JPH0540058A - 連続鋳造機の湯面レベル計及び該装置を用いた湯面レベルの測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】モールド５１内の湯面レベル面に対して垂直に
保持されると共に、送信コイル３３と受信コイル３４と
が内蔵されたフロートガイドパイプ３１と、フロートガ
イドパイプ３１内を上下する竿３２ａを上部に有するセ
ラミックスフロート３２と、セラミックスフロート３２
の上方にセットされた距離センサ３８とを備え、鋳造初
期は、送信コイル３３で受信コイル３４を励振させたフ
ロートガイドパイプ３１内をセラミックスフロート３２
上部の竿３２ａが上昇する時に変化する受信コイル３５
の誘導電圧を測定して湯面レベルを測定し、定常状態の
鋳造時には、竿３２ａの上端との距離を距離センサ３８
で測定する。 【効果】鋳造初期から定常状態の鋳造時までの広い範囲
の湯面レベルの変動を連続的に、かつ高い応答性及び精
度で測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造機の湯面レベル
計及び該装置を用いた湯面レベルの測定方法に関し、よ
り詳細には連続鋳造機のモールド内やタンディシュ内の
溶鋼の湯面レベルを測定するための湯面レベル計及びそ
の装置を用いた湯面レベルの測定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
連続鋳造機のモールド内の湯面レベルを測定する方法と
して、渦流方式、レーザ方式あるいはフロート方式等が
採用されている。渦流方式は一般に広く用いられてお
り、図５に示したように、電源１１より１次コイル１２
に高周波を印加して励振させ、溶鋼５０表面に生じる渦
電流が湯面レベルにより変化することを利用し、この２
次コイル１３に生じる誘導電圧を介してレベル計１０で
測定することによって湯面レベルを検知している。つま
り、溶鋼５０表面の渦電流はその湯面レベルの変化に伴
って変化することから、２次コイル１３に生じる誘導電
圧を測定することによって間接的に溶鋼５０の湯面レベ
ルを検知している。しかしながら、連続鋳造機の溶鋼５
０の湯面レベルは鋳造初期から定常状態の鋳造時までの
広い範囲で連続的に測定できることが望ましいのに対
し、この方式は応答は速いが測定レンジが１００〜１５
０mmと狭く、しかも溶鋼５０等からの保護のために１次
コイル１２、２次コイル１３等を上方へ配設するので、
有効測定レンジは上記測定レンジの５０％以下であっ
た。このため、渦流方式はオートスタート用として使用
することができないという課題があった。また溶鋼５０
を注入するモールド５１は、通常Ｃｕ板で構成されてい
るため、この方式ではモールド５１の影響を受け易く、
精度良く湯面レベルを測定することができなかった。

【０００３】レーザ方式は近年採用されつつある方式で
あり、図６に示したように、レーザ距離計１４の発振部
１５より発振されたレーザ光を溶鋼５０の表面に照射
し、反射されたレーザ光をセンサ部１６で受信してその
反射角度を測定し、測定された反射角度より湯面レベル
を求める方式である。このレーザ距離計１４を用いたレ
ーザ方式は、精度が高く応答が速いという利点を有して
おり、また測定レンジが３００〜４００mmと広いものも
使用可能であるという利点もある。しかしながら測定レ
ンジの狭いレーザ距離計１４は安価であるのに対し、測
定レンジが広いレーザ距離計１４の価格は非常に高く、
しかも溶鋼５０表面にパウダが投入されるとレーザ距離
計１４はパウダ上面との距離をそのまま測定してしまう
ため、パウダ投入前後で湯面レベルの測定値が大きく変
化したり、測定位置により測定値がバラツクという課題
があった。従ってレーザ方式は、定常状態の鋳造時の湯
面レベルの測定用としては使用できず、オートスタート
専用としてしか用いることができなかった。

【０００４】一方、フロート方式は特開平２−１３３１
５６号公報に開示されている方式であり、図７に示した
ように湯面レベルの変化に応じて昇降するフロート１８
により梃子部材１７が回動し、この梃子部材１７の他端
に取り付けられたマグネット１９の動きを各マグネット
スイッチ２０…で検出することによって湯面レベルを検
知する方式である。この方式においては、フロート１８
が溶鋼５０に投入されたパウダ上に乗るのではなく溶鋼
５０そのものの表面に浮くので、真の湯面レベルを相対
的に検知することができると共に、測定レンジも４００
mmと広いという利点を有している。しかしながら、この
ような方式のフロートレベル計２１では耐久性等に劣
り、定常状態の鋳造時の湯面レベルの測定用としては精
度的に問題があるため、オートスタート専用としてしか
用いることができないという課題を有していた。また上
記したように、マグネット１９の動きを各マグネットス
イッチ２０…で検出することによって湯面レベルを検知
しているので、湯面レベルを連続的に測定することがで
きなかった。

【０００５】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、鋳造初期から定常状態の鋳造時までの広い範
囲を連続的に測定することができると共に、定常状態の
鋳造時の湯面レベルを応答性良く、精度良く測定するこ
とができ、しかもパウダの影響を受けることがない連続
鋳造機の湯面レベル計及び該装置を用いた湯面レベルの
測定方法を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る連続鋳造機の湯面レベル計は、連続鋳造
機のモールド内に溶鋼湯面レベル面に対して垂直に保持
されたフロートガイドパイプと該フロートガイドパイプ
内を上下する竿を上部に有するセラミックスフロート
と、該セラミックスフロートの上方にセットされた距離
センサとを備えた連続鋳造機の湯面レベル計であって、
前記フロートガイドパイプ内には送信コイルと受信コイ
ルとが内蔵され、前記セラミックスフロート上部の竿表
面には金属層が設けられていることを特徴とし、また上
記連続鋳造機の湯面レベル計において、距離センサがレ
ーザ距離計であることを特徴としている。

【０００７】さらに本発明に係る連続鋳造機の湯面レベ
ル計を用いた湯面レベルの測定方法は、鋳造初期は、送
信コイルで受信コイルを励振させたフロートガイドパイ
プ内をセラミックスフロート上部の竿が上昇する時に変
化する受信コイルの誘導電圧を測定して湯面レベルを測
定し、定常状態の鋳造時には、前記竿の上端との距離を
距離センサで測定することを特徴としている。

【０００８】

【作用】上記した装置によれば、連続鋳造機のモールド
内に溶鋼湯面レベル面に対して垂直に保持されたフロー
トガイドパイプと該フロートガイドパイプ内を上下する
竿を上部に有するセラミックスフロートと、該セラミッ
クスフロートの上方にセットされた距離センサとを備え
た連続鋳造機の湯面レベル計であって、前記フロートガ
イドパイプ内には送信コイルと受信コイルとが内蔵さ
れ、前記セラミックスフロート上部の竿表面には金属層
が設けられているので、鋳造初期において、溶鋼の湯面
が上昇すると前記セラミックスフロートが上昇し、これ
に伴って前記フロートガイドパイプ内を前記竿が上方に
移動して前記受信コイルの誘導電圧が変化する。この誘
導電圧を測定することによって定常状態の鋳造時までの
湯面レベルが求められる。また前記竿の上端が前記フロ
ートガイドパイプより突出し、鋳造が定常状態となった
ことが検知された時点で、前記距離センサに切り換えら
れ、湯面レベルの変動により上下する前記竿の上端まで
の距離が前記距離センサによって測定されて湯面レベル
が求められる。このように鋳造初期から定常状態の鋳造
時までの広い範囲の湯面レベルの変動を連続的に測定す
ることが可能となる。

【０００９】また、上記した装置において距離センサが
レーザ距離計である場合には、該レーザ距離計より発振
されたレーザ光を前記竿の上端に照射し、反射されたレ
ーザ光の反射角度から湯面レベルが求められる。また前
記レーザ距離計は精度が高く応答が速いので、定常状態
の鋳造時の測定にレーザ距離計を用いることによって湯
面レベルが精度良く測定されることとなる。

【００１０】さらに上記した方法によれば、鋳造初期
は、送信コイルで受信コイルを励振させたフロートガイ
ドパイプ内をセラミックスフロート上部の竿が上昇する
時に変化する受信コイルの誘導電圧を測定して湯面レベ
ルを測定し、定常状態の鋳造時には、前記竿の上端との
距離を距離センサで測定するので、鋳造初期から定常状
態の鋳造時までの広い範囲の湯面レベルの変動が連続的
に、かつ高い応答性及び精度で測定されこととなる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る連続鋳造機の湯面レベル
計及び該装置を用いた湯面レベルの測定方法の実施例を
図面に基づいて説明する。なお、従来例と同一機能を有
する構成部品には同一符号を付すこととする。図１は本
実施例に係る連続鋳造機の湯面レベル計をモールド内に
配設したときの様子を概略的に示した説明図であり、図
２は図１におけるII−II線断面図である。図中３０は湯
面レベル計であり、湯面レベル計３０はフロートガイド
パイプ３１と、表面に金属層が形成された竿３２ａを上
部に有するセラミックスフロート３２と、距離センサ３
８とを備えている。上記フロートガイドパイプ３１の断
面略方形形状の本体部３１ａの略中心箇所には略円形の
孔３１ｂが穿設されており、フロートガイドパイプ３１
は図示しない保持手段によって保持されてモールド５１
内の溶鋼５０の湯面レベル面に対して垂設されている。
フロートガイドパイプ３１内には送信コイル３３と受信
コイル３４とが、上記孔３１ｂを挟んで互いに対向する
ように内蔵されており、送信コイル３３には交流電源３
５が接続されている。また受信コイル３４は、受信され
た高周波を検波する受信アンプ３６を介し、後述する演
算処理ＣＰＵ４０に接続されている。このフロートガイ
ドパイプ３１の下方にはセラミックスフロート３２が配
設されており、セラミックスフロート３２上部の竿３２
ａはフロートガイドパイプ３１の孔３１ｂ内を上下に移
動するようになっている。またセラミックスフロート３
２及びフロートガイドパイプ３１の上方には、例えばレ
ーザ距離計１４からなる距離センサ３８が配設されてい
る。

【００１２】このように構成された湯面レベル計３０を
用いて湯面レベルを測定する場合、図１に示したように
セラミックスフロート３２をまずダミーバーヘッド５２
上に設置する。これと共に、送信コイル３３には交流電
源３５より１００kHz 程度の高周波を印加し、励振させ
る。連続鋳造機のノズル５３よりモールド５１内に溶鋼
５０が注入されて鋳造が開始されると、溶鋼５０の湯面
上昇に伴ってセラミックスフロート３２が上昇し、フロ
ートガイドパイプ３１の孔３１ｂ内をセラミックスフロ
ート３２上部の竿３２ａが上方に移動する。そして竿３
２ａの移動に応じて受信コイル３４の誘導電圧が変化す
る。この誘導電圧値は受信アンプ３６を介して演算処理
ＣＰＵ４０で測定され、そこで湯面レベルが演算され
る。

【００１３】図３は湯面レベル計の信号処理システムを
概略的に示した構成図であり、ある誘導電圧値を有する
信号が受信アンプ３６に入力されると、信号はここで高
周波検波されて増幅され、この後アンプ及び直線化回路
３９に送られてさらに増幅され、直線化される。次いで
増幅及び直線化された信号は演算処理ＣＰＵ４０に出力
され、演算処理ＣＰＵ４０は入力された信号の電圧の変
化から湯面レベルを演算し、演算結果を所定の装置に出
力する。このように誘導電圧の変化から湯面レベルが求
められる。この差動トランスを応用した渦流方式による
湯面レベルの測定は、上記したように湯面より離れた竿
３２ａの移動により変化する誘導電圧を測定することに
よって行なっているので、鋳造初期から定常状態の鋳造
時までの広い範囲、すなわちモールド５１内に溶鋼５０
がある程度注入されてセラミックスフロート３２上部の
竿３２ａの上端がフロートガイドパイプ３１の孔３１ｂ
より突出するまでの広い範囲の測定に用いることができ
る。

【００１４】次に、竿３２ａの上端がフロートガイドパ
イプ３１の孔３１ｂより突出し、鋳造が定常状態となっ
たことが検知された時点で、今度は距離センサ３８を用
い、湯面レベルの変動により上下するセラミックスフロ
ート３２上部の竿３２ａの上端までの距離を測定し、湯
面レベルを求める。例えば距離センサ３８がレーザ距離
計１４である場合、レーザ距離計１４はレーザ光を竿３
２ａの上端に照射し、反射されたレーザ光を受信する。
受信信号は図３に示したようにレーザ距離アンプ４１を
介して演算処理ＣＰＵ４０に送られ、演算処理ＣＰＵ４
０は受信結果より湯面レベルを演算し、演算結果より湯
面レベル制御信号を所定の装置に出力する。このように
レーザ距離計１４等の距離センサ３８と竿３２ａの上端
との距離の変化によって、湯面レベルが求められて湯面
レベルが制御される。

【００１５】一般にレーザ距離計１４は精度が高く応答
が速いので、定常状態の鋳造時の測定にこのレーザ距離
計１４を用いることによって湯面レベルを精度良く測定
することができる。またレーザ距離計１４では、湯面よ
り離れた竿３２ａの上端までの距離を測定するので、溶
鋼５０の放射熱を受けることがなくレーザ距離計１４を
水冷する必要がないため、レーザ距離計１４を小型化す
ることができる。さらに定常状態の湯面レベルの測定に
おいては、湯面レベルの変動が少なく測定レンジは狭い
ので、安価なレーザ距離計１４を用いることができる。
また、定常状態の鋳造時にパウダが投入されても、セラ
ミックスフロート３２はパウダに浮かず溶鋼５０に浮く
のでパウダによる影響はなく、しかもパウダにレーザが
反射されることがないので湯面レベルを精度良く測定す
ることができる。

【００１６】図４は本実施例に係る湯面レベル計３０を
用いたときの湯面レベル測定値と時間との関係を示した
グラフであり、定常状態となるまで上昇する溶鋼５０の
湯面レベルは上記差動トランスを応用した渦流方式によ
って測定され、定常状態となった時点で距離センサ３８
に切り換えられ、湯面レベルの変動が連続的に測定され
る。このように本実施例に係る湯面レベル計３０は、鋳
造初期においてはオートスタート用として、また定常状
態の鋳造時においては湯面レベルの制御用として広い範
囲の測定に用いることができる。

【００１７】なお、実際に上記した湯面レベル計３０及
び測定方法を用いて湯面レベルを測定したところ、測定
精度は±０．２mm、応答性は１０Hzであり、湯面レベル
制御精度は±１mmであった。これに対し、従来の渦流方
式で湯面レベルを測定したところ測定精度は±１mm、応
答性は３Hz、湯面レベル制御精度は±２mmであった。こ
の結果からも本実施例に係る湯面レベル計３０及び測定
方法を用いれば、湯面レベルの測定精度を向上させるこ
とができ、さらに湯面レベル制御精度を向上させること
ができることが確認された。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る連続
鋳造機の湯面レベル計は連続鋳造機のモールド内に溶鋼
湯面レベル面に対して垂直に保持されたフロートガイド
パイプと該フロートガイドパイプ内を上下する竿を上部
に有するセラミックスフロートと、該セラミックスフロ
ートの上方にセットされた距離センサとを備えた連続鋳
造機の湯面レベル計であって、前記フロートガイドパイ
プ内には送信コイルと受信コイルとが内蔵され、前記セ
ラミックスフロート上部の竿表面には金属層が設けられ
ているので、鋳造初期においてはオートスタート用とし
て、また定常状態の鋳造時においては湯面レベルの制御
用として広い範囲の測定に用いることができる。また、
前記セラミックスフロートはパウダに浮かず溶鋼に浮く
のでパウダによる影響はなく、湯面レベルを精度良く測
定することができる。

【００１９】また上記装置において、距離センサがレー
ザ距離計である場合には、定常状態の鋳造時の湯面レベ
ルの測定を精度良く行なうことができる。またパウダに
よりレーザが反射されてしまうことがないため、一層測
定精度が向上することとなる。

【００２０】さらに本発明に係る連続鋳造機の湯面レベ
ル計を用いた湯面レベルの測定方法は、鋳造初期は、送
信コイルで受信コイルを励振させたフロートガイドパイ
プ内をセラミックスフロート上部の竿が上昇する時に変
化する受信コイルの誘導電圧を測定して湯面レベルを測
定し、定常状態の鋳造時には、前記竿の上端との距離を
距離センサで測定するので、鋳造初期から定常状態の鋳
造時までの広い範囲の湯面レベルの変動を連続的に、し
かも応答性及び精度良く測定することができる。従って
湯面レベル制御の精度が向上し、スラブのパウダ巻き込
みキズを減少させることができると同時に品質の良いス
ラブを製造することができる。さらに鋳造速度も速める
ことができ、生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る連続鋳造機の湯面レベル計をモ
ールド内に配設したときの様子を概略的に示した模式的
断面図である。

【図２】図１におけるII−II線断面図である。

【図３】湯面レベル計の信号処理システムを概略的に示
した構成図である。

【図４】本実施例に係る湯面レベル計を用いたときの湯
面レベル測定値と時間との関係を示したグラフである。

【図５】従来の渦流方式により湯面レベルを測定してい
る様子を概略的に示した構成図である。

【図６】従来のレーザ方式により湯面レベルを測定して
いる様子を概略的に示した構成図である。

【図７】従来のフロート方式により湯面レベルを測定し
ている様子を概略的に示した構成図である。

【符号の説明】

１４ レーザ距離計 ３０ 湯面レベル計 ３１ フロートガイドパイプ ３２ セラミックスフロート ３２ａ 竿 ３３ 送信コイル ３４ 受信コイル ３８ 距離センサ ５０ 溶鋼 ５１ モールド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造機のモールド内に溶鋼湯面レベ
   ル面に対して垂直に保持されたフロートガイドパイプと
   該フロートガイドパイプ内を上下する竿を上部に有する
   セラミックスフロートと、該セラミックスフロートの上
   方にセットされた距離センサとを備えた連続鋳造機の湯
   面レベル計であって、前記フロートガイドパイプ内には
   送信コイルと受信コイルとが内蔵され、前記セラミック
   スフロート上部の竿表面には金属層が設けられているこ
   とを特徴とする連続鋳造機の湯面レベル計。
2. 【請求項２】 距離センサがレーザ距離計であることを
   特徴とする請求項１記載の連続鋳造機の湯面レベル計。
3. 【請求項３】 鋳造初期は、送信コイルで受信コイルを
   励振させたフロートガイドパイプ内をセラミックスフロ
   ート上部の竿が上昇する時に変化する受信コイルの誘導
   電圧を測定して湯面レベルを測定し、定常状態の鋳造時
   には、前記竿の上端との距離を距離センサで測定するこ
   とを特徴とする請求項１記載の連続鋳造機の湯面レベル
   計を用いた湯面レベルの測定方法。