JP2004249298A

JP2004249298A - 連続鋳造の凝固異常判別方法

Info

Publication number: JP2004249298A
Application number: JP2003040187A
Authority: JP
Inventors: Akira Murakami; 晃村上; Makiyuki Nakayama; 万希志中山; Yoshio Fukuzaki; 良雄福▲崎▼; Kazuhiro Tsuji; 和寛辻
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】鋳型の温度から鋳型内溶鋼の凝固異常を診断して、これよりシェルの縦割れ発生を未然に防止し又は以後の鋳造条件の制御ができるようにする。
【解決手段】鋳型２の温度を測定して得た温度変化データから周波数を求め、この周波数が時間の経過と共に高くなるときに凝固異常が発生していると判断する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造の凝固異常判別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続鋳造では、鋳型内溶鋼の不均一な凝固収縮や、パウダーの不均一流入を原因としたシェル厚一部薄肉化等が起こった場合に、これらが引き金となってシェルの内側で縦割れが発生するということがあった。
このようなシェル内側の縦割れが製品不良の原因となることは言うまでもない。また、このようなシェル内側の縦割れは、鋳型での冷却を経て、更に冷却が進むにつれて生長し、やがて鋳片表面にまで達した表面割れとなることもあった。
【０００３】
そこで従来は、鋳型の温度から鋳型内溶鋼の凝固異常診断を試みて、これよってシェルの縦割れ発生を未然に防止又は以後の鋳造条件の制御ができるようにする方法が種々模索されている。
例えば、その一つの凝固異常診断方法として、伝熱逆問題手法を用いて鋳型内面での熱流束を推定し、その推定値をウォーブレット変換し、その結果得られた各変動周期ごとの変動成分及び平均成分の時系列に基づき鋳型内鋳片の表面欠陥を検出するという方法が知られている（特開２００１−２３９３５３号公報参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３９３５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来行われていた凝固異常の診断方法では、いずれのものも、精度において今ひとつ満足できるものではなかった。
すなわち、上記した公知の凝固異常診断方法は、各変動周期ごとの変動成分及び平均成分の時系列に基づくことによって診断（判断）した異常時ではあっても、必ずしも鋳型内鋳片に表面欠陥（鋳型内溶鋼のシェル内側の縦割れを原因とするものと解釈できる）が発生しているというものではなく、また反対に、異常時であるとして診断していないときにも拘わらず、鋳型内鋳片の表面欠陥が発生しているということもあった。
【０００６】
そこで、本出願人が鋭意、研究を重ねた結果、鋳造された鋳片に凝固異常を原因とするシェル内側の縦割れが発生するときには、鋳型温度が特定の温度変化を起こしているということを突き止めた。
すなわち、この特定の温度変化は、鋳型の温度変化データから周波数を求めたとき、この周波数が時間と共に高くなる傾向を示しているというものである。このようなとき、シェル内側に縦割れが発生しているのである。
なお、上記した公知の凝固異常診断方法では、周波数の変化を捉えることをしていないし、またこの公知の凝固異常診断方法において採用している伝熱逆問題手法とウォーブレット変換との組み合わせそのものに、必要性が見いだせないということもあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、鋳型の温度から鋳型内溶鋼の凝固異常を診断して、これよりシェル内側の縦割れ発生を未然に防止し又は以後の鋳造条件の制御ができるようにした連続鋳造の凝固異常判別方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係る連続鋳造の凝固異常判別方法は、鋳型の温度を測定して得た温度変化データから周波数を求め、この周波数が時間の経過と共に高くなるときに凝固異常が発生していると判断するものである。
このときの判断は、鋳型における温度変化データの周波数が時間の経過と共に高くなる傾向を示しているとき、このときに鋳造された鋳片を調べた結果、凝固異常を原因とするシェル内側の縦割れが発生していたという経験則を根拠とするものである。
【０００９】
周波数を求めるための具体的な方法としては、温度変化データをウェーブレット変換又は窓フーリエ変換する計算方法がある。
また、周波数を求める別の具体的方法としては、バンドパスフィルタを用いる検出方法がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
本発明に係る連続鋳造の凝固異常判別方法では、まず、図７乃至図９に示すように、タンディッシュ１から鋳型２へ流し込まれる溶鋼３に対して、これを取り囲むような配置で組み込まれた複数の熱電対４により、鋳型温度を測定できることが必要である。
図１は、このような配置で設けられた熱電対４により測定された鋳型２の温度データを縦軸に取り、横軸に時間を取って表したグラフである。
【００１１】
また図２は、この図１を元に、経時的な温度変化をウェーブレット変換又は窓フーリエ変換をすることによって得た周波数を示している。
図１に示した鋳型２の温度データは、時間の経過と共に温度変化の起こるサイクルが短くなっていることが明らかであり、このことは、図２から明らかなように周波数が時間の経過と共に高くなる傾向（矢符Ｘ参照）にあることを示している。
そこで、このような傾向が現れた場合に鋳造された鋳片を調べた結果、図９中のＲ部として示したように、そのシェル内側の一部に縦割れが生じていることが判明した。また、甚だしい場合にはこの縦割れが冷却後の鋳片の表面にまで達して表面割れとなっていることを知見した。
【００１２】
一方、図３や図５は、同じく熱電対４により測定された鋳型２の温度データを縦軸に取り、横軸に時間を取って表したグラフであり、図４は図３を元にし、また図６は図５を元にして、それぞれ温度変化をウェーブレット変換又は窓フーリエ変換をすることによって得た周波数を示している。
このうち、図３に示したグラフのように、鋳型２の温度データの変化が同程度のサイクルで脈動する場合には、この場合の温度変化から得た周波数は、時間の経過によっても略一定である（矢符Ｙ参照）。
【００１３】
そして、このような場合に鋳造された鋳片を調べた結果、鋳片内部はもとより鋳片表面にも縦割れは生じていないということが判明した。
また図５に示したグラフのように、鋳型２の温度データの変化が段階状に変化した場合には、この場合の温度変化から得た周波数は、時間の経過によっても単に一時的なピークを示すようなものとなる。
そして、この場合に鋳造された鋳片を調べた結果からも、鋳片内部や鋳片表面に縦割れが生じた形跡は見られないという知見が得られた。
【００１４】
これらのことから、図２に示したように、周波数が時間の経過と共に高くなる傾向にあるときには、鋳造中における鋳型内溶鋼のシェル内側に縦割れが生じており、これが後に鋳片となったときに鋳片内部又は鋳片表面の割れに繋がるものであると判断できるのである。
すなわち、シェル内側の縦割れは凝固異常を原因として起こることが判っているのであるから、これらのことは、図２に示したように、周波数が時間の経過と共に高くなる傾向にあるときに凝固異常が起こっていると判断することができるのである。
【００１５】
なお、凝固異常は、特定部分のシェル厚が薄くなることによると考えられる（特開平８−１６８８６１号公報「鋳型内の凝固収縮による鋳片表面凹み形状の測定方法」の図４、図５、図６参照）。
そして、鋳型２における温度変化の周波数が、所定値を超えて高くなるという現象は、溶鋼のある箇所でシェル厚が薄くなり、その熱的影響が徐々に消失しているか、或いはシェルと鋳型との間隔が広くなりその熱的影響が徐々に消失しているからであると捉えることができる。
【００１６】
周波数の例としては、０．０１Ｈｚ程度から０．０３Ｈｚまで増加する場合が挙げられる。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、高速フーリエ変換（離散フーリエ変換に関連する変換を高速に実行する計算方法：ＦＦＴ）でも、窓フーリエ変換（「ウェーブレットによる信号処理と画像処理」中野宏毅、山本鎭男、吉田靖夫）でも、バンドパスフィルタにより各周波数ごとに検出してもよい。
【００１７】
また、その他、周波数変化を捉えることが可能な手法であれば何を用いてもよい。また連続鋳造機としては、例えば、スラブ、ブルーム、ビレットの連続鋳造機があるが、これに限定されるものではない。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る連続鋳造の凝固異常判別方法では、鋳型の温度から鋳型内溶鋼の凝固異常を診断して、これよりシェルの縦割れ発生を未然に防止し又は以後の鋳造条件の制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シェル内側の一部に縦割れが生じているときの鋳型の温度データを縦軸に取り横軸に時間を取って表したグラフである。
【図２】図１を元に経時的な温度変化をウェーブレット変換又は窓フーリエ変換をすることによって得た周波数を示したグラフである。
【図３】シェル内側に縦割れが生じていないときの鋳型の温度データを縦軸に取り横軸に時間を取って表したグラフである。
【図４】図３を元に経時的な温度変化をウェーブレット変換又は窓フーリエ変換をすることによって得た周波数を示したグラフである。
【図５】シェル内側に縦割れが生じていないときであって且つ図３とは別の鋳型の温度データを縦軸に取り横軸に時間を取って表したグラフである。
【図６】図５を元に経時的な温度変化をウェーブレット変換又は窓フーリエ変換をすることによって得た周波数を示したグラフである。
【図７】連続鋳造の鋳型周辺を示した側断面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図９】図８中のＢ部拡大図である。
【符号の説明】
２鋳型
３溶鋼
４熱電対
Ｒ縦割れ

Claims

鋳型（２）の温度を測定して得た温度変化データから周波数を求め、この周波数が時間の経過と共に高くなるときに凝固異常が発生していると判断することを特徴とする連続鋳造の凝固異常判別方法。
前記周波数を求める方法としてウェーブレット変換又は窓フーリエ変換を行うこと又はバンドパスフィルタを用いることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造の凝固異常判別方法。