JPH0579432B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は冷却用スプレーノズルの噴射状態を
的確に把握するための装置に係り、特に連続鋳造
機の二次冷却帯を構成するスプレー帯におけるノ
ズルの噴射状態の検出に多大な効果を発揮するス
プレーノズルの噴射状態検出装置に関する。

従来の技術 連続鋳造機の二次冷却帯における鋳片の冷却
は、鋳片の表面品質は勿論、内部品質にも大きく
影響をおよぼすことから冷却作用を均質化するこ
とが必要である。

そのため、連続鋳造機の二次冷却帯はストラン
ド当り数百〜数千個にも達するスプレーノズルが
使用されている。

しかしながら、これらのノズルは冷却水中の異
物等による閉塞を生じやすく、鋳片の均一冷却を
期するためにはノズル詰りを可及的に防止するこ
とが重要であり、そのためにはノズルの噴射状態
を的確に把握し、各ノズルに対して異常か正常か
の判定を行なう必要がある。

従来、この判定のために一般的に行なわれてい
る方法は、非操業時にスプレーノズルから冷却水
を噴射せしめ、これを目視により観察して噴射状
態の良否を判定する方法である。

しかしこの方法においては、作業者の安全性の
面に問題があり、また前記判定が主観的なものと
ならざるを得ず、観察者に高度の熱練が要求され
るという難点があり、さらにスプレーノズルの配
置位置には鋳片を案内するためのロールが多数配
設されており、作業性が悪い上、数千個にも達す
るスプレーノズルの噴射状態の観察および判定に
多大な時間を要し、連続鋳造設備における生産性
の向上を阻害する一因となつていた。

そこで、従来からノズルの噴射状態の検出と、
その良否の判定を可能とする装置が種々提案され
ている。

例えば、特開昭50−202959号公報には、ノズル
に連なる供給管路の途中に圧力計および流量計を
配設し、これらの検出値を用い、所定の計算式に
より閉塞状態にあるノズルの数を演算する構成と
した装置が開示され、また特開昭61−249562号公
報には、ノズルからの噴射流に直面させて透視窓
を設け、噴射流の衝突に伴いこの窓面に生じる白
濁部を撮像し、この撮像結果に基づいて噴射状態
の判定を行なう方式の装置が開示されている。

しかし、前者は閉塞状態にあるノズル数を判別
できるのみで、例えばノズルヘツドの脱落による
異常な噴射状態の判定は困難であり、また閉塞ノ
ズルの特定ができないため、前記判別がなされた
後、目視等の他の手段によりこの特定を行なわざ
るを得ず、多大の時間と手間を要するという難点
がある。

また、この装置を連続鋳造設備におけるスプレ
ーノズルの噴射状態の判定に適用する場合、該ノ
ズルの設置数が極めて多いため、これらの一部の
閉塞により前記圧力計および流量計の検出値に生
じる変化は僅かであり、前記判別が困難である。
しかるに、かかる問題は各ノズル毎、または数本
のノズル毎に圧力計および流量計を設置すること
により解消されるが、多数の圧力計および流量計
が必要となり、これらの精度管理が容易でないば
かりでなく、これらの検出結果を処理する処理系
の構成を複雑化し、実用的でない。

一方、後者は連続鋳造設備におけるスプレーノ
ズルの噴射状態の判定に用いる場合、撮像装置を
内蔵した透視窓付き筒体を用いることによつて、
各ノズルの噴射状態の判定が可能であり、閉塞ノ
ズルの特定も行ない得る。

しかるにこの装置の場合は、透視窓と噴射流と
の対向状態により窓面に生じる白濁部の現出態様
が変化するため、筒体を噴射流に対して常時一定
の姿勢に保つことが必要であるが、特に湾曲型連
続鋳造設備においてはの姿勢維持が不可能であ
り、噴射状態の正確な評価が難しいという欠点が
ある。

また近年、鋳片表面上における冷却水の散布状
態を均一化し、冷却状態を改善すべくミスト状に
冷却水を噴出するスプレーノズルが採用される場
合があるが、この場合前記透視窓に局所的な白濁
部が生じないため、撮像結果から噴射状態の良否
を判別することは困難であつた。

また、撮像は筒体を移動させつつ行なわれるた
め、移動速度を増大させたとしても噴射状態の検
出に要する時間の短縮化には限界があり、生産性
の向上を阻害する要因となつていた。

発明が解決しようとする課題 この発明は前に述べたような実状よりみて、多
数のノズルの噴射状態を各別にしかも速やかに検
出することができ、さらに噴射流の種類、噴射量
等の噴射条件の如何にかかわらず、噴射状態の良
否の判定を正確に行ない得るノズルの噴射状態検
出方法を提案しようとするものである。

課題を解決するための手段 この発明に係るノズルの噴射状態検出方法は、
ノズルに相対向させて配置した噴射流検知板、該
検知板の他面に取付けた音響検知センサー、前記
検知板を保持する計測カプセル、該計測カプセル
に生じる振動を検知板に対し音響的に絶縁する音
響絶縁板、前記音響検知センサーの出力信号を処
理する信号処理装置、信号処理後の音響出力信号
に基づいてノズルの噴射状態を判定する手段とを
備えた装置によりノズルの噴射状態を検出する方
法であつて、前記音響検知センサーの高周波信号
を該正弦波形信号の振幅値に基づく低周波信号に
変換し、該低周波信号を適正な噴射状態のもとに
予め得られた同値と比較して判定を行なうことを
要旨とするものである。

作 用 スプレーノズルからの噴射流は、該ノズルに対
向配置した検知板に衝突し、この衝突により該検
知板内部に生じる音響が、他面に取付けた音響検
知センサーにて捉えられ、圧電効果により該セン
サーが発生する出力信号に基づいて、ノズルの噴
射状態が確認され、良否の判定がなされる。

音響検知センサーの出力信号の処理は、プリア
ンプ、メインアンプ、バンドパスフイルタおよび
波形処理部等からなる波形処理装置にて行なわれ
る。

波形処理装置では、音響検知センサーの高周波
信号を例えば包絡線検波、あるいは計数法、振幅
法（振幅分布法）、エネルギー法（エネルギー分
布法）、実効値法等により低周波信号に変換する。

波形処理後の低周波信号は判定装置に取込ま
れ、正常ノズルにおけるスプレー出力値と比較さ
れ、異常と判定された場合には表示装置に異常表
示される。

バンドパスフイルタだけで除去できない振動音
響ノズルは、検知板と計測カプセル間に介在させ
た音響絶縁板にて遮断され、正確なスプレーノズ
ル詰り判定を行なうことができる。

音響絶縁手段としては、検知板と音響絶縁板と
を固定し、音響絶縁板と計測カプセルとを固定す
ることにより、検知板と音響絶縁板および計測カ
プセルとを一体的に固定する方法よりも音響絶縁
効果が大きい。

実施例 第１図はこの発明方法を実施するための装置構
成例を示す模式的ブロツク図、第２図は同上装置
における波形処理装置の構成例を示すブロツク
図、第３図は音響センサー出力信号の波形処理前
の信号と波形処理後の信号を示す図で、Ａは波形
処理前の信号、Ｂは波形処理後の信号である。

第１図において、１は噴射状態の検出の対象と
なるスプレーノズル、２はスプレーノズル１から
噴射される噴射流の到達範囲内に相対向して配さ
れた検知板、３は検知板２の他面に取付けられた
音響検知センサー、４は計測カプセル、５は音響
絶縁板、６は音響検知センサー３からの出力信号
を処理し、スプレーノズル１の噴射流の噴射状態
の波形処理を行なう波形処理装置、７は波形処理
後の信号を判定する判定装置、８は判定結果を表
示する表示装置である。

検知板２は噴射流Ｓの分布幅、スプレーノズル
配置等、噴射流Ｓの性状に応じてその材質、厚さ
および大きさ等を選定されたものが使用され、そ
の一面が噴射流Ｓと直角に位置している。

この検知板２はナツト１１により音響絶縁板５
に固定されており、音響絶縁板５は計測カプセル
４にナツト１２により固定されている。つまり、
計測カプセル４の振動音が検知板２に伝播しない
ように音響絶縁が施されている。音響絶縁板とし
ては、例えばHS50〜100程度のゴムが好適である
が、コルク等を使用することも可能である。

音響検知センサー３は一般にAE（Acoustic
Emission）センサーと称されるものであり、外
部ストレスに起因して物体中に発生する高周波域
の音響パルスを検知し、圧電効果によりこの音響
パルスの大きさに対応する電気信号に変換して出
力するものであり、筒状のセンサーホルダ３−１
内に収容され、該ホルダと共に検知板２に固定さ
れている。

なお、検知板２に対する音響検知センサー３の
密着性を高めるため、該ホルダ３−１とセンサー
３との間にバネ等の弾性部材を介在させてセンサ
ーを押付ける構造とすることも可能である。

また、音響検知センサー３はセンサーホルダを
用いることなく接着等の手段により直接的に取付
けてもよいが、該センサーによる検出精度の高低
はこれらの検知面と検知板２との密着性に依存す
るから、これらの固定の際には両者間にグリー
ス、あるいは機械油を介在させる等の手段をこう
じるのが好ましい。

音響検知センサー３の出力信号を処理する波形
処理装置６は、プリアンプ６−１、メインアンプ
６−２、バンドパスフイルタ６−３および波形処
理部６−４等からなつている。該センサーの出力
信号は通常10μV〜10ｍＶ程度の微弱な信号であ
るため、プリアンプ６−１とメインアンプ６−２
により処理可能なレベルに増幅され、バンドパス
フイルタ６−３により所定の周波数帯域のみが取
出され、噴射状態の良否を判定する判定装置７に
入力される。

音響検知センサー３の出力信号の減衰を抑制
し、該信号に重畳する電気的雑音が検出結果に与
える影響を排除するため、前記プリアンプ６−１
は音響検知センサーに近接配置するのがよく、そ
の場合センサー本体内に内蔵するか、またはセン
サーホルダ内に設けることも可能である。

なお、プリアンプ６−１、メインアンプ６−
２、バンドパスフイルタ６−３については処理順
序が異なつても問題はない。

上記波形処理装置６をより具体的に示すと、第
２図に示すごとく、音響検知センサー３の出力信
号はプリアンプ６−１およびバンドパスフイルタ
６−２を通りメインアンプ６−３にて増幅され、
波形処理部６−４で整流された後、例えば包絡線
検波される。

第３図は音響検知センサーの出力信号の処理例
を示すもので、波形処理前の信号Ａは例えば包絡
線検波処理されて低周波信号Ｂに変換され、この
変換された信号が判定装置７に入力され、正常か
異常かの判定がなされる。

第４図は法絡線検波を行なつた場合のスプレー
流量と音響検知センサー出力との関係とスプレー
ノズル先端チツプ有無による音響検知センサー出
力の関係を実験的に求めたデータである。

このデータより明らかなごとく、スプレーノズ
ルからの噴射量と音響検知センサー出力の波形処
理後の値とは、良好な相関が得られている。

判定装置７にはこのような相関関係を示す曲線
が、これと近似する式または数表の形で噴射流の
種類別に記憶させてある。そして、検出対象のス
プレーノズル１からの噴射流に対して前記信号処
理値が該噴射流の種類に対応する前記曲線の近似
にあるか否かを判定し、近似しているときは正常
と噴射状態にあると判定し、近似していない場合
にはノズルが閉塞状態にあり十分な噴射量が得ら
れていないと判定して、その判定結果を表示装置
８に表示するのである。

また、スプレーノズル１のノズルヘツドが脱落
し、噴射流が鉄砲水の状態になつている場合、該
噴射流の衝突に伴つて検知板２の内部に発生する
音響パルスは、適正な噴射状態のもとにて動揺に
発生する音響パルスに対して異なる周波数成分を
有している。したがつて、このような鉄砲水状の
噴射流に対して音響検知センサー３が発する出力
信号は、波形処理装置６の前記バンドパスフイル
タ６−２においてほぼ完全に遮断され、判定装置
７に達することがなく、前記計数値はゼロまたは
非常に小さい値となり、判定装置７においては不
適性な噴射状態にあると判定される。

このような鉄砲水状の判定は、各別の音響検知
センサーを具備する小面積の検知板２を噴射流の
分布域に複数枚配し、これらの音響検知センサー
による検出がなされない場合に鉄砲水状態にある
と判定することにより、バンドパスフイルタ６−
２を用いることなく判定可能であるが、この判定
方法は検知板２および音響検知センサー３の設置
個数が多数必要となるために実用的な方法ではな
い。

上記のごとく構成された噴射状態検出装置を連
続鋳造設備の二次冷却帯のスプレーノズルの噴射
状態の検出に用いる場合、検知板２を音響検知セ
ンサー３と共にスプレーノズルからの噴射流に臨
ませた状態で移動させる必要がある。

その手段としては、例えば鋳造開始時にダミー
バーの側面に、一平面上におけるスプレーノズル
の配設位置に対応させて複数の凹所を形成し、こ
れらの凹所のそれぞれに音響検知センサー３の装
着側を内側とし、該凹所を塞ぐ態様にて検知板２
を固設することにより、該検知板２をスプレーノ
ズルからの噴射流に対向させた状態にて、ダミー
バーの移動に応じて移動せしめるよう構成するこ
とが可能である。

このようにした場合、ダミーバーの導入または
引抜きの際に、該ダミーバーの移動に伴つてこの
移動方向に並設されたスプレーノズルからの噴射
流が、各検知板２の表面に遂次衝突することにな
り、音響検知センサー３はこれらの衝突により検
知板３の内部に発生する音響パルスを検出するこ
とになる。

第５図は側面に検知板２を固設してなるダミー
バーを導入する際に、該検知板２に固設された音
響検知センサー３の出力信号の時間的変化を示す
図である。

この図の縦軸は音響検知センサーの生の出力で
はなく、波形処理を終えた後判定装置７へ入力さ
れる直前の信号レベルを示している。

図中Ａは当該位置に対応するスプレーノズルが
閉塞状態にあり、該ノズルからの吐出量が所定量
に達していない場合の出力例であり、このような
信号が判定装置７に与えられた場合、該ノズルは
異常と判定され、表示装置８に異常と表示され
る。

なお、計測カプセル４はダミーバー等に取付け
られて測定時にロールキヤビテイー内を移動する
が、この時該カプセルの移動によつて発生する振
動音を音響検知センサー３が拾つてしまう。この
振動音は、バンドパスフイルタ６−３より大部分
が除去されるが、振動自体が大きいため、音響絶
縁板５がない場合には大きなノズルとなる。

しかし、この発明装置は音響絶縁板５を用いて
音響絶縁を施こしているので、上記振動音をほと
んど抑えることが可能となり、計測カプセル４を
移動しても振動影響を抑えた測定が可能となり、
精度良好なノズル詰り判定が可能となる。

発明の効果 以上説明したごとく、この発明方法によれば以
下に記載する効果を奏する。

ノズルに対向配置した検知板、該検知板に取
付けた音響検知センサー、検知板と計測カプセ
ル間に介在させた音響絶縁板、検知センサーの
信号を処理する単純な波形処理回路を備えるだ
けの簡略な装置構成で、各種スプレーノズルの
噴射状態を精度よく検出でき、ノズルの良否を
正確に判定できる。

検知板を適当な手段で移動させることによつ
て、多数のノズルの噴射状態の検出が速やかに
行なえ、さらに連続鋳造設備のスプレーノズル
の噴射状態の検出に適用する場合、該検知板を
ダミーバに固設することにより、該ダミーバの
挿入時または引抜き時に噴射状態の検出を行な
うことが可能となるので、操業を停止する必要
がなく、生産性の大幅な向上がはかられる。

音響検知センサーの出力信号を包絡線検波等
の波形処理を行なうことにより、安定した低周
波信号を得ることができるので、通常のデータ
取込速度で正確な判断を行なうことができる。

連続鋳造装置のダミーバ等に装着した計測カ
プセル移動により、バンドパスフイルタだけで
除去できない振動ノズルが生じても、検知板と
計測カプセル間に介在させた音響絶縁板により
完全にこの振動ノイズを除去することができ、
スプレーノズル詰り判定を的確に行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施するための装置構
成例を示す模式的ブロツク図、第２図は同上装置
における波形処理装置の構成例を示すブロツク
図、第３図は音響検知センサー出力信号の波形処
理前と波形処理後の信号を例示したもので、Ａは
波形処理前の信号、Ｂは波形処理後の信号を示
す。第４図は同じく包絡線検波を行なつた場合の
スプレー流量と音響検知センサー出力との関係と
スプレーノズル先端チツプ有無による音響検知セ
ンサー出力の関係を示す図、第５図はこの発明の
実施例における音響検知センサーの出力信号の時
間的変化を示す図である。 １……スプレーノズル、２……検知板、３……
音響検知センサー、４……計測カプセル、５……
音響絶縁板、６……波形処理装置、７……判定装
置、８……表示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ノズルに相対向させて配置した噴射流検知
   板、該検知板の他面に取付けた音響検知センサ
   ー、前記検知板を保持する計測カプセル、該計測
   カプセルに生じる振動を検知板に対し音響的に絶
   縁する音響絶縁板、前記音響検知センサーの出力
   信号を処理する信号処理装置、信号処理後の音響
   出力信号に基づいてノズルの噴射状態を判定する
   手段とを具備する装置によりノズルの噴射状態を
   検出する方法であつて、音響検知センサーの高周
   波信号を該正弦波形信号の振幅値に基づく低周波
   信号に変換し、該低周波信号を適正な噴射状態の
   もとに予め得られた同値と比較して判定を行なう
   ことを特徴とするスプレーノズルの噴射状態検出
   方法。