JPS6021022B2 - 連続鋳造設備における鋳型内の湯面レベル検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連続鋳造設備における鋳型内の湯面しベル検
出方法の改良に関する。

連続鋳造設備における鋳型内の湯面しベル検出方法に関
しては、従来から種々の提案がなされているが、それら
のうちに特開昭球一１雌０３５号公報で開示されたもの
がある。該公報で提案されたものは、鋳型内の溶鋼面上
に、一定量内に抑えて浮上させたパゥダ層の上面からの
反射光もしくは該パウダ層の上面からの反射光もしくは
該パウダ層の割れ目から発す「る溶鋼または溶けたパウ
ダの光を受けて結像面の光ェネルギ入射量に応じた電荷
を蓄積するテレビカメラと、所定量じ久上の電荷の蓄積
個所を検出することにより、上記パウダ層のレベルを介
して鋳型内の湯面しベルを間接的に検出する手段を具え
たもので、該湯面しベル検出方法は、鋳型内の溶級面上
に形成されるパウダ層に割れ目が発生せず、また該パウ
ダ層が平坦である場合には、鋳型内の湯面しベルの検出
を、確実、容易に行なうことができるという利点がある
反面、該方法では、バウダ表面から検出器に入る光は、
光源から投影されるスポット状のものか、あるいはパウ
ダ面の特定個所を不活性ガスで吹き割り、その割れ目か
ら発生するスポット状のものであるため、パウダ面の任
意の場所に割れ目が発生した場合などの場合には、その
光はノイズとして検出端に入り、上記スポット状光と区
別し難くなる。そのため、このような場合には、スポッ
ト状光の視覚的な位置変化から、鋳型内の湯面しベル検
出を行なうことが困難であるという不具合点がある。ま
た通常、パウダ層の表面は平坦でなく、凹凸があるため
、上記のようなスポット状の光では、その凹凸の影響を
受けて検出誤差を生じるという欠点がある。

すなわちパゥダ層の凹んだところにスポット状光が投影
された場合と、盛り上った凸部分に投影された場合とで
は、湯面しベルは一定の場合でも、視覚的な位置が変化
するという難点がある。本発明は、上記提案装置の利点
をそのまま具え、しかもその不具合点や欠点を解消した
連続鋳造設備における鋳型内湯面しベル検出装置を提供
することを目的として提案されたもので、鋳型内に貯留
せられ、かつ上面をパウダ層で覆われた湯面しベル検出
を、光源より発するビ−ムを、上記／ぐゥダ層の表面に
投影し、反射する光線を受像する湯面しベル検出方法に
おいて、上記光源のビームの構断面が直線状となるよう
に該光源を構成し、これにより得られる湯面パウダ層上
の複数の位置での該光源の投影光位置のデータを平均化
することにより湯面しベル検知を行なうことを特徴とす
る連続鋳造設備における鋳型内の湯面しベル検出方法。

以下、添付図面を参照しながら、本発明につき具体的に
説明する。

第１図において、１は図示省略のタンディツシュから溶
鋼を連続的に所定量ずつ注入される水袷鋳型で、同水冷
鋳型１内の溶鋼２の上面は、該溶鋼２が鋳型１によって
冷却されて形成される凝固シェルの該鋳型１からの引抜
装置（図示せず）による所定引抜き速度の連続的な引抜
きを容易にするため、薄いパウダ層３で一様に覆われて
いる。

４は上記鋳型１の斜上方の適所の固定部に固設された光
源で、同光源４は、鋳型１内の溶鋼２の上面のパウダ層
３に、その幅方向（紙面に垂直な方向）の全幅に亘り、
その横断面が直線状となる光のビーム（帯状の光線）４
ａを発し、該光線４ａは該パウダ層３と角度０をなして
投影するようになっている。

５は上記光源４によって得られるパウダ層３上の投影像
を、上記光線４ａの投影角度８とは異なる方向より受像
するための受光装置たとえばテレビカメラで、同テレビ
カメラ５は鋳型１の直上方の適所に配設されている。

６は該テレビカメラ５に電気的に接続された位置検出器
で、同位層検出器６はテレビカメラ５で受像した投影像
の受像画面上の位置を検出す役割をもつ。

また該位置検出器６には、検出された上記投影像の位置
信号を、鋳型１内の溶鋼２の湯面しベルに換算するため
の簡単な演算器７が電気的に接続されており、該演算器
７には、上述の手段により検出された濠面位置信号を、
電気信号として外部に出力するための機能も含まれてい
て、この出力信号によって鋳型１内の湯面しベルあるい
は凝固シェル（鍵片）の引抜き速度を制御することが可
能となつている。つぎに、本発明装置の一例の構成、機
能を詳細に説明する。

鋳型１の斜上方に設贋された光源４は、たとえば電源に
接続されたランプとしンズ間にスリットを設けることに
より、幅のせまし、帯状の光線（以下帯状光という。

）を発することができるようになっており、該光源４か
らの帯状光を、鋳型１内の溶鋼２上面を覆うパウダ層３
の表面に角度６で照射すると、該バゥダ層３の表面には
、第２図に示すような帯状光による像８が、光源４の位
置および鋳型１内の湯面しベルによって決まる部分に投
影される。以上の操作で得られた投影像８を、上記角度
ａとは異なる角度から、鋳型１の直上方に配設された受
光袋直５により受像する。

以下、説明を容易にするため、鋳型１内の湯面と受光装
置５の受光方向との角度を直角とし、また受光装置５と
しては、テレビカメラを用いるとすると、該テレビカメ
ラ５により縛られる信号は、第３図に示した該テレビカ
メラ５によって得られるはずの画面１０に対応して走査
された電気信号列９である。該電気信号列のうち、画面
１０内を受像したときの電気信号列９‐ｎを第４図に示
すが、同図において１２はテレビカメラをテレビ受像機
に接続した場合、テレビ画面を形成するに必要な水平同
期信号、１３は鋳型内のパウダ層３部分に対応した画像
信号、１４は上試技影像８（第２図）を、幅のせまし、
方向より走査した場合に得られるパルス状の画像信号を
それぞれ示す。ここで画面１０の幅Ａは、信号列９‐ｎ
の時間幅ａに対し、該画面１０の一端から帯状光像８ま
での幅Ｂは、上記時間幅ｂに対応している。この状態で
第５図に示すテレビカメラ５から鋳型１内の油面しベル
までの距離ｈは、上記信号列９‐ｎの時間幅ａおよびｂ
を用いて、幾何学的につぎのｍ式を求めることができる
。ただし、 Ｑ：テレビカメラの視野角 Ｈ：テレビカメラと光源との水平距離 ｄ：パウダ層厚み いま、上記鋳型１内の溶鋼の湯面しベルが、第５図のＣ
からＤに変った場合、テレビカメラ５によって得られる
筈の帯状光像８の画面１０上の相対位置は、その変化に
対応して変化する。

そのため、上記信号列９‐ｎにおいて、帯状光像８によ
る画像信号１４（第４図）の時間的位置が、ｂ。からｂ
ｏに変化する。このｂｏを用いて上記｛１）式を計算す
れば、テレビカメラ５から湯面しベルＤまでの距離が新
たに計算できることになる。上記位置検出器６（第１図
）は、上記時間幅ｂを電気的に検出する機能を有し、ま
た演算器７は譲位贋検出器６の時間幅の検出信号ｂを受
け、上記‘１１式に基づいて上記肌距離ｈを演算する機
能を具えている。

ただし信号列９‐ｎの時間幅ａについては、通常のテレ
ビカメラでは約６０マイクロ秒と一定であり、また一画
面の走査時間（９，から９２８ｏまでに用する時間）は
約１／３明＠であり、１／３Ｍ＠以上を要する湯面しベ
ルの変化は、これにより応答性よく検出できる。以上の
手段により、連続かつ自動的に上記距離ｈを求める操作
を操返えして行なうことにより、鋳型１内の湯面しベル
を実時間で検出可能となる。

なお、走査線９のうち、演算には不必要な部分（第３図
のハッチング部分）については、そのままでは演算上の
ノイズとなるため、一画面の走査開始時点からの水平同
期信号１２の出現回数を計数し、その数により予かじめ
設定された部分のみの走査信号を弁別して演算を行なう
ものである。

また、本発明の特徴とするところは、投影光源として幅
のせまし、帯状光を発する光源を利用しているところに
ある。上記鋳型１内の溶鋼２の表面は、通常はパウダ層
３で一様に覆われているため、光源４から発する帯状光
を用いずに、スポット状の光線でも、鋳型１内の湯面し
ベルの検出は可能であるが、上記パウダ層３の厚さは比
較的薄く、時折該パウダ層３の一部が破れ、その下の溶
麹２が蕗出する場合がある。

この溶鋼露出はスポット的に発生する場合が多く、その
ためスポット状の光線を用いた場合には、光源による投
影像と、露出による溶釣２からの光との区別が不可能と
なり、上記時間幅ｂの検出が困難となる。これに対し、
本発明の如く帯状光線を用いた場合は、第６図に示すよ
うに溶鋼の露出によるスポット状のノイズ１５が発生し
たとしても、パゥダ層３上に投影された投影像全体に亘
つて上記時間幅ｂを求め、その平均値ｂ（第６図参照）
を用いて距離ｈを求める操作あるいは、その平均値ｂよ
り才知風こずれた検出値についてはデータとせず、残り
の時間幅ｂの平均値を新たに求めて距離ｈを演算する方
法等により上記ノイズによる影響を除去することが可能
である。

また、パウダ層３の表面は、厳密には平坦ではなく、ス
ポット状の光線では、この影響を受けることになるが、
本発明の帯状光線の場合は、上述と同様の検出時間幅ｂ
の平均化処理により、その影響を軽減することが可能で
ある。

（第７図参照）また、光源４、テレビカメラ５の設置位
置は、鋳型１の上方における該鋳型１に近接した場所が
、袋贋のコンパクトな構成上望ましいが、通常、鋳型１
の上方には、第８図に示すように溶鋼を鋳型１内に注入
するタンディッシュ１６などが設置されるため、上記光
源４、テレビジョン５等の配設個所は制約を受けること
が多い。

このような場合は、第７図に示すような工夫により湯面
しベルの検出が可能となる。すなわち、配設上の制約が
少ない場所に、光源およびテレビカメラを上述と同様そ
れぞれの光線径路の角度が異なるように配置し、鋳型１
内に光源４からの帯状光線が投影されるように、また鋳
型１内に投影された帯状光陵８が、テレビカメラ５の視
野角内に入るように、たとえば反射鏡板１７（第８図）
にて光線の径路を変えることにより、鋳型１内の湯面し
ベルの検出が可能となる。この場合、上記｛１１式は修
正が必要とする場合もあるが、基本的には同様の式によ
りテレビカメラ５から鋳型１内の湯面しベルまでの距離
ｈが検出可能である。

以上の説明において、受光装置については、テレビカメ
ラ５を例にとって説明したが、これに代ってフオトダイ
オードアレィ等の受光装置を用いてもよいことはいうま
でもない。

以上の如く、本発明によれば、帯状の光線を鋳型１内の
パゥダ層３表面に投影する光源４と、該光源４により上
記パウダ層３表面に投影された帯状光像８を受光するた
めの受光装置とにより遠隔的に鋳型１内の溶鋼２の湯面
しベルを検出することが可能であるため、温度影響の少
ない場所で、鋳型内の湯面しベルを正確に検出できる。

また帯状の光線を使用するため、漆鋼２の表面のパウダ
層３を破って露出する溶鋼２によるノイズの影響を除去
できるばかりでなく、パウダ層３の凹凸による検出精度
の低下を軽減するため、湯面しベル検出精度が高く、信
頼性も高く、また光学的手段を用いているため、湯面し
ベルの検出軍に対する応答性が、従来の熱電対方式等に
比べて極めて早く、また装置も簡単で安価であり、高精
度で経済的な鋳型内の湯面しベル検出方法を実現できる
という実用的効果を挙げることができる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の一実施例の概略説明図で、第１図
は全体の略示的説明図、第２図は第１図の×一×矢視図
、第３図は受光装置（テレビカメラ）によって得られる
はずの画面に対応して走査された電気信号列を示す図、
第４図は第３図の亀気信号列のうち、画面内の鋳型像内
部を受像したときの電気信号を示す図、第５図は受光装
置、光源、鋳型内の湯面しベル等の相対関係を示す図、
第６図は鋳型内の溶鋼の露出によるスポット状態による
ノイズ発生の防止効果説明図、第７図は光源による投影
像の検出時間幅の平均イＱ氏態説明図、第８図は受光装
置や光源の配設位置の制約状態説明図である。 １：鋳型、２：溶鋼、３：パウダ層、４：光源、５：受
光菱贋（テレビカメラ）、６：位置検出器、７：演算器
、８：帯状光像。 図 第３図 第４図 第５図 第６図 溝フ図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型内に貯留せられ、かつ上面をパウダ層で覆われ
   た湯面レベル検出を、光源より発するビームを、上記パ
   ウダ層の表面に投影し、反射する光線を受像する湯面レ
   ベル検出方法において、上記光源のビームの横断面が直
   線状となるように該光源を構成し、これにより得られる
   湯面パウダ層上の複数の位置での該光源の投影光位置の
   データを平均化することにより湯面レベル検知を行なう
   ことを特徴とする連続鋳造設備における鋳型内の湯面レ
   ベル検出方法。