JPH03188328A - 溶湯レベル測定装置 - 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〕 本発明は連続鋳造設備のタンデイツシュ内、鋳型内、又
は各種溶解炉等の溶湯容器内の溶湯レベルを測定する装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来、連続鋳造設備のタンデイツシュ内、鋳型内又は各
種溶解炉等の溶湯容器の溶湯レベルを測定する装置には
、例えば放射線を利用するもの、電磁誘導現象を利用す
るもの及び熱起電力を利用するものがあり、夫々対象と
する設備、目的及び所望の測定精度に応じて使い分けら
れている。

前記放射線を利用する放射線式レベル計は、連続鋳造設
備の鋳型内の溶湯レベルを測定する場合、鋳型側壁に配
設されたγ線の線源から鋳型内部の溶湯にγ線を放射し
、前記溶湯の多少に応じて変化するγ線の透過量を測定
することにより溶湯のレベルの検出を行うものである。

従って前述した如く、鋳型を介してγ線を溶湯に放射し
、その透過量を検出するので検出精度及び応答性が悪く
、変動範囲が大きい場合の溶湯レベルの検出には適当と
は言えない。そしてこれを解決すべく大容量の線源を設
けると、コスト的に高くなるのに加えて安全管理の面か
ら鋳型整備等の作業に制約を与えるという不都合がある
。

また電磁誘導現象を利用する電磁誘導式レベル計は、高
周波電流を通電せしめたコイルを溶湯表面に臨ませ、溶
湯表面に生じた渦電流に起因して変化したコイルのイン
ピーダンス又は誘起電圧を測定することにより溶湯レベ
ルを検出するものである。このレベル計は前述した如く
、コイルを溶湯表面に臨ませて配設する必要があり、溶
湯表面からの溶湯の飛散、及び溶湯レベルの異常上昇に
伴う溶湯内への埋没によりコイルが破損する震れがある
ため、溶湯レベルが比較的安定したのみ用いられ、変動
範囲が大きい場合の溶湯レベルの検出には不適当である
。

一方、熱起電力を利用する熱電対式レベル針は、鋳型の
内壁の深さ方向に複数個埋設した熱電対により鋳型を介
して溶湯の温度を検出し、又は鋳型上方から鋳型内に異
なる深さで複数本垂設した熱電対を溶湯に直接接触させ
て溶湯の温度を検出し、検出温度が所定値を超えた場合
、鋳型内部の溶湯レベルが熱電対を設けた位置に達した
と判定するものである。しかしながら前者の熱電対式レ
ベル計は、その検出精度が鋳型内壁に埋設された熱電対
の本数に依存するため、検出精度を高めるためには多数
の熱電対が必要である。この設置工事及び保守は技術的
に困難であり、従って高い検出精度を得ることができな
い。しかも、鋳型を介して溶湯の温度を検出するため応
答遅れが生じ、変化している状態の溶湯レベルの検出に
は適当であると言えない。これに対して後者の熱電対式
レベル計は、鋳型に熱電対を埋設する必要がなく、直接
溶湯に接触させて温度を測定するので、応答性及び検出
精度が良く、またその保守が容易であるため低いコスト
で測定が行え、変動範囲が大きい場合の溶湯レベルの測
定に適していると言える。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、実用化されている後者の熱電対式レベル計を
用いた溶湯レベルの検出においては、使用温度範囲が適
当であり、また安定性が良いｐｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対
が主に用いられている。しかしながら、Ｐｔ−ＰｔＲｈ
１３熱電対は高価であるので、測定に用いる場合は、そ
の耐久性を維持させるべくアルミナ類の保護管に挿着さ
せるため、応答遅れが生じ、しかも検出精度が悪いとい
う問題が生じていた。このため、正確な溶湯レベルが得
られず、さらに溶湯レベルの上昇速度を測定することは
困難であった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、熱電
対としてＦｅ−Ｍｏ熱電対を用い、該Ｐｅ−Ｍ。

熱電対を炉内の深さ方向に移動可能とする手段を備える
ことにより、応答性及び検出精度が良く、また低いコス
トで測定が行える溶湯レベル測定装置の提供を目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る溶湯レベル測定装置の第１の発明は、溶湯
容器の異なる深さまで垂設せしめた複数のＦｅ−Ｍｏ熱
電対と、夫々の前記Ｆｅ−Ｍｏ熱電対と溶湯との接触に
伴う出力変化を検出する手段とを備え、前記出力変化し
たＰｅ−Ｍｏ熱電対の垂設位置により、溶湯レベルを測
定することを特徴とし、第２の発明は、Ｆｅ−Ｍｏ熱電
対を溶湯容器の深さ方向に移動可能とする手段と、前記
Ｆｅ−Ｍｏ熱電対の移動距離を検出する距離検出手段と
、前記Ｆｅ−Ｍｏ熱電対と溶湯との接触に伴う出力変化
を検出する手段とを備え、前記出力変化したＦｅ−Ｍｏ
熱電対の移動距離により溶湯レベルを測定することを特
徴とする。

〔作用〕

本発明に係る溶湯レベル測定装置の第１の発明にあって
は、熱電対としてＦｅ素線、　Ｍｏ素線からなるＦｅ−
Ｍｏ熱電対を用い、これを複数本、溶湯容器の異なる深
さまで垂設せしめると、溶湯に接触したＦｅ−Ｍｏ熱電
対の先端が溶解し、溶湯を介して導通した状態となり、
これがＦｅ−Ｍｏ熱電対と溶湯との熱接点となって、熱
起電力が生じる。従って、熱起電力が生じているＦｅ−
Ｍｏ熱電対の先端位置、つまり溶湯に接触しているＦｅ
−Ｍｏ熱電対の先端位置と起電力が生じていないＦｅ−
Ｍｏ熱電対の先端位置、つまり溶湯に接触していないＦ
ｅ−Ｍｏ熱電対の先端位置との間に溶湯レベルがあるこ
とがわかる。

また第２の発明にあっては、前記Ｆｅ−Ｍｏ熱電対を前
記溶湯容器内の深さ方向に移動可能とする手段を備えて
いることにより、溶湯に接触したＦｅ−Ｍｏ熱電対に熱
起電力が生じる。従って、熱起電力が生じた時点におけ
るＦｅ−Ｍｏ熱電対の移動距離を検出することにより、
溶湯のレベルが測定される。

〔実施例〕

以下、本発明の溶湯レベル測定をその実施例を示す図面
に基づき具体的に詳述する。

第１図は本発明に係る溶湯レベル測定装置の第１の発明
を示す模式図であり、連続鋳造における鋳型内部の溶湯
のレベル測定に適応した場合について示しである。第１
図中１は筒形の鋳型であり、鋳型１内部には図示しない
タンデイツシュから浸漬ノズル２を介して溶湯３が注入
されるようになっている。また鋳型１には、溶湯３注入
開始時において鋳型底となるダミーバーヘッド４が、下
部から所定長挿入されており、これによって注入開始時
における溶湯３の漏れが防止されている。そして、鋳型
１内の浸漬ノズル２と鋳型１との間には、鋳型ｌ上方か
ら他端がサーボアンプ６に接続されたＦｅ素線５ａの一
端がダミーバーヘッド４の挿入位置まで垂設され、また
他端がサーボアンプ６゜６・・・に夫々接続された複数
のＭｏ素線５ｂ、５ｂ・・・の−端が、鋳型１上方から
鋳型１の異なる深さ方向に所定寸法隔てて垂設されてい
る。即ち、他端をサーボアンプ６．６・・・に接続され
た複数本のＦｅ　−Ｍｏ熱電対５が鋳型１内に異なる深
さで垂設された構成になっている。

一方、マイクロコンピュータ７の入力側には、サーボア
ンプ６が接続され、出力側には表示部８及びダミーバ駆
動装置が夫々接続されている。

鋳型１内部への溶湯３の注入を開始し、鋳型１内に溶湯
３が貯留されてＭｏ素線５ｂに接触すると、溶湯３を介
してＦｅ素線５ａと台。素線５ｂとが導通した状態とな
り、Ｆｅ　−Ｍｏ熱電対５に熱起電力が生じる。

生じた熱起電力は、マイクロコンピュータ７に与えられ
、これによってマイクロコンピュータ７は、鋳型１内部
の溶湯３のレベルが垂設されたＭｏ素線５ｂの先端位置
に達したという表示信号を表示部８に出力する。またマ
イクロコンピュータ７は、二つのＭｏ素線５ｂ、　５ｂ
の先端位置の距離差をそれら二つのＭｏ素線５ｂ、５ｂ
の熱起電力発生の時間差で除して溶湯レベル上昇速度を
算出し、該溶湯レベル上昇速度とそれに基づいて演算さ
れた溶湯３のレベルとの値を夫々表示部８に出力する。

そして、溶湯３のレベルが所定位置に達したときは、マ
イクロコンピュータ７からダミーバ駆動装置９に駆動信
号が出力され、その信号に基づいてダミーバが鋳型１か
ら引き抜かれて、鋳込みが開始する。

このように複数本のＦｅ−Ｍｏ熱電対５を鋳型１内に異
なる深さで垂設すると、連続鋳造における鋳込み開始を
自動的に設定することが可能となる。

第２図はＦｅ　−Ｍｏ熱電対及びＰｔ−ＰｔＲｈ１３熱
電対の熱起電力特性を示すグラフであり、Ｆｅ−Ｍｏ熱
電対を実線でまた、Ｐｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対を破線で
夫々示しである。また第２図において横軸には温度（“
Ｃ）を、また右側の縦軸にはＦｅ　−Ｍｏ熱電対に対応
する熱起電力（ｍＶ）を、左側の縦軸にはＰｔ−ＰｔＲ
ｈ１３熱電対に対応する熱起電力（ｍＶ）を夫々とっで
ある。

第２図から明らかな如＜Ｆｅ　−Ｍｏ熱電対は、温度と
熱起電力とが直線関係にあり、温度に対応する熱起電力
が測定できることがわかる。また、ＦｅＭｏ熱電対の直
線の傾きはＰｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対の傾きより大きく
、Ｆｅ　−Ｍｏ熱電対はＰｔ−ＰｔＲｈ１３熱電対より
も温度変化に対して鋭敏であることがわかる。

従って、Ｆｅ−Ｍｏ熱電対５を保護管を挿着せずに直接
溶湯に接触させて、溶湯レベルを測定する本発明装置で
は、従来より応答性が良く、精度が高い溶湯レベルの検
出が行える。

第３図は本発明に係る溶湯レベル測定装置の第２の発明
を示す模式図であり、出銑室を具設した筒形溶解炉の溶
湯３のレベル測定に適応した場合について示しである。

第３図中１１は、溶解炉１０と連通してその側壁下部に
具設され、頂部に開口部分１１ａを有している出銑室１
１であり、その底部には、溶解炉１０内部の溶湯３を出
銑室工１から溶解炉１０外に抽出するための出銑口１１
ｂが配設されている。また、前記出銑室１１の側壁下部
にはＦｅからなり、サーボアンプ２０に接続される電極
棒１２が固設されている。この前記電極棒１２と対をな
すことによって熱電対を形成するＭｏ素線１３は、開口
部分１１ａの上方に設けられたドラム１４にて巻回保持
され、その一端が前記開口部分１１ａに向けて垂下され
ており、またＭｏ素線１３の他端は前記サーボアンプ２
０に接続されている。そして、Ｍｏ素線１３の垂下部分
は、ドラム１４の下方に設けられているピンチローラ１
５にて挟持され、該ピンチローラ１５が回動することに
よって、前記出銑室ｌｌ内の深さ方向に移動するように
なっている。さらにピンチローラ１５の下方には、Ｍｏ
素線１３の垂下部分を物理的、化学的に保護するため及
び絶縁のためのランス１６が設けられており、その一端
は前記開口部分１１ａに遊嵌され、出銑室１１に所定長
侵入させである。ランス１６の所定位置には、Ｍｏ素線
１３がランス１６内を通過する際の前記Ｍｏ素線１３の
先端を検知するセンサ１７が付設されている。

マイクロコンピュータ１８の入力側は、図示しない駆動
回路を介してモータ１９と表示部２２とに接続され、出
力側は前記モータ１９に接続され、１回転当たり所定数
のパルスを発生する回転検出器２１とサーボアンプ２０
とセンサ１７とに接続されている。

前記モータ１９には、マイクロコンピュータ１８からピ
ンチローラ１５を回動させ、Ｍｏ素線１３を出銑室１１
深さ方向に移動させるための信号が駆動回路を介して与
えられ、また表示部２２には、後述する溶湯レベルの演
算結果が与えられる。一方、ピンチローラ１５を回動さ
せるモータ１９の回転により、回転検出器２１から発生
したパルスは、マイクロコンピュータ１８に与えられ、
そのパルス数を積算することによってマイクロコンピュ
ータ１８はＭｏ素線１３の移動距離を認識することがで
きる。さらにマイクロコンピュータ１８には、センサ１
７からＭｏ素線１３の先端を検出する検出信号が、また
サーボアンプ２０からＭｏ素線１３とＦｅ製の電極棒１
２とが溶湯３を介して導通することにより生じる熱起電
力が夫々与えられ、前記検出信号によってＭｏ素線１３
がセンサ１７設置位置を通過したことを認識でき、前記
熱起電力によってＭｏ素線１３の先端が出銑室１１内の
溶湯レベルに達したことを認識できる。

第４図はマイクロコンピュータ１８の動作を示すフロー
チャートである。まず、マイクロコンピュータ１８は、
Ｍｏ素線１３を出銑室１１溶湯３内に下降させるための
信号を駆動回路を介してモータ１９に与え（ステップ１
）、ピンチローラ１５を回動させる。

次いで、これによって下降しているＭｏ素線１３の先端
がセンサ１７を通過したか否かを調べ（ステップ２）、
通過していない場合は再びステップ２の動作を行い、通
過した場合はその時点から回転検出器２１の発生パルス
数の積算を開始する（ステップ３）。そして、Ｍｏ素線
１３とＦｅ製の電極棒１２との熱電対に起電力が発生し
たか否か、即ちＭｏ素線１３の先端が溶湯３に接触した
か否かを調べ（ステップ４）、発生していない場合は再
びステップ４の動作を行い、発生した場合はその時点で
パルス数の積算を停止する（ステップ５）、予めマイク
ロコンピュータ１８に入力されている前記パルス数と距
離との関係から、積算されたパルス数に基づいてＭｏ素
線１３の移動距離ｌを算出しくステップ６）、やはり予
めマイクロコンピュータ１８に入力されているセンサ１
７の位置、即ち出銑室１１の内底からセンサ１７までの
距離Ｈ（第３図参照）と、前記Ｍｏ素線１３の移動距離
ｌとの差を演算することによって、溶湯レベルｈを求め
る（ステップ７）。そして、この結果を表示部２２に出
力しくステップ９）、Ｍ。

素線１３を上昇させるための信号を駆動回路を介してモ
ータ１９に与えて（ステップ９）ピンチローラ１５を回
動させ、Ｍｏ素線１３を上昇させる。さらに、溶湯レベ
ルの測定を続行するか否かを調べ（ステップ１０）、続
行する場合はステップ１に戻って再び上述と同様の動作
を繰り返し、続行しない場合はここで測定を終了する。

なお、溶湯レベル測定を所定時間毎に繰り返し行うこと
により、溶湯レベルの上昇速度を求めることができる。

このように、Ｆｅ−Ｍｏ熱電対を出銑室１１内の深さ方
向に移動可能とする手段を用い、Ｆｅ−Ｍｏ熱電対を溶
湯３に直接接触させるので、スラグの影響を受けずに応
答性及測定精度が良い溶湯レベルの測定が行える。

なお、本実施例では複数本のＭｏ素線を溶湯容器の上方
から垂設せしめ、溶湯レベルを測定した場合について述
べたが、これに替えてＦｅ素線及びＭ。

素線を対としたもの複数本を溶湯容器の上方から垂設せ
しめて用いてもよい。同様に、Ｆｅ素線及びＭｏ素線を
対として溶湯容器の上方から移動させ、溶湯レベルを測
定してもよい。これらの場合は、Ｆｅ素線とＭｏ素線と
の接合点と溶湯との接触により熱起電力が発生すること
は言うまでもない。

〔効果〕

以上、詳述した如く本発明に係る溶湯レベル測定装置の
第１の発明においては、温度変化に対して鋭敏であり、
安価なＦｅ−Ｍｏ熱電対を溶湯容器の深さ方向に垂設せ
しめ、また第２の発明においては、Ｆｅ−Ｍｏ熱電対を
溶湯容器の深さ方向に移動可能とする手段と、Ｆｅ−Ｍ
ｏ熱電対の移動距離を検出する検出手段とを備えている
ので、溶湯容器内部の溶湯に接触して熱起電力が生じた
Ｆｅ−Ｍｏ熱電対の先端の位置、つまり溶湯に接触した
Ｆｅ−Ｍｏ熱電対の先端位置から溶湯のレベルが測定可
能となり、低いコストで応答性及び検出精度が良い測定
が行える。またこのことから、溶湯レベル測定を所定時
間毎に精度良く繰り返し行うことができ、溶湯レベルの
上昇速度を求めることが可能となる。

従って、連続鋳造における溶湯レベル測定に用いた場合
は、鋳込み開始を自動的に設定することが可能となり、
また溶鋼炉の溶湯レベル測定に用いた場合は、燃料源単
位が向上し、出銑タイミングが最適となり操業が安定す
る等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶湯レベル測定装置の第１の発明
を示す模式図、第２図はＦｅ　−Ｍｏ熱電対及びＰｔ−
ＰｔＲｈ１３熱電対の熱起電力特性を示すグラフ、第３
図は本発明に係る溶湯レベル測定装置の第２の発明を示
す模式図、第４図はマイクロコンピュータ１８の動作を
示すフローチャートである。 ３・・・溶湯　　５ａ・・・Ｆｅ素線　　５ｂ、　１３
・・・Ｍｏ素線５・・・Ｆｅ　−Ｍｏ熱電対　　６．２
０・・・サーボアンプ１２・・・Ｆｅ１ｉＪ電極棒　　
１４・・・ドラム　　１５・・・ピンチローラ　　１９
・・・モータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶湯容器の異なる深さまで垂設せしめた複数のＦｅ
   −Ｍｏ熱電対と、 夫々の前記Ｆｅ−Ｍｏ熱電対と溶湯との接触に伴う出力
   変化を検出する手段とを備え、 前記出力変化したＦｅ−Ｍｏ熱電対の垂設位置により、
   溶湯レベルを測定することを特徴とする溶湯レベル測定
   装置。 ２、Ｆｅ−Ｍｏ熱電対を溶湯容器の深さ方向に移動可能
   とする手段と、 前記Ｆｅ−Ｍｏ熱電対の移動距離を検出する距離検出手
   段と、 前記Ｆｅ−Ｍｏ熱電対と溶湯との接触に伴う出力変化を
   検出する手段とを備え、 前記出力変化したＦｅ−Ｍｏ熱電対の移動距離により溶
   湯レベルを測定することを特徴とする溶湯レベル測定装
   置。