JPH0318462A - 連続鋳造の鋳型内における溶鋼浴面上のモールドパウダ溶融層厚の測定方法および装置 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、連続鋳造の鋳型内における溶鋼浴面上のモー
ルドパウダ溶融層厚の測定方法および装置に関する． 〈従来の技術〉 鋼の連続梼造においては、鋳型内の溶鋼表面にモールド
パウダと呼ばれる粉末状あるいは顆粒状の添加剤を投入
し、モールドパウダ溶融層を形成して溶鋼表面を被覆し
ている． この七一ルドパウダ溶融層は、■溶鋼面が空気と接する
ことにより発生する溶鋼の酸化を防止する、■溶鋼面か
らの熱発敗を防止し、溶鋼表面を保温する、■溶鋼から
浮上する非金属介在物を吸収し、溶鋼清浄化を行う、■
溶鋼表面を覆いながら鋳型と鋳片の間に流入して潤滑剤
として働くことにより、鋳片の表面性状を改善して鋳片
の安定した引き抜きを行うなどの役割を果たしており、
鋳片の品質保証やブレークアウトの防止という点から非
常に重要な制御の対象の一つである．したがって、例え
ばモールドパウダ投入量や鋳造速度を調整することによ
り、モールドパウダ溶融層厚を最適値に制御しなければ
ならないが、そのためにはそのモールドパウダ溶融層厚
を正値に測定する必要がある． ところで、従来から用いられているモールドパウダ熔融
層厚を測定方法としては、溶鋼内に検出部を挿入する接
触式と溶鋼浴面から離して測定する非接触式との二つに
大別することができる．接触式の代表的なものの一つと
して、ワイヤ法と称する方法がある．この方法は、鉄ワ
イヤ棒を鋳型内のメニスカス面に所定時間浸漬した後引
上げたときに、鉄ワイヤ棒の表面に付着した溶融モール
ドパウダ部の長さからモールドパウダ熔融層の厚み求め
るものである。

また、特開昭５７−　１４４５１号公報には浮子を浸漬
したときの浮子が受ける浮力によりモールドパウダ溶融
層厚を測定する方法が開示されている．さらには、特開
昭５７−１　０９５５５号や同６２　−　２４８５４７
号公報に開示されている電極を浸漬してその抵抗変化を
検出する方法や、特開昭６３−２４２４５１号公報に示
されているアルミ被覆鋼線を浸漬した後に引き上げてア
ルミの溶けた長さをテレビカメラで測定する方法などが
ある． 一方、非接触式の測定方法としては、例えば特開昭６１
−　４６３６１号公報には、γ線の透過率が未熔融モー
ルドパウダ層，溶融モールドパウダ層．溶鋼により異な
ることを利用して、γ線源とその検出器を用いてモール
ドパウダ熔融Ｎ１￥を測定する方法が提案されている。

また、文献「パウダーフィルム厚み計．溶融バウダープ
ール厚計の開発」　〔製鉄研究第３２４号（１９８７）
　）には、渦電流法を用いてモールドパウダ熔融層厚を
測定する方法が報告されている。この渦電流を用いる方
法は、二つの周波数の交流電流をコイルに流し、そのイ
ンピーダンス変化の差により溶融ＮＹ！Ｌを測定しよう
とするものである。

さらに、特開昭６０−１２３７１４号公報には、？８鋼
浴面上のスラグ上方からノズルを用いてガスを吹き付け
、そのノズルの背圧と溶鋼浴面の輝度を検出することに
よりスラグ厚みを測定する装置が提案されている． く発明が解決しようとする！！！！題〉しかしながら、
前記した接触式の場合には、溶鋼浴面に浸漬させる鋼線
や電極．浮子などの検出部が溶填して、測定精度を低下
さセ、最悪の場合は測定不能状態に至るという問題があ
る。また、これら検出部を熔鋼浴面に浸漬する際に、検
出部に付着した未溶融のモールドパウダなどが異物とし
て溶鋼内に凝固状態のまま沈降するために、鋳片の品質
悪化を招くという問題をも発生ずる。

一方、非接触式の場合では、特開昭６１−　４６３（ｉ
ｌ号のγ線検出法については、装置が大型化して実際に
鋳型の側面にγ線源を設置するのは困難であり、溶融層
厚を情度よく測定することは難しいという問題がある． また、渦電流法を用いる場合は、周囲温度による影響を
大きく受け易いので、温度補正機構や冷却装置を必要と
するばかりではなく、Ｓ／Ｎ比が低いために、測定精度
を保証することが困難である。

さらに、特開昭６０−１２３７１４号のスラグ厚み測定
装置については、背圧の測定値の変動幅が大きいことや
溶鋼の温度変化，材種の違いによる輝度検出誤差などに
より、十分な測定猜度を得ることが困難である。

本発明は、上記のような課題を解決すべくしてなされた
ものであって、鋳片の品質に影響を与えない非接触式で
、かつ周囲温度による影響を受番ナず、精度よく安定し
て連続鋳造の鋳型内にお３↓る溶綱浴面上のモールドパ
ウダ溶融層厚を測定する方法および装置を提供すること
を目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明の第ｌのａ様は、連続鋳造の鋳型内における溶鋼
浴面上のモールドパウダ溶融層厚を測定するにあたり、
溶鋼浴面上からガスを吹き付けて溶鋼浴面上に浮遊する
未熔融モールドパウダ層の一部と溶融モールドパウダ層
の一部を除去し、露出された溶鋼浴面のレベルと溶融モ
ールドパウダ層のレベルと未熔融モールドパウダ層のレ
ベルとを検出して、それぞれの層の厚みを個別に測定す
ることを特徴とする連続鋳造の鋳型内における溶鋼浴面
上のモールドパウダ溶Ｍ層厚の測定方法であり、 また、本発明の第２の態様は、連続鋳造の鋳型内におけ
る溶鋼浴面上のモールドパウダ溶融層厚の測定装置であ
って、溶鋼浴面の上部に取付けられて？８鋼浴面に向け
て垂直にガスを吹き付けるガス噴射口と、溶鋼浴面上に
浮遊する未熔融モールドパウダ層の一部と溶融モールド
パウダ層の一部を除去するガス噴射口と、該のガス哨射
口の上部に取付けられて溶鋼浴面のレベルと溶融モール
ドパウダ層のレベルと未溶融モールドパウダ層のレヘル
とを検出するレベル測定手段と、該レベル測定手段によ
って検出された各層のレベルから熔融モールドパウダ層
のレベルと未溶融モールドパウダ層のそれぞれの層厚を
個別に演算する演算装置と、からなることを特徴とする
連続鋳造の鋳型内における溶鋼浴面上のモールドパウダ
溶融層厚の測定装置である． 〈具体的構或および作用〉 以下に、本発明の具体的構成について、図面を参照して
詳しく説明する． 第１図は、本発明に係るモールドパウダ溶融層厚測定装
置を模式的に示す構成図である．図に示すように、連続
鋳造の鋳型１の内部は、図示しないタンディッシュから
鋳込まれる溶鋼２のメニスカス２ａの面が？容融モーノ
レドバウタ″層３に覆われ、さらにこの溶融モールドパ
ウダ層３の上面３ａが未溶融モールドパウダ層４によっ
て覆われている。

？８ｗ４浴面上、すなわち未熔融モールドパウダ層４上
にはガス噴射室５が設けられており、ガス供給口５ａか
ら供給される所定の圧力を有するガスがガス噴射口５ｂ
を経て溶鋼浴面に吹き付けられる． ガス噴射室５の上部には、例えばレーザ式とかマイクロ
波式．ミリ波式．超音波式などの距離計６がガス噴射口
５ｂを経て溶鋼浴面を和むようにして取付けられ、溶鋼
浴面までの距離を測定する．なお、距離計６に超音波式
を用いる場合は、前記したように雰囲気温度の影響を強
く受けるから、温度補正を行うか周囲温度を一定に保持
する必要がある． 距離計６で測定された信号は、演算装置７に入力されて
演算処理が施され、その演算結果は例えばＣ　Ｒ　Ｔな
どの表示装置８に表示される．つぎに、このモールドパ
ウダ熔融層厚測定装置の作用について説明する． ガス供給口５ａからイ』（給されたガスをガス噴射口５
ｂを経て熔鋼浴面に噴射すると、第２図に示すように、
未熔融モールドパウダ層４および溶融モールドパウダＮ
３の一部を吹き分けて、溶鋼２のメニスカス２ａの面が
露出する． そこで、ガスの噴射を突然停止すると、溶ｗＪ２，溶融
モールドパウダ層３．未熔融モールドパウダＭ４が順次
吹き分け中心に向かって集積してガス噴１．１前の状態
に戻るのであるが、その集積速度は各層に応じて異なる
．すなわち、第３図に例示するように、ガス噴射停止後
にまず溶鋼２が集積し、ついで溶融モールドパウダ層３
、そして未溶融モールドパウダ層４が集積するから、そ
れらの層の間に段差が生じる． したがって、距ｊｉｌｌ’＋６を用いて、ガス噴射停止
後の吹き分り中心部の高さを連続測定するようにすれば
、溶鋼２のメニスカス２ａの面までのレベルｈ１，溶融
モールドパウダＮ３の上面３ａまでのレベルｈａ，未溶
融モールドパウダ層４の上面４ａまでのレベルｈ，をそ
れぞれ検出することができる． そして、これらの検出されたレベル信号ｈ＋？ｔ．ｈｓ
を演算装置７に入力して演算することにより、溶融モー
ルドパウダ［３の層厚ｈ＋ｘおよび未溶融モールドパウ
ダ７１１４の層厚ｈｔｓを下記（１），（２）式によっ
てそれぞれ求めることができる。

ｈ１■””　ｈ　＋　　　ｈ　！・・　　・−・・・一
・−・・−−−−一−一−・−・−・−　｛Ｉ）ｈｔｓ
−ｈｚ　　ｈｘ　　−・・・−・一・・・・・−・・−
・−・・・・・・・・−−−−−・−（２）これらの結
果を、表示装置８に出力して表示させることにより、オ
ペレータが操業に反映させることができる． つぎに、距離計６の代わりに光切断法を用いる場合の構
戒について説明する． ガス噴射停止後において、一定時間内は溶融モールドパ
ウダ１１１３および未溶融モールドパウダ層４は完全に
ガス噴射前の状態に戻らない現象を利用するようにすれ
ば、各層が分離したような状態を観察することができる
． そこで、この状態を立体計測することにより、各層のレ
ベルを検出することができる．従来技術において対象物
の立体計測を瞬時に行う方法としては、光切断法やモア
レ法などが考えられるが、装置の設置スペースの制限や
実現の容易さあるいは測定環境条件などを考慮すると、
光切断法が好適である． 第４図は、モールドパウダ溶融層厚測定装置に光切断法
を用いた構戒を模式的に示したものである．すなわち、
図において、強発光光源を必要とするためにレーザ９を
使用し、レーザビーム１０を光ファイバ１ｌを用いて鋳
型１内に導く。光ファイバｌ１から出たレーザビーム１
０は、シリンドリ力ルレンズ１２によりスリット光にさ
れて溶ｒｆＡ２．ｔｌｊ融モールドパウダＩＩＩ３およ
び未熔融モールドパウダ層４に投射され、スリット像ｌ
３を生戒する．このスリット像ｌ３を反射鏡１４，フィ
ルタ１５を介して撮影装置１Ｇで撮影すると、第５図に
示すような測定結果が得られる．すなわち、いま、溶鋼
浴面のメニスカス２ａの面までのレベルｈｔ＋７｛｝融
モールドパウダ層３の上面３ａまでのレベルｈ！未溶融
モールドパウダ層４の上面４ａまでのレベルｈ３のスリ
ット像１３にそれぞれ対応する部分をｈ＋　’，ｈ，′
，ｈｓ’　とすると、これらの部分は平坦像として撮像
される．そこで、各レベルの差すなわち、溶融モールド
パウダ層３のｒｆＪ厚ｈ＋ｚおよび未溶融モールドパウ
ダＮ４の層厚ｈ門のスリント像ｌ３に対応する変位をｈ
＋ｚ’　ｌ　　Ｌ，’とすると、演算装置ｌ７において
下記（３）．　（４１式により、ｈａｔ’　＝ｔｌ＋　
’　　ｈｚ　’−−−−−−−−−・−−−（３１ｈ　
ｚｓ’　＝　ｈ　ｔ　’　　ｈ　ｘ　’　−−一−−−
−−・一−−−−−−−　（／ｌ）ｈ＋ｚ’　＋　　Ｌ
２’を求め、さらに、撮像装置１６の設置角度，スリッ
ト光の投射角度．撮影像の倍率によって決まる係数を乗
じてやることにより、各レベルの実際の差すなわち、溶
融モールドパウダ層３の層厚ｈ　Ｉ！および未溶融モー
ルドパウダ層４の層厚ｈ０をそれぞれ求めることができ
る，なお、スリット光の光源は、レーザに限らないでも
よく、スリット像を明確に投射するものならば如何なる
ものでもよい．また、スリット像ｌ３の撮影には、例え
ばファイバスコープなどを利用することもできる． また、前出第１図に示したガス噴射口５ｂを、第６図に
示すように、内側ガス噴射口ｌ８と外側ガス噴射口１９
との二重構造として、内側ガス噴１・ｌ口ｌ８で溶融モ
ールドパウダ層３を、また外側ガス噴射口ｌ９で未溶融
モールドパウダＮ４をそれぞれ別個に吹き分けるように
すれば、ガス噴射中において各層のレベルｈ１，ｈｔ，
ｈｘをそれぞれ検出することができる． なお、ここで用いられる噴射ガスとしては、溶鋼やモー
ルドパウダと反応を起こさないものが望ましく、例えば
八『ガスのような不活性ガスを用いるのがよい．また、
噴射ガスによる溶鋼の冷却を防くために、予熱されたガ
スを用いるのが望ましい。

このようにして、本発明のモールドパウダ熔融層ｒ￥測
定装置を用いるようにすれば、溶鋼浴面上からガスを吹
き付けることによって溶鋼浴面上に浮遊する未溶融モー
ルドパウダ層の一部と溶融モールドパウダ層の一部を除
去した後、ガスの噴射を停止してからただちにその露出
された熔鋼浴面のレベルを検出することにより、溶融モ
ールドパウダ層と未溶融モールドパウダ層の層厚を同時
に測定することができる． 〈実施例〉 まず、本発明の測定情度を評価するために、連続梼造の
鋳型内を模した５０ｋｇ溶解炉に、モールドパウダ溶融
１？！Ｉｒ￥測定装置の各法を適用して実験を行った．
なお、それぞれの実験での測定値の有効性をｉｎ認する
のに必要な基準値を作戒するために、ワイヤ法を用いて
それぞれの実験時のガス噴射停止中における各層厚を間
欠的に測定した．〔実験例Ｉ〕 モールドパウダ溶融Ｎｗ−測定装置として、第ｌ図に示
した距離計法を用いて実験を行った．このとき、距離計
としては八『ガスレーザ式を用いた．これは、溶鋼から
発する強赤外線によるＳ／Ｎ比低下を防ぐためには、Ａ
ｒガスレーザ式が比較的短波長で高出力が得られるから
である．なお、距離訓とガス噴射口の設置位置は、未溶
融モールドパウダ層の上面からそれぞれ７０１１１１１
，　３０１１１１１の高さに設定した． 〔実験例■〕 また、第４図に示した光切断法を用いて同様の実験を行
った．このときの光切断スリント光として、竹ガスレー
ザ光の幅が約０．５ｍのスリット光を用い、ガス噴射停
止から約０．７ｓｅｃ後の溶鋼浴而の状態を立体計測し
た． 〔実験例■〕 さらに、第６図に示した二重噴射法を用いた光切断法に
よる実験も同様に行った．このとき用いた噴射ガスは約
２００’Ｃに予熱したＡｒガスで、内側のガス噴射口か
らは７０　１　／ｗｉｎを、外側のガス噴射口からは６
０　Ｎ　／ｍｉｎをそれぞれ噴射した．なお、光切断ス
リノト光としては、上記の実験と同しように、幅約０．
５Ｍの八ｒガスレーザスリット光を使用した． 〔比較例〕 従来の浮子浸漬法を用いて、同一条件下で測定した。

上記の実験例１，　　Ｉｔ，　　ＩＩＩおよび比較例に
よってそれぞれ２０回ずつの測定値について、ワイヤ法
で得られた基準値と比較した結果を、それらの最大誤差
および標準偏差として、第１表にまとめて示した． 第　　　１　　　表 この表から明らかなように、実験例【の距離計法および
実験例■の光切断法はいずれも非常に高い梢度で測定で
き、また、実験例■の二重噴射法では、比較例の浮子浸
漬法とほぼ同等の梢度で測定することが可能であること
がわかる．これらの結果から、実際の連続鋳造の鋳型内
でのモールドパウダ熔融Ｎ厚測定に適用する場合におい
ても、従来法に比べて精度よく測定し得ることは明らか
である． 〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明に係る連続鋳造の鋳型内に
おける溶鋼浴面上のモールドパウダ溶融層厚の測定方法
および装置によれば、以下のような効果が得られる． ■　溶鋼浴面上からガスを噴射させて未熔融モールドパ
ウダ層，溶融モールドパウダ層を吹き分けて測定を行う
ために、未熔融モールドパウダ層の影響を受けずに、高
温下でも安定した梢度のよい熔融モールドパウダ層厚を
測定することができる． ■　非接触式による測定のため、溶鋼内に異物を挿入す
る恐れがないから、鋳片の品質悪化を招くことなく測定
を行うことができる． ■　本発明による測定の結果を用いれば、溶融モールド
パウダＮ厚を最適値に制御することができるから、鋳片
の品質向上に寄与する．

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るモールドパウダ溶融層厚測定装
置を模式的に示す構成図、第２図は、溶綱浴面へのガス
噴射状態を示す説明図、第３図は、ガス噴射停止時の溶
鋼浴面の時間的！１！移の状態を示す説明図、第４図は
、光切断法による測定装置を模式的に示す構成図、第５
図は、光切断法による測定結果の一例を示す特性図、第
６図は、ガス噴射口の他の例を示す側断面図である．ｌ
・・・鋳型，　　２・・・溶鋼，　　　２ａ・・・メニ
スカス３・・・溶融モールドパウダ層．　　４・・・未
溶融モールドパウダ層．　　５・・・ガス噴射室．　　
　５ａ・・・ガス供給口，　　　５ｂ・・・ガス噴射口
．　　６・・・距離計（レベル測定手段）．　　７・・
・演算装置．　　８・・・表示装置，　　９・・・レー
ザ．１０・・・レーザビーム．１１・・・ファイバ，１
２・・・シリンドリ力ルレンズｌ３・・・スリット像，
１４・・・反射鏡．１５・・・フィルタ，　　１６・・
・撮影装置，１７・・・演算装置，　　１Ｂ・・・内部
噴射口，　　１９・・・外部噴射口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続鋳造の鋳型内における溶鋼浴面上のモールドパ
   ウダ溶融層厚を測定するにあたり、溶鋼浴面上からガス
   を吹き付けて溶鋼浴面上に浮遊する未溶融モールドパウ
   ダ層の一部と溶融モールドパウダ層の一部を除去し、露
   出された溶鋼浴面のレベルと溶融モールドパウダ層のレ
   ベルと未溶融モールドパウダ層のレベルとを検出して、
   それぞれの層の厚みを個別に測定することを特徴とする
   連続鋳造の鋳型内における溶鋼浴面上のモールドパウダ
   溶融層厚の測定方法。 ２、前記露出された溶鋼浴面のレベルと溶融モールドパ
   ウダ層のレベルと未溶融モールドパウダ層のレベルとを
   検出するに際し、前記溶鋼浴面上から吹き付けたガスを
   遮断した後における未溶融モールドパウダ層と溶融モー
   ルドパウダ層の集積状況をレベル測定手段を用いて測定
   することを特徴とする請求項１記載の連続鋳造の鋳型内
   における溶鋼浴面上のモールドパウダ溶融層厚の測定方
   法。 ３、連続鋳造の鋳型内における溶鋼浴面上のモールドパ
   ウダ溶融層厚の測定装置であって、溶鋼浴面の上部に取
   付けられて溶鋼浴面に向けて垂直にガスを吹き付けるガ
   ス噴射口と、溶鋼浴面上に浮遊する未溶融モールドパウ
   ダ層の一部と溶融モールドパウダ層の一部を除去するガ
   ス噴射口と、該のガス噴射口の上部に取付けられて溶鋼
   浴面のレベルと溶融モールドパウダ層のレベルと未溶融
   モールドパウダ層のレベルとを検出するレベル測定手段
   と、該レベル測定手段によって検出された各層のレベル
   から溶融モールドパウダ層のレベルと未溶融モールドパ
   ウダ層のそれぞれの層厚を個別に演算する演算装置と、
   からなることを特徴とする連続鋳造の鋳型内における溶
   鋼浴面上のモールドパウダ溶融層厚の測定装置。 ４、前記レベル測定手段が距離計である請求項３記載の
   連続鋳造の鋳型内における溶鋼浴面上のモールドパウダ
   溶融層厚の測定装置。 ５、前記レベル測定手段が光切断法を用いた測定装置で
   ある請求項３記載の連続鋳造の鋳型内における溶鋼浴面
   上のモールドパウダ溶融層厚の測定装置。