JPH0610668B2 - 溶湯金属凝固状態検出器のセンサ位置異常検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、溶湯金属凝固状態検出器のセンサ位置異常検
出方法に係り、特に、電磁的な方法で鋳片に透入させた
横波超音波が、鋳片内部の未凝固部を透過しないことを
利用して、その凝固の状況を検出する溶湯金属凝固状態
検出器のセンサ位置異常検出方法に関するものである。

【従来の技術】

一般に、溶融金属の連続鋳造は、第５図に示すように、
タンディッシュ１０を通じて所定の断面形状を持った鋳
型１２内に溶湯１４を注入し、これを下方から鋳片１６
として連続的に引出すことによって行われている。鋳型
１２から引出された鋳片１６の内部には、未凝固溶湯を
残し、全体が凝固していく。このような連続鋳造におい
て、鋳片１６の完全凝固点を正確に検出することは、鋳
片内部の未凝固部が溶湯１４の圧力によって脹れて鋳片
面が脹れる、いわゆるバルジング現象を防いだり、冷却
速度等のいわゆる鋳造条件を最適に維持するといった生
産性、品質を向上させる情報となることがよく知られて
いる。 従来から、このような鋳片内部の凝固状態を検出する方
法として、超音波の横波の透過性を観察する方法が知ら
れている。この方法は、超音波の横波が液相中を伝播し
ないことを利用したものである。即ち、鋳片において横
波超音波が透過する部分は内部が完全に凝固しており、
横波超音波が透過しない部分は未凝固部が存在すると判
断される。 更に、上記方法と、高温あるいは粗面物体への超音波送
受信方法と組合せた、鋳片における完全凝固位置検出方
法として、特開昭５２−１３０４２２が開示されてい
る。これは、電磁的な方法によって鋳片内部に透入させ
た横波超音波が透過するか否かによって、鋳片の凝固状
態を検出しようとするものである。

【発明が解決しようとする問題点】

しかしながら、電磁超音波の送受信において、鋳片にお
ける超音波の励振強度、受信効率は、送信子あるいは受
信子と鋳片との距離（以下、リフトオフと称する）に大
きく依存している。従って、超音波の透過性の有無で鋳
片内部の凝固状態を検出する場合、リフトオフを適正な
一定値に保つ必要がある。即ち、リフトオフが過大であ
れば、励振強度と受信効率が下がるので、例え鋳片が凝
固していても透過波を見落す可能性がある。逆に、リフ
トオフが過少であれば、前述のような恐れはないもの
の、送受信子が鋳片に接触し、それらが破損する恐れが
ある。 このため、電磁超音波を用いた方法においては、リフト
オフの過大、過少に注意する必要があるが、特開昭５２
−１３０４２２ではこの点に関して考慮されておらず、
実用上支障があった。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなれたもの
で、リフトオフの異常を検出することができ、従って、
凝固状態を適確に検出することができる溶湯金属凝固状
態検出器のセンサ位置異常検出方法を提供することを目
的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、電磁的な方法で鋳片に透入させた横波超音波
が、鋳片内部の未凝固部を透過しないことを利用して、
その凝固の状況を検出する溶湯金属凝固状態検出器のセ
ンサ位置異常検出方法において、横波超音波の透過波ピ
ーク高さを透過時間を測定し、適正且つ一定のリフトオ
フの下で予め定めておいた透過時間に対応する透過波ピ
ーク高さの差異に基づいて、リフトオフの異常を検出す
るようにして、前記目的を達成したものである。

【作用】

一般に、超音波の伝播速度や透過波のピーク高さを支配
する減衰係数等は、その媒体の様々な物理的特性値によ
り定まるが、鋳造中の鋳片に対してそれらを測定するこ
とは困難である。 そこで、本発明者は、横波超音波の透過性を観察する方
式の鋳片の凝固状態検出器において、その透過波ピーク
高さを透過時間に相関のあることを実験により見いだし
た。その例を第２図及び第３図に示す。この関係は、鋳
片の種類、鋳造条件により異なるが、第２図は、低炭素
鋼、第３図は極低炭素鋼の相関関係を示したものであ
り、鋳片厚みはいずれも２３０mmである。 従って、透過波ピーク高さと透過時間の２つの量を測定
し、その透過時間に対応する第２図（低炭素鋼の場合）
若しくは第３図（極低炭素鋼の場合）の透過波ピーク高
さと、測定した透過波ピーク高さとの差異に基づいて、
リフトオフの過大若しくは過少を検出することができ
る。 第１図に、リフトオフを変化させた場合の透過波ピーク
高さと透過時間の関係の例を示す。対象とした鋳片は低
炭素鋼であり、鋳片厚みは２３０mmである。図中の実線
Ａは、適正なリフトオフの場合であり、実線Ｂ、実線Ｃ
は、それぞれリフトオフを０．３mm、０．６mmだけ適正
値より更に大きくした場合である。第１図から、リフト
オフ過大による透過波ピーク高さの低下がわかる。逆
に、測定した透過波ピーク高さが、第１図の実線Ｂ、実
線Ｃの値のように、適正なリフトオフ時の値より小さく
なれば、リフトオフ過大と直ちに判断でき、適正な処置
を施すことができる。リフトオフ過少の場合には、これ
と逆の状態にある。 本発明は、上記のような知見に基づいてなされたもの
で、電磁的な方法で鋳片に透入させた横波超音波が、鋳
片内部の未凝固部を透過しないことを利用して、その凝
固の状況を検出する溶湯金属凝固状態検出器のセンサ位
置異常を検出するに際して、横波超音波の透過波ピーク
高さと透過時間を測定し、適正且つ一定のリフトオフの
下で予め定めておいた透過時間に対応する透過波ピーク
高さとの差異に基づいて、リフトオフの以上を検出する
ようにしている。従って、リフトオフを容易に検出する
ことができ、鋳片の凝固状態を適確に検出することがで
きる。

【実施例】

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 本発明の対象となる鋳片の凝固状態検出器の基本構成は
第４図に示す如くであり、鋳造中の鋳片１６の片側に電
磁的な超音波の送信子０、他の側に電磁的な超音波の受
信子２２が配置されている。これらの送受信子２０，２
２が超音波を送受信するために、磁界励起回路２４から
電流が供給される。又、送信子２０には送信パルス発生
器２６からパルス電流が供給される。このパルス電流の
発生のタイミングは、タイミングコントロールユニット
２８により制御され、パルス発生信号を送信パルス発生
器２６に送ると同時に信号処理回路３０にも送る。受信
子２２が受信した信号は、信号処理回路３０に入り、平
均化処理等の信号処理を受けた後、透過波のピーク値が
計算される。又、タイミングコントロールユニット２８
からの信号と受信信号とから、透過時間が計算される。 信号処理回路３０は、前出第１図に示したような関係か
ら、適正且つ一定のリフトオフの下で予め定めておいた
透過時間に対応する透過波ピーク高さと測定した透過波
ピーク高さとの差が、所定の値よりも大きいか否かを判
断し、リフトオフの過大若しくは過少を検出する。検出
結果は警報器３２に出力され、操作者に知らされる。 本実施例においては、適正且つ一定のリフトオフの下で
予め定めていおいた透過時間に対応する透過波ピーク高
さと、測定した透過波ピーク高さとの差が所定の値より
も大きいか否かからリフトオフの過大又は過少を検出す
るようにしていたので、リフトオフの異常を容易に検出
することができる。なお、リフトオフの異常を判定する
方法はこれに限定されず、例えば両者の比率からリフト
オフの異常を検出することも可能である。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、従来困難であった
リフトオフの過大や過少の検出が可能となる。従って、
リフトオフ過大による凝固、未凝固の判定の誤りや、リ
フトオフ過少による超音波送受信子の破損を防ぐことが
できる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を説明するための、リフトオフ
を変化させた場合の透過波ピーク高さと透過時間の関係
の例を示す線図、第２図及び第３図は、それぞれ低炭素
鋼、極低炭素鋼の場合における透過波ピーク高さと透過
時間の関係の例を示す線図、第４図は、本発明が採用さ
れた溶湯金属凝固状態検出器の実施例の全体構成を示
す、一部断面図を含むブロック線図、第５図は、本発明
が適用される連絡鋳造機の概略構成を示す断面図であ
る。 １６……鋳片、 ２０……超音波送信子、 ２２……超音波受信子、 ２４……磁界励起回路、 ２６……送信パルス発生器、 ２８……タイミングコントロールユニット、 ３０……信号処理回路、 ３２……警報器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電磁的な方法で鋳片に透入させた横波超音
   波が、鋳片内部の未凝固部を透過しないことを利用し
   て、その凝固の状況を検出する溶湯金属凝固状態検出器
   のセンサ位置異常検出方法において、 横波超音波の透過波ピーク高さを透過時間を測定し、 適正且つ一定のリフトオフの下で予め定めておいた透過
   時間に対応する透過波ピーク高さの差異に基づいて、リ
   フトオフの異常を検出することを特徴とする溶湯金属凝
   固状態検出器のセンサ位置異常検出方法。