JPH04187355A - モールドレベル制御装置 - 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〕 本発明は連続鋳造機（ＣＣ）におけるモールド内のレベ
ルを制御するモールドレベル制御装置、特に、双ベルト
方式の連続鋳造設備のモールドレベル制御に適したモー
ルドレベル制御装置に関する。

双ベルト方式の連続鋳造機は粗圧延工程を省略できる等
の利点を有しており、鋳造の生産性を向上しうる方式と
して有望視されている。しかし、所望の鋳造速度を達成
するためには、従来方式よりも格段に速い鋳片の引き抜
き速度が要求され、そのためモールドレベルの制御には
従来方式よりも格段の応答性と信軌性が要求される。

〔従来の技術〕

応答性および信軌性に優れたモールドレベル制御装置を
実現するためには、応答性および信顛性に優れたモール
ドレベルの検出方式を開発することが不可欠である。

モールド内の溶融金属のレベルの検出方式としては、以
下に示すようなものがある。

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位置を棒また
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 溶融金属上面と容器等との接触位置におけや輝度の違い
に着目し、この境界線を例えばアレイセンサあるいはテ
レビカメラ等を用いて三角測量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）放射線を利用するもの 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）浸漬電極式 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成で、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。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の技術による溶融金属面の検出方式は、各々以下の
ような問題点があった。即ち、１）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、その都度更生の必要を生じる。

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）浸漬電極式 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るため
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そ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。

したがって本発明の目的は、前述のような種々の問題点
を克服したモールドレベルセンサを使用したモールドレ
ベル制御装置を提案することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成図である０図において、本発
明のモールドレベル制御装置は、モールド１０の外側に
配置され、交番電圧が印加される送信コイル１２と、該
送信コイル１２において発生し、該モールド１０内の湯
面の近傍を透過する交番磁束によって、電流が誘起され
る位置に配置された受信コイル１４と、該受信コイル１
４に誘起された電流からモールド１０内の湯面レベルに
対応する信号を検出し出力する検出手段１６と、該検出
手段１６の出力信号にもとづき、注入量制御信号を算出
し出力する制御演算手段１８と、該注入量制御信号にも
とづき、モールド１０への溶融金属の注入量を制御する
注入量制御手段２０とを具備することを特徴とするもの
である。

〔作　用〕

送信コイル１２において発生した交番磁束のごく一部は
モールド１０の壁を透過し、湯面付近の空気中または溶
融金属を透過し、モールド１０の他方の壁を透過して受
信コイル１４に達する０Ｍ１束が溶融金属内を透過する
場合にはこの磁束によって溶融金属内に渦電流が発生し
、ジュール熱として消費されるため、その分だけ受信コ
イル１４に達する磁束は少なくなる。したがって湯面の
近傍を透過して受信コイル１４へ達する磁束はモールド
１０内の溶融金属のレベルに応じて変化し、この変化に
応じて変化する電流が受信コイル１４に流れる。検出手
段１６はこの信号のみを取り出し、モールドレベル検出
信号とする。さらに、制御手段１８と注入量制御手段２
０とによって制御ループが形成され、モールドレベルの
制御が行なわれる。

〔実施例〕

第２図は本発明を双ベルト式連続鋳造機の湯面制御に適
用した例を表わす図である。

タンデイツシュ２０４内の溶鋼は、紙面方向に狭く紙面
に垂直な方向に広い幅の、断面がほぼ矩形の偏平ノズル
２０６を通してモールド１００に注入される。モールド
１００は、偏平ノズル２０６の長辺の幅よりも広い幅の
、ノズル３を間にして対向する２つの鋳造ベル）１１０
．１１２と、偏平ノズル２０６の短辺の幅よりも広い厚
みの、ノズル２０６を間にして対向する２つの移動短辺
（図示せず）で構成されている。

フェライトコアー上に捲いた送信コイル１２０には交流
電源１２２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１２０の直上方
向ならびに直下方向に分布し、また一部は鋳造ベルト１
１０の一部であるモールド１００の側壁１０２の内部に
入りその側壁１０２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側壁
１０２を透過し溶鋼内または空気中（これは、その時の
溶鋼のレベル位置によって、溶鋼中かまた空気中か、あ
るいは第２図に示すように中間的位置のいずれかである
）を通過し、他方の側壁１０４に達する。側壁１０４に
達した磁束の一部は側壁１０４内に入り側壁１０４の上
方向ならびに下方向に通過する。そしてごく−部の磁束
は受信コイル１４０に達し誘起電圧信号を発生する。こ
の信号値は、受信コイル１４０に達する磁束が微少であ
るが故に非常に小さく（発明者等による実測結果によれ
ば、受信コイル１４０に誘過される電圧値は交流電源１
２２の電圧値の約１／１００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
なノイズ成分の影響を受は易い、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１４０の出
力を、先ず交流電源１２２と同じ周波数のみを通過させ
るバンドパスフィルター１６０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１６０を通過した信号中
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１６０
を通過した有効な信号の位相にあうように交流電源１２
２０位相を調整した後、公知の同期整流器１６２を用い
て交流電源１２２に同期した信号のみを直流電圧信号に
変換する。交流電源１２２に同期していない信号（不要
な信号）は交流電圧として同期整流器１６２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パスフィルター１６４によっ
て除去し、直流信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、溶鋼がモールド１００内に充満している場合は、
側壁１０２を透過した一部の磁束が溶鋼内を通過する際
、この磁束によって溶鋼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消耗されるため受信コイル１
４０に発する磁束は過小となる。

しかし、モールド１００内に溶鋼が皆無で空気のみの場
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
消耗されることが無いため、受信コイル１４０に達する
磁束は溶鋼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１４０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図に示す受信コイル誘起電圧対溶
鋼レベル特性より送、受信コイル１２０．１４０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る。

Ｐ　Ｉ　Ｄａ［ＬＩｆ１８０はローパスフィルター１６
４から出力される湯面レベル信号と目標レベル信号との
差に対して周知のＰＩＤ演算を行ない制御信号を出力す
る。スラインディングノズル駆動装置２００はこの制御
信号に応じて、タンデイツシュ２４０と偏平ノズル２０
６との間に設けられたスラインディングノズル２０２の
開度を制御してモールド１００への溶鋼の注入量を調節
する。

なお注入量の調節は、偏平ノズルを挟んでコイルを設け
、このコイルをステータとし溶鋼をロータとするりニア
モータによって溶鋼流を調節することによっても良く、
また両者を併用して、大きい偏差に対してはスラインデ
ィングノズル２０２の開閉により調節し、小さい偏差に
対してはりニアモータにより調節する構成とすれば、応
答性と安定性に優れた制御が可能となる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、モールドレベル
制御に使用される湯面センサは、溶融金属中にセンサを
入れる方式では無いので、高温溶融金属によるセンサの
消耗が無く、よって保守を不要とし高信ｕ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、本発明の方式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式であるから、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、
安全上の問題も皆無である。

このような数々の特長を有するセンサを使用することに
より、応答性および信幀性に優れたモールドレベル制御
装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を表わすブロック図、第２図
は本発明の一実施例を表わすブロック図、第３図は本発
明に使用される湯面センサにおける受信コイルの誘起電
圧対溶鋼レベルの特性を表わすグラフ。 図において、 １０　、１００・・・モールド、 １２　、１２０・・・送信コイル、 １４　、１４０・・・受信コイル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モールド（１０）の外側に配置され、交番電圧が印
   加される送信コイル（１２）と、 該送信コイル（１２）において発生し、該モールド（１
   ０）内の湯面の近傍を透過する交番磁束によって、電流
   が誘起される位置に配置された受信コイル（１４）と、 該受信コイル（１４）に誘起された電流からモールド（
   １０）内の湯面レベルに対応する信号を検出し出力する
   検出手段（１６）と、 該検出手段（１６）の出力信号にもとづき、注入量制御
   信号を算出し出力する制御演算手段（１８）と、 該注入量制御信号にもとづき、モールド（１０）への溶
   融金属の注入量を制御する注入量制御手段（２０）とを
   具備することを特徴とするモールドレベル制御装置。