JPH03245026A - 鋳片の内部温度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加熱された鋳片（スラブ）の内部温度を測定
する測定方法に関する。

〔従来の技術〕

熱延鋼板、厚板は、加熱した鋳片を粗圧延及び仕上げ圧
延することにより得られる。鋳片は加熱炉内にて約１２
００℃の温度に加熱されるが、その温度管理は加熱炉の
炉壁に設けられた温度計の表示値によりなされており、
所望の鋳片温度よりも少し高めの設定温度になるように
炉内を制御する。

この設定温度は、挿入時の鋳片温度、挿入された鋳片の
厚さ及び量等に応じた数値計算または経験的な判断によ
り決定されている。ところが、加熱炉から搬出される際
の鋳片の内部温度を正確に測定することは不可能である
。この理由は、鋳片の表面温度は加熱炉から搬出される
と急激に低下するので、表面スケールを除去して放射温
度計等にて表面温度を測定した場合においても、鋳片の
内部温度は正確な値が得られないからである。

このような難点を解消する方法として、超音波（弾性波
）の伝播速度が鋼材の内部温度の関数であることを利用
し、計測した超音波の伝播速度に基づいて鋼材（ここで
は鋳片）の内部温度を測定する方法が考えられる。この
考えを実施するための技術として、特開昭６３−８３６
２５号公報及び特開昭６３−８３６２６号公報に開示さ
れたものがある。これらは、溶融金属を挟んで超音波送
受信素子を設け、超音波送受信素子間の距離及び超音波
の伝播時間から溶融金属内での超音波の音速を求め、測
定対象の溶融金属における特有の温度−音速特性に基づ
いて溶融金属の内部温度を測定しようとするものである
。従って、この測定方法において溶融金属に代えて鋳片
を使用することによって、鋳片の内部温度を測定するこ
とが考えられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述したような測定方法では、高精度に
鋼材の厚さを計測する必要があるという難点がある。第
５図は、鋼材温度（℃）と超音波（縦波）の音速（ｍ／
秒）との関係を示すグラフである。変態点（約７００℃
）以上では音速変化は約０．８ｍ／秒／℃であり、変態
点（約７００℃）以上では音速が約５０００　ｍ　／秒
であるので、この音速変化を板厚変化に換算すると、１
．６Ｘ１０−’　（＝０．８１５０００）となる。この
結果、鋳片の厚さを２５ｏｎと仮定すると、１０℃の測
定精度にて内部温度を測定するためには、０．４ｍ　（
＝　２５０Ｘ　１．６Ｘ１０−’Ｘｌ０）の精度にて厚
さを計測する必要がある。オンラインにおける通常の鋳
片（Ｃ鋳片）では、その表面形状を断面で示す第６図の
ように、鋳片１の表面に３〜４ｍ程度のピンチにて、幅
ｌ〜２ｕ、深さ０．５〜１　”　程度のオシレーション
マーク１１が存在することは必然であり、上述したよう
な精度での厚さ計測は不可能である。

また、第５図から判るように、１２００℃程度の高温状
態では超音波は大きな減衰を受ける。従って、従来から
探傷等に使用されているような５００ｋＨｚ以上の高い
周波数の超音波を用いる場合には、感度の点、または探
触子と鋼材との間隙（リフトオフ）を数ｎ以下に抑える
必要がある点において、不利である。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、低周
波数の超音波を用いることによって感度を向上させ、ま
た、超音波の伝播速度を計測する領域において鋳片の平
均厚さを求め、この平均厚さと超音波の伝播速度とに基
づいて鋳片の内部温度を測定することにより、オシレー
ションマーク等に伴った厚さの計測結果におけるバラツ
キを吸収して正確に鋳片の内部温度を測定できる鋳片の
内部温度測定方法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〕

本発明に係る鋳片の内部温度測定方法は、鋳片における
超音波の音速に基づいて前記鋳片の内部温度を測定する
方法において、前記鋳片の長手方向の所定領域の複数箇
所において前記鋳片の厚さを計測してこの所定領域にお
ける前記鋳片の平均厚さを求め、周波数２００ｋＨｚ以
下の超音波を前記鋳片の所定領域に伝播させてその伝播
時間を計測し、該伝播時間と前記平均厚さとによりこの
所定領域における超音波の音速を算出することを、前記
鋳片の長手方向の複数の所定領域について行い、複数の
所定領域にて得られた音速結果に基づき前記鋳片の内部
温度を測定することを特徴とする。

〔作用〕

本発明の鋳片の内部温度測定方法にあっては、測定対象
の鋳片の所定領域における複数地点において鋳片の厚さ
を計測し、その計測結果からこの領域における鋳片の平
均厚さを求める。一方、周波数が２００ｋＨｚ以下であ
る超音波をこの領域に伝播させて伝播時間を計測する。

そして、求めた鋳片の平均厚さと計測した超音波の伝播
時間とから、この領域における超音波の音速を算出する
。このような音速の算出を、鋳片の長手方向の複数の領
域において行い、この結果から鋳片全体における超音波
の平均音速を求め、求めた平均音速により、鋳片におけ
る特有の温度−音速特性に基づいて、鋳片の内部温度を
測定する。

本発明にあっては、使用する超音波の周波数を２００ｋ
Ｈｚ以下としかつセンサの寸法を大としているので、感
度は高く、リフトオフの影響は小さい。

また、複数箇所の地点における厚さの計測結果から求め
られた平均厚さを用いて超音波の音速を算出するので、
厚さの変動を吸収でき、超音波の正確な音速ひいては鋳
片の正確な内部温度を測定できる。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に
説明する。

第１図は本発明の測定方法の実施状態を示す模式的断面
図であり、図中１は測定対象の鋳片を示す。鋳片ｌは、
加熱炉（図示せず）から搬出された後、表裏面ともに脱
スケーリングが施され、第１図に示すような測定系に搬
送される。なお、図中矢符方向は鋳片１の搬送方向を示
す。鋳片１の搬送方向上流側には、鋳片１を挟んで設け
られた２個のレーザ変位計１２．１２からなる厚さ計測
器２が備えられている。厚さ計測器２から所定距離を隔
てた搬送方向下流側には、鋳片１を挾んで設けられた送
信探触子３ａと受信探触子３ｂとから構成される電磁超
音波探触子（ＥＭＴＡ）　３が備えられている。

第１図に示す例では、鋳片１の表面側に送信探触子３ａ
、裏面側に受信探触子３ｂが設けられているが、この位
置関係は逆でも良い。

送信探触子３ａ及び受信探触子３ｂは略同様の構成をな
している。第２図は送信探触子３ａ　（または受信探触
子３ｂ）の基本構造図であり、第３図は第２図の底面図
である。送信探触子３ａ　（受信探触子３ｂ）は、鋳片
１の幅方向にその極性が順に異なる（第２．３図に示す
例ではＳ、　Ｎ、　　Ｓの順）電磁石の３個の磁極３１
ａ　（３１ｂ）と、磁極３１ａ　（３１ｂ）に囲繞され
た励磁コイル３２ａ　（３２ｂ）と、磁極３１ａ（３１
ｂ）間の鋳片１例の周囲に設けられた送信コイル３３ａ
（受信コイル３３ｂ）とから構成されている。

送信探触子３ａ、受信探触子３ｂは、鋳片１の長平方向
に１００Ｂの長さを有し、水冷ケース（図示せず）内に
収納されている。また、送信コイル３３ａの前面は０．
１５ｔｍのステンレスが用いられている。

電磁超音波探触子３は、駆動系（図示せず）の作用によ
って、鋳片１への接近及び鋳片１からの離隔が自在とな
っており、超音波の伝播時間の計測時にのみ、鋳片１へ
接近するようになっている。

そして、この際の電磁超音波探触子３と鋳片１とのリフ
トオフは、水冷ケースの前面から約１０ｍｍ、送信コイ
ル３３ａ（受信コイル３３ｂ）からは約１２０である。

次に、鋳片１の内部温度の測定動作について説明する。

本実施例では、超音波の伝播時間を計測する所定領域を
１０Ｏｎ長さとし、測定対象の鋳片１の長手方向全域に
わたってピンチ５００ｍｍにてこのような所定領域を設
定したとする。

まず、厚さ計測器２により、設定された長さ１００Ｕの
所定領域において０．５Ｍａピッチにて鋳片ｌの厚さを
計測する。そして、得られた複数の厚さデータに応じて
、その所定領域における平均厚さを求めておく。この所
定領域が電磁超音波探触子３の設置位置に搬送された際
に、送信探触子３ａを励振させて超音波を鋳片１に伝播
させ、受信探触子３ｂにより受信して超音波の伝播時間
を計測する。

この際の送信波形は、周波数１００ｋＨｚ、　　５周期
分のバースト波であり、その伝播時間は、第４図に示す
ような伝播経路を採用して、ゼロクロス法により計測す
る。そして計測されたこの伝播時間と求めておいた平均
厚さとにより、この所定領域における超音波の音速を算
出する。

以上のような動作を、鋳片１の長手方向全域にわたって
５００■毎に設定された１００ｍｍ長さのすべての所定
領域について行い、夫々の所定領域において超音波の音
速を算出する。そして、各所定領域において算出された
音速の平均値を求め、その値を鋳片１の平均音速とする
。最後に、このようにして求められた平均音速を、予め
得られている音速−温度特性に照らし合わせることによ
り、鋳片１の内部温度を測定する。

〔発明の効果〕

本発明の測定方法では、複数箇所における鋳片の厚さの
計測値から求められる平均厚さを用いて、超音波の音速
ひいては鋳片の内部温度を測定するので、鋳片の厚さを
高精度に計測しなくても、正確に鋳片の内部温度を測定
することができる。このように本発明では鋳片の正確な
内部温度の測定が可能となるので、熱延工程及び厚板製
造工程へのフィードフォワード制御、並びに加熱炉への
フィードバック制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳片における超音波の音速に基づいて前記鋳片の内
   部温度を測定する方法において、 前記鋳片の長手方向の所定領域の複数箇所 において前記鋳片の厚さを計測してこの所定領域におけ
   る前記鋳片の平均厚さを求め、周波数２００ｋＨｚ以下
   の超音波を前記鋳片の所定領域に伝播させてその伝播時
   間を計測し、該伝播時間と前記平均厚さとによりこの所
   定領域における超音波の音速を算出することを、前記鋳
   片の長手方向の複数の所定領域について行い、複数の所
   定領域にて得られた音速結果に基づき前記鋳片の内部温
   度を測定することを特徴とする鋳片の内部温度測定方法
   。