JPH06147956A - 連続鋳造装置用モールドの液面測定装置 - Google Patents

連続鋳造装置用モールドの液面測定装置

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JPH06147956A
JPH06147956A JP32738492A JP32738492A JPH06147956A JP H06147956 A JPH06147956 A JP H06147956A JP 32738492 A JP32738492 A JP 32738492A JP 32738492 A JP32738492 A JP 32738492A JP H06147956 A JPH06147956 A JP H06147956A
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JP
Japan
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measuring device
molten metal
liquid level
mold
level measuring
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Withdrawn
Application number
JP32738492A
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English (en)
Inventor
Takao Fubuki
隆夫 雪吹
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湯面レベルの絶対値が把握でき、スプラッシ
ュ等の外乱による影響を受けず、応答性もよく、しかも
作業開始時における湯面の上昇をも測定することができ
る液面測定装置を提供する。 【構成】 高周波パルス電圧発振器2と探触子アレイ3
と受信器4とを備えてなり、前記探触子アレイ3がモー
ルド外壁部6に設けられている冷却装置7の冷却媒体8
中に、モールド5内の湯面レベルLの変動方向に平行に
配設されてなる液面測定装置1である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造装置用モールド
の液面測定装置に関する。さらに詳しくは、連続鋳造装
置の作業開始時においてもモールド内の湯面の測定が可
能な液面測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より連続鋳造装置においては、製品
の品質保持の観点からタンディシュの底面のノズルから
の溶融金属(湯)の流量を調節がなされている。この流
量の調節は、ノズルに設けられた流量調節弁の開度を調
節することによりなされている。このため、図14乃至
図19に示す液面測定装置によりモールド内の湯面の測
定がなされている。
【0003】図14に示す液面測定装置は、渦流センサ
を用いて湯面の測定をなすものである。しかしながら、
この液面測定装置では、湯面レベルの絶対値が把握でき
ないこと、作業開始時における湯面の上昇が測定できな
いことなどの問題がある。
【0004】図15に示す液面測定装置は、γ線を用い
て湯面の測定をなすものである。しかしながら、この液
面測定装置では、γ線を用いているため人体に害を及ぼ
す危険性があること、測定装置が大掛かりになることな
どの問題がある。
【0005】図16に示す液面測定装置は、モールド壁
内に埋め込まれた熱電対を用いて測定をなすものであ
る。しかしながら、この液面測定装置では、応答性が悪
い、モールドのメインテナンスが煩雑であるなどの問題
がある。
【0006】図17に示す液面測定装置は、モールド内
に配設された電極を用いて測定をなすものである。しか
しながら、この液面測定装置では、スプラッシュが発生
した場合にはその影響により正確な測定がなし得ないと
ともに異物が混入しやすく、モールド消耗に伴うメイン
テナンスが煩雑であるという問題がある。
【0007】図18に示す液面測定装置は、湯面上方に
配設された超音波センサを用いて測定をなすものであ
る。しかしながら、この液面測定装置では、雰囲気温度
に変化か生じた場合に測定誤差が生ずること、スプラッ
シュが発生した場合にはその影響により正確な測定がで
きず、かつ、湯面のゆらぎ(波打)が生じた場合には測
定しにくく、さらに、作業開始時における湯面の上昇が
測定しにくいなどの問題がある。
【0008】図19に示す液面測定装置は、湯面上方に
配設されたレーザ発振器を用いて測定をなすものであ
る。しかしながら、この液面測定装置では、スプラッシ
ュが発生した場合にはその影響により正確な測定がなし
得ないこと、湯面のゆらぎ(波打)があると正確に測定
できないこと、作業開始時における湯面の上昇が測定し
にくいことなどの問題がある。
【0009】以上述べてきたように、従来の液面測定装
置は各々問題を有しており、さらなる改良が望まれてい
る。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、湯面レベルの
絶対値が把握でき、スプラッシュ等の外乱による影響を
受けず、応答性もよく、しかも作業開始時における湯面
の上昇をも測定することができる液面測定装置を提供す
ることを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の液面測定装置の
第1態様は、高周波パルス電圧発振器と複数の探触子を
有する探触子アレイと受信器とを備えてなり、前記探触
子アレイがモールド外壁部に設けられている冷却装置の
冷却媒体中に、モールド内の湯面の変動方向に平行に配
設されてなることを特徴としている。
【0012】本発明の液面測定装置の第2態様は、撮像
装置と画像処理装置とを備えてなり、前記画像処理装置
が外乱除去手段を有することを特徴としている。
【0013】本発明の液面測定装置の第2態様において
は、前記撮像装置に高速電子シャッターが装着されてな
るのが好ましい。
【0014】
【作用】本発明の液面測定装置の第1態様においては、
探触子アレイにより受信されるエコーのレベルの違いに
より、溶融金属部とその上の空気層とを明瞭に識別する
ことができる。ここで、この探触子アレイの各探触子の
位置は既知であるから、湯面レベルの絶対値も確実に把
握することができる。また、各探触子を所望ピッチで配
列すれば、所望精度で湯面レベルを把握することができ
る。さらに、空気層のあるところでは、探触子から発射
される超音波は空気層とモールド壁面との界面で反射さ
れ、空気層には入り込まないので、スプラッシュ等の空
気層における外乱に影響されることはない。その上、探
触子アレイの長さを適当に設定することにより、常に湯
面レベルを把握することができる。
【0015】本発明の液面測定装置の第2態様において
は、撮像装置により得られた画像の中から、スプラッシ
ュ等の空気層における外乱を画像処理装置の外乱除去手
段により除いて画像処理を行い、その結果得られた画像
により湯面レベルを測定しているので、湯面レベルを正
確に把握することができる。
【0016】また、撮像装置に高速電子シャッターが装
着された好ましい実施例においては、外乱除去手段によ
る外乱の除去が容易となる。
【0017】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
【0018】図1に本発明の第1態様の液面測定装置が
装備されている連続鋳造装置を示してある。また、図2
には本発明の第1態様の原理が示してある。図2から明
らかなように、本発明の第1態様の液面測定装置1は、
パルス発振器2と、探触子アレイ3と、受信器4とを主
要構成要素として備えている。この探触子アレイ3は、
複数の探触子T(図2に示す例では2個)が、所定ピッ
チで配列されているものである。この探触子アレイ3
は、モールド5のモールド壁6の外周部に設けられた冷
却装置7の冷却媒体8、例えば冷却水の中に沈漬されて
いる。また、探触子T,Tは、モールド5内の湯面の変
動を測定するため、湯面の変動方向に平行な方向に配列
されている。すなわち、図中の上下方向に配列されてい
る。
【0019】次に、図1〜2に示す液面測定装置1の液
面測定原理について説明する。
【0020】パルス発振器2からの高周波電圧が探触子
Tに印加されると、探触子Tから超音波が、銅製のモー
ルド壁6に発射される。溶融金属(湯)9が存在する部
分においては、発射された超音波の大部分は、その溶融
金属9に吸収されてしまい、ほとんど反射されない。一
方、溶融金属9が存在しない部分、すなわち空気層10
においては、発射された超音波の大部分は、モールド壁
6により反射され、その発射した探触子Tに戻ってしま
う。したがって、受信器4により探触子Tのエコー高さ
を測定することにより、溶融金属9の部分と、空気層1
0との識別がなし得る。この原理を応用して、多数の探
触子を所定ピッチで配列すれば、溶融金属9と空気層1
0との界面の位置、すなわち湯面レベルLを検出するこ
とができる。
【0021】図3は12個の探触子T1 ,T2 ,T3
・・・,T12が配列された探触子アレイ3を用いて液面
測定装置1を構成したものの要部構造図である。
【0022】図4はこの様に構成された探触子アレイ3
の各探触子Tにおけるエコー高さを測定した結果を示す
グラフである。図4においては、5番目の探触子T5
6番目の探触子T6 とでエコー高さが急激に変化してい
るので、この間に湯面があるのがわかる。
【0023】図5乃至図8は図3に示す探触子アレイの
エコー波形のグラフであり、図5は7番目の探触子T7
のエコー波形を示し、図6は6番目の探触子T6 のエコ
ー波形を示し、図7は5番目の探触子T5 のエコー波形
を示し、図8は4番目の探触子T4 のエコー波形を示す
ものである。図5乃至図8において、横軸は時間軸を示
す。
【0024】しかして、この液面測定装置1により得ら
れた測定結果は、受信器4より、例えば連続鋳造装置の
制御装置Cに入力される。制御装置Cは、この液面測定
装置1からの湯面レベルLに基づいて、例えばタンディ
シュDの底面に設けられたノズルNに介装されているバ
ルブVの開度を調整して、モールド5内に供給される溶
融金属量(湯量)の調整を行う。
【0025】本発明の第1態様の液面測定装置1におい
ては、所要数の探触子Tを有する探触子アレイ3を用い
ることにより、モールド5内のどの位置に湯面があって
も、そのレベルLを測定することができるので、作業開
始時におけるように、湯面がモールド5内の底の方にあ
っても、そのレベルLを所要精度で測定することができ
る。したがって、作業開始当初から自動制御により連続
鋳造がなし得る。
【0026】次に、図9に示す本発明の第2態様の液面
測定装置1Aについて説明する。
【0027】本発明の第2態様の液面測定装置1Aは、
撮像装置11と画像処理装置12とを主要構成要素とし
ている。そして、画像処理装置12は、外乱除去手段1
3を有している。
【0028】撮像装置11としては、例えばCCDカメ
ラが用いられるが、これに限定されるものではなく、M
OS型カメラや赤外線カメラなども好適に用いることが
できる。
【0029】この撮像装置11は、モールド5の湯面と
湯面上方のモールド内壁との両方が撮像できる位置、例
えば、モールド5の斜め上方に配設されている(図10
参照)。
【0030】ここでは、この撮像装置11に画像処理装
置12でのスプラッシュ(外乱)の除去を容易にするた
め、高速電子シャッターが装着されている。
【0031】この高速電子シャッターを用いることによ
り、画像処理装置12でのスプラッシュ(外乱)の除去
が容易になるのは、次の理由による。
【0032】スプラッシュ(外乱)と湯面とのテレビカ
メラによる2値画像を比較すると、スプラッシュは細か
い粒子状で画面上を高速かつランダムに飛んでいるのに
対し、湯面はモールド壁に沿ってゆっくりと上昇してい
るのがわかる。したがって、高速電子シャッターを撮像
装置11に装着して、シャッター時間(光量の積分時間
に相当する)を短くすれば、スプラッシュ(外乱)の輝
度を湯面のそれよりも低くすることができる。そのた
め、2値画像のしきい値を適当に設定することによりス
プラッシュ(外乱)の影響を軽減でき、画像処理装置1
2によるスプラッシュ(外乱)の除去が容易となる。
【0033】画像処理装置12は、外乱除去手段13を
有することの他は、従来の画像処理装置と同様に構成さ
れている。すなわち、撮像装置から入力されてくるアナ
ログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器、A/
D変換器された濃淡画像を2値画像に変換する画像処理
用演算装置、得られた2値画像を記憶する画像メモリ、
演算処理のためのROMおよびRAM、処理された入力
画像をモニター表示するための画像表示装置等から構成
されている。
【0034】この外乱除去手段13は、湯面上昇方向が
長手方向とされている、複数の湯面測定窓131と、こ
の測定窓131における連続した輝度の高い1ブロック
の画素数をカウントする画素数カウント手段132とか
ら構成されている。かかる構成は、例えば、ROMに画
像表示装置に表示される画像中に複数の湯面測定窓13
1を形成するプログラムおよび窓の下から上に向かって
連続した輝度の高い1ブロックの画素数をカウントする
プログラムを格納することにより達成することができ
る。
【0035】ここでは、この外乱除去手段13による外
乱除去は下記の手順によりなされる(図11参照)。
【0036】すなわち、スプラッシュPは空中飛散して
いるのに対し、湯面は連続しているので、窓の下から上
に向かって連続した輝度の高い1ブロックの画素数をカ
ウントするとともに、連続していない部分をカットする
ことによりなされる。
【0037】また、この液面測定装置1Aにおける湯面
の高さhの絶対値の算出は、次のようにしてなされる。
【0038】前記カウントされた画素数により測定窓
に占める湯部の面積Sを算出する(図12参照)。
【0039】得られた湯部の面積sを測定窓の幅wで
除して、湯面の高さhを求める(図12参照)。すなわ
ち、h=s/wとなる。
【0040】このとき、必要に応じて撮像装置11の取
付け角度θにより湯面の高さhの補正を行う。ここで、
この補正係数をθ´とすれば、補正後の高さh´=(s
/w)×θ´となる。
【0041】しかして、この液面測定装置1Aにより得
られた測定結果は、画像処理装置12より、前記と同様
に、例えば連続鋳造装置の制御装置Cに入力される。制
御装置Cは、この液面測定装置1Aからの湯面レベルL
あるいは湯面の高さhに基づいて、例えばタンディシュ
Dの底面に設けられたノズルNに介装されているバルブ
Vの開度を調整して、モールド5内に供給される溶融金
属量の調整を行う。
【0042】本発明の第2態様の液面測定装置1Aにお
いては、前述した如く、モールド5内のどの位置に湯面
があっても、そのレベルあるいその高さを測定すること
ができるので、作業開始時におけるように、湯面がモー
ルド5内の底の方にあっても、そのレベルを所要精度で
測定することができる。したがって、作業開始当初から
自動制御により連続鋳造がなし得る。ただし、この液面
測定装置では、鉛鋼のように湯面から煙が発生する湯の
場合には、その煙のために測定困難になるので、普通鋼
に用いるのが好ましい。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の液面測定
装置によれば、湯面がモールド内のどの位置にあって
も、湯面レベルの絶対値を所要精度で測定することがで
きる。したがって、作業開始時における湯面のように、
モールドの底の方にあるため、従来は測定することがで
きなかった湯面レベルあるいは湯面高さをも測定するこ
とができる。そのため、従来は手作業により行ってい
た、作業開始時における溶融金属量の調整も自動的に行
うことができ、作業能率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1態様の液面測定装置が装備されて
いる連続鋳造装置の概略図である。
【図2】本発明の第1態様の液面測定装置の原理説明図
である。
【図3】本発明の第1態様の液面測定装置の一実施例の
要部構造図である。
【図4】探触子アレイの各探触子のエコー高さの測定結
果を示すグラフである。
【図5】図3に示す探触子アレイのエコー波形のグラフ
であって、7番目の探触子のエコー波形を示すものであ
る。
【図6】同上探触子アレイのエコー波形のグラフであっ
て、6番目の探触子のエコー波形を示すものである。
【図7】同上探触子アレイのエコー波形のグラフであっ
て、5番目の探触子のエコー波型を示すものである。
【図8】同上探触子アレイのエコー波型のグラフであっ
て、4番目の探触子のエコーの波型を示すものである。
【図9】本発明の第2態様の液面測定装置が装備されて
いる連続鋳造装置の概略図である。
【図10】同液面測定装置の測定原理の説明図である。
【図11】同液面測定装置のスプラッシュ除去の説明図
である。
【図12】同液面測定装置における湯面の高さ算出の説
明図である。
【図13】湯面の高さの撮像装置の取付角による補正の
説明図である。
【図14】従来の液面測定装置の一例の原理図である。
【図15】従来の液面測定装置の他の例の原理図であ
る。
【図16】従来の液面測定装置のさらに他の例の原理図
である。
【図17】従来の液面測定装置のさらに他の例の原理図
である。
【図18】従来の液面測定装置のさらに他の例の原理図
である。
【図19】従来の液面測定装置のさらに他の例の原理図
である
【符号の説明】
1、1A 液面測定装置 2 パルス発振器 3 探触子アレイ 4 受信機 5 モールド 6 モールド壁 7 冷却装置 8 冷却媒体 9 溶融金属(湯) 10 空気層 12 画像処理装置 13 外乱除去手段 T 探触子 D ダンディシュ N ノズル V バルブ C 制御装置 L 湯面レベル P スプラッシュ h 湯面の高さ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波パルス電圧発振器と複数の探触子
    を有する探触子アレイと受信器とを備えてなり、前記探
    触子アレイがモールド外壁部に設けられている冷却装置
    の冷却媒体中に、モールド内の湯面の変動方向に平行に
    配設されてなることを特徴とする連続鋳造装置用モール
    ドの液面測定装置。
  2. 【請求項2】 撮像装置と画像処理装置とを備えてな
    り、前記画像処理装置が外乱除去手段を有することを特
    徴とする連続鋳造装置用モールドの液面測定装置。
  3. 【請求項3】 前記撮像装置に高速電子シャッターが装
    着されてなることを特徴とする請求項2記載の連続鋳造
    装置用モールドの液面測定装置。
  4. 【請求項4】 請求項1,2または3記載の液面測定装
    置を備えてなる連続鋳造装置。
JP32738492A 1992-11-12 1992-11-12 連続鋳造装置用モールドの液面測定装置 Withdrawn JPH06147956A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5123708A (en) * 1989-07-28 1992-06-23 Kabushiki Kaisha Iseki Kaihatsu Koki Shield tunnelling machine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5123708A (en) * 1989-07-28 1992-06-23 Kabushiki Kaisha Iseki Kaihatsu Koki Shield tunnelling machine

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Effective date: 20000201