JPH07227614A - ノズル噴霧状態検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、金属材料に噴霧する冷却水、オイ
ル、各種処理液及び気体のノズルの詰まりを検知する装
置及び方法を提供する。 【構成】冷却用金属材料の走行ラインに沿って配置され
た冷却水ノズルのノズル詰まりを検出する装置におい
て、走行ラインに沿って走行する計測台車３に、計測台
車３の位置を検出するスイッチ１と、シ−ト状感圧素子
２を取り付ける。これにより、スイッチ１で検出された
位置における、シ−ト状感圧素子２で検出した冷却水ノ
ズルの圧力プロフィ−ルと、予め測定された冷却水ノズ
ルの標準の圧力プロフィ−ルとを比較し、冷却水ノズル
のノズル詰まりを判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属材料に噴霧する
冷却水、オイル、各種処理液及び気体のノズルの詰まり
を検知する装置及び方法に係わり、特に熱延、厚板、連
続鋳造の鋼材冷却水ノズルの詰まりを検知する装置及び
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱延、厚板、連続鋳造などの鋼材の冷却
には、多数のノズルパターンを持った冷却水ヘッダを材
料の走行方向に多数並べた直接水冷を用いており、ノズ
ル噴霧状態の適切な管理は、処理材料の品質上重要であ
る。しかし、従来、定量的に管理する手段が無い為、目
視によるチェックに頼っていた。

【０００３】この問題を解決する為に、連続鋳造では、
圧力センサ−をダミーバーに組み込んで、ノズルの詰ま
りを検出する方法が特開平５−１７７３２３号公報に提
案されている。

【０００４】また、熱延、厚板、連続鋳造に限らず、一
般的な高温金属板の水シャワ−による冷却の場合でも、
均一に冷却する為には、ノズル詰まりの正確な管理が必
要である。この管理のために、圧電変換素子を用いた方
法が、特開昭６３−２２３１１９号公報に提案されてい
る。

【０００５】また、各種処理液をノズルで噴霧するメッ
キラインやクリ−ニングライン、オイルをノズルで噴霧
する圧延ライン、冷却または各種処理の為の気体をノズ
ルで噴霧するプロセスライン等に関しても、ノズル詰ま
りを検出する手段が無かった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平５−１７
７３２３号公報及び特開昭６３−２２３１１９号公報に
提案されている方法は、単一の点を計測するセンサ−を
複数個配置して噴霧冷却水の圧力を計るものである為、
次の様な問題点があった。

【０００７】（Ａ）全ノズル数をカバ−する為のセンサ
−数が多くなる。 （Ｂ）２次元分解能が低く、噴霧パタ−ンの充分なデ−
タが得られない。 （Ｃ）センサ−の取り付け位置が、ノズル絶対位置に対
して正確でなければならない。

【０００８】（Ｄ）走行ラインの走行方向の位置を計測
してノズル位置との対応をとる必要がある。 （Ｅ）走行ラインの改造を必要とするので、ライン改造
などの機会損失がある。 （Ｆ）走行ライン毎に、専用
の走行手段を製作する必要がある。

【０００９】本発明は、この様な問題点を解決して、さ
らに、樋を利用した滝状の冷却水フロ−管理、及び、金
属材料と冷却水との接触部のフロ−形状、圧力分布の評
価も含めて、走行ライン上に広範囲に分布している冷却
水ノズルのノズル詰まり管理方法を提供することを目的
としている。

【００１０】また、各種処理液をノズルで噴霧するメッ
キラインやクリ−ニングライン、オイルをノズルで噴霧
する圧延ライン、冷却または各種処理の為の気体をノズ
ルで噴霧するプロセスライン等に関しても、ノズル詰ま
りの検出を同様の手段で提供するすることを目的として
いる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、金属材料の走行ラインに沿って配置されたノズルの
ノズル噴霧状態を検出する装置において、前記走行ライ
ンに沿って走行する走行手段と、走行手段に設けられ、
走行手段の位置を検出する位置検出手段と、ノズルに対
向するように走行手段に配置されたシ−ト状感圧素子
と、位置検出手段で検出された位置における、感圧素子
で検出したノズルの噴霧媒体圧分布から、ノズルのノズ
ル噴霧状態を判定する手段と、を具備したノズル噴霧状
態検出装置を用いる。

【００１２】また、ノズルの噴霧状態を検出する手段
は、感圧素子で検出したノズルの噴霧媒体圧分布と、予
め測定されたノズルの標準の噴霧媒体圧分布とを比較
し、ノズル詰まりを判定し、かつノズル位置を同定する
手段を備えている。

【００１３】そして、金属材料の走行ラインに沿って配
置されたノズルのノズル噴霧状態を検出する方法おい
て、前記走行ラインに沿って走行手段を走行させる工程
と、走行手段の位置を検出する工程と、検出した位置に
おいて、ノズルに対向するように走行手段に配置された
シ−ト状感圧素子でノズルの噴霧媒体圧分布を検出する
工程と、感圧素子で測定したノズルの噴霧媒体圧分布か
ら、ノズルのノズル噴霧状態を判定する工程と、を具備
したノズル噴霧状態検出方法を用いる。

【００１４】また、ノズルの噴霧状態を検出する工程
は、感圧素子で測定したノズルの噴霧媒体圧分布と、予
め測定されたノズルの標準噴霧媒体圧分布とを比較し、
ノズル詰まりを判定し、かつノズル位置を同定する工程
を備えている。

【００１５】そして、上記走行手段が、自走、または、
ロ−ル等の走行ライン駆動手段による移送、または、ウ
インチ、ダミ−バ−等の外部移送手段と連結すること
で、走行ライン上を動くにつれ、走行手段に取り付けら
れたスイッチ等の位置検出手段で走行ライン内のロ−ル
等の位置通過を検出し、このタイミングで、ノズル噴霧
エリアに位置するように設けられたシ−ト状感圧素子
で、ノズル圧力プロフィ−ルを信号とし判定手段（コン
ピュ−タ）に取り込み、このデ−タを記憶回路（不揮発
性メモリ）にて取りだす。

【００１６】取り出したデ−タは、以下の各種のノズル
詰まりの判定とノズル位置同定に用いられる。 （イ） ノズル詰まりの判定は、ノズルの噴霧媒体圧分
布からノズル詰まりを判定しようとするノズルの圧力プ
ロフィ−ルを求め、その体積値が、予め測定された正常
なノズルの標準噴霧媒体圧分布から求めた圧力プロフィ
−ルの体積値以下であることからなされる。

【００１７】（ロ） また別の判定は、ノズルの噴霧媒
体圧分布からノズル詰まりを判定しようとするノズルの
圧力プロフィ−ルを求め、その圧力プロフィ−ルの一定
高さでの断面積値が、予め測定された正常なノズルの標
準噴霧媒体圧分布から求めた圧力プロフィ−ルの断面積
値以下であることからなされる。

【００１８】（ハ） さらに別の判定は、ノズルの噴霧
媒体圧分布からノズル詰まりを判定しようとするノズル
位置近傍のピ−ク圧力値を求め、予め測定された正常な
ノズルの標準噴霧媒体圧分布から求めたピ−ク圧力値以
下であることからなされる。

【００１９】（ニ） 走行ライン幅方向のノズル位置の
同定は、ノズルの噴霧媒体圧分布から走行ライン幅方向
のピ−ク圧力パタ−ンを求め、予め記憶させたノズルの
走行ライン幅方向の配置パタ−ンと比較し、走行ライン
幅方向のピ−ク圧力パタ−ンに、デ−タが欠如した部分
（ノズル詰まりによる欠如）がある場合には、予め記憶
させた、ノズルの走行ライン幅方向の配置パタ−ン、ノ
ズルの走行ライン方向の配置パタ−ンのいずれかと比較
することにより、デ−タ欠如部分に対応するノズル位置
を同定する。

【００２０】（ホ） 別の、走行ライン幅方向のノズル
位置の同定手段は、走行ライン幅方向のノズル相互間の
ピッチを実際のノズル配置距離として、走行ラインに沿
って走行する走行手段の蛇行可能性のある幅の範囲内
で、各ノズル位置を一定量づつシフトして、各ノズル毎
に３次元の圧力分布の圧力重心を求め、各ノズルの圧力
重心位置における圧力値の全ノズルに関するト−タル値
が最大となる位置とする。

【００２１】

【作用】上記のように構成されたノズル詰まり検出装置
及び検出方法を用いると、計測デ−タが、測定区間毎に
詳細な圧力プロフィ−ルとして計測デ−タが取り込める
ようになる。

【００２２】そして、詳細な圧力プロフィ−ルとして計
測デ−タが取り込めるようになることにより、デ−タ特
性を活かした、各種のノズル位置同定およびノズル詰ま
り判定をおこなうことができる。

【００２３】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１は、ノズル詰まり検出装置の計測台車３の概要を示
す図で、計測台車３は、自走、または、ロ−ル等の走行
ライン駆動手段による移送、または、ウインチ、ダミ−
バ−等の外部移送手段と連結することで、走行ライン上
を動く。計測台車３は、凸形状に形成され、下面中央に
計測台車３の位置を検出するスイッチ等の位置検出手段
１が設けられ、一端側下面及び他端側上面に、冷却水ノ
ズル５、６に対向する位置に対面して、シ−ト状感圧素
子２が貼りつけられている。シ−ト状感圧素子は、従来
の素子が単一の点の圧力を計測するものであったのに対
し、２次元的に面の圧力が計測可能であるもので、噴霧
パタ−ンの充分なデ−タを得ることができる。また、計
測台車３には、シ−ト状感圧素子２で取り込んだ圧力分
布デ−タ及び予め測定した標準の圧力分布デ−タを記憶
するための不揮発性メモリー（記憶回路）を内蔵したコ
ンピュ−タを設けている。

【００２４】図２は、計測デ−タフロ−図で、計測台車
に取り付けたスイッチ等の位置検出手段が検出したタイ
ミングにおけるノズル冷却水の圧力分布デ−タが、シ−
ト状感圧素子で取り込まれ、不揮発性メモリ−に記憶さ
れる。計測が終了した時点で、不揮発性メモリ−から、
計測デ−タ及び標準デ−タが取り出されて、圧力分布デ
−タから圧力プロフィ−ルを解析して、冷却水ノズル詰
まりの判定および冷却水ノズル位置同定に用いられる。

【００２５】図３では、計測台車４を上部方向に折れ曲
がり可能な連結構造として、連続鋳造ライン等の曲線上
の走行ラインに適用可能としている。計測台車が、走行
ライン上を動いてノズル位置にくると、計測台車に取り
付けられたスイッチ等の位置検出手段で、走行ライン内
のロ−ル等の位置通過を検出し、このタイミングで、冷
却水ノズル噴霧エリアに位置するように設けられたシ−
ト状感圧素子で、測定デ−タが取り込まれ、ノズル詰ま
り判定、ノズル位置同定が行われる。

【００２６】ノズル詰まり判定は、例えば、図４または
図５に示すように行われる。図４は、冷却水ノズルの水
圧分布からノズル詰まりを判定しようとするノズル圧力
プロフィ−ルの体積を示す図で、その体積値を、予め測
定された正常な冷却水ノズルの標準水圧分布から求めた
圧力プロフィ−ルの基準体積値と比較し、Ｖｎ合計値＜
ノズル群基準体積、または、Ｖｎ合計値＜ノズル群基準
体積の場合にノズル詰まりを判定する。

【００２７】図５は、冷却水ノズルの水圧分布からノズ
ル詰まりを判定しようとするノズル圧力プロフィ−ルの
スレッシュホ−ルド高さ面の面積を示す図で、その面積
値を予め測定された正常な冷却水ノズルの標準水圧分布
から求めた圧力プロフィ−ルの基準面積値と比較し、Ａ
ｎ＜ノズル基準面積、または、Ａｎ合計値＜ノズル群基
準面積の場合にノズル詰まりを判定する。

【００２８】ノズル位置の同定は、例えば、図６に示す
ように行われる。図６は、冷却水ノズルの水圧分布か
ら、ピ−クピッキングにより求めた走行ライン幅方向の
ピ−ク圧力パタ−ンからノズル位置を同定する方法の概
念図で、ピ−ク圧力パタ−ンを、予め記憶させた走行ラ
イン幅方向のノズル配置パタ−ンと比較し、走行ライン
幅方向のノズルナンバ−との対応づけでノズル位置の同
定を行う。

【００２９】この例は、オフラインの場合を示したが、
計測台車内に発信器を設けることによって、測定結果を
リアルタイムに転送し、オンラインで解析することがで
きる。

【００３０】以上の実施例は、冷却水に限らず、各種処
理液をノズルで噴霧するメッキラインやクリ−ニングラ
イン、オイルをノズルで噴霧する圧延ライン、冷却また
は粒体を吹きつけて均一凝固させる処理の為の気体をノ
ズルで噴霧するプロセスライン等に関しても適用可能で
ある。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に示されるような効果を奏する。圧力
センサ−として、シ−ト状感圧素子を用いたので、従来
行っていたように、全ノズル数をカバ−するために、単
一の点を計測するセンサ−を多数用いる必要がない。

【００３２】さらに、シ−ト状感圧素子を用いることに
より、噴霧媒体圧分布として、従来使用していた単一の
点を計測するセンサ−では得ることのできなかった高い
２次元分解能を有するデ−タを得ることができる。

【００３３】また、上記の高い２次元分解能を有するデ
−タをもとに解析するので、金属材料と噴霧媒体との接
触部のフロ−形状、圧力分布の評価ができるので、金属
面での噴霧効果の均一性の管理が行える。

【００３４】また、上記の高い２次元分解能を有するデ
−タから求めた圧力プロフィ−ルを用いて、各種のノズ
ル詰まり判定が行えるようになるので、樋を使用した滝
状の噴霧媒体フロ−のノズル詰まりにも適用できる。

【００３５】また、上記の高い２次元分解能を有するデ
−タから求めた圧力プロフィ−ルからノズル位置も同定
するため、従来のように、センサ−の取り付け位置およ
び走行手段の位置を正確に測定する必要がなくなる。

【００３６】そのため、走行ラインの改造をほとんど必
要としないので、ライン改造などの機会損失がほとんど
なくなると同時に、汎用機器として製作することが可能
となるので走行ライン間での共用が可能となり、検出装
置の製作費用が安価で済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】ノズル詰まり検出装置の走行手段の概要斜視図

【図２】計測デ−タフロ−図

【図３】曲線走行ライン用のノズル詰まり検出装置用走
行手段の概念図

【図４】圧力分布デ−タから求めた圧力プロフィ−ル体
積を示す概念図

【図５】圧力分布デ−タから求めた圧力プロフィ−ルの
面積を示す概念図

【図６】走行ライン幅方向のピ−クパタ−ンとノズル位
置同定の関連を示す概念図

【符号の説明】

１ 走行手段の位置を検出する位置検出手段 ２ シ−ト状感圧素子 ３ 計測台車 ４ 折れ曲がり可能な走行手段 ５、６ 冷却水ノズル

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属材料の走行ラインに沿って配置された
   ノズルのノズル噴霧状態を検出する装置において、 前記走行ラインに沿って走行する走行手段と、 走行手段に設けられ、走行手段の位置を検出する位置検
   出手段と、 ノズルに対向するように走行手段に配置されたシ−ト状
   感圧素子と、 位置検出手段で検出された位置における、感圧素子で検
   出したノズルの噴霧媒体圧分布から、ノズルの噴霧状態
   を検出する手段とを具備したノズル噴霧状態検出装置。
2. 【請求項２】請求項１の装置において、 ノズルの噴霧状態を検出する手段は、感圧素子で検出し
   たノズルの噴霧媒体圧分布と、予め測定されたノズルの
   標準の噴霧媒体圧分布とを比較し、ノズル詰まりを判定
   し、かつノズル位置を同定する手段を備えている。
3. 【請求項３】金属材料の走行ラインに沿って配置された
   ノズルのノズル噴霧状態を検出する方法おいて、 前記走行ラインに沿って走行手段を走行させる工程と、 走行手段の位置を検出する工程と、 検出した位置において、ノズルに対向するように走行手
   段に配置されたシ−ト状感圧素子でノズルの噴霧媒体圧
   分布を検出する工程と、 感圧素子で測定したノズルの噴霧媒体圧分布から、ノズ
   ルの噴霧状態を検出する工程と、 を具備したノズル噴霧状態検出方法。
4. 【請求項４】請求項３の方法において、 ノズルの噴霧状態を検出する工程は、感圧素子で測定し
   たノズルの噴霧媒体圧分布と、予め測定されたノズルの
   標準噴霧媒体圧分布とを比較し、ノズル詰まりを判定
   し、かつノズル位置を同定する工程を、備えている。
5. 【請求項５】請求項２の装置において、 判定手段は、ノズルの噴霧媒体圧分布から、ノズル詰ま
   りを判定しようとするノズルの圧力プロフィ−ルを求
   め、その体積値が、予め測定された正常なノズルの標準
   噴霧媒体圧分布から求めた圧力プロフィ−ルの体積値以
   下であることで判定する手段を備えている。
6. 【請求項６】請求項２の装置において、 判定手段は、ノズルの噴霧媒体圧分布から、ノズル詰ま
   りを判定しようとするノズルの圧力プロフィ−ルを求
   め、その圧力プロフィ−ルの一定高さでの断面積値が、
   予め測定された正常なノズルの標準噴霧媒体圧分布から
   求めた圧力プロフィ−ルの断面積値以下であることで判
   定する手段を備えている。
7. 【請求項７】請求項２の装置において、 判定手段は、ノズルの噴霧媒体圧分布から、ノズル詰ま
   りを判定しようとするノズル位置近傍のピ−ク圧力値を
   求め、予め測定された正常なノズルの標準噴霧媒体圧分
   布から求めたピ−ク圧力値以下であることで判定する手
   段を備えている。
8. 【請求項８】請求項２の装置において、 ノズル位置の同定手段は、ノズルの噴霧媒体圧分布から
   走行ライン幅方向のピ−ク圧力パタ−ンを求め、予め記
   憶させた、ノズルの走行ライン幅方向の配置パタ−ン、
   または、ノズルの走行ライン方向の配置パタ−ンのいず
   れかと比較して、ノズル位置を同定する手段を備えてい
   る。
9. 【請求項９】請求項２の装置において、 同定手段は、走行ライン幅方向のノズル相互間のピッチ
   を実際のノズル配置距離として、走行ラインに沿って走
   行する走行手段の蛇行可能性のある幅の範囲内で、各ノ
   ズル位置を一定量づつシフトして、各ノズル毎に３次元
   の圧力分布の圧力重心を求め、各ノズルの圧力重心位置
   における圧力値の全ノズルに関するト−タル値が最大と
   なる位置をノズル位置とする手段を備えている。