JPS6014164A - 潤滑状況検知方法・ブレ−クアウト予知方法 - Google Patents

潤滑状況検知方法・ブレ−クアウト予知方法

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Publication number
JPS6014164A
JPS6014164A JP58122765A JP12276583A JPS6014164A JP S6014164 A JPS6014164 A JP S6014164A JP 58122765 A JP58122765 A JP 58122765A JP 12276583 A JP12276583 A JP 12276583A JP S6014164 A JPS6014164 A JP S6014164A
Authority
JP
Japan
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mold
powder
breakout
waves
ultrasonic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58122765A
Other languages
English (en)
Inventor
Masami Nakamura
中村 雅己
Masatoshi Tokuda
徳田 将敏
Hitoshi Tanaka
齊 田中
Toshibumi Fukuda
福田 俊文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6014164A publication Critical patent/JPS6014164A/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/11Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/028Material parameters
    • G01N2291/02854Length, thickness

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造機用鋳型内のパウダ潤滑状況検知方法
及びブレークアウト予知方法に関し、更に詳述すれば鋳
型内に投入したパウダの鋳片・鋳型開腹厚さの異常を直
接検出するパウダ潤滑状況検知方法及び鋳片の鋳型焼付
きによる鋳片・鋳型間膜厚さ異常を原因とするブレーク
アウトを予知する方法を提案するものである。
溶鋼を鋳型に注入し、鋳片を下方に引き抜き連続鋳造す
る場合、特にスラブ鋳片を連続鋳造する場合に、高温の
鋳片が直接に接触すると焼付きを起こす。これを防止す
るため絆型内溶鋼湯面上にパウダを投入している。投入
されたパウダは溶鋼からの与熱により溶融して鋳片・鋳
型間に流れ込み、鋳片周側面を膜状に被覆して潤滑材と
して働く。そしてパウダの溶融膜厚さが鋳片の表面品質
に影響を及ぼし、またブレークアウトの発生と密接な関
係があることはよく知られている。この溶融膜厚さを測
定する方法としては、例えば溶鋼場面に達するように鋳
型に並行にA/棒及びm棒を挿入し、これらの熔解部の
長さの差よりパウダ溶融液層厚さを測定し、鋳片・鋳型
間のパウダ膜厚さを間接的に推定している。しかしなが
らこの方法による場合には上記溶解部が均一でなく測定
誤差が大きい欠点がある。
一方、パウダ溶融液層厚さを超音波にて直接測定する方
法が提案されている(特開昭57−56146号)。
この方法は下端がパウダ溶融液層上方から徐々に溶鋼中
に投入され、或いは溶鋼中から徐々にパウダ溶融液層上
方へ引き上げられる耐熱物質製の遅延枠を介して溶鋼上
面に超音波を発信し、その受信波形成いは受信波形の変
化から、溶鋼場面に形成される投入パウダの溶融液層の
厚さをめる方法である。このような本来パウダの溶融液
層の厚さをめる上記方法を用いてパウダ膜厚さを推定せ
んとする場合は、溶融液層の厚さが引抜速度、゛溶鋼温
度、溶鋼成分等の鋳込条件又はパウダのロット等により
変動し、また溶融液が鋳片・鋳型間に均一に流れ込むと
は限らないので実用上不可能である。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、超音波を利用して鋳片・鋳型間の
パウダ膜厚さ異常を直接検知し、これにより鋳片表面品
質の向上を図ると共にブレークアウトを予知する方法を
提供することにある。
本願発明者等は鋳片・鋳型間のパウダ膜厚さ異常を直接
検知する手段として超音波を利用し、これにより検知す
べく研究・実験を行い、次のような知見を得た。まずパ
ウダ膜厚さが反射波に与える影響につき第1図に示す如
く実操業の仕様に類似するようにしたモデル実験を行っ
た。これを具体的に説明すると鋼板101の上に銅板1
02を、一端がIIN+1の隙間、他端が3mmの隙間
となるように前記他端側を持ち上げた状態にて固定し、
鋼板101と銅板102との間の空隙にパウダの替わり
に音響インピーダンス・音速ともパウダと同程度の水ガ
ラス゛103を充填し、また銅板102上面にグリース
を塗布し、その上から超音波探触子8′を圧接させて、
パルス幅が1μ秒の超音波を発信した。この結果、水ガ
ラス103と接する界面において第2図に示すように銅
4FJ、102側界面での反射波S及び鋼板101側界
面での反射波Bが分離して検出され、このときの反射波
Sの音圧反射相対比率(反射界面に接する媒質が空気で
ある場合の反射波の音圧に対する相対比率)は第3図に
示すように厚みが異なる場所に拘わらず91%程度の一
定値となっている。更に銅板102を下げて水ガラス1
03膜厚さが薄くなるように、例えば第4図に示す如く
一端を密着させ、他端をl +nmの隙間の楔状となる
ように固定し、同様に行った。この結果第5図に示すよ
うに反射波の干渉が起こり波形が1つとなり、また第6
図に示すように反射波Sの音圧反射相対比率がS1図に
よるモデル実験の値よりも低くなると共に65〜85%
の範囲で変動する。このことよりパルス幅が1μ秒の場
合にはl w以上の隙間では音圧反射相対比率が高レベ
ルで一定となり、1inより小さくなると音圧反射相対
比率が低下することがわかる。これは第7図に示すよう
に水ガラス103膜厚さXが薄い場合には超音波の水ガ
ラスlO3股での往復時間差2xがパルス幅Lu (実
線部)より短かくなって、銅板102 ・水ガラス10
3の界面Iでの反射波が水ガラス103 ・鋼板101
の界面■での反射波により影響を受けるためであって、
反射波が干渉を起こす水ガラス103膜厚さΔxiは下
記(1)式にて与えられる。
Δxi = ’A−Cp−tu =(11但し、Cp二
媒質中の音速(層重/秒)なお、任意のΔxiに対する
反射波を干渉させるには超音波のパルス幅tuを適当に
調整することにより行うことができる。
更にブレークアウトの原因の1つである焼付きを起こし
た場合の音圧反射相対比率につきモデル実験を行った。
第8図はそのモデル実験の実施状態を示す模式図であり
、容器に収容された水銀104上に銅板102を浮かせ
、その銅板102上面にグリースを塗布し、その上から
超音波探触子8′を圧接して超音波を発信した。これは
水銀104を′/8鋼又は凝固殻としてパウダ膜が存在
しない状態を模擬したものであるが音圧反射相対比率が
50%程度と著しく低下した。
叙」この如くパウダ膜厚さが薄くなった場合には反射波
が干渉を起こし、音圧反射相対比率が低下する。従って
この比率低下からパウダ膜厚さが著しく薄くなったり、
映が破断した場合の潤滑状態界雷を推測することができ
、更にはこれを原因とするブレークアウトの予知が可能
であるという知見を得た。
本発明に斯かるパウダ潤滑状況検知方法及びブレークア
ウト予知方法は斯かる知見に基づきなされたものであり
、鋳型の壁内に超音波探触子を設け、鋳型内部に向けて
超音波を発信して鋳型内壁面からの反射波が鋳型内部か
らの反射波により干渉を受けた場合にこの干渉程度を音
圧反射相対比率として定量化し、これに基づいてパウダ
潤滑異常を検知し、更に検知したパウダ潤滑界雷に基づ
きブレークアウトを予知することを特徴とする。
以下本発明を具体的に説明する。第9図は本発明の実施
状態を示す模式図であり、タンディツシュ1に収容され
た溶融金属2ば浸漬ノズル3を経て鋳型7へ装入され、
鋳型7内の溶融金属2は、投入パウダ12が鋳片・鋳型
間に流れ込んで形成されたパウダ膜を介して一次冷却さ
れて凝固殻5を形成し、下方へ引抜かれていく。鋳型7
は内壁を銅板71にて構成しており、銅板7Iを鉄板8
Iで囲繞して補強しである。このような鋳型7の壁内に
は第10図に示す如き態様で複数の超音波探触子3a。
8bが取付けである。
取付個数、取付個所については必要に応じて定めればよ
く、鋳型7の短辺側、長辺側を問わず、また必要に応じ
て上下方向にも複数段&Jてもよい。
第10図は探触子8a取付部の縦断面図である。鉄板8
1には、′これを貫通して銅板71内面に達する探触子
取付孔100が穿設されている。この孔には銅板71例
の先端部に0リング82を嵌入するためのリング溝10
0aを有し、これに続く適長部分は小径の探触子支持部
100bとなっており、それよりも基端部側は大径の押
圧手段投入部100Cとしである。
探触子取付孔100の探触子支持部100bには円柱状
の探触子8aが挿通支持されており、その先端面に耐熱
グリース83を塗布して、これを銅板71の内面に当接
させている。探触子8aば超音波を銅板71の内面に垂
直に発信し、またこの反射波を受信する。探触子8aの
押圧手段投入部100cに位置する基端部寄りの適宜位
置には環状の受け座84が嵌着固定されている。85は
先端側の大径部85a ・基端側の小径部85bからな
る押し筒であって、その中空部には探触子8aのリード
線90を挿通させである。
押し筒85は探触子8aに外嵌できるようにその内径寸
法を定めてあり、またその長さは先端が受け座84に突
当って内奥部が探触子8aの基端面に当接しないように
定めである。探触子取付孔100の開口部には押し筒8
5の小径部85bを内嵌し得る貫通孔88aを有する栓
体88が嵌入してあり、大径部85a。
小径部85bの段部と栓体88先端に配したワッシャ8
7との間に小径部85bに外嵌したバネ86を介装して
おり、押し筒85を受け座84に向けて付勢し探触子8
aを銅板71に向けて圧接するようにしである。
栓体8Bはその頭部を貫通して鉄板81に蝮大したビス
89ムこて鉄板81に固定している。リード線90ば栓
体88の貫通孔88aから引出されて超音波の発受信を
司る送受信器6に接続されている。
以上の構成は他の探触子8bについても全く同様であっ
て、各探触子8a、8bのリード線90は送受信器6の
2つの入出力端子の夫々に接続される。探触子について
は上記説明の2個に限ることなく1個或いは、H[li
1以上を用いても良い。複数の探触子を用いる場合は相
互に干渉することがないように、また測定に最適な位置
に設け、更に発信タイミングを制御する。
このような探触子8a、8bから発信された超音波は第
11図に示すように探触子8a、8bの表面、銅板71
とパウダ12との界面、パウダ12と鋳片4との界面に
おいて反射され、夫々の反射波T、S、Bの信号が送受
信器6へ入力される。送受信器6は入力した信号のうち
反射波Sの信号(又はSとBの干渉合成信号)をゲート
により抽出して演算器9へ送り、演算器9ばこの入力信
号の音圧反射相対比率を算出し、この算出値を比較器1
0へ送り、また記録装置11に記録させる。比較器lO
は設定基準値と入力した算出値とを比較して設定基準値
より入力した算出値が小さい場合はパウダ12膜厚さ異
常として警報装置13に警報を発しせしめる。比較器1
0の設定基準値は引抜速度に応じて変更する。
次にパウダ膜厚さとブレークアウトとの関係につき説明
する。第12図8第13図、第14図は拘束性ブレーク
アウトの発生過程でみられる異常凝固殻5部が鋳型7内
を通過する際の模式図であり、第12図は凝固殻5が破
断後、再び凝固収縮して鋳型7に凝固殻5が接近しパウ
ダ12膜厚さが薄くなった状態、第13図は連続鋳造中
に焼付きが発生し、凝固殻5が引き伸ばされ、溶鋼静圧
等により外側へ膨れ(バルジング)、パウダI2膜厚さ
が薄くなった状態、第14図は凝固殻5が破断し、溶融
金属2が鋳型7に接触或いは焼付き、パウダ12膜厚さ
が殆どゼロになった状態を示している。このように拘束
された部分ではパウダ12膜厚さが薄くなるか又は殆ど
ゼロになる。従って上記拘束性ブレークアウトの前駆現
象が起った場合には本発明によりブレークアウトを予知
することが可能である。
次に本発明の実施例につき説明する。NDi用超用液音
波探触子8abを用い、これを鋳型7の両短辺銅板7I
の上端から560龍の位置に取付け、パウダ12膜厚さ
が11以下で異常を検知するように前記(1)式よりめ
たパルス幅が1a秒の超音波を発信してパウダ12膜厚
さを監視している。この超音波の感知範囲にブレークア
ウト前駆現象発生部が入った場合には、例えば第15図
(ブレークアウト発生の約2分前)に示す如く反射波の
音圧反射相対比率が正常時の95%より低下して設定基
準値(破線)の85%より低い値(実線)となり、これ
により凝固殻5の焼付きを検知してブレークアウトを予
知し、オペレータに警報を発した。なお第15図の一点
鎖線はパウダ12膜厚さ正常時を示す。警報が発せられ
た場合にはブレークアウト発生の可能性が高いとして、
引抜速度を極端に下げるが又はゼロにして凝固殻5厚み
が回復するのを待ち、その後鋳造を再開することにより
ブレークアウトを防止することが可能となった。
そして本発明方法による場合は探触子8a、8bが鋳型
壁内に設けであるので、その温度は50’C程度までし
か上がらず、探触子8a、8bに用いたNDi用探触子
の特性、寿命が損なわれず、長期に亘って正確かつ安定
した測定が可能となる。また引抜速度を変化させる場合
或いは組成の異なるパウダを使用する場合には同一測定
位置においてもパウダ膜厚さが変化するため4、パルス
幅を適当に変更するのが好ましい。
なお本発明は探触子をメニスカス下に取付けることによ
り溶融パウダの流れ込み不足を監視して、音圧反射相対
比率が設定値よりも低くなった場合に鋳造速度を低下せ
しめると共に鋳型内へのパウダ投大量を調整することに
より鋳片表面品質の向上が図れる。そして本発明により
得られるパウダ潤滑状況検知結果を自動鋳造制御装置に
入力することによりブレークアウトを防止し、また鋳片
表面品質低下を防止する自動鋳造を行うことができる。
以上詳述した如く本発明は鋳片・鋳型間のパウダ溶融膜
厚さが極めて薄くなった場合に発信超音波の反射波が干
渉して音圧反射相対比率が低下することによりパウダ膜
厚さ異常を検知するのでこの検知結果に基づきブレーク
アウトの防止が可能となり、また鋳片表面品質の向上が
図れる等優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図、第4図、第8図はモデル実験の実施状態を示す
模式図、第2図、第3図、第5図、第6図はその反射波
の状況を示した図、第7図は反射波の干渉の原理図、第
9図は本発明の実施状態を示す模式図、第10図は探触
子取付部の縦断面図、第11図は本発明を実施した場合
の反射状況を示した図、第12図、第13図、第14図
はブレークアウト前駆現象を示した図、第15図は本発
明方法によりブレークアウト発生を予知した場合のグラ
フである。 7・・・鋳型 8a、8b・・・超音波探触子 I2・
・・パウダ特 許 出願人 住友金属工業株式会社代理
人 弁理士 河 野 登 夫 補 11S] 纂2図 ↑ 第 3 図 $4図 F京間(、m) 第 6 図 第 7 図 第 11図 7 第 13 図 第 14− 図 ” 801 [−一 第 15 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、鋳型内にパウダを投入して鋳造する連続鋳造機にお
    いて、前記連続鋳造機の鋳型の壁内に超音波探触子を設
    け、鋳型内部に向けて超音波を発信してその反射波を捉
    え、aii型内壁面からの反射波が鋳型内部からの反射
    波により干渉を受けた場合にパウダ潤滑異常と判断する
    ことを特徴とするパウダ:a滑状況検知方法。 2、鋳型内にパウダを投入して鋳造する連続鋳造機にお
    いて、前記連続鋳造機の鋳型の壁内に超音波探触子を設
    け、鋳型内部に向けて超音波を発信してその反射波を捉
    え、鋳型内壁面からの反射波に対する鋳型内部からの反
    射波による干渉に基づきブレークアウトを予知すること
    を特徴とするブレークアウト予知方法。
JP58122765A 1983-07-05 1983-07-05 潤滑状況検知方法・ブレ−クアウト予知方法 Pending JPS6014164A (ja)

Priority Applications (1)

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JP58122765A JPS6014164A (ja) 1983-07-05 1983-07-05 潤滑状況検知方法・ブレ−クアウト予知方法

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0788763B2 (ja) * 1986-01-23 1995-09-27 ビショップ・ア−サ−・ア−ネスト 内燃機関用の回転弁

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0788763B2 (ja) * 1986-01-23 1995-09-27 ビショップ・ア−サ−・ア−ネスト 内燃機関用の回転弁

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