JP2000117407A - スラグ流出検知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タンディッシュに注湯される溶鋼の単位時間
当たりの流量が変化しても、スラグのタンディッシュへ
の流入のタイミングを正確に検知する。 【解決手段】 溶融金属とスラグが入った容器から、シ
−ルされた流通管を介して他の容器に前記溶融金属を注
入する際に、前記スラグが前記シ−ルされた流通管を通
過して前記他の容器に流出するのを検知するスラグ流出
検知方法であって、前記シ−ルされた流通管で発生する
振動レベルを経時的に計測し、計測した振動レベルの大
きさを平均する時間の長さが異なる２つの時間毎に移動
平均処理を行ない、該移動平均処理後の平均する時間の
短い方の平均化された振動レベルの大きさを、移動平均
処理後の平均する時間の長い方の平均化された振動レベ
ルの大きさで除した値が、所定の値よりも小さくなった
ときに、スラグが流出したと判断するスラグ流出検知方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融金属とスラ
グが入った容器（例えば取鍋）から、シ−ルされた流通
管を介して他の容器（例えばタンディッシュ）に溶融金
属を注入する際に、スラグがシ−ルされた流通管を通過
して他の容器に流出するのを検知するスラグ流出検知方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】転炉で精練された溶鋼は取鍋に移された
後、連続鋳造において、タンディッシュにエアシ−ルパ
イプを介して注湯される。

【０００３】通常、取鍋には溶鋼とともにスラグが入っ
ているため、取鍋からタンディッシュに溶鋼を注入する
際、注湯末期においてスラグが大量にタンディッシュに
流入すると、タンディッシュ内の溶鋼にスラグが混入
し、結果としてスラグが連続鋳造機の鋳型に巻き込ま
れ、連続鋳造された鋳片に内部欠陥として残留すること
になる。

【０００４】したがって、タンディッシュ内には極力ス
ラグを流出させないような操業が行われている。

【０００５】図５はこのような溶鋼がタンディッシュに
注湯されている状態を示す断面図である。図５におい
て、符号２１は取鍋、２２は取鍋２１内のスラグ、２３
は取鍋２１内の溶鋼、２４は取鍋ノズル、２５はエアシ
−ルパイプ、２６はエアシ−ルパイプ２５の支持ア−
ム、２７はタンディッシュ、２８は浸漬ノズル、２９は
鋳型である。

【０００６】取鍋２１内の溶鋼２３の湯面にはスラグ２
２が浮遊しているが、タンディッシュ２７への注湯の進
行にともない、溶鋼２３の湯面レベルが一定レベルまで
下がると、取鍋ノズル２４の上部に渦が発生し、スラグ
２２が溶鋼２３とともにタンディッシュ２７に流出する
のである。

【０００７】このような取鍋２１からタンディシュ２７
へのスラグ２２の流出を検知する方法として、エアシ−
ルパイプ２５に発生する振動レベルを経時的に測定し、
振動レベルの変化に基づいてスラグ流出を検知する方法
がある。このスラグ流出検知方法は、次のような原理に
基づいている。

【０００８】取鍋２１内の溶鋼２３は、取鍋ノズル２４
およびエアシ−ルパイプ２５を通って、重力により自由
落下して、タンディッシュ２７内の湯面２７ａに衝突す
る。この流体衝突により、シ−ルパイプ２５の先端が加
振され、エアシ−ルパイプ２５に振動が発生する。溶鋼
２３に代わってスラグ２２が流出した場合には、スラグ
２２の比重は溶湯２３の比重の１／３であるので、その
比重差により、流体衝突によって発生するエアシ−ルパ
イプ２５への加振力が低下し、エアシ−ルパイプ２５に
発生する振動レベルは、溶鋼２３の場合よりも減少す
る。

【０００９】このような原理に基づいてスラグの取鍋か
らタンディッシュへの流出を検知する具体的な従来の方
法としては、特開平７−１６４１２４号公報に開示され
た技術がある。この技術に基づくスラグ流出検知方法
は、溶融金属を取鍋からロングノズル（エアシ−ルパイ
プ）を介してタンディッシュに注湯する連続鋳造装置に
おいて取鍋注湯終点を検出する際に、前記ロングノズル
の互いに異なる少なくとも２方向の振動加速度を感知
し、感知された振動よりスラグ流出を検出するというも
のである。すなわち、このスラグ流出検知方法は、スラ
グが流出するときには、注湯設備から発生する振動強度
が、溶融金属が流れているときに発生する振動強度に対
して変化することを利用するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平７−１６４１２４号公報に開示されたスラグ流
出検知方法には、次のような問題点がある。

【００１１】（１）取鍋からタンディッシュに注湯され
る単位時間当たりの溶鋼流量は、鋳片の鋳造速度や鋳造
幅等により変化するが、それによって振動強度も変化す
るので、一定の振動強度を基準として、振動強度が変化
したか否かを検知することは難しい。

【００１２】（２）振動の発生は流体力による加振に基
づくものであるため、振動強度が不規則に変化し、この
変化の中からスラグ流出時の振動変化を検知することが
難しく、振動強度の変化量の定量化が難しい。

【００１３】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、スラグ流出に
よる振動強度の変化を、信号処理回路により自動的に検
知することができるスラグ流出検知方法を提供すること
を目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスラグ流
出検知方法は、溶融金属とスラグが入った容器から、シ
−ルパイプを介して他の容器に前記溶融金属を注入する
際に、前記スラグが前記シ−ルパイプを通過して前記他
の容器に流出するのを検知するスラグ流出検知方法であ
って、前記シ−ルパイプで発生する振動レベルを経時的
に計測し、計測した振動レベルの大きさを平均する時間
の長さが異なる２つの時間毎に移動平均処理を行ない、
該移動平均処理後の平均する時間の短い方の平均化され
た振動レベルの大きさを、移動平均処理後の平均する時
間の長い方の平均化された振動レベルの大きさで除した
値が、所定の値よりも小さくなったときに、スラグが流
出したと判断するものである。

【００１５】また、前記移動平均処理後の平均する時間
の短い方の平均化された振動レベルの大きさを、移動平
均処理後の平均する時間の長い方の平均化された振動レ
ベルの大きさで除した値が、所定の値よりも小さくなっ
た時間が所定の時間継続したときに、スラグが流出した
と判断するものである。

【００１６】このスラグ流出検知方法においては、少な
くとも２種類以上の平均する時間が異なる時間毎に移動
平均処理を行なう。このうちの移動平均処理後の平均す
る時間の長い方の振動レベルの信号の平均の大きさ
（Ｂ）は、溶融金属が流出しているときのほぼ平均の振
動強度を示しているといえる。

【００１７】そして、溶融金属のみが流出しているとき
には、移動平均処理後の平均する時間の短い方の振動レ
ベルの信号の平均の大きさ（Ａ）と、移動平均処理後の
平均する時間の長い方の振動レベルの信号の平均の大き
さ（Ｂ）は、ほぼ同じとなり、その比（Ａ／Ｂ）は１に
近いものとなる。

【００１８】溶融金属にスラグが混入して流出するよう
になると、移動平均処理後の平均する時間の短い方の振
動の信号の平均の大きさ（Ａ）は、移動平均処理後の平
均する時間の長い方の振動レベルの信号の平均の大きさ
（Ｂ）に対して相対的に小さくなるので、上記の比（Ａ
／Ｂ）は１よりも小さくなる。

【００１９】そして、スラグの混入割合が多くなればな
るほど、Ａ／Ｂは小さくなるので、Ａ／Ｂが所定の値以
下となったときにスラグが流出したと判断すればよい。

【００２０】このスラグ流出検知方法においては、注入
する溶融金属の単位時間当たりの流量が鋳造条件により
変化したとしても、振動レベルの変化を溶融金属のみ流
出しているときの振動の大きさと、スラグが混入したと
きの振動の大きさとの比で判断するようにしているの
で、鋳造条件にかかわらず、常に正確にスラグの流出を
検知することができる。

【００２１】また、上記Ａ／Ｂが所定の値以下になって
からの継続時間が一定の時間以上となったときに、スラ
グが流出したと判断するようにすれば、他の要因によっ
て振動レベルが瞬間的に変化したときに、その変化をス
ラグ流出として誤検出することはない。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図面を参
照して以下に説明する。なお、本発明においては、スラ
グの取鍋からタンディッシュへの流出を、エアシ−ルパ
イプに発生する振動レベルを測定し、測定した信号に基
づいて検知するものであるが、振動レベルの測定方法を
特に限定するものではなく、測定した信号の処理方法に
特徴があるものであるので、その処理方法についてのみ
説明する。

【００２３】本発明の実施の形態のスラグ流出検知方法
は、振動信号の低下を基にスラグの流出を検知するもの
であるので、次のことに対応できるものでなければなら
ない。

【００２４】第一には、スラグ流出時の振動値は、常に
一定とは限らないということである。これは、測定を行
なっているチャ−ジの操業状態（例えばレ−ドルのノズ
ルの開度、タンディッシュ内の溶鋼の量等）によって、
エアシ−ルパイプ内の流れの状況が変化するため、それ
にともなって振動レベルも変化するからである。

【００２５】第二には、スラグ流出時の振動レベルの変
化のパタ−ン（経時的に振動レベルがどのように変化し
ていくかのパタ−ン）が複数あるということである。そ
のようなパタ−ンの例を、図1のグラフに示す。図１
（ａ）は振動レベルが安定した状態から急激に低下する
場合、図１（ｂ）は振動レベルが徐々に低下する場合で
ある。そして、この際のスラグが流出していない状態の
振動レベルと、スラグが流出した状態の振動レベルと
は、前述したようにチャ−ジ毎に異なる値を示す。

【００２６】また、スラグ流出時の振動レベルの変化の
パタ−ンには、図1（ｃ）に示すように、振動が不安定
な状態（振動レベルの上昇と低下が繰り返される状態）
にある間に、スラグ流出が生じて、振動レベルが低下す
る場合もある。

【００２７】したがって、スラグ流出を自動的に検知し
ようとする場合には、以上のような振動パタ−ンに対応
できるような検出論理を開発しなければならない。

【００２８】このような検出論理の考え方は、次のとお
りである。 振動レベルの低下は、スラグ流出前の平均的な振動レ
ベルに対する変化率で評価する。これはチャ−ジ毎に振
動レベルが異なっても、変化率で評価すれば、操業状態
に影響されずにスラグの流出を判断できるという知見に
基づくものである。

【００２９】不安定な誤検出を避けるために、スラグ
流出は上記変化率の低下状態が所定時間継続しているこ
とで判断する。

【００３０】このような検出論理の考え方に基づいた本
発明の実施の形態のスラグ流出検知方法における振動レ
ベルの信号の処理方法を、図2により説明する。図2
（ａ）はエアシ−ルパイプに発生する振動レベルの経時
的な変化を示すグラフである。図2（ａ）においては、
Ｃの時点においてスラグ流出による振動レベルの変化が
表れているが、基準となる振動レベルが把握できないた
め、振動レベルの変化量が定量化できず、振動レベルの
信号に基づいてスラグ流出を検知することは困難であ
る。

【００３１】図2（ｂ）のグラフは、図2（ａ）の振動レ
ベルの信号を短い時間ｔ₁毎に移動平均処理した後の振
動レベルの経時的な変化を示すグラフである。

【００３２】同様に、図2（ｃ）のグラフは、図2（ａ）
の振動レベルの信号を長い時間ｔ₂（ｔ₁よりも長い時
間）毎に移動平均処理した後の振動レベルの経時的な変
化を示すグラフである。

【００３３】図2（ｂ）および図2（ｃ）とも移動平均処
理を行なうことにより、振動レベルの変化の様子は図2
（ａ）よりもはっきりとしてくるが、図2（ａ）の振動
レベルの信号に基づくのと同様に、振動レベルの変化量
が定量化できず、平均化された信号レベルに基づいてス
ラグ流出を検知することは困難である。

【００３４】図2（ｄ）のグラフは、振動レベルの変化
量を定量化するために、対応する時間帯毎に、図2
（ｂ）の平均化された振動レベルの信号（Ａ）を、図2
（ｃ）の平均化された振動レベルの信号（Ｂ）で除した
値（Ａ／Ｂ）の経時的な変化を示すグラフである。

【００３５】図2（ｄ）のグラフにおけるＡ／Ｂの値
は、振動レベルが一定値を中心として変化しているとき
（例えば溶融金属のみが流出しているとき）には、１を
中心に変化し、その振動レベルから振動レベルが減少ま
たは増加する方向に偏って変化する場合には、１よりも
減少するかまたは増加する。この信号処理方法において
は、移動平均する時間区分の違いにより発生する振動レ
ベルの差を利用し、その差を比により基準化することに
より、振動レベルの絶対値とは無関係に、振動レベルの
変化量を定量化することが可能になる。例えば、図2
（ｄ）ではＣの時点におけるスラグ流出による振動レベ
ルの減少を、一定のしきい値０．８で検知している。

【００３６】図2（ｄ）では２種類の時間区分による移
動平均処理から求まる１種類の信号のみで振動レベルの
変化を検知するようにしているが、これにかぎらず、３
種類以上の移動平均処理から求まる２種類以上の信号を
用い、例えば各信号の検知信号を、論理式で処理するよ
うな検知を行なってもよい。

【００３７】図3は上述のような信号処理を行なうため
の信号処理回路図である。振動信号１は、バンドパスフ
ィルタ２に入り、１０〜１０００Ｈｚの周波数帯域の振
動信号のみが取り出される。次いで、取り出された振動
信号は、第一の移動平均処理回路３および第二の移動平
均処理回路４に送られ、第一の移動平均処理回路３では
1秒単位で振動信号の平均値化が行われ、第二の移動平
均処理回路４では1０秒単位で振動信号の平均値化が行
われる。そして、平均値化された二つの振動信号は除算
回路５に送られ、第一の移動平均処理回路３で平均値化
された振動信号Ａを、第二の移動平均処理回路４で平均
値化された振動信号Ｂで除算する処理が行なわれる。

【００３８】除算回路５で得られたＡ／Ｂの値は、振動
低下状態継続判断回路６に送られ、振動低下継続時間
（Ａ／Ｂの値が所定値以下にある時間）があらかじめ設
定してある時間Ｔよりも長いときには、検知回路７から
検知信号８を表示装置９および取鍋ノズル制御装置１０
に発信し、取鍋ノズル制御装置１０からは取鍋ノズル１
１に閉止指令が発せられる。

【００３９】なお、この信号処理回路は、上記Ａ／Ｂと
Ｔの双方の条件が成立したときに出力するか、Ａ／Ｂの
条件のみが成立したときに出力するかが選択できるよう
に構成されている。これは、振動の状態が不安定の場合
には、誤検出を避けるために、Ａ／ＢとＴの双方の条件
が成立する必要があるが、振動の状態が安定している場
合には、誤検出の恐れが無いため、応答性をよくするた
めに、Ａ／Ｂの条件のみで出力させるという考え方に基
づいている。この場合、振動の安定・不安定の判定は、
自動で行なってもよく、また遠隔に設置した振動記録チ
ャ−トに基づいて操業者が判断してもよい。

【００４０】図４（ｂ）のグラフは、このようにしてス
ラグ流出を検知したときの振動レベル比（Ａ／Ｂの値）
の経時変化を示す１例であり、図４（ａ）のグラフは、
その時の移動平均処理を行なう前の振動レベルの経時変
化を示す。振動レベルの測定は、図５に示したエアシ−
ルパイプ２５の支持ア−ム２６に加速度センサ−を設置
して行なった。この例では、図４（ｂ）のＣで示すタイ
ミングにおいて、振動レベル比がしきい値の０．８まで
減少し、スラグ流出を検知している。この振動信号を記
録する際には、同時にオペレ−タによるタンディッシュ
湯面に浮上スルスラグの目視検知を行なったが、この目
視検知においては、上記Ｃの時刻の２秒後にスラグ流出
が検知された。

【００４１】

【発明の効果】この発明により、チャ−ジ毎に振動レベ
ルが異なっても、スラグの流出のタイミングを正確に判
断できるとともに、スラグ流出を誤検出することもない
ので、振動計測によるスラグ流出の自動化が可能になる
とともに、連続鋳造により鋳造される鋳片の品質が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】スラグ流出時の振動レベルの変化のパタ−ンを
示すグラフであり、（ａ）は振動レベルが安定した状態
から急激に低下する場合、（ｂ）は振動レベルが徐々に
低下する場合、（ｃ）は振動が不安定な状態にある間に
スラグ流出が生じて振動レベルが低下する場合である。

【図２】本発明の実施の形態のスラグ流出検知方法にお
ける振動レベルの信号の処理方法の説明図であり、
（ａ）はエアシ−ルパイプに発生する振動レベルの経時
的な変化を示すグラフ、（ｂ）は（ａ）の振動レベルの
信号を短い時間毎に移動平均処理した後の振動レベルの
経時的な変化を示すグラフ、（ｃ）は（ａ）の振動レベ
ルの信号を長い時間毎に移動平均処理した後の振動レベ
ルの経時的な変化を示すグラフ、（ｄ）は（ｂ）の平均
化された振動レベルの信号を、（ｃ）の平均化された振
動レベルの信号で除した値の経時的な変化を示すグラフ
である。

【図３】本発明の実施の形態のスラグ流出検知方法にお
いて振動レベルの信号処理を行なう信号処理回路の回路
図である。

【図４】信号処理回路でスラグ流出を検知したときの振
動レベル比の経時変化の１例を示すグラフであり、
（ａ）は信号処理を行なう前の振動レベルの経時変化を
示すグラフ、（ｂ）は振動レベル比の経時変化を示すグ
ラフである。

【図５】溶鋼がタンディッシュに注湯されている状態を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ 振動信号 ２ バンドパスフィルタ ３ 第一の移動平均処理回路 ４ 第二の移動平均処理回路 ５ 除算回路 ６ 振動低下状態継続判断回路 ７ 検知回路 ８ 検知信号 ９ 表示装置 １０ 取鍋ノズル制御装置 １１ 取鍋ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 明智 吉弘 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4E004 MB19

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属とスラグが入った容器から、シ
   −ルされた流通管を介して他の容器に前記溶融金属を注
   入する際に、前記スラグが前記シ−ルされた流通管を通
   過して前記他の容器に流出するのを検知するスラグ流出
   検知方法であって、前記シ−ルされた流通管で発生する
   振動レベルを経時的に計測し、計測した振動レベルの大
   きさを平均する時間の長さが異なる２つの時間毎に移動
   平均処理を行ない、該移動平均処理後の平均する時間の
   短い方の平均化された振動レベルの大きさを、移動平均
   処理後の平均する時間の長い方の平均化された振動レベ
   ルの大きさで除した値が、所定の値よりも小さくなった
   ときに、スラグが流出したと判断することを特徴とする
   スラグ流出検知方法。
2. 【請求項２】 前記移動平均処理後の平均する時間の短
   い方の平均化された振動レベルの大きさを、移動平均処
   理後の平均する時間の長い方の平均化された振動レベル
   の大きさで除した値が、所定の値よりも小さくなった時
   間が所定の時間継続したときに、スラグが流出したと判
   断することを特徴とする請求項１に記載のスラグ流出検
   知方法。