JPS609562A - 鋳片凝固厚み測定装置 - Google Patents

鋳片凝固厚み測定装置

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JPS609562A
JPS609562A JP11637083A JP11637083A JPS609562A JP S609562 A JPS609562 A JP S609562A JP 11637083 A JP11637083 A JP 11637083A JP 11637083 A JP11637083 A JP 11637083A JP S609562 A JPS609562 A JP S609562A
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circuit
slab
amplifier
thickness
ultrasonic wave
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Kazumi Sugino
杉野 一美
Tetsuo Miyoshi
哲夫 三好
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Mitsubishi Electric Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Continuous Casting (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、電磁超音波を応用して連続鋳造における鋳片
凝固厚みを測定する装置(以下、シェル厚計という)に
関するものである。
従来この種の装置として第1図に示すものがあった。図
において(1)は電磁超音波発生器、(2)は電磁超音
波受信器、(7)は鋳片、(8)はパルス発生回路。
(9)は励磁電源、叫は増幅器、aυはゲート回路、0
2は透過時間測定回路、(131は表面温度計、a(は
鋳片全厚み測定器、(廁は凝固厚み演算回路、0[9は
出力回路である。一方、第2図はこのシェル厚計におけ
る電磁超音波発生、および受信の原理を示す図である。
この図において(3)は電磁超音波発生1・fル、(4
)は電磁超音波検出コイル、(5)は磁界を発生させる
ための励磁コイル、(6)は磁気回路を形成するための
磁心である。ここで検出コイル(4)の出力C11lは
増幅器叫に接続されている。
次に動作について説明する。パルス発生回路(8)によ
ってパルス信号を通電された発生コイル(3)はコイル
のまわりに矢印071のようにパルス磁界を発生し、こ
のパルス磁界はレジノの法則により厚みDの鋳片(7)
の表面に起電力を誘起し、うず電流fllDを発生させ
る。このうず電流o81はさらにフレミングの左手の法
則により矢印αηのパルス磁界との相互作用によるパル
ス電磁力を発生させこれが鋳片(7)の表面に超音波振
動を起させる。以上が電磁超音波発生の原理である。
次に鋳片(7)の表面で発生した電磁超音波は鋳片(7
)の中を矢印αlの向きに進行し、他面に達すると鋳片
(7)の表面に撮動を発生させる。この振動と、励磁電
源0〔によって励磁された励磁コイル(5)が作る磁界
との相互作用により鋳片(7)の表面に起電力が発生す
る。これはフレミングの右手の法則によるものである。
この起電力は鋳片(7)の表面にうず電流■を発生し、
このうず電流の作る磁界がレンツの法則により、検出コ
イル(4)に起電力を誘起し。
この起電力信号が受信信号として増幅器Qnによりて増
幅され、ゲート回路0zによって時間軸上の必要な部分
が取り出され、透過時間測定回路0段に送られる。この
ゲート回路α2では通常パルス発生回路のパルス出力タ
イミング信号を基準にして時間ゲートが作成される。
次に透過時間測定回路Q31ではゲート回路(2)から
入力された受信信号とパルス出力タイミング信号の時間
差から超音波が鋳片(7)の−面からその裏面の他面ま
でに伝搬するに要する時間tをめ、その結果が凝固厚み
演算回路0eに送られる。
さて、今、鋳片内に未凝固部が残っているとし。
すでに凝固している部分の厚さをd=dt+dzとすれ
ば未凝固部の厚さはD−dのはずであるから凝固部を超
音波が伝搬する速度をVs、未凝固部を超音波が伝搬す
る速度を■eとすれば鋳片全体を超音波が透過する透過
時間tは であられされる。一般にVsは鋼種によって決まる鋳片
の凝固温度と9表面温度計圓によって測定された表面温
度から平均又は加重平均環によってめた凝固部の平均温
度により超音波伝搬速度の温度依存特性から算出され、
又Veは未凝固部が過冷却状態にあると考えられること
から、この状態での超音波伝搬速度を実験によってめら
れた値が使用される。
従って、凝固厚み演算回路αeの入力として、前記透過
時間を以外に全厚み測定器0りからの厚み情報りと9表
面温度計03からの表面温度情報と鋼種によって決まる
鋳片の凝固温度値と未凝固部の超音波伝搬速度■eが得
られれば前記の関係式から凝固厚みdが算出できるわけ
である。算出された凝固厚みdは出力回路Q61により
表示又は記録される。
しかしながら従来の方法にあっては次のような問題があ
った。すなわち、実際の連続鋳造ラインでの凝固厚み測
定においては鋳片(7)の内部状態および電磁超音波発
生器(1)、電磁超音波受信器(2)の各々と鋳片(7
)との間のギャップの変化など(二より受信信号が透過
時間測定回路αりのダイナミックレンジの中に含まれる
値にならないことが多い。これについて第3図を用いて
詳述する。ただし、ここでダイナミックレンジとは測定
可能な振幅の下限値から上限値までの範囲である。
第3図は、パルス発生回路(8)で発生した送信パルス
電流波形Tと受信された電流波形Rの増幅器0Iでの出
力信号を時間軸上で示したものである。
同図において、超音波は送信パルス電流Tが発生すると
同時に発生し、電磁超音波受信器(2)で電気信号に変
換され受信パルス電流Rとして検出される。そして、超
音波の鋳片(7)中の透過時間toは。
同図の時間軸上で送信パルスの発生する原点からA点ま
での時間となる。
詳しく述べると、送信パルス電流波形Tは図示した様な
減衰振動波形であり同時に発生する超音波の振動波形(
図示せず)も減衰振動波形になるが、その様にして発生
した超音波は通常鋳片および増幅器を経る間に第3図に
示した様な波形になる。よって、送信電流波形の原点に
相当する。
A点が不明になる。そこで実際に透過時間をめるために
は次の様な方法を用いる。たとえば。
受信電流波形Rにおいて、ピーク値の前後のゼロクロス
点すなわちB点と6点を検出して周波数を演算し逆にA
点をめるという方法である。
よって第3図に示した様な受信信号波形の山の部分がた
とえば透過時間測定回路α渇のダイナミックレンジの上
限値を越える場合、正確にピークを検出℃きなくなり、
ピーク値の前後のゼロクロス点が不明となるため正確に
A点を演算することができなくなる。
また受信信号がダイナミックレンジの下限値より小さい
とノイズと判別できにくくなるため、ピークの位置が検
出しにく(なり、やはりA点を正確に算出できなくなる
この発明は上記従来の欠点を改善するためになされたも
ので、増幅器のゲインを自動的に制御して、増幅器で増
幅された受信信号が、透過時間測定回路のダイナミック
レンジに含まれる値になるようにしたことを特徴とする
第4図は、この発明の実施例を示したものである。(1
)は電磁超音波発生器、(2)は電磁超音波受信器、(
7)は鋳片、(8)はパルス発生回路、(9)は励磁電
源、 (1(Iは増幅器、α1)はゲート回路、α2は
透過時間測定回路、031は表面温度計、 f141は
鋳片全厚み測定器9(19は凝固厚み演算回路、061
は出力回路、いはピークホールド回路、 (Z3)は演
算処理回路、P241はタイミング制御回路である。
次に第4図に示したこの発明のシェル厚計の動作例につ
いて第5図を併用して以下に説明する。
第5図において、(a)および(b)は電磁超音波受信
器(2)の出力であって、各々の振幅の最大値はei、
 k−1および”I、 kであり、また同図の(c)お
よび(d)は、増幅器(IGで増幅された受信信号であ
って、各々の振幅の最大値はea、に−1およびeo、
 kである。なお、添字にはに番目の受信信号の意であ
る。
電磁超音波受信器(2)の出力の振幅の最大値と増幅器
α1の出力の振幅の最大値との関係は、各々の場合のゲ
インGk−1およびG、とすると以下の式で表わされる
eo、 h−t = Gk−t −et、 k−s ・
・・・・・・= (11eo、に= Gk−ei、に−
=・−−−−−(21いま、透過時間測定回路Ozのダ
イナミックレンジの中間値をecとすると、eo、kが
ecを越えないようにするにはゲインGkは最大で (1)式より が得られ、一方、ei、にはに番目より一つ前のに一1
番目の信号ei、 k−1とほぼ等しいとすると(3)
式のel、 kに(4)式を代入すると、以下に示した
関係が得られる。
すなわち、第4図に示した本発明のシェル厚計の実施例
においては、増幅器αlおよびゲート回路0Dを経た受
信信号からピークホールド回路(2)により振幅の最大
値co、に−1が検出され、増幅器α〔のゲイン、およ
び演算処理回路(2)の設定値(至)すなわち透過時間
測定回路αりのダイナミックレンジecの3つの値から
(5)式の演算処理が演算処理回路(至)が行なわれ、
その結果得られたGkが、電磁超音波受信器(2)で検
出される次の受信信号に対する増幅器時のゲインとなる
なお、ピークホールド回路@にて振幅の最大値が検出さ
れるタイミングおよび演算処理回路(2)にて(5)式
の演算が行なわれるタイミングは、電磁超音波受信器(
2)である受信信号が検出されてから次の受信信号が検
出されるまでの時間にそれらの処理が行なわれるよう、
パルス発生回路(8)の指令によりタイミング制御回路
(財)が制御する。
以上述べたようにこの発明によれば、従来のシェル厚計
に新たにピークホールド回路、演算処理回路、およびタ
イミング制御回路を設け、タイミング制御回路によりタ
イミングを制御されるピークホールド回路、演算処理回
路によって前の増幅器を経た受信信号とそのゲインおよ
び透過時間測定回路のダイナミックレンジに基づき次の
受信信号に対するゲインを演算し、常に、増幅器にて増
幅された受信信号が、上記ダイナミックレンジな逸脱し
ないようにして、透過時間の測定精度を上げることがで
きる。
すなわち、シェル厚計の電磁超音波発生器、および受信
器は鋳片ならい装置によって連続して流れている鋳片に
対し取り付けられており、鋳片の内部状態や鋳片と電磁
超音波発生器および鋳片と電磁超音波受信器とのギャッ
プの急激な変化がないため受信信号振幅のある値とその
前後の値とでは大きな変化がない。よって前回の受信信
号に基づき増幅器の次回のゲインを制御すること(−よ
って、透過時間測定回路のダイナミックレンジを逸脱し
ないようにできる。
なお9本実施例では、振幅の最大値を検出する回路とし
てピークホールド回路を用いているが。
振幅の最大値を検出する機能をもつ回路ならば。
他のものを用いてもよい。
また1本実施例では増幅器のゲイン制御に前回の受信信
号のみ用いているが、ある受信信号に対するゲインを決
定するために、前回まで得られた複数個の受信信号の平
均をめるなど統計処理し
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の鋳片凝固厚み測定装置を説明するための
図、第2図は鋳片凝固厚み測定における電磁超音波発生
および受信の原理を説明するための図、第3図は送信パ
ルス電流波形および受信パルス電流波形を示す図、第4
図および第5図はこの発明による鋳片凝固厚み測定装置
を説明するための図であり、(1)は電磁超音波発生器
、(2)は電磁超音波受信器、(3)は電磁超音波発生
コイル、(4)は電磁超音波検出コイル、(5)は静磁
界用コイル、(6)は靜磁界用磁極、(7)は鋳片、(
8)はパルス発生回路。 (9)は励磁電源、叫は増幅器、 ttnはゲート回路
、u2は透過時間測定回路、q漠は表面温度計、u4)
は鋳片全厚み測定器、1国は凝固厚み演算回路、叫は出
力回路、@はピークホールド回路、(231は演算処理
回路、+241はタイミング制御回路、(251は演算
処理回路の設定値であり、eo、に−1およびeo、 
kは増幅器(IGで増幅されたそれぞれに一1番目およ
びに番目の受信信号であり、 Gk−xおよびG、はそ
れぞれに−1番目およびに番目の増幅器αQのゲインで
あり、また、eCは透過時間測定回路a2のダイナミッ
クレンジである。 なお9図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。 代理人大岩増雄 手続補正書(自発) ↑、■許庁長宮殿 1、事件の表示 待願昭58−116370号2、発明
の名称 銃片凝固厚み測定装置 3、 補正をする占 代表者片由仁へ部 4、代理人 5 補正の対象 (1) 明細書の発明の詳細な説明の翻6、補正の内容 11+ 明細書第3頁第14行に「電源部」とあるのを
「電源(9J」と訂正する。 +2+ PJ、 第3*g2 o行ttc r増巾器Q
DJとおるのを「増巾器部」と訂正する。 (31同、第4負第1行、第3行および第6行にそれぞ
れ「ゲート回路112」とあるのを「ゲート回路任D」
と訂正する。 (4) 同、第4頁第6行にr R11l定回路(13
Jとあるのを「測定回路Q2Jと訂正する。 (5) 同、第4頁第10行に「演算回路αe」とある
のを「演算回路α9」と訂正する。 (7) 同、第4負第19行に「温度計I」とあるのを
「m度肝0(」と訂正する。 (8) 同、第5負第1行に「演算回路a[9」と心る
のを「演算回路0FilJと訂正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 連続鋳造される鋳片の一面に設置され、かつ高周波パル
    ス電流を通電されるコイルを備えて上記鋳片表面に超音
    波を発生させる電磁超音波発生器と、上記鋳片の他面に
    設置されて前記超音波を受信する検出コイルを備えた電
    磁超音波受信器と。 上記の超音波発生器および受信器の超音波発生。 受信のタイミングから前記鋳片を超音波が前記−面から
    他面まで伝搬するに要する時間tをめる時間測定回路と
    、前記鋳片の全厚みDを測定する全厚み測定器と、前記
    時間測定回路によって測定された時間t、前記全厚み測
    定器によって測定された全厚みり、前記鋳片の厚みdの
    凝固部を超音波が伝搬する速度vs、および前記鋳片の
    厚みD −dの未凝固部を超音波が伝搬する速度veと
    から凝固部厚みdを算出する演算回路とからなることを
    特徴とする鋳片凝固厚み測定装置において、受信信号の
    振幅の最大値を検出しその値を基に前記増幅器のゲイン
    を制御する制御回路を設けたことを特徴とする鋳片凝固
    厚み測定装置。
JP11637083A 1983-06-28 1983-06-28 鋳片凝固厚み測定装置 Granted JPS609562A (ja)

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