(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間鋼材である被測定材の材質で決まるγ相からα相への変態温度と前記被測定材に対する冷却速度との関係に基いて、γ相からα相への変態終了までの冷却速度と冷却時間とを決定する冷却条件決定ステップと、
前記冷却条件決定ステップにて決定された冷却速度でかつ決定された冷却時間だけ前記被測定材の表層部を冷却する冷却ステップと、
前記冷却ステップでγ相からα相へ変態した前記被測定材の表層部に対して、静磁場と振動磁場との複合磁場を印加して、前記被測定材内を伝播する横波の超音波を磁歪効果により生起させる超音波発生ステップと、
前記被測定材内を伝播した超音波を受信することにより前記被測定材に対する計測を行う計測ステップと
を有することを特徴とする電磁超音波計測方法。
【請求項２】
前記冷却ステップは、前記冷却条件決定ステップにて決定された冷却速度を、前記被測定材を冷却する冷却手段の冷却媒体噴出量、冷却ゾーン長、被測定材の搬送速度の何れかひとつ又はそれらの組合せにて実現することを特徴とする請求項１記載の電磁超音波計測方法。
【請求項３】
変態させる表層部の厚みを、前記生起させる超音波の周波数と被測定材の電磁気特性とから定まる浸透深さ以上とすることを特徴とする請求項1又は２記載の電磁超音波計測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば製鉄所における熱間鋼材の各種特性を非接触で計測する電磁超音波計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば金属の板や管等の被測定材に対して、非接触で超音波を印加して被測定材内を伝搬した超音波を受信して寸法や欠陥等の被測定材の各種特性を計測する計測方法の一つとして電磁超音波法が知られている。
【０００３】
図１２を用いてその電磁超音波法の動作原理を説明する。鉄等の導電性を有する被測定材１の表面に対して磁化器２を対向配置し、被測定材１内に磁場３を発生させる。被測定材１に近接させた検出コイル４に高周波電流を流すことによって被測定材１内に渦電流を生起させる。その渦電流と磁場３とで発生するローレンツ力を用いて被測定材１内に超音波５が発生して、この被測定材１内を伝搬する。この被測定材１内を伝搬した超音波５にて渦電流が発生し、検出コイル４でその伝搬された超音波５に対応した電流が検出される。したがって、圧電振動子が組込まれた一般の超音波探触子を用いた超音波計測と同様の手法で、被測定材１の寸法や欠陥を測定できる。
【０００４】
このような電磁超音波法は、非接触であるために、製鉄所における中間製品である高温の熱間鋼材の寸法測定や欠陥検出へも適用できる長所を有する。しかしながら、電磁超音波法は、現在、一般的に用いられている圧電振動子による超音波計測方法に比較して電気機械変換率効率が非常に低いため、寸法や欠陥の検出感度やＳＮ比が非常に悪いという問題がある。
【０００５】
このため従来から電磁超音波法の検出感度を改善する工夫が種々試みられてきた。
【０００６】
例えば、特開昭５３−９９９８９号公報においては、常温状態における被測定材の表面に塗装やメッキによりニッケル・コバルト・フェライトなどの磁歪材の薄層を形成することで、磁歪効果によって著しく超音波の発生効率が向上すると提示されている。
【０００７】
しかし、被測定材の表面に磁歪材の薄層を形成する必要があるので、製鉄所における高温の熱間鋼材の特性をオンライン状態で計測できない。したがって、この手法を採用できない。
【０００８】
さらに、電磁超音波法における寸法や欠陥の検出感度やＳＮ比の温度依存性が大きい。図１３は、電磁超音波法における寸法や欠陥の検出感度の温度特性を示す図である。計測対象の被測定材として、炭素鋼とステンレス鋼とを用い、発生させる超音波として縦波と横波とを用いている。なお、各条件における温度依存性を明確にするために常温における各条件の検出感度を０ｄＢに設定している（非破壊検査第３４巻第１１号ｐ８０）。
【０００９】
この実験結果にも示されるように、熱間鋼材の温度帯を含む８００℃以上の高温では検出感度の低下が著しい。なお、縦波の炭素鋼において、変態温度近傍で急峻なピークが生じているのは、この温度領域で透磁率が急激に上昇するからである。したがって、このままでは、上述した電磁超音波法を熱間鋼材の特性計測に適用できない。
【００１０】
このような不都合を解消するために、特開昭５３−１０６０８５号公報においては、図１４に示すように、搬送状態の熱間鋼材からなる被測定材１の表面に冷却流体６を吹付け、被測定材１の表面から１ｍｍ以内の表層部７を強磁性体の自然磁化が生じるキューリ温度（鉄で約７６０℃）以下に冷却させている。
【００１１】
このように冷却することにより、表層部７の磁性が回復して強磁場となり、また電気伝導度も向上するので超音波の伝搬効率が高くなると見られている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１４に示す被測定材１の表面に冷却流体６を吹付る手法においてもまだ解消すべき次のような課題があった。
【００１３】
すなわち、熱間鋼材としての被測定材１の表面を冷却流体６を吹付けて冷却していく際に、冷却速度が速くかつ冷却時間が短い場合には、被測定材１内部の温度をキュリー点以下に低下させたとしても、過冷却のため結晶はしばらくはγ相を維持するオーステナイト状態のままでり、すぐには磁性は回復しない。そのため、オーステナイト状態が解消されるのを待たないと検出感度及びＳＮ比は向上できない。
【００１４】
したがって、製鉄工場における製造ライン上における高速で搬送されている熱間鋼材の寸法や欠陥の特性をオンライン状態で精度よく安定して測定できなかった。
【００１５】
また、一般に、従来の各電磁超音波法においては、被測定材１内で生起される超音波５は縦波であるので、高い測定精度が得られなかった。
【００１６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、変態するまで被測定材を冷却することによって、確実に磁性状態で超音波を生起でき、高温の被測定材に対して非接触状態で、高い精度で超音波を用いた各種の計測を実施できる電磁超音波計測方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解消するために、本発明の電磁超音波計測方法においては、熱間鋼材である被測定材の材質で決まるγ相からα相への変態温度と被測定材に対する冷却速度との関係に基いて、γ相（面心立方結晶）からα相（体心立方結晶）への変態終了までの冷却速度と冷却時間とを決定する冷却条件決定ステップと、冷却条件決定ステップにて決定された冷却速度でかつ決定された冷却時間だけ被測定材の表層部を冷却する冷却ステップと、冷却ステップでγ相からα相へ変態した被測定材の表層部に対して、静磁場と振動磁場との複合磁場を印加して、被測定材内を伝播する横波の超音波を磁歪効果により生起させる超音波発生ステップと、被測定材内を伝播した超音波を受信することにより被測定材に対する計測を行う計測ステップとを有する。
【００１８】
このように構成された電磁超音波計測方法の動作原理を説明する。
熱間鋼材の冷却時における磁性変化について種々の実験と考察を重ねた結果、冷却していく過程で良好な磁性を得る条件として被測定材の温度がキュリー温度以下であることに加えて、フェライトが発生するように、γ相からα相へ相変態が必要であることを発見した。
【００１９】
そこで、被測定材の表層部を冷却によって変態させている。さらに、表層部の磁歪領域を利用して高感度な超音波の送受信を行う方法として、被測定材の表面に磁場を印加して、バイアス磁歪を生じせしめ、超音波送受信用コイルを用いて水平方向の振動磁歪を加えている。この結果、両者の合成によって強力なせん断波すなわち横波の超音波が発生する。この被測定材の表層部内に生起した横波の超音波は被測定材内を伝搬する。
【００２０】
被測定材内を伝搬する超音波の受信についても、この被測定材内を伝搬した超音波にて磁歪による振動磁場が発生し、超音波送受信コイルでその振動磁場すなわち超音波に対応した電流が検出される。
【００２１】
さらに、被測定材の材料特性と冷却条件とで定まる被測定材の表層部での冷却速度を求め、この冷却速度と該当被測定材の変態温度特性とから、γ相からα相へ変態させるための冷却時間を求める。
【００２２】
被測定材としての熱間鋼材におけるγ相からα相への変態温度ＴSは、単純に被測定材内の温度Ｔで一義的に定まるのではなく、図5の特性Ａ1、Ａ2に示すように、冷却時間Mと温度Ｔとに関係している。図５において、特性Ａ1は変態開始温度を示し、特性Ａ2は変態終了温度を示している。
【００２３】
すなわち、冷却速度ＶCが高くなると変態開始温度、変態終了温度ともに低くなる。逆に、冷却速度ＶCが低くなると変態開始温度、変態終了温度ともに高くなる。なお、冷却速度ＶCは、冷却手段（冷却機構）の冷却媒体噴出量や被測定材の伝熱特性、厚みなどで求まる。
【００２４】
そこで本発明においては、上述したように、被測定材の材料特性と冷却条件とで定まる被測定材の表層部での冷却速度ＶCを求め、この冷却速度ＶCと該当被測定材の変態温度特性Ａ2から、γ相からα相へ変態させるための冷却時間M２を求めている。
【００２５】
このような手順で冷却時間Ｍ2を求めることによって、被測定材の表層部を確実に相変態させることが可能となり、常に安定に強力な電磁超音波の送受信が可能となる。
【００２９】
さらに別の発明は、上述した発明の電磁超音波計測方法において、冷却ステップは、冷却条件決定ステップにて決定された冷却速度を、被測定材を冷却する冷却手段の冷却媒体噴出量、冷却ゾーン長、被測定材の搬送速度の何れかひとつ又はそれらの組合せにて実現するようにしている。
【００３１】
さらに別の発明は、上述した発明の電磁超音波計測方法において、変態させる表層部厚みを、生成させる超音波の周波数と被測定材の電磁気特性とから定まる浸透深さ以上としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の一実施形態の電磁超音波計測方法を示す模式図である。
【００３３】
製鉄所で製造される熱間鋼材である導電性を有する被測定材１１は矢印方向へ一定速度ＶSで搬送されている。この搬送状態の被測定材１１の表面１１ａに対向して、表面１１に対して垂直成分を有する垂直磁場１０を印加する磁化器１２が配設されている。この磁化器１２は２個の永久磁石１２ａ、１２ｂで構成されている。なお、この磁化器１２を電磁石で構成してもよい。
【００３４】
磁化器１２の被測定材１１側には、垂直磁場１０を垂直に横切る方向に超音波を送受信するための送受信用コイル１３が配設されている。この送受信用コイル１３には、例えば、１００ｋHzの高周波信号を例えば１０μｓ等の所定のパルス幅及び１ｍｓ等の所定のパルス周期を有したパルス信号でパルス変調した送信信号が印加される。なお、この実施形態においては、１つの送受信用コイル１３で超音波の送信と受信とを行っているが、送信と受信とを個別のコイルで実施することも可能である。
【００３５】
さらに、磁化器１２の両側に、被測定材１１の表面１１ａを水等の冷却媒体１５ａ、１５ｂを吹付ける冷却機１４ａ、１４ｂが配設されている。したがって、被測定材１１の表面１１ａは冷却水１５で覆われることになる。この冷却媒体１５ａ、１５ｂにより被測定材１１内の表面１１ａ近傍の表層部１６はγ相からα相への変態温度ＴS以下に冷却される。したがって、この状態においては、表層部１６はα相へ変態後か、又はα相への変態過程である。被測定材１１内の表層部１６以外の部分はγ相のままである。
【００３６】
変態温度ＴSはキユーリー温度ＴCより遙かに低いので、表層部１６は高い磁性が回復している状態である。
【００３７】
図２は、被測定材１１の表層部１６内に、横波の超音波１７が生起される原理を示す図である。γ相からα相へ変態した状態の表層部１６においては、磁性の回復により磁歪が発生するようになる。この状態において、垂直磁場１０が印加されると、表層部１６が縦方向に磁歪で歪んだ状態となる。さらに、送受信用コイル１３に高周波の送信信号の電流を流すと、水平方向の振動磁場によって表層部１６には水平方向の振動的な磁歪がかかる結果、強力なせん断波を得ることができる。この場合は被測定材１１を表面１１ａに直交する方向（厚み方向）に伝播する横波の超音波１７が生起される。
【００３８】
次に、実施形態の電磁超音波計測方法の各実験結果を従来技術との比較で説明する。
【００３９】
図３は第１の実験を示す構成図である。
熱間鋼材である材料長Ｌａを有する被測定材１１は搬送機構１８で矢印方向に一定速度ＶSで搬送されている。この被測定材１１の表面１１ａに対して、冷却機１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、及び磁化器１２と送受信用コイル１３とからなる超音波送受信ユニット１９が対向配置されている。熱間鋼材である被測定材１１は約９００度で均熱化されている。この温度においては、被測定材１１は全部に亘って変態前のγ相である。
【００４０】
このような条件において、先ず、従来方法と同様に、表層部１６の温度Ｒをキユーリー温度ＴC（≒７６０℃）以下にする条件を設定する。
【００４１】
冷却機１４ａ、１４ｂ、１４ｃは、冷却速度ＶC＝−２０℃／ｓで被測定材１１の内部を冷却する。超音波送受信ユニット１９においては、生成する超音波１７の周波数を１００ｋHzに設定する。さらに、冷却ゾーン長をＬ＝３０ｃｍとし、搬送速度をＶS＝４０ｍｍ／ｓとする。
【００４２】
すると、被測定材１１の表面１１ａにおける搬送方向の任意位置における冷却時間はＭ＝３００／４０＝７．５ｓであるので、冷却時間Ｍ終了後における表層部１６の温度Ｒは、
0003656555.tif 000002
となり、鉄鋼のキユーリー温度ＴC（≒７６０℃）を下回る。
【００４３】
この状態で、被測定材１１の超音波１７の底面エコーを超音波送受信ユニット１９で受信した。この超音波送受信ユニット１９で受信したエコー信号ｅ1の信号レベルを図４に示す。エコー信号ｅ1の信号レベルは、図示するように、被測定材料長Ｌａの範囲外の雑音レベルに対して、殆ど差異がなく、ＳＮ比が低く、実用に耐えない。
【００４４】
次に、実施形態方法である、表層部１６をγ相からα相へ変態させる条件を設定する。
【００４５】
図５に示す被測定材１１の連続冷却変態線図(ＣＣＴ)に基づく。この連続冷却変態線図を参考にして、各条件を設定する。
【００４６】
先ず、冷却機１４ａ、１４ｂ、１４ｃの冷却速度は前回と同じであるＶC＝−２０℃／ｓとすると、この冷却速度ＶC＝−２０℃／ｓと変態開始温度特性Ａ1との交点で示される変態開始温度は約６２０℃である。また、この冷却速度ＶC＝−２０℃／ｓと変態終了温度特性Ａ2との交点で示される変態終了温度は約５００℃である。
【００４７】
そこで、比測定材１１の搬送速度をＶS＝２０ｍｍ／ｓに低下させると、冷却ゾーン長（Ｌ＝３０ｃｍ）は変化しないので、搬送方向の任意位置における冷却時間ＭはＭ＝３００／２０＝１５ｓであるので、冷却時間Ｍ終了後における表層部１６の温度Ｒは、
0003656555.tif 000003
となり、鉄鋼のキューリー温度ＴC（≒７６０℃）を下回ることは勿論のこと、表層部１５が十分変態を開始する温度である。
【００４８】
この状態で、被測定材１１の超音波１７の底面エコーを超音波送受信ユニット１９で受信した。この超音波送受信ユニット１９で受信したエコー信号ｅ2の信号レベルを図４に示す。図示するように、エコー信号ｅ2における被測定材料長Ｌａの範囲内の信号レベルは、被測定材料長Ｌａの範囲外の雑音レベルに比較して大きく、計測に十分なＳＮ比が得られた。
【００４９】
したがって、第１の実験によって、冷却することによって被測定材１１の表層部１６をγ相からα相へ変態させることによって、高い精度で電磁超音波を用いて、被測定材１１に対する各種測定を実施できることが実証できた。
【００５０】
図６は実施形態方法の第２の実験を示す構成図である。
【００５１】
この第２の実験においては、被測定材１１を搬送させずに、被測定材１１と超音波送受信ユニット１９との位置関係を固定し、冷却機１４ａ、１４ｂで被測定材１１の表面１１ａを連続的に冷却した。そして、被測定材１１の厚みｔはｔ＝１００ｍｍ、冷却機１４ａ、１４ｂの冷却水量は１リットル／ｍｉｎ、超音波１７の周波数は１００ｋHzとした。
【００５２】
この場合、表層部１６は表面１１ａから徐々に変態が進行していくこととなる。この時の超音波送受信ユニット１９で得られる底面エコーのエコー信号ｅ3の信号レベルは、図７に示すように経過時間と共に上昇する。なお、図７においては、被測定材１１の表面１１ａから３ｍｍ内側位置と、被測定材１１の１／２厚み位置（ｔ／２）とにおける温度の経過時間特性を示す。
【００５３】
図７に示す第２の実験から、表面１１ａから−３ｍｍの表層部１６の温度が６２０℃以下にした点線で示す経過時刻以降からエコー信号ｅ3の信号レベルが大幅に上昇する結果が実証された。
【００５４】
このように、第１、第２の実験によると、表層部１６の温度Ｒがキュリー温度ＴCではエコー信号ｅ1，ｅ3の信号レベルがまだ低いが、さらに時間が経過して表層部１６がγ相からα相へ変態すると、被測定材１１の表面１１ａに垂直成分を持つ垂直磁場１０によって垂直方向にバイアス磁歪を生起させ、垂直磁場１０を横切るように配置させた送受信用コイル１３によって水平方向の振動磁歪を発生させることにより、高温の熱間鋼材からなる被測定材１１であっても横波電磁超音波で非常に高い感度が得られた。
【００５５】
なお、垂直方向にバイアス磁場を印加しているが、水平方向にバイアス磁場を印加しても、送受信用コイルよる振動磁歪が水平方向であれば横波は送受信される。
【００５６】
以上説明した実施形態方法においては、被測定材１１内に生起される横波の超音波１７を、被測定材１１内において、表面１１ａに対して垂直方向（厚み方向）に伝搬させた。しかしながら、図８のように磁化器１２の被測定材１１側に配設した送受信用コイル１３を、巻回方向が交互にするコイル１３ａ、１３ｂで構成し、そのコイル１３ａ、１３ｂ相互の間隔を超音波の波長の１／２に設定することにより、被測定材１１の表面１１ａだけを伝搬する表面波や、薄い板をうねらすように伝搬する板波を生起させることが可能である。
【００５７】
図９は実施形態方法の第３の実験を示す模式図である。
この第3の実験は、モールドで溶融金属に凝固シェルを作り、ロール２２で引き抜いて、内部を凝固させた後、カッター２３で所定長に切断する鋳造機において、連続鋳造中における鋳片２１の内部の凝固状態を計測する場合に適用される。
【００５８】
超音波センサ２４ａ、２４ｂは鋳片２１を上下面で挟むようにし、横波の透過信号を計測している。冷却手段としての水冷ノズル２５ａ、２５ｂは、鋳片２１の長手方向に数本設置され、冷却ゾーン長および冷却水の噴出量が調整できるようになっている。
【００５９】
以上のような構成によれば、冷却手段としての水冷ノズル２５ａによって、鋳片２１の表層部がα相に変態するように、鋳造速度や鋼種に応じて適切に冷却することができる。横波は液相を透過しない性質を有するので、透過信号の有無を計測することで、鋳片２１の軸心が凝固しているのか未凝固なのかを検知することができる。
【００６０】
図１０は、図９で示した第３の実験における連続鋳造へ適用する場合の変形例で、ここでは鋳造機自体が有する２次冷却ノズル２６ａ、２６ｂが本願における冷却手段を兼ねている。
【００６１】
次に、第４の実験を説明する。
この第４の実験は、本実施形態方法を厚板または熱延などの圧延工程へ適用した例であり、図3の構成で実施できる。本実施形態方法を圧延工程で適用することで、例えば超音波の伝播時間から鋼材の内部温度の計測、厚みの計測、超音波の減衰から結晶粒度の計測などを行うことができる。
【００６２】
次に、第５の実験を説明する。
第5の実験は、被検査材の搬送中に冷却帯で表層部を冷却し超音波検査を行う場合について、表層部がα相に変態するように冷却条件、ここでは冷却帯の噴出量一定の基でゾーン長を定めた例である。
【００６３】
まず、冷却方法、例えば水ジェットなのか水シャワーなのか、また冷却体の噴出量がどの位かによって熱伝達係数が決まるので、被検査材の比熱・熱伝導率を考慮すると、その冷却方法での冷却速度△T（℃／Ｓ）が定められる。次に、図５で示した被検査材のＣＣＴ線図を基に、その冷却速度の時に変態が完了する温度Ｔ1を求める。次に、被検査材が冷却帯に入る前の表層部の温度Ｔ2を求める。
【００６４】
これは冷却帯の前にて放射温度計で測定すればよく、測定場所によっては伝熱計算を用いてもよい。また、CCT線図は被測定材の熱履歴に応じて微調整したものを用いることが望ましい。
以上により、冷却時間がｔ＝（Ｔ1−Ｔ2）／ΔＴとして求められるので、被検査材の搬送速度Vから、冷却帯のゾーン長LはＬ＝Ｖ×ｔで求められる。
【００６５】
なお、ここで表層部のどの深さまで温度を下げるかが問題であるが、これは用いる超音波の周波数における浸透深さ程度とすればよい。例えば１ＭHzであればそれは高々０．１〜０．２ｍｍ程度であるため、表面温度とほぼ同じとして扱って構わない。
【００６６】
すなわち、先の例であれば、表層部の温度Ｔ2は表面温度として求めればよい。用いる周波数が低い場合は浸透深さも深くなるので、伝熱計算と併用して浸透深さでの温度を求めればよい。
【００６７】
次に、第６の実験を説明する。
第6の実験においては、上述した第5の実験と同様で、表層部がα相に変態する冷却条件、ここでは水冷帯のゾーン長一定の基で冷却帯の噴出量を定めた例である。
【００６８】
まず、冷却方法、例えば水ジェットなのか水シャワーなのか、また冷却帯の噴出量がどの位かによって熱伝達係数が決まるので、被検査材の比熱・熱伝導率を考慮すると、その冷却方法で様々な流量ｑの時の冷却速度△Ｔｑ（℃／Ｓ）が流量に応じて定められる。
【００６９】
被検査材の搬送速度Ｖと冷却帯のゾーン長Lから冷却時間はｔ＝Ｌ／Ｖで求められ、冷却帯による温度低下は（ｔ×△Tｑ）となる。次に被検査材が冷却帯に入る前の表層部の温度Ｔ2を求めると、冷却帯を抜けたときの表層部の温度はＴ1q＝Ｔ2−（ｔ×△Tｑ）となる。
【００７０】
以上のように求めたＴ1qと△Ｔｑを被検査材のＣＣＴ線図にプロットし、その中で変態終了の曲線を下回っている部分を求めることにより、冷却帯の噴出量が定められる。
【００７１】
次に、第７の実験を説明する。
第７の実験においては、第5の実験と同様で、表層部がα相に変態する冷却条件、ここでは冷却帯のゾーン長・冷却帯の噴出量一定の基で搬送速度を定めた例である。
【００７２】
まず、冷却方法、例えば水ジェットなのか水シャワーなのか、また流量がどの位かによって熱伝達係数が決まるので、被検査材の比熱・熱伝導率を考慮すると、その冷却方法での冷却速度ΔT（℃／Ｓ）が定められる。次に、図５で示す被検査材のＣＣＴ線図を基に、その冷却速度の時に変態が完了する温度Ｔ1を求める。次に被検査材が冷却帯に入る前の表層部の温度Ｔ2を求める。これにより、冷却時間がｔ＝（Ｔ1−Ｔ2）ΔＴとして求められるので、冷却帯のゾーン長Ｌか被検査材の搬送速度ＶはＶ＝Ｌ／ｔで求められる。
【００７３】
次に、被測定材１１の表層部１６を冷却によってγ相からα相へ変態させる条件の設定手順を求める別の方法を図１１に示す流れ図を用いて説明する。
【００７４】
すなわち、被測定材１１の表層部１６のγ相からα相への変態の進行が図５に示すように、冷却速度ＶCと冷却時間Ｍに依存していることに基づいて表層部１６が確実に変態する条件を設定する。
【００７５】
表層部１６が確実に変態する条件の設定手順は種々の手順が考えられるが、被測定材１１の材料特性と冷却機１４ａ、１４ｂの冷却能力で定まる冷却速度ＶCが一定の条件において、冷却時間Ｍを定める場合について説明する。
【００７６】
まず、生起させる超音波１７の周波数と被測定材１１の材料特性（電磁気特性）とから、冷却の必要浸透深さを求める（Ｓ１）。この浸透深から計算に用いる計算深さを算出する（Ｓ２）。次に、計算深さと被測定材１１の表層部１６の冷却条件から、所定の深さ位置の冷却速度ＶCを求める（Ｓ４）。なお、この所定の深さ位置の冷却速度ＶCは、実験で求めたり、冷却水量、熱伝達係数、被測定材１１の公称厚みｔなどの値から伝熱計算で求めてもよい。
【００７７】
被測定材１１の表層部１６における表冷却速度ＶCが求まると、図５の該当被測定材１１の連続冷却変態線図を用いて必要な冷却時間Ｍ2を求める（Ｓ５）。具体的には、求めた冷却速度ＶCと変態終了温度特性Ａ２との交点の時間に冷却時間Ｍ2を設定すればよい。
【００７８】
変態に対する必要な冷却時間Ｍ2が求まると、被測定材１１の表層部１６の各位置において、必要な冷却時間Ｍ２が確保できるように、図３における被測定材１１の搬送速度ＶSと冷却ゾーン長Ｌとを設定すればよい。
【００７９】
なお、被測定材１１の種別毎に、図５に示す連続冷却変態線図が予め準備されている。
【００８０】
このような手順で必要な冷却時間Ｍ2を求めて、搬送速度ＶSと冷却ゾーン長Ｌとを設定することによって、たとえ被測定材１１の種別が変更になったとしても、電磁超音波計測に先だって、該当被測定材１１の表層部１６をより確実に変態させることが可能である。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電磁超音波計測方法によれば、電磁超音波計測に先だって、被測定材の表層部がγ相からα相へ変態するように被測定材を冷却している。さらに、磁場を印加した状態で送受信用コイルで横波の超音波を生起させている。
【００８２】
したがって、被測定材の表層部を確実に磁性状態にした上で超音波を生起でき、高温の熱間鋼材である被測定材に対して非接触状態で、高い精度で超音波を用いた各種の計測を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の電磁超音波計測方法を示す模式図
【図２】同実施形態の電磁超音波計測方法における横波の発生原理を説明するための図
【図３】同実施形態の電磁超音波計測方法の効果を確認するための第１の実験を示す図
【図４】同第１の実験で得られた実験結果であるエコー信号波形図
【図５】被測定材の連続冷却変態線図
【図６】同実施形態の電磁超音波計測方法の効果を確認するための第２の実験を示す図
【図７】同第２の実験で得られた実験結果である経過時間とエコー信号レベルとの関係を示す図
【図８】同実施形態の電磁超音波計測方法の変形例を示す図
【図９】同実施形態の電磁超音波計測方法の効果を確認するための第３の実験を示す図
【図１０】同第３の実験の変形例を示す図
【図１１】同実施形態の電磁超音波計測方法における冷却時間の設定手順を示す流れ図
【図１２】従来の電磁超音波計測方法を示す図
【図１３】従来の電磁超音波計測方法で得られた超音波の検出感度の温度依存性を示す図
【図１４】他の従来の電磁超音波計測方法を示す図
【符号の説明】
１０…垂直磁場
１１…被測定材
１１ａ…表面
１２…磁化器
１３…送受信用コイル
１４ａ，１４ｂ…冷却機
１５ａ，１５ｂ…冷却媒体
１６…表層部
１７…超音波
１８…搬送機構
１９…超音波送受信ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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