JP2857765B2 - 連続鋳造用鋳型と鋳片間の摩擦力監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、連続鋳造用鋳型と該鋳型により鋳造される
鋳片間の摩擦力監視装置に関する。

「従来の技術」 従来、連続鋳造における鋳型と鋳片間の摩擦力は、鋳
型に加速度計を設置して鋳型の振動加速度から計測した
り、或いはロードセルにより直接荷重の変化を計測して
摩擦力を求めていた。

鋳型と鋳片間の摩擦力は、連続鋳造技術における重要
なファクタであって、この摩擦力を監視することによ
り、鋳型と鋳片の固着による拘束性ブレイクアウトを予
知して鋳造速度を変えたり、鋳型と鋳片間の潤滑を司る
パウダのスラグ流入の良否、使用するパウダの適否等を
判断している。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、計測した鋳型と鋳片間の摩擦力に基づ
いて、前記拘束性ブレイクアウトを予知して鋳造速度を
変更する判断、或いはパウダの流れ込みの良否の判断等
は、オペレータの経験に基づいて行われていた。このた
め、その判断基準が定量的でなく、継続的な監視態勢を
採ることもできず、摩擦力の測定の都度判断をしなけれ
ばならない等の問題点があった。

本発明は前記した点に鑑み、連続鋳造における鋳造速
度の高速化を図る高速鋳造技術の開発過程でなされたも
のであり、鋳型から引き抜かれる鋳片速度の速度変動に
着目し、該速度変動のうち鋳型の振動周波数に同調する
変動分を抽出して、該変動分の大きさを比較することに
より鋳型と鋳片との間の摩擦力を断続的に監視すること
ができる装置を提供することを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」 前記目的を達成するための具体的手段は、連続鋳造に
より鋳造される鋳片を介して鋳造速度を検出する鋳造速
度検出手段と、鋳型振動周波数検出手段と、前記両検出
手段の検出信号を入力して、鋳造速度の速度変動のうち
から鋳型振動周波数に同調する変動成分を抽出するフィ
ルタと、該フィルタを通った信号を所定のしきい値と比
較する比較手段とから構成したことを特徴とするもので
ある。

「作用」 前記具体的手段によれば、鋳片を介して鋳造速度を検
出する鋳造速度検出手段の検出信号と、鋳型振動周波数
検出手段の検出信号とがフィルタに入力され、該フィル
タにより鋳型振動周波数に同調した鋳造速度の速度変動
分が抽出され、そのフィルタの出力を比較手段に入力し
て所定のしきい値と比較することにより、鋳型と鋳片間
の摩擦力を監視することができる。

「実施例」 本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の連続鋳造用鋳型と鋳片間の摩擦力監
視装置11の概略を示したブロック図であり、併せて連続
鋳造用プラント１の概略を示す。

連続鋳造プラント１では、取鍋２からタンディシュ３
に移された溶湯ｈは、浸漬ノズル又はイマージョンノズ
ル４から、鋳型５に注入される。鋳型５は純銅製又は銅
合金製であって、その外郭はウォータジャケット構造と
して冷却水を循環させるとともに図示しない加振器によ
り一定振幅の上下振動を生じさせる。鋳型５に注入され
た溶湯ｈは、鋳型を通過するまでに鋳型内面に接触する
部分が冷却されて凝固シェルを生成し、鋳型５の下面に
配置した引き抜きロール9a,9b,9cにより引き抜かれる。
鋳型５を抜け出た鋳片７は、冷却水噴射ノズル８からの
冷却水のシャワーを浴びて凝固し、湾曲状に配置された
ガイドロール6,9によって案内され引き抜きロール9a,9
b,9cにより一定の引き抜き速度で水平方向に引き抜かれ
た後、切断装置10により所定の長さに切断される。

前記鋳型５の振動周波数は、加振機を駆動するモータ
の電流値により求める。また、加速度計，変位計等の振
動検出センサ12により検出することも可能である。これ
ら振動検出センサ12は振動変位とか振動速度又は振動加
速度に応じた電圧を出力する。鋳型５の振動周波数の検
出信号は、増幅器13により増幅されて摩擦力監視装置11
の周波数−電圧変換器14へ入力する。

連続鋳造速度である鋳片７の引き抜き速度は、３個の
引き抜きロール9a,9b及び9cにそれぞれ直結したパルス
ジェネレータ15a,15b及び15cによって検出される検出値
を、速度演算器16に入力して演算することにより求め
る。

速度演算器16から出力される鋳片７の引き抜き速度信
号は、電圧制御型の帯域通過フィルタ17に入力する。ま
た、帯域通過フィルタ17には、前記周波数−電圧変換器
14から出力されるカットオフ周波数制御信号を入力す
る。帯域通過フィルタ17の出力は、包絡線検波回路18へ
入力して包絡線検波処理を施す。包絡線検波回路18の出
力は、レコーダ19等へのアナログ出力と比較器20への出
力とに分岐する。比較器20には、所定のしきい値が設定
され、該比較器20の出力は、ブザー等の警報器21を作動
させる警報器駆動回路22、及び鋳造速度を調整する鋳造
速度調整装置24の制御回路23へ入力され、鋳造速度を遅
くする等の対策が講じられる。

摩擦力監視装置11における鋳型５と鋳片７の間の摩擦
力の測定原理について説明する。

鋳片７の引き抜き速度信号は、各種の変動成分が重畳
した信号であって、引き抜き速度の変動を高速フーリエ
変換処理して解析した結果、直流成分を除くと、最も強
く表れる周波数成分が、鋳型振動の基本周波数に一致す
ることが実験的に確認された。

そこで、鋳片７の引き抜き速度の速度変動のうち、鋳
型５の振動周波数に同調する変動分を抽出するととも
に、該変動分の大きさを計測比較することにより、鋳型
５と鋳片７との間に摩擦力を測定するものである。

以下、本実施例の作動について説明する。

鋳片７の引き抜き速度の変動分のうち鋳型５の振動周
波数に同調する変動成分を抽出するため、前記周波数−
電圧変換器14に入力される鋳型５の振動周波数信号に基
づいて、カットオフ周波数制御信号を調節して、帯域通
過フィルタ17に出力する。帯域通過フィルタ17に入力さ
れる鋳片７の速度信号Ｖ（第２図（ａ））は、該帯域通
過フィルタ17を通過することにより、前記鋳型５の振動
周波数に同調する変動成分が抽出され（第２図
（ｂ））、包絡線検波回路18へ入力されて包絡線検波処
理を施す（第２図（ｃ））。包絡線検波回路18の出力を
分岐して比較器20へ入力し、比較器20に設定されるしき
い値と比較する。該しきい値を越える場合には比較器20
から警報器駆動回路22及び制御回路23へ出力され、該警
報器駆動回路22により警報器21が作動するとともに、鋳
造速度調整装置24により鋳造速度を遅くする等の対策を
講じて、拘束性ブレイクアウトを未然に防止する。

前記包絡線検波回路18の一方の分岐出力は、アナログ
出力としてレコーダ19に出力され、該レコーダ19の記録
紙等に記録させることができる。

前記比較器20に設定するしきい値は、拘束性ブレイク
アウトの予知のため、或いは鋳型５と鋳片７との間の潤
滑を司るパウダの流れ込みの状態の良否の判断等のため
のものであって、実験とか摩擦抵抗値の推定式等により
決定する。

第３図は、連続鋳造により鋳造される鋳片７を介して
鋳造速度を検出する鋳造速度検出手段の他の実施例を示
したものである。

本実施例の鋳造速度検出装置30は、レーザ発振器31
と、移動する鋳片７にレーザ光を照射するとともに、鋳
片７に当たって散乱したレーザ光を受光するプローブ32
と、受光したレーザ光を入力してドップラ周波数を検出
する検出部33と、検出されたドップラ周波数を演算処理
して鋳片７の移動速度を出力する演算処理部34とから構
成される。

引き抜きロール35により、引き抜かれて移動する連続
状の鋳片７に対して照射されたレーザ光は、鋳片７の表
面で散乱されドップラ効果により周波数変化を受ける。
その散乱光を前記プローブ32により受光し、検出部33で
ドップラ周波数を検出するとともに、演算処理部34にお
いて、次式により鋳片７の速度Ｖを求める。

Ｖ＝fd・λ/2（cosΔθ・sinψ/2） 但し、fd:ドップラ周波数 λ：レーザ光の波長 ψ：照射プローブの交差角 Δθ：被測定物（鋳片）に対するプローブ取付の
直角からのズレ角 演算処理部34で求められた鋳片７の速度信号は、前記
実施例の摩擦力監視装置11の帯域通過フィルタ17に入力
される。

摩擦力監視装置11による作動は、何ら前記実施例と異
なることがない。

前記鋳造速度検出装置30は、レーザ光を使用して非接
触で鋳片７の速度を検出できるので、機械的な滑り、摩
耗等による誤差を生じることのない高精度の速度検出が
可能となる。

以上説明した実施例の連続鋳造用鋳型と鋳片間の摩擦
力監視装置11は、連続鋳造技術における重要なファクタ
である鋳型５と鋳片７との間の摩擦力の連続的な監視が
可能となるばかりでなく、設定しきい値を越える場合に
は警報が作動するとともに、鋳造速度を調整することも
でき、前記した拘束性のブレイクアウトの予知及び防止
が可能となるばかりでなく、潤滑用パウダの種類選定も
適確に行うことが可能となり、連続鋳造の高速化を図る
ことができる。

「発明の効果」 本発明は前記した具体的手段及び作用の説明で明らか
にしたように、鋳造速度検出手段の検出信号と、鋳型振
動周波数検出手段の検出信号とがフィルタに入力され、
該フィルタにより鋳型振動周波数に同調した鋳片速度の
速度変動分が抽出され、そのフィルタの出力を比較手段
に入力して所定のしきい値と比較することにより、鋳型
と鋳片間の摩擦力を監視することができるから、自動的
かつ継続的な監視態勢を採ることが可能となる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

添付図面第１図は本発明装置の概略ブロック図であり、
併せて連続鋳造プラントの概略をも示す、第２図
（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ鋳片の速度信号の処
理状態を示したグラフ、第３図は鋳造速度検出手段の他
の実施例を示した概略ブロック図である。 １……連続鋳造用プラント、５……鋳型、７……鋳片、
9a,9b,9c……引き抜きロール、12……振動検出センサ、
15a,15b,15c……パルスジェネレータ、16……速度演算
器、17……帯域通過フィルタ、20……比較器、31……レ
ーザ発振器、32……プレーブ、33……検出部、34……演
算処理部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造により鋳造される鋳片を介して鋳
   造速度を検出する鋳造速度検出手段と、鋳型振動周波数
   検出手段と、前記両検出手段の検出信号を入力して、鋳
   造速度の速度変動のうちから鋳型振動周波数に同調する
   変動成分を抽出するフィルタと、該フィルタを通った信
   号を所定のしきい値と比較する比較手段とから構成した
   ことを特徴とする連続鋳造用鋳型と鋳片間の摩擦力監視
   装置。