JPH08294762A

JPH08294762A - 連続鋳造操業制御方法

Info

Publication number: JPH08294762A
Application number: JP7328765A
Authority: JP
Inventors: Koichi Tezuka; 浩一手塚; Akio Nagamune; 章生長棟; Hiroshi Maeda; 浩史前田; Hiroaki Miyahara; 弘明宮原
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-12-18
Publication date: 1996-11-12
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JP3218953B2

Abstract

(57)【要約】【目的】連続鋳造操業におけるモールド内の溶鋼レベ
ルを適切に制御することを可能にした連続鋳造操業制御
方法を提供する。【構成】連続鋳造設備操業の鋳造開始時において、モ
ールド７内に第１及び第２の２本の電極１，２を挿入
し、第１の電極１に所定信号を入力し、モールド７内へ
注入され第１及び第２の電極と接触する溶鋼１０を介し
て第２の電極２に伝送された所定信号を受信し、所定信
号の伝搬による時間遅れの変化に基いてモールド内の溶
鋼レベル及びその上昇速度を計測し、モールド７内の溶
鋼レベルが規定位置に達した時点で引き抜きを開始し、
モールド７内の溶鋼レベル及びその上昇速度に基いて、
引き抜き速度及びタンデッィシュからの溶鋼注入量を調
整して、モールド内の溶鋼レベルを制御し、定常操業に
移行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は連続鋳造操業制御方
法、特に、モールド内の溶鋼レベルが高速に大きく変化
する鋳造開始時及びその後の定常操業における溶鋼レベ
ルの制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の連続鋳造設備におけるモールド内
の溶鋼レベルの計測方法及びその制御方法としては次の
ものがある。電磁誘導方式（渦流式）レベル計：電磁誘導方式レベ
ル計によってモールド内の溶鋼レベルの計測・制御を行
うものであり、定常操業時のレベル計測及び制御は主に
この方法によって行われている。電極方式（特公平３−６１５３６号公報）：モールド
内に先端位置の異なる複数の電極を設置して電圧を印加
し，溶鋼の電極への到達、短絡によってレベル検知を行
い、溶鋼レベルの制御を行う。熱電対方式（特公平２−５１６９９号公報）：モール
ド内壁の垂直方向に埋め込まれた複数の熱電対（感熱素
子）の温度計測値の変化によりモールド内の溶鋼レベル
の変化を検出し、溶鋼レベルの制御を行う。電磁波方式：マイクロ波、ミリ波等の電磁波をモール
ド内に送出し、溶鋼面からの反射信号を検出し、信号の
往復の伝搬時間からモールド内の溶鋼レベルを計測し、
溶鋼レベルの制御を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとするる課題】上述の従来の技術に
は次のような問題点が指摘される。電磁誘導方式レベル計：電磁誘導方式レベル計におい
ては、溶鋼レベルの計測可能範囲が１００ｍｍ程度に限
定されており、モールド内への溶鋼注入開始直後のレベ
ル計測が困難であり、十分な制御を行うことができな
い。また、電磁誘導方式レベル計では必要に応じて、計
測中に実湯との比較による校正作業を行うが、実レベル
の保持、制御が困難なため、正確な校正ができない場合
があり、溶鋼レベルの絶対制御精度が悪化する場合があ
る。電極方式；モールド内の溶鋼レベルの連続した変化の
計測は不可能であり、更に、溶鋼の飛散等による誤計測
の可能性がある。また、ビレット等モールド断面積が小
さい場合には、複数の電極を設置するのは困難である。熱電対方式：モールドに埋め込まれた熱電対の温度計
測による溶鋼レベルの検出においては、熱伝導による時
間遅れが生ずるため十分な応答性が得られない。また、
溶鋼レベルの連続計測が不可能であり、モールドへの熱
電対の埋め込みによって強度・耐久性が劣化する。電磁波方式：ビレット等の小断面モールドでは電磁波
の送受信を行うためのアンテナの設置が困難である。更
に、装置が複雑であり、高価となる

【０００４】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであり、連続鋳造操業におけるモールド内
の溶鋼レベルを適切に制御することを可能にした連続鋳
造操業制御方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの態様によ
る連続鋳造操業制御方法は、連続鋳造設備操業の鋳造開
始時において、連続鋳造モールド内に第１及び第２の２
本の電極を挿入し、第１の電極に所定信号を入力し、モ
ールド内へ注入され第１及び第２の電極と接触する溶鋼
を介して第２の電極に伝送された所定信号を受信し、所
定信号の伝搬による時間遅れの変化に基いてモールド内
の溶鋼レベル及びその上昇速度を計測し、モールド内の
溶鋼レベルが規定位置に達した時点で引き抜きを開始
し、モールド内の溶鋼レベル及びその上昇速度に基い
て、引き抜き速度及びタンディッシュから吐出される溶
鋼注入量を調整して、モールド内の溶鋼レベルを制御
し、定常操業に移行する。

【０００６】本発明の一つの態様においては、鋳造開始
前にモールド内のダミーバーの直前まで第１及び第２の
２本の電極を垂直に挿入する。操業開始前には第１の電
極に信号を入力しても、第１の電極と第２の電極との間
は絶縁されており、その信号は第２の電極に伝送されな
い。操業を開始して、モールド内に溶鋼が注入される
と、溶鋼と第１及び第２の電極とが接触し始め、第１の
電極に入力された信号は溶鋼を介して第２の電極に伝送
される。モールド内の溶鋼レベルの上昇に応じて、溶鋼
を介して第１の電極と第２の電極との間に伝送される信
号の伝搬による時間遅れは短くなり、この信号の時間遅
れの変化を計測することにより溶鋼の注入開始からのモ
ールド内の溶鋼レベル及びその上昇速度の変化を連続し
て算出し、計測する。更に、本発明においては、計測さ
れたモールド内の溶鋼レベル及びその上昇速度に応じて
鋳片引き抜きを開始するとともに、引き抜き速度及び溶
鋼注入量（タンディッシュのノズル開度）を制御し、モ
ールド内の溶鋼レベル及びその上昇速度を調整し、溶鋼
レベルを予め設定された一定値に収束させる。

【０００７】そして、モールド内の溶鋼レベルが目標値
に達した時点で、電磁誘導方式レベル計の計測値による
定常操業制御に移行する。通常の電磁誘導方式レベル計
による制御では、湯上がり開始から電磁誘導方式レベル
計の計測レンジまでのモールド内の溶鋼レベルを計測せ
ず、溶鋼レベルが計測レンジ内に上昇してから制御を行
うため、モールド内の溶鋼レベルの上昇速度によっては
モールド内の溶鋼レベルの制御が遅れ、溶鋼レベルの目
標レベル以上への上昇や溶鋼面の上下変動が生じ、定常
操業へ移行するまでに時間がかかってしまう場合がある
が、本発明においては湯上がり開始からのモールド内の
溶鋼レベル及びその上昇速度に応じた制御を行って溶鋼
面の変動等の発生を防ぎ、安定して最短時間で定常操業
に移行することが可能になっている。

【０００８】本発明の他の態様による連続鋳造操業制御
方法は、上記の連続鋳造操業制御方法において、電極に
より計測された鋳造開始時のモールド内の溶鋼レベルに
基いて電磁誘導式レベル計の計測値を校正し、モールド
内の溶鋼レベルが定常操業レベルに達した後は、校正さ
れた電磁誘導式レベル計の計測値に基いて、モールド内
の溶鋼レベルの制御を行う。

【０００９】本発明の他の態様においては、電極が溶鋼
内に侵入した時点で溶鋼の湯面から下の部分の電極は溶
解するため、溶鋼の湯面に上下の変動があった場合に
は、電極間の接触が途切れて信号検出が困難となるが、
細かい変動に対しては電極材料及び形状を調整すること
により溶鋼侵入後の溶解時間を調整し、電極と溶鋼との
間の接触を維持し、連続計測を行う。更に、長尺の電極
を使用し、電極材料の溶解損耗に対して電極をモールド
内に順次挿入することにより連続した計測を行うことも
可能である。

【００１０】本発明の他の態様による連続鋳造操業制御
方法は、上記の連続鋳造操業制御方法において、連続鋳
造操業において定常操業へ移行した後に、２本の電極を
溶鋼面の上に保持し、溶鋼による２本の電極間の短絡、
信号伝送を検出し、その検出によって、タンディッシュ
ノズルの開度を調整することによりモールド内からの溶
鋼のオーバフローを防止する。

【００１１】本発明の他の態様においては、電極が溶鋼
内に侵入した時点で溶鋼の湯面から下の部分の電極は溶
解するため、溶鋼の湯面に上下の変動があった場合に
は、電極間の接触が途切れて信号検出が困難となるが、
細かい変動に対しては電極材料及び形状を調整すること
により溶鋼侵入後の溶解時間を調整し、電極と溶鋼との
間の接触を維持し、連続計測を行う。更に、長尺の電極
を使用し、電極材料の溶解損耗に対して電極をモールド
内に順次挿入することにより連続した計測を行うことも
可能である。

【００１２】本発明の他の態様による連続鋳造操業制御
方法は、上記の連続鋳造操業制御方法において、第１の
電極及び第２の電極として、鋳造開始時における溶鋼レ
ベルの上昇速度にほぼ等しい速度で溶融する部材を用い
る。

【００１３】本発明の他の態様においては、第１の電極
及び第２の電極が鋳造開始時における溶鋼レベルの上昇
速度にほぼ等しい速度で溶融するので、溶融が遅すぎる
場合及び早すぎる場合の双方の弊害が避けられる。即
ち、溶融が遅すぎる場合には、引き抜き開始時において
も電極がモールド下部まで連続して存在する状態とな
り、引き抜き開始時に電極が凝固シェルに捕まり、引き
抜き開始にともない電極が電極ホルダから引き抜かれ、
計測不能となる。また、溶融が早すぎる場合には、湯面
変動が生じると、溶鋼と電極との接触が断たれ、計測不
能となるような事態が発生する。本発明においては、電
極の溶融速度を適切に設定したことにより、上記のよう
な事態が避けられている。

【００１４】本発明の他の態様による連続鋳造操業制御
方法は、上記の連続鋳造操業制御方法において、所定信
号の時間遅れを計測する方法として、第１の擬似ランダ
ム信号を発生する工程と、第１の擬似ランダム信号と信
号パターンは同一で周波数がわずかに異なる第２の擬似
ランダム信号を発生する工程と、第１擬似ランダム信号
と第２の擬似ランダム信号とを乗算して第１の乗算値を
求める工程と、第１の擬似ランダム信号を第１の電極に
入力する工程と、溶鋼を介して第２の電極へ伝送された
信号と第２の擬似ランダム信号とを乗算して第２の乗算
値を求める工程と、第１の乗算値を積分して第１の積分
値を求める工程と、第２の乗算値を積分して第２の積分
値を求める工程と、第１の積分値及び第２の積分値の各
々が最大値となる時刻の間の時間遅れを計測する工程と
を有する。

【００１５】本発明の他の態様においては、所定信号の
時間遅れ計測するために次の演算処理をする。第１の乗
算値の時系列パターンは第１の擬似ランダム信号と第２
の擬似ランダム信号の各周期のパルスが一致したときの
乗算値が最大相関値を示し、最大値となり、この最大値
は周期Ｔで発生する。周期Ｔは次式で表わされる。Ｔ＝ｋ／Δｆ …（１）ここでｋは定数で第１の擬似ランダム信号M1と第２の擬
似ランダム信号M2の１周期を構成するビット数（クロッ
ク数）を表わす。また、ΔｆはM1の１ビットのクロック
周波数f1とM2の１ビットのクロック周波数f2との差で次
式で表わされる。 Δｆ＝f1−f2 …（２）

【００１６】第２の乗算値の時系列パターンも最大値が
周期Ｔで発生するが、第１の擬似ランダム信号M1が第１
の電極、溶鋼、及び第２の電極を経由してくるので、Td
時間第２の擬似ランダム信号M2に対して遅れるため、第
２乗算値の最大値に対し、後述の図８に示すようにＸ時
間遅れている。Ｘは次式で表される。Ｘ＝（Td／Δｔ）×P2 …（３） Δｔ＝P2−P1 …（４）ここでP1はM1の周期、P2はM2の周期である。ここでTdは
溶鋼レベルの変位に応じて変化するので、（３）式より
Ｘを測定してTdを求めれば溶鋼レベルの変位を得ること
ができる。また、溶鋼レベルの変位がわかれば、基準位
置を決め、この基準位置から溶鋼レベルまでの距離を求
めることもできる。また、（３）式において、Δｔの値
をTdに比べて小さな値とし、P2の値を大きくすれば、Td
の値をP2／Δｔ倍に拡大して計測することができるので
精度よく計測することができる。また、本方式による計
測では、信号は電極及び溶鋼内を伝導し、従来のように
反射方式を用いていないので、Ｓ／Ｎ比が大きく、多重
反射の影響もなく、溶鋼レベルを精度よく測定すること
ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

（実施形態１．）図１は本発明の一実施形態に係る連続
鋳造操業制御方法が適用された制御装置及びその関連設
備の構成を示した図である。図１において、１，２は第
１及び第２の電極、３は電極式レベル計、４は信号処理
装置、５は引き抜き速度制御装置、６はノズル開度調整
装置である。７はモールド、８はタンディッシュ、９は
ノズル、１０は溶鋼、１１は電極保持装置、１２はダミ
ーバー、１３は電磁誘導方式（渦流式）レベル計であ
る。本実施形態においては、連続鋳造モールド７の上部
に設置され電極保持装置１１によってモールド内に垂直
に挿入された２本の電極１，２を保持し設置している。
ここで、電極１，２の先端をモールド内のダミーバー１
２の直前の位置としているが、電極１，２の先端がダミ
ーバー１２に接触しても計測上支障はない。また、電極
１，２としてはＳＵＳのパイプ（直径３ｍｍ，肉厚０．
１ｍｍ）を使用し、電極間隔は３０ｍｍにしている。

【００１８】電極式レベル計３はその装置内において発
生させた擬似ランダム信号を同軸ケーブルを介して第１
の電極１に入力し、モールド７内の溶鋼１０を介して第
２の電極２に伝送された擬似ダンダム信号を検出する。
そして、電極式レベル計３は、検出された擬似ランダム
信号の時間遅れの変化と、その信号の伝送速度からモー
ルド内の溶鋼レベルを算出し、更に、単位時間内のモー
ルド内の溶鋼レベルの変化量からその上昇速度を算出す
る。

【００１９】図２は電極式レベル計３の詳細な構成を示
すブロック図である。電極式レベル計３において、第１
クロック発生器２１は、１クロック当たり周波数f1の周
波数を発生し、第２クロック発生器２２は１クロック当
たりf1よりわずかに小さい周波数f2の周波数を発生す
る。第１擬似ランダム信号発生器２３は周期P1の第１擬
似ランダム信号M1を発生し、第２擬似ランダム信号発生
器２４はM1と同一パターンで周期P2がP1よりわずかに異
なる第２擬似ランダム信号M2を発生する。第１擬似ラン
ダム信号Ｍ１は第１電極１に送り出される。そして、第
２電極２を介して得られた信号は乗算器２６に入力す
る。第１乗算器２５は第１擬似ランダム信号発生器２３
から伝送線路Lcを通ったM1と第２擬似ランダム信号発生
器４から伝送線路Laを通ったM2とを乗算する。第２乗算
器２６は第１擬似ランダム信号発生器２３から伝送線路
Ldを通ったM1と第２擬似ランダム信号発生器２４から伝
送線路Lbを通ったM2とを乗算する。

【００２０】第１ローパスフィルタ２７は第１乗算器２
５の出力より高周波成分を除き、最大相関値間を１周期
とする時系列パターンを出力する。第２ローパスフィル
タ２８も同様に第２乗算器２６の出力より高周波成分を
除き、最大相関値間を１周期とする時系列パターンを出
力する。演算部２９は第１ローパスフィルタ２７と第２
ローパスフィルタ２８の時系列パターンの最大相関値間
の時間差から溶鋼レベルを算出する。演算部２９におい
て得られた溶鋼レベルは信号処理装置４に出力される。
なお、上記の伝送線路にはモールド７内の溶鋼１０内に
一部分を挿された第１電極１と第２電極２が設けられ、
両電極１，２は溶鋼１０を介して電気的に接続されてい
る。

【００２１】図３は第１クロック発生器２１及び第２ク
ロック発生器２２の構成を示した図である。第１水晶発
振器４１は周波数fa，例えば３０．００１ＭＨｚの水晶
発振器、第２水晶発振器４２は周波数fb，例えば３０．
０００ＭＨｚの水晶発振器であり、共通発振器４３は周
波数fc，例えば１４７０ＭＨｚの発振器である。第１混
合器４４は例えば平衡変調器等で構成され、fc±faの信
号を出力し、第２混合器４５はfc±fbの信号を出力する
混合器である。第１バンドパスフィルタ４６は第１混合
器４４の出力の内fc±faを通過させ、第２バンドパスフ
ィルタ４７は第２混合器４５の出力の内fc±fbを通過さ
せる。

【００２２】第１水晶発振器４１から出力される３０．
００１ＭＨｚの信号と、共通発振器４３から出力される
１４７０ＭＨｚの信号が、第１混合器４４で混合され１
５００．００１ＭＨｚと１４３９．９９９ＭＨｚの２つ
の信号を出力する。このうち１５００．００１ＭＨｚの
信号が第１バンドパスフィルタ４６を通過して第１クロ
ック周波数f1として出力される。また、同様に、第２水
晶発振器４２から出力される３０．０００ＭＨｚの信号
と、共通発振器４３から出力される１４７０ＭＨｚの信
号が第２混合器４５で混合され１５００．０００ＭＨｚ
と１４４０ＭＨｚの２つの信号を出力し、第２バンドパ
スフィルタ４７を通過することにより１５０００．００
０ＭＨｚの第２クロック周波数f2が出力される。この構
成により周波数f1，f2の周波数の差が正確に１ＫＨｚに
保持される。

【００２３】この局部部発振器に相当する第１、第２水
晶発振器４１，４２では既に１ＫＨｚの差を持たせてお
り、また、混合器４４，４５から出力される周波数差は
６０ＭＨｚと広い周波数差があるため、第１，第２バン
ドパスフィルタ４６，４７の特性はあまり急峻なものを
必要とせずＳＡＷフィルタ、水晶フィルタのような一般
的フィルタで実現できる。

【００２４】図４は第１及び第２擬似ランダム信号発生
器２３，２４の構成を説明した図である。本図は３ビッ
トのＭ系列信号発生器の構成図であり、分かり易く説明
するため３ビットの場合を示すが、より大きなビット、
例えば７ビットのシフトレジスタ等が用いられる。Ｍ系
列信号発生器はクロック信号に同期したフリップフロッ
プからなるシフトレジスタ５０と、シフトレジスタ５０
の最終段とその１つ前の段の出力信号を入力して最初の
段に出力する排他的論理回路５１から構成される。

【００２５】図５は図４に示した３段シフトレジスタを
用いた場合の擬似ランダム信号（Ｍ系列信号）を示した
タイミングチャートである。１周期のクロック数（ビッ
ト数）は段数をｎとするとＰ＝２ⁿ−１で表され、３段
シフトレジスタの場合ｎ＝３で、Ｐ＝７となる。図４に
示す第１擬似ランダム信号発生器２３から発生する第１
擬似ランダム信号M1の１ビットのクロック周波数をf1，
第２擬似ランダム周波数発生器２４の第２擬似ランダム
信号M2の１ビットのクロック周波数をf2とすると、M1の
周期P1，M2の周期P2は次式で表される。 P1＝（２ⁿ−１）／f1，P2＝（２ⁿ−１）／f2 …（５）擬似ランダム信号M1，M2の１周期における時間差Δｔは
次式で表される。 Δｔ＝P2−P1＝（２ⁿ−１）（f1−f2）／（f1・f2） …（６）ここでf1＞f2とする。具体例としてf1＝１５００．００
１ＭＨｚ，f2＝１５００．０００ＭＨｚとし、シフトレ
ジスタを７段（ｎ＝７）とすると、 P1＝（２ⁿ−１）／f1 ＝（２⁷−１）／１５００．００１×１０⁶ ＝８４６６６．６１０２２（psec） P2＝（２ⁿ−１）／f2 ＝（２⁷−１）／１５００．００１×１０⁶ ＝８４６６６．６６６６７（psec）また、１周期の差Δｔは（６）式より Δｔ＝P2−P1＝０．０５６５（psec）と非常に微少な時間差として得られる。

【００２６】図６（ａ），（ｂ），（ｃ）は乗算器２
５，２６で得られる相関値の説明図である。図６（ｂ）
は図４に示した３段シフトレジスタの１周期の擬似ラン
ダム信号M1，M2とその１ビット分を拡大したものであ
り、M2とM1の最初の１ビットが、１ビット分ずれた状態
から一致してゆき、次に１ビット分ずれてゆく過程を表
す。図６（ｃ）はこのときの相関値を示す。図６（ｂ）
において、M2の１周期P2とM1の１周期P1とは（６）式に
示すようにΔｔだけずれており、１周期P1，P2は７ビッ
トから構成されているので、１周期の最初のビットでは
Δｔ／７、最後の７ビット目ではΔｔずれている。は
M1とM2が１ビットずれた場合を示し、は最も一致した
場合を示し、は再び１ビットずれた場合を示す。図６
の（ｃ）は図６（ｂ）の，〜に対応した相関値の大
きさを縦軸にとり、横軸に時間軸をとって表したもので
ある。これは図２のローパスフィルタ２７，２８の出力
を表し、三角形の頂点が最大相関値である。

【００２７】擬似ランダム信号M1，M2で相関があるのは
周期P1，P2の位相が一致している場合である。つまり、
P1とP2の位相が１ビット以上ずれていると相関がとれな
くなる。そこでM1とM2が互いに相関が得られる時間ΔＴ
はM2の１ビット当たりの時間をB2とすると次式で表され
る。 ΔＴ＝２（B2／Δｔ）×P1＝２（１／Δｆ） …（７）ただし、B2＝１／f2 B2／Δｔは１ビットずれるM1の周期P1の数を示し、この
数の周期P1分の時間はP1を掛ければ得られ、しかもこの
１ビットずれは、前後へのずれがあるので２倍となって
いる。次に一度相関を得た後、再度相関を得られるまで
の時間（相関周期）を求める。

【００２８】図７は周期P2に対する周期P1の位相変化を
示したタイミングチャートである。図においては分かり
易くするためΔｔをP1，P2に対し大きな値としている。
図示のように、Ａの位置からΔｔがP2に含まれる数だけ
P1を繰り返すと、P2とP1の関係がＡの位置と同じくなる
Ｂの位置となるのでＴは次式で表される。Ｔ＝（P2／Δｔ）×P1 ＝（P2／（P2−P1））×P1 ＝（２ⁿ−１）／Δｆ …（８）（８）式は先に示した（１）式を表している。

【００２９】図８は図２の第１，第２ローパスフィルタ
２７，２８の出力を示したタイミングチャートである。
Ｓ１は第１ローパスフィルタ２７の出力を示し、Ｓ２は
第２ローパスフィルタ２８の出力を示す。Ｓ１，Ｓ２は
相関周期Ｔで最大相関値が表れている。なお、図２の伝
送線路La〜Ldはそれぞれの線路の長さも表すものとし、
伝送線路Laは第２擬似ランダム信号発生器２４から第１
乗算器２５までの伝送距離、伝送線路Lbは第２擬似ラン
ダム信号発生器２４から第２乗算器２６までの伝送距
離、伝送線路Lcは第１擬似ランダム信号発生器２３から
第１乗算器２５までの伝送距離であり、伝送線路Ldは第
１擬似ランダム信号発生器２３から第１電極４、第２電
極５を経由して第２乗算器２６に至るまでの距離であ
る。La＝Lbとし、Lc＝LdとするとS1とS2の位相差Ｘは０
となるが、Lc≠LdとなるとLcとLdの差に応じた位相差Ｘ
が発生する。

【００３０】図９は溶鋼レベルが変化した時のLd−Lcの
変化を説明する図である。レベルH0のとき：Ld−Lc＝Ｌ’ レベルH1のとき：Ld−Lc＝2L＋Ｌ’ とし、レベルがＬ変位すると第１擬似ランダム信号発生
器２３から乗算器２６に伝達される信号M1は、乗算器２
５へ伝達されるM1に比べて次式に示す時間Td（遅延時
間）遅く伝達される。 Td＝（2L＋Ｌ’）／Ｖ …（９）ここでＶ＝３×１０⁸ m／sec （光の速度）で電極と溶
鋼内を信号M1が伝わる速度である。

【００３１】図１０は遅延時間Tdと位相差Ｘとの関係を
示したタイミングチャートである。位置Ａと位置Ｂにお
いては周期P2と周期P1の位相は一致しており、位置Ａで
はＳ１の最大相関値が発生し、位置ＢではＳ２の最大相
関値が発生している。位相差Ｘには周期P2と周期P1がｎ
個あり、このｎ個のP2とｎ個のP1の差はｎΔｔで表さ
れ、このｎΔｔが遅延時間Tdに等しいので次式が成り立
つ。 Td＝ｎΔｔ …（１０）ここでｎ＝Ｘ／P2であるので、Ｘ＝（Td／Δｔ）P2 …（１１）＝Td×f1／Δf ＝（（2L＋Ｌ’）×f1）／（Ｖ×Δｆ） …（１２）この（１１）式は先に示した（３）式を表す。（１２）
式を用いて溶鋼レベルを求めるには次のようにする。ま
ず基準となるレベルH0を設定する。H0においてレベル変
位Ｌを０とし、H0における位相差X0を求めれば（１２）
式より、Ｌ’を求めることができる。次に基準レベルH0
よりＬ下のレベルH1における位相差X1を求めれば（１
２）式にＬ’とX1を代入してＬを求めることができる。
なお、H0より溶鋼レベルが上にゆくと変位Ｌが負の値と
して算出される。

【００３２】ここで溶鋼レベルの変位ＬがL1からL2に変
化したとすると、それぞれの変位における位相差X1，X2
は次式で表される。 X1＝（（2L1 ＋Ｌ’）×f1）／（Ｖ×Δｆ） …（１３） X2＝（（2L2 ＋Ｌ’）×f1）／（Ｖ×Δｆ） …（１４）このときの位相差変化量ΔX は次式で表れる。 ΔX ＝X2−X1 ＝（２（L2−L1）×f1）／（Ｖ×Δｆ）＝２ΔＬ×f1／（Ｖ×Δｆ） …（１５）ただしΔL ＝L2−L1 これにより位相差変化ΔX と変位差ΔL の関係から得ら
れるのでΔX からΔLを算出することができる。またΔL
が分かれば基準レベルからの変位量Ｌや溶鋼レベルも
算出できる。

【００３３】次に先に示した具体的数値を代入して検討
を行う。擬似ランダム信号発生器のシフトレジスタ段数ｎは７
段とする。Ｐ＝２ⁿ−１＝１２７クロツク周波数 f1＝１５００．００１ＭＨｚ f2＝１５００．０００ＭＨｚ変位差ΔL ＝１ｍｍとする。以上の値を（１５）式に代入すると、 ΔX ＝（２ΔL ＝f1）／（Ｖ×f1）＝２×１×１０^-3×１５００×１０⁸／（３×１０⁸×１×１０³）＝０．００００１(sec) ＝１０×１０^-6(sec) 通常１ｍｍ当たりの信号伝搬時間ΔＸ’は ΔＸ’＝２L ／Ｖ＝（２×１×１０^-3）／（３×１０⁸）＝６．７×１０^-12（sec ） ΔX ／ΔＸ’＝１０×１０^-6/（６．７×１０^-12）＝１．５×１０⁶ これにより信号の伝達時間が約１５０万倍遅延化された
ことになり信号処理が容易に、かつ精度よく行われる。

【００３４】図１１は図１の電極式レベル計３の計測結
果を示した特性図である。横軸に溶鋼レベルをとり、縦
軸に溶鋼レベルの計測値を表す電圧をとる。この時の計
測条件は、ｆ＝１５００ＭＨｚ，Δf ＝１ＫＨｚ，擬似
ランダム信号発生器のシフトレジスト段数は７段であ
る。実験では位相差Ｘをコンピュータに取り込み演算す
ることでレベル又は基準位置からの距離を容易に、かつ
高速に処理することができた。

【００３５】なお、本実施形態の電極１，２は溶融金属
より高い融点の金属を用いるか、或いは溶融金属内へ自
動的に繰り込んでゆくようにするとよい。電極は溶融金
属と同一の材料を用いれば融けても溶融金属の成分に影
響を与えない。

【００３６】以上の説明から電極式レベル計３の内容が
明らかになったところで、次に再び図１に戻ってその説
明を続ける。信号処理装置４においては、電磁誘導方式
レベル計１３の検出信号も入力され、モールド内の溶鋼
レベルが上昇して、電磁誘導方式レベル計１３の出力が
得られた時点（溶鋼レベルが測定スパン内に到達した時
点）で、電磁誘導方式レベル計１３の出力−距離特性を
求め、その特性を電極式レベル計３の計測結果に基いて
校正する。そして、それ以降は電磁誘導方式レベル計１
３の校正された出力に基いてモールド内の溶鋼レベルの
計測値を算出する。

【００３７】図１２は本実施形態における電極式レベル
計３によって鋳造開始時（溶鋼開始時）からのモールド
内の溶鋼レベルを連続して計測した計測値と電磁誘導式
レベル計１３の計測値とを示した図である。電磁誘導式
レベル計１３の計測値と電極式レベル計３の計測値とは
当初一致していないが、電磁誘導式レベル計１３の計測
値を電極式レベル計３の計測値によって校正した時点か
ら両計測値は一致したものとなり、その後、電極１，２
が溶融して電極式レベル計３による計測は不能になる
が、電磁誘導式レベル計１３の計測値は校正されて精度
の高いものとなっており、溶鋼レベルの定常制御におい
ては、その計測値が使用される。

【００３８】また、信号処理装置４においては電極式レ
ベル計３により計測されたモールド内の溶鋼レベル及び
溶鋼レベルの上昇速度に応じて引き抜き速度制御装置５
及びノズル開度調整装置６に制御信号をそれぞれ送出
し、引き抜き速度制御装置５はその制御信号に基いて引
き抜きロール１４の回転速度を制御し、それによって引
き抜き速度を制御する。また、ノズル開度調整装置６は
ストッパー１５の位置制御を行い、それによってノズル
９の開度を調整する。溶鋼レベルの制御方法としては多
種多様なものが考えられるが、本実施形態においては、
操業開始時に、ストッパー１５の位置を制御してノズル
９を一定開度にして溶鋼の注入を開始し、モールド内の
溶鋼レベルが一定レベルに達した時点で、引き抜きロー
ル１４を駆動させて引き抜きを開始する。更に、引き抜
き開始後に、モールド内の溶鋼レベルの上昇速度が順次
減少し、溶鋼レベルが一定値に収束するようにノズル９
の開度調整及び引き抜き速度の制御を行った。

【００３９】（実施形態２．）図１３は本発明の他の実
施形態に係る連続鋳造操業制御方法が適用された状態を
示す図である。同図においては、オーバ−フローの検出
についての実施形態が図示されている。実際の操業で
は、電極１，２の先端を定常操業状態にあるモールド内
の溶鋼面の変動上限に対して上方数十ｍｍの位置に設置
し、電極式レベル計３により信号が検出された場合に
は、信号処理装置４により引き抜き速度及びノズル開度
の調整を行うが、本実施形態では効果を確認するため電
極１，２の先端部を定常操業状態のモールド内の溶鋼レ
ベルの変動の上限付近に設置し、電極レベル計３の出力
を観察した。

【００４０】図１４はその観測結果を示した図である。
定常操業状態での溶鋼面の変動により電極と溶鋼面が接
触し、断続的に計測値が得られており、電極１，２を溶
鋼の湯面の上方位置に設置することにより電磁誘導式レ
ベル計１４の故障等によりモールド内溶鋼レベルが異常
上昇した場合でも、溶鋼レベルの上昇が検出され、オー
バ−フローの防止が可能であることが確認された。

【００４１】なお、電極１，２を一定の長さのものを使
用した例を示したが、電極１，２として長尺のロッドを
使用し、溶鋼への浸漬、電極の損耗に応じて連続的に又
は断続的に電極ロッドを挿入することにより、湯上がり
時の溶鋼レベルの計測だけではなく、定常状態における
溶鋼レベルを連続的に又は断続的に計測するようにして
もよい。

【００４２】また、電極式レベル計３によって連続的に
又は断続的に計測された溶鋼レベルの計測値に基いて電
磁誘導方式レベル計１３の計測値を校正することで、定
常状態において、電磁誘導方式レベル計による絶対値で
の正確な溶鋼レベルの計測を行うことができる。特に、
湯上がり時と定常状態とで温度が異なったときに、温度
ドリフトを適切に補正することができる。

【００４３】（実施形態３．）ところで、連続鋳造設備
の特にビレット等の小断面モールドにおいては、溶鋼レ
ベルの上昇速度が速いため、電極として金属棒を使用す
ると電極が溶鋼中で溶損するまでの時間が長いため、引
き抜き開始時においても電極がモールド下部まで連続し
て存在する状態となる場合があり、引き抜き開始時に電
極が凝固シェルに捕まり、引き抜き開始にともない電極
が電極ホルダから引き抜かれ、計測不能となる場合があ
る。この対策として、電極を細くして電極の溶損までの
時間を調整する方法が考えられるが、そのようにした場
合には電極を極端に細くする必要があり、電極の設置、
保持に十分な強度が得られなくなる。そこで、本発明の
他の実施形態においては、連続鋳造設備の小断面モール
ド内に挿入する２本の電極として、外径３．０ｍｍ、内
径２．０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの中空のＳＵＳパイプを
使用した。

【００４４】その結果、電極の溶鋼中で溶損するまでの
時間が短くなり、モールド内の溶鋼レベルの上昇に追従
して電極の溶鋼中の浸漬部が順次溶損し、引き抜き開始
時に電極がモールド下部まで連続して存在する状況とは
ならないため、電極がシェルに捕まって、電極がホルダ
から抜け落ち計測不能となるような事態が避けられた。
また、電極パイプの厚みを上記のように最適に調整して
いるため、湯面上昇時に電極が湯面の下１０ｍｍ〜２０
ｍｍの部分に存在し、溶鋼の上昇時に湯面変動が生じた
場合でも溶鋼と電極の接触が断たれ、計測不能となるよ
うな事態が避けられ、溶鋼レベルを連続的に計測し、制
御を行うことができた。更に、電極をパイプとしたこと
により、電極の強度を保ったままで、電極の溶損時間を
調整することができた。

【００４５】なお、電極は、上記の金属パイプの例に限
らず、適当な撓み剛性があり、溶融速度が溶鋼レベルの
上昇速度にみあうようなものであれば、他の部材例えば
導電性（カーボン入り）プラスチック等を使用してもよ
い。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、鋳造開始
時の連続鋳造モールド内の溶鋼レベル及その上昇速度を
計測するようにしたので、鋳造開始時からのモールド内
溶鋼レベルの制御を適切に行うことが可能となり、操業
全期を通じて安定したレベル制御が可能となる。また、
本発明によれば、鋳造開始時に電磁誘導式レベル計の校
正を行い、定常操業時にその校正された電磁誘導式レベ
ル計に基いて正確なモールド内の溶鋼レベルの計測を行
い、絶対値での溶鋼レベルの制御が可能となっいる。ま
た、本発明によれば、定常操業中のモールド内の溶鋼レ
ベルの異常上昇を検出し、オーバフローを事前に防止す
ることが可能となっいる。更に、本発明によれば、第１
の電極及び第２の電極が鋳造開始時における溶鋼レベル
の上昇速度にほぼ等しい速度で溶融するので、溶融が遅
すぎる場合及び早すぎる場合の双方の弊害が避けられ、
ビレット等の小断面モールドにおいても、連続測定が可
能になっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る連続鋳造操業制御方
法が適用された制御装置及びその関連設備のブロック図
である。

【図２】図１の電極式レベル計の構成を示すブロック図
である。

【図３】図２のクロック発生器の構成を示すブロック図
である。

【図４】図２の擬似ランダム信号（Ｍ系列信号）発生回
路の一例を示す図である。

【図５】図４の３段シフトレジスタによる擬似ランダム
信号を示すタイミングチャートである。

【図６】相関値の出力を説明するタイミングチャートで
ある。

【図７】相関周期Ｔの算出方法を説明するタイミングチ
ャートである。

【図８】第１ローパスフィルタの出力Ｓ１及び第２ロー
パスフィルタの出力Ｓ２を示すタイミングチャートであ
る。

【図９】溶融レベルと信号伝送距離を説明する図であ
る。

【図１０】位相差Ｘを算出する説明図である。

【図１１】図１の電極式レベル計の実測値の一例を示す
特性図である。

【図１２】図１の実施形態における電極式レベル計及び
電磁誘導式レベル計の計測値を示した特性図である。

【図１３】本発明の他の実施形態に係る連続鋳造操業制
御方法が適用された状態を示す図である。

【図１４】図１３の実施形態における電極式レベル計及
び電磁誘導式レベル計の計測値を示した特性図である。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年７月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】そして、モールド内の溶鋼レベルが目標値
に達した時点で、電磁誘導方式レベル計の計測値による
定常操業制御に移行する。通常の電磁誘導方式レベル計
による制御では、湯上がり開始から電磁誘導方式レベル
計の計測レンジまでのモールド内の溶鋼レベルを計測せ
ず、溶鋼レベルが計測レンジ内に上昇してから制御を行
うため、モールド内の溶鋼レベルの上昇速度によっては
モールド内の溶鋼レベルの制御が遅れ、溶鋼レベルの目
標レベル以上への上昇や溶鋼面の上下変動が生じ、定常
操業へ移行するまでに時間がかかってしまう場合がある
が、本発明においては湯上がり開始からのモールド内の
溶鋼レベル及びその上昇速度に応じた制御を行って溶鋼
面の変動等の発生を防ぎ、安定して最短時間で定常操業
に移行することが可能になっている。また、本発明によ
る溶鋼レベルの計測においては、電極が溶鋼内に侵入し
た時点で溶鋼の湯面から下の部分の電極は溶解するた
め、溶鋼の湯面に上下の変動があった場合には、電極間
の接触が途切れて信号検出が困難となるが、細かい変動
に対しては電極材料及び形状を調整することにより溶鋼
侵入後の溶解時間を調整し、電極と溶鋼との間の接触を
維持し、連続計測を行う。更に、長尺の電極を使用し、
電極材料の溶解損耗に対して電極をモールド内に順次挿
入することにより連続した計測を行うことも可能であ
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】また、本発明の他の態様による連続鋳造操
業制御方法は、上記の連続鋳造操業制御方法において、
電極により計測された鋳造開始時のモールド内の溶鋼レ
ベルに基いて電磁誘導式レベル計の計測値を校正し、モ
ールド内の溶鋼レベルが定常操業レベルに達した後は、
校正された電磁誘導式レベル計の計測値に基いて、モー
ルド内の溶鋼レベルの制御を行う。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】本発明の他の態様においては、モールドに
電磁誘導方式レベル計及び電極を設置し、電極式レベル
計により鋳造開始（溶鋼注入開始）からのモールド内の
溶鋼レベルを計測し、モールド内の溶鋼レベルが電磁誘
導方式レベル計の計測スパン内に到達した時点で、電磁
誘導方式レベル計の計測値を電極方式レベル計による計
測値によって校正し、それによって温度ドリフト等によ
る、電磁誘導方式レベル計の計測値の誤差の発生を防
ぐ。そして、定常操業に移行した後は、電磁誘導方式レ
ベル計の計測値により引き抜き速度及びタンディッシュ
（ＴＤ）ノズルの開度を調整し、モールド内の溶鋼レベ
ルの絶対値での正確な制御を行う。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また、本発明の他の態様による連続鋳造操
業制御方法は、上記の連続鋳造操業制御方法において、
連続鋳造操業において定常操業へ移行した後に、２本の
電極を溶鋼面の上に保持し、溶鋼による２本の電極間の
短絡、信号伝送を検出し、その検出によって、タンディ
ッシュノズルの開度を調整することによりモールド内か
らの溶鋼のオーバフローを防止する。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】本発明の他の態様においては、連続鋳造定
常操業において、モールド内の定常状態の溶鋼レベル
（定常制御レベル）の上方の任意の位置に第１及び第２
の電極を設置し、第１及び第２の電極間の信号伝送の有
無を常時監視することにより、定常操業におけるレベル
計の故障等による制御不良が発生してモールド内の溶鋼
レベルが異常上昇した場合に、電極と溶鋼との接触によ
る伝送信号の検出により、溶鋼レベルの異常上昇及びそ
の上昇速度を検出することが可能となり、引き抜き速度
又は溶鋼注入量を調整することによりオーバーフローを
防止する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮原弘明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造設備操業の鋳造開始時におい
て、モールド内に第１及び第２の２本の電極を挿入し、
第１の電極に所定信号を入力し、モールド内へ注入され
第１及び第２の電極と接触する溶鋼を介して第２の電極
に伝送された所定信号を受信し、所定信号の伝搬による
時間遅れの変化に基いてモールド内の溶鋼レベル及びそ
の上昇速度を計測し、モールド内の溶鋼レベルが規定位
置に達した時点で引き抜きを開始し、モールド内の溶鋼
レベル及びその上昇速度に基いて、引き抜き速度及びタ
ンディッシュから吐出される溶鋼注入量を調整して、モ
ールド内の溶鋼レベルを制御し、定常操業に移行するこ
とを特徴とする連続鋳造操業制御方法。
【請求項２】前記電極により計測された鋳造開始時の
モールド内の溶鋼レベルに基いて電磁誘導式レベル計の
計測値を校正し、モールド内の溶鋼レベルが定常操業レ
ベルに達した後は、校正された電磁誘導式レベル計の計
測値に基いて、モールド内の溶鋼レベルの制御を行うこ
とを特徴とする請求項１記載の連続鋳造操業制御方法。
【請求項３】連続鋳造操業において定常操業へ移行し
た後に、２本の電極を溶鋼面の上に保持し、溶鋼による
２本の電極間の短絡、信号伝送を検出し、その検出によ
って、タンディッシュノズルの開度を調整することによ
り、モールド内からの溶鋼のオーバフローを防止するこ
とを特徴とする請求項１記載の連続鋳造操業制御方法。
【請求項４】前記第１の電極及び前記第２の電極とし
て、鋳造開始時における前記溶鋼レベルの上昇速度にほ
ぼ等しい速度で溶融する部材を用いることを特徴とする
請求項１、２又は３記載の連続鋳造操業制御方法。
【請求項５】所定信号の時間遅れを計測する方法とし
て、第１の擬似ランダム信号を発生する工程と、前記第１の擬似ランダム信号と信号パターンは同一で周
波数がわずかに異なる第２の擬似ランダム信号を発生す
る工程と、前記第１擬似ランダム信号と前記第２の擬似ランダム信
号とを乗算して第１の乗算値を求める工程と、前記第１の擬似ランダム信号を第１の電極に入力する工
程と、溶鋼を介して前記第２の電極へ伝送された信号と前記第
２の擬似ランダム信号とを乗算して第２の乗算値を求め
る工程と、前記第１の乗算値を積分して第１の積分値を求める工程
と、前記第２の乗算値を積分して第２の積分値を求める工程
と、前記第１の積分値及び第２の積分値の各々が最大値とな
る時刻の間の時間遅れを計測する工程とを有することを
特徴とする請求項１、２、３又は４記載の連続鋳造操業
制御方法。