JPH09295114A - ロールの回転異常及びスプレーノズルの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロールの回転異常とスプレーノズルの異常を
検出することができる装置を提供する。 【解決手段】 所定の間隔を存して並列配置されたガイ
ドロールに案内されて移動しながら、ガイドロールの回
転異常と、ガイドロール間に配置されるスプレーノズル
の異常を検出する装置である。所望の力でガイドロール
２２ａ，２２ｂの外周に押し付けられる押し付け板２１
ａ，２１ｂと、この押し付け板２１ａ，２１ｂの中心部
に音響絶縁材２５を介して取り付けられた検知板２４
と、この検知板２４の裏面側に取り付けられた音響検知
センサー２６と、検知板２４を所望の力でガイドロール
２２ａ，２２ｂの外周に押し付ける押し付けばね２８ｂ
と、音響検知センサー２６からの出力信号を波形処理す
る装置３３と、この波形処理装置３３で波形処理された
信号を基準値と比較し、ガイドロールの回転異常及びス
プレーノズル３５の異常を判定する装置３４ａ，３４ｂ
を備えた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば連続鋳造機
を構成するガイドロールの回転異常と、スプレーノズル
から噴射される噴流の噴射異常を検出する装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造機の二次冷却帯においては、鋳
片を冷却しながら搬送するために、鋳片の表裏面側に多
数のガイドロールが配列されるとともに、これらガイド
ロールの間にはそれぞれスプレーノズルが配置されてい
る。これらのガイドロールは、搬送される鋳片との接触
抵抗で回転するようになっているが、軸受け部の故障等
により回転不良が生じた場合には、鋳片の表裏面に疵が
発生したり、また、鋳片を引き抜けなくなったりする。
また、スプレーノズルから鋳片に向けて噴射される噴流
に異常が生じると、鋳片の冷却が円滑に行えず、品質不
良を招来する。

【０００３】ところで、ロールの回転検出装置として
は、「鉄鋼協会春季講演会」１９８０，Ｓ８５０や特開
昭６３−１１２０５９号で開示されたものが、また、ス
プレーノズルの噴射状態を検出する装置としては、特開
平２−２４７０５８号に記載されたものがある。

【０００４】図７は、上記した講演会報告に示されたロ
ールの回転検出装置の構成を示す正面図である。この図
７において、１ａ，１ｂは一対の摩擦板であり、スプリ
ング２ａ，２ｂによって開く方向（図７における上下方
向）に弾圧付勢されており、接続金具３によって図示し
ないダミーバーに取り付けられるものである。そして、
摩擦板１ａ，１ｂの矢印方向への挿入によって、摩擦板
１ａ，１ｂにより上下のロール５ａ，５ｂに所定の回転
トルクが与えられるが、この時、上下のロール５ａ，５
ｂに接触している検出子４ａ，４ｂの回転角度を図示し
ないポテンショメータで検出する構成である。

【０００５】すなわち、上下のロール５ａ，５ｂが回転
すると、検出子４ａ，４ｂはこれを支持する板ばね６に
よって上下移動し、回転しない。一方、上下のロール５
ａ，５ｂが回転しない場合には、検出子４ａ，４ｂは上
下のロール５ａ，５ｂに押されて大きく回動し、この回
転角度を図示しないポテンショメータによって検出する
ものである。ここで、検出子４ａ，４ｂは回動の中立位
置（図７に示した状態）に復帰するためのスプリングを
内蔵している。また、装置内部にはロールNoをカウント
するリミットスイッチ７を内蔵しており、検出子４ａが
上ロール５ａによって押し込まれる毎にロールNoをカウ
ントするように考慮されている。

【０００６】また、特開昭６３−１１２０５９号で開示
された小径ロールの回転検出器は、電磁攪拌装置の近傍
に小径ロールを配設した連続鋳造機において、前記小径
ロールの端面に取り付けられたブラシと、そのブラシに
一端が摺接するごとく配設された往復２組の光ファイバ
ーを包含する光ファイバーユニットと、その光ファイバ
ーユニットの他端に接続され、光発生機能及び光を電気
信号に変換する機能を有した反射式光電スイッチアンプ
と、その光電スイッチアンプからの電気信号の間隔によ
り異常判定を行う回転異常判定装置を備えることで、ロ
ールの回転状況を検出するものである。

【０００７】また、特開平２−２４７０５８号に記載さ
れたスプレー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
り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を具
備した構成である。そして、スプレーノズルより噴射さ
れる噴射流が検知板に当たる状態の変化によって、前記
検知板の他面に取り付けた音響検知センサーからの出力
レベルが変化するので、音響検知センサーからの出力信
号を予め設定した閾値と比較することで、スプレーノズ
ルの完全詰まり，ノズルチップ外れ等のスプレーノズル
の噴射異常を検出する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たものはいずれもロールの回転検出やスプレーノズルの
異常検出のどちらか一方のみの検出を行うものであり、
両方の検出を行えるものではないので、例えば連続鋳造
機におけるガイドロールの回転状態と、スプレーノズル
の噴射状態を検出するために、下方挿入方式のダミーバ
ーに各装置を取り付けようとしても、設置スペースの関
係ですべてのガイドロールの回転やスプレーノズルの異
常を検出できない。

【０００９】例えば、ガイドロール間に４個のスプレー
ノズルが配置されている場合を一例として想定し、図８
に示すような位置にロール回転検出装置８とスプレーノ
ズル異常検出装置９を設置すると、No.1ロール１０ａの
回転を検出できなくなる。ロール回転検出装置８やスプ
レーノズル異常検出装置９で検出できない部分の検出に
ついては、作業者が連続鋳造機内に入って作業する必要
がでてくる。なお、図８中の１０ｂはNo.2ロール、１１
ａはダミーバーヘッド、１１ｂはダミバーを示す。

【００１０】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、ロールの回転異常とスプレーノズ
ルの異常を検出することができる装置を提供することを
目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明のロールの回転異常及びスプレーノズル
の異常検出装置は、ガイドロールを回転させるために必
要な力でガイドロールの外周に押し付けられる押し付け
板の中心部に、音響絶縁材を介して、音響検知センサー
を設置した検知板を取り付けるとともに、この検知板を
押し付け手段によって所望の力でガイドロールの外周に
押し付けるようにしている。そして、音響検知センサー
からの出力信号を波形処理し、この波形処理された信号
を基準値と比較することで、ロールの回転異常及びスプ
レーノズルの異常を判定することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のロールの回転異常及びス
プレーノズルの異常検出装置は、ガイドロールを回転さ
せるために必要な力でガイドロールの外周に押しつけら
れる押し付け板と、この押し付け板の中心部に音響絶縁
材を介して取り付けられた検知板と、この検知板に取り
付けられた音響検知センサーと、前記検知板を所望の力
でガイドロールの外周に押し付ける手段と、前記音響検
知センサーからの出力信号を波形処理する装置と、この
波形処理装置で波形処理された信号を基準値と比較し、
ロールの回転異常及びスプレーノズルの異常を判定する
装置を備えた構成である。

【００１３】本発明のロールの回転異常及びスプレーノ
ズルの異常検出装置は、ガイドロールに案内されて移動
しながら、前記ガイドロールの回転の状態と、ガイドロ
ール間に配置されるスプレーノズルの異常を検出する。

【００１４】ガイドロールの回転異常検出では、ガイド
ロールに押し付け板と検知板とが摺接する際、この摺接
により検知板内部に生じる音響が、検知板の裏面に取り
付けた音響検知センサーによって捉えられ、圧電効果に
より音響検知センサーが発生する出力信号に基づいて、
ロールの回転状態が認識され、良否の判定がなされる。

【００１５】また、スプレーノズルの異常検出について
は、ロールとロール間に設置されたスプレーノズルから
流される噴射流域を本装置が通過する際、スプレーノズ
ルの詰まり等で、噴射流が流れない場合やノズル・チッ
プ外れ等により噴射流の流れる勢いが少ない場合と、正
常に噴射流が流れている場合で、噴射流が検知板に当た
る状態が変化することに伴って、音響検知センサーの出
力レベルが変化するので、この出力信号に基づいて、ス
プレーノズルの異常状態が認識され、良否の判定がなさ
れる。

【００１６】音響検知センサーからの出力信号は、例え
ばプリアンプ，メインアンプ，バンドパスフィルター及
び波形処理部からなる波形処理装置にて次のように処理
される。すなわち、波形処理装置では、音響検知センサ
ーの高周波信号を、例えば包絡線検波や計数法、振幅法
（振幅分布法）、エネルギー法（エネルギー分布法）、
実行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、判定装置に取り込まれ、正常回転におけ
るロール出力値及び正常スプレーノズルの出力値と比較
され、異常と判断された場合には表示装置に異常と表示
される。

【００１７】バンドパスフィルターだけで除去できない
振動音響ノイズは、押し付け板と検知板との間に介在さ
せた音響絶縁材にて遮断される。この結果、正確なロー
ル回転検出及びスプレーノズル異常検出を行うことがで
きる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明のロールの回転異常及びスプレ
ーノズルの異常検出装置を図１〜図５に示す一実施例に
基づいて説明する。図１（ａ）は本発明のロールの回転
異常及びスプレーノズルの異常検出装置の一実施例を示
す正面図、（ｂ）はこの装置における波形処理装置の一
例を示す図、図２は図１（ａ）の平面図、図３は模擬ロ
ールによるロール回転状況と音響検知センサー出力との
関係を示す図、図４は模擬スプレーノズルによるノズル
噴射状況と音響検知センサー出力との関係を示す図、図
５（ａ）は本発明のロールの回転異常及びスプレーノズ
ルの異常検出装置を取り付けたダミーバーが連続鋳造機
内を通過する際における、連続鋳造機内のガイドロー
ル，スプレーノズルの位置関係を示す模型図、（ｂ）は
（ａ）の場合における音響検知センサーの出力信号の時
間的変化の測定例を示す図である。

【００１９】図１及び図２において、２１ａは外側ガイ
ドロール２２ａ側に倣い摺動する平面を有する外側押し
付け板、２１ｂは内側ガイドロール２２ｂ側に倣い摺動
する平面を有する内側押し付け板であり、それぞれの先
後端には、これら外側押し付け板２１ａや内側押し付け
板２１ｂが外側ガイドロール２２ａや内側ガイドロール
２２ｂに突掛けないようにするための案内部２３が設け
られている。案内部２３は外側押し付け板２１ａ，内側
押し付け板２１ｂと一体成形でもよいし、後付けでもよ
い。

【００２０】２４は外側押し付け板２１ａや内側押し付
け板２１ｂの中央部に、音響絶縁材２５を介してその裏
面に音響検知センサー２６を取り付けた検知板である。
２７は内側押し付け板２１ｂと外側押し付け板２１ａ
を、図１（ａ）の上下方向に移動自在なように取り付け
られた架台であり、本装置をダミーバー１１ｂに固定す
るための治具である。装置本体の内部には、内側押し付
け板２１ｂと外側押し付け板２１ａをそれぞれ所要の力
で外方に付勢する例えば押し付けばね２８ａと、検知板
２４を内側押し付け板２１ｂや外側押し付け板２１ａよ
り若干突出した状態で、所要の力で外方に付勢する例え
ば押し付けばね２８ｂが内装されている。

【００２１】図１（ａ）において、２９は押し付けばね
２８ａの最大広がり量を規制するストッパー、３０ａ，
３０ｂは押し付けばね２８ａ，２８ｂの架台２７への取
り付け部である。

【００２２】また、音響絶縁材２５としては、防振・緩
衝材αGEL （商品名）が最適であるが、防振ゴム，コル
ク，テフロン（登録商標）等を使用することも可能であ
る。また、音響検知センサー２６は、一般にＡＥ（Acou
stic Emission ）センサーと称されるもので、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
センサーホルダー３２内に収納され、このセンサーホル
ダー３２とともに検知板２４に固定されている。

【００２３】なお、検知板２４に対する音響検知センサ
ー２６の密着性を高めるために、センサーホルダー３２
と音響検知センサー２６との間に、ばね等の弾性部材を
介在させて、音響検知センサー２６を検知板２４に押し
付ける構造とすることも可能である。音響検知センサー
２６による検出精度の高低は、これら検知面と検知板２
４との密着性に依存するから、これらを固定する際に
は、両者間にグリース，機械油等を介在させる等の手段
を講じることが望ましい。

【００２４】ところで、ロール位置（ロールNo）を認識
するには、本発明の異常検出装置にロール位置検出セン
サーを取り付けたり、また、図２に示すように、ダミー
バー１１ｂにロール位置検出センサー３１を設置したり
すればよい。ロール位置検出センサーとしては、リミッ
トスイッチの様な接触式のものでも、近接スイッチの様
な非接触式のものでもよい。

【００２５】次に、内側や外側のガイドロール２２ｂ，
２２ａとの摺接や、これらガイドロール間に配置された
スプレーノズル３５からの噴射流が衝突することによっ
て生じる音響を検知した音響検知センサー２６の検出信
号に基づく信号処理手段について説明する。

【００２６】音響検知センサー２６からの出力信号を処
理する波形処理装置３３は、例えばプリアンプ３３ａ，
メインアンプ３３ｂ，バンドパスフィルター３３ｃ及び
波形処理部３３ｄで構成されている。音響検知センサー
２６の出力信号は、通常１０ｍＶ程度までの微弱な電圧
であるため、波形処理装置３３のプリアンプ３３ａ及び
メインアンプ３３ｂで処理可能なレベルに増幅した後、
バンドパスフィルター３３ｃにより所定の周波数帯域の
みを取り出して波形処理部３３ｄで整流し、ロール回転
状態やスプレーノズルの噴射状態を判定する装置３４
ａ，３４ｂに入力される。

【００２７】図３はロールの回転状況と音響検知センサ
ー出力との関係を示す図であり、この図３は模擬ロール
を使用し、ロールをロープで強制的に固定して回転不良
とした場合と、強制的に固定せず正常な回転ができるよ
うにした場合を、それぞれ包絡線検波した場合について
実験的に求めたデータである。

【００２８】また、図４はスプレーノズルの噴射状況と
音響検知センサー出力との関係を示す図であり、この図
４は模擬ノズルチップを使用し、チップを詰まらせて噴
射流が流れないようにした場合及びチップを取り外して
一定量の噴射流を流した場合（以上、スプレーノズル異
常時）と、正常スプレーノズルから一定量の噴射流を流
した場合を、それぞれ包絡線検波した場合について実験
的に求めたデータである。

【００２９】これら図３，４から明らかなように、ロー
ルの回転不良時と正常回転時との間、及びスプレーノズ
ルの異常時と正常時との間には、良好な相関関係が得ら
れ、音響検知センサーの出力信号により、ロールの回転
不良，正常回転やスプレーノズルの異常，正常の区別が
可能である。図１（ａ），図２に示す判定装置３４ａ，
３４ｂには、このような相関関係を示す閾値が予め記憶
されており、前記音響検知センサー２６からの入力信号
により、判定装置３４ａ，３４ｂでは閾値と比較し、そ
の判定結果を表示装置３６ａ，３６ｂに表示する。

【００３０】上記した本発明の異常検出装置を取り付け
たダミーバーが、図５（ａ）に示すように、連続鋳造機
内を移動した時の音響検知センサーからの出力信号の時
間的変化を測定した例を図５（ｂ）に示す。ロール位置
検出センサー３１と、本発明の異常検出装置の設置位置
の中心が、図２，図５（ａ）に示すように、ダミーバー
挿入方向と直角方向にある場合は、ロール位置検出時の
中心点Ｐ₁ と時間軸方向の同じ点Ｐ₂ を中心として出力
電圧サンプル範囲Ｔ₁ 間の最大電圧値を検出する。そし
て、その電圧出力値がロール回転不良検出用の閾値より
も大きければロール回転不良と判定し、前記閾値よりも
小さければロール回転は正常であると判定する。この
時、閾値の数を増加すれば段階的にロールの回転状況を
評価することができる。

【００３１】図６は本発明装置をダミーバー１１ｂに設
置した一例を示すものである。図６中の２０は本発明の
ロールの回転異常及びスプレーノズルの異常検出装置、
９はスプレーノズルの異常検出装置である。この例で
は、所定のガイドロール間に４個のスプレーノズルが配
置されている場合の配置例を示している。両端のスプレ
ーノズルに対向する位置にロールの回転異常及びスプレ
ーノズルの異常検出装置２０を、中の２つのスプレーノ
ズルに対向する位置にスプレーノズルの異常検出装置９
を配置している。本発明装置を用いると、全ての検出装
置を一列に配置できるので、一番奥のロール（No.1ロー
ル１０ａ）の回転異常も検出できる。

【００３２】なお、本発明のロールの回転異常及びスプ
レーノズルの異常検出装置４個を一列に配置しても構わ
ないが、スプレーノズルの異常検出装置のほうが安価で
あり、構造も簡単なので、経済性、信頼性を考えると、
両端の２個をロールの回転異常及びスプレーノズルの異
常検出装置とし、その他をスプレーノズルの異常検出装
置としたほうがよい。また、図６中の１０ｂはNo.2ロー
ル、１１ａはダミーバーヘッドを示す。

【００３３】なお、ロール位置検出センサー３１と本発
明の異常検出装置を、ダミーバーの挿入方向に対して直
角に設置できない場合には、データサンプル範囲の中心
Ｐ₂を、ロール位置検出時の中心点Ｐ₁ から下記式にお
けるΔＴ₁ 分ずらせることでロールの回転不良を検出で
きる。 ΔＴ₁ ＝α×ｔ₁ 但し、ｔ₁ ：２本のロール間の検出時間 α ：定数（値は設置位置のずれ量と２本のロール間の
距離によって定まる。）

【００３４】通常、スプレーノズル３５はロールとロー
ル間に設置されるので、ロール位置検出センサー３１
と、本発明の異常検出装置の設置位置の中心が、図２，
図５（ａ）に示すように、ダミーバー挿入方向と直角方
向にある場合は、スプレーノズル異常検出用の出力電圧
サンプル範囲Ｔ₂ の中心Ｐ₃ をロール位置検出時の中心
点Ｐ₁ と時間軸方向にｔ₁/２ずらし、出力電圧サンプル
範囲Ｔ₂ 間の最大電圧値を検出する。そして、その電圧
出力値がスプレーノズル異常検出用の閾値よりも大きけ
ればスプレーノズルは正常と判定し、前記閾値よりも小
さければスプレーノズルは異常であると判定する。この
時、ロール回転の判定の場合と同様、閾値の数を増加す
れば段階的にスプレーノズル３５の噴射状況を評価する
ことができる。

【００３５】なお、ロール位置検出センサー３１と本発
明の異常検出装置を、ダミーバーの挿入方向に対して直
角に設置できない場合には、データサンプル範囲の中心
Ｐ₃を、ロール位置検出時の中心点Ｐ₁ から下記式にお
けるΔＴ₂ 分ずらせることで対応することができる。 ΔＴ₂ ＝ｔ₁/２＋α×ｔ₁

【００３６】図５に示す例では、ダミーバーの移動速度
は一定の場合を示しているが、ダミーバーの移動速度が
変化する場合には、出力電圧サンプル範囲Ｔ₁ ，Ｔ
₂ は、下記式によって求めることで対応できる。 Ｔ₁ ＝β₁ ×ｔ₁ Ｔ₂ ＝β₂ ×ｔ₁ 但し、β₁ ，β₂ ：定数

【００３７】また、音響検知センサーからの電圧出力値
は、スプレー水量・増幅率等によって変化するので、ロ
ールの回転不良検知用閾値や、スプレーノズル異常検知
用閾値は、実機でのテストデータによって求めることが
望ましい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の異常検出
装置では、例えば連続鋳造設備におけるガイドロールの
回転状況とスプレーノズルの噴射状況を１つの装置で検
出できるので、下方挿入式のダミーバーに取り付ける場
合、全装置を一列に設置することが可能である。従っ
て、図６に示すように、全てのロールの回転状況やスプ
レーノズルの噴射状況を検出することが可能となり、作
業者が連続鋳造設備内に入って作業する必要がなくな
る。従って、作業者の負担の軽減ができ、また、安全性
及び生産性が大きく向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のロールの回転異常及びスプレ
ーノズルの異常検出装置の一実施例を示す正面図、
（ｂ）はこの装置における波形処理装置の一例を示す図
である。

【図２】図１（ａ）の平面図である。

【図３】模擬ロールによるロール回転状況と音響検知セ
ンサー出力との関係を示す図である。

【図４】模擬スプレーノズルによるノズル噴射状況と音
響検知センサー出力との関係を示す図である。

【図５】（ａ）は本発明のロールの回転異常及びスプレ
ーノズルの異常検出装置を取り付けたダミーバーが連続
鋳造機内を通過する際における、連続鋳造機内のガイド
ロール，スプレーノズルの位置関係を示す模型図、
（ｂ）は（ａ）の場合における音響検知センサーの出力
信号の時間的変化の測定例を示す図である。

【図６】本発明の実施例による各検出装置のダミーバー
への設置例を示す図である。

【図７】「鉄鋼協会春季講演会」１９８０，Ｓ８５０で
開示されたロールの回転検出装置の構成を示す正面図で
ある。

【図８】従来の各検出装置のダミーバーへの設置例を示
す図である。

【符号の説明】

２１ａ 外側押し付け板 ２１ｂ 内側押し付け板 ２２ａ 外側ガイドロール ２２ｂ 内側ガイドロール ２４ 検知板 ２５ 音響絶縁材 ２６ 音響検知センサー ２８ａ 押し付けばね ２８ｂ 押し付けばね ３３ 波形処理装置 ３４ａ 判定装置 ３４ｂ 判定装置 ３５ スプレーノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の間隔を存して並列配置されたガイ
   ドロールに案内されて移動しながら、前記ガイドロール
   の回転異常と、ガイドロール間に配置されるスプレーノ
   ズルの異常を検出する装置であって、所望の力でガイド
   ロールの外周に押し付けられる押し付け板と、この押し
   付け板の中心部に音響絶縁材を介して取り付けられた検
   知板と、この検知板の裏面側に取り付けられた音響検知
   センサーと、前記検知板を所望の力でガイドロールの外
   周に押し付ける手段と、前記音響検知センサーからの出
   力信号を波形処理する装置と、この波形処理装置で波形
   処理された信号を基準値と比較し、ロールの回転異常及
   びスプレーノズルの異常を判定する装置を備えたことを
   特徴とするロールの回転異常及びスプレーノズルの異常
   検出装置。