JP2014228305A - 異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来検出が難しかった浅い凹みを有する鋳片継目部の位置を、検出器の種類に関わりなく確実に検出することが可能な異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法を提供する。
【解決手段】異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の位置を測長ロール１３でトラッキングして鋳片Ｓの切断位置を決定する方法において、測長ロール１３によってトラッキングされた鋳片継目部の前後設定範囲について、測長ロール１３の下流側に設置した検出器２６により、検出器２６による測定開始点からの鋳片上面の高さを一定時間間隔で測定して、記憶手段１９に記憶されている鋳片上面の最高高さと比較し、鋳片上面の高さ>が鋳片上面の最高高さより大きいとき、鋳片上面の高さを鋳片上面の最高高さとして記憶手段１９に記憶し、鋳片上面の高さが鋳片上面の最高高さより設定値以上小さいとき、鋳片上面の高さの位置を鋳片継目部と判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法に関する。

成分組成が異なる鋼種を連続的に鋳造する異鋼種連続鋳造では、先行チャージの溶鋼と後行チャージの溶鋼が鋳型内において混合しないようにするため、先行チャージの鋳造終了時に鋳片の引き抜きを一旦停止して、鋳型内の溶鋼中に仕切り金物を挿入させた後、鋳型内に後行チャージを注入して鋳片の引き抜きを再開している。

先行鋳片と後行鋳片の継目部は、鋳型の下流側に設置された測長ロールによってトラッキングされており、測長ロールによるトラッキングデータに基づいて鋳片継目部の位置を演算し、鋳片の切断位置を決定している。
しかし、鋳片の熱収縮や、測長ロールと鋳片との間のスリップ等により、トラッキングデータに基づいて演算された鋳片継目部の位置と実際の鋳片継目部の位置との間には誤差が生じる。そのため、鋳片継目部に近接した位置で鋳片を切断することが難しく、製造歩留まりの低下を招いている。

そこで、特許文献１では、鋳片の表面形状を計測するレーザ距離計をメジャリングロール（測長ロール）の下流側に設け、メジャリングロールにより鋳片継目をトラッキングして該継目がレーザ距離計の計測位置に到達する時点を予測し、該予測時点を含む特定範囲についてレーザ距離計により鋳片の表面形状を計測して真の鋳片継目を検出する発明が開示されている。そして、特許文献１によれば、トラッキングデータ及び形状計測結果の双方から鋳片継目の位置を検出するので、鋳片の熱収縮等による検出誤差が解消され、継目位置が正確に検出でき、製造歩留まりが向上するとされている。

特開平０８−０９４３０９号公報

図７は、異鋼種連続鋳造における一般的な鋳片継目部１０の断面を示したものである。同図よりわかるように、一般的な鋳片継目部１０は、仕切り金物２０を挟んで先行鋳片Ｓ１の後端部と後行鋳片Ｓ２の先端部が上方に反った形状をしており、先行鋳片Ｓ１の後端部と後行鋳片Ｓ２の先端部との間に割れ目２１が形成されている。

特許文献１記載の発明では、現在点が、比較幅７０ｍｍ離れた前の点より１８ｍｍ以上深いとき、前の点の位置における水平面を基準面とする。そして、基準面からの深さがしきい値３０ｍｍを超える点が５回以上連続して計測されたとき、その位置を鋳片継目部１０と判定する。
このように、特許文献１記載の発明では、現在点と該現在点から比較幅、離れた前の点の２点のみで基準面を設定するため、大きなしきい値を設定しないと、鋳片継目部１０であるかどうか判定することができないという難点がある。そのため、鋳片継目部１０の割れ目２１が浅い場合、特許文献１記載の発明では鋳片継目部１０を検出することができない。

また、特許文献１記載の発明では鋳片継目部１０の検出にレーザ距離計を用いているが、検出器の種類に関わりなく、鋳片継目部１０の位置を検出できることが望ましい。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来検出が難しかった浅い凹みを有する鋳片継目部の位置を、検出器の種類に関わりなく確実に検出することが可能な異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の位置を測長ロールでトラッキングして鋳片の切断位置を決定する方法において、
前記測長ロールによってトラッキングされた鋳片継目部の前後設定範囲について、前記測長ロールの下流側に設置した検出器により、該検出器による測定開始点からの鋳片上面の高さｈ_ｉを一定時間間隔で測定して、記憶手段に記憶されている前記鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸと比較し、
前記鋳片上面の高さｈ_ｉが前記鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより大きいとき、前記鋳片上面の高さｈ_ｉを前記鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸとして前記記憶手段に記憶し、
前記鋳片上面の高さｈ_ｉが前記鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより設定値α以上小さいとき、前記鋳片上面の高さｈ_ｉの位置を鋳片継目部と判定することを特徴としている。
ここで、「鋳片上面」とは、鋳片の面のうち、鋳片継目部がせり上がっている側の面を指す。

本発明に係る異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法の原理を説明するための模式図を図１に示す。
（１）鋳型で鋳造された鋳片が下流方向に搬送され、鋳片継目部を含む前後設定範囲の前端部が検出器の位置に到達すると、測定開始点の高さに対する鋳片上面の高さｈ_ｉ（ｉは自然数）が検出器によって一定時間間隔で測定される。
（２）測定された鋳片上面の高さｈ_ｉは、記憶手段に記憶されている鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸと比較される。先行鋳片の後端部は後方に向けてせり上がっているため、鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸがｈ_１、ｈ_２、ｈ_３、…と順次更新され、記憶手段に記憶される。図１の例では、鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸはｈ_ｋ−１まで更新され、記憶手段に記憶される。
（３）ｈ_ｋ−１の次に測定された鋳片上面の高さｈ_ｋは鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより小さくなるが、その差が設定値α以上であるとき、鋳片上面の高さｈ_ｋの位置が鋳片継目部と判定される。一方、測定された鋳片上面の高さｈ_ｋが鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより小さく、その差が設定値α未満であるとき、ｈ_ｋの位置は鋳片継目部ではなく鋳片表面の小さな凹凸であると判定される。

本発明では、鋳片継目部前後の形状を考慮し、鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸを徐々に更新していくため、鋳片継目部の判定基準となる設定値αを小さな値とすることができる。

また、本発明に係る異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法では、前記検出器が、前記鋳片を圧下する昇降ロールシリンダに内蔵されたインロッドセンサであってもよい。
当該構成では、連続鋳造設備に備えられている軽圧下装置を構成する昇降ロールシリンダに内蔵されているインロッドセンサを、鋳片継目部を検出するための検出器として使用するので、鋳片継目部を検出するための専用の検出器が不要となり、コスト削減を図ることができる。

また、本発明に係る異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法では、前記検出器が、非接触式変位計であってもよい。
当該構成では、鋳片継目部を検出するための検出器として非接触式変位計を使用するので、高温状態の鋳片に接触することなく、離れた位置から鋳片継目部を検出することができる。

本発明に係る異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法では、鋳片継目部前後の形状を考慮し、鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸを徐々に更新していき、鋳片上面の高さｈ_ｉが鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより設定値α以上小さくなったとき、鋳片上面の高さｈ_ｉの位置を鋳片継目部と判定するので、鋳片継目部の判定基準となる設定値αを小さな値として、従来検出が難しかった浅い凹みを有する鋳片継目部の位置を確実に検出することができる。また、検出器の種類に依存することもない。

本発明に係る異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法の原理を説明するための模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係る異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法が適用された連続鋳造設備のブロック図である。 同異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法を説明するための模式図である。 同異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法のアルゴリズムを示したフロー図である。 同異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法によって鋳片継目部を検出できなかった場合の模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係る異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法が適用された連続鋳造設備のブロック図である。 異鋼種連続鋳造における一般的な鋳片継目部の断面を示した模式図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態に係る異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法（以下、単に「鋳片継目部の検出方法」と呼ぶ。）が適用された連続鋳造設備のブロック図を図２に示す。
前述したように、成分組成が異なる鋼種を連続的に鋳造する異鋼種連続鋳造では、先行チャージの溶鋼と後行チャージの溶鋼が鋳型１１内において混合しないようにするため、先行チャージの鋳造終了時に鋳片Ｓの引き抜きを一旦停止して、鋳型１１内の溶鋼中に仕切り金物２０を浸漬させた後、鋳型１１内に後行チャージを注入して鋳片Ｓの引き抜きを再開する。
鋳型１１で鋳造された鋳片Ｓは、鋳型１１の下流側に設置されている軽圧下装置２４で圧下された後、軽圧下装置２４の下流側に設置されているガスカッターなどの切断機１２で切断される。

鋳型１１と軽圧下装置２４との間（鋳型１１から程遠くない位置）には、仕切り金物２０を含む鋳片継目部１０の位置をトラッキング（追跡）するための測長ロール１３が設置されている。測長ロール１３は、鋳片Ｓに当接し、鋳片Ｓの移動に伴って回転する。測長ロール１３の回転数は、測長ロール１３に接続されたパルスジェネレータ１４によって検出され、演算装置１５に出力される。
また、本実施の形態では、軽圧下装置２４に配設されている複数の昇降ロールシリンダ２５のうち、最上流側に設置されている昇降ロールシリンダ２５に内蔵されているインロッドセンサ２６（検出器の一例）の検出信号が演算装置１５に出力される。

演算装置１５は、パルスジェネレータ１４（測長ロール１３）及びインロッドセンサ２６の出力信号に基づいて鋳片継目部１０の位置を検出し、その結果に従って切断機１２に切断指令を発すると共に、軽圧下装置２４を構成する軽圧下ロール２７の昇降退避動作を制御する。
なお、軽圧下ロール２７の昇降退避動作とは、上方にせり上がった鋳片継目部１０を軽圧下ロール２７が圧下しないようにするため、鋳片継目部１０が近づいてきたら軽圧下ロール２７を上昇させ、鋳片継目部１０が通過したら軽圧下ロール２７を下降させる動作のことである。

図２に示すように、演算装置１５は、パルスジェネレータ１４の出力信号に基づいて鋳片継目部１０の位置をトラッキングする継目トラッキング部１７と、継目トラッキング部１７によるトラッキングデータとインロッドセンサ２６の出力信号に基づいて鋳片継目部１０の位置を検出する継目検出部１８と、鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸを記憶する記憶部１９（記憶手段）と、切断機１２及び軽圧下装置２４の制御を行う切断・軽圧下制御部２２とを備えている。

継目トラッキング部１７は、鋳型１１内の溶鋼湯面から仕切り金物２０をセットする位置までの距離、鋳型１１内の溶鋼湯面から測長ロール１３までの距離、並びに測長ロール１３の直径又は周長と測長ロール１３の回転数から算出した鋳片Ｓの移動量に基づいて鋳片継目部１０の位置をトラッキングし、その結果を継目検出部１８に出力する。

継目検出部１８は、継目トラッキング部１７による鋳片継目部１０を含む前後設定範囲（例えば鋳片継目部１０を挟んで前後各１０００ｍｍ程度）の前端部がインロッドセンサ２６の位置に到達した時点から、インロッドセンサ２６によって一定時間間隔ごとに測定される、測定開始点の高さに対する鋳片上面の高さｈ_ｉ（ｉは自然数）を、記憶部１９に記憶されている鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸと比較して鋳片継目部１０の正確な位置を検出する。
なお、一定時間間隔とは測定周期のことであり、例えば鋳片Ｓの移動量５ｍｍごとに鋳片上面の高さｈ_ｉを測定する場合、測定周期＝５ｍｍ／鋳片Ｓの搬送速度となる。

継目検出部１８によって検出された鋳片継目部１０の正確な位置は、継目トラッキング部１７にフィードバックされ、トラッキングデータの補正が行われる。補正されたトラッキングデータは切断・軽圧下制御部２２に出力される。
切断・軽圧下制御部２２は、補正されたトラッキングデータに基づいて、切断機１２に対して切断指令を発すると共に、軽圧下装置２４に配設されている複数の昇降ロールシリンダ２５の昇降退避動作を制御する。

次に、継目検出部１８で実行される鋳片継目部１０の検出アルゴリズムについて、図３及び図４を用いて説明する。
（１）継目トラッキング部１７による鋳片継目部１０を含む前後設定範囲の前端部がインロッドセンサ２６の位置に到達したかどうか定期的にチェックされ（ＳＴ１）、鋳片継目部１０を含む前後設定範囲の前端部がインロッドセンサ２６の位置に到達した時点で、鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸの初期値としてゼロが設定され、記憶部１９に記憶される（ＳＴ２）。
（２）インロッドセンサ２６による測定が開始されると、鋳片上面の高さｈ_１が測定開始点の高さからの増分量Δｈ_１として測定される。次いで、ｈ_１から１測定周期後の鋳片上面の高さｈ_２がｈ_１＋増分量Δｈ_２、ｈ_２から１測定周期後の鋳片上面の高さｈ_３がｈ_２＋増分量Δｈ_３等と測定され、継目検出部１８に出力される。

（３）継目検出部１８では、測定された鋳片上面の高さｈ_ｉ（ｉは自然数）が、記憶部１９に記憶されている鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより設定値α以上小さいかどうか、即ち、ｈ_ＭＡＸ−ｈ_ｉ≧αが満足されるか否かチェックされる（ＳＴ３）。なお、設定値αの値としては、例えば２ｍｍ程度でよい。
（４）ｈ_ＭＡＸ−ｈ_ｉ≧αが満足されない場合、ｈ_ＭＡＸ＜ｈ_ｉが満足されるどうか、即ち、測定された鋳片上面の高さｈ_ｉが、記憶部１９に記憶されている鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより大きいかどうかチェックされる（ＳＴ５）。

（５）ｈ_ＭＡＸ＜ｈ_ｉである場合、測定された鋳片上面の高さｈ_ｉが鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸとして記憶部１９に記憶され（ＳＴ６）、（３）に戻る。図３の例では、ｈ_１からｈ_ｋ−１まで順次、鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸが更新されていく。
（６）なお、ｈ_ＭＡＸ≧ｈ_ｉである場合は、測定された鋳片上面の高さｈ_ｉの位置は鋳片継目部１０ではなく鋳片表面の小さな凹凸であると判定され、（３）に戻る。

（７）一方、ｈ_ＭＡＸ−ｈ_ｉ≧αが満足される場合、即ち、測定された鋳片上面の高さｈ_ｉが、記憶部１９に記憶されている鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより設定値α以上小さい場合は、測定された鋳片上面の高さｈ_ｉの位置が鋳片継目部１０と判定され、鋳片継目部１０の位置が継目トラッキング部１７に出力される（ＳＴ４）。図３の例では、測定された鋳片上面の高さｈ_ｋの位置が鋳片継目部１０と判定される。

図５は、本実施の形態における鋳片継目部の検出方法によって鋳片継目部１０を検出できなかった場合を示している。鋳片継目部１０に形成された割れ目２１が非常に浅く、図５に示すように、割れ目２１の深さがα未満の場合、本実施の形態における鋳片継目部の検出方法では、鋳片継目部１０を見逃すことになる。

図５に示すように、鋳片継目部１０の前後設定範囲では、先行鋳片Ｓ１の後端部が上方に傾斜し、後行鋳片Ｓ２の先端部が下方に傾斜しているため、本実施の形態における鋳片継目部の検出方法では、後行鋳片Ｓ２の先端部を鋳片継目部として検出する。しかし、本実施の形態における鋳片継目部の検出方法によって検出された鋳片継目部と実際の鋳片継目部１０との誤差は数十ｍｍ〜１００ｍｍ程度であり、従来方法における数百ｍｍ程度の誤差に比べて充分小さいものである。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態に係る異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法が適用された連続鋳造設備のブロック図を図６に示す。本実施の形態における連続鋳造設備は、軽圧下装置を備えておらず、演算装置１６は切断・軽圧下制御部２２ではなく切断制御部２３を備えている点と、検出器としてインロッドセンサ２６に代えて非接触式変位計２８が切断機１２の上流側に設置されている点が第１の実施の形態と異なっている。
なお、非接触式変位計２８としては、レーザ距離計や赤外線センサなどを使用することができる。

本実施の形態における鋳片継目部の検出方法では、非接触式変位計２８によって測定された鋳片上面の高さｈ_ｉが演算装置１６の継目検出部１８に出力される。継目検出部１８では、継目トラッキング部１７によるトラッキングデータと非接触式変位計２８の出力信号に基づいて鋳片継目部１０の位置を検出する。
継目検出部１８によって検出された鋳片継目部１０の正確な位置は、継目トラッキング部１７にフィードバックされ、トラッキングデータの補正が行われる。補正されたトラッキングデータは切断制御部２３に出力され、切断制御部２３は、補正されたトラッキングデータに基づいて切断機１２に対して切断指令を発する。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態における鋳片継目部の検出アルゴリズムでは、鋳片上面の高さｈ_ｉが鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより設定値α以上小さいとき、鋳片上面の高さｈ_ｉの位置を鋳片継目部と判定しているが、鋳片上面の高さｈ_ｉが鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより設定値α以上小さい箇所が複数回連続したとき、当該位置を鋳片継目部と判定してもよい。

１０：鋳片継目部、１１：鋳型、１２：切断機、１３：測長ロール、１４：パルスジェネレータ、１５、１６：演算装置、１７：継目トラッキング部、１８：継目検出部、１９：記憶部（記憶手段）、２０：仕切り金物、２１：割れ目、２２：切断・軽圧下制御部、２３：切断制御部、２４：軽圧下装置、２５：昇降ロールシリンダ、２６：インロッドセンサ、２７：軽圧下ロール、２８：非接触式変位計、Ｓ：鋳片、Ｓ１：先行鋳片、Ｓ２：後行鋳片

Claims (3)

1. 異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の位置を測長ロールでトラッキングして鋳片の切断位置を決定する方法において、
   前記測長ロールによってトラッキングされた鋳片継目部の前後設定範囲について、前記測長ロールの下流側に設置した検出器により、該検出器による測定開始点からの鋳片上面の高さｈ_ｉを一定時間間隔で測定して、記憶手段に記憶されている前記鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸと比較し、
   前記鋳片上面の高さｈ_ｉが前記鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより大きいとき、前記鋳片上面の高さｈ_ｉを前記鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸとして前記記憶手段に記憶し、
   前記鋳片上面の高さｈ_ｉが前記鋳片上面の最高高さｈ_ＭＡＸより設定値α以上小さいとき、前記鋳片上面の高さｈ_ｉの位置を鋳片継目部と判定することを特徴とする異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法。
2. 請求項１記載の異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法において、前記検出器が、前記鋳片を圧下する昇降ロールシリンダに内蔵されたインロッドセンサであることを特徴とする異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法。
3. 請求項１記載の異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法において、前記検出器が、非接触式変位計であることを特徴とする異鋼種連続鋳造における鋳片継目部の検出方法。

Images