CN100364695C - 连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法、检测装置以及连续铸造铸坯的制造方法 - Google Patents

连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法、检测装置以及连续铸造铸坯的制造方法 Download PDF

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Abstract

在钢的连续铸造中，不必向铸坯打入铆钉等而进行校正，仅从用传感器得到的测量值高精度地检测凝固结束位置。具体地说，将对铸坯(1)发送且接收横波超声波的横波超声波传感器(6、8)、和对铸坯发送且接收纵波超声波的纵波超声波传感器(7、9)配置在连续铸造机的相同位置或在铸造方向上离开的两处的铸坯宽度方向的相同位置，根据横波超声波传感器的接收信号的强度的变化，检测出铸坯的凝固结束位置(4)和配置有横波超声波传感器的位置相一致，对用于由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的计算式进行校正，以使该时点的由纵波超声波的传播时间算出的凝固结束位置和配置有横波超声波传感器的位置一致，在校正后，根据校正的计算式，由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置。

Description

连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法、检测装置以及连续铸造铸坯的制造方法
技术领域
本发明涉及一种在线检测由连续铸造机铸造的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法、检测装置以及连续铸造铸坯的制造方法。
背景技术
在钢的连续铸造中，判断连续铸造铸坯的凝固结束位置(crater end位置)在铸坯的哪一位置是极其重要的。检测凝固结束位置对提高铸坯的生产性及品质有重要的作用。
例如，当为提高生产性而使铸造速度上升时，凝固结束位置向铸坯铸造方向的下游移动。当凝固结束位置超出了铸坯支承辊的范围时，铸坯由于静态铁压力作用而膨胀(以下记作隆起)，在内部品质恶化和巨大的隆起的情况下，会产生铸造停止的问题。所以在没有确切的了解凝固结束位置时，不能随意的提高铸造速度。
在降低中心偏析谋求高品质化的轻压下操作中，必须控制铸造速度和二次冷却水的强度，以使凝固结束位置位于轻压下区域。而且，在板坯中，已知由于其截面是扁平状，因而凝固结束位置在铸坯的宽度方向不均一，且其形状随时间变动。在宽度方向不同的凝固结束位置的形状也构成决定铸坯品质和生产性的重要因素。
要满足这些要求，必须掌握铸坯的凝固状态，因此，提出了用于判断铸坯凝固状态的各种方法。
目前，一般实用的方法是，进行铸坯凝固过程的传热计算，将铸坯中心的温度降到固相线的位置推测为凝固结束位置。(例如专利文献1)
另外，还试验了在线直接测量凝固结束位置的方法，例如专利文献2中开示有如下方法，由电磁超声波的信号发送器和接收器使纵波超声波在铸坯中传播，根据纵波穿透铸坯5的传播时间、铸坯厚度、及预先测量求得的固相域及液相域中纵波的传播速度，用下式(1)求出固相以及液相的厚度。但是，在(1)式中，d是固相厚度、t是传播时间、D是铸坯厚度、V1是纵波在液相中的平均传播速度、Vs是纵波在固相中的平均传播速度。
d = ( t - D V 1 ) 2 × ( 1 Vs - 1 V 1 ) Λ - - - ( 1 )
在专利文献3中开示有如下方法，根据如上那样求得的固相厚度(＝凝固壳厚度)、铸造长度方向的距离、及固相厚度的变化量的相关关系推测凝固结束位置，还有在专利文献4中开示有如下方法：考虑固相中纵波的传播速度具有温度依存性，自固相温度分布求出传播速度的平均值，使用此平均值高精度地求出固相厚度。
还提出有一种方法是，用电磁超声波的信号发送器和接收器使超声波横波在铸坯中传播，利用横波不在液相中传播的性质，判断凝固结束位置是否到达电磁超声波的信号发送器和接收器的设置位置(例如专利文献5及专利文献6)。
专利文献1：特开平5-123842号公报
专利文献2：特开昭55-158506号公报
专利文献3：特开昭57-32863号公报
专利文献4：特开平2-55909号公报
专利文献5：特开昭63-313643号公报
专利文献6：特开2002-14083号公报
发明内容
但是，这些方法中还存在以下这样的问题。
在进行传热计算的方法中，计算所用的物性值因钢种不同而不同，不可能在全部温度范围内知道所有钢种的物性值。为此，物性值的匹配是必要的。因此，例如，在铸造中的铸坯中打进金属铆钉，在冷却后，把打进铆钉的部分切断、研磨，测定铆钉熔融到什么程度，据此把握固相厚度，将其与以上的结果对照，实施传热计算的复合处理是有必要的。这种做法非常浪费时间和成本，而且不可能实现对全部钢种进行铆钉的打进。因此，在进行传热计算的方法中，适用范围受限制，存在不能得到高的精度的问题。
在用超声波纵波的方法中，使用纵波在固相及液相中的传播速度计算出固相的厚度，但这种传播速度因钢种不同而不同。因为也不可能知道全部钢种的传播速度，因而为了校正由传播时间测得的测定值，向铸坯内打进铆钉等就很有必要。因此，对全部钢种进行校正与用传热计算进行的方法同样是实际上是不可能的。另外，在计算固相厚度时，需要掌握铸坯厚度，但由于有未凝固层的铸坯隆起，故也难以稳定且高精度地测定铸造中的铸坯的厚度，构成使测定的精确度降低的一个原因。
在使用超声波横波的方法中，通常是利用横波不通过液相的原理，判断凝固结束位置是否到达设有电磁超声波的信号发送器和接收器的位置，因此，只设置一对信号发送器和接收器不能测定凝固结束位置，为了知道凝固结束位置而必须在铸造方向设置多个的信号发送器和接收器。另外，在上述的专利文献5、6中公开有通过使用横波透过铸坯的传播时间，可推测设有信号发送器和接收器的位置的上游的凝固结束位置，但是在凝固结束位置为设有信号发送器和接收器的位置的下游侧时，在使用了横波的方法中不能得到透过信号，所以不可能检测到凝固结束位置。
本发明是为解决上述问题而提出的，其目的在于，提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法及检测装置，不必进行向铸坯内打进铆钉的校正，仅用传感器得到的测量值就能高精度测得凝固结束位置，同时，还提供一种连续铸造铸坯的制造方法，这种方法能够利用从该凝固结束位置的检测方法及检测装置得到的凝固结束位置的信息提高生产性和品质。
本发明者等为解决上述课题而进行了锐意的探讨和研究。以下对其探讨和研究结果进行说明。
有关通过连续铸造铸坯中纵波超声波的传播时间推测固相厚度的方法，重复传播时间的模拟的结果是，在上述(1)式中，纵波超声波的传播速度对钢种的依存性和受铸坯厚度的影响大，当不进行这些校正时，不能进行高精度的测量。但是，凝固结束位置与纵波超声波传感器相比，在铸造方向的下游侧，在超声波的传播路径中包含液相时，因为纵波在液相中的传播速度比在固相中的慢，所以由纵波超声波传感器测定的传播时间与固相厚度对应地以高灵敏变化，固相厚度的测量值以及由该固相厚度导算出的凝固结束位置的相对的测定值精度极高。
同样，有关通过传热计算求出凝固结束位置的方法，重复验证的结果是，在对各种铸造条件及各种钢种高精度求出凝固结束位置时，如果不校正计算所用的物性值，就不能高精度求得凝固结束位置。
作为在线校正从纵波超声波的传播时间来推测固相厚度时用的物性值、以及用于传热计算的物性值的方法，探讨了利用根据横波不透过液相所求的凝固结束位置来进行校正。  因此，使用内部还未凝固的小型钢锭，进行边对其冷却边使横波超声波透过钢锭，同时用热电偶对钢锭的轴心部进行测温的试验。其结果是，横波超声波不透过钢锭的时点与钢种没有依存关系，而是钢锭中心部的固相率变为1的时点、即为凝固结束的时点(轴心温度＝固相线)。根据该性质发现，横波超声波传感器得到的透过信号从检测状态消失的时点、或从消失状态出现的时点不受钢种和铸造条件限制，都能进行凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置一致的绝对值测量。
从而，在以凝固结束位置为横波超声波传感器的配置位置的条件下，发现通过校正(1)式等用于计算出的凝固结束位置的计算式、或校正用于传热计算的物性值，可将相对的测量精度优良的使用了纵波超声波的凝固结束位置的推测方法、以及根据传热计算推测凝固结束位置的方法作为绝对精度也优良的检测手段使用。根据该方法，也解决了仅用横波超声波时在下述铸造条件下不能测定凝固结束位置的问题，其中，所述铸造条件是，凝固结束位置位于横波超声波传感器的铸造方向的下游侧。
具体地说，若决定物性值，使根据由纵波超声波传感器测定的传播时间计算出的凝固结束位置为横波超声波传感器的配置位置，则要校正根据传播时间求出凝固结束位置的计算式。同样，若在以凝固结束位置为超声波传感器的配置位置的铸造条件下进行传热计算，决定物性值，使传热计算所得的凝固结束位置为横波超声波传感器的配置位置，则要校正传热计算式。之后，通过使用从这样校正的传播时间求出凝固结束位置的计算式或传热计算式，能够高精度地求出例如使铸造速度更高等的变更铸造条件时的凝固结束位置。
在此，在从由纵波超声波传感器测定的传播时间推测凝固结束位置时，在作为第一个校正点的横波超声波传感器的铸造方向的下游侧配置第二个横波超声波传感器，即使在以第二个横波超声波传感器为凝固结束位置的铸造条件下，也可以通过校正(1)式等用于计算凝固结束位置的计算式，大幅提高凝固结束位置的测定精度。
在凝固结束位置比纵波超声波传感器靠铸造方向的下游侧，纵波超声波传播路径包含液相时，在液相中的传播速度远比在固相中的传播速度慢，传播时间与固相厚度对应地灵敏地变化，但在凝固结束位置比纵波超声波传感器靠铸造方向的上游侧，纵波超声波传感路径不包含液相时，既使铸造条件变化，传播时间也不会与固相厚度对应地灵敏变化。因此，可知要提高凝固结束位置的测量精度，优选凝固结束位置在配置有纵波超声波传感器的位置的上游侧或下游侧时，使用不同的计算式作为算出凝固结束位置的计算式。
其次，为在支承铸坯的辊和辊的狭小间隙配置横波超声波传感器及纵波超声波传感器，最好是将横波超声波传感器和纵波超声波传感器一体化。因此，使横波超声波传感器及纵波超声波传感器一体化的研究的结果是，通过构成一体结构的传感器，可将横波超声波传感器及纵波超声波传感器一体化，其中，所述传感器在铸坯的宽度方向具有3个以上的磁极，具有卷绕在内侧磁极周围配置的纵波用线圈、和与磁极面重叠配置的横波用线圈。
另一方面，在根据传热计算求凝固结束位置时发现，设置和上述的横波超声波传感器同样的传感器，或另外设置用于测定纵波及横波的传播时间用的传感器，求出各种铸造条件下的传播时间的测定值，同时，利用校正的传热计算式求出凝固结束位置，作成求得的凝固结束位置和传播时间的测定值的关系式或表，通过利用所作的关系式或表，即使不每次进行传热计算，也可以从传播时间的测定值高精确度地求出凝固结束位置。
本发明是根据上述的研究结果而构成的，本发明第一发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，在连续铸造机的相同位置或在铸造方向上离开的两处的铸坯宽度方向的相同位置上配置横波超声波传感器和纵波超声波传感器，其中，横波超声波传感器对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波，纵波超声波传感器对连续铸造铸坯发送纵波超声波且接收所发送的纵波超声波，根据横波超声波传感器接收信号强度的变化检测出铸坯的凝固结束位置与配置有横波超声波传感器的位置相一致，校正由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的计算式，以使该时点的由纵波超声波的传播时间算出的凝固结束位置和配置有横波超声波传感器的位置相一致，在校正后，根据校正后的计算式，由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置。
本发明第二发明在第一发明的基础上，提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，进而在上述横波超声波传感器的铸造方向下游侧的铸坯宽度方向的相同位置上配置第2横波超声波传感器，根据第2横波超声波传感器接收信号的强度变化检测出铸坯的凝固结束位置与配置有第2横波超声波传感器的位置相一致，进而校正由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的计算式，以使该时点的由纵波超声波的传播时间算出的凝固结束位置与配置有第2横波超声波传感器的位置相一致。
本发明第三发明在第一或第二发明的基础上，提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，由上述纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的计算式，在凝固结束位置比配置有纵波超声波传感器的位置靠铸造方向的上游侧和下游侧的情况下，为不同的计算式。
本发明第四发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，在连续铸造机中配置对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波的横波超声波传感器，根据横波超声波传感器接收信号强度的变化检测出铸坯的凝固结束位置与配置有横波超声波传感器的位置相一致，校正用于传热计算的物性值，以使该时点的由使用铸造条件的传热计算算出的凝固结束位置与配置有横波超声波传感器的位置相一致，在校正后，使用校正后的物性值，利用传热计算求出各铸造条件下的凝固结束位置。
本发明第五发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，在连续铸造机中配置对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波的横波超声波传感器，根据横波超声波传感器接收信号强度的变化检测出铸坯的凝固结束位置与配置有横波超声波传感器的位置相一致，校正用于传热计算的物性值，以使该时点的由使用铸造条件的传热计算算出的凝固结束位置和配置有横波超声波传感器的位置相一致，接着，在各种铸造条件下，使用校正后的物性值，通过传热计算求出凝固结束位置，并且由上述的横波超声波传感器测定传播时间，求出用传热计算求出的凝固结束位置和用横波超声波传感器测定的传播时间的关系，根据该关系，由横波超声波传感器所测定的传播时间求出凝固结束位置。
本发明第六发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，在连续铸造机中配置第一横波超声波传感器、和纵波超声波传感器或第二横波超声波传感器中的至少一个，其中，第一横波超声波传感器对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波，纵波超声波传感器对连续铸造铸坯发送纵波超声波且接收所发送的纵波超声波；第二横波超声波传感器对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波；根据第一横波超声波传感器的接收信号的强度的变化，检测出铸坯的凝固结束位置和配置有第一横波超声波传感器的位置相一致，校正用于传热计算的物性值，以使该时点的由使用铸造条件的传热计算算出的凝固结束位置和配置有第一横波超声波传感器的位置相一致，接着，在各种铸造条件下，使用校正后的物性值，通过传热计算求出凝固结束位置，并且利用上述纵波超声波传感器或第二横波超声波传感器测定传播时间，求出由传热计算求出的凝固结束位置和由纵波超声波传感器或第二横波超声波传感器测定的传播时间的关系，根据该关系，由纵波超声波传感器或第二横波超声波传感器所测定的传播时间求出凝固结束位置。
本发明第七发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，使用由本发明第一至第三任一发明所记载的方法校正的计算式，由配置在与实施了上述校正的连续铸造机相同的连续铸造机或不同的其它连续铸造机中的纵波超声波传感器所得到的纵波超声波的传播时间，求出该连续铸造机中的凝固结束位置。
本发明第八发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，使用由第四发明中记载的方法校正的物性值、和与实施了上述校正的连续铸造机相同的连续铸造机或不同的其它连续铸造机的铸造条件进行传热计算，求出该连续铸造机中的凝固结束位置。
本发明第九发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，根据由第五和第六发明中所记载的方法所求得的、由传热计算求出的凝固结束位置和由超声波传感器测定的传播时间的关系，由配置在与求出了该关系的连续铸造机相同的连续铸造机或不同的其它连续铸造机中的横波超声波传感器或纵波超声波传感器所得到的超声波的传播时间，求出该连续铸造机中的凝固结束位置。
本发明第十发明提供连续铸造铸坯的制造方法，其特征在于，利用第一至第六任一发明中记载的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法判断铸坯的凝固结束位置，根据该判断结果，调整铸造速度或铸坯的二次冷却强度。
本发明第十一发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，该装置具有：横波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送横波超声波的横波发送器和接收所发送的横波超声波的横波接收器组成；纵波超声波传感器，设置在连续铸造机上与该横波超声波传感器的配置位置相同的位置或在铸造方向上离开的铸坯宽度方向的相同位置，由对连续铸造铸坯发送纵波超声波的纵波发送器和接收所发送的纵波超声波的纵波接收器组成；凝固结束位置运算部，根据由该纵波超声波传感器接收到的接收信号，使用计算式求出铸坯的凝固结束位置，其特征在于，在利用上述横波超声波传感器的接收信号强度的变化确认了横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，校正上述计算式，以使由上述计算式算出的凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置相一致。
本发明第十二发明在第十一发明的基础上，提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，其特征在于，进而在上述横波超声波传感器的铸造方向下游侧的铸坯宽度方向的相同位置上配置第二横波超声波传感器，在利用第二横波超声波传感器的接收信号的强度的变化确认了第二横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，进而校正上述计算式，以使由上述计算式算出的凝固结束位置与第二横波超声波传感器的配置位置相一致。
本发明第十三发明在第十一或第十二发明的基础上，提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，其特征在于，上述横波发送器及纵波发送器夹着铸坯配置在一侧，上述横波接收器及纵波接收器夹着铸坯配置在其相反侧，横波发送和纵波发送器、及横波接收器和纵波接收器由一体构造的电磁超声波传感器构成，所述电磁超声波传感器在铸坯的宽度方向上具有3个以上的磁极，具有卷绕在内侧磁极周围配置的纵波用线圈、和与磁极面重叠配置的横波用线圈。
本发明第十四发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，该装置具有：横波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送横波超声波的横波发送器和接收所发送的横波超声波的横波接收器组成；传热计算部，根据铸造条件及物性值进行传热计算，求出铸坯的凝固结束位置，其特征在于，在利用上述横波超声波传感器的接收信号的强度变化确认了横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，校正在传热计算中所用的物性值，以使由上述传热计算部算出的凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置相一致。
本发明第十五发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，具有：横波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送横波超声波的横波发送器和接收所发送的横波超声波的横波接收器组成；传热计算部，根据铸造条件及物性值进行传热计算，求出铸坯的凝固结束位置；和凝固结束位置推测部，使用由上述横波超声波传感器接收的接收信号和由传热计算部算出的凝固结束位置间的关系求出铸坯的凝固结束位置，其特征在于，在利用上述横波超声波传感器的接收信号的强度的变化确认了横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，校正在传热计算中所用的物性值，以使由上述传热计算部算出的凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置相一致，在该物性值校正后，在上述凝固结束位置推测部确定由横波超声波传感器接收的接收信号和由传热计算部算出的凝固结束位置的关系，根据该关系，由横波超声波传感器所测定的传播时间求出凝固结束位置。
本发明第十六发明提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，具有：横波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送横波超声波的横波发送器和接收所发送的横波超声波的横波接收器组成；纵波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送纵波超声波的纵波发送器和接收所发送的纵波超声波的纵波接收器组成；传热计算部，根据铸造条件及物性值进行传热计算，求出铸坯的凝固结束位置；和凝固结束位置推测部，使用由上述纵波超声波传感器接收的接收信号和由传热计算部算出的凝固结束位置的关系求出铸坯的凝固结束位置，其特征在于，在利用上述横波超声波传感器的接收信号的强度的变化确认了横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，校正传热计算中所用的物性值，以使由上述传热计算部算出的凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置相一致，在该物性值校正后，在上述凝固结束位置推测部确定由纵波超声波传感器接收的接收信号和由传热计算部算出的凝固结束位置的关系，根据该关系，由纵波超声波传感器所测定的传播时间求出铸坯的凝固结束位置。
另外，本发明的铸坯宽度方向的相同位置是指，可以认为凝固结束位置在铸造方向上几乎没有变化的范围内。在板坯连续铸造机中，由于也有凝固结束位置在铸坯的宽度方向不同的情况，故在不进行传热计算，而直接由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的情况下，必须在由横波超声波传感器和纵波超声波传感器检测到的凝固结束位置相同的宽度方向的范围内，或在即使凝固结束位置在铸造方向产生了变化也可以无视变化差的宽度方向的范围内配置横波超声波传感器及纵波超声波传感器。具体地说，在可以认为凝固结束位置的铸坯宽度方向的形状平坦时，可以离开数100mm，相反，在凝固结束位置的铸坯宽度方向的形状较大地变化时，需要在数10mm以内。这是由于，用于该目的的超声波的波长为数10mm，且传感器的大小为数10mm左右，故当也考虑衍射影响时，若在数10mm以内，则可以视为相同位置。另外，连续铸造机的相同位置是指，不仅铸坯宽度方向为相同位置，在铸造方向也为相同位置。在铸造方向的相同位置是指，配置传感器的铸坯支承辊间隙的位置相同。
附图说明
图1是表示本发明第一实施例的图；
图2是表示用于在相同位置产生·检测横波超声波和纵波超声波的电磁超声波的构成和动作的图；
图3是表示横波透过强度检测部的动作的图；
图4是表示凝固结束位置到达检测部的动作之一例的图；
图5是表示纵波传播时间检测部的动作的图；
图6是表示第一实施例的凝固结束位置运算部的动作的图；
图7是表示用于在相同位置产生·检测横波超声波和纵波超声波的电磁超声波传感器的磁极有四个的构成的图；
图8是表示本发明第二实施例的图；
图9是表示本发明第三实施例的图；
图10是表示第三实施例中的凝固结束位置运算部的动作的图；
图11是表示本发明第四实施例的图；
图12是表示凝固结束位置到达检测部动作的另一例的图；
图13是表示使在传热计算中使用的热传导率变化时凝固结束位置的变动的图；
图14是将传热计算得到的凝固结束位置和通过铆入而确认的凝固结束位置相比较表示的图；
图15是表示本发明的第五实施例的图；
图16是表示凝固结束位置推测部的处理功能例的图；
图17是表示本发明第六实施例的图；
图1至图17中使用的标号的意义如下。
1铸坯、2固相部、3液相部、4凝固结束位置、5超声波发送器、6横波超声波发射器、7纵波超声波发射器、8横波超声波接收器、9纵波超声波接收器、10横波透过强度检测部、11凝固结束位置到达检测部、12纵波传播时间检测部、13凝固结束位置运算部、14物性值存储部、15传热计算部、16凝固结束位置推测部、17横波传播时间检测部、20钢水液面、31磁铁、32纵波用线圈、33横波用线圈、34磁力线、35涡电流、36涡电流、37纵波超声波、38横波超声波、101铸型、102支铸承坯辊、103输送辊、104铸坯切断机
具体实施方法
下面，参照附图对本发明作具体说明。首先，说明从用纵波超声波传感器测定的纵波超声波的传播时间直接检测凝固结束位置的检测方法及装置。图1是表示有关从用纵波超声波传感器测定的纵波超声波的传播时间检测凝固结束位置的方法及装置的本发明第一实施例的图，是具有本发明的凝固结束位置检测装置的板坯连续铸造机的概略图，其中，将横波超声波传感器和纵波超声波传感器配置在连续铸造机的相同位置。
在图1中，1是铸坯，2是固相部，3是液相部，4是凝固结束位置，注入连续铸造机铸型101内的钢水由铸型101冷却，在与铸型101接触的部分形成凝固部2，周围为凝固部2，内部为未凝固部的液相部3的铸坯1被在铸型101的下方对置设置的多对铸坯支承辊102支承，并且拉向铸型101的下方。在铸造方向上相邻的铸坯支承辊102的间隙内设置有二次冷却带(未图示)，该二次冷却带由向铸坯1的表面喷冷却水的喷雾喷嘴或喷水喷嘴等构成，铸坯1被引向铸造方向的下游侧，同时经二次冷却带冷却，直至中心部完全凝固。完全凝固到中心部的位置是凝固结束位置4。凝固结束的铸坯1由设于铸坯支承辊102下游侧的铸坯切断机104切断为规定长度，作为铸坯1A利用输送辊103运出。
在这种构造的板坯连续铸造机中配置有本发明的凝固结束位置检测装置。本发明凝固结束位置检测装置具有，横波超声波传感器，其由夹着铸坯1对向配置的横波超声波发送器6和横波超声波接收器8组成；纵波超声波传感器，其由夹着铸坯1对向配置的纵波超声波发送器7和纵波超声波接收器9组成；超声波发送器5，其为电路，提供电信号给横波超声波发送器6和纵波超声波发送器7，以向铸坯1送出超声波；横波透过强度检测部10，其用于处理由横波超声波接收器8及纵波超声波接收器9接收的接收信号；凝固结束位置到达检测部11；纵波传播时间检测部12及凝固结束位置运算部13。由横波超声波发送器6和纵波超声波发送器7送出的超声波透过铸坯1，由横波超声波接收器8和纵波超声波接收器9分别接收信号，转换成电信号。
横波透过强度检测部10是检测由横波超声波接收器8接收的横波超声波信号强度的装置，凝固结束位置到达检测部11是，通过由横波透过强度检测部10检测到的横波超声波信号的变化，判断凝固结束位置4比横波超声波发送器6及横波超声波接收器8的配置位置靠铸造方向的上游侧或下游侧的装置。另外，纵波传播时间检测部12是通过由纵波超声波接收器9接收的接收信号检测透过铸坯1的纵波超声波的传播时间的装置，凝固结束位置运算部13是通过由纵波传播时间检测部12检测出的纵波超声波的传播时间来运算并求出凝固结束位置4的装置。这里，横波透过强度检侧部10、凝固结束位置到达检测部11、纵波传播时间检测部12及凝固结束位置运算部13都由计算机运算。还有，在横波超声波接收器8及纵波超声波接收器9与该计算机之间，必须有超声波信号放大器、用于将波形读入计算机的A/D变换器等，但这些在图中省略了。另外，在图1所示的凝固结束位置检测装置中，横波超声波发送器6和纵波超声波发送器7一体构成，同样，横波超声波接收器8和纵波超声波接收器9一体构成。
参照图2说明横波超声波发送器6和纵波超声波发送器7、以及横波超声波接收器8和纵波超声波接收器9一体构成的例子。图2是对用于在相同位置产生、检测横波超声波和纵波超声波的电磁超声波传感器的构成和工作进行说明的图。
图2中的31是磁铁。该磁铁无论是永久磁铁还是电磁铁都没关系，但从可使电磁超声波小型化的观点考虑，永久磁铁最好。32是纵波用线圈，是卷绕内侧磁极周围配置的扁平线圈。另一方面，33是横波用线圈，是和磁极面重合配置的扁平线圈。34表示来自磁铁31的磁力线。35和36表示分别从纵波用线圈32及横波用线圈33在铸坯1产生的涡电流，涡电流35及涡电流36通过从超声波发送部5向纵波用线圈32及横波用线圈33流过高频率电流而产生。
在铸坯1中产生的涡电流35及涡电流36在与磁力线34所示的来自磁铁31的静磁场间产生洛伦兹力，由此产生纵波超声波37及横波超声波38。至于超声波的接收，是发送的逆作用，由于静磁场中的铸坯1通过超声波而振动，从而用纵波用线圈32及横波用线圈33检测在铸坯1中产生涡电流的情况，可使用和发送完全相同的结构。
在连续铸造机相邻的支承辊的间隙，为了在相同位置产生·检测横波和纵波，必须使用可在狭小的辊间隙(一般在40～75mm)内插入的小型超声波传感器。电磁超声波传感器是公知的，但目前与该目的吻合的可在相同位置产生·检测纵波超声波和横波超声波的小型电磁超声波传感器尚未提出。在本发明中，如图2所示，由于为在铸坯1的宽度方向并排磁铁31的构成，从而可设置三个或三个以上的磁极，可在铸坯支承辊102的狭小的间隙插入电磁超声波传感器，而且，可在相同位置产生·检测到纵波超声波和横波超声波。另外，通过减少传感器的设置数量，不仅可削减设置费用，而且也可以削减保养检修费用。
该电磁超声波传感器的具体形状是，磁极的面积最好在10mm×10mm～30mm×30mm程度的范围内，磁极间隔的适当范围是5mm～30mm，适合具有磁极间的水平磁场0.1T以上的磁力。在使用永久磁铁作为磁铁31时，最好是用稀土类磁铁，只要使高度在20mm～100mm程度即可。线圈的圈数适合在10～100匝程度的范围。另外，在铸造方向线圈从磁极探出的部分，可通过折弯线圈缩窄铸造方向的传感器宽度，但当从磁极直接折曲时，不能有效利用朝向铸造方向的水平磁场，使灵敏度下降，因此，只要从磁极探出5mm左右折弯即可。探出幅度在3mm程度时防止灵敏度低下的效果减小，在10mm以上时在使传感器的铸造方向度宽缩窄这一点上是没有意义的，所以，3mm～10mm程度最合适。
在使用该电磁超声波传感器时，作为电路要求的规格，发送信号的电压大概在1kV以上(电流在20A以上)，接收信号放大器的增益为60dB～80dB以上就可以进行产生·检测，发送信号的频率范围适合横波用50～150kHz、纵波用100～400kHz程度的范围。作为发送信号的波形，无论是短时间内产生正弦波的音频脉冲波还是在规定时间宽度内使振幅和相位变化的线性调频脉冲波等调制信号都没关系。
另外，在将横波超声波传感器和纵波超声波传感器配置在连续铸造机的相同位置时，不必使用在相同位置产生·检测横波超声波和纵波超声波的电磁超声波传感器，若横波超声波传感器和纵波超声波传感器的配置间隔在可以认为凝固结束位置4没有在铸造方向的变化的范围内，具体在数10mm以内，则也可以将横波超声波传感器和纵波超声波传感器分别配置。
以下说明接收信号的处理方法。首先，参照图3对横波透过强度检测部10的动作进行说明。
图3是表示横波透过强度检测部10的动作的图，表示与发送信号1次发送对应的接收信号波形。图3中最初的波是发送信号电漏入横波超声波接收器8的波，第二个波是横波超声波的透过信号。这里，出现横波超声波的透过信号的时间位置从铸坯1的厚度、铸坯1的大概温度、及横波超声波的传播速度大概已经知道，因此，设置仅提取这个位置的脉冲信号的门脉冲，求出该门脉冲内信号的最大值。该处理通过利用A/D变换把接收信号的波形输入计算机，能够容易地通过计算处理实现。信号最大值的取法，既可以为以0V为基准的绝对值，也可以为峰间值。另外，实际上因为发送信号在数10Hz～数100Hz的周期重复，故把一个个的波形平均化后求出横波超声波的透过强度，或把一个个的波形的透过强度平均化，减少噪声造成的摆动的影响是有效的。
下面，就凝固结束位置到达检测部11的动作参照图4进行说明。图4是表示凝固结束位置到达检测部11的动作之一例的图，是在连续铸造作业的数10分钟内使铸造条件变化，同时检测从横波透过强度检侧部10送来的横波超声波的透过强度的图。
如图4所示，根据连续铸造作业铸造条件的变化，横波超声波的透过信号的强度产生变化。图4中A及B的范围表示，透过信号的强度非常小，凝固结束位置4比横波超声波发送器6及横波超声波接收器8的配置位置靠铸造方向的下游侧时的状态。在凝固结束位置到达检测部11，在透过信号强度穿过规定的判断阈值的时点，判断凝固结束位置4通过了横波超声波传感器的配置位置。该判断阈值既可以是预定的固定值，也可以为通过没出现横波超声波的透过信号的时间区域内的信号电平求出噪声电平并使用该值的变动阈值。凝固结束位置到达检测部11，当这样判断凝固结束位置4通过了横波超声波传感器的配置位置时，将时序信号送向凝固结束位置运算部13。
下面，就纵波传播时间检测部12的动作参照图5进行说明。图5是表示纵波传播时间检测部12的动作的图，是表示与送信信号的1次发送对应的接收信号的波形的图。图5中最初的波是发送信号电漏入纵波超声波接收器9的波。第二个波是纵波超声波的透过信号。在此，纵波传播时间检测部12检测从发送信号的发出时间到纵波超声波的透过信号的出现时间。作为纵波超声波的透过信号的检测方法，如图5所示，既可以为阈值以上的时点，也可以为门脉冲内的最大值的时点。该处理与横波透过强度检测部10同样，通过把接收信号的波形用A/D变换输入计算机，能够容易地以计算处理实现。另外，实际上由于发送信号以数10Hz～数100Hz的周期重复，因此，把一个个波形平均化后求出纵波超声波的传播时间，或把一个个波形传播时间平均化，减少受噪声造成的摆动的影响是有效的。
最后，就凝固结束位置运算部13的动作参照图6进行说明。图6是表示第一实施例中的凝固结束位置运算部13的动作的图，图示了用纵波超声波的传播时间算出凝固结束位置4的近似式。由于凝固结束位置4越比纵波超声波发送器7及纵波超声波接收器9的配置位置靠铸造方向的下游侧，液相部3的厚度越大，因而传播时间变长。因此，传播时间和铸型101内的钢水液面20至凝固结束位置4的距离大概成比例关系，表示如图6所示的关系。因此，要由传播时间求出凝固结束位置4，只要使用多项式的近似式，例如下述(2)式所示的一次式等即可。
但是，在(2)式中，CE是从铸型内的钢水液面20到凝固结束位置4的距离，Δt是纵波超声波的传播时间，a1及a0是多项式的系数。
CE＝a1·Δt+a0    ∧(2)
图6中，A所示的线表示校正前的近似式。在此，当从凝固结束位置到达检测部11将凝固结束位置4的通过判断的时序信号送至凝固结束位置运算部13时，在凝固结束位置运算部13求出该时点的纵波超声波的传播时间(Δt)，进而使用下述(3)式修正(2)式的系数(a0)，使从铸型内的钢水液面20到凝固结束位置4的距离(CE)与横波超声波传感器的配置位置相一致。
但是，在(3)式中，CE1是铸型内的钢水液面20到横波超声波传感器的配置位置的距离，Δt1是判断为凝固结束位置4通过纵波超声波传感器的配置位置的时点的纵波超声波的传播时间。
a0＝CE1-a1.Δt1    ∧(3)
由此，用于求出凝固结束位置4的近似式被校正，构成例如图6中B表示的是校正后曲线。校正后曲线使用B表示的校正后的近似式，根据纵波超声波的传播时间可以高精度地在铸造中在线检测出凝固结束位置4。
校正时点既可以在每次铸造新的钢时进行一次，也可以为凝固结束位置4在连续铸造的作业中每次穿过凝固结束位置4时，或由操作员判断选择的适当的时间。
另外，作为用于在相同位置产生·检测纵波超声波和横波超声波的电磁超声波传感器，上述的图2中所示的电磁超声波传感器有3个磁极，但也可以有4个以上的磁极。图7是表示在相同位置产生·检测纵波超声波和横波超声波的电磁超声波传感器的磁极具有四个的构成的图。在图7中，将实际重叠设置的纵波用线圈32和横波用线圈33分别描绘，以容易区分相对磁极的配置，朝向图面，左侧是纵波用线圈32的配置图，右侧是横波用线圈33的配置图。与图2中表示的电磁超声波传感器相同，纵波用线圈32在内侧磁极的周围卷绕配置，横波用线圈33和磁极面重合配置。磁极数不限于4个，更多也可以实施。这样，由于相对纵波用线圈32的水平磁场的强度变高，从而具有如下效果：纵波超声波的灵敏度升高，而且，横波超声波和纵波超声波的产生·检测位置大体是相同的。
可是，在凝固结束位置4比超声波传感器的配置位置靠上游侧时，纵波超声波完全透过固相部2。另外，因为横波超声波也在与纵波超声波相同位置产生·检测，所以，全部透过固相部2。这时的传播时间依存于固相部2中的超声波的传播速度。因超声波的传播速度依存于固相2的温度，故纵波超声波和横波超声波的传播时间随铸坯1的温度的变化而变化。另一方面，当从凝固结束位置4到电磁超声波传感器的配置位置的距离不同时，铸坯的温度变化。即，凝固结束位置4越是向上游侧远离电磁超声波传感器的配置位置，铸坯的温度越低。由于铸坯温度越低，超声波传播速度越快，故传播时间缩短。
由此，即使在凝固结束位置4比纵波超声波传感器的配置位置靠上游侧的情况下，传播时间和钢水液面20到凝固结束位置4位置的距离的关系具有与上述图6所示同样的倾向。但是，当与凝固结束位置4存在于纵波超声波传感器的下游侧，在传播路径中包含着液相部3的情况相比较时，没有和固相2相比传播速度慢的液相部3的影响，由此，即使凝固结束位置4在铸造方向上变动，该变动给予传播时间的影响也小，检测出的传播时间的变动率也小。
因此，凝固结束位置4存在于纵波超声波传感器的上游侧的情况和在下游侧的情况下，优选使由传播时间求出凝固结束位置4时使用的计算式为不同的计算式。
具体的说，在凝固结束位置4比纵波超声波传感器靠上游侧时，也可以为如下任一种方法：使用使传播时间和凝固结束位置直接结合的实验式(图6表示的式子)方法、或从传播时间推测铸坯的内部温度或者轴心温度，用其值推测凝固结束位置的方法。另一方面，在凝固结束位置4比纵波超声波传感器靠下游侧时，也可以为如下任一种方法：使用使传播时间和凝固结束位置直接结合的实验式(图6表示的式子)的方法、或从传播时间推测固相部2的厚度或推测液相部3的厚度，用其值推测凝固结束位置的方法。即使在使用如图6所示的实验式的情况下，凝固结束位置4在纵波超声波传感器的上游侧和在下游侧时，系数自然也是不同的。
为实施以上方法，必须判断凝固结束位置4在纵波超声波传感器的配置位置的上游侧还是在下游侧存在，因此，在该情况下，在凝固结束位置到达检测部11还实施以下的判断。即，若横波超声波透过强度比判断阈值大，则判断凝固结束位置4在上游侧，相反，假如为判断阈值以下，则判断凝固结束位置4在下游侧，将该信号送向凝固结束位置运算部13。在凝固结束位置运算部13，根据这些结果，选择用于计算凝固结束位置4的计算式，用选择的计算式算出凝固结束位置4。
另外，在凝固结束位置4比横波超声波传感器靠上游侧的情况下，在从横波超声波的传播时间求出凝固结束位置4时，需要将具有与纵波传播时间检测部12同样的功能的横波传播时间检测部设置在横波超声波传感器的输出侧。
下面，对有关从用纵波超声波传感器测定的纵波超声波的传播时间检测凝固结束位置的方法及装置的第二实施例进行说明。图8是表示本发明第二实施例的图，是具有本发明的凝固结束位置检测装置的板坯铸造机的概略图，其中，将横波超声波传感器和纵波超声波传感器配置在连续铸造机的铸造方向上离开的两处的铸坯宽度方向的相同位置。
在第二实施例中，如图8所示，将由横波超声波发送器6及横波超声波接收器8组成的横波超声波传感器、和由纵波超声波发送器7及纵波超声波接收器9组成的纵波超声波传感器分别配置在铸造方向的2个部位。此时，横波超声波传感器和纵波超声波传感器不必是如上述的图2所示的在相同位置产生·检测纵波超声波和横波超声波的传感器，可使用通常的电磁超声波传感器。当然，也可以使用如图2所示的电磁超声波传感器。
但是，在板坯连续铸造机中，由于凝固结束位置4也有在铸坯1的宽度方向不同的场合，因此，必须在可以认为用横波超声波传感器和纵波超声波传感器检测的凝固结束位置4在铸造方向上没有变化的宽度方向的范围内设置横波超声波传感器和纵波超声波传感器。具体地说，如前所述，在二次冷却适当，凝固结束位置4的宽度方向的位置可视为平坦的情况下，也可以离开数100mm，相反，在凝固结束位置4的宽度方向的形状较大地变化的情况下，必须在数10mm以内，因此，要对任意情况都可以应对，必须在数10mm以内。
另外，横波超声波传感器的配置位置和纵波超声波传感器配置位置的间隔越小，检测精度越高，配置间隔越大，精度越差，因此，配置间隔大概在5m以内较好。另外，纵波超声波传感器检测出的纵波超声波的传播时间如上述，当包含液相部3时，敏感地变化，因此，凝固结束位置4在纵波超声波传感器的下游侧状态下所测的精度高，所以，优选将纵波超声波传感器配置在横波超声波传感器的铸造方向的上游侧。
其它的构成与图1所示第一实施例的构成同样，同一部分用同样的标号表示，省略其说明。
横波透过强度检侧部10、凝固结束位置到达检测部11、纵波传播时间检测部12及凝固结束位置运算部13的动作也与第一实施例相同，当从凝固结束位置到达检测部11将凝固结束位置4通过判断的时序信号传送到凝固结束位置运算部13时，在凝固结束位置运算部13求出在这个时点的纵波超声波的传播时间(Δt1)，进而由上述的(3)式修正系数(a0)，以使钢水液面20 凝固结束位置4的距离(CE)为横波超声波传感器的配置位置。由于求出凝固结束位置4的多项式的校正后使用校正后的近似式，从而根据纵波超声波的传播时间就能在铸造中高精度地在线检测凝固结束位置4。
校正的时间，以及通过判断凝固结束位置4是否在纵波超声波传感器的上游侧而改变用于算出非凝固结束位置4的计算式，是按照上述的第一实施例的说明进行的。
在图8中，使横波超声波传感器的配置位置在纵波超声波传感器的配置位置的下游侧，但也可以为相反的上游侧。但是，在这种情况下，由于利用纵波超声波传感器检测纵波超声波传感器上游侧的凝固结束位置4的精度不太高，因此，优选的是，在由横波超声波传感器检测到凝固结束位置4的到达后，在考虑铸造速度，预想为凝固结束位置4到达纵波超声波传感器的时点，校正多项式。这样就能得到较高的精度。
下面，对有关从由纵波超声波传感器测定的纵波超声波的传播时间检测凝固结束位置的方法及装置的第三实施例进行说明。图9是表示本发明的第三实施例的图，是具有本发明的凝固结束位置检测装置的板坯铸造机的概略图，其中，将第二横波超声波传感器配置在向铸造方向下游侧离开的铸坯宽度方向的相同位置上。
在第三实施例中，如图9所示，在由第一实施例中的横波超声波发送器6、横波超声波接收器8、纵波超声波发送器7、纵波超声波接收器9组成的能产生·检测纵波超声波和横波超声波的电磁超声波传感器的配置位置的下游侧，配置有由横波超声波发送器6A和横波超声波接收器8A构成的第二横波超声波传感器。在该情况下，第二横波超声波传感器不必是如上述的图2所示的在相同位置产生·检测横波超声波和纵波超声波的传感器，可用通常的电磁超声波传感器。不用说，也可以使用图2所示的电磁超声波传感器。另外，为避免凝固结束位置4在铸坯宽度方向上变化的影响，第二横波超声波传感器与由横波超声波发送器6和横波超声波接收器8构成的横波超声波传感器(以下称第一横波传感器)在铸坯宽度方向的相同位置配置。并且，横波超声波接收器8A的接收信号被送到横波透过强度检测部10A，横波透过强度检测部10A的信号被送达凝固结束位置到达检测部11A。横波透过强度检测部10A及凝固结束位置到达检测部11A分别具有与上述的第一实施例中的横波透过强度检测部10及凝固结束位置到达检测部11相同的功能，由于凝固结束位置4通过第二横波超声波传感器的配置位置，从而凝固结束位置到达检测部11A把时序信号送向凝固结束位置运算部13。
另外，当第二横波超声波传感器的配置位置和第一横波超声波传感器的配置位置的间隔太小时，不能提高校正精度，因此，从提高校正精度的观点考虑，两者的配置间隙适合在2m～10m左右的范围内。其他的构成与图1所示第一实施例的构成同样，同一部分用同样的标号表示，省略其说明。
横波透过强度检测部10、凝固结束位置到达检测部11以及纵波传播时间检测部12的动作与第一实施例同样，但由于凝固结束位置运算部13的动作不同，以下，参照图10就凝固结束位置运算部13的动作进行说明。
图10是表示第三实施例的凝固结束位置运算部13的动作的图，图示了从纵波超声波的传播时间计算凝固结束位置4的近似式。这里，与第一实施例相同，用(2)式从纵波超声波传播时间算出凝固结束位置4。图10中，A线表示的线表示校正前的近似式。
这里，当从凝固结束位置到达检测部11将第一横波超声波传感器位置的凝固结束位置的通过判断的时序信号发送到凝固结束位置运算部13时，在凝固结束位置运算部13存储该时点的纵波超声波的传播时间(Δt1)。然后，改变铸造速度、二次冷却强度等，让凝固结束位置4向铸造方向的下游侧延伸，凝固结束位置4通过第二横波超声波传感器的配置位置时，从凝固结束位置到达检测部11A把凝固结束位置4的通过判断的时序信号发送到凝固结束位置运算部13。在凝固结束位置运算部13求出该时点的纵波超声波的传播时间(Δt2)。并且，解下述所示的(4)式及(5)式的联立方程组，修正(2)式的常数(a1)及常数(a2)。但是，在(4)式及(5)式中，CE1是铸型内钢水液面20到第一横波超声波传感器的配置位置的距离，Δt1是判断凝固结束位置4通过了第一横波超声波传感器的配置位置的时点的纵波超声波的传播时间，CE2是铸型内钢水液面20到第二横波超声波传感器的配置位置的距离，Δt2是判断凝固结束位置4通过了第二横波超声波传感器的配置位置的时点的纵波超声波的传播时间。
CE1＝a1×Δt1+a0    ∧(4)
CE2＝a1×Δt2+a0    ∧(5)
据此，用于求出凝固结束位置4的近似式被校正，成为如图10中B所示的线。在校正后，使用B表示校正后的近似式，根据纵波超声波的传播时间能够在铸造中高精度地在线检测凝固结束位置4。在该情况下，可以以比第一实施例中更高的精度检测凝固结束位置4。
校正的时间，以及通过判断凝固结束位置4是否在纵波超声波传感器的上游侧而改变用于算出凝固结束位置4的计算式，是按照上述的第一实施例的说明进行的。
下面，说明根据铸造条件和物性值用传热计算来检测凝固结束位置的方法及装置。图11是表示关于通过传热计算来检测凝固结束位置的方法及装置的本发明的第四实施例的图，是具有本发明的凝固结束位置检测装置的板坯铸造机的概略图。
根据铸造条件和物性值用传热计算来检测凝固结束位置4的本发明的凝固结束位置检测装置如图11所示，具有：横波超声波传感器，其由夹着铸坯1对向配置的横波超声波发送器6及横波超声波接收器8组成；超声波发送器5，其为电路，用于向横波超声波发送器6提供电信号以向铸坯1送出超声波；横波透过强度检测部10及凝固结束位置到达检测部11，用于处理由横波超声波接收器8接收的接收信号；物性值存储部14，其用于存储传热计算用物性值；和传热计算部15，其实施传热计算。
横波透过强度检测部10是检测由横波超声波接收器8接收的横波信号强度的装置，凝固结束位置到达检测部11是根据由横波透过强度检测部10检测到的横波超声波透过信号的变化，判断凝固结束位置4比横波超声波发送器6及横波超声波接收器8的配置位置靠铸造方向的上游侧还是下游侧的装置。这里，横波透过强度检测部10、凝固结束位置到达检测部11由计算机运算。另外，在横波超声波接收器8和该计算机之间必须有超声波信号放大器、用于将波形读入计算机的A/D转换器等，但在图中省略了。物性值存储部14和传热计算部15也由计算机构成。
以下，就接收的信号的处理方法加以说明。首先，说明横波透过强度检测部10的动作。横波透过强度检测部10的动作和第一实施例中的横波透过强度检测部10基本上是一致的，参照上述的图3进行说明。
在图3中，图中最初的波是发送信号电漏入横波超声波接收器8的波，第二个波是横波超声波的透过信号。这里，横波超声波的透过信号出现的时间位置从铸坯1的厚度、铸坯1的大概温度、及横波超声波的传播速度大致已知，因此，设置仅提取该位置的脉冲信号的门脉冲，求出该门脉冲内信号的最大值。该处理通过把接收信号的波形用A/D变换输入计算机内，能够容易地通过计算处理实现。信号最大值的取法，以0V为基准的绝对值或峰间值都可以。另外，实际上因为发送信号以数10Hz～数100Hz的周期重复，因此，把一个个波形平均化后求出横波超声波的透过强度、或把一个个波形的透过强度平均化，减少噪声造成的摆动的影响是有效的。
其次，就凝固结束位置到达检测部11的动作参照图12进行说明。图12是表示凝固结束位置到达检测部11的动作的其它一例的图，是将铸造速度分a～d四阶段、阶段性增速时的横波透过强度的图。图中，由于在X的范围中，横波透过强度超过判断阈值，故判断为铸坯1在横波超声波传感器的配置位置上凝固。当铸造速度提高到c，到达Y的范围时，横波透过强度低于判断阈值，因此，在此判断为凝固结束位置4到达横波超声波传感器的配置位置。在铸造速度c的稳定部即Y的范围内，横波透过强度夹着阈值上下摆动，这表示了在该铸造条件下凝固结束位置4刚好平均成为横波超声波传感器的配置位置，因稍微摆动就向横波超声波传感器的上下游稍微地变动。而且，在提高了铸造速度的Z的范围，横波透过强度通常比判断阈值低，判断为在横波超声波传感器的配置位置铸坯1未凝固。凝固结束位置到达检测部11当这样判断为凝固结束位置4通过了横波超声波传感器的配置位置时，向物性值存储部14发送时序信号。
最后，就传热计算方法和校正方法进行说明。物性值存储部14中存储有传热计算时使用的物性值。该参数主要有：铸坯1的密度、焓、热传导率、固相线温度，铸型101的散热性、二次冷却带的热传导系数、钢水温度等。除此以外，作为铸造条件还有，铸坯1的厚度及宽度、铸造速度、钢种等，将其与物性值一起传给传热计算部15。传热计算部15以钢水温度为出发点，朝向铸坯1的拉拔方向计算温度变化。凝固结束位置4作为铸坯1的轴心温度穿过固相线的位置求出。
在此，传热计算部15根据来自凝固结束位置到达检测部11的凝固结束位置4通过的时序信号，使用输入物性值存储部14的物性值、以及凝固结束位置4位于横波超声波传感器的设置位置时的铸造条件进行传热计算，改变物性值，使传热计算得到的凝固结束位置与横波超声波传感器的设置位置一致。具体地说，例如使热传导率多级变化，通过传热计算求出凝固结束位置，如图13所示，只要求出使传热计算得到的凝固结束位置与横波超声波传感器的位置相一致的条件的热传导率即可。这里的图13是表示使传热计算中使用的热传导率变化时的凝固结束位置的变动的图，示意地表示当热传导率变大时，从钢水液面20到凝固结束位置4的距离变短的情况。
这里以热传导率为例，但作为用于校正的物性值，除此以外的例如二次冷却带的热传递系数等其它物性值当然也可以利用。校正后的物性值从传热计算部15输入并存储到物性值存储部14。以下，用校正后的物性值进行传热计算。如以上那样校正传热计算。
校正时点可以仅在每次铸造新的钢种时进行一次，也可以为凝固结束位置4在连续铸造的作业中每次穿过凝固结束位置4的时点，或由操作员判断选择的适当的时间。
图14是将用这样校正后的传热计算使铸造速度作多级变化求出的凝固结束位置、和在同样使铸造速度作多级变化操作时，在铸坯1内打入金属制的铆钉，在铸坯1的长度方向的多个点判断凝固·未凝固的结果相比较的图，可知由传热计算求出的凝固结束位置和由铆入的方法确认的凝固结束位置十分一致。由此确认可通过本发明高精度地推测凝固结束位置4。
下面，对关于由铸造条件和物性值通过传热计算检测凝固结束位置的方法及装置的第五实施例进行说明。图15是表示本发明第五实施例的图，是具有本发明的凝固结束位置检测装置的板坯铸造机的概略图。
在第五实施例中，如图15所示，具有：横波超声波传感器6，其由夹着铸坯1对向配置的横波超声波发送器6及横波超声波接收器8组成；纵波超声波传感器，其由夹着铸坯1对向配置的纵波超声波发送器7及纵波超声波接收器9组成；超声波发送器5，其为电路，用于给横波超声波发送器6及纵波超声波发送器7提供电信号，以向铸坯1送出超声波；横波透过强度检测部10及凝固结束位置到达检测部11，其用于处理由横波超声波接收器8接收的接收信号；纵波传播时间检测部12，其用于处理由纵波超声波接收器9接收的信号；物性值存储部14，其用于存储传热计算用的物性值；传热计算部15，其实施传热计算；凝固结束位置推测部16，其用于处理来自纵波传播时间检测部12及传热计算部15的信号。这里，横波超声波传感器及纵波超声波传感器是上述的图2所示的在相同位置产生·检测纵波超声波和横波超声波的传感器，但也可使用通常的电磁超声波传感器。
纵波传播时间检测部12是从纵波超声波接收器9接收的接收信号检测透过铸坯1的纵波超声波的传播时间的装置，凝固结束位置推测部16是决定由纵波传播时间检测部12检测到的纵波的传播时间和由传热计算部15算出的凝固结束位置的关系，根据规定的关系，从纵波超声波的传播时间间接推测凝固结束位置的装置。纵波传播时间检测部12及凝固结束位置推测部16由计算机构成。其它的横波透过强度检测部10、凝固结束位置到达检测部11、物性值存储部14及传热计算部15和第四实施例是相同装置，具有同样的功能，在此省略说明。
以下，就接收信号的处理方法加以说明。在横波透过强度检测部10、凝固结束位置到达检测部11、物性值存储部14及传热计算部15中的信号的处理方法和第四实施例是相同的，在此省略其说明。
纵波传播时间检测部12的动作与第一实施例中纵波传播时间检测部12的功能基本一样，参照上述的图5进行说明。在图5中，图中最初的波是发送信号电漏入纵波超声波接收器9内产生的波，第二个波是纵波超声波的透过信号。这里，纵波传播时间检测部12检测从发送信号的送出时序到纵波透过信号的出现时序的时间。作为纵波超声波透过信号的检测方法，如图5所示，既可以在阈值以上的时点，也可以在门脉冲内的最大值的时点。该处理与横波透过强度检侧部10相同，通过把接收信号的波形用A/D变换输入计算机，能容易地在计算处理中实现。实际上因为发送信号以数10Hz～数100Hz的周期重复，所以，把一个个波形平均化后求出纵波超声波的传播时间、或把一个个波形的传播时间平均化，减少噪声造成的摆动的影响是有效的。
最后，就凝固结束位置推测部16的动作参照图16进行说明。图16是表示凝固结束位置推测部16的处理功能例的图，图示了由凝固结束位置推测部16作成的从纵波超声波的传播时间计算凝固结束位置4的近似式。图16中，横轴是由纵波传播时间检测部12得到的传播时间的测定值，纵轴是从钢水液面20到凝固结束位置4的距离，图中的Vc是铸造速度。
在此，横波超声波传感器设置在从钢水液面20离开29.7m的位置，当在例如Vc＝1.8m/分的稳定部得到图12所示的Y范围内的信号时，该铸造条件下的凝固结束位置4是从钢水液面20离开29.7m的位置，因此，与那时的纵波传播时间检测部12测得的传热时间作对比，可得到表16中白圈的标绘。下面，在这个时点，传热计算部15使用输入物性值存储部14的铸造条件及物性值实施传热计算，校正热传递计算时使用的物性值，以使通过传热计算所求的凝固结束位置4为29.7m，使用校正后的物性值，通过传热计算求出例如Vc＝1.9m/分、2.0m/分、2.1m/分时的凝固结束位置。校正后的物性值存储在物性值存储部14。另外，以实施用于求出凝固结束位置的传热计算的Vc＝1.9m/分、2.0m/分、2.1m/分的各铸造速度进行操作，在稳定部通过纵波传播时间检测部12测定各纵波超声波的传播时间。当标绘测定的纵波超声波的传播时间和通过传热计算求得的凝固结束位置时，作成图16中的黑圈的标绘。从这样所得的标绘点，作成两者的近似式或表，能够由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置。这里的近似式是一次式、二次式都没关系。
如果校正了用于传热计算的物性值，最好每次更新传播时间及传热计算得到的凝固结束位置的两者的近似式或表。校正传热计算使用的物性值的时点既可以在每次铸造新的钢种时进行一次，也可以为凝固结束位置4在连续铸造的作业中每次穿过横波超声波传感器的配置位置时，或由操作员判断选择的适当的时间。另外，在第五实施例中，将横波超声波的传感器和纵波超声波的传感器配置在相同位置，但也可以在铸造拉拔方向上离开的位置实施。
下面，对关于由铸造条件和物性值通过传热计算检测凝固结束位置的方法及装置的第六实施例进行说明。图17是表示本发明第六实施例的图，是具有本发明的凝固结束位置检测装置的板坯铸造机的概略图。
在第六实施例中，如图17所示，具有：横波超声波传感器，其由夹着铸坯1对向配置的横波超声波发送器6和横波超声波接收器8组成(以下称第一横波超声波传感器)；第二横波超声波传感器，其由在第一横波超声波传感器下游侧夹着铸坯1对向配置的横波超声波发送器6B和横波超声波接收器8B组成；超声波发送器5，其为电路，用于给横波超声波发送器6及横波超声波发送器6B提供电信号，以向铸坯1送出超声波；横波透过强度检测部10及凝固结束位置到达检测部11，用于处理由横波超声波接收器8接收的接收信号；横波传播时间检测部17，其用于处理由横波超声波接收器8B接收的接收信号；物性值存储部14，其用于存储传热计算用物性值；传热计算部15，其实施传热计算；凝固结束位置推测部16，其用于处理来自横波传播时间检测部17及传热计算部15的信号。
横波传播时间检测部17是从横波超声波接收器8B接收的接收信号检测透过铸坯1的横波超声波的传播时间的装置，由计算机构成。其它横波透过强度检测部10、凝固结束位置到达检测部11、物性值存储部14、传热计算部15及凝固结束位置推测部16与第5实施例是相同装置，具有同样的功能，在此省略说明。
下面，对接收的信号的处理方法进行说明。横波透过强度检测部10、凝固结束位置到达检测部11、物性值存储部14及传热计算部15的信号的处理方法与第5实施例相同，因此，在此省略说明。
横波传播时间检测部17的动作与第五实施例中纵波传播时间检测部12的动作基本一样，横波传播时间检测部17检测从发送信号的送出时序到横波透过信号的出现时序的时间。作为横波超声波透过信号的检测方法，既可以为在阈值以上的时点，也可以为图3所示的门脉冲内的最大值的时点。
凝固结束位置测定部16将由横波传播时间检测部17测定的横波超声波的传播时间和由传热计算部15计算的凝固结束位置的关系如第5实施例中所说明图16那样确定，根据确定的两者的关系，从由横波传播时间检测部17测定的横波超声波的传播时间求出凝固结束位置4。即，在第六实施例中，使用横波超声波的传播时间代替第五实施例中的纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置4。因此，在传热计算中用的物性值的校正等以第五实施例为标准实施。
另外，在第六实施例中，为求出横波超声波的传播时间而设置了第二横波超声波传感器，但第二个横波超声波传感器的设置不是必要的，作为用于测定传播时间的横波超声波传感器，也可以兼用由横波超声波发送器6和横波超声波接收器8组成的第一横波超声波传感器。但是，在从横波超声波的传播时间求出凝固结束位置4时，求出凝固结束位置的范围，限定于凝固结束位置4比横波超声波传感器的设置位置靠上游的情况，所以，注意设置位置很重要。
通过使用上述说明了的第一至第六实施例的凝固结束位置的检测方法及检测装置，能够在线正确地把握凝固结束位置4，通过调整作业参数，能够控制凝固结束位置。其结果是，能够使凝固结束位置4尽可能地位于连续铸造机的机端，提高生产效率，或通常收容在轻压下区域，降低中心偏析。
能够适用于凝固结束位置4的控制的操作参数有铸造速度、二次冷却水量(整体的增减、长度方向的水量分布图形、宽度方向的水量分布图形)、辊隙图形、电磁搅拌强度的变更、保护渣(品种)的变更、钢水过热度(由保温盖、发热粉末进行的控制)等，通过预先从理论和实验上掌握这些铸造条件和凝固结束位置4的关系，调整这些铸造参数，就能正确的控制凝固结束位置4。
另外，本发明不局限于以上说明的范围，在不脱离其主旨的范围内能够作种种变更。例如，对在上述的说明中使用了电磁超声波传感器的情况进行了说明，但纵波超声波的发送及接收也可以使用使压电振子和水接触的方法、或激光超声波法。另外，用激光超声波法发送、用电磁超声波法接收对提高测量灵敏度是有用的。
另外，在上述实施例中为使横波超声波发送器6和横波超声波接收器8、或纵波超声波发送器7和纵波超声波接收器9夹着铸坯1用透过法测量的配置，但也可以将发送器和接收器配置在铸坯的同一面上，利用铸坯1的对面的反射波通过反射法测量。本发明中的超声波传感器也包括各种形态。另外，在本发明中，从传播时间求出凝固结束位置的计算式的校正及传热计算的参数值的校正、或传播时间和凝固结束位置的近似式及表的制作等，也可以在铸坯的宽度方向的任意的多个位置进行。这样，当在铸坯的宽度方向的多个位置分别使用另外的计算式时，可以减少铸坯宽度方向的冷却不均匀及厚度变动的影响，提高在各位置的测定精度。这时，在上下游设置多个超声波传感器时，各超声波传感器的测定位置需要相对铸坯1在同一宽度方向位置进行。
另外，在上述实施例中，在实施从传播时间求出凝固结束位置的计算式的校正、传热计算的参数值的校正、或传播时间和凝固结束位置的近似式或表的制作等的连续铸造机中，推测凝固结束位置，但也可以使用校正后的计算式、物性值、或传播时间和凝固结束位置的近似式或表推测其它的连续铸造机的凝固结束位置。但是，在这种场合，为了把握例如纵波超声波的传播时间，也必须在其它连续铸造机中配置纵波超声波传感器。还有，不限于其它连续铸造机，就是在同一连续铸造机上，对于因故障、更新而更换了的新的超声波传感器，也可以输入并使用校正后的计算式、物性值、或传播时间和凝固结束位置的近似式或表。
在第一至第三实施例中，对由纵波超声波的传播时间用一次式直接求凝固结束位置4的情况进行了说明，但也可以使用二次式、三次式等的多项式，另外，也可以从纵波超声波的传播时间求固相部2的厚度，从所求的固相部2的厚度和铸造速度求出凝固结束位置。这时，在由横波超声波判断出凝固结束位置通过的时点，只要进行校正使由上述的(1)式所求的固相厚度(d)为铸坯厚度(D)的1/2即可。
另外，对用于在相同位置产生·检测横波超声波和纵波超声波的电磁超声波传感器，不分别配置纵波用线圈和横波用线圈，通过交互改变传感器的磁极的磁性，也可以由同一线圈兼用纵波用线圈和横波用线圈。
再有，在凝固结束位置到达检测部11的判断可以依靠操作员的判断，操作员可以将凝固结束位置的通过判断的时序指示给凝固结束位置运算部13。再有，也可以在进行数据的搜集后，在机上人工进行凝固结束位置的通过判断、校正，以及凝固结束位置的推测操作。
还有，在第四至第六实施例中，阶段性变化铸造速度，求出在稳定部凝固结束位置成为横波超声波传感器的位置的铸造速度，校正传热计算，但即使在非稳定部测定凝固结束位置通过横波超声波传感器位置的时序，也可以通过使用也考虑了非稳定部的传热计算进行传热计算的校正。
产业上利用的可能性
根据本发明，在用横波超声波传感器检测出铸坯的凝固结束位置的时点，校正从用纵波超声波传感器测定的纵波超声波的传播时间求出的凝固结束位置、或用传热计算求出的凝固结束位置，因此，可不实施向铸坯内铆入等费时的校正作业，仅由横波超声波传感器和纵波超声波传感器的测定值高精度地检测铸坯的凝固结束位置。由此，在所有钢种的各种铸造条件下，能够在铸造中高精度地把握凝固结束位置，可最大使用连续铸造机的特长，提高生产效率，或适当地实施轻压下，制造减轻了中心偏析的铸坯，带来工业上有益的效果。

Claims (17)

1.连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，在连续铸造机的相同位置或在铸造方向上离开的两处的铸坯宽度方向的相同位置上配置横波超声波传感器和纵波超声波传感器，其中，横波超声波传感器对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波，纵波超声波传感器对连续铸造铸坯发送纵波超声波且接收所发送的纵波超声波；根据横波超声波传感器接收信号的强度变化检测出铸坯的凝固结束位置与配置有横波超声波传感器的位置相一致；校正由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的计算式，以使该时点的由纵波超声波的传播时间算出的凝固结束位置和配置有横波超声波传感器的位置相一致；在校正后，根据校正后的计算式，由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置。
2.如权利要求1所述的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，进而在上述横波超声波传感器的铸造方向下游侧的铸坯宽度方向的相同位置上配置第2横波超声波传感器；根据第2横波超声波传感器接收信号的强度变化检测出铸坯的凝固结束位置与配置有第2横波超声波传感器的位置相一致；进而校正由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的计算式，以使该时点的由纵波超声波的传播时间算出的凝固结束位置与配置有第2横波超声波传感器的位置相一致。
3.如权利要求1或2所述的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，由所述纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的计算式，在凝固结束位置比配置有纵波超声波传感器的位置靠铸造方向的上游侧和下游侧的情况下，为不同的计算式。
4.如权利要求1或2所述的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，使用校正的计算式，由配置在与实施了所述校正的连续铸造机相同的连续铸造机或不同的其它连续铸造机中的纵波超声波传感器所得到的纵波超声波的传播时间，求出该连续铸造机中的凝固结束位置。
5.连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，在连续铸造机中配置对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波的横波超声波传感器；根据横波超声波传感器接收信号的强度变化检测出铸坯的凝固结束位置与配置有横波超声波传感器的位置相一致；校正用于传热计算的物性值，以使该时点的由使用铸造条件的传热计算算出的凝固结束位置与配置有横波超声波传感器的位置相一致；在校正后，使用校正后的物性值，利用传热计算求出各铸造条件下的凝固结束位置。
6.如权利要求5所述的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，使用校正的物性值、和与实施了所述校正的连续铸造机相同的连续铸造机或不同的其它连续铸造机的铸造条件进行传热计算，求出该连续铸造机中的凝固结束位置。
7.连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，在连续铸造机中配置对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波的横波超声波传感器；根据横波超声波传感器接收信号的强度变化检测出铸坯的凝固结束位置与配置有横波超声波传感器的位置相一致；校正用于传热计算的物性值，以使该时点的由使用铸造条件的传热计算算出的凝固结束位置和配置有横波超声波传感器的位置相一致；接着，在各种铸造条件下，使用校正后的物性值，通过传热计算求出凝固结束位置，并且由所述横波超声波传感器测定传播时间；求出用传热计算求出的凝固结束位置和用横波超声波传感器测定的传播时间的关系；根据该关系，由横波超声波传感器所测定的传播时间求出凝固结束位置。
8.如权利要求7所述的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，根据由传热计算求出的凝固结束位置和由超声波传感器测定的传播时间的关系，由配置在与求出了该关系的连续铸造机相同的连续铸造机或不同的其它连续铸造机中的横波超声波传感器或纵波超声波传感器所得到的超声波的传播时间，求出该连续铸造机中的凝固结束位置。
9.连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，在连续铸造机中配置第一横波超声波传感器、和纵波超声波传感器或第二横波超声波传感器中的至少一个，其中，第一横波超声波传感器对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波，纵波超声波传感器对连续铸造铸坯发送纵波超声波且接收所发送的纵波超声波，第二横波超声波传感器对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波；根据第一横波超声波传感器的接收信号的强度变化，检测出铸坯的凝固结束位置和配置有第一横波超声波传感器的位置相一致；校正用于传热计算的物性值，以使该时点的由使用铸造条件的传热计算算出的凝固结束位置和配置有第一横波超声波传感器的位置相一致；接着，在各种铸造条件下，使用校正后的物性值，通过传热计算求出凝固结束位置，并且利用所述纵波超声波传感器或第二横波超声波传感器测定传播时间；求出由传热计算求出的凝固结束位置和由纵波超声波传感器或第二横波超声波传感器测定的传播时间的关系；根据该关系，由纵波超声波传感器或第二横波超声波传感器所测定的传播时间求出凝固结束位置。
10.如权利要求9所述的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，根据由传热计算求出的凝固结束位置和由超声波传感器测定的传播时间的关系，由配置在与求出了该关系的连续铸造机相同的连续铸造机或不同的其它连续铸造机中的横波超声波传感器或纵波超声波传感器所得到的超声波的传播时间，求出该连续铸造机中的凝固结束位置。
11.连续铸造铸坯的制造方法，其特征在于，利用权利要求1～10中任意一项所述的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法判断铸坯的凝固结束位置，根据该判断结果，调整铸造速度或铸坯的二次冷却强度。
12.连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，具有：横波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送横波超声波的横波发送器和接收所发送的横波超声波的横波接收器组成；纵波超声波传感器，设置在连续铸造机上与该横波超声波传感器的配置位置相同的位置或在铸造方向上离开的铸坯宽度方向的相同位置，由对连续铸造铸坯发送纵波超声波的纵波发送器和接收所发送的纵波超声波的纵波接收器组成；和凝固结束位置运算部，根据由该纵波超声波传感器接收到的接收信号，使用计算式求出铸坯的凝固结束位置，其特征在于，在利用所述横波超声波传感器的接收信号的强度变化确认了横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，校正所述计算式，以使由所述计算式算出的凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置相一致。
13.如权利要求12所述的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，其特征在于，进而在所述横波超声波传感器的铸造方向下游侧的铸坯宽度方向的相同位置上配置第二横波超声波传感器，在利用第二横波超声波传感器的接收信号的强度变化确认了第二横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，进而校正所述计算式，以使由所述计算式算出的凝固结束位置与第二横波超声波传感器的配置位置相一致。
14.如权利要求12或13所述的连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，其特征在于，所述横波发送器及纵波发送器夹着铸坯配置在一侧，所述横波接收器及纵波接收器夹着铸坯配置在其相反侧，横波发送器和纵波发送器、及横波接收器和纵波接收器由一体构造的电磁超声波传感器构成，所述电磁超声波传感器在铸坯的宽度方向上具有3个以上的磁极，具有卷绕在内侧磁极周围配置的纵波用线圈、和与磁极面重叠配置的横波用线圈。
15.连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，具有：横波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送横波超声波的横波发送器和接收所发送的横波超声波的横波接收器组成；和传热计算部，根据铸造条件及物性值进行传热计算，求出铸坯的凝固结束位置，其特征在于，在利用所述横波超声波传感器的接收信号的强度变化确认了横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，校正在传热计算中所用的物性值，以使由所述传热计算部算出的凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置相一致。
16.连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，具有：横波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送横波超声波的横波发送器和接收所发送的横波超声波的横波接收器组成；传热计算部，根据铸造条件及物性值进行传热计算，求出铸坯的凝固结束位置；和凝固结束位置推测部，使用由所述横波超声波传感器接收的接收信号和由传热计算部算出的凝固结束位置间的关系求出铸坯的凝固结束位置，其特征在于，在利用所述横波超声波传感器的接收信号的强度变化确认了横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，校正在传热计算中所用的物性值，以使由所述传热计算部算出的凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置相一致，在该物性值校正后，在所述凝固结束位置推测部确定由横波超声波传感器接收的接收信号和由传热计算部算出的凝固结束位置的关系，根据该关系，由横波超声波传感器所测定的传播时间求出凝固结束位置。
17.连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测装置，具有：横波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送横波超声波的横波发送器和接收所发送的横波超声波的横波接收器组成；纵波超声波传感器，由对连续铸造铸坯发送纵波超声波的纵波发送器和接收所发送的纵波超声波的纵波接收器组成；传热计算部，根据铸造条件及物性值进行传热计算，求出铸坯的凝固结束位置；和凝固结束位置推测部，使用由所述纵波超声波传感器接收的接收信号和由传热计算部算出的凝固结束位置的关系求出铸坯的凝固结束位置，其特征在于，在利用所述横波超声波传感器的接收信号的强度变化确认了横波超声波传感器的配置位置和铸坯的凝固结束位置相一致的时点，校正传热计算中所用的物性值，以使由所述传热计算部算出的凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置相一致，在该物性值校正后，在所述凝固结束位置推测部确定由纵波超声波传感器接收的接收信号和由传热计算部算出的凝固结束位置的关系，根据该关系，由纵波超声波传感器所测定的传播时间求出铸坯的凝固结束位置。
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