JP2000263203A - 連続鋳造鋳片の縦割れ予知方法 - Google Patents

連続鋳造鋳片の縦割れ予知方法

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JP2000263203A
JP2000263203A JP11064551A JP6455199A JP2000263203A JP 2000263203 A JP2000263203 A JP 2000263203A JP 11064551 A JP11064551 A JP 11064551A JP 6455199 A JP6455199 A JP 6455199A JP 2000263203 A JP2000263203 A JP 2000263203A
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Norikimi Yamazaki
伯公 山崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】オンラインで、鋳造中に鋳型内で発生する縦割
れの芽を、温度測定素子が設置された場所のみならず、
モールド面内の他の場所でも正確に予知し、鋳片縦割れ
発生を最小限に抑制できる、縦割れ予知方法を提供す
る。 【解決手段】連続鋳造用鋳型の長辺側に、その鋳造方
向、及び幅方向に複数の温度測定素子を設置して鋳型温
度を計測し、同時に計測した溶鋼の湯面レベル、及び鋳
造速度からオンラインにて伝熱、凝固計算を行い、鋳片
シェル厚みを計算し、この値に基づきメニスカスから所
定の位置の、幅方向に所定の距離離れた少なくとも3点
のシェル厚の現時点または過去所定時間の平均または分
散を求め、この値が所定値になったときに鋳片の縦割れ
の発生を予知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼の連続鋳造にお
ける、鋳片の表面縦割れを予知する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造で得られる鋳片には多種多様な
欠陥があり、発生状況は鋳型の機種、鋼種、鋳造サイ
ズ、及び操業条件等で異なる。特に炭素を0.1〜0.
18%の範囲で含有する鋼の場合、割れやすいことが良
く知られている。これは、初期凝固中にパウダーの流入
不足や流入過多により局所的な抜熱の不均一が生じ、シ
ェル厚が薄くなった部分で歪みが発生し、割れの芽が発
生、二次冷却でこの部分が拡大して縦割れになるとされ
ている。現状、縦割れの有無は、鋳造終了後の疵検査工
程にて初めて目視確認できるもので、鋳造中になんらか
のアクションをとり、疵の発生を抑制することはできな
い。
【0003】縦割れを低減させることを目的に、均一
に流入し凝固の不均一を緩和できる、パウダーの開発、
鋳型の上部にスリットを加工したり、断熱層を設置し
たりすることでメニスカス部を緩冷却にする技術の開発
が行われている。しかし、鋳造中に縦割れの発生を予測
して、危険時にはアクションをとり、割れによる被害を
最小限に抑える方法として有効なものがないのが現状で
ある。
【0004】鋳型内で割れを予知する技術としては特開
平8−117944号公報に示されるような、鋳型内に
設置した温度測定素子の温度パターンから割れ発生の核
を検知するものがある。この方法は、鋳造方向に複数個
設置した温度測定素子による鋳型温度の測定結果から、
信号のパターン処理(温度低下部が時間と共に下方に移
動する現象をパターン化)により、割れの芽の発生を検
知する方法である。また、特開平4−237549号公
報に示されるような、割れの芽が発生し、鋳型と鋳片間
にエアギャップが生成することに着目して、このギャッ
プ量をセンシングする方法も割れの予知方法として発明
されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、特開平8−
117944号公報に開示された発明は、温度測定素子
の情報をそのまま利用しているため、割れの芽が、温度
測定素子設置位置を通過した時のみ、判定が可能で、温
度測定素子が設置されていない場所を、割れの部位が通
過した場合は、検知が不可能であるという欠点がある。
つまり、この方法では、幅方向に何カ所、温度測定素子
を設置できるかで、予知の精度が大きく左右される。ま
た、温度測定素子温度は、割れに直結した状態量ではな
いため、普遍的な割れ判定のしきい値を設定することが
難しい。また、特開平4−237549号公報に開示さ
れた発明では、鋳型内面にギャップを測定するセンサー
を直接設置しているため、鋳型のメンテナンス、センサ
ーの耐久性上問題があり、実現は容易ではない。
【0006】本発明は、上記課題に鑑みて創案されたも
のであって、既存の鋳型設備に特殊なセンサーを新たに
設置することなく、オンラインで、鋳造中に鋳型内で発
生する縦割れの芽を、温度測定素子が設置された場所の
みならず、モールド面内の他の場所でも正確に予知し、
速やかに割れの防止措置を実施し、鋳片縦割れ発生を最
小限に抑制できる、縦割れ予知方法を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、連続鋳造用鋳型の長辺側に、その鋳造方
向、及び幅方向に複数の温度測定素子を設置して鋳型温
度を計測し、同時に計測した溶鋼の湯面レベル、及び鋳
造速度からオンラインにて伝熱、凝固計算を行い、鋳片
シェル厚みを計算し、この値に基づきメニスカスから所
定の位置の、幅方向に所定の距離離れた少なくとも3点
のシェル厚の現時点または過去所定時間の平均または分
散を求め、この値が所定値になったときに鋳片の縦割れ
の発生を予知することを特徴とする連続鋳造鋳片の縦割
れ予知方法である。
【0008】また、連続鋳造用鋳型の長辺側に、その鋳
造方向、及び幅方向に複数の温度測定素子を設置して鋳
型温度を計測し、同時に計測した溶鋼の湯面レベル、及
び鋳造速度からオンラインにて伝熱、凝固計算を行い、
鋳片シェル厚みを計算し、この値に基づきメニスカスか
ら所定の位置の鋳型中心を含む幅方向に所定の距離離れ
た合計3点の現在及び過去所定時間のシェル厚の計算値
から、シェル厚の不均一度(シェル厚3点の標準偏差)
/(シェル厚3点の平均)を求め、この値が所定値以上
になったときに鋳片の縦割れの発生を予知することを特
徴とする連続鋳造鋳片の縦割れ予知方法である。
【0009】更に、前記シェル厚の計算位置を、メニス
カス位置から鋳造後5秒後とした連続鋳造鋳片の縦割れ
予知方法である。
【0010】前記シェル厚の計算位置を、幅方向の中心
位置と、中心から幅方向に±200〜±400mmの三
点とし連続鋳造鋳片の縦割れ予知方法である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図に基づいて詳細に説明する。図1は、本発明の
実施例の係わる縦割れ予知方法を示すフローチャートを
示している。本発明は、鋳造中にオンラインで凝固シェ
ル厚を計算し、メニスカスから所定の位置でのシェル厚
の幅方向少なくとも三点の不均一を求め、この値が所定
のしきい値を越えた場合に、縦割れの芽の発生の検知と
する縦割れ検知方法である。図示するように、メニスカ
スから所定位置の、幅方向数点の凝固シェル厚を計算
し、その数点の標準偏差を計算し、その値が所定の値を
超えた場合に、割れ発生を予知し、警報を発する。凝固
シェル厚のオンラインの計算には、例えば特開平10−
277716号公報に示されるような方法が有効であ
る。この方法は、メニスカス部でのシェル厚を0とし
て、鋳造方向に複数個並んだ熱電対等の温度測定素子の
温度情報から、鋳片抜熱量を計算し、シェル厚を積算し
て求める手法である。凝固シェル厚の計算に、鋳造中の
リアルタイムの湯面レベルデータ、鋳造速度、温度測定
素子3の計測温度を使用している。
【0012】ここで、割れの判定に用いるシェル厚の計
算位置は、縦割れが長辺側の中心近傍に主に発生するこ
と、割れの芽はメニスカスから200mm程度の位置で
発生していることから、幅中心でメニスカスから所定秒
後位置(メニスカスからの距離ではなく時間で設定して
いるのは、シェル厚が一般的に時間で整理できることか
ら、メニスカスからの経過時間が同じならシェル厚は、
鋳造速度によらずほぼ同じだと考えられるため)の一点
と、その点を境として幅方向に±所定距離の少なくとも
二点の、合計少なくとも三点とした。前述の数点の凝固
シェル厚を、オンラインで計算し、さらに、割れ発生の
原因である凝固の不均一を表す指標として、幅方向の凝
固シェル厚の現時点、あるいは過去所定時間の平均ある
いは標準偏差を計算する。この計算した値をモニターす
ることで、所定値になった場合に割れ発生の警報を出す
とともに、鋳造速度の低下等のアクションにつなげるこ
とが出来る。
【0013】幅方向の数点を判定に用いるのは、割れの
現象は局所的であるが、割れの芽が発生する過程におい
ては、長辺側の広域にわたって不均一凝固が起こってい
ることに着目している。鋳造方向に並んだ温度測定素子
のパターン認識では、温度測定素子の設置位置を、割れ
部が通過しないと割れを検知出来ないが、割れが発生す
る位置での幅方向の凝固の不均一を指標にとることで、
より広い領域での割れの検知が可能になる。従って、上
記シェル厚計算位置三点は、幅中心でメニスカスから5
秒後位置一点と、さらにその点を境に幅方向に±200
〜400mmの二点が好ましい。5秒後と設定したの
は、凝固シェル厚が一般的にメニスカスからの時間で整
理されることとと、割れの芽がメニスカスから200m
m程度位置に発生(2mpmの鋳造速度で5秒後だと、
メニスカスから166mm)しているからである。また
幅方向に±200〜300mmとしたのは、幅狭鋳片の
鋳造時に、短辺の影響によるシェル厚の変動が発生しな
い範囲という基準で設定した。上記位置でシェル厚を計
算するためには、図2に示すごとく、温度測定素子3は
少なくとも幅方向三列(幅方向に±200〜400m
m)、鋳造方向にメニスカス下200mmの位置までに
二点の、計6点設置することが好ましい。鋳造方向に二
点必要なのは、シェル厚計算時に必要な溶鋼からの抜熱
流束を補間して求めるためである。
【0014】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図に基づ
いて詳細に説明する。図2は長辺銅板1と短辺銅板2で
構成される鋳型のシェル厚を計算するに際し、計算に必
要な温度測定素子3を長辺銅板1の設置位置を示した図
で、鋳造方向に100mmピッチで3点、幅方向に中心
を境にした±300mmの3点の計9点の計測位置を示
している。また、図3は、実際に縦割れが発生した中炭
素鋼(鋳造速度1mpm)において、縦割れの予測を上
述の凝固不均一による指標で行った例である。この図の
横軸は、時間、縦軸は凝固シェル厚の不均一度(メニス
カスから5秒後、幅方向±300mmの三点のシェル厚
の標準偏差)を示す。不均一度が上昇する1200秒近
傍から、不均一が増大し、実鋳片でも、不均一が大きい
1200〜3000秒の間で、縦割れが散発的に発生し
ている。図4に、スラブ単位に縦割れの有無を調査し、
計算された不均一度で整理したグラフを示す。図の横軸
はスラブ枚数、縦軸は不均一度。黒塗りの棒線が実際に
縦割れが生じていたスラブ、白棒線は割れが生じていな
いスラブである。割れ判定のしきい値を設定できること
が確認された。かくして本発明によれば、スラブの縦割
れを早期に予知できることができる。割れの予知後に、
操業アクションをとれば、割れの大量発生を未然に防ぐ
ことができ、さらに検査、手入れコストの削減が可能と
なる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連続鋳造鋳片の凝固シェル厚の面内幅方向の不均一度を
オンラインで計算することで、鋳片に生じる縦割れの発
生を正確かつ簡易に予知できるものである。さらには、
割れの芽の早期発見により、予知後の操業アクション
で、割れの大量発生の防止、検査、手入れコストの削減
の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わる連続鋳造における縦割
れ予知方法を示すフローチャートである。
【図2】本発明の実施形態において、凝固シェル厚計算
位置と、温度測定素子の設置場所を示す説明図である。
【図3】本発明の実施形態において、シェル厚不均一度
の時間変化と、鋳片縦割れの発生状況との対応を示す説
明図である。
【図4】本発明の実施形態において、シェル厚不均一度
と、縦割れ発生スラブの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
1 長辺銅板 2 短辺銅板 3 温度測定素子 4 シェル厚計算位置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続鋳造用鋳型の長辺側に、その鋳造方
    向、及び幅方向に複数の温度測定素子を設置して鋳型温
    度を計測し、同時に計測した溶鋼の湯面レベル、及び鋳
    造速度からオンラインにて伝熱、凝固計算を行い、鋳片
    シェル厚みを計算し、この値に基づきメニスカスから所
    定の位置の、幅方向に所定の距離離れた少なくとも3点
    のシェル厚の現時点または過去所定時間の平均または分
    散を求め、この値が所定値になったときに鋳片の縦割れ
    の発生を予知することを特徴とする連続鋳造鋳片の縦割
    れ予知方法。
  2. 【請求項2】連続鋳造用鋳型の長辺側に、その鋳造方
    向、及び幅方向に複数の温度測定素子を設置して鋳型温
    度を計測し、同時に計測した溶鋼の湯面レベル、及び鋳
    造速度からオンラインにて伝熱、凝固計算を行い、鋳片
    シェル厚みを計算し、この値に基づきメニスカスから所
    定の位置の鋳型中心を含む幅方向に所定の距離離れた合
    計3点の現在及び過去所定時間のシェル厚の計算値か
    ら、シェル厚の不均一度(シェル厚3点の標準偏差)/
    (シェル厚3点の平均)を求め、この値が所定値以上に
    なったときに鋳片の縦割れの発生を予知することを特徴
    とする連続鋳造鋳片の縦割れ予知方法。
  3. 【請求項3】前記シェル厚の計算位置を、メニスカス位
    置から鋳造後5秒後とした請求項1又は2記載の連続鋳
    造鋳片の縦割れ予知方法。
  4. 【請求項4】前記シェル厚の計算位置を、幅方向の中心
    位置と、中心から幅方向に±200〜±400mmの三
    点とした請求項1〜3のいずれか1項記載の連続鋳造鋳
    片の縦割れ予知方法。
JP11064551A 1999-03-11 1999-03-11 連続鋳造鋳片の縦割れ予知方法 Withdrawn JP2000263203A (ja)

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