JPH03105219A - 溶融金属レベル検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は溶融金属の溶融面（レベル）位両の検出方法に
関する。

〔従来の技術〕

溶融金属の溶融面の位置を検出する方法としては、以下
に示すような手法がある。

１）浮き子を利用するもの 溶融金属面に浮き子を浮かべこの浮き子の佇首を捧また
はチェーンなどにより検出するもの。

２）光学的（光電変換）手法 溶融金属」二面と容器等との接触位置における輝度の違
いに着目し、この境界線を例えばアレイセンサーあるい
はテレビカメラ等を用いて三角ｉｆｌｌｌ　肢法によっ
て測定するもの。

３）超音波によるもの 超音波を溶融金属の表面に照射し、その反射した音波が
戻ってくる時間を測ることで溶融金属表面までの距離を
測定するもの。

４）放躬線を利用するもの 溶融金属に対し斜め方向に放射線を透過させ、この放射
線の減衰量より溶融金属の表面位置を検出するもの。

５）浸積電極式 電極と溶融金属により電圧回路のＯＮ−ＯＦＦ状態を作
って溶融金属のレベルを検出するもの。

６）サーモカップル方式 溶融金属の容器外側壁面に数組の熱電対を埋め込み、温
度分布の変化から間接的に溶融金属のレベルを検出する
ものである。

７）電磁誘導方式 特願昭４７　−　２５０５８号のものはモールド外壁面
に深さ方向に長いコイルを設け，該コイルをインピーダ
ンスブリッジ回路の一辺に接続する構戊で、モールド内
の溶鋼湯面高さの変化をモールド壁温度変化として捕ら
え，これによって生じるモールド壁の固有抵抗変化によ
りモールド内に発生する渦電流の変化を利用して溶鋼レ
ベルを検出するものである。

〔発明が解決しよとする課題〕

従来の技術による溶融金属面の検出の方法は、各々以下
のような問題点があった。即ち，ｌ）浮き子を利用する
もの 高温溶融金属に侵食されない浮き子材料がなく，またス
ラグ，メタル等が浮き子に付着し，浮き子の比重変化を
生じること，があり，その都度更正の必要を生じる。

２）光学的（光電交換）手法 煙，粉塵等が存在する場合、あるいは溶融金属表面にス
ラグ（一般に輝度が低く黒く見える）が浮上する場合は
測定が困難となるだけでなく、この煙等により光学セン
サ一部に汚れが生じ，また溶融金属が高温である場合は
その熱による陽炎によって光の屈折を生じ、このため測
定誤差を生じる。

３）超音波によるもの 溶融金属が高温の場合は、その熱によって空気の揺らぎ
（空気密度変化）による複雑な音の屈折が生じ測定不能
となる。

４）放射線を利用するもの 安全上の問題があることと，放射線源および検出器を設
置するスペースが無いような場所では使用不可である。

５）浸積電極式 高温の溶融金属による電極消耗が著しく長期使用が不可
能である。

６）サーモカップル方式 高温溶融金属の場合は容器として耐火煉瓦を用いろため
に熱伝導が悪く、よって測定時間遅れが生じるばかりで
なく検出精度も悪い。またサーモカップルの容器壁内へ
の埋め込みや，サーモカップルが断線した時の交換は容
易でない。

７）電磁誘導式（特願昭４７　−　２５０５８号）メタ
ル境界の温度変化をモールド壁の温度変化として間接的
に測定するので，メタル境界におけるモールド壁の温度
分布が緩慢となるために測定誤差を生じ易くなるばかり
でなく、またモールドを冷却するために，この温度変化
をインピーダンス変化として捕らえることは更に困難と
なりよって測定誤差を生じることは避けられなかった。

〔ａ題を解決するための手段〕

溶融金属が在中する容器等の外側を、左右もしくは前後
から挟むように送信ならびに受信コイルを配置し，該送
信コイルに交番電圧を印加し、これによって生じる交番
磁束を前記溶融金属および容器に透過せしめ、この透過
磁束によって受信コイルに誘過される交番電圧を観測す
ることによって溶融金属のレベルを観測する。または、
対向させた送信ならにびに受信コイルを複数個縦方向に
配置し、該各々の送信コイルに周波数の異なる交番電圧
を印加し、これらによって生じる各々の交番磁束を前記
溶融金属および容訝中を透過せしめ、該各透過磁束よっ
て各々の受信コイルに透過される各々の交番電圧がしき
い値を越えた時オンとなるようにすることによって溶融
金属のレベルを広範囲にｌ測する。

〔実施例と作用〕

以下、第１図および第２図に示す本発明の実施例の概要
図に基づいて説明する。

第１図においてフエライトコアー上に捲いた送信コイル
４には交流電源５が印加されており、これによって交番
磁束が発生する。その交番磁束の一部はコイル４の直上
方向ならびに直下方向に分布し、また一部は鋼板からな
るモールド２の内部に入りそのモールド２の上方向なら
びに下方向に通過する。そして更に磁束密度は小ではあ
るが一部の磁束はモールド２を透過し溶鋼１または空気
中６（これは、その時の溶鋼のレベル位置によって、溶
１１４１中かまた空気中６か、あるいは第１図に示すよ
うに中間的位置のいずれかである）内を通過し、モール
ド３に達する。モールド３に達した磁束の一部はモール
ド３内に入りモールド３の」二方向むらびに下方向に通
過する．そしてごく一部の磁束は受信コイル７に達し誘
起電圧信号を発生する。この信号値は、受＜６コイル７
に達する磁束が微少であるが故に非常に小さく（発明者
箸による実測結果によれば、受信コイル７に誘過される
電圧値は交流電源５の電圧値の約］　／１００であった
）、よって実際の測定現場においては溶鋼レベル測定信
号と無関係な有害なノイズ成分の影杼を受け易い。そこ
で発明者等は以下に述べる手段によってこの有害なノイ
ズ成分を除去することで実用化に成功した。即ち、受信
コイル７の出力を、先ず交流電源５と同じ周波数のｂを
通過させるバンドパスフィルター８によって有害ノイズ
成分を除去する。

しかし、バンドパスフィルター８を通過した信跨中には
交流電源とほぼ同じ周波数のノイズ成分が含まれている
場合もあり得るので、バンドパスフィルター８を通過し
た有効な信サの位相にあうように交流電源５の位相を調
整した後、公知の同期整流器９を用いて交流電源５に同
期した信凌のみを直流電圧信号に変換する。交流電源５
に同期していない｛ｉ号（不要な｛，Ｕ　．ｒｊ−　）
は交流電圧として同期整流器９より出力されるので、こ
の交流電圧は直流電圧および非常に低い周波数のみを通
過させるローバスフィルター１０によって除去し、プ（
流｛ｌｉ号成分のみとして有効な信号のみを取り出すこ
とができる。

さて、溶融金属１がモールド２，３内に充満していろ場
合は、モールド２を透過した一部の磁束がｍ融金属１内
を通過する際、この磁束によって溶融金属１内に渦電流
が発生し、これはこの内部でジュール熱として泪耗され
るため受信コイル７に発する磁束は過小となる。

しかし、モールド２，３内に溶融金属１が皆無で空気６
のｂの場合は、前記のような溶鋼内での渦電流が生じる
ことがないので、ここでの磁束の減衰は少なくジュール
熱として消耗されることが旭いため、受信コイル７に達
する磁束は溶融金属ｌが満たされている場合に比べて大
である。

そして、この受信コイル７に誘起される電圧は，第３図
に示す実測データのごとく送，受信コイルの近傍に溶鋼
レベルがある場合においては、この溶鋼レベル位置によ
って逆順且つ連続的に変化する。よって、この誘起電圧
を測定すれば第３図に示す受｛ａコイル誘起電圧対溶鋼
レベル特性より送，受信コイル４，７近傍における溶融
金属のレベル位置を検出することができろ。勿論、前述
の如く実際の測定現場においては、この溶鋼レベル｛Ｗ
　弓’と無関係な有害な信号が含まれているので、第ｌ
図のローバスフィルター１０の出力イ直をもって測定す
ることは云うまでもない。

ところで，溶鋼レベル位置が送，受信コイル位置より大
きく離れた場合、前記方法では検出範聞が送，受信コイ
ル位置より上あるいは下にあるかは判っても、どの位置
にあるかを知ることはできない。そこで発明者等は次の
方法により、その問題を解決した。即ち、第２図に示す
ごとく、溶融金Ｊ２１１が在中するモールド２，３の外
側を、左右もしくは前後から挟むように前記方法と同じ
送信コイル４　ａ，４　ｂ・・・４ｎならびに受信コイ
ル７ａ，７ｂ・・・７ｎを各々対向させて複数個縦方向
に配置し、該各々の送信コイル４　ａ，４　ｂ・・・４
ｎに周波数の異なる交流電源５ａ，５ｂ・・・５ｎを印
加し、これらによって生じる各々の交番磁束の一部を前
記方法と同様にして、溶鋼１または空気中６およびモー
ルド２，３を透過させ該各透過磁束によって各々の受信
コイル５ａ，５ｂ・・・５ｎに誘過される各々の交番電
圧を前記と同様のバンドパスフィルター８ａ・・・８ｎ
，同期整流器９ａ・・・９ｎ，口一パスフィルター１０
ａ・・・Ｉｏｎを通し、前記と同様の処理を行うように
しておく。

そして、ローバスフィルター１０ａ・・・ｔｏｎの各々
の出力値を、第３図に示す受信コイル誘起電圧対溶鋼レ
ベル特性の受信コイル誘起電圧値の最高電圧値と最低電
圧値の中間の電圧値をしきい値とした２値化器１１ａ・
・・ｌｌｎを接続することによりその出力値が，第２図
の溶鋼１のレベル位置が例えば送，受信コイル４ｂ，７
ｂの中心位置（受信コイル誘起電圧値の最高電圧値と最
低電圧値の中間電圧値が対応）より高い時はオン，低い
時はオフとなるので、溶鋼レベル位置がその送，受信コ
イル４ｂ，７ｂより上か下にあるかを判断でき、前述の
ごとく縦方向に複数組の送，受信コイルを配置し、各々
同じ処理を行えば、２値化器１１ａ・・・Ｉｌｎの内の
どの出力がオンでどれがオフであるかを見ることにより
溶鋼レベル位置がどの付近にあるかが判るので，広範囲
な溶鋼レベルの測定が可能となる。

但し、この方法の場合、単にオンまたはオフの出力のみ
であるから、送，受信コイル間の連続的且つ正確な溶鋼
レベル位置の計測はできない。もしその必要即ち、広範
囲で連続的に且つより正確な測定を必要とする場合は，
２値化器１１ａ・・・１１ｎの出力がオンとオフと隣合
わせになっている所のローバスフィルター１０ａ・・・
１ｏｎの各々の出力値のみを１１１測するようにすれば
前記と同様の構成となり非連続性を容易に解消すること
ができる、より正確に溶鋼レベル位置を測定することが
できろ。

ところで，本実施例の場合は溶鋼を対象としたが、必ず
しも溶鋼に限られることなく、ほかの液体状の金属、あ
るいは例えば食塩水の如き電流を流し得る液体であれば
本発明の目的を達することができる。

また、本実施例の場合、溶鋼の外側の素材は鋼板であっ
たがこれに限られるものでは魚く、その他の素材、例え
ば耐火錬瓦のごとき物でも良い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明の方法によれば、溶融金属中に
センサーを入れる方式では無いので、高温溶融金属によ
るセンサーの消耗が無く，よって保守を不要とし高信頼
度で半永久的な使用を可能とする。

また磁気式であるため、煙，粉塵，蒸気等が存在してい
ても，あるいは高温による空気の揺らぎがあってもその
影響を全く受けない。

また更に，本発明の方法は溶融金属そのものの中で発生
する渦電流の大小により測定する方法であるから，例え
ば前述の特願昭４７　−　２５０５８号、あるいはサー
モカップル方式の如き間接的な測定法ではないため、検
出時間遅れが無く、よって応答性が非常に良い。

加えて，放射線等の有害な物を用いる物では無いため．
安全状の問題も皆無である。

と云った数々の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の方法による実施例の構
成を示すブロック図である。 第３図は本発明の実施例による、受信コイルの誘起電圧
対溶鋼レベルの特性を測定したグラフである。 ｌ：溶鋼　　　　　　　　２，３：モールド４，４ａ，
４ｂ・・　４ｎ：送信コイル５，５ａ，５ｂ−５ｎ：交
流電源 ６：空気中 ７．７ａ，７ｂ・・・７ｎ：受信コイル８：バンドパス
フィルター ９．９　ａ，９　ｂ−９ｎ　：同ＪｔＢ整流器１０，　
１０ａ，　１０ｂ・・・ｌＯｎ　：　Ｏ−パスフィルタ
ー１１ａ，１ｌｂ・・−１１ｎ　：　２値化器１ 声１ Ｅ ネ ２ 図 嶌 ３ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶融金属が在中する容器等の外側を、左右もしく
   は前後から挟むように送信コイルと受信コイルを対向さ
   せて配置し、該送信コイルに交番電圧を印加し、これに
   よって生じる交番磁束を前記溶融金属および容器中を透
   過せしめ、該透過磁束によって受信コイルに誘過される
   交番電圧を観測することを特徴とする溶融金属レベル検
   出方法。
2. （２）溶融金属が在中する容器等の外測を、左右もしく
   は前後から挟むように送信コイルと受信コイルを対向さ
   せて複数個縦方向に配置し、該各々の送信コイルに周波
   数の異なる交番電圧を印加し、これらによって生じる各
   々の交番磁束を前記溶融金属および容器中を透過せしめ
   、該各透過磁束によって各々の受信コイルに誘起される
   各々の交番電圧がしきい値を越えた時オンとなるように
   したことを特徴とする溶融金属レベル検出方法。