JP6206352B2 - 溶鋼流速測定方法及び溶鋼流速測定装置 - Google Patents
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Description
本発明では、特許文献2記載の溶鋼流速計測方法を用いて溶鋼の流速を測定する。連続鋳造機では、鋳型内に注入された溶鋼に対して静磁場を印加することによって、溶鋼の流動にブレーキをかける操業が行われている。この操業は、一般に“電磁ブレーキ”と呼ばれ、連続鋳造によって製造されるスラブ中の介在物を低減する効果がある。ここで、磁場勾配が存在する領域内で溶鋼が流動すると、レンツの法則に基づいて溶鋼が感じる磁場変化を打ち消すように誘導起電力が発生し、この誘導起電力の大きさによって印加した磁場の強さが変化する。
一方、溶鋼の流動方向を精度高く特定するためには、溶鋼の流速がゼロである時の磁場の強さを精度高く定める必要がある。ここで、溶鋼が注入され、且つ、溶鋼が静止している状態の磁場の強さを計測すれば、溶鋼の流速がゼロである時の磁場の大きさが定められることは明らかである。しかしながら、溶鋼は自然に対流することから、このような状態を作ることは極めて困難である。そこで、本発明の一実施形態である溶鋼の流速測定方法では、溶鋼及び凝固シェルが非磁性体であることに着目して、溶鋼の流速がゼロである時の磁場の強さを定める。
本発明の一実施形態である溶鋼流速測定方法では、オシレーション動作に伴う鋳型及び溶鋼の相対変位を利用して溶鋼の流速を測定する。具体的には、昨今の連続鋳造プロセスでは、鋳型表面と溶鋼との焼き付きを防ぐために、溶鋼に鋳造パウダーを投入すると共に鋳型を所定周期で振動させるオシレーション動作を行っている。
一般に、溶鋼の流動は、数秒程度の時定数を持ち、急速には変化しない。例えば溶鋼の偏流等は、ノズルの詰まり等によって発生することがあるため、急速に変化しない。そこで、本発明の一実施形態である溶鋼流速測定方法では、オシレーション信号を除去し、一方で湯面レベル変動又は非定常バルジングのような数秒周期の信号を検出するため、移動平均時定数が1[秒]以上10[秒]以下、より望ましくは1[秒]以上5[秒]以下の範囲内にあるフィルタを用いて検出磁場レベルの移動平均値を算出し、算出された移動平均値から溶鋼の流速を算出することが望ましい。
図4は、本発明の一実施形態である溶鋼流速測定方法によって測定された溶鋼流速の一例を示す図である。図中、上極印加電流は電磁ブレーキ強度に対応し、引き抜き速度は磁気センサに対して溶鋼の下降流として加算される。図4に示すように、本発明の一実施形態である溶鋼流速測定方法によれば、図中矢印で示すタイミングにおいて、電磁ブレーキ強度の変化(弱化)に伴い溶鋼の下降流速が大きくなっている。このことから、本発明の一実施形態である溶鋼流速測定方法によれば、溶鋼の流速を精度高く測定できることが確認できた。なお、ほぼ同一の鋳造条件において従来技術であるデンドライトの傾角から溶鋼の流速を計測する方法を用いた場合、溶鋼の流速は−30[mm/s]程度と計測され、引き抜き速度を差し引いた本実施例における推定流速と同程度の値であることを確認している。
Claims (5)
- 連続鋳造用鋳型内に注入された溶鋼の流速を測定する溶鋼流速測定方法であって、
前記連続鋳造用鋳型を所定の振幅及び周波数で振動させるオシレーション動作を実行しながら、連続鋳造用鋳型内の溶鋼に対して磁場を印加する印加ステップと、
鋳型に設置された磁場検出手段を利用して前記連続鋳造用鋳型の振動周波数と同じ周波数で変化する前記磁場の強さを検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された磁場信号中の前記オシレーション動作に起因する周期信号成分と、前記オシレーション動作の振幅及び周波数から算出された前記検出手段の変位速度と、を用いて、前記溶鋼の単位流速あたりの変化に対応する前記検出ステップにおいて検出される磁場の強さの変化量を算出する算出ステップと、
前記変化量を利用して前記検出ステップにおいて検出された磁場の強さから溶鋼の流速を算出する流速算出ステップと、
を含むことを特徴とする溶鋼流速測定方法。 - 前記流速算出ステップは、溶鋼の流速がゼロである時の磁場の強さと前記検出ステップにおいて検出された磁場の強さとを用いて前記変化量から溶鋼の流速を算出するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の溶鋼流速測定方法。
- 前記連続鋳造用鋳型内に溶鋼及び鋳片がなく、ダミーバーが入っていない状態における磁場の強さを溶鋼の流速がゼロである時の磁場の強さとして算出するステップを含むことを特徴とする請求項2に記載の溶鋼流速測定方法。
- 前記検出ステップは、移動平均時定数が1秒以上10秒以下の範囲内にあるフィルタを用いて検出された磁場の大きさの移動平均値を磁場信号として算出するステップを含むことを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか1項に記載の溶鋼流速測定方法。
- 連続鋳造用鋳型内に注入された溶鋼の流速を測定する溶鋼流速測定装置であって、
前記連続鋳造用鋳型を所定の振幅及び周波数で振動させるオシレーション動作を実行しながら、連続鋳造用鋳型内の溶鋼に対して磁場を印加する印加手段と、
鋳型に設置された磁場検出手段を利用して前記連続鋳造用鋳型の振動周波数と同じ周波数で変化する前記磁場の強さを検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された磁場信号中の前記オシレーション動作に起因する周期信号成分と、前記オシレーション動作の振幅及び周波数から算出された前記検出手段の変位速度と、を用いて、前記溶鋼の単位流速あたりの変化に対応する前記検出手段によって検出される磁場の強さの変化量を算出する算出手段と、
前記変化量を利用して前記検出手段によって検出された磁場の強さから溶鋼の流速を算出する流速算出手段と、
を備えることを特徴とする溶鋼流速測定装置。
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