JP2000173423A

JP2000173423A - 無接触型鋳鋼材検出器

Info

Publication number: JP2000173423A
Application number: JP34282598A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Ukata; 修一羽片; Toshiyuki Kawatsu; 敏幸川津; Takayuki Koyama; 隆之小山; Mitsuo Takahara; 三男高原; Yoshinori Kataoka; 義範片岡
Original assignee: NIPPON TEKUMO KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: NIPPON TEKUMO KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高温多湿の悪環境の中でも使用できる信頼性
の高い無接触型鋳鋼材検出器を提供する。【解決手段】高周波発振器２０を備え、負荷となる検
出コイル３０のインピーダンスの変化を検出して、検出
コイル３０に近づいた鋳片又は鋼片を含む高温状態の鋳
鋼材Ｗを検知する無接触型鋳鋼材検出器１０において、
高周波発振器２０の発振周波数は、１．５〜６メガヘル
ツであって、しかも、検出コイル３０は、直径が１．８
ｍｍ以上の中実又はパイプからなる耐熱裸導線からなっ
て、検出コイル３０のコイル本体３１の基端部３２が支
持部材４０により支持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温多湿で激しい
振動や粉塵等の多い悪環境の中で使用される高周波発振
型の無接触型鋳鋼材検出器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、無接触型鋳鋼材検出器は、例えば
特開平５−１１０４１２号公報に開示されているよう
に、高周波発振器から発振した高周波出力を検出コイル
に印加し、検出コイルに鋳鋼材等の金属体が近づいたと
きに生じる検出コイルのインピーダンスの変化を検出し
て、近づいた金属体を検知するものがある。この場合、
通常、発振周波数が３００キロヘルツ程度で、線径が１
ｍｍ以下の銅等の導線を３０回程度の巻数で巻回して直
径が５０ｍｍ程度に形成した検出コイルを合成樹脂製の
ボビンに取付けている。また、検出コイルは隣接する電
線間を絶縁して支持するために耐熱性の合成樹脂によっ
て埋め込まれている。また、特開平８−３０６２８６号
公報に開示されているように、両端を絶縁した螺旋状又
は渦巻き状の耐熱金属のパイプ内に絶縁状態にした検知
コイルを配置することにより、衝撃等に対して十分な強
度を備え、高温度での継続使用を可能とする高温用近接
センサーが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
の無接触型鋳鋼材検出器は、鋳鋼材の連続鋳造や圧延工
程等で使用されることが多いが、約１２００℃の鋳鋼材
の連続鋳造や圧延工程等の設備の近辺では、周囲の環境
が高温多湿で、特に温度が５００〜１０００℃程度にな
り、腐蝕性の雰囲気ガスが発生することもある。しか
も、工場内の機械設備から生じる振動があり、冷却水や
粉塵が飛散するような環境になるが、そのような悪環境
の中に設置される無接触型鋳鋼材検出器には、次のよう
な問題があった。（１）検出コイルを巻き付けているボビンや検出コイル
を埋め込んだ合成樹脂が高温多湿の雰囲気のために急速
に劣化し、それに伴って検出コイルが断線したり、検出
コイルの線間で短絡するなどの問題があった。また、ボ
ビンに耐熱性セラミックスを使用することも可能ではあ
るが、振動や衝撃に弱く破損しやすいという問題もあっ
た。（２）検出コイルの絶縁劣化に伴う短絡や断線の事故を
防ぐために、ステンレス等の耐熱金属からなるパイプを
コイル状に形成し、その中に耐熱性の碍管を介して検出
コイルを挿入することも考えられるが、検出コイルの短
絡や断線をパイプの外から簡単にチェックできないとい
う問題があった。（３）また、特開平８−３０６２８６号公報に記載され
た高温用近接センサーを用いた場合は、螺旋状又は渦巻
き状の耐熱金属のパイプ内に検知コイルを配置するの
で、構造が複雑となり、製造コストが高くなる。更に、
使用する環境が高温多湿のため、耐熱金属のパイプ内に
結露や塵等が付着して誤検知を生じたり、外側の金属パ
イプより検知物に近接した際の検知精度が低下する等の
問題がある。本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、高温多湿の悪環境の中でも使用できる信頼性の高い
無接触型鋳鋼材検出器を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る無接触型鋳鋼材検出器は、高周波発振器を備え、負
荷となる検出コイルのインピーダンスの変化を検出し
て、該検出コイルに近づいた鋳片又は鋼片を含む高温状
態の鋳鋼材を検知する無接触型鋳鋼材検出器において、
前記高周波発振器の発振周波数は、１．５〜６メガヘル
ツであって、しかも、前記検出コイルは、直径が１．８
ｍｍ以上の中実又はパイプからなる耐熱裸導線からなっ
て、該検出コイルのコイル本体の基端部が支持部材によ
り支持されている。このような構成により、検出コイル
が耐熱裸導線からなるコイル本体の基端部が十分な強度
と電気絶縁性を有する例えばアルミナ等の耐熱性セラミ
ックスからなる支持部材等で支持されているので、ボビ
ンや絶縁樹脂の劣化や破損によって発生するような短絡
や断線等の事故は生じない。また、検出コイルは耐熱性
パイプ等の中に入れず、裸状態であるので、検出コイル
の短絡や断線の状態は極めて容易に目でチェックするこ
とができる。ここで、検出コイルの直径を１００〜４０
０ｍｍ、その巻数を２〜５回にしてもよい。この場合、
検出コイルの直径を通常よりも大きくすることにより、
検出範囲を広くすると共に、高熱の鋳鋼材から検出コイ
ルまでの間隔を大きくすることができ、検出コイルの熱
影響を小さくすることができる。また、検出コイルの巻
数が２〜５回程度なので、従来の３０回程度巻き付けた
検出コイルのように絶縁状態で支持するためのボビンや
埋め込みによって線間を絶縁する絶縁物を必要としない
ので、極めて構造が簡単で製造コストの低減が容易にな
り、剛性が高く信頼性の高い検出コイルを得ることがで
きる。また、検出コイルの材質が、鉄・クロム・アルミ
ニウムの粉末合金からなる焼結合金、ニッケルクロム合
金、チタン、銅、又は鉄の何れか１で構成してもよい。
この場合、検出コイルは剛性、耐熱性及び耐蝕性が高く
なるので、高温多湿の雰囲気の中で裸状態で露出させて
長期間使用することができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１（Ａ）、（Ｂ）は本発
明の一実施の形態に係る無接触型鋳鋼材検出器のそれぞ
れ平面図、同側面図、図２は同ブロック図である。

【０００６】図１、及び図２に示すように、本発明の一
実施の形態に係る無接触型鋳鋼材検出器１０において
は、発振周波数が４メガヘルツの高周波発振器２０を備
え、高周波発振器２０の負荷側に検出コイル３０を接続
して、被検出体である鋳片又は鋼片を含む高温状態の鋳
鋼材Ｗに相対的に近づけられるようにしている。検出コ
イル３０は、線径が２ｍｍの中実の耐熱裸導線からなっ
ており、螺旋状に曲げたコイル本体３１の直径が３００
ｍｍ、その巻数が２回になるようにしている。また、検
出コイル３０の材質はニッケルクロム合金で構成してい
る。検出コイル３０のコイル本体３１の基端部３２は、
例えばアルミナ等の耐熱性セラミックスからなる耐熱性
電気絶縁体又は耐熱性電気絶縁物によって覆われた鋼鉄
製の支持部材４０にネジ等の固定手段４１によって固定
することにより十分な強度で支持されている。また、検
出コイル３０には、整流回路５０を介してコンパレータ
６０を接続し、高周波発振器２０の負荷側のインピーダ
ンスの変化から共振電流の変化を検出するようにしてい
る。すなわち、コンパレータ６０は、鋳鋼材Ｗを検出し
たときの電流出力レベルを設定器６１にしきい値として
設定し、負荷側のインピーダンスの変化に応じた共振電
流を整流回路５０を介してコンパレータ６０に入力し、
共振電流の出力レベルとしきい値と比較して、共振電流
の出力レベルがしきい値に達したとき、鋳鋼材Ｗを検出
したときの検出信号Ｄを出力する。

【０００７】ここで、上記本発明の一実施の形態に係る
無接触型鋳鋼材検出器１０の動作を説明する。鋳鋼材Ｗ
が検出コイル３０の近くに存在しないときは、高周波発
振器２０から４メガヘルツの発振周波数ωが出力され、
検出コイル３０に入力されるが、高周波発振器２０の負
荷側のインピーダンスは検出コイル３０の固有のインダ
クタンスＬ０とコイル抵抗Ｒ０からなるインピーダンス
Ｚ０となり、共振電流の出力レベルはしきい値に達しな
いので検出信号Ｄは出力されない。鋳鋼材Ｗが検出コイ
ル３０に近づくと、検出コイル３０による電磁誘導によ
り鋳鋼材Ｗ側のインダクタンスＬ１と抵抗Ｒ１の影響を
受けて、負荷側全体のインピーダンスＺ１は検出コイル
３０固有のインピーダンスＺ０より大きくなる。したが
って、コンパレータ６０に入力される負荷側全体のイン
ピーダンスＺ１に応じた大きさの共振電流の出力レベル
は設定器６１に設定したしきい値に達し、鋳鋼材Ｗの検
出信号Ｄを出力する。

【０００８】このような構成により、検出コイル３０が
中実の耐熱裸導線からなり、コイル本体３１の基端部３
２が十分な強度と電気絶縁性を有する支持部材４０で支
持されているので、検出コイル３０を巻き付けるボビン
や線間絶縁のための合成樹脂は不要であり、ボビンや絶
縁樹脂の劣化によって発生するような短絡や断線は生じ
ない。また、検出コイル３０を耐熱性パイプ等の中に入
れず、検出コイル３０は裸状態で露出されているので、
検出コイル３０の短絡や断線の状態は極めて容易に目で
チェックすることができる。また、通常、図１（Ｂ）に
示す被検出体である鋳鋼材Ｗと検出コイル３０までの間
隔Ｇは検出コイル３０の直径の１／２程度が望ましいと
されているので、検出コイル３０の直径を従来例の５０
ｍｍ程度よりも数倍大きい１００〜４００ｍｍにするこ
とにより、高熱の鋳鋼材Ｗから検出コイル３０までの間
隔Ｇを５０〜２００ｍｍ程度まで大きくすることがで
き、鋳鋼材Ｗから検出コイル３０に与える熱影響を小さ
くすることができる。また、検出コイル３０の巻数が２
回なので、従来例の３０回程度巻き付けた検出コイルの
ように絶縁状態で支持するためのボビンや埋め込みによ
って線間を絶縁する絶縁物を必要とせず、極めて構造が
簡単で製造コストの低減が容易になり、剛性が高く信頼
性の高い検出コイルを得ることができる。

【０００９】なお、上記本発明の一実施の形態に係る無
接触型鋳鋼材検出器１０では、発振周波数ωを４メガヘ
ルツ、コイル本体３１の線径を２ｍｍ、巻数を２回とし
たが、これらの数値に限るものではなく、コイル本体３
１の巻数を２〜５回にして構造が簡単で取扱が容易な検
出コイル３０を得るために、例えば発振周波数ωを１．
５〜６メガヘルツ、コイル本体３１の線径を１．８ｍｍ
以上としてもよい。その理由を説明すると、無接触型鋳
鋼材検出器１０の共振回路の尖鋭度Ｑは、Ｑ＝ωＬ０／
Ｒ０である。なお、検出コイル３０のインダクタンスＬ
０は巻数に比例し、コイル抵抗Ｒ０はコイル本体３１の
線径の２乗で反比例する。ここで、コイル本体３１の巻
数を例えば従来多く使用されている３０回の１／１５〜
１／６である２〜５回にしたときに、従来例で示した発
振周波数ωが３００キロヘルツ、コイル本体の線径が１
ｍｍ以下、検出コイルの巻数が３０回という条件から得
られる尖鋭度Ｑと少なくとも同等かそれ以上の尖鋭度Ｑ
を得るようにする。そのためには、発振周波数ωの値を
従来例の３００キロヘルツより５〜２０倍大きい１．５
〜６メガヘルツにすると共に、コイル本体３１の線径を
従来例の１ｍｍ以下より１．８倍以上大きい、１．８ｍ
ｍ以上にしてコイル本体３１の断面積を従来例の３倍以
上にし、その断面積に反比例するコイル抵抗Ｒ０を１／
３以下に小さくすればよい。ただし、検出コイル３０の
材質を変えたときには、使用した材質の固有抵抗の増減
に応じて発振周波数、コイル本体３１の線径を適宜増減
することによって、必要な尖鋭度Ｑを得ることができ
る。ここで、周波数が１．５メガヘルツ未満では、感度
が不十分である。また、周波数が高くなると発振（共
振）させるためにコンデンサー容量を小さくする必要が
あるが、センサーからアンプまでのケーブルがコンデン
サーの働きをするため、前記コンデンサー容量をあまり
小さくすることは不可能で、その結果、周波数の実用上
の上限は６メガヘルツとなる。また、検出コイルは中実
の良導体の外にパイプ状の良導体によって形成してもよ
く、検出コイルの材質はニッケルクロム合金に限るもの
ではなく、鉄・クロム・アルミニウムの粉末合金からな
る焼結合金、チタン、銅、又は鉄の何れか１によって構
成してもよい。この場合、検出コイルは剛性、耐熱性及
び耐蝕性が高くなるので、高温多湿の雰囲気の中で裸状
態で露出させて長期間使用することができる。

【００１０】

【発明の効果】請求項１〜３記載の無接触型鋳鋼材検出
器においては、高周波発振器の発振周波数は、１．５〜
６メガヘルツであって、しかも、検出コイルは、直径が
１．８ｍｍ以上の中実又はパイプからなる耐熱裸導線か
らなって、該検出コイルのコイル本体の基端部が支持部
材によって支持されているので、ボビンや絶縁樹脂の劣
化や破損によって発生するような短絡や断線等の事故は
生じない。また、検出コイルは耐熱性パイプ等の中に入
れず、裸状態であるので、検出コイルの短絡や断線等の
事故の状態は極めて容易に目でチェックすることがで
き、高温多湿の悪環境の中でも使用できる高い信頼性を
得ることができる。特に、請求項２記載の無接触型鋳鋼
材検出器においては、検出コイルの直径を１００〜４０
０ｍｍ、その巻数を２〜５回にしているので、検出範囲
を広くすることができると共に、検出コイルの構造が簡
単になり、製造コストの低減が容易になる。また、通常
被検出体と検出コイルまでの間隔は検出コイルの直径の
１／２程度が望ましいとされているが、高熱の鋳鋼材か
ら検出コイルまでの間隔を５０〜２００ｍｍに大きくす
ることができ、検出コイルの熱影響が小さく、検出コイ
ルの寿命を長くすることができる。また、検出コイルの
巻数を２〜５回程度にしているので、従来の３０回程度
巻き付けた検出コイルのように絶縁状態で支持するため
のボビンや埋め込みによって線間を絶縁する絶縁物は必
要がなく、極めて構造が簡単で製造コストの低減が容易
になり、剛性が高く信頼性の高い検出コイルを得ること
ができる。請求項３記載の無接触型鋳鋼材検出器におい
ては、検出コイルの材質が、鉄・クロム・アルミニウム
の粉末合金からなる焼結合金、ニッケルクロム合金、チ
タン、銅、又は鉄の何れか１で構成しているので、検出
コイルは剛性、耐熱性及び耐蝕性を高くすることがで
き、高温多湿の雰囲気の中で裸状態で露出させて長期間
使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形
態に係る無接触型鋳鋼材検出器の平面図、同側面図であ
る。

【図２】本発明の一実施の形態に係る無接触型鋳鋼材検
出器のブロック図である。

【符号の説明】

１０無接触型鋳鋼材検出器２０高周波発
振器３０検出コイル３１コイル本
体３２基端部４０支持部材４１固定手段５０整流回路６０コンパレータ６１設定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川津敏幸福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者小山隆之福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者高原三男福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者片岡義範福岡県北九州市八幡東区宮の町２丁目15− 16 有限会社日本テクモ内Ｆターム(参考） 2G005 DA01 5G046 AA04 AB01 AC03 AD02 AD10 AE24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波発振器を備え、負荷となる検出コ
イルのインピーダンスの変化を検出して、該検出コイル
に近づいた鋳片又は鋼片を含む高温状態の鋳鋼材を検知
する無接触型鋳鋼材検出器において、前記高周波発振器の発振周波数は、１．５〜６メガヘル
ツであって、しかも、前記検出コイルは、直径が１．８ｍｍ以上の中
実又はパイプからなる耐熱裸導線からなって、該検出コ
イルのコイル本体の基端部が支持部材により支持される
ことを特徴とする無接触型鋳鋼材検出器。
【請求項２】請求項１記載の無接触型鋳鋼材検出器に
おいて、前記検出コイルの直径が１００〜４００ｍｍ、
その巻数が２〜５回であることを特徴とする無接触型鋳
鋼材検出器。
【請求項３】請求項１又は２記載の無接触型鋳鋼材検
出器において、前記検出コイルの材質が、鉄・クロム・
アルミニウムの粉末合金からなる焼結合金、ニッケルク
ロム合金、チタン、銅、又は鉄の何れか１であることを
特徴とする無接触型鋳鋼材検出器。