测定金属材料相变率的在线测量装置的利记博彩app

专利名称：测定金属材料相变率的在线测量装置的利记博彩app
技术领域：
本发明总的涉及测量金属材料上相变程度的在线测量系统，具体来说，涉及在 制钢过程中测量金属材料上相变程度的在线测量系统，其设计用来测量诸如输出辊道(ROT)和加速冷却室(ACC)的冷却热处理过程中发生的金属材料上的相变 程度。
背景技术：
一般来说，当热轧金属材料快速冷却时，会发生相变，从奥氏体的高温稳定相 变化到诸如铁素体、贝氏体和马氏体(下文中将统称为"铁素体")那样的低温稳 定相。这有利地改进诸如拉伸强度的机械特性并且节约焊接劳力，因为高热量输入 赋能于焊接。因此， 一般在制钢过程中，金属材料在其上实施产品轧制之后，通过 ROT进行运送而生产金属板，或通过ACC生产金属板。通过这样的处理，金属材 料获得理想的金属特性。如图1所示，制钢过程中的热轧工艺按如下方式进行在再加热炉12中对厚 板ll进行再加热，加热到适于轧制的温度，从再加热炉12中拉出加热的厚板11， 通过粗轧机13和精轧机14将厚板轧制成金属材料带15，在ROT16上用冷却设备 17冷却金属带15，通过空气和/或水冷却将金属带冷却到合适的目标温度以获得目 标机械特性，以及在地下巻取机18上盘绕已冷却的金属带15。如图2所示，ROT16上的冷却设备17包括多个冷床20和21，每个冷床具有 多个头部，其中，冷床20布置在ROT16上方，而冷床21布置在ROT16下方。当 热轧金属带15被引入到ROT16内时，上和下冷床20和21喷淋冷却水来冷却金属 带15。如此的冷却型式通常开始于前导的冷床并朝向地下巻取机18行进以冷却金 属带15，其中，冷床20和21根据要求的盘巻温度调整其打开比例。制钢过程中 如此的冷却热处理同样适用于制板过程的加速冷却室(ACC)。图3是显示典型ACC内部结构的示意图。参照图3，当探测到通过辊子31的 致动而被引入到ACC 30输入侧内的轧制金属带33时，预定量的冷却水34通过安装在ACC 30上部和下部内的冷却水喷嘴32喷淋到金属带33顶表面和底表面上， 以将其冷却。尽管图3中未示出，但高压压縮空气通过空气压縮机与水一起馈送到 ACC 30的冷却单元。压縮空气和水如此结合在一起馈送在每个冷却水喷嘴32的 一点上。然后，水在高速和高压下喷淋，并通过高压的压缩空气分散为细水粒，由 此形成水雾。如此的水雾在高速下喷射，因此以高速喷淋到金属带33的表面上， 快速地冷却金属带33。通过如此的冷却过程，热处理的金属带33可在短时间内充 分地冷却，由此，产生理想金属相的结构。在制钢过程中，通过如此冷却热处理(例如，ROT用于热轧带，而ACC用于 热轧板)，热轧带或板经受相变，最后达到理想的机械特性。S卩，ROT或ACC冷 却热的金属材料，而以低的或中等温度输出，其中，金属材料从顺磁性奥氏体变化 到铁磁性铁素体。通过这样的相变，确定了金属材料的机械特性。为了在如此冷却热处理(例如，ROT或ACC)中在输出侧产生要求的铁磁性 铁素体结构，关键是要控制好冷却过程，尤其是，冷却水量。这是因为在ROT或 ACC的冷却过程中较大的冷却水量会导致过度的相变，但较小的冷却水量却会导 致相变不足。在任一种情况下，在ACC输出侧都难于获得理想的结果。S卩，在线 测量金属材料的相变，以便根据相变来调整冷却水量，如此的在线测量对于确保在 冷却热处理输出侧的理想的质量是重要的。此外，为了确保材料质量，基本上要测 量冷却热处理中的实际相变并由此控制冷却。目前，制钢过程中的冷却热处理在极其恶劣的环境中进行。S卩，内部的冷却单 元以层流的形式喷淋水，然后，水蒸发，高速(例如，在700mpm至1200mpm范 围内)运输的热轧金属带产生振动。实际上，没有操作任何的测量仪器，因此，难 于直接地测量ROT或ACC过程中的温度和相变。传统上，仅在金属带通过冷却 热处理且冷却结束之后，金属带的相变才通过温度测量进行估计。然而，冷却热处 理中运行的冷却单元最终应该控制相变程度而不是温度，因此，在冷却热处理中， 不可避免地需要测量相变程度。传统的测量相变的方法包括温度测量方法、X射线衍射方法、涡流测量方法等。温度测量方法只可间接地探测相变，因此获得的是示意的信息。此外，它具有 如下的缺点响应时间慢、精度差，在水冷却环境中用辐射温度计获得的测量特性 差。在X射线衍射方法的情形中，从金属带中获得的相变信息局限于仅表面以下 的50Mm的深度。该方法因此不合适，因为金属带的相变特性应从200[im或以上的深度中获得。此外，该方法不能使用在某种冷却热处理中，其涉及喷淋混合的水 和空气冷却材料的恶劣工作环境。用于该方法的系统既庞大又昂贵，且其维护很麻 烦。此外，必须有辐射防护和屏蔽单元来屏蔽强的X射线。涡流方法可在实验室环境中提供精确的测量值。然而，该方法对于提离非常敏 感，即，待测量金属材料和涡流传感器之间的距离，因此，从具有各种振动的实际 工作环境中不能获得可靠的结果。此外，韩国实用新型申请No.l995-20346揭示了一种测量相变程度的技术，其 探测通过激励不同频带形成的磁通，输出基于该磁通的电动势信号，用不同带通滤 波器过滤电动势信号，并分析过滤后的信号。韩国专利申请No.l996-41353揭示了 一种测量相变程度的技术，其根据用来分析晶体结构的X射线衍射分析法来确定 每一相变的分数。韩国专利申请No.l996-51639揭示了一种获得磁导率的技术，其 使用一提离值，然后，根据磁导率计算相变程度。韩国专利申请No.l996-67984揭 示了一种测量相变程度的技术，其只是获得诸如单位时间的电压信号的最大测量 值。此外，日本专利申请公布No.Hei 05-126798揭示了一种测量相变程度的系统， 其强制地使金属材料磁化，然后，探测磁化的金属材料的磁性变化。然而，这些技 术需要结构复杂的系统，且几乎不适用于如ROT和ACC那样的极其恶劣的环境， 尤其是，在高速运输的热金属材料上不能有效地精确测量相变程度。因此，作为改进通过相变产生最终金属产品质量的措施，本技术面对需要一种 系统的强烈要求，该系统能够在确定最终产品机械特性的高速通过冷却热处理过程 (例如，ROT禾卩ACC)的金属材料上精确地测量相变程度。
发明内容
技术问题本发明的提出旨在解决现有技术的上述问题，因此，本发明某些实施例的目的 是提供一种在线测量系统，该系统用于测量热轧之后在冷却金属材料的冷却热处理 过程中发生的金属材料上的相变程度。本发明某些实施例的另一目的是提供一种在金属材料上在线测量相变程度的 测量系统，其具有简单的结构且在金属材料高速(例如，在700mpm至1200mpm 范围内)运输的情形中具有优秀的适用性。技术解决方案根据实现上述任何目的的本发明第一方面，提供一种在线测量系统，用于在冷却金属材料的冷却热处理中移动的热的金属材料上在线测量相变程度，包括U形 轭构件，该轭构件具有朝向金属材料延伸但与其间隔开的两个端部以及形成在其表 面的开口；第一和第二磁性构件，它们分别布置在轭构件的两端上；磁通传感器， 用来探测在开口处从磁通中泄漏出来的泄漏磁通，所述磁通由第一和第二磁性构件 形成并沿磁路流动，该磁路由第一磁性构件、金属材料、第二磁性构件和轭构件组 成；以及分析仪，该分析仪通过使用金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度之间预 设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量金属材料的相变程度。较佳地，开口 从轭构件的表面延伸到一定深度，该深度是轭构件总深度的10%至30%。根据实现上述任何目的的本发明第二方面，提供一种在线测量系统，用于在冷 却金属材料的冷却热处理中移动的热的金属材料上在线测量相变程度，包括U形 轭构件，该轭构件具有朝向金属材料延伸但与其间隔开的两个端部以及形成在其表 面预定深度的狭缝；第一和第二磁性构件，它们分别布置在轭构件的两端上；至少 一个布置在狭缝内的磁通传感器，该传感器探测横贯狭缝从沿磁路流动的磁通中泄 漏出来的磁通的强度，该磁路由第一磁性构件、金属材料、第二磁性构件和轭构件 组成；以及分析仪，该分析仪通过使用金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度之间 预设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量金属材料的相变程度。在线测量系统还可包括第一和第二金属构件，它们各在第一和第二磁性构件中 的每一个与金属材料之间形成磁路，其中，磁通传感器适于探测横贯狭缝从沿磁路 流动的磁通中通过的磁通，该磁回路由第一磁性构件、第一金属构件、金属材料、 第二金属构件、第二磁性构件和轭构件组成。较佳地，第一和第二金属构件包括钢丝刷。此外，第一和第二金属构件较佳地 附连到对应于轭构件两端的外壳的外部。较佳地，狭缝深度是轭构件总深度的20%至80%。在线测量系统还可包括具有布置在外壳内的预定直径的管子，而制冷剂流过该 管子以实施冷却，其中，管子的布置最好缠绕包括狭缝在内的轭构件的至少一部分。根据本发明第一或第二方面的在线测量系统还可包括外壳，该外壳的内部空间 含有制冷剂，其中，轭构件、第一和第二磁性构件和磁通传感器布置在外壳的内部 空间内。较佳地，制冷剂包括选自冷却油、冷却水和冷却气体中的一种。此外，外 壳可具有用来从外面引入制冷剂的入口管以及将制冷剂排出到外面的出口管。根据实现上述任何目的的本发明第三方面，提供一种在线测量系统，用于在冷 却金属材料的冷却热处理中移动的热的金属材料上在线测量相变程度，包括具有内部空间的圆柱形构件，圆柱形构件可转动且其外表面接触金属材料;U形轭构件，该轭构件具有朝向圆柱形构件内圆周延伸的两个端部以及形成在其表面的开口 ；第一和第二磁性构件，它们各具有附连到轭构件的各个端部的一端、以及附连到圆柱形构件的内表面的另一端；磁通传感器，该传感器探测开口处从由第一和第二磁性 构件形成并沿磁回路流动的磁通中泄漏出来的泄漏磁通，该磁回路由第一磁性构 件、金属材料、第二磁性构件和轭构件组成；以及分析仪，该分析仪通过使用金属 材料上的相变程度和泄漏磁通强度之间预设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来 测量金属材料的相变程度。较佳地，开口从轭构件表面延伸到一定深度，该深度是轭构件总深度的10% 至30。丄根据本发明第三方面的在线测量系统还可包括多个在内部空间内沿金属材料 宽度方向上布置的轭构件，其中，多个第一和第二磁性构件和多个磁通传感器附连 到轭构件，由此，分析仪适于根据由磁通传感器探测到的磁通强度来计算金属材料 上的相变程度。根据实现上述任何目的的本发明第四方面，提供一种在线测量系统，用于在冷 却金属材料的冷却热处理中移动的热的金属材料上在线测量相变程度，包括具有 内部空间的圆柱形构件，圆柱形构件可转动且其外表面接触金属材料;U形轭构件， 该轭构件具有朝向圆柱形构件内圆周延伸的两个端部以及形成在其表面预定深度 的狭缝；第一和第二磁性构件，它们各具有附连到轭构件的各个端部的一端、以及 附连到圆柱形构件的内表面的另一端；至少一个布置在狭缝内的磁通传感器，该传 感器探测横贯狭缝通过的从由第一和第二磁性构件形成并沿磁回路流动的磁通中 泄漏出来的磁通强度，该磁回路由第一磁性构件、金属材料、第二磁性构件和轭构 件组成；以及分析仪，该分析仪通过使用金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度之 间预设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量金属材料的相变程度。根据本发明第四方面的在线测量系统还可包括第一和第二铁磁性构件，第一和 第二铁磁性构件各用来在第一和第二磁性构件中的每一个与圆柱形构件内表面之 间形成磁路，其中，磁通传感器适于探测横贯狭缝通过并从沿磁回路流动的磁通中 流出的磁通，该磁路由第一磁性构件、第一铁磁性构件、金属材料、第二铁磁性构 件、第二磁性构件和轭构件组成。较佳地，第一和第二铁磁性构件与轭构件和第一 和第二磁性构件一体形成。根据本发明第四方面的在线测量系统还可包括多个在内部空间内沿金属材料宽度方向上布置的轭构件，其中，多个第一和第二磁性构件和多个磁通传感器附连 到轭构件，由此，分析仪适于根据由磁通传感器探测到的磁通强度来计算金属材料 上的相变程度。较佳地，狭缝深度是轭构件总深度的20%至80%。根据实现上述任何目的的本发明第五方面，提供一种在线测量系统，用于在冷却金属材料的冷却热处理中移动的热的金属材料上在线测量相变程度，包括具有内部空间的圆柱形构件，圆柱形构件可转动且其外表面接触金属材料;U形轭构件， 该轭构件具有各附连到圆柱形构件内表面的两端，轭构件与金属材料一起形成磁 路；第一和第二磁性构件，第一和第二磁性构件各插入轭构件的一部分内，各磁性 构件产生磁通，以形成通过轭构件的磁路；至少一个磁通传感器，该传感器插入到 轭构件的不同部分内，传感器探测由第一和第二磁性构件形成并沿磁回路流动的磁 通强度，该磁回路由第一磁性构件、金属材料、第二磁性构件和轭构件组成；以及 分析器，该分析器通过使用金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度之间预设的关 系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量金属材料的相变程度。根据本发明的上述方面，圆柱形构件较佳地包括非磁性材料。此外，较佳地是， 圆柱形构件其中含有制冷剂。这里，制冷剂可包括选自冷却油、冷却水和冷却气体 中的一种。此外，根据本发明的上述方面，第一和第二磁性构件较佳地包括Sm基或Nb 基的永久磁铁，而磁通传感器较佳地包括霍尔元件。 有益效果根据本发明的某些实施例，能够对在冷却热处理中冷却的金属材料的相变提供 精确的在线测量，即使在测量过程中金属材料发生振动，也能确保在线测量。由于在线测量相变过程中可充分地确保提离，所以，金属材料的振动不会阻碍 这样的测量。此外，能不受在诸如ROT或ACC中的高温和高湿度那样不良环境 影响而精确地测量相变程度。


图1是显示普通热轧系统的工艺过程图；图2是显示热轧系统中基本ROT的示意结构图；图3是显示热轧系统中基本ACC的示意结构图；图4是一曲线图，示出根据本发明的冷却热处理过程中相变和磁性特性变化的曲线；图5是一示意的结构图，示出根据本发明的第一实施例的在线测量金属材料上相变程度的测量系统；图6是一示意的结构图，示出根据本发明的第二实施例的在线测量金属材料上 相变程度的测量系统；图7是一详图，示出图6中所示在线测量系统的狭槽；图8是一示意的结构图，示出根据本发明的第三实施例的在线测量金属材料上 相变程度的测量系统；图9是一示意的结构图，示出根据本发明的第四实施例的在线测量金属材料上 相变程度的测量系统；图IO是示出图8和9所示圆柱形构件的示范结构；图11 (a)至(d)是诸示图，它们示出根据本发明的第一至第四实施例的在 线测量金属材料上相变程度的测量系统的示范的轭构件；图12是一示意的结构图，示出根据本发明的第五实施例的在线测量金属材料 上相变程度的测量系统；图13是一立体图，示出图12所示在线测量系统的轭构件的示范结构。
具体实施方式
附图中显示了本发明的优选实施例，现将参照附图详细地描述本发明的特征和 优点以便认识上述的目的。图4是示出根据本发明在冷却热处理过程中相变和磁性特征变化的曲线图。如 上所述，当诸如条带的热轧金属材料进入冷却热处理过程(例如，ROT和ACC) 时，冷却单元将预定量的冷却水喷淋到金属带的顶表面和底部面上，由此，冷却该 金属带。奥氏体金属带被热轧后，高速运送到冷却热处理过程。在冷却热处理过程 中，奥氏体金属带被冷却并以铁素体输出。参照图4，刚好热轧后的金属带具有约75(TC至80(rC的温度(见(a)点)。在(a) 点，金属带是磁导率为1的奥氏体(相)。当金属带在冷却热处理过程中开始冷却 时，其温度逐渐地下降。当温度下降到低于相变线A3时，奥氏体相逐渐地减小， 但铁素体相逐渐地增加。这里，由于温度不低于居里(Curie)温度，所以，铁素 体相是顺磁性且磁导率为1。即，当金属带冷却到不超过相变线A3的温度范围时， 它开始从奥氏体向铁素体转变。在温度高于居里温度时，金属带的所有相都是顺于居里温度时，铁素体相变为铁磁性。随着金属带15进 一步冷却，当金属带15的温度下降到不超过居里温度的温度时，从奥氏体相转变过来的铁素体相变为铁磁性，其磁导率大于l，尤其是，在70的量级上。本发明的目标是根据金属带在如此的相变过程中磁特性有显著变化(即，磁导率从1变化到70)的原理来测量金属带上的相变程度。如前所述，相变程度正比于冷却程度而提高。这也表明金属带更容易从顺磁性 的奥氏体转变到铁磁性的铁素体。此外，晶格结构从面心立方结构转变到体心立方 结构，其后才有金属相的变化。这里，可根据下面的等式1来计算转变到铁素体的 相变程度-[等式1]相变率(％)=(相变体积)/ (全部金属体积)100图5是一示意结构图，示出根据本发明第一实施例测量金属材料上相变程度的 在线测量系统。参照图5，根据本发明第一实施例测量金属材料上相变程度的在线 测量系统IOO包括具有内部空间的外壳111、布置在外壳lll内部空间内的轭构件 112、第一和第二磁性构件115和116、泄漏磁通传感器114以及分析仪117。外壳 111的内部空间包含某种类型的制冷剂。轭构件112的两端朝向金属带延伸但与金 属带间隔开预定距离，开口 113形成在轭构件112的表面上。第一和第二磁性构件 115和116分别附连到轭构件112的两端。泄漏磁通传感器114探测开口 113处从 沿着磁路流动的磁通118中泄漏出的泄漏磁通119，所述磁路由第一磁性构件115、 金属带110、第二磁性构件116以及轭构件112组成。分析仪117分析在泄漏磁通 上探测到的信号以测量金属带上的相变程度。在外壳111内设置用来从外面引入制 冷剂的入口管121，以及用来将制冷剂123排出到外面的出口管122。从外面通过 入口管121引入的制冷剂123冷却轭构件112、磁性构件115和116以及泄漏磁通 传感器114，然后，通过出口管122排出到外面。制冷剂123的实例可包括冷却水、 冷却气体和冷却油。磁性构件115和116较佳地是典型的永久磁铁，最好是能拥有高能积同时在高 温下作为磁铁能稳定地工作的永久磁铁。磁性构件115和116可包括钐(Sm)基 或铌(Nb)基的永久磁铁，其具有高的居里温度和大的最大能积。磁性构件115 和116在金属带110和轭构件112之间形成磁通路径。如图5所示，磁性构件115 和116在外壳111内与金属带110提离预定的间隔。这使得在线测量成为可能。尽 管根据本发明第一实施例磁性构件115和116布置在外壳内，但在本发明其它实施例中，磁性构件115和116也可突出到外壳111之外。泄漏磁通传感器114较佳地包括霍尔元件。霍尔元件是这样一种装置，其使用 沿垂直于磁场方向发生的电压和基于霍尔效应从磁场和电流相互作用产生的固体 中的电流。由于霍尔元件的输出正比于磁场和电流之积，所以，霍尔元件可用于磁 场计、磁传感器、各种电流计、磁头、微波瓦特计等。较佳地，轭构件112是大致U形的铁素体构件，以有效地帮助形成磁通路径。 尽管图5示出U形的轭构件112作为优选的实施例，但轭构件112也可呈任何其 它可便于形成磁通路径的结构或状态。开口 113在轭构件112表面上形成预定的尺寸。开口 U3的形成目的在于将通 过轭构件112形成的一部分磁通泄漏到外面。开口 113显示为形成在轭构件112的 顶部中心上。然而，这只是一种图示，开口 113可以形成在轭构件112表面的任何 部分上。开口 113的形状没有限制，但应具有当磁路形成在轭构件112内时使磁通 泄漏到磁路外面所需要的构造和尺寸(深度)。如果开口 U3形成得太小，则泄漏 磁通将会太小，因而，探测泄漏磁通的可靠性变得很差。相反，如果开口 113形成 得太大，则工作性会变得很差。因此，开口 113最好形成在轭构件112表面上并向 内延伸到一定深度，该深度是轭构件112宽度的10%至30。％。参照图5，现将更详细地描述根据本发明第一实施例的用于测量金属材料上相 变程度的在线测量系统100。当金属带在冷却热处理过程中被冷却时，金属带110 从顺磁性奥氏体(相)转变到铁磁性铁素体(相)。当金属带110逐渐地转变到铁 磁性时，磁路由磁性构件115和116、金属带110和轭构件U2组成，它又产生磁 通118。随着金属带110逐渐地从顺磁性奥氏体转变到铁磁性铁素体，该磁通U8 逐渐地增加强度。这来源于这样的事实当材料在磁路中变化时，磁通值响应于磁 阻的变化而变化，且其原理基本上与电路中电阻的变化造成电流变化的原理相同。这里，形成在轭构件112表面上的开口 113允许形成的一部分磁通118通过磁 性构件U5和U6、金属带和轭构件U2泄漏出去。即，磁通118流过轭构件112 的内部和其表面，但当开口 113如图所示地形成时，磁通118部分地泄露出开口 113夕卜。然后，泄漏磁通传感器114探测到开口 113处泄漏出来的如此的泄漏磁通。当金属带110从顺磁性奥氏体(相)逐渐地相变到铁磁性铁素体(相)时，磁 通118增加其强度，其沿由第一磁性构件115、金属带110、第二磁性构件116和 轭构件112组成的磁路流动，因此，从开口 113泄露出的泄漏磁通119也增加。因 此，当泄漏磁通传感器114探测到泄漏磁通119就产生探测信号时，探测信号的强度正比于金属带110的相变而逐渐地增加。通过分析探测到的泄漏磁通的强度和相变程度之间的关系，分析仪117可确定 金属带上的相变的程度。这里，分析仪117可以被认为是微处理器或软件，而本技 术领域内的技术人员可能采纳软件来实现该分析仪。此外，分析仪117可通过有线 通信和无线通信从泄漏磁通传感器114中接受探测信号。多个根据本发明的在金属 材料上测量相变程度的在线测量系统可安装在ROT或ACC的多个点上，以在各 个点上测量金属上的相变程度。图6是一结构示意图，示出根据本发明第二实施例的在金属材料上测量相变程 度的在线测量系统。参照图6，根据本发明第二实施例的在金属材料上测量相变程 度的在线测量系统200包括具有内部空间的外壳2U、布置在外壳2U内部空间内 的轭构件212、第一和第二磁性构件216和217、至少一个磁通传感器215以及分 析仪224。外壳211的内部空间包含某种类型的制冷剂。轭构件212的两端朝向金 属带210延伸但与金属带间隔开预定距离，以及狭缝213形成在轭构件212的表面 上。第一和第二磁性构件216和217分别附连到轭构件212的两端。磁通传感器 215布置在狭缝213内以探测横贯狭缝213从磁路上的磁通220流出的磁通219， 所述磁路由第一磁性构件216、第一金属构件218、金属带210、第二金属构件219、 第二磁性构件217以及轭构件212组成。分析仪270分析从磁通传感器215上探测 到的磁通信号以测量金属带210上的相变程度。这里，如图所示，根据本发明的在金属材料上测量相变程度的在线测量系统 200还包括第一和第二金属构件218和219，它们各布置在第一和第二磁性构件216 和217中的每一个与金属带210之间。第一和第二金属构件218和219中的每一个 布置在第一和第二磁性构件216和217中的每一个与金属带210之间，以有效地帮 助磁路形成在第一和第二磁性构件216和217中的每一个与金属带210之间。在此 情形中，磁路通过第一磁性构件216、第一金属构件218、金属带210、第二金属 构件219、第二磁性构件217以及轭构件212形成，而磁通在磁路上产生。第一和 第二金属构件218和219较佳地是具有多个连接在一起的钢丝的刷子，或是具有圆 形横截面的辊子(未示出)。然而，第一和第二金属构件218和219可采纳任何其 它的结构，其可有效地在第一和第二磁性构件中的每一个与金属带210之间形成磁 路。较佳地，第一和第二钢丝刷或辊子采纳铁磁性材料的钢丝，并具有预定的刚度 和弹性值，其能够支撑轭构件112的重量。此外，第一刷子或辊子附连到第一磁性 构件216，而第二刷子或辊子附连到第二磁性构件217。第一和第二刷子或辊子构造成接触金属带210并吸收移动金属带210的任何弯曲，这种弯曲常由板变形造成。 在附图中，狭缝213显示为形成在轭构件212的顶部中心内。然而，这只是对本发明的一种说明，狭缝213也可形成在轭构件212表面的任何部分。 图7是一详图，示出图6所示的在线测量系统的狭缝。参照图7，在根据本发明第二实施例的测量系统200中，狭缝213形成在轭构 件212的深度D处。狭缝213的深度D最好在轭构件212宽度的20至80%范围 之内。当深度D低于20X时，磁通横贯狭缝213通过小的面积，因此，霍尔传感 器探测磁通的可靠性降低。当深度D超过80。^时，轭构件的制造较困难，刚度降 低且效率也降低。板214插入狭缝213内，至少一个磁通传感器215设置在板214 上。如上所述，磁通传感器215最好实现为霍尔传感器，其根据霍尔效应探测磁通 强度。板214插入到狭缝213内使其与狭缝213内表面平行。尽管图中未予示出， 但连接到至少一个磁通传感器215的电路形成在板214上，并设定为将由磁通传感 器215探测到的强度信号传送到分析仪224。当金属带210被冷却并从顺磁性结构相变到铁磁性结构时，通过第一磁性构件 216、金属带210、第二磁性构件217以及轭构件212逐渐地形成磁路。磁通220 发生在磁路上，当实施冷却时，S卩，相变从顺磁性结构前进到铁磁性结构时，磁通 强度逐渐地增加。这里，发生在磁路上的磁通220在轭构件212内流动，在形成如 图所示深狭缝的情形中，磁通221横贯狭缝213通过。从狭缝213泄漏出来并通过 狭缝的磁通221被至少一个磁通传感器215探测到。然后，通过分析探测到的磁通 强度和相变程度之间关系，分析仪224确定出金属带210上的相变程度。在设置至 少两个磁通传感器215的情形中，分析仪224计算探测到的磁通强度的平均值，并 通过分析平均的磁通强度和相变程度之间关系，分析仪224确定出金属带210上的 相变程度。图8是一结构示意图，示出根据本发明第三实施例的在金属材料上测量相变程 度的在线测量系统。参照图8，根据本发明第三实施例的在金属材料上测量相变程 度的在线测量系统300包括具有内部空间的圆柱形构件311、布置在圆柱形构件311 内部空间内的轭构件312、第一和第二磁性构件315和316、泄漏磁通传感器314 以及分析仪317。圆柱形构件311转动且其外圆周与正运送到冷却热处理中的金属 带310表面接触。轭构件312的两端朝向圆柱形构件311的内表面延伸但与其间隔 开预定距离，以及开口313形成在轭构件212的表面上。第一和第二磁性构件315 和316分别附连到轭构件312的两端。泄漏磁通传感器314探测泄漏的磁通319,磁通319在开口 313处从沿磁路流动的磁通318中流出，所述磁路由第一磁性构件 315、金属带310、第二磁性构件316和轭构件312组成。分析仪317分析泄漏的 磁通上的信号来确定金属带310上的相变程度。图9是一结构示意图，示出根据本发明第四实施例的在金属材料上测量相变程 度的在线测量系统。参照图9，根据本发明第四实施例的在金属材料上测量相变程 度的在线测量系统400包括具有内部空间的圆柱形构件411、第一和第二磁性构件 416和417、至少一个磁通传感器415以及分析仪419。圆柱形构件411适于转动 且其外圆周与正运送到冷却热处理中的金属带410表面接触。轭构件412的两端朝 向圆柱形构件4U的内表面延伸但与其间隔开预定距离，以及狭缝413形成在轭构 件212表面的预定深度处。第一和第二磁性构件416和417中的每一个的一端附连 到轭构件412的一端，而另一端附连到圆柱形构件411的内表面。磁通传感器415 探测磁通，该磁通横贯狭缝413从沿磁路流动的磁通418中流出，所述磁路由第一 磁性构件416、金属带410、第二磁性构件417和轭构件412组成。通过使用预设 的磁通强度和金属带上相变程度之间的关系，分析仪417根据以上探测到的磁通强 度确定金属带410上的相变程度。根据本发明的第三和第四实施例，测量金属材料上相变程度的在线测量系统 300、 400接触热轧之后热的金属带310、 410，以测量金属带310、 410相变程度， 因此可能最好需要用于测量系统的冷却单元。为此目的，如图8和9所示，本发明 的圆柱形构件311和411可在内部空间中包含制冷剂。制冷剂用于冷却轭构件312、 412、第一和第二磁性构件315和316、 416和417，以及磁通传感器314、 415等。 它们的实例可以包括冷却水、冷却气体、冷却油等。为了冷却本发明的测量系统， 圆柱形构件311、 411被密封，具有预定直径的管子(未示出)安装在圆柱形构件 内；而特殊类型的制冷剂(例如，冷却水、冷却气体和冷却油)通过管子流动以实 施冷却。这里，冷却管可具有任何形状并插入到任何位置中。然而，管子最好缠绕 地布置在包括开口 313或狭缝413在内的轭构件312、 412的至少一部分上，对于 热敏感的磁通传感器314、 415位于该开口或狭缝处。本发明测量金属材料的在线 测量系统在高温环境中操作，在此情形中，可根据上述实施例提供冷却单元。图10是立体图，示出根据本发明第三和第四实施例的相变测量系统的圆柱形 构件的示范结构。参照图10，相变测量系统300、 400的圆柱形构件311、 411接 触金属带310、 410的表面，所述金属带在冷却热处理中被多个馈送辊子41至43 运输，当金属带310、 410移动时，通过作用于金属带310、 410的摩擦力而转动。如图8和9所示，根据本发明测量金属带310、 410相变的这些部件布置在圆柱形 构件311、 411的内部空间中。较佳地，根据本发明测量金属带相变的若干组部件 可布置在圆柱形构件311、 411内。更佳地是，这些部件组可沿金属带310、 410 宽度方向布置。圆柱形构件311、 411较佳地由非磁性材料制成，更佳地是，用奥氏体基不锈 钢材料制成。这是因为不锈钢材料对通过第一和第二磁性构件形成的磁通和如图4 所示的金属带不起磁性影响。此外，圆柱形构件311、 411最好沿宽度方向布置以 便横贯其宽度测量金属带310、 410的相变程度。此外，如图8和9所示，合适的滑动环可安装在圆柱形构件311、 411 一端上， 以便引入致动磁通传感器314、 415所需的电源线并从磁通传感器314、 415中取出 信号。探测到的信号在初次放大和过滤(如果必要的话)之后通过邻近于圆柱形构 件311、 411安装的终端盒发送到分析器317、 419。此外，分析器317、 419可实现为微处理器或软件，本技术领域内的技术人员 可使用某种程序来实现分析器317、 419。此外，分析器317、 419不仅可通过有线 通信也可通过无线通信的方式从磁通传感器314、 415中接受探测的信号。根据本 发明测量金属材料相变程度的多个在线测量系统可安装在圆柱形构件311、 411的 多点处，以便测量材料各点的相变程度。在图8和9中，圆柱形构件311、 411响应于金属带310、 410的运动而转动。 由于附连在圆柱形构件311、 411内表面上的轭构件312、 412具有两端朝向金属带 310、 410，所以，由第一和第二磁性构件3I4和316、 416和417产生的磁通形成 了一磁路。测量开口 313处泄漏出的泄漏磁通的强度或横贯狭缝413通过的磁通强 度，并根据探测到的磁通强度和相变程度之间的关系，在线地测量金属带310、410 上的相变程度。与此相同，图8和9所示的本发明第三和第四实施例的测量相变程 度的过程，基本上与图5至7所示的本发明第一和第二实施例的测量相变程度的过 程相同。因此，不再作详细描述。图ll(a)至(d)是多个视图，示出根据本发明第一至第四实施例的测量金属材料 上相变程度的在线测量系统的示范轭构件。参照图ll(a)至(d)，轭构件312的两端可以是矩形或扇形。然而，图ll(a)至(d) 只是显示了本发明轭构件312的说明性实例，轭构件312也可采纳任何其它形状， 其允许使用通过轭构件312在磁路上形成的磁通来更加精确地测量金属带上相变 程度。在如图所示的示范形状中，第一和第二磁性构件316和317附连到圆柱形构件 311的内表面。这里，第一和第二磁性构件316和317合适地构造成具有与圆柱形 构件311内表面相同的曲率半径，因此，可以稳定和有效地附连到圆柱形构件311 内表面。尽管图中未予示出，但在第一和第二铁磁性构件布置在第一和第二磁性构 件316和317以及圆柱形构件3U内表面之间的情形中，最好使第一和第二铁磁性 构件也合适地构造成具有与圆柱形构件311内表面相同的曲率半径。尤其是，在本 发明的一实施例中，轭构件312和第一和第二磁性构件316和317较佳地形成一体。 更佳地是，第一和第二磁性构件316和317附连到轭构件312而形成一体，其具有 扇形的侧向部分。附连到圆柱形构件311内表面的扇形的弧形具有与圆柱形构件 311内表面相同的曲率半径。在本发明的另一实施例中，轭构件312、附连到轭构件312的第一和第二磁性 构件316和317，以及各附连到各个第一和第二磁性构件316和317的第一和第二 铁磁性构件(未示出)设置为一体。更佳地是，包括轭构件312、第一和第二磁性 构件316和317以及第一和第二铁磁性构件(未示出)的整体具有扇形的侧部。附 连到圆柱形构件311内表面的弧形具有与圆柱形构件311内表面相同的曲率半径。此外，形成在轭构件312表面内的开口 313 (或狭缝)可示范为各种形状，并 形成在轭构件312表面的任何点上。图12是一结构示意图，示出根据本发明第五实施例的在金属材料上测量相变 程度的在线测量系统。参照图12，根据本发明第五实施例的在金属材料上测量相 变程度的在线测量系统500包括具有内部空间的圆柱形构件511 、 U形轭构件512、 第一和第二磁性构件516和517、至少一个磁通传感器515以及分析仪519。圆柱 形构件511转动且其外表面与金属带510接触。轭构件512的两端附连到圆柱形构 件5U的内表面，并与金属带510合作而形成磁路。第一和第二磁性构件516和 517插入到轭构件512的一部分内，并用来产生磁通以便形成通过轭构件512的磁 路。磁通传感器515插入到轭构件的另一部分内，并用来探测沿磁回路流动的磁通 518的强度，所述磁回路由第一磁性构件516、轭构件512、第二磁性构件517以 及金属带510组成。分析仪519根据探测到的磁通强度来分析金属带510上的相变 程度，其使用磁通强度和金属带上相变程度之间的预设关系进行分析。当如图5所示的根据本发明第五实施例的在金属材料上测量相变程度的在线 测量系统500与如图8和9所示的在金属材料上测量相变程度的在线测量系统300 和400相比较时，第五实施例的第一和第二磁性构件315和316的结构布置以及磁通传感器315的结构布置或多或少不同于第三和第四实施例的那些结构布置，但金属带上的相变程度测量是根据相同的原理。因此，测量过程将不再作详细描述。艮口，在图12所示的相变程度的在线测量系统500中，第一和第二磁性构件516和517 产生磁通518，该磁通沿着轭构件512和金属带510形成磁路510。然后，磁通传 感器515根据其探测到的结果来探测磁通强度，分析仪519根据磁通强度确定出金 属带510上的相变程度。如上所述，对于本发明各种实施例来说，最为重要的是布置好磁性构件，使磁 路可以有效地产生在轭构件和金属带之间，以便有效地探测沿磁路的磁通强度。本 发明的实施例可以实施为各种形式，以便有效地形成磁路和有效地探测磁通强度。图13是一立体图，其示出图12所示在线测量系统的轭构件的示范结构。如图13所示，在根据本发明第五实施例的在金属材料上测量相变程度的在线 测量系统500的U形轭构件512中，其两端较佳地各具有扇形侧部。附连到圆柱 形构件5U内表面的扇形的弧形具有与圆柱形构件511内表面相同的曲率半径。这 样，对于预定的时间段和更长时间，在圆柱形构件5U转动过程中，磁路可沿闭合 回路形成，并且可以可靠地附连到圆柱形构件511的内圆周上。工业适用性根据本发明的某些实施例，能够对在冷却热处理中被冷却的金属材料提供精确 的相变在线测量，以及即使在测量过程中金属材料发生振动也可确保在线测量。由于在线测量相变过程中可充分地确保提离，所以，金属材料的振动不会阻碍 这样的测量。此外，能不受在诸如ROT或ACC中的高温和高湿度那样不良环境 影响而精确地测量相变。尽管本发明已经参照特定示出的实施例和附图进行了描述，但本发明并不局限 于此，本发明将由附后的权利要求书予以限定。可以认识到，本技术领域内的技术 人员可将各种实施例替换、改变或修改为各种形式，而不脱离本发明的范围和精神。此前有关根据本发明测量金属材料上相变程度的在线测量系统的技术原理，已 对详细的描述和附图进行了说明和显示。然而，它们用来说明本发明的最佳实施例， 但并不意图将本发明局限于所揭示的精确形式。尤其是，尽管永久磁铁被描述为合 适形式的磁铁，但诸如具有磁特性的电磁铁那样的其它形式也是适用的。同样地， 开口可以修改为能够部分地泄漏出磁通的任何其它形式，狭缝可以修改为能够接纳 霍尔传感器的任何其它形式以使磁性流可横贯霍尔传感器通过。
权利要求
1. 一种在线测量系统，用于在冷却金属材料的冷却热处理中移动的热的金属材料上在线测量相变程度，包括U形轭构件，所述轭构件具有朝向所述金属材料延伸但与所述金属材料间隔开的两个端部以及形成在其表面上的开口；第一和第二磁性构件，所述第一和第二磁性构件分别布置在所述轭构件的两端上；磁通传感器，所述磁通传感器用来探测在所述开口处从磁通中泄漏出来的磁通，所述磁通由所述第一和第二磁性构件形成并沿一磁回路流动，所述磁回路由所述第一磁性构件、所述金属材料、所述第二磁性构件和所述轭构件组成；以及分析仪，所述分析仪用于通过使用所述金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度之间预设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量所述金属材料的相变程度。
2. 如权利要求1所述的在线测量系统，其特征在于，所述开口从所述轭构件 的表面延伸到一定深度，所述深度是所述轭构件总深度的10%至30。％。
3. —种在线测量系统，用于在冷却金属材料的冷却热处理中移动的热的金属 材料上在线测量相变程度，包括U形轭构件，所述轭构件具有朝向所述金属材料延伸但与所述金属材料间隔开 的两个端部以及形成在其表面预定深度的狭缝；第一和第二磁性构件，所述第一和第二磁性构件分别布置在所述轭构件的两端上；至少一个布置在所述狭缝内的磁通传感器，所述传感器探测横贯狭缝从沿磁回 路流动的磁通中泄漏出来的磁通的强度，所述磁回路由所述第一磁性构件、所述金 属材料、所述第二磁性构件和所述轭构件组成；以及分析仪，所述分析仪用于通过使用所述金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度 之间预设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量所述金属材料的相变程度。
4. 如权利要求3所述的在线测量系统，其特征在于，还包括第一和第二金属 构件，所述第一和第二金属构件各在所述第一和第二磁性构件中的每一个与所述金 属材料之间形成一磁路，其中，所述磁通传感器适于探测横贯所述狭缝从沿磁回路流动的磁通中通过的磁通，所述磁回路由所述第一磁性构件、所述第一金属构件、所述金属材料、所述 第二金属构件、所述第二磁性构件和所述轭构件组成。
5. 如权利要求4所述的在线测量系统，其特征在于，所述第一和第二金属构 件包括钢丝刷。
6. 如权利要求4所述的在线测量系统，其特征在于，所述第一和第二金属构 件附连到对应于所述轭构件两端的外壳的外部。
7. 如权利要求3所述的在线测量系统，其特征在于，所述狭缝的深度是所述 轭构件总深度的20。％至80%。
8. 如权利要求3所述的在线测量系统，其特征在于，还包括具有布置在外壳 内的预定直径的管子，而制冷剂流过所述管子以实施冷却。
9. 如权利要求8所述的在线测量系统，其特征在于，所述管子布置成缠绕包 括所述狭缝在内的所述轭构件的至少一部分。
10. 如权利要求1或3所述的在线测量系统，其特征在于，还包括外壳，所 述外壳的内部空间含有制冷剂，其中，所述轭构件、所述第一和第二磁性构件和所述磁通传感器布置在所述外 壳的内部空间内。
11. 如权利要求10所述的在线测量系统，其特征在于，所述制冷剂包括选 自冷却油、冷却水和冷却气体中的一种。
12. 如权利要求IO所述的在线测量系统，其特征在于，所述外壳具有用来 从外面引入所述制冷剂的入口管以及将所述制冷剂排出到外面的出口管。
13. —种在线测量系统，用于在冷却金属材料的冷却热处理中移动的热的金 属材料上在线测量相变程度，包括-具有内部空间的圆柱形构件，所述圆柱形构件可转动且其外表面接触所述金属 材料；U形轭构件，所述轭构件具有朝向所述圆柱形构件内圆周延伸的两个端部以及 形成在其表面的开口；第一和第二磁性构件，所述第一和第二磁性构件各具有附连到所述轭构件的各个端部的一端、以及附连到所述圆柱形构件的内表面的另一端；磁通传感器，所述传感器用于探测所述开口处从由所述第一和第二磁性构件形 成并沿磁回路流动的磁通中泄漏出来的泄漏磁通，所述磁回路由所述第一磁性构 件、所述金属材料、所述第二磁性构件和所述轭构件组成；以及分析仪，所述分析仪用于通过使用所述金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度 之间预设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量所述金属材料的相变程度。
14. 如权利要求13所述的在线测量系统，其特征在于，所述开口从所述轭 构件表面延伸到一定深度，所述深度是所述轭构件总深度的10%至30%。
15. 如权利要求13所述的在线测量系统，其特征在于，包括多个在所述内 部空间内沿所述金属材料宽度方向上布置的所述轭构件，其中，多个所述第一和第 二磁性构件以及多个所述磁通传感器附连到所述轭构件，由此，所述分析仪适于根 据由所述磁通传感器探测到的磁通强度来计算所述金属材料上的相变程度。
16. —种在线测量系统，用于在冷却金属材料的冷却热处理中移动的热的金 属材料上在线测量相变程度，包括具有内部空间的圆柱形构件，所述圆柱形构件可转动且其外表面接触所述金属 材料；U形轭构件，所述轭构件具有朝向所述圆柱形构件内圆周延伸的两个端部以及 形成在其表面预定深度的狭缝；第一和第二磁性构件，所述第一和第二磁性构件各具有附连到所述轭构件的各 个端部的一端、以及附连到所述圆柱形构件的内表面的另一端；至少一个布置在所述狭缝内的磁通传感器，所述传感器探测横贯所述狭缝通过 的从由所述第一和第二磁性构件形成并沿磁回路流动的磁通中泄漏出来的磁通强 度，所述磁回路由所述第一磁性构件、所述金属材料、所述第二磁性构件和所述轭 构件组成；以及分析仪，所述分析仪用于通过使用所述金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度 之间预设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量所述金属材料的相变程度。
17. 如权利要求16所述的在线测量系统，其特征在于，还包括第一和第二 铁磁性构件，所述第一和第二铁磁性构件各用来在所述第一和第二磁性构件中的每 一个与所述圆柱形构件内表面之间形成磁路，其中，所述磁通传感器适于探测横贯 所述狭缝通过并从沿磁回路流动的磁通中流出的磁通，所述磁回路由所述第一磁性 构件、所述第一铁磁性构件、所述金属材料、所述第二铁磁性构件、所述第二磁性 构件和所述轭构件组成。
18. 如权利要求17所述的在线测量系统，其特征在于，所述第一和第二铁 磁性构件与所述轭构件以及所述第一和第二磁性构件一体形成。
19. 如权利要求16所述的在线测量系统，其特征在于，包括多个在所述内部空间内沿所述金属材料宽度方向上布置的所述轭构件，其中，多个所述第一和第 二磁性构件以及多个所述磁通传感器附连到所述轭构件，由此，所述分析仪适于根 据由所述磁通传感器探测到的磁通强度来计算所述金属材料上的相变程度。
20. 如权利要求16所述的在线测量系统，其特征在于，所述狭缝的深度是 所述轭构件总深度的20%至80。％。
21. 如权利要求13或16所述的在线测量系统，其特征在于，所述轭构件的分别附连有所述第一和第二磁性构件的两端具有扇形侧向部分，其中，各个扇形侧 向部分具有附连到所述圆柱形构件内表面上的弧形，所述弧形具有的曲率半径与所述圆柱形构件内表面的曲率半径相同。
22. —种在线测量系统，用于在冷却金属材料的冷却热处理中移动的热的金 属材料上在线测量相变程度，包括具有内部空间的圆柱形构件，所述圆柱形构件可转动且其外表面接触所述金属 材料；U形轭构件，所述轭构件具有各附连到所述圆柱形构件内表面的两端，所述轭 构件与所述金属材料一起形成磁路；第一和第二磁性构件，所述第一和第二磁性构件各插入所述轭构件的一部分 内，各磁性构件产生磁通，以形成通过所述轭构件的磁路；至少一个磁通传感器，所述传感器插入到轭构件的不同部分内，所述传感器探 测由所述第一和第二磁性构件形成并沿磁回路流动的磁通强度，所述磁回路由所述 第一磁性构件、所述金属材料、所述第二磁性构件和所述轭构件组成；以及分析仪，所述分析仪通过使用所述金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度之间 预设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量所述金属材料的相变程度。
23. 如权利要求13、 16和22中任何一项所述的在线测量系统，其特征在于， 所述圆柱形构件包括非磁性材料。
24. 如权利要求13、 16和22中任何一项所述的在线测量系统，其特征在于， 所述圆柱形构件包含制冷剂。
25. 如权利要求24所述的在线测量系统，其特征在于，所述制冷剂包括选 自冷却油、冷却水和冷却气体中的一种。
26. 如权利要求22所述的在线测量系统，其特征在于，所述轭构件具有扇 形侧向部分，其中，各个所述扇形侧向部分具有附连到所述圆柱形构件内表面上的 弧形，所述弧形具有的曲率半径与圆柱形构件内表面的曲率半径相同。
27. 如权利要求l、 3、 13、 16和22中任何一项所述的在线测量系统，其特 征在于，所述第一和第二磁性构件包括Sm基或Nb基的永久磁铁。
28. 如权利要求l、 3、 13、 16和22中任何一项所述的在线测量系统，其特 征在于，所述磁通传感器包括霍尔元件。
全文摘要
一种用于测量相变程度的在线测量系统，包括U形轭构件，该轭构件具有朝向金属材料表面延伸的两端；第一和第二磁性构件，分别布置在轭构件两端上；磁通传感器，用于探测沿磁回路流动的泄漏磁通，该磁回路由第一磁性构件、金属材料、第二磁性构件和轭构件组成；以及分析仪，该分析仪通过使用金属材料上的相变程度和泄漏磁通强度之间预设的关系、根据探测到的泄漏磁通强度来测量金属材料的相变程度。即使在冷却热处理的诸如高温那样的不良环境中，也可精确地测量相变程度。
文档编号G01N27/80GK101283271SQ200680037622
公开日2008年10月8日 申请日期2006年5月26日 优先权日2005年10月11日
发明者李载庆 申请人:Posco公司