JPH02645B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電磁超音波測定装置に関し、測定精度
および耐用性の高い測定装置の提供をその目的と
するものである。

周知のように連続鋳造装置で製造される鋳片
や、内部に未凝固層を有する熱鋼片等の未凝固層
厚み、凝固層厚み、厚み方向平均温度を測定する
装置として、電磁超音波式凝固厚み測定装置（該
電磁超音波式凝固厚み測定装置を、本発明では電
磁超音波測定装置と云い、以下特記なき以外は単
に測定装置と云う）が用いられている。該測定装
置は、第１図に示すように前記鋳片あるいは熱鋼
片等の被測定体１を介して送信トランスジユーサ
２および受信トランスジユーサ３を対向せしめて
構成され、被測定体１を透過する超音波透過信号
と、予め測定するかあるいは同時に測定された被
測定体１の厚み信号とより、未凝固層厚みt₁、凝
固層厚みt₂および厚み平均温度等を測定すること
が一般的である。

ところで前記被測定体１は極めて高温であるう
えにその測定位置も、第１図に示すように被測定
体１を保持し搬送するガイドローラ４の相隣わる
間隙部５に送受信トランスジユーサ２，３（以下
送信および受信トランスジユーサを総称して云う
ときは単にトランスジユーサと云う）を配設して
行うことが普通である。このためトランスジユー
サ２，３は高温下に曝されるうえに、下方に配設
されるトランスジユーサ（第１図の実施例では送
信トランスジユーサ２）の頭部に、被測定体１よ
り落下する酸化スケール等が付着し堆積する。こ
の結果トランスジユーサの寿命低下を招いたり、
測定精度が低下する等の問題があつた。

而して従来においても例えばトランスジユーサ
に冷却水噴出穴を設け、該噴出穴より冷却水を常
時噴出してトランスジユーサ自体の冷却や、前記
酸化スケールの除去を行う手段が提案されてい
た。ところが前記従来手段において確実な冷却お
よび酸化スケール等の除去を行うには、冷却水の
噴出量および圧力を高める必要があり、このため
噴出される冷却水によつて被測定体１の温度を低
下させると云う大きな問題があつた。特に上方に
配設されるトランスジユーサからは噴出圧が低く
ても、その自重で冷却水が被測定体上に落下して
被測定体の温度を低下させる一因となつていた。
逆に前記被測定体１の温度低下を防止するために
噴出量および圧力を低くすると、トランスジユー
サの冷却保護および酸化スケールの除去が確実に
行えない。

本発明は前記従来の問題点の効果的な解決を図
るもので、被測定体の温度を低下させることなく
トランスジユーサの冷却及び酸化スケールの堆
積、付着防止を確実に行なうことにより、長時間
安定して高精度の前記測定を可能ならしめるもの
である。以下、実施例に基づき本発明を詳述す
る。

第２図および第３図は、本発明に基づく測定装
置の一実施例を示す断面構造図である。本実施例
においてトランスジユーサ２，３は、ガイドロー
ラ４の幅方向に前後進自在に設けられた台車６に
装着されたジヤツキ装置１０およびシリンダー装
置７によつて、間隙部５に昇降可能に保持されて
いる。トランスジユーサ２，３には、それぞれ被
測定体１の表面に接触し、回転するスペーサーロ
ーラ８および冷却水噴出穴（以下噴出穴と云う）
９が設けられている。

第４図は、被測定体１の下方に設けられるトラ
ンスジユーサ２の断面構造図を示すもので、送信
あるいは受信用のコイルを内蔵した枠体２１の周
囲にジヤケツト部２２が形成され、該ジヤケツト
部２２に矢印ａで示す如く冷却水を循環供給する
ことにより、トランスジユーサ２自体を水冷する
よう構成されている。前記ジヤケツト部２２を循
環する冷却水の一部は、被測定体１と相対する対
接面２３に設けられた前記噴出穴９より噴出し、
前記冷却効果を高めると共に対接面２３に付着・
堆積する酸化スケールを流下させる機能を発揮す
る。尚、第４図において、１１は前記ジヤケツト
部２２に冷却水を供給する給水管、１２は排水管
であり図示はしていないけれどもそれぞれ台車６
に設置されたバルブスタンド３１に連結されてい
る。又１３はケーブル１４の保護管である。さ
て、スペーサーローラ８は、それが被測定体１の
表面に接触した状態で、被測定体１とトランスジ
ユーサ２，３の対接面２３との間が所定距離、離
隔するよう対接面２３より突出して設けられてい
る。

而して、ジヤツキ装置１０およびシリンダー装
置７を作動して、トランスジユーサ２，３を、前
記スペーサーローラ８が被測定体１に接触するま
で上昇あるいは下降せしめることによつて、トラ
ンスジユーサ２，３は後述する測定が可能な状態
となる。このときスペーサーローラ８あるいはシ
リンダー装置７の昇降量を予め設定されたレベル
を基準として測定することによつて被測定体１の
厚みを測定することができる。例えば第５図（連
続鋳造装置の機端部に設置された測定装置の一実
施例を示すブロツク図）に示すようにシリンダー
装置７の昇降量を変位計１５，１６で検出し、そ
の検出信号を、予め所定の演算式を記憶せしめた
厚み演算装置１７に入力することにより、自動的
に被測定体１の厚みが測定できる。

本発明における直接接触式厚み測定装置とは、
前述したようにスペーサーローラ８が被測定体１
の表面に接触することにより被測定体１の厚みを
測定する装置を云うものである。

さて、前記実施例の測定装置で測定を行うに
は、まず台車６を所定位置まで移動させたのちジ
ヤツキ装置１０を作動させ、第４図に実線で示す
ようにトランスジユーサ２，３を被測定体１より
設定距離、離れた位置で待機させる。次いで測定
開始指令に基づいてシリンダー装置７を作動さ
せ、第４図に２点鎖線で示すようにスペーサーロ
ーラ８が被測定体表面に接触するまでトランスジ
ユーサ２，３を昇降せしめる。

このトランスジユーサ２，３の昇降時に前記厚
み演算装置１７によつて被測定体１の厚みを測定
する。次に、前記第５図に示すようにパルス発生
装置１８より高圧パルスを発生して送信トランス
ジユーサ２より超音波を発し、それを受信トラン
スジユーサ３で受信するまでの超音波透過時間
を、透過時間測定装置１９で検出する。該透過時
間測定装置１９で検出された超音波透過信号と、
前記厚み演算装置１７による厚み信号は演算処理
装置３０に入力する。演算処理装置３０には、あ
らかじめ知られている厚み、超音波透過時間と、
未凝固層および凝固層の厚み、厚み平均温度との
関係式が入力されている。而して演算処理装置３
０に実測された前記超音波透過信号と厚み信号が
入力されると前記関係式に基づいて、被測定体１
の未凝固層厚み、凝固層厚みおよび厚み平均温度
が算出され、それらを測定できる。

第６図は前記第５図に示す連続鋳造装置の機端
部に設置された測定装置において、鋳片１００の
前記測定を実施した際のトランスジユーサ２，３
の昇降を線図として示したものである。図におい
てｘは測定期間であり、y₁，y₂はシリンダー装置
７の作動によるトランスジユーサ２，３の昇降期
間である。ｚはジヤツキ装置１０のみが作動して
いる待機期間である。本実施例の鋳片１００の測
定においては、測定期間ｘは通常１〜２秒であ
り、昇降期間y₁，y₂を加えても待機時間ｚの1/5
〜1/10と非常に短かい。又、鋳片１００が通過し
た後や所定時間以上測定を実施する必要のない時
にはジヤツキ装置１０を復帰させ、台車６は通常
鋳片幅方向の端部に退避している。ｗはこの退避
期間を示すものである。

ところで本発明においては、トランスジユーサ
２，３の被測定体１との対接面２３に後述する噴
射媒体を吹き付けるノズル３２が設けられてい
る。第４図は前記ノズル３２の一実施例を示すも
ので、本実施例ではジヤツキ装置１０にノズル３
２が固着されている。ノズル３２は例えばフレキ
シブルホース、あるいはゴムホース等の可撓性管
体３３を介して前記バルブスタンド３１に連結さ
れている。而して本実施例ではジヤツキ装置１０
の昇降に追従してノズル３２も上昇もしくは下降
する。このため、トランスジユーサ２，３が待機
期間ｚにある間にノズル３２より噴射される噴射
媒体は、トランスジユーサ２，３の対接面２３に
吹き付けられ、例えば下方に配設されたトランス
ジユーサ２の対接面２３に付着、堆積する酸化ス
ケールや、上方に配設されたトランスジユーサ３
の噴出穴９より落下する冷却水を吹き飛ばし、酸
化スケールの堆積防止や、冷却水が被測定体１に
落下することによる温度降下防止等が可能とな
る。噴射媒体としては前述の機能、即ち酸化スケ
ールを吹きとばしてその堆積を防止したり、冷却
水を霧状に吹き飛ばして被測定体１に落下するこ
とを防止できるものであれば、空気又は水、もし
くは両者（気水）のいずれを用いてもよい。本発
明者等の経験ではそれ自体の質量の大きい水が比
重の大きい酸化スケール等を吹き飛ばすうえから
効果的で、その吹き付け圧力は３Kg／cm²程度以上
であれば充分であつた。

さて、前記実施例ではシリンダー装置７が作動
を開始した後の昇降期間y₁から測定期間ｘ、昇降
期間y₂までの期間においては、ノズル３２よりの
噴射媒体を対接面２３に吹き付けることはできな
い。しかしながらこの期間は、前記第６図に示す
ように待機期間ｚに比較して極めて短時間であ
る。加えて測定期間ｘでは被測定体１と対接面２
３との距離は非常に小さいものである。このた
め、前述した噴射媒体の機能は発揮しにくく、こ
の期間に噴射媒体が対接面２３に吹き付けられな
くても実質的に本発明の効果を損うことはない。
而してこの期間には、噴射媒体の吹き付けを停止
させてもよいが、吹き付けを断続したとしても噴
射媒体がトランスジユーサ２，３の側部あるいは
シリンダー装置７のピストンロツド７０に吹き付
けられる程度であり、かつこの期間は前述の如く
極めて短かく、さらにトランスジユーサ２，３の
冷却が行える副次的効果等も生じる等何等支障は
ない。

一方、トランスジユーサ２，３の退避期間ｗで
は、トランスジユーサ２，３に加わる熱負荷は殆
んど無視でき、酸化スケールの堆積や、冷却水が
被測定体１に落下する恐れもないため、噴射媒体
を吹き付ける必要はない。本発明においてはトラ
ンスジユーサ２，３が直ちに測定を開始できる待
機期間ｚにある時を定常時と云い、噴射媒体の吹
き付けの必要のない退避期間ｗを非定常時と云
い、定常時には例えばバルブスタンド３１のバル
ブ３１０を開とし、逆に非定常時にはバルブ３１
０を閉として噴射媒体の吹き付け、もしくは停止
が制御される。又、昇降期間y₁，y₂および測定期
間ｘは、前述の如く、必要に応じて定常時もしく
は非定常の前記制御を選択し、実施すればよい。
さらにガイドローラ４の間隙部５が広かつたり、
測定期間ｘにおいて被測定体１と対接面２３との
離隔距離が大きいような場合には、例えば第７図
に示すようにノズル３２をトランスジユーサ２，
３に固着することによつてトランスジユーサ２，
３の昇降に追従してノズル３２を昇降せしめるこ
とができ、これにより昇降期間y₁，y₂および測定
期間ｘにおいても噴射媒体を対接面２３に吹き付
ける定常時の制御を行うことができる。

以上詳述したように本発明の測定装置では、そ
れが測定中、あるいは測定のための待機中等の定
常時にトランスジユーサ２，３の対接面２３に噴
射媒体が吹き付けられていることから、噴出穴９
より冷却水が噴出してもそれが被測定体１に落下
することが防止でき、被測定体１の温度を低下さ
せることがなくなつた。又、トランスジユーサ
２，３への酸化スケールの堆積も皆無となり、こ
の結果、測定精度を低下させたり、スペーサーロ
ーラ８の回転不良を生ずる事態も完全に解決でき
た。以上のように本発明の実用的効果は大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は周知の一般的な測定装置を示す断面構
造図、第２図〜第７図は本発明に基づく実施例を
示すもので第２図および第３図は測定装置の全体
構成を示す側面図および正面図、第４図および第
７図は被測定体の下方に配設されたトランスジユ
ーサおよび測定装置のそれぞれ異なつた実施例を
示す構造図、第５図は連続鋳造装置の機端部に設
置された測定装置のブロツク図、第６図はトラン
スジユーサの昇降状況の線図である。 １：被測定体、１００：鋳片、２：送信トラン
スジユーサ、３：受信トランスジユーサ、４：ガ
イドローラ、５：ガイドローラの間隙部、６：台
車、７：シリンダー装置、８：スペーサーロー
ラ、９：冷却水噴出穴、１０：ジヤツキ装置、１
１：給水管、１２：排水管、１３：保護管、１
４：ケーブル、１５，１６：変位計、１７：厚み
演算装置、１８：パルス発生装置、１９：透過時
間測定装置、２１：枠体、２２：ジヤケツト部、
２３：対接面、３０：演算処理装置、３１：バル
ブスタンド、３２：ノズル、３３：可撓性管体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直接接触式の厚み測定装置を備えると共に被
   測定体の表面に接触回転するスペーサーローラと
   トランスジユーサ冷却水噴出穴を備えた水冷式電
   磁超音波送受信トランスジユーサを被測定体を介
   して対向せしめ、定常時に前記送受信トランスジ
   ユーサの被測定体との対接面に空気又は水、もし
   くはその両者を吹き付け、非定常時は吹き付けを
   停止するノズルを備えたことを特徴とする電磁超
   音波測定装置。