(57)【要約】【課題】熱電対の出力信号から電磁攪拌装置からのノイズ信号を除去することで、正確な温度測定が可能な鋳型内溶鋼温度測定方法を提供する。【解決手段】鋳型内溶鋼温度測定方法は、鋳型内の溶鋼を電磁力により撹拌する電磁撹拌手段４を備える連続鋳造装置において、鋳型内の溶鋼温度を熱電対２により測定する鋳型内溶鋼温度測定方法であって、熱電対２からの出力信号１０のサンプリング範囲を、電磁攪拌手段４に印加される電流信号の周期の整数倍となる範囲に決定し、サンプリング範囲において、熱電対２からの出力信号１０の移動平均計算を行うことで、鋳型内の溶鋼温度を算出することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型内の溶鋼を電磁力により撹拌する電磁撹拌手段を備える連続鋳造装置において、前記鋳型内の溶鋼温度を熱電対により測定する鋳型内溶鋼温度測定方法であって、
前記熱電対からの出力信号のサンプリング範囲を、前記電磁攪拌手段に印加される電流信号の周期の整数倍となる範囲に決定し、
前記サンプリング範囲において、前記熱電対からの出力信号の移動平均計算を行うことで、前記鋳型内の溶鋼温度を算出することを特徴とする鋳型内溶鋼温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋳型内の溶鋼温度を熱電対により測定する鋳型内溶鋼温度測定方法に関するものであり、特に、熱電対の出力信号から電磁攪拌装置からのノイズ信号を除去することが可能な鋳型内溶鋼温度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融金属の連続鋳造装置におけるブレークアウトの予知方法として、鋳型を構成する銅板内に熱電対を埋め込み、鋳造中の鋳型銅板の温度変化を測定し、かかる温度変化に基づいてブレークアウトの予知を行う方法が知られている（特許文献１参照）。
また、連続鋳造設備における鋳型内の溶鋼湯面レベルの検出方法として、鋳型を構成する銅板の外周に上下２組の磁気コイルを巻き、磁気コイルの起電圧の変化に基づいて、鋳型内の溶鋼湯面レベルの検出を行う方法が知られている。そして、かかる連続鋳造設備において、鋳型内の溶鋼を電磁力によって撹拌させる電磁撹拌装置を備える場合、磁気コイルの起電圧の検出の際に、電磁撹拌装置が電磁ノイズ源となることが知られており、位相差演算又はハイパスフィルタにより電磁ノイズの除去が行なわれている。（特許文献２参照）。
【０００３】
また、このような電磁ノイズを除去する方法として、アナログ的に処理する方法としては、アナログ回路にフィルタを組み込む方法が知られており、デジタル的に処理する方法としては、シーケンサ等の計算機を用いて処理する方法が一般的である。そして、何れの場合も除去したい電磁ノイズの周波数に合わせてローバスフイルタ又はハイパスフィルタが使用される。
【特許文献１】特開２００５−２９６９７９号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、近年、連続鋳造設備においては、鋳片の品質向上のため、電磁撹拌装置を備えることが一般的となっている。
しかしながら、特許文献１に係る連続鋳造装置においては、電磁攪拌装置を備えた場合、特許文献２に係る連続鋳造設備の場合と同様に、熱電対の出力信号と電磁攪拌装置からの電磁ノイズ信号とが重畳してしまい、正確な温度が測定できないという問題がある。
【０００５】
これは、連続鋳造装置において電磁攪拌装置を備える場合、レイアウト上、熱電対の近傍に電磁攪拌装置の電磁攪拌用コイルが設置されることとなり、電磁攪拌用コイルに印加される交流電流が発する磁場が、直接熱電対の出力信号にノイズとして重畳してしまうためである。
特に、特許文献１に係る連続鋳造装置におけるブレークアウトの予知方法のように、熱電対が検出する温度変化からブレークアウトを予知するシステムにおいては、微小な温度変化に基づく熱電対の出力信号の変化が、電磁攪拌装置からの電磁ノイズ信号に埋もれてしまい、ブレークアウトを検出できない場合があるため問題となる。
【０００６】
そして、かかる電磁攪拌装置からの電磁ノイズ信号を除去する方法として、温度変化に基づく熱電対の出力信号の変化は、電磁攪拌装置の電磁ノイズ信号の周波数より低いため、ローパスフィルタによる処理を行う方法が考えられる。
しかしながら、電磁攪拌装置の電磁ノイズ信号の周波数は数ヘルツ程度であり、温度変化基づく熱電対の出力信号の変化はそれ以下の周波数であるため、ローパスフィルタにより処理するには周波数が低すぎ、熱電対の出力信号と電磁ノイズ信号とを十分に分離することができず、微妙な温度変化を検出できない。また、ローパスフィルタを通した信号は、入力信号に対して、数秒以上の時間遅れが発生するため、リアルタイムの判断を要求するブレークアウト予知には適用することができないといった問題がある。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、熱電対の出力信号から電磁攪拌装置からのノイズ信号を除去することで、正確な温度測定が可能な鋳型内溶鋼温度測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のうち請求項１に係る鋳型内溶鋼温度測定方法は、鋳型内の溶鋼を電磁力により撹拌する電磁撹拌手段を備える連続鋳造装置において、前記鋳型内の溶鋼温度を熱電対により測定する鋳型内溶鋼温度測定方法であって、
前記熱電対からの出力信号のサンプリング範囲を、前記電磁攪拌手段に印加される電流信号の周期の整数倍となる範囲に決定し、
前記サンプリング範囲において、前記熱電対からの出力信号の移動平均計算を行うことで、前記鋳型内の溶鋼温度を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本願請求項１に係る鋳型内溶鋼温度測定方法によれば、熱電対からの出力信号のサンプリング範囲を、前記電磁攪拌手段に印加される電流信号の周期の整数倍となる範囲に決定し、前記サンプリング範囲において、前記熱電対からの出力信号の移動平均計算を行うことで、前記鋳型内の溶鋼温度を算出する構成により、熱電対の出力信号から電磁攪拌装置からのノイズ信号を除去することで、正確な温度測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る鋳型内溶鋼温度測定方法を、ブレークアウト判定システムへ適用した場合を例にして説明する。
図１は本発明の実施形態に係るブレークアウト判定システムの概略構成図である。
ブレークアウト判定システム１は、溶融金属の連続鋳造装置（図示せず）において備えられ、図１に示すように、熱電対２からの熱電対信号を入力する温度変換部３と、ブレークアウト判定装置７との間において、電磁攪拌用コイル（電磁攪拌手段）４に交流電流を印加する電磁攪拌用サイクロコンバータ５の電磁攪拌設定周波数ｓを入力する移動平均演算部６を備えてなる。
【００１０】
熱電対２は、鋳型（図示せず）の温度を測定することで鋳型内の溶鋼の温度を検出するためのものであり、鋳型を構成する銅板内に備えられ、鋳型の温度に応じて電流信号を出力する。ここで、熱電対２が出力する電流信号は、電磁攪拌用コイル４に印加される交流電流が発する磁場の影響を受け、電磁ノイズ信号が重畳した熱電対信号（出力信号）として温度変換部３へと出力されることとなる。
【００１１】
温度変換部３は、熱電対２から熱電対信号を入力し、かかる熱電対信号を温度信号１０に変換し、移動平均演算部６に対して出力する。
電磁攪拌用コイル４は、電磁力により鋳型内の溶鋼を撹拌するものであり、鋳型において熱電対２の近傍に備えられている。
電磁攪拌用サイクロコンバータ５は、電磁攪拌用コイル４に所定の交流電流を印加するとともに、電磁攪拌用コイル４に印加される交流電流の周波数の値である電磁攪拌設定周波数ｓを、移動平均演算部６に対して出力する。なお、電磁攪拌用サイクロコンバータ５が印加する交流電流の周波数は、鋳型からの溶鋼の引き抜き速度、鋼種等の操業条件に応じて適宜設定可能となっている。
【００１２】
移動平均演算部６は、温度変換部３から入力される温度信号１０について、電磁攪拌用サイクロコンバータ５から入力される電磁攪拌設定周波数ｓに基づいて移動平均計算を行い、補正温度信号１１を算出し、ブレークアウト判定装置７に対して出力する。
ブレークアウト判定装置７は、移動平均演算部６から入力される補正温度信号１１に基づきブレークアウトの有無を判定する。なお、ブレークアウト判定装置７におけるブレークアウトの判定は、温度信号に基づいてブレークアウトを判定する公知の様々な方法を用いることが可能である。
【００１３】
次に、移動平均演算部６における補正温度信号１１の算出方法について説明する。
図２は移動平均演算部における処理のフローチャートである。図３は電磁攪拌設定周波数に基づき、温度信号の移動平均計算を行うサンプリング範囲を決定する例を示す図である。図４は熱電対から出力される実際の温度変化に基づく信号と、電磁ノイズ信号が重畳した温度信号と、移動平均処理後の補正温度信号との関係を示す図である。
【００１４】
図２を参照して、移動平均演算部６における処理を説明すると、溶融金属の連続鋳造装置の操業が開始されると、移動平均演算部６においては、まず、温度信号１０の移動平均計算を行うためのサンプリング範囲の決定が行なわれる。
かかるサンプリング範囲の決定においては、まず、移動平均演算部６に、電磁攪拌用サイクロコンバータ５から電磁攪拌設定周波数ｓが入力される（ステップＳ１０１）。
【００１５】
次に、入力された電磁攪拌設定周波数ｓに基づいて、下記式（１）により温度信号１０について移動平均計算を行うサンプリング点数ｍを算出する（ステップＳ１０２）。
ｍ  ＝  ｎ／（ｓ×ｈ）    ・・・（１）
ここで、ｈは、温度変換部３から移動平均演算部６への温度信号１０の入力周期を示すサンプリング周期である。なお、サンプリング周期ｈは任意に設定可能である。
【００１６】
また、ｎの値は、ｎ＝１，２，３，・・・というように整数に設定され、これにより、サンプリング点数ｍが電磁攪拌用コイル４に印加される交流電流信号の周期の整数倍となる範囲において決定される。すなわち、温度信号１０のサンプリング範囲が、電磁攪拌用コイル４に印加される交流電流信号の周期の整数倍となる範囲に設定されることとなる。なお、ｎの値は、サンプリング周期ｈ、温度信号１０の入力から補正温度信号１１の出力までの時間遅れの許容性、移動平均演算部６のデータ記憶容量等との兼ね合いにおいて適宜設定されるが、通常は、電磁攪拌用コイル４に印加される交流電流信号の周期に対してサンプリング周期ｈが十分短いため、ｎの値は１又は２程度で十分である。さらに、電磁攪拌用コイル４に印加される交流電流信号の周波数によって、ｎの値を変更しても良い。
【００１７】
例えば、移動平均演算部６において、サンプリング周期ｈを２０ｍｓｅｃ、移動平均演算部６における入力データの記憶容量を最大６４点に設定し、電磁攪拌設定周波数ｓとして１Ｈｚ、１．５Ｈｚ及び２．５Ｈｚが入力された場合において、温度信号１０のサンプリング点数ｍ及びサンプリング範囲を決定すると、図３に示すように、１Ｈｚの場合サンプリング点数ｍは５０、１．５Ｈｚの場合サンプリング点数ｍは３３、２．５Ｈｚの場合サンプリング点数ｍは４０となる。ここでは、１Ｈｚ及び１．５Ｈｚのときｎ＝１に設定し、２．５Ｈｚのときｎ＝２に設定している。これは、移動平均演算部６の入力データの記憶容量である６４点を超えない範囲において、ｎが最大の値をとるようにしたものである。また、これにより、温度信号１０の入力から補正温度信号１１の出力までの時間遅れは、最大で１秒となり、ブレークアウト予知判断には全く影響ないレベルに抑えることを可能としている。
【００１８】
サンプリング点数ｍの決定後、移動平均演算部６に、温度変換部３から温度信号１０が入力される（ステップＳ１０３）。
そして、移動平均演算部６は、初期段階においては、サンプリング点数ｍ分、即ち、電磁攪拌用コイル４に印加される交流電流信号の周期の整数倍となる範囲に設定されたサンプリング範囲分の温度信号１０が入力された時点で、かかるサンプリング範囲における温度信号１０について移動平均処理を行う（ステップＳ１０４）。一方、サンプリング範囲分の温度信号１０が入力され記憶された後は、その中の最初（時間的に最も過去）に入力されたデータを、温度変換部３からの最新の温度信号１０に更新して、移動平均処理を行っていけばよい。
【００１９】
さらに、移動平均演算部６は、移動平均処理により算出された平均データ１点を、補正温度信号１１としてブレークアウト判定装置７に出力する（ステップＳ１０５）。
そして、移動平均演算部６は、ステップＳ１０３からステップＳ１０５までの処理を、溶融金属の連続鋳造装置の操業が終了するまで繰り返す（ステップＳ１０６）。
なお、溶融金属の連続鋳造装置の操業の途中において、電磁攪拌設定周波数ｓが変更された場合においては、その時点においてステップＳ１０１に戻り処理が継続されることとなる。
【００２０】
上記処理を行うことで、移動平均演算部６によれば、図４に示すように、電磁ノイズ信号が重畳した温度信号１０から、電磁ノイズ信号を除去した補正温度信号１１を得ることができ、かかる補正温度信号１１は、熱電対から出力される実際の温度変化に基づく信号と略同一の信号となっていることがわかる。そして、補正温度信号１１によれば、鋳型内の溶鋼の微小な温度変化を抽出することが可能となり、よって、正確な温度測定が可能となる。
【００２１】
そして、ブレークアウト判定装置７において、補正温度信号１１に基づきブレークアウトの予知を行なうことで、制度の高いブレークアウトの予知を行なうことが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態においては、種々の変更を行うことが可能である。
例えば、本実施形態においては、本発明に係る鋳型内溶鋼温度測定方法を、ブレークアウト判定システム１へ適用した場合を例にして説明したが、熱電対により鋳型内の溶鋼温度の測定を行なうあらゆる装置に適用することが可能である。
【実施例】
【００２２】
図５は本発明に係る鋳型内溶鋼温度測定方法を用いて、ある任意の時刻から０．５℃／秒の温度上昇をする信号に電磁ノイズ信号が重畳した温度信号から、補正温度信号を算出した場合の、温度信号と補正温度信号との関係を示す図である。なお、本実施例においては、電磁攪拌設定周波数ｓが１Ｈｚ、サンプリング周期ｈを２０ｍｓｅｃ、サンプリング点数ｍを５０点に設定している。
図５に示すように、電磁ノイズ信号が重畳した温度信号１０に対して、移動平均処理後の補正温度信号１１によれば、温度変化の状態を十分に抽出可能となっていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係るブレークアウト判定システムの概略構成図である。
【図２】移動平均演算部における処理のフローチャートである。
【図３】電磁攪拌設定周波数に基づき、温度信号の移動平均計算を行うサンプリング範囲を決定する例を示す図である。
【図４】熱電対から出力される実際の温度変化に基づく信号と、電磁ノイズ信号が重畳した温度信号と、移動平均処理後の補正温度信号との関係を示す図である。
【図５】本発明に係る鋳型内溶鋼温度測定方法を用いて、ある任意の時刻から０．５℃／秒の温度上昇をする信号に電磁ノイズ信号が重畳した温度信号から、補正温度信号を算出した場合の、温度信号と補正温度信号との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ブレークアウト判定システム
２  熱電対
３  温度変換部
４  電磁攪拌用コイル
５  電磁攪拌用サイクロコンバータ
６  移動平均演算部
７  ブレークアウト判定装置
１０  温度信号
１１  補正温度信号
ｓ  電磁攪拌設定周波数
ｍ  サンプリング点数
ｈ  サンプリング周期
【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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