JPH03186724A - 溶湯温度測定装置 - 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］ 本発明は連続鋳造において、例えば取鍋、タンデイツシ
ュ又は鋳型内部の溶湯の温度を連続して測定する装置に
関する。

〔従来の技術〕

連続鋳造においては、近い将来、タンデイツシュ内で、
成分調整、脱ガス、脱酸及び介在物形態制御等の精練技
術が実施される可能性があるが、この場合熱損失、溶湯
温度低下を解決すべく、溶湯連続加熱技術が必要となる
。溶湯連続加熱技術そのものは、既存の技術の延長線上
にあり、設備的な問題を除けば、技術的に困難ではない
。しかし、溶湯連続加熱を実用化するために、解決しな
ければならない問題として、溶湯連続測温技術がある。

従来、溶湯温度を測定する方法として、カーボンスリー
ブに挿着させた熱電対、又は保護管に挿着させた熱電対
をタンデイツシュ、鋳型及び取鍋等の容器内部の溶湯に
浸漬させ、この熱電対が溶湯の温度に応じて発生する熱
起電力を利用する方法がある。前者のカーボンスリーブ
に挿着させた熱電対は、カーボンスリーブの熱伝導率が
高く安価であり、低いコストで応答性良く測温かできる
という利点を有していることから、溶湯温度の測定に広
く用いられている。しかしながら、前述した如くカーボ
ンスリーブの熱伝導率が高いためにその内部にある熱電
対を溶湯の熱から長時間保護できず、溶湯に浸漬させた
まま連続して温度を測定することは不可能であった。ま
た、この熱電対の浸漬操作は人手に頼っているため、連
続して温度を測定するには限界があった。

一方、後者の熱電対は、前記保護管によって溶湯から保
護されているため、前者の熱電対に比較して溶湯の温度
を連続して測定することが可能である。この場合の熱電
対には、温度範囲が適当であり、安定性が良いＰｔ−Ｐ
ｔＲｈ１３熱電対をアルミナ製の保護管に挿着させたも
のが主として用いられている。しかしながら、アルミナ
製の保護管は溶湯の温度に耐え得るだけの耐熱性を有し
ておらず、長時間の連続測定に適しているとは言えない
。このため、アルミナに代わる耐熱性の保護管としてＢ
Ｎ製又はＭｏ　−ＺｎＯ□サーメット製の保護管が開発
されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

溶湯温度の連続測定においては、前記ＢＮ製の保護管は
、アルミナ製の保護管に挿着させたｐｔ−ｐｔＲｈ１３
熱電対にさらに挿着させて用いており、アルミナ製の保
護管に比べて長時間の連続測定が可能となっている。と
ころが、Ｐｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対に二重に保護管を挿
着させているため、溶湯内に熱電対を十分浸漬させない
と、検出遅れが生じ、高い測定精度が得られないという
問題があり、また、ＢＮ製の保護管はアルミナ製のそれ
と比較して、価格が極めて高く、測温コストが高くなる
という欠点も有していた。一方、Ｍｏ　−ＺｎＯ□サー
メット製の保護管は、ＢＮ製の保護管に比べて価格の点
でははるかに有利であるが、酸化性雰囲気に弱く、長時
間の連続測定に適しているとは言えなかった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、Ｆｅ
　−Ｍｏ熱電対の夫々の素線を、溶解速度に対応して溶
湯中に連続的に供給することにより、応答性及び測定精
度が良く、低い測温コストで溶湯温度を連続測定できる
装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る溶湯温度連続測定装置は、容器内の溶湯に
Ｆｅ素線及びＭｏ素線からなる熱電対を浸漬させ、該熱
電対の出力により溶湯温度を測定する装置であって、Ｆ
ｅ素線、　Ｍｏ素線を夫々前記溶湯に浸漬せしめるため
の繰出し装置と、浸漬せしめたときの前記出力に基づく
温度を算出する手段と、該手段により、前記Ｆｅ素線、
　Ｍｏ素線夫々の繰出速度を決定する手段とを備えてい
ることを特徴とする。

〔作用］ 本発明の溶湯温度測定装置においては、容器内部の溶湯
に浸漬させたＦｅ素線、　Ｍｏ素線夫々の溶解速度に対
応させて、夫々の繰出速度を調整する。

このことにより、Ｆｅ素線、　Ｍｏ素線が溶解しても溶
湯内に夫々の素線が連続的に供給されるので、溶湯を介
してＦｅ素線とＭｏ素線とが常に導通した状態となり、
これが熱電対の熱接点となって常に熱起電力が生じる。

そして、該熱起電力の変化を検出することにより、溶湯
の温度が連続的に測定される。

〔実施例〕

以下、本発明に係る溶湯温度測定装置をその実施例を示
す図面に基づき具体的に詳述する。

第１図は本発明の溶湯温度測定装置のブロック図であり
、素線供給装置部分を平面図で併せて示している。また
、第２図は第１図における素線供給装置部分を示す立面
図である。第１図及び第２図において４はタンデイツシ
ュであり、その内部には溶湯５が満たされている。タン
デイツシュ４の斜め上方には、取付台２が配設されてお
り、取付台２上には回転ドラム３，３が、所定寸法隔て
て互いに平行に、かつ回動自在に収設されている。

また、取付台２上のタンデイツシュ４寄りの位置には、
モータ８，８が所定寸法隔てて互いに平行に固設されて
おり、前記回転ドラム３．３の斜め下方に設けられてい
るピンチローラ７．７と変速機９，９を介して接続して
いる。前記ピンチローラ７．７の斜め上方には、矯正ロ
ーラ６．６が設けられ、ピンチローラ７．７の下方、つ
まりタンデイツシュ４側には接触子１１．１１が夫々付
設されている。

前記モータ８，８には夫々、Ｆｅ−Ｍｏ熱電対を構成す
るＭｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線ｉｂが巻回され、その一端
は前記矯正ロール６．６．ピンチローラ７．７にて順に
挟持され、タンデイツシュ４内の溶湯５へ向けて伸びて
いる。そして、前記矯正ロール６．６が回動することに
よって、回転ドラム３．３に巻回されて湾曲したＭｏ素
線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂが伸直されまた、前記ピンチロ
ーラ７．７が回動することによって、Ｍ。

素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂは前記タンデイツシュ４の深
さ方向に移動するようになっている。また、前記Ｍ。

素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂは、ピンチローラ７．７の下
方に付設されている前記接触子１１．１１と夫々接触し
ており、さらにその下方に設けられている溶湯５かう保
護するためのガイド管１０に嵌挿されている。

即ち、Ｍｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ夫々について、こ
れらをタンデイツシュ４の深さ方向に繰出す、つまり供
給する装置が設けられており、この装置によってＭｏ素
線ｌａ、　Ｆｅ素線１ｂが溶湯５内に浸漬されるように
なっている。

前記接触子１１．１１は、肋素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ
が溶湯５に浸漬され、溶湯を介して導通することにより
発生する熱起電力を増幅するアンプ１３に接続され、ア
ンプ１３は増幅された熱起電力をマイクロコンピュータ
１４に人力する。該マイクロコンピュータ１４は熱起電
力に基づく溶湯５の温度を演算し、表示部１５に出力し
て表示させる。またマイクロコンピュータ１４は、前記
アンプ１３から与えられる熱起電力に基づいて、Ｍｏ素
線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ夫々の溶解速度を判断し、後述
する学習制御を行って最適繰出速度信号、即ち最適供給
速度信号をモータ制御装置１２に与える。そしてこの信
号に基づいて、前記モータ制御装置１１２は夫々のモー
タ８，８の回転速度を制御し、このことによってＭｏ素
線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂは最適供給速度で溶湯５内に供
給される。

第３図はマイクロコンピュータ１４の動作を示すフロー
チャートである。まず、Ｍｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ
どちらか一方の素線を基準として予め求められた、温度
と基準供給速度ｖ０及び基準速度比に０との関係を示す
基準テーブルに基づいて、マイクロコンピュータ１４は
、基準供給速度ｖ０及び基準速度比に０を設定し、その
信号をモータ制御語Ｗ１２に与える（ステップ１）。モ
してモータ制御語＄１２は、例えばＦｅ素線１ｂを基準
としたとき、Ｆｅ素線１ｂがｖｏ。

Ｍｏ素線１ａがＶ。Ｋｏの速度で溶湯５内に供給される
ように夫々のモータ８，８を回転させる。次いで、これ
によって溶湯５内に浸漬した藺素線１ａ、　Ｆｅ素線１
ｂが、溶湯５を介して導通して熱起電力が発生したか否
かを調べ、つまりＭｏ素線１ａ、　Ｐｅ素線１ｂが、溶
湯５におけるその溶解速度よりも遅く供給されたために
、両方又はいずれかの素線が溶湯５に溶解し、測定が不
能になったか否かを調べる（ステップ２）。溶解速度よ
りも速く素線が供給されているために溶湯５に溶解せず
、その結果導通して熱起電力の発生が認められた場合は
供給速度Ｖ及び速度比Ｋを所定量小さくし、溶湯５に供
給するＭｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ夫々の速度を遅く
する（ステップ３）。再びＭｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１
ｂ間に熱起電力が発生しているか否かを調べ、即ち夫々
の素線の溶解速度より速く夫々の素線が供給されたかど
うかを調べ（ステップ４）、溶解速度より速く供給され
ているため導通が遮断されず、熱起電力の発生が認めら
れた場合は、ステップ３の動作を繰り返す。また溶湯５
に供給する恥素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ夫々の速度が溶
解速度よりも遅く、溶湯５に両方又はいずれかの素線が
溶解して、導通が遮断されたために、熱起電力の発生が
認められない場合は、ステップ５に進んで供給速度Ｖの
みを所定量大きくする動作を行い、溶湯５に供給するＭ
ｏ素線１ａ。

Ｆｅ素ｍｉｂ夫々の速度を速め、勅素線１ａ、　Ｆｅ素
線１ｂ間に熱起電力が発生したか否か、即ち溶解速度よ
りも速く溶湯５に夫々の素線が供給されたか否かを調べ
る（ステップ６）。溶解速度より素線が速く溶湯５に供
給され、熱起電力の発生が認められた場合は、この時点
における供給速度Ｖ及び速度比Ｋを夫々Ｖ、、に、とし
て−旦記憶しくステップ７）次いで供給速度Ｖをステッ
プ５の動作を行う前の大きさ、つまりステップ４で熱起
電力の発生が認められない時点における供給速度Ｖの大
きさに戻す（ステップ８）。そして、今度は速度比にの
みを所定量大きくする動作を行って（ステップ９）、Ｍ
ｏ素線１ａのみ溶湯５に供給する速度を速くし、Ｍ。

素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ間に熱起電力が発生している
か否か、即ちＭｏ素線１ａを供給する速度よりその溶解
速度の方が速いか否かを調べる（ステップ１０）。

溶解速度が速く、熱起電力の発生が認められない場合は
速度比Ｋが最大値であるか否か、つまりこの時点よりも
Ｍｏ素線１ａを供給する速度を速くできるかどうかを判
断しくステップ１１）、最大値でない場合は、ステップ
９の動作を繰り返し行う。また、最大値である場合は、
ステップ７で記憶した供給速度ｖ１及び速度比に１が最
適であると判断し、これらに対応する信号をモータ制御
装置Ｉ２に出力しくステップ１２）、次いでステップ１
４へ進む。なお、前記信号によりモータ制御装置１２は
、Ｆｅ素線ｌｂがＶ、、　Ｍｏ素線がＶ＋に＋の最適供
給速度で溶湯５内に供給されるように夫々のモータ８，
８を回転させる。

また、ステップ１０で熱起電力の発生が認められ、溶解
速度よりも速（Ｍｏ素線１ａが供給されている場合は、
この時点における供給速度■及び速度比Ｋが最適である
と判断し、これらに対応する信号をモータ制御装置１２
に出力しくステップ１３）、次いでステップ１４へ進む
。なお、前記信号によりモータ制御装置１２は、Ｆｅ素
線１ｂがＶ、Ｍｏ素線がＶＫの最適供給速度で溶湯５内
に供給されるように夫々のモータ８，８を回転させる。

一方、ステップ６で熱起電力の発生が認められなった場
合、つまりＭｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂの溶解速度が
溶湯５に送り込まれる速度より遅く、導通が遮断された
場合は、供給速度■が最大値であるか否かを調べ、（ス
テップ１５）、最大値でないときはステップ５へ戻り、
供給速度Ｖを所定量大きくする動作を繰り返す。また、
最大値であるときは即ち、供給速度Ｖを最大にしても両
方またはいずれかの素線の溶解速度が速く、熱起電力の
発生が認められないときは、供給速度■を最大にしたま
ま、今度は速度比Ｋを所定量大きくする動作を行って（
ステップ１６）　、Ｍｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ間に
熱起電力が発生しているか否かを調べる（ステップ１７
）。溶解速度が速く、導通が遮断されて熱起電力の発生
が認められない場合はステップ１６の動作を繰り返して
再び速度比Ｋを所定量大きくし、溶解速度よりも速く溶
湯５に夫々の素線が供給されて、導通し熱起電力の発生
が認められた場合は、この時点における供給速度■及び
速度比Ｋが最適であると判断し、これらに対応する信号
をモータ制御装置１２に出力した（ステップ１８）後、
ステップ１４へ進む。なお、前記信号によりモータ制御
装置１２は、Ｆｅ素線１ｂがＶ、Ｍｏ素線がＶＫの最適
供給速度で溶湯５内に供給されるように夫々のモータ８
．８を回転させる。

さて、ステップ２で熱起電力の発生が認められなかった
場合は、即ちＭｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂの溶湯５に
浸漬している部分の溶解速度が夫々供給される速度より
速いため、溶解して導通が遮断された場合は、供給速度
Ｖ及び速度比Ｋを所定量大きくしくステップ１９）、溶
解速度より速く供給されてＭｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線ｉ
ｂ間が導通し、熱起電力が発生したか否かを調べる（ス
テップ２０）。熱起電力の発生が認められなかった場合
は、ステップ１９の動作を繰り返し行い、さらに夫々の
素線を供給する速度を早める。また、熱起電力の発生が
認められた場合は、溶湯５の温度の変動が激しいとき等
の理由で、間を置かずに連続して測温したい場合のよう
に、Ｍｏ素線１ａ＋　Ｆｅ素線１ｈを早く最適供給速度
に収束させる必要があるか否かを判断する（ステップ２
１）。早く収束させる必要があるときは、後述する高速
収束サブルーチンに進み、該サブルーチンをリターン後
は、上述したステップ１４へ進む。

また、早く収束させる必要がないときはステップ３に戻
って、上述と同様の動作を繰り返し行い、最適な供給速
度Ｖ及び速度比Ｋを求める。

そして、ステップ１４で溶湯５の温度測定を続行するか
否かを調べ、続行する場合はステップ２に戻って上述の
学習制御を行い、続行しない場合はここで学習制御を終
了する。

第４図は高速収束サブルーチンの動作を示すフローチャ
ートである。

まず、ステップ２０で熱起電力の発生が認められた時点
よりも供給速度Ｖを所定量小さくシ（ステップ２２）、
素線を供給する速度を遅くする。次いで、Ｍｏ素線１ａ
、　Ｆｅ素線１ｂの溶解速度よりも夫々の素線を供給す
る速度が速くなり、Ｍｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ間に
熱起電力が発生したか否かを調べ（ステップ２３）、発
生が認められた場合は、供給速度Ｖはそのままの値にし
て速度比Ｋを所定量小さくする（ステップ２４）。つま
り、Ｍｏ素線１ａのみ溶湯５に供給する速度を遅くする
。そして、再び旧素線ｌａ、　Ｆｅ素線１ｂ間に熱起電
力が発生したか否かを調べ（ステップ２５）、その発生
が認められた場合は、この時点における供給速度Ｖ及び
速度比Ｋを夫々Ｖ、、　Ｋｇとして記憶した（ステップ
２６）後、ステップ２４の動作を再び行う。なお、ステ
ップ２６での供給速度Ｖ及び速度比にの記憶は、その都
度更新されようにする。また、熱起電力の発生が認めら
れなかった場合は、ステップ２６で記憶された供給速度
ｖ２及び速度比に２が、即ち熱起電力の発生が認められ
なくなる一つ前の供給速度Ｖ及び速度比Ｋが最適である
と判断し、これらに対応する信号をモータ制御装置１２
に出力した（ステップ２６）後、リターンする。

一方、ステップ２３で熱起電力の発生が認められなかっ
た場合は、供給速度Ｖをステップ２０で熱起電力の発生
が認められた時点の値に戻しくステップ２８）、今度は
速度比Ｋを所定量小さくする（ステップ２８）。つまり
、Ｍｏ素線１ａのみ溶湯５ｂに供給する速度を遅くする
。そして、勅素線１ａ、　Ｆｅ素線ｌｂ間に熱起電力が
発生したか否かを調べ（ステップ３０）、発生が認めら
れた場合は、この時点における供給速度Ｖ及び速度比Ｋ
を夫々Ｖ３．に３として記憶した（ステップ３１）後、
ステップ２９の動作を再び行う。なお、ステップ３１の
供給速度■及び速度比にの記憶は、その都度更新されよ
うにする。

また、熱起電力の発生が認められなかった場合は、ステ
ップ３１で記憶された供給速度ｖ３及び速度比に、ｌが
、即ち熱起電力の発生が認められなくなる一つ前の供給
速度■及び速度比Ｋが最適であると判断し、これらに対
応する信号をモータ制御装置１２に出力した（ステップ
３２）後、リターンする。

従って、Ｍｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂの溶湯５への溶
解を熱起電力で判断し、上述した如く最適な供給速度Ｖ
及び速度比にの学習制御を行って、モータ８の回転速度
を調整することにより、Ｍｏ素線１ａ、　Ｆｅ素線１ｂ
を溶湯５内に連続的に浸漬させ、常に溶湯５を介して導
通した状態としているので、溶湯温度の連続測温か可能
となる。

第５図は溶湯の温度を本発明装置で測定したときの温度
と熱起電力との関係を示すグラフであり、溶湯の温度は
従来のＰｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対を用いて測定し、破線
で示しである。また、第５図において横軸には時間（秒
〉を、また右側の縦軸には温度（°Ｃ）を、左側には熱
起電力（ｍＶ）を夫々とっである。

第５図から明らかな如く、本発明装置で測定された熱起
電力は、従来のＰｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対で測定された
温度と十分対応しており、溶湯の温度測定に有効である
ことがわかる。

第６図はＦｅ−Ｍｏ熱電対及びＰｔ−ＰｔＲｈ１３熱電
対の熱起電力特性を示すグラフであり、Ｆｅ−Ｍｏ熱電
対を実線で、Ｐｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対を破線で夫々示
しである。また、第２図において横軸には温度（°Ｃ）
を、右側の縦軸にはＦｅ−Ｍｏ熱電対に対応する熱起電
力（ｍＶ）を、左側にはＰｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対に対
応する熱起電力（ｍＶ　）を夫々とっである。

第６図から明らかな如く、本発明装置で用いるＦｅ−Ｍ
ｏ熱電対は温度と熱起電力とが直線関係にあることから
、温度に対応する正確な熱起電力が測定できることがわ
かる。また、Ｆｅ−Ｍｏ熱電対の直線の傾きはＰｔ−Ｐ
ｔＲｈ１３熱電対の傾きより大きく、Ｆｅ−Ｍｏ熱電対
はＰｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対よりも温度変化に対して鋭
敏であることがわかる。従って、Ｆｅ−Ｍｏ熱電対を保
護管を挿着せずに直接溶湯に浸漬させて用いる本発明装
置は、従来よりも応答性が良く、高精度で温度測定が行
える。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明に係る溶湯温度測定装置にお
いては、温度変化に対して鋭敏であり、安価なＦｅ−Ｍ
ｏ熱電対を用い、Ｆｅ素線、　Ｍｏ素線夫々の溶解速度
に対応させて、夫々の供給速度を調整するので、溶湯内
にＦｅ−Ｍｏ熱電対を連続的に供給でき、低い測温コス
トで応答性及び高精度で良く、溶湯温度の連続測定が行
える。

そしてこのことにより、連続鋳造におけるタンデイツシ
ュ、鋳型又は取鍋内部の溶湯温度管理ができ、スラブ品
質の向上を図ることが可能となる。

また、連続鋳造における境界材の温度管理も正確に行え
ることから、非定常部のスラブの切り下げ量が減少し、
歩留りが向上する等本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶湯温度測定装置のブロック図、第２
図は第１図における素線供給装置部分を示す立面図、第
３図はマイクロコンピュータ１４の動作を示すフローチ
ャート、第４図は高速収束サブルーチンの動作を示すフ
ローチャート、第５図は溶湯の温度を本発明装置で測定
したときの温度と熱起電力との関係を示すグラフ、第６
図はＦｅ−Ｍ。 熱電対及びＰｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対の熱起電力特性を
示すグラフである。 １ａ・・・Ｍｏ素線　　１ｂ・・・Ｆｅ素線　　３・・
・回転ドラム６・・・矯正ロール　　７・・・ピンチロ
ーラ　　８・・・モータ　　１２・・・モータ制御装置
　　１３・・・アンプ１４・・・マイクロコンピュータ
　　１５・・・表示部時　許　出願人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容器内の溶湯にＦｅ素線及びＭｏ素線からなる熱電
   対を浸漬させ、該熱電対の出力により溶湯温度を測定す
   る装置であって、 Ｆｅ素線、Ｍｏ素線を夫々前記溶湯に浸漬せしめるため
   の繰出し装置と、 浸漬せしめたときの前記出力に基づく温度 を算出する手段と、 該手段により、前記Ｆｅ素線、Ｍｏ素線夫々の繰出速度
   を決定する手段と を備えていることを特徴とする溶湯温度測 定装置。