JPS5931422B2 - 溶融金属注入終点検知方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融金属の注入における注入終点を検知する方
法に関し、とりわけ、溶鋼の流出路に耐火物ノズルを設
け該ノズル外部に設けた検出コイルのインピーダンス変
化の出力信号により、注入終点を電磁気的に検知する方
法において、注入終点を適確に検知することによりスラ
グの注入を可及的に排除すると共に注入歩留の向上をは
かる方法に関するものである。

溶融金属の注入において、注入終点を検知する方法とし
て交流ブリッジ回路の−辺に設けた検出コイルを溶融金
属の流下する注入ノズル周辺に配設し、ノズル内を溶融
金属が流下している場合あるいはスラグが流下している
場合、または何も流下していない場合のいずれかの状態
で予め前記交流ブリッジ回路の平衡をとつておき、前記
注入状態の変化によつて生じる検出コイルのインピーダ
ンス変化従つて交流ブリッジ回路の平衡状態の変化によ
つて注入終点を検知することを特徴とする溶融金属の注
入終点判定法を本出願人は先に出願した（特願昭５１−
１２８２３９）。

本発明は、前記発明において注入終点を適確に検知する
ことによりスラグの注入を可及的に排除するとともに注
入歩留の向上をはかろうとするものである。

第１図ａ、第１図ｂおよび第１図ｃは注入ノズル内を流
下する溶鋼及びスラグの流量と時間経過の関係を示す。

この図に示される如く、溶鋼流量は、当初ほぼ一定値を
保つており、注入終点では完全に零になるが、この間の
推移状況は、各注入チャンス毎で非常に異なる態様を示
している。第１図ａ、ｂ、ｃはこれらのうちの代表的な
例を示したものであり、ａにおいては溶鋼流量は終点近
傍までほぼ一定値を保ち、終点で急激に減少し零に至る
。この場合溶鋼流量の減少に伴ないスラグの流量が増加
し、このまま放置すればやがてスラグ流出も完了して、
ノズル内は空となる。第１図ｂにおいては溶鋼流量は終
点に近ずいだ時点から漸時減少すると共に、スラグある
いは気泡の巻込みにより、不規則な断続変化を生じる。
終点においてはこの断続変化も無くなり、若干時間スラ
グの流出が続いた後ノズル内は空となる。第１図ｃにお
いては終点よりかなり以前の時点から溶鋼流の断続が生
じそして終点において流量は急激に零まで低下すると共
に、断続現象も停止する。第１図ａは正常注入時の例で
あり、第１図ｂ及びｃは異常注入時の例である。

前記溶鋼流出状況の違いは、使用する取鍋の形状；溶鋼
の種類、温度粘度、その他、操業条件に起因して生じ、
そして異常注入は何れの注入時においても大なり小なり
生じるものであり程度の差はあつても実際の注入態様の
大部分が第１図ｂないしｅに該当する。第１図のＡ，ｂ
，ｃの中でａの場合は真の注入終点でインピーダンスが
一定値以上となるために前記発明のインピーダンスの変
化を監視する方法で真の注入終点を検出可能である。し
かしＢ，ｃの場合は真の注入終点に至る過程でインピー
ダンスが変動するためにインピーダンスの変化量のみに
より検知しようとすれば、各々の注入終点を第１図にお
いてＢ，Ｃの時点で検出することになる。また連続鋳造
においてはその操業上の要求により為される各種の操作
、例えば取鍋のストツパ一もしくはスライデイングノズ
ルの操作により溶鋼流等に変動を生じ、これがインピー
ダンスに変化をもたらして注入終点と誤検出する問題が
ある。以上述べた如く、連続鋳造等においては注人終点
を除く多くの要因によつても前記検出コイルのインピー
ダンス変化が生じるため、単にインピーダンス変化のみ
の監視では注入終点を適確に検出することができない。
このようにして注入終点を誤検出すると、例えば第１図
Ｂ，Ｃの時点ではそれ以降においても溶鋼が流出してい
るからこの時 ３−点を注入終点とした場合はそれ以降
に流出した溶鋼を通常は廃棄することになるために注入
歩留が著しく低下する問題が生じる。なお注入終点を第
１図の終点を過ぎてから検知した場合は溶鋼に多量のス
ラグが混入して溶鋼の品質が低下するとと ４もに、該
溶鋼容器にスラグが付着しその取除作業に多大の労力を
要する問題が生じる。本発明は前述の如き各種現象によ
つて生じる注入終点の誤検知を排除して、適確な注入終
点検知を行なう方法を提案するものであり、以下にその
詳細を説明する。第１図ｂ、第１図ｃの図中ｘで示した
溶鋼の流量変動期間においては溶鋼流に不規則な乱れが
生じる。

本発明者はこの期間中においては検出信号出力（検出コ
イルのインピーダンス変化）の高周波変動成分が現われ
ることを見い出した。そして注入終点では不規則流も無
くなり、検出信号の高周波変動成分も消滅する。本発明
はこのような現象から、高周波変動成分が現われたのち
減少した時点を１因子として注入終点を検知することを
特徴とするものである。第１図ｂの流量変動期間Ｘにお
いては検出コイルのインピーダンス変化の高周波変動成
分が一定レベル以上現われ、そして流量変動が消滅する
と一定レベル以下に減少するとともに消滅している。

従つてこのような注入状態で注入終点を検知するには高
周波成分の変動を監視し、これが一定レベル以上現われ
た後、該一定レベル以下に減少した時点を検出すること
により注入終点を検知することが可能である。しかし第
１図ｃにおいて前記方法で注入終点を検知した場合は図
中Ｃ１の時点を注入終点として誤検知することになる。
第１図ｃの注入態様において注入終点を適確に検知する
には検出信号出力の高周波成分実効値が予め定められた
一定値ｈ以上に増加したのち減少し、それが所定時間Ｓ
ｍａえ颯上継続した時点Ｃ２を注入終点として検知すれ
ばよい。この方法によれば注入態様が第１図ｃの場合で
も検知可能であるから、殆んどの場合この方法で検知で
きる。また注入過程においては種々の理由によつて注入
ノズルの流量調整操作を行なうことがある。

この場合、注入流量に変動を生じこれがインピーダンス
に変化をもたらし、注入終点として誤検出することがあ
る。これを解決するには前記注入ノズルの操作による注
入流の影響残存期間中は検出信号を該操作直前の状態に
保持し検出を行なわないようにするとよい。次に本発明
の１具体例を図面に示すプロツク図に基づいて詳細に説
明する。第２図において１は注入用ノズルであり、この
中を溶鋼が流下する。２は検出コイルであり、可変イン
ピーダンス３，４，５と共にブリツジ回路を構成する。

６は該ブリツジ駆動用の高周波電源である。

７は前置増幅器であり、前記ブリツジ回路出力信号を受
け、これを増幅する。

８は位相弁別回路であり、前記前置増幅回路からのブリ
ツジ出力信号を高周波電源６との同位相成分（Ｘ）９及
び、９００位相成分（Ｙ）１０とに分離出力する。

１１及び１２はそれぞれ信号９及び１０に対する帯域制
限増幅器であり、不要雑音成分を除き、所要レベルまで
増福を行なう。

１３は位相検波回路であり、同相及び９００位相信号凶
、（１）より予め定めた位相φの出力信号１４を抽出す
る前記位相φは、溶鋼流量変化に伴う出力信号の変化成
分とその他の変動要因によるノイズ成分との比が最大と
なるような位相に予め実験的に定める。

１５は本発明の特徴とする終点判定信号処理部分であり
、詳細を以下に説明する。

第２図における終点判定信号処理部分１５への入力信号
９，１０および１４の波形例として、第１図ｃの状態に
相当する例を第３図に示す。

第３図における３つの波形Ｃ−９，Ｃ−１０，Ｃ−１４
はそれぞれ第２図の入力信号９，１０，１４に相当する
。即ち、鋳込開始時点からノズル内の溶鋼流には微少か
つゆるやかな変動が生じ、これにより位相検波信号１４
はかなり大なる変動が生じる。これには通常第２図にお
いて図示しない自動バランス回路が動作し、これを補正
する。鋳込終点に近ずき、溶鋼流の大幅な変動もしくは
断続が生じると、これにより第２図の入力信号９，１０
に変動が生じると共に同じく１４にも大振幅の変動成分
が観測される。これらの変動成分は、注入終点時と同程
度の大きさの変動をするので信号レベルのみにょって判
定すれば鋳込終点と誤認される。このような変動成分が
現われる原因には鋳込末期でのスラグ、気泡巻込み、あ
るいは溶鋼断続の他、連続鋳造操業の為のノズルの移動
による検出コイルとノズルの相対位置変化などがある。
終点判定信号処理部分１５は以上述べた各種の外乱要素
を除き、正確な鋳込終点を判定する為のものであり、第
４図に示す各種機能プロツクを有する。第４図において
２０，２１，２２はそれぞれ第２図の信号９，１０，１
４に対する周波数弁別部であり、それぞれの信号の直流
及び低周波変動成分２３，２５，２７及び高周波変動成
分２４，２６，２８を出力する。３０，３２，３４は高
周波変動成分に対する実効値演算部であり、信号２４，
２６，２８に対しそれぞれ高周波信号実効値成分３５，
３６，３７を出力する。

２９，４０，３１，４１，３３，４２はそれぞれ信号２
３，３５，２５，３６，２７，３７の変動検出部であり
、それぞれの信号成分に対し、観測時点から予め定めら
れた過去に逆上る信号系列から、この時点での急激な変
化分の有無を判定する。

検出部２９を例に、変動検出部の動作を第５図に基づい
て説明する。検当部２９には第２図の位相弁別回路８か
らの同位相Ｘ成分出力信号９が入力される。信号９はＡ
Ｄ変換部２９１により一定時間毎にサンプリングデイジ
タル化され、信号２９１１を得る。デイジタル化信号２
９１１は記瞳部２９２へ入力される。２９２では、前回
のサンプル信号を含む過去Ｎ点（Ｎは予め定める正整数
）のサンプル信号を記憶しており、新しいサンプル値が
入力されると最も古いサンプル値が廃棄される。

２９３は記憶部２９２に記憶された過去Ｎ点のサンプル
値列から、現時点でのサンプル値を予測する予測部であ
る。

予測部２９３においては通常線形予測演算を行ない、予
測値２９１２を出力する。２９４は予測誤差演算回路で
あり予測値２９１２と測定値（サンプル値）２９１１と
の差分演算を行ない、予測誤差信号２１１３を出力する
。

２９５は変化検出回路であり、予測誤差信号２９１３が
予め定められた値より大なる時変動検出信号４３を出力
する。

各変動検出部４０，３１，４１，３３，４２も以上に述
べた検出部２９と同じ方式による制御を行なうものであ
る。再び第４図に戻るに１８は前述したノズルの操作等
の検出信号上ノイズとなり得るプロセス操作信号であり
、プロツク信号発生回路１９により実験により予め定め
られた一定時間長のプロツク信号３８を発生する。

各変動検出部２９，４０，３１，４１，３３，４２はプ
ロツク信号３８がオンの時はホールドされ、この間の信
号の変動を無視する。４３，４４，４５，４６，４７，
４８はそれぞれ検出部２９，４０，３１，４１，３３，
４２の出力である変動検出信号であり、終点検知判定回
路４９へ入力される。

終点検知判定回路４９においては、まず各変動検出信号
の継続時間を測定し信号毎に予め定めた継続時間Ｔｃｎ
を超えた場合のみ、終点検知信号５０〜５５として採用
する。前記継続時間Ｔｃｎは、多数回の注入実験結果か
ら決定することができる。終点検知信号としては例えば
６種類があり、それぞれ次の意味 を有している。

また５６は前記各終点検知信号を入力とする終点判定回
路であり、１例として下表のＡ．Ｂ．Ｃの何れかの条件
が成立したとき鋳込終了を最終的に判定し、警報出力１
６を発生する。

なおこの終点判定論理は本発明と前記既出願の発明とを
併用したものであり、実際の注入終点検知はこの論理に
従う。

以上説明したように、本発明によつて、注入時溶鋼流の
断続やノズル操作による溶鋼流量の変動に基づく注入終
点の誤検出を完全に解決することができ、これにより真
の注入終点に至る前の時点を注入終点として誤検出する
ことによる溶鋼の損失を解消し、また検出遅れによつて
生じる注入済み溶鋼内へのスラグ混入に伴なう品質低下
を解消することができる。

尚本発明は以上では連続鋳造設備に対して適用したが、
転炉、ＡＯＤその他溶融金属を扱うあらゆる分野へ適用
可能であることは言うまでもなく、又前記溶融金属の流
路としては必ずしも耐火物ノズルを有する必要性の無い
ことも又同様である。

更に本実施例における５項目の要点は、溶鋼流を放射温
度計により監視することにより注入終点を判定する所謂
光学的判定法への適用が容易である。即ち前記項目の内
インピーダンス変化を放射温度計出力変化とみなせば、
同様の現象が観測され、本発明により、確実な終点判定
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，ｂ，ｃは鋳込終了点でのインピーダンス変化
の代表的３例を説明する図表、第２図は本発明による終
点判定装置の１例を示すプロツク図、第３図は終点判定
信号処理部への入力信号の１例を示す波形図、第４図は
終点判定信号処理部の詳細を示すプロツク図、そして第
５図は変動検出部のプロツク図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融金属の注入設備における該溶融金属の流路近傍
   に検出コイルを設けて該検出コイルを一辺とする交流ブ
   リッジ回路を構成し、前記検出コイルのインピーダンス
   変化による前記交流ブリッジ回路の検出信号出力により
   注入終点を検知する方法において、前記検出信号出力の
   高周波成分の変動を監視し、該高周波成分が予め定めら
   れた一定値以上に増加したのち一定値以下に減少しかつ
   その減少が所定時間継続したことを注入終了時点判定の
   １因とすることを特徴とする溶融金属注入終点検知方法
   。 ２ 検出信号に影響を与える各種プロセスの操作に際し
   予め知られている前記検出信号への影響残存時間中、検
   出信号を前記操作開始直前の状態に保持することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の溶融金属注入終点
   検知方法。