JP2007136480A - Method for detecting unsteady bulging in continuously cast slab - Google Patents

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Jun Sakai
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect an unsteady bulging with a simple treating constitution and a low cost means by analyzing only a signal of molten metal surface level value. <P>SOLUTION: When an amplitude value in the molten metal surface level value in a mold for continuous caster exceeds a first threshold value and an amplitude value, which is obtained based on the roll pitch in the cast slab supporting rolls and the casting speed in a frequency characteristic in the above molten metal surface level value in the frequency range in the molten metal surface level variation to be generated, exceeds a second threshold value, it is judged that this is the unsteady bulging. In such way, the unsteady bulging can be detected with the high accuracy and low cost facility. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、連続鋳造機において鋳片の非定常バルジングを検知する方法に関するものである。   The present invention relates to a method for detecting unsteady bulging of a slab in a continuous casting machine.

溶鋼の連続鋳造において長周期のモールド内湯面変動が生じる場合がある。このときのモールド内湯面変動の周期は数秒〜十数秒であり、その振幅は数mm〜数十mmにも達することがある。この長周期の湯面変動の発生原因は次のように考えることができる。   In continuous casting of molten steel, there may be a long period of fluctuation in the mold surface in the mold. At this time, the cycle of the molten metal surface in the mold is several seconds to several tens of seconds, and the amplitude may reach several millimeters to several tens of millimeters. The cause of the long-term fluctuation of the molten metal surface can be considered as follows.

即ち、図1に凝固シェルのバルジングとモールド内湯面変動との関係を模式的に示すように、凝固シェル10が静鉄圧によって鋳片支持ロール8のロール間で凸状にバルジングし、このバルジング部(凸部)が鋳片の引き抜きによって次の鋳片支持ロール8に差し掛かった時に、バルジング部が鋳片支持ロール8に沿って元に戻ることなく、凝固シェル10の一部が変形することによってバルジング部を残したまま鋳片が未凝固部11の側に押し戻されるような現象が発生する。このようなバルジング現象は一般に「非定常バルジング」と呼ばれている。この非定常バルジングが、同一のロールピッチ(隣り合う鋳片支持ロール間の間隔)の連続する区間で且つ各ロール部位で一斉に生じると、鋳片の凝固シェルは広範囲に渡って一斉に未凝固部側に押し戻され、また、逆にロール間に押し出される動きが、鋳片の引き抜きに伴って周期的に発生する。これによって前述した長周期の湯面変動が生じると考えられている。以降、この湯面変動を「非定常バルジング性湯面変動」と称する。尚、図1において、2はモールド、8は鋳片支持ロール、10は凝固シェル、11は未凝固部、12は溶鋼湯面である。   That is, as schematically shown in FIG. 1, the relationship between the bulging of the solidified shell and the fluctuation of the molten metal surface in the mold, the solidified shell 10 is bulged in a convex shape between the rolls of the slab support roll 8 by static iron pressure. When the part (convex part) reaches the next slab support roll 8 by pulling out the slab, the bulging part does not return along the slab support roll 8 and part of the solidified shell 10 is deformed. As a result, a phenomenon occurs in which the slab is pushed back toward the unsolidified portion 11 while leaving the bulging portion. Such a bulging phenomenon is generally called “unsteady bulging”. If this unsteady bulging occurs in a continuous section of the same roll pitch (interval between adjacent slab support rolls) and at each roll part, the solidified shells of the slab are unsolidified over a wide area at once. The movement of being pushed back to the part side and, conversely, being pushed out between the rolls, periodically occurs as the slab is pulled out. This is considered to cause the above-described long-term fluctuation of the molten metal surface. Hereinafter, this hot water surface fluctuation is referred to as “unsteady bulging hot water surface fluctuation”. In FIG. 1, 2 is a mold, 8 is a slab support roll, 10 is a solidified shell, 11 is an unsolidified portion, and 12 is a molten steel surface.

非定常バルジング性湯面変動が湯面制御系の制御可能範囲を外れるほど激しいときには、モールド内に添加したモールドパウダーの巻き込みによる鋳片品質の劣化や、ブレークアウト発生の恐れがあるので、非定常バルジングの発生を正確に検知し、非定常バルジングを抑制するために、鋳造速度(「鋳片引き抜き速度」ともいう)を低下させて操業することが必要となる。   Unsteady bulging If the fluctuation of the molten metal surface is so severe that it is out of the controllable range of the molten metal surface control system, there is a risk of slab quality deterioration or breakout due to the inclusion of mold powder added to the mold. In order to accurately detect the occurrence of bulging and suppress unsteady bulging, it is necessary to operate at a reduced casting speed (also referred to as “slab drawing speed”).

この非定常バルジングを検出するには、例えばモールド内の湯面レベルを渦流式レベルセンサなどで測定し、その変動量が所定の閾値を超えたときの周期を評価することによって検知する方法がある。また、検知精度を更に上げるための技術が特許文献1に開示されている。特許文献1による検知方法は、非定常バルジング性湯面変動の周期は二次冷却帯のロールピッチと鋳造速度とによって決まることを利用して、ピンチロールモータ電流値の周期性と、湯面レベル値及び湯面制御信号値のうちの何れか一方の周波数または双方の合成値の周波数が一致したときに、非定常バルジングが発生しているとした検知方法である。
特開平11−170021号公報
In order to detect this unsteady bulging, for example, there is a method of detecting by measuring a molten metal surface level in a mold with an eddy current type level sensor or the like and evaluating a period when the fluctuation amount exceeds a predetermined threshold. . A technique for further increasing detection accuracy is disclosed in Patent Document 1. The detection method according to Patent Document 1 uses the fact that the period of unsteady bulging level fluctuation is determined by the roll pitch and casting speed of the secondary cooling zone, and the periodicity of the pinch roll motor current value and the level level. This is a detection method in which unsteady bulging has occurred when the frequency of any one of the value and the molten metal level control signal value or the frequency of the combined value of both coincides.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-170021

しかしながら、モールド内の湯面変動は非定常バルジングのみによって起こるものではなく、モールド内への溶鋼注入量の変動や鋳造速度の変動などによっても起こる。即ち、モールド内の湯面変動は、複数の要因の複合的な結果として起こるため、単にモールド内の湯面変動量が所定の閾値を超えた場合にその周期から非定常バルジングが発生したと検知する方法では、精度良く検知することはできない。   However, the fluctuation of the molten metal surface in the mold is not caused only by unsteady bulging, but is also caused by fluctuations in the amount of molten steel injected into the mold, fluctuations in the casting speed, and the like. That is, since the molten metal level fluctuation in the mold occurs as a composite result of a plurality of factors, it is detected that unsteady bulging has occurred from the cycle when the fluctuation level of the molten metal level in the mold exceeds a predetermined threshold value. This method cannot be detected with high accuracy.

また、特許文献1に開示された方法は、湯面レベル信号以外にピンチロールモータ電流値及び湯面制御信号値を取り込み、複数の信号に基づいて判断する方法であり、精度は向上するものの、湯面レベル以外の他の信号を取り込むための装置が必要となり、処理装置が複雑で設備コストが嵩むという問題がある。   In addition, the method disclosed in Patent Document 1 is a method of taking a pinch roll motor current value and a hot water surface control signal value in addition to the hot water surface level signal and making a determination based on a plurality of signals, although the accuracy is improved. A device for capturing signals other than the molten metal level is required, and there is a problem that the processing device is complicated and the equipment cost increases.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、モールド内の湯面レベル値の信号のみを解析することによって、簡素な処理構成で且つ低コストの手段によって、非定常バルジングを高精度に検知する方法を提供することである。   The present invention has been made in view of such circumstances, the purpose of which is to analyze only the signal of the level value in the mold, by a simple processing configuration and low-cost means, To provide a method for detecting unsteady bulging with high accuracy.

上記課題を解決するための第1の発明に係る連続鋳造鋳片の非定常バルジング検知方法は、連続鋳造機のモールド内湯面レベル値の振幅値が第1の閾値を超え、且つ、前記湯面レベル値の周波数特性において、鋳片支持ロールのロールピッチと鋳造速度とに基づいて求められる、発生しうる湯面レベル変動の周波数範囲での振幅が第2の閾値を超えたとき、非定常バルジングと判定することを特徴とするものである。   The method for detecting unsteady bulging of a continuous cast slab according to the first invention for solving the above-mentioned problem is that the amplitude value of the molten metal surface level value in the mold of the continuous casting machine exceeds the first threshold value, and the molten metal surface In the frequency characteristics of the level value, when the amplitude in the frequency range of the level fluctuation that can be obtained, which is obtained based on the roll pitch and casting speed of the slab support roll, exceeds the second threshold value, unsteady bulging It is characterized by determining.

第2の発明に係る連続鋳造鋳片の非定常バルジング検知方法は、第1の発明において、前記第2の閾値を越えた振幅に対応する周波数に基づいて、非定常バルジングの発生している鋳片支持ロールの位置を求めることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for detecting unsteady bulging of a continuous cast slab according to the first aspect, wherein the unsteady bulging is generated based on a frequency corresponding to an amplitude exceeding the second threshold. The position of the single support roll is obtained.

本発明によれば、湯面レベル値信号の変動量の振幅が第1の閾値を超え、且つ、湯面レベル値の周波数特性において、鋳片支持ロールのロールピッチと鋳造速度とに基づいて求められる、発生しうる湯面レベル変動の周波数範囲での振幅が第2の閾値を超えたとき、非定常バルジングと判定するので、低コスト設備で且つ高精度で非定常バルジングを検知することができる。また、非定常バルジング検知の結果を操業条件に入力することで、鋳造速度を下げるなどのアクションを自動的に遅延なく行うことができるなどの効果が期待できる。また更に、本発明によれば、非定常バルジングの発生のみならず、非定常バルジングの発生している鋳片支持ロールの位置を推定することができるので、二次冷却水の水量を変更するなどのアクションを自動的に行うことができるため、非定常バルジングの復旧までの時間を短縮させ、非定常バルジング性湯面変動に起因するモールドパウダーの巻き込みを低減でき、鋳片の品質不良を低減することができる。   According to the present invention, the amplitude of the fluctuation level of the molten metal level value signal exceeds the first threshold value, and the frequency characteristic of the molten metal level value is obtained based on the roll pitch of the slab support roll and the casting speed. The unsteady bulging can be detected with low-cost equipment and high accuracy because the unsteady bulging is determined when the amplitude in the frequency range of the generated molten metal level fluctuation exceeds the second threshold value. . In addition, by inputting the result of unsteady bulging detection as an operation condition, it is possible to expect an effect that an action such as a reduction in casting speed can be automatically performed without delay. Furthermore, according to the present invention, it is possible to estimate not only the occurrence of unsteady bulging but also the position of the slab support roll where unsteady bulging occurs, so the amount of secondary cooling water is changed, etc. Can be performed automatically, shortening the time to recover from unsteady bulging, reducing the entrainment of mold powder due to unsteady bulging surface variations, and reducing slab quality defects be able to.

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図2は、本発明を実施する際に用いたスラブ連続鋳造機のモールド周辺部の側面概略図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 is a schematic side view of the periphery of the mold of the continuous slab casting machine used in carrying out the present invention.

図2において、スラブ連続鋳造機のモールド2の上方所定位置にはタンディッシュ1が配置され、このタンディッシュ1の底部には、スライディングノズル3及び浸漬ノズル4が配置されており、タンディッシュ1に一旦滞留した溶鋼9は、スライディングノズル3及び浸漬ノズル4を介してモールド2へ注入されるようになっている。スライディングノズル3は、上部固定板3a、摺動板3b及び下部固定板3cからなる3枚板構造であり、摺動板3bがアクチュエータ7と連結されており、摺動板3bが、アクチュエータ7の作動によって上部固定板3a及び下部固定板3cと密着した状態のまま摺動することで、スライディングノズル3の開度が増減し、タンディッシュ1からモールド2への溶鋼9の流出量が制御されるようになっている。   In FIG. 2, a tundish 1 is disposed at a predetermined position above the mold 2 of the slab continuous casting machine, and a sliding nozzle 3 and an immersion nozzle 4 are disposed at the bottom of the tundish 1. The molten steel 9 once retained is injected into the mold 2 through the sliding nozzle 3 and the immersion nozzle 4. The sliding nozzle 3 has a three-plate structure including an upper fixing plate 3a, a sliding plate 3b, and a lower fixing plate 3c. The sliding plate 3b is connected to the actuator 7, and the sliding plate 3b is connected to the actuator 7. By sliding with the upper fixing plate 3a and the lower fixing plate 3c in close contact with each other, the opening degree of the sliding nozzle 3 is increased and decreased, and the outflow amount of the molten steel 9 from the tundish 1 to the mold 2 is controlled. It is like that.

この場合、アクチュエータ7は、スライディングノズル3の開度を調整するためのPI制御装置などの湯面レベル制御装置6から入力される信号によって作動するようになっている。また、モールド内の溶鋼湯面12の上方には、モールド2における溶鋼湯面12の位置を計測するための渦流式レベルセンサ5が配置されており、渦流式レベルセンサ5の計測信号は湯面レベル制御装置6に入力されている。つまり、湯面レベル制御装置6は、渦流式レベルセンサ5から得られる湯面レベル検出信号と、予め設定されている湯面レベル設定値との偏差信号を連続的に入力し、この偏差信号に基づいてモールド2における溶鋼湯面12の位置が一定となるように、アクチュエータ7にスライディングノズル3の開度指令を出力するようになっている。   In this case, the actuator 7 is actuated by a signal input from a hot water level control device 6 such as a PI control device for adjusting the opening degree of the sliding nozzle 3. An eddy current level sensor 5 for measuring the position of the molten steel surface 12 in the mold 2 is disposed above the molten steel surface 12 in the mold. It is input to the level control device 6. That is, the hot water surface level control device 6 continuously inputs a deviation signal between the hot water surface level detection signal obtained from the eddy current type level sensor 5 and a preset hot water surface level setting value. Based on this, an opening degree command for the sliding nozzle 3 is output to the actuator 7 so that the position of the molten steel surface 12 in the mold 2 is constant.

また、渦流式レベルセンサ5の計測信号は、非定常バルジングを検知するための非定常バルジング検知装置14に入力されるようになっている。非定常バルジング検知装置14は、渦流式レベルセンサ5の計測信号を入力するとともに、連続鋳造機の操業条件を管理するためのプロセスコンピュータ20からの信号を入力するための信号入力部15と、入力された渦流式レベルセンサ5の計測信号の振幅を算出するための振幅演算部16と、入力された渦流式レベルセンサ5の計測信号の周波数解析を行うためのFFT(高速フーリエ変換)演算部17と、振幅演算部16及びFFT演算部17の演算結果に基づいて非定常バルジングの発生の有無を判定するための判定処理部18と、判定処理部18の判定結果を画面表示または印刷出力するための判定結果出力部19とから構成されている。   Further, the measurement signal of the eddy current level sensor 5 is input to an unsteady bulging detection device 14 for detecting unsteady bulging. The unsteady bulging detection device 14 inputs a measurement signal of the eddy current type level sensor 5, and also inputs a signal input unit 15 for inputting a signal from the process computer 20 for managing the operation conditions of the continuous casting machine, An amplitude calculation unit 16 for calculating the amplitude of the measurement signal of the eddy current type level sensor 5 and an FFT (fast Fourier transform) calculation unit 17 for performing frequency analysis of the measurement signal of the input eddy current type level sensor 5 And a determination processing unit 18 for determining the presence or absence of occurrence of unsteady bulging based on the calculation results of the amplitude calculation unit 16 and the FFT calculation unit 17, and a determination result of the determination processing unit 18 for screen display or printing output. And a determination result output unit 19.

取鍋(図示せず)からタンディッシュ1に注入された溶鋼9は、タンディッシュ1の底部に設置されたスライディングノズル3で定まる開度に応じて、浸漬ノズル4を経てモールド2へ注入される。モールド内の溶鋼湯面12には、保温剤、酸化防止剤、モールド2との潤滑剤などとなるモールドパウダー13が添加されている。モールド2へ注入された溶鋼9は、モールド2により冷却されてモールド2との接触面で凝固して凝固シェル10を形成し、外殻を凝固シェル10とし内部を未凝固部11とする鋳片は、ガイドロール及びピンチロールなどからなる鋳片支持ロール8に支持されながら、ピンチロールの駆動力によってモールド2の下方へ引き抜かれる。   The molten steel 9 injected into the tundish 1 from a ladle (not shown) is injected into the mold 2 through the immersion nozzle 4 in accordance with the opening determined by the sliding nozzle 3 installed at the bottom of the tundish 1. . A mold powder 13 serving as a heat retaining agent, an antioxidant, a lubricant with the mold 2 and the like is added to the molten steel surface 12 in the mold. The molten steel 9 poured into the mold 2 is cooled by the mold 2 and solidifies at the contact surface with the mold 2 to form a solidified shell 10, and an outer shell is the solidified shell 10 and the inside is an unsolidified portion 11. Is pulled out below the mold 2 by the driving force of the pinch roll while being supported by the slab support roll 8 comprising a guide roll and a pinch roll.

この場合、モールド2に注入される溶鋼量は、前述のように、スライディングノズル3の開度に応じて設定される。即ち、湯面レベル制御装置6から出力されるスライディングノズル3の開度指令により、アクチュエータ7はスライディングノズル3の開度を調整し、これよりタンディッシュ1からの溶鋼流入量が調整される。つまり、湯面レベル制御装置6は、モールド内溶鋼の湯面レベルを検出する渦流式レベルセンサ5から得られる湯面レベル検出信号と、予め設定されている湯面レベル設定値との偏差信号を連続的に入力し、この偏差信号に基づいてモールド内溶鋼の湯面レベルが一定となるように、アクチュエータ7にスライディングノズル3の開度指令を出力する。   In this case, the amount of molten steel injected into the mold 2 is set according to the opening degree of the sliding nozzle 3 as described above. That is, the actuator 7 adjusts the opening of the sliding nozzle 3 according to the opening command of the sliding nozzle 3 output from the molten metal level control device 6, and the amount of molten steel inflow from the tundish 1 is adjusted accordingly. That is, the molten metal level control device 6 generates a deviation signal between the molten metal level detection signal obtained from the eddy current level sensor 5 that detects the molten metal level of the molten steel in the mold and the preset molten metal level setting value. Based on this deviation signal, an opening degree command for the sliding nozzle 3 is output to the actuator 7 so that the molten steel surface level of the molten steel in the mold becomes constant.

このような連続鋳造操業において、非定常バルジング検知装置14は渦流式レベルセンサ5から入力される湯面レベル値に基づいて非定常バルジングの発生の有無を検知する。尚、非定常バルジング性湯面変動は、鋳片を支持するためのガイドロールやピンチロールなどの鋳片支持ロール8の間で、凝固シェル10が引き抜き方向と垂直な方向にバルジングし、その量が変動して振動的になることにより、モールド内溶鋼のマスバランスが崩れて発生することから、変動の特徴として比較的長周期の周期性を有している。具体的には、隣り合う鋳片支持ロール8の間隔、つまりロールピッチと、鋳造速度とで定まる周期を有している。即ち、ロールピッチを鋳造速度で除算した値(ロールピッチ/鋳造速度)で定まる周期を有している。   In such continuous casting operation, the unsteady bulging detection device 14 detects the presence or absence of occurrence of unsteady bulging based on the surface level value input from the eddy current level sensor 5. The unsteady bulging surface level fluctuation is caused by bulging the solidified shell 10 in a direction perpendicular to the drawing direction between the slab support rolls 8 such as a guide roll and a pinch roll for supporting the slab. Since the fluctuation occurs and vibration occurs, the mass balance of the molten steel in the mold is lost, and the fluctuation has a relatively long periodicity as a feature of the fluctuation. Specifically, it has a period determined by an interval between adjacent slab support rolls 8, that is, a roll pitch and a casting speed. That is, it has a period determined by a value obtained by dividing the roll pitch by the casting speed (roll pitch / casting speed).

非定常バルジング検知装置14における非定常バルジングの判定手順を、図3に示す処理フローに基づき説明する。   The procedure for determining unsteady bulging in the unsteady bulging detection device 14 will be described based on the processing flow shown in FIG.

先ず、プロセスコンピュータ20から連続鋳造鋳造の操業条件を信号入力部15に入力する(ステップ1)。本発明の演算処理においては、鋳造速度及び鋳片支持ロール8のロールピッチのデータは必要であるので、少なくともこれらの情報は操業条件が変更になる都度、入力して更新する。   First, the operation conditions of continuous casting are input from the process computer 20 to the signal input unit 15 (step 1). In the calculation process of the present invention, data on the casting speed and the roll pitch of the slab support roll 8 is necessary. Therefore, at least these pieces of information are inputted and updated every time the operating conditions are changed.

そして、信号入力部15では、渦流式レベルセンサ5から入力される湯面レベル値の検出信号を所定のサンプリング周期ts(例えば1秒周期)で、所定のサンプリング期間tr(例えば60秒間)入力し、A/D(アナログ・デジタル)変換して、その信号をメモリーなどの記憶媒体に記憶する(ステップ2)。   The signal input unit 15 inputs a detection signal of the molten metal level value input from the eddy current level sensor 5 at a predetermined sampling period tr (for example, 60 seconds) at a predetermined sampling period ts (for example, 1 second period). A / D (analog / digital) conversion and the signal is stored in a storage medium such as a memory (step 2).

尚、サンプリング周期tsは、ロールピッチと鋳造速度との関係から想定される湯面変動周期(或いは周波数)から、その変動状態を把握するために必要な間隔に設定する必要がある。例えば、連続鋳造機の鋳片支持ロール8の最小ロールピッチが150mmで最大鋳造速度が3m/分の場合には、湯面変動周期は「0.150m(ロールピッチ)÷3m/分(鋳造速度)=3秒」となるので、周波数の変動を捉えるためには、サンプリング周期tsを、サンプリング定理からその1/2以下の時間、つまり1.5秒以下に設定すればよい。   The sampling period ts needs to be set to an interval necessary for grasping the fluctuation state from the molten metal surface fluctuation period (or frequency) assumed from the relationship between the roll pitch and the casting speed. For example, when the minimum roll pitch of the slab support roll 8 of the continuous casting machine is 150 mm and the maximum casting speed is 3 m / min, the fluctuation level of the molten metal surface is “0.150 m (roll pitch) ÷ 3 m / min (casting speed). ) = 3 seconds ”, in order to capture the frequency variation, the sampling period ts may be set to a time that is ½ or less of the sampling theorem, that is, 1.5 seconds or less.

また、サンプリング期間trは、ロールピッチと鋳造速度との関係から求まる最長の変動周期のデータを取り込む必要がある。また、その他、後述する周波数解析のデータ処理で必要とされるデータ数やデータを記憶するためのメモリー容量などを勘案して設定することが好ましい。   In addition, the sampling period tr needs to capture data of the longest fluctuation period obtained from the relationship between the roll pitch and the casting speed. In addition, it is preferable to set in consideration of the number of data required for data processing of frequency analysis described later, a memory capacity for storing data, and the like.

例えば、ロールピッチの最大値が250mmで、鋳造速度の最小値が0.3m/分の場合には、変動周期は50秒(0.25m÷0.3m/分=50秒)になるので、例えばサンプリング周期tsを1秒とすれば、1周期以上の50点、即ち50秒間のサンプリング期間が必要になる。また、FFT演算の容易性やメモリー容量の単位の関係からすれば、2のべき乗が好ましく、従って、50以上で2のべき乗の最小値である64点と設定すればよい。   For example, when the maximum value of the roll pitch is 250 mm and the minimum value of the casting speed is 0.3 m / min, the fluctuation period is 50 seconds (0.25 m / 0.3 m / min = 50 seconds). For example, if the sampling period ts is 1 second, 50 points of one period or more, that is, a sampling period of 50 seconds is required. Further, considering the ease of the FFT calculation and the unit of the memory capacity, a power of 2 is preferable. Therefore, it is sufficient to set 64 points that are 50 or more and the minimum value of the power of 2.

そして、振幅演算部16では、入力された湯面レベル信号に基づき、その変動量の振幅値が「正常」範囲であるか或いは「異常」範囲であるかを判定する(ステップ3)。   Then, the amplitude calculation unit 16 determines whether the amplitude value of the fluctuation amount is in the “normal” range or the “abnormal” range based on the input level signal (step 3).

図4は、正常/異常の判断の概念を示す図であり、図4に示すように、湯面レベル値の時間変化のデータに基づき、その振幅が第1の閾値Xthより大きいか否かで判定する。図4では、湯面レベル設定値、つまり基準の湯面レベルX0 を基準として、その上下に閾値Xthを設け、「X0−Xth」から「X0 +Xth」の範囲に、入力された湯面レベル値が入っているときは「正常」、それ以外の場合、即ち「X0−Xth」より小さい範囲或いは「X0 +Xth」より大きい範囲まで湯面レベル値が変動したときは「異常」、つまり非定常バルジングの可能性ありと判定する。尚、図4の説明では、設備仕様上のモールド上端位置を0mm位置とし、それより下方側をマイナス(負)の位置としているので、X0は負の値であり、一方、Xthは閾値であるので、プラス(正)の値で表示している。また、図4に示す湯面レベルの例は、その振幅が閾値Xthを越えているので、異常と判定する。 Figure 4 is a diagram showing the concept of normality / abnormality determination, as shown in FIG. 4, on the basis of the data of the time variation of the molten metal surface level values, whether the amplitude is greater than the first threshold value X th Judge with. In Figure 4, molten metal surface level setting value, that is based on the melt surface level X 0 of the reference, the threshold X th above and below provided, the range of "X 0 -X th" of "X 0 + X th" input The molten metal level value fluctuates to “normal” when the measured molten metal level value is included, or otherwise, that is, a range smaller than “X 0 −X th ” or a range larger than “X 0 + X th ”. Sometimes it is determined that there is a possibility of “abnormal”, that is, unsteady bulging. In the description of FIG. 4, the mold upper end position in the equipment specification is set to 0 mm position, and the lower side is set to a minus (negative) position. Therefore, X 0 is a negative value, while X th is a threshold value. Therefore, a positive (positive) value is displayed. Further, in the example of the molten metal level shown in FIG. 4, since the amplitude exceeds the threshold value Xth, it is determined as abnormal.

ステップ3で「異常」と判定された場合には、FFT演算部17に処理が移り、一方、「正常」と判定された場合には、判定処理部18に処理が移り、非定常バルジングの発生なしと判定される(ステップ8)。   If it is determined as “abnormal” in step 3, the process moves to the FFT calculation unit 17. On the other hand, if it is determined as “normal”, the process moves to the determination processing unit 18, and unsteady bulging occurs. It is determined that there is none (step 8).

FFT演算部17は、ステップ3で「異常」と判定された場合には、ステップ2で入力された湯面レベル信号をFFT(高速フーリエ変換)処理して周波数解析を行う(ステップ4)。このFFT処理を行うデータは、ステップ3で湯面レベルの基準とした湯面レベルX0 からの変動成分データ(X0 からの偏差)とする。即ち、実際入力された計測値のデータ(図4のモールド上端を0mmとして出力されたデータ)に、湯面レベルの基準値であるX0を加えた値とする。 When it is determined as “abnormal” in step 3, the FFT calculation unit 17 performs frequency analysis by performing FFT (fast Fourier transform) processing on the molten metal level signal input in step 2 (step 4). The data to be subjected to the FFT processing is assumed to be fluctuation component data (deviation from X 0 ) from the molten metal level X 0 as a reference of the molten metal level in Step 3. That is, it is set to a value obtained by adding X 0 that is a reference value of the molten metal surface level to actually inputted measurement value data (data output with the upper end of the mold in FIG. 4 as 0 mm).

図5は、ステップ4で周波数解析により求められた周波数に対応する振幅の周波数特性のデータの例である。判定処理部18は、先ず、ステップ1で入力されたロールピッチ及び現在操業中の鋳造速度との関係から湯面レベルの変動周波数として発生しうる周波数範囲Δf(図5中のfmin 〜fmax の範囲)を求め、FFT演算部17から入力される、ステップ4で求められた周波数解析データのなかに、この周波数範囲Δfの範囲内に存在する周波数があるか否かを判定する(ステップ5)。周波数範囲Δfの範囲内に存在する周波数は、非定常バルジング性湯面変動と判定される。この処理により、鋳造速度とロールピッチ(最小値から最大値まで)との関係に基づく非定常バルジング性湯面変動以外のピーク値が除外され、非定常バルジング性湯面変動のFFTピーク値のみが抽出される。   FIG. 5 is an example of data of the frequency characteristics of the amplitude corresponding to the frequency obtained by the frequency analysis in step 4. First, the determination processing unit 18 determines a frequency range Δf that can be generated as a fluctuating frequency of the molten metal surface level from the relationship between the roll pitch input in Step 1 and the casting speed currently being operated (range of fmin to fmax in FIG. 5). ) Is determined, and it is determined whether or not there is a frequency within the frequency range Δf in the frequency analysis data obtained in step 4 input from the FFT operation unit 17 (step 5). The frequency existing within the frequency range Δf is determined as unsteady bulging hot water level fluctuation. By this processing, the peak value other than the unsteady bulging level fluctuation based on the relationship between the casting speed and the roll pitch (from the minimum value to the maximum value) is excluded, and only the FFT peak value of the unsteady bulging level fluctuation is obtained. Extracted.

尚、最小周波数fmin 及び最大周波数fmax は、鋳造速度とロールピッチとの関係から定まる、発生しうる非定常バルジング性湯面変動の最小周波数と最大周波数であり、最小周波数fmin は「1÷(最大ロールピッチ/現在の鋳造速度)」で表され、また、最大周波数fmax は「1÷(最小ロールピッチ/現在の鋳造速度)」で表される。   The minimum frequency fmin and the maximum frequency fmax are the minimum frequency and the maximum frequency of the unsteady bulging surface level that can be determined, which are determined from the relationship between the casting speed and the roll pitch. The minimum frequency fmin is “1 ÷ (maximum Roll pitch / current casting speed) ”, and the maximum frequency fmax is represented by“ 1 ÷ (minimum roll pitch / current casting speed) ”.

そして、判定処理部18は、発生しうる周波数範囲Δfの範囲内で、振幅値が第2の閾値Ythを超えているか否かを判定する(ステップ6)。図5に示すように、周波数範囲Δfの範囲内に閾値Ythを越えるピークがある場合には、非定常バルジング発生と判定する(ステップ7)。周波数範囲Δfの範囲内に閾値Ythを越えるピークがない場合には、非定常バルジングの発生なしと判定する(ステップ8)。尚、ここで設定する閾値Ythは、過去の操業データを解析して、非定常バルジングが発生したときの振幅に基づいて設定すればよい。 Then, the determination processing unit 18 determines whether or not the amplitude value exceeds the second threshold Y th within the frequency range Δf that can be generated (step 6). As shown in FIG. 5, when there is a peak exceeding the threshold Yth within the frequency range Δf, it is determined that unsteady bulging has occurred (step 7). If there is no peak exceeding the threshold value Y th within the frequency range Δf, it is determined that no generation of unsteady bulging (Step 8). The threshold value Y th set here may be set based on the amplitude when unsteady bulging occurs by analyzing past operation data.

判定処理部18の判定結果は判定結果出力部19に送られ、判定結果出力部19はその旨を出力する(ステップ9)。また、閾値Ythを越える振幅値の周波数は、どこの鋳片支持ロール8のロールピッチに対応しているかを鋳造速度に基づき判定し、ロールピッチの値やそのロールピッチの鋳片支持ロール8がどこの場所であるのかも表示する。例えば、アラーム音やアラーム表示するとともに、『非定常バルジング検知:ロールピッチ200mm』などと表示する。 The determination result of the determination processing unit 18 is sent to the determination result output unit 19, and the determination result output unit 19 outputs that fact (step 9). Further, the frequency of the amplitude value exceeding the threshold value Y th is determined based on the casting speed to which roll slab support roll 8 corresponds, and the roll pitch value and the slab support roll 8 of that roll pitch are determined. Also displays where the is. For example, an alarm sound or an alarm is displayed, and “unsteady bulging detection: roll pitch 200 mm” is displayed.

この場合、連続鋳造機のモールド直下から二次冷却帯の凝固完了位置までの鋳片支持ロール8の各ロールピッチと鋳造速度との関係に基づき、発生しうる非定常バルジングの周波数を表示したデータ表を予め作成しておくことで、非定常バルジングの発生している箇所を迅速に特定することが可能となる。このようにすることで、その部位の二次冷却水量を増加させるなどして非定常バルジングの対応処理を的確に且つ迅速に行うことが可能となる。   In this case, data indicating the frequency of unsteady bulging that may occur based on the relationship between the roll pitch of the slab support roll 8 and the casting speed from directly under the mold of the continuous casting machine to the solidification completion position of the secondary cooling zone. By creating a table in advance, it is possible to quickly identify the location where unsteady bulging occurs. By doing in this way, it becomes possible to perform the handling process of unsteady bulging accurately and quickly, for example, by increasing the amount of secondary cooling water at that part.

このように、本発明によれば、湯面レベル値信号の変動量の振幅が第1の閾値を超え、且つ、湯面レベル値を周波数解析して求めた湯面レベル変動の周波数特性において、鋳片支持ロール8のロールピッチと鋳造速度とに基づいて求められる、発生しうる湯面レベル変動(非定常バルジング)の周波数範囲での振幅が第2の閾値を超えたとき、非定常バルジングと判定するので、高精度で且つ低コスト設備で非定常バルジングを検知することができる。   Thus, according to the present invention, the amplitude of the fluctuation amount of the hot water level value signal exceeds the first threshold value, and the frequency characteristics of the hot water surface level fluctuation obtained by frequency analysis of the hot water surface level value, When the amplitude in the frequency range of the level fluctuation (unsteady bulging) that can be generated, which is obtained based on the roll pitch and casting speed of the slab support roll 8, exceeds the second threshold, unsteady bulging Since it is determined, unsteady bulging can be detected with high accuracy and low cost equipment.

また、非定常バルジング検知の結果を操業条件に入力することで、鋳造速度を下げるなどのアクションを自動的に遅延なく行うことができるなどの効果が期待できる。また更に、本発明によれば、非定常バルジングの発生のみならず、非定常バルジングの発生している鋳片支持ロール8の位置を推定することができるので、二次冷却水の水量を変更するなどのアクションを自動的に行うことができるため、非定常バルジングの復旧までの時間を短縮させ、非定常バルジング性湯面変動に起因するモールドパウダーの巻き込みを低減でき、鋳片の品質不良を低減することが可能となる。   In addition, by inputting the result of unsteady bulging detection as an operation condition, it is possible to expect an effect that an action such as a reduction in casting speed can be automatically performed without delay. Furthermore, according to the present invention, not only the occurrence of unsteady bulging but also the position of the slab support roll 8 where unsteady bulging occurs can be estimated, so the amount of secondary cooling water is changed. Can be performed automatically, shortening the time to recover from unsteady bulging, reducing the entrainment of mold powder caused by unsteady bulging hot water surface fluctuations, and reducing slab quality defects It becomes possible to do.

凝固シェルのバルジングと湯面変動との関係を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the relationship between the bulging of a solidification shell, and a molten metal surface fluctuation | variation. 本発明を実施したスラブ連続鋳造機のモールド周辺部の側面概略図である。It is the side schematic diagram of the mold peripheral part of the slab continuous casting machine which implemented this invention. 非定常バルジング検知装置おける非定常バルジングの判定処理フローを示す図である。It is a figure which shows the determination processing flow of unsteady bulging in an unsteady bulging detection apparatus. 第1の閾値Xthに基づく、正常/異常の判断の概念を示す図である。Based on the first threshold value X th, a diagram showing the concept of a determination of normality / abnormality. 振幅の周波数解析したデータの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the data which frequency-analyzed the amplitude.

符号の説明Explanation of symbols

1 タンディッシュ
2 モールド
3 スライディングノズル
4 浸漬ノズル
5 渦流式レベルセンサ
6 湯面レベル制御装置
7 アクチュエータ
8 鋳片支持ロール
9 溶鋼
10 凝固シェル
11 未凝固部
12 溶鋼湯面
13 モールドパウダー
14 非定常バルジング検知装置
15 信号入力部
16 振幅演算部
17 FFT演算部
18 判定処理部
19 判定結果出力部
20 プロセスコンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tundish 2 Mold 3 Sliding nozzle 4 Immersion nozzle 5 Eddy current level sensor 6 Molten surface level control device 7 Actuator 8 Slab support roll 9 Molten steel 10 Solidified shell 11 Unsolidified part 12 Molten steel surface 13 Mold powder 14 Unsteady bulging detection Device 15 Signal input unit 16 Amplitude calculation unit 17 FFT calculation unit 18 Judgment processing unit 19 Judgment result output unit 20 Process computer

Claims (2)

連続鋳造機のモールド内湯面レベル値の振幅値が第1の閾値を超え、且つ、前記湯面レベル値の周波数特性において、鋳片支持ロールのロールピッチと鋳造速度とに基づいて求められる、発生しうる湯面レベル変動の周波数範囲での振幅が第2の閾値を超えたとき、非定常バルジングと判定することを特徴とする、連続鋳造鋳片の非定常バルジング検知方法。   Occurrence that the amplitude value of the molten metal surface level value in the mold of the continuous casting machine exceeds the first threshold and is determined based on the roll pitch of the slab support roll and the casting speed in the frequency characteristics of the molten metal surface level value. A method for detecting unsteady bulging of a continuous cast slab, characterized by determining unsteady bulging when an amplitude in a frequency range of possible molten metal level fluctuation exceeds a second threshold value. 前記第2の閾値を越えた振幅に対応する周波数に基づいて、非定常バルジングの発生している鋳片支持ロールの位置を求めることを特徴とする、請求項1に記載の連続鋳造鋳片の非定常バルジング検知方法。   2. The continuous cast slab according to claim 1, wherein the position of the slab support roll in which unsteady bulging occurs is determined based on a frequency corresponding to an amplitude exceeding the second threshold. Unsteady bulging detection method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019126811A (en) * 2018-01-22 2019-08-01 日本製鉄株式会社 Method for measuring central solid phase rate of slab

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