对金属工件从非磁相到铁磁相转换度在线检测的方法和装置制造方法及图纸

一种利用涡流测量方法对金属工件中从非磁相到铁磁相的转换度进行在线检测的方法，其中，利用两个距工件距离不同的距离测量线圈来检测与距离相关的信号，并根据该信号求出与距离相关的计算值，以及根据该计算值及检测器测量线圈的另一个测量信号确定转换度的度量值。所述检测器测量线圈用于测量由对工件施加激励磁场所产生的响应磁场。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于在对金属工件进行预先的热机处理之后，对其从非磁相到铁磁相的转换度、尤其是带状钢工件的γ-α相位转换度进行在线检测的方法，其中，使用了一个设置在工件近旁的测量装置，其中，所述检测是借助于施加电磁激励磁场时由工件中所感应产生的非磁相涡流以及由在可能条件下所存在的磁相所产生的响应磁场来进行的。采用热轧法所制造的高级钢板的机械特性除了取决于钢成分外还取决于离开轧钢机的炽热钢板的冷却方式和方法。在冷却中发生一种再结晶过程，该过程取决于当时的温度和保持时间，其中尤其是构成相的粒晶密度是与时间有关的。在钢板冷却时，除产生一非磁相、即所谓的γ相外，还产生一铁磁相、即所谓的α相。在冷却过程中，相位根据冷却的速度而被凝固，其中这些相并是均衡的。亦即根据冷却的速度、即所进行的冷却斜率，晶相成分可以是变化的，其中钢的成分当然也起着作用，因为形成新的相时的温度是与钢的成分相关的。在一定的钢成分条件下所给出的相变过程可从铁-碳相位图中加以了解。采用一定的冷却方法使晶相成分改变的可能性的前提条件是要能尽量精确地确定金属的温度，以便知道何时开始形成一定的相。另外也可以比如根据对金属热幅射的测量或者采用红外扫描来确定温度，但这些测量方法仅能提供很不精确的值，因为在金属表面上形成的氧化层会使测量的结果有误。因此要求测量氧化层下金属的温度，而这一测量用上述方法是不可能完成的。对从非磁性γ相到铁磁性α相的相变过程的确定通常是在利用铁-碳相位图所精确测定的温度下根据具体的钢的成分来进行的，可以采用一种涡流检测方法进行。在该方法中，产生一个作用于金属工件的电磁激励磁场。非磁相和铁磁相对该电磁场的反应是不同的。在非磁相中，金属工件的电子根据所加的电磁场进行运动并屏蔽磁场，这种电子运动导致产生涡流，涡流反过来又产生反磁场，该反磁场削弱所加的外激励磁场。两种磁场是相对立的。非磁相的响应因此导致对所加电磁场的削弱。铁磁相的反应正好与此相反。由于磁矩的耦合作用，铁磁相将对准在所加的激励磁场或初级磁场的方向上。这种因对准而产生的磁场增强了激励磁场。总起来说，对于非磁相和铁磁相会产生两种相反的过程。如果现在用一适当的放置在金属工件近旁的检测线圈来测量金属工件的响应，那么在高于到α相的相变过程温度的工件温度时，可测量到一个较小的合成磁场，该合成磁场是由通过涡流削弱的初级磁场而产生的。一但α相的粒晶形成过程开始，用检测线圈所测量的合成磁场将根据增强初级磁场的磁相磁场成分而变化。这一跳变可被十分精确地测量到，由此也就能精确地确定温度。根据在冷却过程中磁相成分的增加，所产生的合成磁场的变化也随之增大，这样便可根据所获得的测量值来确定与温度相关的转换度。实际中用上述涡流测量方法来确定转换度却是不可能的。这是因为测量过程中钢板运动的缘故。从轧钢机中出来的灼热的钢板连续地经过位置固定的测量装置并运动到一冷却段。然而钢板的运动是不均匀的，更确切地说是晃动和振颤着经过传动段的传动滚轮的。由于这种非均匀的运动会带来许多问题。由涡流所产生的磁场强度取决于工件表面到检测线圈的距离，随着距离的增大，场强会大大减小。由于钢板相对于位置固定的检测线圈的晃动，所获得的测量信号也随钢板的运动而变化，因为涡流磁场连续地随带钢的振动而变化。此外，电磁激励磁场不仅渗入工件中，而且也被工件所反射。仅仅由于晃动便可得到影响测量信号的干扰信号。另一个问题是金属的高温。对至关重要的相变过程的温度大约在900℃左右。这样的高温导致测量配置或检测器线圈产生一定的与温度相关的形状改变。若沿冷却段分布较多的线圈，则几乎不能得到可以比较的结果，因为由于线圈形状的改变，分布的各线圈到金属带的距离也发生了变化。同样对单个线圈来说，其形状的改变也带来了困难，因为金属板的温度在检测器线圈范围内也随着当时所应用的冷却过程发生变化。本专利技术要解决的技术问题是，提出一种能够尽可能精确地在线检测转换度的方法。为解决该技术问题，提出了一种在本文开始所述的具有以下步骤的方法-用至少一个激励线圈来产生至少一个作用于工件的电磁激励磁场，-用至少一个检测器测量线圈来测量由施加激励磁场所产生的响应磁场，其中，检测器测量线圈的与测量装置到工件的距离相关的测量信号用于求得转换度，-用两个距工件距离不同的距离测量线圈来测量由施加激励磁场所产生的响应磁场，其中，两距离测量线圈用于接收两个其值与距离相关的测量信号，根据所述测量信号求出一个与距离相关的计算值，-依据所述测量信号和计算值求出转换度。按照如本专利技术的方法实现了实际的测量装置到工件的距离测量。为此，特别具有优点地设置了两个距离测量线圈，它们到工件、亦即钢带具有不同的距离。由于涡流磁场极大地取决于工件表面到测量装置的距离，因此得到两个不同的信号。由此可求出一计算值，该计算值跟距离有关且给出一个对实际距离的度量。为此比如可计算出线圈电压间的关系，该关系与涡流的大小无关，亦即与材料性质无关，但却与距离有关。作为测量信号在这种情况下使用线圈电压。根据所得到的与距离相关的计算值，则可连续地得到一个实际距离的度量。在检测器测量线圈中所得的信号、比如在线圈中所获得的感应电压本身取决于激励电流，亦即取决于激励磁场以及一个与测量装置的距离和转换度相关的函数，一般地有如下关系式V检测器线圈＝I激励·F(h，fα)，其中V检测器测量线圈＝检测器测量线圈上的感应电压I激励＝激励电流h＝工件与测量装置间的距离fα＝钢板中铁磁相分量如若现在已知工件与测量装置间的距离，则可求出铁磁相分量，或也可根据可采集的相位分量来确定金属温度。由此，根据本专利技术可用一种高激励频率来驱动用于产生第一激励磁场的激励线圈，该激励磁场产生由距离测量线圈测量的第一响应磁场，这样一种高激励频率使得非磁相的响应磁场大于一定条件下的铁磁相磁场。根据这一实施方式，将激励频率选择得如此之高，使得非磁相成分的涡流响应明显大于铁磁相成分的涡流响应。确保这一点是十分具有优点的，因为磁性成分的信号根据另一规律较之非磁成分的信号则随距离下降。铁磁相成分则不能完全跟随、或者完全不能跟随高频。距离测量线圈因而仅测量涡流的响应磁场。优选地选择激励频率≥1MHz，尤其是≥10MHz。根据本专利技术的另一个具有优点的实施方式，设置了用一低激励频率来驱动用于产生第二激励磁场的激励线圈，该激励磁场产生由检测器测量线圈测量的第二响应磁场，这样一种低激励频率使得非磁相的响应磁场小于一定条件下所具有的铁磁相的响应磁场。将激励频率选择得如此低，使得正比于激励频率三次幂的金属涡流响应与(正比于导磁率与激励频率之积的)磁响应相比是微不足道的。激励线圈在此应用一位于KHz范围内的激励频率来激励。优选地设置了用于各线圈的滤波器，这样每个线圈仅测量与它相关的频率。除相转换度外，铁磁相的矫顽磁场强度也表示了一种所关心的材料参数。为能与转换度同时也检测这种参数，根据本专利技术设置了用该激励线圈或另一激励线圈产生一低频磁场，其场强大于工件的矫顽磁场强度，其中由该低频磁场所产生的响应磁场用检测器测量线圈来测量且根据所得的测量信号来确定工件的矫顽磁场强度。该第三激励磁场的场强应是可调的且比工件的矫顽磁场大。涡流响应则根据该磁场来加以测量，由此可检测矫顽磁场强度。该矫顽磁场强度由此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在对金属工件进行预先的热机处理之后，对其从非磁相到铁磁相的转换度、尤其是带状钢工件的γ－α相位转换度进行在线检测的方法，其中，使用了一个设置在工件近旁的测量装置，其中，所述检测是借助于施加电磁激励磁场时由工件中所感应产生的非磁相涡流以及由在可能条件下所存在的磁相所产生的响应磁场来进行的，其具有如下步骤： －用至少一个激励线圈产生至少一个作用于工件的电磁激励磁场， －用至少一个检测器测量线圈来测量由施加激励磁场所产生的响应磁场，其中，检测器测量线圈的与测量装置到工件的距离相关的测量信号用于求得转换度， －用两个距工件距离不同的距离测量线圈来测量由施加激励磁场所产生的响应磁场，其中，两距离测量线圈用于接收两个其值与距离相关的测量信号，根据所述测量信号求出一个与距离相关的计算值， －依据所述测量信号和计算值求出转换度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔达尔曼斯，鲁迪格多尔，克劳斯温齐尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]