JP2017087254A - Breakout detection method and continuous casting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続鋳造におけるブレークアウト検知方法及び連続鋳造方法に関する。 The present invention relates to a breakout detection method and continuous casting method in continuous casting.
連続鋳造において生産性を向上させるには操業異常を低減させることが重要である。特に、凝固シェルが破れて溶鋼が漏出するブレークアウトは生産の大きな妨げとなるため、その発生を早期に予測できることが望まれている。ブレークアウトの中で最も代表的な拘束性ブレークアウトは、溶鋼が鋳型内面に固着することによる鋳片の潤滑不良によって引き起こされている。そこで、鋳型の潤滑状態を診断し、拘束性ブレークアウトを検知することが一般的に行われている。 In order to improve productivity in continuous casting, it is important to reduce operational abnormalities. In particular, since the breakout in which the solidified shell is broken and the molten steel leaks greatly hinders production, it is desired that the occurrence can be predicted at an early stage. The most typical constraining breakout among breakouts is caused by poor lubrication of the slab due to the molten steel sticking to the inner surface of the mold. Thus, it is common practice to diagnose the lubrication state of the mold and detect a constraining breakout.
拘束性ブレークアウトの検知は、熱電対を用いて測定された鋳型温度に基づき行うのが一般的である。熱電対を用いた高速性ブレークアウトの検知は、潤滑不良により溶鋼が鋳型に接触したことを鋳型温度の上昇により判定するものである。しかし、鋳型温度は平時から変動しているため、溶鋼接触による鋳型温度の上昇を正確に判別することは困難であり、誤検知あるいは過検知が多く生じていた。 The detection of the constraining breakout is generally performed based on the mold temperature measured using a thermocouple. The detection of high-speed breakout using a thermocouple is to determine that the molten steel has come into contact with the mold due to poor lubrication by increasing the mold temperature. However, since the mold temperature fluctuates from normal, it is difficult to accurately determine an increase in the mold temperature due to molten steel contact, and many false detections or overdetections occur.
そこで、鋳型温度以外の情報に基づき、拘束性ブレークアウトを検知する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、鋳型振動システムの無負荷時における振動伝達特性と、連続鋳造時における振動伝達特性とを比較して、これらの伝達特性の差から鋳片と鋳型間の潤滑状態の変化あるいは異常を検出する方法が開示されている。また、特許文献2には、連続鋳造機の鋳型を振動させる油圧シリンダの押し側と押し戻し側との油圧差の変化に基づいて、鋳型内に注入された溶鋼の凝固シェルと鋳型との間の潤滑状態を把握し、鋳型から引き抜かれる未凝固鋳片のブレークアウトの発生を予知する方法が開示されている。
Therefore, a method for detecting a constraining breakout based on information other than the mold temperature has been proposed. For example,
しかし、上記特許文献1には具体的なブレークアウトの検知基準は示されていない。また、上記特許文献2では、凝固シェルと鋳型との間の潤滑抵抗の平均的挙動からブレークアウトを予知しているにすぎず、高確度にブレークアウトを検知することは難しい。
However, the above-mentioned
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、高確度にブレークアウトの発生を検知することが可能な、新規かつ改良されたブレークアウト検知方法及び連続鋳造方法を提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a new and improved breakout detection method capable of detecting the occurrence of breakout with high accuracy. And providing a continuous casting method.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、鋳型を振動させながら鋳型中の溶鋼を凝固させて鋳片を連続鋳造する連続鋳造前に、鋳片のない状態で鋳型を振動させたときの第1の鋳型抵抗値の時系列データを取得し、連続鋳造時に鋳型と鋳片との間に生じる第2の鋳型抵抗値の時系列データを取得する鋳型抵抗値取得ステップと、第1の鋳型抵抗値の時系列データと第2の鋳型抵抗値の時系列データとを差分して、鋳型潤滑抵抗値の時系列データを取得する鋳型潤滑抵抗値取得ステップと、鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形のうち、少なくとも鋳型潤滑抵抗値が上昇している上昇区間における波形変化に基づいて、ブレークアウト発生の可能性を判定する判定ステップと、を含む、ブレークアウト検知方法が提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, the mold is vibrated in the absence of a slab before continuous casting in which the molten steel in the mold is solidified while continuously casting the slab while vibrating the mold. A mold resistance value acquisition step of acquiring time series data of the first mold resistance value at the time of performing, and acquiring time series data of a second mold resistance value generated between the mold and the slab at the time of continuous casting; A mold lubrication resistance value acquisition step for obtaining time series data of a mold lubrication resistance value by subtracting the time series data of the first mold resistance value and the time series data of the second mold resistance value, and a mold lubrication resistance value A breakout detection method comprising: a determination step for determining the possibility of occurrence of a breakout based on at least a waveform change in the rising section in which the mold lubrication resistance value is rising among the waveforms of the time series data of Is done.
鋳型潤滑抵抗値取得ステップでは、第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び第2の鋳型抵抗値の時系列データについて、鋳型の振動1周期に対応して区分した単位時系列データを特定して、それぞれ同数の単位時系列データの平均値を算出し、単位時系列データの平均値の差分を鋳型潤滑抵抗値の時系列データとしてもよい。 In the mold lubrication resistance value acquisition step, unit time series data segmented corresponding to one cycle of mold vibration is specified for the time series data of the first mold resistance value and the time series data of the second mold resistance value. The average value of the same number of unit time series data may be calculated, and the difference between the average values of the unit time series data may be used as the time series data of the mold lubrication resistance value.
判定ステップでは、少なくとも上昇区間における鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形に対し下記式をフィッティングして、パウダー固相弾性係数を算出し、パウダー固相弾性係数が所定の値以上変化した場合に、ブレークアウト発生の可能性があると判定してもよい。 In the judgment step, the following equation is fitted to the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value at least in the rising section to calculate the powder solid phase elastic modulus, and when the powder solid phase elastic modulus changes by more than a predetermined value It may be determined that a breakout may occur.
なお、上記式において、Mは鋳片とモールドパウダーの固相との間の液体摩擦の定数、Kはパウダー固相弾性係数、dは鋳型の振動振幅、ωは鋳型の振動周波数、φは鋳型の振動波形に対する鋳型潤滑抵抗値の波形の位相のずれ、Vcは鋳造速度、Moは鋳片とモールドパウダーの固相との間の固体摩擦係数、αはモールドパウダーの液相の粘性分布を反映した係数である。 In the above formula, M is the constant of liquid friction between the slab and the solid phase of the mold powder, K is the powder solid phase elastic modulus, d is the vibration amplitude of the mold, ω is the vibration frequency of the mold, and φ is the mold. Deviation of phase of mold lubrication resistance value relative to vibration waveform of Vc, Vc is casting speed, Mo is a coefficient of solid friction between the slab and the solid phase of the mold powder, and α is a viscosity distribution of the liquid phase of the mold powder Coefficient.
パウダー固相弾性係数は、鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形のうち、鋳型の振動1周期分のデータに基づいて、式をフィッティングして算出してもよい。 The powder solid phase elastic modulus may be calculated by fitting an equation based on data for one period of the mold vibration in the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value.
また、判定ステップでは、鋳型変位波形において鋳型の上下方向における変位が最下端となる位置と、鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形が最下端となる位置との差を表す潤滑抵抗位相差の変化に基づいて、ブレークアウト発生の可能性を判定してもよい。 Further, in the determination step, the lubrication resistance phase difference representing the difference between the position where the displacement in the vertical direction of the mold is the lowest end in the mold displacement waveform and the position where the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value is the lowest end Based on the change, the possibility of occurrence of a breakout may be determined.
さらに、判定ステップでは、少なくとも鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形の上昇区間における波形の傾きが所定の値以上変化したき、ブレークアウト発生の可能性があると判定してもよい。 Further, in the determination step, it may be determined that there is a possibility of breakout when the slope of the waveform changes at least a predetermined value or more in the rising section of the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value.
鋳型抵抗値取得ステップでは、鋳型を振動させる駆動装置の出力値に基づいて、鋳型抵抗値を取得してもよい。駆動装置は、例えば油圧装置またはモータであってもよい。 In the mold resistance value acquisition step, the mold resistance value may be acquired based on the output value of the drive device that vibrates the mold. The drive device may be, for example, a hydraulic device or a motor.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上述のブレークアウト検知方法によりブレークアウト発生の可能性があると判定されたとき、連続鋳造の鋳造速度を低下させる、連続鋳造方法が提供される。 Further, in order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, when it is determined that there is a possibility of occurrence of breakout by the above-described breakout detection method, the casting speed of continuous casting is reduced. A continuous casting method is provided.
以上説明したように本発明によれば、高確度にブレークアウトの発生を検知することが可能となる。 As described above, according to the present invention, occurrence of breakout can be detected with high accuracy.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
<1.概要>
まず、本発明の一実施形態に係る連続鋳造におけるブレークアウト検知方法の概要を説明する。本実施形態に係るブレークアウト検知方法は、連続鋳造機の鋳型と鋳片との間に生じる鋳型潤滑抵抗値を取得し、取得した鋳型潤滑抵抗値の時系列データのうち、少なくとも当該抵抗値が上昇している上昇区間の波形変化を利用して、ブレークアウト発生の可能性を判定する方法である。
<1. Overview>
First, an outline of a breakout detection method in continuous casting according to an embodiment of the present invention will be described. The breakout detection method according to the present embodiment acquires a mold lubrication resistance value generated between a mold and a slab of a continuous casting machine, and at least the resistance value is included in time series data of the acquired mold lubrication resistance value. This is a method of determining the possibility of occurrence of a breakout by using the waveform change in the rising section that is rising.
鋳型潤滑抵抗値の時系列データは、連続鋳造機の鋳型を振動させる駆動装置の出力値を計測して取得される。本実施形態に係るブレークアウト検知方法では、連続鋳造機における鋳型と鋳片との潤滑挙動をより正確に把握するために、鋳型を振動させる駆動装置や機構の精度に基づき発生する抵抗値を除去した鋳型潤滑抵抗値の時系列データを生成する処理を行う。また、鋳型潤滑抵抗値の時系列データのうち当該抵抗値の上昇区間において、ブレークアウト発生の可能性が高まったときに変化が現れやすい。そこで、本実施形態に係るブレークアウト検知方法では、少なくとも時系列データの抵抗値の上昇区間の波形に基づき、ブレークアウト発生の可能性を判定する。これにより、より早期、かつ、過検知または誤検知の少ない的確なブレークアウト検知方法を提供することができる。以下、本実施形態に係るブレークアウト検知方法について詳細に説明していく。 The time-series data of the mold lubrication resistance value is obtained by measuring the output value of the driving device that vibrates the mold of the continuous casting machine. In the breakout detection method according to the present embodiment, in order to more accurately grasp the lubrication behavior between the mold and the slab in the continuous casting machine, the resistance value generated based on the accuracy of the drive device and mechanism that vibrates the mold is removed. A process of generating time series data of the mold lubrication resistance value is performed. Further, in the time series data of the mold lubrication resistance value, a change is likely to appear when the possibility of occurrence of a breakout is increased in the increasing range of the resistance value. Therefore, in the breakout detection method according to the present embodiment, the possibility of occurrence of a breakout is determined based on at least the waveform of the resistance value increase section of the time series data. As a result, it is possible to provide an accurate breakout detection method earlier and with less overdetection or erroneous detection. Hereinafter, the breakout detection method according to the present embodiment will be described in detail.
<2.ブレークアウト検知方法>
[2−1.鋳型潤滑抵抗値と連続鋳造潤滑モデル]
まず、図1及び図2に基づいて、本実施形態に係るブレークアウト検知方法を実施するにあたり利用する鋳型潤滑抵抗値と、鋳型10と凝固シェル5aとの潤滑状態を表す連続鋳造潤滑モデルについて説明する。図1は、本実施形態に係る連続鋳造における鋳型内の鋳片の状態を示す説明図である。図2は、図1の連続鋳造時の状態をモデル化した連続鋳造潤滑モデルを示す説明図である。なお、図1では鋳型10の部分断面を示しており、鋳型10の内面に接する溶鋼は、以下、図1に基づき説明にする状態となっているものとする。
<2. Breakout detection method>
[2-1. Mold lubrication resistance value and continuous casting lubrication model]
First, based on FIG.1 and FIG.2, the continuous casting lubrication model showing the lubrication state of the mold | die lubrication resistance value used when implementing the breakout detection method which concerns on this embodiment, and the casting_mold |
(1)鋳型潤滑抵抗値
連続鋳造機において、鋳型10はタンディッシュ(図示せず。)から注がれた溶鋼5を収容して、製造する鋳片の形を規定する部材である。鋳型10に注がれた溶鋼5は、下方に引き抜かれつつ鋳型10との接触する部分から凝固して、鋳片とされていく。鋳型10の内面には、鋳型10と溶鋼5の凝固部分である凝固シェル5aとの潤滑剤としてモールドパウダー7が添加されている。モールドパウダー7は、溶鋼表面の保温、酸化防止等の機能も有する。
(1) Mold lubrication resistance value In the continuous casting machine, the
鋳型10と溶鋼5との接触部分について詳細に説明すると、図1に示すように、鋳型10と溶鋼との間には、モールドパウダー7が介在している。連続鋳造時、鋳型10は鋳造方向に所定の周期で振動されている。これにより、モールドパウダー7が鋳型10と凝固シェル5aとの間に流入し、潤滑剤として機能する。モールドパウダー7は、鋳型10に接触する部分では添加時の状態と同様、固相7bとして存在するが、鋳型10と凝固シェル5aとの間や溶鋼表面部分では、接触する溶鋼5の熱で溶融し、液相7aとなっている。なお、溶鋼5は、水冷されている鋳型10によって冷却されて、鋳型10側から凝固し、凝固シェル5aを形成する。凝固シェル5aの厚みは、鋳造方向下流側に向かって徐々に厚くなる。
The contact portion between the
ここで、鋳型10のモールドパウダー7の固相7bは、図1に示すように、鋳造方向上流側においては鋳型10に固着(または固体摩擦が発生)しているが、鋳造方向下流側にて鋳型10から離れ、鋳型10と固相7bとの間に空隙Voが生じる。このことによって、鋳型10の周期的振動と、鋳片が引き抜かれる際に発生するモールドパウダー7の固相7bと凝固シェル5aとの間の摩擦とによって、領域Aにてモールドパウダー7の固相7bが弾性変形と塑性変形とを繰り返すことになる。すなわち、モールドパウダー7の固相7bは、当該固相7bが接触する鋳型10及び凝固シェル5aの動きによって変形している。
Here, as shown in FIG. 1, the
一方で、鋳型10と凝固シェル5aとの潤滑が不良となると、凝固シェル5aが破れて溶鋼5が漏出するブレークアウトが発生する可能性がある。そこで、鋳型10と凝固シェル5aとの潤滑状態の変化を検知することにより、潤滑不良に起因するブレークアウトの発生を検知できると考えられる。本実施形態に係るブレークアウト検知方法では、鋳型10と凝固シェル5aとの潤滑状態を、所定の周期で振動する鋳型10の抵抗値から推定し、その抵抗値の変化からブレークアウトの発生の可能性を検知する。
On the other hand, if the lubrication between the
鋳型10の抵抗値は、例えば鋳型10を振動させる駆動装置(例えば油圧シリンダ等の油圧装置)の出力値に基づき取得可能である。なお、鋳型10の抵抗値は、油圧装置の出力値以外にも、例えば、ロードセルやカムのモータ出力値等を測定し利用することも可能である。すなわち、例えば駆動装置として油圧装置を用いて鋳型10を振動させる場合には、油圧を抵抗値に換算する。また、例えば駆動装置としてモータにより回転されるカムを用いて鋳型10を振動させる場合には、モータ出力値を抵抗値に換算する。
The resistance value of the
ここで、駆動装置の出力値は、鋳型10内の鋳片の有無により、その値に含まれる情報が異なる。鋳型10内に鋳片がない場合には、駆動装置の出力値は、主に、駆動装置あるいは鋳型10を駆動させるための機構等の機械的精度によって発生する抵抗値と考えられる。鋳型10内に鋳片がない場合に測定された抵抗値を、以下、「第1の鋳型抵抗値」ともいう。これに対して、鋳型10内に鋳片がある場合、すなわち連続鋳造時には、駆動装置の出力値には、第1の鋳型抵抗値に加えて、鋳型10と凝固シェル5aとの潤滑抵抗が含まれる。鋳型10内に鋳片がある場合に測定された抵抗値を、以下、「第2の鋳型抵抗値」ともいう。
Here, the information contained in the output value of the drive device differs depending on the presence or absence of a slab in the
本実施形態に係るブレークアウト検知方法では、鋳型10と凝固シェル5aとの潤滑状態をより正確に把握するために、第2の抵抗値に含まれる鋳型10と凝固シェル5aとの潤滑抵抗のみを用い、ブレークアウトの発生の可能性を検知する。つまり、第2の鋳型抵抗値から第1の鋳型抵抗値を引いた値を鋳型潤滑抵抗値として用いて、ブレークアウトの発生の可能性を検知する。鋳型潤滑抵抗値は、具体的には以下のように取得される。
In the breakout detection method according to the present embodiment, in order to grasp the lubrication state between the
まず、鋳型10内に鋳片がない場合の第1の鋳型抵抗値が取得される。第1の鋳型抵抗値は、連続鋳造開始前に予め取得され、例えば油圧装置によって鋳型10を所定の周期及び振幅で振動させたときの当該油圧装置の出力値が取得される。第1の鋳型抵抗値は所定のタイミングで取得され、時系列データとして得られる。
First, a first mold resistance value is obtained when there is no slab in the
次に、鋳型10内に鋳片がある場合の第2の鋳型抵抗値が取得される。第2の鋳型抵抗値は、連続鋳造中に予め取得され、第1の鋳型抵抗値と同様に、油圧装置の出力値等の鋳型抵抗値として利用する値が取得される。この際、鋳型10は、第1の鋳型抵抗値を取得したときと同一周期同一振幅で振動される。第2の鋳型抵抗値も所定のタイミングで取得され、時系列データとして得られる。なお、第1の鋳型抵抗値の所定のタイミングと第2の鋳型抵抗値の所定のタイミングとは、同一であるのが望ましいが、異なってもよい。なお、実際には、同一タイミングでの計測が困難なことから、第1の鋳型抵抗値と第2の鋳型抵抗値とは異なるタイミングで取得される。
Next, a second mold resistance value in the case where there is a slab in the
そして、第1の鋳型抵抗値の時系列データと第2の時系列データとに基づいて、ブレークアウト検知に利用する鋳型潤滑抵抗値の時系列データを得る。連続鋳造中に取得された第2の鋳型抵抗値には、鋳型10と鋳片との間に発生する潤滑抵抗だけでなく、連続鋳造機の駆動装置等が有する機械的抵抗も含まれる。本実施形態では、ブレークアウト検知の精度を高めるため、ブレークアウトの発生と関連性の高い潤滑抵抗の変化からブレークアウト発生の可能性を判断する。そこで、第1の鋳型抵抗値の時系列データと第2の鋳型抵抗値の時系列データとの周期(すなわち、これらを取得したときの鋳型10の振動周期)を対応させて、第1の鋳型抵抗値の時系列データから第2の鋳型抵抗値の時系列データを差し引いたものを鋳型潤滑抵抗値の時系列データとして取得する。
Then, based on the time series data of the first mold resistance value and the second time series data, the time series data of the mold lubrication resistance value used for breakout detection is obtained. The second mold resistance value acquired during the continuous casting includes not only the lubrication resistance generated between the
鋳型潤滑抵抗値の時系列データは、鋳型10の振動の1周期毎に、第1の鋳型抵抗値の時系列データと第2の時系列データとの差分を取ってもよい。あるいは、各時系列データは、鋳型10の振動1周期毎にその波形を見ると、取得された鋳型抵抗値にばらつきがあり、波形が一定の形状に収まらないことがある。この場合、鋳型10の振動1周期分の鋳型抵抗値の時系列データの波形が一定の形状となるように、複数の鋳型10の振動1周期分の鋳型抵抗値の時系列データ(以下、「単位時系列データ」ともいう。)の平均を取り、安定した波形の鋳型抵抗値の時系列データを得るようにしてもよい。平均を取るために用いる単位時系列データの数は、単位時系列データのばらつきが所定の値以下となるように設定される。
The time series data of the mold lubrication resistance value may take a difference between the time series data of the first mold resistance value and the second time series data for each period of vibration of the
単位時系列データのばらつきは、例えば標準偏差を用いて評価してもよい。この場合、例えば、予め設定された単位時系列データの数で平均を取り、標準偏差を求め、この標準偏差が所定の値よりも大きい場合には、単位時系列データの数を増やして再度平均を取るようにする。そして、標準偏差が所定の値以下となったとき、そのときの単位時系列データの平均を用いて鋳型潤滑抵抗値の時系列データを取得する。このようにブレークアウト発生の可能性を評価するために用いる鋳型潤滑抵抗値の時系列データのばらつきを低減させることで、ブレークアウト検知の精度を高めることができる。 The variation of the unit time series data may be evaluated using, for example, standard deviation. In this case, for example, an average is taken with a preset number of unit time series data to obtain a standard deviation. If this standard deviation is larger than a predetermined value, the number of unit time series data is increased and averaged again. To take. Then, when the standard deviation is equal to or smaller than a predetermined value, the time series data of the mold lubrication resistance value is acquired using the average of the unit time series data at that time. Thus, the accuracy of breakout detection can be improved by reducing the variation in the time-series data of the mold lubrication resistance value used for evaluating the possibility of occurrence of breakout.
なお、第1の鋳型抵抗値の時系列データまたは第2の鋳型抵抗値の時系列データのうちいずれか一方について複数の単位時系列データの平均を取った場合には、他方についても同数の単位時系列データから平均を取り、単位時系列データの平均同士を差分して、鋳型潤滑抵抗値の時系列データを得るようにする。通常、予め取得される第1の鋳型抵抗値の時系列データのばらつきに応じて、単位時系列データの平均を取るか否かが決定される。したがって、第1の鋳型抵抗値について単位時系列データの平均を取った場合には、第1の鋳型抵抗値において用いた単位時系列データの数と同数の第2の鋳型抵抗値の単位時系列データを用いて平均を取るようにする。 When the average of a plurality of unit time series data is taken for either one of the time series data of the first mold resistance value or the time series data of the second mold resistance value, the same number of units is used for the other. An average is taken from the time series data, and the average of the unit time series data is subtracted to obtain the time series data of the mold lubrication resistance value. Usually, it is determined whether or not to take the average of the unit time series data according to the variation of the time series data of the first template resistance value acquired in advance. Accordingly, when the unit time series data is averaged for the first mold resistance value, the same number of unit time series of second template resistance values as the number of unit time series data used in the first mold resistance value is obtained. Try to average using the data.
以上の処理により、鋳型潤滑抵抗値の時系列データが取得される。 Through the above process, time series data of the mold lubrication resistance value is acquired.
(2)連続鋳造潤滑モデル
図1に示した鋳型10と凝固シェル5aとの潤滑挙動を表す数理モデルとして、例えば、図2に示す連続鋳造潤滑モデルを設定する。かかる連続鋳造潤滑モデルは、鋳型10を表す鋳型モデル10Mと、鋳片を表す鋳片モデル5Mと、鋳型モデル10Mと鋳片モデル5Mとを連結するパウダーモデル7Mとからなる。パウダーモデル7Mは、鋳型モデル10Mと接する物体A7MA、鋳片モデル5Mと接する物体B7MB、及び物体A7MAと物体B7MBとを連結する弾性モデル7MKからなる。
(2) Continuous casting lubrication model As a mathematical model representing the lubrication behavior between the
鋳型モデル10Mは、所定の周期で鋳造方向(X軸方向)に振動する物体として設定される。また、鋳片モデル5Mは、所定の速度で鋳造方向下流側(X軸負方向側)に移動する物体として設定される。パウダーモデル7Mについては、物体A7MAは、鋳型モデル10Mに固着して、これと一体に動く物体、あるいは、鋳型モデル10Mの動きに応じて、鋳型モデル10Mとの間に固体摩擦を生じながら動く物体として設定される。また、物体B7MBは、鋳片モデル5Mの動きに応じて、鋳片モデル5Mとの間に固体摩擦または液体摩擦を生じながら動く物体として設定される。
The
このような連続鋳造潤滑モデルにより、鋳型10及び鋳片5の動きによって変形するパウダー7の状態を表し、鋳型10及び鋳片5の潤滑状態を表すことができる。連続鋳造潤滑モデルは、後述するように、連続鋳造機から得られた鋳型潤滑抵抗値の時系列データを当該モデルに適合させ、モールドパウダー7の固相弾性係数や、モールドパウダー7の固相7bと鋳片あるは鋳型10との摩擦力等を得るために利用される。
By such a continuous casting lubrication model, the state of the
[2−2.連続鋳造潤滑状態]
次に、図3及び図4に基づいて、連続鋳造潤滑状態として、鋳型の潤滑状態と、鋳型振動変位及び鋳型抵抗値とを説明する。なお、図3は、モールドパウダー7の固相7bが弾性変形及び塑性変形を周期的に繰り返す状態を示す場合の連続鋳造潤滑状態を示す説明図である。図4は、モールドパウダー7の固相7bが切断されている場合の連続鋳造潤滑状態を示す説明図である。
[2-2. Continuous casting lubrication state]
Next, based on FIG. 3 and FIG. 4, the mold lubrication state, the mold vibration displacement, and the mold resistance value will be described as the continuous casting lubrication state. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a continuous casting lubrication state when the
(1)モールドパウダー固相が弾性変形及び塑性変形をする場合
連続鋳造潤滑状態の一例として、鋳型10の周期的振動に応じて、モールドパウダー7の固相7bが弾性変形及び塑性変形を周期的に繰り返す状態を示す場合がある。図3のグラフに示すように、鋳型10が上昇し下降する振動の1周期の間に、モールドパウダー7の固相7bは、3つの変形状態をとる。
(1) When the mold powder solid phase undergoes elastic deformation and plastic deformation As an example of the continuous casting lubrication state, the
まず、鋳型10が上昇する区間aにおいて、固相7bは、鋳型10の上昇に伴い、鋳型10と接する部分が上方へ移動し、鋳型10と接する部分と凝固シェル5aと接触する部分との間(図1の領域A)が弾性変形し伸びる。このとき、鋳型抵抗値は上昇し続ける。そして、鋳型抵抗値が所定の値Ffriとなると、固相7bは、塑性変形するようになる(区間b)。その後、鋳型10が下降し始めると、固相7bは、鋳型10の下降に伴い、鋳型10と接する部分が下方へ移動し、鋳型10と接する部分と凝固シェル5aと接触する部分との間(図1の領域A)が弾性変形し縮む(区間c)。
First, in the section a in which the
このような鋳型10の振動1周期の間に、モールドパウダー7の固相7bは弾性変形と塑性変形との状態を繰り返す。
During one period of such vibration of the
(2)モールドパウダー固相が切断されている場合
連続鋳造潤滑状態の他の一例として、モールドパウダー7の固相7bが切断されている場合があり、この場合には、図4に示すように、固相7bは図3と異なる挙動を示す。図4に示すように、固相7bが、鋳型10と接する部分と凝固シェル5aとが部分Bで切断されていると、各部分は鋳型10の振動または凝固シェル5aの移動のいずれか一方に大きく影響を受けて移動する。このため、固相7bは、鋳型10の昇降に伴って弾性変形し伸縮する。したがって、図4のグラフに示すように、鋳型抵抗値の時系列データは、鋳型10の振動1周期の間に、鋳型10の上昇に伴い上昇し、鋳型10の下降に伴い低下する波形となる。
(2) When the mold powder solid phase is cut As another example of the continuous casting lubrication state, the
本実施形態に係るブレークアウト検知方法では、図3及び図4に示した連続鋳造潤滑状態である場合はもちろん、これら以外の連続鋳造潤滑状態であってもブレークアウト発生の可能性を検知することが可能である。 In the breakout detection method according to the present embodiment, the possibility of occurrence of breakout is detected not only in the continuous casting lubrication state shown in FIGS. 3 and 4 but also in other continuous casting lubrication states. Is possible.
[2−3.判定方法]
以下、本実施形態に係るブレークアウト発生の可能性を判定する方法について説明する。本実施形態に係るブレークアウト検知方法では、連続鋳造機の鋳型と鋳片との間に生じる鋳型潤滑抵抗値の時系列データのうち、少なくとも当該抵抗値が上昇している上昇区間の波形変化を利用して、ブレークアウト発生の可能性を判定する。具体的には、鋳型潤滑抵抗値の時系列データを利用してブレークアウト発生の可能性を評価するための評価指標を求め、ブレークアウト発生の可能性を判定する。
[2-3. Judgment method]
Hereinafter, a method for determining the possibility of occurrence of a breakout according to the present embodiment will be described. In the breakout detection method according to the present embodiment, among the time series data of the mold lubrication resistance value generated between the mold and the slab of the continuous casting machine, at least the waveform change in the rising section in which the resistance value is increasing. Use this to determine the possibility of breakout. Specifically, an evaluation index for evaluating the possibility of occurrence of breakout is obtained using time series data of mold lubrication resistance values, and the possibility of occurrence of breakout is determined.
本実施形態では、評価指標として、以下の3つのうち少なくともいずれか1つを用いる。
(A)モールドパウダーの固相の弾性係数
(B)鋳型の振動変位波形と鋳型潤滑抵抗値の波形との位相差
(C)鋳型潤滑抵抗値の波形の傾き
In the present embodiment, at least one of the following three is used as the evaluation index.
(A) Elastic modulus of solid phase of mold powder (B) Phase difference between mold vibration displacement waveform and mold lubrication resistance value waveform (C) Slope of mold lubrication resistance value waveform
なお、複数の評価指標を用いる場合には、少なくともいずれか1つの評価指標に基づきブレークアウト発生の可能性があると判定されたときにブレークアウト発生を通知してもよく、すべての評価指標においてブレークアウト発生の可能性があると判定されたときにブレークアウト発生を通知してもよい。以下、各評価指標に基づくブレークアウト発生の可能性の判定方法について説明する。 In the case where a plurality of evaluation indicators are used, the occurrence of a breakout may be notified when it is determined that there is a possibility of occurrence of a breakout based on at least one of the evaluation indicators. A breakout occurrence may be notified when it is determined that there is a possibility of a breakout occurrence. Hereinafter, a method for determining the possibility of occurrence of a breakout based on each evaluation index will be described.
(A)モールドパウダーの固相の弾性係数
まず、評価指標としてモールドパウダーの固相の弾性係数(以下、「パウダー固相弾性係数」ともいう。)を用いる場合のブレークアウト検知方法について説明する。拘束性ブレークアウトは、溶鋼が鋳型内面に固着することによる鋳片の潤滑不良によって引き起こされる。鋳型10の内部には、鋳型10と凝固シェル5aとの潤滑剤としてモールドパウダー7が添加されている。このモールドパウダー7のパウダー固相弾性係数は、拘束されると抵抗が大きくなり見かけ上弾性係数が大きくなる。例えば図3の連続鋳造潤滑状態においては、鋳型10が上昇するときに固相7bが見かけ上ほぼ弾性変形しなくなる。そこで、連続鋳造時のパウダー固相弾性係数を評価指標として用い、その値の変化を見ることで、ブレークアウト発生の可能性を判定する。
(A) Elastic Modulus of Solid Phase of Mold Powder First, a breakout detection method in the case where the elastic modulus of the solid phase of the mold powder (hereinafter also referred to as “powder solid phase elastic modulus”) is used as an evaluation index will be described. Restraint breakout is caused by poor lubrication of the slab due to molten steel sticking to the mold inner surface. Inside the
本実施形態では、このパウダー固相弾性係数を、鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形に対して下記式(1)で表される鋳型潤滑抵抗値の式をフィッティングして求める。 In the present embodiment, the powder solid phase elastic modulus is obtained by fitting a mold lubrication resistance value expression represented by the following expression (1) to the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value.
なお、上記式(1)において、Mは鋳片とモールドパウダーの固相との間の液体摩擦の定数、Kはパウダー固相弾性係数、dは鋳型の振動振幅、ωは鋳型の振動周波数を表す。また、φは鋳型の振動波形に対する鋳型潤滑抵抗値の波形の位相のずれを表し、鋳型の振動波形の最下端位置から鋳型潤滑抵抗値の抵抗最下端位置までの位相である。鋳型の振動波形に対して鋳型潤滑抵抗値の波形が先行したときを正とする。そして、Vcは鋳造速度、Moは鋳片とモールドパウダーの固相との間の固体摩擦係数である。αはモールドパウダーの液相の粘性分布を反映した係数であり、本実施形態では粘性分布は一様であるとして1としている。 In the above equation (1), M is the constant of liquid friction between the slab and the solid phase of the mold powder, K is the powder solid phase elastic modulus, d is the vibration amplitude of the mold, and ω is the vibration frequency of the mold. Represent. Φ represents the phase shift of the mold lubrication resistance value waveform relative to the mold vibration waveform, and is the phase from the lowest end position of the mold vibration waveform to the lowest resistance position of the mold lubrication resistance value. The time when the mold lubrication resistance waveform precedes the mold vibration waveform is positive. Vc is the casting speed, and Mo is the solid friction coefficient between the slab and the solid phase of the mold powder. α is a coefficient reflecting the viscosity distribution of the liquid phase of the mold powder. In this embodiment, α is set to 1 because the viscosity distribution is uniform.
本実施形態では、上記式(1)を、鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形に対応させて、パウダー固相弾性係数Kを求める。この際、上記式(1)は、少なくとも鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形のうち鋳型上昇時にモールドパウダーの固相が弾性変形する部分(図3の区間a)にフィットすればよい。鋳型潤滑抵抗値の波形のうち、鋳型上昇時の固相弾性変形区間が、ブレークアウト発生の可能性が高まったときに変化が現れやすいためである。なお、本発明はかかる例に限定されず、鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形のうち、鋳型上昇時の固相弾性変形区間のみならず、他の弾性変形区間についても上記式(1)がフィットするようにしてパウダー固相弾性係数Kを求めてもよい。 In the present embodiment, the powder solid phase elastic modulus K is obtained by correlating the above equation (1) with the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value. At this time, the above equation (1) may be fitted to at least a portion of the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value where the solid phase of the mold powder is elastically deformed when the mold is raised (section a in FIG. 3). This is because, in the mold lubrication resistance value waveform, the change in the solid phase elastic deformation section when the mold rises is likely to occur when the possibility of occurrence of breakout increases. The present invention is not limited to such an example. Of the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value, the above formula (1) applies not only to the solid phase elastic deformation section when the mold is raised, but also to other elastic deformation sections. May be obtained so that the powder solid phase elastic modulus K is obtained.
鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形に対して下記式(1)をフィッティングさせてパウダー固相弾性係数Kが算出されると、その値がこれまで算出されたパウダー固相弾性係数Kの平均値に対して所定の範囲を超えているか否かを判定する。すなわち、上記式(1)のフィッティングにより得られたパウダー固相弾性係数Kが、急激に大きくなったか否かが判定される。これにより、パウダー固相弾性係数Kの急激な上昇を検出し、ブレークアウト発生の可能性が高まったことを検知する。例えば、フィッティングにより得られたパウダー固相弾性係数Kが、パウダー固相弾性係数Kの平均値に対して標準偏差の3倍(3σ)を超えた値となったとき、ブレークアウト発生の可能性があると判定してもよい。 When the powder solid phase elastic modulus K is calculated by fitting the following formula (1) to the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value, the value is the average of the powder solid phase elastic modulus K calculated so far. It is determined whether or not the value exceeds a predetermined range. That is, it is determined whether or not the powder solid phase elastic modulus K obtained by the fitting of the above formula (1) has suddenly increased. Thereby, a rapid rise in the powder solid phase elastic modulus K is detected, and it is detected that the possibility of occurrence of breakout has increased. For example, when the powder solid phase elastic modulus K obtained by fitting becomes a value exceeding three times the standard deviation (3σ) with respect to the average value of the powder solid phase elastic modulus K, the possibility of occurrence of breakout It may be determined that there is.
ブレークアウト検知方法によりブレークアウト発生の可能性があると判定されたときには、例えば、連続鋳造の鋳造速度を低下させる等の対応を取ることで、実際にブレークアウトが発生するのを防止することができる。 When it is determined by the breakout detection method that a breakout may occur, for example, by taking measures such as reducing the casting speed of continuous casting, it is possible to prevent the breakout from actually occurring. it can.
(B)鋳型の振動変位波形と鋳型潤滑抵抗値の波形との位相差
次に、評価指標として鋳型の振動変位波形と鋳型潤滑抵抗値の波形との位相差(以下、「潤滑抵抗位相差」ともいう。)を用いる場合のブレークアウト検知方法について説明する。潤滑抵抗位相差は、図3に示す鋳型10の振動変位波形と鋳型抵抗値の波形との位相差φに相当する。この潤滑抵抗位相差φは、鋳型10の振動変位波形において鋳型変位が最下端となる位置から、鋳型潤滑抵抗値の波形において鋳型潤滑抵抗値が最小となる位置までの位相である。この場合にも、鋳型潤滑抵抗値の波形のうち、鋳型潤滑抵抗値が最小となる位置は、鋳型上昇時におけるモールドパウダーの固相が弾性変形をする区間の一部とみなすことができ、当該区間の波形変化を表す情報として考える。
(B) Phase difference between mold vibration displacement waveform and mold lubrication resistance value waveform Next, as an evaluation index, phase difference between mold vibration displacement waveform and mold lubrication resistance value waveform (hereinafter referred to as “lubrication resistance phase difference”). A breakout detection method in the case of using also.) Will be described. The lubrication resistance phase difference corresponds to the phase difference φ between the vibration displacement waveform of the
鋳型10は、油圧シリンダやモータ等の駆動装置によりカムを駆動させることで振動する。したがって、鋳型10の変位は、油圧シリンダの位置やカムの角度等を計測することで算出することができる。算出された鋳型10の変位を時系列に並べることで鋳型10の振動による鋳型変位波形が取得され、これより、鋳型変位波形における鋳型10の上下方向の変位が最下点となる位置を特定することができる。
The
潤滑抵抗位相差φは、下記式(2)で表される。なお、下記式(2)において、Mは鋳片とモールドパウダーの固相との間の液体摩擦係数、Kはパウダー固相弾性係数、ωは鋳型の振動周波数を表す。 The lubrication resistance phase difference φ is expressed by the following formula (2). In the following formula (2), M represents a liquid friction coefficient between the slab and the solid phase of the mold powder, K represents a powder solid phase elastic coefficient, and ω represents a vibration frequency of the mold.
潤滑抵抗位相差φは、パウダー固相弾性係数Kが大きくなるにつれて大きくなる値である。したがって、潤滑抵抗位相差φが大きいほど拘束された可能性は高くなる。そこで、潤滑抵抗位相差φを評価指標として用い、その値の変化を見ることで、ブレークアウト発生の可能性を判定することができる。例えば、潤滑抵抗位相差φがπ/6以上変化した場合に、ブレークアウト発生の可能性があると判定してもよい。ブレークアウト検知方法によりブレークアウト発生の可能性があると判定されたときには、例えば、連続鋳造の鋳造速度を低下させる等の対応を取ることで、実際にブレークアウトが発生するのを防止することができる。 The lubrication resistance phase difference φ is a value that increases as the powder solid phase elastic modulus K increases. Therefore, the possibility of being restrained increases as the lubrication resistance phase difference φ increases. Therefore, the possibility of occurrence of breakout can be determined by using the lubrication resistance phase difference φ as an evaluation index and observing the change in the value. For example, when the lubrication resistance phase difference φ changes by π / 6 or more, it may be determined that a breakout may occur. When it is determined by the breakout detection method that a breakout may occur, for example, by taking measures such as reducing the casting speed of continuous casting, it is possible to prevent the breakout from actually occurring. it can.
(C)鋳型潤滑抵抗値の波形の傾き
また、評価指標として、鋳型潤滑抵抗値の波形の傾き(以下、単に「傾き」ともいう。)を用いる場合のブレークアウト検知方法について説明する。本実施形態において、鋳型潤滑抵抗値の波形の傾きは、鋳型潤滑抵抗値の波形において鋳型潤滑抵抗値が最小となる位置(最下点)と、当該最下点から鋳型潤滑抵抗値が最大となる位置(最上点)までの時間区間の1/2位置での鋳型潤滑抵抗値の波形上の点(中間点)とを通る直線の傾きをいう。後述する実施例の図5〜図7に示す直線Lの傾きである。
(C) Slope of Waveform of Mold Lubrication Resistance Value A breakout detection method in the case of using the slope of the waveform of the mold lubrication resistance value (hereinafter also simply referred to as “slope”) as an evaluation index will be described. In the present embodiment, the slope of the mold lubrication resistance value waveform is such that the mold lubrication resistance value is at the minimum (the lowest point) in the mold lubrication resistance value waveform, and the mold lubrication resistance value is maximum from the lowest point. The slope of a straight line passing through a point (intermediate point) on the waveform of the mold lubrication resistance value at a half position of the time interval up to the position (uppermost point). It is the inclination of the straight line L shown in FIGS.
この直線の傾きは、ブレークアウト発生の可能性が高くなると、その値が大きくなる。上述したように、例えば図3の連続鋳造潤滑状態において、拘束が発生するとパウダー固相弾性係数が見かけ上大きくなると同時に、固相7bと鋳片との間の摩擦が増大し、凝固シェル5aが破れてブレークアウトが発生する可能性が高まる。このとき、鋳型潤滑抵抗値の波形は、鋳型上昇時の固相の弾性変形する区間が短くなり、鋳型潤滑抵抗値が、ブレークアウト発生の可能性の低い通常状態よりも所定の値Ffriに早く到達するようになる。したがって、ブレークアウト発生の可能性が高くなると、鋳型潤滑抵抗値の波形の傾きが通常状態よりも大きくなる。そこで、鋳型潤滑抵抗値の波形の傾きを評価指標として用い、その値の変化を見ることで、ブレークアウト発生の可能性を判定する。例えば、鋳型潤滑抵抗値の波形の傾きが、これまでに算出された傾きの平均値の2倍を超えたとき、ブレークアウト発生の可能性があると判定してもよい。
The slope of this straight line increases as the possibility of breakout increases. As described above, for example, in the continuous casting lubrication state of FIG. 3, when restraint occurs, the powder solid phase elastic modulus apparently increases, and at the same time, the friction between the
このように、ブレークアウト検知方法によりブレークアウト発生の可能性があると判定されたときには、例えば、連続鋳造の鋳造速度を低下させる等の対応を取ることで、実際にブレークアウトが発生するのを防止することができる。 Thus, when it is determined by the breakout detection method that there is a possibility of occurrence of a breakout, for example, by taking measures such as reducing the casting speed of continuous casting, the breakout actually occurs. Can be prevented.
[2−4.まとめ]
以上、本実施形態に係る連続鋳造時におけるブレークアウト検知方法について説明した。かかるブレークアウト検知方法によれば、連続鋳造機の鋳型と鋳片との間に生じる鋳型潤滑抵抗値を取得し、取得した鋳型潤滑抵抗値の時系列データのうち、少なくとも当該抵抗値が上昇している上昇区間の波形変化を利用して、ブレークアウト発生の可能性を判定する。この際、鋳型潤滑抵抗値の時系列データを、鋳型を振動させる駆動装置や機構の精度に基づき発生する抵抗値を除去した鋳型潤滑抵抗値とすることで、連続鋳造機における鋳型と鋳片との潤滑挙動をより正確に把握することができる。また、ブレークアウト発生の可能性が高まったときに変化が現れやすい、鋳型潤滑抵抗値の時系列データのうち当該抵抗値の上昇区間の波形に基づき、ブレークアウト発生の可能性を判定する。これにより、より早期、かつ、過検知または誤検知の少ない的確なブレークアウト検知方法を提供することができる。
[2-4. Summary]
The breakout detection method during continuous casting according to the present embodiment has been described above. According to such a breakout detection method, the mold lubrication resistance value generated between the mold and the slab of the continuous casting machine is acquired, and at least the resistance value increases in the time series data of the acquired mold lubrication resistance value. The possibility of a breakout occurrence is determined using the waveform change in the rising section. At this time, the time series data of the mold lubrication resistance value is set to the mold lubrication resistance value from which the resistance value generated based on the accuracy of the drive device and the mechanism that vibrates the mold is removed. It is possible to more accurately grasp the lubrication behavior. Further, the possibility of the occurrence of breakout is determined based on the waveform of the resistance increase section in the time series data of the mold lubrication resistance value, which is likely to change when the possibility of occurrence of breakout increases. As a result, it is possible to provide an accurate breakout detection method earlier and with less overdetection or erroneous detection.
実施例1として、図5〜図7に、鋳型潤滑抵抗値の波形の傾き及び潤滑抵抗位相差に基づきブレークアウト検知を行った場合の検知結果を示す。なお、以下の実施例において、拘束した時間は、ブレークアウト発生後の鋳片表面を調査することで拘束した位置を特定し、導出した。 As Example 1, FIGS. 5 to 7 show detection results when breakout detection is performed based on the slope of the mold lubrication resistance value waveform and the lubrication resistance phase difference. In the following examples, the restrained time was derived by specifying the restrained position by examining the slab surface after the breakout occurred.
[実施例A]
実施例Aでは、鋳造厚幅500mm、鋳造厚み300mmの低炭素鋼を連続鋳造したときのブレークアウト発生の可能性を判定した。鋳造速度は0.8m/min、オシレーションサイクルは60cpm、オシレーションストロークは8mm(pp)であった。実施例Aでは、鋳型を振動させる油圧装置の出力値を、鋳型に鋳片のない状態と鋳型に鋳片がある状態とにおいて取得し、それぞれ第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び第2の鋳型抵抗値の時系列データとして用いた。第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び第2の鋳型抵抗値の時系列データに基づき取得される鋳型潤滑抵抗値の時系列データは、時系列データについて平均処理を行うことなくそのまま使用した。図5に、通常時、拘束後25秒時、及びブレークアウトが発生した拘束後70秒時の鋳型潤滑抵抗値の時系列データを示す。
[Example A]
In Example A, the possibility of occurrence of a breakout when continuously casting a low carbon steel having a cast width of 500 mm and a cast thickness of 300 mm was determined. The casting speed was 0.8 m / min, the oscillation cycle was 60 cpm, and the oscillation stroke was 8 mm (pp). In Example A, the output value of the hydraulic device that vibrates the mold is acquired in a state where there is no slab in the mold and in a state where there is a slab in the mold, and the time series data of the first mold resistance value and the second It was used as time series data of the mold resistance value. The time series data of the mold lubrication resistance value acquired based on the time series data of the first mold resistance value and the time series data of the second mold resistance value was used as they were without performing an averaging process on the time series data. FIG. 5 shows time series data of mold lubrication resistance values at normal time, 25 seconds after restraint, and 70 seconds after restraint when breakout occurs.
図5上側に、ブレークアウト発生の可能性の低い通常状態での鋳型潤滑抵抗値の時系列データを示す。この鋳型潤滑抵抗値の波形の傾きは、図5上側の波形において、最下点PL1と、当該最下点PL1から最上点PH1までの時間区間の1/2位置での鋳型潤滑抵抗値の波形上の点(中間点PM1)とを通る直線L1の傾きである。なお、図5の中央及び下側にも、各時間における直線の傾きと比較するため、直線L1を記載した。 The upper side of FIG. 5 shows time-series data of mold lubrication resistance values in a normal state where the possibility of breakout occurrence is low. The slope of the waveform of the mold lubrication resistance value is represented by the mold lubrication resistance at the lowest point P L1 and a half position of the time interval from the lowest point P L1 to the highest point P H1 in the upper waveform of FIG. This is the slope of the straight line L 1 passing through a point on the waveform of the value (intermediate point P M1 ). Incidentally, also the center and the lower side of FIG. 5, for comparison with the slope of the straight line at each time described the straight line L 1.
通常状態から拘束状態となり25秒が経過した時点の鋳型潤滑抵抗値の時系列データをみると、このときの直線L2の傾きは、図5中央に示すように、通常状態の直線L1の傾きよりも大きくなっている。直線L2の傾きは、通常状態の直線L1の傾きの2倍以上となっていたため、この時点でブレークアウト発生の可能性があると判定された。また、潤滑抵抗位相差は、通常状態からの最下点のずれに対応する。このときの最下点PL2は、通常状態の最下点PL1からπ/6以上ずれていた。したがって、潤滑抵抗位相差からもこの時点でブレークアウト発生の可能性があることがわかった。 Looking at the time series data of the mold lubricant resistance value when the result 25 seconds have elapsed the constrained state from the normal state, the straight line L 2 at this time slope, as shown in FIG. 5 middle, in the normal state of the straight line L 1 It is larger than the slope. The slope of the straight line L 2 is, because it was equal to or greater than twice the slope of the straight line L 1 in a normal state, it is determined that there is the possibility of breakout occurrence at this point. Further, the lubrication resistance phase difference corresponds to the shift of the lowest point from the normal state. The lowest point P L2 at this time was shifted from the lowest point P L1 in the normal state by π / 6 or more. Therefore, it was found from the lubrication resistance phase difference that breakout may occur at this point.
その後、ブレークアウトが発生した拘束後70秒の時点では、直線L3の傾きは、図5下側に示すように、通常状態の直線L1の傾きよりも大きいが、拘束後25秒の時点での直線L2の傾きよりも小さかった。また、潤滑抵抗位相差についても、最下点PL3は、通常状態の最下点PL1とほぼ同一位置であった。 Then, at the time of 70 seconds after restraint breakout occurs, the slope of the straight line L 3, as shown in FIG. 5 lower, but greater than the slope of the straight line L 1 in the normal state, the time of 25 seconds after constraining smaller than the slope of the straight line L 2 in. In addition, regarding the lubrication resistance phase difference, the lowest point P L3 was almost at the same position as the lowest point P L1 in the normal state.
実施例Aの結果より、ブレークアウト発生の45秒前にはブレークアウト発生の可能性があることを検知できることが示された。 From the result of Example A, it was shown that it was possible to detect that a breakout could occur 45 seconds before the breakout occurred.
[実施例B]
実施例Bでは、鋳造厚幅500mm、鋳造厚み100mmの低炭素鋼を連続鋳造したときのブレークアウト発生の可能性を判定した。鋳造速度は1.0m/min、オシレーションサイクルは60cpm、オシレーションストロークは5mm(pp)であった。実施例Bでは、実施例Aと同様、鋳型を振動させる油圧装置の出力値を、鋳型に鋳片のない状態と鋳型に鋳片がある状態とにおいて取得し、それぞれ第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び第2の鋳型抵抗値の時系列データとして用いた。第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び第2の鋳型抵抗値の時系列データに基づき取得される鋳型潤滑抵抗値の時系列データには、10回平均した時系列データを使用した。図6に、通常時、拘束後10秒時、及び拘束後35秒時の鋳型潤滑抵抗値の時系列データを示す。なお、本実施例Bにおいては、拘束後40秒時点でブレークアウトが発生した。
[Example B]
In Example B, the possibility of occurrence of breakout was determined when continuously casting a low carbon steel having a cast width of 500 mm and a cast thickness of 100 mm. The casting speed was 1.0 m / min, the oscillation cycle was 60 cpm, and the oscillation stroke was 5 mm (pp). In Example B, as in Example A, the output value of the hydraulic device that vibrates the mold is acquired in a state where there is no slab in the mold and in a state where there is a slab in the mold, and each of the first mold resistance values is obtained. Time series data and second series resistance value time series data were used. The time series data averaged 10 times was used for the time series data of the mold lubrication resistance value acquired based on the time series data of the first mold resistance value and the time series data of the second mold resistance value. FIG. 6 shows time-series data of mold lubrication resistance values at normal time, 10 seconds after restraint, and 35 seconds after restraint. In Example B, a breakout occurred at 40 seconds after restraint.
図6上側に、ブレークアウト発生の可能性の低い通常状態での鋳型潤滑抵抗値の時系列データを示す。この鋳型潤滑抵抗値の波形の傾きは、図6上側の波形において、最下点PL1と、当該最下点PL1から最上点PH1までの時間区間の1/2位置での鋳型潤滑抵抗値の波形上の点(中間点PM1)とを通る直線L1の傾きである。なお、図6の中央及び下側にも、各時間における直線の傾きと比較するため、直線L1を記載した。 The upper part of FIG. 6 shows time-series data of mold lubrication resistance values in a normal state where the possibility of breakout occurrence is low. The slope of the waveform of the mold lubrication resistance value is the mold lubrication resistance at the lower half point P L1 and a half position of the time interval from the lowest point P L1 to the highest point P H1 in the upper waveform of FIG. This is the slope of the straight line L 1 passing through a point on the waveform of the value (intermediate point P M1 ). Also in the center and the lower side of FIG. 6, for comparison with the slope of the straight line at each time it described the straight line L 1.
通常状態から拘束状態となり10秒が経過した時点の鋳型潤滑抵抗値の時系列データをみると、このときの直線L2の傾きは、図6中央に示すように、通常状態の直線L1の傾きよりも大きくなっている。直線L2の傾きは、通常状態の直線L1の傾きの2倍以上となっていたため、この時点でブレークアウト発生の可能性があると判定された。また、潤滑抵抗位相差は、通常状態からの最下点のずれに対応する。このときの最下点PL2は、通常状態の最下点PL1からπ/6以上ずれていた。したがって、潤滑抵抗位相差からもこの時点でブレークアウト発生の可能性があることがわかった。
Looking at the time series data of the mold lubricant resistance value when the
その後、ブレークアウトが発生する5秒前の、拘束後35秒の時点では、直線L3の傾きは、図6下側に示すように、通常状態の直線L1の傾きよりも大きいが、拘束後10秒の時点での直線L2の傾きよりも小さかった。また、潤滑抵抗位相差については、最下点PL3は、拘束後10秒の時点での最下点PL2とほぼ同一位置にあり、通常状態からπ/6以上ずれていた。 Then, 5 seconds before the breakout occurs, at the time of 35 seconds after restraint, the slope of the straight line L 3, as shown in FIG. 6 lower, but greater than the slope of the straight line L 1 in a normal state, restraining smaller than the slope of the straight line L 2 at the time of 10 seconds after. In addition, regarding the lubrication resistance phase difference, the lowest point P L3 was almost at the same position as the lowest point P L2 at 10 seconds after restraint, and was shifted by π / 6 or more from the normal state.
実施例Bの結果より、ブレークアウト発生の30秒前にはブレークアウト発生の可能性があることを検知できることが示された。 From the result of Example B, it was shown that the possibility of the occurrence of a breakout can be detected 30 seconds before the occurrence of the breakout.
[実施例C]
実施例Cでは、鋳造厚幅500mm、鋳造厚み100mmの低炭素鋼を連続鋳造したときのブレークアウト発生の可能性を判定した。鋳造速度は1.0m/min、オシレーションサイクルは58cpm、オシレーションストロークは5mm(pp)であった。実施例Cでは、鋳型を振動させるモータトルクを、鋳型に鋳片のない状態と鋳型に鋳片がある状態とにおいて取得し、それぞれ第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び第2の鋳型抵抗値の時系列データとして用いた。第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び第2の鋳型抵抗値の時系列データに基づき取得される鋳型潤滑抵抗値の時系列データには、17回平均した時系列データを使用した。図7に、通常時、拘束後15秒時、及び拘束後35秒時の鋳型潤滑抵抗値の時系列データを示す。なお、本実施例Cにおいては、拘束後40秒時点でブレークアウトが発生した。
[Example C]
In Example C, the possibility of occurrence of a breakout when continuously casting a low carbon steel having a cast width of 500 mm and a cast thickness of 100 mm was determined. The casting speed was 1.0 m / min, the oscillation cycle was 58 cpm, and the oscillation stroke was 5 mm (pp). In Example C, the motor torque for vibrating the mold is acquired in a state where there is no slab in the mold and in a state where there is a slab in the mold, and the time series data of the first mold resistance value and the second mold resistance are respectively obtained. Used as time-series data of values. The time series data averaged 17 times was used as the time series data of the mold lubrication resistance value acquired based on the time series data of the first mold resistance value and the time series data of the second mold resistance value. FIG. 7 shows time series data of mold lubrication resistance values at normal time, 15 seconds after restraint, and 35 seconds after restraint. In Example C, a breakout occurred at 40 seconds after restraint.
図7上側に、ブレークアウト発生の可能性の低い通常状態での鋳型潤滑抵抗値の時系列データを示す。この鋳型潤滑抵抗値の波形の傾きは、図7上側の波形において、最下点PL1と、当該最下点PL1から最上点PH1までの時間区間の1/2位置での鋳型潤滑抵抗値の波形上の点(中間点PM1)とを通る直線L1の傾きである。なお、図7の中央及び下側にも、各時間における直線の傾きと比較するため、直線L1を記載した。 The upper part of FIG. 7 shows the time series data of the mold lubrication resistance value in a normal state where the possibility of breakout occurrence is low. The slope of the waveform of the mold lubrication resistance value corresponds to the mold lubrication resistance at the lowest point P L1 and a half position of the time interval from the lowest point P L1 to the highest point P H1 in the upper waveform of FIG. This is the slope of the straight line L 1 passing through a point on the waveform of the value (intermediate point P M1 ). Even in the middle and the lower side of FIG. 7, for comparison with the slope of the straight line at each time described the straight line L 1.
通常状態から拘束状態となり15秒が経過した時点の鋳型潤滑抵抗値の時系列データをみると、このときの直線L2の傾きは、図7中央に示すように、通常状態の直線L1の傾きよりも大きくなっている。直線L2の傾きは、通常状態の直線L1の傾きの2倍以上となっていたため、この時点でブレークアウト発生の可能性があると判定された。また、潤滑抵抗位相差は、通常状態からの最下点のずれに対応する。このときの最下点PL2は、通常状態の最下点PL1からπ/6以上ずれていた。したがって、潤滑抵抗位相差からもこの時点でブレークアウト発生の可能性があることがわかった。 Looking at the time series data of the mold lubricant resistance value when the result 15 seconds have elapsed the constrained state from the normal state, the straight line L 2 at this time slope, as shown in FIG. 7 center, in the normal state of the straight line L 1 It is larger than the slope. The slope of the straight line L 2 is, because it was equal to or greater than twice the slope of the straight line L 1 in a normal state, it is determined that there is the possibility of breakout occurrence at this point. Further, the lubrication resistance phase difference corresponds to the shift of the lowest point from the normal state. The lowest point P L2 at this time was shifted from the lowest point P L1 in the normal state by π / 6 or more. Therefore, it was found from the lubrication resistance phase difference that breakout may occur at this point.
その後、ブレークアウトが発生する5秒前の、拘束後35秒の時点では、直線L3の傾きは、図7下側に示すように、通常状態の直線L1の傾きよりも大きく、拘束後10秒の時点での直線L2の傾きよりも大きかった。また、潤滑抵抗位相差についても、最下点PL3は、拘束後10秒の時点での最下点PL2とほぼ同一位置にあり、通常状態からπ/6以上ずれていた。したがって、拘束後35秒の時点でも、拘束後15秒の時点と同様に、ブレークアウト発生の可能性があることがわかった。 Then, 5 seconds before the breakout occurs, at the time of 35 seconds after restraint, the slope of the straight line L 3, as shown in FIG. 7 the lower, greater than the slope of the straight line L 1 in a normal state, after constraining It was greater than the slope of the straight line L 2 at the time of 10 seconds. In addition, regarding the lubrication resistance phase difference, the lowest point P L3 was almost at the same position as the lowest point P L2 at 10 seconds after restraint, and was shifted by π / 6 or more from the normal state. Therefore, it was found that a breakout may occur at the time of 35 seconds after restraint as well as at the time of 15 seconds after restraint.
実施例Cの結果より、ブレークアウト発生の25秒前にはブレークアウト発生の可能性があることを検知できることが示された。 From the result of Example C, it was shown that the possibility of occurrence of breakout can be detected 25 seconds before occurrence of breakout.
実施例2として、図8に、鋳型潤滑抵抗値の波形へのフィッティングにより得られたパウダー固相弾性係数に基づきブレークアウト検知を行った場合の検知結果を示す。実施例2では、鋳造厚幅500mm、鋳造厚み300mmの低炭素鋼を連続鋳造したときのブレークアウト発生の可能性を判定した。鋳造速度は0.8m/min、オシレーションサイクルは60cpm、オシレーションストロークは8mm(pp)であった。 As Example 2, FIG. 8 shows the detection results when breakout detection is performed based on the powder solid phase elastic modulus obtained by fitting the mold lubrication resistance value to the waveform. In Example 2, the possibility of occurrence of breakout when continuously casting a low carbon steel having a cast width of 500 mm and a cast thickness of 300 mm was determined. The casting speed was 0.8 m / min, the oscillation cycle was 60 cpm, and the oscillation stroke was 8 mm (pp).
実施例2では、鋳型を振動させる油圧装置の出力値を、鋳型に鋳片のない状態と鋳型に鋳片がある状態とにおいて取得し、それぞれ第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び第2の鋳型抵抗値の時系列データとして用いた。第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び第2の鋳型抵抗値の時系列データに基づき取得される鋳型潤滑抵抗値の時系列データは、時系列データについて平均処理を行うことなくそのまま使用した。この鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形に対し、上記式(1)の式をフィッティングさせ、パウダー固相弾性係数を取得した。図8に、パウダー固相弾性係数の時間変化を示す。図8の時間変化は、鋳型のオシレーションにて表している。また、ブレークアウト発生の可能性が高まった異常時のパウダー固相弾性係数の時間変化を拡大して示した。この拡大図において、サイクル0の時点で拘束しており、拘束後63秒時点でブレークアウトが発生した。
In Example 2, the output value of the hydraulic device that vibrates the mold is acquired in a state where there is no slab in the mold and in a state where there is a slab in the mold, and the time-series data of the first mold resistance value and the second It was used as time series data of the mold resistance value. The time series data of the mold lubrication resistance value acquired based on the time series data of the first mold resistance value and the time series data of the second mold resistance value was used as they were without performing an averaging process on the time series data. The above formula (1) was fitted to the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value to obtain the powder solid phase elastic modulus. FIG. 8 shows the time change of the powder solid phase elastic modulus. The time change in FIG. 8 is represented by template oscillation. In addition, the time change of the powder solid phase elastic modulus at the time of abnormality when the possibility of occurrence of breakout increased was shown enlarged. In this enlarged view, restraint occurred at the time of
図8に示すように、ブレークアウト発生の可能性が低い通常時では、弾性係数は略一定の値を示している。その後、拘束状態となると、図8の拡大図に示すように、パウダー固相弾性係数の値が急激に高まり、所定の範囲である3σの範囲を超える値となった。具体的には、通常時のパウダー固相弾性係数の平均値は1.9E+06、標準偏差σは4.8E+05であったが、異常時のパウダー固相弾性係数は標準偏差σの734倍となった。本実施例では、標準偏差σの3倍を超えた場合にブレークアウト発生の可能性があると判定しており、ブレークアウトが発生する30秒前から異変を検知できたことがわかった。 As shown in FIG. 8, the elastic modulus shows a substantially constant value at the normal time when the possibility of breakout occurrence is low. Thereafter, when the restraint state was reached, as shown in the enlarged view of FIG. 8, the value of the powder solid phase elastic modulus suddenly increased and exceeded a predetermined range of 3σ. Specifically, the average value of the powder solid phase elastic modulus at normal time was 1.9E + 06 and the standard deviation σ was 4.8E + 05, but the powder solid phase elastic modulus at the time of abnormality was 734 times the standard deviation σ. It was. In this example, it was determined that there was a possibility of occurrence of breakout when the standard deviation σ exceeded 3 times, and it was found that anomaly could be detected 30 seconds before the breakout occurred.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
5 溶鋼
5a 凝固シェル
7 モールドパウダー
7a (モールドパウダー)液相
7b (モールドパウダー)固相
10 鋳型
5
Claims (9)
前記第1の鋳型抵抗値の時系列データと前記第2の鋳型抵抗値の時系列データとを差分して、鋳型潤滑抵抗値の時系列データを取得する鋳型潤滑抵抗値取得ステップと、
前記鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形のうち、少なくとも前記鋳型潤滑抵抗値が上昇している上昇区間における波形変化に基づいて、ブレークアウト発生の可能性を判定する判定ステップと、
を含む、ブレークアウト検知方法。 Time series data of the first mold resistance value when the mold is vibrated in the absence of a slab before continuous casting in which the molten steel in the mold is solidified while vibrating the mold to continuously cast the slab. A mold resistance value acquisition step for acquiring and acquiring time series data of a second mold resistance value generated between the mold and the slab during continuous casting;
A mold lubrication resistance value obtaining step for obtaining time series data of a mold lubrication resistance value by subtracting the time series data of the first mold resistance value and the time series data of the second mold resistance value;
A determination step of determining the possibility of occurrence of breakout based on at least a waveform change in the rising section in which the mold lubrication resistance value is rising among the waveforms of the time series data of the mold lubrication resistance value;
A breakout detection method including:
前記第1の鋳型抵抗値の時系列データ及び前記第2の鋳型抵抗値の時系列データについて、前記鋳型の振動1周期に対応して区分した単位時系列データを特定して、それぞれ同数の単位時系列データの平均値を算出し、
前記単位時系列データの平均値の差分を鋳型潤滑抵抗値の時系列データとする、請求項1に記載のブレークアウト検知方法。 In the mold lubrication resistance value acquisition step,
For the time series data of the first mold resistance value and the time series data of the second mold resistance value, unit time series data divided corresponding to one period of vibration of the mold is specified, and the same number of units are specified. Calculate the average value of time series data,
The breakout detection method according to claim 1, wherein a difference between average values of the unit time series data is used as time series data of mold lubrication resistance values.
少なくとも前記上昇区間における前記鋳型潤滑抵抗値の時系列データの波形に対し下記式をフィッティングして、パウダー固相弾性係数を算出し、
前記パウダー固相弾性係数が所定の値以上変化した場合に、ブレークアウト発生の可能性があると判定する、請求項1または2に記載のブレークアウト検知方法。
なお、上記式において、Mは鋳片とモールドパウダーの固相との間の液体摩擦係数、Kはパウダー固相弾性係数、dは鋳型の振動振幅、ωは鋳型の振動周波数、φは鋳型の振動波形に対する鋳型潤滑抵抗値の波形の位相のずれ、Vcは鋳造速度、Moは鋳片とモールドパウダーの固相との間の固体摩擦係数、αはモールドパウダーの液相の粘性分布を反映した係数である。 In the determination step,
Fitting the following formula to the waveform of the time series data of the mold lubrication resistance value in at least the rising section, to calculate the powder solid phase elastic modulus,
The breakout detection method according to claim 1, wherein when the powder solid phase elastic modulus changes by a predetermined value or more, it is determined that a breakout may occur.
In the above equation, M is the coefficient of liquid friction between the slab and the solid phase of the mold powder, K is the powder solid phase elastic modulus, d is the vibration amplitude of the mold, ω is the vibration frequency of the mold, and φ is the mold vibration frequency. Deviation of phase of mold lubrication resistance value waveform with respect to vibration waveform, Vc is casting speed, Mo is a coefficient of solid friction between slab and solid phase of mold powder, and α is a viscosity distribution of liquid phase of mold powder It is a coefficient.
A continuous casting method for reducing the casting speed of the continuous casting when it is determined by the breakout detection method according to any one of claims 1 to 8 that a breakout may occur.
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