JPH04172202A - 金属体の面間間隙計測方法 - 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、夫々の一面を互いに対向させて配された金属
体の面間間隙を計測する方法に関し、特に、連続鋳造用
鋳型の内壁と該鋳型から引抜かれる鋳片との間に生じて
いる面間間隙の計測に好便に利用し得る面間間隙計測方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来、金属体の相対向する面間の間隙を計測する代表的
な方法としては、次の２つの方法がある。

第１の計測方法は、本体部から進退自在に突出する検出
杆を備えた接触式の間隙計測器を用いる方法である。こ
の間隙計測器は、一方の金属体に前記本体部を固定し、
他方の金属体の対向面に前記検出杆の先端を当接せしめ
て用いられ、このとき、所定の基準位置からの検出杆の
突出長さを本体部に内蔵された検出手段により機械的又
は電気的に検出して、この検出結果に基づいて前記間隙
の寸法を特定する構成となっている。ところがこの方法
の実施に際しては、検出対象となる金属体表面への検出
杆の当接を確実に行い得ることが必要であり、計測が可
能な用途が、検出杆の当接面が滑らかであり、しかも両
金属体が相対的に停止状態にあるか、又は比較的低い速
度にて運動している場合に限られるという難点がある。

一方、第３図にその実施態様を示す第２の計測方法は、
計測対象となる間隙３を隔てて夫々の一面を相対向させ
である金属体１，２の一方、例えば金属体１に、適宜の
ケースに収納したセンサコイル２０を埋設し、このセン
サコイル２０を他方、即ち金属体２の対向面に臨ませて
実施される。そして、この状態にてセンサコイル２０に
高周波電流を通電せしめた場合、導電体である金属体２
の表面に渦電流が誘起され、これに起因する磁場の作用
によりセンサコイル２０には、金属体２の表面からの離
隔距離、即ち、前記間隙３の寸法に応じたインピーダン
ス変化が生じるから、逆に、センサコイル２０のインピ
ーダンス変化を監視することにより前記間隙３の寸法を
知り得る。即ちこの方法においては、検出端として機能
する前記センサコイル２０を検出対象となる金属体２に
接触させる必要がな（、金属体１，２間に相対運動が生
じている場合等、前記第１の計測方法の実施が困難な場
合においても確実な計測が可能となる。

〔発明が解決しようとする課題〕

さて、金属体の面間間隙の計測を必要とする用途の１つ
として、連続鋳造用鋳型の内壁と、この鋳型から引抜か
れつつある鋳片との間の間隙を計測する用途がある。こ
の間隙の計測は、鋳型内部における溶鋼の冷却状態を適
正化し、製品鋳片における表面疵の形成、及びブレーク
アウト現象の発生等、連続鋳造設備の安定操業を阻害す
る各種の不都合を未然に防止するために重要なものであ
る。

ところが、このような連続鋳造用の鋳型と鋳片との間の
間隙計測においては、前記第１の計測方法の適用が不可
能なことは勿論、一方の金属体、即ち、鋳片が高温であ
ることから、第２の計測方法によっても正確な計測が難
しいという問題がある。つまり、この間隙計測に第２の
計測方法を適用する場合、鋳型（金属体１）にセンサコ
イル２０を埋設し、検出対象である鋳片（金属体２）に
臨ませるが、このとき、センサコイル２０を金属体２の
高温から保護するため、第４図に示す如く、センサコイ
ル２０を金属体１中に深く埋込む必要かあり、センサコ
イル２０のインピーダンス変化に導電体である金属体１
の影響が生じ、このインピーダンス変化と間隙３の寸法
とが正しく対応せず、正確な計測結果が得られない結果
となる。このように、連続鋳造用鋳型と鋳片との面間間
隙は、これの正確な把握が連続鋳造設備の安定操業に極
めて重要であるにも拘わらず、従来、直接的な計測は不
可能であるとされており、鋳型の内壁温度を測定し、こ
の結果から前記間隙の大小を間接的に認識しているのが
現状である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、相対
向する２つの金属体の面間間隙を、一方の金属体が高温
であり、しかも他方に対して相対運動している場合にお
いても正確に計測でき、連続鋳造用鋳型と鋳片との間の
間隙の計測を可能とする金属体の面間間隙の計測方法を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る金属体の面間間隙計測方法は、夫々の一面
を互いに対向せしめた金属体の面間間隙を計測する方法
において、前記金属体の一方に、他方との対向面と略平
行な面内にて適長離隔させて一対のコイルを埋設し、一
方のコイルに低周波の励磁電流を通電して磁場を発生さ
せ、この発生磁場により他方のコイルに誘起される誘導
電流を捉え、該誘導電流と前記励磁電流との間に生じる
位相差及び／又は強度差を検出して、この検出結果に基
づいて前記面間間隙の寸法を特定することを特徴とする
。

〔作用〕

本発明においては、相対向して配された金属体の一方に
、他方との対向面と平行な面内にて適長離隔せしめて一
対のコイルを埋設し、これらのコイルの内の一方に低周
波の励磁電流を通電して、磁場を発生する送信コイルと
して機能させ、この磁場のエネルギが両金属体中及び両
者間の間隙を伝播して他方のコイルに誘起する誘導電流
を捉えたとき、この誘導電流には、磁場エネルギの伝播
経路の相違、特に前記間隙の大小に応じた位相遅れ及び
強度低下が生じることを利用し、この励磁電流と受信コ
イルの誘導電流との間の位相変化及び／又は強度変化を
検出して前記間隙の寸法を特定する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は、連続鋳造用鋳型と鋳片との間の間隙計測に
おける本発明に係る金属体の面間間隙計測方法（以下本
発明方法という）の実施状態を示す模式的ブロック図で
ある。

図中１は、上下に開口を有し筒形をなす連続鋳造用の鋳
型である。該鋳型１には、これの上側開口部から内部に
適長侵入せしめた浸漬ノズル４を経て溶鋼５が注入され
ており、この溶鋼５は、鋳型ｌの水冷された内壁との接
触により冷却（１次冷却）され、凝固シェル２ａにてそ
の外側を被覆された鋳片２となり、鋳型１の下側開口部
から下方に連続的に引抜かれる。鋳型１の下側には、鋳
片２の引抜き経路に沿って多数の冷却水ノズル（図しせ
ず）が配してあり、鋳片２は、これらの冷却水ノズルの
噴射水により更に冷却（２次冷却）されて、内側に至る
まで凝固が進行した後に所望の長さに切断され、圧延等
の後工程に素材として送給される。

以上の如き連続鋳造設備の操業に際し、鋳型１内部の溶
鋼５の表面には、該表面の酸化防止及び該表面からの熱
放散の防止のためパウダ６が供給されており、このパウ
ダ６は、溶鋼５との接触により溶融し、鋳型１の周壁に
沿って鋳片２との間に流入して、鋳型ｌと鋳片２との間
の潤滑剤としての作用もなす。即ち、操業中の鋳型１の
内壁面と鋳片２の外表面との間には、溶融状態にあるパ
ウダ６にて充填された間隙３が生じるが、この間隙３が
鋳型１０周方向に不均一な分布を有する場合、鋳片２の
周方同各部位における冷却状態が相違する結果となり、
凝固シェル２ａが周方向に不均等な厚さ分布を有し、こ
れが製品鋳片の表面疵の要因となって表面品質の低下を
招来するのみならず、ブレークアウトの発生を招来し、
操業停止を余儀なくされる虞も生じる。

本発明方法は、このように鋳型１　（金属体１）の内壁
面と鋳片２（金属体２）の外表面との間に形成され、連
続鋳造設備の操業に際して重要な意味を持つ間隙３の寸
法特定を可能とするものであり、図示の如く、鋳型１に
これの内壁に面して送信コイル１０及び受信コイル１１
を埋設して実施される。送信コイル１０は、発振回路１
２に接続してあり、該発振回路１２の出力である低周波
電流の通電により励磁されて、その周辺に磁場を形成す
る作用をなす。一方、受信コイル１１は、検出対象とな
る鋳片２の外表面と略平行な面内にて前記送信コイル１
０の下方に適長離隔した位置に埋設してあり、送信コイ
ル１０の励磁により発生する磁場エネルギの作用により
該受信コイル１１に後述の如く誘起される誘導電流は、
増幅器１３を経て位相差検出器１４に与えられている。

位相差検出器１４には、前記発振回路１２の出力もまた
与えられており、該位相差検出器１４は、送信コイル１
０に与えられる励磁電流と受信コイル１１に誘起される
誘導電流との間の位相差を求め、この結果を演算部Ｉ５
に与える動作をなす。演算部１５は、予め実施された試
験結果に基づいて得られた間隙３の寸法と前記位相差と
の対応関係を記憶しており、位相差検出器１４がらの入
力をこの対応関係に適用して間隙Ｓの寸法を演算する動
作をなし、得られた結果は、例えば、該演算部１５の出
力側に接続されたＣＲＴデイスプレィ等の表示器１６上
に表示せしめ、オペレータによる操業管理に利用するよ
うにしてもよく、また、より直接的に鋳片２の引抜き速
度（鋳込速度）の制御に用いることも可能である。

以上の如（本発明方法は、鋳片２の外表面と略平行をな
す面内において適長離隔して鋳型１に一対のコイル、即
ち、送信コイル１ｏ及び受信コイル１１を埋設し、送信
コイル１０に低周波の励磁電流を通電せしめて磁場を発
生させ、この磁場の作用により受信コイル１１に誘起さ
れる誘導電流と前記励磁電流との位相差を検出し、この
検出結果に基づいて間隙３の寸法を特定する方法であり
、次にこの手順により正しい寸法が得られる原理につき
説明する。

第２図は、本発明方法の計測原理の説明図であり、前述
の如く行われる本発明方法は、夫々の−面を相対向させ
た一対の金属体、即ち、鋳型１と鋳片２との間に形成さ
れた間隙３を、一方の金属体である鋳型１に送信コイル
１０及び受信コイル１１を埋設することにより計測する
方法である。送信コイル１０への前述の如き励磁電流の
印加に応じて発生する磁場のエネルギは、第２図中に矢
符にて示す如く、鋳型１内を直接伝播する第１の経路、
鋳型ｌと鋳片２との間の間隙３を伝播する第２の経路、
及び鋳片２の内部を伝播する第３の経路を夫々経て受信
コイル１１に達し、該受信コイル１１に誘導電流が誘起
されるが、このとき、鋳型１の内壁は通常銅板であり、
鋳片２に比較して高い導電率を有することから、前記第
１の経路を伝播する磁場エネルギの減衰程度は大きく、
送信コイル１０と受信コイル１１との離隔距離が所定長
を超えると、第１の経路、即ち鋳型１の内部を経て受信
コイル１１に達する磁場エネルギは無視出来るレベルと
なり、受信コイル１１周辺の磁場は、第２．第３の経路
を伝播する磁場エネルギに支配される。

ここで、非導電体である間隙３からなる第２の経路を伝
播する磁場エネルギと、導電体である鋳片２からなる第
３の経路を伝播する磁場エネルギとを比較した場合、前
者は後者に比して位相遅れが少な（、これら双方により
形成される磁場によって受信コイル１１に誘起される誘
導電流全体の位相遅れ量は、第２の経路を構成する間隙
３の大小に応じて減少する。従って、予め両者の相対関
係を調べ、この結果を演算部１５に記憶させておけば、
位相差検出器１４から前述の如く与えられる位相差を用
いて間隙３の寸法を演算することが可能となる。

またこのとき、送信コイル１０と受信コイル１１との離
隔距離を前記第１の経路の伝播エネルギのレベルが十分
小さくなるように選定すれば、鋳型１の内壁面からのこ
れらのコイル１０．１１の埋設深さの如何に拘わらず受
信コイル１１へ達する磁場エネルギへの鋳型１の影響を
排除でき、前述した手順による間隙３の寸法特定は確実
になし得る。即ち、送信コイル１０及び受信コイル１１
を高温の鋳片２から十分離隔せしめて配することかでき
、これらのコイル１０．１１に鋳片２からの熱放射に伴
う損傷を生じる虞なく、間隙３の寸法特定をなし得る結
果となる。

更に、第２．第３の経路における磁場エネルギの伝播量
を比較した場合、非導電体である間隙３からなる第２の
経路における単位伝播量は、導電体である鋳片２からな
る第３の経路におけるそれよりも大きいことは明らかで
あり、受信コイル１１には、第２の経路を構成する間隙
３の大小に略比　　。

測的に対応する強度の誘導電流が誘起されることとなる
。従って、受信コイル１１における誘導電流と送信コイ
ル１０に印加される励磁電流の強度差により間隙３の寸
法を特定することも可能であり、このこともまた本発明
の範囲に含まれる。

なお本実施例においては、連続鋳造用の鋳型１の内壁と
これの内部の鋳片２の外表面との間の間隙３を計測する
場合について説明したが、本発明方法の適用範囲はこれ
に限るものではなく、あらゆる種類の金属体間の間隙計
測に適用可能なことは言うまでもない。

また、送信コイル１０に印加する低周波電流の周波数は
、特に限定するものではないが、現段階においては、１
０〜１０００Ｈｚ程度の周波数の採用により好結果が得
られている。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明方法においては、相対向する金
属体の一方に他方との対向面と略平行な面内にて適長離
隔させて一対のコイルを埋設し、これらの一方を低周波
の励磁電流の通電により磁場を発生する送信コイルとし
、両金属体中及び両者間の間隙を伝播するこの磁場のエ
ネルギにより他方のコイルに誘起される誘導電流を捉え
、この誘導電流に、前記磁場エネルギの伝播経路の相違
、特に前記間隙の大小に応じて生じる位相変化又は強度
変化に基づいて前記間隙の寸法を特定しており、検出端
として機能するコイルを検出対象となる金属体に接触さ
せることなく間隙寸法の計測が可能となる。従って、連
続鋳造設備の安定操業のために極めて有用な情報である
鋳型と鋳片との間の間隙を計測する場合等、一方が他方
に対して相対運動している場合においても、両者の面間
間隙を確実にしかも精度良く計測できる等、本発明は優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造用鋳型と鋳片との間の間隙計測におけ
る本発明方法の実施状態を示す模式的ブロック図、第２
図は本発明方法の原理の説明図、第３図は従来の計測方
法の実施状態を示す模式図、第４図はその問題点の説明
図である。 １・・・鋳型　　２・・・鋳片　　２ａ・・・凝固シェ
ル３・・・間隙　　１０・・・送信コイル　　１１・・
・受信コイル１４・・・位相差検出器　　１５・・・演
算部特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　
弁理士　　河　　野　　登　　夫第　　　２　　　図 第　　　３　　　図 第　　　４　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、夫々の一面を互いに対向せしめた金属体の面間間隙
   を計測する方法において、 前記金属体の一方に、他方との対向面と略平行な面内に
   て適長離隔させて一対のコイルを埋設し、一方のコイル
   に低周波の励磁電流を通電して磁場を発生させ、この発
   生磁場により他方のコイルに誘起される誘導電流を捉え
   、該誘導電流と前記励磁電流との間に生じる位相差及び
   ／又は強度差を検出して、この検出結果に基づいて前記
   面間間隙の寸法を特定することを特徴とする金属体の面
   間間隙計測方法。