JPH0675757B2 - スプレーノズルの噴射状態検出装置 - 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、観察者に高度の熟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設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っていた。

そこで、従来からノズルノ噴射状態の検出と、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、例えばノズルヘッ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も複
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って、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この
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った。

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
となっていた。

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装置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装置は、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、該音響検知センサーの出力
信号を処理する信号処理装置、前記検知板と音響検知セ
ンサーおよび信号処理装置を収納する計測カプセル、前
記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であって、前記検知板
と計測カプセル間に音響絶縁板を配し、検知板と音響絶
縁板、および音響絶縁板と計測カプセルを、それぞれ個
別に固定することにより、検知板と計測カプセルを音響
的に絶縁する構造となしたことを要旨とするものであ
る。

なお、前記判定手段としては、音響検知センサーの出力
信号からノズルの噴射状態に関連する値を求め、これを
適正な噴射状態のもとにて予め得られた同値と比較して
判定する方法を用いることができる。

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認識され、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、バンドパスフィ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。

バンドパスフィルタだけで除去できない振動音響ノイズ
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、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手段をこうじた
のは、検知板と音響絶縁板および計測カプセルとを一体
的に固定すると音響絶縁効果が非常に小さくなるためで
ある。

実施例 第１図はこの発明の装置構成例を示す模式的ブロック
図、第２図は同上装置における波形処理装置の構成例を
示すブロック図、第３図および第４図は同上装置におけ
るスプレーノズルと検知板の位置関係を示す説明図で、
第３図はスプレーノズルと検知板を側面から見た状態、
第４図はスプレーノズルと検知板を平面から見た状態を
それぞれ示す。

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）はナット（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）にナット（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 Emissio
n）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）はセンサホルダーを用い
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）、バンドパスフィルタ（6-3）および波形処理部（6-
4）等からなっている。該センサーの出力信号は通常10
μＶ〜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、バンドパスフィルタ（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（３）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
ドパスフィルタ（6-3）については処理順序が異なって
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ィルタ（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）で整流された後包絡線検波される。

波形処理部（6-4）を出た信号は判定装置（７）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、
異常と判断された場合には表示装置（８）に異常と表示
されるようになっている。

なお、検知板（２）の大きさ、配置については各測定対
象のノズルの配置に対応して決めることになるが、第３
図および第４図に示すように、検知板（２）の大きさは
スプレーの中抜けが判別できる大きさとし、配置はノズ
ル（１）に１対１に対応させるのが好ましい。

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向上させた
状態にて、ダミーバ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、ダミーバの導入または引抜きの際
に、該ダミーバの移動に伴っ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
面に逐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。

計測カプセル（４）はダミーバ等に取付けられて測定時
にロールキャビティー内を移動するが、この時該カプセ
ルの移動によって発生する振動音を音響検知センサー
（３）が拾ってしまう。この振動音は、バンドパスフィ
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）がない場合には第５図に示
すごとく大きなノイズとなる。

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、音響絶縁板がない場合に比べ
前記振動音を著しく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。

第６図は音響絶縁板を用いた場合の音響検知センサーの
出力信号の時間的変化を示す図で、図中の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。

発明の効果 以上説明したごとく、この発明装置は以下に記載する効
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って、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ー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。

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、バンドパスフィルタだけで除去できない振
動ノイズが生じても、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図はこの発明の装置構成例を示す模式的ブロック
図、第２図は同上装置における波形処理装置の構成例を
示すブロック図、第３図および第４図は同上装置におけ
るスプレーノズルと検知板の位置関係を示す説明図で、
第３図はスプレーノズルと検知板を側面から見た状態、
第４図はスプレーノズルと検知板を平面から見た状態で
ある。 第５図は同上装置において、音響絶縁板を有しない場合
の音響検知センサーの出力信号例を示す図、第６図はこ
の発明装置の音響検知センーの出力信号例を示す図であ
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. 【請求項１】ノズルの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、該音
   響検知センサーの出力信号を処理する信号処理装置、前
   記検知板と音響検知センサーおよび信号処理装置を収納
   する計測カプセル、前記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ス
   プレーノズルの噴射状態検出装置であって、前記検知板
   と計測カプセル間に音響絶縁板を配し、検知板と音響絶
   縁板、および音響絶縁板と計測カプセルを、それぞれ個
   別に固定することにより、検知板と計測カプセルを音響
   的に絶縁する構造となしたことを特徴とするスプレーノ
   ズルの噴射状態検出装置。