JP2009039775A - Abnormality diagnosis method in electromagnetic field generator - Google Patents
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Description
本発明は、連続鋳造用鋳型の背面や連続鋳造機の二次冷却帯に配置され、鋳片の未凝固部である溶鋼に電磁場を印加するための電磁場発生装置における異常を診断する方法に関するものである。 The present invention relates to a method of diagnosing an abnormality in an electromagnetic field generator for applying an electromagnetic field to a molten steel which is an unsolidified portion of a slab, which is disposed on a back surface of a continuous casting mold or a secondary cooling zone of a continuous casting machine. It is.
鋼の連続鋳造においては、鋳型内に注入された溶鋼に含まれている非金属介在物やガス気泡を積極的に鋳型内の溶鋼表面に浮上させて除去し、これらの少ない清浄性に優れた鋳片を得るために、鋳型内の溶鋼に移動磁場を働かせて攪拌する交流型の電磁場発生装置や、鋳型内の溶鋼に静磁場を働かせて溶鋼流速を減速する直流型の電磁場発生装置が広く用いられている。また、移動磁場を働かせることによってデンドライト凝固組織が溶断されて凝固組織が微細化され、それに伴って鋳片の中心偏析が改善することから、二次冷却帯に移動磁場発生用の交流型の電磁場発生装置を設置することも行われている。尚、交流型の電磁場発生装置は、その機能から電磁攪拌装置とも呼ばれている。 In continuous casting of steel, non-metallic inclusions and gas bubbles contained in the molten steel injected into the mold are positively levitated and removed on the molten steel surface in the mold, and these are excellent in cleanliness. In order to obtain slabs, there are a wide variety of AC electromagnetic field generators that stir the moving steel in the mold by applying a moving magnetic field, and DC type electromagnetic field generators that reduce the flow velocity of the molten steel by applying a static magnetic field to the molten steel in the mold. It is used. In addition, since the dendritic solidified structure is melted by moving the moving magnetic field and the solidified structure is refined, and the center segregation of the slab is improved accordingly, an AC electromagnetic field for generating the moving magnetic field is generated in the secondary cooling zone. Installation of generators is also done. The AC electromagnetic field generator is also called an electromagnetic stirring device because of its function.
この電磁場発生装置は、移動磁場発生用の交流型であれ、また静磁場発生用の直流型であれ、鉄心(「ヨーク」ともいう)と、この鉄心を巻回するコイルとで形成される電磁コイルによって構成されている。コイルは、大電流を流す必要があることから、その内部を冷却水が流れる水冷銅管によって形成されており(例えば特許文献1参照)、そして、コイルには、一般的に、電力供給用のブスバー及び給水用配管との接続用のコイル口出し部が設けられている。 This electromagnetic field generator is an electromagnetic formed by an iron core (also referred to as a “yoke”) and a coil around which the iron core is wound, whether it is an AC type for generating a moving magnetic field or a DC type for generating a static magnetic field. It is constituted by a coil. Since it is necessary to flow a large current, the coil is formed by a water-cooled copper pipe through which cooling water flows (see, for example, Patent Document 1), and the coil is generally used for power supply. A coil lead-out portion for connection to the bus bar and the water supply pipe is provided.
このようにして構成される電磁場発生装置には、鋳造中、大電流が流し続けられるという、電気的にはかなり過酷な使用環境である上に、通電による電磁コイルの振動によって前記コイル口出し部に応力が集中し、コイル口出し部更にはその周辺部の銅管に亀裂破損などが発生しやすく、その結果、水漏れなどによる水冷銅管の絶縁消滅或いは相間短絡などの設備異常が発生し、これらの設備異常が発生するたびに電磁コイルの交換を余儀なくされていた。 The electromagnetic field generator configured in this way is a very harsh electrically used environment in which a large current continues to flow during casting. In addition, the electromagnetic coil generator is caused to vibrate by the vibration of the electromagnetic coil. Stress concentrates and cracks etc. are likely to occur in the coil lead-out part and the surrounding copper pipe, resulting in equipment abnormalities such as loss of insulation of the water-cooled copper pipe due to water leakage etc. Every time an equipment abnormality occurred, the electromagnetic coil had to be replaced.
このような状況下、特許文献2には、コイル口出し部及びその周辺の亀裂・損傷を防止するために、コイル口出し部の少なくとも一部を可撓性導体で構成した電磁コイルが開示されているが、電磁コイルの損傷はコイル口出し部に限るものではなく、特許文献2によって設備異常の発生は減少したとはいうものの、未だ設備異常はなくならず、設備異常発生のたびに電磁コイルの交換を余儀なくされている。
このように、電磁場発生装置の設置された連続鋳造機では、電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡によって突発的な電磁コイルの交換を余儀なくされており、それによる連続鋳造機の稼働率の低下をもたらしていた。 Thus, in a continuous casting machine with an electromagnetic field generator installed, the electromagnetic coil suddenly needs to be replaced suddenly due to the disappearance of insulation of the electromagnetic coil or a short circuit between phases, resulting in a decrease in the operating rate of the continuous casting machine. It was.
電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡に到る前に異常を検知判定できれば、電磁コイルが復旧不可能な相間短絡に到る前に交換でき、電磁コイルの再使用が可能となる。また、計画的に交換することが可能となるので、他の修理に合わせて電磁場発生装置の交換を予定することができ、この場合には、連続鋳造機の稼働率の低下を最小限にすることもできる。 If the abnormality can be detected and determined before the insulation loss of the electromagnetic coil or the short circuit between the phases is reached, the electromagnetic coil can be replaced before the short circuit between the phases that cannot be recovered, and the electromagnetic coil can be reused. In addition, since it is possible to replace it systematically, it is possible to schedule replacement of the electromagnetic field generator in accordance with other repairs. In this case, the decrease in the operating rate of the continuous casting machine is minimized. You can also
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、連続鋳造機に設置された電磁場発生装置の電磁コイルの異常を、電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡に到る前に、診断することのできる異常診断方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object of the present invention is that the abnormality of the electromagnetic coil of the electromagnetic field generator installed in the continuous casting machine leads to the disappearance of insulation of the electromagnetic coil and the short circuit between phases. It is to provide an abnormality diagnosis method that can be diagnosed before.
本発明者等は、上記課題を解決するべく鋭意検討を重ねた。その結果、以下の知見が得られた。 The inventors of the present invention have intensively studied to solve the above problems. As a result, the following knowledge was obtained.
即ち、電磁場発生装置の電磁コイルには、所望の電磁場を印加するために所定量の電力が供給される。例えば、直流型の電磁場発生装置では供給する電源の電流値を、印加すべき電磁場強度に応じて設定している。所定の電流値を供給して静磁場を発生させる場合、電磁コイルを通る回路によって生ずる電圧は、電磁コイルの水冷銅管の抵抗と電気室の電源装置から電磁場発生装置までの電気配線の抵抗との総和に電流を乗算したものとなる。従って、水冷銅管の絶縁テープなどが劣化して漏れ電流などが発生し始めると、電磁コイルの水冷銅管の抵抗が低下し、電磁コイルを通る回路で発生する電圧が低下する。 That is, a predetermined amount of electric power is supplied to the electromagnetic coil of the electromagnetic field generator in order to apply a desired electromagnetic field. For example, in a direct current type electromagnetic field generator, the current value of the power source to be supplied is set according to the electromagnetic field intensity to be applied. When a predetermined current value is supplied to generate a static magnetic field, the voltage generated by the circuit passing through the electromagnetic coil includes the resistance of the water-cooled copper tube of the electromagnetic coil and the resistance of the electrical wiring from the power supply device of the electrical room to the electromagnetic field generator. Is the sum of the current multiplied by the current. Therefore, when the insulation tape of the water-cooled copper tube deteriorates and leakage current or the like starts to occur, the resistance of the water-cooled copper tube of the electromagnetic coil decreases, and the voltage generated in the circuit passing through the electromagnetic coil decreases.
つまり、電気室において、所望する強度の電磁場を得るべく電磁場発生装置に供給した電力値を測定し、測定した電力値の時系列変化を監視することにより、電磁コイルの劣化を診断することができるとの知見が得られた。 That is, in the electric room, the power value supplied to the electromagnetic field generator to obtain an electromagnetic field having a desired intensity is measured, and deterioration of the electromagnetic coil can be diagnosed by monitoring the time series change of the measured power value. And the knowledge was obtained.
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、第1の発明に係る電磁場発生装置の異常診断方法は、連続鋳造機に設置された電磁場発生装置の電磁コイルから所定の強度の電磁場を印加して溶鋼を連続鋳造しているときに前記電磁コイルへ供給される電力を測定し、測定された供給電力の時系列変化に基づいて電磁コイルの異常を診断することを特徴とするものである。 The present invention has been made based on the above knowledge, and the electromagnetic field generator abnormality diagnosis method according to the first aspect of the present invention provides an electromagnetic field having a predetermined strength from an electromagnetic coil of an electromagnetic field generator installed in a continuous casting machine. The power supplied to the electromagnetic coil is measured when the molten steel is continuously cast by applying, and abnormality of the electromagnetic coil is diagnosed based on the time series change of the measured supply power. is there.
第2の発明に係る電磁場発生装置の異常診断方法は、第1の発明において、前記電磁コイルに供給される電力が電流値を一定とする直流電源であって、供給する直流電源の電圧が正常時に比較して10%以上低下したときに電磁コイルに異常が発生したと診断することを特徴とするものである。 An abnormality diagnosis method for an electromagnetic field generator according to a second invention is the DC power supply in which the electric power supplied to the electromagnetic coil has a constant current value in the first invention, and the voltage of the supplied DC power supply is normal. It is characterized by diagnosing that an abnormality has occurred in the electromagnetic coil when it has decreased by 10% or more compared to the time.
本発明によれば、連続鋳造機に設置した電磁場発生装置の異常、つまり電磁場発生装置の電磁コイルを構成する水冷銅管の絶縁テープが劣化する或いは水冷銅管に亀裂が生じて冷却水が滲み出るなどによって漏れ電流が発生するなどの異常を、電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡に到る前に診断することができるので、計画的な電磁場発生装置の交換が可能となり、突発的な交換を回避することができ、それにより、連続鋳造機の稼働率の低下を最小限にすることができる。また、電磁コイルが復旧不可能な相間短絡に到る前に交換できるので、電磁コイルの再使用が可能となる According to the present invention, the electromagnetic field generator installed in the continuous casting machine is abnormal, that is, the insulating tape of the water-cooled copper pipe constituting the electromagnetic coil of the electromagnetic field generator is deteriorated or the water-cooled copper pipe is cracked and the cooling water oozes out. It is possible to diagnose abnormalities such as leakage currents that occur due to the occurrence of electromagnetic leakage before the insulation loss of the electromagnetic coil or short-circuit between the phases is reached. Can be avoided, thereby minimizing the reduction in availability of continuous casters. In addition, since the electromagnetic coil can be replaced before it reaches a short circuit between phases that cannot be recovered, the electromagnetic coil can be reused.
以下、本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically described below.
本発明では、連続鋳造機の鋳型や二次冷却帯に設置された電磁場発生装置の電磁コイルから所定の強度の電磁場を鋳型内の溶鋼や二次冷却帯の鋳片内の未凝固相に印加して鋼を連続鋳造しているときに、前記電磁コイルへ供給される電力を測定し、測定された供給電力の時系列変化を監視し、コイル劣化に伴う電磁コイルの抵抗の低下に伴って生ずる供給電力の変化から、電磁コイルの異常を診断する。 In the present invention, an electromagnetic field of a predetermined strength is applied to the molten steel in the mold and the unsolidified phase in the slab of the secondary cooling zone from the electromagnetic coil of the electromagnetic field generator installed in the mold of the continuous casting machine or the secondary cooling zone. Then, when steel is continuously cast, the power supplied to the electromagnetic coil is measured, the time series change of the measured power supply is monitored, and the resistance of the electromagnetic coil is reduced due to coil deterioration. The abnormality of the electromagnetic coil is diagnosed from the change in the supplied power that occurs.
連続鋳造機で使用される電磁場発生装置としては、鋳型内の溶鋼や鋳片の未凝固相を攪拌するための移動磁場を印加する交流型の電磁場発生装置、及び溶鋼の流れを制動するための静磁場を印加する直流型の電磁場発生装置が使用されているが、交流型電磁場発生装置であってもまた直流型電磁場発生装置であっても本発明を適用することができる。 Electromagnetic field generators used in continuous casting machines include AC-type electromagnetic field generators that apply a moving magnetic field to stir the unsolidified phase of molten steel and slabs in molds, and for braking the flow of molten steel. Although a DC type electromagnetic field generator that applies a static magnetic field is used, the present invention can be applied to either an AC type electromagnetic field generator or a DC type electromagnetic field generator.
以下、スラブ連続鋳造機の鋳型長辺の背面に設置された直流型電磁場発生装置を例として、添付図面を参照して説明する。図1は、直流型電磁場発生装置が配置されたスラブ連続鋳造機鋳型部の側面断面の概略図である。 Hereinafter, a DC electromagnetic field generator installed on the back of the long side of the mold of a slab continuous casting machine will be described as an example with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a side cross-section of a slab continuous casting machine mold portion in which a DC type electromagnetic field generator is arranged.
図1において、スラブ連続鋳造機の鋳型1は、相対する一対の鋳型長辺銅板2と、この鋳型長辺銅板2に挟持された、相対する一対の鋳型短辺銅板(図示せず)と、から構成されており、鋳型長辺銅板2の背面部には、鉛直方向に開削された複数のスリット3が所定間隔で刻まれている。鋳型長辺銅板2の背面には、スリット3を覆うようにしてバックプレート4が、鋳型長辺銅板2に埋め込まれるボルト(図示せず)によって取り付けられており、スリット3が鋳型長辺銅板2を冷却するための冷却水の流路となっている。また、鋳型長辺銅板2の背面上端部及び背面下端部には、鋳型長辺銅板2の幅と同等長さを有する長辺水箱5及び長辺水箱5Aが鋳型長辺銅板2の幅方向全体にわたってそれぞれ設置されており、長辺水箱5Aに接続する給水配管(図示せず)から長辺水箱5Aに供給された冷却水は、長辺水箱5Aによって各スリット3に分配され、各スリット3を通って鋳型長辺銅板2を冷却した後、長辺水箱5に集められ、長辺水箱5に接続する排水配管(図示せず)から流出するように構成されている。鋳型短辺銅板も同様な構造になっている。
In FIG. 1, a mold 1 of a slab continuous casting machine includes a pair of opposed long
バックプレート4の背面には、鋳型長辺銅板2を挟んで2つの電磁場発生装置10が対向して設置されている。電磁場発生装置10の外殻は、内部に水が侵入しないようにシールされた金属製のケースであり、その内部に鉄心と水冷銅管製のコイルとからなる電磁コイル(図示せず)が設置されている。電磁場発生装置10は、鋳型長辺銅板2の幅方向全体を覆っており、鋳造される鋳片9の全幅に電磁場が印加されるようになっている。電磁場発生装置10は電源装置11と結線され、また、電源装置11は、電磁場の強度や印加時期などを制御するための制御装置12と接続されている。この場合、電磁場発生装置10により印加される電磁場は静磁場であり、対向する一方の電磁場発生装置10から他方の電磁場発生装置10に向かって静磁場が印加されるように、2つの電磁場発生装置10,10と電源装置11とが結線されている。図示はしないが、水冷銅管製のコイルに流す冷却水の配管も設置されている。通常、電源装置11及び制御装置12は、連続鋳造機から離れた電気室に配置される。
On the back surface of the
尚、図1では、電磁場発生装置10を浸漬ノズル6の吐出孔6Aよりも鋳造方向下方の位置に設置しているが、吐出孔6Aと同等の位置であっても、また、吐出孔6Aよりも上方であっても構わない。また更に、電磁場発生装置10を上下2段に設置しても構わない。目的に応じて、電磁場発生装置10を配置すればよい。
In FIG. 1, the
鋳型1に、このような構成の電磁場発生装置10を備えたスラブ連続鋳造機において、以下のようにして本発明を実施する。
The present invention is carried out as follows in a slab continuous casting machine provided with the
鋳型1の上方に設置されるタンディッシュ(図示せず)から、タンディッシュの底部に設置した浸漬ノズル6を介して溶鋼7を鋳型1に注入する。溶鋼7は、鋳型1により冷却されて凝固シェル8を形成する。そして、凝固シェル8を外殻とし、内部を未凝固の溶鋼7とする鋳片9を鋳型1の下方に連続的に引抜き、溶鋼7の連続鋳造を実施する。その際、電磁場発生装置10から鋳型1を透過する静磁場を鋳造条件に応じて印加する。具体的には、例えば鋳片9の幅及び鋳造速度に応じて一定の磁場強度が印加されるように、制御装置12によって制御する。
From a tundish (not shown) installed above the mold 1,
静磁場の場合には、電磁場発生装置10の電磁コイルに一定値の直流電流を流すと一定強度の静磁場が得られるので、電源装置11からは鋳造条件に応じて一定値の直流電流が電磁場発生装置10の電磁コイルに供給される。鋳造条件に応じた一定値の直流電流が供給されているときに、電磁場発生装置10の回路で発生する電圧を電源装置11で測定する。電源装置11で測定される電圧は、電磁場発生装置10の電磁コイルを構成する水冷銅管の抵抗と電源装置11から電磁コイルまでの電気配線の抵抗との総和に、供給する電流を乗算したものとなり、従って、水冷銅管の絶縁テープなどが劣化し、漏れ電流などが発生し始めると電磁コイルを構成する水冷銅管の抵抗が低下し、発生する電圧が低下する。つまり、電磁場発生装置10の電磁コイルに供給する電力が低下する。電源装置11から電磁コイルまでの電気配線の抵抗は一定であり、抵抗の変化は電磁コイルに原因すると考えられるからである。
In the case of a static magnetic field, since a static magnetic field having a constant strength can be obtained by flowing a constant DC current through the electromagnetic coil of the
測定された電圧を記録計(図示せず)などに記憶させ、電圧の時系列変化を監視する。当然ながら、同一印加条件のときに測定した電圧で比較する。そして、測定される電圧が低下してきたならば、電磁コイルの劣化が進行しつつあると診断する。電磁コイルの劣化が進行することを放置すると、電磁コイルは相間短絡に到り、再使用不可能となるので、劣化が或る程度進行した時点で、電磁場発生装置10を交換する。連続鋳造設備では、転炉工場の炉修に合わせるなどして定期修理が設けられるので、電磁場発生装置10の交換をこれら定期修理に合わせて実施する。
The measured voltage is stored in a recorder (not shown) or the like, and the time series change of the voltage is monitored. Of course, the comparison is made with the voltage measured under the same application condition. If the measured voltage is lowered, it is diagnosed that the deterioration of the electromagnetic coil is proceeding. If the deterioration of the electromagnetic coil is allowed to proceed, the electromagnetic coil reaches a phase-to-phase short circuit and cannot be reused. Therefore, the
電磁場発生装置10の交換の目安は、整備済の電磁場発生装置10を鋳型長辺銅板2に配置した時点の電圧を基準として、そこから10%以上電圧値が低下している場合とすればよい。つまり、基準の電圧値に対して10%以上低下した場合には異常と判定し、10%以上低下した時点から最短の定期修理に、電磁場発生装置10を交換するようにすればよい。
A guideline for replacement of the
上記説明は、電磁場発生装置10が静磁場を印加する直流型電磁場発生装置の例であるが、リニア型移動磁場を印加する交流型電磁場発生装置であっても基本的には直流型電磁場発生装置と同一であり、供給する電源の電力値の時系列変化から電磁コイルの劣化を診断する。但し、リニア型移動磁場の場合には、電磁力は磁束密度の二乗と周波数とを乗算した値に比例(F=2τσfB2 [F:電磁力、τ:電磁コイルのポールピッチ、σは溶鋼の電気伝導度、f:周波数、B:磁束密度])することから周波数も管理しなければならず、しかも、電圧が周期的に変化するので、直流型電磁場発生装置のように電圧値のみを監視するわけにはいかず、従って、サイクロコンバーターから電磁コイルに印加される三相交流電源を直流に変換し、変換した直流電流の電圧を監視するなどとすることが好ましい。
The above description is an example of a DC type electromagnetic field generator in which the
以上説明したように、本発明によれば、連続鋳造機に設置した電磁場発生装置10の異常を、電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡に到る前に診断することができるので、計画的な電磁場発生装置10の交換が可能となり、突発的な交換を回避することができ、それにより、連続鋳造機の稼働率の低下を最小限にすることができる。また、電磁コイルが復旧不可能な相間短絡に到る前に交換できるので、電磁コイルの再使用が可能となる
As described above, according to the present invention, an abnormality of the
前述した図1に示すような、鋳型長辺銅板の背面に設置された静磁場発生用の直流型電磁場発生装置に、本発明を適用した例を説明する。整備済の直流型電磁場発生装置を配置した鋳型を連続鋳造機に設置し、それ以降、鋳造の毎に電磁場発生装置の回路で発生する電圧を測定した。尚、鋳型を挟んで対向する2つの電磁場発生装置は直流電源と直列に結線された構造である。 An example in which the present invention is applied to a DC magnetic field generator for generating a static magnetic field installed on the back surface of the long-side copper plate as shown in FIG. 1 will be described. A mold with a rectified DC electromagnetic field generator installed was installed in a continuous casting machine, and thereafter, the voltage generated in the circuit of the electromagnetic field generator was measured for each casting. In addition, the two electromagnetic field generators facing each other with the mold sandwiched are connected in series with the DC power source.
図2に、印加電流が1000アンペア以上の印加条件下で測定した電磁場発生装置の回路の抵抗値(電圧/電流)の時系列変化を示す。図2の横軸は整備済の直流型電磁場発生装置を配置した日からの経過日数であり、図2では1日の電圧測定値の平均値を1点で表示している。図2に示すように、配置当初は0.33オーム程度であった抵抗値が、10日目以降から徐々に低下し始め、18日目頃には0.3オーム程度まで低下し、20日目には基準値(0.33オーム)よりも10%以上低い0.27オームまで低下した。 FIG. 2 shows a time-series change in the resistance value (voltage / current) of the circuit of the electromagnetic field generator measured under an applied condition where the applied current is 1000 amperes or more. The horizontal axis in FIG. 2 represents the number of days that have elapsed since the day when the maintained DC type electromagnetic field generator was placed. In FIG. 2, the average value of the voltage measurement values for one day is displayed at one point. As shown in FIG. 2, the resistance value, which was about 0.33 ohms at the beginning of the placement, began to gradually decrease from the 10th day onward, and then decreased to about 0.3 ohms around the 18th day, and the 20th day. The eyes dropped to 0.27 ohm, which is 10% or more lower than the reference value (0.33 ohm).
そこで、最短の修理日である26日目に鋳型とともに一括交換することとした。20日目以降も抵抗値は下がり続けたが、26日目の交換日まで所定強度の静磁場を印加することができ、また、電磁コイルは復旧不可能な相間短絡に到らず、再使用が可能であった。取り外し後の点検の結果、抵抗値が低下した理由は、一方の電磁場発生装置内部での水漏れが原因であることが分った。他方の電磁場発生装置は正常であった。 Therefore, it was decided to replace the mold together with the mold on the 26th day which is the shortest repair date. Although the resistance value continued to decrease after the 20th day, a static magnetic field with a predetermined strength could be applied until the replacement day on the 26th day, and the electromagnetic coil could not be recovered and could not be recovered. Was possible. As a result of inspection after removal, it was found that the reason why the resistance value decreased was due to water leakage inside one of the electromagnetic field generators. The other electromagnetic field generator was normal.
1 鋳型
2 鋳型長辺銅板
3 スリット
4 バックプレート
5 長辺水箱
6 浸漬ノズル
7 溶鋼
8 凝固シェル
9 鋳片
10 電磁場発生装置
11 電源装置
12 制御装置
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