CN103998161A - 连续铸造中的铸片温度估计方法、铸片的凝固完成状态估计方法和连续铸造方法 - Google Patents

Abstract

本发明以通过传热计算来估计铸片的温度的铸片温度估计方法为前提。具有：超声波传感器，其检测铸片的凝固完成位置的通过；凝固完成位置移动单元，其使铸片的凝固完成位置相对于上述超声波传感器的检测位置从上游侧朝下游侧(或者从下游侧朝上游侧)移动；温度计，其测定上述超声波传感器检测出凝固完成位置的铸片位置的表面温度；以及参数修正部，其对在上述传热计算中使用的参数中的至少1个参数的值进行修正，使得上述超声波传感器检测出凝固完成位置的铸片位置处的铸片厚度方向中心部的温度的计算值与固相线温度一致，且铸片表面温度与上述温度计的测定温度一致。

Description

连续铸造中的铸片温度估计方法、铸片的凝固完成状态估计方法和连续铸造方法

技术领域

本发明是与连续铸造相关的技术，涉及如下连续铸造技术：能够准确掌握连续铸造中的带束(strand)内的凝固完成位置/形状，在始终将凝固完成位置控制在连续铸造机内的状态下实现最大的拉拔速度(铸造速度)，并将与铸片内部质量相关性高的凝固结束形状控制为最优。

背景技术

在连续铸造机的作业中，掌握铸造中的铸片的凝固状态很重要。例如，在由于铸模内冷却后的冷却喷雾器的2次冷却不充分而在铸片内部没有完全凝固的状态下排出到连续铸造机外的情况下，在切断该铸片时，铸片内部的未凝固的熔钢会流出，造成很大的问题。此外，在连续铸造机内，在铸模正下方存在矫正部，该矫正部使朝下方被拉拔的铸片朝水平方向弯曲。需要将2次冷却设定为使该矫正的部分处的铸片温度不进入铸片的脆化温度区域。此外，由于冷却喷雾器的配置或特性等，铸片的宽度方向的水量密度分布有时不一致。因此，通常，凝固完成位置的铸片宽度方向的形状不完全平坦，多少存在凹凸。如果该凹凸变大，则凹凸的凹部中会浓缩有杂质，从而容易产生以杂质为起点的破裂等，使产品质量下降。

关于连续铸造中的铸片的内部温度的实际测量，提出了各种方案。但是，通常，由于测量器等的使用环境非常高温且苛刻，因此，还不能在作业中始终使用。因此，通常，通过使用了传热模型的传热计算来估计沿着铸片长度方向的铸片温度，由此进行凝固状态的估计。

例如，在专利文献1中，公开了如下方法：每当在连续铸造中的带束内进行了规定长度的铸入时，产生与铸入方向垂直的计算截面。进而，使该计算截面分别通过沿铸入方向连续设定的多个区域，在到达下一区域入侧边界的时刻，根据计算端面刚刚通过的区域的平均冷却条件，来进行该计算截面内的二维凝固计算。此外，给出由该计算得到的计算截面内的温度分布作为在下一区域以后进行的上述凝固计算的初始值，依次进行计算截面内的凝固计算，求出最终区域入侧边界处的计算截面内的温度分布。

与此相对，在专利文献2中，公开了：使用将连续铸造机的物理现象公式化的控制模型，根据基于设定的冷却喷雾器的流量指令铸造而成的铸片的温度与使用上述控制模型计算出的铸片的温度之间的差分，来修正该控制模型所具有的参数的值。

此外，在专利文献3中，公开了具有如下计算单元的连续铸造系统：在连续铸造中，所述计算单元根据至少与连铸件的合金成分、截面尺寸、铸造温度、铸造速度、铸片表面的热通量(Heat Flux)分布相关的作业条件，来模拟凝固的状态。在该连续铸造系统中，具有对铸片表面温度的至少1点进行测定的单元，根据该测定温度，对来自上述铸片表面的热通量分布进行校正，使得在上述计算中，上述测定点中的表面温度的计算值与上述测定温度一致。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-178117号公报

专利文献2：日本特开平9-24449号公报

专利文献3：日本特开平10-291060号公报

发明内容

发明要解决的问题

在上述专利文献1那样的凝固计算中，通常向铸片打入钉子(nail shootingmethod)等，确认凝固位置，对与实际的凝固状态的一致性进行补偿。进而，如果一旦调整，则在该状态下，进行利用计算结果的作业。但是，在铸造条件或钢种不同的情况下，或者在冷却设备发生变更、历时劣化或临时故障等产生了与进行计算调整的时刻不同的状态的情况下，存在基于计算的凝固状态的估计结果与实际不同的问题。

在专利文献2和3的技术中，通过修正传热模型的参数，能够在温度测定点处，使铸片温度的测定值与计算值一致。

但是，关于铸片的内部温度的计算值，由于与实际的铸片的内部温度不一致，因此，即使使用了修正后的传热模型(传热计算)，也不能保证正确地估计出凝固完成位置。因此，凝固完成位置有可能离开连铸机而成为很大的问题。此外，矫正点处的铸片温度为铸片的脆化区域，有可能带来在铸片表面产生破裂的质量问题。

此外，没有考虑凝固完成位置处的凝固形状的估计，不能应对凝固形状的宽度方向的凹凸。

本发明是着眼于上述点而完成的，其目的在于，高精度地估计出通过连续铸造制造出的铸片的凝固完成位置或形状。

用于解决问题的手段

本发明的要旨如下。

(1)一种连续铸造中的铸片温度估计方法，在使注入铸模中的熔钢在该铸模内进行1次冷却后、将表层凝固的铸片拉拔并进行2次冷却来连续地制造铸片的连续铸造中，通过使用了基于至少所述2次冷却的冷却条件的热通量的传热计算，来估计所述铸片长度方向的各位置处的铸片的温度，其中，

在连续铸造机中分别配置有：超声波传感器，其通过对所述铸片收发超声波来检测该铸片的凝固完成位置的通过；以及表面温度测量单元，其测定铸片的表面温度，

通过改变铸造速度来使铸片的凝固完成位置移动，根据所述超声波传感器的接收信号的强度变化来检测凝固完成位置，

在所述超声波传感器检测出所述凝固完成位置时，利用该表面温度测量单元来测定通过所述表面温度测量单元的检测位置的铸片的表面温度，

对在所述传热计算中使用的热传导率、铸模的散热量以及2次冷却带的热传递系数中的至少1个参数的值进行修正，使得在检测出所述凝固完成位置的时刻，所述超声波传感器检测出凝固完成位置的铸片位置处的铸片厚度方向中心部的温度的计算值与固相线温度一致，且表面温度测量单元的检测位置处的表面温度的计算值与该表面温度测量单元的测定值一致，并使用该修正后的参数再次进行所述传热计算。

(2)的特征在于，在上述(1)所述的连续铸造中的铸片温度估计方法中，通过加快所述铸造速度，使得所述铸片的凝固完成位置相对于所述超声波传感器的检测位置从上游侧朝下游侧移动。

(3)的特征在于，在上述(1)所述的连续铸造中的铸片温度估计方法中，所述表面温度测量单元测定铸片的表面温度作为宽度方向分布，进行所述修正，使得表面温度测量单元的检测位置处的表面温度的宽度方向分布的计算值与该表面温度测量单元的测定值一致。

(4)的特征在于，在上述(2)所述的连续铸造中的铸片温度估计方法中，所述表面温度测量单元测定铸片的表面温度作为宽度方向分布，进行所述修正，使得表面温度测量单元的检测位置处的表面温度的宽度方向分布的计算值与该表面温度测量单元的测定值一致。

(5)一种连续铸造中的铸片的凝固完成状态估计方法，其特征在于，根据通过上述(1)～(4)所述的铸片温度估计方法得到的所述参数修正后的铸片温度估计结果，估计连续铸造机内的铸片的凝固完成位置。

(6)一种连续铸造中的铸片的凝固完成状态估计方法，其特征在于，根据通过上述(3)所述的连续铸造中的铸片温度估计方法得到的所述参数修正后的铸片温度估计结果，估计连续铸造机内的铸片的凝固完成位置的形状。

(7)一种连续铸造中的铸片的凝固完成状态估计方法，其特征在于，根据通过上述(4)所述的连续铸造中的铸片温度估计方法得到的所述参数修正后的铸片温度估计结果，估计连续铸造机内的铸片的凝固完成位置的形状。

(8)一种连续铸造方法，其特征在于，根据通过上述(5)所述的铸片的凝固完成状态估计方法进行的估计结果，对连续铸造的作业条件进行操作，由此控制凝固完成位置的状态。

(9)一种连续铸造方法，其特征在于，根据通过上述(6)或(7)所述的铸片的凝固完成状态估计方法得到的估计结果，对连续铸造的作业条件进行操作，由此控制凝固完成位置的状态。

(10)的特征在于，在上述(8)所述的连续铸造方法中，所述连续铸造的作业条件是2次冷却条件、轻压下条件、铸造速度和铸模电磁搅拌强度中的至少一个。

(11)的特征在于，在上述(9)所述的连续铸造方法中，所述连续铸造的作业条件是2次冷却条件、轻压下条件、铸造速度和铸模电磁搅拌强度中的至少一个。

发明效果

根据本发明，通过使凝固完成位置的铸片内部和表面温度测定位置的各估计温度的计算值与实际的温度一致，来提高铸片温度的估计精度。尤其是，提高凝固完成位置处的估计温度的精度。

此外，关于上述参数的修正，可以按预先设定时间间隔来定期地实施，或者在连续铸造条件从稳定状态转为非稳定状态时等，适当地进行实施。即，不需要始终实施。

此外，通过测定铸片的表面温度而作为宽度方向的分布并实施修正，能够提高铸片温度的宽度方向分布的估计精度。

此外，能够以更高精度来预测和估计铸片的凝固完成位置。

此外，通过根据所得到的铸片温度的宽度方向分布估计结果来估计连续铸造机内的铸片的凝固结束形状，能够以更高精度来预测和估计铸片的凝固完成位置的凹凸形状。

此外，通过根据所得到的凝固完成位置或形状等凝固状态的估计结果来操作2次冷却条件、轻压下条件、铸造速度、铸模电磁搅拌强度等连续铸造的作业条件，能够将凝固完成位置/形状、即能够控制为以凝固状态为目标的期望的位置形状。其结果是，能够实现连续铸造的效率和质量的提高。

作为能够应用于凝固完成位置4(图1所示的)的控制的作业参数，例如可举出2次冷却条件(全冷却水量的增减、长度方向和/或、宽度方向的水量分布模式、冷却喷雾器条件以外)、轻压下条件、铸造速度、铸模电磁搅拌强度(铸模内熔钢流动条件的变更)。通过预先以实验或理论方式掌握上述作业参数凝固完成位置4之间的关系，在连续铸造的作业时，进行这些作业参数的调整，由此，能够准确地控制凝固完成位置4。

如上所述，根据本发明，能够以更高精度来预测和估计铸片的凝固完成位置或形状。通过使用本发明，找出凝固结束形状变得平坦的冷却条件，由此，能够在不产生中心偏析等内部质量的问题的情况下，连续进行铸造机的作业，从而能够提供质量优异的板坯。此外，由于能够以更高精度控制凝固完成位置，因而还能够对冷却条件进行操作，使得凝固完成位置位于靠近连续铸造机的机器端部的位置。在该情况下，能够提供最大地发挥设备能力而维持高生产性的铸造方法。

附图说明

图1是示出基于本发明的实施方式的连续铸造机的概略和横波超声波传感器、温度计的配置例的概要结构图。

图2是示出参数的修正的处理的一例的图。

图3是示出由2次冷却计算中的参数修正带来的凝固完成位置的估计精度提高效果的线图。

图4是对2次冷却计算的表面温度估计值与温度计的测定值进行比较的线图(但是热传导率修正前)。

图5是对2次冷却计算的表面温度估计值与温度计的测定值进行比较的线图(但是热传导率修正后)。

图6是示出热传递系数的宽度方向校正值的线图。

图7是对2次冷却计算的表面温度估计值与温度计的测定值进行比较的线图(热传导率修正，热传递系数的宽度方向校正后)。

图8是对凝固完成位置与形状的估计结果进行比较的线图。

图9是对基于本发明的凝固完成位置的形状估计结果与其测定结果进行比较的线图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是应用了本发明的本实施方式的连续铸造机的概略图。

(结构)

如图1所示，在本实施方式的连续铸造机中，在充满熔钢14的中间流槽(tundish)1的下方设置有铸模2，在中间流槽1的底部设置有作为朝向铸模2的熔钢提供口的浸渍喷嘴3。在铸模2的下方，设置有支撑辊6。标号7～13分别是被分割的冷却区域，它们构成了2次冷却带。在各冷却区域中，作为2次冷却装置，配置有多个喷雾器或雾化(air mist)喷雾器用的喷嘴，从喷嘴向铸片的表面喷淋2次冷却水。此外，在冷却区域中，用a表示反基准面侧(the opposite side of the base plane)(上表面侧)的冷却区域，用b表示基准面侧(base plane)(下表面侧)。上述各冷却区域的2次冷却装置被调整为与来自控制器20的指令对应的冷却状态。

此外，还具有夹送辊(未图示)，其用于向2次冷却中或结束了2次冷却的铸片施加拉拔方向的力，来调整铸造速度。该夹送辊通过对该夹送辊进行驱动的驱动马达(未图示)，被调整为与来自控制器20的指令对应的目标旋转速度。

此处，在图1中，例示了冷却区域合计为7个的情况，这只是概念图，根据机器长度等，将实际的连续铸造机的区域数分割成几个是多种多样的。

标号4是横波超声波传感器(transverse ultrasonic sensor)。横波超声波传感器4在检测位置处，隔着铸片5上下相对地设置一对传感器(发送传感器和接收传感器)。此处，在铸片内存在液相的情况下，横波超声波不透过，而在不是液相的情况下，横波超声波透过。因此，从一方的传感器发送横波超声波，通过观测由另一方的传感器接收到时的信号水平，能够判别铸片内有无液相。由此，能够检测出铸片内部、尤其是铸片中央部的凝固完成位置的通过。在图1中，例示了将横波超声波传感器4设置在连续铸造机的机器端部的情况。横波超声波传感器4的配置位置例如设置在比作为目标的凝固完成位置靠上游侧。

标号15是构成表面温度测量单元的温度计。该温度计15测量连续铸造机内的铸片5的表面温度的宽度方向分布。作为所使用的温度计15，例如可例示出：能够测量面上或者线上的温度分布的放射温度计，通过使测定一点的温度计沿铸片宽度方向进行扫描来测量表面温度的宽度方向分布的结构的温度计。此处，在图1中，例示了将温度计15设置在机器端部且接近横波超声波传感器4的位置的情况。温度计15的设定位置不限于此。也可以将温度计15设置在比图1的位置靠上游侧，例如设置在冷却区域之间。不过，在该情况下，需要考虑铸片处于复热过程或产生由冷却水或水蒸气引起的测定误差的问题。考虑到该点，温度计15的配置位置优选位于接近横波超声波传感器4的位置。

此处，作为本实施方式的温度计15的优选方式，以测量铸片5的表面温度的宽度方向分布的情况为例进行了说明。本实施方式的温度计15也可以是测量宽度方向中央部的表面温度的结构。

此外，在凝固完成位置位于比机器端部靠上游侧、且配合上述凝固完成位置而将横波超声波传感器4设置在上游侧的情况下，也可以是将温度计15设置在横波超声波传感器4的下游侧的结构。不过，由于铸片内的热的扩散，越靠下游侧则铸片内的温度分布越均匀化，使用表面温度来对传热计算的参数进行修正的本发明效果越小，因此，即使在该情况下，温度计15的配置位置也优选为接近横波超声波传感器4的位置。

控制器20，根据浇注的熔钢温度、铸模内的冷却条件、铸造件的成分、尺寸、铸造温度、铸造速度、连续铸造机内的喷雾器水条件等作业条件，实施基于后述传热计算式的2次冷却计算，输出关于从上述喷雾器的水量或夹送辊的旋转速度等的指令值。此外，控制器20使用上述超声波传感器4的检测信号和温度计15输出的温度信息。

此外，控制器20具有凝固完成位置移动单元20A和参数修正部20B。

凝固完成位置移动单元20A例如通过变更上述夹送辊的旋转速度来加快上述铸造速度，使铸片的凝固完成位置相对于上述超声波传感器4的检测位置而从上游侧朝下游侧移动。与上述情况相反，在使铸造速度减速的情况下，使铸片的凝固完成位置相对于上述超声波传感器4的检测位置而从下游侧朝上游侧移动。

此处，无需特别专门具有凝固完成位置移动单元20A。将能够加快铸造速度、变更铸片的凝固完成位置功能部分称作凝固完成位置移动单元20A。

参数修正部20B修正在上述传热计算中使用的热传导率、铸模处的散热以及2次冷却带的热传递系数中的至少1个参数的值，使得上述超声波传感器4检测出凝固完成位置的铸片位置处的铸片厚度方向中心部的温度的计算值与固相线温度一致，且在检测出凝固完成位置的时刻，上述温度计15的检测位置处的铸片表面温度与上述温度计15的测定结果一致。关于修正方法的具体的方法，将在后面描述。

(传热计算)

连续铸造机中的2次冷却计算(与铸片的2次冷却相关的传热计算)例如以如下方式实施：考虑沿单位长度(铸造方向)切成片(slice)的铸片截面，根据铸造中的带束内的位置，例如在下述式(1)中给与水冷、空冷、雾冷却、辊散热等各种状况下的边界条件的热流速，求解下述式(2)的二维传热方程式。该传热计算是基于公知的传热模型的计算式，也可以使用其它传热计算的式。

[公式1]

Q＝h(T一Ta)···(1)

此处，

Q：热通量

h：热传递系数

T：模型表面温度

Ta：气氛温度。

[公式2]

$\mathrm{c\ρ}\frac{\∂T}{\∂t}=\frac{\∂}{\∂x}k\frac{\∂T}{\∂x}+\frac{\∂}{\∂y}k\frac{\∂T}{\∂y}...\left(3\right)$

此处，

c：比热

ρ：密度

k：热传导率

T：温度

此时，通过使被切成片的单位长度的截面连续地依次产生，对各切片进行传热计算，由此，能够实现铸造速度或冷却水量在铸造中发生变化的情况下的非恒定温度计算。当前，计算机能力飞跃性地提高，能够以在线方式取入水冷实际数据、铸造速度、T/D(中间流槽)内熔钢温度等作业条件，实时地实施2次冷却计算。通过对由该计算而计算出的铸片温度的厚度方向中央部的温度与固相线温度进行比较，能够求出凝固完成位置和形状。

(关于参数修正)

在本实施方式中，使用上述横波超声波传感器4的凝固完成位置的检测和由温度计15测定出的铸片温度的2个信息，对在该2次冷却计算中使用的参数中的至少1个参数进行修正。进而，使用修正后的参数，再次进行上述各传热计算。

接下来，对上述修正方法进行说明。

首先，凝固完成位置移动单元20A阶梯性地加快铸造速度，使铸片的凝固完成位置相对于上述横波超声波传感器4的配置位置而从铸造方向朝上游侧朝下游侧移动。与其相反，在阶梯型地减慢铸造速度的情况下，使铸片的凝固完成位置相对于上述横波超声波传感器4的配置位置而从铸造方向下游侧朝上游侧移动。

与上述凝固完成位置的移动同步地，连续地检测横波超声波传感器4的接收信号的强度变化，检测出凝固完成位置通过配置有横波超声波传感器4的检测位置的时刻。即，检测出铸片中心部的固相率为1的位置与横波超声波传感器4的检测位置一致的情况。此外，在铸片的凝固完成位置处，铸片的中心部的温度应该为固相线温度。

接下来，根据温度计15测定的测定结果，取得检测出上述凝固完成位置时通过了上述温度计15的测定位置的铸片的表面温度。在本实施方式中，由于将温度计15配置为接近超声波传感器4，因此可以将在上述横波超声波传感器4检测出铸片的凝固完成位置时温度计15测定出的表面温度视为凝固完成位置的表面温度。

接下来，参数修正部20B使用检测出上述凝固完成位置的通过时的铸造条件，针对1枚铸造方向单位长度的二维截面切片，通过上述2次冷却计算来计算连续铸造机长度方向的温度变化。

此处，2次冷却计算的参数的初始值有时没有正确地表现出实际的2次冷却现象。因此，与检测出上述凝固完成位置的通过时的横波超声波传感器4的配置位置对应的铸片中心温度的计算值往往与固相线温度不一致，此外，与温度计15的配置位置对应的表面温度的计算值也往往与由温度计15测定出的表面温度测定值不一致。因此，进行用于使它们一致的参数修正。

如下地实施参数修正部20B的参数修正。

首先，对在2次冷却计算中使用的2次冷却带的散热量进行修正，使得在上述温度计15的配置位置处测定出的表面温度测定值与该温度计15的配置位置处的铸片表面温度计算值一致。在修正散热量时，修正传热计算中使用的热传递系数的方式较简便。

接下来，使用上述修正的散热量，对1枚二维截面切片再次进行2次冷却计算，并修正热传导率，使得横波超声波传感器4的位置处的二维截面的厚度方向中央部的温度与固相线温度一致。

在上述说明中，说明了首先根据表面温度修正参数，接着进行参数修正，使中心温度的计算值符合实际的情况，但是也可以颠倒该顺序。

此外，通过如上所述地分成2次来修正热传递系数和热传导率，使2次冷却计算的铸片的表面温度和中心温度的计算值符合实际温度，通过这样的方法，得到了在实用上足够的精度。如果要更精细地符合，则可以采用如下方法：一边逐渐改变热传递系数和热传导率，一边反复进行2次冷却计算，从而找出使中心温度和表面温度与实际最一致的参数。

此外，也可以替代热传递系数和热传导率，而对固相线温度、铸模处的散热量进行修正。不管是哪一个，修正2次冷却计算处的参数，使得通过2次冷却计算得到的铸片的中心温度和表面温度均与实际温度一致，这是本实施方式的特征之一。

参照图2所示的流程图，对上述处理的一例进行说明。

首先，在步骤S10中，使用初始设定的参数，进行基于上述传热计算式的2次冷却计算，由此测量铸片长度方向位置处的横波超声波传感器4的检测位置处的铸片温度。

接下来，在步骤S20中，对表示铸片的热传导率的参数进行修正，使得检测出凝固完成位置时的横波超声波传感器4的宽度方向位置处的铸片厚度方向中央部的温度测量值成为固相线温度。

接下来，在步骤S30中，使用修正的热传导率的参数，通过基于上述传热计算式的2次冷却计算，来计算宽度方向表面温度计15的长度方向和宽度方向位置处的铸片温度。

接下来，在步骤S40中，修正热传递系数，使得在检测上述凝固完成位置的时刻通过温度计15的测定位置的铸片位置的表面温度计算值与温度计15的测定值一致。

接下来，在步骤S50中，使用修正后的热传导率和热传递系数的参数，实施基于上述传热计算式的2次冷却计算的再次计算，即再次计算铸片温度，求出厚度方向中央部的温度与固相线温度一致的铸片位置，将该求出的位置估计为凝固完成位置。

此处，在上述参数修正的处理中，可以在宽度方向上调整2次冷却带的热传递系数，将通过2次冷却计算得到的表面温度计15的位置处的宽度方向表面温度分布修正为与上述宽度方向温度分布一致。在该情况下，对于铸片的内部温度，能够提高宽度方向的温度分布的估计精度。此外，关于各切片，通过在宽度方向的多个点求出凝固完成位置，能够求出凝固完成位置的形状。

此处，根据连续铸造机，有时设置有用于轻压下铸片5的下压辊。但是，本发明的技术不受有无轻压下的影响。

实施例1

在2次冷却计算中使用的铸片的热传导率或基于2次冷却的铸片的散热量等参数如果保持初始值，则存在与实际情况不相符的部分，使得温度分布的估计值和测定值往往不同。在这样的状况下，即使根据基于上述传热计算式的2次冷却计算结果来预测凝固完成位置或形状，也不能期待符合实际情况。与此相对，在本实施例中，使用超声波传感器4和表面温度计15，进行这些参数的修正。

此处，在连续铸造中，通常更换输送熔钢的钢包来连续地制造铸片，在钢种改变的情况下等，存在一系列的铸造发生中断的期间。而且，在下次铸造开始时，逐渐提高铸造速度，达到稳定的铸造速度。此时，在铸造开始时，铸片的凝固完成位置靠近铸模，并逐渐朝机器端部侧移动而到达稳定状态下的位置。在本实施例中，将其作为凝固完成位置移动单元的处理来利用。因此，在连续铸造的作业中，反复从横波超声波传感器4进行超声波信号的发送和接收，通过观测接收信号的强度，能够捕捉到凝固完成位置达到横波超声波传感器4的位置的时刻。这样，优选的是，在上述铸造开始时，实施由横波超声波传感器4进行的凝固完成位置的检测。

此处，横波超声波传感器4的铸入方向位置设为以铸模内的液面水平为基准的41m的位置，宽度方向位置设为铸片的宽度方向中央部。此外，针对在横波超声波传感器4检测出凝固完成位置时通过了上述温度计15的测定位置的铸片，利用该温度计15来测量铸片表面温度。此外，在将温度计15设定为接近横波超声波传感器4的情况下，可以将在横波超声波传感器4检测出凝固完成位置时温度计15测定出的表面温度设为上述的“横波超声波传感器4检测出凝固完成位置时通过了该横波超声波传感器4的检测位置的铸片位置通过了上述温度计15的测定位置时，由温度计15测定出的铸片表面温度”。

此外，使用了横波超声波传感器4检测出凝固完成位置的时刻的铸造条件，针对1枚铸造方向单位长度的二维截面切片，计算连续铸造机长度方向的温度变化。

上述铸造条件是浇注的熔钢温度、铸模内的冷却条件、铸造件的成分、尺寸、铸造温度、铸造速度以及连续铸造机内的2次冷却条件的作业条件。

如上所述，作为散热量的修正，对在2次冷却计算中使用的2次冷却带的热传递系数进行修正，使得温度计15的配置位置处的铸片表面温度计算值与表面温度测定值一致，这种方式是简便的。进而，使用修正后的散热量，对1枚二维截面切片再次进行2次冷却计算，并修正热传导率，使得横波超声波传感器4的检测位置处的二维截面的厚度方向中央部的温度与固相线温度一致。

图3是示出所述的参数调整效果图。在该图3中，图3的(a)示出了由温度计15测定出的铸片表面温度测定值，图3的(b)示出了由传热计算得到的凝固完成位置估计值，图3的(c)示出了利用横波超声波传感器4，隔着5秒间隔进行超声波信号的发送和接收，监视通过了铸片的横波超声波信号的强度而得到的横波信号强度。如图3的(c)所示，可确认出：在时刻60[min]附近，横波信号强度大幅下降。这表示铸片内的液相的前端部到达了横波超声波传感器4的检测位置。设横波信号强度50mV为凝固完成位置检测的阈值，将横波强度信号到达阈值的时刻60[min]作为凝固位置检测时刻。在该凝固完成位置检测时刻，铸片的厚度方向中心部的温度与固相线温度一致。此外，对在该凝固位置检测时刻通过了横波超声波传感器4的铸片通过表面温度计15的位置的时刻进行测定，来测定铸片的表面温度，调整(修正)铸片的热传导率和2次冷却带处的热传递系数，使温度计15的配置位置处的铸片表面温度计算值与表面温度测定值一致，而且，使横波超声波传感器4的检测位置处的二维截面的厚度方向中央部的温度与固相线温度一致。

在图3的(b)中，两条实线的图中的较细的一方表示根据初始的参数估计出的凝固完成位置，从时刻60[min]开始的较粗的一方表示根据修正后的参数估计的凝固完成位置。此外，图3的(b)，还用●标记描绘出由使用了公知的超声波的凝固完成位置检测装置测定的凝固完成位置。根据该●标记可知，在参数修正前，与凝固完成位置估计值存在偏差，而在参数修正后，消除了偏差，能够高精度地进行估计。

此外，在2次冷却计算中，如果不进行测定，则不知晓由宽度方向的水量分布不均等引起的温度变动。因此，关于初始参数，宽度方向的热传递系数通常设为固定。此时，即使对在2次冷却计算中使用的铸片的热传导率和热传递系数的值进行修正，使得在铸片长度方向处的横波超声波传感器4的检测位置处的二维截面的厚度方向中央部且宽度方向中央部的温度计算值与固相线温度一致，并且，在检测出凝固完成位置的时刻通过了温度计15的位置的铸片的表面温度计算值与温度计15的测定值一致，也不能准确地预测宽度方向的温度分布。

图4是对在修正热传导率和热传递系数的值之前通过2次冷却计算得到的温度计15的测定位置处的宽度方向的表面温度估计值与温度计15的测定值的宽度方向分布进行比较的图。另外，图4的横轴表示铸片的宽度方向位置(0为宽度方向中央部)。

另一方面，图5是对修正热传导率和热传递系数后的、通过2次冷却计算得到的温度计15的测定位置处的宽度方向的表面温度估计值与温度计15的测定值进行比较的图。通过上述处理，在凝固完成位置处的铸片宽度方向中央部，温度估计值与测定值一致，但是，没有表现出宽度方向的温度变动。另外，图5的横轴表示铸片的宽度方向位置(0为宽度方向中央部)。

在此，假设在2次冷却计算中使用的热传递系数在宽度方向不固定而具有分布，因此，设定热传递系数的宽度方向的校正值。热传递系数的宽度方向的校正值可以通过如下方式求出：一边逐渐改变校正值一边反复进行2次冷却计算，使得通过2次冷却计算得到的温度计15的位置处的表面温度估计值在宽度方向上的各位置处的值与温度计15的测定值在宽度方向的该位置处的值一致。

图6是求出的热传递系数的宽度方向的校正值，图7是对沿宽度方向对热传递系数进行校正后的、通过2次冷却计算得到的凝固完成位置处的宽度方向的表面温度估计值与温度计15的测定值进行比较的图。可知，通过沿宽度方向对热传递系数进行校正，能够使表面温度估计值与测定值几乎一致。另外，图6和图7的各个横轴表示铸片的宽度方向位置(0为宽度方向中央部)。

图8是针对使用2次冷却计算估计出的凝固完成位置的形状的结果，对使用了初始的参数值的情况、修正了热传导率的情况、进一步沿宽度方向对热传递系数进行校正的情况(根据温度测定值进行校正，使得宽度方向处的热传递系数发生变化的情况)这3种情况进行了比较。

在图8中，横轴表示铸片的宽度方向位置(“0”为宽度方向中央部)，纵轴是以铸模内的液面为基准的距离，示出了宽度方向的各位置处的凝固完成位置。在修正了热传导率的阶段中，与由横波超声波传感器4检测出的宽度中央部的凝固完成位置一致，但是，在宽度方向上为平坦形状，与由温度计15测定出的表面温度不相符。在沿宽度方向对热传递系数进行了校正的情况下，与由横波超声波传感器4检测出的宽度中央部的凝固完成位置一致，且与由温度计15测定出的表面温度的宽度方向分布相符。

图9描绘出由使用了公知的超声波的凝固完成位置检测装置沿宽度方向以20cm间距测定出的凝固完成位置、热传导率和热传递系数修正后的凝固完成位置的形状估计值。可知，在凝固完成位置检测装置的测定点，估计值与测定值很一致，能够实施高精度的估计。另外，图9的横轴表示铸片的宽度方向位置(0为宽度方向中央部)。

在以上的说明中，说明了如下情况：最初使用横波超声波传感器4，修正在2次冷却计算中使用的热传导率，接下来，使用温度计15沿宽度方向对热传递系数进行校正，但是也可以颠倒该顺序。此外，如果要极其精细地符合，则可以采用如下方法：一边逐渐改变热传递系数和热传导率，一边反复进行2次冷却计算，从而找出使中心温度和表面温度与实际最一致的参数。此外，也可以替代热传递系数的宽度方向分布，而修正水量的宽度方向分布。此外，也可以替代热传递系数和热传导率，而修正固相线温度、铸模处的散热量的参数。

此外，以上说明的各方法的参数修正具有对传热计算的凝固完成位置和形状估计进行校准的含义，因此，不是每当铸造开始时都需要实施。例如，只进行一次对使用了横波超声波传感器4的热传导率的修正，就将热传导率修正为适当的值，因此，能够在下次的铸造中使用该值。在该情况下，进行对温度计15的热传递系数的修正即可。

这样，根据基于本发明的方法，能够高精度地预测和估计铸片的凝固完成位置和形状。通过使用该方法来找出使凝固结束形状变得平坦的冷却条件，能够在不产生中心偏析等内部质量的问题的状态下进行连续铸造机的作业，从而能够提供质量优异的加工钢板。此外，还能够对冷却条件进行操作，使得凝固完成位置位于连续铸造机的机器端部，从而能够提供可最大地发挥设备能力、维持高生产性的铸造方法。

此外，上述实施例叙述了加快铸造速度的情况，但是，不言而喻，在减慢铸造速度的情况下，可以进行同样的处理。

标号说明

1  中间流槽

2  铸模

3  浸渍喷嘴

4  横波超声波传感器

5  铸片

6  支撑辊

7～13  冷却区域

14  熔钢

15  温度计

20  控制器

20A  凝固完成位置移动单元

20B  参数修正部

Claims (11)

1.一种铸片温度估计方法，在使注入到铸模中的熔钢在该铸模内进行1次冷却后、将表层凝固的铸片拉拔并进行2次冷却来连续地制造铸片的连续铸造中，通过至少使用了基于所述2次冷却的冷却条件的热通量的传热计算，来估计所述铸片长度方向的各位置处的铸片的温度，其特征在于，

在连续铸造机中分别配置有：超声波传感器，其通过对所述铸片收发超声波来检测该铸片的凝固完成位置的通过；以及表面温度测量单元，其测定铸片的表面温度，

通过改变铸造速度来使铸片的凝固完成位置移动，根据所述超声波传感器的接收信号的强度变化来检测凝固完成位置，

在所述超声波传感器检测出所述凝固完成位置时，利用所述表面温度测量单元来测定通过了该表面温度测量单元的检测位置的铸片的表面温度，

对在所述传热计算中使用的热传导率、铸模的散热量以及2次冷却带的热传递系数中的至少1个参数的值进行修正，使得在检测出所述凝固完成位置的时刻，所述超声波传感器检测出凝固完成位置的铸片位置处的铸片厚度方向中心部的温度的计算值与固相线温度一致，且表面温度测量单元的检测位置处的表面温度的计算值与该表面温度测量单元的测定值一致，并使用该修正后的参数再次进行所述传热计算。

2.根据权利要求1所述的连续铸造中的铸片温度估计方法，其特征在于，

通过加快所述铸造速度，使得所述铸片的凝固完成位置相对于所述超声波传感器的检测位置从上游侧朝下游侧移动。

3.根据权利要求1所述的连续铸造中的铸片温度估计方法，其特征在于，

所述表面温度测量单元测定铸片的表面温度作为宽度方向分布，

进行所述修正，使得表面温度测量单元的检测位置处的表面温度的宽度方向分布的计算值与该表面温度测量单元的测定值一致。

4.根据权利要求2所述的连续铸造中的铸片温度估计方法，其特征在于，

所述表面温度测量单元测定铸片的表面温度作为宽度方向分布，

进行所述修正，使得表面温度测量单元的检测位置处的表面温度的宽度方向分布的计算值与该表面温度测量单元的测定值一致。

5.一种连续铸造中的铸片的凝固完成状态估计方法，其特征在于，

根据通过权利要求1～4中的任意一项所述的铸片温度估计方法得到的所述参数修正后的铸片温度估计结果，估计连续铸造机内的铸片的凝固完成位置。

6.一种连续铸造中的铸片的凝固完成状态估计方法，其特征在于，

根据通过权利要求3所述的连续铸造中的铸片温度估计方法得到的所述参数修正后的铸片温度估计结果，估计连续铸造机内的铸片的凝固完成位置的形状。

7.一种连续铸造中的铸片的凝固完成状态估计方法，其特征在于，

根据通过权利要求4所述的连续铸造中的铸片温度估计方法得到的所述参数修正后的铸片温度估计结果，估计连续铸造机内的铸片的凝固完成位置的形状。

8.一种连续铸造方法，其特征在于，

根据通过权利要求5所述的铸片的凝固完成状态估计方法得到的估计结果，对连续铸造的作业条件进行操作，由此控制凝固完成位置的状态。

9.一种连续铸造方法，其特征在于，

根据通过权利要求6或7所述的铸片的凝固完成状态估计方法得到的估计结果，对连续铸造的作业条件进行操作，由此控制凝固完成位置的状态。

10.根据权利要求8所述的连续铸造方法，其特征在于，

所述连续铸造的作业条件是2次冷却条件、轻压下条件、铸造速度和铸模电磁搅拌强度中的至少一个。

11.根据权利要求9所述的连续铸造方法，其特征在于，

所述连续铸造的作业条件是2次冷却条件、轻压下条件、铸造速度和铸模电磁搅拌强度中的至少一个。