JP2013039588A - Method for monitoring vacuum top casting, and method for terminating vacuum top casting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、真空装置内の鋳型に向けて上方から溶鋼を注入することによって溶鋼を鋳込む真空上注ぎ鋳造の監視方法及び真空上注ぎ鋳造の終了方法に関する。 The present invention relates to a method for monitoring vacuum pouring casting in which molten steel is cast by pouring molten steel from above toward a mold in a vacuum apparatus and a method for ending vacuum pouring casting.
従来より、真空装置内の鋳型に向けて上方から溶鋼を注入することによって溶鋼を鋳込む真空上注ぎ鋳造方法というものがある。
このような真空上注ぎ鋳造方法において、鋳型内に注入した溶鋼の鋳込状態（例えば、鋳型内におけるリアルタイムの溶鋼の鋳込重量や鋳込高さなど）がどのようになっているか監視することは、歩留などを向上するためにも非常に重要なことである。鋳型に溶鋼を注入している状況下で湯面レベルを監視する技術として特許文献１に示すものがある。
Conventionally, there is a vacuum pouring casting method in which molten steel is cast by pouring molten steel from above toward a mold in a vacuum apparatus.
In such a vacuum pouring casting method, monitoring how the molten steel poured into the mold is cast (for example, the real-time molten steel casting weight or casting height in the mold). Is very important for improving yield and the like. Patent Document 1 discloses a technique for monitoring a molten metal surface level in a state where molten steel is injected into a mold.
特許文献１では、真空溶解炉ののぞき窓と、のぞき窓外部に設けられたカメラとを結ぶ光学経路途中に、入射光の一部を別の方向に反射させる鏡を設け、この反射光を測定するために別のカメラを設け、一方のカメラを炉内の監視用とし、他方のカメラを溶湯レベル測定用とし、これら２つのカメラを用いて溶湯レベル（湯面レベル）を測定している。
真空上注ぎ鋳造方法における溶鋼の鋳込み終了を判定するものではないが、鋳型内の溶鋼の湯面レベルを測定する技術として特許文献２及び特許文献３に示すものがある。
In Patent Document 1, a mirror that reflects a part of incident light in another direction is provided in the middle of the optical path connecting the observation window of the vacuum melting furnace and the camera provided outside the observation window, and the reflected light is measured. Therefore, another camera is provided, one camera is used for monitoring the inside of the furnace, the other camera is used for measuring the molten metal level, and these two cameras are used to measure the molten metal level (molten metal level).
Although the end of casting of the molten steel in the vacuum top casting method is not determined, there are techniques shown in Patent Document 2 and Patent Document 3 as techniques for measuring the molten steel surface level in the mold.
特許文献１は、鋳型内の溶鋼をカメラにて撮像して撮像した画像を解析することによって湯面レベルを測定するものであるが、鋳込み時には、溶鋼の飛び散り（スプラッシュ）や発煙などの影響が大であり、カメラで撮像した画像を用いて湯面レベルを正確に求めることは非常に難しいのが実情である。また、特許文献２や特許文献３はカメラではなく非接触センサを用いて湯面レベルを求めているものの、これらに開示された技術を用いたとしても、溶鋼の飛び散りなどが激しい状況下にある真空上注ぎ鋳造では、正確に湯面レベルを求めることは非常に難しいのが実情である。 Patent document 1 measures the molten metal surface level by analyzing the captured image of the molten steel in the mold and analyzing the captured image. However, during casting, there is an influence of splashing of the molten steel, smoke generation, or the like. Actually, it is very difficult to accurately obtain the hot water level using an image captured by a camera. Moreover, although patent document 2 and patent document 3 are using the non-contact sensor rather than a camera and are calculating | requiring the hot_water | molten_metal surface level, even if the technique disclosed by these is used, it is in the situation where splashing of molten steel etc. is intense. In vacuum casting, it is very difficult to accurately determine the level of hot water.
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、鋳込む真空上注ぎ鋳造において鋳込状態を正確に監視することができる真空上注ぎ鋳造の監視方法及び鋳込み終了を正確に行うことができる真空上注ぎ鋳造の終了方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can accurately perform the vacuum top casting monitoring method and the casting end capable of accurately monitoring the casting state in the vacuum top casting. It is an object of the present invention to provide a method for ending vacuum pouring casting.
目的を達成するために、本発明は、次の手段を講じた。
即ち、本発明における課題解決のための技術的手段は、第１容器内の溶鋼を第１容器の下側に設置した第２容器内に注入し、第２容器に注入した溶鋼を当該第２容器の下側に設置した真空装置内の鋳型に注入することによって溶鋼を鋳込む真空上注ぎ鋳造にて、鋳型への溶鋼の鋳込状態を監視するにあたっては、第１容器の重量と第２容器内の湯面レベルとに基づいて鋳型への鋳込量を求める鋳込量算出工程と、鋳型内の溶鋼の湯面レベルを測定する湯面レベル測定工程と、鋳込量算出工程で求めた鋳込量と湯面レベル測定工程で求めた湯面レベルのいずれか一方を用いて鋳込状態を監視する鋳込状態監視工程とを有することを特徴とする。
In order to achieve the object, the present invention has taken the following measures.
That is, the technical means for solving the problem in the present invention is to inject the molten steel in the first container into the second container installed below the first container, and the molten steel injected into the second container. In monitoring the casting state of the molten steel into the mold by vacuum top casting in which the molten steel is cast by pouring the molten steel into the mold in the vacuum device installed on the lower side of the container, the weight of the first container and the second Obtained by the casting amount calculation process for determining the casting amount into the mold based on the molten metal level in the container, the molten metal level measurement process for measuring the molten steel level in the mold, and the casting amount calculation process. And a casting state monitoring step of monitoring the casting state using either one of the casting amount and the molten metal level obtained in the molten metal level measurement step.
鋳込量算出工程では、第１容器の重量をロードセルにより測定すると共に、第２容器内の溶鋼の湯面レベルを非接触型の測定器で測定することを特徴とする。
鋳込量算出工程では、第１容器から第２容器へ注入された溶鋼重量と、第２容器内の湯面レベルから算出された第２容器内の溶鋼重量とから、鋳型への鋳込量を求めることを特徴とする。
In the casting amount calculation step, the weight of the first container is measured by a load cell, and the level of molten steel in the second container is measured by a non-contact type measuring device.
In the casting amount calculation step, the casting amount into the mold is calculated based on the molten steel weight injected from the first container into the second container and the molten steel weight in the second container calculated from the level of the molten metal in the second container. It is characterized by calculating | requiring.
鋳込状態監視工程では、鋳込量算出工程で求めた鋳型内の溶鋼重量が予め設定された溶鋼重量に達しているか否かを監視する、又は湯面レベル測定工程で求めた鋳型内の湯面レベルが予め設定された湯面レベルに達しているか否かを監視することを特徴とする。
真空上注ぎ鋳造の終了方法では、上述した真空上注ぎ鋳造の監視方法の鋳込状態監視工程の結果に基づいて、鋳型への鋳込を終了する。
In the casting state monitoring process, it is monitored whether the molten steel weight in the mold obtained in the casting amount calculation process has reached a preset molten steel weight, or the hot water in the mold obtained in the molten metal level measurement process. It is characterized by monitoring whether or not the surface level has reached a preset hot water surface level.
In the method of finishing the vacuum top casting, casting into the mold is finished based on the result of the casting state monitoring step of the above-described vacuum top casting monitoring method.
本発明によれば、真空上注ぎ鋳造において、鋳込状態を正確に監視することができると共に、鋳込み終了を正確に行うことができる。 According to the present invention, in the vacuum top casting, the casting state can be accurately monitored, and the casting can be accurately finished.
以下、真空上注ぎ鋳造の監視方法及び真空上注ぎ鋳造の終了方法について図を基に説明する。本発明の真空上注ぎ鋳造の監視方法は、真空上注ぎ鋳造装置にて溶鋼の鋳込みを行っている状況下にて、鋳型内におけるリアルタイムの溶鋼の鋳込重量や鋳込高さなどの所謂、鋳込状態を監視するものである。
まず、真空上注ぎ鋳造装置について説明する。
Hereinafter, a method for monitoring vacuum top casting and a method for finishing vacuum top casting will be described with reference to the drawings. The monitoring method of the vacuum top casting of the present invention is a so-called real-time casting weight or casting height of the molten steel in the mold under the situation where the casting of the molten steel is performed by a vacuum top casting apparatus. It monitors the casting state.
First, the vacuum top casting apparatus will be described.
図１に示すように、真空上注ぎ鋳造装置１は、上流工程にて精錬処理を行った溶鋼２が装入された第１容器３と、この第１容器３の下側に設置され且つ第１容器３内の溶鋼２が注入される第２容器４と、この第２容器４の下側に設置された真空装置５内に設けられ且つ第２容器４内の溶鋼２が注入される鋳型６とを備えている。説明の便宜上、第１容器３のことを「親鍋」、第２容器４のことを「中間鍋」とする。 As shown in FIG. 1, a vacuum top casting apparatus 1 includes a first container 3 in which molten steel 2 that has been subjected to a refining process in an upstream process is placed, a lower side of the first container 3, and a first container 3. A second container 4 into which the molten steel 2 in one container 3 is injected, and a mold provided in the vacuum device 5 installed below the second container 4 and into which the molten steel 2 in the second container 4 is injected 6 is provided. For convenience of explanation, the first container 3 is referred to as “parent pot”, and the second container 4 is referred to as “intermediate pot”.
親鍋３は、転炉や電気炉などの精錬炉で出鋼された溶鋼２を受鋼して、溶鋼２を中間鍋４に注入するもので、溶鋼２を中間鍋４に注入するための第１ノズル７が設けられている。中間鍋４に溶鋼２を注入する際には、親鍋３は、クレーン８によって精錬炉から真空上注ぎ鋳造を行う鋳造ステーションまで運搬される。
クレーン８には吊り下げた親鍋３の重量を測定するための重量測定器（ロードセル）１０が設けられており、このロードセル１０によって親鍋３の重量が測定できるようになっている。ロードセル１０で測定した測定値（重量）は、操作室等に設置されたコンピュータ１１に出力されるようになっている。
The master pan 3 receives the molten steel 2 produced in a refining furnace such as a converter or an electric furnace, and injects the molten steel 2 into the intermediate pan 4 for injecting the molten steel 2 into the intermediate pan 4. A first nozzle 7 is provided. When pouring the molten steel 2 into the intermediate pan 4, the master pan 3 is transported by the crane 8 from the smelting furnace to a casting station that performs vacuum top casting.
The crane 8 is provided with a weight measuring device (load cell) 10 for measuring the weight of the suspended main pot 3, and the load cell 10 can measure the weight of the main pot 3. The measurement value (weight) measured by the load cell 10 is output to a computer 11 installed in an operation room or the like.
中間鍋４は、親鍋３が鋳造ステーションでクレーン８により吊り下げられている状態において、親鍋３の下側で且つ真空装置５の上側に設置されるものである。この中間鍋４には、真空装置５（後述する真空タンク１２）の上蓋１３を貫通していて当該中間鍋４内の溶鋼２を鋳型６に注入するための第２ノズル１４が設けられている。
中間鍋４には、当該中間鍋４に注入された溶鋼２の湯面レベル（湯面の高さ）を測定する第１レベル測定器１５が設けられている。この第１レベル測定器１５は、溶鋼２に接触せずに湯面レベルを測定する非接触型のもので、溶鋼２との距離をレーザ光によって測定するレーザ距離計１６と、このレーザ距離計１６から出射したレーザ光又は溶鋼２から反射したレーザ光を反射する反射板１７とを備えている。レーザ距離計１６は、中間鍋４の外側に設置され、反射板１７は中間鍋４の上方に設置されている。これにより、レーザ距離計１６は、溶鋼２などの輻射熱の影響が少なく、離れた箇所からでも中間鍋４内の溶鋼２の湯面レベル（第１湯面レベルということがある）を測定することができ、この第１湯面レベルは、コンピュータ１１に出力されるようになっている。
The intermediate pan 4 is installed below the master pan 3 and above the vacuum device 5 in a state where the master pan 3 is suspended by the crane 8 at the casting station. The intermediate pan 4 is provided with a second nozzle 14 that penetrates the upper lid 13 of the vacuum device 5 (a vacuum tank 12 described later) and injects the molten steel 2 in the intermediate pan 4 into the mold 6. .
The intermediate pan 4 is provided with a first level measuring device 15 that measures the molten metal level (the height of the molten metal surface) of the molten steel 2 injected into the intermediate pan 4. The first level measuring instrument 15 is a non-contact type that measures the surface level of the molten steel without contacting the molten steel 2, a laser distance meter 16 that measures the distance from the molten steel 2 with laser light, and the laser distance meter. And a reflecting plate 17 that reflects the laser beam emitted from 16 or the laser beam reflected from the molten steel 2. The laser distance meter 16 is installed outside the intermediate pan 4, and the reflector 17 is installed above the intermediate pan 4. Thereby, the laser rangefinder 16 is less affected by the radiant heat of the molten steel 2 and measures the molten metal level of the molten steel 2 in the intermediate pan 4 (sometimes referred to as the first molten metal level) even from a distant place. The first hot water level is output to the computer 11.
真空装置５は、鋳型６を設置すると共に内部が略真空状態となる真空タンク１２と、この真空タンク１２内に設置された鋳型６とを備えている。真空タンク１２は、鋳型６の全体を取り囲んでいて真空引きするための排気口１８が設けられている。
真空装置５には、鋳型６に注入された溶鋼２の湯面レベルを測定する第２レベル測定器１９が設けられている。この第２レベル測定器１９は、溶鋼２に接触せずに湯面レベルを測定する非接触型のもので、溶鋼２との距離をマイクロ波によって測定するマイクロ波レベル計から構成されている。このマイクロ波レベル計１９は、上蓋１３の外側に設置されて、上蓋１３から鋳型６内の溶鋼２にマイクロ波を出射することにより、鋳型６内の湯面レベル（第２湯面レベル）を測定することができ、この第２湯面レベルは、コンピュータ１１（プロコンなど）に出力されるようになっている。
The vacuum device 5 includes a vacuum tank 12 in which a mold 6 is set and the inside is in a substantially vacuum state, and a mold 6 installed in the vacuum tank 12. The vacuum tank 12 is provided with an exhaust port 18 that surrounds the entire mold 6 and is evacuated.
The vacuum device 5 is provided with a second level measuring device 19 that measures the surface level of the molten steel 2 injected into the mold 6. The second level measuring device 19 is a non-contact type that measures the surface level of the molten steel without contacting the molten steel 2 and is composed of a microwave level meter that measures the distance from the molten steel 2 by microwaves. The microwave level meter 19 is installed outside the upper lid 13, and emits microwaves from the upper lid 13 to the molten steel 2 in the mold 6, so that the molten metal level (second molten metal level) in the mold 6 is set. The second hot water level can be measured and is output to the computer 11 (such as a computer).
鋳型６は、有底状のものであって、真空タンク１２の上蓋１３を貫通する第２ノズル１４の下側に設置されている。この鋳型６は、主に、定盤２０と、この定盤２０から上方に立ち上がる本体部（鋳型本体）２１と、この本体部２１の上部側に設けられた押湯部２２とから構成されている。
［真空上注ぎ鋳造の監視方法］
このような真空上注ぎ鋳造装置１を用いて溶鋼２の鋳込みを行うにあたっては、まず、電気炉又は転炉などの精錬炉で出鋼した溶鋼２が装入された親鍋３を鋳造ステーションに移動させる。そして、親鍋３内の溶鋼２を、第１ノズルを介して当該親鍋３の下側に設置した中間鍋４に注入する。また、中間鍋４内の溶鋼２を、第２ノズル１４を介して当該中間鍋４の下側に設置した鋳型６に注入する。中間鍋４内の溶鋼２を鋳型６に注入する際には、真空装置５（真空タンク１２）を真空状態にする。このように、溶鋼２を鋳型６内に注入して溶鋼２の鋳込みを行っている間は、鋳型６内の溶鋼２がどのような状態になっているか知るために、溶鋼２の鋳込状態を監視する。
The casting mold 6 has a bottomed shape and is installed below the second nozzle 14 that penetrates the upper lid 13 of the vacuum tank 12. The mold 6 mainly includes a surface plate 20, a main body portion (mold main body) 21 that rises upward from the surface plate 20, and a feeder 22 provided on the upper side of the main body portion 21. Yes.
[Monitoring method of casting over vacuum]
In casting molten steel 2 using such a vacuum top pouring and casting apparatus 1, first, a main pot 3 in which molten steel 2 produced in a refining furnace such as an electric furnace or a converter is charged is used as a casting station. Move. And the molten steel 2 in the parent pot 3 is poured into the intermediate pot 4 installed on the lower side of the parent pot 3 through the first nozzle. Further, the molten steel 2 in the intermediate pan 4 is poured into the mold 6 installed below the intermediate pan 4 via the second nozzle 14. When the molten steel 2 in the intermediate pan 4 is poured into the mold 6, the vacuum device 5 (vacuum tank 12) is brought into a vacuum state. In this way, while the molten steel 2 is poured into the mold 6 and the molten steel 2 is cast, in order to know the state of the molten steel 2 in the mold 6, the molten steel 2 is cast. To monitor.
以下、図２〜４を用いて溶鋼２の鋳込状態を監視する監視方法を、真空上注ぎ鋳造方法と共に説明する。なお、後述する様々な計算は、コンピュータ１１で行う。
本発明においては、鋳込量算出工程にて鋳型６に鋳込んだ溶鋼２の鋳込量を求める一方で、湯面レベル測定工程にて鋳型６内の溶鋼２の第２湯面レベルを測定し、これら鋳込量と第２湯面レベルとの少なくともいずれか一方を用いて溶鋼２の鋳込状態を監視することとしている。
Hereinafter, the monitoring method for monitoring the casting state of the molten steel 2 will be described with reference to FIGS. Various calculations described later are performed by the computer 11.
In the present invention, while determining the casting amount of the molten steel 2 cast into the mold 6 in the casting amount calculation step, the second molten metal level of the molten steel 2 in the mold 6 is measured in the molten metal level measurement step. Then, the casting state of the molten steel 2 is monitored using at least one of the casting amount and the second molten metal surface level.
鋳込量算出工程では、ロードセル１０によって測定した親鍋３の重量（溶鋼重量と風袋重量とを含む）と、非接触型の測定器であるレーザ距離計１６で測定した中間鍋４内の溶鋼２の第１湯面レベルとを用いて鋳込量を求めることとしている。即ち、鋳込量算出工程では、中間鍋４内の第１湯面レベルから中間鍋４内の溶鋼重量を求め、この中間鍋４内の溶鋼重量と親鍋３の溶鋼重量とから鋳型６に鋳込んだ溶鋼２の鋳込量を求める。 In the casting amount calculation process, the weight of the master pan 3 (including the molten steel weight and the tare weight) measured by the load cell 10 and the molten steel in the intermediate pan 4 measured by the laser distance meter 16 which is a non-contact type measuring instrument. The first casting level is used to determine the casting amount. That is, in the casting amount calculation step, the molten steel weight in the intermediate pan 4 is obtained from the first molten metal surface level in the intermediate pan 4, and the molten steel weight in the intermediate pan 4 and the molten steel weight in the master pan 3 are added to the mold 6. The casting amount of the cast molten steel 2 is obtained.
図２のステップ１〜ステップ６は、鋳造（造塊）を開始してから鋳込量を求めるまでの流れ（鋳込量算出工程）を示したものである。中間鍋４の大きさや使用回数によっては中間鍋４の内容積が変わることから、まず、ステップ１では、使用する中間鍋４の種類（内径、高さ）、中間鍋４の使用回数の設定をする。この中間鍋４の種類及び使用回数の設定は、鋳造開始後又は鋳造開始前に行う。 Steps 1 to 6 in FIG. 2 show a flow (casting amount calculation step) from the start of casting (ingot making) to the determination of the casting amount. Since the inner volume of the intermediate pan 4 changes depending on the size and the number of times of use of the intermediate pan 4, first, in step 1, the type (inner diameter, height) of the intermediate pan 4 to be used and the number of uses of the intermediate pan 4 are set. To do. The setting of the kind and the number of times of use of the intermediate pan 4 is performed after the start of casting or before the start of casting.
ステップ２では、初期設定にて設定された中間鍋４の使用回数から現状の中間鍋４の内径を決定する。中間鍋４を使用すると付着物等の増加が増加するため、例えば、使用回数が１回増加する毎に中間鍋４の内径が１０ｍｍ程度減少することがある。なお、使用回数に応じた中間鍋４の内径の変化量は過去の操業実績によって決定する。
ステップ１及びステップ２（初期設定）では、今回のチャージによる中間鍋４の大きさ（内径、高さ）等が決定し、後述するように、中間鍋４の大きさとレーザ距離計１６による第１湯面レベルとから、中間鍋４内の溶鋼重量を求めることができる。
In Step 2, the inner diameter of the current intermediate pan 4 is determined from the number of times of use of the intermediate pan 4 set in the initial setting. When the intermediate pan 4 is used, the amount of deposits and the like increases, so that for example, the inner diameter of the intermediate pan 4 may decrease by about 10 mm each time the number of uses increases. In addition, the variation | change_quantity of the internal diameter of the intermediate | middle pan 4 according to the frequency | count of use is determined by the past performance record.
In step 1 and step 2 (initial setting), the size (inner diameter, height) of the intermediate pan 4 by the current charging is determined, and the size of the intermediate pan 4 and the first by the laser rangefinder 16 are determined as will be described later. The molten steel weight in the intermediate pan 4 can be determined from the hot water level.
ステップ３では、鋳造開始後、レーザ距離計１６からレーザ光を出射して中間鍋４内の溶鋼２の第１湯面レベルを測定する。例えば、レーザ距離計１６から中間鍋４の底部までの光路距離（レーザ距離計１６から反射板１７までの距離＋反射板１７から中間鍋４の上部までの距離＋中間鍋４の高さ）から、レーザ距離計１６で測定した測定値を引くことによって、第１湯面レベルを求めることができる。 In step 3, after casting starts, laser light is emitted from the laser distance meter 16 to measure the first molten metal level of the molten steel 2 in the intermediate pan 4. For example, from the optical path distance from the laser distance meter 16 to the bottom of the intermediate pan 4 (distance from the laser distance meter 16 to the reflector 17 + distance from the reflector 17 to the top of the intermediate pan 4 + height of the intermediate pan 4) By subtracting the measured value measured by the laser distance meter 16, the first molten metal surface level can be obtained.
なお、鋳造を行うにあたっては、例えば、１３０〜３００ｔｏｎの鋼塊を鋳造（造塊）することとし、真空装置５（真空タンク１２）の真空度は０．５ｔｏｒｒとし、鋳型６に注入する溶鋼２の注入速度は、４ｔｏｎ／ｍｉｎ〜８ｔｏｎ／ｍｉｎとし、中間鍋４に注入する溶鋼２の注入速度は、４ｔｏｎ／ｍｉｎ〜８ｔｏｎ／ｍｉｎとし、親鍋３の受鋼の溶鋼重量は５０ｔｏｎ〜１４０ｔｏｎ、中間鍋４の受鋼の溶鋼重量は、４０ｔｏｎ又は６０ｔｏｎとしている。レーザ距離計１６は神戸製鋼製であり、測定距離は０．５ｍ〜１０ｍ、分解能は１ｍｍである。レーザ距離計１６での測定は当業者常法通りに行う。 In casting, for example, a steel ingot of 130 to 300 tons is cast (ingoted), the vacuum degree of the vacuum device 5 (vacuum tank 12) is 0.5 torr, and the molten steel 2 to be injected into the mold 6 is cast. The injection rate of 4 ton / min to 8 ton / min, the injection rate of the molten steel 2 to be injected into the intermediate pan 4 is 4 ton / min to 8 ton / min, and the molten steel weight of the receiving steel of the master pan 3 is 50 ton to 140 ton, The molten steel weight of the steel receiving of the intermediate pan 4 is 40 ton or 60 ton. The laser distance meter 16 is made of Kobe Steel, the measurement distance is 0.5 m to 10 m, and the resolution is 1 mm. The measurement with the laser distance meter 16 is carried out in the same manner as those skilled in the art.
ステップ４では、中間鍋４内の溶鋼２の第１湯面レベルから中間鍋４内の溶鋼重量を求める。具体的は、初期設定に基づいて設定した中間鍋４の内径、高さ及び第１湯面レベルから中間鍋４に注入された溶鋼２の体積を、例えば、円錐台体積計算の公式などを用いて求め、求めた溶鋼２の体積に溶鋼２の比重を掛けることによって、中間鍋４の溶鋼重量を求める。 In step 4, the molten steel weight in the intermediate pan 4 is obtained from the first molten metal level of the molten steel 2 in the intermediate pan 4. Specifically, the volume of the molten steel 2 injected into the intermediate pan 4 from the inner diameter and height of the intermediate pan 4 set based on the initial setting and the first molten metal surface level is used, for example, the formula for calculating the volume of the truncated cone. The molten steel weight of the intermediate pan 4 is determined by multiplying the determined volume of the molten steel 2 by the specific gravity of the molten steel 2.
ステップ５では、親鍋３の重量をロードセル１０によって測定しておき、親鍋３の重量から親鍋３の風袋重量を差し引くことによって親鍋３の溶鋼重量（現溶鋼重量という）を求める。ここで、予め鋳造開始時の親鍋３の溶鋼重量（初期溶鋼重量という）を求めておき、初期溶鋼重量から現溶鋼重量を差し引くことによって、親鍋３から中間鍋４に注入した溶鋼重量（移注量という）を求める。なお、複数回に亘って親鍋３を取り替えて鋳造を行う場合は、親鍋３から中間鍋４に注入した移注量を累積する。また、親鍋３の重量を測定するロードセル１０はクレーン８に設けたもので測定重量は０．５〜３００ｔｏｎであり、分解能は０．５ｔｏｎであるものを用いた。ロードセル１０による親鍋３の重量の測定は、当業者常法通りに行った。 In step 5, the weight of the master pan 3 is measured by the load cell 10, and the molten steel weight of the master pan 3 (referred to as the current molten steel weight) is obtained by subtracting the tare weight of the master pan 3 from the weight of the master pan 3. Here, the molten steel weight (referred to as initial molten steel weight) at the start of casting is obtained in advance, and the molten steel weight injected from the parent pot 3 into the intermediate pot 4 by subtracting the current molten steel weight from the initial molten steel weight ( (Referred to as the amount transferred). In addition, when performing the casting by replacing the parent pot 3 over a plurality of times, the amount of transfer injected from the parent pot 3 to the intermediate pot 4 is accumulated. Moreover, the load cell 10 which measures the weight of the parent pot 3 was provided in the crane 8, the measurement weight was 0.5-300 ton, and the resolution | decomposability was 0.5 ton. The measurement of the weight of the parent pot 3 by the load cell 10 was performed according to a conventional method for those skilled in the art.
ステップ６では、移注量から中間鍋４内の溶鋼重量を差し引くことによって鋳型６に鋳込んだ鋳込量を求める。
図３のステップ１０〜ステップ１３は、鋳造（造塊）を開始してから鋳型６内の溶鋼２の第２湯面レベルを求めるまでの流れ（湯面レベル測定工程）を示したものである。第２湯面レベルを測定するマイクロ波レベル計１９は真空タンク１２の上部に設けられているため、第２湯面レベルを求めるにあたっては真空タンク１２や鋳型６の大きさ等が必要であるため、まず、ステップ１０では、真空タンク１２や鋳型６の種類を設定する。図５に示すように、ステップ１１では、設定された真空タンク１２や鋳型６によってタンク深さ、定盤２０の高さ、マイクロ波レベル計１９の角度θを決定する。
In step 6, the casting amount cast into the mold 6 is determined by subtracting the molten steel weight in the intermediate pan 4 from the transferred amount.
Steps 10 to 13 in FIG. 3 show a flow (starting surface level measurement process) from the start of casting (ingot making) to obtaining the second surface level of the molten steel 2 in the mold 6. . Since the microwave level meter 19 for measuring the second molten metal level is provided in the upper part of the vacuum tank 12, the size of the vacuum tank 12 and the mold 6 is necessary for obtaining the second molten metal level. First, in step 10, the types of the vacuum tank 12 and the mold 6 are set. As shown in FIG. 5, in step 11, the tank depth, the height of the surface plate 20, and the angle θ of the microwave level meter 19 are determined by the set vacuum tank 12 and mold 6.
ステップ１２では、マイクロ波レベル計１９からマイクロ波を照射して、鋳型６内の溶鋼２の湯面で反射した測定距離を測定する。マイクロ波レベル計１９は神戸製鋼製であって、測定距離は１ｍ〜２０ｍ、分解能は１ｍｍである。マイクロ波レベル計１９の測定は当業者常法通りに行う。
ステップ１３にて、ステップ１０で予め設定されたタンク深さ、定盤２０の高さ及びマイクロ波レベル計１９の角度θから第２湯面レベルを算出する。例えば、第２湯面レベルを、「第２湯面レベル＝タンク深さ−湯面距離−定盤の高さ」にて求める。湯面距離は、「湯面距離＝測定距離×マイクロ波レベル計１９の角度θ」である。なお、図５に示すように、計算に用いるタンク深さは、「タンク深さ＝マイクロ波レベル計１９から鋳型６の底部（定盤２０の上面）までの垂直距離＋定盤２０の高さ」とするとよい。
［真空上注ぎ鋳造の終了方法］
さて、上述したように、鋳込の終了を判定するためには、鋳型６内の溶鋼２の鋳込状態を知る必要がある。
In step 12, the microwave is irradiated from the microwave level meter 19, and the measurement distance reflected by the molten metal surface of the molten steel 2 in the mold 6 is measured. The microwave level meter 19 is made of Kobe Steel and has a measurement distance of 1 to 20 m and a resolution of 1 mm. The measurement of the microwave level meter 19 is carried out in the usual way by those skilled in the art.
In step 13, the second molten metal level is calculated from the tank depth preset in step 10, the height of the surface plate 20, and the angle θ of the microwave level meter 19. For example, the second hot water surface level is obtained by “second hot water surface level = tank depth−water surface distance−surface plate height”. The hot water surface distance is “hot water surface distance = measured distance × angle θ of the microwave level meter 19”. As shown in FIG. 5, the tank depth used for the calculation is “tank depth = vertical distance from the microwave level meter 19 to the bottom of the mold 6 (the upper surface of the surface plate 20) + the height of the surface plate 20. "
[How to finish casting on vacuum]
As described above, in order to determine the end of casting, it is necessary to know the casting state of the molten steel 2 in the mold 6.
鋳型６への鋳込の終了を判定するにあたっては、鋳型６内の溶鋼２の第２湯面レベルを監視し、湯面レベルが鋳込み終了の位置に達したときに鋳込み終了と判定することが考えられる。
このよく用いられている手法では、所定長さの下り棒を用意し、この下り棒を鋳型６の上端（押湯部２２の上端）に吊して、吊した下り棒の先端部が鋳込み終了の位置となるようセッティングする。そして、溶鋼２の鋳込み中には、真空タンク１２の上蓋１３に設けた覗き窓から鋳型６内の溶鋼２の第２湯面が下り棒の先端部に達しているかどうかを目視し、目視にて鋳型６内の溶鋼２の第２湯面レベルが下り棒の先端に達したときに鋳込の終了と判定する。
In determining the end of casting in the mold 6, the second molten metal level of the molten steel 2 in the mold 6 is monitored, and it is determined that casting is completed when the molten metal level reaches the position of the casting end. Conceivable.
In this often used method, a descending rod having a predetermined length is prepared, and the descending rod is suspended from the upper end of the mold 6 (the upper end of the feeder unit 22). Set to the position. During casting of the molten steel 2, it is visually checked whether the second molten metal surface of the molten steel 2 in the mold 6 has reached the tip of the descending bar from the viewing window provided on the upper lid 13 of the vacuum tank 12. Then, when the second molten metal level of the molten steel 2 in the mold 6 reaches the tip of the descending bar, it is determined that casting is finished.
しかしながら、このように下り棒を用いて溶鋼２の湯面レベルを監視しながら鋳込の終了を判定する場合は、その判定が非常に難しい場合がある。例えば、中間鍋４の溶鋼２を鋳型６に注入している状況下において、第２ノズル１４から鋳型６へ注入する溶鋼２が広がる場合がある。このように溶鋼２が広がってしまうと視界が邪魔されて下り棒の先端部が見えにくく鋳込の終了の判定が難しくなったり、広がった溶鋼２が下り棒にかかってしまって溶鋼２の熱により下り棒が溶けてしまうことがある。このように物理的に下り棒を用いて鋳込の終了を判定するために鋳込状態を監視することは難しい場合がある。 However, when determining the end of casting while monitoring the molten metal surface level of the molten steel 2 using the down rod in this way, the determination may be very difficult. For example, in a situation where the molten steel 2 in the intermediate pan 4 is being poured into the mold 6, the molten steel 2 poured into the mold 6 from the second nozzle 14 may spread. If the molten steel 2 spreads out in this way, the field of view is obstructed and it is difficult to see the tip of the descending rod, and it is difficult to determine the end of casting, or the spread molten steel 2 is caught on the descending rod and the heat of the molten steel 2 May cause the down rod to melt. In this way, it may be difficult to monitor the casting state in order to physically determine the end of casting using the down rod.
そこで、本発明によれば、鋳込量算出工程にて鋳型６への鋳込量を求め、鋳込状態監視工程にて、求めた鋳込量が予め設定された溶鋼重量（目標重量）に達しているか否かによって鋳込の終了を判定したり、湯面レベル測定工程でマイクロ波レベル計１９によって鋳型６内の第２湯面レベルを測定し、鋳込状態監視工程にて、測定した第２湯面レベルが、鋳込の終了となる湯面レベル（目標湯面レベル）に達しているか否かによって鋳込の終了を判定することとしている。 Therefore, according to the present invention, the casting amount to the mold 6 is obtained in the casting amount calculation step, and the obtained casting amount is set to the preset molten steel weight (target weight) in the casting state monitoring step. The end of casting is determined by whether or not it has been reached, or the second molten metal level in the mold 6 is measured by the microwave level meter 19 in the molten metal level measuring process, and is measured in the casting condition monitoring process. The end of casting is determined based on whether or not the second hot water surface level has reached a hot water surface level (target hot water surface level) at which casting ends.
図４のステップ２０〜ステップ２５は、鋳込状態監視工程を示したものである。
ステップ２０では、溶鋼２を鋳型６に鋳込んでいる間において、第２湯面レベルが測定できていて第２湯面レベルを用いて、残りの湯面レベル（残り高さ）が求められる状況であるか否かを判定する。残り高さは、鋳込の終了となる目標湯面レベルから現状の第２湯面レベルを差し引くことによって求めることができる。
Steps 20 to 25 in FIG. 4 show the casting state monitoring process.
In step 20, while the molten steel 2 is being cast into the mold 6, the second molten metal level can be measured, and the remaining molten metal level (remaining height) is obtained using the second molten metal level. It is determined whether or not. The remaining height can be obtained by subtracting the current second hot water surface level from the target hot water surface level at which casting is finished.
ステップ２１では、残り高さが算出できる状況下（ステップ２０、ＹＥＳ）で、第２湯面レベル（湯面）の変動幅が所定値以下であるか否かを判定する。溶鋼２を鋳込中において溶鋼２が押湯部２２に差し掛かったときに溶鋼２の湯面が大きく揺れる場合がある。このような場合は、第２湯面レベルを用いた場合での鋳込の終了を判定することは難しいため、ステップ２１にて、湯面の変動幅が所定値以下であるかどうかを判定している。 In step 21, it is determined whether or not the fluctuation range of the second hot water surface level (water surface) is equal to or less than a predetermined value in a situation where the remaining height can be calculated (step 20, YES). When the molten steel 2 reaches the feeder 22 during casting of the molten steel 2, the molten metal surface of the molten steel 2 may shake greatly. In such a case, since it is difficult to determine the end of casting when the second molten metal level is used, it is determined in step 21 whether or not the fluctuation range of the molten metal surface is a predetermined value or less. ing.
ステップ２１において、湯面の変動幅が所定値以下で揺れが小さい場合（ステップ２１、ＹＥＳ）は、ステップ２２に進む。
ステップ２２では、ステップ２０で求めた残り高さが所定範囲内であるか否かの判定を行い、残り高さが所定範囲内であれば（ステップ２２、ＹＥＳ）であれば、ステップ２３に進み、鋳込を終了する。例えば、ステップ２２において、残り高さ≦０ｍｍ（所定範囲内）であると、ステップ２３に進み、中間鍋４から鋳型６への溶鋼２の注入を停止して、鋳込を終了する。
In step 21, when the fluctuation range of the molten metal surface is not more than a predetermined value and the fluctuation is small (step 21, YES), the process proceeds to step 22.
In step 22, it is determined whether or not the remaining height obtained in step 20 is within a predetermined range. If the remaining height is within the predetermined range (step 22, YES), the process proceeds to step 23. Finish casting. For example, if the remaining height is equal to or less than 0 mm (within a predetermined range) in step 22, the process proceeds to step 23, the injection of the molten steel 2 from the intermediate pot 4 into the mold 6 is stopped, and the casting is finished.
なお、通常であれば、残り高さが０ｍｍとなった時点（第２湯面レベル＝目標湯面レベル）で鋳込の終了とするが、真空度によっては第２湯面レベルが多少上昇してしまう場合もあるため、残り高さがマイナスであっても鋳込の終了とする場合がある。
一方、ステップ２２において、残り高さが所定範囲内ではなく、第２湯面レベルが目標湯面レベルから離れている状況下では、再び第２湯面レベルを測定して処理を繰り返す。
Normally, casting ends when the remaining height becomes 0 mm (second molten metal level = target molten metal level), but the second molten metal level slightly increases depending on the degree of vacuum. Therefore, casting may end even if the remaining height is negative.
On the other hand, in step 22, when the remaining height is not within the predetermined range and the second hot water surface level is away from the target hot water surface level, the second hot water surface level is measured again and the process is repeated.
さて、ステップ２０において、第２湯面レベルを測定できず、残り高さ求められない場合（ステップ２０、Ｎｏ）、又は、ステップ２１において、湯面の変動幅が所定値を超えていて揺れが大きい場合（ステップ２１、Ｎｏ）は、ステップ２４に進む。
ステップ２４では、鋳込量算出工程にて求めた鋳込量が溶鋼重量（目標重量）に達しているか否かを知るために、目標重量から鋳込量を差し引くことによって、鋳込の終了となるまでの残りの溶鋼重量（残り溶鋼重量という）を求める。ステップ２５では、ステップ２４で求めた残り溶鋼重量が、所定範囲内であるか否かの判定を行い、残り溶鋼重量が所定範囲内であれば（ステップ２５、ＹＥＳ）であれば、ステップ２３に進み、鋳込を終了する。例えば、ステップ２５において、残り溶鋼重量≦０ｋｇ（所定範囲内）であると、ステップ２３に進み、中間鍋４から鋳型６への溶鋼２の注入を停止して、鋳込を終了する。
Now, in Step 20, when the second hot water level cannot be measured and the remaining height cannot be obtained (No in Step 20), or in Step 21, the fluctuation range of the hot water surface exceeds a predetermined value and the shaking occurs. If larger (No at Step 21), the process proceeds to Step 24.
In step 24, in order to know whether or not the casting amount obtained in the casting amount calculation step has reached the molten steel weight (target weight), by subtracting the casting amount from the target weight, The remaining molten steel weight until it becomes (referred to as the remaining molten steel weight) is obtained. In step 25, it is determined whether or not the remaining molten steel weight obtained in step 24 is within a predetermined range. If the remaining molten steel weight is within the predetermined range (step 25, YES), the process proceeds to step 23. Proceed and finish casting. For example, if the remaining molten steel weight ≦ 0 kg (within a predetermined range) in step 25, the process proceeds to step 23, the injection of the molten steel 2 from the intermediate pan 4 into the mold 6 is stopped, and the casting is finished.
以上、本発明によれば、鋳込量算出工程にて鋳型６への鋳込量を求め、湯面レベル測定工程にて鋳型６内の溶鋼２の第２湯面レベルを測定し、鋳込量と第２湯面レベルの少なくともいずれか一方を用いて鋳込状態を監視しているため、正確に鋳込状態を判定することができる。特に、鋳込みが終盤にかかり、鋳型６内の溶鋼２の湯面が大きく揺れている場合には、溶鋼重量によって鋳込の終了の判定を正確にすることができ、湯面が揺れていない場合には、湯面レベルを用いて鋳込の終了の判定を正確にすることができる。つまり、湯面が揺れている場合や湯面が揺れていない場合などといった様々な状況でも、鋳型６内の鋳込状況を把握でき、正確に鋳込の終了の判定を行うことができる。これにより、オペレータによる鋳込の終了の判定のバラツキも無くなり、品質の良い塊鋼を製造することができる。さらには、鋳込み過ぎによる操業トラブルや歩留の悪化も同時に防止できると共に、溶鋼２不足による品質不良もなくすことができる。 As mentioned above, according to this invention, the casting amount to the casting_mold | template 6 is calculated | required in the casting amount calculation process, the 2nd molten steel level level of the molten steel 2 in the casting_mold | template 6 is measured in a molten metal surface level measurement process, and casting is carried out. Since the casting state is monitored using at least one of the amount and the second molten metal level, the casting state can be accurately determined. In particular, when casting is in the final stage and the molten steel surface of the molten steel 2 in the mold 6 is greatly shaken, it is possible to accurately determine the end of casting by the molten steel weight, and the molten metal surface is not shaken. Therefore, it is possible to accurately determine the end of casting by using the molten metal level. That is, the casting state in the mold 6 can be grasped even in various situations such as when the molten metal surface is shaking or when the molten metal surface is not shaking, and the completion of casting can be accurately determined. Thereby, the variation in the determination of the end of casting by the operator is eliminated, and high quality ingot steel can be manufactured. Furthermore, it is possible to simultaneously prevent operation troubles and yield deterioration due to excessive casting, and to eliminate quality defects due to lack of molten steel 2.
なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。
また、上述した実施形態において、鋳込量算出工程による鋳込量の算出や湯面レベル測定工程による第２湯面レベルの測定のタイミングは、特に限定されない。例えば、溶鋼２を鋳込む前半〜中盤までの間は、鋳込量だけを求めて鋳込状態を監視することとし、中盤から後半となった時点で第２湯面レベルと鋳込量との両方を求めて鋳込状態を監視してもよい。
In the embodiment disclosed herein, matters not explicitly disclosed, for example, operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, etc. of the components do not deviate from the range normally practiced by those skilled in the art. However, matters that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
In the embodiment described above, the timing of the casting amount calculation in the casting amount calculation step and the measurement of the second molten metal level in the molten metal level measurement step are not particularly limited. For example, between the first half and the middle of casting the molten steel 2, only the casting amount is obtained and the casting state is monitored, and when the second half from the middle is the second hot water level and the casting amount. You may obtain | require both and may monitor a casting state.
１ 真空上注ぎ鋳造装置
２ 溶鋼
３ 第１容器（親鍋）
４ 第２容器（中間鍋）
５ 真空装置
６ 鋳型
７ 第１ノズル
８ クレーン
１０ ロードセル
１１ コンピュータ
１２ 真空タンク
１３ 上蓋
１４ 第２ノズル
１５ 第１レベル測定器
１６ レーザ距離計
１７ 反射板
１８ 排気口
１９ 第２レベル測定器
２０ 定盤
２１ 本体部
２２ 押湯部
1 Vacuum top casting apparatus 2 Molten steel 3 First container (parent pot)
4 Second container (intermediate pan)
5 Vacuum Device 6 Mold 7 First Nozzle 8 Crane 10 Load Cell 11 Computer 12 Vacuum Tank 13 Upper Cover 14 Second Nozzle 15 First Level Measuring Device 16 Laser Distance Meter 17 Reflector Plate 18 Exhaust Port 19 Second Level Measuring Device 20 Surface Plate 21 Main body part 22
Claims (5)
第１容器の重量と第２容器内の湯面レベルとに基づいて鋳型への鋳込量を求める鋳込量算出工程と、
鋳型内の溶鋼の湯面レベルを測定する湯面レベル測定工程と、
鋳込量算出工程で求めた鋳込量と湯面レベル測定工程で求めた湯面レベルの少なくともいずれか一方を用いて鋳込状態を監視する鋳込状態監視工程と、
を有することを特徴とする真空上注ぎ鋳造の監視方法。 The molten steel in the first container is poured into a second container installed below the first container, and the molten steel poured into the second container is poured into a mold in a vacuum apparatus installed below the second container. In monitoring the casting state of the molten steel in the mold by vacuum casting by pouring the molten steel,
A casting amount calculation step for obtaining a casting amount into the mold based on the weight of the first container and the level of the molten metal in the second container;
A molten metal level measurement process for measuring the molten metal level of the molten steel in the mold,
A casting state monitoring step of monitoring the casting state using at least one of the casting amount obtained in the casting amount calculation step and the molten metal level obtained in the molten metal level measurement step;
A method for monitoring casting by pouring in vacuum.
第１容器の重量をロードセルにより測定すると共に、第２容器内の溶鋼の湯面レベルを非接触型の測定器で測定することを特徴とする請求項１に記載の真空上注ぎ鋳造の監視方法。 In the casting amount calculation process,
2. The vacuum top casting monitoring method according to claim 1, wherein the weight of the first container is measured by a load cell, and the level of molten steel in the second container is measured by a non-contact type measuring device. .
第１容器から第２容器へ注入された溶鋼重量と、第２容器内の湯面レベルから算出された第２容器内の溶鋼重量とから、鋳型への鋳込量を求めることを特徴とする請求項２に記載の真空上注ぎ鋳造の監視方法。 In the casting amount calculation process,
The casting amount to the mold is obtained from the weight of the molten steel poured from the first container into the second container and the weight of the molten steel in the second container calculated from the level of the molten metal in the second container. The monitoring method of casting by vacuum casting according to claim 2.
鋳込量算出工程で求めた鋳型内の鋳込量が予め設定された溶鋼重量に達しているか否かを監視する、又は湯面レベル測定工程で求めた鋳型内の湯面レベルが予め設定された湯面レベルに達しているか否かを監視する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の真空上注ぎ鋳造の監視方法。 In the casting state monitoring process,
It is monitored whether the casting amount in the mold obtained in the casting amount calculation step has reached the preset molten steel weight, or the molten metal level in the mold obtained in the molten metal level measurement step is preset. The method of monitoring vacuum pouring casting according to any one of claims 1 to 3, wherein whether or not a hot water level has been reached is monitored.
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