JP2017080771A - Mold for continuous casting - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続鋳造用鋳型に関するもので、特にツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックの温度測定をも可能した連続鋳造用鋳型に関するものである。 The present invention relates to a continuous casting mold, and more particularly to a continuous casting mold capable of measuring the temperature of a partition copper block of a twin casting mold.
従来、連続鋳造用鋳型は、鋳型を構成する銅製の側壁に熱電対を取付け、連続鋳造中、鋳型内での鋳造プロセスをモニタリングしてブレークアウトの予知や鋳型内のプロセス監視・解析に利用している。 Conventionally, continuous casting molds have thermocouples attached to the copper side walls that make up the mold, and during continuous casting, the casting process in the mold is monitored for breakout prediction and process monitoring and analysis in the mold. ing.
ブレークアウト予知システムでは、測定した側壁温度から鋳片と側壁の拘束の有無を判定している。このとき、隣り合う温度測定位置間の温度分布を得ることは困難であるため、判定に使用する情報は、測定している位置での局所的な温度に限定される。 In the breakout prediction system, the presence or absence of restraint between the slab and the side wall is determined from the measured side wall temperature. At this time, since it is difficult to obtain a temperature distribution between adjacent temperature measurement positions, the information used for the determination is limited to the local temperature at the measurement position.
そのため、温度測定位置から離れた位置で拘束が発生した場合、当該拘束が鋳片表面を伝播して温度測定位置の近くまで到達しなければ、拘束を検知することができない。よって、ブレークアウト予知システムの精度を向上するためには、温度測定位置の数を増加して温度測定位置の間隔を狭くすることが必要となる。 Therefore, when a constraint occurs at a position away from the temperature measurement position, the constraint cannot be detected unless the constraint propagates on the surface of the slab and reaches the vicinity of the temperature measurement position. Therefore, in order to improve the accuracy of the breakout prediction system, it is necessary to increase the number of temperature measurement positions and narrow the interval between the temperature measurement positions.
前記熱電対は、側壁の溶鋼が接触する溶鋼面の反対側の対面となるバックプレート側から熱電対の挿入穴を開けて取付けているが、バックプレート側には、冷却用スリットや電磁攪拌等の流動制御装置との設備的な干渉による設置場所の制約がある。 The thermocouple is attached by opening a thermocouple insertion hole from the back plate side opposite to the molten steel surface with which the molten steel on the side wall comes into contact. There are restrictions on the installation location due to equipment interference with the flow control device.
従って、側壁に取付ける熱電対を多くする場合、取付け作業に長時間を要し、また、故障時の復旧作業が困難になるなどの問題がある。 Therefore, when the number of thermocouples attached to the side wall is increased, there are problems that it takes a long time for the attachment work and that the recovery work at the time of failure becomes difficult.
また、ツイン鋳造用の鋳型には、溶鋼面を2面有する中仕切り銅ブロックがある。この中仕切り銅ブロックは、2面の溶鋼面が対面する位置にあるため、構造上の問題により熱電対を設置することが難しく、その結果、中仕切り銅ブロックの温度を把握することができず、ブレークアウトの予知精度が低下する。 Moreover, the mold for twin casting includes a partition copper block having two molten steel surfaces. Since this partition copper block is in a position where the two molten steel surfaces face each other, it is difficult to install a thermocouple due to structural problems, and as a result, the temperature of the partition copper block cannot be grasped. The prediction accuracy of breakout is reduced.
そこで、熱電対に代わる温度測定技術として、温度や歪みの変化を光波長の変化として検出するファイバー・ブラッグ・グレーティング(Fiber Bragg Grating:FBG)センサーを使用する技術が開発された。 Therefore, as a temperature measurement technique instead of a thermocouple, a technique using a fiber Bragg grating (FBG) sensor that detects a change in temperature or strain as a change in optical wavelength has been developed.
このFBGセンサーは、熱電対を使用する場合と比較して、鋳型本体からの熱の応答性を向上でき、鋳型本体の温度変化を容易に捉えることができて、ブレークアウトの予知精度が向上する(特許文献1の段落0010,0020参照。)。 This FBG sensor can improve the responsiveness of heat from the mold body and can easily detect the temperature change of the mold body, compared with the case where a thermocouple is used, and the prediction accuracy of breakout is improved. (See paragraphs 0010 and 0020 of Patent Document 1.)
前記FBGセンサーを取付けた鋳型が特許文献2に開示されているが、特許文献2で開示された鋳型の場合も、FBGセンサーの取付け態様は熱電対の場合と同様、側壁のバックプレート側からFBGセンサーを挿入し、側壁と一体化するものである。従って、FBGセンサーの設置数を増加する場合は、熱電対を使用する場合と同じ問題がある。また、高価なFBGセンサーの寿命が側壁寿命に律速されてしまうという問題もある。
The mold with the FBG sensor attached is disclosed in
本発明が解決しようとする問題点は、特許文献2で開示された鋳型も、FBGセンサーの取付け態様は熱電対の場合と同様であるため、FBGセンサーの設置数を増加する場合は、熱電対を使用する場合と同じ問題を有するという点である。また、高価なFBGセンサーの寿命が側壁寿命に律速されてしまうという点である。
The problem to be solved by the present invention is that the mold disclosed in
本発明は、鋳型本体からの熱の応答性が良くブレークアウトの予知精度が向上するFBGセンサーを、ツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックへの取付けをも可能にすることを目的とするものである。また、側壁寿命に関係なくFBGセンサーの繰り返し使用を可能にすることを目的とするものである。 An object of the present invention is to make it possible to attach an FBG sensor that has good heat responsiveness from the mold body and improves the prediction accuracy of breakout to a partitioning copper block of a mold for twin casting. is there. Another object of the present invention is to enable repeated use of the FBG sensor regardless of the side wall life.
熱電対を、側壁のバックプレート側から取付ける方法では、正対する2面の溶鋼面を有するツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックに取付けることができない。 In the method of attaching the thermocouple from the back plate side of the side wall, the thermocouple cannot be attached to the partitioning copper block of the twin casting mold having the two molten steel surfaces facing each other.
また、熱電対で測定できる温度は、検出部のスポット温度であり、鋳型全体の温度分布を高精度に得るためには、測定位置に設置する熱電対の本数が膨大な量となって、取付け作業が長時間に及び、また、故障時の復旧作業も困難になる。 In addition, the temperature that can be measured with the thermocouple is the spot temperature of the detection part, and in order to obtain the temperature distribution of the entire mold with high accuracy, the number of thermocouples installed at the measurement position becomes an enormous amount. The work takes a long time, and the recovery work at the time of failure becomes difficult.
さらに、バックプレート側から測定位置まで側壁に熱電対の挿入穴を加工する必要があるため、冷却用スリットや電磁攪拌等の流動制御装置との設備的な干渉による設置場所の制約がある。 Furthermore, since it is necessary to process a thermocouple insertion hole on the side wall from the back plate side to the measurement position, there is a restriction on the installation location due to equipment interference with a flow control device such as a cooling slit or electromagnetic stirring.
そこで、発明者らは、溶鋼面の反対側のバックプレート側以外の面、すなわち、側壁(ツイン鋳造用鋳型の場合は、側壁と中仕切り銅ブロック)の上面、下面、側面の何れかから挿入し、側壁の複数点の温度を測定可能とすることで、多点測定を行う際の作業負荷を軽減し、設備的な干渉を抑制できる仕様を検討した。 Therefore, the inventors insert from the surface other than the back plate side opposite to the molten steel surface, that is, the upper surface, the lower surface, or the side surface of the side wall (in the case of a mold for twin casting, the side wall and the partition copper block). Then, by making it possible to measure the temperature at multiple points on the side wall, we studied a specification that can reduce the work load when performing multi-point measurement and suppress equipment interference.
本発明は、発明者らの上記検討に基づいてなされたもので、
連続鋳造用鋳型において、
前記鋳型の溶鋼が接触する溶鋼面を有する側壁(ツイン鋳造用鋳型の場合は、側壁と中仕切り銅ブロック)の温度を測定する、複数か所の熱感知部を備えたFBGセンサーを、前記側壁(ツイン鋳造用鋳型の場合は、側壁と中仕切り銅ブロック)の上面、下面、側面の何れかから挿入したことを最も主要な特徴としている。
The present invention has been made on the basis of the above examination by the inventors,
In continuous casting molds,
An FBG sensor having a plurality of heat sensing units for measuring the temperature of a side wall having a molten steel surface in contact with the molten steel of the mold (in the case of a twin casting mold, the side wall and the partition copper block) (In the case of a casting mold for twin casting, the main feature is that it is inserted from any one of the upper surface, the lower surface, and the side surface of the side wall and the partition copper block).
上記本発明は、複数か所の熱感知部を備えたFBGセンサーで側壁や中仕切り銅ブロックの温度を測定するので、鋳造方向或いは鋳造方向と直角の水平方向の複数か所における温度を、1つのFBGセンサーで測定することができる。また、熱電対を使用する場合とは異なり、測定か所の全てにFBGセンサーの設置用の挿入穴を開ける必要がなく、作業性が良くなる。 In the present invention, the temperature of the side wall and the partition copper block is measured by the FBG sensor having a plurality of heat sensing units, so that the temperature at a plurality of locations in the casting direction or in the horizontal direction perpendicular to the casting direction is 1 It can be measured with two FBG sensors. In addition, unlike the case of using a thermocouple, it is not necessary to make an insertion hole for installing the FBG sensor at all the measurement points, and the workability is improved.
そのため、鋳型の側壁や中仕切り銅ブロックの上面、下面、側面の何れかから1つのFBGセンサーを挿入すれば、鋳造方向或いは鋳造方向と直角の水平方向の複数か所における温度の測定ができ、側壁のバックプレート側からFBGセンサーを取付けなくてもよい。また、従来は、温度測定が困難であった、ツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックの温度を両溶鋼面について測定することができる。 Therefore, if one FBG sensor is inserted from any of the upper surface, the lower surface, and the side surface of the mold side wall and the partition copper block, the temperature can be measured at a plurality of locations in the casting direction or in the horizontal direction perpendicular to the casting direction. It is not necessary to attach the FBG sensor from the back plate side of the side wall. Further, conventionally, the temperature of the partitioning copper block of the twin casting mold, which was difficult to measure the temperature, can be measured on both molten steel surfaces.
従って、冷却用スリットや電磁攪拌等の流動制御装置との設備的な干渉による設置場所の制約がなく、多点測定を行う際の設置に要する作業時間を短縮することができる。 Accordingly, there is no restriction on the installation location due to equipment interference with a flow control device such as a cooling slit or electromagnetic stirring, and the work time required for installation when performing multipoint measurement can be shortened.
本発明において、FBGセンサーを、保護管に装入した後に保護管とともに側壁や中仕切り銅ブロックに挿入すれば、FBGセンサーを繰り返し使用することができる。 In the present invention, when the FBG sensor is inserted into the protective tube and then inserted into the side wall or the partition copper block together with the protective tube, the FBG sensor can be used repeatedly.
本発明では、冷却用スリットや電磁攪拌等の流動制御装置との設備的な干渉による設置場所の制約がなく、多点測定を行う際の設置に要する作業時間を短縮することができる。また、従来は、温度測定が困難であった、ツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックの温度を両溶鋼面についても測定することができる。 In this invention, there is no restriction | limiting of the installation place by installation interference with flow control apparatuses, such as a cooling slit and electromagnetic stirring, and the work time required for installation at the time of performing multipoint measurement can be shortened. Further, conventionally, the temperature of the partitioning copper block of the twin casting mold, which is difficult to measure the temperature, can be measured on both molten steel surfaces.
本発明では、温度検知センサーを、ツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックへ取付けることを可能にするという目的を、複数か所の熱感知部を備えたFBGセンサーを中仕切り銅ブロックの上面、下面、側面の何れかから挿入することで実現した。 In the present invention, for the purpose of enabling the temperature detection sensor to be attached to the partitioning copper block of the twin casting mold, the upper and lower surfaces of the partitioning copper block are provided with the FBG sensor having a plurality of heat sensing portions. Realized by inserting from either side.
以下、本発明の効果を確認するために行った試験及びその結果について添付図面を用いて説明する。 Hereinafter, tests conducted for confirming the effects of the present invention and the results thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
図1はツイン鋳造用鋳型1を説明した図であり、短辺側の側壁2a,2bの中間に中仕切り銅ブロック3が配置されている。本試験では、例えば紙面左側のストランドの側壁2aのF面側、及び中仕切り銅ブロック3のL面側の上面から、鋳造方向に穴4を開け、この穴4にFBGセンサー5を挿入して、鋳造中、側壁2a及び中仕切り銅ブロック3の温度を測定した。
FIG. 1 is a diagram for explaining a twin casting mold 1 in which a
前記ストランドの側壁2aに開けた前記穴4は、従来の熱電対を使用した場合の測定位置Aの温度と比較できるよう、当該側壁2aの鋳型短辺の長さ方向位置を決定した。また、鋳造方向の位置も、FBGセンサー5の熱感知部5a〜5cのうちの5bの位置が従来の熱電対を使用した場合の測定位置Aと同じ位置になるようにした。
The position of the hole 4 in the
一方、中仕切り銅ブロック3の穴4に挿入したFBGセンサー5の熱感知部5a〜5cは、上面からの距離が前記ストランドの側壁2aに開けた前記穴4に挿入したFBGセンサー5の熱感知部5a〜5cと同じ位置になるようにした。
On the other hand, the heat sensing
側壁2a及び中仕切り銅ブロック3の温度を正確に測定するためには、FBGセンサー5と側壁2a及び中仕切り銅ブロック3とを密着させる必要がある。従って、試験では、FBGセンサー5をポリイミド保護管に通した状態で、ケプラー糸を用いて銅棒に固定し、前記穴4に挿入した。
In order to accurately measure the temperature of the
上記ツイン鋳造用鋳型1に低炭素鋼の溶鋼を供給しつつ、図2(e)に示した鋳造速度で、幅が1250mm、厚みが250mmの鋳片を連続鋳造した際の、測定温度を図2(a)〜(d)に示す。 Fig. 2 shows the measured temperature when continuously casting a slab having a width of 1250mm and a thickness of 250mm at the casting speed shown in Fig. 2 (e) while supplying molten steel of low carbon steel to the above-mentioned twin casting mold 1. 2 (a) to (d).
図2(a)は熱電対を使用して前記A位置を測定した温度、図2(b)はFBGセンサー5の熱感知部5aにおける測定温度、図2(c)は同じく熱感知部5bにおける測定温度、図2(d)は同じく熱感知部5cにおける測定温度である。なお、図2(b)(c)(d)では、便宜上、1,2,5キャスト目は短辺側の温度測定結果を、また、3,4キャスト目は中仕切り側の温度測定結果を記載した。
2A is a temperature at which the position A is measured using a thermocouple, FIG. 2B is a measured temperature at the
測定は40時間継続して実施した。図2(a)と図2(c)はよく一致しており、試験の初期と末期での差も見受けられないことから、本発明の測定精度に問題がないことが判明した。 The measurement was continued for 40 hours. 2 (a) and FIG. 2 (c) are in good agreement, and since there is no difference between the initial stage and the final stage of the test, it has been found that there is no problem in the measurement accuracy of the present invention.
本発明は、上記試験の結果に基づいてなされたものであり、
例えば、図1における紙面左側のストランドの短辺側の側壁2a、L面側の側壁2c、中仕切り銅ブロック3、F面側の側壁2dを展開した図3(b)に示すように、
ツイン鋳造用鋳型1において、
前記鋳型1の溶鋼が接触する溶鋼面を有する短辺側の側壁2a,2b、長辺側の側壁2c、2d、及び中仕切り銅ブロック3の温度を測定する、3か所の熱感知部5a,5b,5cを備えたFBGセンサー5を、前記側壁2a〜2d及び中仕切り銅ブロック3の例えば上面から挿入したことを特徴とするものである。
The present invention has been made based on the results of the above test,
For example, as shown in FIG. 3B in which the
In the twin casting mold 1,
Three
上記本発明によれば、図3(a)に示した熱電対6を側壁2a〜2dのバックプレート側に取り付けた従来鋳型と比較して、測定位置の多点化が容易に行えることになる。また、熱電対を取付けることができなかったツイン鋳造用鋳型1の中仕切り銅ブロック3の両溶鋼面側にもFBGセンサー5を取付けることができ、中仕切り銅ブロック3の両溶鋼面の温度測定が可能になる。
According to the present invention described above, the number of measurement positions can be easily increased as compared with the conventional mold in which the
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。 The present invention is not limited to the above example, and it goes without saying that the embodiments may be changed as appropriate within the scope of the technical idea described in each claim.
例えば、上記の例ではツイン鋳造用鋳型1に本発明を適用したものについて説明したが、本発明はツイン鋳造用鋳型1に限らない。 For example, in the example described above, the present invention is applied to the twin casting mold 1, but the present invention is not limited to the twin casting mold 1.
また、上記の例では、側壁2a〜2dや中仕切り銅ブロック3の上面からFBGセンサー5を挿入して取付けたものを示したが、側壁2a〜2dや中仕切り銅ブロック3の下面、或いは側面からFBGセンサー5を挿入して取付けてもよい。
In the above example, the
1 ツイン鋳造用鋳型
2a,2b,2c,2d 側壁
3 中仕切り銅ブロック
5 FBGセンサー
5a,5b,5c 熱感知部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記鋳型の溶鋼が接触する溶鋼面を有する側壁の温度を測定する、複数か所の熱感知部を備えたファイバー・ブラッグ・グレーティングセンサーを、前記側壁の上面、下面、側面の何れかから挿入したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。 In continuous casting molds,
A fiber Bragg grating sensor having a plurality of heat sensing units for measuring the temperature of the side wall having the molten steel surface with which the molten steel of the mold contacts is inserted from any one of the upper surface, the lower surface, and the side surface of the side wall. A casting mold for continuous casting characterized by the above.
前記鋳型の溶鋼が接触する溶鋼面を有する側壁及び中仕切り銅ブロックの温度を測定する、複数か所の熱感知部を備えたファイバー・ブラッグ・グレーティングセンサーを、前記側壁及び中仕切り銅ブロックの上面、下面、側面の何れかから挿入したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。 In continuous casting molds,
A fiber Bragg grating sensor having a plurality of heat sensing parts for measuring the temperature of a side wall and a partition copper block having a molten steel surface with which the molten steel of the mold contacts, and an upper surface of the side wall and the partition copper block A continuous casting mold, which is inserted from any one of the lower surface and the side surface.
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