JPS62294987A

JPS62294987A - 磁気特性測定方法及び装置

Info

Publication number: JPS62294987A
Application number: JP13876686A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Ishihara; 道章石原
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1987-12-22

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】３、　発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は金属材の磁気特性を測定する方法及び装置に関
し、更に詳述すると上記金属材の磁気特性を特に製造ラ
インにおいて連続的に精度よく測定する方法及び装置に
関する。

〔従来技術〕

鋼材の機械的性質，結晶粒度等の測定には鋼材の磁気特
性を利用した測定方法がある。鋼材の結晶粒度を測定す
る場合について説明すると、その測定には例えば特公昭
５２−−４０５２８号の方法がある。

この方法は、測定対象材である鋼材を電磁石にて飽和磁
化する過程での鋼材の磁束密度変化を検出コイルにて検
出してその出力信号、つまり磁化曲線たる信号を増幅し
、これをパルス強度に応して複数のサンプリング回路に
て分級し、各級の磁化レベルの高さをパルス波高分析器
にて検出して磁化レヘル分布を求め（第８図参照）、そ
の形状又は特徴的な形状部分Ｃ，Ｄにおけるパルスの総
数に基づき結晶粒度を求める方法である。

そのパルスは磁気雑音であり、バルクハウゼン雑音と称
されている。パルスの総数は結晶粒度と相関があること
が従来より知られており、この相関は鋼材を低周波、例
えば０．０１〜０．１　ｔｌｚ程度の周波数の電流を用
いて飽和磁化したときに磁化単位周期当たりに鋼材より
生じたパルス総数を測定することにより求められる。

また、鋼材の機械的性質、例えば硬度、引張強・さ等は
炭素含有量により左右されることが公知である。第９図
は横軸に炭素含有量をとり、縦軸に残留磁束密度Ｂｒ及
び保磁力＋１ｃをとって、熱処理条件が異なる種々の場
合の両者の関係を示したグラフであり、残留磁束密度お
よび保磁力と炭素含有量との間には略−義的な関係があ
る。従ってこの図の例では熱処理条件を同一とすれば鋼
材を直流磁化してその残留磁束密度及び／又は０￥磁力
を測・定することにより炭素含有量、つまり機械的性質
を推定できる。

更に、鋼材の機械的性質は冷間加工度によっても左右さ
れることが公知である。第１θ図は横軸に冷間加工率（
％）をとり、縦軸に比透磁率−１をとって、ステンレス
鋼材の種類が異なる種々の場合の両者の関係を示したグ
ラフであり、冷間加工度と透磁率との間には一義的な関
係がある。従って鋼材を直流磁化し、その透磁率を測定
することにより冷間加工度、つまり機械的性質を推定で
きる。

このように、鋼材の機械的性質、結晶粒度は磁気特性、
つまり上述のバルクハウゼン雑音、残留磁束密度、保磁
力、透磁率等を利用することにより測定可能である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら鋼材の磁気特性をオンライン測定する場合
は、第１１図に示すように鋼材の移送速度（横軸）が変
動すると、鋼材の単位体積当りに受ける磁束密度（縦軸
）が変動し、スボ７）測定を行う場合には測定位置が測
定中に鋼材上を移動して広範囲となるため精度よい測定
を行なえないという問題点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、特に
製造ライン等を移送されている金属材磁気特性を正確に
オンライン測定できる磁気特性測定方法及び装置を提供
することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は金属材の移送速度に応じて磁場の強さを変化さ
せて金属材に一定磁束密度で直流磁化し、その磁化した
金属材部分に臨ませて移送方向に沿って設けである磁気
検出器にて検出した信号のうち、金兄けの同一部分につ
いての信号を用いて磁気特性を測定する。即ち、本発明
に斯かる磁気特性測定方法は、移送される金属材の移送
速度を検出し、金属材を磁化すべ（設けた電磁石へ通電
するＶｉ流電流を移送速度に基づいて調整して金属材を
一定磁束密度で直流磁化し、直流磁化される金属材部分
に臨ませて設けた磁気検出器の検出位置を金属材の特定
部分に追随させることを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づいて具体的に説明−する。

第１図は本発明を残留磁束密度の測定に通用した場合の
実施状態を示す模式図であり、図中１は鋼板を示す。鋼
板１は白抜矢符方向に移送されており、鋼板１の下方に
はその移送速度を検出する速度検出器４及びヨーク形の
電磁石３が設けられている。電磁石３は移送方向に軸心
を一致させて励磁コイル３ａがＵ字形の鉄心２の胴部２
ａに巻回されたものであり、電磁石３の鉄心２の両端部
は鋼板ｌ側へ屈曲して磁極２ｂ、　２ｃとなっている。

上記励磁コイル３ａは、直流型＃５と接続されており、
直流電源５には速度検出器４から検出した移送速度信号
が入力されるようになっている。直流電源５は移送速度
が速いと出力電流を大に、逆に移送速度が遅いと出力電
流を小に調整してこれを励磁コイル３ａへ給電し、励磁
コイル３ａは鋼板１を直流磁化する。

鋼板１を挾んで電磁石３と反対側には複数の磁気検出器
１１．・・・、１ｎ、例えば検出コイルが移送方向に沿
って相互に適長離隔させて設けられている。

検出された信号はフィルタ７へ与えられ、ここで所要周
波数帯域の信号のみが抽出されて演算部４０に入力され
る。

演算部４０には前記速度検出器４にて検出した移送速度
信号が入力されるようになっており、演算部４０はこの
入力信号に基づいて鋼板１の同一箇所の信号を読込むべ
く、各磁気検出器１１．・・・、　Ｉｎから夫々信号が
入力されるフィルタ２１．・・・、２１を経た信号の読
込み走査タイミングを決定し、そのタイミングで読込ん
だ信号に基づきヒステリシスループを検知して残留磁束
密度の測定を行う。

このように構成された本発明に斯かる磁気時性測定装置
により残留磁束密度を測定する方法について説明する。

鋼板ｌの移送速度が速度検出器−４にて検出されると、
直流電源５はその検出信号に基づいて第１１図に示した
如く、鋼材移送速度の変化に応じて変化する鋼材磁束密
度を一定値にすべく出力電流を調整する。

第２図は例えば磁気検出器が９開設けられ、それらによ
る鋼板上の検出位置を下流側からａ、　　ｂ。

ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉとし、また電磁石３の磁極
２ｂ、　２ｃの中間位置と対向する鋼板上の位置をｅと
し、更に位置ｅでの電磁石による最大の磁場の強さを）
Ｉｅｆｆとしたときの各位置での磁場の強さに基づき電
磁石３による等磁場分布を示したグラフであり、直流電
源５による出力電流の調整により１ｌｅｆｆは移送速度
に応じて適当なレヘルに制御される。これにより山形分
布の磁場の中を移送される間、鋼板ｌに及ぶ磁束密度は
徐々に高くなっていき、最大値となったのち徐々に低下
していくが、直流電源を制御することによりその最大値
は、移送速度に拘わらず一定値となる。このため、鋼板
１は一定しヘルで直流磁化される。

第３図は横軸に磁場の強さ１１をとり、線上に磁束密度
Ｂをとって鋼板１が電磁石３により磁化−消磁される間
の両者の関係を鋼板１上の１点について示したグラフで
ある。図中のａ、ｂ、ｃ・・・ｉは第２図のそれと同一
であり、またａ′、ｂ′５０へ・・１′は位置ａ、　　
ｂ、　　ｃ、・・・ｉでの各磁場の強さＩ４を受ける鋼
板１の磁束密度Ｂの値を示す。

この図より理解される如ＨＲＦｊ、Ｉ上の１測定点は電
磁石３からの磁界が及ぶ範囲を移送される間の＋４とＢ
との関係が第１象現内のヒステリシスループＡ上の点と
なる。

一方、演算部４０は速度検出器４からの移すＪ速度信号
に基づいて鋼板１の１測定点が各位置ａ、　　ｂ。

Ｃ・・・ｉを通過するタイミングを求め、該当する磁気
検出２３　ｔ　ｌ、・・・、　Ｉｎからの信号を処理す
るフィルタ２１．・・・、　２ｎを経た信号を、求めた
タイミングで読込む。このため、鋼板ｌの同一筒所の磁
気変化を経時的に検出し得る。

演算部４０には位置ａ、ｂ、ｃ・・・ｌでの電磁石３か
らの磁場の強さＦ（及び硬度、引張強さと関連性のある
炭素含有皇と残留磁束密度との関係式が予め設定されて
おり、演算部４０は磁束密度イぼ号を読込むと磁場の強
さＨと磁束密度Ｂとの関係より鋼板１の１　ｉＪ’Ｊ定
点についてのヒステリシスループＡを算出して励磁後に
磁場の強さＩ（がゼロとなるときの残留磁束密度Ｂｒ　
（第３図参照）をＩす定し、その残留磁束密度と上記関
係式とりこ基づき硬度、引張強さ等を測定し、これを図
示しない表示器に表示させる。

なお、／ｉ１′Ｗ部４０の替わりにマルチチャンネルア
ナライザを設けることにより、磁化の強さが変化してい
るときに鋼板ｌから発するバルクハウゼン雑音の数を測
定し、例えば特願昭５９−１５９−１（号の結晶粒度測
定方法を用いることにより又は検量線により結晶粒度の
高精度のオンライン測定がｉ’ｌ　ｉｍとなる。

第４図は本発明の他の実施例を示す模式図であり、第１
図と同一部分には同一番号を付している。

鋼板１の下方には電磁石１０３と１０４とを移送方向に
適長離隔して設けてあり、電磁石１０３と１０４　とが
夫々鋼板１・＼及ぼす磁界の方向を逆方向となるように
直流電源１０５より夫々電流が通電さ？しるようになっ
ている。直流電源１０５は速度検出器４からの速度信号
に基づいて電磁石１０３と１０４　とに出力する電流値
を調整して磁化力を一定に制御可能となっている。

このように構成された本発明装置による場合は、第５図
に示すように電磁石１０３による場合（Ｅ）と電磁石１
０４による場合（Ｆ）とで夫々の磁界１０３ａと１０４
ａとが逆方向となり、また磁場の強さが正・負正になる
。このため、第６図に示す如く横軸に磁場の強さＨをと
り、縦軸に磁束密度Ｂをとった座標上の第１．　２．　
３．　４仝象現でのヒステリシスループの測定が可能と
なり、これにより残留磁束密度だけでな（種々の磁気特
性、例えば透磁率。

微分透磁率等を高精度でオンライン測定でき、冷間加工
度等の測定も可能となる。

なお、上記２実施例ではヨーク形電磁石を用いているが
、本発明はこれに限らず第７図に第１図と対比して示す
如くポイントボール形電磁石を用いても同様に実施でき
る。

また、上記説明では磁気検出器を一定間隔離隔して配し
ているが、本発明はこれに限らず複数の検出コイル又は
感磁性素子を隙間なく連続配置した磁気検出器を使用し
ても或いは１つの検出コイル、感磁性素子を鋼板１と同
速度で追随移動させるようにしても実施できることは勿
論である。この場合は連続的或いはより明瞭なヒステリ
シスループの測定が可能である。

更に、上記実施例では鋼板の磁気特性を測定しているが
、本発明はこれに限らず常磁性２強磁性の金属材一般の
磁気特性を測定できることは勿論である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明による場合は、移送さ。

れる金属材を移送速度に拘わらず一定磁束密度で直流磁
化でき、また１測定点についての磁気特性のスポット測
定が可能であるので、高ヰｈ度の磁気特性測定を行うこ
とができ、これによりオンライン測定が可能となり、ま
た金属材の機械的性質。

結晶粒度等を測定できる等、本発明は優れた効果を奏す
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図は電磁
石から発する磁場の強さの分布図、第３図は磁場の強さ
と磁束密度との関係を示すグラフ、第４図は本発明の他
の実施例、第５図はその場合の測定方法説明図、第６図
はその場合の測定可能範囲の説明図、第７図は本発明の
他の実施例、第８図は従来の結晶粒度の測定方法の説明
図、第９図は残留磁束密度及び保磁力と炭素含有量との
関連図、第１０図は冷間加工度と透磁率との関連図、第
１１図は鋼材移送速度と鋼材磁束密度との関連図である
。１・・鋼板　　３　、１０３．１０４．２０３・・・電
磁石　　４・・・速度検出器　　５，１０５・・・直流
型Ｊ、つｒ　　　１１．　　・・、ｉｎ・・・磁気検出
器　　４０・・・演算部特　許　出願人　　住友金属工
業株式会社代理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫ｄ第２図第３図第５図第８図

Claims

【特許請求の範囲】１、移送される金属材の移送速度を検出し、金属材を磁
化すべく設けた電磁石へ通電する直流電流を移送速度に
基づいて調整して金属材を一定磁束密度で直流磁化し、直流磁化される金属材部分に臨ませて設けた磁気検出器
の検出位置を金属材の特定部分に追随させることを特徴
とする磁気特性測定方法。２、移送される金属材の移送速度を検出する速度検出器
と、前記金属材を直流磁化する電磁石と、金属材を一定磁束密度にて直流磁化すべく、前記速度検
出器の検出移送速度に基づいて電磁石へ通電する電流を
調整する直流電源と、直流磁化される金属材部分に臨ま
せて設けてあり、金属材の移送方向の複数位置での磁気
特性の検出が可能な磁気検出器と、前記検出移送速度に基づき磁気検出器の検出位置を走査
する装置とを具備することを特徴とする磁気特性測定装置。