JP2005111523A - 双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置のホットライン検出方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄板状の鋳片を製造する双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置において、ホットラインによる鋳片板形状の不良を確実に検出することができる検出方法および装置を提供すること。
【解決手段】 薄板状の鋳片を製造する双ドラム式連続鋳造設備において、操業中のドラム速度の増加傾きと増加期間が、ドラム速度の増加傾きと増加期間とホットライン発生の関係をマッピングしたマップ上のホットライン発生領域に存在しているかによって、又は、操業中のドラム速度の増加傾きと増加期間を変数とした不等式が満たされているかによって判定することにより、ホットラインの発生を迅速且つ、正確に検出可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、薄板状の鋳片を製造する双ドラム式連続鋳造において、ホットラインによる鋳片板形状の不良を検出する方法および装置に関するものである。

薄板状の鋳片を双ドラム式連続鋳造により製造する方法は、図１に示すように、所定の間隔を開けて互いに平行に配置され、相反方向に回転する冷却ドラム１ａと、これら冷却ドラム１ａの両端面に押しつけられた状態で配置された一対のサイド堰２ａとで構成される領域に溶融金属を注入し、回転するドラム周面上で一対の凝固シェルを生成させ、ドラム間隙にてこれら凝固シェルを合体させ、鋳片としてドラム間隙から下方へ送給すものである。この鋳片を生成するプロセスにおいては、鋳片幅方向中央部の厚みが比較的長期間にわたって異常に増加するいわゆるホットラインが発生して鋳片形状不良などが発生するという問題がある。このホットラインとは以下のようなメカニズムによって発生する。

まず、鋳造中にサイド堰２ａの内面に生成した凝固シェルが地金等の異物となってサイド堰と２ａとドラム１ａ間に噛み込まれ、あるいは当該異物がドラム１ａとサイド堰２ａ間に噛み込まれた時にドラム反力が瞬間的に増大すると、ドラム反力を設定値８ａに近づけようとするドラム圧力制御部３ａの制御動作によりタイムラグをおいて設定反力に近づくが、異物がドラム１ａとサイド堰２ａ間に挟まれたままの状態が続くと、ドラムの圧下力は異物噛み込み部に集中的に作用するため、鋳片の幅方向全域には作用しなくなり（圧力抜け状態）、その部分において冷却ドラム周面上での抜熱が不足する。この抜熱不足は鋳片幅方向中央部で顕著となるため、凝固不良に起因して特に鋳片幅中央部の厚みが異常上昇するホットラインが発生する。
また、一旦ホットラインが発生するとドラム下流に設置された板厚計５ａにて異常板厚を検出し、これにより板厚制御部４ａが板厚を減少させようとしてさらにドラム速度を増加することとなり、抜熱不足が更に進み、ホットラインが助長、継続されることとなる。

ホットラインが発生した箇所を下工程にて圧延処理を施すと、異常に増大した鋳片中央部に著しい絞りが生じ、形状不合となってしまうため、鋳片鋳造段階においては、ホットラインの助長および継続を防ぐ処置を迅速に行なう。従って、ホットラインの発生を素早く検知する必要がある。これに対し、特許文献１のように、異物等噛み込み時の過大なドラム反力値をもってホットラインと判断し、その際の過度のドラム間隙の開放を制限することでホットライン発生の防止を図ったもの等改善技術は見受けられるものの、操業上の対応が異なる単なる瞬間的な反力変動とホットラインを選別することはできない。具体的な従来までのホットラインの検出方法は、ドラム下方の鋳片状態を撮像するカメラ６ａからの映像や、下流に設置された板厚計５ａによって検出された板厚値出力を、いずれも操作員の目視判断によって検出するというものである。
特開平５−３０５３９９号公報

しかしながら、板厚計５ａは、鋳造トラブル時の溶湯による被害回避のため、ドラムから離れた下流に設置されており、ドラム直下の板厚を測定することができず、カメラからの鋳片状態の画像を目視判断する場合においても、鋳片全体が赤熱しているドラム直下の画像ではホットラインを検知することはできないため、ある程度鋳片が冷える下流のカメラ６ａからの画像によって判断せざるを得ず、従っていずれの場合においてもホットラインの検出には無視できない時間遅れが生じる。
また、ホットライン発生時の鋳片の表面の色彩状態は、安定鋳造時のそれと明確な差があるわけではなく曖昧なため、カメラ６ａの画像による目視判断では、ホットライン発生を素早く認知することは難しい。

本発明に係わる双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置のホットライン検出方法は、薄板状の鋳片を製造する双ドラム式連続鋳造設備において、ホットラインの発生を、ドラム速度の増加傾きと増加期間との関係から検出する方法、である。また、上記検出手段は、操業中のドラム速度の増加傾きと増加期間が、ドラム速度の増加傾きと増加期間とホットライン発生の関係をマッピングしたマップ上のホットライン発生領域に存在しているかによって、又は、操業中のドラム速度の増加傾きと増加期間を変数とした所定の不等式が満たされているかによって判定されることを特徴とする検出方法である。
また、薄板状の鋳片を製造する双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置のホットライン検出装置であって、前記双ドラムの回転速度設定値または実績値を入力しノイズを除去するローパスフィルターと、該ローパスフィルター処理部の出力信号の信号増加期間を算定する増加期間測定部と、該ローパスフィルターの出力信号の増加速度を算定する傾き演算部と、前記増加期間測定部および傾き演算部の出力を入力し、ドラム速度の増加量と増加期間との関係を判別してホットラインの発生を判定する、ホットライン判定部とからなる双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置のホットライン検出装置である。
上記構成とすることにより、設備の動作状態によりホットラインの発生を推定可能となる。これによって、ホットラインの発生を迅速且つ、正確に検出可能となる。

本発明によれば、ホットラインの発生を初期段階あるいは、事前に検出することができるため、これまでのドラム下流の板厚計や、鋳片表面状態を移したカメラ画像を元に操作員が目視判断によって行なってきたホットラインの検出方法に比べて操業上の対応を素早く実行することが出来るようになり、連続鋳造操業の能率が大きく向上する。

図４は、典型的なホットライン発生時のドラム速度実績及び、鋳片中央部板厚を示したもので、横軸は鋳造時間（ｓｅｃ）、縦軸は、ドラム速度（ｍｐｍ）及び鋳片中央部板厚（ｍｍ）である。なお、板厚については、板厚計の設置箇所の関係上、ドラム速度の時間軸に対し、約１０ｓｅｃ程度の遅れがある。図より１１２６ｓｅｃから１１２８ｓｅｃにおいてドラム速度が他と比較して急な傾きでの速度増加が長時間継続しており、その期間に対応する部分の板厚が、最大１ｍｍ増加し続けており、ホットラインが発生していることが分かる。また、１１３７ｓｅｃ付近を観察すると、速度増加の傾きが急であったとしても、短時間の速度増加では、ホットラインが発生していないことが分かる。
そこで本発明は、このドラム速度の増加の傾きと、増加継続期間の推移から自動的に時間遅れなくホットラインを検出するものである。

以下、本発明の双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置のホットライン検出方法および検出装置を当該図に基づいて説明する。
図２は、ドラム速度制御系と本実施形態による鋳片のホットライン検出装置の構成図で、ドラム速度制御系１ｂにおいて、ドラム２ｂは電動機３ｂにより回転され、その電動機２ｂは、速度制御手段４ｂによって設定速度を実現するように制御される。この設定速度は、板厚制御部４ｂによって所望の板厚を実現させるように、時々刻々と設定される。

本発明に係るホットライン検出装置は、主にフィルタ処理部６ｂと、速度増加傾き演算部７ｂ、速度増加期間測定部８ｂおよび、ホットライン判定部９ｂとから構成され、例えば計算機上にソフトウェアとして構築される。フィルタ処理部６ｂは、板厚制御部５ｂにより時々刻々と変化する速度設定値１０ｂを、ノイズ除去のためにＬＰＦによるフィルタリング処理を施す。傾き演算部７ｂでは、フィルタ処理部６ｂにてフィルタリング処理された速度設定値が単調増加している期間の平均の傾きを演算し、速度増加傾き値１１ｂを出力する。また、増加期間測定部８ｂでは、フィルタ処理部６ｂにてフィルタリング処理された速度設定値が単調増加している時間を測定し、速度が増加している時間を速度増加継続時間１２ｂとして出力する。ホットライン判定部では、上記の速度増加傾き値１１ｂと、速度増加継続時間１２ｂを入力し、ホットライン発生の有無を判定結果１３ｂとして出力する。具体的には、ホットライン判定部には、図３に示すような、過去の操業状態から得られる、速度増加傾き値と速度増加継続期間とホットライン発生の関係を示すマップあるいは、下記（１）式に示すような速度増加傾き値と速度増加継続期間とを変数とした不等式を用意しておき、これらドラム速度の動作が、マップ上のホットライン発生の境界線を超えた場合あるいは、不等式が成立した場合にホットライン発生として判断するものである。
（ドラム速度増加傾き）＞１／｛α×（増加期間−γ）｝＋β（α，β，γは鋼種毎のパラメータ）・・・（１）

このような動作によって、ドラム速度の挙動からホットラインの発生を時間遅れなく検出することが可能となる。
なお、上記実施例においては、ホットライン検出装置１４ｂを主幹制御装置１５ｂと独立の装置として構成しているが、これに限定されるものではなく、ホットライン検出機能を主幹制御装置内に付加してもよい。
また、上記実施例においては、ドラム速度増加量及び傾きについて、設定値を使用しているが、適切なノイズ除去処理を行なった上で実績値を用いても良い。

双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置の一部構成および鋳片形状を均一に保つ為のドラム圧力制御部と鋳片板厚を目標値に保つ為の板厚制御部の構成を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るホットライン検出装置の構成図である。 本発明の一実施形態に係る速度増加傾きと増加期間とホットライン発生の関係を示すマップである。 ホットライン発生箇所付近における、ドラム速度および、鋳片幅方向中央部板厚の変動の様子を示す特性図である。

符号の説明

１ａ 双ドラム
２ａ サイド堰
３ａ ドラム圧下制御部
４ａ 板厚制御部
５ａ 板厚計
６ａ カメラ
７ａ 板厚
８ａ 設定ドラム圧力
９ａ 設定板厚
１ｂ ドラム速度制御系
２ｂ 双ドラム
３ｂ 電動機
４ｂ 速度制御手段
６ｂ フィルタ処理部
７ｂ 速度増加傾き演算部
８ｂ 速度増加期間測定部
９ｂ ホットライン判定部
１０ｂ 速度設定部
１１ｂ 速度増加傾き値
１２ｂ 速度増加継続時間
１３ｂ 判定結果
１４ｂ ホットライン検出装置
１５ｂ 主幹制御装置

Claims (3)

1. 薄板状の鋳片を製造する双ドラム式連続鋳造設備において、ホットラインの発生を、ドラム回転速度の増加量と増加期間との関係から判定して検出する双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置のホットライン検出方法。
2. 前記ホットラインを判定する方法は、操業中のドラム速度の増加傾きと増加期間が、ドラム速度の増加傾きと増加期間とホットライン発生の関係をマッピングしたマップ上の予め設定したホットライン発生領域に存在しているかによって、又は、操業中のドラム速度の増加傾きと増加期間を変数とした所定の不等式が満たされているかによって判定することを特徴とする請求項１記載の双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置のホットライン検出方法。
3. 薄板状の鋳片を製造する双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置のホットライン検出装置であって、前記双ドラムの回転速度設定値または実績値を入力しノイズを除去するローパスフィルターと、該ローパスフィルター処理部の出力信号の信号増加期間を算定する増加期間測定部と、該ローパスフィルターの出力信号の増加速度を算定する傾き演算部と、前記増加期間測定部および傾き演算部の出力を入力し、ドラム速度の増加量と増加期間との関係を判別してホットラインの発生を判定する、ホットライン判定部とからなる双ドラム式ストリップキャスト連鋳装置のホットライン検出装置。

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