JPS61239120A - 鋳造モールド湯面計 - Google Patents

鋳造モールド湯面計

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JPS61239120A
JPS61239120A JP7936485A JP7936485A JPS61239120A JP S61239120 A JPS61239120 A JP S61239120A JP 7936485 A JP7936485 A JP 7936485A JP 7936485 A JP7936485 A JP 7936485A JP S61239120 A JPS61239120 A JP S61239120A
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agc
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electromagnetic induction
level
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JP7936485A
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Morio Saito
斉藤 森生
Hajime Yamashita
元 山下
Seigo Ando
安藤 静吾
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JFE Engineering Corp
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造における電磁誘導式鋳型湯面レベル計
の校正方法及び装置の改良に関するものである。
〔従来の技術〕
連続鋳造設備において、鋳型内の湯面レベルを自動制御
することは、鋳造品の品質特に表面品質を保持するため
にも、あるいは操業の自動化省力化の面からも極めて重
要なことである。特に最近、連鋳による鋳込作業の完全
自動化の試みが鉄鋼各社において研究されているが、こ
れは連鋳鋳込作業の開始、終了作業を自動化するもので
、通常オートスタート、オートストップと称されている
このうちオートスタートは、湯面レベルが定常位置にな
るまで注湯する際の技術で、非定常状態にある湯面を制
御する技術とともに、湯面レベル計の選択が重要になっ
てくる。湯面レベル計にはRI式、電磁誘導式、熱電対
式などがあり、夫々に特長をもっているが、中でも電磁
式が性能、安全性において他方式よシ優れている。第1
表は各方式の比較を示すものである。
第1表 電磁誘導式は上記のように性能その他について他方式よ
り優れているが、鋳型寸法が小型になると測定位置の@
型やノズルからの距離によって誤差を生ずるので、使用
に当って校正(キャリブレーション)の必要がある。以
下この校正方法の一例としての1ポイントAGCについ
て説明する。
第2図は電磁誘導式レベル計の構成図である。
図中(1)は発振器、(2)は増幅器、(3)はセンサ
コイル、(4)は加算器、(4)は検波器、(5)はオ
ツシレーションフィルタ、(6)はりニアライザ、(7
)は基準電圧設定部、(8)はスイッチ回路、(9)は
制御回路である。
先ず湯面レベル測定のメカニズムを説明する。
湯面レベルの測定に当つ3ては、センサコイル(3)を
連鋳設備の所定位置に配置し、発振器(1)によυ高周
波電流をセンサコイル(3)に供給すると、センサコイ
ル(3)のインピーダンスは、鋳型内の湯面レベルによ
って変化するので、このインピーダンス変化を電圧とし
て取り出し、加算器(4)を介し増幅器(2)にフィー
ドバックする。
この測定回路において、 発振器(1)の出力電圧〔増幅器(2)への入力電圧〕
””ein 増幅器(2)の出力電圧 ・・・8out湯面レベルに
対応したセンサコイル(3)の出力電圧       
       ・・・式h)増幅器(2)の増幅度  
・・・G。
とすると;次式(1)が成立する。
すなわち増幅器(2)の出力e。utは湯直レベルを表
わすf(h)によって変化することが判る。従って増幅
器(2)の出力音、オツシレーションフィルタ(5)に
よって鋳型の振動成分を除去するとともに、リニアライ
ザ(6)によって非線型信号を線型化してやれば、これ
が場面レベルを示すものとなる。
次にこのレベル計の校正方法を説明する。第3図はレベ
ル計校正方法の原理を示すものである。
y軸は増幅器(2)の出力電圧、y軸は湯面レベルであ
る。曲線人は基準となる特性を示すもので、レベル計の
出力特性が曲線Aのようであれば、レベル計の指示は正
しいのである。しかし実際の湯面レベルの測定に際して
は、センサコイル(3)と鋳型との間隔が常に一定とは
限らず、鋳造条件で異なるので、レベル計の出力特性は
その度に異なり、例えば曲線Bのような出力特性をとる
こととなる。
その念め予め定めた湯面レベル位置xoにおいて、レベ
ル計の出力電圧が規単電圧7oとなるようにレベル計の
ゲインを調整して、曲線Bを曲線Aに一致させる。これ
が1ポイントAGCと呼ばれている校正方法である。
この校正方法を第2図の回路について説明する。
先ず増幅器(2)の出力(レベル計出力)と、基準電圧
との偏差量を常に求めておく。スイッチ回路(8)は通
常は開かれた状態にある。湯面レベルが基塩レベル(x
o)となった時点で、オパレータが操作してスイッチ回
路(8)ヲ閉じると、偏差量は制御回路(9)ヲ介して
加算器(4)に加えられる。この回路によシ増幅器(2
)→スイッチ回路(8)→制御回路(9)→加算器(4
)のフィードバック回路が形成され、偏差量を零とする
すなわちレベル計出力電圧を基準電圧(yo)にするこ
とによシ、増幅器(2)の増幅度G1→01′に制御回
路(9)によって制御しそれを保持することによって校
正を終るのである。
この人GC回路を含めたレベル計出力e。utは次の式
(2)で表わされる。
以上述べたようなAGC方式には、1ポイントAGCの
他に、溶鋼の存在しない(つまシ無限遠に存在する)状
態での校正方法でおる無限大AGC方式がある。
次に電磁誘導式レベル計を用いたオートスタートの実施
例を説明する。第4図(9)において←Qはタンディツ
シュ、αυはスライディングノズル、azは湯面レベル
感知電極、αjは鋳型、α荀はダミーパー、α9はレベ
ル計センサ、αeはレベル計増幅器、a7)はオートス
タート制御装置、αlは油圧装置、醤はスライディング
ノズル駆動用シリンダ、(至)はピンチロールである。
スタート時スライディングノズルaυは規定開度に設定
されている。タンディツシユaO内に注入された溶鋼は
、所定量になるまでタンディツシユαQ内に貯留される
。(b)図のIの状態である。タンディツシュ(至)内
の溶鋼が所定量を超えると、溶鋼はタンディツシユaQ
内に設けられた堰を超えて流出し、スライディングノズ
ルaI)′lr:介して鋳型α3内に注入される。鋳型
aJ内にはダミーパーα尋が設置されておシ、溶鋼はダ
ミーパー04を底として、凝固しつつ鋳型([3内に貯
留され湯面は上昇してゆく。
すなわち(b)図■の状態である。鋳型α1内の溶鋼の
湯面が上昇し湯面電極感知レベルazに達すると、レベ
ル計に対しAGC指令が発令され、レベル計はこの指令
により前述の方法で校正が行なわれるのである。校正が
終ると、このレベル計を使用して非定常状態の湯面レベ
ルを所定位置まで制御しながら上昇させる。(b)図I
の状態である。この後所定位置で湯面レベルのコントロ
ールを行ないながら、連鋳作業が続けられるのである。
以上述べたように、電磁誘導式レベル計を使用してオー
トスタートを行なうためには、レベル計の校正は必要不
可欠の条件である。この実施例では1ポイントAGC方
式を採用したがタンディツシュ(至)を鋳型αjに設置
した時点で、無限大AGCを行ない、レベル計を校正し
てもよい。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところでこのAGC方式を利用するレベル計の校正方法
は、鋳造品が大きい場合は問題はないが、ビレットの連
鋳のような小断面の鋳型のオートスタートに適用する際
には次のような問題がある。
すなわち ■ 小断面鋳型においては、鋳込開始時における湯面上
昇速度が早すぎて、十分な校正精度が得られず、オート
スタートに適用できない。一般に湯面上昇速度はスラブ
鋳造の場合は5〜8w−であるが、小断面ビレットなど
の場合は、20〜40W−とスラブの場合の数倍の速さ
となる。AGC校正所要時間は普通500 m−8−必
要である。従って小断面の鋳型に従来技術のAGC校正
方法を適用すると、校正している間に湯面が10〜20
■変化することになり、湯面計としての機能は失われオ
ートスタートなどへの適用は不可能である。
■ ビレット連鋳のような小断面鋳型に利用しうる電磁
誘導式レベル計としては、同一出願人による差分電圧帰
還法による渦流式レベル計などが知られているがセンサ
とノズル、鋳型との相対距離の変化による誤差が大きく
なる。第5図は小型電磁誘導レベル計に対して無限大A
GCを行なった結果を示すものであるが、レベル計と鋳
型側壁やノズルとの相対距離の変化に伴なって5〜7w
程度の誤差があり、回路ノイズによるAGCII差6〜
4mと合計するととても充分な校正精度は得られない。
本発明は上述の従来の校正方法の問題点を解消した、高
精度かつ高速な校正方法及び装置を提供しようとするも
のである。
〔問題点を解決する念めの手段〕
電磁誘導式レベル計の校正回路において、AGC切替器
、無限大電圧設定部及び高速演算回路を添設した。
〔作用〕
以上の構成により校正に要する時間が、従来の500 
m−s、から40 m、s、と大幅に短縮できるととも
に、1ポイントAGCと無限大AGCとの何れでも利用
できることとなった。
この事情例ついて更に詳しく述べる。鋳型側壁やノズル
などの影響によシセンサコイル(3)の出力電圧f (
h)がΔfだけ変化してf (h)十Δfになったとき
、レベル計出力電圧e。utがe。ut+Δeに変化し
たとすると、 となる。(3)式において、Δe = Ovにするには
この式は次のことを示している。
■ eoutとKとの関係は双曲線で表現される。
(X軸はKey軸はθ。ut ) ■ 鋳型側壁、ノズルなどがレベル計出力電圧に及ぼす
影響は、この双曲線がX軸方向に平行移動することであ
る。
■ Kをに一Δf =Oとなるように調整することで、
レベル計出力電圧をもとの電圧e。utに復元すること
ができる。
以上のことから基準位置に対応する電圧e。utのずれ
Δeはに一Δf=oが成立するように係数Ki段設定れ
ばよい。すなわち従来は非線型なレベル計出力特性に対
して、P工動作によるフィードバック系を構成していた
ので、積分回路の存在によって校正に時間を要してい念
のである。しかし本方式によれば校正に必要な制御量が
直ちに決定できるため校正時間の短縮が可能となるので
ある。
さらに本方式が実現可能であるためには、次の6項は前
程条件となる。
■ ΔeとΔfとの関係が定まった法則で規定されてい
る。
■ Δ・からΔfを求める高速演算回路が実現しうるこ
と。
■ 校正前においてe。utが飽和していないこと。
以上の前程条件の実現可否についての検討結果を以下に
説明する。
第6図は鋳型側壁とセンサとの距離dを変化させその各
々の場合について測定した制御電圧とレベル指示値との
特性曲線を基準位置で重ね合せたものである。この図か
らみてレベル指示値が90−以上になると特性に若干の
差がみられるものの、全般的には実用的には不変である
とみて差支えない。従ってΔ・とΔfとの関係は外乱の
有無によって影響をうけないと判断できる。
次にΔ・とΔfとの関係について検討する。取扱いを簡
便にするため、式(2)においてe。utをY、に’e
xで置換えると式(2)は次式(4)で表わされる。
・・・・・・ (4) X+a ただしa e bは常数である。
第7図において曲線Cは基準状態における特性を、曲線
りはゲイン変化により変化した後の特性を示している。
基準の特性曲線(0においては、X= x6のとき、7
=)’Oであり、変化後の特性曲線(ハ)においては、
x=xoのときy = ytであったとする。ここで)
’t = 7o+Δyである。今曲線鋤において、x=
x1のときY = Toとなるとすれば、次式(5)が
成立する、なおXI = X6+ΔXである。
式(5)を展開し、整理すれば次式(6)を得る。
b        b ΔX=−−□    ・・・・・・(6))’o   
To+Δy これは偏差量と制御出力との関係が双曲線で表わされる
ことを示しておシ、この程度の関数関係においては、特
にマイコンなどを使用しなくても市販の安価なマルチフ
ァンクションモジュール等によって演算可能である。又
該モジュールはアナログ動作が可能で、時間遅れのない
回路を構成することができる。
さらにゲイン変化によるレベル計出力電圧e。utの飽
和に関しては、事前に無限大人GC等により飽和しない
状態に保つことが可能である。
第8図は制御係数Kをステップ状に変化させた時の、レ
ベル計出力電圧Eの制御電圧Fの変化に対する応答時間
測定例を示す線図である。図に示すように所要時間は約
40 m、s、  で従来の装置の場合500 mal
を要していたのに比べ、AGC所要時間を大幅に短縮し
うろことが判る。
〔発明の実施例〕
第1図は本発明の一実施例を示すオートスタート用AG
O回路の構成図である。図中(1)〜(9)は従来の装
置と同一部品である。αOはAGC切替器、Uυは無限
大電圧設定部、02は高速演算回路である。
図においてAGC切替器αOを切替えることによリ、1
ポイントAGC,無限大AGCいずれにも使用できるよ
うに構成されている。すなわち1ポイントAGC指令時
には、レベル計出力電圧と基準電圧設定部(7)との偏
差量が制御回路α邊に入力され、無限大AGCの場合に
はAGC切替器αQを切替えて、レベル計出力電圧と無
限大電圧設定部αυとの偏差量が制御回路(9)K入力
されるようになっている。このように本発明は、従来の
回路を大幅に変更することなく容易に改造できる利点が
ある。
なお本実施例はオートスタートへの適用について述べた
が、これに限定されず高速に校正を行なう必要のある装
置に対し適用可能である。
〔発明の効果〕
本発明は連鋳による鋳込装置の電磁誘導式レベル計にお
いて、その校正回路にAGC切替器と、無限大電圧設定
部と、高速演算回路とを備えて、1ポイントAGC,無
限大AGCがともに使用可能とするとともに、AGCの
所要時間を大幅に短縮したので、ビレット鋳造など小断
面鋳造品の連鋳においても高精度、迅速な校正ができる
ようになシ、オートスタートを可能ならしめるという優
れた効果を上げることができ次。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す電磁誘導式レベル計の
構成図、第2図は従来の電磁誘導式レベル計の構成図、
第3図は湯面レベルとレベル計出力電圧の関係を示す線
図、第4図は従来の連続鋳造の構成図、第5図はレベル
計センサと鋳型との距離の変化に応じたレベル計指示値
の変化を示す線図、第6図はレベル計のセンサと鋳型側
壁との距離による制御電圧−レベル指示値特性曲線の変
化を示す線図、第7図は制御電圧−レベル指示値特性曲
線を示す線図、第8図は制御電圧を変化させたときのレ
ベル計出力電圧の応答特性を示す線図である。 図中(1)は発振器、(2)は増幅器、(3)はセンナ
コイル、(4)は加算器、(7)は基準電圧設定部、(
8)はスイッチ回路、(9)は制御回路、αQはAGC
切替器、al)は無限大電圧設定部、Q3は高速演算回
路である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)連続鋳造に使用する電磁誘導式レベル計の制御回
    路において、AGC切替器と、無限大電圧設定部と、高
    速演算回路とを備え、1ポイントAGCと無限大AGC
    とを併用して前記電磁誘導式レベル計の校正を行なうこ
    とを特徴とする電磁誘導式レベル計の校正方法。
  2. (2)上記電磁誘導式レベル計の校正装置を、基準電圧
    設定部と、スイッチ回路と、制御回路と、無限大電圧設
    定部と、AGC切替器と、高速演算回路とより構成した
    ことを特徴とする電磁誘導式レベル計の校正装置。
JP7936485A 1985-04-16 1985-04-16 鋳造モールド湯面計 Granted JPS61239120A (ja)

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