JPH0515960A - 溶融金属湯面レベル測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳型の銅板の影響を受けることなく、高い分
解能で、かつ広いレンジで湯面レベルを測定することを
可能とする。 【構成】 鋳型内に溶鋼が存在しない状態での受信コイ
ル42の検出出力の基準値を記憶する第１メモリ82と、鋳
型内に溶鋼が存在しない状態での受信コイル42の検出出
力の実測値を記憶する第２メモリ83と、鋳型内に極少量
の溶鋼が存在する状態での受信コイル42の検出出力に相
当する検出出力を記憶する第３メモリ84と、第１メモリ
82に記憶された基準値と、第２メモリ83に記憶された実
測値との偏差を求める第２演算部85と、第１メモリ82に
記憶された基準値に基づいて湯面レベルの実測の際の検
出出力を補正する第１演算部81と、前記偏差及び第３メ
モリ84に記憶された検出出力に基づいて、湯面レベルの
実測の際の前記渦流レベル計の検出出力を補正する第３
演算部86とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳型内部の溶融金属湯面
レベルを測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造機の操業は、上下に開口を有す
る筒型の鋳型に、溶融金属である溶鋼を注入し、該鋳型
の水冷内壁と接触させて冷却，凝固せしめ、外側を凝固
シェルにて被覆された鋳片を得て、これを鋳型の下方に
連続的に引き抜きつつ更に冷却し、内側にまで凝固が進
行した段階にて所定の長さに切断して、圧延工程等の後
工程での素材となる製品鋳片を得る手順にて行われる。

【０００３】このような連続鋳造機の操業に際しては、
鋳型からの溶鋼の溢出、ブレークアウト等、操業の停止
を強いる種々の不都合の発生を未然に防止すると共に、
鋳型内部での冷却，凝固状態を安定化させて、製品鋳片
の品質向上を図るべく、鋳型内部の湯面レベルを適正な
レベルに維持する湯面レベル制御が行われている。この
湯面レベル制御を行う場合、湯面レベルを測定するが、
湯面レベルの測定には、鋳型内部の溶鋼表面に臨ませて
配した送信コイルへの通電により溶鋼表面に渦電流を生
ぜしめ、これに伴って生じる磁場の変化を、受信コイル
の端子電圧の変化として検出する渦流レベル計が多く用
いられている。

【０００４】湯面レベルを測定するための従来の渦流レ
ベル計としては、以下に説明する２種類の装置が一般的
に用いられている。

【０００５】その第１の装置は、送信コイルと受信コイ
ルとを一対、同一水平面上に配し、前記受信コイルの検
出信号に基づいて湯面レベルの測定値を得るようにした
ものである。この第１の装置では、送信コイル及び受信
コイルが湯面から同一の高さにあるため、その測定環境
に温度変動があっても、送信コイルと受信コイルとは共
に同様の温度変動が生じるので、前記温度変動による測
定誤差は小さいという特徴があり、また、測定回路が比
較的簡易であるという特徴があった。

【０００６】また、その第２の装置は、送信コイルを挟
んでその上下に一対の受信コイルを配し、２つの受信コ
イルの検出信号の差分をとり、この差が受信コイルから
湯面までの距離の関数になることから、その結果に基づ
いて湯面レベルの測定値を得るようにしたものである。
この第２の装置では、送信コイルと受信コイルとが縦方
向に配されているので、送信コイルと受信コイルとの間
の横方向の磁束分布は狭いから、測定時に前記磁束分布
が、鋳型を構成する銅板の影響を受けにくいという特徴
があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記第１の
装置では、送信コイルと受信コイルとが水平方向（横方
向）に配されているので、送信コイルと受信コイルとの
間の横方向の磁束分布が広いから、測定時に前記磁束分
布が、鋳型を構成する銅板の影響を受け易いという問題
があった。この問題を解決するために、従来では、鋳型
内に溶鋼がない状態での受信コイルの検出出力を銅板の
影響として予め検出しておき、この検出出力にて、実際
の湯面レベル測定時の受信コイルの検出出力を補正する
方法が考えられている。この方法は、断面が小さい鋳型
に適用した場合には、送信コイル及び受信コイルと、鋳
型の銅板との距離が短いため、銅板が前記磁束分布に与
える影響が極めて大きいので、鋳型内に溶鋼がない状態
での受信コイルの検出出力を予め検出しておいても、そ
の検出出力を超える影響が実際の測定時において前記磁
束分布に与えられるという難点があり、前記問題を完全
に解決するものではなかった。

【０００８】前記第２の装置では、前述した如き特徴の
ため、前記問題を解決できるが、その反面、２つの受信
コイルが縦方向に配されているので、夫々の受信コイル
は、湯面からの高さが異なるため、測定環境に温度変動
があった場合は、夫々の受信コイルの温度変動は等しく
ならず、大きい測定誤差が生じるという問題があり、ま
た、前記第１の装置と比べて測定回路の構成が複雑であ
るという問題があった。

【０００９】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、鋳型の銅板の影響を受けることなく、高い分解
能で、かつ広いレンジで湯面レベルを測定可能である溶
融金属湯面レベル測定装置を提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る溶融金属湯
面レベル測定装置は、連続鋳造を行う鋳型内での溶融金
属の湯面レベルに応じた信号を出力する渦流レベル計の
検出出力に基づいて、溶融金属の湯面レベルの測定値を
得る溶融金属湯面レベル測定装置において、前記鋳型内
に溶融金属が存在しない状態での前記渦流レベル計の検
出出力の基準値を記憶する第１の記憶手段と、前記鋳型
内に溶融金属が存在しない状態での前記渦流レベル計の
検出出力の実測値を記憶する第２の記憶手段と、前記鋳
型内に極少量の溶融金属が存在する状態での前記渦流レ
ベル計の検出出力に相当する検出出力を記憶する第３の
記憶手段と、前記第１の記憶手段に記憶された基準値
と、前記第２の記憶手段に記憶された実測値との偏差を
求める手段と、該手段で求められた偏差，第１の記憶手
段に記憶された基準値及び第３の記憶手段に記憶された
検出出力に基づいて、湯面レベルの測定の際の前記渦流
レベル計の検出出力を補正する手段とを具備することを
特徴とする。

【００１１】

【作用】第１の記憶手段に記憶された、鋳型内に溶融金
属が存在しない状態での渦流レベル計の検出出力の基準
値と、前記第２の記憶手段に記憶された、鋳型内に溶融
金属が存在しない状態での渦流レベル計の検出出力の実
測値との偏差は、渦流レベル計の電気的特性の経時変化
及び鋳型の状態変化等を含む渦流レベル計の検出出力特
性の経時変化量を表している。このため、前記偏差に基
づいて湯面レベルの実測の際の渦流レベル計の検出出力
を補正することにより、渦流レベル計の検出出力特性の
経時変化による渦流レベル計の検出誤差が除去される。
また、第１の記憶手段に記憶された基準値は、鋳型の電
気的特性が渦流レベル計の検出出力に与える影響を表す
ものである。このため、第１の記憶手段に記憶された基
準値に基づいて湯面レベルの実測の際の渦流レベル計の
検出出力を補正することにより、鋳型の電気的特性に起
因する渦流レベル計の検出誤差が除去される。さらに、
第３の記憶手段に記憶された、鋳型内に極少量の溶鋼が
存在する状態での前記渦流レベル計の検出出力に相当す
る検出出力は、極少量の溶鋼により、鋳型と溶鋼とが導
電状態となり、鋳型及び溶鋼の電気的特性が渦流レベル
計の検出出力に与える影響を表すものである。このた
め、第３の記憶手段に記憶された検出出力に基づいて湯
面レベルの実測の際の渦流レベル計の検出出力を補正す
ることにより、鋳型及び溶鋼の電気的特性に起因する渦
流レベル計の検出誤差が除去される。

【００１２】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る溶融金属湯面レベル測
定装置（以下本発明装置という）の構成を示す模式的ブ
ロック図ある。

【００１３】図中Ｍは、上下に開口を有し断面長方形の
筒形をなす連続鋳造用の鋳型である。鋳型Ｍの内部に
は、これの上方に配した図示しないタンディッシュか
ら、延設された注湯ノズル１を経て溶融金属である溶鋼
２が注入されており、この溶鋼２は、鋳型Ｍの水冷され
た内壁との接触により冷却され、外側を凝固シェルにて
被覆された鋳片３となり、該鋳型Ｍの下側開口部から連
続的に引き抜かれる。

【００１４】鋳型Ｍの上部には、該鋳型Ｍ内に滞留する
溶鋼２の表面に臨ませて渦流レベル計４が配設されてい
る。この渦流レベル計４は、送信コイル41と、受信コイ
ル42とよりなり、送信コイル41は電源５に接続されてい
る。この渦流レベル計４は、湯面レベルの測定の際に
は、電源５から送信コイル41への通電により溶鋼２の表
面に渦電流を生ぜしめ、これに伴って生じる磁場の変化
を、受信コイル42の端子電圧の変化として検出するよう
になっており、受信コイル42の端子電圧は、増幅器６及
びA/D 変換器７を経てレベル演算部８に与えられるよう
になっている。

【００１５】レベル演算部８は、溶鋼レベルの実測定前
には、溶鋼レベルを演算するための準備として、後述す
るような第１模擬測定モード，第２模擬測定モード及び
空鋳型実測定モードにて動作し、一方、溶鋼レベルの実
測定時には、後述するような実測定モードにて動作する
ようになっている。レベル演算部８には、前述の如き複
数の測定モードを選択的に実行させるための信号を出力
する測定モード選択部80が接続されており、レベル演算
部８は測定モード選択部80で選択された測定モードを実
行するようになっている。レベル演算部８では、前記実
測定モードで動作する場合に、受信コイル42の端子電圧
（以下検出電圧という) に基づいて溶鋼レベルを演算
し、その演算結果を表示部９に与えるようになってい
る。表示部９はレベル演算部８から与えられた演算結果
を所定の表示方式で表示するようになっている。

【００１６】図２はレベル演算部８の詳細な構成を示す
ブロック図である。増幅器６及びA/D 変換器７を経て与
えられた検出電圧は、レベル演算部８において、第１演
算部81, 第１メモリ82及び第２メモリ83に夫々与えられ
るようになっている。

【００１７】第１の記憶手段である第１メモリ82には、
前記検出電圧の他に、これに与えられるデータを記憶さ
せる動作を実行させるための信号である第１記憶動作信
号及び記憶したデータを出力させる動作を実行させるた
めの信号である第１出力動作信号が測定モード選択部80
から与えられるようになっており、第１メモリ82から出
力される記憶データは、第１演算部81及び第２演算部85
に与えられるようになっている。第２の記憶手段である
第２メモリ83には、前記検出電圧の他に、これに与えら
れるデータを記憶させる動作を実行させるための信号で
ある第２記憶動作信号及び記憶したデータを出力させる
動作を実行させるための信号である第２出力動作信号が
測定モード選択部80から与えられるようになっており、
第２メモリ83から出力される記憶データは、第２演算部
85に与えられるようになっている。

【００１８】第１演算部81では、前記検出電圧から第１
メモリ82の記憶データを減算するようになっており、そ
の演算結果は第３演算部86及び第３メモリ84に与えられ
るようになっている。第３の記憶手段である第３メモリ
84には、第１演算部81の演算結果の他に、これに与えら
れるデータを記憶させる動作を実行させるための信号で
ある第３記憶動作信号及び記憶したデータを出力させる
動作を実行させるための信号である第３出力動作信号が
測定モード選択部80から与えられるようになっており、
第３メモリ84から出力される記憶データは、第３演算部
86に与えられるようになっている。

【００１９】第２演算部85では、第１メモリ82の記憶デ
ータから第２メモリ83の記憶データを減算するようにな
っており、その演算結果は第３演算部86に与えられるよ
うになっている。第３演算部86では、第１演算部81の演
算結果から第３メモリ84の記憶データと、第２演算部85
の演算結果とを減算するようになっており、その演算結
果は電圧／溶鋼レベル変換部87に与えられるようになっ
ている。

【００２０】電圧／溶鋼レベル変換部87では、補正後の
溶鋼レベルの検出電圧（第３演算部86の演算結果）と、
溶鋼レベル（渦流レベル計４から溶鋼２までの距離）と
の関係を表す図３に示される如き特性曲線が予め設定さ
れており、第３演算部86の演算結果を前記特性曲線を用
いて溶鋼レベルに変換するようになっている。電圧／溶
鋼レベル変換部87で変換結果は、表示部９に表示される
ようになっている。

【００２１】図３は電圧／溶鋼レベル変換部87に設定さ
れている特性曲線を示すグラフであり、縦軸に検出電
圧、横軸に渦流レベル計４から溶鋼２までの距離を夫々
とり、これらの関係を示してある。この特性曲線は、渦
流レベル計４から溶鋼２までの距離の増加に対して検出
電圧が反比例するような特性を有するものであり、検出
電圧に基づいて、渦流レベル計４から溶鋼２までの距
離、即ち、溶鋼レベルが求められるようになっている。

【００２２】次に、前述の如き溶鋼湯面レベル測定装置
により溶鋼湯面レベルを測定する方法について説明す
る。溶鋼湯面レベルを測定する場合、実際の測定を行う
前に、以下のような測定準備を行う。まず、実際の鋳型
Ｍとその寸法が等しく、底がない模擬鋳型である無底模
擬鋳型に渦流レベル計４を取付け、この状態で渦流レベ
ル計４にて溶鋼レベルの測定を行う。この際オペレータ
は、測定モード選択部80にて第１模擬測定モードを選択
する。第１模擬測定モードが選択されると、第１記憶動
作信号が第１メモリ82に与えられ、これによって第１メ
モリ82は、無底模擬鋳型測定時の受信コイル42の検出電
圧を記憶する。

【００２３】次に、溶鋼が入っている場合の鋳型を模擬
すべく金属製の底を備え、その底の深さが可変式となっ
ており、実際の鋳型Ｍとその寸法が等しい有底模擬鋳型
に渦流レベル計４を取付け、その底の深さを、渦流レベ
ル計４の検出電圧が飽和する深さ（無限遠点）とした状
態で渦流レベル計４にて溶鋼レベルの測定を行う。この
際オペレータは、測定モード選択部80にて第２模擬測定
モードを選択する。第２模擬測定モードが選択される
と、第３記憶動作信号が第３メモリ84に与えられ、これ
によって第３メモリ84は、有底模擬鋳型測定時の受信コ
イル42の検出電圧を記憶する。

【００２４】次に、渦流レベル計４を実際の鋳型Ｍに取
付け、鋳型Ｍ内に溶鋼２が入っていない状態（空鋳型状
態）で、渦流レベル計４にて溶鋼レベルの測定を行う。
この際オペレータは、測定モード選択部80にて空鋳型実
測定モードを選択する。空鋳型実測定モードが選択され
ると、第２記憶動作信号が第２メモリ83に与えられ、こ
れによって第２メモリ83は、空鋳型実測定時の受信コイ
ル42の検出電圧を記憶する。以上の如き測定準備が完了
すると、実際の溶鋼レベルの測定を行う。

【００２５】次に実際の溶鋼レベル測定時の本発明装置
の動作について説明する。実際の溶鋼レベル測定を行う
際オペレータは、測定モード選択部80にて実測定モード
を選択する。渦流レベル計４は、電源５から送信コイル
41への通電により溶鋼２の表面に渦電流を生ぜしめ、こ
れに伴って生じる磁場の変化を、受信コイル42の端子電
圧の変化として検出し、その検出電圧は、受信コイル42
から増幅器６及びA/D変換器７を経てレベル演算部８に
与えられる。

【００２６】レベル演算部８では、実測定モードが選択
されると、測定モード選択部80から第１メモリ82，第２
メモリ83及び第２メモリ83に第１出力動作信号，第２出
力動作信号及び第３出力動作信号が与えられ、前述の如
く記憶されたデータが第１メモリ82，第２メモリ83及び
第２メモリ83から出力される。第１演算部81では、受信
コイル42の検出電圧から第１メモリ82の出力である無底
模擬鋳型測定時の受信コイル42の検出電圧が減算され、
これによって、受信コイル42の検出電圧における、鋳型
Ｍの銅板のみの影響による検出電圧増加分が除去され
る。

【００２７】第２演算部85では、第１メモリ82の出力で
ある無底模擬鋳型測定時の受信コイル42の検出電圧から
第２メモリ83の出力である空鋳型実測定時の受信コイル
42の検出電圧が減算され、これによって、増幅器６の増
幅特性の経時変化及び渦流レベル計４の取付位置の誤差
等に起因する検出特性の経時変化の影響による検出電圧
増加分が求められる。

【００２８】第３演算部86では、第１演算部81の出力で
ある補正後の検出電圧から、第３メモリ84の出力である
有底模擬鋳型測定時の受信コイル42の検出電圧と、第２
演算部85の出力である受信コイル42の検出特性の経時変
化の影響による検出電圧増加分とが減算される。この場
合は、第３メモリ84の出力の減算によって、鋳型Ｍの銅
板と、溶鋼２との影響による検出電圧増加分が除去さ
れ、第２演算部85の出力によって、検出特性の経時変化
の影響による検出電圧増加分が除去される。

【００２９】このように補正された検出電圧は、第３演
算部86から電圧／溶鋼レベル変換部87へ与えられ、溶鋼
レベルに変換され、その溶鋼レベルが表示部９に表示さ
れる。

【００３０】以上の如く補正された受信コイル42の検出
電圧は、最終的には、図４に示される如き特性とされ
る。図４は未補正の受信コイル42の検出特性と、補正さ
れた受信コイル42の検出特性とを比較して表したグラフ
であり、縦軸に検出電圧、横軸に渦流レベル計４から溶
鋼２までの距離（溶鋼レベル）を夫々とり、これらの関
係を、未補正の検出特性は破線、補正された検出特性は
実線にて示してある。図４から明らかな如く、未補正の
検出特性から前述の如き検出電圧増加分が除去される
と、検出電圧が一様に下がり、これによって、補正され
た検出特性は、前述の如き電圧／溶鋼レベル変換部87に
設定されている特性曲線と略等しくなる。このように、
本発明装置にあっては、受信コイル42の検出電圧から、
鋳型Ｍの銅板の影響が除去され、精度が高い溶鋼湯面レ
ベルの測定が行える。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明装置において
は、渦流レベル計の電気的特性の経時変化及び鋳型の状
態変化等を含む渦流レベル計の検出出力特性の経時変化
量を表すものである、第１の記憶手段に記憶された基準
値と前記第２の記憶手段に記憶された実測値との偏差
と、鋳型の電気的特性が渦流レベル計の検出出力に与え
る影響を表す、第１の記憶手段に記憶された基準値と、
鋳型及び溶融金属の電気的特性が渦流レベル計の検出出
力に与える影響を表す、第３の記憶手段に記憶された検
出出力とに基づいて、湯面レベルの実測の際の渦流レベ
ル計の検出出力が補正されるため、渦流レベル計の検出
出力特性の経時変化量と、鋳型の電気的特性が渦流レベ
ル計の検出出力に与える影響と、鋳型及び溶鋼の電気的
特性が渦流レベル計の検出出力に与える影響とが渦流レ
ベル計の検出出力から除去できるので、鋳型の銅板の影
響を受けることなく、高い分解能で、かつ広いレンジで
湯面レベルが測定できる等、本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶融金属湯面レベル測定装置の構
成を示す模式的ブロック図ある。

【図２】レベル演算部の詳細な構成を示すブロック図で
ある。

【図３】電圧／溶鋼レベル変換部に設定されている特性
曲線を示すグラフである。

【図４】未補正の検出特性と補正された検出特性とを比
較して表したグラフである。

【符号の説明】

２ 溶鋼 ４ 渦流レベル計 81 第１演算部 82 第１メモリ 83 第２メモリ 84 第３メモリ 85 第２演算部 86 第３演算部 Ｍ 鋳型

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 連続鋳造を行う鋳型内での溶融金属の湯
   面レベルに応じた信号を出力する渦流レベル計の検出出
   力に基づいて、溶融金属の湯面レベルの測定値を得る溶
   融金属湯面レベル測定装置において、 前記鋳型内に溶融金属が存在しない状態での前記渦流レ
   ベル計の検出出力の基準値を記憶する第１の記憶手段
   と、 前記鋳型内に溶融金属が存在しない状態での前記渦流レ
   ベル計の検出出力の実測値を記憶する第２の記憶手段
   と、 前記鋳型内に極少量の溶融金属が存在する状態での前記
   渦流レベル計の検出出力に相当する検出出力を記憶する
   第３の記憶手段と、 前記第１の記憶手段に記憶された基準値と、前記第２の
   記憶手段に記憶された実測値との偏差を求める手段と、 該手段で求められた偏差，第１の記憶手段に記憶された
   基準値及び第３の記憶手段に記憶された検出出力に基づ
   いて、湯面レベルの測定の際の前記渦流レベル計の検出
   出力を補正する手段と を具備することを特徴とする溶融金属湯面レベル測定装
   置。