JPH0242409B2 - - Google Patents

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JPH0242409B2
JPH0242409B2 JP12198483A JP12198483A JPH0242409B2 JP H0242409 B2 JPH0242409 B2 JP H0242409B2 JP 12198483 A JP12198483 A JP 12198483A JP 12198483 A JP12198483 A JP 12198483A JP H0242409 B2 JPH0242409 B2 JP H0242409B2
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0616Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of coating

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、溶融金属の連続鋳造プロセスにおい
て、鋳型から連続的に引き出される鋳片表面に付
着しているパウダーフイルム厚さの測定装置に関
し、特に、発明者が先に特願昭55−138279号(特
開昭57−62845号公報、特公昭63−21585号公報)
にて提案した鋳片表面のパウダーフイルムの厚さ
の測定手段をさらに発展させたパウダーフイルム
厚さの測定装置に関するものである。
(従来技術) 一般に、溶融金属の連続鋳造プロセスは、所定
の断面形状をもつ鋳型内にタンデイツシユを介し
て溶融金属を注入し、鋳型下方から鋳造金属(鋳
片)を引き出すプロセスである。鋳型下方から鋳
造金属(鋳片)を引き出すプロセスにおいては、
操業条件に適合した周期で鋳型を鋳片移動方向に
往復動させる振動を加えながら連続鋳造がなされ
る。
一方、第1図に示すように、鋳型1内に注入さ
れた溶融金属上に添加されるパウダー3は、溶融
金属の熱によつて融解し、液状となつて鋳片2と
鋳型1の内壁面間に流入し充填されていく。パウ
ダー3が融解して形成される溶融スラグは、鋳型
1の鋳造方向への振動によつて、鋳片2と鋳型1
の内壁面間への流入が助長され、この溶融スラグ
が鋳片2と鋳型1の内壁面間における潤滑剤とし
て機能する。
鋳片2と鋳型1の内壁面間における潤滑状態の
良否は、鋳片2の表面の疵や割れの生成或は鋳片
の凝固殻が破れて溶融金属が流出する、所謂ブレ
ークアウトの発生に直接的に関与する。而して、
鋳片と鋳型内壁面間の溶融スラグは、鋳型1直下
においてスラグフイルム(通常、このスラグフイ
ルムのことを慣用的にパウダーフイルムと呼んで
いるので、慣用に従つて、以下パウダーフイルム
と称する。)4となつて鋳片表面に付着している。
パウダーフイルム4の厚みは、鋳片2と鋳型1
の内壁面間への溶融スラグの流入状態を示してお
り、延いては鋳片2と鋳型1の内壁面間における
潤滑状態の良否を示している。
鋳片2と鋳型1の内壁面間への溶融スラグの流
入状態を検出する手段として、鋳型1の振動を測
定すること、ロードセルや歪ゲージによつて荷重
を測定すること等が知られているけれども、これ
らの検出手段はマクロかつ間接的な検出手段であ
るから、溶融スラグの局所的な不均一流入によつ
て惹起する鋳片2の表面の疵や割れの生成或は鋳
片の凝固殻が破れて溶融金属が流出する、所謂ブ
レークアウトの発生を確実に抑止するための溶融
スラグ流入状態検出手段としては不備である。
而して、本発明の発明者は、これら従来の鋳片
2と鋳型1の内壁面間への溶融スラグの流入状態
を検出する手段における問題点をよりよく解決し
得る技術的手段を、前記特願昭55−138279号にて
提案した。この発明によれば、パウダーフイルム
の厚さ測定精度は、±0.1〜0.2mmである。この精
度でパウダーフイルムの厚さを検出し、この検出
結果に基づいて、鋳片の冷却速度、パウダーの鋳
型内溶融金属上への適用量、パウダーの組成、鋳
型振動数、鋳片の引き抜き速度等の1つ以上を変
化させる連続鋳造の制御を行うことによつて、鋳
片2の表面の疵や割れの生成或は鋳片の凝固殻が
破れて溶融金属が流出する、所謂ブレークアウト
の発生を確実に抑止することができるようになつ
た。しかしながら、ピンホール、介在物等の小さ
い表面欠陥をも鋳片表面に生じさせない連続鋳造
制御を行うためには、パウダーフイルムの厚さ測
定精度が多少不足する。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、パウダーフイルムの厚さを、より局
所的にかつ高い精度でオンライン検出し得る測定
装置を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段) 本発明の特徴とする処は、連続鋳造装置の鋳型
下部における鋳片表面のパウダーフイルムの厚さ
を測定する、パウダーフイルム厚測定装置におい
て、 鋳片表面のパウダーフイルムを剥離せしめるべ
く鋳片表面に指向して進退自在なパウダーフイル
ム剥離装置と、 鋳片表面に指向して進退自在な椀型温度計と、 鋳片表面にパウダーフイルムのない状態で前記
椀型温度計が鋳片表面に接して温度を測定した結
果および、鋳片から所定間隔を置いて温度を測定
した結果ならびに、鋳片表面にパウダーフイルム
のある状態で前記椀型温度計が鋳片表面に接して
温度を測定した結果および鋳片から所定間隔を置
いて温度を測定した結果から、鋳片の放射率ε〓T
鋳片表面からの放射エネルギE〓T、パウダーフイ
ルム表面からの放射エネルギE〓Tを演算算出する
とともに、これらの結果に基づいて鋳片表面のパ
ウダーフイルム厚さを演算算出する演算装置とを
備えることを特徴とするパウダーフイルム厚測定
装置にある。
以下、本発明を詳細に説明する。
鋳片2に付着しているパウダーフイルム4から
の放射エネルギは、第2図に示すように、鋳片か
らの透過エネルギE〓〓Tとパウダーフイルム内部か
らの透過エネルギI〓Tとに分られる。
観測される放射エネルギF〓Tは、 F〓T=E〓〓T+I〓T である。
鋳片の放射エネルギをE〓T、鋳片の放射率を
ε〓T、パウダーフイルム内部からの放射エネルギ
をJ〓T、パウダーフイルムの吸収係数をαFT、パウ
ダーフイルムの厚をlとすれば、 F〓T=E〓〓T+IFT=ε〓T・E〓T・e〓〓T l
+J〓T・(1−e〓〓T l)……(1) 通常E〓T=J〓Tであるから、(1)式は、 F〓T=ε〓T・E〓T・e〓〓T l+E〓T
・(1−e〓〓T l)……(2) となる。(2)式の近似式は、 F〓T=〜ε〓TE〓T(1−α〓Tl)+E〓Tα〓T =E〓T〔(α〓T−ε〓Tα〓T)・l+ε〓T〕 =E〓T(K・l+ε〓T) ……(3) 但し、K=α〓T+ε〓T+α〓Tである。
λ1,λ2の波長における放射エネルギは、 F〓1T=E〓1T(K1・l+ε〓1T) ……(4) F〓2T=E〓2T(K2・l+ε〓2T) ……(5) 波長λ1における測定温度をT1、波長λ2におけ
る測定温度をT2とすると、それぞれの測定放射
エネルギは、プランクの法則より算出できる。こ
れらから、F〓1TおよびF〓2Tが求まる。2色温度計
は、その原理から放射率の影響を受けないので、
F〓1TとF〓2Tの比より(2色温度計の原理から)真
の温度(鋳片温度)Tが算出できる。鋳片温度T
から、真の放射エネルギE〓1T或はE〓2Tが求まる。
予め、ε〓1TとK1(K1=K2)を、実験、調査によ
つて決定しておくことによつてE〓1T,ε〓1T,K1
決まる。F〓1Tは、波長λ1における測定値であり、
これらの結果から(4)式は、 l=〔(F〓1T/E〓1T)−ε〓1T〕/K1 ……(6) となる。
(6)式によつてパウダーフイルム厚さlを求める
には、鋳片からの放射エネルギE〓1T,E〓2T、鋳片
の放射率ε〓1T,ε〓2TおよびK1,K2を知る必要があ
る。
鋳片表面温度Tは、2色温度計の原理により、
F〓1TとF〓2Tの比から求めることが出来る。鋳片の
表面温度Tを知ることができれば、プランクの法
則により、E〓1Tは演算算出できる。鋳片の放射率
は例えば、ブレークアウトを起こした鋳片の放射
率を調査した結果、0.3〜0.4であつた。従つて、
鋳片の放射率は0.3〜0.4であると考えて差し支え
ない。定数K1は、回収されたパウダーフイルム
の実測値から決定でき、この実測定から定数K1
=0.5程度である。
F〓1Tは、測定値である。これらの測定値或は演
算算出結果から、(6)式によつてパウダーフイルム
の厚さlを求めることができる。即ち、異なる2
つの波長の放射温度計による計測値から、パウダ
ーフイルムの厚さlを求めることができる。
鋳片の表面温度Tおよび鋳片の放射率ε〓Tを高
い精度で知ることができれば、パウダーフイルム
の厚さを前記特願昭55−138279号に本発明者が提
案した技術による場合に比しさらに高い精度で検
出できる。
本発明は、これらを可能ならしめるべくなされ
たものである。本発明においては、鋳片の表面温
度Tおよび鋳片の放射率ε〓Tを直接測定して、パ
ウダーフイルムの厚さlを求める。
鋳片の表面温度Tを放射温度計によつて測定す
る場合、鋳片の放射率の影響を受け、正確な鋳片
の表面温度Tを知ることができない。本発明にお
いては、この問題を解決するために、椀型温度計
によつて鋳片の表面温度Tを高い精度下に測定す
る。
第3図に本発明の一実施例を示す。この実施例
は、パウダーフイルム剥離装置5、椀型温度計
8、制御装置7および演算装置10で構成されて
いる。
パウダーフイルム剥離装置5は、パウダーフイ
ルム剥離板5−1および駆動機構5−2からなつ
ている。パウダーフイルム剥離板5−1は、制御
装置7からの指令により、駆動装置5−2によつ
て実線で示すC点から破線で示すD点までの間を
前進、後退する。パウダーフイルム5−1がD点
まで前進すると、鋳片2に接触し鋳片表面のパウ
ダーフイルムを剥離さる。次いで、パウダーフイ
ルム剥離装置5の下部に設けられている椀型温度
計8が、制御装置7からの指令により、駆動装置
9によつて破線で示すB点まで前進せしめられ、
パウダーフイルムを剥離された鋳片2の表面に接
する。椀型温度計8が鋳片2の表面に接触する
と、椀型温度計8からの出力信号Vbが演算装置
10に記憶される。次いで、直ちに、椀型温度計
8は実線で示すA点まで後退する。このとき、A
点での出力信号Vaも演算装置10に記憶される。
信号Vb,Vaに基づいて、演算装置10で鋳片の
放射率ε〓Tが演算算出される。パウダーフイルム
剥離板5−1がC点まで後退すると、椀型温度計
8は制御装置7からの指令により、駆動装置9に
よつてB点まで前進せしめられ、パウダーフイル
ムが付着したままの状態での鋳片表面温度信号
V〓bを、またA点まで後退したとき、信号V〓aを出
力する。この出力信号V〓b,V〓aも演算装置10に
記憶される。演算装置10は、信号V〓bに基づい
て鋳片からの放射エネルギE〓Tを、また、出力信
号V〓aに基づいてパウダーフイルム表面からの放
射エネルギF〓Tを演算算出する。
パウダーフイルムの厚さlを求めるための残り
の未知数は吸収係数α〓Tである。
処で、K1=α〓T+α〓T・ε〓T=0.5であり、鋳片の
放射率ε〓Tは測定できるから、α〓Tの値を知ること
ができる。
従つて、(2)式からパウダーフイルム厚さlは、 l=1(1/α〓T)ln〔(F〓T/E〓
T)−1〕/(α〓T−1)……(7) によつて求められる。
演算装置10によつて、吸収係数α〓Tを設定す
ることができる。放射率ε〓Tも同様である。これ
らは、切り換えスイツチによつて内部設定或は外
部設定が選択され、設定される。演算装置10は
パウダーフイルム厚さlに比例する電圧および鋳
片表面温度に比例する電圧を出力する。
叙上の実施例によれば、パウダーフイルム厚さ
を極めて高い精度下に連続して検出することがで
きる。発明者が先に前記特願昭55−138279号にて
提案した技術による場合、回収したパウダーフイ
ルムの厚さを実測して検証した処、測定(検出)
精度は±0.1〜0.2mmであつた。連続鋳造過程にお
いて、ブレークアウトを予防し、鋳片に縦割れを
発生せしめない鋳造制御を行うにはこの精度で十
分であるけれども、ピンホール、介在物等の細か
い表面欠陥の発生を防止するためにはもう少し高
い精度でのパウダーフイルムの厚さの測定が必要
であつた。
本発明による場合、±0.05〜0.07mmの精度でパ
ウダーフイルムの厚さの測定ができる。この測定
精度で鋳造制御を行つた結果、ピンホール、介在
物等の細かい表面欠陥の発生を防止することが可
能となつた。
(発明の効果) 本発明の測定装置によつてパウダーフイルム厚
さを測定するときは、未知のパラメータを直接に
高い精度で測定してパウダーフイルム厚さを演算
算出するものであるから、次のような効果をもた
らすことができる。
(1) 放射率の影響なしに鋳片表面温度を測定する
ことができるから、熱伝達モデルによる凝固計
算や、ブレークアウトを予知するのに有効であ
る。
(2) パウダーフイルム厚さを測定するに際し、最
大の誤差因子である鋳片の放射率を直接的に測
定できるから、パウダーフイルム厚さの測定精
度を格段に高くすることができる。
(3) 鋳片幅方向におけるパウダーフイルム厚さを
測定する場合、椀型温度計のみを増設或は移動
するだけでよく、放射率の測定は1箇所で代表
できるから、簡潔な設備で測定することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、溶融金属の連続鋳造プロセスにおけ
る鋳型内の溶融金属、パウダーの状態を示す図で
ある。第2図は、鋳片に付着しているパウダーフ
イルムの放射エネルギ発散の状態を示す概要図で
ある。第3図は、本発明のハードウエアシステツ
ムの一実施例を示す図である。 1:鋳型、2:鋳片、3:パウダー、4:パウ
ダーフイルム、5:パウダーフイルム剥離装置、
5−1:パウダーフイルム剥離板、5−2:駆動
装置、7:制御装置、8:椀型温度計、9:駆動
装置、10:演算装置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 連続鋳造装置の鋳型下部における鋳片表面の
    パウダーフイルムの厚さを測定する、パウダーフ
    イルム厚測定装置において、 鋳片表面のパウダーフイルムを剥離せしめるべ
    く鋳片表面に指向して進退自在なパウダーフイル
    ム剥離装置と、 鋳片表面に指向して進退自在な椀型温度計と、 鋳片表面にパウダーフイルムのない状態で前記
    椀型温度計が鋳片表面に接して温度を測定した結
    果および、鋳片から所定間隔を置いて温度を測定
    した結果ならびに、鋳片表面にパウダーフイルム
    のある状態で前記椀型温度計が鋳片表面に接して
    温度を測定した結果および鋳片から所定間隔を置
    いて温度を測定した結果から、鋳片の放射率ε〓T
    鋳片表面からの放射エネルギE〓T、パウダーフイ
    ルム表面からの放射エネルギF〓Tを演算算出する
    とともに、これらの結果に基づいて鋳片表面のパ
    ウダーフイルム厚さを演算算出する演算装置とを
    備えることを特徴とするパウダーフイルム厚測定
    装置。
JP12198483A 1983-07-05 1983-07-05 パウダ−フイルム厚測定装置 Granted JPS6014108A (ja)

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