JP2000321114A - Molten metal level gage for molten metal - Google Patents

Molten metal level gage for molten metal

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JP2000321114A
JP2000321114A JP11134149A JP13414999A JP2000321114A JP 2000321114 A JP2000321114 A JP 2000321114A JP 11134149 A JP11134149 A JP 11134149A JP 13414999 A JP13414999 A JP 13414999A JP 2000321114 A JP2000321114 A JP 2000321114A
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JP
Japan
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molten metal
output
signal
sampling
reference signal
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JP11134149A
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Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Fujisaki
敬介 藤崎
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a molten metal level gage capable of accurately measuring a level of a molten metal in a mold even when an electromagnetic agitator is used. SOLUTION: A control unit 13 excites an electromagnetic agitating coil 11 in a frequency of its supply voltage, and outputs a reference signal P each time an exciting current becomes zero. A sampling signal generating circuit 14 generates a sampling signal S deviated by a phase decided according to a mounting position of a molten metal level sensor 14 from the signal P each time the signal P is received. An output of the sensor 14 is sampled according to the signal S, and hence a molten metal level can be accurately measured even when an electromagnetic agitator is used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は溶融金属用湯面計に
係わり、特に、鋳型内に注入された溶融金属が電磁攪拌
装置により攪拌されている場合にも鋳型内の溶融金属の
湯面(メニスカス)を正確に計測することの可能な溶融
金属用湯面計に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a level gauge for molten metal, and more particularly to a level gauge of molten metal in a mold even when the molten metal injected into the mold is stirred by an electromagnetic stirrer. The present invention relates to a molten metal level gauge capable of accurately measuring a meniscus.

【0002】[0002]

【従来の技術】転炉で生産される溶鋼は連続鋳造機にお
いてスラブ、ビレット等に成形される。連続鋳造機で
は、レードル内の溶鋼はダンディッシュを介してモール
ド(鋳型)内に注入される。この注入によってモールド
内に発生する溶鋼の流れのために、モールド内の溶鋼の
湯面上に浮遊している不純物であるパウダが溶鋼内に巻
き込まれる場合がある。このパウダは、溶鋼の凝固は一
様に行われないことに起因して凝固した鋼内に残存する
溶鋼に吸着されて、焼付きの原因となるため、溶鋼のパ
ウダの巻き込みを防止することが必要である。
2. Description of the Related Art Molten steel produced in a converter is formed into slabs, billets and the like in a continuous casting machine. In a continuous caster, molten steel in a ladle is injected into a mold via a dandysh. Due to the flow of molten steel generated in the mold by this injection, powder, which is an impurity floating on the surface of the molten steel in the mold, may be caught in the molten steel. This powder is absorbed by the molten steel remaining in the solidified steel due to uneven solidification of the molten steel and causes seizure, so that it is possible to prevent the entrainment of the powder of the molten steel. is necessary.

【0003】また、溶鋼が凝固する際に発生する一酸化
炭素(CO)等の気体が凝固した鋼内に残存することを
防止するために気体の浮上を促進することも必要であ
る。この課題に対応するため、従来からリニアモータを
使用してモールド内の溶鋼にモールド壁に沿った定常流
を発生させる電磁攪拌装置が既に提案されている(例え
ば、特開平1−228645号公報参照)。
[0003] It is also necessary to promote the floating of the gas in order to prevent gas such as carbon monoxide (CO) generated when the molten steel solidifies from remaining in the solidified steel. To cope with this problem, an electromagnetic stirrer for generating a steady flow of molten steel in a mold along a mold wall by using a linear motor has already been proposed (for example, see JP-A-1-228645). ).

【0004】上記提案に係る電磁攪拌装置にあっては、
モールドの両側面に設置された電磁石が3相交流電力で
常時励磁され、溶鋼に発生する移動磁界によって溶鋼が
攪拌されるため、溶鋼のパウダの巻き込みが防止される
とともに、気体の浮上が促進される。しかし、連続鋳造
機において製品の品質を維持するためにはモールド内の
湯面を一定に制御することも重要であるが、湯面を制御
するためには湯面を正確に計測することが必要となる。
この湯面の計測は、溶鋼の湯面は高温であることから、
非接触で計測する必要があり、渦電流式の湯面計を使用
することが一般的である。
In the electromagnetic stirrer according to the above proposal,
The electromagnets installed on both sides of the mold are always excited by three-phase AC power, and the moving magnetic field generated in the molten steel stirs the molten steel, so that powder of the molten steel is prevented from being entrained and gas floating is promoted. You. However, in order to maintain product quality in a continuous casting machine, it is important to control the level of the molten metal in the mold, but to control the level of the molten metal, it is necessary to accurately measure the level of the molten metal. Becomes
Since the molten steel surface is hot,
Non-contact measurement is required, and it is common to use an eddy current type level gauge.

【0005】渦電流式湯面計は、2次コイル、道電性強
磁性体、および1次コイルを積層した構成を有し、1次
コイルを高周波で励磁することにより生成される1次磁
束により溶鋼の湯面上に渦電流を発生させる。この渦電
流により発生する2次磁束を2次コイルで検出すること
により、湯面を計測する構造となっている。
The eddy current level meter has a structure in which a secondary coil, a conductive ferromagnetic material, and a primary coil are laminated, and a primary magnetic flux generated by exciting the primary coil at a high frequency. As a result, an eddy current is generated on the molten steel surface. The secondary magnetic flux generated by the eddy current is detected by the secondary coil, so that the level of the molten metal is measured.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、渦電流
式湯面計は電磁誘導現象を利用するものであるため、電
磁攪拌装置の励磁中は電磁攪拌装置から発生する磁束の
影響を受けて、信号/雑音比が悪化することは回避でき
ない。本発明は上記課題に鑑みなされたものであって、
モールド内に注入された溶融金属が電磁攪拌装置により
攪拌されている場合にもモールド内の溶融金属の湯面を
正確に計測することの可能な溶融金属用湯面計を提供す
ることを目的とする。
However, since the eddy current type level gauge utilizes the electromagnetic induction phenomenon, the signal is affected by the magnetic flux generated from the electromagnetic stirrer during excitation of the electromagnetic stirrer. The deterioration of the noise ratio cannot be avoided. The present invention has been made in view of the above problems,
An object of the present invention is to provide a molten metal level gauge capable of accurately measuring the level of a molten metal in a mold even when the molten metal injected into the mold is stirred by an electromagnetic stirrer. I do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶融金属用
湯面計は、溶融金属の湯面を電磁攪拌する電磁攪拌用コ
イルに所定周波数の励磁電力を供給する制御部と、制御
部から出力される励磁電流の絶対値が最小となる毎に基
準信号を出力する基準信号出力部と、基準信号出力部か
ら基準信号が出力される度に基準信号から予め定められ
た位相差を有するサンプリング信号を発生するサンプリ
ング信号発生部と、容器に貯蔵される溶融金属の湯面の
レベルを検出する湯面センサと、サンプリング信号発生
部からサンプリング信号が出力される度に前記湯面セン
サの出力をサンプリングするサンプリング部と、を具備
する。
SUMMARY OF THE INVENTION A molten metal level gauge according to the present invention comprises: a control unit for supplying an exciting power of a predetermined frequency to an electromagnetic stirring coil for electromagnetically stirring a molten metal surface; A reference signal output unit for outputting a reference signal each time the absolute value of the output excitation current is minimized, and sampling having a predetermined phase difference from the reference signal each time the reference signal is output from the reference signal output unit A sampling signal generator for generating a signal, a level sensor for detecting the level of the level of the molten metal stored in the container, and an output of the level sensor each time a sampling signal is output from the sampling signal generator. And a sampling unit for sampling.

【0008】本発明にあっては、電磁攪拌装置によって
湯面センサに誘起される雑音は電磁攪拌コイルの励磁電
流の周波数の倍の周波数で変動するので、励磁電流が零
となってから所定位相ずれた位置で湯面センサの出力を
サンプリングすることによって雑音の少ない湯面レベル
が出力される。
In the present invention, the noise induced by the electromagnetic stirrer in the level sensor fluctuates at a frequency twice the frequency of the exciting current of the electromagnetic stirring coil. By sampling the output of the level sensor at the shifted position, the level of the level with less noise is output.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に係る溶融金属用
湯面計の構成図であって、モールド10の側面には電磁
攪拌用のコイル11が設置されている。また、モールド
10の中央には溶鋼注入用のノズル12が配置されてい
る。制御部13は、電磁攪拌用コイル11に所定波形の
電力を供給するとともに、特定の1相、例えばU相、の
電流が零となるごとに基準信号Pを出力する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a structural view of a molten metal level gauge according to the present invention. A coil 11 for electromagnetic stirring is provided on a side surface of a mold 10. Further, a nozzle 12 for injecting molten steel is arranged at the center of the mold 10. The control unit 13 supplies power of a predetermined waveform to the electromagnetic stirring coil 11 and outputs a reference signal P every time the current of a specific one phase, for example, the U phase becomes zero.

【0010】図2は、制御部13から出力される電流お
よび基準信号の波形図であって、基準信号Pは電流が負
から正に変化する際に零となるごとに出力される。モー
ルド10の上方には、渦電流センサが配置されている。
渦電流センサ14は信号処理部15に接続されている
が、信号処理部15はフィルタ151、サンプラ15
2、ホールダ153、およびサンプリング信号発生回路
154から構成されている。
FIG. 2 is a waveform diagram of the current and the reference signal output from the control unit 13. The reference signal P is output every time the current becomes zero when the current changes from negative to positive. An eddy current sensor is arranged above the mold 10.
The eddy current sensor 14 is connected to a signal processing unit 15, and the signal processing unit 15 includes a filter 151 and a sampler 15.
2, a holder 153, and a sampling signal generation circuit 154.

【0011】渦電流センサ14の出力はフィルタ151
に供給される。フィルタ151は、渦電流センサ14の
出力に含まれる制御部13から電磁攪拌用コイル11に
供給される電圧の周波数f以上の成分を遮断する高域遮
断特性を有する。フィルタ151の出力はサンプラ15
2によってサンプリングされ、このサンプリングされた
信号はホールダ153によって、例えば零次ホールドさ
れて時間的に連続した信号として出力される。
The output of the eddy current sensor 14 is a filter 151
Supplied to The filter 151 has a high-frequency cutoff characteristic that cuts off a component of the voltage supplied from the control unit 13 included in the output of the eddy current sensor 14 to the electromagnetic stirring coil 11 that is higher than the frequency f. The output of the filter 151 is the sampler 15
2 and the sampled signal is, for example, held in the zero order by the holder 153 and output as a temporally continuous signal.

【0012】サンプラ152は、サンプリング信号発生
回路154で生成されるサンプリング信号によって駆動
されるが、サンプリング信号は以下のタイミングで生成
される。即ち、電磁攪拌用コイル11に供給される交流
電力の電圧周波数をfとすると、コイル11が発生する
磁束Bc は次式で表される。
The sampler 152 is driven by a sampling signal generated by a sampling signal generation circuit 154, and the sampling signal is generated at the following timing. That is, when the voltage frequency of the AC power supplied to the electromagnetic stirring coil 11 is f, the magnetic flux B c that coil 11 is generated is expressed by the following equation.

【0013】 Bc = Bc0sin(2πft ) (1) さらに、コイル11近傍の任意の点(x,y,z)にお
ける磁束Bは次式で表される。 B = B0 sin(2πft +φ) (2) なお、B0 およびφは点の位置座標(x,y,z)の関
数である。
B c = B c0 sin (2πft) (1) Further, the magnetic flux B at an arbitrary point (x, y, z) near the coil 11 is represented by the following equation. B = B 0 sin (2πft + φ) (2) where B 0 and φ are functions of the position coordinates (x, y, z) of the point.

【0014】渦電流センサ14が点(x,y,z)に設
置されているとすれば、磁束Bによって渦電流センサ1
4の2次コイルに誘起される電圧vは磁束Bの2乗に比
例するので、次式が成立する。 v ∝ B2 = (B0 /2)×{1−cos(4πft +2φ)}(3) 即ち、電磁攪拌用コイル11を周波数fの3相交流で励
磁すると、渦電流センサ14の出力には周波数2fで変
動する雑音が発生する。
Assuming that the eddy current sensor 14 is installed at the point (x, y, z), the eddy current sensor 1
Since the voltage v induced in the secondary coil No. 4 is proportional to the square of the magnetic flux B, the following equation holds. v α B 2 = (B 0 /2) × {1-cos (4πft + 2φ)} (3) That is, when exciting the electromagnetic stirring coil 11 with three-phase alternating current with a frequency f, the output of the eddy current sensor 14 Noise fluctuating at the frequency 2f is generated.

【0015】そして、この雑音は理論的には基準信号P
が出力されるたびに、Pが出力されてから2φだけずれ
た位置で零となる。従って、サンプリング信号発生回路
154からPが出力されてから2φだけ位相のずれた位
置でサンプリング信号を出力して、フィルタ151の出
力をサンプリングすれば、電磁攪拌装置の影響が最小と
なる渦電流センサ14の出力を得ることができる。
This noise is theoretically the reference signal P
Is output, and becomes zero at a position shifted by 2φ after P is output. Therefore, if the sampling signal is output at a position shifted by 2φ after the output of P from the sampling signal generation circuit 154 and the output of the filter 151 is sampled, the eddy current sensor which minimizes the influence of the electromagnetic stirring device is provided. Fourteen outputs can be obtained.

【0016】なお、B0 およびφは渦電流センサ14の
設置位置の関数であるので、渦電流センサ14の設置位
置が決まれば、B0 およびφは既知数となる。図3はサ
ンプリング信号発生回路の1例の回路図であって、基準
信号Pをラッチするラッチ回路31と、クロックパルス
を発生するクロック発生回路32と、ラッチ回路31の
出力が ^H" である間クロック発生回路32から出力さ
れるクロックパルスを予め定められた所定数カウント
し、予め定められた数に到達したときにサンプリング信
号Sを出力するカウンタ回路33から構成される。な
お、ラッチ回路31はサンプリング信号Sによってリセ
ットされる。
Since B 0 and φ are functions of the installation position of the eddy current sensor 14, if the installation position of the eddy current sensor 14 is determined, B 0 and φ become known numbers. FIG. 3 is a circuit diagram of an example of the sampling signal generating circuit. The latch circuit 31 latches the reference signal P, the clock generating circuit 32 generates a clock pulse, and the output of the latch circuit 31 is "H". A counter circuit 33 counts a predetermined number of clock pulses output from the inter-clock generation circuit 32 and outputs a sampling signal S when the clock pulse reaches a predetermined number. Are reset by the sampling signal S.

【0017】ここで、クロック発生回路32でカウント
する所定数は、位相差2φに相当する値に設定する。図
4はサンプラおよびホールダの1例の回路図であって、
サンプラ152はフィルタ151に直接接続される第1
のバッファ41とアナログスイッチ42から構成され、
ホールダ153はコンデンサ43と第2のバッファ44
から構成される。
Here, the predetermined number counted by the clock generation circuit 32 is set to a value corresponding to the phase difference 2φ. FIG. 4 is a circuit diagram of an example of a sampler and a holder.
The sampler 152 is connected to a first filter directly connected to the filter 151.
, A buffer 41 and an analog switch 42,
The holder 153 includes the capacitor 43 and the second buffer 44.
Consists of

【0018】即ち、サンプリング信号発生回路154か
らサンプリング信号Sが出力されるごとにアナログスイ
ッチ42はオンとなり、第1のバッファ41の出力がサ
ンプリングされる。そして、次のサンプリングが行われ
るまでコンデンサ43にホールドされ、第2のバッファ
44を介して湯面信号として出力される。図5は各部の
波形図であって、上から順に、基準信号P、サンプリン
グ信号S、および湯面信号を表す。なお、湯面信号中、
実線は実際の湯面レベルを、一点鎖線はフィルタ151
の出力であり、破線はホールダ153の出力である。
That is, each time the sampling signal S is output from the sampling signal generation circuit 154, the analog switch 42 is turned on, and the output of the first buffer 41 is sampled. Then, the signal is held by the capacitor 43 until the next sampling is performed, and is output as a level signal via the second buffer 44. FIG. 5 is a waveform diagram of each part, and represents a reference signal P, a sampling signal S, and a level signal in order from the top. In addition, in the hot water signal,
The solid line is the actual level of the bath, and the dashed line is the filter 151.
And the broken line is the output of the holder 153.

【0019】即ち、フィルタ151の出力には電磁攪拌
装置から放射される磁束の影響により、実際の湯面レベ
ルに周波数2fのうねりが重畳している。そして、この
うねりが重畳したフィルタ151の出力を基準信号Pが
^H" となってから2φ後にサンプリングすることによ
り電磁攪拌装置から放射される磁束の影響が最小となる
湯面信号を出力することが可能となる。
That is, the swell of the frequency 2f is superimposed on the actual level of the molten metal due to the effect of the magnetic flux radiated from the electromagnetic stirring device on the output of the filter 151. The output of the filter 151 on which the undulation is superimposed is the reference signal P.
By sampling 2φ after it becomes ^ H ", it becomes possible to output a level signal which minimizes the influence of the magnetic flux radiated from the electromagnetic stirrer.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明に係る溶融金属用湯面計は、電磁
攪拌装置によって惹起される雑音が少ない位置で湯面セ
ンサの出力がサンプリングされるため、電磁攪拌装置と
併用した場合であっても正確に湯面レベルを計測するこ
とが可能となる。
The molten metal level gauge according to the present invention is used in combination with the electromagnetic stirrer because the output of the level sensor is sampled at a position where the noise caused by the electromagnetic stirrer is small. This also makes it possible to accurately measure the level of the molten metal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る溶融金属用湯面計の構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of a molten metal level gauge according to the present invention.

【図2】電流および基準信号の波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram of a current and a reference signal.

【図3】サンプリング信号発生回路の1例の回路図であ
る。
FIG. 3 is a circuit diagram of an example of a sampling signal generation circuit.

【図4】サンプラおよびホールダの1例の回路図であ
る。
FIG. 4 is a circuit diagram of an example of a sampler and a holder.

【図5】波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…モールド 11…電磁攪拌用コイル 12…ノズル 13…制御部 14…湯面センサ 15…処理部 151…フィルタ 152…サンプラ 153…ホールダ 154…サンプリング信号発生回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Mold 11 ... Electromagnetic stirring coil 12 ... Nozzle 13 ... Control part 14 ... Hot water level sensor 15 ... Processing part 151 ... Filter 152 ... Sampler 153 ... Holder 154 ... Sampling signal generation circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 溶融金属の湯面を電磁攪拌する電磁攪拌
用コイルに、所定周波数の励磁電力を供給する制御部
と、 前記制御部から出力される励磁電流の絶対値が最小とな
る毎に基準信号を出力する基準信号出力部と、 前記基準信号出力部から基準信号が出力される度に、基
準信号から予め定められた位相差を有するサンプリング
信号を発生するサンプリング信号発生部と、 容器に貯蔵される溶融金属の湯面のレベルを検出する湯
面センサと、 前記サンプリング信号発生部からサンプリング信号が出
力される度に前記湯面センサの出力をサンプリングする
サンプリング部と、を具備する溶融金属用湯面計。
1. A control unit for supplying an exciting power of a predetermined frequency to an electromagnetic stirring coil for electromagnetically stirring a molten metal surface, and each time an absolute value of an exciting current output from the control unit is minimized. A reference signal output unit that outputs a reference signal, a sampling signal generation unit that generates a sampling signal having a predetermined phase difference from the reference signal each time the reference signal is output from the reference signal output unit, A molten metal sensor comprising: a molten metal level sensor for detecting a level of a molten metal level to be stored; and a sampling unit for sampling an output of the molten metal level sensor every time a sampling signal is output from the sampling signal generating unit. Water gauge.
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