JP2003208687A - 鉄鋼製造設備に用いる測定情報の処理装置及びこれを用いたブレークアウト予知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定箇所が増えても配線本数が増えたり、配
線が複雑になったりせず、特に温度測定に適用したとき
には、補償導線の使用を不要にできる技術を提供する。 【解決手段】 鉄鋼製造設備やそれによって製造される
鉄鋼製品の状態を示す測定情報を電気信号として検出す
る複数設置された測定プローブと、その測定情報に特定
の処理を施す演算器とから構成される装置であって、前
記測定プローブ同士を渡り配線して直列連鎖状に接続
し、測定プローブと前記演算器とを結ぶ導線の数を、前
記測定プローブの数より少なくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は鉄鋼製造設備および
それによって製造される鉄鋼製品の物理的あるいは化学
的状態を電気信号として検出し、その検出された測定情
報を測定現場から離れた場所にまで導いて処理する処理
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所などでは、鉄鋼製造設備やこれに
よって製造される鉄鋼製品の物理的あるいは化学的状態
について情報を得ることが製品の品質を保つうえで重要
である。ここで鉄鋼製造設備とは、連続鋳造機などの製
鋼設備や圧延設備（熱間圧延、冷間圧延）、さらにはこ
れら設備群を収容する建屋をも含む概念として定義され
る。例えば連続鋳造機では、ブレークアウト予知や溶鋼
湯面位置の検出が重要であるが、従来これらは次のよう
な手法で実施されていた。ブレークアウト予知法や溶鋼
湯面位置検出法は特許第１６７６４９２号や特許第１６
２２７９２号に記載されているが、これらを連続鋳造機
で実施するには、図１１および図１２に示すように鋳型
１の銅板における反溶鋼側に測温プローブＡを多点配置
し、これら測温プローブＡのそれぞれが出力する温度情
報を解析することによって行う。測温プローブＡは、白
金線などの熱電対素線２を、耐食性、耐熱性に優れた金
属被覆によって保護したり、あるいは保護管３（通常、
高純度アルミナ製）を外装し、これら保護管の後端にコ
ネクタプラグ４を設けて、このコネクタプラグ４に設け
られたコネクタ端子を介して熱電対素線を補償導線９に
接続替えする構成となっており、測温は前記金属被覆部
や保護管３の先端など、感温部を鋳型銅板に密着させて
行う。そして冷却水などの侵入を防ぐために、例えば実
用新案登録１９８７０３９号記載のように、ストッパー
リングやパッキンを用いた構造にすることが好ましいと
されている。この測温では、従来、熱電対素線２，２間
で発生したアナログ信号（電圧）である起電力をコネク
タ端子を介して補償導線９に繋ぎ替えて保護管外部に導
き出し、このアナログ信号を、遠くに配置した温度変換
器１０にまで導き、ここで温度変換装置により信号を温
度（℃）に変換していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、測温プ
ローブおよび温度変換器並びにこれら両者をつなぐ補償
導線等より構成される温度測定装置には、さまざまな問
題があった。まず第一に、測温プローブＡの出力は補償
導線９を用いて温度変換器１０に導いているため、一般
導線に比べると値段が数倍もする補償導線がコネクタ４
の数量分、必要となり、全体がきわめて高価なものとな
る。また図１１に示すように、測温プローブ、補償導
線、温度変換器は１セットとして取り扱う必要があり、
従って、例えば測温プローブを２０カ所に設置して、ブ
レークアウト予知を行う場合などは、測温プローブ、補
償導線、温度変換器で１セットとなるものが２０セット
も必要となり、この結果、鋳型から２０本もの補償導線
が鋳型外に向かって出ている状態となっていた。そし
て、鋳型の交換時には２０本以上の補償導線をすべて人
手で結線したり外したりせざるを得なかった。また、補
償導線の中間にひとつのターミナルを設けてこれに２０
本の補償導線を予め結線しておき、これを脱着するとい
った工夫もなされているものの、鋳型の交換が面倒であ
ることに変わりはなかった。

【０００４】また、測温プローブ、補償導線、温度変換
器が１セットとして取り扱われるため、例えば２０本の
補償導線のうち１本だけが断線した場合でも、これら１
セット全体を交換せざるを得ず、まだ使用可能な部品ま
で廃棄処分にしているという無駄があった。また図１２
として示すように温度変換器１０を共有化している場合
には、２０セット分の配線を温度変換機１０に繋ぎ変え
る必要があり、手間と時間と費用が莫大にかかってい
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる課題を解
決するためになされたものであり、発明者らが鋭意検討
を重ねた結果、測温プローブ同士を渡り配線して直列連
鎖状となるよう結線することにより、前記問題は解消で
きることを見いだし、本発明を完成させたものである。
そして発明は、温度情報のみならず、他の物理的状態量
や化学的状態量の測定についても適用できる。このよう
な着想に基づく本発明は、鉄鋼製造設備やそれによって
製造される鉄鋼製品の状態を示す測定情報を電気信号と
して検出する複数設置された測定プローブと、その測定
情報に特定の処理を施す演算器とから構成される装置で
あって、前記測定プローブ同士を渡り配線して直列連鎖
状に接続し、測定プローブと前記演算器とを結ぶ導線の
数を、前記測定プローブの数より少なくした処理装置で
ある。かかる構成を採用したことにより、同じ導線上を
複数のプローブからの出力信号が複合して流れることに
なり、配線本数を激減させることができる。

【０００６】複数設置された前記測定プローブのコネク
タプラグに、アナログ／デジタル変換器および伝送器を
組み込むことが好ましく、またこれらへの電力供給は導
線を通じてプローブ外部から行うことが好ましい。この
ようにすることで、共通の導線上に異なる測定プローブ
の信号を複合させて流通させることが可能となり、また
測温素子を用いる場合には、従来必要であった補償導線
を不要にすることができる。

【０００７】複数の測定プローブに組み込まれる測定素
子としては、被測定物の物理的、化学的状態量をアナロ
グ電気信号として検出するものが対象となり、例えば熱
電対、歪みゲージ、振動子などが適用できる。

【０００８】コネクタプラグに内蔵されるアナログ／デ
ジタル変換器および伝送器を、共通のプリント基板上に
コネクタ端子とともに一体的に形成することが好まし
い。これにより、測定プローブの組み立てが容易となる
とともに、ワンチップ化もはかれるようになる。

【０００９】このような装置は、例えば連続鋳造機にお
けるブレークアウト予知に使用できる。ブレークアウト
予知に適用するには、鋳型内鋳片に溶融部分が存在する
湯面レベル近接位置と、鋳型内鋳片に溶融部分が存在し
ない湯面レベル遠隔位置とに、測温プローブを配置す
る。この測温プローブは前述の測定プローブの構成を有
している。この複数の測温プローブによって、前記それ
ぞれの部位において検出される時間変化に対する温度波
形に含まれる周波数成分の分布パターンを解析する。そ
して、湯面レベル遠隔位置において検出される周波数成
分の分布パターンが、正常時には類似しない筈の湯面レ
ベル近接位置において検出される周波数成分の分布パタ
ーンに類似するとき、ブレークアウトの予兆と判断する
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態を説明するに先だって
本発明における「測定プローブ」の概念について説明し
ておく。測定プローブは、測定素子と、この測定素子が
出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する機能
と、この変換されたデジタル信号をプローブ外部に伝送
する機能とを備えている。測定素子は、被測定物の物理
的あるいは化学的状態量を検出するものであり、測定結
果をアナログ電気信号として出力するものを指してい
る。デジタル電気信号を出力する測定素子への適用を禁
止するものではないが、デジタル信号を出力する測定素
子に対してはアナログ／デジタル変換を行う意味がな
い。しかし、このようなデジタル信号を直接出力する測
定素子を用いた測定プローブを、本発明手法により測定
素子のアナログ信号出力をデジタル信号に変換して取り
扱う測定プローブと組み合わせて使用することを禁ずる
ものではない。

【００１１】測定素子としては、熱電対、抵抗測温素
子、歪みゲージ、酸素測定素子などがあげられる。これ
らは作動に対して外部からの電力供給を必要としない測
定素子であるが、これらに代えて外部からの電力供給を
受けて作動する素子であってもよい。また測定素子が受
動素子であるか能動素子であるかは問わない。アナログ
／デジタル変換器は前記測定素子が出力するアナログ信
号をデジタル信号に変換するものである。伝送器は、前
記アナログ／デジタル変換器が出力したデジタル信号を
導線経由で送り出す装置である。またこれら以外にアナ
ログ／デジタル変換器の信号出力を増強するためにアン
プが搭載されることもある。

【００１２】以下、本発明の詳細を図面に基づき説明す
る。図１および図２は連続鋳造機の鋳型の温度情報を得
る例を示している。連続鋳造機（図示しない）の鋳型１
の温度情報を得るために、従来より、連続鋳造機の鋳型
１が有する４面の壁面について、溶鋼接触側の壁面の裏
側から内面に向かって、数mm〜数十mmm程度の肉厚を残
して測定プローブＡを壁体の深い位置にまで侵入させた
ものを２０セット（図では１２セットを表示している）
程度配置していたが、本実施例ではこれら測温プローブ
をアナログ／デジタル変換器内蔵式測定プローブと取り
替えた。本実施例で用いる測温プローブＡには、１組の
熱電対素線２、アナログ／デジタル変換器５と、アンプ
１７と、伝送器６とが内蔵されている。外観的には保護
管３にコネクタプラグ４を取り付けた構造であり、保護
管３に熱電対素線２を内装し、コネクタプラグ４内にア
ナログ／デジタル変換器５、アンプ１７と伝送器６とを
内蔵している。このような構成の測温プローブＡを図２
に示すように、鋳型１の側面に多点配置する。例えば、
その数が２０セットであるとすると、これら２０セット
の測温プローブは安価な一対の一般導線７ａによって渡
り状に直列連鎖的に結線される。ここで使用されるのは
一般導線であって補償導線ではない。導線の接続形態が
直列的であるため、その長さは、従来の各測温プローブ
から引き出された補償導線を並列配線するものに比べて
十分の一以下で済む。更に渡り状導線はすべて鋳型のバ
ックプレート内に納めることができるため、鋳型１の水
冷構造を導線の冷却に流用でき、且つ鋳型外周辺の粉塵
に曝されることもなくなり損傷の確率を激減させること
ができ、寿命が大幅に延ばすことができる。

【００１３】結線の具体的手法は、１セット目の測温プ
ローブから２セット目の測温プローブへと、一対の安価
な一般導線により渡り状に順次結線していき、最後の２
０セット目の熱電対のコネクタ４から出す一対の一般導
線７ｂによってデジタル演算装置８と結線する。従って
鋳型１から外に出ているのは一対の安価な一般導線７ｂ
のみとなる。鋳型交換の時には、この一般導線７ｂのみ
を着脱するだけでよい。尚、コネクタプラグ４内のアナ
ログ／デジタル変換器５、アンプ１８および伝送器６へ
の電力供給は、一般導線７ｂを通じてデジタル演算装置
８側から供給した。一般導線７ｂを通じてデジタル演算
装置８に伝送されたデジタル信号形式の温度情報は、デ
ジタル演算装置によって具体的温度値が算出される。

【００１４】本発明では、アナログ／デジタル変換器や
伝送器などの電子部品を測定プローブのコネクタプラグ
に内蔵するため、コネクタが高温にさらされることを避
ける必要がある。本発明者が試験を行った結果、このよ
うな電子回路を内蔵する測定プローブの使用条件として
は、摂氏７０℃以下で使用するのが好ましいことが確認
された。従ってコネクタの周囲に専用の冷却構造を設け
るか、あるいは既存の鋳型の冷却構造を流用するなどし
てコネクタの温度があまりに高温になるのを回避するの
がよい。

【００１５】ここで説明したのは温度測定に関するもの
であったが、測定する物理量は温度に限定されない。そ
して、本発明装置によって得られる測定情報の変動周波
数分布パターンをオンラインで解析することにより、被
測定物に関する各種情報のみならず測定素子の劣化傾向
や損耗状況などを予測・検知することも可能となる。従
って、測定素子の劣化を原因とする誤検知をなくすこと
ができる。被測定物に関する情報としては、例えば鋳型
内溶鋼湯面レベルの位置検出やプレークアウト予知シス
テムなどが挙げられ、これらに関する極めて精度の高い
測定が可能となる。

【００１６】また本発明では温度情報はディジタル信号
として得られるため、正常な操業時に発生している鋳造
速度変動や雰囲気温度の変化などに起因する温度の長周
期の変動と、鋳型振動や鋳型内溶鋼面レベルの変動など
に起因する温度の短周期の変動とを区別して把握してお
けば、測温プローブが出力する温度波形に含まれる情報
の中からこれらと異なる傾向をとる瞬間的な周期の信号
のみを抽出して解析することにより、極めて精度の高い
ブレークアウトの予知システムを構築できる。また、鋳
型内で発生する凝固不均一は鋳型振動や湯面レベルの変
動に起因していると考えられるが、これらについても歪
みゲージを用いて鋳型振動の周期をオンライン解析する
ことにより、高精度な解析情報を得ることができる。こ
のように本発明によれば、連続鋳造機において、製品品
質を維持するうえで重要な各種情報をオンライン測定す
ることが可能となり、異常事態に対して、即時に対応で
きるようになる。以下、本発明を操業現場に具体的に適
用した実施例について述べる。尚、以下の実施例では歪
みゲージや光センサーを用いるが、これらはそれぞれの
素子以外にアナログ／デジタル変換器やアンプおよび伝
送器を含むものであり、本発明において測定プローブと
定義したものであるが、一般的に使用されている歪みゲ
ージおよび光センサの呼称をそのまま用いることとす
る。

【００１７】（実施例１）連続鋳造機（図示しない）の
鋳型の鋳型振動情報を得る例について述べる。連続鋳造
機の長方体形状の鋳型が有する４面の壁面のそれぞれに
ついて、溶鋼接触側の壁面の裏側に歪みゲージ（歪み測
定プローブ）を１セットずつ、合計４セット配置した。
歪みゲージの１セットは、歪みゲージ素子と、これを保
護する保護管と、前記歪みゲージ素子が出力する電気信
号を外部機器に導くためのコネクタプラグとを一つずつ
備えさせている。またコネクタプラグにはアナログ／デ
ジタル変換器およびアンプ並びに伝送器を内蔵させた。
４セットの歪みゲージは互いに安価な一対の一般導線に
よって渡り状に接続し、各歪みゲージが直列連鎖状とな
るよう結線してある。渡り状に結線する一般導線はすべ
て鋳型のバックプレートの中に納めることにした。４セ
ット目の歪みゲージのコネクタプラグとデジタル演算装
置とを一対の安価な一般導線で結線してある。そしてコ
ネクタ端子への電力供給をデジタル演算装置から行うよ
うにした。従って鋳型から外側に出ているのは一対の安
価な一般導線のみとなった。鋳型交換の時には、この一
般導線のみを着脱するだけでよくなった。

【００１８】（実施例２）圧延機の搬送ロールの間に光
センサ（光測定プローブ）を配置して圧延薄板表面の温
度情報を得る装置を設置した。光センサは薄板の幅方向
に１０箇所配置した。上端のコネクタにアナログ／デジ
タル変換器および伝送器を内蔵させた。アナログ／デジ
タル変換器、アンプ、伝送器をすべて１つのＩＣチップ
に集約した。１０セットの光センサは互いに安価な一対
の一般導線によって渡り配線し、各光センサが直列連鎖
状になるよう結線した。一部、一般導線を通すクリアラ
ンスの無い空間があったため、無線でデジタル信号をデ
ジタル演算装置に伝送することとした。１０セット目の
光センサのコネクタプラグとデジタル演算装置とを一対
の安価な一般導線で結線している。従って薄板の表面温
度測定装置から外側に出ているのは一対の安価な一般導
線のみとなった。搬送ロール交換時には、この一般導線
のみを着脱するだけでよくなった。

【００１９】（実施例３）工場建屋内の床面と壁面と柱
に、歪みゲージ（歪み測定プローブ）１００個および測
温プローブ１００個ならびに光センサ（光測定プロー
ブ）１０個を配置した。それぞれが一つのコネクタプラ
グを持ち、コネクタプラグにはアナログ／デジタル変換
器およびアンプ並びに伝送器を内蔵させた。床面に配置
した測定素子同士については一般導線で結線したが、柱
に配置した測定素子群と床面に配置した測定素子群との
間は導線を用いず、無線で伝送した。こうしてコネクタ
を順次、直列伝達に渡り状に一般導線により結線し、最
後の熱電対のコネクタプラグとデジタル演算装置とを一
対の安価な一般導線で結線した。これらから得られるア
ナログ電気信号をすべてＡＤ変換し、アンプで増幅して
伝送器に接続してある。ＡＤ変換器からアンプに伝送す
る際に、何番目の熱電対の信号か、いずれの歪みゲージ
の信号かを判別できるように、各デジタル信号にはＩＤ
を順次付与してある。デジタル演算装置において工場建
屋内の床面と壁面と柱のいずれの場所に搬送車がいるか
を瞬時に判断できるようになったため、搬送車の完全自
動運転化が可能となった。

【００２０】（実施例４）転炉（図示しない）の炉体温
度および炉体振動を測定するために、転炉の鉄皮と耐火
物壁面の間を通して耐火物壁の外側から１０個の熱電対
および１０個の歪みゲージ（歪み測定プローブ）を配置
した。炉体振動は鉄皮の水冷ジャケット部に配置し、耐
水対策はパッキンとストッパーリングを用いた。転炉内
の耐火物壁面の損耗を推定するための測温を行うため
に、鉄皮を貫通して耐火物に穿孔して、ここに保護管お
よびコネクタで被覆した熱電対を埋めこんでシールし
た。従来は、各熱電対および歪みゲージ毎に補償導線を
結線していたので、２０本もの導線の束を転炉トラニオ
ン内を通すなどしなくてはならず、構造が複雑で、鋳型
の交換工事では１日かかっていた。そこで今回、熱電対
と歪みゲージをすべて本発明の変換器内蔵コネクタプラ
グに交換した。さらに熱電対および歪みゲージの数をそ
れぞれ５０個に増加させた。隣り合う歪みゲージを互い
に安価な一般導線によって渡り状に直列連鎖的に結線し
ていき、最後の歪みゲージの一般導線を転炉炉体から離
れて配置したデジタル演算装置に結線した。この導線が
損傷した場合に備えて、コネクタプラグ内蔵の伝送チッ
プには無線機能を持たせ、導線をまったく用いないで最
後の歪みゲージのコネクタプラグとデジタル演算装置と
の間が伝送できるようにした。従って転炉炉体を支持す
るトラニオンの中に導線の束を通す必要がなくなり、炉
体の外側に出ているのは一対の安価な一般導線のみとな
った。交換時には、この一般導線のみを着脱するだけで
よくなり、作業負担軽減、短時間で済むようになった。

【００２１】（実施例５）圧延機のハウジングおよびロ
ールチェックに歪みゲージ（歪み測定プローブ）と加速
度計（加速度測定プローブ）をそれぞれ複数箇所に取り
付け、圧延荷重および振動を測定し、これにより板厚を
制御する圧延制御と、異常振動や銅板チャタマークの発
生可能性に関する設備診断を行った。歪みゲージには歪
みゲージ素子を、また加速度計には加速度素子を内蔵さ
せ、歪みゲージおよび加速度計の両方とも、内部にアナ
ログ／デジタル変換器、アンプおよび伝送器を内蔵させ
た。歪みゲージ１１の取付箇所は図３に示すように上バ
ックアップロール１３、上ワークロール１４、下ワーク
ロール１５、下バックアップロール１６の４つのロール
が上下方向に並んで取り付けられているハウジング１７
の左右について入口と出口の計４箇所であり、加速度計
１２は上下ワークロール１４、１５のそれぞれについて
左右の入口と出口の計８箇所に取り付けた。４つの歪み
ゲージ１１と８つの加速度計１２は、一般導線７ａを用
いて渡り配線し、渡り配線の終端に位置する歪みゲージ
１１から一般導線７ｂを用いて、圧延機から離れた位置
に設けたデジタル演算装置に接続した。一般導線７ａと
７ｂは通信伝送路であるとともに電力供給路でもある。
尚、各歪みゲージ１１および加速度計１２の出力信号に
は、それぞれの信号を仕切区別するためにＩＤを付し
た。図５および図６は歪みゲージからの出力信号波形を
フーリエ変換したうえ、周波数成分を解析したものであ
る。図５は正常な状態の振動周波数分布を示し、図６は
異常な状態の振動周波数分布を示している。図５のグラ
フにおける２つの小さなピークは圧延機の固有振動を表
している。一方、図６のグラフにおける右側の大きなピ
ークは、鋼板と圧延機が連結したときの圧延機の固有振
動を表している。この振動が大きくなると、鋼板が振動
（チャタリング）するのでチャタマークと称される傷が
鋼板表面に発生することになる。圧延機の制御において
は、この大きなピークが現れないように制御することが
大切である。本実施例によれば、圧延機の荷重が容易に
測定でき、鋼板のチャタリングの発生を予防したり、あ
るいは発生した事態を即座にとらえることができる。そ
して本実施例によれば従来型のロードセルを不要にで
き、しかも制御システムは従来の制御システムをそのま
ま適用することができる。また本実施例では１本のケー
ブルで、異種の測定子を渡り配線しているため、入り組
んだ圧延機内部であっても容易に配線を通すことができ
る。

【００２２】（実施例６）鋳型の４面に測温プローブを
複数個ずつ配置して、これら測温プローブから得られる
温度情報に基づいてブレークアウト予知システムを構成
した。各測温プローブにはアナログ／デジタル変換器、
アンプおよび伝送器を内蔵させ、各測温プローブの温度
情報を区別するために出力信号にＩＤを付与した。各測
温プローブが出力する時間軸を横軸とした温度波形をフ
ーリエ変換して、その周波数成分を解析した。図７〜図
１０にその結果を示す。ブレークアウトとは鋳型から鋳
片を連続的に引き出す際に、鋳型内上部領域において溶
鋼が冷却硬化して形成される外殻（シェル）が、鋳型振
動や湯面レベルの変動に起因して、その肉厚が変動し、
過剰に薄肉となった部分が破裂して溶鋼が噴出する現象
であるが、このような事態は危険であるため絶対なけれ
ばならず、このためブレークアウトに至る予兆を事前に
とらえてブレークアウトの発生を予知することが極めて
重要である。本実施例ではこれを、温度波形の周波数解
析によって行う。即ち、鋳型各部の時間軸に対する温度
変化を波形としてとらえ、この波形の周波数成分を解析
することで、波形変動の原因となる現象の中からブレー
クアウトの予兆を検出しようとするものである。このよ
うな測定を行うために、測温プローブは鋳型に設けた穿
孔に奥深く侵入させて、その感温部が鋳型内面に接近す
るように配置して、鋳型内面に付着形成される外殻の厚
みが、鋳型内面に与える温度への影響を検出できるよう
に構成する。溶鋼が注入される鋳型上部には鋳型内壁
に、外殻（シェル）が形成される。この外殻は、注入さ
れる溶鋼が鋳型内壁で冷やされた結果、形成されるもの
で、この外殻は、湯面レベルから下方に遠ざかるにした
がって、厚くなり、湯面レベルから遠い位置では、横断
面におけるほぼ全域が、硬化状態となり、これら位置の
温度は安定したものとなる。図７は、湯面レベルに近い
位置で温度波形の時間変化を測定し、これをフーリエ変
換したものである。この図において、高帯域において２
つのピークが存在するが、左側のピークは溶鋼の湯面レ
ベルの変動を原因とするものであり、右側のピークは鋳
型固有振動を原因とするものである。また、低帯域にお
けるグラフの状態から、測温素子自体の劣化等を判断す
ることができる。即ち、図８に示すように、測温素子の
正常動作が確認されている状態の測定結果が、曲線ｓで
示されるとすれば、これとほぼ平行関係にあり、同傾向
を示す曲線ｕ、ｕは、操業条件の差により前記曲線ｓか
らシフトしているのであって、測温素子の異常ではない
と判断される。一方、測定結果が曲線ｓである場合に
は、これは明らかに前記曲線ｓと傾向性が異なるから、
このような場合には、測温素子が劣化していると判断さ
れる。このように低帯域における測定結果に注意を払う
ことにより、高帯域の測定結果の信頼性自体をも確認す
ることができる。高帯域における測定結果に対する評価
は、湯面レベルに近い位置に配置した測温素子（熱電
対）と遠い位置に配置した測温素子（熱電対）とが検出
する測定結果を分析することでわかる。図９は湯面レベ
ルに近い位置に配置した熱電対による測定結果を示し、
図１０は湯面レベルから遠い位置にある熱電対による測
定結果を示している。湯面レベルに近い位置（図９で示
される）では湯面レベル変動及び鋳型固有振動に起因し
て現れる２つのピークが、湯面レベルから遠い位置（図
１０で示される）においても、実線で示すように検出さ
れるのであれば、それは異常と判断される。湯面レベル
から遠ざかれば、鋳型内部はほぼ冷却硬化した状態にあ
り、湯面レベルの変動や鋳型固有振動による影響は受け
ない筈である。即ち、正常であれば、図１０に破線で示
すようななだらかなカーブを描いた減衰傾向を示す筈で
ある。これに対して前述したように、図１０の実線で示
されるように湯面レベルから遠い位置においても、湯面
レベルの変動や鋳型固有振動の影響がでているとするな
らば、それは、該当位置の鋳型内部が安定した冷却硬化
状態にないことを意味し、ブレークアウトの危険性があ
ることを意味する。

【００２３】以上、様々な実施例について述べたが、本
発明は鉄鋼製造現場への適用に特に有効であるのみなら
ず、その他、鉄鋼製造設備に関連する他の設備に適用し
たときも優れた効果を発する。

【００２４】

【発明の効果】請求項１に係る発明は、測定プローブ同
士を渡り配線して測定プローブを直列連鎖状に接続した
から、測定プローブから引き出す配線本数を著しく少な
くすることができ、最も著しい場合には１本の配線です
べての測定プローブからの信号を導き出すことができ
る。従って、多数箇所からの測定情報を得るような場合
にも、配線本数を増やすことなく、多数の測定プローブ
から測定信号を取り出すことができる。また配線本数が
少ないことから、測定プローブの設置も容易となり、従
来、配線困難が原因で設置困難であった入り組んだ部位
への測定プローブの設置も可能となる。そして、配線へ
の冷却が必要な場合も、他の冷却手段を流用したり、あ
るいは独立して設ける場合であっても、極めて容易に適
用することができる。

【００２５】請求項２に係る発明のように、コネクタプ
ラグに、アナログ／デジタル変換器とを内蔵させ、かつ
これらに対する電力供給を、信号伝達用の導線を通じて
行うようにした場合、測定プローブから出力されるデジ
タル信号を共通の導線上に複合させて流通させることが
でき、また受信側におけるその分離も容易となる。また
通信線と電力線を共用していることで、電力専用線が不
要となる。また特に、測温プローブを用いる場合には、
高価な補償導線を使用する必要もなくなる。

【００２６】請求項３に係る発明のように、測定素子と
して、多様なものを用いれば、さまざまな物理的、化学
的状態量についても、多数の測定プローブを配置しなが
ら、配線本数を増やすことなく測定を行うことができ
る。しかも異種の物理量に関する測定情報を共通の導線
を通じて伝送することもできる。

【００２７】請求項４に係る発明のように、アナログ／
デジタル変換器および伝送器を、共通のプリント基板上
にコネクタ端子とともに一体的に形成するようにした場
合、装置の小型化がはかれるとともに、ワンチップ化も
可能となり、アナログ／デジタル変換器や伝送器を組み
込んだ測定プローブを低コストに提供できる。

【００２８】請求項５に係る発明のように、請求項１〜
４に記載の測定プローブを用いて鋳型内面温度の解析を
行うようにした場合、ブレークアウト予知がオンライン
でできるようになり、ブレークアウトを防止するための
有効な対策を早期に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 鋳型に取り付けた測定プローブを示す説明
図。

【図２】 鋳型壁面の複数箇所に測定プローブを設置し
た状態を示す説明図。

【図３】 圧延機の概略を示す側面図。

【図４】 圧延機の概略を示す正面図。

【図５】 圧延機の正常な状態の振動周波数分布を表す
グラフ。

【図６】 圧延機の異常な状態の振動周波数分布を表す
グラフ。

【図７】 鋳型壁面の温度波形の周波数分布を表すグラ
フ。

【図８】 鋳型壁面の温度波形の周波数分布において、
測定プローブの異常検出例を示すグラフ。

【図９】 鋳型壁面の温度波形の周波数分布において、
湯面レベルに近い位置での測定例を示すグラフ。

【図１０】 鋳型壁面の温度波形の周波数分布におい
て、湯面レベルから遠い位置での測定例を示すグラフ。

【図１１】 従来例であり、鋳型に取り付けた測定プロ
ーブを示す説明図。

【図１２】 従来例であり、鋳型壁面の複数箇所に測定
プローブを設置した状態を示す説明図。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 熱電対の素線 ３ 熱電対の素線保護管 ４ コネクタ ５ アナログ／デジタル変換器 ６ 伝送器 ７ａ 一般導線 ７ｂ 一般導線 ８ デジタル演算装置 ９ 補償導線 １０ 温度変換器 １１ 歪みゲージ Ａ 測定プローブ １２ 加速度計 １３ 上バックアップロール １４ 上ワーククロール １５ 下ワークロール １６ 下バックアップロール １７ アンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２１Ｃ 5/46 Ｃ２１Ｃ 5/46 Ｚ Ｇ０１Ｄ 21/00 Ｇ０１Ｄ 21/00 Ｇ Ｇ０１Ｋ 7/02 Ｇ０１Ｋ 7/02 Ｅ (72)発明者 奥村 恭司 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 花崎 一治 大阪府高槻市三島江１−７−40 ヘレウ ス・エレクトロナイト株式会社内 (72)発明者 寺内 幸生 大阪府高槻市三島江１−７−40 ヘレウ ス・エレクトロナイト株式会社内 (72)発明者 小坂 博昭 大阪府高槻市三島江１−７−40 ヘレウ ス・エレクトロナイト株式会社内 Ｆターム(参考） 2F073 AA02 AA40 AB02 BB04 BC01 CC03 CD16 CD24 FG04 GG04 GG05 GG09 2F076 BA01 BD05 BD07 BD10 BD12 BD13 BD19 BE05 BE09 BE17 4E004 MC11 MC12 MC16 MC24 NC01 4K070 BE03 BE10 BE20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鋼製造設備およびそれによって製造さ
   れる鉄鋼製品の状態を示す測定情報を電気信号として検
   出する複数設置された測定プローブと、その測定情報に
   特定の処理を施す演算器とから構成される装置であっ
   て、前記測定プローブ同士を渡り配線して直列連鎖状に
   接続し、測定プローブと前記演算器とを結ぶ導線の数
   を、前記測定プローブの数より少なくしたことを特徴と
   する鉄鋼製造設備に用いる測定情報の処理装置。
2. 【請求項２】 複数設置された前記測定プローブのコネ
   クタプラグに、導線を通じてプローブ外部から電力供給
   を受けて作動し、前記測定プローブに組み込まれた測定
   素子が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する
   アナログ／デジタル変換器と、このアナログ／デジタル
   変換器を通じて外部から電力供給を受けて作動し、前記
   変換されたデジタル信号を導線を通じてプローブ外部に
   伝送する伝送器とを内蔵させたことを特徴とする請求項
   １記載の鉄鋼製造設備に用いる測定情報の処理装置。
3. 【請求項３】 複数の測定プローブに組み込まれる測定
   素子が、被測定物の物理的、化学的状態量をアナログ電
   気信号として検出する熱電対、歪みゲージ、振動子のう
   ちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１又
   は２記載の鉄鋼製造設備に用いる測定情報の処理装置。
4. 【請求項４】 コネクタプラグに内蔵されるアナログ／
   デジタル変換器および伝送器を、共通のプリント基板上
   にコネクタ端子とともに一体的に形成したことを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄鋼製造設備
   に用いる測定情報の処理装置。
5. 【請求項５】 連続鋳造機における鋳片を引き出す鋳型
   において、鋳型内鋳片に溶融部分が存在する湯面レベル
   近接位置と、鋳型内鋳片に溶融部分が存在しない湯面レ
   ベル遠隔位置とに、前記請求項１〜４のいずれかに記載
   の測定プローブをそれぞれ配置し、前記それぞれの部位
   において検出される時間変化に対する温度波形に含まれ
   る周波数成分の分布パターンを解析し、湯面レベル遠隔
   位置において検出される周波数成分の分布パターンが、
   正常時には類似しない筈の湯面レベル近接位置において
   検出される周波数成分の分布パターンに類似するとき、
   ブレークアウトの予兆と判断するブレークアウト予知方
   法。