TWI391193B - Method and apparatus for measuring temperature of cast copper plate for continuous casting - Google Patents
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Description
本發明係關於用來測定構成熔融金屬(熔融鋼等)的連續鑄造用鑄模之鑄模銅板的溫度之方法及裝置。本發明特別是關於,能在廣範圍的測溫區域以高精度且不致阻害連續鑄造的生產性的方式來測定鑄模銅板的溫度之方法及裝置。
以往,在製鋼步驟所使用的連續鑄造機(CC)的鑄模銅板,埋設有熱電耦。利用該熱電耦測定鑄模銅板的溫度,藉此進行鑄模內的監視及控制。具體而言,前述熱電耦所測定的溫度,除了用來預知或偵測鑄模內的熔融鋼的鑄漏(BO)以外,也用來推定鑄片的品質。另外,前述熱電耦所測定的溫度,也能作為用來控制設置於鑄模的電磁攪拌裝置及電磁制動裝置的指標。一般而言,前述熱電耦是設置在鑄模銅板的孔(在鑄模銅板之與熔融鋼的接近面相對向的面開口)內,而使測溫點位於距離鑄模銅板之熔融鋼的接近面5~20mm的位置。
上述熱電耦,若設置的數目越多,可越詳細地測定鑄模銅板的溫度(溫度分布)。若能詳細地測定鑄模銅板的溫度,能更確實地預知或偵測熔融鋼的鑄漏的效果是可期待的。另外,只要能詳細地測定鑄模銅板的溫度,可提昇熔融鋼的流動狀態的推定精度及凝固殼厚度的推定精度,結果可期待提昇鑄片表面品質的推定精度。然而,在設置多數個熱電耦時,會發生熱電耦的故障頻率增大的問題。特別是在近幾年,開始利用設置在鑄模的電磁攪拌裝置及電磁制動裝置來控制鑄模內所形成的鑄片的品質。由於會和該等設備發生物理性干涉,而導致很難對發生故障的熱電耦進行更換和修理。
為了解決以上所說明的問題點,例如專利文獻1(日本特開2002-113562號公報)所記載的鑄模銅板的溫度測定方法被提出。具體而言,在專利文獻1揭示:藉由熱電耦測定鑄模銅板的溫度時的問題點,特別是設置電磁攪拌裝置的情況之問題點。而且,在專利文獻1揭示的方法,就其解決對策而言,是設置:在鑄模銅板的上面開口而延伸至鑄模銅板的內部之插入孔,在該插入孔插入熱電耦,以測定鑄模銅板內部之既定位置的溫度。
另外,關於使用超音波之模具材料表面的溫度測定方法,有專利文獻2(日本特開2007-33077號公報)所記載的方法被提出。具體而言,在專利文獻2所記載的方法,由於熱電耦的響應速度慢而無法測定急劇的溫度變化,於是使用超音波來測定模具材料之熔融液的接近面(專利文獻2之第2圖所示的側面2a)的溫度。更具體的說,在專利文獻2,是在前述接近面形成底面呈平面之超音波反射用的孔,並測定分別在前述接近面及前述孔的底面進行反射的超音波回波的傳遞時間差。而且,在專利文獻2所記載的方法,是根據該測定的傳遞時間差和前述接近面及前述孔的底面間的距離來求出超音波的傳遞速度,根據預先求出的模具材料之超音波的傳遞速度的溫度相關性,來求出前述接近面的溫度。
如前述般,以往,連續鑄造機的鑄模銅板的溫度,是利用從鑄模銅板的背面(鑄模銅板之與熔融鋼的接近面相對向的面)插入內部的熱電耦來進行測定。然而,如專利文獻1所記載,熱電耦的安裝位置是和鑄模用冷卻水的路徑鄰接,且鑄模始終曝露於被稱為「振盪」的振動。因此,冷卻水可能會腐蝕熱電耦的保護管或滲入熱電耦的插入孔,而造成較大的測溫誤差。
另外,如前述般,在近幾年,是將電磁攪拌裝置和電磁制動裝置等的設備近接設置在鑄模銅板的背面,因此這些設備會和熱電耦或其配線發生物理性干涉。因此,要更換發生故障的熱電耦時,必須將電磁攪拌裝置和電磁制動裝置等的設備拆除等而花費人力及時間,且在此期間必須讓連續鑄造停止很長的時間等,會顯著阻害生產性。
如此般,在習知之使用熱電耦的鑄模銅板之溫度測定方法,起因於熱電耦的腐蝕或冷卻水之滲入測溫點,可能會有輸出異常值的狀況。另外,由於使用電磁攪拌裝置和電磁制動裝置等的設備,不容易更換發生故障的熱電耦。
使用熱電耦之溫度測定,侷限於熱電耦前端部附近的局部溫度的測定。如前述般,一般而言將熱電耦配置成,使測溫點位在距離鑄模銅板之熔融鋼的接近面5~20mm的位置。因此,熱電耦所測定的溫度,僅能代表上述測溫點附近的數十mm範圍內的溫度。
另一方面,在鑄模銅板呈平板狀的情況,其與熔融鋼的接近面,例如具有900mm×2000mm左右的面積。因此,若要用熱電耦以毫無遺漏的方式來測定接近面全體的溫度,必須使用非常多的熱電耦,實際上是不可能量現的,因此實際的情況,是將熱電耦數目減少至實際可實現的數目來使用。例如,在專利文獻1記載的例子中,在鑄模銅板之熔融鋼的接近面設有26點左右的測溫點。
就專利文獻1記載的方法之問題點而言,除了上述(2)所說明的問題點以外,還包括熱電耦的高度方向的設置位置受到限制。一般而言,作為熱電耦,基於所要求的機械強度、耐蝕性、響應性等的觀點,是使用外形Φ3mm~Φ5mm左右的覆套熱電耦。為了將該熱電耦設置在鑄模銅板內部,如專利文獻1的第1圖所示,必須使用鑽頭等而高精度地鑽設細且深的插入孔。
然而,要鑽設上述小徑且深的插入孔是很困難的。根據市售的超硬鑽頭等的規格來推測,要在鑄模銅板鑽設Φ3mm左右的插入孔的情況,其深度的界限頂多為50mm~60mm左右。如專利文獻1的第1圖所示,即使是從鑄模銅板的上面鑽設比熱電耦稍大的插入孔的情況,若鑽設過大的插入孔,由於會阻害鑄模銅板的熱傳導而不是很理想。因此,例如在鑽設Φ6mm的插入孔時,其深度界限推定為90mm左右。換言之,插入該插入孔的熱電耦的測溫點是限定在:比從鑄模銅板的上面起算向下90mm左右的位置更高的位置。
一般而言,在熔融鋼的熔融液表面位置,由於熔融液表面會發生起伏而無法獲得穩定的測溫值,因此是將比熔融液表面低數cm~10cm左右的位置以及其下方的位置當作測溫區域。因此,例如若在從鑄模銅板的上面起算向下90mm的位置設置測溫點,由於熔融鋼的熔融液表面比該位置至少高數cm,在發生些微的熔融液表面變動時或不穩定的時候,熔融鋼從鑄模溢出的危險性變高。另外,測溫點是限定在比從鑄模銅板的上面起算向下90mm的位置更高的位置。因此,並無法測定比從鑄模銅板的上面起算向下90mm的位置更下方的位置的溫度,而無法充分地偵測鑄模內的熔融鋼的鑄漏。
如以上所說明,專利文獻1所記載的方法存在著以下的問題。
(a)很難鑽設出適當深度的插入孔,實用性差。
(b)測溫點僅限於鑄模銅板的上面至往下90mm左右的範圍。因此,會發生熔融鋼溢出的危險,且無法偵測在測溫點下方的位置之熔融鋼的鑄漏。
專利文獻2記載的方法,必須在模具材料之熔融鋼的接近面形成Φ1mm左右、深度1mm~2mm左右的平底孔(專利文獻2的段落0025)。將該方法運用於連續鑄造用的鑄模銅板的情況,是在鑄模銅板之熔融鋼的接近面設置上述平底孔。因此,在形成有上述平底孔的部位,熔融鋼對鑄模銅板的熱傳遞是和周圍的部位不同,在上述平底孔,被稱為「粉劑」的潤滑劑可能會侵入而生成突起部,或是鋼的一部分可能會侵入。這些會造成鑄片受傷,或使熔融鋼發生鑄漏的可能性昇高。此外,由於平底孔的深度為1~2mm左右,分別在平底孔的底面及熔融液接近面進行反射的超音波回波的傳遞時間差(往復的傳遞時間差)為0.02nsec左右,而必須偵測該時間差所產生之溫度的微小變化。因此,必須要求時間解析度及精度非常高的偵測技術,而導致裝置的成本極高。另外,來自平底孔的超音波回波和來自熔融液接近面的超音波回波容易發生干涉,為了抑制此干涉,必須使用高頻的超音波。然而,由於高頻的超音波不容易傳遞,並不利於進行廣範圍的測定。基於以上數點,專利文獻2記載的方法,是應用於非連續鑄造的鑄造用的模具表面上所塗布的脫模劑的熱傳導性等的評價,但難以適用在連續鑄造用的鑄模銅板之溫度測定。
另外,即使專利文獻2記載的方法能適用在連續鑄造用的鑄模銅板的溫度測定,依據此方法,也只能測得鑄模銅板之熔融鋼的接近面內的一點的測溫值(嚴格說來,是從接近面起算深度1~2mm左右的範圍的平均溫度)。另外,為了讓超音波垂直射入前述接近面,必須在與前述接近面相對向的面安裝超音波感測器。如前述般,該安裝位置,是和鑄模用冷卻水的路徑鄰接,起因於漏水等可能使超音波感測器發生故障。再者,由於會和電磁攪拌裝置、電磁制動裝置、其等的附帶設備等發生物理性干涉,超音波感測器的安裝是困難的,且發生故障時要進行更換也很困難。若要更換超音波感測器,則必須讓連續鑄造停止很長的時間等,而顯著的阻害生產性。
如以上所說明,專利文獻2記載的方法存在著以下的問題。
(a)由於鑄片可能發生受傷等,要適用在連續鑄造用的鑄模銅板的溫度測定是困難的。
(b)即使能夠適用,也只能測得鑄模銅板之熔融鋼的接近面內的一點的測溫值,且電磁攪拌裝置、電磁制動裝置等的設備會和超音波感測器發生物理性干涉,要更換故障的超音波感測器是困難的。
(c)必須使用時間解析度非常高的偵測裝置,其成本極高。
本發明是為了解決前述習知技術的問題而開發完成的,其課題是為了提供:在廣範圍的測溫區域,能以高精度且不阻害連續鑄造的生產性的方式測定構成熔融金屬的連續鑄造用鑄模之鑄模銅板的溫度。
為了解決前述課題,本發明所提供的連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法,是用來測定構成熔融金屬的連續鑄造用鑄模之鑄模銅板的溫度的方法,其特徵在於:係含有:在前述鑄模銅板的內部設置超音波反射源的第1順序;朝向前述反射源,從超音波收發訊元件沿著與前述鑄模銅板之熔融金屬的接近面大致平行的方向傳遞超音波之第2順序;以及根據被前述反射源反射而藉由前述超音波收發訊元件偵測的超音波回波,算出前述鑄模銅板的溫度之第3順序。
依據本發明,是根據被設置於鑄模銅板的內部之反射源反射的超音波回波(具體而言,例如是根據:超音波回波的傳遞時間和超音波的傳遞速度的溫度相關性(傳遞速度和溫度的對應關係))來算出鑄模銅板的溫度,一次就能毫無遺漏的測定超音波的傳遞路徑中的鑄模銅板的溫度(平均溫度)。換言之,相較於習知之每一個熱電耦或每一個超音波收發訊元件只能對大致一點的測溫點進行溫度測定,利用一個超音波收發訊元件,就能在廣範圍的測溫區域進行鑄模銅板的溫度測定。
另外,由於是沿著與鑄模銅板之熔融金屬的接近面大致平行的方向傳遞超音波,不須將超音波收發訊元件安裝在與前述接近面相對向的面上。亦即,超音波收發訊元件,除了接近面及與接近面相對向的面以外,可安裝在鑄模銅板的上面、底面及側面的任一者。因此,可將超音波收發訊元件配置成遠離鑄模用冷卻水的路徑,可減少漏水等所造成之超音波收發訊元件的故障及測溫誤差的發生。另外,超音波收發訊元件不容易和電磁攪拌裝置及電磁制動裝置等的設備發生物理性干涉,在超音波收發訊元件發生故障的情況,能較簡便地進行更換而不致阻害連續鑄造的生產性。
如以上所說明,依據本發明的連續鑄造用鑄模銅板的溫度測定方法,在廣範圍的測溫區域,能以高精度且不致阻害連續鑄造的生產性的方式測定鑄模銅板的溫度。
較佳為,在前述第1順序設置的前述反射源,是在前述鑄模銅板之與熔融金屬的接近面相對向的面開口,且朝前述鑄模銅板的內部延伸的孔。
依據該較佳方法,除了較容易設置反射源以外,也能將既有的熱電耦插入孔轉用於作為反射源。
另外,即使鑄模用冷卻水從開口滲入孔內,被反射源反射的超音波回波的強度,和冷卻水滲入前的強度沒有太大的變化。此外,由於不是根據被反射源反射的超音波回波的強度而是根據傳遞時間來測定溫度,冷卻水滲入的影響極小。另外,為了進一步降低冷卻水滲入所造成的影響,可在孔內充填樹脂等,或加上蓋子亦可。
再者,前述孔,不是在熔融金屬的接近面,而是在與接近面相對向的面開口。因此,熔融金屬至鑄模銅板的熱傳遞不會因孔而發生局部改變,且熔融金屬的一部分不會侵入孔內,可降低鑄片受傷或熔融金屬發生鑄漏的可能性。
較佳為,在前述第1順序,在從一個或一對的超音波收發訊元件發送的超音波的傳遞路徑中,將前述反射源設置複數個;在前述第3順序,根據被前述複數個反射源當中任意選擇的一對的反射源分別反射的超音波回波的傳遞時間差、和超音波的傳遞速度的溫度相關性,來算出前述鑄模銅板之前述選擇的一對反射源間的溫度。
依據該較佳方法,由於在超音波的傳遞路徑中設置複數個反射源,根據被任意選擇的一對反射源分別反射的超音波回波的傳遞時間差來算出鑄模銅板的溫度,可提高測定溫度的空間解析度,而能提昇對於局部的溫度變動的感度。
另外,由於每個超音波收發訊元件的測溫點數增加,可降低測定所需要的裝置成本。
另外,即使在超音波發訊元件和超音波收訊元件是由不同元件所構成的超音波收發訊元件(一對的超音波收發訊元件)的情況,藉由在該等超音波發訊元件及超音波收訊元件的超音波傳遞路徑中設置複數個反射源,也能獲得相同的效果。
在前述第2順序,例如可在前述鑄模銅板的上面配置超音波收發訊元件。
在鑄模銅板的上面配置超音波收發訊元件的情況,來自配置在鑄模上方的餵槽噴嘴(tundish nozzle)的熱輻射可能會很強。因此,若直接將超音波收發訊元件配置在鑄模銅板的上面,會曝露在高溫下,而可能發生故障和測溫誤差。因此較佳為,將配置在鑄模銅板的上面之超音波收發訊元件施以冷卻(包含隔熱)。
另外,為了解決前述課題,本發明所提供的連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定裝置,是構成熔融金屬的連續鑄造用鑄模且在內部設有超音波的反射源之鑄模銅板之溫度測定裝置,其特徵在於:係具備:超音波收發訊元件以及運算手段;前述超音波收發訊元件,是朝向前述反射源,沿著與前述鑄模銅板之熔融金屬的接近面大致平行的方向傳遞超音波;前述運算手段,是根據被前述反射源反射而由前述超音波收發訊元件偵測的超音波回波的傳遞時間、和超音波的傳遞速度的溫度相關性,來算出前述鑄模銅板的溫度。
依據本發明的連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法及裝置,能在廣範圍的測溫區域,以高精度且不致阻害連續鑄造的生產性的方式來測定鑄模銅板的溫度。
以下,參照圖式來說明本發明的一實施形態。
第1圖係用來說明本發明的連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法的原理的截面圖。如第1圖所示,本發明的溫度測定方法,是用來測定構成熔融金屬M的連續鑄造用鑄模之鑄模銅板C的溫度之方法。在連續鑄造用鑄模為四角筒狀的情況,鑄模銅板C呈平板狀;在連續鑄造用鑄模為圓筒狀的情況,鑄模銅板C呈圓筒狀,不管是哪個情況本發明之溫度測定方法都能適用。以下舉例說明熔融金屬M為熔融鋼,連續鑄造用鑄模呈四角筒狀且鑄模銅板C呈平板狀的情況。
如第1圖所示,本發明之溫度測定方法係含有:在鑄模銅板C的內部設置超音波的反射源R的第1順序;朝向反射源R,從超音波收發訊元件1沿著與鑄模銅板C之熔融鋼M的接近面C1大致平行的方向傳遞超音波U之第2順序;以及根據被反射源R反射而藉由超音波收發訊元件1偵測的超音波回波的傳遞時間、和超音波的傳遞速度的溫度相關性(傳遞速度和時間的對應關係),算出鑄模銅板C的溫度之第3順序。
具體而言,例如是根據被反射源R反射而藉由超音波收發訊元件1偵測的超音波回波U1的傳遞時間T1、和超音波入射點至反射源R1的距離L1,依下式(1)求出超音波的傳遞速度。
超音波的傳遞速度=(至反射源R1的距離L1)×2/傳遞時間T1…(1)
而且,根據該傳遞速度、和預先求出的鑄模銅板C之超音波的傳遞速度之溫度相關性,可算出鑄模銅板C的溫度。所算出的溫度,是相當於從超音波入射點(第1圖所示的例子為鑄模銅板的上面)至反射源R1之間的平均溫度。
另外,如第1圖所示,若在從一個超音波收發訊元件1發送的超音波U的傳遞路徑中設置複數個反射源R(在第1圖所示的例子,有複數個反射源R1、R2、R3),根據被從複數個反射源R(R1、R2、R3)當中任意選擇的一對的反射源R分別反射的超音波回波的傳遞時間差、和超音波的傳遞速度的溫度相關性,可算出鑄模銅板C之前述選擇的一對反射源R間的平均溫度。
具體而言,例如是選擇一對的反射源R1、R2,根據被反射源R2反射的超音波回波U2的傳遞時間T2和被反射源R1反射的超音波回波U1的傳遞時間T1的差ΔT12(=T2-T1)、和反射源R1、R2間的距離L12,依下式(2)可求出超音波的傳遞速度。
超音波傳遞速度=(反射源R1、R2間的距離L12)×2/傳遞時間差ΔT12…(2)
而且,根據該傳遞速度、和預先求出的鑄模銅板C之超音波的傳遞速度的溫度相關性,可求出鑄模銅板C的溫度。所算出的溫度,相當於反射源R1、R2間的平均溫度。
另外,鑄模銅板C之超音波的傳遞速度的溫度相關性,例如可使用鑄模銅板C、或是和鑄模銅板C同一種的材料所構成且尺寸較小的樣品來求出。具體而言,例如,在與鑄模銅板C或前述樣品的端面離既定距離(例如100mm左右)的位置設置反射源R,將從上述端面至該反射源R之間予以加熱。而且,從設置於上述端面的超音波收發訊元件射入超音波,測定從偵測被上述端面反射的表面回波的時刻至偵測被反射源R反射的超音波回波的時刻為止的經過時間。將該經過時間當作被反射源R反射的超音波回波的傳遞時間。接著,根據所測定的傳遞時間和超音波的傳遞距離,算出超音波的傳遞速度,根據該傳遞速度和測溫值可算出超音波的傳遞速度的溫度相關性(傳遞速度和溫度的對應關係)。上述測溫值,例如後述般之反射源R是孔的情況,可用安裝在該孔內的熱電耦來測定。如上述般在離超音波入射點(端面)很短的距離設置反射源R的情況,由於可高精度地決定反射源R的加工位置,而能高精度地求出超音波的傳遞距離(作為算出超音波的傳遞速度時的基準)。結果,可高精度地算出超音波的傳遞速度的溫度相關性。
如第1圖所示,反射源R較佳為使用,在鑄模銅板C之與熔融鋼M的接近面C1相對向的面C2開口,且朝鑄模銅板C的內部延伸的孔。雖然只要存在數十nm的間隙即可讓超音波反射,但是否能偵測被反射源R反射的超音波回波,則會依反射源R的面積(與超音波傳遞方向正交的方向的面積)、在鑄模銅板C內之超音波的衰減、來自其他反射源的雜訊回波(例如,被鑄模用冷卻水的路徑之溝槽反射的超音波回波)等而改變。作為前述孔較佳為使用,例如Φ1mm~Φ5mm左右的鑽孔,或是間隙0.3mm~1mm左右、寬度0.3mm~10mm左右、長度數mm~數十mm左右的狹縫孔。
上述孔,如前述般,是在鑄模銅板C之與熔融鋼M的接近面C1相對向的面C2開口,且朝鑄模銅板C的內部延伸的孔。一般而言,鑄模銅板C的厚度為35mm~45mm左右,且在對向面C2設有作為鑄模用冷卻水的路徑之溝槽。若該溝槽深度例如為20mm,則前述孔深必須比該溝槽深度更大。因此,作為前述孔,例如能將以往使用的熱電耦插入孔予以轉用,或是另外形成尺寸與熱電耦插入孔大致相同的孔。另外,作為前述孔,在使用經由放電加工所形成的狹縫孔的情況,能使孔的底部比前述熱電耦插入孔更靠近接近面C1。其原因在於,可做成相較於熱電耦插入孔(Φ3mm~Φ4mm左右)其容積非常小的孔,而不容易阻害鑄模銅板C的傳熱。一般而言,Φ3mm~Φ4mm左右的熱電耦插入孔的底部,是位於距離接近面C1至少5mm左右的位置。相對於此,間隙0.5mm左右、寬度3mm左右的狹縫孔的情況,能使其底部相當靠近接近面C1(距離2mm~3mm左右)。如此般,讓孔的底部靠近鑄模銅板C的熔融鋼M的接近面C1,且將超音波收發訊元件1配置成能朝該底部附近傳遞超音波,即可提昇其對於熔融鋼M、凝固殼(在鑄模內凝固的鋼的外殼部)的溫度變動的感度。
作為前述反射源R之孔,並不限定於內部為空洞的孔,也可以充填和鑄模銅板C相同或不同種類的材料。例如,可在前述孔充填銅以外的金屬或樹脂。在充填金屬的情況,在超音波回波的反射面,在孔的內面和充填材之間可形成些微(數十nm左右)的間隙。另外,在充填樹脂的情況,宜考慮充填部位的溫度而選擇具有耐熱性的樹脂。藉由將該等充填材充填於孔內,可抑制鑄模用冷卻水的滲入。
另外,如後述般,在離鑄模銅板C的端面100mm的位置設置反射源R的情況,若從端面至該反射源R的平均溫度改變1℃(或是,隔著100mm間隔設置2個反射源R的情況,這2個反射源R間的平均溫度改變1℃),超音波在端面和反射源R之間(或是2個反射源R間)傳遞的時間(往復的傳遞時間)會產生約5nsec的改變。另一方面,在5nsec的期間超音波傳遞的距離為約10μm。亦即,為了獲得1℃的測溫精度,必須以10μm的精度得知從端面至反射源R的距離(或是2個反射源R間的距離)。
為了得知從端面至反射源R的距離(或是2個反射源R間的距離),有2個方法。其一是高精度地決定反射源R的加工位置的方法,另一個是正確地測定加工後的反射源R位置的方法。前者的方法,若對設置在鑄模銅板C(具有900mm×2000mm左右的大面積)上的所有的反射源R都要求上述精度,會造成成本增加。另一方面,後者的方法,以數百μm左右或更低的加工精度也能進行反射源R的加工。具體而言,在鑄模銅板C的端面設置超音波收發訊元件1後,在基準溫度,藉由超音波收發訊元件1來偵測來自反射源R的超音波回波的傳遞時間,根據所偵測的傳遞時間和預先求出的超音波的傳遞速度的溫度相關性來獲得基準溫度的超音波的傳遞速度,根據該傳遞速度並使用前述(1)式、(2)式,可反求出至反射源R的距離L1或反射源R間的距離L12。依據此方法,可較低成本且高精度地求出至反射源R的距離L1或反射源R間的距離L12。
另外,上述基準溫度,只要是容易將鑄模銅板C以一定溫度的形式進行管理的溫度即可,可為任意的溫度。一般而言,是在恆溫狀態或接近常溫的狀態下,將鑄模銅板C隔熱而使鑄模銅板C的全體溫度穩定的狀態當作基準溫度。就實現基準溫度的方法而言,是能以視為熱平衡的狀態或視為溫度穩定的狀態進行再現的方法,或者,只要能利用計算等而高精度地推定溫度狀態的方法亦可。
第2圖係用來實施本發明的連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法的裝置構造例的示意圖。第2(a)圖係顯示裝置整體的概略構造,第2(b)圖係將超音波收發訊元件的附近以內部透視狀態表示的俯視圖,第2(c)圖係第2(b)圖的AA箭頭視截面圖。如第2圖所示,本發明的連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定裝置(以下,適當地簡稱為「溫度測定裝置」)100,係具備超音波收發訊元件1以及運算手段;該超音波收發訊元件1,是朝向前述反射源R(第2圖未圖示),沿著與鑄模銅板C之熔融鋼M的接近面C1大致平行的方向傳遞超音波U;該運算手段,是根據被反射源R反射而由超音波收發訊元件1偵測的超音波回波的傳遞時間、和超音波的傳遞速度的溫度相關性,來算出鑄模銅板C的溫度。
另外,如第2圖所示,本實施形態之溫度測定裝置100係具備:用來控制超音波收發訊元件1所進行的超音波U的收發訊之收發訊控制裝置2、用來驅動控制收發訊控制裝置2並對來自收發訊控制裝置2的輸出訊號進行運算處理的運算控制裝置3、用來顯示訊號波形及運算結果的監視器4。在本實施形態,運算控制裝置3所具備的運算部能發揮前述運算手段的作用。
本實施形態之超音波收發訊元件1配置在鑄模銅板C的上面,可能發生來自配置在鑄模上方的餵槽噴嘴的熱輻射很強的情況。因此,若直接將超音波收發訊元件1配置在鑄模銅板C的上面,會曝露在高溫下而可能發生故障和測溫誤差。因此本實施形態之溫度測定裝置100的較佳構造,是具備用來冷卻超音波收發訊元件1的保護蓋5。在保護蓋5設置螺栓孔51,藉由插通於該螺栓孔51的螺栓(未圖示),將保護蓋5固定在鑄模銅板C的上面。藉此,安裝在保護蓋5的超音波收發訊元件1能以穩定的狀態配置在鑄模銅板C的上面。在保護蓋5內收容冷卻配管52及隔熱材53,超音波收發訊元件1及其訊號線11是配置成接近冷卻配管52且被隔熱材53包圍。如此,即使將超音波收發訊元件1配置在鑄模銅板C的上面,也能防止超音波收發訊元件1曝露於高溫,而降低發生故障和測溫誤差的危險。當然,有時也能省略該冷卻。
作為超音波收發訊元件1,可使用所謂超音波探測器。在本發明,在超音波探測器當中,較佳為使用垂直探測器。另外,作為超音波收發訊元件1,並不限於必須在其和鑄模銅板C之間介入接觸介質的接觸式的超音波探測器,也可以使用電磁超音波式的超音波探測器。另外,作為超音波收發訊元件1,並不限於超音波的發送接收是由同一個振動元件來進行的形式的超音波探測器,也可以使用超音波的發送接收是由不同的振動元件來進行的形式的超音波探測器。
若超音波收發訊元件(超音波探測器)1之超音波U的振盪頻率高,可提高超音波回波偵測的時間解析度而提昇溫度測定的解析度。但是,若振盪頻率過高,由於所傳遞的超音波U的衰減變大,導致測定範圍受到限制。另一方面,若振盪頻率過低,回波偵測的時間解析度降低,溫度測定的解析度降低。因此,作為超音波收發訊元件1,宜使用超音波的振盪頻率(中心頻率)為1MHz~20MHz左右的超音波探測器。若要測定鑄模銅板C的高度方向的整個區域(900mm左右),宜使用振盪頻率5MHz左右的超音波探測器。
若超音波收發訊元件(超音波探測器)1的接觸面的尺寸過小,會影響所發送的超音波U的指向性,而導致所傳遞的超音波U的能量分散。因此,所偵測的超音波回波的強度降低,被較遠的反射源R反射的超音波回波變得無法偵測。另外,在通常設置在鑄模銅板C的鑄模用冷卻水的路徑(溝槽等)也容易發生反射,而造成雜訊回波變大。
另一方面,鑄模銅板C的厚度通常為35mm~45mm左右,因此超音波收發訊元件1的接觸面的尺寸不需要比其更大。若隨便選擇接觸面尺寸大的超音波探測器,反而造成成本上昇。另外,在鑄模銅板C的厚度方向,在從水冷面C2至少到前述溝槽深度(約20mm左右)的範圍,由於會受到流通於溝槽內的冷卻水溫度的影響,對其進行測溫是沒有意義的。因此應該在剩下的從熔融鋼M的接近面C1至約25mm左右的範圍,讓超音波U能量的主要部分進行傳遞。
基於以上考慮點,作為超音波收發訊元件1,宜使用接觸面的尺寸(接觸面為圓形的情況是指直徑,接觸面為矩形的情況是指一邊)為5~25mm左右的超音波探測器。
如第2圖所示,本實施形態之超音波收發訊元件1,是在鑄模銅板C上面,沿著鑄模銅板C的寬度方向排列5個~100個左右(第2圖是例示5個的情況)。另外,超音波收發訊元件1,基於擴大鑄模銅板C的寬度方向之測溫區域的觀點,較佳為設置複數個,但並不限於設置複數個,設置單數個亦可。另外,超音波收發訊元件1之設置部位,並不限於鑄模銅板C的上面,如第2(a)圖的虛線所示,也能設置在鑄模銅板C的底面或側面。亦即,只要能沿與鑄模銅板C之熔融鋼M的接近面C大致平行的方向傳遞超音波U即可,可選擇任意的設置部位。
本實施形態的收發訊控制裝置2,係具備掃描部、脈衝產生接收部、放大部、A/D轉換部,例如是由適當的電路所構成。
掃描部,是在複數個超音波收發訊元件1當中,依序切換用來發送接收超音波U的超音波收發訊元件1(來自脈衝產生接收部的脈衝訊號所供應的超音波收發訊元件1,例如從配置在鑄模銅板C的寬度方向一端側之超音波收發訊元件1往配置在另一端側的超音波收發訊元件1依序進行切換)。
脈衝產生接收部,是對超音波收發訊元件1供應脈衝訊號以使其發送超音波U。若將供應該脈衝訊號的周期縮短,可加快對於溫度變化的響應速度。
另外,脈衝產生接收部,可將被超音波收發訊元件1偵測而轉換成電氣訊號的超音波回波(以下適當地稱為「回波訊號」)予以擴大。
放大部,具有將脈衝產生接收部所輸出的回波訊號進一步擴大的作用。其增益(gain)是可變的。
A/D轉換部,是將被放大部擴大後的回波訊號進行A/D轉換。
超音波收發訊元件1,是依據從上述構造的送收訊控制裝置2的脈衝產生接收部供應的脈衝訊號,將超音波U發送至鑄模銅板C的內部。另外,超音波收發訊元件1,會偵測被設於鑄模銅板C內部的反射源R或鑄模銅板C的底面反射的超音波回波並轉換成電氣訊號(回波訊號)。該回波訊號,經由送收訊控制裝置2的脈衝產生接收部及放大部予以擴大後,在A/D轉換部進行A/D轉換,朝運算控制裝置3輸出。
本實施形態之運算控制裝置3,係具備運算部、控制部、介面部,例如是由內建有軟體(可發揮前述各部的功能)的個人電腦所構成。
運算部,是根據從送收訊控制裝置2輸出的回波訊號,算出被反射源R或鑄模銅板C的底面反射而由超音波收發訊元件1偵測的超音波回波的傳遞時間。運算部,是根據所算出的超音波回波的傳遞時間、和超音波的傳遞速度的溫度相關性,來算出鑄模銅板C的溫度。
控制部的作用,是用來驅動控制送收訊控制裝置2所具備的脈衝產生接收部等。
介面部的作用,是將資料(運算部所算出的溫度等)發送給上位系統(程序電腦,以及用來判斷鑄漏或運算品質指標(提示給作業員)之高階運算裝置等)。
以下,針對運算控制裝置3的運算部之運算內容,說明更具體的例子。
在運算控制裝置3的運算部預先儲存著:從超音波入射點(在本實施形態,是鑄模銅板C的上面)至反射源R(包含鑄模銅板C的底面)的距離(例如,前述第1圖所示的至反射源R1的距離L1等)、預先求出的鑄模銅板C之超音波的傳遞速度的溫度相關性(傳遞速度和溫度的對應關係)。
運算控制裝置3,是根據從送收訊控制裝置2輸出的回波訊號,例如像第1圖所示,算出被反射源R1反射且由超音波收發訊元件1偵測的超音波回波U1的傳遞時間T1。
接著,運算部,是根據所算出的傳遞時間T1、和從超音波入射點至反射源R1的距離L1,依下式(1)來求出超音波的傳遞速度。
超音波的傳遞速度=(至反射源R1的距離L1)×2/傳遞時間T1…(1)
最後,運算部,是根據該傳遞速度、和超音波的傳遞速度的溫度相關性,算出鑄模銅板C的溫度。所算出的溫度,是相當於從超音波入射點(鑄模銅板C的上面)至反射源R1之間的平均溫度。
另外,如第1圖所示,在從一個超音波收發訊元件1發送的超音波U的傳遞路徑中設置複數個反射源R的情況,運算控制裝置3的運算部可進行以下的運算。亦即,運算部,根據從送收訊控制裝置2輸出的回波訊號,例如可選擇一對的反射源R1、R2,而算出被反射源R2反射的超音波回波U2的傳遞時間T2、和被反射源R1反射的超音波回波U1的傳遞時間T1的差ΔT12(=T2-T1)。
接著,運算部是根據所算出的傳遞時間差ΔT12和反射源R1、R2間的距離L12,依下式(2)求出超音波的傳遞速度。
超音波傳遞速度=(反射源R1、R2間的距離L12)×2/傳遞時間差ΔT12…(2)
最後,運算部是根據該傳遞速度和超音波的傳遞速度的溫度相關性,算出鑄模銅板C的溫度。所算出的溫度,相當於反射源R1、R2間的平均溫度。而且,藉由改變所選擇的一對的反射源(包含鑄模銅板C的底面),可算出任意的反射源R(包含鑄模銅板C的底面)間的平均溫度。
如上述般,運算控制裝置3的運算部,是根據從送收訊控制裝置2輸出的回波訊號,算出超音波回波的傳遞時間。該超音波回波的傳遞時間,相當於從超音波射入鑄模銅板C的時刻至偵測超音波回波的時刻為止的經過時間。因此,在算出傳遞時間時,必須求出:偵測超音波回波的時刻、超音波射入鑄模銅板C的時刻。
作為求出超音波回波的偵測時刻的方法,例如可使用以下的零點交叉法。例如,作為超音波收發訊元件1,是使用振盪頻率5MHz的垂直探測器,依據從送收訊控制裝置2的脈衝產生接收部供應的一個脈衝訊號,發送以5MHz為中心頻率的數個波所構成的超音波U。超音波收發訊元件1所偵測的超音波回波,雖然隨著傳遞距離變長會產生中心頻率變低、波數稍微增加等的變化,但其波形和發送時的超音波U的波形接近。在送收訊控制裝置2的A/D轉換部進行A/D轉換後的回波訊號當中,被特定的反射源R反射的超音波回波,是對應於至反射源R的距離和鑄模銅板C的溫度範圍,來決定大致的偵測時刻(以下稱為偵測預想時刻)。因此,在該偵測預想時刻附近找尋超音波回波的振幅峰值。超音波回波的振幅峰值,可在偵測預想時刻附近的回波訊號當中,以其振幅超過特定臨限值的方式來決定。而且,在該超過臨限值的振幅的峰值的前或後,求出回波訊號成為零的時刻(零點交叉點)。而能以該零點交叉點作為超音波回波的偵測時刻。
另外,當零點交叉點存在於A/D轉換的取樣點間的情況,能以零點交叉點的兩側的A/D轉換值的內插點的形式來求出零點交叉點。另外,對應於波數而存在有複數個超過臨限值的振幅峰值的情況,只要預先決定是求取第幾個零點交叉點即可。
超音波U射入鑄模銅板C的時刻,例如,是對於發送超音波的觸發訊號(從送收訊控制裝置2的脈衝產生接收部供應的脈衝訊號)的產生時刻,斟的偏移時間(從觸發訊號至發送超音波的時間延遲、超音波收發訊元件1內的超音波的傳遞時間等的時間延遲)而求出的時刻。另外,如第1圖所示,將超音波U射入鑄模銅板C時所產生的被鑄模銅板C的表面(上面)反射的超音波回波(表面回波)S的零點交叉點,亦可作為超音波U射入鑄模銅板C的時刻來使用。
另外,在求取從一個超音波收發訊元件1發送的超音波U的傳遞路徑中的一對的反射源R間的溫度時,不一定要高精度地求出超音波U射入鑄模銅板C的時刻。如前述般,由於是使用被各反射源R反射的超音波回波的傳遞時間差,超音波U射入鑄模銅板C的時刻會互相抵消,因此只要高精度地求出超音波回波的偵測時刻即可。
另外,作為求出超音波回波的偵測時刻的方法,並不限於前述的零點交叉法,例如,也能採用相互相關法。
具體而言,例如在冷間(熔融鋼M未連續鑄造時)的基準溫度預先採取鑄模銅板C的回波訊號,根據該冷間的回波訊號,求出冷間的超音波回波的偵測時刻(冷間的超音波回波的偵測時刻是依零點交叉法來求出)。接著求出:該冷間的回波訊號、對於實際進行熔融鋼M的連續鑄造時的鑄模銅板C所採取的回波訊號兩者的相互相關。而且,將所求出的相互相關成為最大的時間差,加上冷間的超音波回波的偵測時刻,來作為對於實際進行熔融鋼M的連續鑄造時的鑄模銅板C之超音波回波的偵測時刻。
該相互相關法,比起零點交叉法,由於能抑制回波訊號可能含有的隨機雜訊的影響,因此可期待超音波回波的偵測時刻的測定精度的提昇,且進一步提昇鑄模銅板C的溫度測定的精度。
另外,上述基準溫度的意義與前述的說明相同。
如以上所說明,依據本發明的連續鑄造用鑄模銅板C的溫度測定方法及裝置100,是根據被設置於鑄模銅板C的內部之反射源R反射的超音波回波的傳遞時間、和超音波的傳遞速度的溫度相關性(傳遞速度和溫度的對應關係),來算出鑄模銅板C的溫度,因此一次就能夠毫無遺漏的測定超音波的傳遞路徑中的鑄模銅板C的溫度(平均溫度)。換言之,藉由一個超音波收發訊元件1,能在廣範圍的測溫區域進行鑄模銅板C的溫度測定。
另外,由於是沿著與鑄模銅板C之熔融鋼M的接近面C1大致水平的方向傳遞超音波,不需要將超音波收發訊元件1安裝在與接近面C1相對向的面。亦即,超音波收發訊元件1,除了接近面C1及與接近面相對向的面C2以外,可安裝在鑄模銅板C的上面、底面及側面當中的任一者。因此,可將超音波收發訊元件1配置成遠離鑄模用冷卻水的路徑,可降低漏水等所造成之超音波收發訊元件1的故障或測定誤差發生的可能性。另外,超音波收發訊元件1和電磁攪拌裝置及電磁制動裝置等的設備不容易發生物理性干涉,在超音波收發訊元件1發生故障的情況,能較簡便地進行更換,而不致阻害連續鑄造的生產性。
如以上所說明,依據本發明的連續鑄造用鑄模銅板C的溫度測定方法及裝置100,在廣範圍的測溫區域,能以高精度且不致阻害生產性的方式來測定鑄模銅板C的溫度。
以下說明,本發明人針對本發明進行的試驗內容及結果。
(1)連續鑄造用鑄模銅板,一般的成分,是以Cu為主成分(96重量%以上),含有Co、Ni,或是含有Cr、Zr,且進一步含有少量的Ag、P。本發明人發現,將超音波從鑄模銅板的上面朝內部射入,使超音波傳遞至900mm前方之鑄模銅板的底面,而能偵測被底面反射的超音波回波。在黃銅等的銅合金,由於超音波的衰減大,原先並未預想到超音波一定可以傳遞這麼長的長度。
第3圖係顯示,從實際作業所使用的連續鑄造鑄模銅板的上面射入超音波的情況之超音波回波的一例。第3圖的橫軸,代表將超音波回波的傳遞時間根據常溫時的音速換算成傳遞距離的值;第3圖的縱軸,代表超音波回波的強度。如第3圖所示,可清晰地觀測900mm前方的底面回波(被鑄模銅板的底面反射的超音波回波)。
基於以上的事實可知,在鑄模銅板的上面設置超音波收發訊元件1(超音波探測器),藉由一個超音波收發訊元件可觀測(可測定溫度)從鑄模銅板的上面至900mm前方的底面整個區域。
(2)從連續鑄造用鑄模銅板的端面至100m的位置鑽設Φ5mm的鑽孔,在該鑽孔內安裝熱電耦,至少從鑄模銅板的前述端面至100mm間用加熱器加熱。而且,從設置於上述端面的超音波收發訊元件射入超音波,測定從偵測被上述端面反射的表面回波的時刻至偵測被上述鑽孔反射的超音波回波的時刻為止的經過時間,將該經過時間當作被鑽孔反射的超音波回波的傳遞時間。接著,根據所測定的傳遞時間和超音波的傳遞距離(約200mm),算出超音波的傳遞速度,根據該傳遞速度和熱電耦的測溫值,算出超音波的傳遞速度的溫度相關性(傳遞速度和溫度的對應關係)。另外,作為超音波收發訊元件,是使用縱波用之振盪頻率5MHz的垂直探測器。另外,表面回波及被鑽孔反射的超音波回波的偵測時刻,是利用零點交叉法來求出。
依上述試驗的結果可知,傳遞於鑄模銅板內部的超音波(縱波)的傳遞速度,相對於鑄模銅板溫度(熱電耦的測溫值)上昇1℃,大約改變-0.7~-0.4m/s左右。又可知,該傳遞速度和溫度的關係,從常溫至約200℃左右大致呈線性關係。另外,在鑄模銅板之超音波(縱波)的傳遞速度,約為4400m/s~4900m/s。
作為一例,隔著100mm間隔設置2個反射源的情況,超音波的傳遞速度為4650m/s,當這2個反射源間的平均溫度上昇1℃時,在2個反射源間超音波傳遞時間變化約5nsec(5×10-9
sec)。因此,若用100MHz取樣並進行A/D轉換,由於取樣間隔為10nsec,只要以約取樣間隔1/2左右的時間解析度將零點交叉點內插,即可獲得約1℃的溫度測定解析度。另外,只要時間解析度為1nsec,即可偵測隔著約20mm間隔設置的2個反射源間之1℃的溫度改變。在採用零點交叉法但超音波回波的SN比很高的情況,或是採用相互相關法等,可獲得這種程度的時間解析度。
(3)如第4圖所示可確認出,可清晰地偵測被間隙T=0.6mm、寬度W=2mm、長度L=10mm的狹縫孔(設置在高度900mm的鑄模銅板內部之距離上面450mm的位置)反射的超音波回波。
基於以上的事實可知,在從一個超音波收發訊元件發送的超音波的傳遞路徑中,藉由設置複數個小孔,可將鑄模銅板沿著超音波的傳遞方向分割成複數個區域,並求出各區域的平均溫度。換言之可確認出,藉由一個超音波收發訊元件,可同時對複數個測溫區域進行溫度測定。
(4)如第5圖所示進行試驗,是使用本發明的溫度測定方法及裝置,來測定實際進行熔融鋼M的連續鑄造時(使用試驗用連續鑄造裝置)的鑄模銅板C的溫度。試驗用連續鑄造裝置的鑄模銅板C,相較於實際生產所使用的鑄模銅板,雖然尺寸有差異(本試驗所使用的鑄模銅板C高度為700mm),但材質及形狀是大致相同的。
作為超音波收發訊元件1,是使用縱波用之振盪頻率5MHz的垂直探測器(接觸面的尺寸Φ=12mm)。超音波回波之A/D轉換的取樣頻率為50MHz。作為反射源,是使用設置在距離鑄模銅板C的上面約140mm的位置之約Φ4mm的熱電耦插入孔H1。在運算控制裝置3(參照第2圖)所具備的運算部算出:從鑄模銅板C的上面至140mm為止的區域的平均溫度、從上面至底面的區域之平均溫度、從140mm至底面的區域之平均溫度。這時,分別被反射源(熱電耦插入孔H1)和鑄模銅板C的底面反射之超音波回波的偵測時刻,是使用零點交叉法來求出。另外,在依據本發明的方法進行溫度測定的同時,在上述熱電耦插入孔H1插入第1熱電耦,在約Φ4mm的熱電耦插入孔H2(設置在距離鑄模銅板C的上面約250mm的位置)插入第2熱電耦,也藉由該等熱電耦來測定鑄模銅板C的溫度。
第6圖至第8圖顯示上述試驗的結果。第6圖係顯示被反射源之熱電耦插入孔H1反射的超音波回波的一例,第7圖係顯示被鑄模銅板的底面反射之超音波回波(底面回波)的一例。在第6圖及第7圖一倂顯示出,連續鑄造時(熱間)的超音波回波和連續鑄造前(冷間)的超音波回波。另外,第8圖係顯示在運算控制裝置3所具備的運算部算出的各平均溫度,以及藉由第1及第2熱電耦測定的溫度之一例。
如第6圖所示,被熱電耦插入孔H1反射的超音波回波,在連續鑄造時也能清晰地觀測。如第7圖所示,關於底面回波也是同樣的。
另外,如第8圖所示,在運算部算出之從距離鑄模銅板C的上面140mm~底面的區域的平均溫度(第8圖中用「△」代表的資料)、以及從上面至底面的區域的平均溫度(第8圖中用「○」代表的資料),是顯示和第1及第2熱電耦的測溫值接近的數值,因此是獲得妥當的結果。
更具體的說,在上述運算部算出的3個平均溫度當中,在鑄模銅板C的上面~140mm的區域之平均溫度(第8圖中用「□」代表的資料),由於受到比熔融鋼M的熔融液表面(距離鑄模銅板C的上面約100mm,參照第5圖)更上方的位置之低溫區域溫度的大幅影響,如第8圖所示,當然會成為比第1及第2熱電耦的測溫值更低的溫度。因此,除了鑄模銅板C的上面~140mm的區域之平均溫度以外,只要其他2個平均溫度顯示與第1及第2熱電耦的測溫值接近的數值,就是妥當的結果。
1...超音波收發訊元件
2...收發訊控制裝置
3...運算控制裝置
4...監視器
5...保護蓋
11...訊號線
51...螺栓孔
52...冷卻配管
53...隔熱材
100...連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定裝置
C...鑄模銅板
C1...鑄模銅板之熔融鋼的接近面
C2...鑄模銅板之與熔融鋼的接近面相對向的面
H1、H2...熱電耦插入孔
L1...超音波入射點至反射源R1的距離
L12...反射源R1、R2間的距離
M...熔融鋼
R、R1、R2...反射源
S...表面回波
T1、T2...傳遞時間
U1、U2...超音波回波
第1圖係用來說明本發明的連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法的原理的截面圖。
第2圖係用來實施本發明的連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法的裝置構造例的示意圖。第2(a)圖係顯示裝置整體的概略構造,第2(b)圖係將超音波收發訊元件的附近以內部透視狀態表示的俯視圖,第2(c)圖係第2(b)圖的AA箭頭視截面圖。
第3圖係顯示,從實際作業所使用的連續鑄造鑄模銅板的上面射入超音波的情況之超音波回波的一例。
第4圖係顯示被設置於鑄模銅板的內部之狹縫孔反射的超音波回波的一例。
第5圖係用來說明本發明的實施例之試驗概要的截面圖。
第6圖係顯示,第5圖所示的試驗所獲得的被反射源之熱電耦插入孔反射的超音波回波的一例。
第7圖係顯示,第5圖所示的試驗所獲得的被鑄模銅板的底面反射的超音波回波(底面回波)的一例。
第8圖係顯示,第5圖所示的試驗所獲得之在運算控制裝置所具備的運算部算出的各平均溫度、以及第1及第2熱電耦所測定的溫度的一例。
1...超音波收發訊元件
C...鑄模銅板
C1...鑄模銅板之熔融鋼的接近面
C2...鑄模銅板之與熔融鋼的接近面相對向的面
L1...超音波入射點至反射源R1的距離
L12...反射源R1、R2間的距離
M...熔融金屬(熔融鋼)
R、R1、R2...反射源
S...表面回波
T1、T2...傳遞時間
U1、U2...超音波回波
Claims (6)
- 一種連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法,是用來測定構成熔融金屬的連續鑄造用鑄模之鑄模銅板的溫度的方法,其特徵在於:係含有:第1順序,用來設置孔,該孔在前述鑄模銅板之與熔融金屬的接近面相對向的面開口,且朝前述鑄模銅板的內部延伸,作為反射超音波之反射源;第2順序,朝向前述孔,從超音波收發訊元件沿著與前述鑄模銅板之熔融金屬的接近面大致平行的方向傳遞超音波;以及第3順序,根據被前述孔反射而藉由前述超音波收發訊元件所偵測之超音波回波在基準溫度的傳遞時間、和基於預先求出之超音波的傳遞速度之溫度相關性所獲得之在前述基準溫度之超音波的傳遞速度,預先算出前述超音波收發訊元件至前述孔的距離後,根據被前述孔反射而藉由前述超音波收發訊元件所偵測的超音波回波之傳遞時間和預先算出之前述距離來算出傳遞速度,由該傳遞速度基於前述溫度相關性算出前述鑄模銅板的溫度;在前述第3順序,超音波回波在前述基準溫度的傳遞時間是藉由零點交叉法所求出,從前述超音波收發訊元件至前述孔的距離以10μm的精度算出的情況,能以1℃的溫度測定解析度算出前述鑄模銅板的溫度。
- 如申請專利範圍第1項所述之連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法,其中,前述第1順序所設置之孔的底部,位於前述鑄模銅板之與熔融金屬的接近面附近;在前述第2順序,將前述超音波收發訊元件配置成朝向前述底部附近傳遞超音波。
- 如申請專利範圍第1項所述之連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法,其中,在前述第1順序,在從一個或一對的超音波收發訊元件發送的超音波的傳遞路徑中,將前述孔設置複數個;在前述第3順序,根據被前述複數個孔當中任意選擇的一對孔分別反射的超音波回波的傳遞時間差、和超音波的傳遞速度的溫度相關性,來算出前述鑄模銅板之前述選擇的一對孔間的溫度。
- 如申請專利範圍第1項所述之連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法,其中,在前述第1順序,作為前述孔是將熱電耦插入孔予以轉用。
- 如申請專利範圍第1項所述之連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定方法,其中,在前述第2順序,在前述鑄模銅板的上面配置超音波收發訊元件。
- 一種連續鑄造用鑄模銅板之溫度測定裝置,是構成熔融金屬的連續鑄造用鑄模且在內部設有作為反射超音波的反射源之孔之鑄模銅板之溫度測定裝置,其特徵在於:前述孔在前述鑄模銅板之與熔融金屬的接近面相對向的面開口,且朝前述鑄模銅板的內部延伸; 該溫度測定裝置具備超音波收發訊元件以及運算手段;前述超音波收發訊元件,是朝向前述孔,沿著與前述鑄模銅板之熔融金屬的接近面大致平行的方向傳遞超音波;前述運算手段,是根據被前述孔反射而藉由前述超音波收發訊元件所偵測之超音波回波在基準溫度的傳遞時間、和基於預先求出之超音波的傳遞速度之溫度相關性所獲得之在前述基準溫度之超音波的傳遞速度,預先算出前述超音波收發訊元件至前述孔的距離後,根據被前述孔反射而藉由前述超音波收發訊元件所偵測的超音波回波的傳遞時間、和預先算出的前述距離來算出傳遞速度,由該傳遞速度基於前述溫度相關性算出前述鑄模銅板的溫度;前述運算手段,超音波回波在前述基準溫度的傳遞時間是藉由零點交叉法所求出,從前述超音波收發訊元件至前述孔的距離以10μm的精度算出的情況,能以1℃的溫度測定解析度算出前述鑄模銅板的溫度。
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