(57)【要約】【課題】精度よく溶鋼流量を測定できる流量測定方法を提供する。【解決手段】流量測定方法は、ノズル２４を用いて、タンディッシュから鋳型へ溶鋼を供給するステップと、励磁コイル６６を用いて、溶鋼がノズル２４内に形成する溶鋼流７に対して交流磁場Ｂ０を印加し、溶鋼流７に生じた誘導起電力に基づき、検出コイル６３に生じた電圧を検出するステップと、検出した電圧から、ロックインアンプ７０を用いて励磁コイル６６と同位相の０°位相信号と励磁コイル６６から位相が９０°ずれた９０°位相信号とからなる流量信号を検出するステップと、流量信号と、タンディッシュの重量変化から求めた、タンディッシュから鋳型に供給された溶鋼の重量に対応する重量信号とに基づいて溶鋼の流量を算出するステップとを有し、タンディッシュから鋳型へ供給される溶鋼の流量を２以上の条件で変化させ、電磁流量計１を校正する。【選択図】図３
2020169981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁流量計を用いて、溶鋼の流量を測定する流量測定方法において、
ノズルを用いて、第１槽から第２槽へ前記溶鋼を供給する溶鋼供給ステップと、
励磁コイルを用いて、前記溶鋼が前記ノズル内に形成する溶鋼流に対して交流磁場を印加する励磁ステップと、
前記交流磁場によって前記溶鋼流に生じた誘導起電力に基づき、検出コイルに生じた電圧を検出する検出ステップと、
前記検出コイルに生じた電圧から、ロックインアンプを用いて前記励磁コイルと同位相の０°位相信号と前記励磁コイルから位相が９０°ずれた９０°位相信号とからなる流量信号を検出する流量信号検出ステップと、
前記流量信号と、前記第１槽の重量変化又は前記第２槽内の前記溶鋼の量から求めた、前記第１槽から前記第２槽に供給された前記溶鋼の重量に対応する重量信号と、に基づいて、前記溶鋼の流量を算出する流量算出ステップと、
を有し、
前記第１槽から前記第２槽へ供給される前記溶鋼の流量を、２以上の条件で変化させ、
前記２以上の条件に対応する前記流量信号と前記重量信号とに基づいて前記電磁流量計を校正する、流量測定方法。
【請求項２】
前記第１槽から前記第２槽へ供給される前記溶鋼の量を連続的に変化させることで、前記２以上の条件を実現する、請求項１に記載の流量測定方法。
【請求項３】
前記第１槽から前記第２槽へ供給される前記溶鋼の量を段階的に２段階以上変化させることで、前記２以上の条件を実現する、請求項１に記載の流量測定方法。
【請求項４】
前記２以上の条件は、前記校正の後に前記電磁流量計を用いる際の前記溶鋼流の流量が、前記２以上の条件の流量の間の値となるように設定される、請求項２又は３に記載の流量測定方法。
【請求項５】
前記電磁流量計を校正する前に、電磁ブレーキ装置を作動させ、前記電磁ブレーキ装置の作動によって前記電磁流量計の計測値に生じる変化を表す変化信号を検出する変化検出ステップを更に有し、
前記電磁流量計の校正は、前記電磁ブレーキ装置を作動させずに行い、
前記流量算出ステップは、前記電磁ブレーキ装置を作動させたときに検出された前記流量信号と、前記重量信号と、前記変化信号と、に基づいて、前記溶鋼の流量を算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量測定方法。
【請求項６】
前記電磁流量計の校正は、電磁ブレーキ装置を作動させながら行い、
前記流量算出ステップは、前記電磁ブレーキ装置を作動させたときに検出された前記流量信号と、前記重量信号と、に基づいて、前記溶鋼の流量を算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量測定方法。
【請求項７】
前記電磁流量計を校正する前に、電磁攪拌装置を作動させ、前記電磁攪拌装置の作動によって前記電磁流量計の計測値に生じる変化を表す変化信号を検出する変化検出ステップを更に有し、
前記電磁流量計の校正は、前記電磁攪拌装置を作動させずに行い、
前記流量算出ステップは、前記電磁攪拌装置を作動させたときに検出された前記流量信号と、前記重量信号と、前記変化信号と、前記電磁攪拌装置の駆動電流の波形と、に基づいて、前記溶鋼の流量を算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量測定方法。
【請求項８】
前記電磁流量計の校正は、電磁攪拌装置を作動させながら行い、
前記流量算出ステップは、前記電磁攪拌装置を作動させたときに検出された前記流量信号と、前記重量信号と、前記電磁攪拌装置の駆動電流の波形と、に基づいて、前記溶鋼の流量を算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量測定方法。
【請求項９】
前記電磁流量計の校正は、電磁攪拌装置を作動させながら行い、
前記流量算出ステップは、前記電磁攪拌装置を作動させたときに検出された前記流量信号から、周波数フィルタを用いて前記電磁撹拌装置の交流磁場の成分を除去した流量信号と、前記重量信号と、に基づいて、前記溶鋼の流量を算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量測定方法。
【請求項１０】
前記電磁流量計を校正する前に、電磁ブレーキ装置を作動させ、前記電磁ブレーキ装置の作動によって前記電磁流量計の計測値に生じる変化を表す第１変化信号を検出するとともに、電磁攪拌装置を作動させ、前記電磁攪拌装置の作動によって前記電磁流量計の計測値に生じる変化を表す第２変化信号を検出する変化検出ステップを更に有し、
前記電磁流量計の校正は、前記電磁ブレーキ装置及び前記電磁攪拌装置を作動させずに行い、
前記流量算出ステップは、前記電磁ブレーキ装置及び前記電磁攪拌装置を作動させたときに検出された前記流量信号と、前記重量信号と、前記第１変化信号と、前記第２変化信号と、前記電磁攪拌装置の駆動電流の波形と、に基づいて、前記溶鋼の流量を算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量測定方法。
【請求項１１】
前記電磁流量計の校正は、電磁ブレーキ装置及び電磁攪拌装置を作動させながら行い、
前記流量算出ステップは、前記電磁ブレーキ装置及び前記電磁攪拌装置を作動させたときに検出された前記流量信号と、前記重量信号と、前記電磁攪拌装置の駆動電流の波形と、に基づいて、前記溶鋼の流量を算出する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流量測定方法。
【請求項１２】
表層と内層とで成分組成が異なる複層鋳片を鋳造する工程で、前記溶鋼の流量を測定する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の流量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流量測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表層と内層とで成分組成が異なる複層状の複層鋳片は、表層の成分組成を変えることで、特性の異なる種々の鋳片を低コストで作製できる。複層鋳片は、例えば、タンディッシュに設けられた長さが異なる２本の溶鋼供給ノズルから成分組成の異なる溶鋼を鋳型に供給し、さらに鋳型内に直流磁場を印加して両金属の混合を防止することで、製造される（例えば、特許文献１参照）。複層鋳片を製造するためには、表層となる金属の溶鋼供給量と内層となる金属の溶鋼供給量とが一定の比となるように、溶鋼供給量を制御することが重要であり、特許文献１では、電磁流量計を用いて、溶鋼供給ノズル内の溶鋼の流量（以下、溶鋼流量と称する）を測定し、溶鋼供給量を制御している。
【０００３】
電磁流量計は、流路を流れる測定対象に磁場を印加して誘導起電力を生じさせ、当該誘導起電力を検出することで、測定対象の流量を測定する。
【０００４】
電磁流量計は、流量を算出するためには、ゼロ点信号、すなわち、流路中の測定範囲に測定対象が充満し、かつ、測定対象の流量がゼロのときの磁場（又は電流）の値が必要である。このゼロ点信号は、測定対象と電磁流量計の位置関係などによって変化する。そして、位置関係などが変化したにもかかわらずゼロ点信号を校正しないと、測定誤差が生じる原因となるので、より精度よく溶鋼流量を測定するには、適宜ゼロ点信号を校正する必要がある。そのため、電磁流量計の校正方法が開発されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献２には、測定管に被測定流体が流れている状態において、規定励磁電流を励磁コイルに供給して得られる第１検出信号と、補正値算出用励磁電流を励磁コイルに供給して得られる第２検出信号と、電磁流量計１の出荷前において、測定管を流れる試験用流体の流速は変化させずに励磁電流のみを変化させたときの検出信号の変化量に基づいて取得されるスパン変化量ΔＶ（流量計特性の補正係数）とに基づいてゼロ点補正値を求めることが開示されている。特許文献２に開示されている電磁流量計は、検出信号に基づいて流量を算出し、この流量をゼロ点補正値で補正して出力する。
【０００６】
特許文献３には、ゼロ点調節モードにおいて、計測パイプ内における透析液の流れを止め、計測パイプ内を透析液が満たされた状態で流量がゼロの状態にし、誘起電圧を検出してゼロ点データを取得することが開示されている。特許文献３に開示されている腹膜透析用電磁流量計は、流量検出データからゼロ点調節モードで更新されたゼロ点データを引いてゼロ点補正を行い、ゼロ点データを都度更新することで、測定対象のパイプと流量計の位置変動による測定誤差を補正する。
【０００７】
本発明では、溶鋼の流量を測定対象としているが、溶鋼は高温であるため、起電力を計測するプローブを溶鋼中に設置することができない。そこで、溶鋼が形成する溶鋼流に発生する誘導電流の作る磁場の強さを、検出コイルを用いて計測することが一般的に知られている（非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１７−３５７１６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６１５３４号公報
【特許文献３】特開２００６−３４３２５４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】材料とプロセスVol.12.No.1,page64-65
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献２に開示されている校正方法では、測定管に電磁流量計のセンサーが固定されている中を流体が流れるので、センサーと流体の相対位置は変化しないことが前提となっている。しかしながら、鋳造においては、流量の測定対象となる溶鋼供給ノズルは、複数回の操業毎に、廃棄・交換される。この際、新しい溶鋼供給ノズルを、前の溶鋼供給ノズルと同じ状態でタンディッシュに取り付けることは困難であり、電磁流量計と溶鋼供給ノズルとの相対位置が、複数回の操業毎に異なる状態となる。そのため、鋳造では、出荷前に予め流量計特性の補正係数を求めておき、当該補正係数を用いて実測データを補正することができず、特許文献２に開示されている校正方法を適用できない。さらに、特許文献２に開示されている校正方法では、出荷前の状態で補正係数を求めているので、流量の変化以外の事象に起因して電磁流量計の検出信号に誤差が生じても当該誤差は補正できない。
【００１１】
また、鋳造においては、水道や透析装置の流れを測定する一般的な電磁流量計と異なり、溶鋼供給ノズル内に流量ゼロの溶鋼が充満した状態を形成することは不可能であるため、特許文献３に開示されている方法は、溶鋼供給ノズルと電磁流量計の相対位置の変化に基づく測定誤差を補正できない。よって、特許文献３に開示されている校正方法を鋳造に適用できない。
【００１２】
また、非特許文献１に開示されている高温溶鋼計測用の電磁流量計においても、上述のプローブを用いて被計測流体に発生する起電力から被計測流体の流速を計測する一般的な電磁流量計と同様に、被計測流体（この場合は溶鋼）が静止している時（流速がゼロの時）の計測値を何らかの方法で求めることが、正確な流量計測に必要不可欠である。
【００１３】
そのため、鉄鋼プロセスにおける連続鋳造装置の浸漬ノズルに供給される溶鋼等に対しても用いることができ、電磁流量計を校正したうえで、精度よく溶鋼流量を測定できる流量測定方法が求められている。
【００１４】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、より精度よく溶鋼流量を測定できる流量測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の流量測定方法は、電磁流量計を用いて、溶鋼の流量を測定する流量測定方法において、ノズルを用いて、第１槽から第２槽へ前記溶鋼を供給する溶鋼供給ステップと、励磁コイルを用いて、前記溶鋼が前記ノズル内に形成する溶鋼流に対して交流磁場を印加する励磁ステップと、前記交流磁場によって前記溶鋼流に生じた誘導起電力に基づき、検出コイルに生じた電圧を検出する検出ステップと、前記検出コイルに生じた電圧から、ロックインアンプを用いて前記励磁コイルと同位相の０°位相信号と前記励磁コイルから位相が９０°ずれた９０°位相信号とからなる流量信号を検出する流量信号検出ステップと、前記流量信号と、前記第１槽の重量変化又は前記第２槽内の前記溶鋼の量から求めた、前記第１槽から前記第２槽に供給された前記溶鋼の重量に対応する重量信号と、に基づいて、前記溶鋼の流量を算出する流量算出ステップと、を有し、前記第１槽から前記第２槽へ供給される前記溶鋼の流量を、２以上の条件で変化させ、前記２以上の条件に対応する前記流量信号と前記重量信号とに基づいて前記電磁流量計を校正する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、溶鋼流量が異なる少なくとも２以上の条件で取得した流量信号と重量信号とに基づいて電磁流量計を校正するので、実際に溶鋼を充満させかつ溶鋼流量をゼロにすることなく電磁流量計を校正することができ、精度よく溶鋼流量を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１〜第５実施形態に係る連続複層鋳造装置の一部の断面を示す概略図である。
【図２】本発明の第１〜第５実施形態に係る電磁流量計の測定原理を示す概略図である。
【図３】本発明の第１〜第５実施形態に係る電磁流量計の全体構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第１〜第５実施形態に係る演算処理部の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る複層鋳片を鋳造する工程の概略を示す図であり、グラフＡは各ノズルのストッパー開度を示し、グラフＢは鋳型内の湯面レベルを示し、グラフＣはダミーバーの移動速度を示している。
【図６】タンディッシュの内層溶鋼用浸漬ノズルの先端が第１溶鋼に浸漬した状態を説明する図である。
【図７】内層溶鋼用浸漬ノズル内に第１溶鋼が充満した状態を説明する図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る溶鋼流量と流量信号との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第１実施形態に係る複層鋳片を鋳造する工程の変形例の概略を示す図であり、グラフＡは各ノズルのストッパー開度を示し、グラフＢは鋳型内の湯面レベルを示し、グラフＣはダミーバーの移動速度を示している。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る複層鋳片を鋳造する工程の概略を示す図であり、グラフＡは各ノズルのストッパー開度を示し、グラフＢは鋳型内の湯面レベルを示し、グラフＣはダミーバーの移動速度を示している。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る溶鋼流量と流量信号との関係を示すグラフである。
【図１２】０°位相信号と９０°位相信号との２次元座標系空間を表すグラフである。
【図１３】電磁ブレーキ装置を作動させたときに電磁流量計の計測値への影響を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳述する。以下の説明において、同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。以下では、本実施形態の流量測定方法を、鉄鋼プロセスにおける連続複層鋳造装置に用いる場合を念頭に、第１槽としてのタンディッシュと、第２槽としての鋳型と、第１槽から第２槽へ溶鋼を供給するノズルとしての浸漬ノズルとを用い、浸漬ノズル内の溶鋼が形成する溶鋼流の流量を測定する場合を例として説明を行うが、本発明はこの場合に限定されるものではない。
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための第１実施形態について説明する。
（１）本発明の第１実施形態の連続複層鋳造装置の全体構成
図１は、連続複層鋳造装置１００の一部の断面を示す図である。図１では、内層と、内層の外側の表層とで成分組成が異なる複層鋳片が鋳造されているときの連続複層鋳造装置１００を示している。連続複層鋳造装置１００は、取鍋４から第１溶鋼４１が注がれ、一時的に第１溶鋼４１を貯留するタンディッシュ２と、複層鋳片を成型する鋳型３とを備えている。連続複層鋳造装置１００は、図１には図示しないが、鋳型から引き出された複層鋳片を搬送するロールと、固まった鋳片を切断するガス切断機などを備えていてもよい。連続複層鋳造装置１００は、鋳型３上にタンディッシュ２が配置されている。図１では、取鍋４の底部に設けられた溶鋼供給ノズル４３がタンディッシュ２内に挿入されるように、取鍋４がタンディッシュ２上に配置されている。取鍋４は、第１溶鋼４１が充満されており、タンディッシュ２上に配置されている。取鍋４は、溶鋼供給ノズル４３のストッパー（図１には不図示）が解放されており、取鍋４内の第１溶鋼４１が溶鋼供給ノズル４３を介してタンディッシュ２内に注がれている。
【００２０】
タンディッシュ２には、タンディッシュ堰２１が設けられており、タンディッシュ堰２１によって、内部空間が第１領域２２と第２領域２３とに区分けされている。タンディッシュ２は、タンディッシュ堰２１の下端とタンディッシュの底部との間が開口２１ａとなっており、第１領域２２と第２領域２３とが連通している。そのため、第１溶鋼４１が、取鍋４から第１領域２２に注がれると、開口２１ａを通って第２領域２３にも流れ込むことができ、第２領域２３内にも第１溶鋼４１を充填できる。第２領域２３では、成分添加装置２７によって第１溶鋼４１にワイヤーなどを投入することで所定元素あるいはその合金を添加し、第１溶鋼４１の成分が調整され、第２溶鋼４２が生成される。
【００２１】
タンディッシュ２では、第１領域２２の底部に内層溶鋼用浸漬ノズル２４が設けられ、第２領域２３の底部に表層溶鋼用浸漬ノズル２５が設けられている。内層溶鋼用浸漬ノズル２４及び表層溶鋼用浸漬ノズル２５は、先端が鋳型３内に挿入されている。内層溶鋼用浸漬ノズル２４は、表層溶鋼用浸漬ノズル２５よりも長く、鋳型３のより深い位置まで挿入されている。そのため、内層溶鋼用浸漬ノズル２４は第１溶鋼４１を下側溶鋼プール３５へ注ぎ、表層溶鋼用浸漬ノズル２５は第２溶鋼４２を上側溶鋼プール３６へ注ぐことができる。
【００２２】
このとき、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパー（図１には不図示）が開放されて内層溶鋼用浸漬ノズル２４を第１溶鋼４１が流れていると、タンディッシュ２内の第１領域２２では、取鍋４の溶鋼供給ノズル４３の先端部から内層溶鋼用浸漬ノズル２４への溶鋼流が形成され、第１溶鋼４１が第２領域２３内に流入することが抑制される。その結果、１つのタンディッシュ内で組成の異なる２種類の溶鋼（第１溶鋼４１及び第２溶鋼４２）を保持し、鋳型３に組成の異なる２種類の溶鋼を供給することができる。
【００２３】
連続複層鋳造装置１００では、タンディッシュ２にロードセル２９が取り付けられており、ロードセル２９によって、タンディッシュ２内の溶鋼の重量が測定される。また、連続複層鋳造装置１００は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の近傍に、電磁流量計１が設置されており、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内を流れる第１溶鋼４１が形成する溶鋼流の流量（溶鋼流量）を測定できる。鋳型３には直方体形状の中空部が形成されており、鋳型３内の中空部に注入された第１溶鋼４１及び第２溶鋼４２が直方体形状に成型される。また、連続複層鋳造装置１００は、鋳型３内の溶鋼の液面（湯面ともいう）の高さ、すなわち、湯面レベルを計測する湯面レベル計３１を備えている。湯面レベル計３１は、測定した湯面レベルから、間接的に鋳型３内の溶鋼の容積を測定することができ、鋳型３の内径等の鋳型３の内容積と、溶鋼の密度の値とから、鋳型３内の溶鋼の重量を測定することができる。
【００２４】
更に、連続複層鋳造装置１００は、鋳型３の下部の所定位置に電磁ブレーキ装置３７を備え、鋳型３の上部の外側面に電磁攪拌装置３８を備えている。電磁ブレーキ装置３７は、鋳型３内に直流磁場を印加するためのコイルを有する磁場発生器３２を備えている。電磁攪拌装置３８は、数Ｈｚ程度（例えば、２〜６Ｈｚ）の交流磁場を用いて、鋳型３内で溶鋼を一定方向に流動させる。これにより、鋳片の中心偏析を低減させ、高品質なスラブを製造することが可能となる。
【００２５】
次に、このような連続複層鋳造装置１００によって、内層と表層とで組成が異なる複層鋳片を鋳造する方法について説明する。まず、鋳型３内の下部にダミーバー（図１には図示せず）を挿入し、鋳型３内に溶鋼を貯留できるようにする。その後、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパー（図１には図示せず）を開放して第１溶鋼４１を注ぎ、鋳型３内に第１溶鋼４１を貯留する。鋳型３内の第１溶鋼４１の湯面が第１所定レベルに到達したら、ダミーバーを移動させて、鋳片の引き抜きを開始する。その後、さらに第１溶鋼４１の湯面が上昇し、湯面が第２所定レベルに到達したとき、表層溶鋼用浸漬ノズル２５のストッパーを開放し、第２溶鋼４２を鋳型３内に注ぐ。その後は、第１溶鋼４１の供給量と、第２溶鋼４２の供給量とが一定の比率となるように制御する。第１溶鋼４１の供給量は、電磁流量計１で測定した第１溶鋼４１の溶鋼流量に基づいて決定し、第２溶鋼４２の供給量は、湯面レベル計３１の測定結果に基づいて決定する。
【００２６】
このとき、磁場発生器３２によって鋳型３内に磁場を印加し、直流磁場帯３４を形成する。直流磁場帯３４では、磁力線が鋳片の厚み方向に向かい、磁束密度が鋳型３の幅方向にほぼ均一な直流磁場が印加される。このような直流磁場帯３４を形成することにより、直流磁場帯３４を通過しようとする溶鋼には電磁ブレーキがかかる。すなわち、第１溶鋼４１が上方へ流れようとすると、直流磁場帯３４で第１溶鋼４１にブレーキがかかり、第１溶鋼４１が下側溶鋼プール３５から上側溶鋼プール３６へ移動することが抑制され、第２溶鋼４２が下方へ流れようとすると、直流磁場帯３４で第２溶鋼４２にブレーキがかかり、第２溶鋼４２が上側溶鋼プール３６から下側溶鋼プール３５へ移動することが抑制される。
【００２７】
その結果、直流磁場帯３４上方の上側溶鋼プール３６と下方の下側溶鋼プール３５とが事実上遮断されることとなり、第１溶鋼４１と第２溶鋼４２とが鋳型３内で混合することが抑制される。上側溶鋼プール３６で凝固した第２溶鋼４２の凝固シェル（図１中のドットが濃い部分）が複層鋳片の表層部４４を形成し、下側溶鋼プール３５で凝固した第１溶鋼４１の凝固シェル（図１中の下側溶鋼プール３５の斜線部）が複層鋳片の内層部４５を形成する。このようにして複層鋳片が作製される。
【００２８】
なお、直流磁場帯３４部分における第２溶鋼４２の凝固シェルの厚さＤが、複層鋳片の表層部の厚さに該当する。従って、直流磁場帯３４を形成する位置（湯面からの距離ｈ）は、目標とする表層部の厚さＤ、鋳型３内における凝固係数Ｋ、鋳造速度ＶＣに基づいて定められる。また、直流磁場帯３４の磁束密度が０．３Ｔ（テスラ）以上であれば、十分に溶鋼の入れ替わりを抑止することができる。
【００２９】
（２）第１実施形態の電磁流量計の全体構成
管内を流れる導電性流体の流量を測定する流量計としては、交流磁場中を導電性流体が移動する際に生じる誘導起電力を管内に電極を設けて測定し、測定した誘導起電力に基づいて導電性流体の流量を算出する電磁流量計が一般的である。本実施形態では、測定対象流体が高温の溶鋼であるので、電極が導電性を兼ね備え、かつ、溶鋼内でも耐えうる耐溶損性、耐食性を併せ持つことが必要であるが、そのような電極を用意することは難しい。そのため、誘導起電力のかわりに、当該誘導起電力により生じる誘導電流に起因する磁場を管（内層溶鋼用浸漬ノズル２４）の外部から検出し、検出した磁場に基づいて溶鋼流量を算出するようにしている。
【００３０】
本実施形態の電磁流量計１の原理について、図２を参照してより具体的に説明する。図２では、後述する励磁コイル６６の中心軸５１に沿った方向をｘ方向、第１溶鋼４１が流れる方向をｚ方向、ｘ方向及びｚ方向と直交する方向をｙ方向としている。図２では、速度ｖでｚ方向に第１溶鋼４１が流れている（以下、第１溶鋼４１の流れを溶鋼流７ともいう）状態で、交流磁場Ｂ０がｘ方向に印加されている。このような交流磁場Ｂ０中を溶鋼流７が速度ｖで動くと、第１溶鋼４１中にＥｖ＝ｖ×Ｂ０なる誘導起電力Ｅｖが交流磁場Ｂ０（ｘ方向）と速度ｖ、すなわち、溶鋼流７の方向（ｚ方向）との両方に垂直な方向（ｙ方向）に交流磁場Ｂ０が溶鋼流７に誘起する全誘導電流の一部として生じる。この誘導起電力Ｅｖの大きさが溶鋼流７の速度ｖに比例する。本実施形態の電磁流量計は、この誘導起電力Ｅｖを同期検波により検出し、検出した誘導起電力Ｅｖから溶鋼の流量を算出することで、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内を流れる第１溶鋼４１の溶鋼の流量を非接触で計測するものである。このとき、誘導起電力Ｅｖにより第１溶鋼４１中に誘導電流Ｊｖが流れ、誘導電流Ｊｖに起因する誘導磁場Ｂｖが発生する。誘導磁場Ｂｖは、誘導電流Ｊｖを中心にした同心円状の磁場である。実際には、誘導起電力Ｅｖに基づく誘導磁場Ｂｖを、検出コイルによって電磁誘導を利用して検出し、誘導起電力Ｅｖを検出する。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態の電磁流量計１は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の近傍に設置されており、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内の溶鋼流７と交差する交流磁場Ｂ０を励磁する励磁部１１と、溶鋼流７の流動方向と平行な方向（ｚ方向）の誘導磁場Ｂｖを検出し、誘導磁場Ｂｖに基づく流量信号を出力する検出部１２と、流量信号に基づき内層溶鋼用浸漬ノズル２４内の溶鋼流量を算出する演算処理部１３と、例えば液晶ディスプレイなどでなり、演算処理部１３で算出された溶鋼流量を表示できる表示部１４を備えている。
【００３２】
励磁部１１は、励磁コイル６６と、アンプ６７と、波形発生器６９とを備えている。波形発生器６９は、所定の波形の交流電流を生成し、アンプ６７に出力する。波形発生器６９は、アンプ６７に出力した交流電流と同じ交流電流を同期信号としてロックインアンプ７０にも出力する。アンプ６７は、入力された交流電流を増幅し、励磁コイル６６に出力する。アンプ６７の増幅度合いを適宜変えることで、励磁コイル６６から出力する交流磁場Ｂ０の大きさを変えることができる。
【００３３】
励磁コイル６６は、円柱形状のコア部６４と、コア部６４の外周に導線を巻回されてなるコイル部６５とを備えている。励磁コイル６６は、コイル部６５の導線がアンプ６７に接続されており、アンプ６７から交流電流が供給されると、中心軸５１に沿って交流磁場Ｂ０を発生させる。励磁コイル６６は、中心軸５１が内層溶鋼用浸漬ノズル２４内の溶鋼流７の方向（ｚ方向）と垂直な方向（ｘ方向）と直交するように設置されており、ｘ方向の交流磁場Ｂ０を、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内の溶鋼流７に印加する。なお、励磁部１１は、励磁コイル６６の中心軸５１が溶鋼流７の方向と直交するように配置して交流磁場Ｂ０を励磁するのが最も望ましいが、交流磁場Ｂ０を溶鋼流７に印加することができれば、中心軸５１が溶鋼流７の方向とずれていても許容できる。励磁コイル６６は、サイズ、形状、コイル部６５の導線の太さや巻き数などを、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のサイズや形状と出力したい交流磁場Ｂ０の大きさに応じて適宜設定できる。
【００３４】
検出部１２は、励磁コイル６６より相対的に小さいサイズの検出コイル６３と、ロックインアンプ７０とを備えている。検出コイル６３は、楕円柱形状のコア部６２と、コア部６２の外周に導線を巻回されてなるコイル部６１とを備えている。検出コイル６３は、励磁コイル６６と溶鋼流７との間の中心軸５１の近傍の位置に、中心軸５２が励磁コイル６６の中心軸５１に垂直かつ内層溶鋼用浸漬ノズル２４内の溶鋼流７の方向（ｚ方向）に沿って設置され、コイル部６１の導線がロックインアンプ７０に接続されている。
【００３５】
誘導磁場Ｂｖ（図３には不図示）は、ｙ方向に流れる誘導電流を中心とした同心円状の磁場であるので、検出コイル６３の近傍では、溶鋼流７の方向（ｚ方向）とほぼ平行となる。よって、検出部１２は、上記のように検出コイル６３を配置することで、誘導磁場Ｂｖが検出コイル６３のコア部６２を中心軸５２に沿って一端から他端に透過するので、誘導磁場Ｂｖによってコイル部６１に生じる磁界を、コイル部６１の端子間電圧として検出することができる。コイル部６１の端子間電圧の大きさは、誘導磁場Ｂｖ、すなわち、励磁コイル６６により溶鋼流７に生じた誘導起電力に比例する。なお、検出コイル６３は、中心軸５２を溶鋼流７の方向（ｚ方向）に沿って、励磁コイル６６と内層溶鋼用浸漬ノズル２４の間に配置し、励磁コイル６６の中心軸５１とも垂直にすることで、誘導磁場Ｂｖのうち、溶鋼流７と平行な成分のみを検出できるようにしている。検出コイル６３は、サイズ、形状、コイル部６５の導線の太さや巻き数などを、出力したい交流磁場の大きさに応じて適宜設定できる。また、検出コイル６３は、励磁コイル６６と一体に形成してもよい。
【００３６】
ロックインアンプ７０は、検出コイル６３のコイル部６１の導線が接続されており、コイル部６１に生じた端子間電圧に基づいて、コイル部６１に生じた誘導起電力の大きさを同期検波によって検出する。コイル部６１の誘導起電力に基づく端子間電圧が誘導磁場Ｂｖに比例し、誘導磁場Ｂｖが溶鋼流７の速度ｖに比例するので、検出コイル６３のコイル部６１の端子間電圧を検出することで、溶鋼流７の速度ｖを算出し、溶鋼流量を算出できる。本実施形態では、ロックインアンプ７０は、励磁コイル６６に印加した交流電圧と同位相、同周波数の同期信号が波形発生器６９から入力され、検出コイル６３のコイル部６１の端子間電圧が入力されることで、当該同期信号と同位相（すなわち、励磁コイル６６と同位相）の０°位相信号（以下、Ｘ成分という）と、同期信号と位相が９０°ずれた（すなわち、励磁コイル６６と位相が９０°ずれた）９０°位相信号（以下、Ｙ成分という）との２つの流量信号を同期検波により検出する。
【００３７】
演算処理部１３は、ロックインアンプ７０で検出したＸ成分及びＹ成分に基づいて溶鋼流量を算出すると共に、電磁流量計１を校正する。演算処理部１３の構成について図４を参照して説明する。図４に示すように、演算処理部１３は、取得部１３１と、流量算出部１３２と、校正部１３３と、記憶部１３４とを備えている。
【００３８】
取得部１３１は、ロードセル２９（図１参照）からの検出信号又は湯面レベル計３１からの検出信号（以下、重量信号という）と、検出部１２のロックインアンプ７０の検出信号（以下、流量信号という。）とを取得する。なお、ロードセル２９からの検出信号は、鋳型３内の溶鋼の重量に直接的に対応するため、重量を示す重量信号と言えることは明らかであるが、一方で、湯面レベル計３１からの検出信号は、鋳型３内の溶鋼の容積に基づく信号であり、直接的に重量に対応するものではない。そのため、溶鋼の密度や鋳型３の内径等の値に基づいて、当該容積に基づく検出信号を溶鋼の重量に基づく値に換算することで、鋳型３内の溶鋼の重量に対応する重量信号とするものとする。
【００３９】
取得部１３１は、流量信号を流量算出部１３２に出力し、重量信号と流量信号とを校正部１３３に出力する。
【００４０】
流量算出部１３２は、取得部１３１から受け取った流量信号を用いて下記の式（１）により溶鋼流量を算出する。
【数１】
2020169981.tif 000003
ここで、Ｖｍは溶鋼流量（ｋｇ／ｓｅｃ）、αは比例係数、Ｘ及びＹは、それぞれ、検出した流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）のＸ成分及びＹ成分（ａ．ｕ．）、Ｘｏ及びＹｏは、それぞれ、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に溶鋼が充満し、かつ、溶鋼流量がゼロのときの流量信号のＸ成分及びＹ成分の値（以下、ゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）とも表記する）、すなわち、溶鋼流量測定の基準となる電磁流量計１のゼロ点の流量信号である。
【００４１】
流量算出部１３２は、算出した溶鋼流量を、例えば、溶鋼流量制御部（図４には不図示）などに出力して内層溶鋼用浸漬ノズル２４を流れる第１溶鋼４１の溶鋼流量を制御したり、表示部１４に出力させて、作業者に現在の溶鋼流量を確認させたりする。流量算出部１３２は、算出した溶鋼流量を算出したときの時間などと共に記憶部１３４に保存してもよい。
【００４２】
校正部１３３は、後述する手法により、電磁流量計１を校正する。具体的には、式（１）の比例係数αとゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）の値とを算出し、流量算出部１３２が式（１）により溶鋼流量を算出する際に用いる比例係数αとゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）の値を、校正部１３３が算出した値に置き換えて、溶鋼流量を算出するようにするものである。
【００４３】
記憶部１３４は、例えば、ハードディスクドライブなどの一般的な記憶装置で構成され、ロードセル２９からの重量信号やロックインアンプ７０からの流量信号、校正部１３３で算出した比例係数αやゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）の値、流量算出部１３２で算出した溶鋼流量などを記憶する。
【００４４】
（３）第１実施形態の流量測定方法
続いて、第１実施形態の流量測定方法について説明する。ここでは、連続複層鋳造装置１００が、タンディッシュ２に設けられた浸漬ノズル（内層溶鋼用浸漬ノズル２４及び表層溶鋼用浸漬ノズル２５）を交換された後の初回操業時を例に説明する。浸漬ノズル交換後の初回操業時は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４と電磁流量計１の相対的な位置関係が変わっているため、電磁流量計１の比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を、現状の内層溶鋼用浸漬ノズル２４と電磁流量計１の位置関係に合わせて校正する必要がある。そのため演算処理部１３は、初回操業時に、校正部１３３で、現在未知数となっている比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を求め、求めた比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を用いて電磁流量計１を校正させる。なお、本実施形態では、電磁流量計１の演算処理部１３の校正部１３３が校正作業を行うが、別途校正処理装置などを設けて、当該校正処理装置に校正作業を実行させるようにしてもよい。
【００４５】
最初に、校正部１３３が校正作業をする時期について説明する。複層鋳片製造の操業は、図５のグラフＡに示すように、まず、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパーの開度（以下、ストッパー開度、ＳＴ開度とも称する。図５のグラフＡ中では実線で示す。）を一定かつ所定の開度とし、複層鋳片の内層を形成する溶鋼（第１溶鋼４１）を鋳型３に注ぐ。そうすることで、図５のグラフＢに示すように、内層溶鋼用浸漬ノズル２４から注がれた第１溶鋼４１によって、鋳型３内の溶鋼量が連続的に増加し、鋳型３内の湯面レベルが徐々に上昇する。その際、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内にあった空気が第１溶鋼４１によって押し出されていく。そして、鋳型３の湯面レベルが上昇し、湯面が内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端に到達すると、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内にあった空気は完全に押し出され、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内は第１溶鋼４１で充満する。その後も、鋳型３内の第１溶鋼４１の量は引き続き増加し、湯面レベルは上昇していく（流量条件１）。
【００４６】
次に、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパー開度を時間によって連続的に変化させる。例えば、図５のグラフＡに示した例では、連続的にストッパー開度を小さくするように変化させる。そうすることで、図５のグラフＢに示すように、鋳型３内の湯面レベルの上昇速度が少しずつ変化する（図５のグラフＢの例では湯面レベルの上昇速度が少しずつ小さくなる）が、鋳型３内の溶鋼の量は流量条件１とは異なる速度で連続的に増加する（流量条件２）。
【００４７】
その後、図５のグラフＣに示すように、鋳型３内の第１溶鋼４１の湯面が第１所定レベルに達した後、ダミーバーを移動させ、鋳型３内で固化した鋳片を鋳型３の下部から引き抜き始める。
【００４８】
最後に、図５のグラフＡに示すように、表層溶鋼用浸漬ノズル２５のストッパーを開き、表層を形成する溶鋼（第２溶鋼４２）を鋳型３に注ぎ、表層溶鋼用浸漬ノズル２５のストッパー開度（図５のグラフＡ中では破線で示す。）を内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパー開度に対応させて適宜調整し、第１溶鋼４１及び第２溶鋼４２の鋳型３への供給量を制御する。その際、内層溶鋼用浸漬ノズル２４から供給される第１溶鋼４１及び表層溶鋼用浸漬ノズル２５から供給される第２溶鋼４２と、鋳型３から引き抜かれる溶鋼の量についても適宜調整される。
【００４９】
このような操業過程において、校正部１３３は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が第１溶鋼４１で満たされた後の時期（図５のグラフＢ中に校正区間として示す。）に校正作業を行う。すなわち、校正作業は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に第１溶鋼４１が充満した状態で行う必要があるので、図５のグラフＢに示すように、流量条件１の初めの部分はできれば避け、第１溶鋼４１が充満するのを待って、一定時間経過した後の流量条件１か、流量条件２の範囲で校正作業が行われる。
【００５０】
以上のように、校正動作は、鋳型３内の所定の位置まで溶鋼の湯面レベルを到達させる、いわゆる湯上げと呼ばれる工程の中で実施される。なるべく早く湯上げを行うことで、鋳片の引き抜きを早く開始することができ、生産性の向上につなげることができる。
【００５１】
内層溶鋼用浸漬ノズル２４に第１溶鋼４１を充満させる動作についてより具体的に説明すると、図６に示すように、まず、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパー（図６には不図示）が開放され、第１溶鋼４１が内層溶鋼用浸漬ノズル２４から鋳型３内に注がれる。図６に示すように、連続複層鋳造装置１００は、操業開始時、鋳型３内に第１溶鋼４１を貯留できるように、鋳型３内にダミーバー９０が挿入されているので、鋳型３内に第１溶鋼４１が貯留される。ストッパーの開放前は内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が空気で満たされていたので、ストッパーの開放直後は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に第１溶鋼４１が充満しておらず、空気も存在する。その後、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内の空気は、第１溶鋼４１に押し出され、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に第１溶鋼４１が充満する。
【００５２】
図７は、図６に示した内層溶鋼用浸漬ノズル２４の断面を表す模式図である。図７に示すように、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端が第１溶鋼４１に浸漬している状態では、タンディッシュ２内では、ストッパー２４ｂが開放され、第１溶鋼４１が内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に流れ込み、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端のキャップ２４ｃが開放され、噴出孔９１から第１溶鋼４１が鋳型３内に流れ込んでいる。このとき、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内では、第１溶鋼４１が充満した状態で流れている。
【００５３】
図７に示すような、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端が鋳型３内に貯留した第１溶鋼４１に浸漬した状態となると、確実に内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に第１溶鋼４１が充満している。そのため、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端が第１溶鋼４１に浸漬した後に、校正作業を行うのが望ましい。
【００５４】
なお、電磁流量計１の校正は、鋳型３下部のダミーバー引き抜き開始後でも可能であるが、ダミーバーの引き抜き開始後は、定常状態となる鋳造開始に向けて、目標の溶鋼レベルに溶鋼高さを収斂させていくために、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパー開度を細かく調整し、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内の溶鋼流量が細かく変動する状態となっているので、電磁流量計の校正時期としては、校正精度の観点からは好ましくない。従って、第１溶鋼４１の引き抜き前に校正作業を行うことが、操業の効率化や歩留りや精度の観点から望ましい。このように、本実施形態では、校正部１３３は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端が鋳型３内に貯留した第１溶鋼４１に浸漬してから、第１溶鋼４１の引き抜きを始める前までの間の期間に、校正作業を行う。なお、内層溶鋼用浸漬ノズル２４はスライディングノズルであってもよい。
【００５５】
なお、内層溶鋼用浸漬ノズル２４に第１溶鋼４１が充満させてから校正作業を行う理由は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端が溶鋼に浸漬すると、内層溶鋼用浸漬ノズル２４先端から鋳型３へ流出する溶鋼流の流れに抵抗が発生し、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に第１溶鋼４１が安定的に充満した状態となり、電磁流量計１で計測を行う箇所の近傍での溶鋼流の形状が安定することになるため、電磁流量計１にて誤差が少ない正確な溶鋼流計測を行うことが可能となるためである。
【００５６】
次に、校正作業について説明する。校正部１３３は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端が第１溶鋼４１に浸漬した後、図５のグラフＢの流量条件１と流量条件２の境界となる所定のタイミングで、ストッパー２４ｂの開度を変えて溶鋼流量を連続して変化させつつ、所定期間連続して取得部１３１から流量信号と、当該流量信号のそれぞれに対応する重量信号とを受け取る。
【００５７】
すなわち、校正部１３３は、図５のグラフＢに流量条件１及び流量条件２として示す、鋳型３内の溶鋼の量が連続的に変化する領域（すなわち、溶鋼を供給する側であるタンディッシュ２の重量が連続的に変化する領域）において、取得部１３１から連続的に流量信号を受け取り、当該流量信号が検出された各タイミングの、ロードセル２９で得られたタンディッシュ２内の溶鋼の単位時間当たりの重量変化（ｋｇ／ｓｅｃ）、又は、湯面レベル計３１で得られた鋳型３内の溶鋼の単位時間当たりの量の変化（ｍ３／ｓｅｃ）を重量変化（ｋｇ／ｓｅｃ）に換算したものを、重量信号として、取得部１３１から連続的に受け取る。
【００５８】
校正部１３３は、取得部１３１から受け取った重量信号に基づいて、各流量信号が検出された時点のタンディッシュ２内の溶鋼の単位時間当たりの重量変化（ｋｇ／ｓｅｃ）を算出する。タンディッシュ２内の溶鋼の重量変化は、例えば、任意の時点のタンディッシュ２の重量と１サンプリング周期前のタンディッシュ２の重量の差分をサンプリング周期で除算して絶対値をとることにより算出できるが、この方法に限定されない。
【００５９】
ここで、校正作業のために重量信号と流量信号とを取得する期間である校正区間は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のみが開放されているので、単位時間当たりのタンディッシュ２の重量変化（ｋｇ／ｓｅｃ）は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４から鋳型３に注がれる単位時間当たりの第１溶鋼４１の量、すなわち、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内の溶鋼流量（ｋｇ／ｓｅｃ）に等しい。よって、本実施形態では、タンディッシュ２の重量変化を用い、比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を算出する。なお、重量信号及び流量信号の取得期間と、データの取得数は、適宜決めることができ、少なくとも２以上の条件の流量信号のデータがあれば校正作業を行うことができる。第１実施形態においては、校正区間において、溶鋼流の流量が連続的に変化しているため、それらの連続するデータのそれぞれが、互いに異なる条件となっている。そのため、容易に２以上の条件を選択することができる。
【００６０】
続いて、校正部１３３は、溶鋼量が連続的に変化する校正区間において得られた、重量信号に対応するタンディッシュ２内の溶鋼の重量変化（ＴＤ重量変化）と流量信号のＸ成分及びＹ成分との関係を、例えば、最小二乗法などにより、それぞれ直線近似する。すなわち、校正区間では、溶鋼量が連続的に変化しているため、ここでは、溶鋼の流量に関する条件が２以上含まれた重量信号及び流量信号を用いることになり、そうした２以上の条件を用いた直線近似がなされることになる。
【００６１】
図８の上部のグラフは、横軸をタンディッシュ２の重量変化、縦軸を流量信号の値としており、溶鋼量が連続的に変化する校正区間において得られた、Ｘ成分の実測値に対応する直線と、Ｙ成分の実測値に対応する直線とを実線で示しており、実測されたＸ成分及びＹ成分に基づき直線近似をすることで得られた直線を破線で示している。図８の上部のグラフにおいて、各近似直線と縦軸との交点が、それぞれ、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が溶鋼で充満し溶鋼流量がゼロであるときの流量信号のＸ成分の値Ｘｏ、及び、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が溶鋼で充満し溶鋼流量がゼロであるときの流量信号のＹ成分の値Ｙｏとなる。そのため、このように連続的に実測されたＸ成分及びＹ成分の値に基づき、直線近似することで、電磁流量計１のゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を算出できる。よって、校正部１３３は、算出した各近似直線を用いて、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が溶鋼で充満し、かつ、溶鋼流量がゼロのときの流量信号のＸ成分及びＹ成分を、ゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）として算出する。
【００６２】
次に、校正部１３３は、検出した流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）のＸ成分及びＹ成分と、算出したゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）とを用いて、流量信号のゼロ点からのノルムＲａ＝√（（Ｘ−Ｘｏ）２＋（Ｙ−Ｙｏ）２）を算出する。そして、校正部１３３は、タンディッシュ重量変化、すなわち、溶鋼流量とＲａとの関係を直線近似する。図８の下部のグラフは、当該直線近似により算出した直線を示すグラフであり、横軸をタンディッシュ２の重量変化（溶鋼流量）、縦軸をＲａとしている。図８下部のグラフから、溶鋼流量とロックインアンプ７０からのＲａとが比例関係にあることがわかる。ここで、Ｒａを用いて式（１）を変形すると、下記式（２）となる。
Ｖｍ＝αＲａ    …（２）
よって、図８の下部のグラフに示した近似直線の傾きが、１／αに相当することがわかる。このように、溶鋼流量とＲａとの関係を直線近似することで、比例係数αを算出することができる。よって、校正部１３３は、算出した近似直線を用いて、比例係数αを算出する。最後に、校正部１３３が、算出した比例係数αとゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）とを流量算出部１３２に送出し、電磁流量計１の校正作業は終了する。
【００６３】
その後、流量算出部１３２は、取得部１３１から受け取った流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）のＸ成分及びＹ成分と、校正した比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）とを用いて、式（１）により溶鋼流量を算出する。このようにして、第１実施形態の流量測定方法は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内を流れる第１溶鋼４１の溶鋼流量を測定する。なお、電磁流量計１の校正作業は、測定対象となる溶鋼が流れる浸漬ノズル（本実施形態の場合、第１溶鋼４１が流れる内層溶鋼用浸漬ノズル２４）を変えた後の最初の操業時、すなわち、電磁流量計１と溶鋼の流路との相対的位置関係が変わったときのみ行えばよく、２回目以降の操業では、校正作業をせずに溶鋼流量を測定できる。
【００６４】
なお、流量信号の検出のための装置として、励磁コイル６６と検出コイル６３とを備えているが、誘導磁場Ｂｖが検出できればよく、同じ構成でなくてもよい。さらに、誘導磁場Ｂｖでなくても溶鋼流７の速度ｖと関係する物理量を、電気信号に変換できる構成の装置であればよい。
【００６５】
（４）作用及び効果
以上の構成において、本発明の第１実施形態の流量測定方法は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４（ノズル）を用いて、タンディッシュ２（第１槽）から鋳型３（第２槽）へ第１溶鋼４１（溶鋼）を供給する溶鋼供給ステップと、励磁コイル６６を用いて、第１溶鋼４１が内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に形成する溶鋼流７に対して交流磁場Ｂ０を印加する励磁ステップと、交流磁場Ｂ０によって溶鋼流７に生じた誘導起電力に基づき、検出コイル６３に生じた電圧を検出する検出ステップと、検出コイル６３に生じた電圧から、ロックインアンプ７０を用いて、励磁コイル６６と同位相の０°位相信号と励磁コイル６６から位相が９０°ずれた９０°位相信号とからなる流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）を検出する流量信号検出ステップと、流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）と、タンディッシュ２の重量変化又は鋳型３内の第１溶鋼４１の量から求めた、タンディッシュ２から鋳型３に供給された第１溶鋼４１の重量に対応する重量信号と、に基づいて、第１溶鋼４１の流量を算出する流量算出ステップと、を有するように構成した。
【００６６】
また、本発明の第１実施形態の流量測定方法は、タンディッシュ２から鋳型３へ供給される第１溶鋼４１の流量を、２以上の条件で変化させ、２以上の条件に対応する前記流量信号と前記重量信号とに基づいて電磁流量計１を校正するように構成した。
【００６７】
よって、第１実施形態の流量測定方法は、溶鋼流量が異なる少なくとも２以上の条件で取得した流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）のＸ成分及びＹ成分に基づいて電磁流量計１を校正するので、溶鋼流量をゼロにすることなく電磁流量計１を校正することができ、精度よく溶鋼流量を測定できる。
【００６８】
さらに、第１実施形態の流量測定方法は、溶鋼流量を連続して変化させつつ、流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）のＸ成分及びＹ成分と、重量信号とを連続して取得しており、より広い範囲の条件を用いて、電磁流量計１を校正するようにすることで、校正の精度を高めることができる。
【００６９】
なお、第１実施形態においては、図５に示すように、溶鋼流量の流量条件を２段階で切り替える場合を用いて説明を行ったが、本発明はそうした場合に限定されるものではない。例えば、図９のグラフＡに示すように、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパーの開度を一定かつ所定の開度とし、複層鋳片の内層を形成する溶鋼（第１溶鋼４１）を鋳型３に注ぐが、そのまま、ストッパー開度を変化させないようにしておくこともできる。その場合であっても、図９のグラフＢに示すように、湯面レベルの上昇と共に、タンディッシュ２内溶鋼の圧力水頭の変化によって溶鋼流量が変化するので、自然と鋳型３内の湯面レベルの上昇速度が少しずつ変化する。そのため、ストッパー開度を一定にしておいたとしても、溶鋼流量について、２以上の条件が実現できるので、その間に電磁流量計１の校正を行うことが可能となる。この場合も、鋳型３内の第１溶鋼４１の湯面が第１所定レベルに達し、ダミーバーを移動させ、鋳型３内で固化した鋳片を鋳型３の下部から引き抜き始める前までに、校正作業を行う。
【００７０】
＜第２実施形態＞
次に、図面を参照しながら、本発明を実施するための第２実施形態について説明する。
なお、第２実施形態に係る連続複層鋳造装置１００は、第１実施形態に係る連続複層鋳造装置１００に比べ、取得部１３１及び校正部１３３での処理が異なっているので、それらを中心に説明を行う。なお、その他の構成は、実質的に第１実施形態と同じものであるので説明を省略する。
【００７１】
図１０に示すように、第２実施形態では、まず、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパーの開度を一定かつ所定の開度（内層溶鋼用浸漬ノズル２４開度１）とし、複層鋳片の内層を形成する溶鋼（第１溶鋼４１）を鋳型３に注ぐ。そうすることで、図１０のグラフＢに示すように、内層溶鋼用浸漬ノズル２４から注がれた第１溶鋼４１によって、鋳型３内の溶鋼量が連続的に増加し、鋳型３内の湯面レベルが徐々に上昇する。その際、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内にあった空気が第１溶鋼４１によって押し出されていく。そして、鋳型３の湯面レベルが上昇し、湯面が内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端に到達すると、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内にあった空気は完全に押し出され、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内は第１溶鋼４１で充満する。その後も、鋳型３内の第１溶鋼４１の量は引き続き増加し、湯面レベルは上昇していく（流量条件１）。
【００７２】
次に、内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパー開度を、図１０のグラフＡに示すように、流量条件１とは異なる一定かつ所定の開度（内層溶鋼用浸漬ノズル２４開度２）とする（図１０のグラフＡの場合ストッパー開度が小さくなっている）。このようにストッパー開度を２段階に変化させることで、図１０のグラフＢに示すように、鋳型３内の湯面レベルの上昇速度が少しずつ変化する（図１０のグラフＢの例では湯面レベルの上昇速度が少しずつ小さくなる）が、鋳型３内の溶鋼の量は流量条件１とは異なる速度で連続的に増加する（流量条件２）。
【００７３】
その後、図１０のグラフＣに示すように、鋳型３内の第１溶鋼４１の湯面が第１所定レベルに達した後、ダミーバーを移動させ、鋳型３内で固化した鋳片を鋳型３の下部から引き抜き始める。
【００７４】
最後に、図１０のグラフＡに示すように、表層溶鋼用浸漬ノズル２５のストッパーを開き、表層を形成する溶鋼（第２溶鋼４２）を鋳型３に注ぎ、表層溶鋼用浸漬ノズル２５のストッパー開度を内層溶鋼用浸漬ノズル２４のストッパー開度に対応させて適宜調整し、第１溶鋼４１及び第２溶鋼４２の鋳型３への供給量を制御する。その際、内層溶鋼用浸漬ノズル２４から供給される第１溶鋼４１及び表層溶鋼用浸漬ノズル２５から供給される第２溶鋼４２と、鋳型３から引き抜かれる溶鋼の量についても適宜調整される。
【００７５】
このような操業過程において、校正部１３３は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が第１溶鋼４１で満たされた後の時期に校正作業を行う。すなわち、校正作業は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に第１溶鋼４１が充満した状態で行う必要があるので、図１０のグラフＢに示すように、流量条件１の初めの部分はできれば避け、第１溶鋼４１が充満するのを待って、一定時間経過した後の流量条件１の範囲と、流量条件２の範囲とを用いて、校正作業が行われる。
【００７６】
校正部１３３は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４の先端が第１溶鋼４１に浸漬した後、溶鋼流量が異なる、図１０のグラフＢの流量条件１と流量条件２とで、取得部１３１から流量信号と、当該流量信号のそれぞれに対応する重量信号を受け取る。
【００７７】
続いて、校正部１３３は、溶鋼流量について２段階の流量条件（流量条件１及び流量条件２）を含む校正区間において得られた、重量信号に対応するタンディッシュ２内の溶鋼の重量変化（ＴＤ重量変化）と、流量信号のＸ成分及びＹ成分との関係を、例えば、最小二乗法などにより、それぞれ直線近似する。
【００７８】
図１１のグラフは、横軸をタンディッシュ２の重量変化、縦軸を流量信号の値としており、２条件の流量条件（流量条件１及び流量条件２）を含む校正区間において得られた、Ｘ成分の実測値に対応する直線と、Ｙ成分の実測値に対応する直線とを実線で示しており、それぞれ、流量条件１と流量条件２とで、異なる直線となる。一方、実測されたＸ成分に係る直線を直線近似することで得られた直線と、実測されたＹ成分に係る直線を直線近似することで得られた直線を破線で示している。
【００７９】
図１１のグラフにおいて、各近似直線と縦軸との交点が、それぞれ、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が溶鋼で充満し溶鋼流量がゼロであるときの流量信号のＸ成分の値Ｘｏ、及び、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が溶鋼で充満し溶鋼流量がゼロである時の流量信号のＹ成分の値Ｙｏとなる。そのため、このように、２条件で実測されたＸ成分及びＹ成分の値に基づき、直線近似することで、電磁流量計１のゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を算出できる。よって、校正部１３３は、算出した各近似直線を用いて、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が溶鋼で充満し換算溶鋼流量がゼロであるときの流量信号のＸ成分及びＹ成分を、ゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）として算出する。
【００８０】
以上のように、第２実施形態においてもゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を求めることができるため、第１実施形態と同様に比例係数αを求め、比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）とを用いることで電磁流量計１を校正することができる。
【００８１】
なお、第２実施形態では、溶鋼流量の条件を２段階に切り替え、２条件で流量信号及び重量信号を取得する例で説明を行ったが、溶鋼流量の条件を２段階に限らず、３段階以上に切り替えて、３以上の条件で取得された流量信号及び重量信号を用いて、電磁流量計１の校正をすることもできる。
【００８２】
また、流量信号のＸ成分及びＹ成分を取得する際の２以上の条件については、実際の操業に用いる溶鋼流量が、図１０のグラフＢに示す流量条件１で生じる溶鋼流量と、流量条件２で生じる溶鋼流量の間に入るように、流量条件１と流量条件２とを調整することが好ましい。すなわち、校正した電磁流量計を、その校正後に用いて溶鋼流の流量を測定する場合には、その測定対象となる流量が、流量信号のＸ成分及びＹ成分を取得する際の２以上の条件の、各条件に対応する流量の間の値となるように、校正の際の２以上の条件が設定されるのが好ましい。そうすることで、実際の操業条件と、測定のための仮の条件である流量条件１及び流量条件２との差を小さくすることができ、校正された電磁流量計１を実際の操業に適用する際の誤差を小さくすることができる。
【００８３】
また、交流で駆動されている励磁コイル６６の交流周期の１倍〜１０倍程度の時間で取得した校正データを一定値の点と見なすことで、２点の校正値を直線近似することで、ゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を求め、校正を実施することもできる。
【００８４】
＜変形例＞
次に、第１及び第２実施形態の流量測定方法の変形例を説明する。変形例の流量測定方法において、校正部１３３は、まず、取得部１３１から重量信号を取得し、溶鋼の重量変化を第１溶鋼流量Ｖ１とする。次に、校正部１３３は、取得部１３１から、第１溶鋼流量Ｖ１時の流量信号Ｒ１（Ｘ１、Ｙ１）（Ｘ成分をＸ１、Ｙ成分をＹ１とする）を取得する。ストッパー２４ｂの開度を変え、タンディッシュ２内の溶鋼の重量変化、すなわち、溶鋼流量を変えた後、校正部１３３は、再度、溶鋼の重量変化を算出し、第２溶鋼流量Ｖ２とする。そして校正部１３３は、取得部１３１から、第２溶鋼流量Ｖ２時の流量信号Ｒ２（Ｘ２、Ｙ２）（Ｘ成分をＸ２、Ｙ成分をＹ２とする）を取得する。
【００８５】
０°位相信号（Ｘ成分）と９０°位相信号（Ｙ成分）との２次元座標系空間であり、横軸を流量信号のＸ成分、縦軸を流量信号のＹ成分としたグラフに、第１溶鋼流量がＶ１のときの流量信号Ｒ１（Ｘ１、Ｙ１）と、第２溶鋼流量がＶ２のときの流量信号Ｒ２（Ｘ２、Ｙ２）とをプロットすると、図１２のようになる。図１２のグラフ上の点線は、プロットした２点を結ぶ近似直線である。そして、流量信号のＸ成分とＹ成分との間の関係は変わらないので、算出したいゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）（グラフ上では点Ｒｏ（Ｘｏ，Ｙｏ）と表記している）は点線で示した近似直線上に現れる。なお、図１２のグラフ中の点Ｒｂ（Ｘｂ、Ｙｂ）は、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内が空の状態のときの流量信号Ｒｂを表しており、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に第１溶鋼４１がないので、近似直線とは異なる位置に現れている。
【００８６】
ここで、式（１）の右辺の√（（Ｘ−Ｘｏ）２＋（Ｙ−Ｙｏ）２）の項は、図１２に示すグラフでの、任意の流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）とゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）とのプロット間の距離を算出していることに相当するので、溶鋼流量Ｖｍは、図１２のグラフ上でのゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）のプロットからの距離に比例する。そのため、図１２のグラフ上では、第２溶鋼流量Ｖ２と第１溶鋼流量Ｖ１との差分は、流量信号Ｒ１（Ｘ１、Ｙ１）のプロットと流量信号Ｒ２（Ｘ２、Ｙ２）のプロット間の近似直線上の距離に相当する。よって、第２溶鋼流量Ｖ２と第１溶鋼流量Ｖ１との差分Ｖ２−Ｖ１は下記式（３）で表すことができる。
【数２】
2020169981.tif 000004
【００８７】
式（３）を用いて第１溶鋼流量Ｖ１及びそのときの流量信号Ｒ１と、第２溶鋼流量Ｖ２及びそのときの流量信号Ｒ２とから式（１）の比例係数αを算出できる。その後、算出した比例係数α、第１溶鋼流量Ｖ１及びそのときの流量信号Ｒ１を式（１）に代入して導出された式と、比例係数α、第２溶鋼流量Ｖ２及びそのときの流量信号Ｒ２を式（１）に代入して導出された式との連立方程式を解くことで、ゼロ点信号Ｒｏ（Ｘｏ、Ｙｏ）を算出できる。
【００８８】
このように、校正部１３３は、第１溶鋼流量Ｖ１及びそのときの流量信号Ｒ１と、第２溶鋼流量Ｖ２及びそのときの流量信号Ｒ２と式（１）及び（３）とから比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を算出し、電磁流量計１を校正することができる。
【００８９】
なお、この場合には、流量信号Ｒ１と流量信号Ｒ２という２条件の値を用いたが、より多数の条件で測定を行い、多く流量信号Ｒｉを用いて直線近似することも可能である。その場合には、直線近似の際の誤差をより少なくすることができるため、校正の精度をあげることができる。
【００９０】
以上のように、変形例の流量測定方法は、溶鋼（第１溶鋼４１）が浸漬ノズル（内層溶鋼用浸漬ノズル２４）内に充満した状態で、溶鋼流量が異なる少なくとも２時点以上で取得した前記流量信号（第１溶鋼流量Ｖ１及びそのときの流量信号Ｒ１（Ｘ１、Ｙ１）と、第２溶鋼流量Ｖ２及びそのときの流量信号Ｒ２（Ｘ２、Ｙ２））に基づいて、電磁流量計１を校正する電磁流量計校正工程を有するので、溶鋼流量をゼロにすることなく電磁流量計を校正でき、より精度よく溶鋼流量を測定できる。
【００９１】
なお、上記の実施形態では、電磁流量計１を内層溶鋼用浸漬ノズル２４の近傍に設置して、第１又は第２実施形態に係る流量測定方法により、電磁流量計１を校正してから内層溶鋼用浸漬ノズル２４内の溶鋼流量を測定することを説明したが、本発明はこれに限られない。電磁流量計１を表層溶鋼用浸漬ノズル２５の近傍に設置して、第１又は第２実施形態に係る流量測定方法により、電磁流量計１を校正してから表層溶鋼用浸漬ノズル２５内の溶鋼流量を測定するようにしてもよい。
【００９２】
この場合、上記で説明した操業の工程において、表層溶鋼用浸漬ノズル２５のストッパーを解放し、表層溶鋼用浸漬ノズル２５の先端が第２溶鋼４２に浸漬した後のタイミングで電磁流量計１の校正を行う。このとき、タンディッシュ２の重量変化から内層溶鋼用浸漬ノズル２４の第１溶鋼４１の溶鋼流量を引いた値を、換算溶鋼流量として、電磁流量計１の校正を行うとよい。
【００９３】
また、上記の実施形態では、連続複層鋳造装置１００のタンディッシュ２の浸漬ノズル（内層溶鋼用浸漬ノズル２４及び／又は表層溶鋼用浸漬ノズル２５）内の溶鋼流量を測定する場合に、第１又は第２実施形態に係る流量測定方法を適用したが、本発明はこれに限られず、例えば単層の鋳片を製造する連続鋳造装置のタンディッシュの浸漬ノズル内の溶鋼流量など他の浸漬ノズル内の溶鋼流量を測定する場合に適用してもよい。
【００９４】
また、上記の実施形態では、内層溶鋼用浸漬ノズル２４内に溶鋼が充満し、かつ、溶鋼流量がゼロのときの流量信号のＸ成分及びＹ成分の値であるゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を求めることで校正を行っているが、完全に溶鋼流量がゼロの場合を求める必要はなく、式（２）上にある任意の点（Ｘｉ、Ｙｉ）におけるＸ成分とＹ成分とを求め、ゼロ点の代わりとすることによっても、ゼロ点と同様に、式（１）を用いて校正を行うことができる。
【００９５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
上述のように、電磁ブレーキ装置３７は、磁場発生器３２のコイルに電流を流し、鋳型３内に直流磁場を印加することで、直流磁場帯３４を通過しようとする溶鋼に電磁ブレーキをかけている。しかしながら、電磁流量計１が、磁場発生器３２のコイルからの漏れ磁場の影響を受けてしまい、電磁流量計１の計測値が変化する。
【００９６】
図１３に、時間の経過とともに電磁ブレーキ装置３７の動作条件をＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶと変化させたときに、電磁流量計１で検出された流量信号の値を示す。動作条件Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶは、磁場発生器３２のコイルに流れる電流が互いに異なり、電流の大きい順に、動作条件ＩＩ、Ｉ、ＩＩＩ，ＩＶである。図１３より、磁場発生器３２のコイルに流れる電流が大きくなると、流量信号の値がゼロ（電磁ブレーキ装置３７が作動していないときの値）から大きく変化することがわかる。したがって、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響を考慮して、溶鋼流量を補正する必要がある。
【００９７】
そこで、第３実施形態では、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響を反映した流量測定方法について説明する。第３実施形態に係る流量測定方法を実行する装置の構成は、第１及び第２実施形態に係る連続複層鋳造装置１００と実質的に同一であるため、以下では、第１及び第２実施形態と異なる処理のみを説明する。
【００９８】
以下では、連続複層鋳造装置１００に電磁流量計１を取り付けた後の初回操業時を例に挙げて説明する。初回操業時、溶鋼の給湯開始前に、まず、電磁ブレーキ装置３７を作動させ、電磁流量計１の検出部１２により、電磁ブレーキ装置３７の作動によって電磁流量計１の計測値に生じる変化を表す変化信号ΔＲｂ（ΔＸｂ、ΔＹｂ）が検出され、検出された変化信号ΔＲｂ（ΔＸｂ、ΔＹｂ）のデータは記憶部１３４に記録される。変化信号ΔＲｂ（ΔＸｂ、ΔＹｂ）は、電磁ブレーキ装置３７が作動していないときの流量信号の値（ゼロ）からの変化量を表しており、ΔＸｂ及びΔＹｂは、それぞれ、変化量のＸ成分（０°位相信号）及びＹ成分（９０°位相信号）を表している。
【００９９】
次に、電磁ブレーキ装置３７をＯＦＦ状態にして、校正部１３３により、電磁流量計１が校正される。電磁流量計１の校正は、第１実施形態、第２実施形態、又はそれらの変形例における校正方法が用いられる。
【０１００】
校正後の実際の鋳造時、電磁ブレーキ装置３７が作動されると、検出部１２により、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響を含んだ流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）（実測値）が検出される。流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）のＸ成分、Ｙ成分は、それぞれ、式（４）、式（５）のように表される。
Ｘ＝Ｘｂ＋ΔＸｂ    …（４）
Ｙ＝Ｙｂ＋ΔＹｂ    …（５）
ここで、Ｘｂ及びＹｂは、それぞれ、電磁ブレーキ装置３７がＯＦＦ状態のとき（電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響がないとき）の流量信号のＸ成分及びＹ成分を表す。
【０１０１】
流量算出部１３２は、検出部１２から取得部１３１を介して受け取った流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）（実測値）と、校正部１３３での校正で得られた比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）の値と、記憶部１３４に記録された変化信号ΔＲｂ（ΔＸｂ、ΔＹｂ）とから、式（６）により、溶鋼流量Ｖｍを算出する。式（６）の溶鋼流量Ｖｍは、式（１）の右辺のＸ、Ｙを、それぞれ、式（４）のＸｂ（＝Ｘ−ΔＸｂ）、式（５）のＹｂ（＝Ｙ−ΔＹｂ）に置き換えることで求められる。
【数３】
2020169981.tif 000005
【０１０２】
このように、電磁流量計１による実測値から、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響分を差し引いた値を、電磁流量計１の計測値とし、溶鋼流量を補正することで、より精度よく溶鋼流量を求めることができる。
【０１０３】
＜第３実施形態の変形例１＞
上述の第３実施形態では、電磁ブレーキ装置３７をＯＦＦ状態にして校正動作をしていたが、電磁ブレーキ装置３７を作動させながら校正動作をしてもよい。この場合、校正部１３３は、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響も反映して、電磁流量計１を校正することができる。校正後の実際の鋳造時、流量算出部１３２は、検出部１２で検出された流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）（実測値）と、漏れ磁場の影響も反映された比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）の値とから、式（１）により、溶鋼流量Ｖｍを算出する。
【０１０４】
上述のように、校正動作は湯上げ工程で実施されるが、湯上げの過程で鋳型３の周辺に極薄い凝固層（通常は、数ｍｍ程度）が形成される。僅かではあるが、磁性金属の発生により、漏れ磁場の状態が変わる可能性がある。よって、電磁ブレーキ装置３７を作動させながら電磁流量計１を校正することで、その影響が反映されるため、漏れ磁場の影響を計測した後に校正動作をする場合よりも正確に電磁流量計１を校正することができる。
【０１０５】
＜第３実施形態の変形例２＞
連続複層鋳造装置１００の操業中に電磁ブレーキの強さを変更する可能性は低いものの、電磁ブレーキの強さの変更も反映して、溶鋼流量を補正することも可能である。実際の操業では、鋳造を連続的に行う場合に、タンディッシュ２に溶鋼をつぎ足すことがある。そのとき、鋳型３への給湯量を減らして鋳造速度を小さくする必要があるが、溶鋼中の介在物の除去に最適な電磁ブレーキの条件が変化することから、電磁ブレーキを弱くすることがある。
【０１０６】
第３実施形態の変形例２では、初回操業時、溶鋼の給湯開始前に、電磁ブレーキ装置３７は、磁場発生器３２のコイルに流す電流を連続的又は段階的に変化させ、当該コイルに流れる電流に応じて電磁流量計１で検出された変化信号ΔＲｂ（ΔＸｂ、ΔＹｂ）のデータが、電流値に対応付けて記憶部１３４に順次記録される。
【０１０７】
その後は、電磁ブレーキ装置３７をＯＦＦ状態にして、校正部１３３により校正を行う。校正後の実際の鋳造時、電磁ブレーキ装置３７が作動されると、流量算出部１３２は、式（６）により溶鋼流量Ｖｍを算出する。ここで、磁場発生器３２のコイルに流れる電流の変化により電磁ブレーキの強さが変更されると、流量算出部１３２は、式（６）のΔＸｂ、ΔＹｂの値を、当該電流値に対応する値に変更して溶鋼流量Ｖｍを算出する。
【０１０８】
なお、第３実施形態の変形例２においても、変形例１のように、電磁ブレーキ装置３７の作動中に校正動作を行ってもよい。この場合、磁場発生器３２のコイルに流れる電流を、第１電流値、第２電流値、第３電流値、…と変化させるたびに校正動作を行い、コイルの電流値ごとに、校正動作で得られた比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）の値が記憶部１３４に記録される。校正後の実際の鋳造時、流量算出部１３２は、磁場発生器３２のコイルに流れる現在の電流値に対応する比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）と、流量信号Ｒ（Ｘ、Ｙ）（実測値）から、式（１）により、溶鋼流量Ｖｍを算出する。
【０１０９】
このように、連続複層鋳造装置１００の操業中に電磁ブレーキの強さを変更する場合であっても、精度よく溶鋼流量を測定することができる。
【０１１０】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
上述のように、電磁攪拌装置３８は、交流磁場を用いて、鋳型３内で溶鋼を流動させるが、電磁ブレーキ装置３７と同様、電磁攪拌装置３８による漏れ磁場も、電磁流量計１の計測値に影響を及ぼす。そこで、第４実施形態では、電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響を反映した流量測定方法について説明する。第４実施形態に係る流量測定方法を実行する装置の構成は、第１〜第３実施形態に係る連続複層鋳造装置１００と実質的に同一であるため、以下では、第１〜第３実施形態と異なる処理のみを説明する。
【０１１１】
以下では、連続複層鋳造装置１００に電磁流量計１を取り付けた後の初回操業時を例に挙げて説明する。初回操業時、溶鋼の給湯開始前に、まず、電磁攪拌装置３８を作動させ、電磁流量計１の検出部１２により、電磁攪拌装置３８の作動によって電磁流量計１の計測値に生じる変化を表す変化信号ΔＲｓ（ΔＸｓ、ΔＹｓ）が検出される。検出された変化信号ΔＲｓ（ΔＸｓ、ΔＹｓ）は、電磁攪拌装置３８が作動していないときの流量信号の値（ゼロ）からの変化量を表しており、ΔＸｓ及びΔＹｓは、それぞれ、変化量のＸ成分（０°位相信号）及びＹ成分（９０°位相信号）を表している。
【０１１２】
電磁攪拌装置３８の駆動電流をI＝Io・sin（ωｔ）とする。ここで、Ioは振幅、ωは角周波数、ｔは時間である。駆動電流Ｉと変化信号ΔＲｓ（ΔＸｓ、ΔＹｓ）の変動周期の位相には、コイルインピーダンスの影響でずれが生じる。この位相ずれのＸ成分、Ｙ成分を、それぞれ、φ１、φ２とすると、ΔＸｓ、ΔＹｓは、それぞれ、式（７）、式（８）のように表される。ここで、ΔＸ及びΔＹは、それぞれ、ΔＸｓ及びΔＹｓの振幅である。
ΔＸｓ＝ΔＸ・sin（ωｔ＋φ１）  …（７）
ΔＹｓ＝ΔＹ・sin（ωｔ＋φ２）  …（８）
【０１１３】
このように、電磁攪拌装置３８は、交流磁場を用いているため、電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響を表す変化信号ΔＲｓ（ΔＸｓ、ΔＹｓ）も時間的に変化するが、時間的な変化分は、電磁攪拌装置３８の駆動電流Ｉの波形（より具体的には、角周波数ω及び位相φ１、φ２）を検出することで、求めることができる。変化信号ΔＲｓ（ΔＸｓ、ΔＹｓ）のデータは駆動電流Ｉのデータとともに記憶部１３４に記録される。
【０１１４】
次に、電磁攪拌装置３８をＯＦＦ状態にして、校正部１３３により、電磁流量計１が校正される。電磁流量計１の校正は、第１実施形態、第２実施形態、又はそれらの変形例における校正方法が用いられる。
【０１１５】
校正後の実際の鋳造時、電磁攪拌装置３８が作動されると、検出部１２により、電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響を含んだ流量信号Ｒ（Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ））（実測値）が検出される。流量信号Ｒ（Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ））のＸ成分、Ｙ成分は、それぞれ、式（９）、式（１０）のように表される。
Ｘ（ｔ）＝Ｘｓ＋ΔＸｓ＝Ｘｓ＋ΔＸ・sin（ωｔ＋φ１）  …（９）
Ｙ（ｔ）＝Ｙｓ＋ΔＹｓ＝Ｙｓ＋ΔＹ・sin（ωｔ＋φ２）  …（１０）
ここで、Ｘｓ及びＹｓは、それぞれ、電磁攪拌装置３８がＯＦＦ状態のとき（電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響がないとき）の流量信号のＸ成分及びＹ成分を表す。
【０１１６】
流量算出部１３２は、検出部１２から取得部１３１を介して受け取った流量信号Ｒ（Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ））（実測値）と、校正部１３３での校正で得られた比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）の値と、電磁攪拌装置３８の駆動電流Ｉの波形（より具体的には、角周波数ω及び位相φ１、φ２）と、記憶部１３４に記録された変化信号ΔＲｓ（ΔＸｓ、ΔＹｓ）とから、式（１１）により、溶鋼流量Ｖｍを算出する。式（１１）の溶鋼流量Ｖｍは、式（１）の右辺のＸ、Ｙを、それぞれ、式（９）のＸｓ、式（１０）のＹｓに置き換えることで求められる。
【数４】
2020169981.tif 000006
【０１１７】
このように、電磁流量計１による実測値から、電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響分を差し引いた値を、電磁流量計１の計測値とし、溶鋼流量を補正することで、より精度よく溶鋼流量を求めることができる。
【０１１８】
＜第４実施形態の変形例＞
上述の第３実施形態の変形例１と同様、電磁攪拌装置３８を作動させながら校正動作を行ってもよい。この場合、電磁流量計１の信号は、その中に含まれる、電磁撹拌による交流磁界の影響成分と溶鋼流による流量信号とを分離する必要がある。例えば、電磁撹拌装置３８の交流磁界の周期の整数倍の時間で流量信号を記録し、流量信号に時間平均処理を行うことで、電磁撹拌装置３８の交流磁界による影響成分をキャンセルすることができ、溶鋼流による電磁流量計１の信号変化のみを知ることができる。このような電磁撹拌装置３８の交流磁界の周期の整数倍の時間における流量信号の時間平均（時間平均流量信号）を、異なる２以上の溶鋼流の流量条件で記録し、それぞれの溶鋼流量（＝ＴＤ重量変化）と流量信号（Ｒ）との関係から、電磁撹拌を行わない場合の校正と同様に、溶鋼流量がゼロの場合の比例係数α及び流量信号のゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）を求めることができる。
【０１１９】
また、ストッパー開度を一定に保持している時の溶鋼流量の変化は、電磁撹拌の駆動周期に対して非常に緩やかなので、電磁撹拌の変動周期の数倍程度の時間が経過するまでの間については、溶鋼流量は一定であるとみなすことができる。そこで、電磁撹拌装置３８を作動させている時の流量信号（交流磁場に従って変動している流量信号）から、上記で求めた各溶鋼流ごとの時間平均流量信号を差し引くことで、式（９）、式(１０)に記載された変動振幅ΔＸ、ΔＹを求めることができる。さらに、電磁撹拌装置３８の駆動電流Ｉの位相と流量信号との比較により、位相ずれφ１、φ２を求めることができる。
【０１２０】
これらの結果を用いることで、第４実施形態と同様に、鋳造中の溶鋼流量Ｖｍを、式（１１）に基づいて求めることができる。
【０１２１】
また、電磁撹拌による変動ノイズ影響の分離には、上記のような時間平均を用いる方法の他に、Fast Fourier Transform（ＦＦＴ）等のデジタル信号処理を用いることによって、電磁撹拌と同じ周波数成分を取り除く、周波数フィルタ処理を用いる方法もある。この場合は、流量信号の信号から直接電磁撹拌による変動ノイズを除去することができるので、電磁撹拌装置３８を作動させてもその影響を受けることがなく、電磁流量計１の校正を行うことができる。
【０１２２】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
実施形態５は、上述の第３実施形態と第４実施形態とを組み合わせたものである。すなわち、実施形態５は、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響と、電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響とを反映した流量測定方法を提供する。第５実施形態に係る流量測定方法を実行する装置の構成は、第１〜第４実施形態に係る連続複層鋳造装置１００と実質的に同一であるため、以下では、第１〜第４実施形態と異なる処理のみを説明する。
【０１２３】
以下では、連続複層鋳造装置１００に電磁流量計１を取り付けた後の初回操業時を例に挙げて説明する。初回操業時、溶鋼の給湯開始前に、まず、電磁ブレーキ装置３７を作動させ、電磁流量計１の検出部１２により、電磁ブレーキ装置３７の作動によって電磁流量計１の計測値に生じる変化を表す第１変化信号ΔＲｂ（ΔＸｂ、ΔＹｂ）が検出され、検出された第１変化信号ΔＲｂ（ΔＸｂ、ΔＹｂ）のデータは記憶部１３４に記録される（第３実施形態参照）。次に、電磁ブレーキ装置３７をＯＦＦ状態とし、電磁攪拌装置３８を作動させ、電磁流量計１の検出部１２により、電磁攪拌装置３８の作動によって電磁流量計１の計測値に生じる変化を表す第２変化信号ΔＲｓ（ΔＸｓ、ΔＹｓ）が検出される（第４実施形態の式（７）及び式（８）参照）。検出された第２変化信号ΔＲｓ（ΔＸｓ、ΔＹｓ）のデータは、電磁攪拌装置３８の駆動電流Ｉのデータとともに記憶部１３４に記録される。なお、電磁攪拌装置３８を作動後に電磁ブレーキ装置３７をさせるようにしてもよい。
【０１２４】
次に、電磁ブレーキ装置３７及び電磁攪拌装置３８の双方をＯＦＦ状態にして、校正部１３３により、電磁流量計１が校正される。電磁流量計１の校正は、第１実施形態、第２実施形態、又はそれらの変形例における校正方法が用いられる。
【０１２５】
校正後の実際の鋳造時、電磁ブレーキ装置３７及び電磁攪拌装置３８が作動されると、検出部１２により、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場及び電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響を含んだ流量信号Ｒ（Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ））（実測値）が検出される。検出された流量信号Ｒ（Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ））のＸ成分、Ｙ成分は、それぞれ、式（１２）、式（１３）のように表される。
Ｘ（ｔ）＝Ｘｂｓ＋ΔＸｂ＋ΔＸ・sin（ωｔ＋φ１）    …（１２）
Ｙ（ｔ）＝Ｙｂｓ＋ΔＹｂ＋ΔＹ・sin（ωｔ＋φ２）    …（１３）
ここで、Ｘｂｓ及びＹｂｓは、それぞれ、電磁ブレーキ装置３７も電磁攪拌装置３８もＯＦＦ状態のとき（電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場及び電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響がないとき）の流量信号のＸ成分及びＹ成分を表す。
【０１２６】
流量算出部１３２は、検出部１２から取得部１３１を介して受け取った流量信号Ｒ（Ｘ（ｔ）、Ｙ（ｔ））（実測値）と、校正部１３３での校正で得られた比例係数α及びゼロ点（Ｘｏ、Ｙｏ）の値と、記憶部１３４に記録された第１変化信号ΔＲｂ（ΔＸｂ、ΔＹｂ）及び第２変化信号ΔＲｓ（ΔＸｓ、ΔＹｓ）とから、式（１４）により、溶鋼流量Ｖｍを算出する。式（１４）の溶鋼流量Ｖｍは、式（１）の右辺のＸ、Ｙを、それぞれ、式（１２）のＸｂｓ、式（１３）のＹｂｓに置き換えることで求められる。
【数５】
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【０１２７】
このように、電磁流量計１による実測値から、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響分と、電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響分とを差し引いた値を、電磁流量計１の計測値とし、溶鋼流量を補正することで、より精度よく溶鋼流量を求めることができる。
【０１２８】
＜第５実施形態の変形例＞
第５実施形態においても、電磁ブレーキ装置３７及び電磁攪拌装置３８の双方を作動させながら校正動作を行ってもよい。この場合、校正部１３３は、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響と電磁攪拌装置３８による漏れ磁場の影響も反映して、電磁流量計１を校正する。電磁攪拌装置３８により、流量信号に重畳される信号は、時間的に変動しているので、第４実施形態と同様に、電磁攪拌装置３８によるノイズ成分を分離して、変動振幅ΔＸ、ΔＹと、電磁攪拌装置３８の駆動電流Ｉとの位相ずれφ１、φ２を求めた後、式（１４）に基づいて、溶鋼流量を求めることができる。
【０１２９】
なお、電磁ブレーキ装置３７による漏れ磁場の影響は、空間距離が長くなると小さくなる。よって、図１において、電磁流量計１をより高い位置（タンディッシュ２により近い位置）に取り付けて、電磁流量計１を電磁ブレーキ装置３７から離すことで、漏れ磁場の影響を小さくすることが可能である。
【符号の説明】
【０１３０】
１    電磁流量計
２    タンディッシュ
３    鋳型
１１    励磁部
１２    検出部
１３    演算処理部
２４    内層溶鋼用浸漬ノズル
２５    表層溶鋼用浸漬ノズル
３７    電磁ブレーキ装置
３８    電磁攪拌装置
６３    検出コイル
６６    励磁コイル
７０    ロックインアンプ
１００    連続複層鋳造装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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