JP2018114548A - Method and apparatus for measuring molten-steel flow rate in immersion nozzle, continuous casting tundish, and method for continuously casting bilayer cast piece - Google Patents

Method and apparatus for measuring molten-steel flow rate in immersion nozzle, continuous casting tundish, and method for continuously casting bilayer cast piece Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flow rate measuring method and apparatus for measuring noncontact a flow rate in an immersion nozzle supplying molten steel from a tundish to an interior of a mold, in which upon producing a bilayer cast piece whose component composition is different between a surface layer and an internal layer of a cast piece, the flow rate of molten steel for a cast piece different in component compositions between the surface layer and the internal layer is controlled correctly.SOLUTION: An injection nozzle for supplying molten steel from a continuous casting tundish to an interior of a mold has an upper nozzle, a sliding nozzle, and an immersion nozzle. An alternating magnetic field crossing over a molten steel flow 6 in the upper nozzle is excited by an exciting coil 2, and a magnetic field parallel in direction with a flow direction of the molten steel flow 6 or a change in time of the magnetic field is detected with detectors 3 (detection coils 3a) at one or more locations. On the basis of a detected signal, the flow rate of molten steel in a nozzle 4 is calculated. In supplying molten steel different in compositions from two immersion nozzles and continuously casting a bilayer cast piece, the flow rate of molten steel is controlled by a flow-rate measuring apparatus 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、連続鋳造用タンディッシュに設けた浸漬ノズル内の溶鋼流量測定方法及び装置、連続鋳造用タンディッシュ並びに複層鋳片の連続鋳造方法に関するものである。   The present invention relates to a method and an apparatus for measuring a flow rate of molten steel in an immersion nozzle provided in a tundish for continuous casting, a tundish for continuous casting, and a continuous casting method for multi-layer slabs.

通常、タンディッシュから鋳型内へは1本の浸漬ノズルを用いて溶鋼は供給され、鋳型内への溶鋼の供給量は湯面レベルが一定となるように制御される。そのため、直接浸漬ノズル内の溶鋼流量を測定する必要はない。   Normally, molten steel is supplied from the tundish into the mold using a single immersion nozzle, and the amount of molten steel supplied into the mold is controlled so that the level of the molten metal is constant. Therefore, it is not necessary to directly measure the molten steel flow rate in the immersion nozzle.

表層と内層の成分組成が異なる複層状の鋳片を製造する試みは古くから行われている。例えば、特許文献1に開示された方法があげられる。特許文献1には、長さの異なる二本の浸漬ノズルを鋳型内にある溶融金属のプールに挿入し、それぞれの吐出口を深さが異なる位置に設け、さらに異種の溶融金属間に直流磁場を利用して両金属の混合を防止しながら複層鋳片を製造する方法が開示されている。   Attempts to produce multi-layered slabs having different surface layer and inner layer composition have been made for a long time. For example, the method disclosed in Patent Document 1 can be mentioned. In Patent Document 1, two immersion nozzles having different lengths are inserted into a pool of molten metal in a mold, each discharge port is provided at a position having a different depth, and a DC magnetic field is provided between different types of molten metal. A method for producing a multilayer slab while preventing the mixing of both metals is disclosed.

なお、非特許文献1には、直流磁場として0.2〜0.3Tの磁場を印加することで、表層/内層の分離が図れることが開示されている。   Non-Patent Document 1 discloses that the surface layer / inner layer can be separated by applying a magnetic field of 0.2 to 0.3 T as a DC magnetic field.

しかしながら、上記方法では成分組成が異なる二種類の溶鋼を用いるため、二種類の溶鋼を同じタイミングで別々に溶製し、連続鋳造プロセスに搬送し、また、それぞれの溶鋼の中間保持容器として、タンディッシュをそれぞれ準備する必要がある。また、表層溶鋼と内層溶鋼で注入流量が大きく異なるため、1ヒート毎の必要溶鋼量が大きく異なり、通常の製鋼工場で実現するのは困難であった。   However, since the above method uses two types of molten steel having different component compositions, the two types of molten steel are separately melted at the same timing, transported to a continuous casting process, and used as an intermediate holding container for each molten steel. Each dish needs to be prepared. In addition, since the injection flow rate is greatly different between the surface layer molten steel and the inner layer molten steel, the amount of molten steel required for each heat is greatly different, which is difficult to realize in a normal steelmaking factory.

特許文献2には、移動する導電性の測定対象体(例えば高温液体金属)の流速を、測定対象面に波立ちがあっても、安定でかつ精度良く測定することができる流速測定方法及び装置が開示されている。移動する導電性の測定対象物体の表面に対し垂直な磁場を励磁し(励磁巻線P)、測定対象物の表面及びその移動方向と平行な方向の磁場を2箇所の範囲で検出し(検出巻線S1,S2)、その検出した磁場信号から測定対象物の流速を算出するに際し、検出巻線S1,S2の検出範囲より外側の2箇所の範囲で、測定対象物の移動方向と平行な方向の磁場を検出し(検出巻線S3,S4)、この検出磁場信号に基づき求めた測定対象物の表面の傾きに係る情報をもとに算出した測定対象物の流速を補正する。 Patent Document 2 discloses a flow velocity measuring method and apparatus capable of measuring the flow velocity of a moving conductive measurement object (for example, a high-temperature liquid metal) stably and accurately even when the measurement object surface has ripples. It is disclosed. A magnetic field perpendicular to the surface of the moving object to be measured is excited (excitation winding P), and the surface of the object to be measured and the magnetic field in the direction parallel to the moving direction are detected in two ranges (detection) Windings S 1 and S 2 ), and when the flow velocity of the measurement object is calculated from the detected magnetic field signal, the measurement object is moved in two ranges outside the detection range of the detection windings S 1 and S 2. The magnetic field in the direction parallel to the direction is detected (detection windings S 3 and S 4 ), and the flow velocity of the measurement object calculated based on the information related to the inclination of the surface of the measurement object obtained based on the detected magnetic field signal Correct.

特開昭63−108947号公報JP 63-108947 A 特開平11−211741号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-211741

E.Takeuchi, M.Zeze, H.Tanaka, H.Harada and S.Mizoguchi: Ironmaking and Steelmaking, 24(1997),257.E. Takeuchi, M. Zeze, H. Tanaka, H. Harada and S. Mizoguchi: Ironmaking and Steelmaking, 24 (1997), 257.

一つの取鍋、一つのタンディッシュにて連続鋳造用溶鋼を供給し、鋳片表層部の合金元素濃度が内部と比較して異なる複層状の連続鋳造鋳片を鋳造する連続鋳造方法が提案されている。当該方法で用いるタンディッシュでは、タンディッシュの溶鋼プール内に開口を有するタンディッシュ堰を設け、溶鋼プールを2つのゾーンに分割する。2つの溶鋼プールのうち、取鍋溶鋼注入流から遠い側のプール内に所定の元素を連続的に添加し濃度を調整することで、タンディッシュ堰の両側のプールに異なる成分組成からなる2種類の溶鋼を保持する。各溶鋼プールの底部にそれぞれ浸漬ノズルを配置する。鋳型下方のストランドにおいては、ストランド幅方向全幅にわたって配置された直流磁場発生装置によって、ストランドに直流磁場帯を形成し、鋳造方向のストランドを直流磁場帯の上側と下側に分割する。タンディッシュ底部に設けた2つの浸漬ノズルのうち、追加元素を添加した側の浸漬ノズル(表層溶鋼用浸漬ノズル)からは直流磁場帯の上側溶鋼プールに溶鋼を供給し、取鍋溶鋼注入流側の浸漬ノズル(内層溶鋼用浸漬ノズル)からは直流磁場帯の下側溶鋼プールに溶鋼を供給する。それぞれの浸漬ノズルから供給する溶鋼の成分が異なるので、鋳片の表層と内層の成分組成が異なる複層鋳片を製造することができる。   A continuous casting method has been proposed in which molten steel for continuous casting is supplied with one ladle and one tundish, and a multi-layer continuous cast slab in which the alloy element concentration of the slab surface layer is different from the inside is cast. ing. In the tundish used in the method, a tundish weir having an opening is provided in the molten steel pool of the tundish, and the molten steel pool is divided into two zones. Of the two molten steel pools, two types consisting of different components in the pools on both sides of the tundish weir by continuously adding predetermined elements to the pool far from the ladle molten steel injection flow and adjusting the concentration Hold the molten steel. An immersion nozzle is arranged at the bottom of each molten steel pool. In the strand below the mold, a DC magnetic field band is formed in the strand by a DC magnetic field generator arranged over the entire width in the strand width direction, and the strand in the casting direction is divided into an upper side and a lower side of the DC magnetic field band. Of the two immersion nozzles provided at the bottom of the tundish, from the immersion nozzle on the side added with additional elements (immersion nozzle for surface layer molten steel), the molten steel is supplied to the upper molten steel pool in the DC magnetic field zone, and the ladle molten steel injection flow side The immersion steel (immersion nozzle for inner layer molten steel) supplies molten steel to the lower molten steel pool of the DC magnetic field zone. Since the components of the molten steel supplied from the respective immersion nozzles are different, it is possible to manufacture a multilayer slab having different component compositions of the surface layer and the inner layer of the slab.

鋳型当たりで1本の浸漬ノズルを用いる通常の連続鋳造であれば、タンディッシュから浸漬ノズルを経由して鋳型内に注入する溶鋼注入量の調整に際し、鋳型内湯面位置が一定になるように調整することにより、自動的に鋳造量と等しい量の溶鋼を供給することができる。それに対して、鋳型当たりで2本の浸漬ノズルから溶鋼を供給する場合、それぞれの浸漬ノズルからの溶鋼供給量のバランスを調整する必要がある。   In the case of normal continuous casting using one immersion nozzle per mold, when adjusting the amount of molten steel injected into the mold from the tundish via the immersion nozzle, adjust the molten metal surface position in the mold to be constant. By doing so, it is possible to automatically supply an amount of molten steel equal to the casting amount. On the other hand, when supplying molten steel from two immersion nozzles per mold, it is necessary to adjust the balance of the molten steel supply amount from each immersion nozzle.

これに対して、2本の浸漬ノズルのうちの少なくとも一方について、当該浸漬ノズルを通じて供給する溶鋼流量実績が計測できれば、他方については鋳型内湯面レベルを一定となるように制御することで、結果として、それぞれの浸漬ノズルからの流量実績がより正確に目標溶鋼流量に一致するように流量制御が可能になるので好ましい。   On the other hand, for at least one of the two immersion nozzles, if the molten steel flow rate supplied through the immersion nozzle can be measured, the other is controlled so that the mold surface level in the mold is constant. It is preferable because the flow rate can be controlled so that the flow rate results from the respective immersion nozzles more accurately match the target molten steel flow rate.

本発明は、タンディッシュから鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズル内の流量を非接触で測定する、浸漬ノズル内溶鋼流量測定方法及び流量測定装置、並びにそれを用いた連続鋳造用タンディッシュを提供することを目的とする。また、上記浸漬ノズル内溶鋼流量測定方法及び流量測定装置を用いて、鋳片の表層と内層の成分組成が異なる複層鋳片を製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a method for measuring the flow rate of molten steel in a submerged nozzle that supplies molten steel from a tundish into a mold in a non-contact manner, a flow rate measuring device for the molten steel in the submerged nozzle, and a tundish for continuous casting using the same. The purpose is to do. It is another object of the present invention to provide a method for producing a multilayer slab in which the component composition of the surface layer and the inner layer of the slab is different using the method for measuring the flow rate of molten steel in the immersion nozzle and the flow rate measuring device.

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
(1)連続鋳造のタンディッシュから鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズル内の溶鋼流量測定方法であって、前記浸漬ノズルの上部にスライディングノズル、さらにその上部に上ノズルを有し、前記上ノズル内溶鋼流と交差する交流磁場を励磁し、前記溶鋼流の流動方向と平行な方向の磁場又は磁場の時間変化を1箇所以上の箇所で検出し、検出した信号に基づき浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出することを特徴とする浸漬ノズル内の溶鋼流量測定方法。
(2)前記交流磁場の励磁は励磁コイルによって行い、励磁コイルの直径D、励磁する交流磁場の周波数fを下記(1)式、(2)式によって定めることを特徴とする(1)に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定方法。
D≧2W (1)
f≦(1−0.2aH)2/(0.04πμσH2) (2)
ただし、W:励磁コイル位置における上ノズルのコイル幅方向内半径(m)、H:励磁コイル位置における上ノズルの励磁磁場方向内半径(m)、μ:真空の透磁率(N/A2)、σ:溶鋼の電気伝導度(S/m)、a:溶鋼非通過時の上ノズル内励磁磁場方向励磁磁場分布から定まる定数(m-1
(3)前記交流磁場を励磁する励磁コイルと、磁場又は磁場の時間変化を検出する検出器のペアを2組設置し、各組を上ノズルに対して相対して設置し、2組の検出結果に基づいて浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出することを特徴とする(1)又は(2)に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定方法。
(4)連続鋳造のタンディッシュから鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置であって、前記浸漬ノズルの上部にスライディングノズル、さらにその上部に上ノズルを有し、前記上ノズル内溶鋼流と交差する交流磁場を励磁する励磁コイルと、前記溶鋼流の流動方向と平行な方向の磁場又は磁場の時間変化を1箇所以上の箇所で検出する検出器と、検出した信号に基づき浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出する演算装置を有することを特徴とする浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置。
(5)前記励磁コイルの直径D、励磁する交流磁場の周波数fを下記(1)式、(2)式によって定めることを特徴とする(4)に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置。
D≧2W (1)
f≦(1−0.2aH)2/(0.04πμσH2) (2)
ただし、W:励磁コイル位置における上ノズルのコイル幅方向内半径(m)、H:励磁コイル位置における上ノズルの励磁磁場方向内半径(m)、μ:真空の透磁率(N/A2)、σ:溶鋼の電気伝導度(S/m)、a:溶鋼非通過時の上ノズル内励磁磁場方向励磁磁場分布から定まる定数(m-1
(6)前記励磁コイルと検出器のペアを2組設置し、各組を上ノズルに対して相対して設置し、スライディングノズルの摺動方向と励磁コイルの軸方向が直交するように配置し、前記演算装置は2組の検出結果に基づいて浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出することを特徴とする(4)又は(5)に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置。
(7)タンディッシュに接続する上ノズルに、(4)乃至(6)のいずれかひとつに記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置を設置してなることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
(8)タンディッシュには2本の浸漬ノズルが接続され、少なくとも1本の浸漬ノズルに、(4)乃至(6)のいずれかひとつに記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置を設置してなることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。
(9)タンディッシュ内に開口を有するタンディッシュ堰を設け、タンディッシュ堰にて区分された取鍋溶鋼注入側を第1領域、その反対側を第2領域とし、第1領域と第2領域側とにはそれぞれ異なる成分組成の溶鋼を保持し、タンディッシュの一方の領域底部に内層溶鋼用浸漬ノズル、他方の領域底部に表層溶鋼用浸漬ノズルを配置し、
鋳型幅方向全幅にわたって厚み方向に直流磁場を印加する直流磁場発生装置を配置し、当該直流磁場発生装置によって形成される直流磁場帯をはさんだストランドの上部を上側溶鋼プール、下部を下側溶鋼プールとし、前記表層溶鋼用浸漬ノズルから上側溶鋼プールに溶鋼を供給し、内層溶鋼用浸漬ノズルから下側溶鋼プールに溶鋼を供給し、
表層溶鋼用浸漬ノズルと内層溶鋼用浸漬ノズルの少なくとも一方を有する注入ノズルに(4)乃至(6)のいずれかひとつに記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置を設け、
前記2つの浸漬ノズルそれぞれから、それぞれの溶鋼プール中で凝固によって消費される溶鋼量を鋳型内に供給するに際し、前記溶鋼流量測定装置を設けた側の浸漬ノズルにおいては当該浸漬ノズルが溶鋼を供給する溶鋼プール中で凝固によって消費される溶鋼量に見合った溶鋼流量となるように調整し、他方の浸漬ノズルにおいては鋳型内湯面レベルが一定となるように溶鋼流量を制御することを特徴とする複層鋳片の連続鋳造方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A method for measuring a molten steel flow rate in an immersion nozzle for supplying molten steel into a mold from a continuous casting tundish, wherein the upper nozzle is provided with a sliding nozzle and an upper nozzle above the immersion nozzle. An alternating magnetic field intersecting the inner molten steel flow is excited, a magnetic field in a direction parallel to the flow direction of the molten steel flow or a time change of the magnetic field is detected at one or more locations, and the molten steel flow rate in the submerged nozzle based on the detected signal A method for measuring the flow rate of molten steel in an immersion nozzle, characterized in that
(2) The excitation of the alternating magnetic field is performed by an exciting coil, and the diameter D of the exciting coil and the frequency f of the alternating magnetic field to be excited are determined by the following equations (1) and (2). Of measuring the flow rate of molten steel in a submerged nozzle.
D ≧ 2W (1)
f ≦ (1-0.2aH) 2 /(0.04πμσH 2 ) (2)
Where W: inner radius in the coil width direction of the upper nozzle at the exciting coil position (m), H: inner radius in the exciting magnetic field direction of the upper nozzle at the exciting coil position (m), μ: permeability of vacuum (N / A 2 ) , Σ: electric conductivity of molten steel (S / m), a: constant determined by exciting magnetic field distribution in upper nozzle exciting magnetic field when molten steel does not pass (m −1 )
(3) Two pairs of excitation coils for exciting the alternating magnetic field and detectors for detecting the magnetic field or the time change of the magnetic field are installed, and each pair is installed relative to the upper nozzle, and two sets of detections are made. The molten steel flow rate in the immersion nozzle according to (1) or (2), wherein the molten steel flow rate in the immersion nozzle is calculated based on the result.
(4) A molten steel flow measuring device in an immersion nozzle for supplying molten steel into a mold from a continuous casting tundish, comprising a sliding nozzle above the immersion nozzle and an upper nozzle above the upper nozzle, the upper nozzle Based on an excitation coil that excites an alternating magnetic field intersecting the inner molten steel flow, a detector that detects a magnetic field in a direction parallel to the flow direction of the molten steel flow or a time change of the magnetic field at one or more locations, and a detected signal An apparatus for measuring a molten steel flow rate in an immersion nozzle, comprising an arithmetic unit for calculating the flow rate of molten steel in the immersion nozzle.
(5) The molten steel flow rate measuring device in the submerged nozzle according to (4), wherein the diameter D of the exciting coil and the frequency f of the alternating magnetic field to be excited are determined by the following formulas (1) and (2).
D ≧ 2W (1)
f ≦ (1-0.2aH) 2 /(0.04πμσH 2 ) (2)
Where W: inner radius in the coil width direction of the upper nozzle at the exciting coil position (m), H: inner radius in the exciting magnetic field direction of the upper nozzle at the exciting coil position (m), μ: permeability of vacuum (N / A 2 ) , Σ: electric conductivity of molten steel (S / m), a: constant determined by exciting magnetic field distribution in upper nozzle exciting magnetic field when molten steel does not pass (m −1 )
(6) Two pairs of the excitation coil and the detector are installed, and each pair is installed relative to the upper nozzle, and the sliding nozzle sliding direction and the excitation coil axial direction are orthogonal to each other. The calculation device calculates the flow rate of molten steel in the immersion nozzle based on two sets of detection results. The apparatus for measuring the flow rate of molten steel in the immersion nozzle according to (4) or (5).
(7) A tundish for continuous casting, wherein the upper nozzle connected to the tundish is provided with the molten steel flow rate measuring device in the immersion nozzle according to any one of (4) to (6).
(8) Two immersion nozzles are connected to the tundish, and the molten steel flow rate measuring device in the immersion nozzle according to any one of (4) to (6) is installed on at least one immersion nozzle. A tundish for continuous casting, characterized in that
(9) A tundish weir having an opening in the tundish is provided, and the ladle molten steel injection side divided by the tundish weir is the first region, and the opposite side is the second region. The first region and the second region Hold the molten steel of different component composition on the side, arrange the immersion nozzle for inner layer molten steel at the bottom of one region of the tundish, and arrange the immersion nozzle for molten steel at the bottom of the other region,
A DC magnetic field generator that applies a DC magnetic field in the thickness direction over the entire width in the mold width direction is arranged, and the upper molten steel pool and the lower molten steel pool at the upper part of the strand across the DC magnetic field zone formed by the DC magnetic field generator. And supplying molten steel from the surface layer molten steel immersion nozzle to the upper molten steel pool, supplying molten steel from the inner layer molten steel immersion nozzle to the lower molten steel pool,
An injection nozzle having at least one of a surface layer molten steel immersion nozzle and an inner layer molten steel immersion nozzle is provided with the molten steel flow rate measuring device in the immersion nozzle according to any one of (4) to (6),
When supplying the amount of molten steel consumed by solidification in each molten steel pool from each of the two immersion nozzles into the mold, the immersion nozzle supplies molten steel in the immersion nozzle on the side provided with the molten steel flow measuring device. The molten steel flow rate is adjusted so that the molten steel flow rate is commensurate with the amount of molten steel consumed by solidification, and the molten steel flow rate is controlled so that the mold surface level in the mold is constant in the other immersion nozzle. A continuous casting method for multilayer slabs.

連続鋳造のタンディッシュから鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズル上部の上ノズル内溶鋼流と交差する交流磁場を励磁し、溶鋼流の流動方向と平行な方向の磁場又は磁場の時間変化を1箇所以上の箇所で検出し、検出した信号に基づき上ノズル内の溶鋼流量を算出することにより、浸漬ノズル内の溶鋼流量を非接触で検出することが可能となる。   Exciting an alternating magnetic field that intersects the molten steel flow in the upper nozzle above the immersion nozzle that supplies molten steel from the continuous casting tundish into the mold, and changes the magnetic field in the direction parallel to the flowing direction of the molten steel or the time variation of the magnetic field at one location By detecting at the above locations and calculating the molten steel flow rate in the upper nozzle based on the detected signal, the molten steel flow rate in the immersion nozzle can be detected in a non-contact manner.

また、一つの取鍋、一つのタンディッシュにて連続鋳造用溶鋼を供給し、鋳片表層部の合金元素濃度が内部と比較して異なる複層状の連続鋳造鋳片を鋳造するに際し、本発明の溶鋼流量測定を用いることにより、鋳片の表層と内層の成分組成が異なる溶鋼流量を正確に制御し、複層鋳片を製造することができる。   In addition, when supplying molten steel for continuous casting with one ladle and one tundish, and casting a multi-layer continuous cast slab in which the alloy element concentration of the slab surface layer portion is different from the inside, the present invention By using this molten steel flow rate measurement, it is possible to accurately control the molten steel flow rate in which the component composition of the surface layer and the inner layer of the slab is different, and to manufacture a multilayer slab.

本発明の溶鋼流量測定方法及び装置を示す図であり、(A)はA−A矢視平面断面図、(B)はB−B矢視側面断面図、(C)はC−C矢視図である。It is a figure which shows the molten steel flow rate measuring method and apparatus of this invention, (A) is AA arrow plane sectional drawing, (B) is BB arrow side sectional drawing, (C) is CC arrow view. FIG. 溶鋼流量測定メカニズムを示す図であり、(A)は矢視図、(B)は側面断面図である。It is a figure which shows a molten steel flow rate measurement mechanism, (A) is an arrow view, (B) is side surface sectional drawing. 本発明の溶鋼流量測定方法及び装置を示す図である。It is a figure which shows the molten steel flow volume measuring method and apparatus of this invention. ノズル内の半径方向溶鋼流速分布を示す図である。It is a figure which shows the radial direction molten steel flow velocity distribution in a nozzle. ノズル内の半径方向溶鋼流速分布を示す図である。It is a figure which shows the radial direction molten steel flow velocity distribution in a nozzle. ノズルでの溶鋼流量測定原理を示す図であり、(A)はノズル内の励磁磁場強度分布、(B)は距離xとセンサー信号指標との関係、(C)は距離xとセンサー信号指標累計との関係を示す図である。It is a figure which shows the molten steel flow rate measurement principle in a nozzle, (A) is an excitation magnetic field strength distribution in a nozzle, (B) is the relationship between the distance x and a sensor signal parameter | index, (C) is distance x and a sensor signal parameter | index total. It is a figure which shows the relationship. ノズルでの溶鋼流量測定原理を示す図であり、(A)はノズル内の励磁磁場強度分布、(B)は距離xとセンサー信号指標との関係、(C)は距離xとセンサー信号指標累計との関係を示す図である。It is a figure which shows the molten steel flow rate measurement principle in a nozzle, (A) is an excitation magnetic field strength distribution in a nozzle, (B) is the relationship between the distance x and a sensor signal parameter | index, (C) is distance x and a sensor signal parameter | index total. It is a figure which shows the relationship. 溶鋼流量比とセンサー積算信号指数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between molten steel flow ratio and a sensor integration signal index | exponent. 本発明の溶鋼流量測定装置と上ノズルとの関係を示す平面断面図である。It is a plane sectional view showing the relation between the molten steel flow rate measuring device of the present invention and an upper nozzle. 本発明の溶鋼流量測定装置と上ノズルとの関係を示す断面図であり、(A)は図9のA−A矢視断面側面図、(B)はB−B矢視断面正面図である。It is sectional drawing which shows the relationship between the molten steel flow volume measuring apparatus of this invention, and an upper nozzle, (A) is an AA arrow cross-section side view of FIG. 9, (B) is a BB arrow cross-section front view. . 複層鋳片を連続鋳造する状況を示す図である。It is a figure which shows the condition which continuously casts a multilayer cast piece. ケースに収納した本発明の溶鋼流量測定装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the molten steel flow volume measuring apparatus of this invention accommodated in the case. 溶鋼流量実測値と、本発明の溶鋼流量測定装置によるセンサー信号との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a molten steel flow rate actual value and the sensor signal by the molten steel flow rate measuring apparatus of this invention.

管内を流れる導電性流体の流量を測定する流量計としては、直流磁場中を導電性流体が移動する際に生じる誘導起電力を管内に電極を設けて測定する電磁流量計が一般的である。ただし、測定対象流体が溶鋼である場合、溶鋼は高温であるため、導電性を兼ね備え、耐溶損性、耐食性を併せ持つ材料はない。その一方で、磁場中を導電性流体が移動する際に生じる誘導電流が形成する誘導磁場によって磁場がゆがむことが『磁場の速度効果』として知られており、特許文献2には、この原理を活用して、連続鋳造プロセスにおいて溶鋼を鋳込む鋳型内溶鋼流の表面の流速等を測定する流速測定方法及び装置に関するものが開示されている。   As a flow meter for measuring the flow rate of a conductive fluid flowing in a pipe, an electromagnetic flow meter that measures an induced electromotive force generated when the conductive fluid moves in a DC magnetic field by providing an electrode in the pipe is generally used. However, when the fluid to be measured is molten steel, since the molten steel is at a high temperature, there is no material having both electrical conductivity and resistance to melting and corrosion. On the other hand, it is known as the “velocity effect of the magnetic field” that the magnetic field is distorted by the induced magnetic field formed by the induced current generated when the conductive fluid moves in the magnetic field. There has been disclosed a method and an apparatus for measuring a flow velocity that measure the flow velocity and the like of the surface of a molten steel flow in a mold in which molten steel is cast in a continuous casting process.

図2(A)に示すように、磁場BE中で溶鋼流6が速度vで磁場BEを横切るように動くと、その溶鋼中にEV =v×BEなる速度起電力が磁場BEと速度vの両方に垂直な方向に生じる。この速度起電力EVにより、溶鋼中に誘導電流JVが誘起され、誘導電流に起因する誘導磁場BVが発生する。本発明は、この原理を用いて、浸漬ノズル内を流れる溶鋼流量を非接触で計測するものである。 As shown in FIG. 2 (A), the molten steel flow 6 in a magnetic field B E moves across the magnetic field B E in speed v, E V = v × B E becomes the speed electromotive force is a magnetic field B in the molten steel It occurs in a direction perpendicular to both E and velocity v. By this speed electromotive force E V , an induced current J V is induced in the molten steel, and an induced magnetic field B V resulting from the induced current is generated. The present invention uses this principle to measure the flow rate of molten steel flowing in the immersion nozzle in a non-contact manner.

図3には、ノズル4内を充満する溶鋼が下方に向かう溶鋼流6を形成している状況を示す。図3に示すように、本発明の流速測定方法及び測定装置では、ノズル4内溶鋼流6に対し、溶鋼流6と交差する交流磁場BEを励磁する。交流磁場BEの励磁は励磁コイル2によって行う。励磁コイルの中心軸51が溶鋼流6と直交するように配置して磁場を励磁すると最も好ましい。以下、励磁コイルの中心軸51が溶鋼流6と直交するように配置された場合を例にとり、溶鋼流内の、励磁コイルの中心軸51上の任意の点における励磁磁場BEを例にとって、作用について説明する。 FIG. 3 shows a situation where the molten steel filling the nozzle 4 forms a molten steel flow 6 directed downward. As shown in FIG. 3, in the flow velocity measuring method and measuring apparatus of the present invention, an alternating magnetic field BE intersecting the molten steel flow 6 is excited with respect to the molten steel flow 6 in the nozzle 4. Excitation of the alternating magnetic field B E is performed by the excitation coil 2. It is most preferable to arrange the exciting coil so that the central axis 51 is orthogonal to the molten steel flow 6 to excite the magnetic field. Hereinafter, taking the case where the central axis 51 of the exciting coil is arranged so as to be orthogonal to the molten steel flow 6, the exciting magnetic field BE at an arbitrary point on the central axis 51 of the exciting coil in the molten steel flow is taken as an example. The operation will be described.

磁場BE中で溶鋼が速度vで磁場BEを横切るように流れるので、溶鋼中には、速度vと磁場BEの両方に直交する方向に誘導電流JVが誘起される(図2(A))。誘導電流JVに起因する誘導磁場BVは、誘導電流JVを中心にした同心円状の磁場を形成し、ノズル4の外側で観察できる。ノズル4の外側において、誘導磁場BVの主な方向は溶鋼流6の流動方向の平行方向にあることから、検出器3は、溶鋼流6の流動方向と平行な方向の磁場又は磁場の時間変化を検出することとする。誘導磁場BVを検出する検出器3としては、磁場そのもの又は磁場の時間変化を検出する検出器3を用いることができる。好ましくは、検出器3として検出コイル3aを用いることにより、磁場の時間変化を検出することができる。検出コイルの中心軸52と溶鋼流6の方向が平行ないし平行に近い角度とすると好ましい。これにより、溶鋼流6の流動方向と平行な方向の磁場の時間変化を検出することができる。以下、検出器3が検出コイル3aである場合を例にとって説明する。 Since the molten steel in a magnetic field B E flows across the magnetic field B E in speed v, is in the molten steel, the induced current J V in a direction perpendicular to both the velocity v and the magnetic field B E is induced (FIG. 2 ( A)). Induced magnetic field B V due to the induced current J V forms a concentric magnetic field around the induction current J V, it can be observed outside the nozzle 4. Since the main direction of the induced magnetic field B V is parallel to the flow direction of the molten steel flow 6 outside the nozzle 4, the detector 3 detects the magnetic field in the direction parallel to the flow direction of the molten steel flow 6 or the time of the magnetic field. A change will be detected. As the detector 3 for detecting the induced magnetic field B V , the magnetic field itself or the detector 3 for detecting the time change of the magnetic field can be used. Preferably, by using the detection coil 3 a as the detector 3, it is possible to detect a time change of the magnetic field. It is preferable that the direction of the central axis 52 of the detection coil and the direction of the molten steel flow 6 is parallel or nearly parallel. Thereby, the time change of the magnetic field of the direction parallel to the flow direction of the molten steel flow 6 is detectable. Hereinafter, the case where the detector 3 is the detection coil 3a will be described as an example.

検出コイル3aの設置位置として好ましくは、励磁コイル2とノズル4の間に設置し、検出コイルの中心軸52がノズル4の溶鋼流6と平行になるように配置する。検出コイル3aは1個としてもよく、あるいは複数の検出コイル3aを設置した上で検出信号の和信号を採取することとしても良い。   The installation position of the detection coil 3 a is preferably installed between the excitation coil 2 and the nozzle 4 so that the central axis 52 of the detection coil is parallel to the molten steel flow 6 of the nozzle 4. The number of detection coils 3a may be one, or a sum signal of detection signals may be collected after a plurality of detection coils 3a are installed.

ここで、励磁コイル2に交流の励磁電流を供給し、ノズル4の溶鋼流6に対し垂直な磁場BEを励磁する。すると、溶鋼流の中に誘導電流JVが流れる。図2(B)では、溶鋼流中の2箇所の誘導電流(JV1、JV2)について例示している。誘導電流JV1による誘導磁場Bv11とBv12を図示している。誘導電流JV2による誘導磁場Bv2を図示している。誘導磁場Bv12とBv2は、励磁コイル2の直下の検出コイル3aの位置では溶鋼流6に平行となっており、これらの誘導磁場BVを、溶鋼流6に平行に配置した検出コイル3aで検出する。この検出した磁場又は磁場の時間変化の大きさは溶鋼流6の流速に対応しているので、これから溶鋼流6の流速を測定することができる。実際には図3に示すように、検出コイル3aの出力信号を、ロックインアンプ17等を用いて励磁電流と−90゜ずれた位相の成分を検波し、流速測定の元となる流速元信号とする。ここでは磁場の検出に検出コイル3aを用いており、検出コイル3aで検出する信号は磁場BEの時間変化であることから、励磁コイル2による励磁磁場BEと検出コイル3aの検出電圧とに−90゜の位相差があるため、−90゜ずれた位相成分を検波する。 Here, an alternating exciting current is supplied to the exciting coil 2 to excite a magnetic field BE perpendicular to the molten steel flow 6 of the nozzle 4. Then, an induced current J V flows in the molten steel flow. FIG. 2B illustrates two induced currents (J V1 and J V2 ) in the molten steel flow. The induced magnetic fields Bv 11 and Bv 12 due to the induced current J V1 are shown. An induced magnetic field Bv 2 by the induced current J V2 is illustrated. The induction magnetic fields Bv 12 and Bv 2 are parallel to the molten steel flow 6 at the position of the detection coil 3 a immediately below the exciting coil 2, and these induction magnetic fields B V are arranged in parallel to the molten steel flow 6. Detect with. Since the detected magnetic field or the magnitude of the time change of the magnetic field corresponds to the flow velocity of the molten steel flow 6, the flow velocity of the molten steel flow 6 can be measured from this. In practice, as shown in FIG. 3, the output signal of the detection coil 3a is detected by using a lock-in amplifier 17 or the like and a component having a phase shifted by -90 ° from the excitation current, and a flow velocity source signal that is a source of flow velocity measurement. And Here, the detection coil 3a is used for the detection of the magnetic field, and the signal detected by the detection coil 3a is the time change of the magnetic field BE , so that the excitation magnetic field BE by the excitation coil 2 and the detection voltage of the detection coil 3a are used. Since there is a phase difference of −90 °, a phase component shifted by −90 ° is detected.

溶鋼流量測定装置1の回路は図3のように、波形発生器15によって正弦波を発生させ、パワーアンプ16を介して励磁コイル2に励磁電流を供給する。ここでは励磁周波数は3Hzとした。検出コイル3aでの検出信号は、所定帯域幅のバンドパスフィルタにより、不要帯域のノイズ信号をあらかじめ除去した後に、ロックインアンプ17によって、励磁コイル2への励磁電流に対し−90°ずれた位相の成分が検波される。この検波用の基準位相信号が波形発生器15からロックインアンプ17に供給される。そしてロックインアンプ17による検波後の信号が流速測定の元となる流速元信号である。流速元信号は演算装置14としてのコンピュータ18に送られ、ノズル4内の溶鋼流量が計算される。   As shown in FIG. 3, the circuit of the molten steel flow rate measuring device 1 generates a sine wave by a waveform generator 15 and supplies an excitation current to the excitation coil 2 via a power amplifier 16. Here, the excitation frequency was 3 Hz. The detection signal in the detection coil 3a is phase-shifted by −90 ° with respect to the excitation current to the excitation coil 2 by the lock-in amplifier 17 after the noise signal in the unnecessary band is removed in advance by a band-pass filter having a predetermined bandwidth. Are detected. This reference phase signal for detection is supplied from the waveform generator 15 to the lock-in amplifier 17. A signal after detection by the lock-in amplifier 17 is a flow velocity source signal that is a source of flow velocity measurement. The flow velocity source signal is sent to a computer 18 serving as an arithmetic unit 14, and the molten steel flow rate in the nozzle 4 is calculated.

ノズル内の溶鋼通路に充満して通過する溶鋼流に、励磁コイルによる励磁磁場が交差している。ノズル内の溶鋼流のうち、励磁コイルに近い側から遠い側まで、励磁磁場が浸透する範囲内の各位置における溶鋼流が誘導電流を形成し、各位置における誘導電流が形成した誘導磁場の総和が、検出コイルによって検出される。ここでは、励磁コイル中心軸方向の各位置における現象が、検出コイルによってどのように検出されるかについて、計算に基づいて検証する。   The exciting magnetic field by the exciting coil intersects the molten steel flow that fills and passes through the molten steel passage in the nozzle. Of the molten steel flow in the nozzle, the molten steel flow at each position within the range where the exciting magnetic field penetrates from the side closer to the exciting coil to the far side forms an induced current, and the sum of the induced magnetic fields formed by the induced current at each position Is detected by the detection coil. Here, how the phenomenon at each position in the direction of the central axis of the exciting coil is detected by the detection coil is verified based on the calculation.

ここでは図2(A)に示すように、励磁コイルの中心軸51方向を「奥行き方向61」と名付ける。そして、奥行き方向61と高さ方向62の両方に直角の方向を、「幅方向60」と名付ける。   Here, as shown in FIG. 2A, the direction of the central axis 51 of the exciting coil is named “depth direction 61”. A direction perpendicular to both the depth direction 61 and the height direction 62 is named “width direction 60”.

図3に示すように、ノズル4内溶鋼流路5の半径Rが60mm、励磁コイル2の磁場周波数f=3Hzの場合について検討した。検出コイル3aを励磁コイル2とノズル4外壁の間に設置し、検出コイルの中心軸52方向を高さ方向62とし、溶鋼流方向に平行に配置するものとした。流路内の奥行き方向61距離xを、励磁コイル2に近い側の内壁19でx=0、溶鋼流路5の奥行き方向61中心位置をx=R=60mmとした。   As shown in FIG. 3, the case where the radius R of the molten steel flow path 5 in the nozzle 4 is 60 mm and the magnetic field frequency f of the exciting coil 2 is 3 Hz was examined. The detection coil 3a is installed between the exciting coil 2 and the outer wall of the nozzle 4, and the center axis 52 direction of the detection coil is set to the height direction 62 and is arranged in parallel to the molten steel flow direction. The depth direction distance 61 in the flow path was set to x = 0 on the inner wall 19 on the side close to the exciting coil 2, and the center position in the depth direction 61 of the molten steel flow path 5 was set to x = R = 60 mm.

ノズル4の溶鋼流路5内を充満して通過する溶鋼流6は、ノズルの内壁19付近において境界層を形成し、内壁19に接する位置(x=0)で流速が0であり、境界層以外の部分では平均流速に近い流速を有する。タンディッシュから鋳型に溶鋼を注入するノズル内の溶鋼流は、レイノルズ数が3000以上であり、乱流状態にある。そこで、乱流状態でのノズル内の溶鋼流の流速分布を、数値計算によって求めた。横軸をノズル内壁からの距離比xr=x/R、縦軸を、流速比vr=(xにおける流速)/(ノズル中心での流速)として、計算結果を図4に示す。図4から明らかなように、流速比vrが小さくなる境界層部分は、ノズル内壁からの距離比xrが0〜0.1程度の範囲に収まっており、ノズル内壁(xr=0)から距離比xr=0.2(x=0.2R)程度までの溶鋼流の流速が計測できれば、ノズルの溶鋼流路内の溶鋼流速を十分に再現性良く計測できることがわかった。 The molten steel flow 6 that fills and passes through the molten steel flow path 5 of the nozzle 4 forms a boundary layer in the vicinity of the inner wall 19 of the nozzle, and has a flow velocity of 0 at a position (x = 0) in contact with the inner wall 19. In other parts, the flow velocity is close to the average flow velocity. The molten steel flow in the nozzle for pouring molten steel from the tundish into the mold has a Reynolds number of 3000 or more and is in a turbulent state. Therefore, the flow velocity distribution of the molten steel flow in the nozzle in the turbulent state was obtained by numerical calculation. FIG. 4 shows the calculation results with the horizontal axis representing the distance ratio from the nozzle inner wall x r = x / R and the vertical axis representing the flow velocity ratio v r = (flow velocity at x) / (flow velocity at the center of the nozzle). As apparent from FIG. 4, the boundary layer portion velocity ratio v r becomes smaller, the distance ratio x r of the nozzle inner wall is within the range of about 0 to 0.1, the nozzle inner wall (x r = 0) It was found that the molten steel flow rate in the molten steel flow channel of the nozzle can be measured with sufficient reproducibility if the flow velocity of the molten steel flow up to the distance ratio x r = 0.2 (x = 0.2R) can be measured.

内径120mm(R=60mm)のノズル表面に垂直に交流磁場を印加することを想定した。励磁コイル2によって、溶鋼が充満した溶鋼流路5内に励磁される磁場BEは、コイルからの距離が遠くなるほど減少する。溶鋼流路内に励磁される磁場BEについて、ノズルの内壁19における励磁磁場をBE0とする。ここではまず、距離x=0.2Rにおいて、BE/BE0=1/e(eは自然対数の底)となるように、励磁コイル2の形状を選定した。磁場周波数は上述のように3Hzである。 It was assumed that an alternating magnetic field was applied perpendicularly to the nozzle surface with an inner diameter of 120 mm (R = 60 mm). The magnetic field BE excited in the molten steel flow path 5 filled with molten steel by the exciting coil 2 decreases as the distance from the coil increases. Regarding the magnetic field B E excited in the molten steel flow path, the excitation magnetic field on the inner wall 19 of the nozzle is set as B E0 . Here, first, the shape of the exciting coil 2 was selected so that B E / B E0 = 1 / e (e is the base of natural logarithm) at a distance x = 0.2R. The magnetic field frequency is 3 Hz as described above.

数値計算によると、ノズル内半径方向の溶鋼流速分布は図5に示すような流速分布と推定されている。次に、x=0からx=60mmまでの各位置の励磁磁場BE/BE0を計算すると、図6(A)のようになった。内壁19から0.2Rである距離x=12mmにおいて、BE/BE0=1/eとなっている。そして、励磁磁場BEと、流速が図5に示す分布である溶鋼流に基づく誘導磁場BVが、ノズル外壁付近に設置した検出コイル3aで検出される強度をセンサー信号指標とし、誘導磁場BVの元となる誘導電流JVが位置するxの値ごとに計算で求めたセンサー信号指標を縦軸、xを横軸にとって図示すると、図6(B)のようになる。x=0の付近では溶鋼流速分布に起因してセンサー信号指標が右上がりの勾配を有し、境界層よりも中心側においては、xが大きくなるほどセンサー信号指標が低下するが、内壁19から0.2Rである距離x=12mmにおいて、溶鋼流6に起因するセンサー信号指標も十分に大きな値となっており、x=0からx=0.2Rまでの溶鋼流速起因の誘導磁場BVを十分に検出できることが明らかである。実際の検出では、xの各位置ごとの信号が採取できるのではなく、全信号の積算値がセンサーの信号となるが、図6(C)には各部位の寄与を示した。 According to the numerical calculation, the molten steel flow velocity distribution in the nozzle radial direction is estimated as a flow velocity distribution as shown in FIG. Next, when the excitation magnetic field B E / B E0 at each position from x = 0 to x = 60 mm was calculated, it was as shown in FIG. At a distance x = 12 mm, which is 0.2R from the inner wall 19, B E / B E0 = 1 / e. Then, the induced magnetic field B E and the induced magnetic field B V based on the molten steel flow having the distribution shown in FIG. 5 are detected by the detection coil 3a installed in the vicinity of the outer wall of the nozzle as a sensor signal index, and the induced magnetic field B the vertical axis of the sensor signal index obtained by calculation for each value of x the underlying induced current J V of V is located, the illustrated abscissa the x, is as shown in FIG. 6 (B). In the vicinity of x = 0, the sensor signal index has a slope that rises to the right due to the molten steel flow velocity distribution. On the center side of the boundary layer, the sensor signal index decreases as x increases. At a distance x = 12 mm which is 2R, the sensor signal index resulting from the molten steel flow 6 is also a sufficiently large value, and the induced magnetic field B V due to the molten steel flow velocity from x = 0 to x = 0.2R is sufficient. It is clear that it can be detected. In actual detection, the signal for each position of x cannot be collected, and the integrated value of all signals becomes the sensor signal. FIG. 6C shows the contribution of each part.

次に、距離x=0.5Rにおいて、BE/BE0=1/e(eは自然対数の底)となるように、励磁コイル2の形状を選定した。磁場周波数は同じく3Hzである。この場合、励磁磁場BE/BE0の分布は図7(A)であり、内壁19から0.5Rである距離x=30mmにおいて、BE/BE0=1/eとなっている。センサー信号指標の分布が図7(B)、各部位の寄与を示したのが図7(C)である。図6の場合と比較し、励磁磁場BEが溶鋼流路内のより深くまで浸透する条件を選定した結果として、より深い位置までの溶鋼流の流速を積算値の中に反映させることができる。 Next, the shape of the exciting coil 2 was selected so that B E / B E0 = 1 / e (e is the base of natural logarithm) at a distance x = 0.5R. The magnetic field frequency is also 3 Hz. In this case, the distribution of the excitation magnetic field B E / B E0 is shown in FIG. 7A, and B E / B E0 = 1 / e at a distance x = 30 mm, which is 0.5 R from the inner wall 19. FIG. 7B shows the distribution of the sensor signal index, and FIG. 7C shows the contribution of each part. Compared with the case of FIG. 6, as a result of selecting the condition that the excitation magnetic field BE penetrates deeper in the molten steel flow path, the flow velocity of the molten steel flow up to a deeper position can be reflected in the integrated value. .

さらに、上記図6の場合(x=0.2RでBE/BE0=1/e)と図7の場合(x=0.5RでBE/BE0=1/e)のそれぞれについて、ノズル内の溶鋼流量を種々変化させ、各溶鋼流量におけるx方向の流速分布を算出し、算出した流速分布に応じてセンサー信号指標を計算し、センサー信号指標の積算値(センサー積算信号指数)を算出した。センサー信号指標を計算するに際し、規準センサー信号強度としてはいずれの条件でも同じ値を用いた。溶鋼流量(相対比)とセンサー積算信号指数との関係については、図8に示すように、原点をとおる直線関係にあることから、センサー積算信号指数によって溶鋼流量の測定が可能であることがわかる。 Further, in the case of FIG. 6 (x = 0.2R and B E / B E0 = 1 / e) and FIG. 7 (x = 0.5R and B E / B E0 = 1 / e), Varying the molten steel flow rate in the nozzle, the flow velocity distribution in the x direction at each molten steel flow rate is calculated, the sensor signal index is calculated according to the calculated flow velocity distribution, and the integrated value (sensor integrated signal index) of the sensor signal index is calculated. Calculated. When calculating the sensor signal index, the same value was used as the reference sensor signal intensity under all conditions. As shown in FIG. 8, the relationship between the molten steel flow rate (relative ratio) and the sensor integrated signal index is in a linear relationship passing through the origin, so that it is understood that the molten steel flow rate can be measured by the sensor integrated signal index. .

タンディッシュに収容した溶鋼は、タンディッシュ底部から流出し、浸漬ノズルを経由して鋳型内溶鋼中に供給される。鋳型内に供給する溶鋼量の調整には、ストッパーを用いる場合とスライディングノズルを用いる場合がある。ここでは、スライディングノズルを用いる場合について図9、図10によって説明する。タンディッシュ底部13には、溶鋼を流出させるための上ノズル9が設けられ、その下にスライディングノズル10、さらにその下に浸漬ノズル12が連接して配置される。ここでは、上ノズル9、スライディングノズル10、浸漬ノズル12の集合体を総称して注入ノズル8と呼ぶ。スライディングノズル10は、複数のスライディングノズルプレート11を有する。図9、図10に示す例では、スライディングノズル10には上プレート11a、センタープレート11b、下プレート11cの3枚のスライディングノズルプレート11が配置されている。それぞれのプレートは溶鋼通過口を有し、上プレート11aと下プレート11cを固定してセンタープレート11bを摺動させることにより、3枚のプレートの溶鋼通過口の位置を調整することにより、開口部50の面積を変動させ、溶鋼注入量を調整している。   The molten steel accommodated in the tundish flows out from the bottom of the tundish and is supplied into the molten steel in the mold via the immersion nozzle. In adjusting the amount of molten steel supplied into the mold, there are cases where a stopper is used and a sliding nozzle is used. Here, the case where a sliding nozzle is used will be described with reference to FIGS. The tundish bottom portion 13 is provided with an upper nozzle 9 for allowing molten steel to flow out, and a sliding nozzle 10 is disposed below the upper nozzle 9 and an immersion nozzle 12 is disposed below the sliding nozzle 10. Here, the assembly of the upper nozzle 9, the sliding nozzle 10, and the immersion nozzle 12 is collectively referred to as an injection nozzle 8. The sliding nozzle 10 has a plurality of sliding nozzle plates 11. In the example shown in FIGS. 9 and 10, the sliding nozzle 10 is provided with three sliding nozzle plates 11 including an upper plate 11a, a center plate 11b, and a lower plate 11c. Each plate has a molten steel passage, and the upper plate 11a and the lower plate 11c are fixed and the center plate 11b is slid to adjust the position of the molten steel passage of the three plates. The amount of molten steel injection is adjusted by changing the area of 50.

注入ノズル8内の溶鋼流6については、溶鋼が注入ノズル内に充満して流れている状態(充満流48)になることがある一方、注入ノズル内の空間に溶鋼が充満せず、離散的に溶鋼が落下する状態(非充満流49)になることもある。スライディングノズル10を有する注入ノズル8においては、図10に示すように、タンディッシュ底部13の上ノズル9から注入ノズル吐出孔47までの間には継ぎ目があり、特にスライディングノズル10には複数の継ぎ目があり、継ぎ目部からは注入ノズル内に空気あるいは継ぎ目部周囲に吹き付けている不活性ガスが流入する。そのため、スライディングノズル10よりも下方の注入ノズル内には、連続鋳造中は継続して非充満流49が形成されることとなる。一方、スライディングノズル10よりも上方の上ノズル9内については、非充満流とはならず、図10に示すように充満流48が形成される。   The molten steel flow 6 in the injection nozzle 8 may be in a state where the molten steel is filled in the injection nozzle (full flow 48), while the space in the injection nozzle is not filled with the molten steel, and is discrete. In some cases, the molten steel falls into a state (non-full flow 49). In the injection nozzle 8 having the sliding nozzle 10, as shown in FIG. 10, there is a seam between the upper nozzle 9 of the tundish bottom 13 and the injection nozzle discharge hole 47, and in particular, the sliding nozzle 10 has a plurality of seams. From the joint portion, air or an inert gas sprayed around the joint portion flows into the injection nozzle. Therefore, an unfilled flow 49 is continuously formed in the injection nozzle below the sliding nozzle 10 during continuous casting. On the other hand, in the upper nozzle 9 above the sliding nozzle 10, there is no unfilled flow, and a full flow 48 is formed as shown in FIG.

本発明においては、注入ノズル8の溶鋼流量測定を行う部分において、溶鋼流6が非充満流49であると測定精度が不十分となるため、測定精度を向上させるためには、充満流48の部分において流量測定を行うことが好ましい。そして上述のように、スライディングノズル10より上方の上ノズル9内の溶鋼流路については充満流48が形成されるので、本発明では、上ノズル9内の溶鋼流路5に形成される溶鋼流について、溶鋼流量測定を行うこととした。これにより、励磁コイル2で磁場を励磁する位置も充満流48となり、本発明の溶鋼流量測定を十分な精度で行うことが可能となる。この場合には、上ノズル内にはガス吹き込みを行わないことも必要である。スライディングノズル10よりも下方においては、ガス吹き込みを行っても良い。   In the present invention, when the molten steel flow 6 is the non-full flow 49 in the portion of the injection nozzle 8 where the molten steel flow rate is measured, the measurement accuracy becomes insufficient. Therefore, in order to improve the measurement accuracy, It is preferable to perform flow measurement at the part. And as mentioned above, since the full flow 48 is formed about the molten steel flow path in the upper nozzle 9 above the sliding nozzle 10, in the present invention, the molten steel flow formed in the molten steel flow path 5 in the upper nozzle 9. The flow rate of molten steel was to be measured. Thereby, the position where the magnetic field is excited by the exciting coil 2 also becomes the full flow 48, and the molten steel flow rate measurement of the present invention can be performed with sufficient accuracy. In this case, it is necessary not to blow gas into the upper nozzle. Gas blowing may be performed below the sliding nozzle 10.

本発明の溶鋼流量測定においては、ノズルの溶鋼流路5断面におけるできるだけ多くの部分の溶鋼流6を流量測定の対象とすることが好ましい。そこで、ノズルの溶鋼流路の形状との関係において、好ましい測定条件を検討した。前述の検討では、溶鋼流路を半径Rの円形としたが、実際の溶鋼流路は円形とは限らない。そこで、溶鋼流路の断面が円形ではない場合も含めた好ましい条件を定めることとした。
まず、ノズル4の幅方向60(励磁ノズル中心軸51に垂直な水平方向)について検討する。図1(A)に示すように、励磁コイル2位置におけるノズル4の幅方向60内径の半分(上記のように励磁コイルの中心軸51に垂直な水平方向)をWとする。溶鋼流路5が半径Rの円形であれば、W=Rとなる。励磁コイル2の直径をDとしたとき、
D≧2W (1)
を満足すると好ましい。励磁コイル2によって励磁された磁場は、少なくとも励磁コイル直径Dよりも広い幅で磁場が形成されるので、(1)式を満たす場合には、ノズル4のコイル幅方向内半径Wの全域にわたって励磁磁場を受けることとなり、幅方向全域の溶鋼流が流速測定の対象となるので好ましい。
In the molten steel flow rate measurement according to the present invention, it is preferable that the molten steel flow 6 in as many portions as possible in the cross section of the molten steel flow path 5 of the nozzle is the target of flow rate measurement. Therefore, preferable measurement conditions were examined in relation to the shape of the molten steel flow channel of the nozzle. In the above-described examination, the molten steel flow path is circular with a radius R, but the actual molten steel flow path is not necessarily circular. Therefore, it was decided to define preferable conditions including the case where the cross section of the molten steel channel is not circular.
First, the width direction 60 of the nozzle 4 (horizontal direction perpendicular to the excitation nozzle central axis 51) will be considered. As shown in FIG. 1A, W is half of the inner diameter 60 in the width direction 60 of the nozzle 4 at the position of the exciting coil 2 (the horizontal direction perpendicular to the central axis 51 of the exciting coil as described above). If the molten steel channel 5 is a circle having a radius R, W = R. When the diameter of the exciting coil 2 is D,
D ≧ 2W (1)
Is preferable. The magnetic field excited by the excitation coil 2 is formed with a width wider than at least the excitation coil diameter D. Therefore, when the expression (1) is satisfied, excitation is performed over the entire area of the inner radius W of the nozzle 4 in the coil width direction. Since it receives a magnetic field and the molten steel flow of the whole width direction becomes the object of a flow velocity measurement, it is preferable.

次に、ノズル4の励磁磁場方向(奥行き方向61)について検討する。励磁コイル位置におけるノズルの奥行き方向61内半径をHとする。溶鋼流路5が半径Rの円形であれば、H=Rとなる。前述と同様、溶鋼流路5内の奥行き方向61距離xを、励磁コイル2に近い側の内壁19でx=0、励磁コイルから遠い側の内壁19でx=2H=2R、溶鋼流路5の奥行き方向61中心位置をx=H=Rとおく(図1、図3参照)。   Next, the excitation magnetic field direction (depth direction 61) of the nozzle 4 will be examined. Let H be the inner radius of the nozzle in the depth direction 61 at the exciting coil position. If the molten steel channel 5 is a circle having a radius R, H = R. Similarly to the above, the depth direction 61 distance x in the molten steel flow path 5 is set to x = 0 on the inner wall 19 near the exciting coil 2, x = 2H = 2R on the inner wall 19 far from the exciting coil, and the molten steel flow path 5. The center position in the depth direction 61 is set to x = H = R (see FIGS. 1 and 3).

励磁コイル2の外側における磁力線の分布に起因して、ノズルが配置された位置において、励磁された磁場の強さは、励磁コイル2から距離が離れるに従って弱くなる。ノズル内に溶鋼が流通していない状態において、磁場の強さを距離xで表すと、近似的に
磁場の強さ∝exp(−ax) (2a)
と表すことができる。aは定数である。定数aの値は、励磁コイル2の内径、外形、ターン数とコイル中心からの距離などによって定まるものであり、磁場解析の結果や磁場測定結果を指数関数で近似することによって求めることができる。
Due to the distribution of the lines of magnetic force outside the exciting coil 2, the intensity of the magnetic field excited at the position where the nozzle is disposed becomes weaker as the distance from the exciting coil 2 increases. When the strength of the magnetic field is expressed by the distance x in the state where the molten steel is not circulating in the nozzle, the strength of the magnetic field ∝exp (−ax) (2a)
It can be expressed as. a is a constant. The value of the constant a is determined by the inner diameter, the outer shape, the number of turns, the distance from the coil center and the like of the exciting coil 2, and can be obtained by approximating the magnetic field analysis result and the magnetic field measurement result with an exponential function.

ノズル4の溶鋼流路5内に溶鋼が存在する状況では、励磁された交流磁場が溶鋼中で減衰し、距離xにおける減衰の程度は、表皮深さδによって
exp(−x/δ) (2b)
で表される。
In a situation where molten steel exists in the molten steel flow path 5 of the nozzle 4, the excited alternating magnetic field is attenuated in the molten steel, and the degree of attenuation at the distance x depends on the skin depth δ exp (−x / δ) (2b )
It is represented by

以上を総合すると、ノズル4の内壁19から距離xの位置における励磁磁場BEの大きさは、上記2つのファクターの積に比例するとして以下のように表すことができる。
E∝exp(−ax)×exp(−x/δ)
=exp(−(a+1/δ) x) (3)
ここで表皮深さδは、
δ=√(1/(πσμf)) (4)
で表される。σ:電気伝導度、μ:真空の透磁率、f:励磁磁場の周波数である。
In summary, the magnitude of the excitation magnetic field BE at a position x from the inner wall 19 of the nozzle 4 can be expressed as follows, assuming that it is proportional to the product of the two factors.
B E ∝exp (−ax) × exp (−x / δ)
= Exp (-(a + 1 / δ) x) (3)
Where the skin depth δ is
δ = √ (1 / (πσμf)) (4)
It is represented by σ: electrical conductivity, μ: permeability of vacuum, f: frequency of exciting magnetic field.

ノズル4内の溶鋼流量をできるだけ正確に評価するためには、x=0.2H、即ちノズル4の内壁19から奥行き方向61に0.2H位置の励磁磁場BEの大きさが、x=0における励磁磁場BE0の大きさの1/e(eは自然対数の底)より大きいと好ましい。そして、そのような条件を確保するためには、上記(3)式、(4)式から、
(a+1/δ)(0.2H)≦1 (5)
となり、この式に(4)式のδを代入して周波数fについて解くと、
f≦(1−0.2aH)2/(0.04πσμH2) (2)
が得られる。即ち、上記(2)式を満たすように励磁周波数f、励磁コイルの磁場分布を示す定数aを適切に選択することにより、励磁コイル2位置におけるノズル4の奥行き方向61内半径Hの0.2倍位置の励磁磁場BEまで含めて、十分な精度で検出が可能となるので好ましい。
To evaluate the molten steel flow in the nozzle 4 as accurately as possible is, x = 0.2H, i.e. the magnitude of the excitation magnetic field B E of 0.2H position from the inner wall 19 of the nozzle 4 in the depth direction 61, x = 0 Is preferably larger than 1 / e of the magnitude of the excitation magnetic field B E0 at (e is the base of the natural logarithm). And in order to ensure such a condition, from said Formula (3) and Formula (4),
(a + 1 / δ) (0.2H) ≦ 1 (5)
Then, by substituting δ in equation (4) into this equation and solving for frequency f,
f ≦ (1-0.2aH) 2 /(0.04πσμH 2 ) (2)
Is obtained. That is, by appropriately selecting the excitation frequency f and the constant a indicating the magnetic field distribution of the excitation coil so as to satisfy the above expression (2), the inner radius H of the inner diameter H of the nozzle 4 in the depth direction 61 at the position of the excitation coil 2 is 0.2. It is preferable because detection can be performed with sufficient accuracy including the excitation magnetic field BE at the double position.

なお、このように奥行き方向61に減衰した励磁磁場BEと溶鋼流動に基づいて、誘導電流JVが流れる。誘導電流JVによる誘導磁場BVはやはり溶鋼中で減衰し、距離xの溶鋼中での減衰程度は同じく
exp(−x/δ) (6)
で表される。上記のように、溶鋼流路の奥行き方向0.2Hの深さまで励磁磁場BEが確保される条件を選定することにより、検出される誘導磁場BVについても、0.2Hの深さまでの溶鋼流速を検出するに十分な強度を確保することができる。
The induced current J V flows based on the exciting magnetic field BE attenuated in the depth direction 61 and the molten steel flow. Induced current J V induced magnetic field B V by is also attenuated in the molten steel, about attenuation in the molten steel of the distance x is also exp (-x / δ) (6 )
It is represented by As described above, by selecting the conditions that ensure the excitation magnetic field B E to the depth of 0.2H in the depth direction of the molten steel flow path, the molten steel up to the depth of 0.2H is also detected for the induced magnetic field B V. It is possible to ensure sufficient strength for detecting the flow velocity.

上述のように、上記(2)式を満たすように励磁周波数fを定めることにより、励磁コイル位置におけるノズル4の奥行き方向61で0.2Hの深さまでの溶鋼流6に起因する誘導磁場を検出することができる。従って、ノズル4の溶鋼流路5断面のできるだけ多くの部分について溶鋼流速を検出しようとする場合、図9、図10に示すように、交流磁場を励磁する励磁コイル2と、磁場又は磁場の時間変化を検出する検出器3のペアを2組設置し、各組をノズル(上ノズル9)に対して相対して設置し、2組の検出結果に基づいて浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出することとすると好ましい。   As described above, by determining the excitation frequency f so as to satisfy the above expression (2), an induction magnetic field caused by the molten steel flow 6 up to a depth of 0.2H in the depth direction 61 of the nozzle 4 at the excitation coil position is detected. can do. Therefore, when the molten steel flow velocity is to be detected as much as possible in the cross section of the molten steel flow path 5 of the nozzle 4, as shown in FIGS. 9 and 10, the exciting coil 2 for exciting the alternating magnetic field and the magnetic field or time of the magnetic field Two pairs of detectors 3 for detecting changes are installed, each set is installed relative to the nozzle (upper nozzle 9), and the flow rate of molten steel in the immersion nozzle is calculated based on the two sets of detection results. This is preferable.

なお、スライディングノズル10の上方に配置された上ノズル9内の溶鋼流で流速測定を行うに際し、溶鋼流路内の流速は、溶鋼流路中心に対して回転対称にならない可能性がある。即ち、スライディングノズルプレート11の溶鋼通過口の重なりにより、上ノズルの溶鋼通路の断面のうちの一部のみに開口部50が形成される場合は、上ノズル9の溶鋼流路のうちで開口部50が形成された側の流速が速くなり、当該位置の反対側では流速が遅くなることが考えられる。そこで本発明では図9に示すように、上ノズル9の中心軸を回転軸として、スライディングノズルの摺動方向63が、励磁コイル2の中心軸51と90度の角度となるように配置すると好ましい。これにより、上ノズル内の溶鋼流速の不均一を極力排除し、上ノズル内の溶鋼平均流速に近い値を得ることができる。励磁コイルと検出器のペアを2組配置する場合には、上ノズルを挟み込むように配置すると良い。   Note that when the flow velocity measurement is performed with the molten steel flow in the upper nozzle 9 disposed above the sliding nozzle 10, the flow velocity in the molten steel passage may not be rotationally symmetric with respect to the center of the molten steel passage. That is, when the opening 50 is formed only in a part of the cross section of the molten steel passage of the upper nozzle due to the overlap of the molten steel passage ports of the sliding nozzle plate 11, the opening is formed in the molten steel flow path of the upper nozzle 9. It is conceivable that the flow velocity on the side on which 50 is formed increases and the flow velocity decreases on the opposite side of the position. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 9, it is preferable that the sliding nozzle sliding direction 63 is arranged at an angle of 90 degrees with the central axis 51 of the exciting coil 2 with the central axis of the upper nozzle 9 as the rotation axis. . Thereby, the non-uniformity of the molten steel flow velocity in the upper nozzle is eliminated as much as possible, and a value close to the average molten steel flow velocity in the upper nozzle can be obtained. When arranging two pairs of excitation coils and detectors, it is preferable to arrange them so as to sandwich the upper nozzle.

以上説明した溶鋼流量測定方法を適用することにより、連続鋳造のタンディッシュから鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置1であって、浸漬ノズル12の上部にスライディングノズル10、さらにその上部に上ノズル9を有し、上ノズル9内溶鋼流と交差する交流磁場を励磁する励磁コイル2と、溶鋼流の流動方向と平行な方向の磁場又は磁場の時間変化を1箇所以上の箇所で検出する検出器3と、検出した信号に基づき浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出する演算装置14を有することを特徴とする浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置1とすることができる。   By applying the molten steel flow rate measuring method described above, a molten steel flow rate measuring device 1 in an immersion nozzle for supplying molten steel from a continuous casting tundish into a mold, the sliding nozzle 10 is provided above the immersion nozzle 12, and further There is an upper nozzle 9 at the top, an exciting coil 2 that excites an alternating magnetic field that intersects the molten steel flow in the upper nozzle 9, and a magnetic field in a direction parallel to the flow direction of the molten steel flow or a time variation of the magnetic field at one or more locations. It can be set as the molten steel flow volume measuring apparatus 1 in an immersion nozzle characterized by having the detector 3 detected in a location, and the calculating device 14 which calculates the molten steel flow volume in an immersion nozzle based on the detected signal.

励磁コイル2、検出コイル3aについては、セラミックス製のボビンにコイルを巻いた空心タイプのものを用いるものの他、フェライト等の磁性体にコイルを巻いた磁心タイプのものを用いてもかまわない。また誘導磁場又は磁場の時間変化を検出する検出器3として、検出コイル3aでなくホール素子等の他の磁気センサを使用してもよい。さらに、演算装置14としてコンピュータ上のソフトウェアで処理する方法の他、ソフトウェアの代わりにハードウェア(例えば適当なアナログ回路等)を用いて処理してもかまわない。また各検出コイルからの信号を検波するのに、ロックインアンプを用いる方法の他、各信号の求めたい位相の成分を検出できれば、ロックインアンプでなくてもよく、例えば代わりに同期検波器などを用いても良い。   As the exciting coil 2 and the detection coil 3a, in addition to an air core type in which a coil is wound around a ceramic bobbin, a magnetic core type in which a coil is wound around a magnetic body such as ferrite may be used. Further, as the detector 3 for detecting the induction magnetic field or the time change of the magnetic field, another magnetic sensor such as a Hall element may be used instead of the detection coil 3a. Further, in addition to a method of processing with software on a computer as the arithmetic device 14, processing may be performed using hardware (for example, an appropriate analog circuit) instead of software. In addition to using a lock-in amplifier to detect the signal from each detection coil, it may not be a lock-in amplifier as long as it can detect the phase component desired for each signal, for example, a synchronous detector instead. May be used.

タンディッシュ22に接続する注入ノズル8に、上記本発明の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置1を設置してなる連続鋳造用タンディッシュは、注入ノズル8を通過する溶鋼流量を測定しつつ連続鋳造を行うことができるので好ましい。   The continuous casting tundish, in which the molten steel flow rate measuring device 1 in the immersion nozzle of the present invention is installed on the injection nozzle 8 connected to the tundish 22, is continuously cast while measuring the molten steel flow rate passing through the injection nozzle 8. Can be performed.

次に、一つの取鍋21、一つのタンディッシュ22にて連続鋳造用溶鋼を供給し、鋳片表層部の合金元素濃度が内部と比較して異なる複層状の連続鋳造鋳片を鋳造する連続鋳造方法において、本発明の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置1を適用する発明について、図11に基づいて説明する。   Next, molten steel for continuous casting is supplied by one ladle 21 and one tundish 22 to continuously cast a multi-layer continuous cast slab in which the alloy element concentration of the slab surface layer portion is different from the inside. In the casting method, an invention to which the molten steel flow measuring device 1 in the immersion nozzle of the present invention is applied will be described with reference to FIG.

まず、鋳型23内のメニスカス37の下方の所定位置に直流磁場発生装置28を配置し、直流磁場帯34を形成する。直流磁場帯34においては、磁力線が鋳片の厚み方向に向かう直流磁場を印加し、磁束密度は鋳型幅方向にほぼ均一とする。このような直流磁場帯34を形成することにより、直流磁場帯34を通過しようとする溶鋼には電磁ブレーキがかかり、直流磁場帯34上方の上側溶鋼プール35と下方の下側溶鋼プール36とが事実上遮断されることとなる。上側溶鋼プール35で凝固した凝固シェルが鋳片の表層部44を形成し、下側溶鋼プールで凝固した凝固シェル43が鋳片の内層部45を形成する。そして、直流磁場帯34部分における凝固シェル43の厚さdが、鋳片の表層部の厚さに該当する。従って、直流磁場帯34を配置するメニスカスからの高さhは、目標とする表層部の厚さd、鋳型内における凝固係数K、鋳造速度VCに基づいて定めることとなる。 First, the DC magnetic field generator 28 is arranged at a predetermined position below the meniscus 37 in the mold 23 to form a DC magnetic field band 34. In the DC magnetic field zone 34, a DC magnetic field in which the magnetic lines of force are directed in the thickness direction of the slab is applied, and the magnetic flux density is substantially uniform in the mold width direction. By forming such a DC magnetic field zone 34, an electromagnetic brake is applied to the molten steel attempting to pass through the DC magnetic field zone 34, and an upper molten steel pool 35 above the DC magnetic field zone 34 and a lower molten steel pool 36 below the It will be effectively blocked. The solidified shell solidified in the upper molten steel pool 35 forms the surface layer portion 44 of the slab, and the solidified shell 43 solidified in the lower molten steel pool forms the inner layer portion 45 of the slab. The thickness d of the solidified shell 43 in the DC magnetic field zone 34 corresponds to the thickness of the surface layer portion of the slab. Accordingly, the height h from the meniscus at which the DC magnetic field band 34 is arranged is determined based on the target surface layer thickness d, the solidification coefficient K in the mold, and the casting speed V C.

そのうえで、その直流磁場帯34の上下それぞれに溶鋼を供給するために2本の浸漬ノズル(25、26)を設置し、それぞれの溶鋼プールにおいて凝固する溶鋼量だけ、各浸漬ノズルから溶鋼を供給することで、表層と内層の成分組成が異なる鋳片が鋳造できる。直流磁場帯34の磁束密度は、上側溶鋼プール35と下側溶鋼プール36との間の溶鋼の入れ替わりを最小限にすることのできる磁束密度を選択する。直流磁場帯34の磁束密度が0.3T(テスラ)以上であれば、十分に溶鋼の入れ替わりを抑止することができる。   In addition, two immersion nozzles (25, 26) are installed to supply molten steel above and below the DC magnetic field zone 34, and the molten steel is supplied from each immersion nozzle by the amount of molten steel solidified in each molten steel pool. Thus, slabs having different component compositions of the surface layer and the inner layer can be cast. The magnetic flux density of the DC magnetic field zone 34 is selected so that the interchange of molten steel between the upper molten steel pool 35 and the lower molten steel pool 36 can be minimized. If the magnetic flux density of the DC magnetic field zone 34 is 0.3 T (Tesla) or more, the replacement of molten steel can be sufficiently suppressed.

図11に示したように、開口30を有するタンディッシュ堰24によってタンディッシュ22を複数領域に、すなわち、取鍋からの第1溶鋼41を受ける第1領域31と、第1溶鋼41にワイヤー等によって所定元素あるいはその合金を添加し成分調整を行う第2領域32の2つの領域にわける。図11に示す例では、第1領域31には、取鍋注入流33位置と内層溶鋼用浸漬ノズル25が配置され、第2領域32には表層溶鋼用浸漬ノズル26が配置される。内層溶鋼用浸漬ノズル25からは第1溶鋼41を下側溶鋼プール36へ注入する。表層溶鋼用浸漬ノズル26からは第2溶鋼42を上側溶鋼プール35へ注入する。   As shown in FIG. 11, the tundish 22 is divided into a plurality of regions by the tundish weir 24 having the opening 30, that is, the first region 31 that receives the first molten steel 41 from the ladle, and the first molten steel 41 has a wire or the like. Is divided into two regions, the second region 32, in which a predetermined element or an alloy thereof is added to adjust the components. In the example shown in FIG. 11, the ladle pouring flow 33 position and the inner layer molten steel immersion nozzle 25 are arranged in the first region 31, and the surface layer molten steel immersion nozzle 26 is arranged in the second region 32. The first molten steel 41 is injected into the lower molten steel pool 36 from the inner layer molten steel immersion nozzle 25. The second molten steel 42 is injected into the upper molten steel pool 35 from the surface molten steel immersion nozzle 26.

このようにすることで、タンディッシュ内の第1領域31では取鍋注入流33から内層溶鋼用浸漬ノズル25への溶鋼流が形成されるのに対し、タンディッシュ堰24で区画した第2領域32に成分添加装置27によって所定の元素あるいは合金をワイヤー等によって連続的に添加して含有成分を調整し、第2溶鋼42をつくる。その結果、1つのタンディッシュ内で2種類の溶鋼:第1溶鋼41、第2溶鋼42を保持することが可能となる。   By doing in this way, while the molten steel flow from the ladle injection flow 33 to the immersion nozzle 25 for inner-layer molten steel is formed in the 1st area | region 31 in a tundish, it is the 2nd area | region divided by the tundish dam 24 A predetermined element or alloy is continuously added to 32 by a wire or the like by means of a component addition device 27 to adjust the contained components, and the second molten steel 42 is produced. As a result, two types of molten steel: the first molten steel 41 and the second molten steel 42 can be held in one tundish.

本発明において、図11に模式的に示す例では、鋳型幅全体にわたって形成される直流磁場帯34によってストランドを上側溶鋼プール35と下側溶鋼プール36の2つに分割し、上側溶鋼プール35には表層溶鋼用浸漬ノズル26から第2溶鋼42を注入し、下側溶鋼プール36には内層溶鋼用浸漬ノズル25から第1溶鋼41を注入する。内層溶鋼用浸漬ノズル25から下側溶鋼プール36に供給する溶鋼量をQ1、表層溶鋼用浸漬ノズル26から上側溶鋼プール35に供給する溶鋼量をQ2とする。合計溶鋼量Qは
Q=Q1+Q2
である。
In the present invention, in the example schematically shown in FIG. 11, the strand is divided into two of an upper molten steel pool 35 and a lower molten steel pool 36 by a DC magnetic field zone 34 that is formed over the entire mold width. The second molten steel 42 is injected from the surface layer molten steel immersion nozzle 26, and the first molten steel 41 is injected into the lower molten steel pool 36 from the inner layer molten steel immersion nozzle 25. Let Q 1 be the amount of molten steel supplied from the inner layer molten steel immersion nozzle 25 to the lower molten steel pool 36, and Q 2 be the amount of molten steel supplied from the surface layer molten steel immersion nozzle 26 to the upper molten steel pool 35. Total molten steel amount Q is Q = Q 1 + Q 2
It is.

本発明においては、溶鋼量Q1、溶鋼量Q2の一方について、本発明の溶鋼流量測定装置1を用いて溶鋼流量を実測し、溶鋼流量制御を行う。ここではまず、上側溶鋼プール35に供給される第2溶鋼の溶鋼量Q2について、本発明の溶鋼流量測定装置1を用いて溶鋼流量制御を行う場合について説明する。 In the present invention, the molten steel flow rate is controlled by using the molten steel flow rate measuring device 1 of the present invention for one of the molten steel amount Q 1 and the molten steel amount Q 2 . Here, first, the case where the molten steel flow rate control is performed using the molten steel flow rate measuring device 1 of the present invention for the molten steel amount Q 2 of the second molten steel supplied to the upper molten steel pool 35 will be described.

直流磁場帯34の位置において、鋳片の表面側には第1溶鋼プールの溶鋼が凝固した凝固シェル(上側溶鋼プール凝固部分)が形成されている。直流磁場帯位置における凝固シェル断面積をS2とする。この凝固シェル断面積S2が、鋳造後鋳片の表層部44面積S2となる。鋳片表面積のうちの表層部面積S2以外の部分が内層部45面積S1であり、S1とS2を足した値が鋳片断面積となる。 At the position of the DC magnetic field zone 34, a solidified shell (upper molten steel pool solidified portion) formed by solidifying the molten steel of the first molten steel pool is formed on the surface side of the slab. Let S 2 be the cross-sectional area of the solidified shell at the DC magnetic field band position. The solidified shell cross-sectional area S 2 becomes the surface layer portion 44 area S 2 of the cast after cast piece. Surface portion area S 2 other portions of the slab surface area of the inner layer portion 45 area S 1, the value obtained by adding the S 1 and S 2 is the cast strip cross-sectional area.

予め、適用する連続鋳造装置における鋳型内での凝固係数K(mm/min0.5)を確認しておく。メニスカス37から直流磁場帯34までの高さh、鋳造速度VCを定めることにより、直流磁場帯34における凝固シェル厚さdが
d=K√(h/VC
として求まる。求まった直流磁場帯における凝固シェル厚さdを用いて、直流磁場帯における凝固シェル断面積S2が定まり、鋳片断面積との差で前述のS1が定まり、
2=ρ22C
によってG2が定まるので、
2=G2
となるように、表層溶鋼用浸漬ノズル26からの溶鋼量Q2を定めればよい。ρ2は第2溶鋼42の密度である。表層溶鋼用浸漬ノズル26上部の上ノズル9に本発明の溶鋼流量測定装置1を設置し、計測した溶鋼流量実績値が上記溶鋼量Q2に一致するように流量制御する。
The solidification coefficient K (mm / min 0.5 ) in the mold in the continuous casting apparatus to be applied is confirmed in advance. By determining the height h from the meniscus 37 to the DC magnetic field zone 34 and the casting speed V C , the solidified shell thickness d in the DC magnetic field zone 34 is d = K√ (h / V C )
It is obtained as Using the obtained solidified shell thickness d in the DC magnetic field band, the solidified shell cross-sectional area S 2 in the DC magnetic field band is determined, and the aforementioned S 1 is determined by the difference from the slab cross-sectional area.
G 2 = ρ 2 S 2 V C
Since G 2 is determined by
Q 2 = G 2
The molten steel amount Q 2 from the immersion nozzle 26 for surface molten steel may be determined so that ρ 2 is the density of the second molten steel 42. The molten steel flow measuring device 1 of the present invention installed in a surface layer of molten steel for immersion nozzle 26 top of on the nozzle 9, the molten steel flow actual value measured is the flow rate controlled so as to coincide with the amount of molten steel Q 2.

その上で、成分調整された第1溶鋼41を下側溶鋼プール36に供給する内層溶鋼用浸漬ノズル25の流量調整において、湯面レベル計46で計測した鋳型内湯面レベルが一定となるように溶鋼量Q1を制御する。これにより、鋳型内の下側溶鋼プール36では、供給される溶鋼量(Q1)と、凝固シェルとして排出される時間あたり輸送量(G1)がバランスするとともに、上側溶鋼プール35では、供給される溶鋼量(Q2)と凝固シェルとして排出される時間あたり輸送量(G2)がバランスする。そのため、直流磁場帯を通過して混合する溶鋼流が生じないので、図11の上側溶鋼プール35と下側溶鋼プール36の界面を安定的に維持することができる。Q1とQ2のバランスによって決まる上側溶鋼プール35と下側溶鋼プール36の界面を直流磁場帯の範囲内に制御する。 In addition, in the adjustment of the flow rate of the inner layer molten steel immersion nozzle 25 for supplying the first molten steel 41 whose components have been adjusted to the lower molten steel pool 36, the molten metal surface level measured by the molten metal surface level meter 46 is constant. The molten steel amount Q 1 is controlled. As a result, the lower molten steel pool 36 in the mold balances the amount of molten steel supplied (Q 1 ) and the transport amount per hour (G 1 ) discharged as a solidified shell, and the upper molten steel pool 35 supplies The amount of molten steel (Q 2 ) and the transport amount per hour (G 2 ) discharged as a solidified shell are balanced. Therefore, there is no molten steel flow that mixes through the direct current magnetic field zone, so that the interface between the upper molten steel pool 35 and the lower molten steel pool 36 in FIG. 11 can be stably maintained. The interface between the upper molten steel pool 35 and the lower molten steel pool 36 determined by the balance between Q 1 and Q 2 is controlled within the range of the DC magnetic field zone.

鋳型内への溶鋼供給量制御方法としてあるいは、内層溶鋼用浸漬ノズル25上部の上ノズルに本発明の溶鋼流量測定装置1を設置し、内層溶鋼用浸漬ノズル25からの溶鋼量Q1が下側溶鋼プール凝固量G1となるように溶鋼流量制御を行い、表層溶鋼用浸漬ノズル26の溶鋼流量制御については、鋳型内の湯面レベルが一定になるように制御することとしても良い。また、図11に示す例と異なり、タンディッシュ22の第1領域31には取鍋注入流33位置と表層溶鋼用浸漬ノズル26が配置され、第2領域32にはが内層溶鋼用浸漬ノズル25配置される形態としても良い。 Or as molten steel supply amount control method into the mold, the molten steel flow measuring device 1 of the present invention installed in a nozzle on the inner molten steel for immersion nozzle 25 upper, lower molten steel quantity to Q 1 from the inner layer molten steel for immersion nozzle 25 The molten steel flow rate control is performed so that the molten steel pool solidification amount G 1 is obtained, and the molten steel flow rate control of the submerged nozzle 26 for surface layer molten steel may be controlled so that the molten metal level in the mold becomes constant. Further, unlike the example shown in FIG. 11, the ladle pouring flow 33 position and the surface layer molten steel immersion nozzle 26 are disposed in the first region 31 of the tundish 22, and the inner region molten steel immersion nozzle 25 is disposed in the second region 32. It is good also as a form to arrange.

[実施例1]
スラブ連続鋳造装置を用い、幅1200mm×厚250mmの鋳片の鋳造において、本発明を適用した。図9、図10に示すように、タンディッシュ底部13には、各ストランドに1本の注入ノズル8を有し、注入ノズル8を介してタンディッシュ内溶鋼を鋳型内に注湯する。注入ノズル8は上ノズル9、スライディングノズル10、内径120mmΦの浸漬ノズル12を有し、上ノズル9(内径120mm(内半径R=60mm)、外径150mm)がタンディッシュ底部13に接続され、浸漬ノズル12が鋳型内の溶鋼中に浸漬している。スライディングノズル10は3枚のスライディングノズルプレート11(上プレート11a、センタープレート11b、下プレート11c)を有し、スライディングノズルプレート11のセンタープレート11bの摺動によって開口部50の開度を制御することで溶鋼流量を調整する。
[Example 1]
The present invention was applied to casting a slab having a width of 1200 mm and a thickness of 250 mm using a slab continuous casting apparatus. As shown in FIGS. 9 and 10, the tundish bottom 13 has one injection nozzle 8 for each strand, and the molten steel in the tundish is poured into the mold through the injection nozzle 8. The injection nozzle 8 has an upper nozzle 9, a sliding nozzle 10, and an immersion nozzle 12 with an inner diameter of 120 mmΦ. The upper nozzle 9 (inner diameter 120 mm (inner radius R = 60 mm), outer diameter 150 mm) is connected to the tundish bottom 13 and immersed. The nozzle 12 is immersed in the molten steel in the mold. The sliding nozzle 10 has three sliding nozzle plates 11 (upper plate 11a, center plate 11b, and lower plate 11c), and controls the opening degree of the opening 50 by sliding of the center plate 11b of the sliding nozzle plate 11. To adjust the flow rate of molten steel.

溶鋼流量測定装置1は、図9に示すよう、内径120mmのセラミックシリンダーに1.3mmΦの導線を600ターン巻いたものを励磁コイル2とし、その前面に、10mmΦのセラミックシリンダーに0.1mmΦの導線を1200ターン巻いたものを検出コイル3aとし、上記コイル一式はステンレス製円筒状のケース7に収納してセンサーとした。加えて図12に示すように、ケース7の内面であって、センサーの前面ならびに側面には断熱材20を設け、溶鋼からの輻射熱による過熱を完全に遮断する構造とし、さらに、空気吹き込み口38から乾燥空気を吐出圧5kg/cm2で吹き込み、励磁コイル2のシリンダー底部を通って検出コイル3a、励磁コイル2外面を通過する空気流れ39を形成し、溶鋼流量測定装置1の過加熱を防止した。 As shown in FIG. 9, the molten steel flow rate measuring apparatus 1 is an exciting coil 2 in which a ceramic cylinder having an inner diameter of 120 mm is wound with 1.3 turns of a conductor of 1.3 mmΦ, and an excitation coil 2 is formed on the front surface of the ceramic cylinder of 10 mmΦ and a conductor of 0.1 mmΦ. The sensor coil 3a was wound with 1200 turns, and the set of coils was housed in a cylindrical case 7 made of stainless steel as a sensor. In addition, as shown in FIG. 12, a heat insulating material 20 is provided on the inner surface of the case 7 on the front and side surfaces of the sensor to completely block overheating due to radiant heat from the molten steel. Then, dry air is blown at a discharge pressure of 5 kg / cm 2 to form an air flow 39 passing through the cylinder bottom of the exciting coil 2 and passing through the outer surface of the detecting coil 3a and exciting coil 2, thereby preventing overheating of the molten steel flow measuring device 1 did.

ケース7に収納した溶鋼流量測定装置1を2組用意し、図9、図10に示すように、タンディッシュ底部13とスライディングノズル10との間の空間に配置し、上ノズル9をはさんで対向するように設置した。スライディングノズルプレート11の摺動方向63と、励磁コイルの中心軸51方向が直交するように配置している。その際、上ノズル9の表面から30mm離れた位置に、内部にセンサーを含有したステンレス製円筒状のケース7が上ノズルを挟んで対向して面している。   Two sets of the molten steel flow rate measuring device 1 housed in the case 7 are prepared, and are arranged in a space between the tundish bottom 13 and the sliding nozzle 10 as shown in FIGS. Installed to face each other. The sliding nozzle plate 11 is arranged so that the sliding direction 63 is orthogonal to the direction of the central axis 51 of the exciting coil. At that time, a stainless steel cylindrical case 7 containing a sensor inside faces a position 30 mm away from the surface of the upper nozzle 9 while facing the upper nozzle.

溶鋼流量測定装置1には、図3に示すように、波形発生器15、パワーアンプ16、ロックインアンプ17、コンピュータ18が接続されている。励磁コイル2にはパワーアンプ16(定電流アンプ)を用いて3Hzの交流電流(4A)を通電し、交流磁場をノズル表面に対し垂直に印加した。尚、検出コイル3aの電圧信号は5Hzのローパスフィルターを介してノイズ除去するとともに、ロックインアンプ17を用いて3Hzの周波数成分のみを検出した。なお、励磁磁場は上ノズル内部半径60mmに対して、内壁から30mmの位置まで浸透する条件となるようにコイル形状、周波数を設定した。   As shown in FIG. 3, a waveform generator 15, a power amplifier 16, a lock-in amplifier 17, and a computer 18 are connected to the molten steel flow rate measuring device 1. A 3 Hz alternating current (4 A) was applied to the exciting coil 2 using a power amplifier 16 (constant current amplifier), and an alternating magnetic field was applied perpendicularly to the nozzle surface. The voltage signal of the detection coil 3 a was subjected to noise removal through a 5 Hz low-pass filter, and only a frequency component of 3 Hz was detected using the lock-in amplifier 17. Note that the coil shape and frequency were set so that the excitation magnetic field penetrates the upper nozzle inner radius of 60 mm to a position 30 mm from the inner wall.

連続鋳造中において、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入を一時中断し、注入ノズルから鋳型内に溶鋼を注入し、その際のタンディッシュ質量を計測しつつ、溶鋼流量測定装置1で溶鋼流量指標を測定した。タンディッシュ質量の時間変化が溶鋼流量実績となる。最初に、鋳型内への溶鋼流量と溶鋼流量測定装置1の信号との対応を少なくとも1回測定し、溶鋼流量測定装置の信号を溶鋼流量に換算して溶鋼流量指標とした。その後、鋳型内への溶鋼流量を種々変化させ、溶鋼流量指標との対応関係を評価した。その結果、図13に示すように、本発明の溶鋼流量測定装置1を用いて求めた信号(溶鋼流量指標)は、タンディッシュ質量変化から求めた溶鋼流量と極めてよい一致をしめすことがわかった。また、センサー前面に設けた熱電対の温度は50℃程度で実験中安定していた。以上より、本方法を用いることで安定した流量測定が非接触で可能となることがわかった。   During continuous casting, the molten steel injection from the ladle to the tundish is temporarily interrupted, the molten steel is injected into the mold from the injection nozzle, and the tundish mass at that time is measured. Was measured. The time change of the tundish mass is the actual molten steel flow rate. First, the correspondence between the molten steel flow rate into the mold and the signal from the molten steel flow rate measuring device 1 was measured at least once, and the signal from the molten steel flow rate measuring device was converted into the molten steel flow rate to obtain a molten steel flow rate index. Thereafter, the flow rate of the molten steel into the mold was variously changed, and the correspondence with the molten steel flow rate index was evaluated. As a result, as shown in FIG. 13, it was found that the signal (molten steel flow index) obtained using the molten steel flow rate measuring device 1 of the present invention showed a very good agreement with the molten steel flow rate obtained from the tundish mass change. . The temperature of the thermocouple provided on the front surface of the sensor was about 50 ° C. and was stable during the experiment. From the above, it was found that stable flow rate measurement can be performed without contact by using this method.

[実施例2]
一つの取鍋21、一つのタンディッシュ22にて連続鋳造用溶鋼を供給し、鋳片表層部の合金元素濃度が内部と比較して異なる複層状の連続鋳造鋳片を鋳造する連続鋳造方法において、本発明を適用した。図11に基づいて説明する。
2種類の溶鋼が保持されたタンディッシュの底面に長さの異なる浸漬ノズル(内層溶鋼用浸漬ノズル25、表層溶鋼用浸漬ノズル26)を配置した。表層溶鋼を供給する表層溶鋼用浸漬ノズル26は、上ノズル9とスライディングノズル10を介してタンディッシュ底部13に接続した。ケース7に収納した溶鋼流量測定装置1を2組用意し、図9〜図11に示すように、表層溶鋼用浸漬ノズル26に接続したスライディングノズル10とタンディッシュ底部13との間の空間に配置し、上ノズル9をはさんで対向するように設置した。スライディングノズルプレート11の摺動方向63と、励磁コイルの中心軸51方向が直交するように配置している。内層溶鋼用浸漬ノズル25の流量調整機構としては、スライディングノズルを用いる方法とストッパーを用いる方法のいずれを採用しても良い。
[Example 2]
In a continuous casting method in which molten steel for continuous casting is supplied by one ladle 21 and one tundish 22, and a multi-layer continuous cast slab having a different alloy element concentration in the slab surface layer compared to the inside is cast. The present invention was applied. This will be described with reference to FIG.
Immersion nozzles having different lengths (immersion nozzle 25 for inner layer molten steel and immersion nozzle 26 for surface layer molten steel) were arranged on the bottom surface of the tundish where two types of molten steel were held. The immersion nozzle for surface layer molten steel 26 for supplying the surface layer molten steel was connected to the tundish bottom portion 13 via the upper nozzle 9 and the sliding nozzle 10. Two sets of the molten steel flow rate measuring device 1 accommodated in the case 7 are prepared and arranged in a space between the sliding nozzle 10 connected to the surface layer molten steel immersion nozzle 26 and the tundish bottom 13 as shown in FIGS. And it installed so that the upper nozzle 9 might be opposed. The sliding nozzle plate 11 is arranged so that the sliding direction 63 is orthogonal to the direction of the central axis 51 of the exciting coil. As a flow rate adjusting mechanism of the inner layer molten steel immersion nozzle 25, either a method using a sliding nozzle or a method using a stopper may be adopted.

表層溶鋼用浸漬ノズル26を電磁ブレーキ(直流磁場発生装置28)で区分された鋳型内溶鋼プールの上部(上側溶鋼プール35)に、内層溶鋼用浸漬ノズル25を電磁ブレーキ(直流磁場発生装置28)で区分された下部プール(下側溶鋼プール36)に溶鋼を吐出するようにセットした。   The immersion nozzle for surface layer molten steel 26 is placed on the upper part (upper molten steel pool 35) of the molten steel pool in the mold divided by the electromagnetic brake (DC magnetic field generator 28), and the immersion nozzle 25 for inner layer molten steel is electromagnetic brake (DC magnetic field generator 28). It set so that molten steel might be discharged to the lower pool (lower molten steel pool 36) divided by (1).

タンディッシュ22内にタンディッシュ堰24を設け、タンディッシュ内の第1領域31に所定組成の第1溶鋼41を形成し、第2領域32に第1溶鋼とは組成の異なる第2溶鋼42を形成した。第1溶鋼41を内層溶鋼用浸漬ノズル25から下側溶鋼プール36に供給し、第2溶鋼42を表層溶鋼用浸漬ノズル26から上側溶鋼プール35に供給した。電磁ブレーキ(直流磁場発生装置28)で区分された溶鋼プールの上部(上側溶鋼プール35)に溶鋼を供給するにあたり、本発明の溶鋼流量測定装置1を用いて、表層溶鋼用浸漬ノズル26内を通過する溶鋼流量を測定しつつ、測定した流量が上側溶鋼プール35で凝固によって消費される溶鋼量と同一となるように、スライディングノズル10によって溶鋼流量を制御した。内層溶鋼用浸漬ノズル25を通過する溶鋼流量は、鋳型内に設けた湯面レベル計46を用いて、湯面レベルを一定となるように制御した。その結果、鋳造中、それぞれの浸漬ノズルからの溶鋼量を所定量となるように制御することができたので、上側溶鋼プール35と下側溶鋼プール36との境界位置を常に直流磁場帯34の範囲内に保持することができた。電磁ブレーキの磁束密度として混合抑制に必要な磁束密度の磁場を印加することで表層と内層が明瞭に分離した鋳片をえることができた。   A tundish weir 24 is provided in the tundish 22, a first molten steel 41 having a predetermined composition is formed in the first region 31 in the tundish, and a second molten steel 42 having a composition different from that of the first molten steel is formed in the second region 32. Formed. The first molten steel 41 was supplied from the inner layer molten steel immersion nozzle 25 to the lower molten steel pool 36, and the second molten steel 42 was supplied from the surface layer molten steel immersion nozzle 26 to the upper molten steel pool 35. When supplying molten steel to the upper part (upper molten steel pool 35) of the molten steel pool divided by the electromagnetic brake (DC magnetic field generator 28), the inside of the immersion nozzle 26 for surface molten steel is used by using the molten steel flow measuring device 1 of the present invention. While measuring the flow rate of the molten steel passing therethrough, the molten steel flow rate was controlled by the sliding nozzle 10 so that the measured flow rate was the same as the amount of molten steel consumed by solidification in the upper molten steel pool 35. The flow rate of the molten steel passing through the inner layer molten steel immersion nozzle 25 was controlled using a molten metal level meter 46 provided in the mold so that the molten metal level was constant. As a result, since the amount of molten steel from each immersion nozzle could be controlled to be a predetermined amount during casting, the boundary position between the upper molten steel pool 35 and the lower molten steel pool 36 is always in the DC magnetic field zone 34. Could be kept within range. By applying a magnetic field having a magnetic flux density necessary for suppressing mixing as a magnetic flux density of the electromagnetic brake, a slab having a surface layer and an inner layer clearly separated was obtained.

1 溶鋼流量測定装置
2 励磁コイル
3 検出器
3a 検出コイル
4 ノズル
5 溶鋼流路
6 溶鋼流
7 ケース
8 注入ノズル
9 上ノズル
10 スライディングノズル
11 スライディングノズルプレート
11a 上プレート
11b センタープレート
11c 下プレート
12 浸漬ノズル
13 タンディッシュ底部
14 演算装置
15 波形発生器
16 パワーアンプ
17 ロックインアンプ
18 コンピュータ
19 内壁
20 断熱材
E 交流磁場
V 誘導磁場
21 取鍋
22 タンディッシュ
23 鋳型
24 タンディッシュ堰
25 内層溶鋼用浸漬ノズル
26 表層溶鋼用浸漬ノズル
27 成分添加装置
28 直流磁場発生装置
29 電磁攪拌装置
30 開口
31 第1領域
32 第2領域
33 取鍋注入流
34 直流磁場帯
35 上側溶鋼プール
36 下側溶鋼プール
37 メニスカス(湯面)
38 空気吹き込み口
39 空気流れ
40 溶鋼
41 第1溶鋼
42 第2溶鋼
43 凝固シェル
44 表層部
45 内層部
46 湯面レベル計
47 吐出孔
48 充満流
49 非充満流
50 開口部
51 励磁コイルの中心軸
52 検出コイルの中心軸
60 幅方向
61 奥行き方向
62 高さ方向
63 摺動方向
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Molten steel flow measuring device 2 Excitation coil 3 Detector 3a Detection coil 4 Nozzle 5 Molten steel flow path 6 Molten steel flow 7 Case 8 Injection nozzle 9 Upper nozzle 10 Sliding nozzle 11 Sliding nozzle plate 11a Upper plate 11b Center plate 11c Lower plate 12 Immersion nozzle 13 Tundish bottom 14 Computing device 15 Waveform generator 16 Power amplifier 17 Lock-in amplifier 18 Computer 19 Inner wall 20 Insulating material B E AC magnetic field B V induction magnetic field 21 Ladle 22 Tundish 23 Mold 24 Tundish weir 25 Immersion for inner layer molten steel Nozzle 26 Surface layer molten steel immersion nozzle 27 Component addition device 28 DC magnetic field generator 29 Electromagnetic stirrer 30 Opening 31 First region 32 Second region 33 Ladle pouring flow 34 DC magnetic field zone 35 Upper molten steel pool 36 Lower molten steel pool 37 Menis Scan (molten metal surface)
38 Air Blowing Port 39 Air Flow 40 Molten Steel 41 First Molten Steel 42 Second Molten Steel 43 Solidified Shell 44 Surface Layer 45 Inner Layer 46 Molten Surface Level Meter 47 Discharge Hole 48 Filled Flow 49 Unfilled Flow 50 Opening 51 Central Axis of Excitation Coil 52 Detection coil central axis 60 Width direction 61 Depth direction 62 Height direction 63 Sliding direction

Claims (9)

連続鋳造のタンディッシュから鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズル内の溶鋼流量測定方法であって、前記浸漬ノズルの上部にスライディングノズル、さらにその上部に上ノズルを有し、前記上ノズル内溶鋼流と交差する交流磁場を励磁し、前記溶鋼流の流動方向と平行な方向の磁場又は磁場の時間変化を1箇所以上の箇所で検出し、検出した信号に基づき浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出することを特徴とする浸漬ノズル内の溶鋼流量測定方法。   A method for measuring a molten steel flow rate in an immersion nozzle for supplying molten steel into a mold from a tundish of continuous casting, comprising a sliding nozzle above the immersion nozzle and an upper nozzle above the immersion nozzle, and the molten steel flow in the upper nozzle The magnetic field in the direction parallel to the flow direction of the molten steel flow or the time variation of the magnetic field is detected at one or more locations, and the molten steel flow rate in the immersion nozzle is calculated based on the detected signal. A method for measuring a flow rate of molten steel in an immersion nozzle. 前記交流磁場の励磁は励磁コイルによって行い、励磁コイルの直径D、励磁する交流磁場の周波数fを下記(1)式、(2)式によって定めることを特徴とする請求項1に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定方法。
D≧2W (1)
f≦(1−0.2aH)2/(0.04πμσH2) (2)
ただし、W:励磁コイル位置における上ノズルのコイル幅方向内半径(m)、H:励磁コイル位置における上ノズルの励磁磁場方向内半径(m)、μ:真空の透磁率(N/A2)、σ:溶鋼の電気伝導度(S/m)、a:溶鋼非通過時の上ノズル内励磁磁場方向励磁磁場分布から定まる定数(m-1
2. The immersion nozzle according to claim 1, wherein the excitation of the alternating magnetic field is performed by an exciting coil, and the diameter D of the exciting coil and the frequency f of the alternating magnetic field to be excited are determined by the following equations (1) and (2). Method for measuring the flow rate of molten steel inside.
D ≧ 2W (1)
f ≦ (1-0.2aH) 2 /(0.04πμσH 2 ) (2)
Where W: inner radius in the coil width direction of the upper nozzle at the exciting coil position (m), H: inner radius in the exciting magnetic field direction of the upper nozzle at the exciting coil position (m), μ: permeability of vacuum (N / A 2 ) , Σ: electric conductivity of molten steel (S / m), a: constant determined by exciting magnetic field distribution in upper nozzle exciting magnetic field when molten steel does not pass (m −1 )
前記交流磁場を励磁する励磁コイルと、磁場又は磁場の時間変化を検出する検出器のペアを2組設置し、各組を上ノズルに対して相対して設置し、2組の検出結果に基づいて浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定方法。   Two pairs of an exciting coil for exciting the alternating magnetic field and a detector for detecting the magnetic field or the time change of the magnetic field are installed, and each pair is installed relative to the upper nozzle, and based on the two sets of detection results. The molten steel flow rate in the immersion nozzle according to claim 1 or 2, wherein the molten steel flow rate in the immersion nozzle is calculated. 連続鋳造のタンディッシュから鋳型内に溶鋼を供給する浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置であって、前記浸漬ノズルの上部にスライディングノズル、さらにその上部に上ノズルを有し、前記上ノズル内溶鋼流と交差する交流磁場を励磁する励磁コイルと、前記溶鋼流の流動方向と平行な方向の磁場又は磁場の時間変化を1箇所以上の箇所で検出する検出器と、検出した信号に基づき浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出する演算装置を有することを特徴とする浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置。   An apparatus for measuring a flow rate of molten steel in an immersion nozzle for supplying molten steel from a continuous casting tundish into a mold, comprising a sliding nozzle above the immersion nozzle and an upper nozzle above the immersion nozzle, and the molten steel flow in the upper nozzle An excitation coil that excites an alternating magnetic field that intersects the flow direction of the molten steel, a detector that detects a magnetic field in a direction parallel to the flow direction of the molten steel flow, or a time change of the magnetic field at one or more locations, and an immersion nozzle based on the detected signal An apparatus for measuring a molten steel flow rate in a submerged nozzle, comprising an arithmetic unit for calculating a molten steel flow rate of the submerged nozzle. 前記励磁コイルの直径D、励磁する交流磁場の周波数fを下記(1)式、(2)式によって定めることを特徴とする請求項4に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置。
D≧2W (1)
f≦(1−0.2aH)2/(0.04πμσH2) (2)
ただし、W:励磁コイル位置における上ノズルのコイル幅方向内半径(m)、H:励磁コイル位置における上ノズルの励磁磁場方向内半径(m)、μ:真空の透磁率(N/A2)、σ:溶鋼の電気伝導度(S/m)、a:溶鋼非通過時の上ノズル内励磁磁場方向励磁磁場分布から定まる定数(m-1
The apparatus for measuring the flow rate of molten steel in an immersion nozzle according to claim 4, wherein the diameter D of the exciting coil and the frequency f of the alternating magnetic field to be excited are determined by the following equations (1) and (2).
D ≧ 2W (1)
f ≦ (1-0.2aH) 2 /(0.04πμσH 2 ) (2)
Where W: inner radius in the coil width direction of the upper nozzle at the exciting coil position (m), H: inner radius in the exciting magnetic field direction of the upper nozzle at the exciting coil position (m), μ: permeability of vacuum (N / A 2 ) , Σ: electric conductivity of molten steel (S / m), a: constant determined by exciting magnetic field distribution in upper nozzle exciting magnetic field when molten steel does not pass (m −1 )
前記励磁コイルと検出器のペアを2組設置し、各組を上ノズルに対して相対して設置し、スライディングノズルの摺動方向と励磁コイルの軸方向が直交するように配置し、前記演算装置は2組の検出結果に基づいて浸漬ノズル内の溶鋼流量を算出することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置。   Two pairs of the excitation coil and detector are installed, each pair is installed relative to the upper nozzle, and the sliding nozzle sliding direction and the excitation coil axial direction are arranged so as to be orthogonal to each other. 6. The apparatus for measuring the flow rate of molten steel in an immersion nozzle according to claim 4, wherein the apparatus calculates the flow rate of molten steel in the immersion nozzle based on two sets of detection results. タンディッシュに接続する上ノズルに、請求項4乃至請求項6のいずれか1項に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置を設置してなることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。   A tundish for continuous casting, comprising the upper nozzle connected to the tundish, and the apparatus for measuring a flow rate of molten steel in an immersion nozzle according to any one of claims 4 to 6. タンディッシュには2本の浸漬ノズルが接続され、少なくとも1本の浸漬ノズルに、請求項4乃至請求項6のいずれか1項に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置を設置してなることを特徴とする連続鋳造用タンディッシュ。   Two immersion nozzles are connected to the tundish, and the molten steel flow rate measuring device in the immersion nozzle according to any one of claims 4 to 6 is installed in at least one immersion nozzle. Tundish for continuous casting characterized by タンディッシュ内に開口を有するタンディッシュ堰を設け、タンディッシュ堰にて区分された取鍋溶鋼注入側を第1領域、その反対側を第2領域とし、第1領域と第2領域側とにはそれぞれ異なる成分組成の溶鋼を保持し、タンディッシュの一方の領域底部に内層溶鋼用浸漬ノズル、他方の領域底部に表層溶鋼用浸漬ノズルを配置し、
鋳型幅方向全幅にわたって厚み方向に直流磁場を印加する直流磁場発生装置を配置し、当該直流磁場発生装置によって形成される直流磁場帯をはさんだストランドの上部を上側溶鋼プール、下部を下側溶鋼プールとし、前記表層溶鋼用浸漬ノズルから上側溶鋼プールに溶鋼を供給し、内層溶鋼用浸漬ノズルから下側溶鋼プールに溶鋼を供給し、
表層溶鋼用浸漬ノズルと内層溶鋼用浸漬ノズルの少なくとも一方を有する注入ノズルに請求項4乃至請求項6のいずれか1項に記載の浸漬ノズル内の溶鋼流量測定装置を設け、
前記2つの浸漬ノズルそれぞれから、それぞれの溶鋼プール中で凝固によって消費される溶鋼量を鋳型内に供給するに際し、前記溶鋼流量測定装置を設けた側の浸漬ノズルにおいては当該浸漬ノズルが溶鋼を供給する溶鋼プール中で凝固によって消費される溶鋼量に見合った溶鋼流量となるように調整し、他方の浸漬ノズルにおいては鋳型内湯面レベルが一定となるように溶鋼流量を制御することを特徴とする複層鋳片の連続鋳造方法。
A tundish weir having an opening in the tundish is provided, the ladle molten steel injection side divided by the tundish weir is the first region, the opposite side is the second region, and the first region and the second region side Holds molten steel of different component composition, arranges an immersion nozzle for inner layer molten steel at the bottom of one region of the tundish, and an immersion nozzle for molten steel at the bottom of the other region,
A DC magnetic field generator that applies a DC magnetic field in the thickness direction over the entire width in the mold width direction is arranged, and the upper molten steel pool and the lower molten steel pool at the upper part of the strand across the DC magnetic field zone formed by the DC magnetic field generator. And supplying molten steel from the surface layer molten steel immersion nozzle to the upper molten steel pool, supplying molten steel from the inner layer molten steel immersion nozzle to the lower molten steel pool,
An apparatus for measuring the flow rate of molten steel in an immersion nozzle according to any one of claims 4 to 6, is provided in an injection nozzle having at least one of an immersion nozzle for surface layer molten steel and an immersion nozzle for inner layer molten steel,
When supplying the amount of molten steel consumed by solidification in each molten steel pool from each of the two immersion nozzles into the mold, the immersion nozzle supplies molten steel in the immersion nozzle on the side provided with the molten steel flow measuring device. The molten steel flow rate is adjusted so that the molten steel flow rate is commensurate with the amount of molten steel consumed by solidification, and the molten steel flow rate is controlled so that the mold surface level in the mold is constant in the other immersion nozzle. A continuous casting method for multilayer slabs.
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