JP2574952Y2 - 流速計 - Google Patents

流速計

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JP2574952Y2
JP2574952Y2 JP1992007600U JP760092U JP2574952Y2 JP 2574952 Y2 JP2574952 Y2 JP 2574952Y2 JP 1992007600 U JP1992007600 U JP 1992007600U JP 760092 U JP760092 U JP 760092U JP 2574952 Y2 JP2574952 Y2 JP 2574952Y2
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田 安 彦 川
田 博 冨
宗 博 森
枝 正 時
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、導電性流体、例えば、
溶融した低融点金属の流速を測定する流速計に関するも
のである。
【0002】
【従来技術】製鐵所の連続鋳造設備に於いては、鋳造し
た溶鋼を電磁攪拌して、溶鋼中の介在物を浮上除去する
ことが行われている。
【0003】この溶鋼の攪拌状態と介在物の浮上状態を
知ることは非常に重要なことであり、このためには溶鋼
の攪拌状態、つまり、溶鋼の流れ方向とその流速を的確
に把握する必要がある。
【0004】しかしながら、溶鋼は1200℃〜130
0℃程度と高温であることから、溶鋼の流れ方向とその
流速を実測することは極めて困難であり、試験室に於い
て融点が60℃程度の低融点金属を容器内で溶融して、
その溶融金属を電磁攪拌し、その流れ方向に於ける流速
を測定している。
【0005】この流れ方向に於ける流速を測定するため
の流速計は、一般に、永久磁石とその周囲に設けた通電
端を有する絶縁被覆導線(以下単に導線と称す)を用い
て、この永久磁石で造られる磁界中を溶融金属が移動す
ると、移動速度に比例した起電力が該溶融金属に発生
し、この発生した起電力を前記一対の通電端を介して導
線で取出す、所謂、ファラデーの電磁誘導の法則(右手
の法則)を利用するものが使用されている。
【0006】この流速計には、例えば、特開昭62−1
10159号公報に示されるように、金属製の保護管に
永久磁石を設け、導線の通電端を該永久磁石の一端面で
ある磁極端面(以下に磁極面と称す)を狭んで1対位置
させ、前記磁極面と平行に流れる溶融金属が該磁極面か
ら出る磁力線を切ることにより溶融金属自体に発生する
起電力を前記通電端を介して導線で取出し、測定するこ
とにより、前記溶融金属の流速を測定する構造のものが
ある。
【0007】
【考案が解決しようとする課題】しかし、容器内で溶融
金属を攪拌しつつ下方から排出すると、その溶融金属は
旋回しつつ下方の流れ(斜め下向きの流れ)を形成して
いる。前記特開昭62−110159号公報に提示の流
速計は、通電端を永久磁石の磁極面を狭んで1対のみ取
付けているため、前記溶融金属の一次元の流速のみしか
測定出来ず、前記溶融金属の流速及び流れ方向を迅速に
測定できないものであった。つまり、溶融金属の流に対
して前記磁極面が平行で、且つ、電極間を結ぶ線と直角
(最大起電力値となる位置)になるように流速計の方向
(向き)を変えて、その流速を測定すると共にその時の
磁極面(又は通電端)の位置により該溶融金属の流れ方
向を検知しなければならないものであった。
【0008】更に、永久磁石を支持する支持部材として
金属製の保護管を使用しているために、前記永久磁石か
らの磁力線を吸収することにより、該永久磁石で造られ
る磁界が乱され、精度良い測定が出来ないものであっ
た。
【0009】本考案は、上記問題を改善することを目的
とする。例えば、溶融金属の斜め下向きの流れを水平方
向成分と垂直方向成分に分けて同時に測定することによ
り迅速にその流速とその方向を検知し、しかも、磁界を
乱すことなく前記流速を精度良く測定することを課題と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本考案は、上記課題を解
決するためになされたものであり、その手段は、導電性
流体の流動方向に平行に磁石の一方の磁極端面を位置さ
せることで、該導電性流体に発生する起電力を前記磁極
端面近傍に1対の通電端を位置せしめた導線で取出し、
この起電力から前記磁極端面に沿って流れる導電性流体
の流速を測定する流速計において、前記磁石(2)の磁極
端面(2a)を除く部分を非磁性体の支持部材(1)で支持
し、前記1対の通電端(11a,11b,11c,11d)を有する導線
(3a,3b,3c,3d)を2組(3a,3b/3c,3d)設置角度を変えて設
け、各対の導線(3a,3b/3c,3d)を起電力測定器(10a/10b)
に接続したものである。なお、カッコ内の記号は、図面
に示し後述する実施例の対応要素を示す。
【0011】前記支持部材(1)としての保護管(1)は溶融
金属(7)の温度に耐え、流動している溶融金属(7)の作用
力及び磁石(2)の重量に耐える非磁性体のものであれば
良く、グラスファイバー,竹材,磁器等がある。支持部
材(1)に磁石(2)を固着する固定材(4)としては溶融金属
(7)の温度に耐え、絶縁性を有するものであればよく、
不定形耐火物,樹脂等がある。
【0012】また、磁石(2)としては永久磁石が好まし
いが電磁石でもよい。
【0013】
【作用】磁石(2)を非磁性体の支持部材(1)で支持するの
で、支持部材が磁力線を吸収することがなく、磁石(2)
が発生する磁界の方向が乱されることがなく、溶融金属
(7)に及ぼす磁界が強く、したがって高い精度で溶融金
属の流速を測定しうる。更に、通電端(11a,11b,11c,11
d)を有する導線(3a,3b,3c,3d)を2組(3a,3b/3c,3d)設置
角度を変えて設け、各対の導線(3a,3b/3c,3d)を起電力
測定器(10a/10b)に接続しているので、溶融金属(7)の流
速成分が同時に2方向で検出され、これら2方向成分よ
り、ベクトル合成により溶融金属(7)の最大流速方向お
よび流速が容易に分かる。すなわち、支持部材(1)の姿
勢を変更しなくても、溶融金属流の正確な流速および方
向(最大流速およびその方向)を、高い精度で迅速に知る
ことができる。
【0014】本考案の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の、実施例の説明より明らかになろう。
【0015】
【実施例】図1に本考案の一実施例を示し、図2に図1
に示す保護管1の先端部の外観を示し、図3に図1に示
す実施例の使用状態を示す。
【0016】まず、図1および図2を参照すると、1は
保護管であり、材質は非磁性体の竹である。支持部材と
しての保護管1の先部に永久磁石2が支持されている。
永久磁石2は、保護管1の長手方向と直角に、固定材4
で保護管1に固着されており、保護管1の長手方向に分
極している。永久磁石2の各磁極(磁極面)は保護管1
より露出しており、1つの磁極面2aの周囲に、通電端
11a〜11dが、永久磁石2の中心線(長手方向中心
線:両端の磁極面の中心を結ぶ線)を中心とする円上
に、90度の間隔で配置されている。これらの通電端1
1a〜11dの先端は、磁極面2aを含む平面上に位置
する。すなわちすべて同一レベルにある。通電端11a
と11bは該中心線を間に置いて対向しており第1組の
1対となっており、通電端11cと11dも該中心線を
間に置いて対向しており第2組の1対となっている。通
電端11a〜11dのそれぞれは、導線3a〜3dの端
部であり、導線3aと3bは第1の電圧計10aに、導
線3cと3dは第2の電圧計10bに接続されている。
固定材4は永久磁石2および導線3a〜3dを固定して
おり、これにより、導線3a〜3dと磁石2が相対移動
することがなく、導線3a〜3dが磁極面2aから出る
磁力線を切ることも無いので、導線3a〜3d自体が、
永久磁石2の磁界によって起電力を発生することがない
ので、溶融金属7の精度良い流速測定が出来る。
【0017】電圧計10aは、通電端11a,11bを
結ぶ線を横切る(直交する)X方向の流速Vxに比例す
る電圧を発生し、電圧計10bは通電端11c,11d
を結ぶ線を横切るY方向の流速Vyに比例する電圧を発
生する。これらの電圧が計算機9に与えられ、計算機9
は、V2=Vx2+Vy2より溶融金属の流速Vを算出
し、かつこの流速Vの、水平面(Y方向)に対する角度
θを、tanθ=Vx/Vyより算出する。
【0018】次に、図3を参照して、図1に示す流速計
の一使用態様を説明する。図3に示す5a,5bは、攪
拌容器6内に収容した溶融金属(ウッズメタル;融点6
4℃)7を攪拌するための回転磁界を発生する電磁コイ
ル、6は電磁コイル5a,5b間に設けた攪拌容器、9
は計算機、10a,10bは起電力を測定する電圧計で
ある。電磁コイル5a、5bにより攪拌容器6内に収容
した溶融金属7を攪拌している際に、この溶融金属7の
流速と流れ方向を測定する。
【0019】図3のように溶融金属7中に永久磁石2を
浸漬した場合には、導線3aと3bで取り出した起電力
すなわち電圧計10aの出力電圧から溶融金属7の流速
Vの垂直方向成分Vxを、導線3cと3dで取り出した
起電力すなわち電圧計10bの出力電圧から溶融金属7
の流速Vの水平方向成分Vyを同時に測定する。これを
計算機9が、図4に示すように合成することにより該溶
融金属7の流速Vとその流れ方向θを算出する。
【0020】先ず、溶融金属7が所定の流速で流動して
いる場合に前記通電端11aと11b(又は、通電端1
1cと11d)から導線3aと3b(又は、導線3cと
3d)を介して取り出した起電力Pの関係式(1)を求
めて計算機9に入力しておく。
【0021】流速=K1 P+K2 ・・・(1) 但し、K1 、K2 は定数であり、永久磁石2の磁力線の
強さ、対向配置した各通電端11aと11b、11cと
11dの間隔、溶融金属7の種類により異なる値であ
る。
【0022】この状態で、流速計の先部を溶融金属7内
に垂直に、しかも、前記永久磁石2の磁極面2aと溶融
金属7の流れが平行になる(導線3aと3b間及び導線
3cと3d間から取り出される起電力が最大になる)よ
うに浸漬する。
【0023】これにより、永久磁石2から出ている磁力
線を溶融金属7が切ることにより、この溶融金属7に起
電力が発生し、この起電力を通電端11a〜11dから
導線3a〜3dを通して取出すものである。つまり、攪
拌容器6内を流れる溶融金属7の水平方向成分Vyによ
り発生する起電力を通電端11c,11dから導線3
c,3dを介して連続して取出し、該攪拌容器6内を流
れる溶融金属7の垂直方向成分Vxにより発生する起電
力を通電端11a,11bから導線3a,3bを介して
連続して取出す。
【0024】そして、この各々の起電力値を電圧計10
a,10bで電圧信号に変換し、これらの電圧信号をデ
ジタル変換して計算機9に読込み、該計算機9に記憶
し、上記関係式(1)により前記水平方向成分Vy及び
垂直方向成分Vxの流速を交互に各々算出し、さらにこ
の両成分Vx,Vyを図4に示すように合成して前記溶
融金属7の流速Vとその流れ方向θを求める。
【0025】なお、上記実施例においては1対の通電端
11a−11b間を結ぶ線Saと、他の1対の通電端1
1c−11d間を結ぶ線Sbが直交するように設けた
が、これに限ぎることは無く、前記線Saと線Sbが9
0度未満で0度超の範囲であればよい。
【0026】例えば、通電端11cと11bを図1,図
2と同様に設け、該通電端11c−11dを結ぶ線Sb
と通電端11a−11b間を結ぶ線Saがφになるよう
に該通電端11a−11bを設けた場合には、図4に示
すように、 通電端11a,11bから導線3a,3bを介して取
出した起電力を基に上記(1)式で流速Vφoを演算し、 この流速Vφoから水平方向成分Vyoを求め、 この水平方向成分Vyoと前記通電端11cと11d
で求めた垂直方向成分Vxoを合成して溶融金属7の流
速V0 を求める。
【0027】更に流速V0 からその流れ方向θ0 を求
める。
【0028】尚、攪拌容器6内に収容した溶融金属7
を、図3のように電磁コイル5a、5bの磁界により攪
拌するのでは無く、インペラー等により機械的に攪拌し
ている場合であっても良い。
【0029】又、上述の実施例では、永久磁石2と導線
3a〜3d、保護管1と導線3a〜3dの間に固定材4
を設けたが、この固定材4は少なくとも永久磁石2と導
線3a〜3dの相対位置が変化しないようにすれば良い
ものであり、該固定材4は永久磁石2と導線3a〜3d
の間のみに設けてもよい。
【0030】又、通電端11a〜11dの先端を磁極面
2aと同一レベルに設けることが測定精度がよく好まし
いが、測定精度が多少低下するが実用上は差支えないの
で該磁極面2aより多少前方側又は後方側に設けてもよ
い。
【0031】
【考案の効果】以上説明したように本考案によると、溶
融金属の流速を水平方向成分と垂直方向成分にして同時
に測定することが可能となり、しかも、磁石が形成する
磁界を乱すこともないので、迅速に、しかも、精度良
く、溶融金属の流速及びその流れ方向の測定が可能とな
り、この分野に於ける効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本考案の一実施例を示すブロック図であり、
測定端である保護管1は縦断面を示す。
【図2】 図1に示す保護管1の先端部の正面図であ
る。
【図3】 図1に示す実施例を、溶融金属の流速測定に
用いた場合の測定状態を示すブロック図である。
【図4】 図3に示す測定状態で、電圧計10a,10
bで測定した流速成分Vx,Vyと、それらの合成ベク
トルの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1:保護管(支持部材) 2:永久磁石
(磁石) 2a:磁極面(磁極端面) 3a〜3d:導線(導
線) 4:固定材 5a,5b:電磁コイル 6:撹拌容器 7:溶融金属
(導電性流体) 9:計算機 10a,10b:電圧計(起
電力測定器) 11a〜11d:通電端(通電端)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 時 枝 正 大分市大字西ノ洲1番地 新日本製鐵株 式会社 大分製鐵所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01P 5/08

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性流体の流動方向に平行に磁石の一方
    の磁極端面を位置させることで、該導電性流体に発生す
    る起電力を前記磁極端面近傍に1対の通電端を位置せし
    めた導線で取出し、この起電力から前記磁極端面に沿っ
    て流れる導電性流体の流速を測定する流速計において、
    前記磁石の磁極端面を除く部分を非磁性体の支持部材で
    支持し、前記1対の通電端を有する導線を2組設置角度
    を変えて設け、各対の導線を起電力測定器に接続したこ
    とを特徴とする流速計。
JP1992007600U 1992-02-21 1992-02-21 流速計 Expired - Lifetime JP2574952Y2 (ja)

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