JPH0114523B2 - - Google Patents
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- JPH0114523B2 JPH0114523B2 JP58165045A JP16504583A JPH0114523B2 JP H0114523 B2 JPH0114523 B2 JP H0114523B2 JP 58165045 A JP58165045 A JP 58165045A JP 16504583 A JP16504583 A JP 16504583A JP H0114523 B2 JPH0114523 B2 JP H0114523B2
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- Japan
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- water level
- feedback amplifier
- mold
- hot water
- output
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating 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
- G01F23/26—Indicating 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
- B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
- B22D11/186—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by using electric, magnetic, sonic or ultrasonic means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、連続鋳造の操業時にモールド内の湯
面レベルを計測する渦流式モールド湯面計に関す
る。
面レベルを計測する渦流式モールド湯面計に関す
る。
連続鋳造において、モールド内の湯面レベルを
高精度で計測し、湯面レベルを一定に制御するこ
とが、鋳片の品質を向上させることになるので、
高精度なモールド湯面計の開発がまたれている。
高精度で計測し、湯面レベルを一定に制御するこ
とが、鋳片の品質を向上させることになるので、
高精度なモールド湯面計の開発がまたれている。
従来この種のモールド湯面計として、同一出願
人の提案による渦流式距離計(特願昭56−77936
号)をモールド湯面計に適用した例がある。第1
図は、その湯面計の基本構成を示すブロツク図で
ある。同図において、1はモールド、2はモール
ド内の湯面、3は発振器、4は帰還増幅器、そし
て、5は、検出ヘツドであり、このヘツドは、コ
イルボビン6、1次コイル7及び1対の2次コイ
リ8,9から構成される。この1対の2次コイル
は差動接続されている。10は信号増幅器であ
る。
人の提案による渦流式距離計(特願昭56−77936
号)をモールド湯面計に適用した例がある。第1
図は、その湯面計の基本構成を示すブロツク図で
ある。同図において、1はモールド、2はモール
ド内の湯面、3は発振器、4は帰還増幅器、そし
て、5は、検出ヘツドであり、このヘツドは、コ
イルボビン6、1次コイル7及び1対の2次コイ
リ8,9から構成される。この1対の2次コイル
は差動接続されている。10は信号増幅器であ
る。
このようなモールド湯面計において、モールド
1内の湯面2の上方に検出ヘツド5が設置され、
その1次コイル7に帰還増幅器4を介して発振器
3から固定周波数の交流電流を供給すると、交流
磁界が発生して溶鋼と交差し、湯面内に渦電流が
発生する。この反作用による影響を1対の2次コ
イリ8,9が受けて、それに誘起する誘起電圧が
変化する。この影響は、湯面2に近い2次コイル
9がより大きく受けるので、1対の2次コイル
8,9の誘起電圧Vs1,Vs2は、Vs1>Vs2とな
り、その差分Vs=(Vs1−Vs2)を信号増幅器1
0に加え、所期の増幅をした後、帰還増幅器4に
帰還する。
1内の湯面2の上方に検出ヘツド5が設置され、
その1次コイル7に帰還増幅器4を介して発振器
3から固定周波数の交流電流を供給すると、交流
磁界が発生して溶鋼と交差し、湯面内に渦電流が
発生する。この反作用による影響を1対の2次コ
イリ8,9が受けて、それに誘起する誘起電圧が
変化する。この影響は、湯面2に近い2次コイル
9がより大きく受けるので、1対の2次コイル
8,9の誘起電圧Vs1,Vs2は、Vs1>Vs2とな
り、その差分Vs=(Vs1−Vs2)を信号増幅器1
0に加え、所期の増幅をした後、帰還増幅器4に
帰還する。
すなわち、帰還増幅器4の出力は(1)式によつて
表わされる。
表わされる。
E0=G1・Ein/1−G1・G2・f(h) ……(1)
Ein;発振器3の出力電圧(帰還増幅器4の入力
電圧) E0;帰還増幅器4の出力電圧 G1;帰還増幅器4のオープン増幅度 G2;信号増幅器10の増幅度 f(h);検出ヘツド5と溶鋼湯面レベル2との相対
距離によつて決定される関数 f(h)=Vs/E0 従つて、(1)式から明らかなように、G1,G2、
Einが固定されると、検出ヘツド5と湯面2との
相対距離(h)に対応して出力電圧E0の値が変化す
るので、この値を測定することにより湯面2のレ
ベルを計測することができる。
電圧) E0;帰還増幅器4の出力電圧 G1;帰還増幅器4のオープン増幅度 G2;信号増幅器10の増幅度 f(h);検出ヘツド5と溶鋼湯面レベル2との相対
距離によつて決定される関数 f(h)=Vs/E0 従つて、(1)式から明らかなように、G1,G2、
Einが固定されると、検出ヘツド5と湯面2との
相対距離(h)に対応して出力電圧E0の値が変化す
るので、この値を測定することにより湯面2のレ
ベルを計測することができる。
第2図は、第1図のモールド湯面計の出力特性
の1例である。同図に示されるように、モールド
1の側壁と検出ヘツド5との相対距離xの値を、
3(mm)から1(mm)に変更すると、同一湯面レベ
ル(h)に対する出力電圧が変化して測定精度が極端
に悪化する。
の1例である。同図に示されるように、モールド
1の側壁と検出ヘツド5との相対距離xの値を、
3(mm)から1(mm)に変更すると、同一湯面レベ
ル(h)に対する出力電圧が変化して測定精度が極端
に悪化する。
この原因は、検出ヘツド5がモールド1に接近
するため、検出ヘツド5の1次コイル7から発生
する交流磁界がモールド1の側壁とも交差して、
モールド側壁にも渦電流が発生し、この反作用と
して下方の2次コイル9がより影響を受けるため
である。特に、この種のモールド湯面計では、モ
ールド1の断面積が小さくなると、検出ヘツド5
とモールド側壁との相対距離xが接近し、湯面レ
ベルの計測精度が悪化する。
するため、検出ヘツド5の1次コイル7から発生
する交流磁界がモールド1の側壁とも交差して、
モールド側壁にも渦電流が発生し、この反作用と
して下方の2次コイル9がより影響を受けるため
である。特に、この種のモールド湯面計では、モ
ールド1の断面積が小さくなると、検出ヘツド5
とモールド側壁との相対距離xが接近し、湯面レ
ベルの計測精度が悪化する。
本発明は、このような状況に鑑みて発明された
ものであり、小断面積のモールドにおいても高精
度に湯面レベルを計測できるようにした渦流式モ
ールド湯面計を提供するものである。
ものであり、小断面積のモールドにおいても高精
度に湯面レベルを計測できるようにした渦流式モ
ールド湯面計を提供するものである。
本発明に係るモールド湯面計は、上記の目的を
達成するために、、所定の周波数の交流信号を送
出する発振器と、前記交流信号が供給される帰還
増幅器と、1次コイル及び互いに差動接続された
1対の2次コイルを備えた検出ヘツドとを備え、
帰還増幅器の出力が1次コイルに供給され、2次
コイルの出力を帰還増幅器に帰還し、湯面レベル
の変化に対応して変化する帰還増幅器の出力に基
づいて湯面レベルを計測する渦流式モールド湯面
計において、検出ヘツドをモールドに固定し、モ
ールド振動による検出ヘツドと湯面レベルとの相
対距離の変動による振動信号の振幅を帰還増幅器
から抽出する検出器と、前記振動信号の振幅が所
定値になるように帰還増幅器の増幅度を調整する
回路手段とを備えたことを特徴とする。
達成するために、、所定の周波数の交流信号を送
出する発振器と、前記交流信号が供給される帰還
増幅器と、1次コイル及び互いに差動接続された
1対の2次コイルを備えた検出ヘツドとを備え、
帰還増幅器の出力が1次コイルに供給され、2次
コイルの出力を帰還増幅器に帰還し、湯面レベル
の変化に対応して変化する帰還増幅器の出力に基
づいて湯面レベルを計測する渦流式モールド湯面
計において、検出ヘツドをモールドに固定し、モ
ールド振動による検出ヘツドと湯面レベルとの相
対距離の変動による振動信号の振幅を帰還増幅器
から抽出する検出器と、前記振動信号の振幅が所
定値になるように帰還増幅器の増幅度を調整する
回路手段とを備えたことを特徴とする。
すなわち、本発明は、連続鋳造の操業時にモー
ルドを定振幅で振動して操業することに着目して
なされたものであり、検出ヘツドをモールド本体
又はモールドカバーに固定して、湯面レベル計測
時にオツシレイシヨン信号も同時に検出する。こ
のオツシレイシヨン信号の振幅が常に一定値にな
るように検出感度を補償して、湯面レベルに対す
る出力特性を線形化している。
ルドを定振幅で振動して操業することに着目して
なされたものであり、検出ヘツドをモールド本体
又はモールドカバーに固定して、湯面レベル計測
時にオツシレイシヨン信号も同時に検出する。こ
のオツシレイシヨン信号の振幅が常に一定値にな
るように検出感度を補償して、湯面レベルに対す
る出力特性を線形化している。
さらに具体的に説明するならば、従来の渦流式
モールド湯面計の湯面レベルに対する出力特性及
びオツシレーシヨン信号の振幅との相関は、それ
ぞれ第3A図及び第3B図に示す特性となる。湯
面レベル対して線形特性となつているとき(第3
A図のB)のオツシレイシヨン信号の振幅は、湯
面レベルに関係なく一定(1.0)である(第3B
図のB)。この特性に対して、第3A図の又はC
の出力特性におけるオツシレイシヨン信号の振幅
は、第3B図のA又はCの特性となる。このよう
なことから、オツシレイシヨン信号の振幅を一定
に保持するように検出感度を調整すれば、湯面レ
ベルに対する出力特性を線形化することができる
ことがわかる。
モールド湯面計の湯面レベルに対する出力特性及
びオツシレーシヨン信号の振幅との相関は、それ
ぞれ第3A図及び第3B図に示す特性となる。湯
面レベル対して線形特性となつているとき(第3
A図のB)のオツシレイシヨン信号の振幅は、湯
面レベルに関係なく一定(1.0)である(第3B
図のB)。この特性に対して、第3A図の又はC
の出力特性におけるオツシレイシヨン信号の振幅
は、第3B図のA又はCの特性となる。このよう
なことから、オツシレイシヨン信号の振幅を一定
に保持するように検出感度を調整すれば、湯面レ
ベルに対する出力特性を線形化することができる
ことがわかる。
次に、本発明の実施例に係る渦流式モールド湯
面計について説明する。
面計について説明する。
第4図は、本発明の一実施例に係る渦流式モー
ルド湯面計のブロツク図である。同図において、
第1図と同符号のものは同一又は相当部を示す。
20は振幅検波器、21はリニアライザ、22は
オツシレイシヨンフイルタ、23はオツシレイシ
ヨン信号検出器、24は差動増幅器、25は基準
電圧発生器、26はDC/AC変換器、27は加算
器、そして、R1,R2は負帰還抵抗である。
ルド湯面計のブロツク図である。同図において、
第1図と同符号のものは同一又は相当部を示す。
20は振幅検波器、21はリニアライザ、22は
オツシレイシヨンフイルタ、23はオツシレイシ
ヨン信号検出器、24は差動増幅器、25は基準
電圧発生器、26はDC/AC変換器、27は加算
器、そして、R1,R2は負帰還抵抗である。
検出ヘツド5をモールド1に固定して、モール
ド内の湯面2のレベルを計測すると、帰還増幅器
4の出力電圧Eoは、湯面レベルに対応した出力
Ehとモールド振動によるオツシレイシヨン信号
Emの合成信号となる。この合成信号の出力電圧
(E0=Eh+Em)は、振幅検波器20により搬送
波信号を検波した後、リニアライザ21に加えら
れ、湯面レベルに対して比例した出力電圧特性に
なるように補償される。リニアライザ21の出力
電圧は、オツシレイシヨンフイルタ22に加えら
れ、オツシレイシヨン信号(Emsinωt)のみが
除去され、湯面信号Ehのみが抽出され、指示計
又は記録計(図示せず)により計測される。
ド内の湯面2のレベルを計測すると、帰還増幅器
4の出力電圧Eoは、湯面レベルに対応した出力
Ehとモールド振動によるオツシレイシヨン信号
Emの合成信号となる。この合成信号の出力電圧
(E0=Eh+Em)は、振幅検波器20により搬送
波信号を検波した後、リニアライザ21に加えら
れ、湯面レベルに対して比例した出力電圧特性に
なるように補償される。リニアライザ21の出力
電圧は、オツシレイシヨンフイルタ22に加えら
れ、オツシレイシヨン信号(Emsinωt)のみが
除去され、湯面信号Ehのみが抽出され、指示計
又は記録計(図示せず)により計測される。
さらに、リニアライザ21の出力電圧は、オツ
シレイシヨン信号検出器23に加えられ、オツシ
レイシヨン信号の振幅に比例した出力電圧Emを
得る。この出力信号は、差動増幅器24に加えら
れ、基準電圧発生器25の基準電圧Erと比較さ
れる。その差分電圧はDC/AC変換器(サーボモ
ータ方式又はソリツドステート方式)26に加え
られる。このDC/AC変換器26には帰還増幅器
4の出力電圧E0も加えられ、差動増幅器24の
出力電圧の大小及び極性に対応した交流電圧に変
換される。DC/AC変換器26の出力電圧Ecは
加算器27を介して帰還増幅器4に帰還され、差
動増幅器24の出力電圧が零ボルトになるように
帰還増幅器4の増幅度を補償する。このとき、検
出ヘツド5の1次コイル7には、第1図の場合と
同様に、帰還増幅器4の出力が供給され、2次コ
イル8,9の出力は信号増幅器10に供給され
る。
シレイシヨン信号検出器23に加えられ、オツシ
レイシヨン信号の振幅に比例した出力電圧Emを
得る。この出力信号は、差動増幅器24に加えら
れ、基準電圧発生器25の基準電圧Erと比較さ
れる。その差分電圧はDC/AC変換器(サーボモ
ータ方式又はソリツドステート方式)26に加え
られる。このDC/AC変換器26には帰還増幅器
4の出力電圧E0も加えられ、差動増幅器24の
出力電圧の大小及び極性に対応した交流電圧に変
換される。DC/AC変換器26の出力電圧Ecは
加算器27を介して帰還増幅器4に帰還され、差
動増幅器24の出力電圧が零ボルトになるように
帰還増幅器4の増幅度を補償する。このとき、検
出ヘツド5の1次コイル7には、第1図の場合と
同様に、帰還増幅器4の出力が供給され、2次コ
イル8,9の出力は信号増幅器10に供給され
る。
ここで、上記に説明した正帰還回路と抵抗R1,
R2による負帰環回路による帰還増幅器4の出力
電圧E0は(2)式により表わされる。
R2による負帰環回路による帰還増幅器4の出力
電圧E0は(2)式により表わされる。
Eo=N・Ein/1−(1+N)(Rn/R3
+G2{Rn/R4K+Rn/R5f(h)}〕……(2) Ein;帰還増幅器4の入力電圧 N;反転増幅器の増幅度(N=R2/R1) G2;信号増幅器10の増幅度 f(h);検出ヘツド5とモールド内湯面レベル2と
の相対距離によつて決まる変数 Rn、R3、R4、R5;加算機27の加算定数用抵抗 K;オツシレイシヨン信号の振幅値によつて決ま
る変数で、オツシレイシヨン信号検出器23の
出力電圧が基準電圧発生器25と等しいときは
零である。
+G2{Rn/R4K+Rn/R5f(h)}〕……(2) Ein;帰還増幅器4の入力電圧 N;反転増幅器の増幅度(N=R2/R1) G2;信号増幅器10の増幅度 f(h);検出ヘツド5とモールド内湯面レベル2と
の相対距離によつて決まる変数 Rn、R3、R4、R5;加算機27の加算定数用抵抗 K;オツシレイシヨン信号の振幅値によつて決ま
る変数で、オツシレイシヨン信号検出器23の
出力電圧が基準電圧発生器25と等しいときは
零である。
前記(2)式において、オツシレイシヨン信号検出
器23の出力電圧が基準電圧発生器25の基準電
圧と等しいときは、Kの値は零となるので、帰還
増幅器4の出力電圧への制御は行なわれない。
器23の出力電圧が基準電圧発生器25の基準電
圧と等しいときは、Kの値は零となるので、帰還
増幅器4の出力電圧への制御は行なわれない。
しかし、オツシレイシヨン信号の振幅が第3B
図に示すように、A又はCに示す特性の場合は、
Kの値が変化し、帰還増幅器4の増幅度を調整し
て、湯面レベルに対する出力特性が線形になるよ
うに補償する。
図に示すように、A又はCに示す特性の場合は、
Kの値が変化し、帰還増幅器4の増幅度を調整し
て、湯面レベルに対する出力特性が線形になるよ
うに補償する。
従つて、上記実施例によれば、湯面レベルと無
関係に任意の湯面レベルにおいて、帰還増幅器4
の増幅度を調整して、モールド湯面計を自動的に
校正することができる。
関係に任意の湯面レベルにおいて、帰還増幅器4
の増幅度を調整して、モールド湯面計を自動的に
校正することができる。
第5A図及び第5B図は、前記実施例に係る湯
面モールド計をビレツト連続鋳造機に適用した場
合の特性図であり、第5A図は、検出ヘツド5と
モールド側壁との相対距離xが5(mm)と2(mm)
の場合の出力特性図である。同図によれば、その
相対出力はほぼ一致しており、完全な線形特性が
得られている。また、第5B図は、このときのオ
ツシレイシヨン信号の振幅特性図であり、湯面レ
ベルの値に関係なくその振幅は一定値であり、本
モールド湯面計が正常に動作していることが判
る。
面モールド計をビレツト連続鋳造機に適用した場
合の特性図であり、第5A図は、検出ヘツド5と
モールド側壁との相対距離xが5(mm)と2(mm)
の場合の出力特性図である。同図によれば、その
相対出力はほぼ一致しており、完全な線形特性が
得られている。また、第5B図は、このときのオ
ツシレイシヨン信号の振幅特性図であり、湯面レ
ベルの値に関係なくその振幅は一定値であり、本
モールド湯面計が正常に動作していることが判
る。
なお、第4図の実施例では、リニアライザ21
が用いられているのが、それを省略し、振幅検波
器20の出力電圧からオツシレイシヨン信号を抽
出し、前述の場合と同様に帰還増幅器4の増幅度
を制御して、自動リニアライザを構成することも
できる。このときの出力特性を第6図に示す。
が用いられているのが、それを省略し、振幅検波
器20の出力電圧からオツシレイシヨン信号を抽
出し、前述の場合と同様に帰還増幅器4の増幅度
を制御して、自動リニアライザを構成することも
できる。このときの出力特性を第6図に示す。
以上の説明から明らかなように、本発明に係る
渦流式モールド湯面計は次のような効果が得られ
ている。
渦流式モールド湯面計は次のような効果が得られ
ている。
(1) オツシレイシヨン信号の振幅を計測し、その
振幅を一定値になるように帰還増幅器の増幅度
を調整するので、湯面レベルに対する出力特性
は常に線形特性である。
振幅を一定値になるように帰還増幅器の増幅度
を調整するので、湯面レベルに対する出力特性
は常に線形特性である。
(2) 検出ヘツドをモールドとの相対位置が変更し
ても、湯面レベルを高精度で計測することがで
きる。
ても、湯面レベルを高精度で計測することがで
きる。
(3) 側壁の影響を自動的に補償し、湯面レベルを
高精度で計側することができるので自動幅替時
にも適用することができる。
高精度で計側することができるので自動幅替時
にも適用することができる。
第1図は従来の渦流式モールド湯面計のブロツ
ク図、第2図はその出力特性図、第3A図及び第
3B図は従来の渦流式モールド湯面計の出力特性
図及びオツシレイシヨン信号の振幅特性図、第4
図は本発明の一実施例に係る渦流式モールド湯面
計のブロツク図、第5A図及び第5B図はその出
力特性図及びオツシレイシヨン信号の振幅特性
図、第6図は本発明の他の実施例に係る渦流式モ
ールド湯面計の出力特性図である。 1……モールド、2……湯面、3……発振器、
4……帰還増幅器、5……ヘツド、10……信号
増幅器、20……振幅検波器、21……リニアラ
イザ、22……オツシレイシヨンフイルタ、23
……オツシレイシヨン信号検出器、24……差動
増幅器、25……基準電圧発生器、26……
DC/AC変換器、27……加算器。
ク図、第2図はその出力特性図、第3A図及び第
3B図は従来の渦流式モールド湯面計の出力特性
図及びオツシレイシヨン信号の振幅特性図、第4
図は本発明の一実施例に係る渦流式モールド湯面
計のブロツク図、第5A図及び第5B図はその出
力特性図及びオツシレイシヨン信号の振幅特性
図、第6図は本発明の他の実施例に係る渦流式モ
ールド湯面計の出力特性図である。 1……モールド、2……湯面、3……発振器、
4……帰還増幅器、5……ヘツド、10……信号
増幅器、20……振幅検波器、21……リニアラ
イザ、22……オツシレイシヨンフイルタ、23
……オツシレイシヨン信号検出器、24……差動
増幅器、25……基準電圧発生器、26……
DC/AC変換器、27……加算器。
Claims (1)
- 1 所定の周波数の交流信号を送出する発振器
と、前記交流信号が供給される帰還増幅器と、1
次コイル及び互いに差動接続された1対の2次コ
イルを備えた検出ヘツドとを備え、帰還増幅器の
出力が1次コイルに供給され、2次コイルの出力
を帰還増幅器に帰還し、湯面レベルの変化に対応
して変化する帰還増幅器の出力に基づいて湯面レ
ベルを計測する渦流式モールド湯面計において、
検出ヘツドをモールドに固定し、モールド振動に
よる検出ヘツドと湯面レベルとの相対距離の変動
による振動信号の振幅を帰還増幅器から抽出する
検出器と、前記振動信号の振幅が所定値になるよ
うに帰還増幅器の増幅度を調整する回路手段とを
備えたことを特徴とする渦流式モールド湯面計。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58165045A JPS6057217A (ja) | 1983-09-09 | 1983-09-09 | 渦流式モ−ルド湯面計 |
| GB08422416A GB2146437B (en) | 1983-09-09 | 1984-09-05 | Apparatus for measuring the level of the molten metal in the mold of a continuous casting machine |
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