JP2017177164A - ブレークアウト予知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より精度の高いブレークアウト予知方法を提供する。【解決手段】浸漬ノズル１１が上方から挿入されるとともに熱電対Ａ，Ｂが取付けられた鋳型１０を用いて連続鋳造する連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法であって、熱電対Ａ，Ｂは異なる高さに少なくとも二以上設けられ、上方に設けられた熱電対Ａと下方に設けられた熱電対Ｂとが同時に鋳型１０の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定する。【選択図】図５

Description

本発明は、鋳型を用いて連続鋳造する連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法に関するものである。

連続鋳造設備において、鋳型の下方からスラブを引き抜く際に、スラブの凝固シェルが破断して未凝固の溶鋼が外部に流れ出る、いわゆるブレークアウトが発生する場合がある。
ブレークアウトには、スラブを鋳型の下方から引き抜いているにもかかわらず鋳型内で凝固シェル全体が拘束されることにより凝固シェルが破断してしまい、その破断部分が鋳型を抜けたときにブレークアウトに至るものがある（拘束性ブレークアウト）。
一度ブレークアウトが発生すれば設備故障、生産停止となるので、生産における影響が非常に大きい。

したがって、ブレークアウトを事前に予知してブレークアウトの危険性が高い場合にはスラブの引き抜きを減速又は停止して、ブレークアウトを回避することが非常に重要である。

そこで、鋳型に熱電対を取付けて温度変化を測定し、温度変化が設定値以上になったときにはブレークアウトの危険性が高いと判定する発明が開示されている（例えば、特許文献１又は２参照）。

特開２０１１−２３５３０７号公報 特開２０１４−４２９３８号公報

しかしながら、従来のブレークアウト予知方法では、ブレークアウトを検知できない場合や誤検知する場合があり、改善の余地がある。

そこで、本発明の目的とするところは、より精度の高いブレークアウト予知方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に記載のブレークアウト予知方法は、熱電対（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が取付けられた鋳型（１０）を用いて連続鋳造する連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法であって、前記熱電対（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は異なる高さに二以上設けられ、上方に設けられた熱電対（Ａ）と下方に設けられた熱電対（Ｂ）とが同時に前記鋳型（１０）の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定することを特徴とする。

また、請求項２に記載のブレークアウト予知方法は、前記熱電対（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は異なる高さに三以上設けられ、上下に隣接するいずれかの熱電対（Ａ，Ｂ，Ｃ）が同時に前記鋳型（１０）の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定することを特徴とする。

また、請求項３に記載のブレークアウト予知方法は、前記熱電対（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）はさらに同じ高さに二以上ずつ設けられ、同じ高さの熱電対（Ａ，Ｂ，Ｃ）及び上下に隣接する熱電対（Ａ，Ｂ，Ｃ）の四つが同時に前記鋳型（１０）の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定することを特徴とする。

また、請求項４に記載のブレークアウト予知方法は、最下部の前記熱電対（Ｄ）が温度上昇を検出したときにブレークアウトの危険性がさらに高いと判定することを特徴とする。

ここで、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。

本発明の請求項１に記載のブレークアウト予知方法によれば、熱電対は異なる高さに二以上設けられ、上方に設けられた熱電対と下方に設けられた熱電対とが所定時間内に同時に鋳型の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定するので、ブレークアウト予知の精度が高い。
すなわち、通常時には鋳型内を熱いスラブが次々に上方から下方へ移動するので、鋳型を冷却してもある温度で平衡状態となるのが理想的であるが、一方、凝固シェルが鋳型に拘束された場合には、凝固シェルがその位置に留まり続けることにより、凝固シェルが拘束されている位置において鋳型が冷やされて続け上下二箇所において同時に温度が低下する。
したがって、上方に設けられた熱電対と下方に設けられた熱電対とが同時に鋳型の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定することで、精度が高くなる。

また、請求項２に記載のブレークアウト予知方法によれば、請求項１に記載の発明の作用効果に加え、熱電対は異なる高さに三以上設けられ、上下に隣接するいずれかの熱電対が同時に鋳型の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定するので、凝固シェルが鋳型のどの高さ位置において拘束されてもその拘束を検出し易い。
したがって、より精度が高い。

また、請求項３に記載のブレークアウト予知方法によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用効果に加え、熱電対はさらに同じ高さに二以上ずつ設けられ、同じ高さの熱電対及び上下に隣接する熱電対の四つが同時に鋳型の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定するので、凝固シェルの拘束の検出、すなわちブレークアウトの予知の精度がさらに高くなる。

また、請求項４に記載のブレークアウト予知方法によれば、請求項２に記載の発明の作用効果に加え、最下部の熱電対が温度上昇を検出したときにブレークアウトの危険性がさらに高いと判定するので、さらにブレークアウトの予知の精度が高くなる。
つまり、凝固シェルの破断部分、すなわち凝固シェルよりも高温の部分が鋳型を抜けるときにブレークアウトとなるので、その高温部分を検知することでブレークアウトの予知の精度が高くなる。

なお、本発明のブレークアウト予知方法のように、上方に設けられた熱電対と下方に設けられた熱電対とが所定時間内に同時に前記鋳型の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定する点は、上述した特許文献１及び２には全く記載されていない。

本発明の実施形態のブレークアウト予知方法に係る鋳型の側面図である。 本発明の実施形態のブレークアウト予知方法に係る鋳型の正面図である。 通常時の熱電対の温度パターンを示すグラフである。 ブレークアウトが発生する様子を示す鋳型の側面図である。 ブレークアウト発生時の熱電対の温度パターンを示すグラフである。 異鋼種接続においてブレークアウトが発生する様子を示す鋳型の側面図である。 異鋼種接続においてブレークアウトが発生する様子を示す鋳型の側面図である。

図１乃至図５を参照して、本発明の実施形態に係るブレークアウト予知方法を説明する。
このブレークアウト予知方法は、連続鋳造設備の操業中に熱電対Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが取付けられた鋳型１０において行われるものであり、熱電対Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの温度パターンによってブレークアウトの危険性を予知するものである。

連続鋳造設備では、熱電対Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが複数埋設された鋳型１０に浸漬ノズル１１が上方から挿入され、鋳型１０の下方では凝固したスラブ２０が引き抜かれる。
熱電対Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、図１及び図２に示すように、異なる高さに四個埋設されている。
また、上方の熱電対Ａは浸漬ノズル１１の下端よりも下方かつ鋳型１０の高さ方向中央よりも上方に位置している。
そして、熱電対Ｂ，Ｃ，Ｄは順に略均等に高さ方向に離間して配置されている。

（１）通常時
本実施形態においては熱電対Ａ，Ｂに着目する。
まず、通常時における凝固シェル２１が形成される様子及び鋳型１０の熱電対Ａ，Ｂのパターンについて説明する。
図１に示すように、鋳型１０においてスラブ２０が形作られるとともに冷却されるので、スラブ２０の外側から凝固して凝固シェル２１が形成される。その凝固シェル２１はスラブ２０の下方ほど厚くなっていく。
そして、順調に操業できているときには上方の熱電対Ａと下方の熱電対Ｂは図３に示すように、多少の温度の上下はあるがおおよそ平衡状態になっている。

（２）ブレークアウト発生時
次に、ブレークアウトの発生メカニズムと鋳型１０の熱電対Ａ，Ｂのパターンについて図４及び図５を参照して説明する。
ここで、図５における時間（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、図４におけるスラブ２０（凝固シェル２１）の状態（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に対応している。

図４（ａ）の状態は順調にスラブ２０が引き抜かれる。
しかし、凝固シェル２１が鋳型１０に拘束されると、下方ではスラブ２０が引き抜かれているので図４（ｂ）に示すように、凝固シェル２１に破断が発生し、その破断部２３に未凝固の溶鋼２２が流れ込み鋳型１０に接する。

さらに下方にスラブ２０が引き抜かれると、図４（ｃ）に示すように鋳型１０の下部において、破断部２３の外側に僅かに凝固シェル２１が形成されるがその破断部２３は縦に長くなる。
そして、図４（ｄ）に示すように破断部２３の下端が鋳型１０の下端を抜けるときにブレークアウトが発生する。

ここで、図５を参照して熱電対Ａ，Ｂが検出する温度とブレークアウトとの関係について説明する。
凝固シェル２１が鋳型１０に拘束されると（図４（ｂ））、上方の熱電対Ａと下方の熱電対Ｂが同時に鋳型１０の温度低下を検出する（図５の時間（ｂ））。
そして、上方の熱電対Ａと下方の熱電対Ｂの検出する温度は徐々に同時に低下する（図５の時間（ｃ），（ｄ））。この温度降下速度は１℃／ｓｅｃ以下である。

つまり、上方に設けられた熱電対Ａと下方に設けられた熱電対Ｂとが同時に鋳型１０の温度低下を検出したときに、図５の時間（ｂ）や時間（ｃ）の段階でブレークアウトの危険性が高いと判定して、スラブ２０の引き抜きを減速又は停止することで、ブレークアウトを未然に防止することが可能である。

以上のように構成されたブレークアウト予知方法によれば、熱電対Ａ，Ｂは異なる高さに二個設けられ、上方に設けられた熱電対Ａと下方に設けられた熱電対Ｂとが所定時間内に同時に鋳型１０の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定するので、ブレークアウト予知の精度が高い。

すなわち、通常時には鋳型１０内を熱いスラブ２０が次々に上方から下方へ移動するので、鋳型１０を冷却してもある温度で平衡状態となるのが理想的であるが（図３参照）、一方、凝固シェル２１が鋳型１０に拘束された場合には、凝固シェル２１がその位置に留まり続けることにより、凝固シェル２１が拘束されている位置において鋳型１０が冷やされて続け上下二箇所において同時に温度が低下する（図５参照）。
したがって、上方に設けられた熱電対Ａと下方に設けられた熱電対Ｂとが同時に鋳型１０の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定することで、精度が高くなる。

なお、本実施形態において、同じ高さの熱電対及び上下（上又は下）に隣接する熱電対の四つ（以上）が同時に鋳型１０の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定すると、凝固シェル２１の拘束の検出、すなわちブレークアウトの予知の精度がさらに高くなる。この熱電対の組合せとしては、例えば熱電対Ａが二つと熱電対Ｂが二つの場合や、熱電対Ｂが二つと熱電対Ｃが二つの場合がある。また、同じ高さの熱電対は隣り合っているものに限られず、向かい合っている二つであってもよい。

また、上下に隣接するいずれかの熱電対（ＡとＢ，ＢとＣ）が同時に鋳型１０の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定することで、凝固シェル２１が拘束される位置が上下しようとも凝固シェル２１の拘束の検出の精度、すなわちブレークアウトの予知の精度がさらに高くなる。

また、このブレークアウト予知方法は通常の連続鋳造だけでなく、異鋼種接続のときでも適用可能である。
つまり、異鋼種接続の場合でも、凝固シェル２１が拘束されている図６（ｃ），図６（ｄ），図７（ｅ），図７（ｆ）では上方の熱電対Ａと下方の熱電対Ｂが同時に鋳型１０の温度低下を検出する。

さらには、凝固シェル２１の破断部２３、すなわち凝固シェル２１よりも高温の部分が鋳型１０を抜けるときにブレークアウトとなるので、鋳型１０の下端近傍に配置された最下部の熱電対Ｄが温度上昇を検出したとき（図４（ｄ）や図７（ｆ）を参照）にブレークアウトの危険性が高いと判定することでブレークアウトの予知の精度がさらに高くなる。

また、本実施形態においては熱電対Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを異なる高さに四つ設けたが、少なくとも異なる高さに二つ設けてあればブレークアウトを精度高く予知可能である。このときの下方の熱電対は熱電対Ｄの高さ（鋳型１０の下端近傍）よりも上方であることが望ましい。

１０ 鋳型
１１ 浸漬ノズル
２０ スラブ
２１ 凝固シェル
２２ 溶鋼
２３ 破断部
Ａ 熱電対
Ｂ 熱電対
Ｃ 熱電対

Claims (4)

1. 熱電対が取付けられた鋳型を用いて連続鋳造する連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法であって、
   前記熱電対は異なる高さに二以上設けられ、
   上方に設けられた熱電対と下方に設けられた熱電対とが同時に前記鋳型の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定することを特徴とするブレークアウト予知方法。
2. 前記熱電対は異なる高さに三以上設けられ、
   上下に隣接するいずれかの熱電対が同時に前記鋳型の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定することを特徴とする請求項１に記載のブレークアウト予知方法。
3. 前記熱電対はさらに同じ高さに二以上ずつ設けられ、
   同じ高さの熱電対及び上下に隣接する熱電対の四つが同時に前記鋳型の温度低下を検出したときにブレークアウトの危険性が高いと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のブレークアウト予知方法。
4. 最下部の前記熱電対が温度上昇を検出したときにブレークアウトの危険性がさらに高いと判定することを特徴とする請求項２に記載のブレークアウト予知方法。