特許 5800241 連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベル及びモールドパウダー厚の測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5800241

(24)【登録日】2015年9月4日

(45)【発行日】2015年10月28日

(54)【発明の名称】連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベル及びモールドパウダー厚の測定方法

(51)【国際特許分類】

   B22D 11/16 20060101AFI20151008BHJP

   B22D 11/108 20060101ALI20151008BHJP

【ＦＩ】

   B22D11/16 104H

   B22D11/108 Z

【請求項の数】2

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-175985(P2012-175985)

(22)【出願日】2012年8月8日

(65)【公開番号】特開2014-34046(P2014-34046A)

(43)【公開日】2014年2月24日

【審査請求日】2014年8月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】新日鐵住金株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114410

【弁理士】

【氏名又は名称】大中 実

(72)【発明者】

【氏名】村上 敏彦

【審査官】 酒井 英夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−００６２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１０８４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５１０２７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２２Ｄ １１／００−１１／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベルを測定するための電磁式の第１レベル計と、中心周波数が２０ＧＨｚを超え３２ＧＨｚ以下で周波数変調幅が４ＧＨｚを超え８ＧＨｚ以下であるマイクロ波を送信するマイクロ波式のレベル計であって、前記第１レベル計に設定された測定範囲と重複する範囲及びこれよりも低い範囲の湯面レベルを測定可能な第２レベル計とを使用し、
湯面レベルが前記第１レベル計に設定された測定範囲の下限に到達するまでは、前記第２レベル計で測定した湯面レベル測定値を湯面レベルとして出力し、
湯面レベルが前記第１レベル計に設定された測定範囲の下限に到達した後は、前記第１レベル計で測定した湯面レベル測定値を湯面レベルとして出力し、なお且つ、前記第１レベル計の測定値及び前記第２レベル計の測定値に基づき、溶融金属上に投入されたモールドパウダーの厚みを算出することを特徴とする連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベル及びモールドパウダー厚の測定方法。

【請求項2】

前記第１レベル計で測定した湯面レベル測定値と、前記第２レベル計で測定したモールドパウダーの上面レベル測定値とに基づき、モールドパウダーの全厚みを算出し、
前記第２レベル計で測定したモールドパウダー溶融層の上面レベル測定値と、前記第２レベル計で測定した湯面レベル測定値と、モールドパウダー溶融層の比誘電率とに基づき、モールドパウダー溶融層の厚みを算出することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベル及びモールドパウダー厚の測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベル及びモールドパウダー厚の測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鋼の連続鋳造工程では、溶鋼を鋳型内に注入して冷却し、凝固シェルを生成させ、鋳型下方に連続的に引き抜くことで鋳片を製造している。この連続鋳造工程において、鋳型内の溶鋼の湯面レベル制御は、従来、電磁式のレベル計（渦流センサー等）を用いて湯面レベルを測定することで実施されている。電磁式のレベル計の測定範囲は、必要な測定精度を得る観点から、電磁式レベル計の下面から１５０〜２００ｍｍ程度とされている。

【0003】

また、鋳型と凝固シェルとの間の潤滑等を目的として溶鋼上に投入されるモールドパウダーは、近年多種多様の鋼種に対応するための開発が行われている。鋼の連続鋳造工程におけるモールドパウダーの厚みは、従来より操業管理の重要な因子である。しかしながら、操業の安定性の指標となり得るモールドパウダーの厚みを操業中に連続的に測定する方法は実用化されていない。

【0004】

鋼の連続鋳造工程におけるモールドパウダー溶融層の厚み測定方法としては、検尺棒を用いた測定方法（例えば、特許文献１）や、多周波渦流式の測定方法（例えば、特許文献２〜４）などが提案されている。

【0005】

特許文献１の従来技術の欄に記載のように、鉄線検尺棒とモールドパウダーの融点よりも低融点の金属アルミ線検尺棒とを用いる方法では、モールドパウダーの融点で溶融しない鉄線検尺棒と溶融する金属アルミ線検尺棒との溶損差をパウダー溶融層の厚みとするため、低融点のモールドパウダーについては測定が困難である。また、連続的に測定を行う場合、金属アルミ線検尺棒が溶鋼中に溶解していくため、不純物が鋳片に添加されることになり、実用化するには問題があった。上記従来技術に鑑み、特許文献１では、鉄棒部の表面に銅メッキ部を形成した検尺棒を用い、銅メッキ部の溶損又は変色によりモールドパウダー溶融層の厚みを精度良く測定することを提案している。しかしながら、溶鋼に銅メッキが溶解していく問題があることは、上記従来技術と同じである。

【0006】

一方、鋳片の品質に影響を与えない非接触式の測定方法として、複数の周波数を用い、各周波数における位相情報と絶対値情報の双方を用いてモールドパウダー溶融層の厚みを測定する方法が、特許文献２、３に提案されている。これら多周波渦流式の測定方法は、モールドパウダーの種類や溶鋼面の温度によって測定精度が悪化する場合がある。このため、特許文献４では、モールドパウダーの種類や溶鋼面の温度の影響による誤差を補正して、高精度に測定する方法が提案されている。しかし、多周波渦流式の測定方法で用いられる多周波過流式センサーは大型化し、小面積の溶鋼湯面への適用は困難で且つ高価となることなどから、実用化するのは困難であった。また、多周波渦流式センサーでは、モールドパウダーの全厚み（溶融層の厚みとその上にある粉体層の厚みとの和）を把握するのに必要な粉体層の上面レベルの測定ができないという問題もあった。

【0007】

ところで、前述のように、電磁式のレベル計（渦流センサー等）によって湯面レベルを精度良く安定して測定できるのは、電磁式レベル計の下面から１５０〜２００ｍｍ程度の範囲である。これに対して、連続鋳造設備の鋳型、特にスラブ連続鋳造機の鋳型は、９００ｍｍ程度の高さを有している。連続鋳造設備で鋳造を開始する際、この鋳型内には下方への溶融金属の漏洩を防止するために下方からダミーバーが挿入されるが、このダミーバーの上端は、通常、鋳型高さのちょうど中間程度の位置に位置決めされる。従って、電磁式レベル計の下面と鋳型の上端とが面一であるとすれば、タンディッシュから浸漬ノズルを介して鋳型内への溶融金属の注入を開始し、鋳型内に溶融金属が溜り始めてその湯面が徐々に上昇していく過程において、電磁式レベル計の下面から約３００〜２５０ｍｍの間の湯面上昇については電磁式レベル計で湯面レベルを測定することができない。一方、浸漬ノズルからの溶融金属の注入初期から湯面レベルを測定することは、初期のノズル詰まりや過大な注入を予期する上で重要であるため、広範囲に亘る湯面レベルの測定が望まれていた。

【0008】

以上のような問題に鑑み、特許文献５、６には、鋳造開始時の鋳型内湯面レベルが上昇し始めて電磁式レベル計による湯面レベルの測定が可能になるまでの間は、熱電対式レベル計を使用して湯面レベルを測定する一方、湯面レベルが電磁式レベル計の測定可能範囲に到達した場合には、使用していた熱電対式レベル計を電磁式レベル計に切替えることが提案されている。しかしながら、熱電対式レベル計は、鋳型内に埋設されて使用されるので、応答性が悪いという問題がある。また、モールドパウダーの厚み（モールドパウダーの全厚み及びモールドパウダー溶融層の厚み）を測定することができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平９−７９８０５号公報

【特許文献2】特開２００５−２２１２８２号公報

【特許文献3】特開２００６−２０５２２７号公報

【特許文献4】特開２００７−２１５２９号公報

【特許文献5】特許第３２２１９９０号公報

【特許文献6】特許第３８３２３５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、斯かる従来技術に鑑みなされたものであり、連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベルを溶融金属の注入初期から連続的に測定可能であり、なお且つ、モールドパウダー厚を連続的に測定可能な方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

前記課題を解決するため、本発明は鋭意検討した結果、粉体や固体の界面までの距離を測定する装置としてマイクロ波式レベル計が実用化されており、測定分解能は渦流式センサーに比べると劣るものの、測定可能範囲が渦流式センサーよりも広いことに着眼した。また、マイクロ波は、空気中での温度変化に影響されず、物体を透過する特性があるため、モールドパウダーの上面と溶融金属の湯面との２界面を分離して検出可能ではないかと考えた。さらには、モールドパウダーの上面と、モールドパウダー溶融層の上面と、溶融金属の湯面との３界面を分離して検出可能ではないかと考えた。
そして、従来の過流式センサー等の電磁式のレベル計で測定範囲外となる範囲の湯面レベルをマイクロ波式のレベル計で測定し、湯面レベルが電磁式レベル計の測定範囲内に到達した後は、電磁式レベル計で湯面レベルを測定すると共に、２界面又は３界面の分離検出可能なマイクロ波式レベル計の測定値と電磁式レベル計の測定値とを用いてモールドパウダーの厚みを測定できないかと考えるに至った。
以上の考えに基づき、後述する各種の実験等を繰り返し行った結果、中心周波数が２０ＧＨｚを超え３２ＧＨｚ以下で周波数変調幅が４ＧＨｚを超え８ＧＨｚ以下であるマイクロ波を送信するマイクロ波式のレベル計であれば、上述の考えを実現可能であることを見出し、本発明を完成した。

【0012】

すなわち、本発明は、前記課題を解決するため、連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベルを測定するための電磁式の第１レベル計と、中心周波数が２０ＧＨｚを超え３２ＧＨｚ以下で周波数変調幅が４ＧＨｚを超え８ＧＨｚ以下であるマイクロ波を送信するマイクロ波式のレベル計であって、前記第１レベル計に設定された測定範囲と重複する範囲及びこれよりも低い範囲の湯面レベルを測定可能な第２レベル計とを使用し、湯面レベルが前記第１レベル計に設定された測定範囲の下限に到達するまでは、前記第２レベル計で測定した湯面レベル測定値を湯面レベルとして出力し、湯面レベルが前記第１レベル計に設定された測定範囲の下限に到達した後は、前記第１レベル計で測定した湯面レベル測定値を湯面レベルとして出力し、なお且つ、前記第１レベル計の測定値及び前記第２レベル計の測定値に基づき、溶融金属上に投入されたモールドパウダーの厚みを算出することを特徴とする連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベル及びモールドパウダー厚の測定方法を提供する。

【0013】

本発明によれば、測定可能範囲の広いマイクロ波式の第２レベル計によって連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベルを溶融金属の注入初期から連続的に測定可能であり、なお且つ、電磁式の第１レベル計の測定値及び第２レベル計の測定値に基づき、モールドパウダー厚を連続的に測定可能である。

【0014】

本発明におけるモールドパウダー厚の測定について、具体的には、前記第１レベル計で測定した湯面レベル測定値と、前記第２レベル計で測定したモールドパウダーの上面レベル測定値とに基づき、モールドパウダーの全厚みを算出し、前記第２レベル計で測定したモールドパウダー溶融層の上面レベル測定値と、前記第２レベル計で測定した湯面レベル測定値と、モールドパウダー溶融層の比誘電率とに基づき、モールドパウダー溶融層の厚みを算出することが可能である。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベルを溶融金属の注入初期から連続的に測定可能であり、なお且つ、モールドパウダー厚を連続的に測定可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明を完成するに際して実施した第１の予備試験の概要を説明する説明図である。

【図2】図２は、マイクロ波式レベル計として、転炉のスラグレベル検知に用いられている汎用のマイクロ波式レベル計（中心周波数が２０ＧＨｚで周波数変調幅が４ＧＨｚのマイクロ波を送信するもの）を用いた場合の試験結果を示す。

【図3】図３は、中心周波数が３２ＧＨｚで周波数変調幅が８ＧＨｚのマイクロ波を送信するマイクロ波式レベル計を用いた場合の試験結果を示す。

【図4】図４は、図３に示す試験結果について、検出した反射波から得られる（検出した反射波にＦＦＴ処理を施して得られる）スペクトル波形の一例（モールドパウダーＰの厚みは４０ｍｍ）を示す図である。

【図5】図５は、本発明を完成するに際して実施した第２の予備試験の結果を示す図である。

【図6】図６は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベル及びモールドパウダー厚の測定方法を実施するための測定装置の構成例を概略的に示す図である。

【図7】図７は、図６に示す測定装置によって溶鋼の湯面レベルを溶鋼の注入初期から連続的に測定した結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
まず最初に、本発明を完成するに際して実施した予備試験について説明する。
＜第１の予備試験＞
図１は、本発明を完成するに際して実施した第１の予備試験の概要を説明する説明図である。図１（ａ）は第１の予備試験に用いた装置の概略構成を、図１（ｂ）は第１の予備試験に用いたモールドパウダーの成分を示す。マイクロ波式のレベル計で溶融金属の湯面レベルを測定すると共にモールドパウダーの全厚みを測定するには、モールドパウダーの上面と溶融金属の湯面との２界面を分離して検出することが必要である。また、実操業におけるモールドパウダー厚みである１００ｍｍ以下の測定分解能も必要である。

【0018】

図１（ａ）に示すように、第１の予備試験では、マイクロ波を送受信するアンテナ１、増幅器２、及び、データ収集用のパーソナルコンピュータ３からなるマイクロ波式のレベル計と、モールドパウダーを収容する金属製の筐体４とを備える装置を用いた。そして、筐体４内に図１（ｂ）に示す成分のモールドパウダー（常温の粉体）Ｐをその厚みを変えて収容し、アンテナ１から送信したマイクロ波の反射波を検出した。そして、検出した反射波からＦＭＣＷ（Frequency Modulation Continuous Wave）方式を用いて距離を測定した。ＦＭＣＷ方式は、周波数変調した連続波を送信し、送信波と反射波との周波数差（ビート周波数）から距離を求める方式である。

【0019】

図２は、マイクロ波式レベル計として、転炉のスラグレベル検知に用いられている汎用のマイクロ波式レベル計（中心周波数が２０ＧＨｚで周波数変調幅が４ＧＨｚのマイクロ波を送信するもの）を用いた場合の試験結果を示す。図２には、筐体４の底面４１での反射波に基づき算出した距離と、モールドパウダーＰの上面での反射波に基づき算出した距離とを示す。筐体４の底面４１での反射波は、筐体４が金属であることから、実操業における溶融金属の湯面からの反射波を模擬したものであるといえる。
図２に示すように、モールドパウダーＰの厚みが１５０ｍｍのときには、モールドパウダーＰの上面での反射波を検出でき、検出した反射波から距離を算出することができたものの、モールドパウダーＰの厚みが１００ｍｍのときには、モールドパウダーＰの上面での反射波を検出できず、距離を算出することができなかった。また、モールドパウダーＰの厚みが５０ｍｍのときには、モールドパウダーＰの上面での反射波を若干検出でき、一応距離を算出することができたものの、明瞭な反射波ではなかった。これは、汎用のマイクロ波では波長が十数ｍｍと長くなるのが原因であると考えられる。

【0020】

また、図２に示すように、筐体４の底面での反射波を検出することができ、検出した反射波から距離を算出することが可能であった。そして、算出した距離は、モールドパウダーＰの厚みと相関を有する（モールドパウダーＰの厚みが増加すれば、算出した距離も大きくなる）ことが分かった。算出した距離がモールドパウダーＰの厚みと相関を有するのは、マイクロ波がモールドパウダーＰを透過する際に、モールドパウダーＰの比誘電率と厚みの影響を受けて、筐体４の底面での反射波の検出時点に遅れが生じることが原因であると考えられる。

【0021】

次に、中心周波数が３２ＧＨｚで周波数変調幅が８ＧＨｚのマイクロ波を送信するマイクロ波式レベル計（このときのマイクロ波の波長は約５ｍｍ）を用いて同様の試験を行った。
図３は、中心周波数が３２ＧＨｚで周波数変調幅が８ＧＨｚのマイクロ波を送信するマイクロ波式レベル計を用いた場合の試験結果を示す。図３には、筐体４の底面４での反射波に基づき算出した距離と、モールドパウダーＰの上面での反射波に基づき算出した距離とを示す。また、図４は、図３に示す試験結果について、検出した反射波から得られる（検出した反射波にＦＦＴ処理を施して得られる）スペクトル波形の一例（モールドパウダーＰの厚みは４０ｍｍ）を示す図である。図４の横軸は算出した距離を、縦軸は各距離に対応する反射波のスペクトル強度を意味する。
図４に示すように、上記のマイクロ波であれば、モールドパウダーＰの厚みが４０ｍｍである場合にも、モールドパウダーＰの上面での反射波のスペクトル強度と、筐体４の底面４での反射波のスペクトル強度とは、双方ともにピークを有しており、両者を分離して検出可能であった。

【0022】

同様に、モールドパウダーＰの厚みが１５〜４０ｍｍの範囲で、モールドパウダーＰの上面での反射波と筐体４の底面４での反射波とを分離して検出可能であった。すなわち、図３に示すように、モールドパウダーＰの厚みが１５〜４０ｍｍの範囲で、モールドパウダーＰの上面での反射波を検出でき、検出した反射波から距離を算出することができた。また、図３に示すように、モールドパウダーＰの厚みが１５〜４０ｍｍの範囲で、筐体４の底面での反射波を検出することができ、検出した反射波から距離を算出することが可能であった。

【0023】

ここで、図３に示すように、筐体４の底面での反射波から算出した距離は、図２に示す場合と同様に、モールドパウダーＰの厚みと相関を有する（モールドパウダーＰの厚みが増加すれば、算出した距離も大きくなる）ことが分かった。例えば、モールドパウダーＰの厚みが４０ｍｍの場合、図４に示すように、モールドパウダーＰの上面での反射波から算出した距離は４８４ｍｍで、筐体４の底面４での反射波から算出した距離は５４５ｍｍであり、その差は６１ｍｍであり、実際のモールパウダーＰの厚み４０ｍｍと一致しない。また、モールドパウダーＰの厚みが２０ｍｍの場合、モールドパウダーＰの上面での反射波から算出した距離は５００ｍｍで、筐体４の底面４１での反射波から算出した距離は５３２ｍｍであり、その差は３２ｍｍであり、実際のモールドパウダーＰの厚み２０ｍｍと一致しない。モールドパウダーＰの上面での反射波は、空気中を伝搬するので、モールドパウダーＰの上面での反射波から算出した距離は真値に近い一方、筐体４の底面４１での反射波は、前述のように、マイクロ波がモールドパウダーＰを透過する際に、モールドパウダーＰの比誘電率と厚みの影響を受けて、検出時点に遅れが生じるために、筐体４の底面での反射波から算出した距離は真値よりも大きくなることが原因であると考えられる。

【0024】

アンテナ１からモールドパウダーＰの上面までの測定距離をＬ_２、アンテナ１から筐体４の底面４１までの測定距離をＬ_１、モールドパウダーＰの比誘電率をεとすれば、モールドパウダーＰの厚みＸは、Ｌ_１−Ｌ_２ではなく、以下の式（１）で表わすことができると考えられる。

【数1】

【0025】

モールドパウダーＰの粉体での比誘電率εは１．８５程度であるため、モールパウダーＰの厚みが２０ｍｍの場合、上記式（１）にＬ_１＝５３２ｍｍ、Ｌ_２＝５００ｍｍ、ε＝１．８５を代入すると、Ｘ＝２３．５ｍｍとなる。また、モールパウダーＰの厚みが４０ｍｍの場合、上記式（１）にＬ_１＝５４５ｍｍ、Ｌ_２＝４８４ｍｍ、ε＝１．８５を代入すると、Ｘ＝４４．９ｍｍとなる。従って、モールドパウダーＰの比誘電率がモールドパウダーＰ内で一定であれば、上記式（１）により、±５ｍｍの精度でモールドパウダーＰの厚みを測定可能であるといえる。
また、アンテナ１からモールドパウダーＰの上面までの測定距離Ｌ_２は真値に近いと考えられるため、同じく真値に近いと考えられる電磁式のレベル計（過流センサー等）で測定した筐体４の底面４１までの測定距離をＬとし、電磁式レベル計の測定距離の基準点とマイクロ波式レベル計の測定距離の基準点とを揃えておけば、Ｌ−Ｌ_２によってもモールドパウダーＰの厚みを測定可能であると考えられる。

【0026】

＜第２の予備試験＞
モールドパウダーＰ全体が粉体である上記の第１の予備試験と異なり、実際の操業では、モールドパウダーＰ全体（全厚み）のうち、溶融金属に接している部分及びその近傍は溶融している。粉体のモールドパウダーＰの比誘電率と、溶融しているモールドパウダーＰの比誘電率は異なるため、前述の式（１）に基づくモールドパウダー厚（全厚み）の測定結果では誤差が生じることになる。
そこで、本発明者は、中心周波数が３２ＧＨｚで周波数変調幅が８ＧＨｚのマイクロ波を送信するマイクロ波式レベル計を用いて、モールドパウダー溶融層の上面からの反射波を検出できるか否かを確認する第２の予備試験を行った。具体的には、鋼材を高周波加熱炉内で溶解し、その溶融金属（溶鋼）上にモールドパウダーＰ（厚み約２０ｍｍ、質量１．３ｋｇ）を７回に分けて投入し、投入する毎にモールドパウダー溶融層の上面からの反射波を検出できるか否かを確認した。そして、前述した式（１）と同様の考えから、アンテナ１から溶融金属までの測定距離をＬ_１、アンテナ１からモールドパウダー溶融層の上面までの測定距離をＬ_３、モールドパウダー溶融層の比誘電率をε_Ｌとしたとき、モールドパウダー溶融層の厚みＸ_Ｌが、以下の式（２）で表わすことができるか否かを確認した。

【数2】

【0027】

図５は、本発明を完成するに際して実施した第２の予備試験の結果を示す図である。図５の横軸はモールドパウダーの投入回数を、縦軸はモールドパウダー溶融層の厚み測定値を示す。図５中、▲でプロットしたデータはマイクロ波式レベル計を用いて式（２）により算出した（比誘電率ε_Ｌ＝３５とした）モールドパウダー溶融層の厚みを、■でプロットしたデータは検尺棒を用いて測定したモールドパウダー溶融層の厚みを示す。
図５に示すように、マイクロ波式レベル計でモールドパウダー溶融層の上面からの反射波を検出可能であり、式（２）によって算出したモールドパウダー溶融層の厚みは、検尺棒を用いて測定したモールドパウダー溶融層の厚みと良好な相関を有する。すなわち、マイクロ波式レベル計を用いてモールドパウダー溶融層の厚みを測定可能であることが分かった。

【0028】

以上に説明した第１及び第２の予備試験の他、各種の予備試験を経て、本発明者は、中心周波数が２０ＧＨｚを超え３２ＧＨｚ以下で周波数変調幅が４ＧＨｚを超え８ＧＨｚ以下であるマイクロ波を送信するマイクロ波式のレベル計を用いれば、モールドパウダーの厚み（モールドパウダーの全厚み及びモールドパウダー溶融層の厚み）を十分な精度で測定できることに想到した。

【0029】

＜本発明の一実施形態＞
以上に説明した予備試験を踏まえて本発明は完成するに至った。以下、本発明の一実施形態について説明する。
図６は、本発明の一実施形態に係る連続鋳造用鋳型内の溶融金属の湯面レベル及びモールドパウダー厚の測定方法を実施するための測定装置の構成例を概略的に示す図である。
図６に示すように、本実施形態の測定装置１００は、連続鋳造用鋳型５０内の溶融金属Ｓの湯面レベルを測定するための電磁式の第１レベル計１０と、中心周波数が２０ＧＨｚを超え３２ＧＨｚ以下で周波数変調幅が４ＧＨｚを超え８ＧＨｚ以下であるマイクロ波を送信するマイクロ波式のレベル計であって、第１レベル計１０に設定された測定範囲と重複する範囲及びこれよりも低い範囲の湯面レベルを測定可能な第２レベル計２０とを備えている。また、本実施形態の測定装置１００は、第１レベル計１０の出力、及び、第２レベル計２０に接続された増幅器３０の出力が入力される判定装置４０を備えている。

【0030】

浸漬ノズル６０から供給された溶融金属Ｓは鋳型５０内に注入され、鋳型５０からの冷却により凝固シェルＳ１が生成し、鋳型５０の下方に引き抜かれる。鋳型５０内には、注入された溶融金属Ｓの保温・被覆や、鋳型５０と凝固シェルＳ１との間の潤滑等を目的として、粉体のモールドパウダーＰが投入される。モールドパウダーＰの溶融金属Ｓに接している部分及びその近傍にはモールパウダー溶融層Ｐ１が形成され、その上に粉体層Ｐ２が残ったままとなる。

【0031】

本実施形態の判定装置４０は、溶融金属Ｓの湯面レベルが第１レベル計１０に設定された測定範囲の下限に到達するまでは、第２レベル計２０で測定した湯面レベル測定値（第２レベル計２０から湯面までの測定距離Ｌ_１から算出されるレベル測定値）を湯面レベルとして出力する。一方、判定装置４０は、溶融金属Ｓの湯面レベルが第１レベル計１０に設定された測定範囲の下限に到達した後は、第１レベル計１０で測定した湯面レベル測定値（第１レベル計１０から湯面までの測定距離Ｌから算出されるレベル測定値）を湯面レベルとして出力する。また、判定装置４０は、第１レベル計１０の測定値及び第２レベル計２０の測定値に基づき、溶融金属Ｓ上に投入されたモールドパウダーＰの厚み（モールドパウダーＰの全厚み及びモールドパウダー溶融層Ｐ１の厚み）を算出する。

【0032】

具体的には、判定装置４０は、第１レベル計１０で測定した湯面レベル測定値と、第２レベル計２０で測定したモールドパウダーＰの上面レベル測定値とに基づき、モールドパウダーＰの全厚みを算出する。より具体的には、第１レベル計１０の測定距離の基準点と第２レベル計２０の測定距離の基準点とは揃えられており、第１レベル計１０で測定した湯面までの測定距離をＬとし、第２レベル計２０で測定したモールドパウダーＰの上面までの測定距離をＬ_２とした場合、判定装置４０は、Ｌ−Ｌ_２をモールドパウダーＰの全厚みとして算出する。
また、判定装置４０は、第２レベル計２０で測定したモールドパウダー溶融層Ｐ１の上面レベル測定値と、第２レベル計２０で測定した湯面レベル測定値と、モールドパウダー溶融層Ｐ１の比誘電率ε_Ｌとに基づき、モールドパウダー溶融層Ｐ１の厚みＸ_Ｌを算出する。より具体的には、第２レベル計２０で測定したモールドパウダー溶融層Ｐ１の上面までの測定距離Ｌ_３とし、第２レベル計２０で測定した湯面までの測定距離をＬ_１とした場合、前述した式（２）によってモールドパウダー溶融層Ｐ１の厚みＸ_Ｌを算出する。

【0033】

図７は、本実施形態の測定装置１００によって溶鋼の湯面レベルを溶鋼の注入初期から連続的に測定した結果の一例を示す図である。図７において、鋳型５０内には下方からダミーバーＤが挿入され、浸漬ノズル６０から鋳型５０内への溶鋼Ｓの注入が開始される。注入開始後、鋳型５０内の溶鋼Ｓの湯面レベルは徐々に上昇し、第１レベル計１０の測定範囲内（図７に示す例では１５０ｍｍ）に到達する。従って、注入開始直後は、第１レベル計１０の測定範囲外であるので、第２レベル計２０によって湯面レベルが測定される。湯面レベルが第１レベル計１０の測定範囲内に到達した後は、第１レベル計１０で測定した湯面レベルによって湯面レベル制御が実施され、鋳造が開始される。通常は、浸漬ノズル６０の吐出孔よりも湯面が上昇し、モールドパウダーＰが吐出孔内に巻き込まれなくなった時点で、モールドパウダーＰが湯面上に投入され、鋳造が開始される。第２レベル計２０による湯面レベルの測定はそのまま継続される一方、モールドパウダーＰの投入後は、モールドパウダーＰの上面レベルと、モールドパウダー溶融層Ｐ１の上面レベルとがさらに測定され（図７において、破線で囲んだ部分は、３つのレベルが測定される状態を示している）、モールドパウダーＰの全厚み及びモールドパウダー溶融層Ｐ１の厚みとが連続的に測定される。

【符号の説明】

【0034】

１０・・・第１レベル計
２０・・・第２レベル計
５０・・・鋳型
Ｓ・・・溶融金属
１００・・・測定装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】