(57)【要約】【課題】応答性がよく且つ溶鋼湯面レベルの検出レンジを長くとれるとともに、モールド上部等の操業範囲に検出器が出ることのない安全な溶鋼湯面レベル検出方法の提供。【解決手段】連続鋳造設備におけるモールド内溶鋼湯面レベル７を連続的に検出する連続鋳造設備におけるモールド内溶鋼湯面レベル検出方法において、モールド５を形成する銅板の中に垂直方向に５組の磁気コイルを設置して、上から順に受信コイル（Ｓ１１）・送信コイル（Ｐｌ）・受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）・送信コイル（Ｐ２）・受信コイル（Ｓ２２）とし、送信コイル（Ｐｌ）と送信コイル（Ｐ２）に定周波数電圧を印可し、受信コイル（Ｓ１１）と受信コイル（Ｓ１２）の差分電圧を（ΔＶＳｌ）、受信コイル（Ｓ２１）と受信コイル（Ｓ２２）の差分電圧を（ΔＶＳ２）とし、このΔＶＳｌとΔＶＳ２の差電圧が０Ｖになるように５個のコイル群を昇降させ、その移動量にて溶鋼湯面レベルを検出する。【選択図】図３
2007152424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造設備におけるモールド内溶鋼湯面レベルを連続的に検出する連続鋳造設備におけるモールド内溶鋼湯面レベル検出方法において、
モールドを形成する銅板の中に垂直方向に５組の磁気コイルを設置して、上から順に受信コイル（Ｓ１１）・送信コイル（Ｐｌ）・受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）・送信コイル（Ｐ２）・受信コイル（Ｓ２２）とし、送信コイル（Ｐｌ）と送信コイル（Ｐ２）に定周波数電圧を印可し、受信コイル（Ｓ１１）と受信コイル（Ｓ１２）の差分電圧を（ΔＶＳｌ）、受信コイル（Ｓ２１）と受信コイル（Ｓ２２）の差分電圧を（ΔＶＳ２）とし、このΔＶＳｌとΔＶＳ２の差電圧が０Ｖになるように５個のコイル群をこのコイル群の上部に設置したサーボ機構にて昇降させ、その移動量にて銅板内部より溶鋼湯面レベルを検出することを特徴とする連続鋳造設備のモールド内溶鋼湯面レベルの検出方法。
【請求項２】
連続鋳造設備におけるモールド内溶鋼湯面レベルを連続的に検出する連続鋳造設備におけるモールド内溶鋼湯面レベル検出装置において、
モールドを形成する銅板に空洞を開けてその中に垂直方向に上から順に受信コイル（Ｓ１１）・送信コイル（Ｐｌ）・受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）・送信コイル（Ｐ２）・受信コイル（Ｓ２２）の５組の磁気コイルが設置され、
送信コイル（Ｐｌ）と送信コイル（Ｐ２）には定周波数電圧が印可され、
受信コイル（Ｓ１１）と受信コイル（Ｓ１２）の差分電圧を（ΔＶＳｌ）、受信コイル（Ｓ２１）と受信コイル（Ｓ２２）の差分電圧を（ΔＶＳ２）とし、このΔＶＳｌとΔＶＳ２の差電圧が０Ｖになるように５個のコイル群を昇降させるサーボ機構がコイル群の上部に設置され、
サーボ機構の移動量にて銅板内部より溶鋼湯面レベルを検出する制御部を備えたことを特徴とする連続鋳造設備のモールド内溶鋼湯面レベルの検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造設備におけるモールド内の溶鋼湯面レベルの検出方法及び湯面検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造設備においては、溶鋼がレードルからタンディッシュに注入され、更にタンディッシュからモールドに注入され、鋳片を生産している。
【０００３】
タンディッシュはモールドに溶鋼を供給するが、モールド内の溶鋼湯面レベルの変動は、鋳片表面の品質悪化及びブレークアウトまたはオーバーフロー等の重大操業被害の原因となり、安定鋳造に多大な影響を与える。
【０００４】
したがって、モールド内溶鋼湯面レベルを検出して、レードルのスライディングノズルやタンディッシュの操作端であるストッパー等を自動的に制御し、溶鋼湯面レベルを安定させる手法が行われている。
【０００５】
モールド内溶鋼湯面レベルの検出には、溶鋼湯面レベル位置にてモールド銅板の温度分布が変化することを利用した熱電対による検出方式、モールド外部から照射された放射線がモールド銅板内の溶鋼湯面レベル位置によって透過量が変化することを利用した放射線検出方式、溶鋼湯面の上部に送・受信コイルを設け溶鋼湯面レベル位置により電磁結合状態が変化することを利用した渦流検出方式（特許文献１）、溶鋼湯面の上部またはモールド壁前面に縦軸に送・受信コイルを設け、溶鋼湯面レベル位置により電磁結合状態が変化することを利用した交番電磁界検出方式（特許文献２）などがある。
【０００６】
また、磁気コイルを利用したものがある（特許文献３及び４）。図４及び図５は磁気コイルを利用した従来の湯面レベル検出方式の例を示す図である。
【０００７】
図４では、モールド２０内には溶融金属２１があり、交流電源２２は直列接続した送信コイル２３ａ，２３ｂ，２３ｃに交番電力を供給される。受信コイル２４ａ、２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは送信コイルと千鳥状に配置され、かつ直列に接続され、検出した磁束の変化は加算されて信号増幅器２５に入力され、湯面の信号が出力される。送信コイル２３ｃからの交番磁束は溶融金属を透過すると減衰して変化する。この磁束変化は千鳥状に配置された受信コイル２４ｃ，２４ｄで受信され、他のコイルも同様に受信し、加算され信号増幅器２５へ入力され、信号処理によりレベルが演算される。
【０００８】
図５では、連続鋳造装置に用いられるモールド３０内に流入した溶融金属３１などの湯面レベルを測定する湯面レベル測定装置において、モールド側面に近接した所定位置に設けられ低周波発振器３２で比較的低い周波数で励磁される磁化コイル３３と、この磁化コイル３３にモールド３０を介して対向配置され、磁化コイル３３により発生し、モールド３０に流入した溶融金属内を通ってきた磁界を検出する検出コイル３４と、この検出コイル３４の誘起電圧を磁化コイル３３の励磁周波数に基づいて直流電圧に変換する同期検波部３５とこの同期検波部の出力信号により湯面レベルを測定するものである。なお、３６，３７，３８はそれぞれ移相器、低周波増幅器、湯面レベル記録計である。
【特許文献１】特開昭５７−１９２８０５号公報
【特許文献２】特開昭５４−５３６２１号公報
【特許文献３】特開昭６０−１２７０６０号公報
【特許文献４】特開平７−８８６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の各方式は、熱電対検出方式では、温度変化により検出するため検出のための時定数が長く制御精度が悪くなる。また、放射線方式では、銅板内側の設置スペースが多く必要であることと安全衛生上の配慮が必要であり、渦流検出方式（特許文献１）では、検出時定数は短く応答性がよいものの、モールド上部に送・受信コイルを設置するため、モールド上部に設置スペースが必要となり、スペース上の設備および操業制約を受け、また、操業中の視界も妨げることとなる。また、この渦流検出方式は、原理上、長い（深い）位置のレベルを検出することが困難なことと実溶鋼湯面を使用した熱間での校正が必要なことから、鋳造開始時の深い溶鋼レベルから自動的に鋳造をスタートさせるオートスタート用のレベル検出器としては他方式の併用なしでは適用が困難であった。
【００１０】
更に、交番電磁界検出方式（特許文献２）におけるモールド上部設置方法においても、上記の渦流検出方式と同様課題があることに加え、モールド壁前面に縦軸に設けた場合でもコイルの漏れ磁束を利用するため、磁束が少なく測定精度が悪く、且つ受信電圧はコイル間距離の約２乗に反比例するため広いレンジを得ることが困難である。
【００１１】
更に、特許文献３及び４では、いずれも対向するモールド銅板の外側に二つのコイルを設置しているので、モールド銅板の厚みによる磁束減衰に更に銅板間隔の磁束減衰が加わるために減衰量が多くなり、検出精度が低下する。さらに、特許文献３では一つの送信コイルに対して一つの受信コイルの出力を得るため、また、特許文献４では送信コイルに対して加算結合して出力を得るため、いずれも温度や銅板厚み変化に対して変動やドリフが発生する。また、特許文献３及び４では、いずれもコイルが常時固定されており、湯面レベル値は加算された値を用いるため、絶対値が種々要因により変動し、その上、測定範囲は限定されてしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、前記従来方式の問題点を解決するため、応答性がよく且つ溶鋼湯面レベルの検出レンジを長くとれるとともに、モールド上部等の操業範囲に検出器が出ることのない安全な溶鋼湯面レベル検出方法及び湯面検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、連続鋳造設備におけるモールド内溶鋼湯面レベルを連続的に検出する連続鋳造設備における溶鋼湯面検出方法において、モールドを形成する銅板の中に垂直方向に５組の磁気コイルを設置して、上から順に受信コイル（Ｓ１１）・送信コイル（Ｐｌ）・受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）・送信コイル（Ｐ２）・受信コイル（Ｓ２２）とし、送信コイル（Ｐｌ）と送信コイル（Ｐ２）に定周波数電圧を印可し、受信コイル（Ｓ１１）と受信コイル（Ｓ１２）の差分電圧を（ΔＶＳｌ）、受信コイル（Ｓ２１）と受信コイル（Ｓ２２）の差分電圧を（ΔＶＳ２）とし、このΔＶＳｌとΔＶＳ２の差電圧が０Ｖになるように５個のコイル群をこのコイル群の上部に設置したサーボ機構にて昇降させ、その移動量にて銅板内部より溶鋼湯面レベルを検出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、連続鋳造設備におけるモールド内溶鋼湯面レベルを連続的に検出する連続鋳造設備におけるモールド内溶鋼湯面レベル検出装置において、モールドを形成する銅板内側に空洞を開けその中に垂直方向に上から順に受信コイル（Ｓ１１）・送信コイル（Ｐｌ）・受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）・送信コイル（Ｐ２）・受信コイル（Ｓ２２）の５組の磁気コイルが設置され、送信コイル（Ｐｌ）と送信コイル（Ｐ２）には定周波数電圧が印可され、受信コイル（Ｓ１１）と受信コイル（Ｓ１２）の差分電圧を（ΔＶＳｌ）、受信コイル（Ｓ２１）と受信コイル（Ｓ２２）の差分電圧を（ΔＶＳ２）とし、このΔＶＳｌとΔＶＳ２の差電圧が０Ｖになるように５個のコイル群を昇降させるサーボ機構がコイル群の上部に設置され、サーボ機構の移動量にて銅板内部より溶鋼湯面レベルを検出する制御部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、溶鋼湯面レベルの検出レンジが広く（長く）取れること、応答性の良いこと、モールド上部等の操業範囲に検出器が出ないこと及び安全であることを満足した連続鋳造設備の溶鋼湯面レベル検出方法を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の実施例を示すプロセス図、図２はモールド内に設置する本発明のコイル配置図、図３は溶鋼湯面位置変動に対する各出力の関係を示す図である。
【００１８】
図１において、レードル１よりタンディッシュ３へ溶鋼が注がれる。タンディッシュ３内の溶鋼４は、タンディッシュノズル５を介してモールド６内に注入される。注入された溶鋼は凝固引き抜きを行って鋳片８が製造される。モールド６は溶鋼凝固を行う部分であるため熱伝導の良い銅を主体とした合金で作られている。
【００１９】
モールド６内の溶鋼湯面のレベル制御は、モールド内溶鋼湯面７を計測することにより、設定レベル値に対する偏差をレベル制御装置１２にて演算し、操作端駆動装置１３及び操作端駆動シリンダー１４を経由してストッパー１５を上下してモールド内溶鋼湯面７を一定位置に保つように作用する。この図１において、モールド内溶鋼湯面７を計測する方法として、コイル群９とサーボ機構部１０より構成される、本発明の溶鋼湯面レベル計１６（コイル追従型溶鋼湯面計と呼ぶ）とそのコイル追従型溶鋼湯面計１６の制御部１１を使用する。
【００２０】
コイル追従型溶鋼湯面計１６は、図２に示すようにモールド６の銅板内部に垂直方向に穴を開け、その中に５組の磁気コイルを設置する。このコイル群は図３に示すように、垂直方向に上から順に受信コイル（Ｓ１１）・送信コイル（Ｐｌ）・受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）・送信コイル（Ｐ２）・受信コイル（Ｓ２２）とする。この送信コイル（Ｐｌ）と送信コイル（Ｐ２）に定周波数電圧を印可する。そして受信コイル（Ｓ１１）と受信コイル（Ｓ１２）の差分電圧（ΔＶＳｌ）、受信コイル（Ｓ２１）と受信コイル（Ｓ２２）の差分電圧（ΔＶＳ２）とする。
【００２１】
図３において、コイル群が固定した状態で溶鋼湯面が上下に移動した場合、送信コイル（Ｐｌ）と受信コイル（Ｓ１１）・受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）を１組の差分コイルとすれば、受信コイル（Ｓ１１）と受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）の差分出力（ΔＶＳｌ）は、溶鋼湯面が下方から上昇した場合には、図３のように、送信コイル（Ｐｌ）位置までプラスとなり、受信コイル（Ｓ１１）位置でまた０Ｖとなる。
【００２２】
また、送信コイル（Ｐ２）と受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）・受信コイル（Ｓ２２）を１組の差分コイルとすれは、受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）と受信コイル（Ｓ２２）の差分出力（ΔＶＳ２）は、溶鋼湯面が下方から上昇した場合に図のように送信コイル（Ｐ２）位置までプラスとなり、受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）位置でまた０Ｖとなる。従って、更にΔＶＳ２よりΔＶＳｌを差し引けば、ΔＶ（＝ΔＶＳ２−ΔＶＳｌ）が得られ、中央の受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）の溶鋼湯面位置にてこのΔＶは０Ｖとなる。従って図３のＡ部を見れば、中央の受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）より溶鋼湯面が下降側でΔＶはプラス電圧、また中央の受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）より溶鋼湯面が上昇側でΔＶはマイナス電圧となる。
【００２３】
従って、５個のコイル群を一体化し、既知のサーボ機構により、このΔＶが零となるように、つまりマイナス電圧になればコイル群を上昇させ、プラス電圧になればコイル群を下降するように制御すれば、溶鋼湯面の上下に対して中央の受信コイル（Ｓ１２／Ｓ２１）の中心位置が溶鋼湯面同期して上下することとなる。
【００２４】
よって、この既知のサーボ機構の移動量とモールド内の位置とを関連づければ、モールド内の溶鋼湯面の計測が可能となり、本発明の溶鋼湯面レベルを用いて既知技術の溶鋼湯面制御を実施でき、更に従来方式の問題点であった、溶鋼湯面レベルの検出レンジを長くとれること、応答性の良いこと、モールド上部等の操業範囲に検出器が出ないこと、安全であることを満足する溶鋼湯面の検出方法となる。
【００２５】
具体的な形状等は、各コイル径は１０〜２０ｍｍ程度、コイル長さは１０〜２０ｍｍ程度とし、コイル中心間距離は２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度とする。５個のコイル群は極カコンパクトとして筒に収納し、モールド銅板６に縦方向に２０ｍｍφ程度の空洞６ａを設けて挿入し、上部にサーボモータＭとサーボ機構を配置してコイル群と結合し、コイル群を上昇下降させる。
【００２６】
送信コイルの周波数は２０〜１０００Ｈｚ程度とし、この磁束が銅板を透過して溶鋼に到達するべく溶鋼銅板厚みによって最適周波数を選択し適用する。
【００２７】
本発明は各受信コイルを差分処理して使用するため、温度変化や共通な磁界環境には影響を受けにくい。また、零点を中心にしてサーボ機構を作用させるため、任意の値にて作用させるサーボ機構に対して安定した動作となる。さらには、最近の連続鋳造設備には、品質向上のためにモールド内溶鋼を電磁力により撹拌させるモールド（モールド）内電磁撹拌装置がよく用いられ、この電磁撹拌装置の使用周波数は、１〜数Ｈｚ程度であり、本発明への電磁ノイズ源となる可能性がある。
【００２８】
しかし、同様に本発明は各受信コイルを差分処理して使用するため、基本的には共通電磁ノイズは相殺され影響は受けにくいことと、本溶鋼湯面検出方法の適用周波数（２０〜１０００Ｈｚ程度）と電磁撹拌装置の適用周波数（１〜数Ｈｚ程度）には差があるため、電磁攪拌装置の周波数信号を本コイル追従型溶鋼湯面計１６の制御部１１に入力して受信信号から電磁撹拌装置の周波数成分の除去を位相差演算（図示しない）にて行うか、またはハイパスフィルター（図示しない）などの公知の外乱周波数除去処理を行うことにより、本溶鋼湯面検出装置は安定した溶鋼湯面のレベル信号を取り出すことができる。
【００２９】
本コイル追従型溶鋼湯面計１６と本コイル追従型溶鋼湯面計の制御部１１の接続は、必要な信号線をモールドと地上側それぞれコネクター化しておけば、モールドの交換時に容易に切り替え可能となる。銅板が薄く、空洞が形成できずに銅板内に磁気コイルを設置できない場合は、鋼板の背面部材であるバックプレートに磁気コイルを設けることも、もちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例を示すプロセス図である。
【図２】モールド内に設置する本発明のコイル配置図である。
【図３】溶鋼湯面位置変動に対する各出力の関係を示す図である。
【図４】従来の湯面レベル検出方式の例を示す図である。
【図５】従来の湯面レベル検出方式の別の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１．レードル
２．レードルスライディングノズル
３．タンディッシュ
４．タンディッシュ内溶鋼
５．浸漬ノズル
６．モールド
６ａ．空洞
７．モールド内溶鋼湯面
８．鋳片
９．コイル追従型溶鋼湯面計のコイル群
１０．コイル追従型溶鋼湯面計のサーボ機構部
１１．コイル追従型溶鋼湯面計の制御部
１２．レベル制御装置
１３．操作端駆動装置
１４．操作端駆動シリンダー
１５．操作端（ストッパー）
１６．コイル追従型溶鋼湯面計
Ｍ．サーボモータ
２０．モールド
２１．溶融金属
２２．交流電源
２３ａ〜ｃ．送信コイル
２４ａ〜ｄ．受信コイル
２５．信号増幅器
３０．モールド
３１．溶融金属
３２．低周波発振器
３３．磁化コイル
３４．検出コイル
３５．同期検波部
３６．移相器
３７．低周波増幅器
３８．湯面レベル記録計
【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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