JP5347485B2

JP5347485B2 - バルジング検知装置

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Publication number: JP5347485B2
Application number: JP2008324638A
Authority: JP
Inventors: 淳一四辻; 章生長棟
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2008-12-19
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2028-12-19
Also published as: JP2010142853A

Description

本発明は、連続鋳造において引き抜かれている鋳片におけるバルジングの発生およびその量を検知するためのバルジング検知装置に関するものである。

連続鋳造中に鋳片の凝固層が破れて未凝固の溶鋼が漏れ出すブレークアウトは、発生すると大きな損害となる。特にこのブレークアウトが、鋳型から出た後の工程で発生すると、ロール等の周辺機器に重大な損害をもたらす。

この様な鋳型外で発生するブレークアウトは、鋳片の凝固層の厚みの不足から発生するが、ブレークアウト直前には、バルジング量が大きくなることが知られている。バルジングとは、鋳片内部の未凝固溶鋼の圧力により、外部からの支えのないロール間の位置において、凝固層が外側に膨らむ現象である。この現象は、溶鋼流動により凝固層に熱供給が行われて凝固層が再溶解し、これによって凝固層が薄くなるために起こると考えられている。そして、凝固層が薄くなる確率は、鋳片の長辺側よりも短辺側において高く、それゆえバルジングも鋳片の短辺側において特に顕著に発生する。そこで、従来より、鋳片短辺のバルジングの発生およびその量を検知して、ブレークアウトを未然に防ぐ技術が開示されている。

従来のバルジング検知技術としては、光学式、超音波式、接触式等がある。たとえば光学式としては、特許文献１のようにバルジング部分を挟むように投光器、受光器を設けてその投影からバルジング量を計測する方法や、特許文献２のようにレーザ距離計を使用して計測する方法がある。また、超音波式としては、特許文献３のように水柱方式の超音波距離計を使用して計測する方法がある。また、接触式としては、特許文献４のように接触子によって計測する方法がある。

特開昭５８−１７６５１０号公報特開２００７−３１９９２９号公報特開昭６０−６２６０号公報特開２００６−１３０５４９号公報

ところが、バルジングが発生する位置は鋳型直下の冷却帯付近であるため、一般的に水蒸気や水流、スケールや粉塵が多く、また１０００℃以上の高温であるという厳しい環境である。したがって、たとえば光学式を用いる際には、機器に含まれる電気回路、特に半導体を用いた回路等には厳しい環境であり、長期に検知を行なうことは困難であり、検知も不安定となる。一方、超音波式を用いる場合には、超音波の伝搬媒質として水柱を鋳片の表面まで形成するが、水柱中のノイズを減らすために鋳片までの距離を短くしなくてはならない。また、鋳造中に鋳片の幅替えを行なう際には、鋳片の短辺の位置も変化するため、その追従も高精度に行う必要があり、エンジニアリング的に困難である。また、上記のような高温であるため、蒸発の影響を避けるために相当量の水を使用しなければならない。また、接触式においては、接触子の耐久性が問題になるとともに、接触により凝固層が刺激され、場合によってはブレークアウトを助長することにもなりかねないという問題がある。また、上記の従来技術はどれも、万が一ブレークアウトが発生した際には、センサ等の主要部品が破損する可能性があり、その損害は大きいという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易かつ安定してバルジングを検知することができるバルジング検知装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るバルジング検知装置は、連続鋳造において引き抜かれている鋳片の短辺に面して配置され、前記鋳片の短辺の厚さ方向略中央部に向かって高周波の第１電波信号を送信する第１送信アンテナと、前記第１送信アンテナの近傍に配置され、前記第１送信アンテナが送信した前記第１電波信号が前記短辺の厚さ方向略中央部によって反射して発生した第１反射電波信号を受信する第１受信アンテナと、前記第１送信アンテナおよび前記第１受信アンテナに接続し、前記第１送信アンテナに前記第１電波信号を供給するとともに、前記第１受信アンテナが受信した前記第１反射電波信号を受け付け、前記第１電波信号と前記第１反射電波信号とを用いて測定した前記短辺の厚さ方向略中央部までの第１距離の変動をもとに、前記鋳片の短辺に発生するバルジングを検知するバルジング検知手段と、を備えたことを特徴とする。
なお、高周波の電波とは、周波数がおおよそ３ＧＨｚ〜３ＴＨｚの範囲の電磁波を意味するものとする。

また、本発明に係るバルジング検知装置は、上記の発明において、前記バルジング検知手段に接続し、前記鋳片の短辺に面して配置され、前記鋳片の短辺の厚さ方向略端部に向かって高周波の第２電波信号を送信する第２送信アンテナと、前記バルジング検知手段に接続し、前記第２送信アンテナの近傍に配置され、前記第２送信アンテナが送信した第２電波信号が前記短辺の厚さ方向略端部によって反射して発生した第２反射電波信号を受信する第２受信アンテナと、をさらに備え、前記バルジング検知手段は、前記第２送信アンテナに前記第２電波信号を供給するとともに、前記第２受信アンテナが受信した前記第２反射電波信号を受け付け、前記第２電波信号と前記第２反射電波信号とを用いて測定した前記鋳片の短辺の厚さ方向略端部までの第２距離の変動と、前記測定した第１距離の変動とをもとに、前記鋳片の短辺に発生するバルジングを検知することを特徴とする。

また、本発明に係るバルジング検知装置は、上記の発明において、前記第１電波信号または前記第２電波信号は、マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波のいずれか一つであることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な装置構成により、熱、水、粉塵の影響が少なく、鋳片から遠く離れた距離から非接触でバルジングを検知できるので、簡易かつ安定してバルジングを検知することができるという効果を奏する。

以下に、図面を参照して本発明に係るバルジング検知装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施１の形態に係るバルジング検知装置１０の概略構成、およびこのバルジング検知装置１０を適用すべき鋳片Ｓと連続鋳造機１００とを模式的に示した図である。なお、この鋳片Ｓは連続鋳造工程において、連続鋳造機１００のガイドロール１０２に支持されながら鋳型１０１から矢印Ａｒの方向へ引き抜かれている。また、鋳型１０１の直下には冷却帯Ａがあり、この冷却帯Ａにおいて鋳片Ｓの凝固層の成長が制御される。また、符号Ｗは、連続鋳造機１００の外壁である。

本発明者らは、悪環境下においても、バルジングを安定して測定可能とする技術として、電波を用いた距離計を利用し、近年においては、高周波対応の部品が開発され、かつ、送受信アンテナも小型化でき、空間的にも設置可能であることに着眼して、本発明に想到した。

このバルジング検知装置１０は、周波数が３０ＧＨｚ〜３００Ｇｚのミリ波を用いたものであり、図１に示すように、距離計ヘッド１１、１２と、バルジング検知手段としてのミリ波距離計１３と、ミリ波用の導波管１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂと、エア吹き込み機構およびエア吹き付け機構としてのエア供給機構１６と、エア搬送管１７ａ〜１７ｆとを備えている。

距離計ヘッド１１、１２は、冷却帯Ａの下方に配置されている。また、距離計ヘッド１１は、鋳片Ｓの一方の短辺に面して配置され、距離計ヘッド１２は、鋳片Ｓの他方の短辺に面して配置されている。また、ミリ波距離計１３は、連続鋳造機１００の外部に設置されている。また、導波管１４ａ、１４ｂは、距離計ヘッド１１とミリ波距離計１３とを接続し、導波管１５ａ、１５ｂは、距離計ヘッド１２とミリ波距離計１３とを接続している。また、エア供給機構１６は、たとえばエアポンプで構成されており、エア搬送管１７ａ〜１７ｆと接続している。このうち、エア搬送管１７ａ〜１７ｄは、導波管１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂに接続している。また、エア搬送管１７ｅ、１７ｆは、距離計ヘッド１１、１２の周辺にまで延設している。

図２は、距離計ヘッド１１の詳細構成、配置、およびその動作を説明する説明図である。なお、図２において、符号Ｄは鋳片Ｓの引き抜き方向を示しており、鋳片Ｓは、紙面の表側から裏側に向かって引き抜かれている。図２に示すように、この距離計ヘッド１１は、断面が矩形のホーンアンテナを用いた送信アンテナ１１ａと、送信アンテナ１１ａの近傍に配置された受信アンテナ１１ｂを有しており、鋳片Ｓの短辺Ｓａに面して、短辺Ｓａから所定の距離だけ離隔した状態で配置されている。また、導波管１４ａは送信アンテナ１１ａに接続し、導波管１４ｂは受信アンテナ１１ｂに接続している。なお、短辺Ｓａの長さはたとえば２００〜３００ｍｍ程度である。

一方、距離計ヘッド１２も、距離計ヘッド１１と同様に、断面が矩形のホーンアンテナを用いた送信アンテナ、受信アンテナを有しており、鋳片Ｓにおける短辺Ｓａの反対側の短辺に面して、この短辺から所定の距離だけ離隔した状態で配置されている。また、導波管１５ａ、１５ｂは、距離計ヘッド１２の送信アンテナ、受信アンテナにそれぞれ接続している。なお、距離計ヘッド１１、１２とそれぞれが面している短辺との間の離隔距離は、たとえば約２００ｍｍであるが、連続鋳造機１００内の他の機器と干渉しないようにすれば特に限定されない。

つぎに、図２、３を用いてバルジング検知装置１０の動作を説明する。まず、ミリ波距離計１３は、導波管１４ａを通して送信アンテナ１１ａに所定の信号パターンを有するミリ波信号Ｗ１を供給する。このミリ波信号Ｗ１としては、たとえば単一パルス状のものを用いる。つぎに、送信アンテナ１１ａは、鋳片Ｓの短辺Ｓａの厚さ方向の略中央部Ｃ（中央部５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲）に向かってミリ波信号Ｗ１を送信する。なお、ミリ波信号Ｗ１の短辺Ｓａ上でのスポットサイズはたとえば２０ｍｍ〜３０ｍｍとする。

すると、ミリ波信号Ｗ１が中央部Ｃによって反射して反射ミリ波信号ＲＷ１が発生する。受信アンテナ１１ｂは、この反射ミリ波信号ＲＷ１を受信する。導波管１４ｂは、受信アンテナ１１ｂが受信した反射ミリ波信号ＲＷ１をミリ波距離計１３へと導波する。ミリ波距離計１３は、反射ミリ波信号ＲＷ１を受け付け、送信アンテナ１１ａがミリ波信号Ｗ１を送信した時刻と、受信アンテナ１１ｂが反射ミリ波信号ＲＷ１を受信した時刻との時間差にもとづき、距離計ヘッド１１と鋳片Ｓの短辺Ｓａとの距離を測定する。たとえば、上記時間差とミリ波信号Ｗ１の速度との積を２で除算して上記距離とする。

つぎに、図３は、鋳片Ｓの短辺ＳａにバルジングＢが発生した状態を模式的に示した図である。図３に示すように、バルジングＢが発生した場合は、距離計ヘッド１１と鋳片Ｓの短辺Ｓａの中央部Ｃとの距離は、図２のようにバルジングＢが無い場合よりも短くなるように変動する。このときも図２の場合と同様に、ミリ波距離計１３は、ミリ波信号Ｗ１の送信時刻と反射ミリ波信号ＲＷ１の受信時刻との時間差から距離を測定する。ミリ波距離計１３は、測定した距離の変動から、短辺ＳａにおけるバルジングＢの発生とその量を検知することができる。なお、バルジング量は、バルジングＢがない場合（例えば、設計上の位置や、距離測定値の最大値など）の短辺Ｓａを基準としたバルジングＢの高さで定義する。すなわち、バルジングＢが有る場合と無い場合とでの測定した距離の差分がバルジング量に対応する。距離測定は片側の短辺だけでも良いが、鋳片の蛇行の影響を受ける。その場合は両側から測定して、その間の距離（幅サイズ）の変化を用いて、測定してもよい。

同様に、ミリ波距離計１３は、導波管１５ａ、１５ｂを介して距離計ヘッド１２との間で所定のミリ波信号の供給と反射ミリ波信号の受け付けとを行い、距離計ヘッド１２と、鋳片Ｓの短辺Ｓａとは反対側の短辺との距離を測定し、この測定した距離の変動をもとに、この反対側の短辺におけるバルジングの発生とその量を検知することができる。

図４は、単一パルス状のミリ波信号を用い、距離計ヘッド１１と鋳片Ｓの短辺Ｓａとの距離を約２０３ｍｍとした場合の測定距離の一例を模式的に示した図である。図４において、横軸は測定した距離、縦軸は反射ミリ波信号の強度を示している。なお、ここで、横軸の距離は、ミリ波信号Ｗ１の送信時刻と反射ミリ波信号ＲＷ１の受信時刻との時間差にミリ波信号Ｗ１の速度を積算し、これを２で除算して算出している。図４に示すように、反射ミリ波信号ＲＷ２の強度の最大値は、距離計ヘッド１１と鋳片Ｓの短辺Ｓａとの距離に対応し、線Ｌ１が示す約２０３ｍｍの位置に現われている。したがって、ミリ波距離計１３は、この強度の最大値の位置をもとに、距離の変動を測定し、バルジングを検知することができる。

このバルジング検知装置１０においては、送信アンテナ１１ａでミリ波信号Ｗ１を送信し、鋳片Ｓの短辺Ｓａの中央部Ｃからの反射ミリ波信号ＲＷ１を受信アンテナ１１ｂで受信し、このミリ波信号Ｗ１と反射ミリ波信号ＲＷ１とを用いてバルジングＢを検知するので、熱、水、粉塵の影響が少なく、非接触で鋳片Ｓの遠方からバルジングＢの検知を行うことができる。また、送信または受信アンテナ１１ａ、１１ｂ、あるいは導波管１４ａ、１４ｂは、簡易な構成で実現できる。また、これらの送信または受信アンテナ１１ａ、１１ｂ、あるいは導波管１４ａ、１４ｂは、金属製のものを用いることができるので、耐熱性を確保することができ、安定した検知を実現する。さらに、これらをたとえばステンレス製のものとすれば、さらに耐腐食性を確保することができ、さらに安定した検知を実現できる。また、導波管１４ａ、１４ｂを用いることによってミリ波信号Ｗ１を鋳片Ｓの輻射熱を受けない位置まで導波することができるので、ノイズの少ない安定した検知が可能となる。

また、ミリ波距離計１３を連続鋳造機１００の外部に設置しているので、鋳片Ｓの近くには送信または受信アンテナ１１ａ、１１ｂや導波管１４ａ、１４ｂなど金属製のパーツのみが設置されることとなる。その結果、このバルジング検知装置１０は、仮にブレークアウトが発生した場合でも、簡易な構成のアンテナと導波管との交換で再使用でき、メンテナンス性に優れている。

また、このバルジング検知装置１０は、エア供給機構１６がエア搬送管１７ａ〜１７ｄを介して導波管１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂにエアを吹き込むように構成されているので、導波管１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ自体の冷却と、各導波管内部への水蒸気、粉塵の侵入防止が実現されており、長期にわたってさらに安定したバルジングの検知が可能となる。

また、冷却帯Ａより大量の水が落下し、水の流れがミリ波信号Ｗ１の進行方向に対して垂直な膜状になった場合などは、ミリ波信号Ｗ１が水の膜で遮断され、または反射してしまうおそれがある。しかしながら、このバルジング検知装置１０は、エア供給機構１６が、エア搬送管１７ｅ、１７ｆを介して距離計ヘッド１１、１２の送受信アンテナの周辺にエアを吹き付けて、水の膜が形成されないようにしているので、さらに安定したバルジングの検知が可能となる。

なお、この実施の形態１に係るバルジング検知装置１０においては、ミリ波距離計１３を連続鋳造機１００の外部に設置しているが、連続鋳造機１００の内部の鋳片Ｓから離隔した位置に設置してもよい。

また、ミリ波信号Ｗ１としては、単一パルス状のものに限られず、周期的信号や擬似ランダム信号で変調したもの等を用いることができる。特に、擬似ランダム信号で変調したミリ波信号を用いれば、信号処理により距離分解能を向上させることができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２は、実施の形態１に係るバルジング検知装置１０において、さらに送信および受信アンテナを備え、ここから鋳片Ｓの各短辺の厚さ方向略端部までの距離の変動を測定するものである。

図５は、本実施の形態２に係るバルジング検知装置２０の要部構成を模式的に示した図である。なお、図５において、符号Ｄは図２と同様に鋳片Ｓの引き抜き方向を示している。図５に示すように、このバルジング検知装置２０は、バルジング検知装置１０の構成に加えて、距離計ヘッド１１と同様に断面が矩形のホーンアンテナを用いた送信アンテナ２１ａ、受信アンテナ２１ｂを有した距離計ヘッド２１を備えている。この距離計ヘッド２１も、鋳片Ｓの短辺Ｓａに面して、距離計ヘッド１１と同じ距離だけ短辺Ｓａから離隔した状態で配置されている。また、導波管１４ａ、導波管１４ｂの途中にはそれぞれ切替スイッチ２７ａ、２７ｂが設けられており、導波管２４ａは送信アンテナ２１ａと切替スイッチ２７ａとに接続し、導波管２４ｂは受信アンテナ２１ｂと切替スイッチ２７ｂとに接続している。なお、切替スイッチ２７ａ、２７ｂは、このように連続鋳造機１００の内部に設けてもよいし、連続鋳造機１００の外部やミリ波距離計１３の内部に設けてもよい。

一方、このバルジング検知装置２０は、距離計ヘッド１２の側にも、距離計ヘッド２１、導波管２４ａ、導波管２４ｂ、切替スイッチ２７ａ、２７ｂと同様の構成要素を備えている。

つぎに、このバルジング検知装置２０の動作について説明する。まず、バルジング検知装置１０と同様に、ミリ波距離計１３は、ミリ波信号Ｗ１を出力する。その一方、ミリ波距離計１３は、導波管１４ａを通して、ミリ波信号Ｗ１と同一または異なる所定の信号パターンを有するミリ波信号Ｗ２も供給する。ここで、切替スイッチ２７ａは所定の切替タイミングにより適宜に切り替わり、ミリ波信号Ｗ２は送信アンテナ２１ａに供給される。つぎに、送信アンテナ１１ａは、鋳片Ｓの短辺Ｓａの厚さ方向の略中央部Ｃに向かってミリ波信号Ｗ１を送信する。その一方で、送信アンテナ２１ａは、鋳片Ｓの短辺Ｓａの厚さ方向の略端部Ｅ（端から〜５０ｍｍの範囲）に向かってミリ波信号Ｗ２を送信する。

すると、受信アンテナ１１ｂが、ミリ波信号Ｗ１が中央部Ｃによって反射して発生した反射ミリ波信号ＲＷ１を受信する。その一方で、受信アンテナ２１ｂが、ミリ波信号Ｗ２が端部Ｅによって反射して発生した反射ミリ波信号ＲＷ２を受信する。導波管１４ｂは、受信アンテナ１１ｂが受信した反射ミリ波信号ＲＷ１をミリ波距離計１３へと導波する。その一方で、導波管２４ｂは、切替スイッチ２７ａ、導波管１４ｂを介して、受信アンテナ２１ｂが受信した反射ミリ波信号ＲＷ２をミリ波距離計１３へと導波する。ミリ波距離計１３は、反射ミリ波信号ＲＷ１、ＲＷ２を受け付ける。そして、ミリ波距離計１３は、送信アンテナ１１ａの送信時刻と、受信アンテナ１１ｂの受信時刻との時間差にもとづき、距離計ヘッド１１と鋳片Ｓの短辺Ｓａの中央部Ｃとの距離を測定する。また、一方で、ミリ波距離計１３は、送信アンテナ２１ａの送信時刻と、受信アンテナ２１ｂの受信時刻との時間差にもとづき、距離計ヘッド２１と鋳片Ｓの短辺Ｓａの端部Ｅとの距離を測定する。

ここで、バルジングは、鋳片Ｓの短辺Ｓａの中央部Ｃを中心として現われる。一方、バルジングが発生しても、それによっては端部Ｅの位置はほとんど変動しない。したがって、ミリ波距離計１３は、距離計ヘッド２１と端部Ｅとの距離を基準距離として、距離計ヘッド１１と中央部Ｃとの距離と基準距離との差分により、バルジングを検知する。

図６、７は、鋳片Ｓにバルジング量がそれぞれ１ｍｍ、１０ｍｍのバルジングＢ１、Ｂ２が発生した状態における各距離計ヘッド１１、２１により測定した距離を示した図である。なお、図６、７において、線Ｌ２、Ｌ３が距離計ヘッド２１による測定距離を示し、線Ｌ４、Ｌ５が距離計ヘッド１１による測定距離を示している。また、線Ｌ６〜Ｌ９は、反射ミリ波信号の強度が最大値となる位置を示し、各距離計ヘッド１１、２１と鋳片Ｓの短辺Ｓａとの距離を示している。図６においては、距離計ヘッド１１と短辺Ｓａとの距離が２０２ｍｍであり、距離計ヘッド２１と短辺Ｓａとの距離が２０３ｍｍであり、その差分は１ｍｍである。一方、図７においては、距離計ヘッド１１と短辺Ｓａとの距離が１９３ｍｍであり、距離計ヘッド２１と短辺Ｓａとの距離が２０３ｍｍであり、その差分は１０ｍｍである。すなわち、図６、７において、バルジング量は、各距離計ヘッド１１、２１と短辺Ｓａとの距離の差分となって現われている。

このように、このバルジング検知装置２０は、距離計ヘッド１１と中央部Ｃとの距離と、距離計ヘッド２１と端部Ｅとの距離との差分によりバルジングを検知する。したがって、鋳片Ｓが蛇行するなどして、短辺Ｓａの位置が変動したとしても、正確にバルジングを検知できる。

なお、このバルジング検知装置２０では、距離計ヘッド１１と距離計ヘッド２１とを同じ距離だけ短辺Ｓａから離隔した状態で配置しているが、異なる距離としてもよい。

また、このバルジング検知装置２０は、粉塵や水などによって距離の測定結果にノイズが生じた場合でも、より正確にバルジングを検知できるものとなる。これを以下に説明する。

図８は、バルジング検知装置２０の各距離計ヘッド１１、２１による測定距離の経時変化を示した図である。なお、ここでは、距離計ヘッド１１と距離計ヘッド２１とを、短辺Ｓａから異なる距離だけ離隔した状態で配置している。また、図８において、時間区間Ｔ１では距離計ヘッド１１、２１の周囲に水が少ない状態であり、時間区間Ｔ２では冷却帯Ａから大量の水が落下してきた状態である。また、線Ｌ１０、Ｌ１１はそれぞれ距離計ヘッド１１、２１により測定した距離を示している。図８に示すように、線Ｌ１０、Ｌ１１に示したいずれの測定距離も、時間区間Ｔ１では安定しているものの、時間区間Ｔ２においては水の影響によりノイズが発生している。しかしながら、距離計ヘッド１１、２１の周囲環境はほとんど同じであるため、その測定距離に発生するノイズもほとんど同じ形状の経時変動を有している。したがって、このバルジング検知装置２０においては、バルジングの検知のために距離計ヘッド１１、２１による測定距離の差分をとる際に、各測定距離に発生しているノイズが相殺される。したがって、このバルジング検知装置２０は、水の影響を受けず、より正確にバルジングを検知できる。また、粉塵によりノイズが発生する場合も同様である。

また、実施の形態１、２に係るバルジング検知装置１０、２０によりバルジングが検知された場合や、バルジング量が所定の閾値、たとえば３０ｍｍを超えた場合には、ミリ波距離計１３がアラームを発生するようにしてもよい。作業者は、このアラームを感知して、鋳造速度を遅くしたり、溶鋼流動の制御パターンを変えて鋳型１０１の下方の溶融流動を抑制したりすることによって、その後のバルジングの発生を防止することができる。

なお、上記実施の形態１、２では、ミリ波を用いたが、周波数が３００ＧＨｚ〜３ＴＨｚのテラヘルツ波や、３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚのマイクロ波を用いてもよい。用いる電波の種類は、たとえば所望の距離分解能や許容設置スペースを基準として最適なものを選択する。なお、距離分解能は、周波数が高いほど良くなり、すなわちマイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波の順番で良くなり、導波管などのパーツ寸法は、周波数が高いほど小さくなり、すなわちマイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波の順番で小さくなる。また、上記実施の形態１、２では、各送信または受信アンテナとして断面が矩形のホーンアンテナを用いたが、断面が円形のホーンアンテナやパラボラアンテナを用いてもよい。

また、上記実施の形態２では、切替スイッチ２７ａ、２７ｂを用い、各距離計ヘッド１１、２１に対してひとつのミリ波距離計１３を用いてバルジングを検知しているが、各距離計ヘッド１１、２１に対して別個のミリ波距離計を備えるようにしてもよい。

また、上記実施の形態２では、鋳片Ｓの短辺Ｓａの一方の端部Ｅの距離を測定しているが、さらにもう一方の端部の距離を測定してもよい。このように、鋳片Ｓの短辺Ｓａの両端部の距離を測定し、一方の端部の距離を適宜選択して基準の距離としたり、両方の端部を結んだ直線の中点近辺を基準の距離としたりすれば、より正確なバルジングの検知を行うことができる。

実施１の形態に係るバルジング検知装置の概略構成、およびこのバルジング検知装置を適用すべき鋳片と連続鋳造機とを模式的に示した図である。距離計ヘッドの詳細構成、配置、およびその動作を説明する説明図である。鋳片の短辺にバルジングが発生した状態を模式的に示した図である。単一パルス状のミリ波信号を用い、距離計ヘッドと鋳片の短辺との距離を約２０３ｍｍとした場合の測定距離の一例を模式的に示した図である。実施の形態２に係るバルジング検知装置の要部構成を模式的に示した図である。鋳片にバルジング量が１ｍｍのバルジングが発生した状態における各距離計ヘッドによる測定距離を示した図である。鋳片にバルジング量が１０ｍｍのバルジングが発生した状態における各距離計ヘッドによる測定距離を示した図である。バルジング検知装置の各距離計ヘッドによる測定距離の経時変化を示した図である。

符号の説明

１０、２０バルジング検知装置
１１、１２、２１距離計ヘッド
１１ａ、２１ａ送信アンテナ
１１ｂ、２１ｂ受信アンテナ
１３ミリ波距離計
１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、２４ａ、２４ｂ導波管
１６エア供給機構
１７ａ〜１７ｆエア搬送管
２７ａ、２７ｂ切替スイッチ
１００連続鋳造機
１０１鋳型
１０２ガイドロール
Ａ冷却帯
Ａｒ矢印
Ｂ、Ｂ１、Ｂ２バルジング
Ｃ中央部
Ｄ引き抜き方向
Ｅ端部
Ｌ１〜Ｌ１１線
ＲＷ１、ＲＷ２反射ミリ波信号
Ｓ鋳片
Ｓａ短辺
Ｔ１、Ｔ２時間区間
Ｗ外壁
Ｗ１、Ｗ２ミリ波信号

Claims

連続鋳造において引き抜かれている鋳片の短辺の厚さ方向略中央部に向かって高周波の第１電波信号を送信する第１送信アンテナと、前記第１送信アンテナの近傍に配置され、前記第１送信アンテナが送信した前記第１電波信号が前記短辺の厚さ方向略中央部によって反射して発生した第１反射電波信号を受信する第１受信アンテナと、を有し、前記第１送信アンテナおよび前記第１受信アンテナが前記短辺に面するように配置される第１距離計ヘッドと、
前記第１送信アンテナおよび前記第１受信アンテナに接続し、前記第１送信アンテナに前記第１電波信号を供給するとともに、前記第１受信アンテナが受信した前記第１反射電波信号を受け付け、前記第１電波信号の送信と前記第１反射電波信号の受信との時間差および前記第１反射電波信号の強度を用いて、前記第１反射電波信号の強度が最大値となる際の前記第１距離計ヘッドから前記短辺の厚さ方向略中央部までの第１距離を測定し、前記第１距離の変動をもとに、前記鋳片の短辺に発生するバルジングを検知するバルジング検知手段と、
を備えたことを特徴とするバルジング検知装置。
前記バルジング検知手段に接続し、前記鋳片の短辺の厚さ方向略端部に向かって高周波の第２電波信号を送信する第２送信アンテナと、前記バルジング検知手段に接続し、前記第２送信アンテナの近傍に配置され、前記第２送信アンテナが送信した第２電波信号が前記短辺の厚さ方向略端部によって反射して発生した第２反射電波信号を受信する第２受信アンテナと、を有し、前記第２送信アンテナおよび前記第２受信アンテナが前記短辺に面するように配置される第２距離計ヘッドをさらに備え、
前記バルジング検知手段は、前記第２送信アンテナに前記第２電波信号を供給するとともに、前記第２受信アンテナが受信した前記第２反射電波信号を受け付け、前記第２電波信号の送信と前記第２反射電波信号の受信との時間差および前記第２反射電波信号の強度を用いて、前記第２反射電波信号の強度が最大となる際の前記第２距離計ヘッドから前記鋳片の短辺の厚さ方向略端部までの第２距離を測定し、前記第２距離の変動と、前記測定した第１距離の変動とをもとに、前記鋳片の短辺に発生するバルジングを検知することを特徴とする請求項１に記載のバルジング検知装置。
前記第１電波信号または前記第２電波信号は、マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波のいずれか一つであることを特徴とする請求項１または２に記載のバルジング検知装置。