JP2941597B2 - 溶融金属の注入流量測定法 - Google Patents
溶融金属の注入流量測定法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温の溶融金属の注
入、例えば溶鋼の注入ノズルを介したレードルからタン
ディッシュへの注入、において溶融金属の注入流量を測
定する方法に関する。
入、例えば溶鋼の注入ノズルを介したレードルからタン
ディッシュへの注入、において溶融金属の注入流量を測
定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の流量測定方法としては、ロードセ
ルで測定したレードル重量の単位時間当たりの減少量を
計算して求める方法があるが、測定誤差が大きく、また
注入量のアウトプットが実現象より遅れるため、注入量
を下げる場合に測定値の遅れにより注入量を絞りすぎ、
これにより注入溶鋼が詰まり、操業トラブルが発生する
可能性が高くなる。また振動検出器を利用しての溶鋼流
把握方法としては、特開昭５８−２０９４６８号公報，
特開昭５８−１８５７０５号公報，特開昭５８−１３４
５５号公報等がある。特開昭５８−２０９４６８号公報
は、溶鋼注入開始時の飛散を防止するために、注入ノズ
ル支持装置端部に振動検出器を取付け、注入開始時の振
動の振幅の増加により注入開始を把握する方法である
が、この方法では、溶鋼注入量の測定は不可能である。
特開昭５８−１８５７０５号公報及び特開昭５８−１３
４５５号公報は注入末期のスラグ流出検知を目的として
おり、前者は注入ノズル支持装置端部に、また後者はタ
ンディッシュに振動検出器を取付け、注入ノズル内を流
れる流体が溶鋼からスラグに変化した時の振動の振幅の
変化からスラグ流出検知を行なう方法であるが、これら
の方法でも、溶鋼注入量の測定は不可能である。
ルで測定したレードル重量の単位時間当たりの減少量を
計算して求める方法があるが、測定誤差が大きく、また
注入量のアウトプットが実現象より遅れるため、注入量
を下げる場合に測定値の遅れにより注入量を絞りすぎ、
これにより注入溶鋼が詰まり、操業トラブルが発生する
可能性が高くなる。また振動検出器を利用しての溶鋼流
把握方法としては、特開昭５８−２０９４６８号公報，
特開昭５８−１８５７０５号公報，特開昭５８−１３４
５５号公報等がある。特開昭５８−２０９４６８号公報
は、溶鋼注入開始時の飛散を防止するために、注入ノズ
ル支持装置端部に振動検出器を取付け、注入開始時の振
動の振幅の増加により注入開始を把握する方法である
が、この方法では、溶鋼注入量の測定は不可能である。
特開昭５８−１８５７０５号公報及び特開昭５８−１３
４５５号公報は注入末期のスラグ流出検知を目的として
おり、前者は注入ノズル支持装置端部に、また後者はタ
ンディッシュに振動検出器を取付け、注入ノズル内を流
れる流体が溶鋼からスラグに変化した時の振動の振幅の
変化からスラグ流出検知を行なう方法であるが、これら
の方法でも、溶鋼注入量の測定は不可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えば、スラブやビレ
ットを連続鋳造する場合、溶鋼等の溶融金属をレードル
からタンディッシュに一旦注入し、その後、鋳型に供給
しているが、レードル注入末期にレードルからタンディ
ッシュ内に大量のスラグが流入すると、タンディッシュ
内で浮上分離しきれないスラグが鋳型内に流入し、これ
が介在物となり鋳片の品位を著しく劣化させる。
ットを連続鋳造する場合、溶鋼等の溶融金属をレードル
からタンディッシュに一旦注入し、その後、鋳型に供給
しているが、レードル注入末期にレードルからタンディ
ッシュ内に大量のスラグが流入すると、タンディッシュ
内で浮上分離しきれないスラグが鋳型内に流入し、これ
が介在物となり鋳片の品位を著しく劣化させる。
【０００４】レードルからタンディッシュ内へのスラグ
混入は、レードル注入末期の溶鋼渦にスラグが巻き込ま
れることにより発生するが、この対策としてレードル注
入末期の注入量を極力減少させる方法（以降、絞注入と
記す）がある。注入流量のオンタイムでの把握、すなわ
ち注入流量の測定ができれば本方法は可能となる。
混入は、レードル注入末期の溶鋼渦にスラグが巻き込ま
れることにより発生するが、この対策としてレードル注
入末期の注入量を極力減少させる方法（以降、絞注入と
記す）がある。注入流量のオンタイムでの把握、すなわ
ち注入流量の測定ができれば本方法は可能となる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するためになしたものであり、その要旨とすると
ころは、高温の溶融金属を注入ノズルを介して容器１か
ら容器２に注湯する際の注入流量を測定するにあたり、
注入ノズル支持装置に振動検知器を設置し、該検知器の
振動出力と溶融金属の落下により生ずる注入ノズル内の
撹拌動力密度との相関関係から下記（１）式および
（２）式 α＝ｍ・（ｖ１ ２／２−ｖ２ ２／２＋ｇｈ）／（Ｖ＋ｕ） ・・・（１） 振動出力＝ｋ・α ・・・（２） 但し、 ａ ：注入ノズル内の撹拌動力密度 （Ｗ／ｍ３） ｍ ：質量流量 （ｋｇ／ｓ） ｖ１：容器１出側溶融金属流速 （ｍ／ｓ） ｖ２：注入ノズル出側平均流速 （ｍ／ｓ） ｇ ：重力加速度 （ｍ／ｓ２） ｈ ：容器１出側から注入ノズル内溶融金属表面までの高さ （ｍ） Ｖ ：注入ノズル内の溶融金属の体積 （ｍ３） （注入ノズル内負圧＝０の時） ｕ ：注入ノズル内の負圧により吸い上げられた溶融金属の体積 （ｍ３） ｋ ：比例係数 にもとづき注入流量を求める。
を解決するためになしたものであり、その要旨とすると
ころは、高温の溶融金属を注入ノズルを介して容器１か
ら容器２に注湯する際の注入流量を測定するにあたり、
注入ノズル支持装置に振動検知器を設置し、該検知器の
振動出力と溶融金属の落下により生ずる注入ノズル内の
撹拌動力密度との相関関係から下記（１）式および
（２）式 α＝ｍ・（ｖ１ ２／２−ｖ２ ２／２＋ｇｈ）／（Ｖ＋ｕ） ・・・（１） 振動出力＝ｋ・α ・・・（２） 但し、 ａ ：注入ノズル内の撹拌動力密度 （Ｗ／ｍ３） ｍ ：質量流量 （ｋｇ／ｓ） ｖ１：容器１出側溶融金属流速 （ｍ／ｓ） ｖ２：注入ノズル出側平均流速 （ｍ／ｓ） ｇ ：重力加速度 （ｍ／ｓ２） ｈ ：容器１出側から注入ノズル内溶融金属表面までの高さ （ｍ） Ｖ ：注入ノズル内の溶融金属の体積 （ｍ３） （注入ノズル内負圧＝０の時） ｕ ：注入ノズル内の負圧により吸い上げられた溶融金属の体積 （ｍ３） ｋ ：比例係数 にもとづき注入流量を求める。
【０００６】
【作用】本願発明者等は、鋼の連続鋳造において、図１
に示すように、レードル１（容器１に相当）からタンデ
ィッシュ２（容器２に相当）にロングノズル５を介して
注湯するとき、ロングノズル支持装置３に振動計４を設
置し、溶鋼注入時におけるロングノズル５の振動を把握
するとともに、この振動の強弱と注入流量との関係につ
いて数多くの要因を種々調査した結果、図３に示すよう
に撹拌動力密度と振動計４の出力に極めて直線的な比例
関係があることが分った。
に示すように、レードル１（容器１に相当）からタンデ
ィッシュ２（容器２に相当）にロングノズル５を介して
注湯するとき、ロングノズル支持装置３に振動計４を設
置し、溶鋼注入時におけるロングノズル５の振動を把握
するとともに、この振動の強弱と注入流量との関係につ
いて数多くの要因を種々調査した結果、図３に示すよう
に撹拌動力密度と振動計４の出力に極めて直線的な比例
関係があることが分った。
【０００７】即ち、ノズル振動の動力は溶融金属の落下
により生ずるのズル内の溶融金属撹拌動力密度（ｗ／ｍ
3 ）であり、この関係を用いて注入流量の測定が可能で
ある。 しかして撹拌動力密度αは、 α＝ｍ・(ｖ1 2／２−ｖ2 2／２＋ｇｈ)／（Ｖ＋ｕ） ・・・(1) で得られ、この（１）式において各記号は図２に示すよ
うに、 ｍ：質量流量 （ｋｇ／ｓ） ｖ1 ：レードル１出側溶融金属流速 （ｍ／ｓ） ｖ2 ：ロングノズル５出側平均流速 （ｍ／ｓ） ｇ：重力加速度 （ｍ／ｓ2 ） ｈ：レードル１出側からロングノズル５内溶融金属表面
までの高さ （ｍ） Ｖ：注入ノズル内の溶融金属の体積 （ｍ3 ） （注入ノズル内負圧＝０の時） ｕ：注入ノズル内の負圧により吸い上げられた溶融金属
の体積 （ｍ3 ） Ｌ：ロングノズル５内の溶融金属表面からロングノズル
５下端までの長さ（ｍ ） Ｄ：ロングノズル５の内径 （ｍ） である。
により生ずるのズル内の溶融金属撹拌動力密度（ｗ／ｍ
3 ）であり、この関係を用いて注入流量の測定が可能で
ある。 しかして撹拌動力密度αは、 α＝ｍ・(ｖ1 2／２−ｖ2 2／２＋ｇｈ)／（Ｖ＋ｕ） ・・・(1) で得られ、この（１）式において各記号は図２に示すよ
うに、 ｍ：質量流量 （ｋｇ／ｓ） ｖ1 ：レードル１出側溶融金属流速 （ｍ／ｓ） ｖ2 ：ロングノズル５出側平均流速 （ｍ／ｓ） ｇ：重力加速度 （ｍ／ｓ2 ） ｈ：レードル１出側からロングノズル５内溶融金属表面
までの高さ （ｍ） Ｖ：注入ノズル内の溶融金属の体積 （ｍ3 ） （注入ノズル内負圧＝０の時） ｕ：注入ノズル内の負圧により吸い上げられた溶融金属
の体積 （ｍ3 ） Ｌ：ロングノズル５内の溶融金属表面からロングノズル
５下端までの長さ（ｍ ） Ｄ：ロングノズル５の内径 （ｍ） である。
【０００８】また、図３の関係から振動出力と撹拌動力
密度は下記（２）式で示される。 振動出力＝ｋ・α ・・・(2) ｋ：比例係数 上記(1)，(2)式より、 振動出力＝ｋ・ｍ・(ｖ1 2／2−ｖ2 2／2＋ｇｈ)／(Ｖ＋ｕ) ・・・(3) が導びかれ、（３）式を変形して次の（４）式を得る。
密度は下記（２）式で示される。 振動出力＝ｋ・α ・・・(2) ｋ：比例係数 上記(1)，(2)式より、 振動出力＝ｋ・ｍ・(ｖ1 2／2−ｖ2 2／2＋ｇｈ)／(Ｖ＋ｕ) ・・・(3) が導びかれ、（３）式を変形して次の（４）式を得る。
【０００９】 ｍ＝(Ｖ＋ｕ)・振動出力／{ｋ(ｖ1 2／2−ｖ2 2／2＋ｇｈ)｝ ・・・(4) ｍは注入流量に相当するので、振動計４の出力から注入
流量の測定が可能である。 前記（１）式において、ｖ
1 はレードル１内の溶融金属重量測定値より把握でき、
ｖ2 はｖ1 の値とロングノズル５の内径断面積より求め
られ、ｈは工場毎に一定値であり、ｇも一定値である。
流量の測定が可能である。 前記（１）式において、ｖ
1 はレードル１内の溶融金属重量測定値より把握でき、
ｖ2 はｖ1 の値とロングノズル５の内径断面積より求め
られ、ｈは工場毎に一定値であり、ｇも一定値である。
【００１０】Ｖはロングノズル５の内径Ｄと浸漬深さＬ
とから求められ、これは工場毎に一定値である。ｕはロ
ングノズル内の負圧を測定することにより求められる。
一方、比例係数ｋの値はロングノズル５の寸法，材質，
ロングノズル支持装置３で構成される振動系により定ま
るもので、各工場毎に実験的に予め確認しておくもので
ある。
とから求められ、これは工場毎に一定値である。ｕはロ
ングノズル内の負圧を測定することにより求められる。
一方、比例係数ｋの値はロングノズル５の寸法，材質，
ロングノズル支持装置３で構成される振動系により定ま
るもので、各工場毎に実験的に予め確認しておくもので
ある。
【００１１】
【実施例】図１は本発明法を実施するための装置例を示
すもので、鋼の連続鋳造における流量測定例である。レ
ードル１内の溶鋼はロングノズル５を経て、タンディッ
シュ２に注入され、さらにタンディッシュ２のイマージ
ョンノズル６で鋳型７へ鋳込まれる。本例では、レード
ル１からロングノズル５でタンディッシュ２に溶鋼を注
入する時の注入量を測定する。ロングノズル５にはレー
ドル交換時にロングノズル５を着脱するための支持装置
３が装着されており、常にロングノズル５の振動が伝播
している。その振動を検出するために加速度計４が着脱
装置３に取りつけてあり、注入中のロングノズル５の振
動を検出する構造となっている。加速度計４で検出した
振動信号を増幅器８で増幅した後、フィルタ９を通して
レードルスライディングノズル移動による信号をカット
する。その後、源信号の内、特定周波数帯域のみを通過
させるバンドパスフィルタ１０を通過させる。このバン
ドパスフィルタの、適切な通過帯域は、本実施例の場
合、１Ｈｚ〜６ｋＨｚの間にあるが、この適切な値はロ
ングノズル５のサイズや支持装置３で構成される振動系
により定まるもので、実験的に確認選定する必要があ
る。それから、信号変換器１１を通して、−波形を十波
形に変換しかつスムージング（積分処理）を行う。
すもので、鋼の連続鋳造における流量測定例である。レ
ードル１内の溶鋼はロングノズル５を経て、タンディッ
シュ２に注入され、さらにタンディッシュ２のイマージ
ョンノズル６で鋳型７へ鋳込まれる。本例では、レード
ル１からロングノズル５でタンディッシュ２に溶鋼を注
入する時の注入量を測定する。ロングノズル５にはレー
ドル交換時にロングノズル５を着脱するための支持装置
３が装着されており、常にロングノズル５の振動が伝播
している。その振動を検出するために加速度計４が着脱
装置３に取りつけてあり、注入中のロングノズル５の振
動を検出する構造となっている。加速度計４で検出した
振動信号を増幅器８で増幅した後、フィルタ９を通して
レードルスライディングノズル移動による信号をカット
する。その後、源信号の内、特定周波数帯域のみを通過
させるバンドパスフィルタ１０を通過させる。このバン
ドパスフィルタの、適切な通過帯域は、本実施例の場
合、１Ｈｚ〜６ｋＨｚの間にあるが、この適切な値はロ
ングノズル５のサイズや支持装置３で構成される振動系
により定まるもので、実験的に確認選定する必要があ
る。それから、信号変換器１１を通して、−波形を十波
形に変換しかつスムージング（積分処理）を行う。
【００１２】スムージング処理した信号はコンピュータ
ー１２に入力され、前述の（１）式および（２）式を基
本とし、予め既知の数値α，ｖ1 ，ｖ2 ，ｇ，ｈ，Ｖ，
ｕ，ｋをもとに、前述の（３）式および（４）式より注
入流量を測定する。１３はロングノズル内の圧力センサ
の信号を処理して圧力信号を生成する圧力信号処理器で
ある。１４は注湯制御器であり、測定された注入流量が
設定値より異っているとき、スライディングノズル１５
の開度を調節する。
ー１２に入力され、前述の（１）式および（２）式を基
本とし、予め既知の数値α，ｖ1 ，ｖ2 ，ｇ，ｈ，Ｖ，
ｕ，ｋをもとに、前述の（３）式および（４）式より注
入流量を測定する。１３はロングノズル内の圧力センサ
の信号を処理して圧力信号を生成する圧力信号処理器で
ある。１４は注湯制御器であり、測定された注入流量が
設定値より異っているとき、スライディングノズル１５
の開度を調節する。
【００１３】図４に、図１に示す信号処理回路各部の信
号波形を示す。図４のＡは図１の増幅器８の出力信号
を、Ｂはフィルタ９の出力信号を、Ｃはバンドパスフィ
ルタ１０の出力信号を、Ｄは信号変換器１１内の、−波
形を十波形に変換した整流（検波）波形を、Ｅは検波波
形を平滑化した、信号変換器１１の出力信号を示す。Ｆ
は、信号変換器１１の出力信号Ｅが表わす振動レベルを
もとに前述の（１）〜（４）式にて求めた注入流量を示
す。
号波形を示す。図４のＡは図１の増幅器８の出力信号
を、Ｂはフィルタ９の出力信号を、Ｃはバンドパスフィ
ルタ１０の出力信号を、Ｄは信号変換器１１内の、−波
形を十波形に変換した整流（検波）波形を、Ｅは検波波
形を平滑化した、信号変換器１１の出力信号を示す。Ｆ
は、信号変換器１１の出力信号Ｅが表わす振動レベルを
もとに前述の（１）〜（４）式にて求めた注入流量を示
す。
【００１４】
【発明の効果】以上に述べたように、この発明により注
入流量のオンタイムでの把握が可能となったので、操業
トラブル無しにレードル注入末期の極限までの絞り注入
が可能となった。従ってレードルからタンディッシュ内
へのスラグ混入量は減少し、鋳片の品位は格段に良くな
り、またスラグ混入量が減少したためイマージョンノズ
ル詰まりも減少し多連鋳化も可能となり、製造コスト削
減に大きな効果をもたらした。
入流量のオンタイムでの把握が可能となったので、操業
トラブル無しにレードル注入末期の極限までの絞り注入
が可能となった。従ってレードルからタンディッシュ内
へのスラグ混入量は減少し、鋳片の品位は格段に良くな
り、またスラグ混入量が減少したためイマージョンノズ
ル詰まりも減少し多連鋳化も可能となり、製造コスト削
減に大きな効果をもたらした。
【００１５】今まで溶鋼のレードル注入ノズルについて
説明してきたが、他の高温溶融金属や流体についても図
３に示す関係を実験的に把握すれば、安価にかつ確実に
流体の流量が測定出来る。
説明してきたが、他の高温溶融金属や流体についても図
３に示す関係を実験的に把握すれば、安価にかつ確実に
流体の流量が測定出来る。
【図１】 本発明を実施するための装置例を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】 図１に示すレ−ドル１，タンディッシュ２お
よびロングノズル５の間の溶鋼の通流経路を示す縦断面
図である。
よびロングノズル５の間の溶鋼の通流経路を示す縦断面
図である。
【図３】 図１に示すロングノズル５の振動強度と溶融
金属の落下により生ずるノズル内の溶融金属撹拌動力密
度の関係を示すグラフである。
金属の落下により生ずるノズル内の溶融金属撹拌動力密
度の関係を示すグラフである。
【図４】 図１に示す信号処理回路各部の信号を示すタ
イムチャ−トである。
イムチャ−トである。
１：レードル ２：タンディッ
シュ ３：支持装置 ４：加速度計 ５：ロングノズル ６：イマージョ
ンノズル ７：鋳型 ８：増幅器 ９：フィルタ １０：バンドパス
フィルタ １１：信号変換器 １２：演算器 １３：圧力信号処理器 １４：注湯制御
器 １５：スライディングノズル
シュ ３：支持装置 ４：加速度計 ５：ロングノズル ６：イマージョ
ンノズル ７：鋳型 ８：増幅器 ９：フィルタ １０：バンドパス
フィルタ １１：信号変換器 １２：演算器 １３：圧力信号処理器 １４：注湯制御
器 １５：スライディングノズル
フロントページの続き (72)発明者 近 藤 克 巳 東海市東海町５−３ 新日本製鐵株式会 社 名古屋製鐵所内 (56)参考文献 特開 平２−147154（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B22D 11/00 - 11/22 B22D 37/00
Claims (1)
- 【請求項１】高温の溶融金属を注入ノズルを介して容器
１から容器２に注湯する際の注入流量を測定するにあた
り、注入ノズル支持装置に振動検知器を設置し、該検知
器の振動出力と溶融金属の落下により生ずる注入ノズル
内の撹拌動力密度との相関関係から下記（１）式および
（２）式 α＝ｍ・（ｖ１ ２／２−ｖ２ ２／２＋ｇｈ）／（Ｖ＋ｕ） ・・・（１ ） 振動出力＝ｋ・α ・・・（２） 但し、 ａ ：注入ノズル内の撹拌動力密度 （Ｗ／ｍ３） ｍ ：質量流量 （ｋｇ／ｓ） ｖ１：容器１出側溶融金属流速 （ｍ／ｓ） ｖ２：注入ノズル出側平均流速 （ｍ／ｓ） ｇ ：重力加速度 （ｍ／ｓ２） ｈ ：容器１出側から注入ノズル内溶融金属表面までの高さ （ｍ） Ｖ ：注入ノズル内の溶融金属の体積 （ｍ３） （注入ノズル内負圧＝０の時） ｕ ：注入ノズル内の負圧により吸い上げられた溶融金属の体積 （ｍ３） ｋ ：比例係数 にもとづき注入流量を求めることを特徴とする溶融金属
の注入流量測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8362193A JP2941597B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | 溶融金属の注入流量測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8362193A JP2941597B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | 溶融金属の注入流量測定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06292960A JPH06292960A (ja) | 1994-10-21 |
| JP2941597B2 true JP2941597B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=13807563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8362193A Expired - Fee Related JP2941597B2 (ja) | 1993-04-09 | 1993-04-09 | 溶融金属の注入流量測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2941597B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113634727A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-11-12 | 盐城市联鑫钢铁有限公司 | 一种钢包滑动水口自动关闭方法和系统 |
-
1993
- 1993-04-09 JP JP8362193A patent/JP2941597B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06292960A (ja) | 1994-10-21 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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