JPH0560774A - 溶鋼の流速計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モールド内の溶鋼に受圧棒を浸漬して溶鋼流
の流速を計測する装置において、この計測装置の傾きを
補正するすることを目的とする。 【構成】 高温、耐蝕性ファインセラミックスからな
り、モールド内の溶鋼２１に浸漬して溶鋼流の圧力を受
ける受圧棒２と、受圧棒２が受けた圧力を検出して電気
信号に変換する受圧センサー４と、この受圧センサー４
の出力を演算して溶鋼流速に換算する演算器５と、この
計測装置の傾きを補正する機構とを具備する。 【効果】 本発明によれば、浸漬ノズルからモールド内
に流出する溶鋼流の流速を計測できるので、この流速値
に基づいてその流速を適度の範囲に維持することがで
き、溶鋼表面のモールドパウダーの鋳片中への巻き込み
を防止し、製品の疵の発生を防止するとともに歩留りを
向上させる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造設備の操業中
にモ−ルド内で流動する溶鋼の流速を計測する装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図３は連続鋳造時の状態を模式的に示し
た図である。連続鋳造においては、タンディッシュ２０
に受け入れられた溶鋼２１は浸漬ノズル２２を経由して
モ−ルド２３に注入される。モ−ルド２３は付設された
冷却箱２４によって冷却されており、モ−ルド２３内の
溶鋼は除々に冷却されて凝固し、連続的に引き抜かれ
る。この際、モ−ルド２３内の溶鋼２１は、電磁攪拌装
置２５によって攪拌される。又、モ−ルド２３内の溶鋼
２１上には、モ−ルドパウダ−２６が添加されている。

【０００３】ところで、浸漬ノズル２２から注入される
溶鋼は、モ−ルド２３の長辺方向に向けて設けられた吐
出口２７から勢い良く流出する。この溶鋼流は、通常の
状態においては、電磁攪拌装置２５の攪拌によって適度
に減速されるが、攪拌の制御が適当でなく、流速が大き
過ぎると、モ−ルド２３の壁面に激しく衝突して大きな
上向きの流れが発生する。このような上昇流が発生する
と、モ−ルドパウダ−２６が溶鋼２１中に巻き込まれ、
これが製品に疵が発生する原因となる。

【０００４】溶鋼流の流速を適度の範囲に維持するに
は、電磁攪拌装置２５を精度良く制御することを要する
が、このためには、溶鋼２１表面部の流速値が必要であ
る。現状においては、高温溶融物である溶鋼２１の流速
を計測する適当な手段はなく、浸漬ノズルの吐出口２７
の口径等に基づいて求めた溶鋼２１表面部流速の推定値
を用い、電磁攪拌装置２５を制御している。しかし、推
定値では、電磁攪拌装置２５を精度良く制御することは
出来ず、時には溶鋼２１中にモ−ルドパウダ−２６の巻
き込みが起こる。この対策として、特開昭６４−７１５
５６号公報「連続鋳造方法」、特開平２−８９５４４号
公報「連続鋳造における鋳型内溶鋼流動制御方法」等に
より、溶鋼の流速を制御する方法と装置が考えらてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
（特開平２−８９５４４号公報「連続鋳造における鋳型
内溶鋼流動制御方法」等）の溶鋼の流速計測は、渦流レ
ベル計により溶鋼の波高を計測するもので、溶鋼の流速
そのものを計測するものではなかった。そのため、溶鋼
の流速そのものを知るには、まだ適切な装置とはいえな
かった。

【０００６】そこで、本出願と同一出願人は、設置場所
が固定されたフロアをベースにして計測する溶鋼の流速
計測装置（特願平２−３０６６１４号）を提案した。

【０００７】しかし、連続鋳造設備の鋳造作業は湯面監
視やパウダーの投入作業や、製品の幅に合った寸法にモ
ールドを設定する（モールドの幅換という）ため、モー
ルドの幅換作業等があり、本装置をフロアに固定して計
測すると操業の障害となるばかりか、補修作業等を考慮
するならば、装置は大掛かりとなる新たな問題を生じ
た。

【０００８】このため、本装置の取付けはタンディッシ
ュ部に固定し、変換器等をタンディッシュカー等に設置
することが最も実用的である。但し、タンディッシュ部
に固定した本装置は、タンディッシュを交換するときに
は容易に着脱可能としておくことが必要である。

【０００９】連続鋳造するときに、溶鋼を鍋から一旦タ
ンディッシュに受入れ、この溶鋼が浸漬ノズルを経由し
てモールドに注入する。しかし、単にタンディッシュに
固定しただけでは、タンディッシュはヒンジ部４点で支
えられており、溶鋼の受入れ時にタンディッシュに歪み
をもたらすため、この受け入れる溶鋼の量の変化による
歪みによって溶鋼の流速計測装置は傾き、零点の変化と
して計測出力にバイアスを発生させるといった問題があ
る。

【００１０】このバイアスは、タンディッシュに受け入
れる溶鋼の量で補正するか、溶鋼の流速計測装置自身の
傾きを計測して補正する必要があり、後者で問題を解決
する手段をとることにより、本発明に到逹した。

【００１１】すなわち、本発明はタンディッシュ部に取
付ける溶鋼流速計測装置であり、タンディッシュの傾き
を補正する機構をもつ計測装置を提供することを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、高温・耐蝕性ファインセラミックスか
らなり、モ−ルド内の溶鋼に浸漬して溶鋼流の圧力を受
ける受圧棒と、上部が軸着され、下部に前記受圧棒を取
着する受圧棒取付け金具と、この受圧棒取付け金具に接
して配置され、前記受圧棒が受けた圧力を検出して電気
信号に変換する受圧センサ−と、この受圧センサ−の出
力を演算して溶鋼流速に換算する演算器と、この装置の
傾きを補正する機構とを具備した溶鋼の流速計測装置と
したものである。

【００１３】

【作用】前記流速計測装置は、溶鋼流の圧力を検出し、
この圧力を溶鋼流速に変換する方式であり、溶鋼流の圧
力を受ける受圧棒とこの受圧棒が受けた圧力を検出する
受圧センサ−とが分離された構成になっている。このた
め、受圧センサ−は溶鋼によって加熱された受圧棒の熱
影響を直接、伝熱によって受けることがなく、モ−ルド
内のような悪条件下の計測が可能となっている。又、こ
の圧力検出方式は、計測中に受圧棒が計測中に浸食され
ることなく、その大きさに変化が生じないことが前提で
あるが、受圧棒を、高温に耐え、且つ浸食に強いファイ
ンセラミックスで形成されているので、溶鋼中への浸漬
に耐えられる。

【００１４】さらに、本発明では、上記課題を達成する
ために、本装置をタンディッシュに取付けて使用すると
きに、溶鋼量の変化によりタンディッシュの歪みによっ
て生じる本装置の傾きを、自動的に補正する機構を具備
している。

【００１５】

【実施例】以上に説明した内容の実施例を次に示す。

【００１６】図１、図２は、本発明による傾斜角補正機
能付溶鋼表面の流速計測装置の一実施例を示す概略構成
図であり、図４は、受圧棒の重心位置における重量の関
数で補正が可能であることを示す実験データである。

【００１７】図１は本発明に係る一実施例の説明図であ
る。この装置は上述のように配置され、モ−ルド内の溶
鋼２１に浸漬して溶鋼流の圧力を受ける受圧棒２と、受
圧棒２を取り付ける受圧棒取付け金具３と、受圧棒２が
受けた圧力を検出する受圧センサ−４と、受圧センサ−
の出力を演算して溶鋼流速に換算する演算器５と傾斜角
センサー３１とを備えている。

【００１８】図２は本発明の流速計測装置を配置した状
態を示す図である。２は受圧棒、６は、流速計測装置ボ
ックス、１０はセンサ支持金具、１１はスライディング
ノズルカセット、２０はタンディッシュ、２２は浸漬ノ
ズルを示す。この図のように、流速計測装置は着脱可能
なようにスライディングノズルカセット１１側に備えら
れ、その検出部である受圧棒２が溶鋼２１の表面部に配
置される。図３のように、浸漬ノズルの吐出口２７から
流出した溶鋼流２８はモ−ルド２３の壁面部で反転して
表面部まで旋回するので、受圧棒２はその流路に配置さ
れる。

【００１９】受圧棒２は高温に耐え且つ浸食され難いフ
ァインセラミックスよりなる円柱状の棒体で、一例とし
ては、モリブデン−ジルコニア焼結体によって形成され
ている。受圧棒２の径は、通常、１０〜２０ｍｍ程度で
ある。又、受圧棒２の長さは、その先端部が１０〜１５
０ｍｍ程度溶鋼２１中に浸漬されるようにする。受圧棒
取付け金具３はステンレス鋼等の金属製で、その下部に
受圧棒２を係止しており、受圧棒２と受圧棒取付け金具
３は一体構造になっている。受圧棒取付け金具３はその
上部がセンサ支持金具１０に配置されたボックス６に軸
着されて回動可能に懸吊され、このボックス６内に収納
されている。７は軸である。ボックス６に収納された部
分の受圧棒取付け金具３には突起８が設けられ、この突
起８と接する位置に受圧センサ−４が配置されている。
受圧センサ−４は歪みゲ−ジ式で、受圧棒取付け金具の
突起８の押圧によって生じた変位量を電気信号に変換し
て演算器５に送る。

【００２０】受圧棒取付け金具３の上部及び受圧センサ
−４をボックス６内に収納したのは、受圧センサ−４は
温度変化の影響を受けるので、その温度補償が可能な程
度に受圧センサ−４近傍の温度変化を少なくし、正確な
出力の取り出しを可能にするためである。そして、ボッ
クス６内の受圧センサ−４の近傍には温度計の検出端９
が配置されている。

【００２１】溶鋼鍋３０から受けた溶鋼は、タンディッ
シュ２０に移されさらに浸漬ノズル２２を通り連続的に
鋳造するための受け口であるモールド２３に導かれる。
モールド２３内では矢印の方向に流れが発生する。モー
ルド２３は連続的に鋳造するため一次冷却を兼ねてお
り、その壁は熱伝導率の高い銅製の冷却箱となってい
る。銅に溶鋼が付着するのを防止するために、パウダー
２６を潤滑剤として使用し、さらにモールドを上下に振
動させている。電磁攪拌制御装置２５で電流の方向を変
えることによって磁極の方向が変わり、溶鋼に及ぼす力
の方向を変える。また、電流の強さを変えることで攪拌
力を制御できる。これによってモールド２３内での溶鋼
の流れを制御するものである。

【００２２】上記のように構成された装置による溶鋼２
１の流速計測は次のように行われる。スライディングノ
ズルカセット１１に固定した溶鋼流速計１の受圧棒２を
モールド内２３に浸漬すると、受圧棒２には溶鋼流の圧
力が掛り、受圧点Ｑ（受圧棒取付け金具の突起８と受圧
センサ−４との接点）には力Ｆが作用する。この力Ｆは
受圧センサ−４によって検出される。受圧センサー４内
には、温度特性の補償用に温度検出端９を内蔵させ温度
補正を可能としている。

【００２３】図４（ａ）は、溶鋼の流速に対する受圧棒
２の傾きを示す図である。溶鋼の水平の流れ方向と同一
の垂直軸に本装置の傾きを持つ場合の出力を図４（ｂ）
に示す。この場合、装置の傾きと出力の関係から流速を
補正できる。但し、溶鋼の水平の流れ方向に直交する垂
直軸に本装置の傾きを持つ場合には、図４（ｃ）に示す
ように、この方向での角度補正は計測精度から考慮して
非常に小さいため無視できる。本装置の傾斜角は傾斜角
センサー３１により検知され、溶鋼流速計１の傾斜を検
出し演算器５で温度と共に補正を可能としている。演算
器５では、次式に基づいて演算され、溶鋼２１の流速Ｖ
が求められる。

【００２４】

【数１】

【００２５】また、温度計測値は検出端９から演算器５
に送られ、この計測値によって上記溶鋼流速が補正され
る。

【００２６】上記のようにして得られた流速値は電磁攪
拌装置の制御機構に入力され、溶鋼流の流速が適度の範
囲に精度良く維持される。

【００２７】

【発明の効果】本発明は溶鋼の表面流速計測装置に傾き
を検出する傾斜角センサーを内蔵して自動的に補正する
機能を付加して、傾きによる溶鋼表面の流速バイアスを
消去するため、溶鋼の表面流速計測装置設置状況に影響
を受けることがなくリアルタイムで絶対値計測ができ
る。

【００２８】このことにより、溶鋼表面の流速自動制御
も可能となり、溶鋼表面にあるパウダーの巻き込みを防
止できるため、安定した製品の供給および歩留が向上す
る効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の説明図である。

【図２】本発明の流速計測装置を配置した状態を示す図
である。

【図３】連続鋳造時の状態を模式的に示した図である。

【図４】受圧棒の重心位置における重量の関数で補正が
可能であることをしめす実験データ図である。

【符号の説明】

１ 流速計測装置 ２ 受圧棒 ３ 受圧棒取付け金具 ４ 受圧センサ− ５ 演算器 ６ ボックス ７ 軸 ８ 突起 ９ 温度検出端 １０ センサ支持金具 １１ スライディングノズルカセット ２０ タンディッシュ ２１ 溶鋼 ２２ 浸漬ノズル ２３ モ−ルド ２６ モ−ルドパウダ− ２７ 浸漬ノズルの吐出口 ２８ 溶鋼流 ３０ 溶鋼鍋 ３１ 傾斜角センサー

フロントページの続き (72)発明者 竹中 正樹 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温・耐蝕性ファインセラミックスから
   なり、モ−ルド内の溶鋼に浸漬して溶鋼流の圧力を受け
   る受圧棒と、上部が軸着され、下部に前記受圧棒を取着
   する受圧棒取付け金具と、この受圧棒取付け金具に接し
   て配置され、前記受圧棒が受けた圧力を検出して電気信
   号に変換する受圧センサ−と、この受圧センサ−の出力
   を演算して溶鋼流速に換算する演算器と、この装置の傾
   きを補正する機構とを具備したことを特徴とする溶鋼の
   流速計測装置。