JPH0489573A - 溶融金属のメニスカス流速測定方法および装置 - Google Patents

溶融金属のメニスカス流速測定方法および装置

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JPH0489573A
JPH0489573A JP20352990A JP20352990A JPH0489573A JP H0489573 A JPH0489573 A JP H0489573A JP 20352990 A JP20352990 A JP 20352990A JP 20352990 A JP20352990 A JP 20352990A JP H0489573 A JPH0489573 A JP H0489573A
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正晃 森
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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、自由表面を有する溶融金属のハンドリングに
際し自由表面直下の流速を非接触で連続測定する方法お
よび装置に関するものである。
〔従来の技術〕
溶融金属の精錬や鋳造を行なう際に、製品品質や反応効
率の観点から溶融金属の流動は重要な制御因子となる。
特に、精錬フラックスや保温材等との接触界面である自
由表面の流速は重要であり、この流速を適正に制御する
ことにより良好な処理が行なえる。
般に溶融金属は高温であり、通常のピトー管等の流速ヤ
ンサを用いての流速計測は、凝固による管の詰り等の諸
問題が生じ不可能である。
このため、例えば[鉄と鋼’82−5920Jや特開昭
59−104512号公報等に見られるように、自由表
面を介して溶接金属中にロフトを浸漬し、該ロフトが受
ける動圧をロフトの支持アームに設置された歪ゲージに
より検出する流速計測方法が提案された。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながらこの方法は、ロフトを直接溶融金属に浸漬
する必要があるために、金属の凝固付着や溶損等による
ロフトの変形が避けられない。このため、ロフトが受け
る動圧に誤差を生じ、長時間に亘る安定した連続計測が
不可能であった。また、センサロッドが比較的大きいた
め計測装置が大型化し、tンサの設置・取り外し等のハ
ンドリングが難かしいという欠点もあった。
一方、渦流式ヤンサにより、溶融金属のメニスカスレベ
ルを非接触で検知するのは一般的であるが、従来の渦流
式レベルセンサでは2次コイルが個しか無いため、メニ
スカスの流速を測定できなかった。
本発明は、自由表面直下に流れを有する溶融金属におい
て、メニスカス部の流速を長時間安定して計測可能な方
法および装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するだめの手段〕
上記目的を達成するための本発明の要旨は次の通りであ
る。
(1)自由表面直下に流れを有するメニスカス直上に、
その流れ方向と平行に1次コイル、該1次コイルの水平
方向両側に2次コイルを配置し、1次コイルに交流電流
を印加して磁力線を形成し、自由表面直下の流れによる
磁力線の歪により各2次コイルに生じた起電力差からメ
ニスカス流速を検出する、溶融金属のメニスカス流速測
定において、いずれか一側の2次コイルの起電力をもと
に、メニスカス位置を同時に検出することを特徴とする
メニスカス流速測定方法。
(2)上記(1)に加えて更に、いずれか一側の2次コ
イルの起電力より検出されるメニスカス位置により、両
側の2次コイルに生じた起電力差を補正しメニスカス流
速を検出することを特徴とするメニスカス流速測定方法
(3)1次コイル。
該1次コイルの両側に備わる第1および第2の2次コイ
ル: 前記1次コイルに接続された交流電源。
前記第1の2次コイルに接続され、その起電力を検出す
る第1の電圧検出手段。
前記第2の2次コイルに接続され、その起電力を検出す
る第2の電圧検出手段 前記第1あるいは第2のいずれか一方の2次コイルに生
じた起電力に基づいて、2次コイルと溶融金属メニスカ
ス位置間の距離を検出する演算手段、および、 前記第1の電圧検出手段が検出した第1の2次コイルの
起電力と、前記第2の電圧検出手段が検出した第2の2
次コイルの起電力との差と、前記2次コイルと溶融金属
メニスカス位置間の距離とから溶融金属の流速を検出す
る演算手段。
を備える溶融金属のメニスカス流速θり定装置。
〔作用〕 本発明による溶融金属のメニスカス流速測定の原理を図
面に基づいて説明する。
第1図、第2図および第3図を参照されたい、。
これらの図面において、1は1次コイル、2aおよび2
bは2次コイル、3は溶融金属自由表面、および1,4
は磁力線を示す。2次コイル2aおよび2bは巻数が等
しく、1次コイル1の水平方白雨側に配置されている。
このような構成では、溶融金属自由表面3の直下に流れ
が無い場合には、1次コイル1に交流電流を流すと第1
図に示すように左右対称な磁力線4が誘導され、2次コ
イル2aに誘起される起電力と2次コイル2bに誘起さ
れる起電力は等しくなる。しかし、溶融金属自由表面3
の直下に流れがあると、1次コイル1を流れる交流電流
により誘導された磁界中を溶融金属が動くために誘導電
流が生じ、第2図に示すように、磁力線4は下流側へ歪
む。このため、上流側に配置された2次コイル2aに誘
起される起電力と下流側に配置された2次コイル2bに
誘起される起電力に差が生じる。
そこで、流速Vが既知でかつ、2次コイル2a。
2bと自由表面との距離が一定の溶融金属に関して、2
次コイル2aに誘起される起電力と2次コイル2bに誘
起される起電力との差ΔEoを測定したところ、第4図
に示すようなグラフが得られた。これに示される様に、
溶融金属のメニスカス流速Vと各2次コイルの起電力差
ΔEoとは一義的な対応関係にあり、起電力差ΔEOを
測定して流速Vを知ることができる。
しかしながら、2次コイル2a、2bと溶融金属の自由
表面3との距離Qが変わることでも、各2次コイル2a
、2bに誘起される起電力が変化する。第5図に、静止
溶融金属に対し、2次コイル2a、2bと自由表面3と
の距離(メニスカス位置)Qを変えた場合の各2次コイ
ル2a、2bに誘起される起電力を調査した結果を示す
。この様に2次コイル2a、2bと溶融金属の自由表面
3との距離αと、各2次コイル2a、2bに誘起される
起電力とも一義的な対応関係にあり、メニスカス位置測
定が可能である。
実際の溶融金属メニスカス流速測定においては、メニス
カス位置(U)の変動は、測定したメニスカス流速の誤
差となる。そこで、2次コイルに誘起される起電力を測
定し、第5図の関係から2次コイル2a、2bのいずれ
か一方と溶融金属の自由表面との距離Qを算出するとと
もに、上流側と下流側の各2次コイル2a、2bに誘起
された起電力差ΔEを下記(1)式に基づいて補正する
ことで正確なメニスカス流速を算出できる。
vcl:ΔEo=ΔE −Q  ”       ・・
−(1)V:メニスカス流速    (m/5ec)Δ
E:2次コイ次間イル間力差(m ’v’ )ΔEo+
2次コイルと溶融金属のメニスカス位置の距離Qが基準
値の場合の第1゜ 第2の2次コイル間の起電力差(mV)氾:2次コイル
と溶融金属のメニスカス位置との距離(me) n:次数(通常0.2) 〔実施例〕 第6図に本発明の流速測定装置の構成を示した。
この装置は、1次コイル1.2次コイル2 a 。
2b、交流電源5.電圧センサ6a、6b、距離演算器
15.および、流速演算器7よりなる(前述と同じ要素
については同記号を用だ)。なお、1次コイル1,2次
コイル2aおよび2bは、同軸に巻回されており、2次
コイル2aと2bは巻数が等しく、2次コイル2aは溶
融金属流れに対して1次コイル1の上流に、2次コイル
2bは溶融金属流れに対して1次コイル1の下流に配置
されている。
交流電源5は1次コイル1に接続されており、そこに数
アンペア程度の交流電流を流して磁界を生じさせる。電
圧センサ6aは2次コイル2aに誘起された起電力を検
出し、電圧センサ6bは2次コイル2bに誘起された起
電力を検出する。距離演算器15は、電圧センサ6a又
は6bのいずれか一方(本例の場合6b)より検出され
た2次コイル2bに誘起された起電力より、第5図に示
した距離Q対起電力の関係より、2次コイルと溶融金属
自由表面間距離ρを求める。
流速演算器7は、電圧センサ6aが検出した2次コイル
2aに誘起された起電力Eaと電圧センサ6bが検出し
た2次コイル2bに誘起された起電力Ebとの差ΔE=
Ea−Ebを演算し、距離演算器15で求められた、2
次コイル2a、2bと溶融金属自由表面間距離Qから基
準距離時の起電力差ΔEOを次式 %式%(2) ΔEo、基準距離時の起電力差 Q 2次コイルと溶融金属自由表面間距離Qo゛基準距
離 n0次数(通常2.0) により算出し、第4図に示したグラフに示す、流速V対
起電力差ΔEoの関係より溶融金属のメニスカス流速V
を求める。
このような流速測定装置は、例えば、溶鋼の連続鋳造モ
ールド内におけるメニスカス流速の測定に利用される。
第7図を参照して一例を説明する。第7図において、8
はタンデイツシュ、9は浸漬ノズル、10は第6図に示
した構成を有する溶融金属メニスカス流速測定装置、1
1はメニスカス流(」二面反転流)、12はモールド、
13はシェル、および、14は厚さ約5011mのパウ
ダー層をそれぞれ示している。
流速測定装置10は、コイルの軸を浸漬ノズル9から水
冷鋳型12内に供給された溶鋼の上向き反転流11の流
れる方向と平行にして、2次コイル2aが上流に、2次
コイル2bが下流になるようにタンデイツシュ8の底部
に吊設しである(他の方式でメニスカス直上に配置して
も良い。)これにおいて、タンデイツシュ8の容量を6
0トンとし、温度1550℃の低炭アルミギルド鋼を吐
出口径70−1吐出角度45°の逆Y型浸漬ノズル9を
介して水冷銅モールド]2に注入し、引抜速度]、8m
/minにて、厚さ25OmnX幅N00mmのサイズ
の鋳片を連続して、鋳造した。この間、流速測定装置1
0の1次コイル1に5A、2KHzの交流電流を流して
磁場を形成させ、溶鋼メニスカス流速を測定した。第8
図は測定結果の一例を示す。
第8図中の最上欄は、メニスカス位置Qに対する補正を
しないで、第4図に示す流速v対起電力差の関係に測定
した2次コイル間の起電力差を導入して該起電力差に対
応する流速Vを算出した結果を示し、第8図中の中間欄
は、第5図に示す距離Qと起電力との関係に、測定した
2次コイルの1つの起電力を導入して算出したメニスカ
ス位置Qを示し、かつ、第8図の最下欄は、算出したメ
ニスカス位置Qに対応した補正演算[上述の第(2)式
〕により算出した流速Vを示す。
上流側と下流側の2次コイルに誘起される起電力差から
直接メニスカス流速を算出すると、メニスカス位置の変
動の影響を受け、精度の高いメニスカス流速測定ができ
ていない(第8図の最上欄)方いずれかの2次コイルに
誘起される起電力から求まるメニスカス位置の値(第8
図の中間欄)から、(2)式を用いて補正した起電力差
からメニスカス流速を算出すると安定して精度の高いメ
ニスカス流速測定ができた(第8図の最下欄)3〔発明
の効果〕 以上説明したとおり、本発明においては電磁気的作用を
利用した非接触による流速測定が行なわれるため、測定
装置への金属の付着、あるいは装置の焼損という不具合
が防止され、長時間の安定した連続測定が可能になり、
例えば、連続鋳造等においては非金属介在物の少ない良
好な鋳片の製造が可能となる。
また、本発明に基づく装置は、非接触であるためにコン
パクトになり、設備費が安価であり、かつ、メンテナン
スも容易で長寿命である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図及び第3図は、本発明の詳細な説明する
だめの説明図でおる。 第4図は、溶融金属の流速と第1図および第2図に示し
た各2次コイル2a、2bに誘起される起電力の差との
関併を示したグラフである。 第5図は、2次コイル282bと溶融金属自由表面間距
離Ωにより各2次コイルに誘起される起電力の関係を示
すグラフでおる、 第6図は、本発明を一例で実施した溶融金属の流速測定
装置の構成を示すブロック図である。 第7図は、第6図に示した装置の適用例を示した説明図
である。 第8図は、第7図の適用例において実際にメ二スカス流
速を測定算出した結果を示すグラフであるり、最上槽は
距離Q変動の補正を加えないで算出したメニスカス流速
Vを示し、中間欄は算出した距離Ωを示し、最下槽は算
出した距離氾に関連する補正を施こして算出したメニス
カス流速Vを示す。 1:1次コイル(1次コイル) 2a、2b : 2次コイル(第1.第2の2次コイル
)3°溶融金属自由表面   4゛磁力線5:交流電源
(交流電源) 6 a、6 b:電圧センサ(第1.第2の電圧検出手
段)7:流速演算器(演算手段) 8:タンデイツシュ    11:浸漬ノズルlO゛溶
融金属のメニスカス流速測定装置11:メニスカス流れ
    12°モールド13  シェル       
 14°パウダー】5 距離演算器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)自由表面直下に流れを有するメニスカス直上に、
    その流れ方向と平行に1次コイル、該1次コイルの水平
    方向両側に2次コイルを配置し、1次コイルに交流電流
    を印加して磁力線を形成し、自由表面直下の流れによる
    磁力線の歪により各2次コイルに生じた起電力差からメ
    ニスカス流速を検出する、溶融金属のメニスカス流速測
    定において、いずれか一側の2次コイルの起電力をもと
    に、メニスカス位置を同時に検出することを特徴とする
    溶融金属のメニスカス流速測定方法。
  2. (2)いずれか一側の2次コイルの起電力より検出され
    るメニスカス位置により、両側の2次コイルに生じた起
    電力差を補正しメニスカス流速を検出することを特徴と
    する前記特許請求の範囲第(1)項記載の方法。
  3. (3)1次コイル; 該1次コイルの両側に備わる第1および第2の2次コイ
    ル; 前記1次コイルに接続された交流電源; 前記第1の2次コイルに接続され、その起電力を検出す
    る第1の電圧検出手段; 前記第2の2次コイルに接続され、その起電力を検出す
    る第2の電圧検出手段; 前記第1あるいは第2のいずれか一方の2次コイルに生
    じた起電力に基づいて、2次コイルと溶融金属メニスカ
    ス位置間の距離を検出する演算手段;および、 前記第1の電圧検出手段が検出した第1の2次コイルの
    起電力と、前記第2の電圧検出手段が検出した第2の2
    次コイルの起電力との差と、前記2次コイルと溶融金属
    メニスカス位置間の距離とから溶融金属の流速を検出す
    る演算手段;を備える溶融金属のメニスカス流速測定装
    置。
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EP0707909A1 (en) * 1994-03-29 1996-04-24 Nippon Steel Corporation Method of controlling flow in casting mold by using dc magnetic field

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0707909A1 (en) * 1994-03-29 1996-04-24 Nippon Steel Corporation Method of controlling flow in casting mold by using dc magnetic field
EP0707909A4 (en) * 1994-03-29 1997-10-29 Nippon Steel Corp METHOD OF CONTROLLING FLOW IN A CAST MOLD USING A CC MAGNETIC FIELD

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