JPH0652185B2 - 渦流式モールドレベル計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続鋳造プロセスにおけるモールド内の湯面
レベルを検知するための渦流式モールドレベル計に関す
る。

〔従来の技術〕

鉄鋼、アルミ合金等の連続鋳造においては、溶融金属よ
りなる湯を上下が開放されたモールドの上方から注入
し、モールド側面から冷却してその表面から一部を固化
せしめ、下方からロールではさんで引き出しながら冷却
することによって連続的に鋳造が行われる。

モールド内の湯面レベルは製品の品質を大きく左右する
重要な要因であるから、精密に制御する必要がある。そ
のため、以下に述べるセンサによって検知した湯面レベ
ルに応じてＰＩＤ制御によりモールド内への湯の注入量
が制御される。

モールド内の湯面レベルの検知手段としてはいくつかの
形式のものが実用化されている。その１つは渦流式湯面
レベルセンサである。これは湯面上方に設けたコイルに
高周波の電流を流すことにより湯の表面に渦電流を生ぜ
しめ、これによりコイルに誘起される電圧の強弱がセン
サと湯面との距離の変化に対応することを利用して湯面
レベルを検知するものである。この形式のレベル計は応
答性に優れ、湯面レベルの精密な制御に適する反面、温
度、周囲の電磁的環境の影響を受け易いという欠点を有
している。従来において、温度の影響を除去する手段を
具備する湯面レベル計としては、検出コイルに並列にコ
ンデンサを接続して共振回路を形成し、ＰＬＬループに
より常に共振状態を維持した上で、温度変化によるコイ
ルのインダクタンスの変化とコンデンサの容量の変化と
直流抵抗分の変化とが互いに打ち消し合うようにコイル
の巻数、導体長、電流値等を設定するものが特公昭62-3
881号公報に記載されている。また、周囲の電磁的環境
のうち、モールドの壁面との距離の変化による影響を除
去する手段を具備する湯面レベル計としては、コイルの
リアクタンスの変化は主としてモールドの壁面との距離
の変化によるものとみなし、リアクタンスの変化量によ
り増幅器の増幅度を制御することによりその影響を除く
ものが特公昭62-4645号公報に記載されている。

また湯面レベル検知手段の別の形式としては、感温素子
例えば熱電対を使用した湯面レベルセンサ（例えば特開
昭62-54562号公報参照）は、モールド側面の銅板内に深
さ方向に多数の熱電対を埋め込み、それぞれの熱電対の
示す温度から湯面レベルを算出するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のような補正手段を有する渦流式モールドレベル計
は調整が難しい上に補正が完全ではなく、またそれ以外
の要因、例えば増幅器自身のドリフトあるいは近接する
他の機器からの電磁波の影響等に対してはキャンセルす
ることができない。そこで、実際に湯面レベルを目測
し、実測値と検知した値との差をバイアス分として補正
しているのが実情である。したがってこの操作は煩雑で
あり、また補正精度のばらつきが大きいという問題があ
った。

また、前述の熱電対式のモールドレベル計では湯面レベ
ルの絶対値が得られ、他の要因による変動がないという
利点を有する反面、応答が遅いという欠点があった。

したがって本発明の目的は、熱電対式モールドレベル計
の長所を取り入れることによって、渦流式モールドレベ
ル計の欠点を改良することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の渦流式モールドレベル計の原理図であ
る。図において、本発明の渦流式モールドレベル計は、
検出コイル１４と、該検出コイル１４に流れる電流を検
波及び増幅して電圧信号を出力する検波増幅手段３０
と、該電圧信号より湯面レベルを演算する渦流レベル計
用レベル演算手段３３と、該電圧信号のバイアス分を補
正する補正手段31，32を具備する渦流式モールドレベル
計において、モールド側面に埋設された複数の感温素子
１６と、該複数の感温素子１６の出力より該電圧信号相
当の基準信号を演算し出力する基準値演算手段４７と、
該電圧信号に対して該感温素子１６の遅れに相当する遅
延を与えて遅延電圧信号とする遅延手段４１と、該遅延
電圧信号より該基準信号を差し引いて該補正手段31，32
のための補正用信号とする減算手段４４を具備すること
を特徴とするものである。

またこの渦流式モールドレベル計は、平均化手段４３
と、該平均化手段４３の出力に１次遅れを与えて補正信
号として前記補正手段31，32へ供給する１次遅れ手段４
２とを具備することが好適である。

さらに、前記渦流レベル計用レベル演算手段３３の出力
に対して逆演算を施して前記減算手段４４へ供給するた
めの前記電圧信号とする第１の逆演算手段４０を具備
し、前記基準値演算手段４７は前記複数の感温素子１６
の出力より第２の湯面レベルを演算する感温素子レベル
計用レベル演算手段４６と該第２の湯面レベルに該第１
の逆演算手段４０と同一の演算を施して前記基準信号と
する第２の逆演算手段４５とからなることが好適であ
る。

〔作 用〕

複数の感温素子１６の出力信号を基にして演算した基準
信号によるバイアス補正用の信号が常時演算されている
ので、いつでも簡単な操作でバイアスの補正を行なうこ
とができる。

補正のための信号を平均化手段４３において平均化する
ことによって補正の精度が向上し、１次遅れ手段４２を
介して供給することによってバイアス補正中に急激に湯
面レベル測定値が変動することがなくなるので制御中の
補正が可能となる。

また、減算手段４４へ供給される電圧信号としては、渦
流レベル計用レベル演算手段３３の出力に第１の逆演算
手段４０において湯面レベル→電圧の演算を施したもの
を供給し、一方、基準値演算手段４７を前述の感温素子
レベル計用レベル演算手段４６と第２の逆演算手段４５
とで構成するものとすれば、公知の渦流式レベル計及び
熱電対式レベル計を改造することなく利用できる。

〔実施例〕

第２図は本発明に係る制御演算装置を鉄鋼の連続鋳造プ
ロセスに適用した例を表す図である。

本図において、溶鋼を満たした取鍋601 がタンディッシ
ュ804 の上方に置かれ、取鍋601 内の溶鋼はその底部の
スライディングノズル602 を経てタンディッシュ804 内
に注がれる。タンディッシュ804 内の溶鋼の量は重量計
803 でダンディッシュ804 全体の重量を測定することに
より測定され、ＰＩＤ演算を行うタンディッシュ重量制
御装置603 を介してスライディングノズル602 の開度に
フィードバックすることにより一定値に保たれる。タン
ディッシュ804 内の溶鋼はタンディッシュ804 底部の穴
をふさぐストッパ802 がシリンダ801 で駆動されて上方
に動けばモールド501 内に注入される。モールド501 は
底部も開放されており、その中の溶鋼は冷却水が供給さ
れるモールド501 の側壁で冷却されて外側から凝固し、
さらに冷却されながらピンチローラ702 で連続的に引き
出される。モールド上部には１対のコイルよりなる渦流
式湯面センサ141 が設けられその信号は渦流レベル計演
算装置300 で湯面レベル１に変換されて制御演算装置40
0 へ送られる。一方、モールドの側壁には深さ方向に１
４個の熱電対161 が埋め込まれており、熱電対レベル計
演算装置461 で湯面レベル２に変換されて制御演算装置
400 へ送られる。湯面レベル２はスタートアップ時の湯
面レベルの測定及び連続運転時の湯面レベル１の校正を
する時に用いる。ピンチロール駆動装置701 は制御演算
装置400 からの制御信号に応じてピンチロール702 を駆
動する。ストッパ駆動装置800 は制御演算装置400 から
のストッパ開度信号に応じてシリンダ801 を動かしてス
トッパ802 を駆動する。制御演算装置400 は各種の制御
演算を行い各装置へ制御信号を送る。渦流レベル計演算
装置300 は外部から校正信号を入力してバイアス分を補
正することが可能である。

第３図は第２図の各ユニットの機能及び作用を詳細に説
明するための図である。図において、モールド501 上部
に設けられた渦流式湯面センサ141 （第２図）は送信コ
イル143 と受信コイル142 とを具備しており、送信コイ
ル143 へは高周波発振器144 からの高周波信号が供給さ
れる。これによってモールド501 内の溶鋼表面に渦電流
が発生し、さらにこれによって二次コイル142 側に電流
が誘起され、それは渦流レベル計演算装置300 へ供給さ
れる。この信号は高周波増幅器301 で増幅され、検波器
303 で直流分のみとなり、バイアス補正のための減算器
311 を経て対数増幅器302 で増幅され、リニアライザ33
1 で湯面レベルに変換される。対数増幅器302 で対数的
に増加するのは深い位置での感度を上げるためであり、
リニアライザ331 は対数増幅した電圧スケールと湯面レ
ベルのスケールとの関係を表わす折れ線データを内蔵し
ており、これにより、湯面レベルのスケールへ変換す
る。渦流レベル計演算装置300 はまた、検波器303 の出
力においてバイアス分を補正するための手段 311，321
を備えている。一方、モールド501 側壁に埋設された多
数の熱電対161 からの信号は熱電対レベル計演算装置46
1 において、湯面レベルに変換される。

次に制御演算装置400 内における処理のうち本発明の渦
流式モールドレベル計のバイアス補正機能に関する部分
を説明する。渦流レベル計演算装置300 からの信号は湯
面レベル測定値として湯面レベルの制御に利用されると
同時に、401 において前記リニアライズ演算の逆演算処
理が施され、402 において対数演算の逆演算である１０
のべき乗演算が施され、遅延器411 において熱電対レベ
ル計の遅延時間に相当する時間だけ遅延され、減算器44
1 へ供給される。一方、熱電対レベル計演算装置461 か
らの信号は451 及び452 において401 及び402 と同一の
演算処理が施され、減算器441 へ供給される。減算器44
1 において、渦流レベル計からの信号から熱電対レベル
計からの信号が差し引かれる。その出力は431 において
移動平均処理が施され、一次遅れフィルタ421 を介して
バイアス補正信号として渦流レベル計演算装置300 へ供
給される。

以上の構成により、熱電対式レベル計からの信号を基準
信号とした補正信号が常時渦流レベル計演算装置へ供給
されることになり、スイッチ321 を操作することによっ
ていつでもバイアスの補正が可能である。仮に制御中で
あっても、一次遅れフィルタ421 を介して信号が供給さ
れるので急激な変動が抑制され、制御に乱れを生じるこ
とはない。

第３図の各ブロック中、渦流式レベル計演算装置400 内
のブロックはソフトウェア処理によって容易に実現さ
れ、その他はすべて公知のもので良い。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、いつでもたとえ
制御中であっても簡単な操作でバイアスの補正が可能な
渦流式モールドレベル計が提供される。また、湯面レベ
ル測定値の零調精度が向上することによって湯面が安定
化し、湯面が安定なほど熱電対レベル計の精度も向上
し、それがさらに零調精度を向上させるといった好循環
が実現する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例を表わす図、 第３図は第２図の装置の詳細を表わす図、 図において、 １４……検出コイル、１６……感温素子、 ５０……モールド。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検出コイル（14）と、該検出コイル（14）
   に誘起される電圧を検波及び増幅して電圧信号を出力す
   る検波増幅手段（30）と、該電圧信号より湯面レベルを
   演算する渦流レベル計用レベル演算手段（33）と、該電
   圧信号のバイアス分を補正する補正手段（31，32）を具
   備する渦流式モールドレベル計において、 モールド側面に埋設された複数の感温素子（16）と、 該複数の感温素子（16）の出力より該電圧信号相当の基
   準信号を演算し出力する基準値演算手段（47）と、 該電圧信号に対して該感温素子（16）の遅れに相当する
   遅延を与えて遅延電圧信号とする遅延手段（41）と、 該遅延電圧信号より該基準信号を差し引いて該補正手段
   （31，32）のための補正用信号とする減算手段（44）を
   具備することを特徴とする渦流式モールドレベル計。
2. 【請求項２】前記補正用信号を平均化する平均化手段
   （43）と、該平均化手段（43）の出力に１次遅れを与え
   て補正信号として前記補正手段（31，32）へ供給する１
   次遅れ手段（42）とを具備する請求項１記載の渦流式モ
   ールドレベル計。
3. 【請求項３】前記渦流レベル計用レベル演算手段（33）
   の出力に対して逆演算を施して前記減算手段（44）へ供
   給するための前記電圧信号とする第１の逆演算手段（4
   0）を具備し、前記基準値演算手段（47）は前記複数の
   感温素子（16）の出力より第２の湯面レベルを演算する
   感温素子レベル計用レベル演算手段（46）と該第２の湯
   面レベルに該第１の逆演算手段（40）と同一の演算を施
   して前記基準信号とする第２の逆演算手段（45）とから
   なる請求項２記載の渦流式モールドレベル計。