JPS61230019A - 溶解位置測定装置 - Google Patents

溶解位置測定装置

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JPS61230019A
JPS61230019A JP60071362A JP7136285A JPS61230019A JP S61230019 A JPS61230019 A JP S61230019A JP 60071362 A JP60071362 A JP 60071362A JP 7136285 A JP7136285 A JP 7136285A JP S61230019 A JPS61230019 A JP S61230019A
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arc
melted
electrodes
electrode
materials
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Hidekazu Makabe
英一 真壁
Naoki Harada
直樹 原田
Katsuhiko Murakami
勝彦 村上
Hideaki Mizukami
秀昭 水上
Kinya Inamoto
稲本 金也
Hirotaka Nakagawa
中川 大隆
Katsujiro Watabe
渡部 勝治朗
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Nippon Kokan Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明はアーク溶解させる対向配置した鋼等の被溶解材
間の間隔およびセンタ位置を測定する溶解位置測定装置
に関する。
〔発明の技術的背景〕
鋼や合金等の溶解にはアークを発生させこのアーク熱に
よシ溶解するアーク溶解法なる技術がある。この技術の
うち特開昭55−165271号公報に開示されている
VADIIER(Vacuum AreDouble 
Electrode Remelting)法と呼ばれ
るものがある。これは第9図に示すように非水冷鋳型1
上部に一対の消耗電極2,3を水平方向に対向させて設
置し、これら電極2,3間に真空中でアークAを発生さ
せ、このアーク熱により電極2.3を溶融するものであ
る。
また、他の溶解方法として第10図に示す技術もある。
すなわち、消耗電極4,5を鋳型6上部にその中心線が
交わるように水平または下方向きに対向させて設置し、
真空下あるいは、不活性ガス雰囲気中で各電極4,5間
及び各電極4,5と鋳型6及び再溶解インコ゛ット7間
にアークBを発生させ、そのアーク熱によシミ極4.5
を溶融させるものである。
なお、消耗電極4.5は長手方向(()←)にスライド
可能であるとともに(−ウに)方向に移動可能な構成と
なっておシ、溶解の進行に従って消耗電極4.5を送出
させて各電極4,5間のギャップが調整されている。こ
のようにして溶融した溶融金属は落下して鋳型6に入シ
、この鋳型6において溶融プール8となり凝固してイy
 f 。
ドアとして製造される。
ところで、以上のアーク熱溶解法の技術においてアーク
を安定して発生して効率良く溶解し高品質で均一なイン
ゴットを製造するには、各電極2,3おLび4,5間の
間隔および電極間のセンタ位置の情報を知るととが重要
な事項である。つまシ、間隔が長いとアークが発生しな
くなシ、また間隔が短かく各電極が接触する状態となる
とアークは発生しなくなシ再点孤が困難となってしまう
。また、断面積の小さいインプットやホローーース等の
製造に際しては、粒滴状の溶解金属を鋳型内の所定位置
に落下させる必要があシ、このため電極の間隔およびそ
のセンタ位置を高精度に制御しなければならない。
〔背景技術の問題点〕
しかしなから従来、各電極間の間隔、センタ位置はオペ
レータの目視によシその情報を得、この情報に基づいて
電極間の間隔、センタ位置を制御しているのが現状であ
る。したがってアーク発生に適切な電極間隔およびセン
タ位置が得られずその制御装置の実現が要望されている
〔発明の目的〕
本発明は上記実情に基づいてなされたもので、その目的
とするところは、オンラインで電極間隔およびそのセン
タ位置が測定できる溶解位置測定装置を提供することに
ある。
〔発明の概要〕
本発明は、アーク光成分を除去して放射輝度成分を通過
させる光学フィルタが設けられた輝度検出器によシ対向
配置された被溶解材の輝度を検出し、この検出信号から
被溶解材の温度分布を求め、さらにこの温度分布から間
隔位置演算手段が被溶解材の間隔およびセンタ位置を求
める溶解位置測定装置である。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第1図は溶解位置測定装置の全体構成図である。同
図においてIOはアーク溶解炉の真空容器であシ、11
.12は被溶解材としての各電極である。Cはアークで
あり、I3は落下している粒滴状の溶解金属である。
20は輝度検出器としての撮像装置であって、これは電
極11.12の放射輝度分布を真空容器10に設けられ
ている測定窓を通して検出するもので、その視野5は各
電極11.12が入るような1次元となっている。
30はアーク位置演算装置であって、これは撮像装置2
0からのぎデオ信号を受けてこのビデオ信号から各電極
11.12の温度分布を求め、この温度分布から電極間
隔およびそのセンタ位置を演算し求めるものである。
ここで、撮像装置20およびアーク位置演算装置30の
具体的な構成について第2図を参照して説明する。
撮像装置20は、その先端に光学フィルタ21が設けら
れ、この光学フィルタ21を通った輝度光がレンズ22
を通ってセンサ23上に結像されるようになっている。
このセンサ23は光電変換素子を1次元に多数配列した
構成のもので、例えば光電変換素子としてシリコン・フ
ォト・ダイオード・アレイ(リニア・アレイ、C0D−
次元センサ)を1024素子配列した構成となりている
ここで、光学フィルタ2Iについて説明する。
第3図は電極11.12間で発生するアークCの分光放
射特性と黒体炉を用いて得られた黒体の分光放射特性と
の相対的比較を示している。
なお、同図においてアーク・ス、ベクトルは被溶解材と
して数種ある中の一例であるが、他の被溶解材を用いた
場合でも、また不活性雰囲気、或は真空度を変えた場合
でもスペクトルは異なるが0685μm以上については
黒体放射に比べ殆んど無視しうろことが判明している。
また同図はシリコン・フォト・ダイオード・プレイを検
出器としたマルチ・チャンネル分光器を用いて測定した
もので、これに用いたレンズ、回折格子、フォト・ダイ
オード・アレイの総合的な分光感度は第4図に示すよう
になっていることが判明している。
第3図に示すようにアーク光の放射分光特性は、波長0
.8011m付近まで強いス(クトルが存在する。一方
、波長0.80μm以下ではシリコン・フォト・ダイオ
ード・アレイを用いたアーク光のスペクトルは、例えば
1500’CPJ、1650℃P2の黒体放射と比較し
て非常に弱くほとんど無視しうることかわかる。
従りて、本実施例における光学フィルタ21は、8/N
を向上させるために波長0.90μm以上の赤外線透過
フィルタを用いてアーク光を除去し、各電極11.12
の放射輝度分布を検出するよう罠なっている。この場合
、第4図かられかるように波長0.90μm以上でもシ
リコン・フォト・ダイオード・アレイは感度を持ってお
シしかも測定対象温度が1400℃以上であって十分な
出力値が得られる。
また、レンズ22は各電極11.12の移動範囲領域を
視野とするような焦点距離のものが選定されて設けられ
ている。さらに撮像装置2011Cは、センサ23を駆
動するドライバ回路24およびビデオ信号増幅回路25
が内股されている。
次にアーク位置演算装置30の構成について説明する。
スタート・9ルス発生回路31はドライバ回路24を起
動するスタート・譬ルスを発生するもので、このスター
ト・譬ルスの周波数(センサ23での走査周波数)は一
定輝度の対象を測定する場合、出力電圧とは反比例の関
係にあるので、黒体炉校正を行う時に測定する温度範囲
を満たすような周波数をもうて発生する。32、はビデ
オ信号増幅回路25からのビデオ信号のレベルを判定し
て溶解温度付近に達したかを判断してこの旨をシーケン
ス制御部33に送出するとともにビデオ信号を放射輝度
分布記憶部34に送出するものである。なお、ビデオ信
号は放射輝度分布記憶部34に記憶される前にディノタ
ル化されるようになりている。35は間隔位置演算部で
あって、これは放射輝度分布記憶部34に記憶されたデ
ィジタルビデオ信号を゛読み出して電極11.12の温
度分布を求め、この温度分布における各電極11.12
の各ピークレベル位置を求めてこれらピークレベル位置
をセンサ23の光電変換素子の位置に換算して電極11
.12の間隔およびそのセンタ位置を求める機能を持り
たものである。初期値設定部36には、アーク溶解開始
前の電極11.12の間隔およびそのセンタ位置の情報
が予め設定されている。
次に上記の如く構成された装置の動作について説明する
。各電極11.12に電流が供給されてアークCが発生
し、このアーク熱によシ溶解温度に達すると各電極11
.12は溶解して粒滴状の溶解金属13として鋳型内に
向かりて落下する。
一方、シーケンス制御部33の指令によりスタート/々
ルス発生回路31からスタート/クルスがドライバ回路
24に送出されると、センサ23の各光電変換素子シリ
コン・フォト・ダイオード・アレイ)が駆動走査される
。ところで撮像装置20は、その視野5が各電極11.
12を捕えるように設置されているので、各電極11゜
I2の像は光学フィルタ21、レンズ22を通ってセン
サ23上に結像される。ここで、光学フィルタ21は赤
外線透過フィルタが用いられているためアーク光は除去
され各電極71.12の放射輝度成分のみがセンサ23
に達する。これによりセンサ23からは放射輝度分布に
応じたビデオ信号がビデオ信号増幅回路25を通って走
査周波数判定部32に送られる。この走査周波数判定部
32では入力したビデオ信号のレベルを判定して溶解温
度に達したかを判断し、溶解温度に達していればその旨
をシーケンス制御部33に送出する。ここで、溶解温度
に達していなければシーケンス制御部330指令によシ
初期値設定部36からアーク溶解開始前の間隔およびセ
ンタ位置の情報が読み出され、この情報に基づいて各電
極II 、12の位置が制御される。
さて、溶解温度に達するとビデオ信号は走査周波数判定
部32を通ってディジタルビデオ信号に変換されて放射
輝度分布記憶部34に記憶される。そこで、間隔位置演
算部35はこの記憶部34に記憶されたディジタルビデ
オ信号を読み出して各電極11.12の間隔およびその
センタ位置を演算し求める。すなわち、ディジタルビデ
オ信号から各電極11.12の温度分布が求められる。
ここで、温度分布が第5図に示す如くとすると、ピーク
レベルvm、X(va)は電極11の先端部分、またピ
ークレベルvmax(”b)は電極12の先端部分に相
当している。なお、このピークレベルV。、vbは各電
極11.12の最高温度部分に相当する。そこで、これ
らピークレベルvlL、■bの位置をセ/す23の各シ
リコン・フォト・ダイオード・アレイの素子位置に換算
するがこの換算処理について第6図を参照して説明する
。出力電圧の各ピークレベルv&。
vbに対してvma !・α(0<α〈1)の閾値を設
定して1番目の素子から順次次式を満足する素子n1を
検索する。
v(na)〉αv&〉v(na+1)      ・・
・(1)次K n (1024)番目の素子に向って順
次検索して次式を満足する素子nbを検出する。
V(nb)((!Vb(V(nb+1)      −
(2)このようにして求められた各電極II 、12の
先端部分に相当する素子位置n a r n @から各
電極11.12の間隔が求められる。すなわち、間隔N
cは、 Ne = n b−n 、          …(3
)を演算して求められる。
次に電極11.12の間のセンタ位置ncはnc = 
(’a +nb)/ 2      −(4)なる演算
を行なって求められる。々お、以上のように求められた
間隔Ncおよびそのセンタ位置ncはセンサ23の各素
子位置に対応するものなので、これらNeoneから実
際の間隔およびセンタ位置が求められる。そうして求め
られた間隔およびセンタ位置の情報は、例えば各電極I
I。
12に供給する電流量や各電極11.12の位置制御を
行なう電極位置制御部に送られる。なお、電極位置制御
部40.41を加えた構成を第7図に示す。
このように上記一実施例においては、赤外線透過フィル
タが設けられた撮像装置20からのビデオ信号を受けて
アーク位置演算装置30が、ビデオ信号から各電極II
 、12の温度分布を求め、この温度分布におけるレベ
ルのピークレベルに基づいて各電極II 、12の最高
温度部分となる電極の先端位置を求め、もってこの先端
位置から電極間隔およびそのセンタ位置を求めるので、
アーク溶解中に各電極II、12の先端位置およびその
センタ位置が正確に測定で 。
き、これらの情報に基づいて各電極II 、 12の間
隔および位置が制御できる。したがって、アークCを安
定して発生して効率良く溶解でき高品質で均一なインゴ
ットを常に製造できる。
しかも、粒滴状の溶解金属の落下位置も正確に制御でき
るので、断面積の小さいインゴットやホローピース等も
高品質で均一に製造できる。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものではない
。例えば第8図に示すように撮像装置50は2次元像の
撮像装置(シリコン・ビジコン、二次元固体撮像装置等
)を用いてセンタ位置演算装置51によシ各電極の温度
分布を求めて間隔およびセンタ位置を求めるようにして
もよい。また、VADER法によるアーク溶解装置に対
して適用してもよい。
〔発明の効果〕
以上詳記したように本発明によれば、オンラインで電極
間隔およびそのセンタ位置が測定できる溶解位置測定装
置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る溶解位置測定装置の一実施例を示
す構成図、第2図は本発明装置の具体的な構成図、第3
図はアークおよび黒体の分光放射特性の相対的比較を示
す図、第4図はマルチチャンネル分光器の分光感度を示
す図、第5図は本発明装置による温度分布測定結果を示
す図、第6図は本発明装置の間隔およびセンタ位置の演
算動作を説明するための模式図、第7図および第8図は
本発明装置の変形例を示す図、第9図および第10図は
アーク溶解法を用いた装置の構成図である。 10・・・真空容器、II、12・・・電極、20・・
・撮像装置、21・・・光学フィルタ、22・・・レン
ズ、23・・・センサ、30・・・アーク位置演算装置
、32・・・走査周波数判定部、34・・・放射輝度分
布記憶部、35・・・間隔位置演算部、36・・・初期
値設定部。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦第3図 51L4k   (μm) 第4図 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
.0浪 蚤 第5図 米子アドト入 第6図 素子7ドL入 1!71i! 第8図 9WII 10WI

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アークを発生しこのアーク熱により対向配置した
    各被溶解材を溶解させる装置において、前記被溶解材の
    輝度を検出する輝度検出器と、この輝度検出器に設けら
    れアーク光成分を除去して放射輝度成分を通過させる光
    学フィルタと、前記輝度検出器から出力される前記放射
    輝度成分の検出信号を受けて前記被溶解材の温度分布を
    演算し求める温度演算手段と、この温度演算手段により
    求められた温度分布から前記各被溶解材の間隔およびセ
    ンタ位置を演算し求める間隔位置演算手段とを具備した
    ことを特徴とする溶解位置測定装置。
  2. (2)輝度検出器は、複数の光電変換素子を1次元また
    は2次元のうちいずれか一方で配列した特許請求の範囲
    第(1)項記載の溶解位置測定装置。
  3. (3)光学フィルタは、赤外線透過フィルタを用いる特
    許請求の範囲第(1)項記載の溶解位置測定装置。
  4. (4)間隔位置演算手段は、温度分布から各被溶解材の
    各ピークレベル位置を求め、これらピークレベル位置か
    ら輝度検出器における光電変換素子位置に換算して求め
    る特許請求の範囲第(1)項記載の溶解位置測定装置。
JP60071362A 1985-04-04 1985-04-04 溶解位置測定装置 Granted JPS61230019A (ja)

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JPS61230019A true JPS61230019A (ja) 1986-10-14
JPH0372921B2 JPH0372921B2 (ja) 1991-11-20

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016145846A (ja) * 2016-05-19 2016-08-12 Jfeスチール株式会社 温度測定装置および温度測定方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016145846A (ja) * 2016-05-19 2016-08-12 Jfeスチール株式会社 温度測定装置および温度測定方法

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