JPS5942201Y2 - 連続鋳造鋳片の凝固厚測定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、電磁超音波により連続鋳造鋳片の凝固厚さ
を測定する装置に関する。

たとえば溶鋼の連続鋳造において、所定位置における凝
固厚を正確に測定することは、連続鋳造における操業管
理上極めて重要である。

たとえば、湾曲型連続鋳造機において溶鋼を連続鋳造す
る場合、鋳片は湾曲部を通過した後、真っ直ぐになるよ
うにアンベンドされるが、そのときに鋳片内部に疵が発
生することがある。

鋳片内部に疵が発生するか否かは、アンベンドされると
きの鋳片の凝固殻の厚さに強く依存する。

従って鋳片内部に疵を発生せしめないためには、アンベ
ンドされるときの凝固殻厚さを適正な値にしておく必要
がある。

連続鋳造過程において、成る位置における鋳片の凝固殻
厚さは、鋳片の引抜速度、１次、２次冷却過程における
冷却強度、鋳片材質等の関数である。

このように、良品質の鋳片を高生産性下で製造するには
、連続鋳造過程において連続鋳造鋳片の凝固殻厚さを正
確に測定することが極めて重要となる。

連続鋳造された、末だ未凝固部分をその断面中心部に持
つ鋳片では、その表面が１０００℃に達し、その長さ方
向に移動しているため、その凝固殻厚さを正確に測定す
ることは極めて困難なことであった。

上記条件下で鋳片の凝固殻厚さを測定する手段として、
超音波を応用することが考えられるけれども、超音波発
受信端子と測定対象である鋳片との間に、たとえば水の
ような音響的結合媒体を必要とするため、鋳片が高温で
あること、表面がラフであること等によって、実用的な
測定手段とはなり得なかった。

本考案者等は、先に電磁気的に超音波を発受信する実用
的技術の幾つかを創造し、既に提案している。

これらの技術によれば、超音波の発受信端子は測定対象
との間に液体のような音響的結合媒体の存在を必要とし
ないから、測定対象が高温であるとか、その表面がラフ
であるような場合でも、超音波による測定対象内部の疵
の検出、測定対象の厚さの測定等が可能である。

ところで、この電磁超音波の発受信技術を応用して、た
とえば、既に述べた溶鋼の連続鋳造鋳片の鋳造過程にお
ける凝固殻厚さを測定しようとするに際しては、解決す
べき新たな技術的課題が存在している。

即ち、溶鋼の連続鋳造において鋳片はバルジングと称す
るふくれを生じたり、鋳片の進行方向に垂直な面内にお
いて変位したりする。

また測定位置において鋳片は、常温におけるよりもはる
かに小さい値の機械的強度しか有していない。

しかも測定は、鋳片がその長手方向に移動している状態
下でなされねばならない。

かかる状態下で電磁超音波の発受信端は、測定対象であ
る鋳片に対して正しい関係位置に置かれねばならない。

また、発受信端を所定位置に位置せしめるに当っては、
鋳片の凝固殻を破壊するようなことがあってはならない
。

本考案は、このような連続鋳造鋳片の特性と測定条件に
合致した凝固厚測定装置を提供することを目的としてな
されたものである。

上記目的を達成するために本考案においては、長さ方向
に移動している連続鋳造鋳片を介して相対向する位置に
、トルクモータによって駆動され、前記鋳片表面に接近
、離隔する方向の直線運動を与えられる測定架台を配置
し、それらの測定架台の鋳片に臨む端部にその端面より
も鋳片の方向に外周面の一部が突出関係に車輪を回動自
在に固定すると共に電磁超音波送、受信端を車輪よりも
わずかに退避させて設け、前記夫々の車輪が共に所定の
押圧力で鋳片に接したときに、前記電磁超音波送、受信
端と共に厚み測定器を構成する電磁超音波送、受信装置
を測定モードに付勢する構成とする。

第１図に本考案の一実施例を示す。

第１図において、電磁超音波送信用の送信端（以下送信
端）は、測定架台５□を介して、送信装置２に接続され
ている。

電磁超音波受信端３（以下受信端）は、測定架台５゜を
介して受信装置４に接続されている。

測定架台５□ 、５゜の駆動は、トルクモータと減速機
の組合せでなる駆動装置６０，６□によって行われ、駆
動装置６□、６□の駆動状態は回転検出器７□、７゜に
よって検出され、電圧変換器８□、８゜によって速度を
表わす電圧に変換される。

この速度表示電圧は制御盤９に送られる。制御盤９は主
にシーケンス制御回路を内蔵し、操作盤１０よりの指令
信号に応答して測定架台５□ 。

５□を進退制御する。

この第１図に示す実施例の概略動作を説明すると、操作
盤１０の測定ボタンが押されると、制御盤９のシーケン
ス制御回路の働きにより駆動装置（３０に７ｍ 、 ６
００ｒｐｍのトルクモータと減速機の組合せ）６□、６
２が駆動され、チェーンによって駆動装置６□、６２に
結合されている測定架台５□、５゜が鋳片１１の方向に
前進する。

駆動装置６□、６□の速度（測定架台５□、５□の速度
では５ ｙｙｉ／ｍｉｎ ）は、回転検出器（タコメー
タ）Ｔ１，７゜によって検出され電圧変換器８□、８゜
によって速度表示信号が制御盤９に与えられる。

第２図に、架台５゛□、５□の前進によりそれに回動自
在に保持した車輪１２□ 、１２□が鋳片１１に接触し
た状態を示す。

このとき測定架台５□ 、５□の鋳片１１への押付力は
、鋳片１１を鋳造するうえで問題にならない強さく １
０ ｋ７以下）になるように、制御盤９によって制御さ
れる。

そして鋳片１１と送信端１および受信端３との間隔は１
閣前後に保持されている。

鋳片１１はその断面が固相−液相−固相となっており、
固相である表面に接触した車輪１２□、１２゜は、鋳片
１１の引抜方向１３への移動につれて回転する。

また、鋳片１１の厚みがバルジング等により変動しても
トルクモータによって駆動しているので測定架台５□
、５゜がこれに追従し、鋳片１１の引抜速度変化に対し
ても、車輪１２０，１２２０回転速度が変化するだけで
測定架台５１，５□に働く力はトルクモータの押付力の
みである。

これによって、鋳片１１の凝固殻は破壊されることがな
い。

送信端１．受信端３部の車輪１２□、１２゜が鋳片１１
に接触したときには駆動装置６□、６゜の回転速度が零
となり、回転検出器７１，７゜により検出され電圧変換
器８□ 、８゜により電圧に変換された速度表示信号の
レベルが設定値以下となる。

第３図に、第１図に示す実施例の電気回路部分の概略構
成を示す。

この第３図を参照して、送信端１．送信装置２．受信端
３および受信装置４０組合せでなる電磁超音波厚み測定
部、制御盤９部のシーケンス制御回路、および操作盤１
０部の動作を詳細に説明する。

電圧変換器８□、８□が出力する速度表示信号は、前述
した回転検出器７□、７゜および電圧変換器８□、８□
と共に、車輪１２□、１２゜の連続鋳造鋳片１１への接
触を検出する電気回路を構成するところの、比較器１５
□、１５゜に与えられ、そこにおいて速度零を表わす零
基準電圧と比較される。

そして測定架台５□、５゜の速度が零になったときには
速度表示信号のレベルが零基準電圧以下となるため比較
器１５□、１５゜の出力が「接触」を表わす高レベル「
１」となり、車輪１２□と１２゜が共に鋳片１１に接触
したときアンドゲート回路１６が、測定起動信号である
高レベル「１」の出力を生ずる。

送信装置２は、この信号に応答して、送信端１と共にＬ
ＣＲ共振回路を構成する超音波励振回路を付勢し、電磁
力利用により鋳片１１に縦波超音波（４００ＫＨｚ ）
を発生させる。

鋳片１１を透過した超音波は、受信端３により電磁気的
に検出され、受信装置４で増巾される。

また送信装置２よりＬＣＲ共振信号が受信装置４に入力
されるため、受信装置４はこのＬＣＲ共振信号と超音波
受信信号を処理して送信時間と受信時間の差により透過
時間を求め、透過時間を表わす信号あるいは透過時間を
凝固厚みに換算した凝固厚み表示信号を出力する。

例えば鋳片厚みを２００閣とすると、透過時間は４５μ
８ｅｅとなりこれは約５０ｍｍの凝固厚みに対応するの
で、透過時間を凝固厚みに換算することは電子回路で容
易におこないうる。

透過時間あるいは凝固厚み表示器１７に表示される。

電磁力利用による超音波の発生から検出までの時間は瞬
時である（約４５μｓｅｃ ）ために、測定架台５□、
５２は制御盤９により鋳片１１への接触から１秒後に後
退を始め元の位置まで後退すると測定が完了する。

測定開始から終了までの１サイクル測定時間は約５０秒
である。

このような測定動作を第３図を参照して説明すると、数
分あるいは数１０分間隔の、設定された時間間隔でパル
スを発生するパルス発振器１８の出力パルスがアンドゲ
ート１９の正入力端に印加され、また、測定設定スイッ
チ２０の閉によりアンドゲート１９の反転入力端に低レ
ベル「０」の電位が印加されるので、測定モードに設定
されているとき、アンドゲート１９より数分あるいは数
１０分間隔でパルスが出力される。

それらのパルスの１つについてみると、その立上り時点
にフリップフロップ２１がセットされて、そのＱ出力（
高レベル「１」）が正転指令信号として駆動装置６□、
６゜の正逆転駆動回路２２．２３に与えられる。

これにより駆動装置６□、６゜のトルクモータが正転し
、測定架台５□、５゜が鋳片１１の方向に進行する。

車輪１２□が鋳片１１に接触すると比較器１５□の出力
が高レベル「１」になり、車輪１２゜が鋳片１１に接触
すると比較器１５゜の出力が高レベル「１」になり、車
輪１２□および１２゜が共に鋳片１１に接触した状態で
アンドゲート１６の出力が高レベル「１」となって、そ
の立上り時点に送信装置２が付勢され、凝固厚の測定が
おこなわれる（４５μＳｅｅ程度）。

同時にアンドゲート１６の出力が高レベル「１」になっ
たことによりオアゲート２４の出力も高レベル「１」に
なり、その立上り時点に７リツプロツプ２１がリセット
されてそのＱ出力が低レベル「０」となって正転指令信
号が消えると共に、モノマルチバイブレータ２５がトリ
ガされて、逆転指令信号である高レベル「１」の出力を
生ずる。

この逆転指令信号に応答して正逆転駆動回路２２．２３
が駆動装置６□。

６゜のトルクモータを逆回転に駆動付勢する。

したがって測定架台５□、５゜が退避位置の方向に駆動
されるが、機構的な遅れにより、車輪１２□１２゜が鋳
片１１から離れようとするときには、すでに凝固厚の測
定は終了している。

装置架台５０，５゜が所定の退避位置に戻った時点にモ
ノマルチバイブレータ２５の時限が終了し、その出力が
低レベル「Ｏ」となり逆転指令信号が消える。

これにより装置全体が待期状態に戻る。

そしてその後数分又は数１０分経過してアンドゲート１
９よりパルスが出力されると、同様な、−サイクルの測
定動作が開始される。

アンドゲート１９よりパルスが出力されたとき、モノマ
ルチバイブレータ２６がトリガされその出力を「１」か
ら「０」に反転する。

このマルチバイブレータ２６は、正常な測定動作時にア
ンドゲート１９よりパルスが出力されてから車輪１２□
および１２が共に鋳片１１に接触するまでの時間よりも
わずかに長い時間の聞伝レベル「Ｏ」のパルスを生ずる
。

したがって正常な測定動作時には、フリップフロップ２
１のＱ出力が高レベル「１」である間、すなわち測定架
台が前進駆動されている間はモノマルチバイブレータ２
６の出力が低レベル「Ｏ」であるためアンドゲート２７
の出力は高レベル「１」とならない。

しかし、何らかの原因で車輪１２．．１２゜の一方がす
でに鋳片１１に接触しているにもかかわらず、他方が鋳
片１１に接触しないという異常事態になると、モノマル
チバイブレータ２６の出力が高レベル「１」に復帰した
時点にもなおフリップフロップ２１のＱ出力が高レベル
「１」（つまり正転指令信号が発信されたまま）である
ので、アンドゲート２７の出力が高レベル「１」となり
、これによりオアゲート２４を通してフリップフロップ
２１がリセットされモノマルチバイブレータ２５がトリ
ガされて逆転指令信号が発せられ、測定架台５□ 、５
゜が退避駆動されると共に、アンドゲート２γの出力の
立上り時点にフリップフロップ２８がセットされ、その
Ｑ出力（高レベル「１」）で報知器２９が付勢される。

この場合にはアンドゲート１６より出力（ｒｌＪ）が出
ないため測定はおこなわれない。

このように、予定した時間内に車輪１２□、１２２が共
に鋳片１１に接触しないときに測定架台５□ 、５゜を
すみやかに退避位置に駆動するのは、接触した一方の車
輪により長時間鋳片１１に力が加わらないようにするた
めと、車輪１２□、１２２、送、受信端１，３、測定架
台５□ 、５゜等を長時間鋳片１１周囲の高温雰囲気中
に置かないようにするためである。

このような強制退避動作となった場合は、測定装置にお
ける異常と鋳片形状の異常とが考えられる。

リセットスイッチ３０を一瞬閉とすることによりフリッ
プフロップ２８がリセットされて、報知器２９が消勢さ
れると共に、アンドゲート１９よりパルスガ出力される
ようになる。

以上のように本考案は、電磁超音波装置と測定架台の制
御機構とを有機的に結合し、鋳片への測定架台の押付力
を鋳片の鋳造過程で問題の生じない範囲以内にコントロ
ールして鋳片の凝固厚みを測定する構成であるので、次
に述べる利点がある。

（■）トルクモータによる鋳片１１と測定架台５□。

５２との接触検出機能、および、鋳片１１のバルジング
等による厚み変動に対する追従機能を持っているため、
凝固厚みの測定を確実に行うことが出来る。

また駆動装置が追従機能を持っているため測定架台に追
従機構を設ける必要がなくなるため、測定架台の構造が
簡単になる。

（２）鋳片１１と測定架台５□、５゜の接触を検出して
電磁超音波装置を起動するため、送信端１゜送信装置２
および受信端３の耐久性が向上する。

（３）鋳片１１の厚み変更やバルジング等による厚み変
動が生じても、鋳片１１と測定架台５□ 。

５゜の接触を検出するまで測定架台の操作を行うため安
全に、しかも容易に測定が出来る。

なお、上記実施例は、鋳片と測定架台との接触検出方法
として、トルクモータの回転を検出しているが次の方法
でもよく、特に制限するものでもない。

１）測定架台先端に電極を設け、鋳片との接触検出を電
極の電位変化を利用しておこなう。

あるいは、車輪１２□、１２□をこの電極として用いる
。

２）測定架台先端にエアーノズルを設け、ノズルの背圧
変化により、鋳片に接近したことを検出する。

３）測定架台駆動装置の電流、電圧変化により接触を検
出する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図はその一部分をより詳細に示す側面図、第３図は第
１図に示す実施例の電気回路部分を示すブロック図であ
る。 １・・・・・・送信端、２・・・・・・送信装置、３・
・・・・・受信端、４・・・・・・受信装置、５□、５
゜・・・・・・測定用架台、６□ 、６゜・・・・・・
駆動装置、７□、７２・・・・・・回転検出器、８□、
８゜・・・・・・電圧変換器、９・・・・・・制御盤、
１０・・・・・・操作盤、１１・・・・・・鋳片、１２
□、１２□・・・・・・車輪。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 長さ方向に移動する連続鋳造鋳片を介して対向し、それ
   ぞれトルクモータによって連続鋳造鋳片に対して進退駆
   動される２つの測定架台、これら測定架台の、それぞれ
   鋳片に臨む端部に、その端面よりも鋳片の方向に外周面
   の一部が突出関係に回動自在に固定した車輪、 測定架台のそれぞれに、前記車輪よりもわずかに退避さ
   せて設けた電磁超音波送信端および受信端、 前記トルクモータを、前記測定架台を連続鋳造鋳片に対
   して進退させる関係に正逆転駆動する駆動制御回路、 前記電磁超音波送信端を電磁超音波励振する送信装置、 前記電磁超音波受信端よりの超音波受信信号を処理する
   受信装置、および、 前記送信端と受信端の連続鋳造鋳片への接近を検出し、
   連続鋳造鋳片を介して相対向する前記送信端および受信
   端の連続鋳造鋳片への接近の論理積で測定起動信号を発
   する電気回路、 を備え、前記測定起動信号に基づいて前記送信装置によ
   る厚み測定動作を開始する構成とした、連続鋳造鋳片の
   凝固厚測定装置。