在钢的连续铸造中，不必向铸坯打入铆钉等而进行校正，仅从用传感器得到的测量值高精度地检测凝固结束位置。具体地说，将对铸坯（１）发送且接收横波超声波的横波超声波传感器（６、８）、和对铸坯发送且接收纵波超声波的纵波超声波传感器（７、９）配置在连续铸造机的相同位置或在铸造方向上离开的两处的铸坯宽度方向的相同位置，根据横波超声波传感器的接收信号的强度的变化，检测出铸坯的凝固结束位置（４）和配置有横波超声波传感器的位置相一致，对用于由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的计算式进行校正，以使该时点的由纵波超声波的传播时间算出的凝固结束位置和配置有横波超声波传感器的位置一致，在校正后，根据校正的计算式，由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在线检测由连续铸造机铸造的。
技术介绍
在钢的连续铸造中，判断连续铸造铸坯的凝固结束位置(crater end位置)在铸坯的哪一位置是极其重要的。检测凝固结束位置对提高铸坯的生产性及品质有重要的作用。例如，当为提高生产性而使铸造速度上升时，凝固结束位置向铸坯铸造方向的下游移动。当凝固结束位置超出了铸坯支承辊的范围时，铸坯由于静态铁压力作用而膨胀(以下记作隆起)，在内部品质恶化和巨大的隆起的情况下，会产生铸造停止的问题。所以在没有确切的了解凝固结束位置时，不能随意的提高铸造速度。在降低中心偏析谋求高品质化的轻压下操作中，必须控制铸造速度和二次冷却水的强度，以使凝固结束位置位于轻压下区域。而且，在板坯中，已知由于其截面是扁平状，因而凝固结束位置在铸坯的宽度方向不均一，且其形状随时间变动。在宽度方向不同的凝固结束位置的形状也构成决定铸坯品质和生产性的重要因素。要满足这些要求，必须掌握铸坯的凝固状态，因此，提出了用于判断铸坯凝固状态的各种方法。目前，一般实用的方法是，进行铸坯凝固过程的传热计算，将铸坯中心的温度降到固相线的位置推测为凝固结束位置。(例如专利文献1)另外，还试验了在线直接测量凝固结束位置的方法，例如专利文献2中开示有如下方法，由电磁超声波的信号发送器和接收器使纵波超声波在铸坯中传播，根据纵波穿透铸坯5的传播时间、铸坯厚度、及预先测量求得的固相域及液相域中纵波的传播速度，用下式(1)求出固相以及液相的厚度。但是，在(1)式中，d是固相厚度、t是传播时间、D是铸坯厚度、V1是纵波在液相中的平均传播速度、Vs是纵波在固相中的平均传播速度。d=(t-DV1)2×(1Vs-1V1)Λ---(1)]]>在专利文献3中开示有如下方法，根据如上那样求得的固相厚度(＝凝固壳厚度)、铸造长度方向的距离、及固相厚度的变化量的相关关系推测凝固结束位置，还有在专利文献4中开示有如下方法考虑固相中纵波的传播速度具有温度依存性，自固相温度分布求出传播速度的平均值，使用此平均值高精度地求出固相厚度。还提出有一种方法是，用电磁超声波的信号发送器和接收器使超声波横波在铸坯中传播，利用横波不在液相中传播的性质，判断凝固结束位置是否到达电磁超声波的信号发送器和接收器的设置位置(例如专利文献5及专利文献6)。专利文献1特开平5-123842号公报专利文献2特开昭55-158506号公报专利文献3特开昭57-32863号公报专利文献4特开平2-55909号公报专利文献5特开昭63-313643号公报专利文献6特开2002-14083号公报
技术实现思路
但是，这些方法中还存在以下这样的问题。在进行传热计算的方法中，计算所用的物性值因钢种不同而不同，不可能在全部温度范围内知道所有钢种的物性值。为此，物性值的匹配是必要的。因此，例如，在铸造中的铸坯中打进金属铆钉，在冷却后，把打进铆钉的部分切断、研磨，测定铆钉熔融到什么程度，据此把握固相厚度，将其与以上的结果对照，实施传热计算的复合处理是有必要的。这种做法非常浪费时间和成本，而且不可能实现对全部钢种进行铆钉的打进。因此，在进行传热计算的方法中，适用范围受限制，存在不能得到高的精度的问题。在用超声波纵波的方法中，使用纵波在固相及液相中的传播速度计算出固相的厚度，但这种传播速度因钢种不同而不同。因为也不可能知道全部钢种的传播速度，因而为了校正由传播时间测得的测定值，向铸坯内打进铆钉等就很有必要。因此，对全部钢种进行校正与用传热计算进行的方法同样是实际上是不可能的。另外，在计算固相厚度时，需要掌握铸坯厚度，但由于有未凝固层的铸坯隆起，故也难以稳定且高精度地测定铸造中的铸坯的厚度，构成使测定的精确度降低的一个原因。在使用超声波横波的方法中，通常是利用横波不通过液相的原理，判断凝固结束位置是否到达设有电磁超声波的信号发送器和接收器的位置，因此，只设置一对信号发送器和接收器不能测定凝固结束位置，为了知道凝固结束位置而必须在铸造方向设置多个的信号发送器和接收器。另外，在上述的专利文献5、6中公开有通过使用横波透过铸坯的传播时间，可推测设有信号发送器和接收器的位置的上游的凝固结束位置，但是在凝固结束位置为设有信号发送器和接收器的位置的下游侧时，在使用了横波的方法中不能得到透过信号，所以不可能检测到凝固结束位置。本专利技术是为解决上述问题而提出的，其目的在于，提供连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法及检测装置，不必进行向铸坯内打进铆钉的校正，仅用传感器得到的测量值就能高精度测得凝固结束位置，同时，还提供一种连续铸造铸坯的制造方法，这种方法能够利用从该凝固结束位置的检测方法及检测装置得到的凝固结束位置的信息提高生产性和品质。本专利技术者等为解决上述课题而进行了锐意的探讨和研究。以下对其探讨和研究结果进行说明。有关通过连续铸造铸坯中纵波超声波的传播时间推测固相厚度的方法，重复传播时间的模拟的结果是，在上述(1)式中，纵波超声波的传播速度对钢种的依存性和受铸坯厚度的影响大，当不进行这些校正时，不能进行高精度的测量。但是，凝固结束位置与纵波超声波传感器相比，在铸造方向的下游侧，在超声波的传播路径中包含液相时，因为纵波在液相中的传播速度比在固相中的慢，所以由纵波超声波传感器测定的传播时间与固相厚度对应地以高灵敏变化，固相厚度的测量值以及由该固相厚度导算出的凝固结束位置的相对的测定值精度极高。同样，有关通过传热计算求出凝固结束位置的方法，重复验证的结果是，在对各种铸造条件及各种钢种高精度求出凝固结束位置时，如果不校正计算所用的物性值，就不能高精度求得凝固结束位置。作为在线校正从纵波超声波的传播时间来推测固相厚度时用的物性值、以及用于传热计算的物性值的方法，探讨了利用根据横波不透过液相所求的凝固结束位置来进行校正。因此，使用内部还未凝固的小型钢锭，进行边对其冷却边使横波超声波透过钢锭，同时用热电偶对钢锭的轴心部进行测温的试验。其结果是，横波超声波不透过钢锭的时点与钢种没有依存关系，而是钢锭中心部的固相率变为1的时点、即为凝固结束的时点(轴心温度＝固相线)。根据该性质发现，横波超声波传感器得到的透过信号从检测状态消失的时点、或从消失状态出现的时点不受钢种和铸造条件限制，都能进行凝固结束位置和横波超声波传感器的配置位置一致的绝对值测量。从而，在以凝固结束位置为横波超声波传感器的配置位置的条件下，发现通过校正(1)式等用于计算出的凝固结束位置的计算式、或校正用于传热计算的物性值，可将相对的测量精度优良的使用了纵波超声波的凝固结束位置的推测方法、以及根据传热计算推测凝固结束位置的方法作为绝对精度也优良的检测手段使用。根据该方法，也解决了仅用横波超声波时在下述铸造条件下不能测定凝固结束位置的问题，其中，所述铸造条件是，凝固结束位置位于横波超声波传感器的铸造方向的下游侧。具体地说，若决定物性值，使根据由纵波超声波传感器测定的传播时间计算出的凝固结束位置为横波超声波传感器的配置位置，则要校正根据传播时间求出凝固结束位置的计算式。同样，若在以凝固结束位置为超声波传感器的配置位置的铸造条件下进行传热计算，决定物性值，使传热计算所得的凝固结束位置为横波超声波传感器的配置位置，则本文档来自技高网...
【技术保护点】
连续铸造铸坯的凝固结束位置的检测方法，其特征在于，在连续铸造机的相同位置或在铸造方向上离开的两处的铸坯宽度方向的相同位置上配置横波超声波传感器和纵波超声波传感器，其中，横波超声波传感器对连续铸造铸坯发送横波超声波且接收所发送的横波超声波，纵波超声波传感器对连续铸造铸坯发送纵波超声波且接收所发送的纵波超声波；根据横波超声波传感器接收信号的强度变化检测出铸坯的凝固结束位置与配置有横波超声波传感器的位置相一致；校正由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置的计算式，以使该时点的由纵波超声波的传播时间算出的凝固结束位置和配置有横波超声波传感器的位置相一致；在校正后，根据校正后的计算式，由纵波超声波的传播时间求出凝固结束位置。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：饭冢幸理，久保田淳，堤康一，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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