JPS6053806A - 厚さ測定方法 - Google Patents

厚さ測定方法

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JPS6053806A
JPS6053806A JP16231983A JP16231983A JPS6053806A JP S6053806 A JPS6053806 A JP S6053806A JP 16231983 A JP16231983 A JP 16231983A JP 16231983 A JP16231983 A JP 16231983A JP S6053806 A JPS6053806 A JP S6053806A
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steel pipe
temperature
correction
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JP16231983A
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JPH0242411B2 (ja
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Riichi Murayama
村山 理一
Hisao Yamaguchi
久雄 山口
Kazuo Fujisawa
藤沢 和夫
Takashi Kadowaki
門脇 孝志
Susumu Ito
伊東 将
Kazuya Sato
佐藤 弌也
Soji Sasaki
佐々木 荘二
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Hitachi Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Hitachi Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
    • G01B17/02—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations for measuring thickness

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

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】 本発明は熱間材の冷間時厚さを極めて精度良く測定する
方法に関する。
近年油井管等の鋼管は需要の増大に伴って高品質化が要
求されている。この要求に対応するためには鋼管製造中
に厚さ等を計測し、計測結果を製造ラインに反映させる
のが望ましい。鋼管製造中にその厚さを測定する方法と
して電磁超音波を利用する方法が知られている。この方
法は鋼管に直流磁界を付与しておき、その表面に臨ませ
たコイルに高周波電流を瞬時印加することによって表面
に渦電流を生ぜしめて該直流磁界とのローレンツ力によ
り歪を生じさせ、これにより発生した超音波を鋼管内面
に向けて伝播させて、超音波発生時点より内表面からの
エコーの検出時点までの時間Tを計測し、このT値を下
記(1)式に代入することにより厚さDを測定する方法
である。
D=T−V/2 ・・・fil (1、■:鋼管内の音速 しかしながらこの方法を用いて鋼管製造工程中のように
、熱間材の厚さを測定する場合には次のような難点があ
った。即ち、被測定材の温度ムラにより音速Vが測定部
ごとに異なり、この音速Vの値として固定値を用いてい
る場合は測定誤差が大きい。更に製造ラインに反映させ
るためには熱管で測定する必要があるが、成品の品質管
理寸法は冷間時のものであり、同様の理由で十分な温度
補正が行えておらず有効な制御情報となり得ていなかっ
た。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは電磁超音波により熱管の被測定材の
厚さを計測すると同時に被測定材の表面温度を計測し、
これにより被測定材の温度に依存する音速の補正及び収
縮による厚さ補正を行って熱間時に冷間時の被測定材の
厚さを精度よく測定する方法を提供するにある。
本発明に係る厚さ測定方法は直流磁場を付与した熱間の
被測定材に電磁誘導にて渦電流を生ぜしめて該直流磁場
とのローレンツ力により超音波振動を生じさせ、この振
動又はその反射波を被測定材表面に臨ませたコイルにて
検出して、前記超音波振動の伝播時間をめる一方、被測
定材の表面温度を計測し、計測温度に応じた前記超音波
振動の伝播速度と被測定材の熱膨張量と、前記伝播時間
とに基づいて被測定材の冷間時での厚さをめることを特
徴とする。
次に本発明を図面に基づき具体的に説明する。
第1図は本発明の実施状態を示す模式図、第2図は第1
図のn−n線による模式的断面図である。
図中1は電磁超音波発生部を示しており、電磁超音波発
生部1は鋼管Pを直流磁化して前記原理により鋼管P内
に超音波を伝播せしめるものであり、全体として円筒状
をなし、鋼管Pはその内部に挿通されて軸長方向へ移動
され“ζいる。
そして発生部1には厚さ測定部、即ち後述するコイル5
1.52に可及的に近接するように放射温度針10が配
設されている。
前記電磁超音波発生部Iば次のような構成としている。
即ら鉄心2a、 2bはその軸長方向に2分割され、夫
々中心部に切欠き部を有する断面コ字状(図面は軸心線
の−・側を断面で表しているので到立l、形に現れる)
の円筒形に作られ、鉄心2a、 2b夫々の切欠き部に
は先81部が先細り状にされた円筒形鉄心2 ’ a 
+ 2 ’ bが挿着されている。夫々の鉄心2a、2
’a 、2h、2’b内部には励磁コイル3a、 3b
が固着されている。鉄心2 ’ a + 2 ’ bの
先細りの先端部にはコイル収納ブロック4が介装されて
いる。このブロック4は非磁性体からなる円筒状物であ
り、その6等配の位置には内周側に位置させて、即ち鋼
管P外周に臨ませて送信コイル51及び受信コイル52
が同心状に組合されて、その軸心方向を鋼管Pの半径方
向として配置してアリ、このコイル51.52はブロッ
ク4の内周側に露出することなく非導電性のカバー6に
て覆われている。そして熱間の鋼管Pに近接する鉄心2
′a。
2’b及びブロック4には夫々導水管7,8を通して冷
却水が通流されてこれによる冷却が行われ、また冷却水
通流のために形成した導水管7に沿わせてコイル51.
52へのケーブルが挿通されている。
このように構成された電磁超音波発生部1のうち励磁コ
イル3a、 3bには図示しない直流電源が接続されて
おり、またコイル51.52夫々にはパルス電流発生回
路11及び増幅器13が接続されている。
励磁コイル3a、 3bに直流電流をil流せしめると
鉄心2’a + 2’b間、つまりブロック4に臨む鋼
管2表面には鋼管軸方向の直流磁界が与えられる。一方
同期パルス発生回路12からのトリガー信号に基づきパ
ルス電流発生回路IIはパルス電流を発し、これを送信
コイル51に通流することにより鋼管Pの半径方向の磁
束が変化し、この磁束変化にイ1!って鋼管2表面に渦
電流が発生ずる。この渦電流と前記磁県とによるローレ
ンツ力にて鋼管2表面と垂直な方向に変化する歪(フレ
ミングの左手の法則)が発生し、該歪は鋼管Pの表面と
垂直な方向に伝播する。即ち鋼管2表面から縦波の超音
波が発注する。この超音波は鋼管P中を伝播し、その内
周面で反射し、この反射超音波は外表面に到達し前述と
逆の過程(フレミングの右手の法則)により渦電流を発
生し受信コイル52で渦電流により発生する誘起電圧と
して検出される。検出された信号は増幅器13へ送られ
る。
増幅器13は入力信号を増幅し、増幅された信号は同期
検波器14により包絡線検波されてゲート回路16へ送
られる。このとき増幅器13出力のピーク値は感度補正
回V815によりほぼ所定値になるように調整されてい
る。
」1記ゲート回路16には同期パルス発生回路12から
のトリガー信号が与えられており、これによりゲート回
路16はパルス電流を送信コイル51に通電した時点か
ら最初のエコーを検出した時点まで計数を行わせるべき
信号を時間計数回路17に送っている。
時間計数回路17にはクロックパルス発生回路18から
一定周波数のクロックパルスが与えられており、これを
ゲート回路16からの信号が与えられている期間、つま
り鋼管Pの表面に超音波が発生した時点からその内表面
よりのエコーが検出された時点までのクロックパルス個
数をめ、この値を演算回路19へ与える。
前記放射温度計10は鋼管Pの表面温度を検出し、検出
信号はA/D変換器20を介して演算回路19へ与えら
れる。
第3図は鋼管P表面温度と音速との関係を示す実験結果
であり、本発明方法同様電磁超音波と放射温度計を利用
して測定したものであり、再現性のよい測定結果が得ら
れている。そして変態点近傍では不規則な変化をするが
他の温度域、特に熱間鋼管の温度720°C〜880°
Cの範囲ではよいリニアリティを示す。
演算回路19にはこの温度範囲の鋼管表面温度−音速の
関係を示ず)記(2)式を設定あり、Vs=b−a−8
・・・(21 但し、S8鋼管表面温度 Vs :鋼管表面温度Sでの鋼管内の音速a −11=
定数 A / I)変換器20からの入力Sによって鋼管表面
温度Sでの鋼管内の音速Vsを算出し、次いで下記(3
)的により音速Vsを用いたときの厚さDsを算出する
。
Ds = T−Vs / 2 −(31なおTを計測し
た位置とSを計測した位置とのずれは演算回路19で補
正する。
また演算回路19には前記温度域の熱膨張計数α(S)
を設定してあり、下記(4)式に従い冷間常温温度SO
このD’sは表示器21に表示させる。
なお演算回路19は鋼管2周りの6組のコイルに共通し
て設けることとし、各コイルの組につき順次的に情報を
取り込むようにすればよい。表示器21は各コイルによ
る測定値を各別に表示するように6つ設けてもよく、ま
た1つだけ設けて選択的に表示するようにしてもよい。
また表示器21と共に又は表示器21に替えて記録計を
設けてもよい。
更に演算回路19をミニコンピユータ等の計算機として
、結果をフロッピ′−ディスク等に格納するようにして
もよい。計算はオンラインでもオフラインでも行えるこ
とは勿論である。
上記説明ではコイルを送信用と受信用とを各別にした構
成としているがコイルを1つだけ設けて送受信兼用とし
てもよい。また鋼管Pを直流磁化する装置としては前述
の如く電磁石に限らず永久磁石を用いてもよい。更に鋼
管Pの厚さを測定する場合を示したが管以外でも測定で
きる。そして、更に反射法による場合を示しているがこ
のものに限らず被測定材を挟んでコイルを対向させて透
過法によっても良いことは勿論である。
次に本発明の実施例につき説明する。電磁超音波発生部
1をストレッチレデューサミルの出側から2番目のロー
ルの上流側に配し、ミルにて処理中の鋼管の厚さを測定
した。測定対象の管の鋼種は350Cのカーボン鋼であ
り、外径42.7mmφ。
60.3nuoφ、II4.3n+mφの3種類、厚さ
3.2〜25mm t 。
長さ14〜90mのもの400本を全長に亘って4ミリ
秒毎(約20nunピンチの長さに相当)にて測定した
。
なお前記(2)式のa、b値はa=5600m/秒、b
−90m/秒を用いた。
第4図は横軸に鋼管先端からの長さくm)をとり縦軸に
測定厚さくmm)をとって、本発明によりめた厚さD’
s (実線)を示したグラフであり、比較のために温度
に関する補正を行わない場合の厚さD (破線)を併・
lて示している。この図より本発明によりめた厚さD’
sは温度による補正を行わない場合の厚さDより小さく
、また圧延終了端近傍の低温部では熱収縮による補正量
が小さいため若干ながら補正によるD’s=Dの差は小
さいなっていることがわかる。
第5図は横軸に本発明方法による測定値D’s−冷間で
の測定値をとり縦軸に測定度数をとって、本発明により
めた厚さD’sと冷間で実測したときの厚さとの差をめ
その度数分布を示したグラフであり、比較のために第6
図に温度による補正をしない場合の度数分布を横軸に補
正をしない場合の測定値り一冷間での実測値をとり縦軸
に測定度数をとって示している。これら両図より本発明
による場合はその分布が冷間での実測値に近づき、±0
.1mmの精度で測定でき、これにより測定精度が向上
したことがわかる。
以上詳述した如く本発明は熱間の被測定材厚さを電磁超
音波により測定するとともに測定部位の表面温度を測定
し、これにより被測定材中の音速及び温度降下するとき
の収縮量を補正して厚さを測定するので、正確な冷間時
の厚さをめることができ、製造ラインへその測定結果を
反映させ得、成品の寸法精度の向上に極めて優れた効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施状態を示す模式図、第2図は第1
図のn−n線による模式的断面図、第3図は鋼管表面温
度と音速との関係を示すグラフ、第4図は本発明による
測定結果を示したグラフ、第5図は本発明の測定誤差を
示したグラフ、第6図は温度による補正を行わない場合
の測定誤差を示したグラフである。 P・・・鋼管 3a、 3b・・・励磁コイル 10・
・・放射温度計 19・・・演算回路 51・・・送信
コイル 52・・・受信コイル 特 許 出願人 住友金属工業株式会社外1名代理人 
弁理士 河 野 登 夫 1 30− 2 特開昭GO−53806(5) (嫉7”、at) 酊 丑 A柔 1 ぶ ぼ 1th倉 ぶ [ギ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、直流磁場を付与した熱間の被測定材に電磁誘導にて
    渦電流を生ゼしめて該直流磁場とのローレンツ力により
    超音波振動を生じさせ、この振動又はその反射波を被測
    定材表面に臨ませたコイルにて検出して、前記超音波振
    動の伝播時間をめる一方、被測定材の表面温度を計測し
    、計測温度に応じた前記超音波振動の伝播速度と被測定
    材の熱膨張量と、前記伝播時間とに基づいて被測定材の
    冷間時での厚さをめることを特徴とする厚さ測定方法。
JP16231983A 1983-09-02 1983-09-02 厚さ測定方法 Granted JPS6053806A (ja)

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JPH0242411B2 JPH0242411B2 (ja) 1990-09-21

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KR100635697B1 (ko) 2004-07-29 2006-10-17 한국표준과학연구원 실시간 온도보정을 수행하는 초음파에 의한 두께 측정 방법

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