JP2003145257A - 溶鋼注入終了判定方法及び判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介して中間鍋に
注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連続鋳
造において、自動的、かつ安価に確実に取鍋からタンデ
ィッシュへの溶鋼注入の終了を判定する方法及び装置を
提供する。 【解決手段】 取鍋１内の溶鋼６を取鍋注入口３を介し
て中間鍋２に注入しさらに中間鍋２から鋳型１２内に溶
鋼６を鋳造する連続鋳造において、取鍋１から中間鍋２
への溶鋼注入の終了を判定する方法であって、取鍋重量
３４又は中間鍋重量１８（鍋重量）の時間変化量の変動
を検出して溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注
入終了判定方法及び判定装置。区間３０における鍋重量
の時間変化量２０（又はそれの平均時間変化量２４との
差の絶対値）が臨界回数２３以上連続して臨界時間変化
量２２（又は臨界時間変化率２１）以下となったときを
もって終了判定とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、取鍋内の溶鋼を取
鍋注入口を介して中間鍋（タンディッシュ）に注入しさ
らに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連続鋳造におい
て、取鍋から中間鍋への溶鋼注入が終了して取鍋からの
スラグ流出が開始する時期を判定する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造においては、取鍋内の溶鋼
を取鍋注入口を介してタンディッシュと呼ばれる中間鍋
（以下「タンディッシュ」という。）に注入し、さらに
タンディッシュから鋳型内に溶鋼を鋳造する。取鍋内の
溶鋼注入が完了すると、鋳造を継続しながら取鍋を交換
し、次の取鍋内の溶鋼をタンディッシュ内に注入する。
このようにして２以上の取鍋の溶鋼を用いて連続鋳造を
継続することができる。

【０００３】取鍋内には、溶鋼の上をスラグが覆ってい
るので、溶鋼の注入が完了した後に注入口を介してスラ
グがタンディッシュ内に流出することとなる。タンディ
ッシュ内に流出したスラグは鋼中の介在物の原因となる
ため、鋼の品質向上のためにはタンディッシュへのスラ
グの流出を極力排除する必要がある。

【０００４】従来、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注
入終了の判定は、タンディッシュ内へのスラグ流出をオ
ペレータが目視判定する方法によって行っていた。取鍋
注入口からタンディッシュへの注入流がロングノズルで
遮蔽されている場合には、取鍋スラグがロングノズルを
通ってタンディッシュ内に流出し、ロングノズル周囲の
溶鋼面上にスラグが浮上するのが確認された時点で溶鋼
注入終了と判定している。また、ロングノズルを用いず
にシールボックスを設置し内部をＡｒシールする方法に
おいては、シールボックスに注入流監視用窓を設け、こ
の窓から注入流を観察し、取鍋スラグの流出が確認され
た時点で溶鋼注入終了と判定している。

【０００５】取鍋からのスラグ流出を自動的に検出する
方法が各種提案されている。例えば光学的に注入流の色
（波長）の変化からスラグ流出を検知したり、磁場の変
化からスラグ流出を検知する方法が提案されている。ま
た、取鍋注入口ノズルの周囲に電磁式スラグ流出検出装
置を設けて、注入流を取り囲むように注入口に電磁コイ
ルを埋め込み、このコイルによって注入流に渦電流を形
成し、溶鋼とスラグの導電率の差による生成渦電流の差
を誘導起電力の差として検出する方法が提案されている
（例えば特開平９−１５０２５１号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】スラグ流出を目視判定
する方法では、取鍋注入の末期にオペレータが注入流を
常時監視していなければ成らず、高温環境下にさらされ
て作業性が悪く、またオペレータの目視判定に頼るた
め、スラグ流出の判定に個人差があって判定タイミング
にばらつきを生じやすく、取鍋内残溶鋼量が増大して製
造歩留の悪化を来したり、逆にタンディッシュ内へのス
ラグ流出量が多くなりすぎることがあった。また、タン
ディッシュ内の溶鋼表面にスラグが浮上した時点での判
定では、判定が遅すぎてタンディッシュ内へのスラグ流
入量が過大になるという問題もあった。

【０００７】各種提案されているスラグ流出自動判定方
法については、光学的な検出方法ではロングノズルを使
用する通常の連続鋳造においては採用することが困難で
ある。採用できたとしても、１６００℃の高温溶鋼によ
る輻射熱や溶鋼スプラッシュによる測定外乱が大きいた
め、安定した連続観察は難しい。また、取鍋注入口に電
磁コイルを埋め込む方法については、通常の取鍋注入口
周辺には電磁コイルを埋め込むための十分なスペースを
確保することが困難であり、また高温で過酷な条件の中
で耐火物の強度や電気的信頼性を確保しつつコイルを設
置することが困難であり、コスト増大の要因ともなるこ
とから、十分な成果をあげるには至っていない。

【０００８】本発明は、取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介
して中間鍋に注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳
造する連続鋳造において、オペレータの目視判定に頼る
ことなく、また光学的方法や取鍋注入口周辺に電磁コイ
ルを埋め込む方法を採用することなく、自動的、かつ安
価に確実に取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入の終了
を判定する方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】スラグは溶鋼に比較して
比重が約半分である。そのため、取鍋注入口からの注入
速度を時間当たりの重量で表示すると、溶鋼に比較して
スラグは時間当たりの注入重量が少ない。この原理を応
用することにより、取鍋重量またはタンディッシュ重量
の時間変化量の変動からスラグ流出を検出することが可
能になる。また、取鍋やタンディッシュの重量変動には
スラグ流出以外の要因による変動も含まれているが、ス
ラグ流出時に特有の変動パターンを検出することによ
り、より精度の高い注入終了判定を行うことも可能であ
る。本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであ
り、その要旨とするところを図１〜図４に即して記載す
ると以下のとおりである。

【００１０】（１）取鍋１内の溶鋼６を取鍋注入口３を
介して中間鍋２に注入しさらに中間鍋２から鋳型１２内
に溶鋼６を鋳造する連続鋳造において、取鍋１から中間
鍋２への溶鋼注入の終了を判定する方法であって、取鍋
重量３４又は中間鍋重量１８（以下「鍋重量」とい
う。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入終了とす
ることを特徴とする溶鋼注入終了判定方法。 （２）さらに注入終了予定時刻以前に取鍋注入口３の開
度を一定に保持することを特徴とする請求項１に記載の
溶鋼注入終了判定方法。 （３）鍋重量として中間鍋重量１８を用い、注入終了予
定時刻以前に中間鍋２から鋳型内に溶鋼を注入する注入
速度を一定に保持することを特徴とする上記（１）又は
（２）に記載の溶鋼注入終了判定方法。 （４）所定の短い時間間隔（以下「区間３０」とい
う。）における鍋重量の時間変化量２０を連続して検出
し、予め臨界時間変化率２１を定めるとともに臨界回数
２３を２以上の数値として定め、直前の平均時間変化量
２３に対する時間変化量２０の差の絶対値が臨界時間変
化率２１を超え、かつ取鍋注入速度が減少する方向に変
化する区間が連続して臨界回数２３以上発生したときを
もって溶鋼注入終了とすることを特徴とする上記（１）
乃至（３）のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方法。 （５）鍋重量として中間鍋重量１８を用い、所定の短い
時間間隔（区間３０）内での鍋重量の時間変化量２０を
連続して検出し、予め臨界時間変化量２２を負の値とし
て定めるとともに臨界回数２３を２以上の数値として定
め、時間変化量２０が臨界時間変化量２２以下となる区
間が連続して臨界回数２３以上発生したときをもって溶
鋼注入終了とすることを特徴とする上記（１）乃至
（３）のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方法。 （６）注入終了予定時刻以前において、中間鍋２の重量
が時間とともにわずかに増加するように取鍋注入口３の
開度を定めることを特徴とする上記（５）に記載の溶鋼
注入終了判定方法。 （７）区間３０の時間間隔を１秒以下の一定時間として
定め、臨界回数２３を２回とすることを特徴とする上記
（４）乃至（６）のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定
方法。 （８）前記鍋重量として、実測した鍋重量測定値の高周
波成分を除去した重量を用いることを特徴とする上記
（１）乃至（７）のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定
方法。

【００１１】（９）取鍋１内の溶鋼６を取鍋注入口３を
介して中間鍋２に注入しさらに中間鍋２から鋳型１２内
に溶鋼６を鋳造する連続鋳造において、取鍋１から中間
鍋２への溶鋼注入の終了を判定するための判定装置であ
って、取鍋重量３４又は中間鍋重量１８（以下「鍋重
量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入
終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定装置。 （１０）所定の短い時間間隔（以下「区間３０」とい
う。）における鍋重量の時間変化量２０を連続して検出
し、予め臨界時間変化率２１を定めるとともに臨界回数
２３を２以上の数値として定め、直前の平均時間変化量
２３に対する時間変化量２０の差の絶対値が臨界時間変
化率２１を超え、かつ取鍋注入速度が減少する方向に変
化する区間が連続して臨界回数２３以上発生したときを
もって溶鋼注入終了とすることを特徴とする上記（９）
に記載の溶鋼注入終了判定装置。 （１１）鍋重量として中間鍋重量１８を用い、所定の短
い時間間隔（区間３０）における鍋重量の時間変化量２
０を連続して検出し、予め臨界時間変化量２２を負の値
として定めるとともに臨界回数２３を２以上の数値とし
て定め、時間変化量２０が臨界時間変化量２２以下とな
る区間が連続して臨界回数２３以上発生したときをもっ
て溶鋼注入終了とすることを特徴とする上記（９）又は
（１０）に記載の溶鋼注入終了判定装置。 （１２）区間３０の時間間隔を１秒以下の一定時間とし
て定め、臨界回数２３を２回とすることを特徴とする上
記（１０）又は（１１）に記載の溶鋼注入終了判定装
置。 （１３）実測した鍋重量測定値の高周波成分を除去する
ローパスフィルターを有し、ローパスフィルターによっ
て高周波成分を除去した鍋重量を用いて判定を行うこと
を特徴とする上記（９）乃至（１２）のいずれかに記載
の溶鋼注入終了判定装置。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１に基づいて本発明の実施の形
態について説明する。図１において、取鍋１中の溶鋼６
が取鍋注入口３からロングノズル８を経由してタンディ
ッシュ２ａに注入される。タンディッシュ２ａからは、
タンディッシュ注入口９から浸漬ノズル１４を経由して
鋳型１２内に溶鋼が注入される。鋳型１２に注入された
溶鋼は周囲から凝固しつつロール１３によって引き抜か
れ、鋳片１５となる。

【００１３】取鍋注入口３には通常はスライディングノ
ズル３ａが用いられる。スライディングノズル３ａは、
黒鉛製の固定プレート３ｂを１枚乃至２枚、可動プレー
ト３ｃを１枚有し、それぞれのプレートに溶鋼が通過す
る穴が開けられている。図１は固定プレート３ｂと可動
プレート３ｃがそれぞれ１枚存在するスライディングノ
ズル３ａの例である。可動プレート３ｃを摺動させるこ
とにより、固定プレート３ｂと可動プレート３ｃとで構
成する穴の開口面積を調整し、溶鋼注入量の調整を行
う。一方、タンディッシュ注入口９の溶鋼注入量調整に
は、ストッパー９ａあるいはスライディングノズルが使
用される。

【００１４】取鍋１からタンディッシュ２ａに溶鋼６を
注入するに際し、取鍋１はレードルターレットあるいは
レードルカー等の取鍋台車に載置される。従って、取鍋
台車に取鍋秤量機３３を配置することにより、取鍋重量
３４、すなわち取鍋及びその内容物合計の重量を秤量す
ることができる。また、タンディッシュはタンディッシ
ュカーの上に載置されるので、タンディッシュカーにタ
ンディッシュ秤量機３１を配置することにより、タンデ
ィッシュ重量１８、すなわちタンディッシュおよびその
内容物合計の重量を秤量することができる。

【００１５】鋳造中において、鋳型１２内の液面レベル
を鋳型液面レベル計３２によって計測し、鋳型内液面制
御装置１１からの指令でストッパー９ａを動作させてタ
ンディッシュ注入口９の開度調整を行い、鋳型内の液面
レベルを一定に保つ自動制御を行っている。また、タン
ディッシュ重量１８をタンディッシュ秤量機３１によっ
て計測し、タンディッシュ重量制御装置４からの指令で
スライディングノズル３ａの開度を調整し、タンディッ
シュ内の溶鋼量を一定に保つ自動制御を行っている。

【００１６】重量計については、一般的に温度ドリフト
や軽重機構のもつ非線形誤差などの計測誤差を生じるの
で、重量の絶対値に着目する判定は通常困難である。し
かし、秤量値の絶対値を用いるのではなく、短時間内の
秤量値の時間変化に着目するのであれば、温度ドリフト
や非線形誤差の影響を受けることなく注入終了判定に用
いることが可能になる。終了判定用に重量計を用いるよ
うにする限りにおいては、それ以降に重量計の精度管理
を従来に比較して強化すべきであることはいうまでもな
い。

【００１７】注入中かつ鋳造中のタンディッシュ重量１
８の時間変化量は、取鍋１〜タンディッシュ２ａの注入
速度（時間当たりの重量）からタンディッシュ２ａ〜鋳
型１２間の鋳造速度（時間当たりの重量）を差し引いた
値を表している。また、注入中における取鍋重量３４の
時間変化量は、取鍋１からタンディッシュ２ａへの注入
速度の符号反転したものを表している。

【００１８】図４には、溶鋼注入終了前後における鍋重
量の時間推移を示している。図４（ａ）はタンディッシ
ュ重量１８の時間変化、図４（ｂ）は取鍋重量の時間変
化である。さらに、図４（ａ）には３つの例が示されて
おり、タンディッシュ重量１８ａのグラフはスラグ流出
開始３５前のタンディッシュ重量がほとんど変化せずに
推移している例、タンディッシュ重量１８ｂのグラフは
やや減少しつつ推移している例、タンディッシュ重量１
８ｃのグラフはやや増加しつつ推移している例を示す。
いずれの例においても、スラグ流出開始３５の前後にお
いて鍋重量の時間変化量が変動しており、この変動を検
出することによってスラグ流出開始３５をキャッチし溶
鋼注入終了とすることが可能であり、キャッチした時点
で取鍋注入口３を自動的に閉鎖することにより、タンデ
ィッシュ内へのスラグ流出を最小限に留めることができ
る。

【００１９】取鍋注入口３の開度が変化すると、当然の
ことながら取鍋１からの注入速度も変化する。本発明に
おいては、取鍋１からの注入速度の変化を検出して注入
終了を判定する。本発明の上記（２）にあるように、判
定時期の前後においては取鍋注入口３の開度を一定に保
持しておくことにより、注入終了時に注入物質が溶鋼か
らスラグに変化した際における注入速度（重量）の変化
を検出することが容易になる。本発明において鍋重量と
して取鍋重量３４を検出する場合もタンディッシュ重量
１８を検出する場合も同様である。ただし、通常の溶鋼
注入中のように、タンディッシュ内の溶鋼量を一定に保
持するための自動制御を行っている場合においても、本
発明の溶鋼注入終了判定を行うことは可能である。

【００２０】鍋重量としてタンディッシュ重量１８を検
出する場合においては、さらにタンディッシュ２ａから
鋳型１２への注入速度を一定に保持することにより、取
鍋注入終了を容易に検出することが可能になる。タンデ
ィッシュからの注入速度が変化すると、それに起因して
タンディッシュ重量１８の時間変化量が変動してしまう
からである。このためには、タンディッシュ注入口９の
開度を一定に保持することとしても良いが、鋳型内液面
レベル制御は生かしてタンディッシュ注入口開度制御を
行いつつ連続鋳造の引抜き速度を一定に保持することと
しても良い。

【００２１】上述のように、通常の連続鋳造を行ってい
る最中においては、タンディッシュ内の溶鋼レベルを一
定に制御するために取鍋注入口３の開度を調整してい
る。また、鋳型からの鋳造速度は種々の操業条件の変化
に起因して変動させることがある。従って、これらの制
御を行うために取鍋注入口３の開度もタンディッシュ注
入速度も常に変動しているのであって、これらを長時間
継続的に一定に保持することはできない。ただし、取鍋
１からの注入終了前の短時間であれば、若干のタンディ
ッシュ内溶鋼量の増減を許容することによって取鍋注入
口開度を一定に保持することが可能である。また短時間
であれば鋳造速度を一定に保持することによってタンデ
ィッシュ注入速度を一定に保持することが可能である。

【００２２】取鍋溶鋼注入終了予定時刻直前の時刻から
取鍋注入口３の開度を一定に保持し、取鍋注入口３から
のスラグ流出の検出に備えることができる。取鍋注入口
開度を一定に保持する開始時刻をあまりにも終了予定時
刻に近づけすぎると、終了時刻が予測に対して前側にず
れた場合に終了判定に失敗することとなる。逆に開始時
刻を早くしすぎると開度一定に保持する時間が長すぎ、
タンディッシュ内溶鋼量異常を起こしたり鋳造異常を起
こすこととなる。一方、取鍋内の初期溶鋼量は比較的正
確に把握することができ、現時点までの取鍋からの溶鋼
注入量についても注入開始からの鋳造長さとタンディッ
シュ内の溶鋼量増減から正確に把握できる。従って、取
鍋からの溶鋼注入終了予定時刻を正確に予測することが
できるので、適切な時刻から取鍋注入口開度を一定に保
持して注入終了判定を行うことが可能である。

【００２３】たとえ取鍋注入口の開度を一定に保持し、
かつタンディッシュからの注入速度を一定に保持したと
しても、鍋重量の時間変化量はスラグの溶鋼への混入状
況や巻込み旋回しながら落下するなどの非定常な動きに
よっても、又、スラグ流出以外の様々な要因によっても
変動する。これらのうち、スラグによる要因以外の別の
要因に基づく鍋重量の時間変化量変動をもって注入終了
を判定してしまうと、注入終了を誤って判定してしまう
こととなる。スラグ流出以外の要因としては、例えば鋳
型内の浸漬ノズルの局部溶損防止のために、接液位置を
調整する目的でタンディッシュカーを昇降させることが
あり、この昇降によって重量秤量値に外乱が生まれる。
また、タンディッシュ上部からの消耗型熱電対によるタ
ンディッシュ内溶鋼温度測定が行われるが、このときに
オペレータがタンディッシュカーの上に飛び乗り、それ
によってオペレータの体重分だけ重量秤量値に外乱が生
じる等がある。

【００２４】本発明においては、溶鋼注入終了予定時刻
の直前からのごく短い時間間隔のみにて注入終了判定を
行うことにより、スラグ流出以外の要因による誤検出の
頻度を少なくすることができる。

【００２５】本発明者らは更に、鍋重量時間変化量の変
動について詳細に比較検討すると、注入終了時における
変動と、それ以外の原因による変動とでは変動のパター
ンが異なることを見出した。図２に基づいて説明を行
う。まず、０．２〜１秒前後の所定の短い時間間隔を設
定し、この時間間隔を「区間３０」と称する。時間軸を
この短い時間間隔で分割し、各区間毎に区間３０におけ
る鍋重量の時間変化量を算出する。図２では鍋重量とし
てタンディッシュ重量１８を用いた場合について説明を
行う。図２（ａ）において、●は各区間の終了時刻にお
ける鍋重量（タンディッシュ重量１８）を示す。各区間
の終了時刻における鍋重量から前の区間の終了時刻（す
なわち当該区間の開始時刻）における鍋重量を差し引い
た値がこの区間における鍋重量の時間変化量２０であ
る。図２（ａ）において、区間３０ａにおける時間変化
量が２０ａ、区間３０ｂにおける時間変化量が２０ｂで
ある。図２（ｂ）には、鍋重量の時間変化量２０を縦軸
にとってプロットを行っている。取鍋注入口開度を一定
に保って溶鋼が注入されている間、鍋重量は一定速度で
増加または減少しているので、各区間における鍋重量の
時間変化量はほぼ一定に保たれる。図２（ｂ）におい
て、区間３０ａから区間３０ｄまでは溶鋼注入中であ
り、鍋重量の時間変化量２０はほぼ平均時間変化量２４
の前後に推移している。

【００２６】取鍋からの溶鋼注入終了時においては、注
入される物質が溶鋼からスラグに変化し、このとき（重
量）注入速度が低下する。注入速度即ち鍋重量の時間変
化量２０の低下は継続して維持され、注入速度が瞬時に
して元に戻ることはたまにはあり得るが、終点として判
定するべきではない。図２（ｂ）において、区間３０ｅ
から区間３０ｇにかけては、鍋重量の時間変化量２０が
継続して低い値を維持しており、この区間でスラグが流
出していることがわかる。これを利用して、後述する本
発明の上記（４）（５）のように、重量の増加勾配過程
で重量変化率がマイナスの一定値以下を所定の回数継続
した場合をもって終点と判定することもできる。

【００２７】一方、注入終了以外の原因で鍋重量の時間
変化量が変動する場合には、例えばタンディッシュの上
にオペレータが乗り移って作業を行うような場合、オペ
レータが乗り移った瞬間に鍋重量が増大して鍋重量の時
間変化量２０が変動するが、その後鍋重量の時間変化量
２０は元に戻る。オペレータが作業を終了してタンディ
ッシュから離れると、その瞬間に鍋重量が減少して鍋重
量の時間変化量２０が変動するが、やはりその後鍋重量
の時間変化量２０は元に戻る。図２において、区間３０
ｂで鍋重量の時間変化量が低下しているが、区間３０ｃ
では元に戻っており、この変動はスラグ流出以外の要因
に基づくことが分かる。

【００２８】以上のとおりであるから、鍋重量の時間変
化量の変動（注入速度が低下する方向での変動）が継続
して維持されたらそのタイミングが注入終了時であり、
鍋重量の時間変化量の変動が継続されなかったらそれは
注入終了とは異なる原因による変動であると判断するこ
とができる。

【００２９】本発明の上記（４）においては、まず時間
変化量２０が変動したと認識するための臨界時間変化率
２１を定める。また、臨界時間変化率２１を超える変動
が何回継続したら注入終了と判定するかについて臨界回
数２３を定める。次に現時点の直前における鍋重量の時
間変化量２０の平均を求めて平均時間変化量２４とす
る。平均時間変化量２４は、例えば直前のｎ区間の移動
平均のような方法で定めることができる。図２（ｂ）に
おいて、平均時間変化量２４は、区間３０ｄ以前の定め
られた区間内における鍋重量の時間変化量２０の平均と
して算出されたものである。

【００３０】次に、現時点の区間における鍋重量の時間
変化量２０と計算した平均時間変化量２４との差を求め
る。図２（ｃ）は鍋重量時間変化量２０と平均時間変化
量２４との差を縦軸に表した図である。差の絶対値が臨
界時間変化率２１を超え、かつ取鍋注入速度が減少する
方向に変化した区間が臨界回数以上連続して発生したと
きを溶鋼注入終了として判定をくだす。図２（ｃ）を例
にとると、区間３０ｂにおいて差の絶対値が臨界時間変
化率２１を超えているが、次の区間３０ｃでは回復して
おり、この変動はスラグ流出起因ではないと判定でき
る。区間３０ｅから区間３０ｇにかけては、連続して差
の絶対値が臨界時間変化率２１を超えており、この区間
でスラグ流出が開始していると判定することができる。
臨界回数２３を２回として判定を行う場合には、区間３
０ｆの終了時刻において注入終了と判定することができ
る。

【００３１】図２においてはタンディッシュ重量１８を
用いた場合について説明したが、取鍋重量３４を用いた
場合についても全く同様に判定を行うことができる。

【００３２】上記方法において、区間３０の時間長さを
長くするほど時間変化量を確実にキャッチできるが、逆
にスラグ流出が開始してから判定までのタイムラグが大
きくなる。区間３０の時間長さを短くするとその逆の影
響が発生する。従って、区間３０の時間長さは、判定タ
イムラグが大きくならない範囲で確実に鍋重量時間変化
を把握することのできる値を実績に基づいて定めること
となる。同様に、臨界回数２３についても、回数を多く
するほど誤検出を防止する上で有利である一方、スラグ
流出が開始してから判定までのタイムラグが大きくな
る。本発明においては、区間３０の時間長さを０．５秒
前後とし、臨界回数２３を２回とすると、２回連続して
臨界時間変化率２１を超えた場合のみを終了と判定する
ので誤検出の可能性が大幅に減少し、一方判定までのタ
イムラグも１秒に抑えられるので、実操業において有効
な溶鋼注入終了判定を行うことができる。

【００３３】臨界時間変化率２１についても、その値を
大きくするほど誤検出の可能性は減少する一方、真の溶
鋼注入終了を判定できない可能性は増大する。誤検出の
可能性を極小化しつつ判定不能の可能性も極小化するた
めの最適な臨界時間変化率２１は、実績データに基づい
て定めることができる。

【００３４】注入中においては取鍋１から溶鋼がタンデ
ィッシュ２ａへ一定速度で注入される一方、タンディッ
シュ２ａから鋳型１２へ溶鋼が一定速度で鋳造されてお
り、通常は両者がバランスしてタンディッシュ重量１８
が一定に保持されるように調整されている。従って、判
定に用いる鍋重量としてタンディッシュ重量１８を用い
る場合には、上記（４）における平均時間変化量をゼロ
として終了判定を行うことが可能である。即ち、本発明
の上記（５）においては、平均時間変化量２４を定め
ず、また臨界時間変化率２１のかわりに臨界時間変化量
２２を定める。上記（４）における臨界時間変化率２１
は現在の時間変化量２０と平均時間変化量２４の差につ
いての臨界値であったが、上記（５）における臨界時間
変化量２２は現在の時間変化量２０についての臨界値で
ある。臨界時間変化量を負の値として定めることによ
り、取鍋注入速度の減少時のみをキャッチすることがで
きる。現時点の区間におけるタンディッシュ重量の時間
変化量が臨界時間変化量よりも低い値となる区間が臨界
回数以上連続した発生したときを溶鋼注入終了として判
定をくだす。

【００３５】上記（５）の発明を図３に基づいて説明す
る。図３（ａ）は縦軸に鍋重量すなわちタンディッシュ
重量１８をとったもの、図３（ｂ）は鍋重量変化量２０
をとったものである。溶鋼注入終了直前である区間３０
ａから区間３０ｄにかけて、鍋重量時間変化量２０はほ
ぼゼロに近い付近に位置している。区間３０ｂのみは臨
界変化時間量２２よりも低い値を示しているが、連続し
て２回発生していないので、スラグ流出以外の要因によ
る変動と判定できる。区間３０ｅから区間３０ｇにかけ
ては連続して鍋重量時間変化量２０が臨界時間変化量２
２よりも低い値を示し、スラグ流出が開始したことを判
定できる。この場合も、臨界回数を２回として判定を行
うことが可能である。

【００３６】以上のように、鍋重量としてタンディッシ
ュ重量１８を用いる上記（５）においては、鍋重量の平
均時間変化量２４を求める必要がなく、また現時点の鍋
重量時間変化量２０と平均時間変化量２４の差を求める
必要もないので、判定ロジックを簡明化することができ
る。

【００３７】上記（５）の発明において、注入終了直前
におけるタンディッシュ重量１８については、ほぼ一定
重量が保持されるように調整されているが、時間ととも
に重量がわずかずつ増加する傾向（図４（ａ）の１８
ｃ）、ほとんど変動しない傾向（図４（ａ）の１８
ａ）、わずかずつ減少する傾向（図４（ａ）の１８ｂ）
の中から選択するように取鍋注入口３の開度を定めるこ
とが可能である。いずれの傾向であっても注入終了判定
を行うことが可能であるが、その中でも、本発明の上記
（６）にあるように、タンディッシュの重量が時間とと
もにわずかに増加するように取鍋注入口の開度を定めた
場合において、最も良好な判定を行うことができる。即
ち、この場合において、注入終了の誤検出の頻度が最も
少なく、検出できない失敗の発生も少なく、スラグ流出
開始から判定までのタイムラグも少なくすることが可能
である。

【００３８】区間３０の時間間隔は、一定とせずに何ら
かのパラメータの変化に応じて変動するように設定して
も良く、また一定の時間として設定しても良い。本発明
の上記（７）においては、区間３０の時間間隔を１秒以
下の一定時間として定める。１秒以下程度であれば、区
間内における鍋重量の時間変化量２０も安定した値を得
ることができ、さらにスラグ流出開始から判定までのタ
イムラグを少なくすることができる。区間３０の時間間
隔は０．５秒前後であれば最も好ましい。区間３０の時
間間隔を０．５秒程度とすると、鍋重量の臨界時間変化
率２１あるいは臨界時間変化量２２は５ｋｇ程度の値と
なる。時間間隔が０．５秒未満となると、区間内におけ
る鍋重量の時間変化量が小さな値となり、鍋重量の不規
則変動の影響を受けて誤検出の可能性が増大するので、
区間の時間間隔は０．５秒以上とすると好ましい。

【００３９】臨界回数２３は、２回以上の任意の回数と
することができる。臨界回数２３が多くなるほど誤検出
の可能性は減少するが、逆にスラグ流出から判定までの
タイムラグが増大する。本発明の上記（７）にあるよう
に、終了間近の段階に限って判定するのであれば大きな
重量計外乱（スラグ要因以外）は少ないため、臨界回数
２３を２回とすると、誤検出の頻度も少なくタイムラグ
を最少にすることが可能であり好ましい。

【００４０】取鍋重量３４の測定値もタンディッシュ重
量１８の測定値も、さまざまな雑音成分を有している。
雑音は、建家内を移動するクレーンによる振動、その他
諸々の電動機や移動機械による振動が原因として発生す
る。これら雑音成分はいずれも注入終了判定の誤検出の
要因となる。一方、これら雑音成分はそのほとんどが高
周波成分であるのに対し、本発明の終了判定において
は、区間の時間間隔を１秒以下程度とすると最適である
ことからもわかるとおり、判定のポイントとなる鍋重量
の変動はきわめて低周波成分である。本発明の上記
（８）においては、前記鍋重量として、実測した鍋重量
測定値の高周波成分を除去した重量を用いることによ
り、雑音成分に基づく検出不良を大幅に減少することを
可能にした。高周波成分の除去方法としては、鍋重量の
測定値からアナログ的なローパスフィルターによって行
う方法を採用することも可能であるが、近年のデジタル
演算器の発達により安価かつ簡易なソフトで実施できる
鍋重量のデジタル演算処理を加えることによって高周波
成分を除去する方法を採用すると良い。高周波成分とし
て、５Ｈｚ以上の高周波成分を除去するように設定する
と、有害な雑音成分を有効に除去し、一方で注入終了判
定に必要な重量変化を見逃すことがなく、好ましい。

【００４１】例えば取鍋溶鋼重量が６０トンの連続鋳造
設備においては、タンディッシュ内溶鋼重量は通常６ト
ン程度である。この場合、レードルターレット上に設置
する取鍋秤量機は最大１５０トンの重量を測定する秤量
機が設置され、タンディッシュカーに配置するタンディ
ッシュ秤量機は最大１０トンの重量を測定する秤量機が
設置される。一方、秤量機の分解能は、タンディッシュ
カーへの組込型など機械的誤差を有するケースが多いの
で、低めに見積って最大秤量値の１／２０００程度であ
るため、取鍋秤量機の分解能は７５ｋｇ、タンディッシ
ュ秤量機の分解能は５ｋｇ程度となり、タンディッシュ
秤量機の方が分解能の高い秤量を行うことが可能であ
る。上述のように、臨界時間変化率あるいは臨界時間変
化量は５ｋｇ程度のきわめてわずかな値であるから、秤
量機の分解能が判定精度に及ぼす影響は大きい。従っ
て、判定に使用する鍋重量としては、取鍋重量を用いる
よりもタンディッシュ重量を用いた方が好ましい結果を
得ることができる。なお、取鍋の重量測定は理想的な秤
量機構となるため１／６０００程度の分解能を持たせる
ことも可能であるが、最大秤量値が大きくなることが課
題である。

【００４２】本発明の溶鋼注入終了判定装置１７におけ
る判定のフローチャートの一例を図５に示す。このフロ
ーチャートは、判定用鍋重量としてタンディッシュ重量
を用い、判定方法として本発明の上記（６）を採用した
場合におけるものを表示している。

【００４３】

【実施例】図１に示すような連続鋳造設備において本発
明の溶鋼注入終了判定を行った。この連続鋳造装置は、
１５０ｍｍ角ビレット用連続鋳造装置であり、２ストラ
ンドのビレットを同時に鋳造する。取鍋１は溶鋼量６０
トンの容量を持ち、中間鍋２としてタンディッシュ２ａ
を用い、タンディッシュ２ａは溶鋼量６トンの容量を持
つ。

【００４４】取鍋底部に設けられたスライディングノズ
ル３ａを取鍋注入口３としている。スライディングノズ
ル３ａは１枚の固定プレート３ｂと可動プレート３ｃと
からなり、取鍋注入口開閉装置５の動作によって可動プ
レート３ｃを動かして取鍋注入口３の開度を調整する。
スライディングノズル３ａの下部にはロングノズル８が
配置され、取鍋１から注入された溶鋼が外気に触れずに
タンディッシュ２ａに注入される。タンディッシュ秤量
機３１によってタンディッシュ重量を秤量する。通常の
注入中においては、タンディッシュ秤量値に基づいてタ
ンディッシュ重量制御装置４が演算を行い、取鍋注入口
開閉装置５に指令してスライディングノズル３ａの開度
を調整し、タンディッシュ内の溶鋼量を一定に保持して
いる。

【００４５】タンディッシュ２ａ内の溶鋼は中間鍋注入
口９から浸漬ノズル１４を経由して鋳型１２内に注入さ
れ、表面から凝固をしつつロール１３によって鋳片１５
として下方に引き抜かれる。中間鍋注入口９の開度はス
トッパー９ａによって調整される。鋳型内の液面レベル
を鋳型液面レベル計３２によって測定し、このデータに
基づいて鋳型内液面制御装置１１が演算を行い、中間鍋
注入口開閉装置１０に指令してストッパー９ａの位置を
調整する。鋳型内の液面レベルが一定になるように中間
鍋注入口９の開度調整を行うことにより、ロール１３に
よって引き抜かれる鋳造速度と中間鍋注入口９からの溶
鋼注入速度とを一致させる。

【００４６】次に取鍋溶鋼注入終了判定方法について説
明する。注入終了判定を行うための鍋重量として、本実
施例ではタンディッシュ重量を用い、判定ロジックとし
ては本発明の上記（６）の方法を採用する。区間３０の
時間間隔は０．５秒、臨界変化時間量を−５ｋｇ、臨界
回数を２回とする。また、タンディッシュ重量測定値に
ついて５Ｈｚのローパスフィルターによって高周波成分
を除去した上で判定に用いる。

【００４７】本実施例においては、注入終了予定時刻の
５分前から取鍋注入口の開度を一定に保持し、注入終了
判定を開始する。注入終了予定時刻は、当該取鍋注入開
始以降それまでに鋳造を完了した鋳造量、及び注入開始
時のタンディッシュ重量と当該時刻におけるタンディッ
シュ重量との差に基づき、±２分の精度で予測すること
ができる。従って、注入終了予定時刻の５分前から注入
終了判定を開始すれば、注入終了予定時刻のばらつきに
よって判定に失敗することはない。本実施例ではタンデ
ィッシュ重量を用いた判定を行うので、注入終了予定時
刻の５分前からは鋳造速度も一定に保ち、これによって
タンディッシュから鋳型への注入速度を一定に保持す
る。本実施例においては、タンディッシュの重量が時間
とともにわずかに増加するように取鍋注入口の開度を調
整して開度を一定に保持する。

【００４８】溶鋼注入終了判定装置１７による判定を開
始すると、０．５秒間隔の区間毎にタンディッシュ重量
１８をサンプリングし、区間後の重量から区間前の重量
を引いた差を時間変化量とする。この時間変化量を臨界
時間変化量である−５ｋｇと対比し、時間変化量が臨界
時間変化量以下となった区間が連続して２回（臨界回
数）発生したら、その時点を溶鋼注入終了と判定する。
判定後直ちに、溶鋼注入終了判定装置１７から取鍋注入
口開閉装置５に注入口を閉じる指令を発し、スライディ
ングノズル３ａを閉とすることにより注入を終了する。

【００４９】以上の方法によって取鍋注入終了の自動判
定を行った結果、注入終了前に誤って終了と判定してし
まう誤検出の発生はなく、またスラグ流出が開始してい
るにもかかわらず判定を行わない不良の発生もなく、ス
ラグ流入が開始してから終了判定信号を発するまでのタ
イムラグについても常に一定のレベルに保持することが
できた。従来のオペレータによる目視判定においては、
タイミング毎あるいはオペレータの個人差に起因し、判
定が早すぎて取鍋内に溶鋼が残りすぎたり、逆に判定が
遅すぎてスラグがタンディッシュ内に過剰に流出するト
ラブルが避けられなかった。本発明を適用した結果、取
鍋内の溶鋼残存量を安定して低い値とすることができる
ので溶鋼歩留まりの向上を図ることができ、またタンデ
ィッシュへのスラグ流出量を安定して低い値とすること
ができるので鋳片の品質を向上することができた。

【００５０】

【発明の効果】本発明の溶鋼注入終了判定を用いること
により、取鍋への溶鋼残存量を低減して溶鋼歩留まりを
向上することができると同時に、タンディッシュへのス
ラグ流出量を低減して鋳片の品質を向上することができ
る。

【００５１】本発明は、鍋重量測定値に基づいて取鍋溶
鋼注入終了を自動判定することができるので、従来のよ
うにオペレータによる目視判定が不要となり、注入終了
時の取鍋操作作業の省力化を図ることができ、高温環境
下の作業負荷を低減することができる。

【００５２】鍋重量という従来から測定しているデータ
を活用して判定を行うので、従来の電磁式スラグ流出検
出装置のように注入口の周囲に電磁コイルを設置する必
要がなく、安価かつ確実に判定を行うことが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用する連続鋳造設備の概略を示す断
面図である。

【図２】本発明におけるパラメータの区間毎の時間推移
を示す図であり、（ａ）は鍋重量、（ｂ）は鍋重量時間
変化量、（ｃ）は鍋重量時間変化量と平均時間変化量の
差を縦軸に取ったものである。

【図３】本発明におけるパラメータの区間毎の時間推移
を示す図であり、（ａ）は鍋重量、（ｂ）は鍋重量時間
変化量を縦軸に取ったものである。

【図４】スラグ流出開始前後における鍋重量の時間推移
を示す図であり、（ａ）は鍋重量としてタンディッシュ
重量を、（ｂ）は鍋重量として取鍋重量を用いた場合に
ついて示す。

【図５】本発明の注入終了判定装置の判定フローを示す
フローチャートである。

【符号の説明】 １ 取鍋 ２ 中間鍋 ２ａ タンディッシュ ３ 取鍋注入口 ３ａ スライディングノズル ３ｂ 固定プレート ３ｃ 可動プレート ４ タンディッシュ重量制御装置 ５ 取鍋注入口開閉装置 ６ 溶鋼 ７ スラグ ８ ロングノズル ９ 中間鍋注入口（タンディッシュ注入口） ９ａ ストッパー １０ 中間鍋注入口開閉装置 １１ 鋳型内液面制御装置 １２ 鋳型 １３ ロール １４ 浸漬ノズル １５ 鋳片 １６ 流出スラグ １７ 溶鋼注入終了判定装置 １８ タンディッシュ重量（中間鍋重量） １９ スライディングノズル開度 ２０ 鍋重量時間変化量 ２１ 臨界時間変化率 ２２ 臨界時間変化量 ２３ 臨界回数 ２４ 平均時間変化量 ３０ 区間 ３１ タンディッシュ秤量機 ３２ 鋳型液面レベル計 ３３ 取鍋秤量機 ３４ 取鍋重量 ３５ スラグ流出開始

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉本 裕司 広島市中区光南３丁目２−24 新川電機株 式会社ソフト開発グループ内 (72)発明者 山本 康典 徳山市五月町10−45 新川電機株式会社西 中国支社内 (72)発明者 増岡 満 徳山市五月町10−45 新川電機株式会社西 中国支社内 (72)発明者 河本 克彦 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内 (72)発明者 小林 啓二 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内 (72)発明者 永田 清二 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内 Ｆターム(参考） 4E004 MB05 MB19

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介して中間
   鍋に注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連
   続鋳造において、取鍋から中間鍋への溶鋼注入の終了を
   判定する方法であって、取鍋重量又は中間鍋重量（以下
   「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶
   鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定方
   法。
2. 【請求項２】 さらに注入終了予定時刻以前に取鍋注入
   口の開度を一定に保持することを特徴とする請求項１に
   記載の溶鋼注入終了判定方法。
3. 【請求項３】 鍋重量として中間鍋重量を用い、注入終
   了予定時刻以前に中間鍋から鋳型内に溶鋼を注入する注
   入速度を一定に保持することを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の溶鋼注入終了判定方法。
4. 【請求項４】 所定の短い時間間隔（以下「区間」とい
   う。）における鍋重量の時間変化量を連続して検出し、
   予め臨界時間変化率を定めるとともに臨界回数を２以上
   の数値として定め、直前の平均時間変化量に対する時間
   変化量の差の絶対値が前記臨界時間変化率を超え、かつ
   取鍋注入速度が減少する方向に変化する区間が連続して
   臨界回数以上発生したときをもって溶鋼注入終了とする
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶
   鋼注入終了判定方法。
5. 【請求項５】 鍋重量として中間鍋重量を用い、所定の
   短い時間間隔（区間）における鍋重量の時間変化量を連
   続して検出し、予め臨界時間変化量を負の値として定め
   るとともに臨界回数を２以上の数値として定め、時間変
   化量が前記臨界時間変化量以下となる区間が連続して臨
   界回数以上発生したときをもって溶鋼注入終了とするこ
   とを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶鋼
   注入終了判定方法。
6. 【請求項６】 注入終了予定時刻以前において、中間鍋
   の重量が時間とともにわずかに増加するように取鍋注入
   口の開度を定めることを特徴とする請求項５に記載の溶
   鋼注入終了判定方法。
7. 【請求項７】 前記区間の時間間隔を１秒以下の一定時
   間として定め、臨界回数を２回とすることを特徴とする
   請求項４乃至６のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方
   法。
8. 【請求項８】 前記鍋重量として、実測した鍋重量測定
   値の高周波成分を除去した重量を用いることを特徴とす
   る請求項１乃至８のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定
   方法。
9. 【請求項９】 取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介して中間
   鍋に注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連
   続鋳造において、取鍋から中間鍋への溶鋼注入の終了を
   判定するための判定装置であって、取鍋重量又は中間鍋
   重量（以下「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を
   検出して溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入
   終了判定装置。
10. 【請求項１０】 所定の短い時間間隔（以下「区間」と
    いう。）における鍋重量の時間変化量を連続して検出
    し、予め臨界時間変化率を定めるとともに臨界回数を２
    以上の数値として定め、直前の平均時間変化量に対する
    時間変化量の差の絶対値が前記臨界時間変化率を超え、
    かつ取鍋注入速度が減少する方向に変化する区間が連続
    して臨界回数以上発生したときをもって溶鋼注入終了と
    することを特徴とする請求項９に記載の溶鋼注入終了判
    定装置。
11. 【請求項１１】 鍋重量として中間鍋重量を用い、所定
    の短い時間間隔（区間）における鍋重量の時間変化量を
    連続して検出し、予め臨界時間変化量を負の値として定
    めるとともに臨界回数を２以上の数値として定め、時間
    変化量が前記臨界時間変化量以下となる区間が連続して
    臨界回数以上発生したときをもって溶鋼注入終了とする
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の溶鋼注入終
    了判定装置。
12. 【請求項１２】 前記区間の時間間隔を１秒以下の一定
    時間として定め、臨界回数を２回とすることを特徴とす
    る請求項１０又は１１に記載の溶鋼注入終了判定装置。
13. 【請求項１３】 実測した鍋重量測定値の高周波成分を
    除去するローパスフィルターを有し、ローパスフィルタ
    ーによって高周波成分を除去した鍋重量を用いて判定を
    行うことを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記
    載の溶鋼注入終了判定装置。