JPH056843B2 - - 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と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、不断に供給されるべき冷却水流
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、該モールド鋼板の冷却を
司る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、この
給水圧力とモールド鋼板をパツドに向けて押す力
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、注入溶鋼薄層ないしはシートバー鋳片の
抜熱冷却をを行うほか、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膜を検知する
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） 鋳込み時における冷却水流の水膜厚さの計測方
方に係わる従来の技術としては、出願人が先に特
願昭59−217407号明細書にて開示したように ベルトキヤスタのモールド鋼板の背後にて冷却
水流の導入導出を司るパツドに取り付けた超音波
探触子により、モールド鋼板に向けて超音波パル
スを送信し、モールド鋼板の冷却水流と接する面
にて反射し超音波探触子へかえつてきたエコーを
受信し、超音波パルスの伝ぱ路上に設置した超音
波パルスの一部を反射する反射体をとくに用いて
冷却水流の水膜の厚さを求めることに成功してい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記の場合、次に示す問題点のあ
ることが最近判明してきた。

(1) 反射体にて反射し超音波探触子へかえつたエ
コーS₀と、モールド鋼板の冷却水流に接する表
面にて反射し超音波探触子へかえつたエコーS₁
の時間差の測定は、時間計測器にて、エコーS₀
が所定のトリガレベルを上回ると同時に時間計
測を開始し、エコーS₁が所定のトリガレベルを
上回ると同時に時間計測を終了することによつ
て行なわれるが、反射体と超音波探触子の位置
関係が反射体あるいは超音波探触子の設置上の
精度の問題からずれてしまうと、エコーS₀およ
びエコーS₁の振幅が変化し、エコーS₀あるいは
エコーS₁の一定の時間的なポイントで時間計測
のためのトリガがかからなくなつて、測定され
たエコーS₀とS₁との時間差に、このための誤差
を生ずるうれいがないとは言えない。

(2) 冷却水流が存在しない場合には、超音波探触
子には、何らの信号も受信されないため、冷却
水流が存在しない場合に超音波探触子の感度等
のチエツクは全く不可能である。

(3) 反射体およびこれらの支持体は冷却水の流れ
方を、多少ではあるが変化させる働きをもつ。
従つてこの発明はこの様な事情に鑑みなされた
ものであつて、 (1) 基準エコー（前記の先願発明においてはエコ
ーS₀）及びモールド鋼板の冷却水流に接する面
からの反射エコーS₁が一定の大きさとなり、 (2) 冷却水流が存在しなくても、超音波探触子の
感度等のチエツクが可能な、 (3) 測定手段による冷却水流の乱れのごく小さ
な、鋳造時のみならず、鋳造開始前においても
測定の可能なベルトキヤスタの冷却水流の水膜
厚さの測定方法 を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） この発明は、ベルトキヤスタの長辺モールド鋼
板の背後にて冷却水流の導入・導出を司るパツド
に設置した、遅延材を取付けた超音波探触子によ
り、長辺モールド鋼板に向けて超音波パルスを送
信し、遅延材の冷却水流と接する表面にて反射
し、超音波振動子へかえつたエコーS_Bを受信し、
かつ、長辺モールド鋼板の冷却水流と接する表面
にて反射し超音波振動子へかえつたエコーS₁を受
信し、超音波振動子にて受信されたエコーS_Bとエ
コーS₁との時間差を求め、この時間差と水中での
音速とから遅延材の冷却水流と接する表面と長辺
モールド鋼板の冷却水流と接する表面との距離を
求め、さらに遅延材表面とモールド鋼板表面との
距離並びに、遅延材の冷却水流と接する表面とパ
ツド表面との距離とから、長辺モールド鋼板の冷
却水流に接する表面とパツド表面との距離、即
ち、冷却水流の厚さを求めることである。

さて第１図にこの発明の基本的な構成を示し、
図中１はパツド、２は長辺モールド鋼板、３は給
水孔、４は排水孔、５は冷却水流の水膜、６は超
音波探触子、７は超音波振動子、８は遅延材、９
はケース、１０はホルダである。超音波探触子６
は、超音波振動子７、遅延材８、ケース９により
構成され、ホルダ１０によりパツド１に取り付け
られている。

電気パルス送信器１１より電気パルスを受けて
超音波振動子７は、超音波パルスを矢印１２の方
向へ送信する。

送信された超音波パルスは、遅延材８の冷却水
流の水膜５に接する表面に達すると、ここで遅延
材８と水との音響インピーダンスの違いに応じ反
射・屈折の法則に従つて、反射する成分と透過す
る成分とにわかれ、もちろん反射された超音波パ
ルスは再び超音波振動子７へもどりまた冷却水流
の水膜５へ透過した超音波パルスの１部は、モー
ルド鋼板２の水膜５と接する表面にて反射し、さ
らに遅延材８へ入射しこれを通り抜け超音波振動
子７へもどる。

従つて超音波振動子７にて受信され、超音波振
動子に信号ケーブル１３で連結した受信増幅器１
４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図において番号１５により電気パルス送信
器１１よりの電気パルス、この電気パルスを受け
超音波振動子７に起る振動をとらえたもの、およ
び超音波振動子７と遅延材８との間での超音波パ
ルスの反射をとらえたものが重なり合つたメイン
バングを示し、S_Bは、遅延材８の水膜５と接する
表面にて反射し、超音波振動子７へかえつたエコ
ーそしてS₁はモールド鋼板の水膜５と接する表面
にて反射し、超音波振動子７へかえつたエコーで
ある。

従つてエコーS_BとエコーS₁の時間差〓ｔを受信
増幅器１４にゲート回路１６ａ，１６ｂを経て連
結された時間計測器１７によつて計測すれば、超
音波探触子６の遅延材８の水膜５に接する表面
と、モールド鋼板２の水膜５に接する表面との距
離ｄは以下の様に算出される。

ｄ＝〓ｔ・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遅延材８の水膜５に接す
る表面とパツト表面との距離d′とから冷却水流５
の水膜厚さ〓ｄは、 〓ｄ＝ｄ−d′ ……(2) から求めることができる。

なお前記したゲート回路１６ａ，１６ｂは、第
２図に示した如き受信増幅器１４の出力波形か
ら、それぞれ、エコーS_B、エコーS₁を抽出するた
めのものである。

また第２図に示した如き受信増幅器１４の出力
波形において、水膜厚さ〓ｄが大きい場合にはエ
コーS_BとエコーS₁の間に、遅延材８の中で生じた
超音波パルスの多重反射によるエコーが現われる
こともあり得るが、遅延材８の材質を適当とすれ
ばこれらのエコーの振幅はエコーS_Bおよびエコー
S₁に比べ十分無視できる大きさとなる。

（作用） この発明は、この様に構成したもので、 (1) 冷却水流での超音波パルスの伝ぱ路上に反射
体を設置しなくても基準エコー（エコーS_B）が
得られ、しかもこの基準エコーS_Bおよびモール
ド鋼板２の水膜５に接する面からの反射エコー
（エコーS₁）の振幅は、各界面における音響イ
ンピーダンスの相違によつてのみ決まるため、
非常に安定であり、先願特願昭59−217406号明
細書にのべた反射体と超音波探触子の位置関係
のずれによるような、各エコーの振幅の変動は
起らない。

(2) また冷却水流がなくても、遅延材８の端面か
らは反射エコーは得られるため、冷却水流がな
くても、超音波探触子６の感度などのチエツク
ができる。

(3) 第１図にみられる通り、反射体およびその支
持体が不要で、測定手段による冷却水流の乱れ
をごく小さくできる。

などの利点を有する。

（実施例） 具体的な冷却水流水膜厚さ測定装置の一例の構
成を第３図に示し、ここにパツド１に設置した超
音波探触子６の周辺部は断面図で、また電気パル
ス送信器１１、受信増幅器１４等の電気回路の部
分はブロツク図を用い複合して示してある。

超音波探触子６は、超音波振動子７、遅延材
８、ケース９、ダンピング材１８から構成された
探触子ホルダー１０によりパツド１に固定されて
いる。この探触子ホルダー１０は、ホルダー主部
１０ａ、固定ふた１０ｂ、および弾性材１０ｃよ
り成る。弾性材１０ｃは超音波探触子６をホルダ
ー主部１０ａの内向きフランジ１０a′に一定の推
力で押しつけ、超音波探触子６を探触子ホルダー
１０に安定に固定する役割を果している。

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、超音波振動子７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
方受信増幅器１４も電気パルス送信器１１ととも
に、１つの超音波振動子７に接続し、従つてこの
超音波振動子７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、超音波振動子７は超音波パルスを送信し、こ
の超音波パルスは、遅延材８の冷却水流５に接す
る表面およびモールド鋼板２の冷却水流５に接す
る表面にてそれぞれ反射し、超音波振動子７へか
える。超音波振動子７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、受信増幅器１４
に受信され適当に増幅される。

増幅された信号は受信増幅器１４から、ゲート
回路１６ａ，１６ｂへ出力され、ゲート回路１６
ａは入力された信号から遅延材８の表面で反射さ
れ超音波振動子７へ返つたエコーS_Bを、またゲー
ト回路１６ｂは入力された信号からモールド鋼板
２の冷却水流５に接する面で反射された超音波振
動子７へかえつたエコーS1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上回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上回ると同時に時間計測
を終了する働きをもち、従つてゲート回路１６ａ
により入力１７ａに入力されたエコーS_Bとゲート
回路１６ｂにより入力１７ｂに入力されたエコー
S₁の時間を計測し、演算処理器１９へ出力する。

演算処理器１９は入力された時間差の値をもと
に(1)式を用いて遅延材８の冷却水流５に接する表
面とモールド鋼板２の冷却水流５に接する表面と
の距離ｄを求め、さらにあらかじめ入力されてい
る遅延材８の冷却水流５に接する表面とパツド１
の表面の距離d′から、冷却水流５の水膜の厚さ〓
ｄ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造時の
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変
化が0.1mmよりよい精度にて測定されていること
がわかる。

なお、探触子ホルダー１０は第３図に示したも
のでなくても、超音波探触子６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。

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
場合であるが、第５図に部分を示したベルトキヤ
スタの冷却水流水膜の厚さをより詳細に把握する
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、このとき各点ごとに上記の装
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、受信増幅器、ゲート回
路、時間計測器、演算処理器（以下測定回路と略
称する）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かえるスイツチ回路
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
大幅に減ずることができ、実用上の効果も高い。

（発明の効果） 以上のとおり、この発明によれば、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
厚さを鋳造時のみならず鋳造開始前においても精
度よく測定でき、従つてモールド鋼板背後におけ
る冷却水流を適切に確保するための制御にも利用
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図図は受信増幅器にて得
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、第４図は水膜厚さ測定結果の一例を示す説明
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、
６………超音波探触子、７……超音波振動子、８
……遅延材、９……ケース、S_B……エコー、S₁…
…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の背後に
   て冷却水流の導入・導出を司るパツドに設置し
   た、遅延材を取付けた超音波探触子により、長辺
   モールド鋼板に向けて超音波パルスを送信し、 遅延材の冷却水流と接する表面にて反射し、超
   音波振動子へかえつたエコーS_Bを受信し、かつ、 長辺モールド鋼板の冷却水流と接する表面にて
   反射し超音波振動子へかえつたエコーS₁を受信
   し、 超音波振動子にて受信されたエコーS_Bとエコー
   S₁との時間差を求め、 この時間差と水中での音速とから遅延材の冷却
   水流と接する表面と長辺モールド鋼板の冷却水流
   と接する表面との距離を求め、 さらに遅延材表面とモールド鋼板表面との距離
   並びに、遅延材の冷却水流と接する表面とパツド
   表面との距離とから、長辺モールド鋼板の冷却水
   流に接する表面とパツド表面との距離、即ち、冷
   却水流の厚さを求める 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。