の２つの端子を介して上記高周波
電圧測定装置２６により測定するようにしている。

【００３３】図３は、この４端子法による接続の様子を
詳しく説明するための図であり、脱炭測定用の鋼材スタ
ンドの構成を示している。この図３に示すように、棒鋼
や線材などの鋼材１０は、真鍮などの導体でなる４つの
端子３１〜３４に当接するようにして、支持部３５ａ，
３５ｂ上に置かれる。

【００３４】そして、高周波定電流供給装置２１から電
流供給端子３１，３２を介して鋼材１０に定電流が供給
され、それにより鋼材１０に発生する電圧が電圧検出端
子３３，３４を介して高周波電圧測定装置２６により測
定されるようになっている。なお、この例では、２つの
電流供給端子３１，３２の間隔は３００ｍｍに設定さ
れ、２つの電圧検出端子３３，３４の間隔は２００ｍｍ
に設定されている。

【００３５】このように高周波定電流供給装置２１と高
周波電圧測定装置２６とを鋼材１０に４端子法により接
続した場合、高周波電圧測定装置２６の後段に接続され
る演算装置２７では、上記高周波電圧測定装置２６によ
り測定された各周波数ごとの電圧値をもとに、各周波数
の抵抗値を基準周波数の抵抗値で割ることによって各周
波数ごとに鋼材１０の抵抗比を求め、それらを各周波数
ごとにプロットしてグラフ化する。

【００３６】図４に、上記演算装置２７によるグラフ化
処理の結果の例を示す。この例は、１０ＫＨｚ〜２００
ＫＨｚの周波数を１０Ｋ間隔で測定周波数として採用す
るとともに、鋼材１０に供給する定電流を０．１Ａと
し、基準周波数を１０ＫＨｚとして基準化を行った場合
の例を示している。また、鋼材１０の種類として、炭素
が０．１％含まれているもの（Ｓ１０Ｃと表記）と、炭
素が０．４％含まれているもの（Ｓ４０Ｃと表記）とを
用いて測定を行っている。なお、何れの鋼種も外径は２
８ｍｍである。

【００３７】この図４から明らかなように、鋼材１０に
脱炭が生じていない場合は、演算装置２７（基準化手段
３）により基準化された各周波数ごとの抵抗比の値は、
Ｓ１０Ｃの鋼種もＳ４０Ｃの鋼種もほぼ同じ直線上にプ
ロットされる（□印を結ぶ直線および＋印を結ぶ直
線）。一方、脱炭が生じていると、基準化された各周波
数ごとの抵抗比の値は、何れの鋼種も、上記した直線よ
りも傾きが小さい直線上にプロットされる（○印を結ぶ
直線および△印を結ぶ直線）。

【００３８】したがって、このような傾きの違いを見る
ことによって、鋼材１０に脱炭が生じているか否かを判
定することができる。すなわち、鋼材１０に脱炭が生じ
ていると、その鋼材１０の表皮抵抗が低下することによ
り、直線の傾きが脱炭が生じていない場合に比べて小さ
くなるので、直線の傾きが通常よりも小さいかどうかを
見ることによって、脱炭が生じているか否かを判定する
ことができる。

【００３９】また、図５に、演算装置２７（微分手段
４）により図４に示した４つの直線について各周波数ご
との傾きを微分演算によって求め、それをグラフ化した
場合の結果を示す。このように、抵抗比の傾きを計算し
てグラフ化することにより、脱炭がある場合とない場合
との差をより明確にすることができ、脱炭の有無をより
容易に判定することができるようになる。

【００４０】なお、図５において、１０ＫＨｚ〜２０Ｋ
Ｈｚ程度の周波数領域では、脱炭が生じている鋼種につ
いても抵抗比の傾きが比較的大きくなっている。これ
は、周波数が低いために表皮効果の影響が少なく、鋼材
１０の脱炭が生じていない深部にも電流が流れることに
よって表層部の電圧のみを正確に測定できないことによ
るものと考えられる。また、○印を結ぶグラフと△印を
結ぶグラフとで抵抗比の傾きに差があるのは、脱炭量の
程度の差に起因するものと考えられる。

【００４１】次に、図２のように構成した鋼材の脱炭測
定装置の実際の運用法について、図６および図７のフロ
ーチャートを参考にして説明する。実際の運用では、脱
炭の有無の判定基準となるグラフ、すなわち、脱炭が生
じていない鋼材についてのグラフ（図４および図５の例
では、□印を結ぶグラフおよび＋印を結ぶグラフ）を最
初に作成しておく必要がある。

【００４２】そのために、まず図６のステップＳ６１
で、脱炭が生じていない健全な鋼材１０を用いて（実際
の測定対象の鋼材のうち、脱炭が生じていないことが明
らかな部分を用いても良い）、複数の測定周波数の下で
鋼材１０における抵抗値を夫々測定する。

【００４３】次に、ステップＳ６２で、上記測定した各
周波数の抵抗値を基準周波数の抵抗値で割ることによっ
て抵抗比を夫々計算し、それらをＸ−Ｙ座標系に各周波
数ごとにプロットする。また、ステップＳ６３では、各
周波数における抵抗比の傾きを微分演算によって計算
し、それらを各周波数ごとにプロットする。

【００４４】そして、ステップＳ６４で、上記ステップ
Ｓ６２およびステップＳ６３にてプロットした点を結ぶ
ことにより、横軸に周波数を持ち、縦軸に抵抗比を持っ
た図４のような略直線の判定基準線を作成するととも
に、横軸に周波数を持ち、縦軸に抵抗比の傾きを持った
図５のような判定基準線を作成する。

【００４５】以上のような処理によって判定基準線を一
度作っておけば、その後は、複数の鋼材について脱炭の
測定を連続的に行うことができる。また、その脱炭の測
定の際に、測定対象の鋼材の他に基準材を同時に用いる
必要もない。

【００４６】上述のようにして判定基準線を作った後に
被測定鋼材について脱炭の有無を調べるときには、まず
図７のステップＳ７１で、複数の測定周波数の下で測定
対象の鋼材１０における抵抗値を夫々測定する。次に、
ステップＳ７２で、上記測定した各周波数の抵抗値を基
準周波数の抵抗値で割ることによって抵抗比を夫々計算
し、それらを各周波数ごとにプロットする。

【００４７】また、ステップＳ７３では、各周波数にお
ける抵抗比の傾きを計算し、それらを各周波数ごとにプ
ロットする。そして、ステップＳ７４で、上記ステップ
Ｓ７２およびステップＳ７３にてプロットした点を結ぶ
ことによりグラフを作成し、この作成したグラフと、図
６の処理によって作成した判定基準線のグラフとのずれ
により脱炭の有無を判定する。

【００４８】次に、図１に示した本実施形態による鋼材
の脱炭測定装置を具体的に実施する他の構成例を図８に
示す。この図８に示す鋼材の脱炭測定装置は、図２に示
した構成とほぼ同じであり、図２に示した構成要素と同
じ部分には同一の符号を付している。

【００４９】図２の構成と図８の構成とで異なるところ
は、以下の点である。すなわち、図２の例は、高周波定
電流供給装置２１と高周波電圧測定装置２６とを鋼材１
０に４端子法により接続する接触式であるのに対して、
図８の例は、送信コイル（１次コイル）８１と受信コイ
ル（２次コイル）８２とを用いた電磁式である点で異な
っている。

【００５０】すなわち、この図８の例では、高周波定電
流供給装置２１に接続された送信コイル８１に定電流を
供給することによって鋼材１０に渦電流を発生させ、こ
の渦電流によって鋼材１０に発生する励磁電圧を高周波
電圧測定装置２６に接続された受信コイル８２を用いて
測定するようにしている。なお、本実施形態では、送受
信コイル８１，８２のボビン径を３６ｍｍあるいは５４
ｍｍとし、巻数を共に１０回としている。

【００５１】また、図８の例では、高周波電圧測定装置
２６により測定された鋼材１０の電圧値を基準化する演
算装置８３（図１の基準化手段３に相当）の処理が、図
２の演算装置２７による基準化の処理と異なっている。

【００５２】すなわち、図８の演算装置８３は、上記高
周波電圧測定装置２６により測定される各周波数ごとの
電圧値からコイル空心時の電圧値をそれぞれ減算し、そ
れにより得られる各電圧値（空心差と呼ぶ）を基準周波
数の電圧値で割ることによって各周波数ごとに鋼材１０
の空心差比を求め、それらをＸ−Ｙ座標系に各周波数ご
とにプロットしてグラフ化する。

【００５３】図９に、上記演算装置８３によるグラフ化
処理の結果の例を示す。この例も図４の例と同様に、１
０ＫＨｚ〜２００ＫＨｚの周波数を１０Ｋ間隔で測定周
波数とするとともに、鋼材１０に供給する定電流を０．
１Ａとし、基準周波数を１０ＫＨｚとして基準化を行っ
た場合の例を示している。また、鋼材１０の種類とし
て、炭素が０．１％含まれているものと、炭素が０．４
％含まれているものとを用いて測定を行っている。な
お、何れの鋼種も外径は２８ｍｍである。

【００５４】この図９から明らかなように、鋼材１０に
脱炭が生じていない場合は、演算装置８３（基準化手段
３）により基準化された各周波数ごとの空心差比の値
は、Ｓ１０Ｃの鋼種もＳ４０Ｃの鋼種もほぼ同じグラフ
上にプロットされる（□印を結ぶグラフおよび＋印を結
ぶグラフ）。

【００５５】一方、脱炭が生じていると、基準化された
各周波数ごとの空心差比の値は、Ｓ１０Ｃの鋼種もＳ４
０Ｃの鋼種も、上記したグラフとは異なるグラフ上にプ
ロットされる（○印を結ぶグラフおよび△印を結ぶグラ
フ）。したがって、このようなグラフのずれを見ること
によって、鋼材１０に脱炭が生じているか否かを判定す
ることができる。

【００５６】また、図１０に、演算装置８３（微分手段
４）により図９に示した４つの直線について各周波数ご
との傾きを微分演算によって求め、それをグラフ化した
場合の結果を示す。このように、空心差比の傾きを計算
してグラフ化することにより、脱炭がある場合とない場
合との差をより明確にすることができ、脱炭の有無をよ
り容易に判定することができるようになる。なお、脱炭
が共に生じている○印を結ぶグラフと△印を結ぶグラフ
とで空心差比の傾きに差があるのは、脱炭量の程度の差
に起因するものと考えられる。

【００５７】次に、図８のように構成した鋼材の脱炭測
定装置の実際の運用法について、図１１および図１２の
フローチャートを参考にして説明する。この場合も実際
の運用では、脱炭の有無の判定基準となるグラフ、すな
わち、脱炭が生じていない鋼材についてのグラフ（図９
および図１０の例では、□印を結ぶグラフおよび＋印を
結ぶグラフ）を最初に作成しておく必要がある。

【００５８】そのために、まず図１１のステップＳ１１
１で、送受信コイル８１，８２を空心にした状態で受信
コイル８２に発生する電圧値を測定するとともに、脱炭
が生じていない健全な鋼材１０を送受信コイル８１，８
２に挿入した状態で、複数の測定周波数の下で鋼材１０
に生じる電圧値を夫々測定する。

【００５９】次に、ステップＳ１１２で、上記測定した
各周波数の電圧値からコイル空心時の電圧値を夫々減算
して空心差を求め、それにより得られる各空心差の値を
基準周波数の電圧値で割ることによって各周波数ごとに
鋼材１０の空心差比を求める。そして、その求めた空心
差比の値をＸ−Ｙ座標系に各周波数ごとにプロットす
る。また、ステップＳ１１３では、各周波数における空
心差比の傾きを微分演算によって計算し、それらを各周
波数ごとにプロットする。

【００６０】そして、ステップＳ１１４で、上記ステッ
プＳ１１２およびステップＳ１１３にてプロットした点
を結ぶことにより、横軸に周波数を持ち、縦軸に空心差
比を持った図９のような判定基準線を作成するととも
に、横軸に周波数を持ち、縦軸に空心差比の傾きを持っ
た図１０のような判定基準線を作成する。

【００６１】上述のようにして判定基準線を作った後に
被測定鋼材について脱炭の有無を調べるときには、まず
図１２のステップＳ１２１で、送受信コイル８１，８２
を空心にした状態で受信コイル８２に発生する電圧値を
測定するとともに、測定対象の鋼材１０を送受信コイル
８１，８２に挿入した状態で、複数の測定周波数の下で
鋼材１０に生じる電圧値を夫々測定する。

【００６２】次に、ステップＳ１２２で、上記測定した
各周波数の電圧値からコイル空心時の電圧値を夫々減算
して空心差を求め、それにより得られる各空心差の値を
基準周波数の電圧値で割ることによって各周波数ごとに
鋼材１０の空心差比を求める。そして、その求めた空心
差比の値をＸ−Ｙ座標系に各周波数ごとにプロットす
る。

【００６３】また、ステップＳ１２３では、各周波数に
おける空心差比の傾きを計算し、それらを各周波数ごと
にプロットする。そして、ステップＳ１２４で、上記ス
テップＳ１２２およびステップＳ１２３にてプロットし
た点を結ぶことによりグラフを作成し、この作成したグ
ラフと、図１１の処理によって作成した判定基準線のグ
ラフとのずれにより脱炭の有無を判定する。

【００６４】以上詳しく説明したように、本実施形態に
よる鋼材の脱炭測定は、鋼材１０の一部を切断してケミ
カルエッジング等を施して行う破壊検査ではないので、
長い鋼材１０の一部分しか検査の対象とすることができ
ないという不都合を防止して、脱炭有無の測定もれを少
なくすることができる。また、切断やケミカルエッジン
グ等の面倒な作業を行わなくて済み、脱炭の測定を容易
に行うことができる。さらに、この脱炭有無の測定の際
には基準材を同時に用いる必要がないので、装置の規模
も簡単にすることができる。

【００６５】なお、以上の実施形態では、鋼材の脱炭測
定装置の構成例として、接触式のもの（図２）と電磁式
のもの（図８）とを示したが、接触式の方が電磁式より
も脱炭の測定精度が良いという利点がある。なお、本発
明は、上記のような純粋な接触式、電磁式による構成の
他にも、これらを組み合わせた構成であっても適用する
ことが可能である。

【００６６】すなわち、高周波定電流供給装置２１を２
端子を介して鋼材１０に接続し、定電流の供給を２端子
を介して行うようにするとともに、発生電圧をコイルを
介して測定するように構成したり、逆に、定電流の供給
をコイルを介して行うようにするとともに、発生電圧を
２端子を介して測定するように構成したりすることが可
能である。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鋼材に対して様々な高周波数で定電流を供給してそのと
きに発生する電圧を各周波数ごとに測定し、測定した各
周波数ごとの電圧値を所定の演算によって基準化してそ
れをグラフ化するだけで、そのグラフから脱炭の有無を
判定することができるようになる。このため、鋼材を切
断したり、ケミカルエッジングを施したりする等の面倒
な作業を行わなくても脱炭の測定を行うことができ、脱
炭の測定を容易に行うことができる。しかも、破壊検査
の場合と異なり、多点測定が可能となるので、測定もれ
を少なくすることができる。さらに、実際の脱炭測定時
には測定対象の鋼材だけを用いれば良いので、装置の規
模を小さくすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である鋼材の脱炭測定装置
の要素的特徴を示す機能構成ブロック図である。

【図２】図１に示した鋼材の脱炭測定装置を具体的に実
施する１つの構成例（接触式の構成）を示す図である。

【図３】４端子法による接続の様子を詳しく説明するた
めの図であり、脱炭測定用の鋼材スタンドの構成を示す
図である。

【図４】測定抵抗値を基準化した抵抗比と周波数との関
係をグラフ化した結果の例を示す図である。

【図５】抵抗比の傾きと周波数との関係をグラフ化した
結果の例を示す図である。

【図６】図２のように構成した鋼材の脱炭測定装置の実
際の運用法について説明するためのフローチャートであ
り、判定基準線を作成する際の手順を示すフローチャー
トである。

【図７】図２のように構成した鋼材の脱炭測定装置の実
際の運用法について説明するためのフローチャートであ
り、実際に脱炭を測定する際の手順を示すフローチャー
トである。

【図８】図１に示した鋼材の脱炭測定装置を具体的に実
施する他の構成例（電磁式の構成）を示す図である。

【図９】測定電圧値を基準化した空心差比と周波数との
関係をグラフ化した結果の例を示す図である。

【図１０】空心差比の傾きと周波数との関係をグラフ化
した結果の例を示す図である。

【図１１】図８のように構成した鋼材の脱炭測定装置の
実際の運用法について説明するためのフローチャートで
あり、判定基準線を作成する際の手順を示すフローチャ
ートである。

【図１２】図８のように構成した鋼材の脱炭測定装置の
実際の運用法について説明するためのフローチャートで
あり、実際に脱炭を測定する際の手順を示すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ 高周波定電流供給手段 ２ 高周波電圧測定手段 ３ 基準化手段 ４ 微分手段 １０ 鋼材 ２１ 高周波定電流供給装置 ２６ 高周波電圧測定装置 ２７ 演算装置 ３１，３２ 電流供給端子 ３３，３４ 電圧検出端子 ８１，８２ 送受信コイル ８３ 演算装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼材に対して様々な高周波数で定電流を
   供給する高周波定電流供給手段と、 上記高周波定電流供給手段により供給される様々な高周
   波数の定電流によって上記鋼材に発生する電圧を測定す
   る高周波電圧測定手段と、 上記高周波電圧測定手段により測定される各周波数ごと
   の電圧値を所定の演算によって基準化し、それにより得
   られる値を各周波数ごとにプロットしてグラフ化する基
   準化手段とを設けたことを特徴とする鋼材の脱炭測定装
   置。
2. 【請求項２】 上記高周波定電流供給手段および高周波
   電圧測定手段を上記鋼材に４端子法により接続し、上記
   高周波定電流供給手段から上記鋼材に対して２端子を介
   して定電流を供給し、これによって上記鋼材に発生する
   電圧を上記高周波電圧測定手段が他の２端子を介して測
   定するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の鋼
   材の脱炭測定装置。
3. 【請求項３】 上記基準化手段は、上記高周波電圧測定
   手段により測定される各周波数の電圧値をもとに、各周
   波数ごとの抵抗値を基準周波数の抵抗値で割ることによ
   って各周波数ごとに鋼材の抵抗比を求め、それらを各周
   波数ごとにプロットしてグラフ化することを特徴とする
   請求項２に記載の鋼材の脱炭測定装置。
4. 【請求項４】 上記高周波定電流供給手段および高周波
   電圧測定手段は、上記高周波定電流供給手段に接続され
   た１次コイルに定電流を供給することによって上記鋼材
   に渦電流を発生させ、この渦電流によって上記鋼材に発
   生する励磁電圧を上記高周波電圧測定手段に接続された
   ２次コイルを用いて測定するようにしたことを特徴とす
   る請求項１に記載の鋼材の脱炭測定装置。
5. 【請求項５】 上記基準化手段は、上記高周波電圧測定
   手段により測定される各周波数ごとの電圧値からコイル
   空心時の電圧値をそれぞれ減算し、それにより得られる
   各値を基準周波数の電圧値で割ることによって各周波数
   ごとに鋼材の空心差比を求め、それらを各周波数ごとに
   プロットしてグラフ化することを特徴とする請求項４に
   記載の鋼材の脱炭測定装置。
6. 【請求項６】 上記基準化手段により求められたグラフ
   の各周波数における傾きをそれぞれ求め、それらを各周
   波数ごとにプロットしてグラフ化する微分手段を更に設
   けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載
   の鋼材の脱炭測定装置。
7. 【請求項７】 脱炭がない鋼材に対して様々な高周波数
   で定電流を供給してそのとき発生する電圧を各周波数ご
   とに測定し、測定した各周波数ごとの電圧値をもとに、
   各周波数ごとの抵抗値を基準周波数の抵抗値で割ること
   によって各周波数ごとに鋼材の抵抗比を求め、求めた抵
   抗比の値を各周波数ごとにプロットしてグラフ化する第
   １のステップと、 上記第１のステップと同様の処理を実際の測定対象の鋼
   材に対して行う第２のステップとを有し、 上記第１のステップと上記第２のステップとで作成した
   両グラフの差から脱炭の有無を判定するようにしたこと
   を特徴とする鋼材の脱炭測定方法。
8. 【請求項８】 送受信コイルを用いて脱炭がない鋼材に
   対して様々な高周波数で定電流を供給してそのとき発生
   する電圧を各周波数ごとに測定し、測定した各周波数の
   電圧値からコイル空心時の電圧値をそれぞれ減算し、そ
   れにより得られる各値を基準周波数の電圧値で割ること
   によって各周波数ごとに鋼材の空心差比を求め、求めた
   空心差比の値を各周波数ごとにプロットしてグラフ化す
   る第１のステップと、 上記第１のステップと同様の処理を実際の測定対象の鋼
   材に対して行う第２のステップとを有し、 上記第１のステップと上記第２のステップとで作成した
   両グラフの差から脱炭の有無を判定するようにしたこと
   を特徴とする鋼材の脱炭測定方法。