JPS6355465A - 溶鋼流速測定装置および方法 - Google Patents

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） 本発明は溶鋼流の流速を測定する装置および方法に関す
る。さらに詳しくは、連続鋳造においてモールド内に流
入する溶鋼流の流速を、浸漬検出子の受けるトルク（回
転モーメント）の検出により測定する装置および方法に
関する。

（従来の技術） 連続鋳造装置においてモールド内の溶鋼の流れを、定量
的に把握することは、スラブ製造上、もっとも重要なポ
イントの１つであり、浸漬ノズルからの片流れ等の発見
にも役立つ貴重な情報の１つである。しかし、溶鋼の流
れを把握することは非常に難しく、従来、はとんど測定
されたことがない。

最近になって、次のようなモールド内溶鋼流の測定方法
が提案された（鉛末　等：鉄と鋼゛８２−５９２０　ｒ
電磁ブレーキによる連鋳々型内の溶鋼流動の制御」）。

即ち、モールド内の溶鋼流中に耐火物からなるロンドな
いしブロックを浸漬し、このロンドの上端にプレートを
介して結合されたストレーンゲージを取り？＝Ｊけ、歪
めの大きさの経時的変化を測定する方法である。

（発明が解決しようとする問題点） しかしこの方法では、流速は、歪み（ストレーン）の経
時的変化の振幅によって評価するのみであり、所定方向
の流速の絶対値を捉えることはできない。たとえば、Ｅ
　Ｍ　Ｂ　Ｒ（Ｉｉｌｅｃｔｒｏ−ＭａｇｎｅｔｉｃＭ
ｏｌｄ　ｎｒＦｌｋｉｎｇ、モールド内溶鋼流の電磁制
動）の使用の有無による歪みの振幅の増減は把握される
が、歪みの絶対値の差は検出されていない。

理論的に溶鋼の流速の増大にともない歪みも増加するこ
とは確かである。しかしストレーンゲージの受＆Ｊる力
は、種々の方向の流れからの流圧の総和となるため、ど
の方向の流れにより、歪みが発生しているか判断できな
い。よってこの方法では直接的に所定方向の溶鋼流速を
求めることは不可能である。

従って本発明の目的は、直接的に所定方向の溶鋼流速を
求める装置および方法を提供することである。

なお、特開昭５９−１０４５１２号公報は溶鋼流速の絶
対値を求める方法を提案している。しかし、この公報に
おける流速計算に必要な抗力係数ＣＤの値は、ベンチテ
ストで正確に求めることはできず、実流により実測して
初めて正確に算出できるものである。従って、この公報
による方法では流速の概略値を求めることができるに留
まる。また、受圧体７ａのような形状を作成するのは極
めて困難であり、十分な精度が出にくい問題がある。ま
た、受圧板７ｄに歪ゲージ７ｈを張り付ける構成のため
、その張り付は方により大きな誤差がでる。従って、従
って本発明の目的はまた、単純な構成で溶鋼流速を正確
に求めることができる装置および方法を提供することで
ある。

（問題点を解決するための手段） かくして本発明の要旨は、流速を測定する溶鋼内に浸漬
されて溶鋼から所定方向の流速に対応するトルクを受け
る検出子と、該検出子に加わったトルクの大きさを測定
するトルク測定手段と、を備える溶鋼流速測定装置であ
る。

また本発明の方法の要旨は、流速を測定する溶鋼内に浸
漬された検出子の受ける溶鋼の所定方向の流速に対応す
るトルクの大きさから溶鋼流速を算出する溶鋼流速測定
方法である。

この場合において、溶損を最少限に抑えるため、検出子
は偏心軸に取り付けられた溶鋼内に浸漬される円柱体よ
り成るものとすることが好ましい。

また検出子が受けるトルクの測定はストレーンゲージに
よることが好ましい。

（作用） 本発明によれば検出子は溶鋼の所定方向の流速に対応す
るトルクを受ける。この所定方向とは、例えば連続鋳造
設備においてタンディツシュからモールド内に浸漬され
たノズルを中心とする水平方向である。

たとえば検出子として偏心軸に取り付けられた浸漬円柱
体を用いた場合、該円柱体は、それ自身および偏心軸の
中心線（中心軸）により決まる平面（つまりその上に円
柱体および偏心軸の中心線が乗る平面）に直交する方向
の流速に対応するトルクを受ける。よってこの場合、該
平面に直交する方向と流速測定を行う所定方向とが一致
するように円柱体を位置させる。

かくして検出子の受けるトルクは測定されるべき所定方
向の流速に対応する。よってこのトルクをストレーンゲ
ージ等で測定することにより該流速を正確に決定するこ
とができる。

（実施例） 次に添付図面を参照しながら本発明の実施例について詳
しく説明する。

第１図は、本発明を連続鋳造設備のモールド内溶鋼流の
流速測定に用いた実施例の全体構成を示す模式的側面図
である。

タンディツシュｌ内の溶鋼は、浸漬ノズル２の孔２ａか
らモールド３内に流入する。モールド３内の溶鋼４中に
は検出子５が浸漬され、偏心軸５ａを介してトルク変換
器６に結合される。

タンディツシュ１底面に取り付けられたトルク変換器に
は、ストレーンゲージより成り、検出子５から偏心軸５
ａを介して伝達された溶鋼流速に対応するトルクを動歪
計７を通して対応電気信号に変換する。即ち、動歪計７
はブリッジ回路を備え、ストレーンゲージの歪による電
気抵抗の変化を検出する。また記録計８はトルクに対応
する電気信号の経時的変化を記録する。なお、一般にト
ルク変換器６は高熱型ではない。よって、この実施例に
おいては、溶鋼イからの輻射熱ががなりあるため防熱板
をとりつけ、内側をエアパージすることにより熱対策を
施している。

次に第２図および第３図を参照しながら・、第１図の装
置の検出子５について詳しく説明する。第２図は検出子
５の模式的平面図、第３図は模式的側面図である。

検出子５は、金属モリブデンおよび高純度のジルコニア
を主成分とするサーメットより成る円柱体より構成され
る。検出子５は、長時間の溶鋼浸漬にも溶損量が少くな
いと誤差が大きくなる。従って、部分的な（局所的）溶
損を極力少なくする意味で、円柱状にした。もちろん平
板状としても流速は検出可能である。さらに溶損の極力
少ない材質の選定も重要であり、本装置では、サーメッ
トで金属モリブデンおよび高純度ジルコニアを主成分と
したものである。検出子５を構成する円柱体の具体的寸
法としては、例えば高さｈを２７０ｍｎ＋　。

半径ｒを１５ｍｌ１１とする。

検出子５は、円柱体の中心線（中心軸）Ｂから偏心した
中心ｆｌ（中心軸〉Ａを有する偏心軸５ａに固定され、
偏心軸５ａはトルク変換器６の入力軸に結合される。従
って検出子５は、取り付番」位置（第２図に実線で示す
）から、中心線Ａを回転中心として回転する（第２図の
破線は図において時計方向にθ°回転した状態を示す）
。なお、偏心軸５ａの偏心量ｄは、例えば１４ｍｍとす
る。

検出子５の取り付は位置は次のように定められる。即ち
、溶鋼流速を測定すべき所定方向（第２図、第３図の流
速を示す矢印Ｖを参照）に対し、中心線入、Ｂにより決
まる平面（即ち中心線Ａ、Ｂを乗せる平面）が直交する
よう検出子５および偏心軸５ａを位置させる。（測定方
向が複数ある場合には、それぞれの方向に応じて複数個
の検出子５を設ける。） 検出子５は、上述のように位置され、偏心軸５ａの中心
線Ａを中心として回転するので、所定方向の溶鋼流速Ｖ
に対応する回転力すなわちトルクＴを受ける。このトル
クＴは具体的には次のように与えられる。

溶鋼が平均流速Ｖで流れているとすると検出子５が受り
る力Ｆは Ｆ＝（１／ｇ）・ｒ・ｖ”　　・ｓ　　・・・（ｔｌで
与えられる。ただしγは溶鋼密度、ｇは重力加速度、Ｓ
は検出子５の溶鋼流に対する存効断面積である。また、
検出子５が受けるトルクＴは、第２図の実線の状態にお
いて、 ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｄｒ ｄ　　　　　　　　　　　　ｄ （２・ａｒｃｃｏｓ（）））＋ｄ（１−））・・１２１
ｒ　　　　　　　　　　　　　　　　ｒ（２）式を整理
すれば、 Ｔ＝２１”ｒ−ｄ　　　・・・・・・・＋３１同様にし
て第２図の破線で示された任意の位置の場合は、 Ｔ＝２Ｆ−ｒ　−ｄ　　−ｃｏｓ　θ　・・・（４）よ
って、（４）弐と（１）式からＶを求めると、よって、
（５）式から回転トルクＴから流速Ｖが一義的に求めら
れる。なお、検出子５の大きさを上述の通りとし、最大
流速を０．４ｍ／ｓｅｃとすると発生するトルクＴは最
大約１４４ｇ−ｃｍとなる。

（発明の効果） 本発明において検出子５に作用する偏心軸５ａの中心線
入を中心とするトルクＴは、測定されるべき所定方向の
流速Ｖに対応する大きさを有する。

従って検出子５および偏心軸５ａの中心により決まる平
面を測定流方向に対向させることにより該方向の流速を
正確に求めることが可能である。

第４図は第１図の実施例装置により測定、記録されたト
ルクＴの経時変化を示したもので、図の矢印位置におい
て検出子５をノズル２の中心から２０ｃｍの位置から１
５ｃｍの位置に変えた場合を示す。

このようにして得られた検出子５の各位置についてのト
ルクＴの時間的平均値（絶対値）から溶鋼４の所“定方
向の流速を上述の（５）式を用いて算出することができ
る。第５図は、このようにして求められたモールド３内
のノズル２を中心とする水平方向の溶鋼流速Ｖとノズル
２の中心からの距離との関係を示すグラフである。なお
、従来の方法ではこのように所定方向の流速を正確に算
出することは不可能であった。

】１ 第６図は、ＥＭＢＲの使用に伴うトルクＴの時間的変化
を示す。図の矢印位置においてＥＭＢ　Ｒ１００＾から
ＥＭＢＲ５０＾に変えられ、これに伴いトルクＴの絶対
値および振幅が変化している。

本装置の導入によりＥＭＢＲの適正な使用が確立でき、
スラブで発生する表面疵の低減に大いに貢献した。第７
図は、矢印の時点における本発明にかかる流速測定装置
の導入による表面疵抑制の効果を示す。

また検出子５をサーメツト製円柱体とした結果、約３時
間の連続測定においても、円柱体には若干の溶損がスラ
グラインで発生したものの溶鋼に浸漬している部分には
、はとんど溶損を生じなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例装置の全体的構成を示す模式
的側面図ないしブロック図： 第２図および第３図は、それぞれ第１図の装置の検出子
の模式的平面図および側面図；第４図は、第１図の装置
による溶―流速に対応するトルクの測定例を示すグラフ
； 第５図は、第１図の装置による測定から求められた溶鋼
流速のノズル中心からの距離による変化を示すグラフ； 第６図は、第１図の装置におけるＥＭＢＲ使用に伴う測
定トルクの時間的変化を示すグラフ；および 第７図は、本発明にかかる流速測定装置の連続鋳造装置
への導入によるスラグ表面疵発生抑制の効果を示すグラ
フである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）流速を測定する溶鋼内に浸漬されて溶鋼から所定
   方向の流速に対応するトルクを受ける検出子と、該検出
   子に加わったトルクの大きさを測定するトルク測定手段
   と、を備える溶鋼流速測定装置。
2. （２）前記検出子は、偏心軸に取り付けられ、溶鋼内に
   浸漬される円柱体より成る特許請求の範囲第１項記載の
   溶鋼流速測定装置。
3. （３）前記トルク測定手段はストレーンゲージを含む特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の溶鋼流速測定装
   置。
4. （４）流速を測定する溶鋼内に浸漬された検出子の受け
   る溶鋼の所定方向の流速に対応するトルクの大きさから
   溶鋼流速を算出する溶鋼流速測定方法。
5. （５）前記検出子は、偏心軸に取り付けられた溶鋼内に
   浸漬される円柱体より成る特許請求の範囲第４項記載の
   溶鋼流速測定方法。
6. （６）検出子の受けるトルクの大きさをストレーンゲー
   ジを用いて測定する特許請求の範囲第４項または第５項
   記載の溶鋼流速測定方法。