JPH0435002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） シートバーを溶鋼から直接に製造するように開
発されたベルトキヤスタを呼ばれる連続鋳造機の
注入溶鋼薄層流に対する奪熱冷却を司るベルト状
の長辺モールド鋼板（以下単にモールド鋼板と呼
ぶ）の背後にて、不断に供給さるべき冷却水流の
水膜の厚み測定に関連して、この明細書に述べる
技術内容は上記特異な連続鋳造機の属する技術の
分野に位置づけられる。

ベルトキヤスタは、つくろうとするシートバー
の幅よりも広い幅をもつて走行輪回する鋼板製の
ベルトをモールド鋼板として、その上面に流入さ
れる溶鋼薄層を載置移送する間に冷却凝固を導く
ものであり、そのため、パツドとの間にすきまを
隔ててモールド鋼板を、その長手方向に循環走行
するように、たとえばプーリー間にかけ渡し、パ
ツドにあけてある多数の給水孔から、モールド鋼
板の背後に冷却水を噴出させ、かつ、多数の排水
孔より導出し、モールド鋼板がパツドを押す力と
この給水圧力とのつり合いにより冷却水流の水膜
を形成させるようにしている。

この冷却水流の水膜は、鋳造中、モールド鋼板
を介し、注入溶鋼薄層およびシートバー鋳片の抜
熱冷却を行うほか、モールド鋼板それ自体の溶損
を防止するのに役立つ。

それ故この冷却水流水膜の確実な形成を確認す
ること、またこの冷却水流水膜の層厚を検知する
ことは、ベルトキヤスタによつて安全かつ安定に
シートバーを生産するために最重要事項である。

（従来の技術） 上記した冷却水流の厚さ計測に係わる従来の技
術文献はないが出願人は先に特願昭58−150320
号、同150321号、同59−83431号などの各明細書
にて、ベルトキヤスタの冷却水流水膜の厚さを、
モールド鋼板走行中にモールド鋼板側から超音波
探触子を押し当て測定する方法を提案し、溶鋼を
鋳込んでいない状態で冷却水流水膜の厚さを予備
的に測定することに成功した。しかし、これらの
先行発明においては、溶鋼を鋳込んでいる状態
で、冷却水流水膜の厚さを測定することは、原理
的に不可能であつた。

（発明が解決しようとする問題点） 上記先行発明においては不可能であつた鋳込み
中のベルトキヤスタの冷却水流水膜の厚さの測定
方法及び装置を新たに提供することがこの発明の
目的である。

（問題点を解決するための手段） 上掲の発明目的は、次の手順によつて有利に成
就される。

ベルトキヤスタの長辺モールド鋼板２の背後に
て冷却水流５の導入導出を司るパツド１に取り付
けた超音波探触子１２により電気パルス送信器１
１からの電気パツドを超音波パルスとして長辺モ
ールド鋼板２に向けて送信し、長辺モールド鋼板
２の冷却水流５と接する面にて反射し超音波探触
子へかえつてきたエコーを受信器１４にてとらえ
ること、 超音波パルスの伝ぱ路上でかつ超音波探触子１
２の近傍である位置に設置した、超音波パルスの
一部を反射する反射体１３により反射して超音波
探触子１２へかえつてきたエコーを受信器１４に
てとらえること、 及び受信器１４にてとらえた超音波信号につい
て、反射体１３にて反射して超音波探触子１２へ
かえつたエコーと、長辺モールド鋼板２の冷却水
流５と接する表面にて反射して超音波探触子１２
へかえつたエコーとの時間差を求め、これと水中
での音速から、反射体１３と長辺モールド鋼板２
の距離を求め、さらにこれと反射体１３とパツド
１の表面の距離とから、パツド１の表面と長辺モ
ールド鋼板２との距離、すなわち、冷却水流５の
水膜厚さを求めることを特徴とする、ベルトキヤ
スタの冷却水膜の厚さの測定方法。

また第１発明の方法は、次の仕組みになる装置
を使用して効果的に実施され得る。

超音波探触子１２と、この超音波探触子をパツ
ドに保持・固定する探触子ホルダー２１と、超音
波パルスの一部を反射する反射体１３と、この反
射体１３を超音波パルスの伝ぱ路上でかつ超音波
探触子の希望である位置に保持する反射体支持体
２０と、超音波探触子に電気的に接続され、電気
パルスを印加する電気パルス送信器１１と、超音
波探触子に電気的に接続され、超音波探触子のと
らえた信号を増幅する受信器１４と、受信器１４
の出力に接続され、受信器の出力信号のうち、反
射体１３で反射し超音波探触子１２へかえつた超
音波エコーと長辺モールド鋼板２の表面で反射し
超音波探触子１２へかえつたエコーをそれぞれ取
り出し出力するゲート回路１６ａ，１６ｂと、入
力された信号から、反射体１３で反射し超音波探
触子１２へかえつたエコーと長辺モールド鋼板２
の表面で反射し超音波探触子１２へかえつたエコ
ーの時間差を求め、これを出力または表示する時
間計測器１７および時間計測器１７から入力され
た時間差をもとに、水膜の厚さを演算しこの値を
表示または記録する演算処理器１８とを具備して
成ることを特徴とする、ベルトキヤスタの冷却水
膜の厚さの測定装置。

さて第１図にて第１発明の方法の原理を示すよ
うに、電気パルス送信器１１より電気パルスを受
ける超音波探触子１２は、超音波パルスを図中矢
印方向に送信する。送信された超音波パルスはそ
の一部が、超音波伝ぱ路上でかつ超音波探触子１
２の近傍である位置に設置した反射体１３にて反
射し、超音波探触子１２へもどる。

また超音波パルスの大部分は長辺モールド鋼板
２の冷却水流５と接する面（以下単に表面とい
う）に達しここで反射しやはり超音波探触子１２
へもどる。

従つて超音波探触子陰極５位２にとらえられ、
超音波探触子１２に連結した受信器１４にて増幅
された超音波信号の波形は、第２図に示すように
なる。

第２図において５０は電気パルスおよび電気パ
ルスを受け超音波探触子１２の超音波振動子に起
こる振動をとらえたもの（メインバング）であ
り、５１は反射体１３にて反射し超音波探触子１
２へかえつたエコー、５２は長辺モールド鋼板２
の表面にて反射し超音波探触子１２へかえつたエ
コーである。

したがて、エコー５１とエコー５２の時間差
Δtを計測すれば、反射体１３と長辺モールド鋼
板２との距離ｄは以下の様に算出される。

ｄ＝Δt・ｃ／２ (1) ここにｃは水中での音速である。この値と、あ
らかじめ測定しておいた反射体１３とパツド１の
表面の距離d′とから冷却水流水膜の厚さΔdは、 Δd＝ｄ−d′ (2) から求めることができる。

具体的な冷却水流水膜厚さ測定装置の構成図を
第３図に示しここにパツド１に設置された超音波
探触子１２の周辺部は断面を、送信器１１、受信
器１４等の電気回路の部分をあらわすブロツク図
と複合して示してある。

超音波探触子１２は探触子ホルダー２１により
パツド１に固定する。この探触子ホルダー２１
は、ホルダー本体２１ａ、ホルダー蓋２１ｂ、お
よび弾性材２１ｃより成る。弾性材２１ｃは超音
波探触子１２をホルダー本体２１ａの内向きフラ
ンジに一定推力で押しつけ、超音波探触子１２を
探触子ホルダー２１に安定に固定する役割を果し
ている。

また、ホルダー本体２１ａには反射体支持体２
０を設け、これにより反射体１３を支持する。電
気パルス送信器１１は冷却水流５の水膜の厚さの
測定のため、超音波探触子１２へ入力する電気パ
ルスを一定の繰り返しで送信するものとし、一方
送信器１４も電気パルス送信器１１とともに、一
つの超音波探触子１２にケーブル１５介して接続
し、従つてこの超音波探触子１２は送信、受信の
役割を兼用する。

電気パルス送信器１１よりの電気パルスを受け
て超音波探触子１２は、超音波パルスを送信し、
この超音波パルスは、反射体１３および長辺モー
ルド鋼板２の表面にてそれぞれ反射し、超音波探
触子１２へかえる。超音波探触子１２へかえつた
超音波パルスは再びここで電気信号に変換され、
受信器１４に受信されて増幅されようにする。

増幅された信号は受信器１４から、ゲート回
路、１６ａ，１６ｂへ出力し、ゲート回路１６ａ
は入力された信号から、反射体１３の表面で反射
して超音波探触子１２へかえつたエコー５１を、
またゲート回路１６ｂは入力された信号から、長
辺モールド鋼板２の表面で反射して超音波探触子
１２へかえつたエコー５２をそれぞれ取り出し、
時間計測器１７へ出力する。時間計測器１７は２
つの入力１７ａ，１７ｂを有し、１７ａに加えら
れた信号があらかじめ設定しておいたしきい値を
越えると同時に時間計測を開始し、１７ｂに加え
られた信号があらかじめ設定しておいたしきい値
を越えると同時に時間計測を終了する働きをもつ
ている。従つてゲート回路１６ａにより入力１７
ａに入力されたエコー５１とゲート回路１６ｂに
より入力１７ｂに入力された５２のエコーの時間
差を計測し、この値を表示すると共に、演算処理
器１８へ出力する。

演算処理器１８は入力された時間差の値をとも
に(1)式を用いて反射体１３と長辺モールド鋼板２
の距離ｄを求め、さらにあらかじめ入力されてい
る反射体１３とパツド１表面の距離d′から冷却水
流５の水膜の厚さΔdを求め、これを表示すると
共に、適当な記録媒体にこの値を記録する。

第４図はこの発明のベルトキヤスタの冷却水流
水膜の厚さ測定方法に従う装置を用いて鋳込み中
のベルトキヤスタの冷却水流水膜の厚さを測定し
た例であり、鋳込みに伴う冷却水流水膜の厚さの
微少な変化が0.1mmよりよい精度で測定されてい
ることがわかる。

なお、探触子ホルダー２１は第４図に示したも
のでなくても、超音波探触子１２を安定にパツド
１に固定できるものであれば、どの様なものでも
よい。反射体１３としては不銹性の金属線が適当
であるが、実用上問題がなければこれ以外のどの
様な材質、形状のものでもよい。さらに第３図に
示した冷却水流水膜測定装置においては、反射体
１３および反射体支持体２０はパツド１の表面よ
りも長辺モールド鋼板２側へは突出しない様な形
式をとつているが、その理由は冷却水流水膜の厚
さが非常にうすくなつた場合、反射体１３あるい
は反射体支持体２０が長辺モールド鋼板２と接触
して損傷する危険性があるほか、長辺モールド鋼
板２にも表面疵が発生する危険性があり、実用上
好ましくないためであるが、水膜が厚いときに
は、とくに問題とはならない。また反射体１３と
超音波探触子１２の距離は、反射体１３および反
射体支持体２０がパツド１の表面をこえて長辺モ
ールド鋼板２側へ著しく突出しない限りどの様な
ものでもよい。なお第５図にて、パツド１に関す
る給水孔３と排水孔４の配列例を示した。

以上述べたところは固定された一つの点での冷
却水流水膜の厚さを実時間で連続的に測定するも
のであるが、ベルトキヤスタの冷却水流水膜の厚
さをよりよく把握するためには、多数の点でこの
測定を実施する必要が生じる場合があり、このと
き各点毎に上記の装置を用意してもよいが、何個
かの超音波探触子と一組の電気パルス送信器、受
信器、ゲート回路、時間計測器、演算処理器（以
下測定回路と略す）の間に、一定の時間間隔で
次々に各超音波探触子と測定回路の接続を変える
スイツチ回路を挿入し、一組の測定回路で数個の
超音波探触子の信号を処理する様にすれば、測定
回路の個数を大幅に減じることができ、実用上の
効果は著しい。

（発明の効果） 以上のとおり、第１発明によればベルトキヤス
タの長辺モールド鋼板背後における冷却水流の厚
さを鋳込み中にも精度よく測定でき、従つて適切
なモールド鋼板背後における冷却水流を確保する
制御にも利用できるので、ベルトキヤスタの安定
な操業を有利に果たすことができ、第２発明は上
記の方法の実施に使用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による冷却水膜の厚さの測定
要領を示す説明図、第２図は受信器にて得られる
信号の波形図であり、第３図はこの発明による冷
却水膜の厚さ測定装置の具体例を示す説明図であ
り、第４図は水膜厚さ測定結果の一例を示す波形
図、そして第５図はベルトキヤスタの長辺モール
ド鋼板の冷却構造を示す斜視図である。 １……パツド、２……長辺モールド鋼板、３…
…給水孔、４……排水孔、５……冷却水流水膜、
１１……電気パルス送信器、１２……超音波探触
子、１３……反射体、１４……受信器、１５……
信号ケーブル、１６ａ，１６ｂ……ゲート回路、
１７……時間計測器、１８……演算処理器、２０
……反射体支持体、２１ａ……探触子ホルダー本
体、２１ｂ……ホルダー蓋、２１ｃ……弾性体、
５０……メインバング、５１……反射体からの反
射エコー、５２……長辺モールド鋼板からの反射
エコー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ベルトキヤスタの長辺モールド鋼板２の背後
   にて冷却水流５の導入導出を司るパツド１に取り
   付けた超音波探触子１２により電気パルス送信器
   １１からの電気パルスを超音波パルスとして長辺
   モールド鋼板２に向けて送信し、長辺モールド鋼
   板２の冷却水流５と接する面にて反射し超音波探
   触子へかえつてきたエコーを受信器１４にてとら
   えること、 超音波パルスの伝ぱ路上でかつ超音波探触子１
   ２の近傍である位置に設置した、超音波パルスの
   一部を反射する反射体１３により反射して超音波
   探触子１２へかえつてきたエコーを受信器１４に
   てとらえること、 及び受信器１４にてとらえた超音波信号につい
   て、反射体１３にて反射して超音波探触子１２へ
   かえつたエコーと、長辺モールド鋼板２の冷却水
   流５と接する表面にて反射して超音波探触子１２
   へかえつたエコーとの時間差を求め、これと水中
   での音速から、反射体１３と長辺モールド鋼板２
   の距離を求め、さらにこれと反射体１３とパツド
   １の表面の距離とから、パツド１の表面と長辺モ
   ールド鋼板２との距離、すなわち、冷却水流５の
   水膜厚さを求めることを特徴とする、ベルトキヤ
   スタの冷却水膜の厚さの測定方法。 ２ 超音波探触子１２と、この超音波探触子をパ
   ツドに保持・固定する探触子ホルダー２１と、超
   音波パルスの一部を反射する反射体１３と、この
   反射体１３を超音波パルスの伝ぱ路上でかつ超音
   波探触子の近傍である位置に保持する反射体支持
   体２０と、超音波探触子に電気的に接続され、電
   気パルスを印加する電気パルス送信器１１と、超
   音波探触子に電気的に接続され、超音波探触子の
   とらえた信号を増幅する受信器１４と、受信器１
   ４の出力に接続され、受信器の出力信号のうち、
   反射体１３で反射し超音波探触子１２へかえつた
   超音波エコーと長辺モールド鋼板２の表面で反射
   し超音波探触子１２へかえつたエコーをそれぞれ
   取り出し出力するゲート回路１６ａ，１６ｂと、
   入力された信号から、反射体１３で反射し超音波
   探触子１２へかえつたエコーと長辺モールド鋼板
   ２の表面で反射し超音波探触子１２へかえつたエ
   コーの時間差を求め、これを出力または表示する
   時間計測器１７および時間計測器１７から入力さ
   れた時間差をもとに、水膜の厚さを演算しこの値
   を表示または記録する演算処理器１８とを具備し
   て成ることを特徴とする、ベルトキヤスタの冷却
   水膜の厚さの測定装置。