JPH0688113B2 - 溶融金属の湯面レベル検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋳型内の溶融金属の湯面レベルを、広い範囲
にわたって高精度でかつ高応答で自動的に検出する装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

直接のレベル検出が困難な溶融金属の湯面レベル検出
は、従来から間接検出方法の一つとして、例えば溶融金
属湯面の上方にサーボモーター等の駆動装置を用いて昇
降自在に取り付けた電磁コイルを配置し、溶融金属の湯
面と電磁コイルとの間の距離変化に対応したインダクタ
ンスあるいは渦電流の変化を検出し、該検出値が常に一
定値になる様に電磁コイルを昇降せしめて、電磁コイル
と溶融金属面との間隙を一定に保つようにすると共に、
該電磁コイルの位置を検出して溶融金属面レベルとする
自動追従方式の検出装置が提案されている。その一つを
特公昭54-42846号公報が開示しており、他に特開昭57-2
04401号公報がある。本発明は、これらの自動追従方式
の溶融金属レベル検出装置の改良に関するもので、応答
性の改良をはかるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

これらの自動追従方式の溶融金属湯面レベル検出装置
は、広い測定範囲を有し、かつ高精度のレベル値が得ら
れるとしているが、昇降駆動装置の可動部分の摩擦抵抗
や電磁コイルの重量等に勝る駆動力が発生する程の、溶
融金属湯面レベルの変化が生じるまで、電磁コイルは動
かない。

このため、溶融金属湯面レベルの変化に対して検出装置
の追従が遅れ、レベル信号が常に現時点の直前の値を示
し正確でない。溶融金属湯面レベルの小さな変化に対し
て、駆動力を無限に大きくすれば追従遅れを限り無く
“0"に近くすることはできるが、実用的には“0"にする
ことはできない。更に昇降駆動装置の可動部分の摩擦抵
抗は、装置の熱的変化や、経年劣化等により変化するこ
とも確かめられている。

検出装置のこの追従遅れは、一般に不感帯による遅れと
いわれ、この不感帯は、電磁コイルを駆動するための力
を発生するに必要な、溶融金属湯面レベルの変化量、で
表現されるが、その値は設計値で±1mm、使用時には±4
mmから±5mmに達する場合がある。

この不感帯のために溶融金属レベル検出装置は、レベル
検出に遅れ時間を生じ、この遅れ時間が、溶融金属湯面
レベルを一定に保とうとする制御装置の制御性能に悪影
響を与えていることが判明した。

特に、周期的な溶融金属湯面レベルの変化を起こす要因
（以下外乱と呼称）がある場合には、この遅れ時間の影
響で制御性能を上げることができない為、充分なレベル
変化の抑制ができず、無理に性能を上げようとすると反
対にレベル変化を増幅する結果となる。

溶融金属を取扱う連続鋳造装置では、凝固過程の鋳片の
支持装置（一般に鋳型を出た後は複数のロールで支持さ
れる）が、熱的，機械的に変形することにより、凝固途
中の鋳片に周期的に変形を与え、鋳片内部に存在する未
凝固部の体積変化を惹起し、この結果鋳型内の溶融金属
湯面レベルを押上げ、あるいは引下げ、レベル変化の外
乱となることが知られている。この溶融金属湯面レベル
の変化周期は鋳片が引抜かれる速度に比例する場合が多
く、ロール一回転の周期又はロールピッチを鋳片が進む
時間による周期等が知られている。

鋼の連続鋳造装置で、1800mm幅×250mm厚の1.2m/minの
鋳造速度の例では、15秒〜30秒周期の溶融金属湯面レベ
ルの変化が観測されている。このような周期の外乱に対
して、前記不感帯の±4mmによる遅れ時間は３秒〜４秒
に達し、制御動作が遅れてレベル変化を増幅する結果と
なり、レベル変化を抑制することは難しかった。

本発明は、このような従来の問題点を改善することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、鋳型１内の溶融金属湯面の上方に電磁コイル
５を昇降駆動装置9,10,11,12,Hにより吊り支持し、電磁
コイル５で鋳型１内溶融金属に渦電流を発生させた時の
該コイルのインダクタンスを検出する装置６と、該コイ
ルの高さ位置を測定しこの測定値により湯面レベル変換
値を発信するレベル発信器13,14を有し、前記インダク
タンス検出装置６からの検出信号と基準値を比較しその
偏差値に応じて前記昇降駆動装置の電磁コイル５の高さ
位置制御を行わしめる比較制御器7,8を有する溶融金属
レベル検出装置において； 前記インダクタンス検出装置からの信号を導入し微小変
化量を高さ距離変化量に変換する距離換算演器15と、同
演算器からの距離変化量と前記レベル発信器14からのレ
ベル変換値を導入しこれらの加算結果を湯面レベル信号
として発信する加算器16と、を設けたことを特徴とす
る。

〔作用〕

即ち、自動追従方式の溶融金属湯面レベル検出装置の不
感帯領域では、該電磁コイルの出力変化を溶融金属湯面
レベルの変化として捉え、該電磁コイルの位置信号に加
算することによって、不感帯領域及びこれに依るレベル
検出の遅れ時間を解消し、溶融金属湯面レベルを一定に
保つ制御装置の制御性能の改善をはかる。

これによれば、自動追従方式溶融金属面レベル検出装置
の欠点である不感帯を原理的に解消でき、使用中の可動
部分の摩擦抵抗の熱的変化や劣化による不感帯領域の変
化も解消され、制御装置の制御機能の改善に大きく寄与
できる。

又、コイル出力変化を溶融金属面レベル変化に換算する
領域は、不感帯領域相当であれば充分であり、電磁コイ
ル出力の非線型特性補正を小さい範囲に止めることがで
き、検出精度も良好にすることができる。

〔実施例〕

以下に、本発明を図面に示す実施例で詳細に説明する。

第１図は、この発明に係る溶融金属面レベル検出装置の
具体的な一例を示すもので、連続鋳造装置における例を
示している。

鋳型１内には、溶融金属２が貯留され、鋳型１で冷却さ
れて、凝固殻（シェル）３を形成しながら下方に引抜か
れ、鋳型直下から冷却水で冷却され、サポートロール４
で支持されながら凝固し、鋳片を形成する。

鋳型１内の溶融金属２の上側には、この溶融金属２の溶
湯面2aのレベルを検出するため電磁コイル５を配置して
おり、この電磁コイルはサーボモーター10によって、ド
ラム11,滑車Ｈを介して水平からほぼ垂直に自在に昇降
する駆動ケーブル12で吊り支持されていて、湯面2aの上
昇下降変化に対して追従上下動する。

電磁コイル５の検出信号18は、電磁コイル５と溶融金属
２の溶湯面2aとの間隔を一定に保つように制御する比較
器８に、コイル信号演算器６を介して印加される。比較
器８には、あらかじめ設定している溶湯面2aと電磁コイ
ル５との間隔に対応した基準信号を、基準信号設定器７
から印加しており、比較器８からは、電磁コイル検出信
号18と該基準信号との差信号を駆動信号としてモーター
ドライバー９に印加し、モータードライバー９は、印加
された信号に従って、サーボモーター10を駆動する。サ
ーボモーター10は、この駆動信号に応じて駆動ケーブル
巻取りドラム11を回転させ、駆動ケーブル12を巻取りあ
るいは巻弛めて電磁コイル５を昇降して、電磁コイル５
を、溶湯面2aの変化に従って溶湯面2aに対して一定間隔
を保つように、追従させる。

電磁コイル５の位置をサーボモーター10に結合したポテ
ンションメーター13が検出し、位置信号演算器14がポテ
ンショメーター13の検出信号を電磁コイル位置信号17に
変換する。一方、電磁コイル５の出力変化をコイル信号
演算器６で変換した電磁コイル検出信号18を、距離換算
演算器15が、電磁コイル５と溶湯面2aの微小距離変化信
号19に変換し、加算器16が、微小距離変化信号19を電磁
コイル位置信号17に加算し、溶融金属２の溶湯面2aのレ
ベル信号20として出力する。

レベル信号20は、指示計によって表示されると共に、溶
融金属湯面を一定に保つようにタンデイッシュTDのスラ
イディングノズルSNの開度制御を行う溶融金属湯面レベ
ル制御調節装置LCONに、レベル信号として供給される。
図中、INは、イマージョンノズルである。

上記のように構成してあるので、いま溶融金属２の溶湯
面2aのレベルが下がると、まず電磁コイル５によって検
出され低下量に対応した検出信号が、電磁コイル５から
発信され、コイル演算器６を介して電磁コイル検出信号
18に変換され、比較器８及び距離換算演算器15に印加さ
れる。この時低下量が不感帯領域であれば比較器８の出
力及びモータードライバー９の出力は変化してもサーボ
モーター10は動作せず、距離換算演算器15の出力である
微小距離変化信号19のみが変化し、加算器16を介してレ
ベル信号20を変化させる。低下量が不感帯領域を超える
とサーボモーター10が作動し、駆動ケーブル巻取りドラ
ム11を回転させて駆動ケーブルを巻き弛めて電磁コイル
５を溶融金属２の溶湯面2aの低下量だけ下方に移動し、
溶湯面2aとの間隔を一定に保持する。この時の電磁コイ
ル５の位置をポテンショメーター13が検出し、位置信号
演算器14,加算器16を介してレベル信号20を低下させ
る。

〔発明の効果〕

以上の通り、溶融金属湯面に対して昇降自在に取りつけ
られた電磁コイルの出力の変化によって溶融金属湯面と
の距離変化を検出し、この検出値が一定値になるように
上記電磁コイルを昇降せしめ、電磁コイルと溶融金属湯
面との距離を一定に保つようにしているので、溶湯面の
レベル変動にかかわらず広い範囲にわたって測定が可能
となると共に電磁コイルの昇降時の不感帯領域を補完す
ることによって、不感帯及び不感帯による応答遅れをな
くし、高精度・高応答の溶融金属湯面レベル信号を得
る。

又、溶融金属湯面と電磁コイルとの距離が一定に保たれ
るように制御されるので、溶融金属湯面レベル変化に対
する検出器の感度がほぼ一定値に保たれ、溶融金属湯面
のレベルを一定に保つ制御を行う溶融金属湯面レベル制
御装置の制御性能の安定化をはかることが出来る。

更に電磁コイルは、常に溶融金属湯面から一定の距離に
保たれるように制御されるため、電磁コイルが溶湯に浸
漬する危険性がなく、電磁コイルを半永久的に使用可能
であり、しかも、溶融金属から受ける輻射熱量は一定と
なるため温度変化による影響を小さくすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。 1:鋳型、2:溶融金属 2a:溶湯面、3:凝固殻 4:サポートロール、5:電磁コイル 6:電磁コイル信号演算器、7:基準信号設定器 8:比較器、9:モータードライバー 10:サーボモーター、11:ドラム 12:駆動ケーブル、13:ポテンショメーター 14:位置信号演算器、15:距離換算演算器 16:加算器、17:電磁コイル位置信号 18:電磁コイル検出信号 19:微小距離変化信号、20:レベル信号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鋳型内溶融金属湯面上方に電磁コイルを昇
   降駆動装置により吊に支持し、電磁コイルで鋳型内溶融
   金属に渦電流を発生させた時の該コイルのインダクタン
   スを検出する装置と、該コイルの高さ位置を測定しこの
   測定値により湯面レベル変換値を発信するレベル発信器
   を有し、前記インダクタンス検出装置からの検出信号と
   基準値を比較しその偏差値に応じて前記昇降駆動装置の
   電磁コイル高さ位置制御を行わしめる比較制御器を有す
   る溶融金属レベル検出装置において； 前記インダクタンス検出装置からの信号を導入し微小変
   化量を高さ距離変化量に変換する距離換算演算器と、同
   演算器からの距離変化量と前記レベル発信器からのレベ
   ル変換値を導入しこれらの加算結果を湯面レベル信号と
   して発信する加算器と、を設けたことを特徴とする溶融
   金属の湯面レベル検出装置。