JPH0810924A - 湯面検出装置および溶湯供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は溶湯溜め体から注湯対象への注湯の制
御を精度良く行うことができる溶湯供給装置を提供する
ことを目的とする。 【構成】溶湯を溜めるとともに注湯ノズルを有する溶湯
溜め体と、金属を溶解して得た溶湯を溶湯溜め体に供給
する溶湯供給体と、溶湯供給体が溶湯溜め体に対して供
給する溶湯の量を制御する溶湯供給量制御機構と、溶湯
溜め体に溜められた溶湯の湯面上に浮べられた耐火物か
らなる浮き子と、レーザ光をこの浮き子に照射してその
反射光を受けて溶湯の検出するレーザ湯面センサと、こ
のセンサが検出した湯面の位置に基づいてこの位置を基
準とする湯面の位置に調整するに必要な量を溶湯供給体
から溶湯溜め体に供給するように溶湯供給量制御機構の
駆動を制御する制御手段とを具備することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造装置、スリップ
キャスター、急冷式アモルファス薄帯製造装置、粉体製
造装置などにおいて、溶湯溜め体における溶湯の湯面高
さを検出する湯面検出装置およびこの湯面検出装置を用
いた溶湯供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば急冷式アモルファス薄帯製造装置
では、薄帯を製造するために高速で回転する冷却ロール
に溶湯を供給する溶湯供給装置として、金属の溶湯を溜
めるとともに、溶湯を高速で回転する冷却ロールに向け
て注湯する湯溜め体であるタンディッシュと、金属を溶
解して溶湯をタンディッシュに供給するるつぼが設けら
れ、一定の厚さの薄帯を製造するためにはタンディッシ
ュから冷却ロールに向けて常に一定の量の溶湯を注湯す
ることが必要である。

【０００３】このためには、タンディッユに溜める溶湯
の量を一定に保持することが必要であり、このためには
るつぼからタンディッユに対してこのタンディッユに溜
められる溶湯の量が一定になるように溶湯を供給するこ
とが必要である。

【０００４】そこで、急冷式アモルファス薄帯製造装置
における溶湯供給装置では、タンディッユで溶湯の量を
一定になる、すなわちタンディッユ内部の溶湯のヘッド
圧が一定になるように制御して冷却ロールに注湯する量
を一定に保持している。

【０００５】従来、このような溶湯供給装置として、例
えば図２に示す構成のものがある。図中１はタンディッ
シュで、これは金属の溶湯Ｗを溜めるとともに、溶湯Ｗ
を高速で回転する冷却ロール７に向けて注湯するノズル
２を有している。３はタンディッシュの上側に設けられ
たるつぼで、これは例えば高周波誘導電流で金属を加熱
溶解する。このるつぼ３には溶湯Ｗをタンディッシュに
給湯するノズル４を有している。５はこのるつぼ３のノ
ズル４を開閉するストッパロッドであり、図示ない駆動
機構により駆動されてノズル４を開閉する。

【０００６】さらに、６はロードセルで、これは溜めて
いる溶湯の分も含めてタンディッシュ１の重量を測定す
る。このロードセル６が検出した値に図示しない制御手
段に送られる。制御手段はロードセル６が検出した重量
値とある基準重量値とを比較して、タンディッシュ１の
重量がある一定の重量となるようにるつぼ３からタンデ
ィッシュ１に溶湯を供給するようにストッパロッド５の
駆動機構に対して指令を出力する。これにより制御手段
からの指令により駆動機構が必要量の溶湯を供給するに
必要な動作量を持ってストッパロッド５を動作させてノ
ズル４を開放し、るつぼ３からタンディッシュ１に必要
量の溶湯を供給する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにタ
ンディッシュ１内のヘッド圧に頼って注湯対象に対する
注湯量を制御する方法では、タンディッシュ１内のヘッ
ド圧をある一定以上にするために、ある量以上の溶湯を
タンディッシュ１に溜めることが必要である。そうなる
と、タンディッシュ１の重量は溶湯を含めると、制御し
たい注湯量の分解能よりも大きな分解能しかない制御器
を選択せざるをえない。このため、目標とする注湯量の
制御を満足に行えないことがある。

【０００８】本発明は前記事情に基づいてなされたもの
で、溶湯溜め体における溶湯の湯面を正確且つ容易に測
定することができる溶湯液面検出装置を提供することを
目的とする。本発明は溶湯溜め体から注湯対象への注湯
する際の制御を精度良く行うことができる溶湯供給装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に請求項１の発明の湯面検出装置は、金属を溶解して得
た溶湯を溜めるとともに、この溶湯を注湯対象に注湯す
るノズルを有する溶湯溜め体と、この溶湯溜め体に溜め
られた溶湯の湯面上に浮べられた耐火物からなる浮き子
と、レーザ光をこの浮き子に照射してその反射光を受け
て前記溶湯の湯面の位置を検出するレーザ湯面センサと
を具備することを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明の溶湯供給装置は、溶湯を
溜めるとともに、この溶湯を注湯対象に注湯するノズル
を有する溶湯溜め体と、金属を溶解して得た前記溶湯を
前記溶湯溜め体に注湯する溶湯供給体と、この溶湯供給
体が前記溶湯溜め体に対して供給する前記溶湯の量を制
御する溶湯供給量制御機構と、前記溶湯溜め体に溜めら
れた溶湯の湯面上に浮べられた耐火物からなる浮き子
と、レーザ光をこの浮き子に照射してその反射光を受け
て前記溶湯の湯面の位置を検出するレーザ湯面センサ
と、このレーザ湯面センサが検出した前記湯面の位置と
基準とする湯面の位置とを比較して、その偏差に基づい
て前記溶湯溜め体の湯面の位置を前記基準とする湯面の
位置に調整するに必要な溶湯の量を算出し、さらに前記
溶湯供給量制御機構に対して前記算出した量の溶湯を前
記溶湯供給体から前記溶湯溜め体に供給する動作を実現
する制御を行う制御手段とを具備することを特徴とす
る。

【００１１】請求項３の発明の溶湯供給装置は、溶湯を
溜めるとともに、この溶湯を注湯対象に注湯するノズル
を有する溶湯溜め体と、加熱手段を備えこの加熱手段に
より金属を溶解するとともにこの溶解により得た溶湯を
前記溶湯溜め体に供給するるつぼと、この溶湯供給体が
前記溶湯溜め体に対して供給する前記溶湯の量を制御す
る溶湯供給量制御機構と、前記溶湯溜め体に溜められた
溶湯の湯面上に浮べられた耐火物からなる浮き子と、レ
ーザ光をこの浮き子に照射してその反射光を受けて前記
溶湯の湯面の位置を検出するレーザ湯面センサと、この
レーザ湯面センサが検出した前記湯面の位置と基準とす
る湯面の位置とを比較して、その偏差に基づいて前記溶
湯溜め体の湯面の位置を前記基準とする湯面の位置に調
整するに必要な溶湯の量を算出し、さらに前記溶湯供給
量制御機構に対して前記算出した量の溶湯を前記溶湯供
給体から前記溶湯溜め体に供給する動作を実現する制御
を行う制御手段とを具備することを特徴とする。

【００１２】

【作用】請求項１の湯面検出装置は、レーザ湯面センサ
が、レーザ光を溶湯溜め体の湯面に浮かぶ耐火物からな
る浮き子に照射し、その反射の状態で溶湯の表面の位置
を検出する。ここで、レーザ光は溶湯溜め体の湯面に直
接照射するのではなく、湯面に浮かぶ耐火物からなる浮
き子に照射している。このため、レーザ光は溶湯の色彩
に疎外されることなく精度良く湯面の位置を検出するこ
とができる。

【００１３】溶湯の色彩にはレーザ光の周波数に近い周
波数を有する種類があり、この場合レーザ光を溶湯の表
面に直接照射すると、屈折などを生じて正確な湯面の位
置を検出できないことがある。これに対してレーザ光を
浮き子に照射することにより、溶湯の色彩の影響による
外乱に影響されることなく正確に湯面の位置を検出する
ことができる。また、レーザ光は本来その直進性から精
度良く位置検出を行うことができる。

【００１４】請求項２の溶湯供給装置は、溶湯供給体か
ら溶湯を前記溶湯溜め体に対して供給するとともに、溶
湯供給量制御機構により溶湯供給体が溶湯溜め体に対し
て供給する溶湯の量を制御し、次いで溶湯供給体から溶
湯を注湯対象に注湯するに際して、レーザ湯面センサ
が、レーザ光を溶湯溜め体の湯面に浮かぶ耐火物からな
る浮き子に照射し、その反射の状態で溶湯の位置を検出
する。

【００１５】そして、制御手段が、レーザ湯面センサか
らの検出情報を受けて、レーザ湯面センサが検出した湯
面の位置と基準とする湯面の位置とを比較し、その偏差
に基づいて溶湯溜め体の湯面の位置を前記基準とする湯
面の位置に調整するに必要な溶湯の量を算出し、さらに
溶湯供給量制御機構に対して算出した量の溶湯を溶湯供
給体から溶湯溜め体に供給する動作を実現する制御を行
う。

【００１６】これにより溶湯供給量制御機構が、溶湯供
給体から必要量の溶湯を溶湯溜め体に供給するように動
作して、溶湯供給体から溶湯溜め体に必要量の溶湯が供
給されて、溶湯溜め体における溶湯の湯面の位置が基準
の位置に調整される。すなわち、溶湯溜め体に溜められ
る溶湯を一定量に保持し、この結果溶湯溜め体から注湯
対象に注湯する溶湯の量を一定に保持して良質な製品を
製造することができる。

【００１７】ここで、レーザ湯面センサは、レーザ光を
用いているので、本来その直進性から精度良く位置検出
を行うことができることに加えて、レーザ光を浮き子に
照射することにより、溶湯の色彩の影響による外乱に影
響されることなく正確に湯面の位置を検出することがで
きるので、溶湯溜め体から注湯対象に注湯する溶湯の量
をより正確に制御することができる。請求項３の溶湯供
給装置は、金属加熱手段を備えたるつぼを用いることに
より簡素な手段で容易に金属の溶湯を得ることができ
る。

【００１８】

【実施例】本発明の一実施例について図１を参照して説
明する。この実施例は、アモルファス合金薄帯製造装置
に適用したものである。図１において１１は溶湯溜め体
であるタンデッシュで、このタンデッシュ１１は金属を
溶解して得られた溶湯を溜めるもので、上面が開放さ
れ、底部に溶湯を注湯対象である高速冷却ロール３１に
向けて注湯するノズル１２が設けられている。また、こ
のタンデッシュ１１に溶湯を保温するための手段として
高周波誘導コイル１３が設けられている。

【００１９】１４は溶湯供給体の一例であるるつぼで、
このるつぼ１４はタンデッシュ１１の上側に設けられて
いる。このるつぼ１４は底面部に溶湯をタンデッシュ１
１に向けて供給するノズル１５が設けられている。るつ
ぼ１４には金属を溶解保持する加熱手段として例えば高
周波誘導コイル１６が設けられている。

【００２０】１７は溶湯供給量制御機構で、これはるつ
ぼ１４から溶湯をノズル１５を通してタンデッシュ１１
に対して供給する量を制御するものである。すなわち、
溶湯供給量制御機構１７は例えばるつぼ１４の内部に昇
降可能に設けられてノズル１５を開閉するストッパロッ
ド１８と、このストッパロッド１８の昇降可能を案内す
るガイド１９と、モータ２０と、このモータ２０により
回転される送りねじ２１、この送りねじ２１に螺合され
るとともにストッパロッド１８に連結された移動体２２
とを有する。

【００２１】２３は浮き子で、これはタンデッシュ１１
に溜められた溶湯の湯面上に浮べられた耐火物で且つ溶
湯に対して浮力を有する材料、例えばＳｉ₃ Ｎ₄ 、Ａｌ
₂ ０₃ 、ＡｌＮなどのセラミックス材料で形成されてい
る。この浮き子２３は孔２３ａを有し、この孔２３タン
デッシュ１１に設けられた案内棒２４が挿通されて溶湯
の湯面上の横方向の移動を規制し、溶湯の湯面の上下の
変動のみに応じて昇降する。

【００２２】２５はレーザ湯面センサで、これはレーザ
光をこの浮き子に照射し、浮き子２３での反射光を受け
て、その反射光の状態を示す情報により溶湯の表面の位
置を検出するものである。

【００２３】２６は制御回路で、これはレーザ湯面セン
サ２５が検出した実際の湯面の位置と基準とする湯面の
位置とを比較して、その偏差に基づいてタンデッシュ１
１の湯面の位置を基準とする湯面の位置に調整するに必
要な溶湯の量を算出する。

【００２４】２７はモータ駆動回路で、これは制御回路
２６からの情報を受けて溶湯供給量制御機構１７のモー
タ２０に対して制御回路２６で算出した量の溶湯Ｗをる
つぼ１４からタンデッシュ１１に供給する動作を実現す
る制御を行うものである。

【００２５】このように構成されたアモルファス薄帯製
造装置の作動について説明する。るつぼ１４において高
周波誘導コイル１６により金属を加熱して溶解して溶湯
とする。モータ２０により送りねじ２１を回転して移動
体２２を移動し、これによりストッパロッド１８を昇降
してるつぼ１４のノズル１５を開閉する。ストッパロッ
ド１８を下降すると、その下端がノズル１５に入り込み
ノズル１５を閉じ、ストッパロッド１８を上昇すると、
その下端がノズル１５から抜け出てノズル１５を開く。

【００２６】ノズル１５を開くと、るつぼ１４内の溶湯
がノズル１５を通りタンデッシュ１１に供給される。溶
湯はタンデッシュ１１に溜められてノズル１２から冷却
ロール３１に注湯される。溶湯は高速で回転されて冷却
ロール３１に接触して急速に冷却され薄帯として形成さ
れ図示ない巻き取り機により巻き取られる。なお、タン
デッシュ１１では高周波誘導コイル１３に通電して溶湯
を加熱して保温する。

【００２７】そして、レーザ湯面センサ２５がタンデッ
シュ１１に溜められた溶湯Ｗの湯面に浮かぶ浮き子２３
に対してレーザ光を照射する。このレーザ光は浮き子２
３で反射し、湯面センサ２５がその反射したレーザ光を
受ける。浮き子２３は溶湯Ｗの湯面に浮かんでその湯面
の位置に応じて上下方向に変位する。レーザ光が浮き子
２３に照射された後に反射してレーザ湯面センサ２５に
到達する時間は、浮き子２３の上下方向の位置に応じて
変化する。従って、レーザ光が浮き子２３に照射された
後に反射してレーザ湯面センサ２５に到達する時間を計
測することによって浮き子２３の位置、すなわち溶湯Ｗ
の湯面の位置を検出することができる。

【００２８】このレーザ湯面センサ２５は検出した溶湯
の表面の位置を示す情報を制御回路２６に出力する。制
御回路２６は、レーザ湯面センサ２５が検出したタンデ
ッシュ１１の湯面の位置と基準とする湯面の位置とを比
較して、その偏差に基づいてタンデッシュ１１の湯面の
位置を基準とする湯面の位置に調整するに必要な溶湯の
量を算出する。そして、制御回路２６はモータ駆動回路
２７に情報を出力する。

【００２９】モータ駆動回路２７は溶湯供給量制御機構
１７のモータ２０に対して制御回路２６で算出した量の
溶湯をるつぼ１４からタンデッシュ１１に供給する動作
を実現する制御を行う。溶湯供給量制御機構１７は前述
した動作を行ってるつぼ１４からタンデッシュ１１の溶
湯の供給を制御する。これによりタンデッシュ１１に溜
められる溶湯を一定量に保持し、この結果からタンデッ
シュ１１から冷却ロール３１に注湯する溶湯の量を一定
に保持できる。

【００３０】これまで述べた本実施例によれば、レーザ
湯面センサ２５が、レーザ光をタンデッシュ１１の溶湯
Ｗの湯面に浮かぶ耐火物からなる浮き子２３に照射し、
その反射の状態で溶湯Ｗの湯面の位置を検出し、次いで
制御回路２６とモータ駆動回路２７からなる制御手段
が、レーザ湯面センサ２５が検出した湯面の位置と基準
とする湯面の位置とを比較して、その偏差に基づいて溶
湯溜め体であるタンデッシュ１１の湯面の位置を基準と
する湯面の位置に調整するに必要な溶湯の量を算出し、
さらに溶湯供給量制御機構１７に対して算出した量の溶
湯をるつぼ１４からタンデッシュ１１に供給する動作を
実現する制御を行う。

【００３１】これにより溶湯供給量制御機構１７が、溶
湯供給体であるるつぼ１４から必要量の溶湯をタンデッ
シュ１１に供給するように動作して、るつぼ１４からに
必要量の溶湯が供給されて、タンデッシュ１１における
溶湯の湯面の位置が基準の位置に調整される。すなわ
ち、タンデッシュ１１に溜められる溶湯を一定量に保持
し、この結果タンデッシュ１１から注湯対象に注湯する
溶湯の量を一定に保持して良質な製品を製造することが
できる。

【００３２】ここで、レーザ光はタンデッシュ１１の湯
面に直接照射するのではなく、湯面に浮かぶ耐火物から
なる浮き子２３に照射している。このため、レーザ光は
溶湯の色彩に疎外されることなく精度良く湯面の位置を
検出することができる。溶湯の色彩にはレーザ光の周波
数に近い周波数を有する種類があり、この場合レーザ光
を溶湯Ｗの表面に直接照射すると、屈折を生じて正確な
湯面の位置を検出できないことがある。これに対してレ
ーザ光を浮き子２３に照射することにより、溶湯の色彩
の影響による外乱に影響されることなく正確に湯面の位
置を検出することができる。また、レーザ光は本来その
直進性から精度良く位置検出を行うことができる。

【００３３】なお、溶湯のボイリングアクションによる
浮き子２３の揺動が考えられるが、溶湯溜め体の断面積
の大きさで小さくすることも可能で、少なくともロード
セルの分解に比べれば分解能を小さくすることが可能で
ある。

【００３４】なお、本発明は前述した実施例に限定され
ずに種々変形して実施することができる。例えば本発明
はアモルファス薄帯製造装置に限定されずに、ストリッ
プキャスター、連続鋳造装置などの溶湯を処理する装置
に広く適用ことができる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１の湯面検出装置によれば、レー
ザ湯面センサが、レーザ光を溶湯溜め体の溶湯の湯面に
浮かぶ耐火物からなる浮き子に照射し、その反射の状態
で溶湯の表面の位置を検出するので、レーザ光が溶湯の
色彩の影響による外乱に影響されることなく正確に湯面
の位置を検出することができる。

【００３６】請求項２の溶湯供給装置によれば、レーザ
湯面センサが、レーザ光を溶湯溜め体の溶湯の湯面に浮
かぶ耐火物からなる浮き子に照射し、その反射の状態で
溶湯の表面の位置を検出し、制御手段が溶湯溜め体の溶
湯の湯面の位置を基準とする湯面の位置に調整するに必
要な溶湯の量を供給するように溶湯供給量制御機構を制
御するので、溶湯供給体から溶湯溜め体に必要量の溶湯
が供給されて、溶湯溜め体における溶湯の湯面の位置が
基準の位置に調整される。従って、溶湯溜め体に溜めら
れる溶湯を一定量に保持し、この結果溶湯溜め体から注
湯対象に注湯する溶湯の量を一定に保持して良質な製品
を製造することができる。

【００３７】そして、レーザ湯面センサは、レーザ光の
直進性から精度良く位置検出を行うことができることに
加えて、レーザ光を浮き子に照射することにより、溶湯
の色彩の影響による外乱に影響されることなく正確に湯
面の位置を検出することができるので、溶湯溜め体から
注湯対象に注湯する溶湯の量をより正確に制御すること
ができる。請求項３の溶湯供給装置によれば、溶湯供給
体として金属加熱手段を備えたるつぼを用いることによ
り簡素な手段で容易に金属の溶湯を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略的構成図。

【図２】従来例を示す概略的構成図。

【符号の説明】

１１…タンデッシュ、 １２…ノズル、１４
…るつぼ、 １７…溶湯供給量制御機
構、２５…湯面センサー、 ２６…制御回
路、２７…モータ駆動回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属を溶解して得た溶湯を溜めるととも
   に、この溶湯を注湯対象に注湯するノズルを有する溶湯
   溜め体と、この溶湯溜め体に溜められた溶湯の湯面上に
   浮べられた耐火物からなる浮き子と、レーザ光をこの浮
   き子に照射してその反射光を受けて前記溶湯の湯面の位
   置を検出するレーザ湯面センサとを具備することを特徴
   とする湯面検出装置。
2. 【請求項２】 溶湯を溜めるとともに、この溶湯を注湯
   対象に注湯するノズルを有する溶湯溜め体と、金属を溶
   解して得た前記溶湯を前記溶湯溜め体に注湯する溶湯供
   給体と、この溶湯供給体が前記溶湯溜め体に対して供給
   する前記溶湯の量を制御する溶湯供給量制御機構と、前
   記溶湯溜め体に溜められた溶湯の湯面上に浮べられた耐
   火物からなる浮き子と、レーザ光をこの浮き子に照射し
   てその反射光を受けて前記溶湯の湯面の位置を検出する
   レーザ湯面センサと、このレーザ湯面センサが検出した
   前記湯面の位置と基準とする湯面の位置とを比較して、
   その偏差に基づいて前記溶湯溜め体の湯面の位置を前記
   基準とする湯面の位置に調整するに必要な溶湯の量を算
   出し、さらに前記溶湯供給量制御機構に対して前記算出
   した量の溶湯を前記溶湯供給体から前記溶湯溜め体に供
   給する動作を実現する制御を行う制御手段とを具備する
   ことを特徴とする溶湯供給装置。
3. 【請求項３】 溶湯を溜めるとともに、この溶湯を注湯
   対象に注湯するノズルを有する溶湯溜め体と、加熱手段
   を備えこの加熱手段により金属を溶解するとともにこの
   溶解により得た溶湯を前記溶湯溜め体に供給するるつぼ
   と、このるつぼが前記溶湯溜め体に対して供給する前記
   溶湯の量を制御する溶湯供給量制御機構と、前記溶湯溜
   め体に溜められた溶湯の湯面上に浮べられた耐火物から
   なる浮き子と、レーザ光をこの浮き子に照射してその反
   射光を受けて前記溶湯の湯面の位置を検出するレーザ湯
   面センサと、このレーザ湯面センサが検出した前記湯面
   の位置と基準とする湯面の位置とを比較して、その偏差
   に基づいて前記溶湯溜め体の湯面の位置を前記基準とす
   る湯面の位置に調整するに必要な溶湯の３を算出し、さ
   らに前記溶湯供給量制御機構に対して前記算出した量の
   溶湯を前記るつぼから前記溶湯溜め体に供給する動作を
   実現する制御を行う制御手段とを具備することを特徴と
   する溶湯供給装置。