JPH0741402B2

JPH0741402B2 - スラグの検出方法および装置

Info

Publication number: JPH0741402B2
Application number: JP60505242A
Authority: JP
Inventors: タイセン，ヴオルフガング; ユーリウス，エトムント; ルードルフブロツク，フランツ
Original assignee: アメパアンゲヴアンテメステヒニクウントプロツエスアウトマテイジ−ルングゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフトウング
Priority date: 1984-10-27
Filing date: 1985-10-17
Publication date: 1995-05-10
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: DE3439369A1; JPS62500646A; ATE47062T1; EP0198910B1; ZA858227B; DE3439369C2; CA1270917A; DE3573545D1; WO1986002583A1; US4816758A; EP0198910A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、金属溶湯の流れ中を一緒に流れる、特に冶金
容器からの注出の際溶鋼中のスラグの検出方法および装
置に関する。

転炉、取鍋または中間容器から鋼を注出する際、溶湯の
表面にスラグ層が存在する。冶金上の理由から、スラグ
が一緒にできるだけ注出されないようにする。スラグの
流出を防止するため、大体において次の方法が公知であ
る。

すなわち取鍋において、スラグが流出できる大体の時間
が求められる。そのため取鍋が空および一杯の状態で重
さを測定されるので、それからそのつどの残量が求めら
れる。充填レベルが限界値に低下したことが計量器の表
示から推論された後、スラグの流出が作業員により視覚
的に確認される。

溶湯の残量が取鍋内張りの摩耗度に関係するため、それ
を不精確にしか求められないことを別としても、とりわ
け高級な鋼種におけるように保護ガスのもとで注出を行
なう場合、この方法は費用がかかる。すなわち注出流を
観察できるようにするため、遮蔽体を一部除去せねばな
らない。これは著しい機械技術的費用を必要とし、さら
に品質を悪下する。

別の方法では視覚的監視をやめて、取鍋中の所定の充填
レベルに達した際流出を中止する。

この方法は、溶湯の残部が取鍋中に残り、これを再び溶
融せねばならないため、不経済である。

本発明の基礎になつている課題は、流出する溶湯中のわ
ずかな割合のスラグを知つて表示でき、そのために注出
流の遮蔽体を除去したり注出を妨害しないような方法に
到達することである。

この課題を解決するため本発明によれば、センサを構成
する送信コイルおよび受信コイルにより金属溶湯の流れ
断面を無接触で包囲し、複数の周波数を含む電流を送信
コイルに印加し、この電流により受信コイルに電圧を誘
導し、周波数を選択してこの電圧を評価し、この電圧の
スペクトル状の複合経過から流れ断面にわたる導電率分
布を求め、それから通過する金属溶湯のスラグの割合
と、摩耗により変化する流れ断面の直径とを求め、溶湯
およびセンサの変化する温度の連続または準連続測定を
行ない、温度データと誘導される電圧スペクトルの測定
値との論理結合を行なう。

溶鋼の導電率はスラグの導電率より著しく大きいので、
注出流中のスラグは局所的導電率を小さくする。測定対
象の導電率の変化は、誘導される過電流したがつて受信
コイルに誘導される電圧の値と位相を変化する。測定対
象の直径の変化は、導電率変化のため生ずる信号とは値
および位相の異なる信号を生ずる。こうして金属溶湯の
スラグの割合と、摩耗により変化する流れ断面の直径と
を、区別して求めることができる。また複数の周波数の
ため磁界の侵入深さが異なる供給電流を使用することに
よつて、導電率の半径方向局部的分布と測定対象の幾何
学的寸法についての付加的な情報が得られる。それによ
り分解能がさらに増大するので、注出流中の非常にわず
かなスラグ割合も知ることができる。なお溶湯およびセ
ンサの温度変化から生ずる誤差は、温度を測定し、スラ
グ割合の計算のため測定値を修正することによつて、大
幅に抑制される。

溶湯およびセンサの温度は連続的に監視されるようにす
る。温度測定は従来技術である。コイルのオーム抵抗か
らセンサの温度が、さらにそれから溶湯の温度が推論さ
れると、これらを求めるのは特に簡単である。材料定数
が通常のように決定された後、装置自体の熱伝搬を計算
することができる。

温度の測定値により、電圧スペクトルの測定値からスラ
グ分布の計算へ入る導電率の値を修正することができ
る。

同様に送信コイルと受信コイルから成る基準装置を使用
し、両送信コイルを直列接続し、両受信コイルを電気的
に逆極性に接続することによつて、感度が著しく高ま
る。

本発明の別の構成では、基準装置の送信コイル上に別の
巻線が設けられ、値および位相の可変な電流が周波数を
選択されてこの巻線へ供給されて、受信コイルの和電圧
がすべての周波数に対して零であるか、または零になる
ようにする。

温度の影響をさらに少なくするために、本発明の別の構
成によれば、特定の半径方向相互間隔をとつて流れ断面
を同軸的に包囲する２つの送信コイルと１つの受信コイ
ルから成るコイル装置を使用するか、または送信コイル
軸線および受信コイル軸線が半径方向に測定対象のまわ
りに設けられ、測定対象に対して同じ半径方向距離で送
信コイルが二等辺三角形の底角外にあり、受信コイルに
誘導される電圧が送信コイルへの適当な電流供給により
すべての周波数に対して零になるように、コイル装置を
動作させる。

測定コイルの信号が位相選択整流器により測定され、ブ
リツジ回路の評価と平衡が計算機またはマイクロプロセ
ツサにより行なわれるのがよい。

本発明による方法を実施する装置は、例えば内張りを備
えた冶金容器において使用され、センサの送信コイルお
よび受信コイルは容器の内張りまたは穴あきれんが中へ
一体化されている。

装置の構成によれば、送信コイルおよび受信コイルと基
準送信コイルも容器の内張りまたは穴あきれんが中へ一
体化されている。

最後に本発明による装置の構成によれば、容器が求めら
れた測定値により制御可能な流出摺動板弁を備えてい
る。

本発明による方法によれば、１つまたは複数の送信コイ
ルおよび受信コイルが流出する注出流のまわりに固定的
に取付けられて、注出流をなるべく同軸的に包囲するこ
とができる。送信コイルは複数の周波数の電流を供給さ
れ、センサコイルに誘導される電圧が、周波数を選択さ
れて値および位相を測定される。計算機またはマイクロ
プロセツサにより、導電率の半径方向分布から溶湯中の
スラグ割合が推論される。

感度を高めるためブリツジ回路が用いられ、送信コイル
と受信コイルから成るその基準装置が、両送信コイルに
同じ供給電流が通るように接続され、一方誘導される電
圧が互いに逆向きとなるように受信コイルが接続され
る。

ブリツジ回路を平衡させて感度を上げるため、基準コイ
ル上へ別の巻線を設けて、周波数を選択して位相および
値の可変な電流を供給電流と同じ周波数で供給する。こ
の補償電流により受信コイルにおける個々の周波数の和
電圧が零になるように測定ブリツジを平衡させる。測定
対象の導電率の変化は零平衡を周波数選択的に不調にす
る。

図面には本発明による方法の適用例と測定回路の原理的
構成が示されている。

第1a図は取鍋または中間容器の穴あきれんがへのセンサ
の機械的取付けを示し、第1b図は取鍋または中間容器の流出管の表面へのセンサ
の機械的取付けを示し、第２図はブリツジ回路にあるセンサおよび基準装置が動
作せしめられる３つの周波数の測定回路を示し、第３図は補償電流により測定ブリツジを平衡させる補償
巻線をもつ３つの周波数用測定回路を示し、第4a図は、２つの送信コイルと１つの受信コイルから成
り、センサコイルが金属溶湯の流れ断面を同軸的に包囲
しているセンサの機械的構成を示し、第4b図は、２つの送信コイルと１つの受信コイルから成
り、センサコイル軸線が半径方向に延びるセンサの機械
的構成を示し、第５図はブリツジ平衡を供給電流により行なう第4a図お
よび第4b図のセンサの測定回路を示す。

第1a図において、冶金容器は１で、溶湯は２で、センサ
の送信コイルは３で、受信コイルは４で、注出流は５
は、流出管は６で、穴あきれんがは７で、流出摺動板弁
は16で示されている。

送信コイル３は注出流５を包囲して、一次磁界を発生す
る。受信コイル４は送信コイル３内に同軸的に存在す
る。両コイル３および４は穴あきれんが７へはめ込まれ
るか、または一体に成形されている。

第1b図は、センサが取鍋または中間容器の流出管６をど
のように包囲するかの例を示している。

送信コイル３と受信コイル４は互いに固定的に結合され
て、流出管６を同軸的に包囲している。送信コイル３お
よび受信コイル４は、流出管６の交換の際容易に除去し
て再び使用することができるように、流出管６に取付け
られている。

感度を高めるため測定装置がブリツジ回路で動作せしめ
られる場合、基準装置は送信コイルと受信コイルから成
り、基準受信コイルに測定コイルとほぼ同じ誘導電圧が
発生されるように、これら両コイルが配置されている。

第２図は、センサおよび基準装置がブリツジ回路で動作
せしめられる３つの周波数の測定回路の原理的構成を示
している。

周波数発生器８は３つの周波数で電力増幅器９を駆動
し、この電力増幅器がセンサの直列接続された送信コイ
ル10と基準装置の送信コイル11に給電する。センサの受
信コイル10aと基準装置の受信コイル11aは互いに逆極性
に接続されて、誘導される電圧がほぼ打消し合うように
なつている。和信号は高抵抗の前置増幅器12を介して位
相選択整流器13へ供給され、この整流器が信号を実数部
と虚数部とに分解して、適当な出力装置14に表示する。

第３図は３つの周波数用測定回路の原理的構成を示し、
センサと基準装置がブリツジ回路で動作せしめられ、補
償電流によりブリツジ平衡が行なわれる。

測定装置と基準装置は第２図のように動作せしめられ
る。基準装置コイル上にはさらに補償巻線15が設けられ
て、別の送信コイルとして動作せしめられる。周波数発
生器８から取出される信号は、調整可能な移相器16a,16
b,16cを介して周波数を選択されて、補償巻線へ給電す
る可変ゲインの電力増幅器9a,9b,9cへ供給される。

補償電流の位相および値は、手動または計算機またはマ
イクロプロセツサ21により調節されて、前置増幅器12の
入力端における入力電圧がすべての周波数に対して零で
あるようにされる。測定対象の導電率が変化すると、ブ
リツジが不調になり、前置増幅器12の入力端に和信号が
生じ、その値と位相から、注出流５の導電率の半径方向
分布を、またそれからスラグ割合を求めることができ
る。

第4a図は、２つの送信コイル3,3aと１つの受信コイル４
から成るセンサの原理的な機械的構成を示している。

送信コイル３は、センサの幾何学的寸法に関係する最適
値をもつ半径方向間隔を受信コイル４に対してもち、こ
の受信コイルは基準コイルとして動作する第２の送信コ
イル3aにより同軸的に包囲される。このコイル装置は機
械的に互いに固定され、なるべく一体に成形され、全体
として所定の間隔をおいて注出流５を包囲している。

第4b図は、２つの送信コイル3,3aと１つの受信コイル４
から成るセンサの原理的な機械的構成を示している。送
信コイル3,3aと受信コイル４は、それらの軸線が半径方
向に向き、受信コイル４に対して送信コイル3aが90°、
送信コイル３が180°ずれるように、配置されている。

第５図は、第4a図または第4b図によるセンサとしてのコ
イル装置をもつ３つの周波数用の測定回路の原理的構成
を示している。周波数発生器８は３つの周波数をもつ電
力増幅器９を駆動し、この電力増幅器がセンサの送信コ
イル３に給電する。周波数発生器８の信号は同時に調節
可能な移相器16a,16b,16cを介して周波数を選択されて
電力増幅器9a,9b,9cへ供給され、これらの電力増幅器が
センサの送信コイル3aへ給電する。センサの受信コイル
４に誘導される電圧は、前置増幅器12を介して位相選択
整流器13へ供給され、これらの整流器が信号を周波数選
択的に実数部と虚数部とに分解して、適当な出力装置に
表示する。

送信コイル3aの補償電流の位相は移相器16a,16b,16cに
より、その値は電力増幅器9a,9b,9cのゲインにより調節
されて、前置増幅器12の入力端にかかる誘導電圧がすべ
ての周波数に対して零になるようにされる。

測定対象５の導電率の半径方向分布の変化により、測定
ブリツジが不調になり、前置増幅器12の入力端に信号が
生じ、その値と位相から、導電率の半径方向分布したが
つて注出流のスラグ割合を求めることができる。測定ブ
リツジの平衡は手動またはマイクロプロセツサ21により
行なうことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ブロツク，フランツルードルフドイツ連邦共和国デ−‐5106レートゲンカルフシユトラーセ 58 (56)参考文献特開昭58−77758（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−76917（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−122656（ＪＰ，Ａ) 特公昭59−16543（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサを構成する送信コイルおよび受信コ
イルにより金属溶湯の流れ断面を無接触で包囲し、複数
の周波数を含む電流を送信コイルに印加し、この電流に
より受信コイルに電圧を誘導し、周波数を選択してこの
電圧を評価し、この電圧のスペクトル状の複合経過から
流れ断面にわたる導電率分布を求め、それから通過する
金属溶湯のスラグの割合と、摩耗により変化する流れ断
面の直径とを求め、溶湯およびセンサの変化する温度の
連続または準連続測定を行ない、温度データと誘導され
る電圧スペクトルの測定値との論理結合を行なうことを
特徴とする、金属溶湯の流れ中を一緒に流れるスラグの
検出方法。
【請求項２】２つの送信コイルと１つの受信コイルを使
用し、送信コイルへの電流の適当な供給により受信コイ
ルを通る個々の周波数の和磁束が零になり、同時に両送
信コイルにより金属溶湯中に誘導される過電流が異なる
大きさをもつように、送信コイルおよび受信コイルを設
けることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の
方法。
【請求項３】送信コイルを受信コイルとして、また受信
コイルを送信コイルとして作用させることを特徴とす
る、特許請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。
【請求項４】流れ断面を包囲する送信コイルと受信コイ
ルから成るコイル装置と、同様に送信コイルと受信コイ
ルから成る基準装置とを使用し、両送信コイルを直列接
続し、両受信コイルを電気的に互いに逆極性に接続する
ことを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の方
法。
【請求項５】基準装置の送信コイル上に別の巻線を設
け、周波数を選択してこの巻線へ値および位相の可変な
電流を供給して、受信コイルにおける個々の周波数の和
電圧を零にすることを特徴とする、特許請求の範囲第４
項に記載の方法。
【請求項６】位相選択整流器により測定コイルの信号を
測定し、計算機またはマイクロプロセツサによりブリツ
ジ回路の評価および平衡を行なうことを特徴とする、特
許請求の範囲第１項ないし第５項の１つに記載の方法。
【請求項７】センサを構成する送信コイル（3,3a,10）
および受信コイル（4,10a）が金属溶湯の流れ断面
（５）を同軸的に包囲し、受信コイル（3,3a,10）が送
信コイル（4,10a）の内側または外側または２つの送信
コイル（3,3a）の間にあり、コイル（3,3a,10;4,10a）
が互いに特定の半径方向相互間隔をとつており、送信コ
イル（3,3a,10）が複数の周波数を発生する周波数発生
器（８）に接続され、受信コイル（4,10a）が出力装置
（14）をもつ位相繊択整流器（13）に接続されているこ
とを特徴とする、金属溶湯の流れ中を一緒に流れるスラ
グの検出装置。
【請求項８】センサの送信コイル（3,3a,10）および受
信コイル（4,10a）が冶金容器（１）の内張りまたは穴
あきれんが（７）中へ一体化されていることを特徴とす
る、特許請求の範囲第７項に記載の装置。
【請求項９】容器（１）が、求められた測定値により制
御可能な摺動板弁（16）を備えていることを特徴とす
る、特許請求の範囲第８項に記載の装置。
【請求項１０】センサを構成する２つの送信コイル（3,
3a）および１つの受信コイル（４）が金属溶湯の流れ断
面（５）に対して同じ半径方向間隔をとつて設けられ、
すべてのコイル（3,3a,4）の軸線が半径方向に向き、一
方の送信コイル（3a）の軸線が受信コイル（４）の軸線
に対して90°ずれ、他方の送信コイル（３）が受信コイ
ル（４）の軸線に対して180°ずれており、送信コイル
（3,3a）が複数の周波数を発生する周波数発生器（８）
に接続され、受信コイル（４）が出力装置（14）をもつ
位相選択整流器（13）に接続されていることを特徴とす
る、金属溶湯の流れ中を一緒に流れるスラグの検出装
置。