JPH03210427A

JPH03210427A - 熱流体のレベル計測装置

Info

Publication number: JPH03210427A
Application number: JP443190A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hoya; 宝谷　一夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-01-16
Filing date: 1990-01-16
Publication date: 1991-09-13

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】［発明の目的］（発明産業上の利用分野）本発明は、鉄鋼プラントの連続鋳造設備を構成するモー
ルド内の場面（溶鋼）レベル等を計測する場合に利用さ
れる熱流体のレベル計測装置に係わり、特に場面レベル
の実質的な値を高精度に推測する熱流体のレベル計測装
置に関する。

（従来の技術）一般に、温度を帯びた流体液面レベルの計測には種々の
ものがあるが、その中でも代表的なものは鉄鋼プラント
の上流工程で行われる連続鋳造設備におけるモールド内
の場面レベルの計測が上げられる。

この鉄鋼プラントの連続鋳造設備は、注入されるモール
ド内の溶鋼を冷却水を用いて徐々に冷却しながら連続的
にスラブやブルーム用＃ｌ橿を生産するものである。特
に、この鋳造設備においては、溶けた鉄を所定の温度勾
配をもって徐々に固体化しつつ均一品質の鋼種を製造す
る観点から、モールド内の湯面レベルを正確にコントロ
ールする必要があり、ここに湯面レベルの計測装置が必
要不可欠なものとなっている。

ところで、従来の湯面レベルの計測装置では、モールド
の壁の縦方向に多数の１１１３温計（熱電対）が配列さ
れ、これら測温計の検出温度よって得られる第３図に示
すようなプロファイル（イ）から場面レベルを推定する
ことが行われている。

この推定方法には２通りあり、その１つは多数の測温計
から得られる検出温度の中からピーク温度を示す測温計
の位置をもって湯面レベル（レベル１）とする考えであ
る。

他の１つは、多数のｆｉｌ温計から得られる検出温度の
中でピーク温度のＫ（６０〜７０）９６を示す付近に場
面レベル（レベル２）があるとする考えである。

（発明が解決しようとする課題）しかし、前者のピーク温度をもって湯面レベル（レベル
１）とする考えは、場面レベルが低いとき、例えばモー
ルド内に溶鋼をつぎ込んでいく初期段階や過度段階では
実湯面レベルより上側方向で急に温度が低下するので、
ピーク温度と実湯面レベルとが一致するが、湯面レベル
がある程度上昇して定常状態になったときにはピーク温
度は実湯面レベルよりも低い位置に得られるのが一般的
である。その理由は、場面レベルの高低により、冷却水
による冷却度と、空気による自然冷却度およびモールド
内に存在する溶鋼の持つ熱量等のバランスが異なるため
に生ずるものと考えられる。

一方、後者のピーク温度のに％を場面レベル（レベル２
）とする考えは、定常状態のときにはその推定場面レベ
ルと実場面レベルとが一致するが、前述した初期段階、
過度段階では実湯面レベルと一致しない。その理由は前
述した通りである。

以上のように従来の２つの場面レベル推定手段は、何れ
もモールド内の場面レベルの変化状態に応じて適切な実
場面レベルを見出だすことが難しく、その結果、モール
ド内の湯面レベルが時々刻々変化することにより、均一
品質の製品を得ることが難しい。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、熱流体の液
面レベルの高低や液面レベルの過度状態。

定常状態とは関係なく、熱流体の液面レベルを高精度に
計測でき、例えば連続鋳造設備に適用して均一品質の製
品を確実に得ることが可能な熱流体のレベル計測装置を
提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明による熱流体のレベル計測装置は上記課題を解決
するために、流体受は体の縦方向に配列された測温計群
と、前記流体受は体を冷却するための冷却媒体の流量お
よび温度から冷却媒体が吸収する熱量を取得する吸収熱
量取得手段と、予め液面レベルの過度状態および定常状
態等を考慮して吸収熱量と補正係数との関係が設定され
、前記吸収熱量取得手段で取得された吸収熱量に応じて
補正係数を決定する補正係数決定手段と、前記測温計群
の検出温度から得られるピーク温度と前記補正係数決定
手段で決定された補正係数とを用いて前記熱流体の液面
レベル温度を求め、この液面レベル温度と前記測温計群
から得られた検出温度とを比較して熱流体の液面レベル
を求める液面レベル演算手段とを備えた構成である。

（作用）従って、本発明は以上のような手段を講じたことにより
、前記流体受は体に冷却ラインを配置して冷却媒体を供
給するが、前記吸収熱量取得手段ではその冷却媒体の供
給流量と冷却ラインの入口・出口温度から冷却媒体が吸
収する熱量を取得し、補正係数決定手段に導入する。こ
の補正係数決定手段では予め吸収熱量と補正係数の関係
が関数化されているので、吸収熱量取得手段から受けた
吸収熱量に応じた補正係数を出力する。

そこで、前記液面レベル演算手段においては、前記補正
係数決定手段によって得られた補正係数と前記測温計群
の検出温度の中から得られるピーク温度とを用いて前記
熱流体の液面レベル温度を求めた後、この液面レベル温
度と前記測温計群から得られた検出温度とから熱流体の
液面レベルを得ることにより、流体受は体の液面レベル
の過度状態および定常状態にも拘らず広範囲のレンジで
精度の高い液面レベルを推８−１することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例として例えば連続鋳造設備に適用
したー構成例について図面を参照して説明する。第１図
は連続鋳造設備の全体構成を概略的に示す図である。同
図において１は上側から見たとき例えば矩形状の中空部
１ａを形成してなる例えば銅製のモールドであって、こ
のモールド中空部１ａ、つまりモールド内には図示矢印
のように溶鋼２が注入されるようになっている。３は溶
鋼２の場面である。このモールド１にはモールド外側全
体に亙って適宜な配置で冷却水循環ライン４が配置され
、この冷却水循環ライン４に冷却水５を入れて循環する
ことによりモールド１仝体を冷却する構成となっている
。従って、前記溶鋼２はモールド内で冷却されて液体か
ら徐々に固体し、モールド下方よりロール６に挟まれて
引き抜かれる。

さらに、モールド内の場面レベルを計測するために次の
ような手段が講じられている。すなわち、モールド表面
付近の温度分布を計測するためにモールド１壁部の縦方
向に多数の熱電対等の１ｌｌＪ温計群１１．・・・が配
列され、また冷却水循環ライン４の冷却水入り側に流量
計１２および入り側温度計１３が設けられ、また冷却水
出側に出側温度計１４が設けられている。そして、測温
計群１１゜・・・の検出温度ａ１流量計１２の冷却水流
ｆｉｂ、入り側温度計１２の冷却水入口温度Ｃおよび出
側温度計１４の冷却水出口温度ｄがそれぞれ場面レベル
演算装置１５に導入されている。

この湯面レベル演算装置１５は具体的には第２図に示す
ように、測温計群１１．・・・の検出温度ａの中からピ
ーク温度を検出するピーク温度検出手段１５１と、前記
冷却水流量ｂ１冷却水入口温度Ｃおよび冷却水出口温度
ｄからモールド内溶鋼の持つ熱量を冷却水５が吸収する
熱量として把握する吸収熱量取得手段１５２と、予め吸
収熱量Ｑと補正係数にとの関数パターンが設定され、吸
収熱量取得手段１５２によって取得された吸収熱量に対
応した補正係数Ｋを出力する補正係数決定手段１５３と
が設けられている。この補正係数決定手段１５３の関数
パターンは場面レベルの過度状態および安定状態に応じ
た冷却水による冷却度、空気による自然冷却度およびモ
ールド内に存在する溶鋼（材質）の持つ熱量等を考慮し
、過去の実際の経験値をも加味して決定するものとする
。なお、関数パターンにおいてＱｏは過度状態、初期状
態の熱量を示し、このときの補正係数には１００％とな
っている。熱、ＷＱ。より熱ｆｆ１Ｑ、へは安定状態に
移行する過程であって補正係数Ｋが逐次変化する。熱量
Ｑ！は初めて定常状態に入ったことを示し、このときの
補正係数Ｋ。は一定となることを意味する。

また、場面レベル演算装置１５には、ピーク温度検出手
段１５１のピーク温度ａと補正係数にと冷却水出口温度
ｄとから場面レベル温度Ｔｘを求める湯面レベル温度手
段１５４およびこの場面レベル温度手段１５４の湯面レ
ベル温度Ｔｘと測温計群１１、・・・の検出温度ａ、・
・・とから補間法等を用いて場面レベルを求める場面レ
ベル計算手段１５５が備えられている。

次に、以上のような装置において特に場面レベル演算装
置１５の動作について説明する。測温計群１１．・・・
によって検出された検出温度ａはピーク温度検出手段１
５１のほか、場面レベル計算手段１５５に導入する。こ
こで、ピーク温度検出手段１５１は多数のａｃｔ　ａ計
群１１．・・・で検出した検出温度ａ、・・・の中から
ピーク温度Ｔ□３を検出し、後続の場面レベル温度決定
手段１５４に送出する。

一方、吸収熱量取得手段１５２では、冷却水流量ｂ１冷
却水入口温度Ｃおよび冷却水出口温度ｄを取り込んだ後
、Ｑ　−（ｄ−ｃ）　　−ｂ　　（ｋｃａｌ／ｓｉｎ　　
）　　−（１）なる演算式を用いて冷却水５が吸収する
熱量Ｑを取得し、補正係数決定手段１５３に導入する。

ここでは、吸収熱量取得手段１５２から導入された吸収
熱量Ｑに基づいて補正係数Ｋを選択して出力する。例え
ば過度状態に相当する吸収熱１ｋ　Ｑ　ｏの場合には１
００％の補正係数を出力し、過度状態から定常状態への
移行過程ではその吸収熱！ＩＱに応じて逐次変化する補
正係数Ｋを出力し、さらに定常状態の吸収熱量Ｑ１の場
合には予め定めた一定の補正係数Ｋ。を出力し、前記場
面レベル温度決定手段１５４に送出する。

ここで、場面レベル温度決定手段１５４は、補正係数に
のほか、ピーク温度Ｔ１．１および冷却水出口温度ｄを
用いて、Ｔｘ　−（Ｋ／１００）　　拳Ｔ、、、＋　（１−に／
１００）　・ｄ　・・・（２）なる演算を実行し、湯面
レベルに相当すると推定される測温計１１の温度、つま
り場面レベル温度Ｔｘを決定した後、湯面レベル計算手
段１５５に送出する。この場面レベル計算手段１５５で
は、場面レベル温度Ｔｘが入力されると、湯面レベル温
度Ｔｘとモールド１の一番上側位置の測温計１１から順
次下側方向の測温計１１の検出温度ａとを比較し、両温
度が一致すればその一致した検出温度ａを検出した測温
計１１の位置が場面レベルｅであると判断して出力する
。仮に、場面レベル温度Ｔ、が相隣接する２つの測温計
１１゜１１の間にある場合にはこれら２つの測温計１１
゜１１の検出温度および距離から１次補間法を用いて２
つの測温計１１．１１の中間位置を求め、その位置を場
面レベルｅとして出力する。

従って、以上のような実施例によれば、冷却水５による
吸収熱量から場面レベルの高低や過度状態、定常状態、
さらには過度状態と定常状態との間の移行状態を見つけ
出して補正係数Ｋを決定し、この補正係数に１ビ一ク温
度Ｔ□、および冷却水出口温度ｄ等を用いて場面レベル
温度ＴＸを求めた後、この湯面レベル温度Ｔｘと測温計
１１．・・・の検出温度ａとを比較しながら場面レベル
ｅを得るようにしたので、過度状態、定常状態、過度状
態および定常状態の間の移行状態の何れにおいても最適
な補正係数を用いて湯面レベルｅを求めることができ、
しかも２つの測温計１１．１１の間に湯面レベル温度が
ある場合には２つの測温計１１．１１の温度および距離
から補間法を用いて求めるので、非常に精度の高い湯面
レベルｅを求めることができる。このことは、連続鋳造
設備においてモールド内の溶鋼２の湯面を常に一定にコ
ントロールでき、モールド１によって得られる製品の均
質化を図ることができる。

なお、上記実施例は連続鋳造設備に適用したが、要は温
度を帯びた流体の液面を計η−１するもの全般に適用で
きるものである。その他、本発明はその要旨を逸脱しな
い範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、熱流体の液面レベ
ルの高低や液面レベルの過度状態、定常状態の何れにお
いても広範囲のレンジで熱流体の液面レベルを精度よく
計測でき、例えば連続鋳造設備に適用して均一品質の製
品を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる熱流体のレベル計測装置を連続
鋳造設備に適用した一実施例を示す構成図、第２図は本
発明の要部構成を示す図、第３図は従来の一般的な温度
分布と場面レベルとの関係を示す図である。１・・・モールド、２・・・溶鋼、３・・・湯面、５・
・・冷却水、１１・・・測温計、１２・・・流量計、１
３・・・冷却水入り側温度計、１４・・・冷却水出側温
度計、１５・・・湯面レベル演算装置、１５１・・・ピ
ーク温度検出手段、１５２・・・吸収熱量取得手段、１
５３・・・補正係数決定手段、１５４・・・湯面レベル
温度決定手段、１５５・・・湯面レベル計算手段。

Claims

【特許請求の範囲】

流体受け体に充填される熱流体の液面レベルを計測する
熱流体のレベル計測装置において、前記流体受け体の縦
方向に配列された測温計群と、前記流体受け体を冷却す
るための冷却媒体の流量および温度から冷却媒体が吸収
する熱量を取得する吸収熱量取得手段と、予め液面レベ
ルの過度状態および定常状態等を考慮して吸収熱量と補
正係数との関係が設定され、前記吸収熱量取得手段で取
得された吸収熱量に応じて補正係数を決定する補正係数
決定手段と、前記測温計群の検出温度から得られるピー
ク温度と前記補正係数決定手段で決定された補正係数と
を用いて前記熱流体の液面レベル温度を求め、この液面
レベル温度と前記測温計群から得られた検出温度とを比
較して熱流体の液面レベルを求める液面レベル演算手段
とを備えたことを特徴とする熱流体のレベル計測装置。