JPS5916543B2 - 溶鋼通路のスラグ検知装置 - Google Patents

溶鋼通路のスラグ検知装置

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JPS5916543B2
JPS5916543B2 JP53027009A JP2700978A JPS5916543B2 JP S5916543 B2 JPS5916543 B2 JP S5916543B2 JP 53027009 A JP53027009 A JP 53027009A JP 2700978 A JP2700978 A JP 2700978A JP S5916543 B2 JPS5916543 B2 JP S5916543B2
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molten steel
coil
slag
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constant current
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JP53027009A
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正範 児玉
順次郎 山崎
正修 川上
勝美 田口
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、励磁コイルにより溶鋼中に誘起される渦電流
の変化を利用して、溶鋼通路中のスラグを検出する溶鋼
通路のスラグ検知装置に係り、特9 に、溶鋼の鋳込み
終了時近くに取鍋等から流出する溶鋼とスラグとを判別
してスラグの自動検知を行なうに好適な、溶鋼通路のス
ラグ検知装置に関する。
一般に、取鍋等から鋳型に溶鋼を注入する場合5 に、
スラグの混入を防止する必要があるが、特に鋳込み終了
時においては、取鍋内にスラグのみが残存するため、こ
れらが鋳型に注入されないように極力注意しなければな
らない。
一方、連続鋳造における介在物は、特に最近のように鋼
種が拡大0 されるにつれ重要な問題になつてきている
。例えば、石油、天然ガス等のラインパイプ材において
は、この要求度が高く、数μmの非金属介在物が溶接性
を阻害し、品質欠陥となり、素材段階でUT欠陥が発生
したりしている。これらの鋼種の5 特徴は、アルミニ
ウム溶融量が大であるという点にあり、アルミニウム特
有の大気酸化がアルミナクラスターとなり、鋼の清浄度
を落とすことになる。このため、最近の連続鋳造設備に
おいては、鋳込み中の空気酸化による溶鋼汚染を防止し
、品o 質向上を計る目的で、取鍋とタンデイツシユの
間に浸漬ノズルを使う無酸化鋳込み方式が採用されてい
る。しかし、この浸漬ノズルを使う注入法においては、
溶鋼を大気から隔絶する密閉型の取鍋を用いているため
、溶鋼を注入する状態を作業者5 が外部から観察する
ことができない。従って、鋳込み末期に密閉を開放して
、注入流を大気にさらし、肉眼でスラグの流出を確認し
ない限り、大量のスラグがタンデイツシユに流出してし
まうことがあるという問題があつた。このようなことで
あると、浸漬ノズルを使つて非金属介在物の鋼への流入
を防止する目的が逆効果になつてしまう。このような注
入終了時の、浸漬ノズルにおける取鍋からタンデイツシ
ユ間のスラグ流出を検出する方法としては、既に、特開
昭49−1430号、特公昭51−31099号、或い
は、特開昭51−112433号等において提案されて
いる方法がある。特開昭49−1430号、或いは特公
昭51−31099号に提案されている方法は、溶鋼と
スラグの導電率の差を、ノズルの流下道を輪内に納める
ごとく配置された検知コイルのインピーダンス変化によ
つて検知するものであるが、コイルの耐熱上或いはノズ
ルの構造上、コイル径は、注入流の径より3〜5倍程度
にしなければならず、導電率の差によるインダクタンス
の変化はそれはど大きくないため、測定手段の精度を維
持するのが困難であるという問題があつた。即ち、高温
状態における溶鋼とスラグの導電率の差は、104程度
の差があり・顕著であるが、これをコイルのインダクタ
ンスの差だけ取り出すと、10−1程度の差しかなく、
検出するのが困難である。一方、特開昭51−1124
33号に提案される方法は、溶鋼とスラグの導電率の差
を、ノズルの流下道を輪内に納めるごとく配置された検
知コイルに交流電流を流して、該検知コイルのQ値(=
屓ケ)(ここでwは角周波数、Lはコイルのインダクタ
ンス、Rはコイルの抵抗)の変化から検出するものであ
る。
この方法であると、適正なコイル発振周波数を選ぶこと
により、臨界周波数Fg(=7Jャtカフフ7丁)(ここ
でσは導電率、μは透電率、γはコイル半径)の変化に
対するQ値は、10−2のオーダの差で検出できるため
、感度の良い検出が可能である。しかし、特殊なQ値を
測る方法は、信号の安定性、検出回路の複雑さの点で問
題がある。更に、前記例において提案されている検出方
法では、コイルのQ値(インピーダンス2を直接測定す
る方式をとつているために、コイルの温度卜゛リフトの
影響をまともに受け、そのま\では実用化するのは困難
である。また、前記3者に共通する欠点として、 (1)検知コイルが貫通型であるため、鋳込み作業開始
前に、予め、検知コイルをノズルに装着・固定配置して
おかねばならないが、検知コイルを連続鋳造注入デツキ
にセツトすることが極めてわずられしく、スラグの検出
に要する時間は最後のわずか数秒間のため非常に作業性
が悪い。
また、検知コイルが鋳込み開始からスラグ検出までの1
時間余りの長時間に渡つて高熱の悪環境にさらされるた
め、常時冷却しなければならず、装置の耐久件にも問題
があり、実用性に乏しい。更に、(2)貫通型検知コイ
ル1個によるインピーダンス又はQ値の絶対測定による
従来法は、検知コイルがノズル等からの放射熱によるコ
イル温度の上昇等のため、絶対測定である測定値がドリ
フトしてスラグ検出に大きな外乱を与え、正確さを失う
。これを回避するには測定中に刻々と変化する基準零点
を目視によつて常時追跡し、調整補正を行なわねばなら
ない。また、(3)検出コイルの冷却方法としては、水
を使用する方法が最も容易な方法の1つとして考えられ
るが、高温の溶鋼中に漏水する等の恐れがあるため、水
蒸気爆発による設備の損傷や、人身事故等の災害等を引
き起こす危険を有するので、実用的には望ましくない、
等の欠点を有する。本発明は、前記従来の欠点を解消す
るべくなされたもので、周囲温度の影響を受けることな
く、安定したスラグ検知がi:IJ′能な溶鋼通路のス
ラグ検知装置を提供することを目的とする。
本発明は、励磁コイルにより溶鋼中に誘起される渦電流
の変化を利用して、溶鋼通路中のスラグを検出する溶鋼
通路のスラグ検知装置において、励磁コイルに定電流の
交流を印加すると共に、検知コイルに誘起される信号電
圧を負荷電流を流さないように検出するようにして、前
記目的を達成したものである。
以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
本実施例は、第1図に示すごとく、溶鋼10及びスラグ
12が収容される取鍋14と、該取鍋14の底面に配設
された、シリンダ15により開閉される、例えばターレ
ツト方式の開閉機構を有する溶鋼流制御ゲート16と、
該溶鋼流制御ゲート16及び、例えば、グラフアイト等
で形成された浸漬ノズル18を介して溶鋼が注入される
タンデイツシユ20と、該タンデイツシユ20底面に配
設されたモールドノズル22を介して流入される溶鋼を
鋳込むモールド24とを備えた従来の連続鋳造設備に使
用されるもので、前記浸漬ノズル18に装着される、プ
ローブコイル30と、該プローブコイル30を必要に応
じて水平動させる水平駆動機構32と、プローブコイル
30内の励磁コイルに信号電圧を印加すると共に、同じ
くプローブコイル30内の検知コイルに誘起される信号
電圧を処理する信号処理回路34とから構成される。前
記プローブコイル30には、第2図及び第3図に示すご
とく、それぞれ対になつた励磁コイル40Aと検知コイ
ル42A及び励磁コイル40Bと検知コイル42Bが、
C字型フレーム44の先端近傍に、各対の磁束中心が、
溶鋼流下方向にオフセツト状態となるよう、2対枢着さ
れている。
各対においては、その励磁コイルと検知コイルの磁束中
心が一致するようにされ、溶鋼流下方向といずれも垂直
方向になるようにされている。C字型フレーム44は、
例えばオーステナイト系ステンレス鋼材等の金属から形
成されており、その中央部にフレームの支持移動用レバ
ー46が固定されている。このレバー46は、前記水平
駆動機構32に連結され、C字型フレーム44を水平方
向に移動する。C字型フレーム44の内周面及び外周面
は、セラミツクフアイバ一等の耐熱性と断熱作用を持つ
た無機質断熱材48で包囲されており、また、その内壁
には、更に、ペースト伏の断熱材50が塗布されている
。このペースト状断熱材50は、フレーム内壁から検知
コイル巻線表面までの中間におけるフレーム側からの2
次的熱放射を減少防止している。また、ペースト状断熱
材50と検知コイル42間の空間には、互いに電気的伝
導を有しないように、相互の重複接触面箇所に無機質材
を用いて絶縁された網目状金属52が複数個ジグザグ状
に配置されている。この網目状金属52のフレーム内壁
と対向する面は、鏡面的に熱線を反射させ得るようにさ
れている。C字型フレーム44には、また、冷却用の窒
素ガス供給管54及び排出管56が接続されている。前
記水平駆動機構32は、レバー46の後端に形成された
ラツクギヤ60と、該ラツクギヤ60と噛合するピニオ
ンギヤ62と、該ピニオンギヤ62を回転駆動するモー
タ64とから構成される。
前記信号処理回路34は、第4図に示すごとく、交流電
源70と、直列接続された励磁コイル40A,40Bに
流れる電流を定電流化するための定電流駆動出力増幅器
72と、検知コイル42A,42Bにそれぞれ接続され
た、入力インピーダンスがほぼ無限大の増幅器74A,
74Bと、増幅器74A,74B出力を差動増幅するた
めのブリツジ回路76と、該ブリツジ回路76出力を増
幅する増幅器78と、該増幅器78出力を出力信号化す
る検波器80とからなる。82,84は、ブリツジ回路
76を構成する抵抗器、86,88は、同じく可変抵抗
器である。
以下作用を説明する。
まず鋳込み中間時点においては、水平駆動機構32のモ
ータ64により、C字型フレーム44を後退させておき
、プローブコイル30が浸漬ノズル18の熱影響を受け
ないようにしておく。鋳込み終了時点が近づいた場合に
は、水平駆動機構32によりプローブコイル30を前進
させ、浸漬ノズル18中の溶鋼10と、励磁コイル40
A,40B1検知コイル42A,42Bとの相対位置関
係が、第2図に示すような正対位置になるようにする。
この状態で励磁コイル40A,40Bを、信号処理回路
34の交流電源70及び定電流1駆動出力増幅器72に
より励磁すると、浸漬ノズル18中の溶鋼に一定の渦電
流が発生し、該渦電流によつて決まる一定量の信号電圧
が検知コイル42A,42Bに誘起される。浸漬ノズル
18中の溶鋼10がスラグ12に変化すると、励磁コイ
ル40により誘起される渦電流量が変化するため、検知
コイル42A,42Bに誘起される信号電圧も変化する
。この変化は、信号処理回路の増幅器74A,74B1
ブリツジ回路76により差動増幅され、検波器80によ
り検波されて溶鋼からスラグへの変化状態が確実に把握
される。信号処理回路34出力により浸漬ノズル18中
の溶鋼10がスラグ12に変わつたことが検知されると
、シリンダ15により溶鋼流制御ゲー口6が閉とされる
と共に、水平駆動機構32によりプローブコイル30が
再び後退され、プローブコイル30に無用の熱影響が及
ぶ事が防止される。本実施例においては、励磁コイル定
電流の交流を印加すると共に、検知コイルに誘起される
信号電圧を、入力抵抗がはぼ無限大の増幅器を用いて負
荷電流を流さないように検出するようにしたので、励磁
コイルの温度変化によるインピーダンス変化があつても
、磁界発生用の電流が一定に保たれるため、溶鋼或いは
スラグ内に発生させる磁界は一定となる。
また、負荷即ち溶鋼やスラグ等渦電流損失に差を生ずる
ような条件変化があつても発生する磁界を一定に保つこ
とができる。更に、検出コイルに誘起された電圧は、負
荷電流が流されないため、温度によるコイルの抵抗変化
の影響を受けずに取り出すことができ、従つて、温度影
響が極めて少ない。又、本実施例においては、励磁コイ
ルを直列接続して、単一の定電流交流電源装置により5
駆動するようにしているため、経済的である。
なお、必ずしもすべての励磁コイルを単一の定電流交流
電源装置で駆動する必要はなく、それぞれのコイルにそ
れぞれ定電流交流電源装置を設置することも勿論可能で
ある。更に、本実施例においては、励磁コイル及び検知
コイルを、共に、放射熱を遮断するための網目状金属が
装入され、内部を冷却用ガス体または液化ガスが流通す
るようにされた、C字型状フレーム内に収納するように
したので、冷却媒体として危険な水を使用する必要がな
く、かつ高い冷却効果を得ることが可能である。
即ち、液化ガスによる放射熱の反射・吸収作用によらな
いガス体をキャリヤーとした熱交換冷却吸収の不十分さ
が、網目状金属により十分補われるため、ガス体による
簡便な、且つ、より安全な冷却が可能である。なお前記
実施例においては、検知コイル及び励磁コイルが2対使
用され差動接続されているため、溶鋼通路中のスラグ検
知を確実に行なうことが可能である〇以上説明した通り
、本発明は、励磁コイルにより溶鋼中に誘起される渦電
流の変化を利用して、溶鋼通路中のスラグを検出する溶
鋼通路のスラグ検知装置において、励磁コイルに定電流
の交流を印加すると共に、検知コイルに誘起される信号
電圧を負荷電流を流さないように検出するようにしたの
で、周囲温度等によるコイルの抵抗変化の影響を受けず
に、安定してスラグ検知が可能であるという優れた効果
を有する。
また、2つの検知コイルの位置関係を正対位置として、
これらを差動接続として検知するようにしたので、温度
、コイルおよびノズルの相対変化の影響を受けず、正確
にスラグ検知ができるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る溶鋼通路のスラグ検知装置の実
施例を連続鋳造設備にセツトした状態を示す一部断面図
を含む斜視図、第2図はスラグ検知用プローブコイルを
浸漬ノズルへ装着した状態を示す、第1図の−線に沿う
断面図、第3図は、同じく側面図、第4図は、前記実施
例における信号処理回路を示すプロツク線図である。 10・・・・・・溶鋼、12・・・・・・スラグ、14
・・・・・・取鍋、18・・・・・・浸漬ノズル、20
・・・・・・タンデイツシュ、24・・・・・・モール
ド、30・・・・・・プローブコイル、32・・・・・
・水平駆動機構、34・・・・・・信号処理回路、40
A,40B・・・・・・励磁コイル、42A,42B・
・・・・・検知コイル、44・・・・・・C字型フレー
ム、70・・・・・・交流電源、72・・・・・・定電
流駆動出力増幅器、74,r8・・・・・・増幅器、7
6・・・・・・ブリツジ回路、80・・・・・・検波器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 励磁コイルにより溶鋼中に誘起される渦電流の変化
    を利用して、溶鋼通路中のスラグを検出する溶鋼通路の
    スラグ検知装置において、交流電源と、前記交流電源か
    らの交流出力を定電流化する定電流駆動出力増幅器と、
    前記定電流駆動出力増幅器に接続された励磁コイルと、
    前記励磁コイルにより溶鋼中に誘起される渦電流の変化
    に基づいて信号電圧が誘起される検知コイルと、前記検
    知コイルにそれぞれ接続され、入力インピーダンスがほ
    ぼ無限大の増幅器と、前記増幅器の出力を差動増幅する
    ためのブリッジ回路とを備え、前記定電流駆動出力増幅
    器により前記励磁コイルに定電流の交流を印加すると共
    に、検知コイルに誘起される信号電圧を前記入力インピ
    ーダンスがほぼ無限大の増幅器に印加して、その負荷電
    流を流さずに検出するように構成したことを特徴とする
    溶鋼通路のスラグ検知装置。
JP53027009A 1978-03-08 1978-03-08 溶鋼通路のスラグ検知装置 Expired JPS5916543B2 (ja)

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