JPS5943316A - 溶融金属湯面検出装置 - Google Patents

溶融金属湯面検出装置

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JPS5943316A
JPS5943316A JP15496082A JP15496082A JPS5943316A JP S5943316 A JPS5943316 A JP S5943316A JP 15496082 A JP15496082 A JP 15496082A JP 15496082 A JP15496082 A JP 15496082A JP S5943316 A JPS5943316 A JP S5943316A
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肇 鈴木
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    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields

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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 の面置を検出する装置に関するものである。
従来溶融金属の湯面検出方法として、第1図に1例を・
示すような電磁誘嗜を利用した方法が公知である。すな
わち第1図においてMは被検出物(溶融金属)、Sはパ
ウダあるいはスフグ、B f;1金属容器(たとえば鋳
型)、31はあ1−)かしめ定められた周波数の交流信
号を発振する基準fg−”)発振器、41は既知の値を
有するZ,、Z,、z3および変数Z4  の各インピ
ーダンスで構成される交流ブリッヂで、Z4(」この場
合ここで示さイする検出=1イル21の・1ンビ− グ
ンス、51は,イ動増幅:’jl’rである。
この構成において、検出−=+−fル・2lとj゛ノξ
検出物M虎の距離りを実質的に無現遠に設定したのち、
基準411号発振器31から検出部lイル21を・含む
交流ブリッヂ41に交流情月を印力11−すると、交流
フリクノジ=11は公知のようにZ、・Z3−Z2・Z
、の条件がイ′β0足され、たときに平衡ず不〕。従っ
てこの乎換工状態−ドでは交流ノリツーf”41の出力
は零であり、差動増幅器51には出力が現われない。
この初期設定状態から検出部】1ル21と被検出物M占
の距XI 1)を近づ(プると、検出]・fル21のイ
ンピータンスZ4  は被検出物Mとの電磁誘導による
インピー タンスのな化によって、距離■〕に相当する
交流ノリ′ノチノ11の出力変化をイ5)る0而して検
出−IIル21から被検出物Mの位置を連続的に語測す
ることが用油となる。
しかしなかl:、 1記従来の検出力式では、■ =+
 (ル直径寸法からほぼl義的に計測スパンの制限を受
(〕、位置乃二軸の大きい被検出物(、こ対しては必然
的に検出=jfルの大形化を要し、実際1ユ適用が困難
な基台が多い、 (2)  出力変化量あるいは計測スパンの改善のため
(ご検出コイル21の巻数を多くし、さらに強磁骨体材
料のたとえばフェライトコア等に巻設しているが、かか
る構成では周知のように、外界の温度変化による検出コ
1ルのインピータンス変化を生じ良好な精度が得1)れ
ないのめでなく、高説雰囲気中ではそれ自体での1酬熱
構造がとり難く、なんらかの冷却装置を必要々じ、この
ことは」ス1−的に不利であるとともに、q!i+こ冷
却水漏洩等のg−1>故を嫌うラインでは1吏用できな
い、 ■ 取鍋、鋳型等の容器内の溶融金属のL=−\ルある
いは位置を・検出するとき、fffiiJ記金属容?に
の作用で検出コイルのインピーダンス変イしを生じ、さ
1])に、容器の金属の種類とその経時変化によ−っで
も出力変化を生じるので、良好な精度をIUることか困
難である、 などの問題があった。
本発明はiIJ記従来法の問題点を解消し、高温雰囲気
において7時に冷却装置を用いろ、−となく W X!
:’j内の湯面レベルを非接触にて連続的に検出(jJ
能な装置を提供4″′るものであり、その要旨(J、溶
融金属面I−に近接して、非磁件質でかつ耐熱性を有、
−する1対のmlイルを1定の間隔をあ(・Jて溶融金
属面の垂線庖輔占する対称な位置に並設した検出部と、
1)IJ記1対のコイルの一力のコイルに交流電11:
、を印IJl t、、こイ目こより生成される′IL磁
界内に設けた他方の二、+ 1..1しの誘起電圧を直
流電圧信号とす゛る検波乎?11部とか1コ)構成され
、該検波平滑部出力電圧により溶融金属湯面L−ヘル庖
・検出−4ることを特徴とする78融金属湯而検出装置
であり、さらに前記溶融金属の容器の作用により定まり
前記検出部と溶融金属面間のl1lL!離に対応しfr
い電圧値をあらかじめ記憶させておき、該記憶させた電
圧により11J記検波平l[”1部出力電圧の補正をお
こなう補正機能部を備えたこと5:特徴とする溶融金属
湯面検出装置である。
本発明装入は、耐熱、高絶縁特性をイ〕するホビンに面
1熱素線を蓚設した検出コイルを1χ」とし、一方は送
波コイル、他方は受波コイルとし、l定の間隔吉f頃き
庖つけて並設し、溶融金属面に対峙固定する。
この構成で、前記送波」イルに高周波定電流を通電し、
これにより電磁界を生成する。この電磁界内に並設した
受波二Iイルには、公知のように電磁誘導に31、る誘
起電圧が発生する。この誘起電圧は送・受波コイルと被
検出物との距離を実質的に無限遠に設定したとき、主と
して送波二llイルの励振電流と送・受波コイルの配置
構成て失まイ)一定電圧となる。
この状態から被検出物が検出部1イルに接近してくると
、電磁界は被検出物の作用でその分布状態が変り、受波
コイルの誘起電圧は検出二Iイルと被検出物間の距離に
対応した電圧変化がi5らイl、この電圧変化から距離
を測定するこ占ができる。さらに取鍋、v′i型等の容
)1にの影響度をあらかじめ自己学習する機能により外
界の影響を神i、’E、 シ、常に距離に対する出力特
性を一定とするように17でいるので、信頼性の高い検
出が1J能である。
またこの構成によると、 ■ 被検出物の物性変f)Lに、」゛る影響はきわめて
小さくすることができる、 (,2)  高絶縁71斤性をイ]する耐熱形検出コイ
ルのため高(!rA雰囲気中に設置するこ占ができる、
(3)励振電流の定電流化と、τMA度によるインピー
ダンス変動を受けにくい検出コイルと、該検出コイルや
増幅器を3′む回路定数を適市化することにより温度補
償のための補正情報さその回路を要しない、 などの特徴をイjし1、が−っ外界の影響を補正する自
己補正(幾能ろシイ(J加することで信頼性の高いr8
融全金属湯検出を行うことができる。
本発明(・図示の実施例にもとづきさらに詳しく説明す
る。
第2図はイ\発明の実施例装置の全体構成を示す71コ
ック図である。図においてBは鋳型、Mは溶融金属、S
は溶融浮遊物(スジグあるいはバラタ−)でこの場合非
検出物である。
2は1対の検出=1イルで、2Tはly:波コイル、2
 Rは受波コイルである。この場合、送、受波コイル2
T 、2Rは同一構造のもので1対を、検出コイル2J
ニジて構成−1−る。
lはあらかじめ定められた高周波信号を発振する高周波
電源で送波コ・イル2Tに定電流を通tするためのもの
である。
3は受波コイル2Rからの誘起電圧庖・増幅するだめの
増幅器、4は増幅器3からの高周波仏Vシヲ直流信号に
変換するだめの検波平滑器、5−1は直流バイヤス電圧
設定器、5は加算増幅器で前記検波平滑器4からの信号
と電圧設定器5−1の電圧を加算増幅する。6は演算処
理器で、その作用については後述する。I) Bはプッ
シュポタンスイ′ノチ、7は演克処理器6からの直流信
号の線形化処理をおこなうためのりニヤライザである。
第3図は第2図の演算処理器6の回路詳πIl+を示す
図である。この回路は前述した自己補正機能に関する回
路である。第3図において6−1は差動増幅器である。
6−2はデジタルザーポモジュール(以下DTSMo(
!:いう)であり、内部には比較回路、可逆カウンタお
よびD/A−Al1)変換回路等を含む複合回路で構成
され1.前記差動増幅器(i−1と閉ループを形成する
ことにより、例えは、ブ・シシュホタンI) Bが押さ
れる。J:DISMO6−2はトノノキング状態となり
、18点の入力電圧と逆位相の同電圧を出力し、次にプ
ッンユホタンPBを開にするとホールド状態となり、前
記の電圧を記憶する。これにより、差動増幅器6−1の
出力はプツシ−2]−タン11 +3を開閉すること(
(二より自動零調整される。6−3は前記DISMO6
−2’C記憶された電圧を非1線形変換するための対数
増幅器で該Z」級増幅器6−:3の出力は補正のための
基準電圧として流用ずろ。VRは1り変抵抗2K、6−
4は乗算器、6−5は線形増幅器で前記乗算’&s G
  4の出力を所要の電圧し・\ルまで増幅4−るため
のものである。この第3図の回路構成により、前述した
容:Vi Bの影響度を白から検出し9.その量苓〕も
とにり丁ルタイ/x 5ij ?、’、I処E!lによ
って容器13の影響を自己用1lL(i由イIX)する
第4図は、外界の影響ずなわら金属芥2))Bによる影
響の1例を示す特性図である。ここではスラノ用連続り
j造のυ、j型の短辺の寸法(図中MSで表示)をパラ
メータとする出力特性の例を・示−To鋳型短辺の寸法
が大きくなるに従って、曲線a、bおよびCで示ずよう
に出力!特性が変化する。曲線dは鋳型寸法を実質的に
無限遠に設定した占き、つまりυj型による影響のない
ときの出カッ侍1/1ミである。曲線1〕の尾端部にV
Mso、:1:記しているが、これはM S = 14
0 m、mにおいて被検出物を実質的に無限遠に設定し
たときの出方電圧である。同様に各MSに対して異なる
出力電圧が得られる。
第5図は前記のhlE算処理器6にょるυj型の影%4
.1に対する補正効果の1例を示す図である。ここでは
り、j型短辺寸法M S = 140 ms の場合の
例を示し、横軸は第4図の曲線d (MS−ω)に対応
する’11jrEi−示し、縦軸は第4図の曲線b (
MS=140m、m)に対応i−る電圧を示す。図中の
直線Cは演3?処理器6の人力電圧すなわち補正前の電
圧を示し、直線fは演ψ。
処理器6の出力電圧すなわち補正後の電ILを示す。
図かられかるように、補正前の電圧はバ・fつ′ズ分を
含みかつ傾角が小さいが、補正後の電圧は鋳型の影響が
除かれたものとなっている。
第6a図および第6 b図は、この発明で用いる検出で
1イルおよび保持具の構造例を示す正面図(−・部所面
図)および千面図である。図において2〜1は面j熱、
高絶縁性のセラミック製のコイルホ11ンでその外周面
には溝が一ついている。これは高純IWのアルミナなど
の絶縁!持1〈Fの3Lい月利う−用い、焼成IしI7
たものである。2−2はZiJイルホヒン2−1の外周
面に例えば白金、あるいはり[]メル線等の、11磁性
耐熱素線75:20〜30回を設した=1イルで、−J
イル中ビン2−1の外周面の溝内にふ線が納められ容易
に相聞t〜ノ絡を生じないよう(を−なっている。さら
にボヒン2−1は−Jイル収納容?!:)本体2−4の
h座2−3に面1熱(ζメント等で液加固定されている
」1ル収納容:(:9本体2−4の利質は]イルホl−
ン湯量等のものを用いるが、特に台座2−3のみはJ1
磁性金属のたとえは、スグンL/ス、銅等を適用しても
よい。台座2−3の容2に本体との嵌合部にはネジ((
υつであり、仏いに着脱可能な構造となっている。2−
3a、2−3bは、コイル両端のリード線を通ずための
穴、2 5 a * 2 5 bはセシミックチューブ
で被覆したIJ−1・線で二1イル素線と同質のもので
ある。2−6は耐熱セラミックあるいはステンレス製の
支持棒である。
本発明装置の機能を実施例図面と共に詳述Jれば以下の
通りである。
検出コイルは第2図に示すように、送彼二Iイル2Tと
受波コイル2Rを一定間隔I7a  と傾きθをもたせ
て構成される。
送波コイル2Tには高周波電源1から定電流化1゜た高
周波イ乙号を通電する。これにより送波コイル2T周辺
に高周波磁界が生成される。一方、受波XJコイル R
は前記、人波ゴ1イル21冒(−近接しか一つ湯面の垂
線に対して対称に設けられているので、受波コイル2 
’11.には、電磁誘導作用1.こ」:り誘起上爪が発
生ずる。この誘起電圧を増幅器3で増幅し次段の検波平
滑器・1て直流信号に変換する。
該直流信号は、検出−J ”fル2か(し溶融金(4M
とX型I3との比離が実f!(的に無限遠に位置ずろと
き、主として送波コイル2Tの通電′I流占送・受波二
]イル間隔Laと傾角度θとによって定まる最小の14
1゛流イ1.弓が出力される。
(−の的流(1−7,;3は所定の増幅度イI−イ」す
るJJII sap増幅:喜13に人/、Iされるが、
このとき7次段演讐処”’l!a:> 6の初1(IJ
 、没定¥二件を満、j−ために、+ 1(i: /+
jj・・1ノ′ノ、”11jl[1没宇器”、r−1’
:H−,(j4!作して加3つ増幅’A”ri Sの出
力か零占l、C乙よ−)に調整、j−ろ。
次((−検出11ル2を鋳型13 (J) L: )j
の所定の位1i’? M設置1i1固定・j−る3、2
ノ、j型13内に溶融′、シ属が存rにしないときの1
ノII ′I’l’増幅2に5の出力4演1:11処1
111!器6に入力61−る。(二のJJll算増幅1
):→5の出JJ1.↑、例えば第1図の曲線1)(ハ
尾1Yit、1−耶1(′X記したVMε;0  相当
の′山、11−1ず14Cわちぶ〕、」型(ハ影響に相
当(]−る′山1月ンCある1、ノ“ノ/′−1−小夕
)、′l’ l木を・閉に−(]−ると、I) l S
MO[i−2はト)・ノIンタ゛状i、!J’4 、!
: i(す、その結!g I) l S MU 6−2
かj’、、r VM+−;o  相当の電圧が出力され
同11、冒こlり動増幅)i)ζ(i−10)−・ノj
の入力端に人勾さ4’lろ。次にノ°ツゾ1−1、夕/
1)Bを開に−1るとI)lsMO62はホー 、N/
 l’伏7.i it−移り、VMSO相当の電F]:
、が記憶されて)と、l−’b ((、/l、′動AM
P6−1の出力は零、!二なる。
またI)] SMU 6−2 !i丁記1.(Sさ41
.た’itJ、11−は月数増幅器6−3に人力され非
線形変換さ212、・この出力はnJ皮抵抗VRで分圧
され乗算1’、: (i  4に人力される。ずなわら
これがvJ型のi、t<、響侘袖+l−d”ろ電圧に相
当すイ〕ものである。乗算器6−4の他の−・ノjの入
力端子は、ンr動増幅器6−1の出力、)まり零電圧で
あるので東tl尿G  4の出力は零であイ〕4゜すな
わち鋳型ll内に溶融金属が育在しA1い、、1−1(
の演’/’l”処理器6の出力は零である。、以にで佇
)聞操イ′1を完了する。
つきに実際ノi−!l’ 71111 ICi; イテ
、Ij I’l’、!B内” h* 融<j2 属Mの
湯面のに1月に従−って例えば第4[ソ1の曲線b O
)特性が君)られ、乙が、l’lfJ 、;7Bの初期
操作(こよQ)曲線[)からバイアス成分つまり”Mf
EOを、゛(;分し、た電11−か東(′):÷:;6
−・冒こ入力され、該乗算器6−4の11(+の−1)
の人力である多Ljへ琶影響r山11:、用の′山5圧
との4責が出ノ1さ4(、線形増幅:’!:’; 6−
5で増幅され出力さイ1、Z]1、・1−・(わUハ可
変抵抗V Rの鋒圧比つまり袖111&数’51r:’
J I[E kl 、”、’、7’定することで、第4
図の曲1腺域」湯量’y’l”、l’、出j)が’11
) 1.’−。
れる。また本発明名等は曲線ar c h−)いこも曲
線d、、L同等41゛出力曲線がfυ(:、:+−Lる
(−占<、−確(’17.!l−/ている。上述の補正
法を演ψ式で示−1と下式となる。
■3、 ]二 (■i    ”MSO) ・K (e
og  k  VMSO)    −〜−一 1jイ旦
し VC=補正後の検出出力 Vl : 湯面位i汽から得られる補正前の検出出力■
Mso:湯而位置か面質的に無限遠にある占きの検を謂
11力+<、に:補正定数 なお−1−述の演算手段としてマイク11 二+ >・
ビュー9−を用いるこ乏もできる。
演算処理器6で処理された出力(」、次段のリニ−・ラ
イ1)−7に入り、線形化出力とじ湯面七二゛−ター用
あるいは湯面し・\ル制御用嘉号(とじて用いられる。
従来の電磁的方法による湯面検出の場合は、外界の影響
の補償手段として、 ■ 人々の容器lこ対する補正チーノルをあらかじめ用
意する、 ■ 温度)・fズに対しては検出コイルを強制冷却する
、 等が↓りこなわれていた。
しかし、外界の影響因子、例えば容器の経時1皮化。
検出コイルの設置再現精度の問題あるいは周辺温度の変
化などに対する速応件がなく、従ってイ、:頼性を高く
するためには、万1繁にキャリル−ン5Iンあるいは補
正テーブルの改修をしな1Jtr、、ばならないなどの
欠点があった。これに対し本発明1・(1よれば、外界
の状況変化に対し、その都度しかも5:X>時間でその
影響度を検出器自身で検出して自己補正を行うことによ
って、信頼件の高い装置を実現するこ吉ができた。
さらに本発明の池の特徴として次の点を挙げろことがで
きる。
(1)  検出コイルの温度変化によるインピータンス
変化とその出力信号の影響を十分小さくあるいは皆無と
した。
(2)小型、軽量かつ耐熱・高絶縁時+IをイJする検
出コイルを実現した。
−に記(1)については、送波コイルの励振電源は電電
流源を用いて送波コイルにより生成される周辺の磁界強
度を一定さし、さらに電源側か1.)みた/7−−−ノ
ルをnむ負荷回路の共振周波数に対して大11Jに異な
る励振周波数を使用、あるいはその周温指数Q(ニー−
)苓隋力小さく □=+−る回路構成と1−る。まIt た、受波−1イルもその同調指数Q俣・小さくずろなと
送波−1イル側と同様のぢi IJ、 ’5二じ、さ1
′ンに、低入力インL” −タンス!1)ぐ1不ニイー
’−!Iる高周波増幅2:マ;3庖用いること(【−よ
り実現している。
に記(2)については、ll1lI熱、高絶縁′1”S
性をイJ−・]ろ検出−lイルにより1 (1(10”
C程度の高(!l!、雰囲気においても強制冷却イ・号
で、か−J’11L気的、(幾μ的6(−安定した構造
であイ〕ので、溶融金属c′↓h曲に近接12て設置用
油である。また検出部が小型、 lli’/量てあろの
で小断面のυ7 、t+、す内の湯面検出にもナト易に
適用できる。
また木光明装置は目]能部分かl、lいので調整・保守
か容易である。本発明装置1°j(は取鍋や鋳型内の湯
面検出のほかにfiij述したよ−)に、高1:l![
雰囲気の:)4;、INI:i境下に;J&用できるの
で、1・]−“”−]1−カー・タップツユなとの′8
器に月[)でもjA用できまた溶融金属としては鉄のほ
か重箱・錫など用鉄分属類に対しても広く適用できるイ
j効な装置である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の湯面映出装置の一1列を7」ン+I−’
 −、/’ IJツク図である。 第2図は本発明の実Kli例装置の構成(・小−4−’
/Uツク図、第3図は第2図の演t1)処t++r ’
A:;の詳細を示ずブIJツク図、第4図は容’lri
の影響の一例を小−・j出力荷(1図、第5図は木゛絶
明の実施例に」、;(・〕る検出出力の補正効果の一例
(・示す図、第(’+ a図および第6b図は本発明の
実施例にお(りろ倹11旨1イルの構成を21ぐず正面
図および゛V゛而図面あろOM:溶融金属   I3:
容器(鋳J1,1ジ)1:高周波定電流電源 2:検出二Jイル  2T:i人波1イル2 It :
受θに、コイル :り:高置θジ増幅器4:検波乎d′
r器  5:加算増幅器6:演3)1処理器  7:リ
ニー\・ノイリ特許出願人  新11木製鐵株式會社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)溶融金属面上((″近接して、非磁性質でかつ耐
    熱性を自する1対の一ノイルを1定の間隔をあ(]て溶
    融金属面の垂線を軸J二するk・1称な位t6に並設し
    た検出部占、niJにEj1対の二11ルの一方の二J
    イルに交流t(L圧を印加(−7、こ(′1に上り生成
    され、ろ電磁W内に設りた他−bの二、] f)(yの
    誘起電圧を直流型: r■:信号、とする検波・f/□
     fn部とから構成され、該検波乎2+7部出力霜′、
    王により溶融金属湯面し・\ルタ検出ず乙ことを特徴と
    4ろ溶融金属湯m1検出装置。
  2. (2)  溶融金属面I−に近接して、非磁性質でかつ
    耐熱性を+1市る1対の二Ifルう一1定の間隔をあけ
    て溶融金(・4面の垂線を軸とするズ・1称な位置に並
    設した検出部、L、前記1対の二]イルの一方の二」イ
    ルに一交流ル、圧庖印’lit l、、(二47−によ
    り生成さ1する電磁界内に設けた曲方の11 =l 、
    、+1・の誘起電圧を直流型IL(ij −”i に、
    ’する検波下、)゛↑部吉、前記溶融金属の容にの作用
    により定まり前記検出部と溶融金属面間の距離に対応し
    ない電圧値をあらかじめ記憶する記憶手段み、記憶電I
    f三により前記検波平滑部出力電圧の補正をおこなう補
    正機能部とを備えたこ古を!侍徴吉する溶融金属湯面検
    出装置。
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