JPH05177323A

JPH05177323A - 連続鋳造設備の２次冷却ノズルの自動診断方法

Info

Publication number: JPH05177323A
Application number: JP15679892A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Hosoya; 誠一細谷; Jun Azuma; 洵東; Yasuo Kaihara; 保男貝原
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-06-17
Filing date: 1992-06-16
Publication date: 1993-07-20
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JP2758315B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ノズルの総合的な自動診断を行う。【構成】圧力検出センサ、振動検出センサおよび周波
数検出センサとそれどれの信号処理装置と記憶装置とを
備えた測定装置を組み込んだダミーバー１の位置を湯面
からダミーバー後端までの距離として、連続鋳造設備の
既設の駆動系制御装置から鋳造カウンタ信号として冷却
媒体噴射制御装置に与え、冷却媒体噴射制御装置は与え
られた鋳造カウンタ信号に基づいて、ダミーバーに組み
込まれた測定装置の位置に対応する冷却ゾーンの２次冷
却ノズルからの冷却媒体噴射圧力を制御し、この冷却状
態で２次冷却ノズルからの冷却媒体噴射圧力、冷却媒体
噴射振動および冷却媒体噴射粒径が持つ周波数を前記測
定装置で測定し、この測定結果を表示装置７で表示して
行う連続鋳造設備の２次冷却ノズルの自動診断方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼業などで使用する
連続鋳造設備の２次冷却ノズルの自動診断方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、連続鋳造における２次冷却ノズル
の冷却媒体の噴射状況は、ノズルの詰まりの他に冷却媒
体の噴射分布が鋳片品質に微妙に影響することから非常
に重要である。従来、これらのノズルの噴射状況を検査
するためには、ノズル管に流量計や圧力計を設置し、水
等を噴射した状態で流量や圧力を測定していた。

【０００３】上記のように、流量計や圧力計を肉眼で読
み取ることは、２次冷却ノズルが多いことから多大の労
力と時間を要し、さらには誤認を生ずることがある。ま
た、個々の流量計や圧力計を定期的に検定することに多
大の労力と時間を要する。

【０００４】このような問題を解決する手段として、圧
力変換素子群を収納した箱体をダミーバーの後部に連結
して、鋳片案内ロール間を移動して、この間に２次冷却
ノズルからの冷却媒体の噴射圧力を圧力変換素子群で感
知し信号にかえ、これをケーブルを介して、外部の記録
装置に送り、この記録装置で２次冷却ノズルからの冷却
媒体の噴射状況を把握する装置が特公昭53-48115号公報
に提案されている。

【０００５】また、上記の圧力変換素子群に替えて、２
次冷却ノズルからの冷却媒体の噴射状況を感知する検知
素子に振動検知素子を用い、ノズルからの冷却媒体の噴
射による振動を、この振動検知素子で感知してスプレー
の作動状況を検査する装置が特公昭62-32018号公報に提
案されている。さらに、音響検知センサを用いて、ノズ
ルの噴射状態の良否を判定する装置も特開平2-86865 号
公報および特開平2-247057号公報に提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の特公昭
53-48115号公報および特公昭62-32018号公報に提案され
ている二つの装置では、信号を外部装置に送るケーブル
が必要であり（特公昭53-48115号公報には装置内に信号
を記録することにも触れている。）、これらの装置を用
いる場合は、装置を鋳片案内ロール間にダミーバーとと
もに下方から挿入しなけらばならず、一方、上方から挿
入するときは同時に鋳造はできなく、装置とダミーバー
の空通しとなる。また、下方からの挿入は、鋳片後端が
ダミーバー挿入部位の鋳片案内ロール間を通過するま
で、装置とダミーバーを挿入することができず、生産性
が低下する。

【０００７】また、連続鋳造では、鋳造初期段階のダミ
ーバーと接する鋳片先頭部分（鋳片内部が未凝固の部
分）は過冷却防止のために緩冷却が必要であり、２次冷
却ノズルからの冷却媒体の噴射状況を把握するために
は、ただ単にノズルから冷却媒体を噴射するのみでは、
噴射状況の把握と同時に鋳造はできない。

【０００８】さらに、上記の圧力変換素子および振動検
知素子の二つの装置では、スプレーノズルに対しては、
ノズル詰まりや冷却水の横飛び等を検知して、判定する
ことは可能であるが、ミストノズルの異常を検知して、
判定することは不可能である。

【０００９】すなわち、冷却媒体のミストはノズルから
噴射される以前に水と空気が混合されたものであり、従
来の装置では、ミストノズルの異常が水管詰まり、空気
孔詰まりの何れであるのかを、判定することは不可能で
あった。例えば、従来では装置から得られた信号が小さ
い場合、それが水量不足（水管詰まり）によるものなの
か分からず、結果的には、それが空気孔詰まりであった
という事例もある。

【００１０】また、特公昭62-32018号公報に提案されて
いる振動検知素子は、公報に記載されているように、重
い円筒部分および円板からなるセンサを内蔵する検出部
で、質量−ばねシステムを構成し、円板の振動の自然の
共鳴周波数に等しい振動数における振幅の大きさを測定
している。これは図10〜12に示すように解釈するのが妥
当である。

【００１１】図10は、重い円筒部分および円板からなる
センサを力学的に、質量−ばねシステムとして１自由度
系の自由振動モデルとして表したもので、f0なる固有振
動数を有する。このようなモデルにおいては、質量ｍを
持つ円板に対し、図11に示すような周波数分布を持つ外
力を加えると、図12に表したように、円板は固有振動数
f0において共振（前記公報では共鳴とある）し、円板下
部に取り付けられたセンサから「滴の数の速度および重
量に関係ずけられ（直線的に正確ではない）」た出力が
得られるというものである。

【００１２】ところで、一般に噴霧工学においては、ノ
ズルから噴射される液体の粒径は噴射させる際に加える
振動数によって変化することが知られている。言い換え
れば、ノズル形状やミストノズルにおける水と空気の混
合比率を変えるときには、粒径が変化し、当然ながら観
測すべき周波数が変化することになる。実際、ミストノ
ズルにおいては、操業条件の変化により水と空気の混合
比率を変更しているし、ノズル形状も連続鋳造設備によ
ってまちまちである。参考として、ランクやビザ他の資
料｛「超音波噴霧」千葉近、山海堂｝による超音波噴
霧した際の平均粒径と加震源の共振周波数との関係を図
13に示す。図13に示すように、粒径が広い周波数帯域に
わたって変化しているのが明らかである。

【００１３】しかるに、特公昭62-32018号公報に提案さ
れているセンサ、「すなわち、ノズルから噴射される測
定対象となるべき滴の特定の周波数があるにもかかわら
ず、測定周波数が固有振動数に固定されてしまう（セン
サ形状で一つに決定づけられてしまう）センサ、もしく
は、測定周波数に応じて、毎度形状を変更しなければな
らまいセンサ」を使用すると、ノズルの詰まりの有無に
とどまらず、噴射される液体またはミストの粒径の診断
も含めたトータルとしてのノズルの健全性を判定するこ
とはできない。

【００１４】一方、音響検知センサを用いて、ノズルの
噴射状態の良否を判定する特開平2-86865 号公報および
特開平2-247057号公報に提案されている装置も、以上の
観点から、滴の粒径に応じた診断に関しては、その重要
性を認識していないので、そのための工夫も見られな
い。なお、音響検知センサを用いた際の信号処理方法
（特開平2-247057号公報）は音響機器等電子回路工学上
常識であることは議論の余地はない。

【００１５】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、測定装置をダミーバーに組み込み、こ
のダミーバーを鋳片案内ロール間を移動させ、２次冷却
ノズルからの冷却媒体噴射圧力、冷却媒体噴射振動およ
び冷却媒体噴射粒径が持つ周波数を測定し、２次冷却ノ
ズルからの冷却媒体の噴射状況を把握して行う連続鋳造
設備の２次冷却ノズルの自動診断方法を提供することを
目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１発明は、ダミーバー
とともに鋳片案内ロール間を移動して、２次冷却ノズル
からの冷却媒体噴射圧力を測定する圧力測定装置と、冷
却媒体噴射制御装置と、圧力測定結果の表示装置とを用
いて行う２次冷却ノズルの自動診断方法において、微圧
検出センサーと圧力信号処理装置と記憶装置とを備えた
上記圧力測定装置を組み込んだダミーバーの位置を湯面
からダミーバー後端までの距離として、連続鋳造設備の
既設の駆動系制御装置から鋳造カウンタ信号として冷却
媒体噴射制御装置に与え、冷却媒体噴射制御装置は与え
られた鋳造カウンタ信号に基づいて、ダミーバーに組み
込まれた圧力測定装置の位置に対応する冷却ゾーンの２
次冷却ノズルからの冷却媒体噴射圧力を制御し、この冷
却状態で２次冷却ノズルからの冷却媒体噴射圧力を圧力
測定装置で測定し、この測定結果を表示装置で表示して
行う連続鋳造設備の２次冷却ノズルの自動診断方法。

【００１７】第２発明は、圧力検出センサおよび振動検
出センサと、圧力信号処理装置および振動信号処理装置
と、記憶装置とを備えた測定装置を組み込んだダミーバ
ーを鋳片案内ロール間を移動させ、２次冷却ミストノズ
ルからの冷却媒体噴射圧力および冷却媒体噴射振動を測
定装置で測定し、この測定結果を表示装置で表示して行
う請求項１の連続鋳造設備の２次冷却ノズルの自動診断
方法。

【００１８】第３発明は、周波数検出センサと、周波数
信号処理装置と、記憶装置とを備えた測定装置を組み込
んだダミーバーを鋳片案内ロール間を移動させ、２次冷
却ミストノズルからの冷却媒体噴射粒径が持つ周波数を
測定装置で測定し、この測定結果を表示装置で表示して
行う請求項１または請求項２の連続鋳造設備の２次冷却
ノズルの自動診断方法。

【００１９】

【作用】ダミーバーに組み込まれた圧力測定装置には、
２次冷却ノズルからの冷却媒体噴射圧力を感知する微圧
検出センサーが、２次冷却ノズル設置幅方向に複数設置
されている。この微圧検出センサーは、ミストノズルか
らの冷却媒体噴射圧力にも対応可能である。また、圧力
測定装置には微圧検出センサーで感知した圧力信号の処
理装置と、これを記憶しておく記憶装置が備えられてい
る。このため、冷却媒体噴射圧力を測定すると同時にケ
ーブルを介して外部の処理装置または表示装置に送る必
要はなくなり、圧力測定装置から送信用ケーブルをなく
すことができる。したがって、この圧力測定装置は鋳片
案内ロール間に上方から挿入することができる。

【００２０】冷却媒体噴射制御装置は、湯面からダミー
バー後端までの距離を連続鋳造設備の既設の駆動系制御
装置から鋳造カウンタ信号として与えられ、与えられた
鋳造カウンタ信号に基づいて、鋳片案内ロール間を移動
している圧力測定装置の位置を知り、圧力測定装置の位
置に対応する冷却ゾーンの２次冷却ノズルからの冷却媒
体噴射圧力を制御する。すなわち、冷却媒体噴射制御装
置は、圧力測定装置の位置を知り、冷却ゾーンごとに２
次冷却ノズルの調節弁を制御して、鋳造初期段階では、
鋳片先頭部分は緩冷却し、圧力測定装置部分は通常冷却
する。この状態で、圧力測定装置は２次冷却ノズルから
の冷却媒体噴射圧力を測定する。

【００２１】表示装置は、全ての冷却ゾーンについて冷
却媒体噴射圧力の測定が終了したのち、圧力測定装置に
備えられている記憶装置に記憶されている測定結果を受
取りディスプレイ装置あるいは記録用紙上に表示する。

【００２２】第２発明のダミーバーに組み込まれた測定
装置には、２次冷却ミストノズルからの冷却媒体噴射圧
力を感知する圧力検出センサと冷却媒体噴射振動を感知
する振動検出センサとが、２次冷却ミストノズル設置幅
方向に複数設置されている。これらの圧力検出センサと
振動検出センサは、ミストノズルからの冷却媒体噴射圧
力および冷却媒体噴射振動にも対応可能なものである。
また、測定装置には圧力検出センサと振動検出センサで
感知した圧力信号と振動信号の処理装置と、これらを記
憶しておく記憶装置が備えられている。このため、測定
結果は測定すると同時にケーブルを介して外部の処理装
置または表示装置に送る必要はなくなり、測定装置から
送信用ケーブルをなくすことができる。

【００２３】表示装置は、全ての冷却ゾーンについて冷
却媒体噴射圧力および冷却媒体噴射振動の測定が終了し
たのち、測定装置に備えられている記憶装置に記憶され
ている測定結果を受取りディスプレイ装置あるいは記録
用紙上に表示する。

【００２４】つぎに、圧力検出センサと振動検出センサ
の作用について説明する。発明者らは、図14に示す試験
装置を用い、ミストノズルからの冷却媒体噴射状況を圧
力検出センサと振動検出センサによって把握するための
試験を行った。図14に示す試験装置は、ミストノズル11
の後方のミキサ12で水と空気を混合して、ミストノズル
１からミスト13を噴射し、一方、センサ14をミストノズ
ル11の前方の壁面15を、ミストノズル11の前面を上下に
移動するようにしたものである。センサ14とミストノズ
ル11との間隔は連続鋳造設備の条件に合わせてある。セ
ンサ14で検出した圧力および振動信号はアンプ16で増幅
して、記録計17で表示する。なお、18は装置台、19はノ
ズル支持台を示す。

【００２５】この装置を用いて行った試験結果を図15か
ら図17に示す。試験に用いた圧力検出センサは歪みゲー
ジ型、振動検出センサはピエゾ型である。図15は正常な
ミストノズルを用いてミストを噴射し、圧力検出セン
サ、振動検出センサで、ミストノズル前面の圧力、振動
（振幅）を測定した結果である。図15(a) は水量12l/mi
n 、空気 4kg/cm²、(b) は水量 8l/min 、空気 4kg/cm²
からなるミストで、いずれも流量に応じた値が得られて
いる。

【００２６】図16は空気孔詰まりの状態でミストを噴射
し、圧力検出センサ、振動検出センサで、ミストノズル
前面の圧力、振動（振幅）を測定した結果である。図16
(a)は水量12l/min 、空気 0kg/cm²、(b) は水量 8l/min
、空気 0kg/cm²からなるミストで、(a) に示す水量12l
/min 、空気 0kg/cm²の場合は、圧力検出センサの出力
は正常時に比べて50％程度であるが、振動検出センサの
方は15％程度の出力である。(b) に示す水量 8l/min 、
空気 0kg/cm²の場合は、圧力検出センサ、振動検出セン
サの出力とも正常時に比べて極端に小さい。

【００２７】図17は水管詰まりの状態でミストを噴射
し、圧力検出センサ、振動検出センサで、ミストノズル
前面の圧力、振動（振幅）を測定した結果である。図17
は、水量 0l/min 、空気 4kg/cm²からなるミストで、圧
力検出センサの出力は正常時に比べて20％程度はあるも
のの、振動検出センサの方はほとんど出力が認められな
い。

【００２８】以上、図15から図17に示した圧力検出セン
サおよび振動検出センサの特性は、それぞれのセンサの
検出原理の違いによるもので、これらの特性を利用する
ことによって、以下のようにミストノズルからのミスト
噴射状況を把握し、水管詰まり、空気孔詰まりの状態を
診断することができる。

【００２９】同一ミストノズルに対して、圧力検出セン
サ、振動検出センサの両方を適用し、両方が、ある一定
値以上の高い出力を示した場合は、ミストノズルは正常
に作動している。

【００３０】同一ミストノズルに対して、圧力検出セン
サ、振動検出センサの両方を適用し、圧力検出センサの
みある一定値以上の出力を示している場合で、その値が
大きければ空気孔詰まりであり、小さければ水管詰まり
である。

【００３１】同一ミストノズルに対して、圧力検出セン
サ、振動検出センサの両方を適用し、両方の出力が小さ
い場合は、空気孔詰まりと水管詰まりである。

【００３２】第３発明のダミーバーに組み込まれた測定
装置には、２次冷却ミストノズルからの冷却媒体噴射粒
径が持つ周波数に対応する周波数検出センサが、２次冷
却ミストノズル設置幅方向に複数設置されている。この
周波数検出センサは粒径の特定の周波数に対応可能なも
のである。また、測定装置には周波数検出センサが感知
した周波数信号の処理装置と、これらを記憶しておく記
憶装置が備えられている。このため、測定結果は測定す
ると同時にケーブルを介して外部の処理装置または表示
装置に送る必要はなくなり、測定装置から送信用ケーブ
ルをなくすことができる。

【００３３】表示装置は、全ての冷却ゾーンについて冷
却媒体噴射粒径が持つ特定の周波数の測定が終了したの
ち、測定装置に備えられている記憶装置に記憶されてい
る測定結果を受取りディスプレイ装置あるいは記録用紙
上に表示する。

【００３４】つぎに、周波数検出センサの作用について
説明する。周波数検出センサを格納する容器は、外部か
らの加振によっても大きな共振を生じないように、10kH
z 域以上の周波数域においてできるだけフラットな特性
を持つ形状であることが重要である。周波数検出素子に
は、広い周波数帯域にわたりフラットな感度を持つ圧電
体セラミックを利用する。

【００３５】上記センサ格納容器と周波数検出素子によ
り、ノズルから噴射される液体またはミストが持つ高周
波振動を測定する。測定した周波数信号をその帯域にお
いてフラットな特性を持つ並列に設けられた複数のバン
ドパスフィルタに通し、冷却上目的とする噴射液体粒径
と周波数との関係を考慮しつつ、複数のバンドパスフィ
ルタの出力を比較することで、粒径が正常かどうか判断
する。

【００３６】粒径に相当する周波数帯において、流量に
比例した信号であるバンド出力の大きさを測定し、必要
冷却流量として予め設定した信号強度と比較して、ノズ
ル状況を診断する。

【００３７】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明する。実施例１図１は本発明を説明する概念図で、図２は冷却ゾーン中
のダミーバーの位置と各冷却ゾーンの冷却状態との関係
を説明する図で、図３はダミーバーに圧力測定装置を組
み込む位置と冷却状態の切り換えタイミングを説明する
図である。

【００３８】図１の１はダミーバーで、ダミーバー１に
は圧力測定装置２が組み込まれている。圧力測定装置２
が組み込まれたダミーバー１は鋳片案内ロール３間に上
方から挿入され、ダミーバー１の上部に溶鋼を注入して
鋳片４を製造する。ダミーバー１は鋳造された鋳片の長
さに応じて下方に移動して、各冷却ゾーンを通過する。
この間にダミーバー１に組み込まれた圧力測定装置２
は、圧力測定装置２内の微圧検出センサーで２次冷却ノ
ズルからの冷却媒体噴射圧力を感知し、この圧力信号を
圧力信号処理装置で処理し、その結果を記憶装置に記憶
する。

【００３９】一方、冷却媒体噴射制御装置は、連続鋳造
設備の既設の駆動系制御装置から鋳造カウンタ信号とし
て鋳片案内ロール３間を移動しているダミーバー１の位
置が与えられ、与えられたダミーバー１の位置に基づい
て、圧力測定装置２の位置に対応する冷却ゾーンごとに
２次冷却ノズルの調節弁５を制御して、鋳造初期段階で
は、鋳片先頭部分は緩冷却し、圧力測定装置部分は通常
冷却する。この状態で、圧力測定装置２は２次冷却ノズ
ルからの冷却媒体噴射圧力を測定する。

【００４０】圧力測定装置２が各冷却ゾーンの冷却媒体
噴射圧力を測定し終わったのち、圧力測定装置２が組み
込まれたダミーバー１は、鋳片案内ロール３間から抜き
取られ、つぎの鋳造に備えて、チャージングカー６上に
戻される。この時点で、圧力測定装置２は圧力測定装置
内の記憶装置に記憶されている測定結果を表示装置７に
転送する。表示装置７は転送された測定結果をディスプ
レイ装置あるいは記録用紙上に表示する。なお、圧力測
定装置内に発信器を設けることによって、測定結果をリ
アルタイムに表示装置７に転送し、測定結果を表示する
ことができる。

【００４１】つぎに、図２について説明する。図２は各
冷却ゾーンを平面視した図で、(a) はダミーバー１が冷
却ゾーンｎとｎ＋１に跨がって存在する（圧力測定装置
２は冷却ゾーンｎに存在する）例で、この場合は、冷却
媒体噴射圧力を測定中の冷却ゾーンｎが通常の冷却状態
で、冷却ゾーンｎ−１には、鋳片先頭部分８が存在する
ので、冷却ゾーンｎ−１が緩冷却状態である。また、冷
却ゾーンｎ＋１は測定に備えて通常の冷却を開始する。

【００４２】しばらく時間が経過して、ダミーバー１が
(b) の位置に移動した場合は、圧力測定装置２は冷却ゾ
ーンｎ＋１に入った直後なので、冷却ゾーンｎ＋１が通
常の冷却状態である。一方、冷却ゾーンｎには鋳片先頭
部分８が入ろうとしているので、冷却ゾーンｎは緩冷却
状態に切り換えられている。冷却ゾーンｎ−１はまだ緩
冷却状態である。

【００４３】以上の各冷却ゾーンの冷却状態をまとめ、
冷却状態の切り換えタイミングおよび冷却開始時点とダ
ミーバーに圧力測定装置を組み込む位置について説明す
る。冷却状態の切り換えは、冷却媒体噴射制御装置が駆
動系制御装置から、湯面からダミーバー後端までの距離
を鋳造カウンタ信号として受け取り、冷却ゾーンごとに
２次冷却ノズルの調節弁５を制御して行うが、調節弁５
の制御から冷却状態が切り換わるまでに多少の時間がか
かる。このため、調節弁５の制御は、制御から冷却状態
が切り換わるまでの余裕時間（ダミーバー１の移動距
離）を見込んで行う必要がある。

【００４４】したがって、ダミーバー１に組み込む圧力
測定装置２の位置は、各冷却ゾーンの長さと、上記の余
裕時間を勘案して決めなければならない。すなわち、圧
力測定装置は、図３に示すように、ダミーバー後端から
距離Ｌ₁の位置にする。距離Ｌ₁は、最も長い冷却ゾー
ンの長さｈに、制御から冷却状態が切り換わるまでのダ
ミーバー１の移動距離α₁を足したものである（Ｌ₁＝
ｈ＋α₁）。これは、図２(b) で圧力測定装置が冷却ゾ
ーンｎ＋１に入った時点で冷却ゾーンｎを緩冷却状態に
切り換え、圧力測定装置が冷却ゾーンｎ＋１に距離α₁
だけ入った時点で、冷却ゾーンｎが完全に緩冷却状態に
切り換わることであり、この時点で鋳片先頭部分８は冷
却ゾーンｎに入る。

【００４５】冷却開始時点は、図３に示すように、冷却
開始すべき冷却ゾーンの半分の位置から圧力測定装置ま
での距離が距離Ｌ₂になった時である。距離Ｌ₂は最も
長い冷却ゾーンの半分の長さｈ／２に、冷却開始から通
常冷却状態になるまでのダミーバー１の移動距離α₂を
足したものである（Ｌ₂＝ｈ／２＋α₂）。これは、図
２(a) で圧力測定装置が冷却ゾーンｎ＋１の半分の位置
から距離Ｌ₂の位置まで移動してきた時点で、冷却ゾー
ンｎ＋１の冷却を開始することであり、この時点では圧
力測定装置は冷却ゾーンｎに存在している。

【００４６】以上説明したように、冷却媒体噴射制御装
置は、連続鋳造設備の既設の駆動系制御装置からの鋳造
カウンタ信号と上記の距離Ｌ₂とから冷却を開始し、圧
力測定装置が冷却ゾーンｎ＋１に入った時点で冷却ゾー
ンｎを緩冷却状態に切り換える。このようにして、２次
冷却ノズルからの冷却媒体噴射圧力を測定した結果の表
示例を図４に示す。

【００４７】図４は、微圧検出センサー数21個の例で、
垂直軸は冷却媒体噴射圧力を、横軸は圧力測定方向を、
縦軸は微圧検出センサー番号を示す。測定結果は、微圧
検出センサー番号とノズル配列位置ごとに冷却媒体噴射
圧力分布が３次元表示されており、この圧力分布状態か
らノズルの異常を診断することができる。

【００４８】実施例２第２発明の圧力検出センサ出力および振動検出センサ出
力も図４と同様で、診断のための、圧力検出センサ出力
および振動検出センサ出力と監視レベルとの関係を図５
に示す。

【００４９】ミストノズルの異常診断は、圧力検出セン
サ出力に対しては、図５(a) に示すように、監視レベル
を３段階設け、また、振動検出センサ出力に対しては、
(b)に示すように、監視レベルを１段階設けて、両者の
出力がこの監視レベルのどの位置にあるかによって行っ
た。

【００５０】すなわち、同一ミストノズルに対して得ら
れた圧力検出センサの信号波形がＡで、同じく振動検出
センサの信号波形がＢであるとき、これらの信号波形
を、予め設定した監視レベル、、、と比較し
て、ミストノズルの異常を診断した。

【００５１】その結果、ミストノズル直下（ミストノズ
ル直下の診断は信号波形のピーク値で行う。）におい
て、ミストノズルは、Ａ＞レベル、かつＢ＞レベルが成立する場合は正
常、レベル＞Ａ＞レベル、かつＢ＜レベルが成立する
場合は空気孔詰まりの状態、レベル＞Ａ＞レベル、かつＢ＜レベルが成立する
場合は水管詰まりの状態、Ａ＜レベル、かつＢ＜レベルが成立する場合は空気
孔詰まりと水管詰まりの状態である。以上の比較手順
を、各ミストノズル直下の信号波形ごとに、表示装置内
で行い、ミストノズルの異常を診断する。なお、表示装
置内のミストノズルの位置は、ダミーバーに設けた鋳片
案内ロール検出用センサの信号をカウントし、表示装置
内のミストノズル位置データと比較対照することにより
特定する。

【００５２】上記の自動診断方法によって、連続鋳造設
備の２次冷却ミストノズルの異常原因を自動的に判定す
ることができた。

【００５３】実施例３第３発明において、ノズルから噴射される滴（液体）に
より加えられる振動を周波数検出センサで正確に測定す
るためには、滴の持つ周波数 10kHz以上の域において、
できるだけ共振を生じない、すなわち、固有振動数をそ
の領域で持たないセンサ構造であることが望まれる。図
６に周波数検出センサの構造を、図７に検出素子取り付
け部分を示す。

【００５４】図に示すように、周波数検出センサは大き
く分けて、ダイアフラム21、台座22、リング23から構成
されている。ダイアフラム21は外部から加えられる振動
との共振を避ける上で、固有振動数を下げるために、剛
性の強いものであることが必要である。このことはセン
サをダミーバーに取り付け、連続鋳造機の中で使用する
際に生じるスケールの落下、噛み込み等、多少の衝撃に
耐えることにもつながる。

【００５５】以上のことから、現実的なダイアフラム21
の厚みは、 3〜5mm 程度である。このダイアフラム21は
接着剤27でリング23に固定されているが、これはダイア
フラムの振動を適度に減衰させるだけでなく、台座22か
ら伝わってくる振動をも台座22−リング23間の接着剤と
合わせカットすることに役立っている。

【００５６】検出素子25はダイアフラム21の下面に接着
剤で隙間の生じないように固定され、シリコンゴム26で
表面が保護されている。検出素子25は周波数の異なる外
部振動に対応できるよう 10kHz〜1MHzにわたり一定の感
度を有する必要があり、これには圧電体セラミックス
（PZT 等）が適当である。なお、検出素子25で得られた
信号を離れた位置にあるアンプまで導くため、周波数検
出センサには検出素子とともにインピーダンス変換回路
の基板を設けている。

【００５７】周波数検出センサから得られた信号はリー
ド線24で外部に出力されるが、ダミーバーに組み込むと
きは、複数のセンサおよびリード線24を収納する部分
（センサプレート）と、それら信号を処理する信号処理
部分とに分けるのが一般的である。

【００５８】信号処理装置の働きを図８に示す。センサ
からの信号はアンプにて、周波数特性を損なわないよう
に増幅される。増幅された信号（図中５．センサ、アン
プ特性）はバンドパスフィルタに通され、予めセットさ
れた周波数帯域（図中６．フィルタ特性f1〜f2）のみ出
力される。このフィルタは使用するノズルから噴射され
る滴の粒径に応じて複数個設けられており、マイクロコ
ンピュータの指示により切り換えることができる。フィ
ルタは現実的にはセンサ１個に対し、５組程度あれば十
分である。滴の粒径がそれほど頻繁に変わらないのであ
れば、この切り換えは手動で行ってもよいし、フィルタ
が１組でも対応可能である。

【００５９】この信号処理装置は個々のセンサと１対１
に配置されていることが望ましい。なぜなら、個々のセ
ンサには若干の個性があるが、マイクロコンピュータに
入力する前の段階で、滴の量に比例した信号を得るため
にアンプにて各々同一の感度に調整できるからである。

【００６０】フィルタから出力された信号は絶対値整流
回路を経てマイクロコンピュータ（記憶装置）に取り込
まれる。このようにして、全ての冷却ゾーンについて２
次冷却ノズルからの冷却媒体噴射粒径が持つ特定の周波
数を測定したのち、表示装置は、測定装置に備えられて
いる記憶装置に記憶されている測定結果を受取り、ディ
スプレイ装置あるいは記録用紙上に表示する。

【００６１】上記の装置を用いた実施結果を図９に示
す。図９はミストノズルにおいて、滴の持つ周波数に対
応したフィルタを選択した際の絶対値整流後の信号処理
装置の出力と水量との関係を示したもので、比例関係が
得られている。この「水量−信号強度」の関係を利用
し、一定の比例値を設けることからノズル状態の良否を
判断できる。また、複数のバンドパスフィルタの出力を
比較することで、妥当な滴の粒径が得られているかどう
か判断することができる。

【００６２】

【発明の効果】本発明は、圧力検出センサ、振動検出セ
ンサおよび周波数検出センサとそれどれの信号処理装置
と記憶装置とを備えた測定装置を組み込んだダミーバー
の位置を湯面からダミーバー後端までの距離として、連
続鋳造設備の既設の駆動系制御装置から鋳造カウンタ信
号として冷却媒体噴射制御装置に与え、冷却媒体噴射制
御装置は与えられた鋳造カウンタ信号に基づいて、ダミ
ーバーに組み込まれた測定装置の位置に対応する冷却ゾ
ーンの２次冷却ノズルからの冷却媒体噴射圧力を制御
し、この冷却状態で２次冷却ノズルからの冷却媒体噴射
圧力、冷却媒体噴射振動および冷却媒体噴射粒径が持つ
周波数を前記測定装置で測定し、この測定結果を表示装
置で表示して行う連続鋳造設備の２次冷却ノズルの自動
診断方法であるので、測定装置から送信用ケーブルをな
くすことができ、また、２次冷却ノズルからの冷却媒体
噴射状態を測定装置の位置に対応する冷却ゾーンごとに
制御することができる。しかも診断しながら鋳造する鋳
片の先頭部分の過冷却を防止することも可能である。し
たがって、本発明によれば、ダミーバーを上方から挿入
して、２次冷却ノズルの診断と同時に鋳造が可能で、ま
た、ミストノズルの水管詰まり、空気孔詰まりを自動的
に判定することができ、さらに、ノズルからの噴射粒径
をも測定でき、ノズル個々の特性に合ったきめ細かな診
断が可能である。この診断方法は従来人が行っていた原
因調査が不要となり、作業負荷が大幅に軽減されるとと
もに、連続鋳造における品質の安定化と保全性の向上に
大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明する概念図である。

【図２】冷却ゾーン中のダミーバーの位置と各冷却ゾー
ンの冷却状態との関係を説明する図である。

【図３】ダミーバーに圧力測定装置を組み込む位置と冷
却状態の切り換えタイミングを説明する図である。

【図４】測定結果の表示例を示す図である。

【図５】診断のための、圧力検出センサ出力および振動
検出センサ出力と監視レベルとの関係を示す図である。

【図６】周波数検出センサの構造を示す図である。

【図７】検出素子取り付け部分を示す図である。

【図８】信号処理装置の働きを示す図である。

【図９】実施例の結果を示す図である。

【図１０】１自由度系の自由振動モデルを示す図であ
る。

【図１１】周波数成分を持つ外力によるセンサの加振を
説明する図である。

【図１２】固有振動数f0におけるセンサの共振を説明す
る図である。

【図１３】平均粒径と加震源の共振周波数との関係を示
す図である。

【図１４】ミストノズルからの冷却媒体噴射状況を圧力
検出センサと振動検出センサによって把握するための試
験装置を示す図である。

【図１５】正常なミストノズルを用いてミストを噴射
し、圧力検出センサ、振動検出センサで、ミストノズル
前面の圧力、振動（振幅）を測定した結果を示す図であ
る。

【図１６】空気孔詰まりの状態でミストを噴射し、圧力
検出センサ、振動検出センサで、ミストノズル前面の圧
力、振動（振幅）を測定した結果を示す図である。

【図１７】水管詰まりの状態でミストを噴射し、圧力検
出センサ、振動検出センサで、ミストノズル前面の圧
力、振動（振幅）を測定した結果を示す図である。

【符号の説明】

１…ダミーバー、２…圧力測定装置、３…鋳片案内ロー
ル、４…鋳片、５…調節弁、６…チャージングカー、７
…表示装置、８…鋳片先頭部分、９…取鍋、10…タンデ
ィッシュ、11…ミストノズル、12…ミキサ、13…ミス
ト、14…センサ、15…壁面、16…アンプ、17…記録計、
18…装置台、19…ノズル支持台、21…ダイアフラム、22
…台座、23…リング、24…リード線、25…検出素子、26
…シリコンゴム、27…接着剤、Ａ…圧力検出センサ信号
波形、Ｂ…振動検出センサ信号波形。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダミーバーとともに鋳片案内ロール間を
移動して、２次冷却ノズルからの冷却媒体噴射圧力を測
定する圧力測定装置と、冷却媒体噴射制御装置と、圧力
測定結果の表示装置とを用いて行う２次冷却ノズルの自
動診断方法において、微圧検出センサーと圧力信号処理
装置と記憶装置とを備えた上記圧力測定装置を組み込ん
だダミーバーの位置を湯面からダミーバー後端までの距
離として、連続鋳造設備の既設の駆動系制御装置から鋳
造カウンタ信号として冷却媒体噴射制御装置に与え、冷
却媒体噴射制御装置は与えられた鋳造カウンタ信号に基
づいて、ダミーバーに組み込まれた圧力測定装置の位置
に対応する冷却ゾーンの２次冷却ノズルからの冷却媒体
噴射圧力を制御し、この冷却状態で２次冷却ノズルから
の冷却媒体噴射圧力を圧力測定装置で測定し、この測定
結果を表示装置で表示して行うことを特徴とする連続鋳
造設備の２次冷却ノズルの自動診断方法。
【請求項２】圧力検出センサおよび振動検出センサ
と、圧力信号処理装置および振動信号処理装置と、記憶
装置とを備えた測定装置を組み込んだダミーバーを鋳片
案内ロール間を移動させ、２次冷却ミストノズルからの
冷却媒体噴射圧力および冷却媒体噴射振動を測定装置で
測定し、この測定結果を表示装置で表示して行う請求項
１の連続鋳造設備の２次冷却ノズルの自動診断方法。
【請求項３】周波数検出センサと、周波数信号処理装
置と、記憶装置とを備えた測定装置を組み込んだダミー
バーを鋳片案内ロール間を移動させ、２次冷却ミストノ
ズルからの冷却媒体噴射粒径が持つ周波数を測定装置で
測定し、この測定結果を表示装置で表示して行う請求項
１または請求項２の連続鋳造設備の２次冷却ノズルの自
動診断方法。