JP3233804B2 - 渦電流式流速計 - Google Patents

渦電流式流速計

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JP3233804B2 JP01254095A JP1254095A JP3233804B2 JP 3233804 B2 JP3233804 B2 JP 3233804B2 JP 01254095 A JP01254095 A JP 01254095A JP 1254095 A JP1254095 A JP 1254095A JP 3233804 B2 JP3233804 B2 JP 3233804B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造設備のモールド
内メニスカス部(meniscus)の溶鋼、等の導電性流体の
流速を測定することができる渦電流式流速計に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の渦電流式流速計の代表的な例を図
4に示す。図4(a)において、励磁コイル30は交流
電源35により励磁され、この励磁コイル30に31,
32の2個で1組の検出コイルを直交するように配置
し、近接して移動する金属体39に渦電流を発生させ、
金属体39の移動によって生じる渦電流で発生する磁束
を2組の検出コイル31,32を差動接続し、増幅器3
3で増幅して移動する金属体39の速度を検出してい
る。
【0003】図4(a)のような構成の従来の渦電流式
流速計の作用について説明する。図4(b)に示すよう
に励磁コイル30が作る磁束φによって金属体39に渦
電流is ′が生ずる(図4(b)の点線参照)。この磁
束φと金属体39の移動によって金属体39に−
v ′,iv ′の電流が流れる(図4(b)の実線参
照)。この電流−iv ′,iv ′によって磁束φiv′と
−φiv′が生じ、これらの磁束を差動型の検出コイル3
1,32で電圧に変換し、増幅器33で増幅後、速度信
号として検出する。
【0004】図4(c)は磁束φによって生ずる渦電流
s ′の側面から見た分布を示し、図4(d)は磁束φ
と金属体39の移動によって生ずる電流iv ′の側面か
ら見た分布を示す。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来の渦電流式
流速計では図4(b)に示すように、励磁コイル30に
よって生じる磁束φと、金属体39の移動で発生する渦
電流is ′が作る磁束φ iv′,−φiv′はほぼ同一エリ
アとなるため、励磁コイル30と検出コイル31,32
とは図4(a)に示すように重ね合わせて配置する必要
がある。その結果、金属体39からコイル30又は3
1,32のどちらかのコイルが離れて配置されることに
なり、励磁又は金属体39の移動によって渦電流が流れ
て生ずる磁束がその離れた分に応じて低下してしまい、
充分な感度が得られない。又、コイルと金属体39との
ギャップが変化すると、それに応じて出力も変化してし
まい、正確な検出ができない欠点がある。
【0006】このような従来の渦電流式流速計を連続鋳
造装置(連鋳機)モールドのメニスカス上の溶鋼の流速
測定に利用する場合、メニスカスが変化すると前述のよ
うに出力が変化してしまい、正確な流速測定ができな
い。
【0007】本発明はこのような課題を解決するために
励磁コイルと検出用コイルを導体に接近させて置いて導
体との電磁的結合を良くし、さらにコイルと導体間のギ
ャップ変化を測定してギャップ変化による出力変化を補
正することのできる渦電流式流速計を提供することを目
的とし、更に、このような流速計を連鋳機のメニスカス
上に配置し、溶鋼の流速を測定して電磁ブレーキの電流
を正確に調整でき、酸化物や不純物のパウダへの巻込み
を確実に防止するために適用できる渦電流式流速計も提
供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】そのため本発明の(1)
は、C型コア、同C型コアに巻かれたコイル、C型コイ
ルの中央部に配置した磁束検出用コイルからなる渦電流
式流速計の構成とし、本発明の(2)は、このような流
速計におけるコイルを1次コイルと2次コイルで構成
し、2次コイルでC型コアと導電性流体との間のギャッ
プ変動を検出し、磁束検出用コイルで検出した値を補正
する手段を備えた構成とすると共に、このような本発明
の(1)、(2)の渦電流式流速計の磁束検出用コイル
を連鋳機のモールド上部のメニスカス部に配置し、その
検出した溶鋼流速の出力で連鋳機の電磁ブレーキを制御
するような渦電流式流速計提供する。
【0009】即ち、本発明は(1)導電性流体の流路に
沿って配置されるC型コアと、同C型コアに巻かれたコ
イルと、前記C型コアの中央部に配置して同コイルの励
磁により前記導電性流体が移動し、同流体中に生じた渦
電流による磁束を検出する磁束検出用コイルとを具備し
てなり、前記磁束検出用コイルは、モールド壁にパウダ
を適正供給するためにモールド内の溶鋼流速を測定し、
同測定値で電磁ブレーキのブレーキ力を調整してパウダ
の巻込みを防止するブレーキ力調整手段を有する連鋳機
のモールドメニスカス上に配置し、前記溶鋼流速の測定
に用いたことを特徴とする渦電流式流速計を提供する。
【0010】更に、(2)導電性流体の流路に沿って配
置されるC型コアと、同C型コアに巻かれたコイルと、
前記C型コアの中央部に配置して同コイルを励磁して、
前記導電性流体が移動し、同流体中に生じた渦電流によ
る磁束を検出する磁束検出用コイルとを具備してなり、
前記C型コアに巻かれたコイルは1次コイルと2次コイ
ルからなり、同1次コイルを励磁し、同2次コイルに生
じた前記C型コアと導電性流体間のギャップ変化による
出力で、前記磁束検出用コイルで検出された磁束検出値
を補正する手段を備え、前記磁束検出用コイルは、モー
ルド壁にパウダを適正供給するためにモールド内の溶鋼
流速を測定し、同測定値で電磁ブレーキのブレーキ力を
調整してパウダの巻込みを防止するブレーキ力調整手段
を有する連鋳機のモールドメニスカス上に配置し、前記
溶鋼流速の測定に用いたことを特徴とする渦電流式流速
計を提供する。
【0011】
【0012】
【作用】本発明はこのような手段により、その(1)の
発明において、C型コアに巻かれたコイルが所定の周波
数で励磁されるとC型コアに近接する導電性流体に電磁
誘導によって渦電流が流れ、その電流により各磁極の磁
束(φ)を減少させるように各極の位置に磁束(φs
が生じ、C型コアの中間部では逆向きの磁束でキャンセ
ルされ、ほぼ「0」となる。この状態で導電性流体が移
動すると、生じた磁束(φs )と、移動によって渦電流
が流れ、C型コアの中間部に磁束(φv )が発生する。
この磁束(φv )を磁束検出用コイルで検出し、この磁
束の変化から導電性流体の流速が検出される。
【0013】(2)の発明においては、前述と同様の作
用となり導電性流体の流速が検出されるが、更に、コイ
ルは1次及び2次コイルからなり、1次コイルで励磁
し、2次コイルが磁束の変化を検出するものであり、C
型コアと導電性流体の間のギャップが変化すると磁束
(φs )が変化し、2次コイルの検出する出力も変化す
る。この出力はギャップが増加すると磁束(φs )も減
少し、φ−φs が増加するので2次コイルの出力も増加
することになる。この2次コイルの検出した出力を用い
て補正手段により磁束検出コイルで測定した値を補正す
るので精度良く導電性流体の速度が検出できる。
【0014】更に、上記(1)、(2)の発明において
は、磁束検出用コイルがメニスカス上の溶鋼の流速を検
出するように渦電流式流速計を配置するので、その出力
で電磁ブレーキを調整し、そのブレーキ力でノズルから
注入され、モールド内で流れる溶鋼の流速を適正な流れ
にすることができる。従って、このような渦電流式流速
計を連鋳機に適用し、その出力で連鋳機の溶鋼流速が適
正に制御され、ノズルより注入する溶鋼の流速で溶鋼が
モールド壁を直撃して凝固シェルの厚さが減少して破損
するようなことがなく、パウダ不足で潤滑が不充分とな
ったり、パウダを鋳片内に巻込むようなことが確実に防
止される。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図1は本発明の一実施例に係る渦電流式
流速計の全体構成を示すブロック図である。図の構成は
連鋳機のモールドメニスカス上の溶鋼流速を測定した場
合の具体的構成例で示している。図において、1はC型
のコア、2は励磁コイル、3はギャップ変化検出コイ
ル、4はC型コア1の中央部に配置された磁束検出コイ
ル、5は励磁コイル2を励磁する交流電源、6は位相整
流回路、7はギャップ検出コイル3の検出信号を増幅す
る増幅器、8はギャップ検出用コイル3の検出信号と位
相整流回路6からの信号を入力し、補正する補正回路、
9は溶鋼である。
【0016】次に、このような構成の渦電流式流速計の
作用を図2に基づいて説明する。図2(a)に示すよう
に、1次側の励磁コイル2を周波数が数10から数10
0MZの交流電源5で励磁し、ある瞬間において図2
(a)のように磁束φを発生したとする。
【0017】この磁束φによって溶鋼9には図2(b)
に示すように電磁誘導によって渦電流is1,is2(図
中、点線で示す)が流れ、各極の磁束φを減少させる方
向にφ s が生ずるが、図2(c)に示すようにC型コア
1の中間部では左右磁極の逆向きの磁束でキャンセルさ
れ、ほぼ「0」となる。
【0018】溶鋼9が図2(b)に示すように流速Vで
示すように移動すると、溶鋼9に渦電流iv1,iv2(実
線で示す)が流れ、図2(d)に示すようにC型コア1
の中間部にφv の磁束が発生する。この磁束φv を溶鋼
9に近接して設置した磁束検出コイル4で効率良く検出
できる。
【0019】なお、図2(c)は磁束φ1 −φで溶鋼9
に生じる渦電流の側面から見た分布を示し、実線はφ1
−φで生じる渦電流is1,is2を、点線はそれを合成し
た電流is を示す。図2(d)は磁束φ1 −φと溶鋼9
の移動によって生ずる渦電流の側面から見た分布を示
し、実線は渦電流iv1,iv2を、点線はその合成電流i
v を示す。
【0020】次に、C型コア1と溶鋼9とのギャップが
湯面の変化により変化すると、図2(b),(c)に示
す磁束φs が変化し、これによってギャップ変化検出コ
イル3の出力は次の(1)式のように変化する。
【0021】
【数1】
【0022】(1)式で溶鋼の場合、ギャップが増加す
ると溶鋼9に流れる渦電流is が減少するのでφs も減
少し、φ−φs が大きくなり2次コイル3に発生する出
力は増加する。又、磁束検出コイル4の出力は次の
(2)式で示すようになる。
【0023】
【数2】
【0024】(2)式においてギャップが変化すると、
磁束密度BはB=φ/Sより、(1)式から次の(3)
式のようになる。
【0025】
【数3】
【0026】従って、ギャップ変化による磁束密度Bの
変化を掛算回路で構成される補正回路8で補正((3)
式で求めたBを(2)式のBに代入する)することによ
り、ギャップ変化による磁束検出コイル4の出力Vd
変化が補正され、精度良く溶鋼9の速度を検出すること
ができる。
【0027】図3は前述の構成の渦電流式流速計を連鋳
機のメニスカス上に配置した場合の構成図である。この
図では渦電流式流速計でメニスカス上の溶鋼速度を検出
して電磁ブレーキの電流制御へ応用した例である。図に
おいて100,101は図1の磁束検出コイルに相当す
る溶鋼速度検出器、102はブレーキ電流調整装置、1
03は電磁ブレーキ、104はノズル、105はパウ
ダ、106は溶鋼、107,108はモールド壁、10
9,110は凝固シェルである。
【0028】このような構成において、ノズル104か
ら注入された溶鋼106はモールド内に供給され、その
流れは図3の実線120のように流れ、モールド壁10
7,108を直撃してモールド上部と下部に向う流れが
出来る。モールド壁107,108を直撃する流れで凝
固シェル109、110を洗い、凝固シェル厚さの減少
によるブレークアウト等を防止するため、電磁ブレーキ
102でノズル104の吐出流を制御している。
【0029】この吐出流にブレーキをかけるか又は、ブ
レーキ力を強くすると、メニスカス上に向う溶鋼流れが
減少する。メニスカス上に向う溶鋼が減少すると、メニ
スカスの溶鋼温度が低下してパウダ105の溶融が不充
分となってモールド壁107,108との潤滑が不十分
となって鋳片表面性状へ悪影響を及ぼす。
【0030】ブレーキ力を弱くすると、メニスカス上に
向う溶鋼が増加し、溶鋼温度上昇にともなってパウダ溶
融が促進され、さらに旋回流の増加で鋳片内にパウダ1
05が巻込むという不具合を生じる。
【0031】そこで溶鋼流速検出器100,101でメ
ニスカス上の流速を検出し、ブレーキ電流調整装置10
2でブレーキ電流を調整して、メニスカス上の溶鋼流れ
の適正化を図って、品質の良い鋳片を作ることが可能と
なる。
【0032】このように渦電流式速度計を連鋳機に適用
することにより、ノズル104の溶損、詰り、等で吐出
流が変化してメニスカス上の溶鋼流が変化しても、溶鋼
流速検出器100,101で流速を検出して電磁ブレー
キ103のブレーキ力を制御することでパウダ105を
適正に供給することが出来るので品質の向上が図られ
る。
【0033】
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
の(1)では、C型コア、同C型コアに巻かれたコイ
ル、C型コイルの中央部に配置した磁束検出用コイルか
らなる渦電流式流速計の構成とする。又、本発明の
(2)では、このような流速計におけるコイルを1次コ
イルと2次コイルで構成し、2次コイルでC型コアと導
電性流体との間のギャップ変動を検出し磁束検出用コイ
ルで検出した値を補正する手段を備えた構成とする。
に、本発明の(1)、(2)では、このような渦電流式
流速計の磁束検出用コイルを連鋳機のモールド上部のメ
ニスカス部に配置し、その検出した溶鋼流速の出力で連
鋳機の電磁ブレーキを制御するような渦電流式流速計
して用いるので次のような効果を奏するものである。
【0034】(1)C型コアを用いることで導電性流体
表面の磁束密度を高くすることが出来、導体に大きな渦
電流を流すことが出来る。
【0035】(2)C型コアを用いることで導電性流体
の移動によって発生する磁束がC型コアの中間部で最大
となり、この部分に磁束検出用コイルを設置することで
大きな出力が得られる。
【0036】(3)C型コアのギャップ変化をギャップ
変化検出用の2次コイルで検出して測定値を補正するこ
とにより、精度良く流速を測定することが出来る。
【0037】(4)連鋳機におけるメニスカス上の溶鋼
流れを検出することでパウダの巻込みを予知可能とな
り、電磁ブレーキのブレーキ力を調整することでパウダ
潤滑の適正化と巻込み防止が出来るのて連鋳機での鋳片
の品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る渦電流式流速計の構成
図である。
【図2】本発明の一実施例に係る渦電流式流速計の作用
の説明図で、(a)は検出部の構成を、(b)は渦電流
の発生と溶鋼の移動による渦電流の発生状態と、(c)
は渦電流の波形と磁束を、(d)は溶鋼移動により生じ
た電流の波形と磁束をそれぞれ示す。
【図3】本発明の一実施例に係り、渦電流式流速計を連
鋳機メニスカス上に配置した場合の構成図である。
【図4】従来の渦電流式流速計の構成と作用の説明図
で、(a)は流速計の構成を、(b)は電磁誘導で生じ
た電流、磁束及び金属体の移動によって生じた電流、磁
束の状態を、(c)は電磁誘導で生じた電流の波形と磁
束を、(d)は金属体の移動により生じた電流の波形と
磁束をそれぞれ示す。
【符号の説明】
1 C型コア 2 励磁コイル 3 ギャップ変化検出コイル 4 磁束検出コイル 5 交流電源 6 位相整流回路 7 増幅器 8 補正回路 9 溶鋼 100,101 溶鋼速度検出器 102 ブレーキ電流調整装置 103 電磁ブレーキ 104 ノズル 105 パウダ 106 溶鋼 107,108 モールド壁 109,110 凝固シェル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 元己 広島市西区観音新町四丁目6番22号 三 菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−223564(JP,A) 実開 昭49−73474(JP,U) 実開 平4−104251(JP,U) 特公 昭53−9111(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01P 5/08 G01F 1/56

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性流体の流路に沿って配置されるC
    型コアと、同C型コアに巻かれたコイルと、前記C型コ
    アの中央部に配置して同コイルを励磁して、前記導電性
    流体が移動し、同流体中に生じた渦電流による磁束を検
    出する磁束検出用コイルとを具備してなり、前記磁束検
    出用コイルは、モールド壁にパウダを適正供給するため
    にモールド内の溶鋼流速を測定し、同測定値で電磁ブレ
    ーキのブレーキ力を調整してパウダの巻込みを防止する
    ブレーキ力調整手段を有する連鋳機のモールドメニスカ
    ス上に配置し、前記溶鋼流速の測定に用いたことを特徴
    とする渦電流式流速計。
  2. 【請求項2】 導電性流体の流路に沿って配置されるC
    型コアと、同C型コアに巻かれたコイルと、前記C型コ
    アの中央部に配置して同コイルを励磁して、前記導電性
    流体が移動し、同流体中に生じた渦電流による磁束を検
    出する磁束検出用コイルとを具備してなり、前記C型コ
    アに巻かれたコイルは1次コイルと2次コイルからな
    り、同1次コイルを励磁し、同2次コイルに生じた前記
    C型コアと導電性流体間のギャップ変化による出力で、
    前記磁束検出用コイルで検出された磁束検出値を補正す
    る手段を備え、前記磁束検出用コイルは、モールド壁に
    パウダを適正供給するためにモールド内の溶鋼流速を測
    定し、同測定値で電磁ブレーキのブレーキ力を調整して
    パウダの巻込みを防止するブレーキ力調整手段を有する
    連鋳機のモールドメニスカス上に配置し、前記溶鋼流速
    の測定に用いたことを特徴とする渦電流式流速計。
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