JPH11267811A - 渦流式湯面レベル計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】渦流式湯面レベル計の外装に湯面から突沸する
溶鋼が付着して異常測定が発生することを防止する。 【解決手段】金属溶湯面のレベルを渦流式湯面レベル計
（１０）を用いて測定するに際し、前記レベル計（１
０）を湯面（８）から突沸する溶鋼（１）から保護する
溶鋼付着防止板（１１）をノズル（５）側に設ける。ま
た、溶鋼付着防止板（１１）は、耐熱性のセラミックス
又は布状やメッシュ状にした膜からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造で鋳型内
に注入された溶鋼などの湯面レベルを、電磁的に検出測
定する際の、異常測定の防止が可能な渦流式湯面レベル
計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造における操業では、鋳型内の溶
鋼湯面を一定のレベルに制御することが、安定操業上重
要な要件である。一般に、この溶鋼湯面レベルの制御方
法としては、鋳型に注入された溶鋼を湯面レベル測定に
よって加減する連続制御方式が用いられている。この時
湯面レベル測定値に誤差を生ずると鋳型に注入される溶
鋼レベル、すなわち、設定レベルに対してズレを生じる
ことになる。こうした湯面レベルの変動は、鋳型内溶鋼
に流れを起させ、湯面上に存在する人工スラグや、溶鋼
中に含まれる介在物等の巻き込み現象を誘発し、鋳造さ
れる鋳片の品質を著しく低下させる。

【０００３】また、湯面レベルの変動が大きくなると、
鋳型上部から溶鋼がオーバーフローすることもあり、更
に湯面に浮遊している人工スラグ、保温剤あるいは浮遊
介在物の巻き込みが鋳型に接するメニスカス部で発生す
ると、鋳型を出た直後、これら介在物により鋳片表面の
凝固シェルが不完全なため表面が破れて内部の未凝固溶
鋼が噴出するブレークアウトが発生し操業の中断を余儀
なくされることがある。

【０００４】溶鋼湯面レベルの測定には渦流式レベル計
が一般に用いられているが、この渦流式レベル計の検出
器は原理上検出器から発生させる磁力線が測定位置近傍
の導電性物体、例えば鋳型内面の銅板などによって微妙
な影響を受け、該検出器と鋳型を構成する長辺、短辺と
の相対間隔が一定に保たれていることが湯面レベルを安
定にしかも正しく測定するための条件である。

【０００５】この相対位置を確保するための装置として
は、湯面レベル検出器を鋳型内幅方向に移動させること
が可能なレベル検出器移動装置に保持させ、ダイナミッ
クな鋳型幅変更時においても、湯面レベル測定状態のま
まで、鋳型短辺の移動と同調し、鋳型短辺と一定の間隔
を保持して湯面レベルと検出器の移動が行われる機構
と、検出器位置制御部を設けて、鋳型幅変更に伴う測定
誤差が生じない湯面レベル測定装置が本発明と同一出願
人である実公平７―７００９号公報に紹介されている。

【０００６】連続鋳造における鋳型内湯面レベル制御方
法としては、湯面レベル計からの信号に基づいて、タン
ディッシュのスライディングノズル開度を制御するフィ
ードバック制御が基本である。この制御方式としては、
鋳型上端の湯面レベルが常に一定となるように、渦流式
湯面レベル計で湯面レベルを監視し、目標湯面レベルか
らの変位に応じて、タンディッシュのスライディングノ
ズル開度を調節制御する。この方法は鋳造が安定し外乱
が生じないときには、一般的に湯面レベルを目標レベル
の±５ｍｍ以内に制御できる。

【０００７】しかし、鋳造速度の変動、タンディッシュ
内溶鋼重量の変動などの外乱による非定常鋳造時には湯
面レベル制御も不安定となる。このため最近では、鋳造
速度やタンディッシュ内溶鋼重量等をトラッキングし、
この信号を取り込むことによって、湯面レベル制御精度
を補償するフィードフォワード補償付きフィードバック
制御が適用されている。

【０００８】特開平５―１４６８５７号公報では、小さ
い断面のブルーム等の連続鋳造で鋳造初期で鋳込みがス
タートした直後の湯面レベル変動は激しく、そのために
突発的な湯面異常上昇で前記レベル計の先端が溶鋼に浸
漬する現象がおきることが紹介されている。このための
渦流式湯面レベル計の損傷や機能低下を防止する方法と
して、渦流式湯面レベルセンサーの先端部へ耐火製キャ
ップを取付け、このキャップが溶鋼に接すると離脱可能
に取り付けて、センサーの機能低下や損傷から保護する
方法が開示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術は前述の如く、渦流式湯面レベル計と鋳型との距離
の変動、鋳造速度変動、タンディシュ内溶鋼重量の変動
等の外乱に対しての湯面レベル制御精度の向上を図るも
のであり、また、直接溶鋼と接触した場合のレベル計の
損傷保護に関するもので、渦流式湯面レベル計が正しく
作動することを前提としたものであって、湯面レベル測
定中に湯面から突沸する溶鋼により渦流式湯面レベル計
そのものに異常をきたすことを防止する方法を開示した
ものではない。本発明者等の知りうる範囲でこの点を解
消するものは未だ知られていない。

【００１０】転炉や脱ガスにおいてAl脱酸した溶鋼を、
連続してタンディシュから鋳型にノズルを介して注入す
ると、ノズル内表面にＡｌ２Ｏ３系介在物が付着してノ
ズルを閉塞する。これを防止するためにノズル内にアル
ゴン等のガスを吹込みながら鋳造を行っているが、それ
でも鋳造末期になるとノズルの閉塞が進み、鋳型に流れ
込む溶鋼はしばしば不規則な流れを呈し、時には吹込ん
だガス流を含んだ流れとなり、ノズル吐出口で突沸現象
を起す。

【００１１】この現象を起すと、湯面制御用のセンサー
として取り付けている渦流式湯面レベル計の外装に前記
した突沸（スプラッシュと呼ぶことが有る。）による溶
鋼粒が付着する。表面にスプラシュした溶鋼粒が付着す
ると渦流式湯面レベル計の磁気特性に異常をきたして、
湯面が上昇したと認識しノズル開度を閉塞するように誤
った信号を出す。また、レベル計を保護する外装に対す
るスプラッシュした溶鋼粒の付着位置によっては、前記
した現象の逆現象が生じ、湯面レベルが低下した信号を
出して、ノズル開度を全開させる動作をさせて、鋳型か
ら溶鋼が溢れるといった現象を招く。

【００１２】本発明は、前記したような金属溶湯面から
のスプラシュから渦流式湯面レベル計を保護して、測定
する湯面レベル信号の異常発生を防止することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、金属溶湯
面のレベルを渦流式湯面レベル計を用いて測定するに際
し、前記レベル計を湯面から突沸する溶鋼から保護する
溶鋼付着防止板を設けたものである。本発明によると、
渦流式湯面レベル計の外筒に付着する溶鋼粒を溶鋼付着
防止板により防止することができるため、湯面レベル測
定の外乱となる溶鋼粒の影響を小さくでき精度良いレベ
ル測定を維持することができるという効果がある。

【００１４】第２の発明は、 溶鋼付着防止板を、連続
鋳造における溶鋼を鋳型に注入するノズル側に設けたも
のである。本発明によれば、溶鋼付着防止板を取り付け
た場合に該防止板の影響による検出精度の低下を招くた
め、検出用磁力を強くする必要があるが、最もスプラシ
ュの多い部分のみへ溶鋼付着防止板を付けるだけでよ
く、効率的に渦流式湯面レベル計の精度維持が可能とな
る効果がある。

【００１５】第３の発明は、溶鋼付着防止板は、耐熱性
のセラミックスで構成してなる。本発明によれば、導電
性の溶鋼付着防止板に対して、非導電性であるため防止
板そのものの検出強度への影響を小さくして、且つ湯面
測定の外乱となるスプラシュした溶鋼粒が付着し難いた
め、第1及び第2の発明に加えて、更に精度の良い湯面レ
ベル測定が可能となる効果がある。

【００１６】第４の発明は、溶鋼付着防止板は、耐熱性
の繊維を布状またはメッシュ状にした膜を吊支してな
る。本発明によれば、スプラシュによる溶鋼粒を積極的
に溶鋼付着防止板へ付着させることとなるため、溶鋼粒
が付着・脱落を繰り返す溶鋼付着防止板に比べて湯面レ
ベル測定精度のバラツキを小さく押さえることができる
という効果がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
に基づいて説明する。図４は連続鋳造の概要を説明する
図で、溶鋼は、取鍋（図示せず）より一旦溶鋼１を溜め
不純物を除去する役割をするタンディッシュ３へ導か
れ、タンディッシュ３底部に設けたスライディングノズ
ル４の開閉で溶鋼１は鋳型７へ注がれる。溶鋼１の湯面
レベルは渦流式湯面レベル計１０で測定し、予め設定し
た湯面レベルに保たれるように制御がなされる。すなわ
ち、渦流式湯面レベル計１０からの信号は増幅器２０で
増幅され、コントローラー２１で予め設定された湯面レ
ベルとの偏差を演算してスライディングノズル移動信号
に変換され、その信号はスライディングノズル４を開閉
する駆動用サーボポンプ２２へと送られてスライディン
グノズル４を開閉して溶鋼注入流量を制御するよう構成
されている。

【００１８】周知のように、渦流式湯面レベル計１０
は、鋳型カバー、鋳型壁、タンディッシュ３など、検出
器に近接している金属物体の影響を受けた状態で、鋳型
７内の溶鋼湯面８を測定している。このために、初期調
整時の計測条件が、鋳型幅変更など変化した場合、溶鋼
湯面８に対する感度が変わり、距離特性が元の特性に戻
らない。そのため初期設定を周囲の環境条件に適合した
条件で設定して、正しく湯面８を検出するようになって
いる。

【００１９】また、渦流式湯面レベル計１０は溶鋼１の
高温雰囲気から前記レベル計１０を保護するために外筒
が水冷されて、ノズル５の溶鋼吐出側から所定の距離間
隔を保持するように保持機構が設けられている。しかし
ながら、鋳型７内壁から適切な距離を保持し、しかもノ
ズルからの溶鋼１の吐出による湯面８の浮上流れがない
安定した湯面８の位置が、渦流式湯面レベル計１０の最
適設置位置であるが、その設置場所は狭く限られた場所
となるため、鋳造末期のノズル吐出口から突沸する溶鋼
粒９が前記レベル計１０の冷却機能を有する外筒に付着
せざるを得ない。

【００２０】また、操業時には前記した調整機能が働か
ず、測定を中断して調整することできない。したがっ
て、湯面変動に伴う保温材や人工スラグ２の巻き込みに
起因する鋳片の表面品質への影響を回避可能にするため
には、湯面８の変動量を抑制するための測定精度の確保
が要求される。そこで、飛散した溶鋼粒９が付着しても
湯面レベル測定精度に影響を及ぼさないない位置に、渦
流式湯面レベル計１０を囲うように溶鋼付着防止板１１
を設ける。図１は、本発明の好適な実施例を説明する斜
視図である。

【００２１】溶鋼付着防止板１１は、溶鋼１を鋳型７に
注入するノズル５側の溶鋼吐出口からスプラッシュする
溶鋼粒９が直接外筒に付着するのを防いでいる。好まし
くは溶鋼付着防止板１１との離間は４５ｍｍ以上放して
取り付けると溶鋼粒９が溶鋼付着防止板１１に付いて
も、前記した制御信号の精度に影響を及ぼさず、さらに
湯面変動を５ｍｍ以内に抑えることができ、可能なら４
５mm以上放すことが好ましい。

【００２２】さらに、溶鋼付着防止板１１は非磁性の耐
熱性のセラミックスで表面肌は手で触った時に凹凸が感
じられない程の表面肌であれば、飛び散た溶鋼１が容易
に付着しない。また、セラミック表面には溶鋼粒９が付
着し難い窒化珪素を塗布したものが好ましい。

【００２３】また、炭素繊維からなる耐熱性繊維を網目
状に編んだものや布を吊るしてもよい。この場合は付着
した溶鋼粒９の影響を極力避けるために離間を大きくと
るとよい。

【００２４】

【実施例】図２に渦流式湯面レベル計１０の外筒にスプ
ラッシュによる溶鋼粒９が付着しないよう溶鋼付着防止
板１１を取り付け、試験した例を示す。本試験は、図２
に示すように材質がセラミックの溶鋼付着防止板１１を
外筒から４５ｍｍの距離を離して取り付けた渦流式湯面
レベル計１０を、その先端位置が鋳型７の湯面８レベル
から１２０ｍｍ離れた位置となるようにセットして、出
力調整を行った後、スプラシュによる溶鋼粒９に相当さ
せた３ｍｍ四方の鉄片を溶鋼付着防止板１１へ貼り付け
渦流式湯面レベル計１０への影響を調査したものであ
る。

【００２５】高さ方向を５等分して貼り付け測定した結
果を図３に示している。丸印内の番号は図２の位置と対
応させた番号である。この結果から間隔を４５ｍｍ以上
離せば１２０ｍｍの湯面レベルに対して最大２．５ｍｍ
以下の影響しか発生しないことがわかる。これは実操業
における湯面レベル１２０ｍｍ付近で５ｍｍ以下の湯面
変動制御を行うに十分の精度である。また、ちなみに渦
流式湯面レベル計１０の外筒に直接前記鉄片を貼り付け
ると６０ｍｍ以上の指示となった。

【００２６】

【発明の効果】第１の発明は、連続鋳造における湯面レ
ベルを渦流式湯面レベル計を用いて湯面レベルを検出す
るに際し、前記レベル計を囲うように溶鋼付着防止板を
設けたものであるから、鋳造末期の異常スプラッシュに
よる溶鋼粒の飛散があってもレベル計からの異常信号が
出ない。因って鋳造トラブルの防止が図られる。

【００２７】第２の発明は、 溶鋼付着防止板は 溶鋼を
鋳型に注入するノズル側に設けてなるものであるから、
鋳型内の狭い所でも容易に取り付ける事ができ、作業に
支障を来たさない。

【００２８】第３の発明は、溶鋼付着防止板が耐熱性の
セラミックスで構成してなるから磁気的特性に影響を少
なくし、さらに付着が最小限に抑制される。

【００２９】第４の発明は、スプラシュによる溶鋼粒を
積極的に溶鋼付着防止板へ付着させることとなるため、
溶鋼粒が付着・脱落を繰り返す溶鋼付着防止板に比べて
湯面レベル測定精度のバラツキを小さく抑えることがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の渦流式湯面レベル計の異常測定防止方
法を連続鋳造に適用した場合の斜視図である。

【図２】本発明の溶鋼付着防止板の試験条件を示す説明
図である。

【図３】図２の試験結果を示す湯面レベル指示値の説明
図である。

【図４】本発明を適用する連続鋳造の湯面レベル制御を
説明する概念図である。

【符号の説明】

１ 溶鋼 ２ 人工スラグ ３ タンディシュ ４ スライディングノズル ５ ノズル ６ 吹き込みガス管 ７ 鋳型 ８ 湯面 ９ 溶鋼粒 １０ 渦流式湯面レベル計 １１ 溶鋼付着防止板 ２０ 増幅器 ２１ コントローラー ２２ サーボポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新中 大志 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内 (72)発明者 角野 淳司 広島県呉市昭和町11番１号 日新製鋼株式 会社呉製鉄所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属溶湯面（８）のレベルを渦流式湯面
   レベル計（１０）を用いて測定するに際し、前記レベル
   計（１０）を湯面から突沸する溶鋼（１）から保護する
   溶鋼付着防止板（１１）を設けたことを特徴とする渦流
   式湯面レベル計。
2. 【請求項２】 溶鋼付着防止板（１１）は、連続鋳造に
   おける溶鋼（１）を鋳型（７）に注入するノズル（５）
   側に設けた請求項１記載の渦流式湯面レベル計。
3. 【請求項３】 溶鋼付着防止板（１１）は、耐熱性のセ
   ラミックスで構成してなる請求項１及び２のいづれかに
   記載の渦流式湯面レベル計。
4. 【請求項４】溶鋼付着防止板（１１）は、耐熱性の繊維
   を布状またはメッシュ状にした膜を吊支してなる請求項
   １及び２のいずれかに記載の渦流式湯面レベル計。