JP2017536240A - 湯面流動制御装置及びこれを用いた湯面流動制御方法 - Google Patents

湯面流動制御装置及びこれを用いた湯面流動制御方法 Download PDF

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Abstract

本発明に係る湯面流動制御装置は、複数の測温器において測定された位置別の相対的な温度値を前記溶鋼の湯面の流動の形態で検出し、前記複数の測温器において測定された温度値を相対的に比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する湯面流動検出ユニットと、鋳型の外側に配設されて、磁場を発生させて、前記磁場により前記溶鋼の流動を制御する磁場発生ユニットと、湯面流動検出ユニットにおいて検出された湯面の流動状態が正常であると判断される場合、前記磁場発生ユニットの動作を現在の状態に維持し、前記検出された湯面の流動状態が非正常であると判断される場合、前記磁場発生ユニットの動作を制御して湯面の流動が正常となるように調節する流動制御ユニットと、を備える。したがって、本発明の実施形態によれば、鋳型の上側に複数の測温器を配設して湯面の幅方向の位置別の温度を検出し、これを相対的に示して、溶鋼の湯面の位置別の相対的な高さに変換して湯面の流動形態を検出することができ、湯面の流動の正常又は非正常状態に対するモニターリングを手軽に行うことができて、湯面の流動に対する欠陥の発生を低減することができる。【選択図】 図１

Description

本発明は、湯面流動制御装置及びこれを用いた湯面流動制御方法に係り、より詳しくは、鋳型内の溶鋼の湯面の流動を容易に制御することのできる湯面流動制御装置及びこれを用いた湯面流動制御方法に関する。
一般に、連続鋳造（ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ）工程は、所定の形状の鋳型に溶鋼を連続して注入し、鋳型内において半凝固された溶鋼を連続して鋳型の下側に引き抜いて、鋳片（ｓｌａｂ）、ブルーム（ｂｌｏｏｍ）、ビレット（ｂｉｌｌｅｔ）などの様々な形状の半製品を製造する工程である。鋳型は、その内部に冷却水が循環することにより、注入された溶鋼が半凝固されて所定の形状に製作される。即ち、溶融状態の溶鋼が、鋳型における一次冷却作用により半凝固され、鋳型から引き抜かれた未凝固溶鋼は、前記鋳型の下側に延設された二次冷却帯から吹き付けられる冷却水により凝固が行われて、完全な固体状態の鋳片が形成される。
鋳型における一次冷却は、鋳片（ｓｌａｂ）の表面の品質を決定する上で最も重要である。即ち、一次冷却は、鋳型内の溶鋼の流動により左右され、一般に、溶鋼と鋳型の内壁との間の潤滑及び溶鋼の保温のために溶鋼の湯面（ｍｅｎｉｓｃｕｓ）の上にはモールドフラックス（ｍｏｌｄ ｆｌｕｘ）が塗布されている。ところが、鋳型内において溶鋼の湯面における速い流動又は偏流（ｂｉａｓ ｆｌｏｗ）が発生すると、モールドフラックスの混入が引き起こされ、これにより、鋳片に欠陥が発生する。
このため、湯面の流動による鋳片の欠陥を防ぐためには、鋳造操業中に鋳型内の溶鋼の湯面の流動をリアルタイムで測定する必要がある。しかし、溶鋼は、鋳型内において高温状態に保たれるため、湯面の流動パターン（又は、流動パターン、流動の形状）をリアルタイムで測定するのは困難である。なお、溶鋼の湯面は、その上にモールドフラックスが塗布されているので、目視又はカメラなどを用いて作業者が確認することができない。
一方、鋳型内の溶鋼の湯面の流動を検出する方法として、韓国登録特許公報第１０−１２２４４３２３号広報に開示されているように、電磁気誘導コイルを用いた渦電流レベル計（ＥＣＬＭ：ｅｄｄｙ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌ ｍｅｔｅｒ）を用いて湯面の高さを測定し、これを用いて湯面の高さを制御する技術が知られている。しかしながら、上記の方法は、何れか一つの個所の高さのみを測定するものであるため、湯面の全体の溶鋼の流動を測定することができない。
また、所望の鋳片の大きさに応じて鋳型の幅が変化するが、このような鋳型の変化により、湯面の形状をリアルタイムで測定することも決して容易ではない。
本発明は、鋳型内の溶鋼の湯面の流動を可視化し、これを用いて湯面の流動を制御することができる湯面流動制御装置及びこれを用いた湯面流動制御方法を提供する。
また、本発明は、湯面の流動の正常又は非正常状態に対するモニターリングを容易に行うことができ、これを用いて湯面の流動による欠陥の発生を低減することができる湯面流動制御装置、及び溶鋼流動制御方法を提供する。
更に本発明は、鋳型内の溶鋼の湯面の流動パターンの形態に基づいて、前記湯面の流動制御方法を調節して、湯面の流動による鋳片の欠陥の発生を低減することができる湯面流動制御装置、及びこれを用いた湯面流動制御方法を提供する。
本発明は、鋳片の幅を問わずに湯面の形状を可視化させることができる湯面流動制御装置、及びこれを用いた湯面流動制御方法を提供する。
本発明に係る湯面流動制御装置は、内部に溶鋼が収容された鋳型の幅方向の温度を複数の位置において測定する複数の測温器と、前記複数の測温器において測定された位置別の相対的な温度値を前記溶鋼の湯面の流動の形態で検出し、前記複数の測温器において測定された温度値を相対的に比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する湯面流動検出ユニットと、前記鋳型の外側に配設されて、磁場を発生させて、前記磁場により前記溶鋼の流動を制御する磁場発生ユニットと、前記湯面流動検出ユニットにおいて検出された湯面の流動状態が正常であると判断される場合には、前記磁場発生ユニットの動作を現在の状態に維持し、前記検出された湯面の流動状態が非正常であると判断される場合には、前記磁場発生ユニットの動作を制御して湯面の流動が正常となるように調節する流動制御ユニットと、を備える。
前記湯面流動検出ユニットは、前記複数の測温器において測定された温度測定値を前記溶鋼の湯面の位置別の温度値として相対的に示して、前記溶鋼の湯面の流動の形態で検出する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記複数の測温器のそれぞれの温度間の温度差を算出し、算出された複数の温度差のそれぞれが基準温度範囲に収まるか否かを比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記複数の測温器のそれぞれに対して他の残りの測温器との温度差を算出し、前記基準温度範囲と比較して、前記湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記複数の測温器のそれぞれに対する他の残りの測温器のそれぞれの温度との差分値の全てが基準温度範囲に収まるときに、湯面の流動を正常状態と判断し、前記複数の測温器のそれぞれに対する他の残りの測温器のそれぞれの温度との差分値のうちの少なくとも何れか一つの差分値が基準温度範囲を外れるときに、湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記複数の測温器のうち前記両端に配設された測温器間の温度差を算出し、算出された前記両端に配設された測温器間の温度差のそれぞれが基準温度範囲に収まるか否かを比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記複数の測温器のうち中心に配設された測温器の温度と、一方の端に配設された測温器の温度との温度差及び前記中心に配設された測温器の温度と、他方の端に配設された測温器の温度との温度差を算出し、前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差を基準温度範囲と比較し、また前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する。
前記湯面検出ユニットは、前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差、及び前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに、湯面の流動状態を正常と判断し、前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差、及び前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに、湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記複数の測温器の温度に対する平均温度を算出し、前記複数の測温器のうち、一方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差、及び他方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差を算出し、前記一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差、及び前記平均温度と他方の端に配設された測温器との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに、湯面の流動状態を正常と判断し、前記平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記平均温度と他方の端に配設された測温器との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに、湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、
鋳片の鋳造中に、鋳型の幅方向に沿って並ぶように配設された複数の測温器のうち中心に配設された測温器、並びに一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度をリアルタイムで測定し、前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を算出し、算出された前記時系列的な平均温度、並びに一方の端及び他方の端に配設された測温器との温度差をそれぞれ算出し、算出された前記時系列的な平均温度、並びに一方の端及び他方の端に配設された測温器との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記鋳型に溶鋼を吐き出す鋳造の初期から前記中心に配設された測温器の温度を測定して時系列的な平均温度をリアルタイムで算出し、前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を所定の時点まで算出した後に、前記一方の端及び他方の端に配設された測温器のそれぞれの温度を用いて、溶鋼の湯面の流動状態を判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差、及び前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と前記他方の端に配設された測温器との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに、湯面の流動状態を正常と判断し、前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差、及び前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と前記他方の端に配設された測温器との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、鋳片の鋳造中に、鋳型の幅方向に沿って並ぶように配設された複数の測温器のうち、一方の端に配設された測温器と、前記一方の端の測温器に隣接して配設された測温器と、他方の端に配設された測温器と、前記他方の端の測温器に隣接して配設された測温器と、の温度を測定し、前記一方の端に配設された測温器の温度と前記一方の端の測温器に隣接して配設された測温器の温度との温度差値である第１の温度差を算出し、前記他方の端に配設された測温器の温度と前記他方の端の測温器に隣接して配設された測温器の温度との温度差値である第２の温度差を算出し、前記第１の温度差及び第２の温度差のそれぞれを基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する。
前記湯面流動検出ユニットは、前記第１の温度差及び第２の温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、前記第１の温度差及び第２の温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記流動制御ユニットは、前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れた測温器の位置を確認し、前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れた測温器と対応するように配設された磁場発生ユニットの動作を制御して、磁場の移動方向、強さ、及び移動速度のうちの少なくとも何れか一つを調節する。
前記流動制御ユニットは、前記算出された温度差と前記基準温度範囲との差分を検出し、前記算出された温度差が前記基準温度範囲の未満又は超過であるかを確認し、前記算出された温度差と前記基準温度範囲との差分に基づいて、前記磁場発生ユニットに印加される電流の大きさを調節し、前記算出された温度差が前記基準温度範囲の未満又は超過であるかに基づいて、前記鋳型に配設されたノズルからの溶鋼の吐出方向と同一若しくは反対の方向に前記磁場発生ユニットに磁場を移動させる。
前記流動の検出ユニットにおいて検出された湯面の流動形態を分析して、前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する流動パターン分類ユニットを備え、前記流動制御ユニットは、前記流動パターン分類ユニットに保存されている複数の流動パターンタイプに基づく複数の流動制御タイプが保存されており、前記複数の流動制御タイプのうち前記分類された流動パターンタイプに基づく一つの流動制御タイプを選択して、前記磁場発生ユニットの駆動を制御する。
前記流動パターン分類ユニットは、前記複数の流動パターンタイプが保存されている流動パターンタイプ保存部と、前記湯面流動検出ユニットにおいて検出された湯面の流動形態の温度データと、前記前以て保存された複数の流動パターンタイプの温度データと、を対比して、前記検出された湯面の流動形態を前記前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類するパターン分類部と、を備える。
前記流動パターンタイプ保存部に保存されている複数の流動パターンタイプは、前記湯面の位置別の温度及び前記湯面の温度分布に基づいてそれぞれ異なる種類の流動パターンタイプに分類されており、前記複数の流動パターンタイプは、湯面の流動により欠陥が発生する可能性が低い少なくとも何れか一つの正常流動パターンと、湯面の流動により欠陥が発生する可能性が高い複数の非正常流動パターンと、を含む。
前記流動制御ユニットは、前記流動パターンタイプ保存部に保存されている複数の流動パターンタイプに基づいて前記磁場発生ユニットの制御条件を変更して、前記湯面の流動を制御するように複数の流動制御タイプが保存されている流動制御タイプ保存部と、前記分類された流動パターンタイプに基づいて、前記流動制御タイプ保存部に保存されている複数の流動制御タイプのうちの何れか一つの流動制御タイプを選択する流動制御タイプ選択部と、前記流動制御タイプ選択部において選択された流動制御タイプに基づいて前記磁場発生ユニットに印加される電源を制御して、磁場の移動方向を制御する電磁場制御部と、を備える。
前記鋳型は、相対向するように設けられた第１及び第２の長辺と、第１の長辺と第２の長辺との間に配設され、互いに離れて相対向するように設けられた第１及び第２の短辺と、を有し、前記複数の測温器は、前記鋳型の第１及び第２の長辺及び第１及び第２の短辺のそれぞれに配設され、前記鋳型の第１及び第２の長辺方向の中心位置に前記鋳型に溶鋼を吐き出すノズルが配設され、前記磁場発生ユニットは、前記第１の長辺の延長方向に並ぶように配設される。
前記ノズルを中心として対称となるように配設された第１及び第２の磁場発生部と、前記第２の長辺の延長方向に並ぶように配設され、前記ノズルを中心として対称となるように配設された第３及び第４の磁場発生部と、を備え、前記電磁場制御部は、前記第１〜第４の磁場発生部と接続されて、前記流動制御タイプ選択部において選択された流動制御タイプに基づいて前記第１〜第４の磁場発生部のそれぞれに印加される電源を制御して、第１〜第４の磁場発生部のそれぞれにおける磁場の移動方向を制御する。
前記流動制御ユニットは、前記検出された湯面の流動形態が正常流動パターンに分類される場合、前記第１〜第４の磁場発生部の磁場の移動方向に維持し、前記検出された湯面の流動形態が複数の非正常流動パターンのうちの何れか一つに分類される場合、前記検出された湯面の流動形態が正常流動パターンとなるように前記第１〜第４の磁場発生部のそれぞれの磁場の移動方向を制御する。
前記流動制御ユニットは、前記選択された流動制御タイプが有している磁場の移動方向及び電流密度条件に基づいて、第１〜第４の磁場発生部のそれぞれの磁場の移動方向と、前記第１〜第４の磁場発生部のそれぞれに印加される電流密度と、を制御する。
前記複数の測温器は、前記鋳型内に収容される溶鋼の湯面に比べて高い位置において等間隔に互いに離れて配設される。
前記測温器は、前記湯面から５０ｍｍ以内の高さに配設される。
前記複数の測温器のうち前記鋳型の固定幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、前記固定幅領域の外側に位置する可変幅領域に配置される測温器間の離隔距離よりも大きい。
前記複数の測温器は、前記溶鋼の湯面から上部及び下部に５０ｍｍ以内の高さに配設される。
前記鋳型は、互いに離れて相対向する一対の長辺と、前記長辺の両側に相対向するように配設される一対の短辺と、を有し、前記複数の測温器は、前記長辺に配設される。
前記固定幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、５５〜３００ｍｍであることが好ましい。
前記可変幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、１０〜５０ｍｍである。
前記長辺の幅方向へ中心から外郭に向かって進むにつれて前記複数の測温器間の離隔距離が減少する。
前記固定幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、外郭に向かって進むにつれて次第に減少する。
前記可変幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、外郭に向かって進むにつれて次第に減少する。
本発明に係る湯面流動制御方法は、鋳型の幅方向に沿って並ぶように配設された複数の測温器を用いて、溶鋼の湯面の幅方向の複数の位置において温度を測定する過程と、測定された前記複数の位置に基づく温度を相対的に分析して、前記溶鋼の湯面の流動の形態で検出し、前記複数の測温器において測定された温度値を相対的に比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、前記湯面の流動状態が正常であると判断された場合には、前記鋳型の外側に配設された磁場発生ユニットの動作を現在の状態に維持し、前記湯面の流動状態が非正常であると判断された場合には、前記磁場発生ユニットの動作を制御して磁場を調節することにより、前記湯面の流動が正常になるように調節する過程と、を含む。
前記測定された各位置に基づく温度を相対的に分析して、前記溶鋼の湯面の流動の形態で検出する過程は、複数の温度測定値を相対的に比較して、前記溶鋼の湯面の各位置別の相対的な高さとして示すことにより、溶鋼の湯面の流動の形態で検出する過程を含む。
前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断するに当たって、前記複数の測温器のそれぞれの温度間の温度差を算出し、算出された複数の温度差のそれぞれが基準温度範囲に収まるか否かを比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する。
前記複数の測温器のそれぞれの温度間の温度差を算出し、前記算出された複数の温度差のそれぞれが基準温度範囲に収まるか否かを比較する過程は、前記複数の測温器のそれぞれに対して他の残りの測温器との温度差を算出して、前記基準温度範囲と比較する過程を含む。
前記複数の測温器のそれぞれに対する他の残りの測温器のそれぞれの温度との差分値の全てが基準温度範囲に収まるときに湯面の流動を正常状態と判断し、前記複数の測温器のそれぞれに対する他の残りの測温器のそれぞれの温度との差分値のうちの少なくとも何れか一つの差分値が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、前記複数の測温器のうち、両端に配設された測温器を用いて、リアルタイムで温度を測定する過程と、前記両端に配設された測温器間の温度差を算出し、算出された前記両端に配設された測温器間の温度差のそれぞれが基準温度範囲に収まるか否かを比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、を含む。
前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、前記複数の測温器のうち、中心に配設された測温器、一方の端に配設された測温器、及び他方の端に配設された測温器を用いて、リアルタイムで温度を測定する過程と、前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差、及び前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差を算出する過程と、前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差を基準温度範囲と比較し、また前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、を含む。
前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差、及び前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに、湯面の流動状態を正常と判断し、前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差、及び前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに、湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、前記複数の測温器を用いて、リアルタイムで温度を測定する過程と、前記複数の測温器の温度に対する平均温度を算出する過程と、前記複数の測温器のうち一方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差、及び他方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差を算出する過程と、前記一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、を含む。
前記平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差、及び前記平均温度と他方の端に配設された測温器との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに、湯面の流動状態を正常と判断し、前記平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記平均温度と他方の端に配設された測温器との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに、湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、前記複数の測温器のうち、中心に配設された測温器、並びに一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度をリアルタイムで測定する過程と、前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を算出する過程と、算出された前記時系列的な平均温度と、一方の端及び他方の端に配設された測温器との温度差をそれぞれ算出する過程と、算出された前記時系列的な平均温度と、一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度と、の温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、を含む。
前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を算出するに当たって、前記鋳型に溶鋼を吐き出す鋳造の初期から、前記中心に配設された測温器の温度を測定して時系列的な平均温度をリアルタイムで算出し、前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を所定の時点まで算出した後に、前記一方の端及び他方の端に配設された測温器のそれぞれの温度を用いて、溶鋼の湯面の流動状態を判断する。
前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差、及び前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と前記他方の端に配設された測温器との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに、湯面の流動状態を正常と判断し、前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差、及び前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と前記他方の端に配設された測温器との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに、湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、前記複数の測温器のうち、一方の端に配設された測温器と、前記一方の端の測温器に隣接して配設された測温器と、他方の端に配設された測温器と、前記他方の端の測温器に隣接して配設された測温器と、の温度を測定する過程と、前記一方の端に配設された測温器の温度と、前記一方の端の測温器に隣接して配設された測温器の温度と、の温度差値である第１の温度差を算出する過程と、前記他方の端に配設された測温器の温度と、前記他方の端の測温器に隣接して配設された測温器の温度との温度差値である第２の温度差を算出する過程と、前記第１の温度差及び第２の温度差のそれぞれを基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、を含む。
前記第１の温度差及び第２の温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、前記第１の温度差及び第２の温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断する。
前記基準温度範囲は、鋳片の欠陥の発生率が８０％以下となる温度差値である。
前記基準温度範囲は、１５℃以上、７０℃以下であることが好ましい。
前記湯面の流動が正常となるように調節する過程は、前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れる測温器の位置を確認する過程と、前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れる測温器と対応するように配設される磁場発生ユニットの動作を制御して、磁場の移動方向、強さ、及び移動速度のうちの少なくとも何れか一つを調節する過程と、を含む。
前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れる測温器と対応するように配設される磁場発生ユニットの動作を制御する過程は、前記算出された温度差と前記基準温度範囲との差分を検出し、前記算出された温度差が前記基準温度範囲の未満又は超過であるかを確認する過程と、前記算出された温度差と前記基準温度範囲との差分に基づいて、前記磁場発生ユニットに印加される電流の大きさを調節する過程と、前記算出された温度差が前記基準温度範囲の未満であるか又は超過であるかに基づいて、前記鋳型に配設されたノズルからの溶鋼の吐出方向と同一方の方向若しくは反対の方向に前記磁場発生ユニットに磁場を移動させる過程と、を含む。
前記湯面流動制御方法は、検出された湯面の流動形態を、保存されている複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する過程と、分類された前記流動パターンタイプに基づいて、前以て保存された複数の流動制御タイプのうちの何れか一つを選択して流動制御タイプを選択する過程と、選択された前記流動制御タイプで前記鋳型の外側に配設された磁場発生ユニットにおける磁場の形成を制御する過程と、を含む。
検出された湯面の流動形態を、前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する過程は、鋳造過程において発生し得る複数の流動パターンタイプを分類して保存する過程と、前以て保存された複数の流動パターンタイプ及び検出された湯面の流動形態を対比する過程と、前記検出された湯面の流動形態の温度データを、前記前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する過程と、を含む。
前以て保存された複数の流動パターンタイプは、湯面の流動による欠陥の発生可能性が低い少なくとも何れか一つの正常流動パターンと、湯面の流動による欠陥の発生可能性が高い複数の非正常流動パターンと、を含む。
分類された流動パターンタイプで磁場発生ユニットの磁場の形成を制御するに当たって、複数の流動制御タイプのうち、複数の流動パターンタイプ別にそれぞれ対応する流動制御タイプを選択し、選択された流動制御タイプで前記磁場発生ユニットに電源を印加して、磁場発生ユニットの磁場の移動方向を制御する。
分類された流動パターンタイプで前記磁場発生ユニットの磁場の形成を制御するに当たって、選択された流動制御タイプが有している磁場の移動方向及び電流密度条件に基づいて、磁場発生ユニットの磁場の移動方向及び電流密度を制御する。
前記鋳型は、相対向するように設けられた第１及び第２の長辺と、第１の長辺と第２の長辺との間に配設され、互いに離隔されて相対向するように設けられた第１及び第２の短辺と、を有し、前記複数の測温器は、前記鋳型の第１及び第２の長辺及び第１及び第２の短辺のそれぞれに配設され、前記鋳型の第１及び第２の長辺方向の中心位置に前記鋳型に溶鋼を吐き出すノズルが配設され、前記磁場発生ユニットは、前記第１の長辺の延長方向に並ぶように配設され、前記ノズルを中心として対称となるように配設された第１及び第２の磁場発生部と、前記第２の長辺の延長方向に並ぶように配設され、前記ノズルを中心として対称となるように配設された第３及び第４の磁場発生部と、を備え、前記磁場発生ユニットの動作を制御して、磁場を調節することにより、前記湯面の流動が正常となるように調節するに当たって、前記選択された流動制御タイプに基づいて、前記第１〜第４の磁場発生部のそれぞれに印加される電源を制御して、第１〜第４の磁場発生部のそれぞれにおける磁場の移動方向を制御する。
前記検出された湯面の流動形態において、前記ノズルの一方及び他方のそれぞれの湯面から複数の位置において検出された複数の温度測定値のうち、最低温度と最高温度との温度偏差、湯面の中心の温度に対する湯面の両周縁の温度の高低、前記両周縁の温度と湯面の中心の温度との温度差により正常流動パターンと、非正常流動パターンと、に分類され、前記複数の流動パターンタイプは、前記複数の流動パターンのそれぞれの温度データにおいて、最低温度と最高温度との温度偏差、湯面の中心の温度に対する湯面の両周縁の温度の高低、前記両周縁の温度と湯面の中心の温度との温度差により異なる非正常流動パターンタイプに分類される。
前記検出された湯面の流動形態の温度値のうち、最低温度と最高温度との温度差値である湯面の温度偏差が前以て設定された基準偏差を満たし、湯面の両周縁の温度のそれぞれが中心の温度に等しいかそれよりも高く、前記湯面の両周縁のそれぞれの温度と中心温度との温度差値である第１及び第２の温度偏差のそれぞれが基準値以下を満たす場合を、正常流動パターンに分類し、前記湯面の温度偏差が基準偏差を外れるか、前記第１及び第２の温度偏差のそれぞれが中心の温度に比べて小さいか、或いは、第１及び第２の温度偏差のうちの少なくともどちらか一方が前以て設定された基準値を超える場合を、非正常流動パターンに分類する。
検出された湯面の流動形態が複数の非正常流動パターンタイプのうちの何れか一つに分類された場合、前記検出された湯面の流動形態の両周縁の温度のうちの少なくともどちらか一方が中心の温度に比べて高ければ、前記第１〜第４の磁場発生部において、前記ノズルの両側の領域のうち、周縁の温度が中心の温度に比べて高い領域に対応するように配設された磁場発生部における磁場がノズルに向かって移動するように調節して、溶鋼の流速を減速させる。
前記検出された湯面の流動パターンが複数の非正常流動パターンのうちの何れか一つに分類された場合、前記検出された湯面の流動パターンの両周縁の温度のうちの少なくともどちらか一方が中心の温度に比べて低ければ、前記第１〜第４の磁場発生部において、周縁の温度が中心の温度に比べて低い領域に対応するように配設された磁場発生部における磁場がノズルから外側に向かって移動するように調節して、溶鋼の流速を加速させる。
前記両周縁の温度と前記中心の温度との温度差が大きくなるほど、第１〜第４の磁場発生部のうちの少なくとも何れか一つに印加される電流密度を増加させて、溶鋼の加速力又は減速力を増加させる。
前記検出された湯面の流動形態が複数の非正常流動パターンのうちの何れか一つに分類された場合、前記検出された湯面の流動形態が前記両周縁のそれぞれの温度と前記中心の温度との温度差値が前記基準偏差の最下限値未満であれば、第１〜第４の磁場発生部のそれぞれにおける磁場の移動方向を異ならせて、前記溶鋼を回転させる。
本発明の実施形態によれば、鋳型の上側に複数の測温器を配設して湯面の幅方向の位置別の温度を検出し、これを相対的に示して、溶鋼の湯面の位置別の相対的な高さに変換して湯面の流動形態を検出する。
また、湯面の流動状態を判断する複数の評価方法又は基準を提示し、これらのうちの何れか一つを用いて、湯面の流動状態をリアルタイムで判断する。
更に、リアルタイムで判断される湯面の流動状態に基づいて磁場発生ユニットの動作を制御することにより、湯面を欠陥の発生率が低い、又は欠陥を発生させない流動状態に制御することができる。従って、たとえ鋳片の鋳造中に溶鋼の湯面の上にモールドフラックスが塗布されているとしても、本発明の実施形態に係る湯面流動制御装置及びこれを用いた湯面流動制御方法を用いて湯面の流動をリアルタイムで検出し、制御することができる。その結果、湯面の流動による欠陥の発生を低減して、鋳片の品質を向上させることができる。
また、鋳型の上側に複数の測温器を配設して湯面の幅方向の位置別の温度を検出し、これを相対的に示して、溶鋼の湯面の位置別の相対的な高さに変換して湯面の流動形態を検出する。なお、検出された湯面の流動形態を前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つに分類し、分類された流動パターンタイプに基づいて鋳型内の磁場を制御することにより、操業中の溶鋼の流動を鋳片の欠陥が発生する可能性が低い、又は鋳片の欠陥が発生する可能性がない正常流動パターンとなるように制御することができる。
更に、本発明の実施形態においては、鋳型の幅を設定する銅板の前面に複数の測温器を鋳片幅の固定幅領域及び可変幅領域において異なる距離だけ離して配設する。したがって、鋳片の幅方向への設定値を問わずに溶鋼の温度を検出し、これを相対的に示して、溶鋼の湯面の位置別の相対的な高さに変換して湯面の形状を可視化させることができる。
鋳型に配設された本発明の第１の実施形態に係る湯面流動制御装置を概念的に示す図である。 鋳型の一対の長辺及び一対の短辺のそれぞれに第１の実施形態に係る湯面流動制御装置を構成する測温器が配設された様子を示す上面図である。 溶鋼のダブルロールの流動形態を示す図である。 溶鋼のシングルロールの流動形態を示す図である。 正常的な湯面の流動の一例を示す図である。 正常的な湯面の流動の一例を示す図である。 非正常状態の湯面の流動の一例を示す図である。 非正常状態の湯面の流動の一例を示す図である。 測温器間の温度差による鋳片の欠陥率を示すグラフである。 第１の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフである。 第２の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフである。 第３の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフである。 第４の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフである。 第５の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフである。 第６の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る湯面流動制御装置を概念的に示す図である。 複数の測温器及び磁場発生ユニットが配設された鋳型を示す図である 複数の測温器及び磁場発生ユニットが配設された鋳型を示す図である。 本発明の実施形態に係る湯面流動制御装置の構成をブロック化させて示す図である。 鋳型の一対の長辺及び一対の短辺のそれぞれに複数の測温器が配設された上面図である。 複数の測温器により測定された一対の長辺及び一対の短辺のそれぞれにおける幅方向の位置別の温度を相対的に示して検出された湯面の流動形態をグラフ化して可視化させたグラフである。 図２１を３次元的に可視化させたイメージである。 鋳型の長辺及び短辺のそれぞれに配設された測温器を配設した様子を示す上面図である。 本発明の実施形態に係る流動パターンタイプ保存部に前以て保存又は前以て設定される複数の流動パターンタイプを示す図である。 図２４に示す第８の流動パターンタイプにおいて発生されるダブルロールの流動形態を示す図である。 図２４に示す第７の流動パターンタイプにおけるシングルロールの流動形態を示す図である。 本発明の実施形態において正常流動パターンに分類される第１の流動パターンタイプ及び第２の流動パターンタイプの位置別の温度分布を示すものである。 本発明の実施形態において正常流動パターンに分類される第１の流動パターンタイプ及び第２の流動パターンタイプの位置別の温度分布を示すものである。 本発明の実施形態に係る流動パターンタイプ保存部に前以て保存又は前以て設定される複数の流動パターンタイプ及びこれによる複数の流動制御タイプを示す図である。 磁場発生ユニットに印加される２相交流電流の位相を示す図である。 磁場発生ユニットに印加される２相交流電流に基づいて溶鋼の流動方向及び回転流動を説明する図である。 磁場発生ユニットに印加される２相交流電流に基づいて溶鋼の流動方向及び回転流動を説明する図である。 磁場発生ユニットに印加される２相交流電流に基づいて溶鋼の流動方向及び回転流動を説明する図である。 磁場発生ユニットに印加される２相交流電流に基づいて溶鋼の流動方向及び回転流動を説明する図である。 本発明の一実施形態に係る湯面流動制御方法を説明するための手順図である。 本発明の一実施形態に係る湯面流動制御方法における湯面の流動形態の検出方法を説明するための手順図である。 本発明の一実施形態に係る湯面流動制御方法において検出された湯面の流動を一つの流動タイプに分類する方法を説明するための手順図である。 実施形態の変形例に係る湯面可視化装置が配設された鋳型を示す斜視図である。 鋳型が形成する固定幅領域及び可変幅領域を説明するための図である。 鋳型が形成する固定幅領域及び可変幅領域を説明するための図である。 図３８に示す測温器の配置形態を説明するための正面図である。 本発明の変形例に係る測温器の配置形態を説明するための図である。 本発明の変形例に係る測温器の配置形態を説明するための図である。 本発明の変形例に係る測温器の配置形態を説明するための図である。 図３８に示す測温器の配置形態を説明するための平面図である。
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らしめるために提供されるものである。
図中、同じ符号は同じ構成要素を示す。
通常の鋳造設備は、ノズル２０から溶鋼を供給されて一次的に冷却させる鋳型１０と、鋳型１０の上側に配設され、溶鋼を一時的に貯留するタンディッシュと、タンディッシュ内の溶鋼を鋳型に供給するように配設されたノズルと、鋳型１０の下側にと配設されて鋳型１０から引き抜かれた半凝固鋳片に冷却水を吹き付けて冷却させる二次却帯と、を備える。ここで、二次冷却帯は、複数のセグメントが鋳造方向に延設された構成であってもよい。
タンディッシュ、ノズル２０、二次冷却帯などは、通常の鋳造設備の構成と同様であるため、これらについての説明は省略する。
一方、ノズル２０の両吐出口を介して吐き出される溶鋼により鋳型１０内に溶鋼の流動が生じ、これにより、溶鋼の上部の表面、即ち、溶鋼の湯面の流動が発生し、溶鋼又は湯面の流動形態に基づいて鋳片の品質が決定される。このため、鋳型１０内の溶鋼の湯面の流動をリアルタイムで検出して、溶鋼の流動をリアルタイムで制御する必要がある。即ち、鋳片の鋳造中に、湯面の流動が非正常であると判断された場合、これを制御して正常化させる必要がある。
このため、本発明においては、鋳型１０内の溶鋼の湯面の流動状態をリアルタイムで検出し、流動状態に基づいて湯面の流動を制御する湯面流動制御装置を提供する。
図１は、鋳型に配設された、本発明の第１の実施形態に係る湯面流動制御装置を概念的に示す図であり、図２は、鋳型の一対の長辺及び一対の短辺のそれぞれに第１の実施形態に係る湯面流動制御装置を構成する測温器が配設された様子を示す上面図であり、図３は、溶鋼のダブルロールの流動形態であり、図４は、シングルロールの流動形態を示す図である。また、図５及び図６は、正常的な湯面の流動の一例を示す図であり、図７及び図８は、非正常状態の湯面の流動の一例を示す図であり、図９は、測温器間の温度差による鋳片の欠陥率を示すグラフである。
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る湯面流動制御装置を備える鋳造設備は、ノズル２０から溶鋼を供給されて冷却する鋳型１０と、鋳型１０上に前記鋳型１０の幅方向に並ぶように互いに離れて配設されて、それぞれにおいて温度を測定する複数の測温器１００と、鋳型１０の外側に配設されて鋳型１０内の溶鋼を流動させるための磁場を形成する磁場発生ユニット５００と、鋳型１０内に収容された溶鋼の湯面の流動を検出する湯面流動検出ユニット２００と、湯面流動検出ユニット２００において検出された湯面状態に基づいて磁場発生ユニット５００の動作を制御して、湯面の流動を調節することにより、溶鋼の湯面が正常流動パターンの形態となるように制御する流動制御ユニット４００と、を備える。
また、鋳造設備は、図示はしないが、鋳型１０の上側に配設されて溶鋼を一時的に貯留するタンディッシュと、鋳型１０の下側に配設されて鋳型から引き抜かれた半凝固鋳片に冷却水を吹き付けて冷却させる二次冷却帯と、を備える。ここで、二次冷却帯は、複数のセグメントが鋳造方向に延設された構成であってもよい。
タンディッシュ、ノズル２０、二次冷却帯などは、通常の鋳造設備の構成と同様であるため、これらについての説明は省略する。
鋳型１０は、ノズル２０から供給される溶鋼を収容し、所定の鋳片の形状に溶鋼を凝固させるために一次的に冷却させる。このような鋳型１０は、図１及び図２に示すように、所定の距離だけ離れて対向して設けられた二つの長辺１１ａ、１１ｂと、二つの長辺１１ａ、１１ｂの間に所定の距離だけ離れて対向するように設けられた二つの短辺１２ａ、１２ｂと、を有する。ここで、長辺１１ａ、１１ｂ及び短辺１２ａ、１２ｂは、それぞれ、例えば、銅を用いて製作してもよい。このため、鋳型１０には、二つの長辺１１ａ、１１ｂ及び二つの短辺１２ａ、１２ｂの間に溶鋼を収容する所定の空間が設けられる。
また、鋳型１０の二つの長辺１１ａ、１１ｂ及び二つの短辺１２ａ、１２ｂがなす空間の中央部にノズル２０が設けられる。ノズル２０から供給された溶鋼は、鋳型１０の中央部から外側に向かって対称的に供給され、操業条件などに基づいて特定の流動現象を示しながら吐出流が形成される。
溶鋼は、鋳型１０の上端部が所定の幅で残留するように鋳型１０内に収容され、溶鋼の上面にはモールドフラックスが塗布されていてもよい。このような溶鋼の上面、即ち、溶鋼の表面が湯面となる。
複数の測温器１００は、現在の操業中に鋳型１０内に収容された溶鋼又は溶鋼の湯面の温度を測定する。図１及び図２に示すように、これらの複数の測温器１００は、鋳型１０の幅方向に並ぶように相互に離隔して配設されるが、このとき、複数の測温器１００は、湯面から±５０ｍｍの同じ高さに配設される。また、複数の測温器１００間の離隔間隔は、等間隔であり、１００ｍｍ〜１５０ｍｍおきに互いに離れて配置されてもよい。
複数の測温器１００は、一対の長辺及び一対の短辺のそれぞれにおいて幅方向に並ぶように互いに離れて配設される。更に、測温器１００は、湯面の上側に位置するように鋳型１０の上部に配設されるが、一対の長辺１１ａ、１１ｂ及び一対の短辺１２ａ、１２ｂのそれぞれにおいて、湯面よりも５０ｍｍ以内上方の高い位置に配設される。好ましくは、測温器１００は、湯面から上方に向かって１０ｍｍ以内の高い位置、より好ましくは、湯面から４．５ｍｍの高い個所に配設される。
実施形態においては、測温器１００として熱電対を用いるが、これに限定されるものではなく、温度が測定可能な種々の手段が適用可能である。
ノズル２０の両吐出口から溶鋼が吐き出されると、鋳型１０内の溶鋼及び湯面の流動が変化するが、このとき、ノズル２０の両吐出口閉塞の有無、タンディッシュと鋳型１０との間におけるノズル２０の連通を制御するスライディングゲートへの外気混入の有無、ノズル２０に供給される不活性ガス（例えば、アルゴンガス）の制御の可否、ノズル２０の溶損など様々な理由により溶鋼及び湯面の流動形態が変わる。
一般に、ノズル２０の両吐出口が閉塞されておらず、スライディングゲートへの混入がない他、ノズル２０の溶損及び不活性ガスの制御に対する問題もない場合は、溶鋼又は湯面は正常的な流動状態を示す。即ち、ノズル２０の両吐出口から溶鋼が吐き出されると、溶鋼の吐出流が鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂの壁に衝突し、その後、溶鋼が短辺１２ａ、１２ｂに沿って上下に分岐されて流れる強いダブルロール（Ｄｏｕｂｌｅ ｒｏｌｌ）の流動が発生し（図３におけるＡ、Ｂ、図５参照）、上側に分岐されたものは、溶鋼の湯面における鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂの位置からノズル２０に向かう。このとき、溶鋼の吐出流が鋳型の両短辺１２ａ、１２ｂに衝突することにより、湯面の両周縁の高さが他の領域に比べて高い（図３、図５及び図６参照）。このとき、湯面の両周縁の高さと他の領域の高さとの高さ差は、鋳片の欠陥を発生させない、又は欠陥率が基準値以下となる高さ差である。換言すると、このような溶鋼の流動は非常に安定的な流動状態であり、適切な湯面の速度及び温度が確保可能であるため、欠陥が発生しないか、又は基準値以下となる流動状態である。
しかしながら、他の例として、タンディッシュと鋳型１０との間においてノズル２０の連通を制御するスライディングゲートへの外気の混入、ノズル２０に供給されるアルゴンガス量の制御不能、ノズル２０の溶損などの問題がある場合、ノズル２０から吐き出された溶鋼が下側に向かう流れＣが発生するシングルロールであり、且つ、偏流である流動パターンが挙げられる（図４参照）。このような流動によっては溶鋼への鉱滓（ｓｌａｇ）の混入が発生し、これによる欠陥が発生する。
更に他の例によれば、ノズル２０の両吐出口のうちのどちらか一方の吐出口に閉塞が発生すると、溶鋼の偏流の形成が激し過ぎ、渦流（ＶＯＲＴＥＸ）状の流れ又は流動が発生し、これにより、図７に示すように、どちらか一方の周縁の湯面の高さが他方の周縁の湯面の高さに比べて高過ぎる非対称の流動が発生する（図７及び図８参照）。このような流動形態は、鋳片の欠陥の発生可能性を大幅に増加させる。
第１の実施形態に係る湯面流動検出ユニット２００は、複数の測温器１００から測定された温度を分析して、上述したような湯面の流動を検出し、検出された湯面の流動が正常であるか否かを判断する。即ち、湯面流動検出ユニット２００は、複数の測温器１００のそれぞれにおいて測定された温度測定値を比較し且つ分析して、湯面の流動形態又は状態を検出する。即ち、複数の測温器１００のそれぞれにおいて測定された温度測定値を相対的に比較し、これを通じて現在の湯面の流動状態が正常状態であるか或いは非正常状態であるかを判断し、流動形態を検出する。特に、本発明の第１の実施形態においては、湯面の流動を正常或いは非正常と評価する複数の評価方法を提供する。
磁場発生ユニット５１０は、磁場を形成して、前記磁場により溶鋼を流動させるものであり、流動制御ユニット４００により制御される。このような磁場発生ユニット５１０は、複数の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄを備える。図１に示すように、磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄは鋳型１０の外側に複数配設されるが、実施形態においては、四つの磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄが鋳型１０の一対の長辺１１ａ、１１ｂの外側に配設される。
より具体的には、第１の長辺１１ａの外側に二つの磁場発生部（以下、第１の磁場発生部５１０ａ、第２の磁場発生部５１０ｂ）が配設されるが、第１の磁場発生部５１０ａ及び第２の磁場発生部５１０ｂは、第１の長辺１１ａの延長方向に沿って並ぶように配設される。また、第２の長辺１１ｂの外側に二つの磁場発生部（以下、第３の磁場発生部５１０ｃ、第４の磁場発生部５１０ｄ）が配設され、第３の磁場発生部５１０ｃ及び第４の磁場発生部５１０ｄは、第２の長辺１１ｂの延長方向に沿って並ぶように配設される。
即ち、鋳型１０の外側において、前記鋳型１０の幅方向の中心に配設されたノズル２０を基準として一方の方向に第１の磁場発生部５１０ａ及び第３の磁場発生部５１０ｃが相対向するように配設され、他方の方向において第２の磁場発生部５１０ｂ及び第４の磁場発生部５１０ｄが相対向するように配設される。
上述した第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄのそれぞれは同じ構成及び形状を有するが、それぞれは、鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂ方向に延設されたコア部材５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、５１１ｄ、それぞれがコア部材５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、５１１ｄの外周面に巻き付けられるように配設され、前記コア部材５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、５１１ｄの延長方向に沿って互いに離れて配置された複数のコイル部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄを備える。ここで、コイル部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄは、印加されるコイルが螺旋状に巻き付けられた形状の部材であり、一つのコア部材５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、５１１ｄの上に複数のコイル部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄが配設される。
本発明の実施形態に係る磁場発生ユニット５１０は通常のＥＭＳであり、磁場の移動方向、回転、加速力及び減速力を制御することに特に制限はなく、通常のＥＭＳの駆動方法と同様である。
流動制御ユニット４００は、湯面の流動パターンに基づいて磁場発生ユニット５００に印加される電源又は電流を制御して、正常流動パターンとなるように溶鋼内の磁場を調節する。即ち、流動制御ユニット４００は、湯面流動検出ユニット２００において検出された湯面の流動に基づいて、磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄのそれぞれの動作を制御して、溶鋼の流動方向及び流速を調節し、このとき、湯面の流動形態及び湯面の温度差に基づいて磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄのそれぞれに印加される電流を制御して磁場の移動方向、強度（強さ）及び移動速度のうちの少なくとも何れか一つを調節する。
例えば、鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂ方向に沿って水平に移動する磁場を鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂ側からノズル２０の位置に向かって、即ち、ノズル２０からの溶鋼の吐出方向とは反対の方向に移動させて、ノズル２０における溶鋼の吐出流に制動力を与えるようにし溶鋼の流動を引き起こす印加方法が挙げられる。このような流動の調節を、通常、「ＥＭＬＳ」、「ＥＭＬＳモード」、「ＥＭＬＳモードによる磁場の印加」と命名する。このようなＥＭＬＳモードで磁場発生ユニット５００に磁場を形成する場合、鋳型１０内の溶鋼の湯面の溶鋼の流速を減衰することができる。
他の磁場の印加方法としては、ノズル２０から吐き出される溶鋼の加速力を与えるための方法であって、鋳型１０の長辺方向に沿って水平に移動する磁場をノズル２０から鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂに向かって移動させる。換言すると、ノズル２０の溶鋼の吐出方向と同じ方向に磁場を移動させて、溶鋼の吐出流に加速力を与えるようにした溶鋼の流動方法が挙げられ、通常、「ＥＭＬＡ」、「ＥＭＬＡモード」、「ＥＭＬＡモードによる磁場の印加方法」と称する。磁場発生ユニット５００を用いて上述したようなＥＭＬＡモードで磁場を形成すると、ノズル２０からの溶鋼の吐出流が加速され、これにより、吐出流が鋳型１０短辺１２ａ、１２ｂの壁に衝突し、次いで、溶鋼が短辺１２ａ、１２ｂに沿って上下に分岐され、上側に分岐されたものは、溶鋼の湯面における鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂの位置からノズル２０に向かう。
更に他の磁場の印加方法としては、鋳型１０内の溶鋼をノズル２０を中心として水平に回転させる方法であって、より具体的には、鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂ方向に沿って水平に移動する磁場を相対的な長辺に沿ってそれぞれ相反する方向に移動させ、凝固界面に沿って水平方向に回転するようにし溶鋼の流動を引き起こす方法が挙げられる。これは、通常、「ＥＭＲＳ」、「ＥＭＲＳモード」、「ＥＭＲＳモードによる磁場の印加方法」と称する。
上述したＥＭＬＳ、ＥＭＬＡ、ＥＭＲＳなどの磁場の印加方法についての説明は、後述する第２の実施形態について説明するときよりも詳細に行う。
以下、本発明の第１の実施形態に係る湯面流動検出ユニットにおける湯面流動の評価方法及び評価結果に基づいて、流動制御ユニットにおいて流動を制御する方法について説明する。
複数の測温器１００は、図１及び図２に示すように、鋳型１０の一対の長辺（以下、第１の長辺１１ａ、第２の長辺１１ｂ）及び一対の短辺（第１の短辺１２ａ及び第２の短辺１２ｂ）のそれぞれの延長方向に沿って配設される。第１の実施形態においては、第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂの延長方向に沿って７つの測温器が配設され、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂのそれぞれに一つの測温器が配設される。
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図２において、第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂのそれぞれの延長方向に沿って記載された番号１〜７は、複数の測温器１００のそれぞれを指し示す番号である。即ち、鋳型１０の第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂのそれぞれに配設された複数の測温器１００は、例えば、左側から右側に向かって第１〜第７の測温器と命名する。なお、鋳型の第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂのそれぞれに配設された複数の測温器１００は、第８の測温器と命名する。これらの複数の測温器の配置によれば、第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂのそれぞれ又は鋳片の幅方向において、両周縁又は両端に配設される測温器は第１及び第７の測温器であり、中心に配設される測温器は第４の測温器である。
前記第１の実施形態においては、例えば、第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂのそれぞれに７つの測温器が配設され、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂのそれぞれに一つの測温器が配設されることについて説明した。しかしながら、本発明はこれに何等限定されるものではなく、第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂのそれぞれに７つ未満又は７つを超える数の測温器が配設されてもよく、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂのそれぞれに複数の測温器が配設されてもよい。
上述したように、複数の測温器１００は、鋳型１０の第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂと、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂと、に配設されて、各位置別の温度を測定するが、湯面の高さに応じて、測定される温度が異なる。即ち、鋳型１０内の溶鋼のうねりによる湯面の高さが位置別に異なるが、相対的に湯面の高さが高い位置において測定された温度値が他の位置における温度値に比べて高い。これは、溶鋼の湯面の高さと測温器１００との間隔が近いほど、測温器１００において測定される温度が高く、間隔が遠いほど測温器１００において測定される温度が低いためである。
これを別の言葉で表現すると、リアルタイムで温度を測定するとき、ある一つの測温器１００において測定された温度が上昇するのは、湯面の高さが高くなって湯面が前記ある一つの測温器１００に近くなったためであり、前記ある一つの測温器１００において測定された温度が下降するのは、湯面の高さが低くなって湯面が前記ある一つの測温器１００から遠くなったためである。
このため、複数の測温器１００において測定された温度の差を用いて、全体の湯面の形状（又は、形態）を検出することができる。即ち、鋳型１０の幅方向又は湯面の幅方向に並ぶように配置された複数の測温器１００において、測定された温度値を位置別に示すが、湯面の高さに応じて温度が異なるため、前記温度値を相対的に比較して示すと、湯面の相対的な高さが分かる。このため、複数の測温器１００によって測定された温度値を相対的に比較して示すと、湯面の位置別の高さを相対的に把握することができ、湯面の流動形態を検出することができる。
また、鋳型１０の第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂ方向のそれぞれにおける位置に基づく温度をグラフ化すると、例えば、図３、図４、図５及び図７に示すように可視化することができる。即ち、鋳型１０の第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂ方向のそれぞれにおける位置に基づく温度と、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂ方向のそれぞれにおける位置に基づく温度と、を用いると、例えば、図３、図４、図５及び図７に示すように可視化することができ、これは、作業者が確認することが可能なように表示部に表示（ディスプレイ）することができる。
一方、ノズル２０から溶鋼が吐出されると、溶鋼はノズル２０を中心として両側方向に流れ、両側方向に流れていた溶鋼が鋳型１０の内壁側と衝突する（又は、ぶつかる）ことにより溶鋼の流れが．上下方に分岐される。このような溶鋼の吐出による溶鋼の流動により、溶鋼の上方の表面、即ち、湯面が流動化され、これにより、湯面の流動の高さが変わる。即ち、溶鋼の流動形態に応じて、湯面の流動が変わり、これにより、位置別の湯面の高さが決定される。なお、溶鋼又は湯面の流動に応じて欠陥の発生率が変わり、湯面の流動状態は、湯面の位置別の温度に基づいて検出することができる。
本発明においては、湯面の温度分布による鋳片の欠陥率に基づいて、湯面の流動又は湯面の温度分布を正常又は非正常状態と判断する。より具体的には、本発明の実施形態においては、欠陥率が０．８％以下となるような湯面の温度分布を湯面の正常流動状態と判断し、欠陥率が０．８％を超えるような湯面の温度分布を湯面の非正常流動状態と判断する。なお、欠陥率が０．８％以下となる湯面の温度を基準温度範囲と命名する。
湯面の流動の正常又は非正常状態を判断する基準温度範囲を決定するために、複数回の鋳片の鋳造実験を行った。即ち、湯面の温度分布を変化させ、変化した条件下で鋳造された鋳片の欠陥率を算出した。
０．８以下の欠陥率を有する湯面の温度分布は、いくつかの温度分布ケースがある。例えば、鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂ方向に沿って並ぶように配置された複数の測温器１００のそれぞれにより測定された相対的な温度差が１５℃以上、７０℃以下であるときに、鋳片の欠陥率が０．８％以下である。これを別の言葉で表現すると、複数の測温器１００のそれぞれにより測定された複数の温度値のうち最高温度と最低温度との差が１５℃以上、７０℃以下であるとき、鋳片の欠陥率が０．８％以下である。即ち、０．８％以下の欠陥率を有する湯面の温度分布を見ると、鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂ方向に沿って並ぶように配置された複数の測温器１００のそれぞれにより測定された温度において、最高温度と最低温度との差が１５℃以上、７０℃以下である。
このため、複数の測温器１００のそれぞれの温度を相対的に比較して、複数の測温器１００に対するそれぞれの温度差が基準温度範囲を満たすか否かを判断し、且つ比較して湯面の流動状態を正常又は非正常と判断するが、これを第１の評価方法と命名し、このとき、基準温度範囲を第１の基準温度範囲と命名する。
ここで、第１の評価方法において使用する第１の基準温度範囲は、１５℃以上、７０℃以下である。即ち、第１の評価方法によれば、複数の測温器１００のそれぞれの相対的な温度差が１５℃以上、７０℃以下であるとき、湯面の流動状態を正常と判断し、これを外れる場合に非正常流動状態と判断する。換言すると、複数の測温器１００におけるそれぞれの温度のうち、最高温度を有する測温器の温度と最低温度を有する測温器の温度との差が１５℃以上、７０℃以下となる湯面の温度分布を第１の基準温度範囲とする。
また、湯面の流動の正常又は非正常を判断する評価方法として、上述した第１の評価方法に加えて、５種類の評価方法を更に提示し、第２〜第６の評価方法のそれぞれにおける評価に使用する基準温度範囲を第２〜第６の基準温度範囲と命名する。
即ち、鋳片の鋳造中に、後述する第１〜第６の評価方法のうちの何れか一つの評価方法を用いて、湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する。
図１０は、第１の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフであり、図１１は、第２の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフであり、図１２は、第３の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフである。
また、図１３は、第４の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフであり、図１４は、第５の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフであり、図１５は、第６の評価方法により湯面の流動状態を正常、非正常と判断し、非正常状態と判断される場合に正常に制御される状態の一例を示すグラフである。
以下、第１〜第６の評価方法を用いて、第１の実施形態に係る方法を用いて湯面の流動状態を検出する方法、及びこれを用いた湯面の流動の正常又は非正常の判断過程と、流動制御方法について説明する。
説明の便宜のために、鋳型１０の長辺方向に沿って７つの測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７が配設され、最左端の測温器から最右端の測温器までを第１〜第７の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７と命名し、第１〜第７の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のそれぞれにおいて測定された温度を第１〜第７の温度と命名する。
第１の評価方法は、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のそれぞれにおいて、相対的な温度差が第１の基準温度範囲（１５℃以上、７０℃以下）を満たす場合に現在の湯面の流動状態を正常と判断する。即ち、第１〜第７の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のそれぞれの相対的な温度差が１５℃以上、７０℃以下であるときに湯面の流動を正常と判断する。換言すると、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のそれぞれの温度間の温度差を算出し、前記算出された複数の温度差のそれぞれが基準温度範囲に収まるか否かを比較し、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のそれぞれに対して他の残りの測温器との温度差を算出して、前記基準温度範囲と比較する過程を含む。
より具体的に説明すると、第１の測温器１０１の温度と、第２〜第７の測温器１０２〜１０７のそれぞれの温度との温度差、第２の測温器１０２の温度と、第１の測温器１０１及び第３〜第７の測温器１０３〜１０７のそれぞれの温度との温度差、第３の測温器１０２の温度と、第１の測温器１０１、第２の測温器１０２及び第４〜第７の測温器１０４〜１０７のそれぞれの温度との温度差、第４の測温器１０４の温度と、第１の測温器１０１〜第３の測温器１０３及び第５〜第７の測温器１０５、１０７のそれぞれの温度との温度差、第５の測温器１０５の温度と、第１の測温器１０１〜第４の測温器１０４、第６の測温器１０６、第７の測温器１０７のそれぞれの温度との温度差、第６の測温器１０６の温度と、第１の測温器１０１〜第５の測温器１０５、第７の測温器１０７のそれぞれの温度との温度差を算出し、これらのそれぞれの温度差を基準温度と比較する。
このとき、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のそれぞれにおける相対的な温度差が第１の基準温度範囲を満たすときに、湯面の流動状態を正常と判断し、第１の基準温度範囲を外れた場合に、非正常と判断する。即ち、図１０に示すように、複数の測温器１００のそれぞれの温度を相対的に比較したとき、その温度差が１５℃以上、７０℃以下である場合に正常流動状態と判断し、７０℃を超え、且つ１５℃未満である場合に非正常と判断する。また、湯面の流動状態が非正常であると判断される場合、湯面の流動形態に基づいて磁場発生ユニット５００の動作を制御して、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のそれぞれの相対的な温度差が１５℃以上、７０℃以下となるようにして湯面の流動を正常化させる。
このとき、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のそれぞれによって測定された温度を相対的に比較して、温度差が１５℃未満であるか、又は７０℃を超える湯面の位置を見出し、当該位置に対応する磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５０１ｄの動作を制御して湯面の流動を正常化させる。磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５０１ｄに印加される電流の増加、減少及びその大きさは、相対的な温度差に基づいて調節される。
例えば、鋳片の連続鋳造中に、図１０に示すように、鋳片の鋳造中に第１の区間Ｔ１まで複数の第１〜第７の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７から測定された第１〜第７の温度間の相対的な温度差が１５℃以上、７０℃以下であったが、第１の区間Ｔ１後に第１〜第６の温度間の相対的な温度差が７０℃を超えるか、又は１５℃未満となった。
このとき、湯面流動検出ユニット２００は、第２の区間Ｔ２における湯面の流動形態を検出し、現在の湯面の流動を非正常と判断する。また、流動制御ユニット４００は、湯面流動検出ユニット２００における湯面の流動の非正常の判断及び湯面の流動形態に基づいて、磁場発生ユニット５００の動作を制御して、第１〜第７の温度間の相対的な温度差が１５℃以上、７０℃以下となるようにする。これにより、第３の区間Ｔ３においては、湯面の流動状態が正常となる。
例えば、図１０の第２の区間Ｔ２において複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７から測定された温度をリアルタイムで相対的に比較し、これを湯面の高さに変換してイメージ化させると、図７に示す通りである。即ち、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７間の温度を相対的に比較したとき、最左端に配設された第１の測温器１００の温度に比べて最右端に配設された第９の測温器１００の温度の方が高く、このとき、温度差が７０℃を超える。これを湯面の高さに変換してイメージ化させると、図７に示すように、湯面の中心を基準として互いに対称ではなく、例えば、最右端の湯面の高さが最左端の湯面の高さに比べて基準以上に高い非対称状態である。
このような第２の区間Ｔ２における非対称の流動は、溶鋼の湯面が第１の区間Ｔ１まで正常流動パターンに維持されていて、ノズル２０の吐出口の閉塞が発生してノズル２０を中心として右側に強い偏流が発生し、左側方向に弱い流動が発生したためである。このような非正常流動の場合、湯面流動制御ユニット４００は、ノズル２０の右側に配設された第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄに印加される電流を高めて、調節される前に比べて減速力を更に増加させることにより強い流動を低め、相対的に弱い流動が発生したノズル２０の左側に対応するように配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃに印加される電流を低めて、調節される前に比べて減速力を減少させることにより流動を増加させる。このため、第３の区間Ｔ３においては、湯面の流動状態が正常となる。
逆に、ノズル２０の左側に強い偏流が発生し、右側方向に弱い流動が発生した場合、湯面流動制御ユニット４００は、ノズル２０の左側に配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃに印加される電流を高めて、調節される前に比べて減速力を更に増加させることにより強い流動を低め、相対的に弱い流動が発生したノズル２０の左側に対応するように配設された第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄに印加される電流を低めて、調節される前に比べて減速力を減少させることにより流動を増加させる。これにより、第３の区間Ｔ３においては、湯面の流動状態が正常となる。
第２の評価方法は、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のうち両端に配設された測温器間の温度差を比較して流動状態を判断する方法であり、両端に配設された測温器間の温度差が１５℃以上、７０℃以下であるときに正常流動状態であると判断する。即ち、鋳片の鋳造中に最左端の測温器１０１の温度と最右端の測温器１０７との温度差が１５℃以上、７０℃以下であるときに湯面の流動状態を正常と判断し、１５℃未満、７０℃を超える場合に非正常と判断する。
例えば、図１１に示すように、鋳片の鋳造中に第１の区間Ｔ１まで最左端に配設された第１の測温器１０１の温度と第７の測温器１０７との温度差が１５℃以上、７０℃以下であったが、第１の区間Ｔ１後に第１の測温器１０１の温度と第７の測温器１０７との温度差が７０℃を超えるか、又は１５℃未満となった。第２の区間Ｔ２において第１の測温器１０１と第７の測温器１０７との温度差が７０℃を超えるか、又は１５℃未満である場合、湯面の両周縁の高さ差が大き過ぎる非対称の流動状態を示す。
このとき、湯面流動検出ユニット２００は、第２の区間Ｔ２における湯面の流動を非正常と判断し、第２の区間Ｔ２において、流動制御ユニット４００は、磁場発生ユニット５００の動作を制御して、第１の測温器１０１と第７の測温器１０７との温度差が１５℃以上、７０℃以下となるようにし、このため、第３の区間Ｔ３においては、湯面の流動状態が正常となる。
即ち、第１の測温器１０１の温度と第７の測温器１０７の温度とを比較して、相対的に強い偏流が発生した位置及び弱い流動が発生した位置を把握し、これにより、複数の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５０１ｄをそれぞれ別々に制御することにより、流動を減少又は増加させる。これにより、第３の区間Ｔ３においては、第１の温度と第９の温度との差が１５℃以上、７０℃以下となる正常流動状態となる。
第３の評価方法は、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のうち、鋳片の幅方向の中心又は鋳型の長辺１１ａ、１１ｂにおける中心に配設された測温器１０４の温度と、両端に配設された測温器１０１、１０７のそれぞれの温度との温度差を用いて、湯面の流動状態を判断する。
例えば、７つの測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７が配設されることを想定したとき、鋳片の幅方向の中心又は鋳型の長辺１１ａ、１１ｂの中心に配設された測温器を第４の測温器１０４としたとき、第１の測温器１０１の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差が１５℃以上、７０℃以下、第７の測温器１０７の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差が１５℃以上、７０℃以下である場合に正常流動状態と判断する。逆に、第４の測温器１０４の温度と第１の測温器１０１との温度差及び第４の測温器１０４の温度と第７の測温器１０１の温度との温度差のうちのどちらか一方でも第３の基準温度範囲を満たさなければ、非正常流動状態と判断する。
図１２に示すように、鋳片の鋳造中に第１の区間Ｔ１まで最左端の測温器である第１の測温器１０１の温度と中心の測温器（第４の測温器１０４）の温度との温度差と、最右端の測温器である第７の測温器１０７の温度と中心の測温器（第４の測温器１０４）の温度との温度差が１５℃以上、７０℃以下である。しかしながら、第２の区間Ｔ２における第１の測温器１０１の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差は、１５℃以上、７０℃以下であるが、第７の測温器１０７の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差が７０℃を超える場合がある。この場合、右側の周縁の湯面の高さが左側の周縁の湯面の高さに比べて基準以上に高い非対称の流動状態となる。
このとき、湯面流動検出ユニット２００は、第２の区間Ｔ２における湯面の流動を非正常と判断し、第２の区間Ｔ２において、流動制御ユニット４００は、磁場発生ユニット５００の動作を制御するが、相対的に強い偏流が発生するノズル２０の右側に配設された第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄに印加される電流を高めて、調節される前に比べて減速力を更に増加させることにより強い流動を低め、相対的に弱い流動が発生したノズル２０の左側に対応するように配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃに印加される電流を低めて、調節される前に比べて減速力を減少させることにより流動を増加させる。これにより、第７の測温器１０７の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差が１５℃以下、７０℃以下となり、湯面の高さが対称となり、湯面の流動が正常となる。
例えば、第２の区間Ｔ２における第１の測温器１０１の温度と、第４の測温器１０４の温度との温度差は１５℃以上、７０℃以下であるが、第７の測温器１０７の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差が１５℃未満である場合がある。この場合、右側の周縁の湯面の高さが左側の周縁の湯面の高さに比べて基準以下に低い非正常の流動状態となる。
このため、流動制御ユニット４００は、相対的に弱い流動が発生したノズル２０の右側に対応するように配設された第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄに印加される電流を低めて、調節される前に比べて減速力を減少させることにより流動を増加させるか、又は相対的に強い偏流が発生するノズルの左側に配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃに印加される電流を低めて、調節される前に比べて減速力を更に減少させることにより強い流動を低める。
以上においては、第１の測温器１０１の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差が１５℃以下、７０℃以下であるが、第７の測温器１０７の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差が７０℃を超えるか、又は１５℃未満である場合を例にとって説明した。しかしながら、逆に、第７の測温器１０７の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差は、５℃以下、７０℃以下であるが、第１の測温器１０１の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差が７０℃を超えるか、又は１５℃未満である場合がある。
或いは、第１の測温器１０１の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差及び第７の測温器１０７の温度と第４の測温器１０４の温度との温度差が両方とも７０℃を超えるか、又は１５℃未満である場合もある。この場合、両方とも非正常流動状態と判断され、流動制御ユニット４００は、上述した方法と同様にして第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５０１ｄの動作をそれぞれ制御して、湯面の流動を正常化させる。
第４の評価方法は、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７の温度の平均温度と両端の測温器の温度との温度差を用いて、湯面の流動状態を判断する。即ち、両端の測温器のそれぞれの温度と平均温度との温度差が両方とも第４の基準温度範囲である１５℃以上、７０℃以下である場合に正常流動状態と判断する。
例えば、７つの測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７が配設されることを想定したとき、７つの測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７の温度の平均温度と、一方の端に配設された第１の測温器１０１の温度との温度差と、他方の端に配設された第７の測温器１０７の温度と平均温度との温度差が両方とも１５℃以上、７０℃以下であるときに正常状態であると判断する。逆に、７つの測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７の温度の平均温度と、第１の測温器１０１の温度との温度差及び前記平均温度と第７の測温器１０７の温度との温度差のうちのどちらか一方でも第４の基準温度範囲を満たさなければ、非正常流動状態と判断する。
例えば、鋳片の鋳造中に第１の区間Ｔ１まで第１〜第７の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７の平均温度と、第１の測温器１０１の温度との温度差及び平均温度と第７の測温器１０７の温度との温度差が両方とも１５℃以上、７０℃以下であるが、第２の区間Ｔ２において７０℃を超えて、ノズル２０の左側の湯面の高さが右側の湯面に比べて高い非正常流動状態になる場合がある（図１３参照）。
このため、湯面流動検出ユニット２００は、これを非正常流動状態と判断し、磁場発生ユニット５００の動作を調節するが、湯面の高さが相対的に高いノズル２０の左側に配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃに印加される電流を低めて、流動を低める。
図１３においては、全体の平均温度及び両端の測温器のうちのどちらか一方の測温器の温度についてのみ示したが、残りの一つの測温器の温度も同じ方法により示されて、平均温度との温度差がリアルタイムで検出される。
以上においては、第２の区間における平均温度と第１の測温器１０１の温度との温度差及び平均温度と第７の測温器１０７の温度との温度差が両方とも７０℃を超えると説明したが、本発明はこれに何等限定されるものではなく、両方とも１５℃未満となる非正常状態である場合もある。また、平均温度と第１の測温器１０１の温度との温度差は１５℃以上、７０℃以下であるが、平均温度と第７の測温器１０７の温度との温度差が１５℃未満であるか、又は７０℃を超える場合もあり、このときに非正常状態と判断する。逆に、平均温度と第７の測温器１０７の温度との温度差は１５℃以上、７０℃以下であるが、平均温度と第１の測温器１０１の温度との温度差が１５℃未満であるか、又は７０℃を超える場合もあり、このときに非正常状態と判断する。
第５の評価方法は、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のうち鋳片の幅方向の中心又は鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂの中心に配設された測温器１０４の時系列的な平均温度と、両周縁に配設された測温器１０１及び１０７のそれぞれの温度との温度差を用いて、湯面の流動状態を判断する。即ち、両端の測温器１０１及び１０７のそれぞれの温度と、中心に配設された測温器１０４の時系列的な平均温度との温度差が両方とも１５℃以上、７０℃以下である場合に正常流動状態と判断する。逆に、中心に配設された測温器１０４の時系列的な平均温度と、一方の端の測温器の温度との温度差及び中心に配設された測温器１０４の時系列的な平均温度と、他方の端の測温器の温度との温度差のうちのどちらか一方でも第５の基準温度範囲を満たさなければ、非正常流動状態と判断する。
例えば、鋳片又は鋳型の長辺１１ａ、１１ｂの中心に配設された第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、一方の周縁に配設された第１の測温器１０１の温度との温度差及び第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、一方の周縁に配設された第７の測温器１０１の温度との温度差が両方とも１５℃以上、７０℃以下であるかを判断して、湯面の流動の正常又は非正常を判断する。
より具体的に、中心に配設された第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第１の測温器１０１の温度との温度差及び第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第７の測温器１０１の温度との温度差を見ると、第１の区間Ｔ１まで１５℃以上、７０℃以下である（図１４参照）。しかしながら、第２の区間Ｔ２における第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第１の測温器１０１の温度との温度差及び第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第７の測温器１０１の温度との温度差が７０℃を超えて、湯面流動検出ユニット２００は、これを非正常流動状態と判断する。
そして、流動制御ユニット４００を用いて、第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５０１ｄのうちの少なくとも何れか一つの動作を制御して、第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第１の測温器１０１の温度との温度差が１５℃以上、７０℃以下となるようにする。
以上においては、第２の区間において、中心に配設された第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第１の測温器１０１の温度との温度差及び第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第７の測温器１０７の温度との温度差が両方とも７０℃を超えると説明したが、本発明はこれに何等限定されるものではなく、両方とも１５℃未満となる非正常状態である場合もある。
また、第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第１の測温器１０１の温度との温度差は１５℃以上、７０℃以下であるが、第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第７の測温器１０７の温度との温度差が１５℃未満であるか、又は７０℃を超える場合もあり、このときに非正常流動状態と判断する。逆に、第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第７の測温器１０７の温度との温度差は１５℃以上、７０℃以下であるが、第４の測温器１０４の時系列的な平均温度と、第１の測温器１０１の温度との温度差が１５℃未満であるか、又は７０℃を超える場合があり、このときに非正常流動状態と判断する。
第６の評価方法は、複数の測温器１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７のうち、両端の測温器１０１、１０７の温度と、前記両端の測温器１０１、１０７の測温器に隣接して配設された測温器１０２、１０６の温度との温度差を用いて湯面の流動状態を判断する。即ち、一方の端に配設された第１の測温器１０１の温度と、前記第１の測温器１０１に最大限に近付いて配設された第２の測温器１０２の温度との温度差が１５℃以上、７０℃以下であり、他方の端に配設された第７の測温器１０７の温度と、第７の測温器１０７に最大限に近付いて配設された第６の測温器１０６の温度との温度差が両方とも１５℃以上、７０℃以下を満たすときに正常流動パターンと判断する。
図１５に示すように、鋳片の鋳造中に第１の区間まで両端の測温器、例えば、第１の測温器の温度と、前記第１の測温器の隣に配設された第２の測温器の温度との温度差が１５℃以上、７０℃以下であった。しかしながら、第２の区間において第１の測温器の温度と第２の測温器の温度との温度差が７０℃を超え、このため、湯面流動検出ユニット２００はこれを非正常流動状態と判断する。また、流動制御ユニット４００を用いて第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５０１ｄのうちの少なくとも何れか一つの動作を制御して、第１の測温器の温度と第２の測温器の温度との温度差が１５℃以上、７０℃以下になるようにする。
このように、本発明の第１の実施形態によれば、鋳型１０の上側に複数の測温器１００を配設して湯面の幅方向の位置別の温度を検出し、これを相対的に比較して湯面の流動状態をリアルタイムで判断する。また、湯面の流動状態を判断する複数の評価方法又は基準を提示し、これらのうちの何れか一つを用いて、湯面の流動状態をリアルタイムで判断する。
更に、リアルタイムで判断される湯面の流動状態に基づいて磁場発生ユニットの動作を制御することにより、湯面を欠陥の発生率が低い、又は欠陥を発生させない流動状態に制御することができる。このため、例え鋳片の鋳造中に溶鋼の湯面の上にモールドフラックスが塗布されているとしても、本発明の実施形態に係る湯面流動制御装置及びこれを用いた湯面流動制御方法を用いて、湯面の流動をリアルタイムで検出し且つ制御することができる。従って、湯面の流動による欠陥の発生を低減して、鋳片の品質を向上させることができる。
上述した第１の実施形態においては、複数の測温器において測定された温度値の差分を用いて、湯面の流動状態が正常又は非正常状態であるかを判断し、複数の測温器の温度を相対的に比較して湯面の流動形態を検出することについて説明した。
一方、湯面の流動は、ノズルの閉塞、スライディングゲートへの外気の混入、ノズルに供給される不活性ガスの制御不能、ノズル溶損などの様々な要因により変化し、その流動パターンや形態の種類も複数に分けられる。よって、湯面の流動制御方法を、湯面の流動パターンの種類に基づいて変えることが効果的である。
このため、本発明の第２の実施形態においては、鋳型内の溶鋼の湯面の流動パターンの形態に基づいて、前記湯面流動制御方法を調節し、湯面の流動による鋳片の欠陥の発生を低減することができる湯面流動制御装置、及びこれを用いた湯面流動制御方法を提供する。
以下、図１６〜図３７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る湯面流動制御装置及び湯面流動制御方法について説明する。このとき、前記第１の実施形態において説明した内容と重複する内容についての説明は省略又は簡略化する。
図１６は、本発明の第２の実施形態に係る湯面流動制御装置を概念的に示す図であり、図１７及び図１８は、複数の測温器及び磁場発生ユニットが配設された鋳型を示す図であり、図１９は、本発明の実施形態に係る湯面流動制御装置の構成をブロック化させて示す図である。また、図２０は、鋳型の一対の長辺及び一対の短辺のそれぞれに複数の測温器が配設された上面図であり、図２１は、複数の測温器により測定された一対の長辺及び一対の短辺のそれぞれにおける幅方向の位置別の温度を相対的に示して検出された湯面の流動形態をグラフ化して可視化させたものであり、図２２は、３次元的に可視化させたイメージであり、図２３は、鋳型の長辺及び短辺のそれぞれに配設された測温器を配設した様子を示す上面図である。
更に、図２４は、本発明の実施形態に係る流動パターンタイプ保存部に前もって保存又は前もって設定される複数の流動パターンタイプを示す図であり、図２５は、図２４に示す第８の流動パターンタイプにおいて発生されるダブルロールの流動形態を示す図であり、図２６は、図２４に示す第７の流動パターンタイプにおけるシングルロールの流動形態を示す図である。更にまた、図２７及び図２８は、本発明の実施形態において正常流動パターンに分類される第１の流動パターンタイプ及び第２の流動パターンタイプの位置別の温度分布を示すものであり、図２９は、本発明の実施形態に係る流動パターンタイプ保存部に前もって保存又は前もって設定される複数の流動パターンタイプ及びこれによる複数の流動制御タイプを示す図であり、図３０は、磁場発生ユニットに印加される２相交流電流の位相を示す図である。
また、図３１〜図３４は、磁場発生ユニットに印加される２相交流電流に基づいて溶鋼の流動方向及び回転流動を説明する図であり、図３５は、本発明の一実施形態に係る湯面流動制御方法を説明するための手順図であり、図３６は、本発明の一実施形態に係る湯面流動制御方法における湯面の流動形態の検出方法を説明するための手順図である。なお、 図３７は、本発明の一実施形態に係る湯面流動制御方法において検出された湯面の流動を一つの流動タイプに分類する方法を説明するための手順図である。
図１６に示すように、本発明の第２の実施形態に係る湯面流動制御装置を備える鋳造設備は、ノズル２０から溶鋼を供給されて一次的に冷却させる鋳型１０、鋳型１０において前記鋳型１０の幅方向に並ぶように互いに離れて配設されて、それぞれにおいて温度を測定する複数の測温器１００、鋳型１０の外側に配設されて鋳型１０内の溶鋼を流動させるための磁場を形成する磁場発生ユニット５００、鋳型１０内に収容された溶鋼の湯面の流動を検出する湯面流動検出ユニット２００、検出された湯面の流動形態を前もって保存又は前もって設定された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する流動パターン分類ユニット３００、及び分類された流動パターンタイプに基づいて磁場発生ユニット５００の動作を制御して湯面の流動を調節することにより、溶鋼の湯面が正常流動パターンの形態となるように制御する流動制御ユニット４００を備える。
即ち、第２の実施形態に係る湯面流動制御装置は、第１の実施形態に係る湯面流動制御装置とは、測温器１００、湯面検出ユニット２００、流動制御ユニット４００、及び表示部６００を備えるという点でその構成が同様であり、流動パターン分類ユニット３００を更に備え、流動制御ユニット４００においては、分類された流動パターンの形態に基づいて前記湯面流動制御方法を選択して制御する。
第２の実施形態に係る湯面流動検出ユニットは、複数の測温器１００のそれぞれにおいて測定された温度測定値を、鋳型１０又は溶鋼の湯面の幅方向の位置別の温度値として相対的に示し、前記溶鋼の湯面の位置別の相対的な高さに変換して湯面の流動形態を検出する。
湯面流動検出ユニット２００が複数の測温器１００から受信した複数の測定温度値を用いて湯面の流動形態を検出する過程及び方法についてより具体的に説明すると、下記の通りである。
複数の測温器１００は、図１６、図１７及び図２０に示すように、鋳型１０の一対の長辺（以下、第１の長辺１１ａ、第２の長辺１１ｂ）及び一対の短辺（第１の短辺１２ａ及び第２の短辺１２ｂ）のそれぞれの延長方向に沿って配設されるが、第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂと、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂのそれぞれの延長方向に沿って記載された番号１〜１０は、前記第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂと、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂのそれぞれに配設された複数の測温器１００の番号である。
即ち、鋳型１０の第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂのそれぞれに配設された複数の測温器１００は、例えば、左側から右側方向に第１〜第９の測温器と命名され、鋳型の第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂのそれぞれに配設された複数の測温器１００は第１０の測温器と命名される。実施形態においては、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂのそれぞれに一つの測温器（即ち、第１０の測温器）が配設されるが、本発明はこれに何等限定されるものではなく、短辺１２ａ、１２ｂの延長方向に沿って複数の測温器１００が配設されてもよい。
第１の実施形態においても説明したように、複数の測温器１００は、鋳型１０の第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂと、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂと、に配設されて、各位置別の温度を測定するが、湯面の高さに応じて、測定される温度が異なる。このため、複数の測温器１００において測定された温度の差を用いて、全体の湯面の形状（又は、形態）を検出することができる。
従って、鋳型１０の幅方向又は湯面の幅方向に並ぶように配置された複数の測温器１００において測定された温度値を位置別に示すが、湯面の高さに応じて温度が異なるため、前記温度値を相対的に比較して示すと、湯面の相対的な高さが分かる。このため、複数の測温器１００から測定された温度値を相対的に比較して示すと、湯面の位置別の高さを相対的に把握することができて、湯面の流動形態を検出することができる。
また、鋳型１０の第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂ方向のそれぞれにおける位置に基づく温度をグラフ化すると、図２１に示すように可視化することができ、これは、作業者が確認可能なように表示部６００に表示（ディスプレイ）することができる。更に、鋳型１０の第１及び第２の長辺１１ａ、１１ｂ方向のそれぞれにおける位置に基づく温度と、第１及び第２の短辺１２ａ、１２ｂ方向のそれぞれにおける位置に基づく温度と、を用いると、図２２に示すように、３次元（３Ｄ）に可視化することができ、これは、作業者が確認可能なように表示部に表示（ディスプレイ）することができる。
流動パターン分類ユニット３００は、検出された湯面の流動形態と、前もって設定された、又は前もって保存された流動パターンタイプと、を比較して、前記検出された湯面の流動形態がどのようなパターンタイプの流動パターンであるかを比較して分類する。このとき、流動パターン分類ユニット３００においては、欠陥が発生する可能性が低い流動パターン（以下、正常流動パターン）であるか、欠陥が発生する可能性が高い流動パターン（以下、非正常流動パターン）であるかを分類又は判断する。ここで、正常流動パターンは、欠陥率が０．８％以下となるような湯面の流動パターンであり、非正常流動パターンは、欠陥率が０．８％を超えるような湯面の流動パターンである。
このような流動パターン分類ユニット３００は、鋳造操業中に発生し得る複数の種類の流動パターン形態の温度をデータ化して複数の流動パターンタイプを保存している流動パターンタイプ保存部３１０と、検出された湯面の流動形態及び保存されている複数の流動パターンタイプを比較して、検出された湯面の流動パターンを複数の流動パターンタイプのうちの一つに分類、定義、又は決定するパターン分類部３２０と、を備える（図１９参照）。
上述したように、流動パターンタイプ保存部３１０には複数の流動パターンタイプが保存される。ここで前記複数の流動パターンタイプは、測定された複数の温度測定値のうち、最低温度と最高温度との温度差（即ち、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌ）、測定された複数の温度測定値のうち両側の最外郭に配設された測温器１００によって測定された湯面の両周縁のそれぞれの温度ＴＥ１、ＴＥ２、及びノズル２０が位置する湯面の中心位置に配設された測温器１００から測定された中心温度ＴＣの関係などに基づいて分類される。以下の説明において、複数の測温器１００によって測定された湯面の位置別の温度測定値のうち、最低温度と最高温度との温度差ΔＴＨ−Ｌを湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌと命名する。なお、中心温度Ｔｃは、湯面の幅方向の中心において測定された温度であり、ノズルと対応するように配設された測温器又はノズルと対応するように配設された測温器の両側に配設された測温器のうちのどちらか一方の測温器によって測定された温度であってもよい。
一方、湯面の、ある一つの延長方向の温度分布において、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが所定の範囲内であり、両周縁それぞれの温度ＴＥ１、ＴＥ２が湯面の中心温度ＴＣに比べて高いか等しく（±誤差範囲以内）、両周縁のそれぞれの温度ＴＥ１、ＴＥ２と中心温度ＴＣとの温度偏差（以下、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃ）が所定の範囲以内であるときには、溶鋼の流動が安定し、流動による欠陥の発生が防止可能な鋳片を鋳造することができる。より具体的には、欠陥の発生率が０．８以下である鋳片を鋳造することができる。
ここで、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌは、その値が高過ぎたり低すぎたりする場合、湯面の流動による欠陥が発生するため、第１の所定値以上、前記第１の所定値以上の数値である第２の所定値ではなければならない。即ち、再び説明すると、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌは、第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下の範囲内ではなければならず、前記第１の基準値Ｔ１及び第２の基準値Ｔ２は、溶鋼の組成及び製造設備の条件などに基づいて、当業者が複数回の操業を通じて得ることができる。
以下においては、第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下の範囲を基準偏差と命名して説明する。また、「湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが基準偏差を満たす」とは、前記湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下の値であることを意味する。逆に、「湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが基準偏差を満たさない」とは、前記湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが第１の基準値Ｔ１未満であるか、又は第２の基準値Ｔ２を超える値を有することを意味する。
例えば、第１の温度が５０℃であり、第２の基準値が１００℃であるとしたとき、基準偏差は、５０℃以上、１００℃以下（５０℃≧基準偏差≧１００℃）の範囲で表わすことができる。なお、湯面の流動による欠陥の発生が防止可能な鋳片を鋳造するためには、鋳造中の湯面の位置別に測定された測定温度値のうち、最低温度と最高温度との温度差、即ち、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下（例えば、５０℃以上、１００℃以下）にならなければならない。
また、湯面の流動による欠陥の発生を防ぐためには、湯面の両周縁の温度ＴＥ１、ＴＥ２が中心温度ＴＣに比べて高いか等しく、且つ、このとき、両周縁のそれぞれの温度ＴＥ１、ＴＥ２と中心温度ＴＣとの温度差、即ち、温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ２−Ｃが所定の値以下ではなければならない。ここで、湯面の両周縁の温度は、鋳型１０内において鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂと隣り合う周縁領域の温度であり、鋳型１０の幅方向に並ぶように配設された複数の測温器１００のうち第１の短辺１２ａ及び第２の短辺１２ｂのそれぞれと隣り合うように配置された測温器１００において測定された温度である。換言すると、複数の測温器１００のうち両側の最外郭に配設された測温器１００において測定された温度であり、第１の短辺１２ａ及び第２の短辺１２ｂと隣り合う湯面の両端の温度である。
以下において、上述した両周縁の温度のうち、第１の短辺１２ａと隣り合う湯面の周縁又は湯面の一方の端又は第１の短辺１２ａと隣り合う最外郭の測温器１００において測定された湯面の温度を第１の周縁温度ＴＥ１と命名し、第２の短辺１２ｂと隣り合う湯面の周縁又は湯面の他方の端又は第２の短辺１２ｂと隣り合う最外郭の測温器１００において測定された湯面の温度を第２の周縁温度ＴＥ２と命名する。
上述したように、湯面の流動による欠陥の発生を防ぐためには、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のそれぞれは、中心温度ＴＣに比べて高いか等しく、且つ、第１の周縁温度ＴＥ１と中心温度との温度差値（以下、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ）と、第２の周縁温度ＴＥ２と中心温度ＴＣとの温度差値（以下、第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃ）と、が所定値以下ではなければならない。第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのそれぞれが満たさなければならない所定値以下の基準値は、複数の流動パターンタイプを区別又は分類する温度数値である。このため、以下において、流動パターンタイプを分類するために、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのそれぞれと比較される基準となる値を、第３の基準値Ｔ３と命名する。
上述した定義に基づいて、本発明においては、溶鋼又は湯面の流動による鋳片の欠陥の発生を極力抑えたり防いだりするためには、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが基準偏差を満たし（即ち、第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下）、且つ、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のそれぞれは中心温度ＴＣに比べて高いか等しく、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃが第２の基準値Ｔ３以下であり、第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃが第３の基準値Ｔ３以下ではなければならない。なお、上述した条件を満たす流動パターンを正常流動パターンと定義する。
即ち、本発明の実施形態においては、複数の流動パターンタイプの中でも複数の流動パターンタイプを正常流動パターンと定義する。即ち、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２が両方とも中心温度ＴＣに比べて高く、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのそれぞれが第３の基準値Ｔ３以下であるとき、流動パターンタイプを第１の流動パターンタイプと定義する。また、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２が中心温度ＴＣに等しく、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのそれぞれが第３の基準値Ｔ３以下であるときに第２の流動パターンタイプと定義する。
ここで、「第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちの少なくともどちらか一方が中心温度ＴＣに等しい」とは、±誤差を含むことを意味し、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のそれぞれが中心温度ＴＣに全く等しいという意味ではなく、±誤差範囲内において略等しいことを意味する。
現在の溶鋼の湯面の流動形態が、第１の流動パターンタイプ及び第２の流動パターンタイプのうちのどちらか一方の形態であるときは、湯面の流動が、非常に安定的な流動状態であって、適切な湯面の速度及び温度が確保でき、欠陥の発生が低く、また鋳片の欠陥の発生率が０．８以下となるようになる流動状態である。このため、湯面の流動形態が第１の流動パターンタイプ及び第２の流動パターンタイプの形態となったときには、流動による欠陥が発生しないか、又は０．８未満に最小化される。また、一般に、検出された流動パターンの形態が第１の流動パターンタイプ及び第２の流動パターンタイプのうちのどちらか一方であるとき、別途に磁場発生ユニット５００の駆動を変更することなく、ノズル２０の両側の領域にそれぞれ配設された磁場発生ユニット５００に印加される電流は同じである。
逆に、溶鋼又は湯面の流動により鋳片に欠陥が発生したときには、湯面の流動パターン又は湯面の温度を見ると、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下（即ち、第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下）の範囲を外れるか、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２が中心温度ＴＣに比べて低いか、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃが第３の基準値Ｔ３を超えるか、又は第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃが第３の基準値Ｔ３を超える（図２４の第３〜第１０の流動パターンタイプ）。
本発明の実施形態においては、複数の流動パターンタイプの中でも複数の流動パターンタイプを非正常流動パターンと定義する（第３〜第１０の流動パターンタイプ）。即ち、本発明の実施形態においては、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちの少なくともどちらか一方は中心温度ＴＣに比べて高いが、第１の温度偏差ΔＴＥ１及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのうちの少なくともどちらか一方が第３の基準値Ｔ３を超える流動パターンタイプを第３の流動パターンタイプ、第４の流動パターンタイプ、及び第８の流動パターンタイプと定義する。
また、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちのどちらか一方が第３の基準値Ｔ３を超える流動パターンタイプを第３の流動パターンタイプ又は第４の流動パターンタイプと定義し、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２が両方とも第３の基準値Ｔ３を超える流動パターンタイプを第８の流動パターンタイプと定義する。更に、第３の基準値Ｔ３に比べて高い値を第４の基準値Ｔ４としたとき、第３の基準値Ｔ３を超える第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちのどちらか一方が第４の基準値Ｔ４を超える流動パターンタイプを第３の流動パターンと定義する。更にまた、第３の基準値Ｔ３を超える第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちのどちらか一方が第３の基準値Ｔ３を超え、且つ第４の基準値Ｔ４以下である場合、第４の流動パターンタイプと定義する。
上述した第３の流動パターンタイプ及び第４の流動パターンタイプは、溶鋼を吐出するノズル２０の両側の吐出口のうちのどちらか一方の吐出口が閉塞して、溶鋼の偏流の形成が激し過ぎる場合に現れる湯面の流動形態である。また、第３の流動パターンタイプ及び第４の流動パターンタイプの流動が発生したときは、渦流（ＶＯＲＴＥＸ）状の流れ又は流動が発生し、これにより、欠陥の発生可能性が大幅に高くなる。更に、第８の流動パターンタイプは、ノズル２０の両側の吐出口の閉塞により、図２５に示すように、ノズルから吐き出された溶鋼が上下に分岐されて流れる（図２５におけるＡ、Ｂ）強いダブルロール（Ｄｏｕｂｌｅ ｒｏｌｌ）の流動が発生した場合に現れる湯面の流動形態であり、第８のパターンが発生したときには渦流（ＶＯＲＴＥＸ）状の流れ又は流動が発生し、これにより、欠陥の発生可能性が大幅に高くなる。
また、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちのどちらか一方が中心温度ＴＣに比べて低く、残りの一方の温度は中心温度ＴＣに比べて高く、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのうちのどちらか一方が第３の基準値Ｔ３を超える流動パターンタイプを、第５の流動パターンタイプ又は第６の流動パターンタイプと定義する。
更に、第３の基準値Ｔ３に比べて高い値を第４の基準値Ｔ４としたとき、第３の基準値Ｔ３を超える第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちのどちらか一方が更に第４の基準値Ｔ４を超えると、第５の流動パターンと定義する。なお、第３の基準値Ｔ３を超える第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちのどちらか一方が第３の基準値Ｔ３を超え、且つ第４の基準値Ｔ４以下である場合を、第６の流動パターンタイプと定義する。
このような第５の流動パターンタイプは、タンディッシュと鋳型１０との間においてノズル２０の連通を制御するスライディングゲートへの外気の混入、ノズル２０に供給されるアルゴンガス量の制御不能、又はノズル２０の溶損などの原因により、溶鋼から吐出された溶鋼が下方に向かう流れＣが発生したシングルロールであり、且つ偏流である流動パターンである（図２６参照）。
このような第５の流動パターンタイプによっては、溶鋼への鉱滓（ｓｌａｇ）の混入が発生し、これによる欠陥が発生する。また、第６の流動パターンタイプは、湯面の中心を基準として一方又は他方の領域に下向き流の流動が発生したり、遅い湯面の速度により発生したりする流動パターンであり、第５の流動パターンタイプに比べると弱いシングルロール及び偏流を形成する流動パターンであり、湯面の温度の下降が大きく、これにより、孔状の欠陥が発生する可能性が高い。
また、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌは、第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下を満たすが、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２が中心温度に比べて低い流動パターンタイプを第７の流動パターンタイプと定義する。他のパターンタイプであって、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが第１の基準値Ｔ１未満であり、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のそれぞれが中心温度ＴＣに等しいか、±誤差範囲内において略等しく、穏やかな流動を有する流動パターンタイプを第９の流動パターンタイプと定義する。なお、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちのどちらか一方が中心温度ＴＣに比べて低く、残りの一つの温度が中心温度ＴＣに等しいか、±誤差範囲内において略等しい流動パターンタイプを第１０の流動パターンタイプと定義した。
第７の流動パターンタイプの発生理由は、第５の流動パターンタイプの発生理由と略等しいが、タンディッシュと鋳型１０との間においてノズル２０の連通を制御するスライディングゲートへの外気の混入、アルゴンガス量の制御不能、又はノズル２０の溶損などの原因によるシングルロール及び強い偏流の流動による流動パターンであり、第７の流動パターンタイプによっては溶鋼への鉱滓（ｓｌａｇ）の混入の発生による強いシングルロールの流動パターンであり、これによる欠陥が発生する。
ここで、第９の流動パターンタイプは、流動がほとんど発生しない平らな湯面（ｆｌａｔ ｍｅｎｉｓｃｕｓ）の形態の非常に穏やかな流動である。前記第９の流動パターンタイプの発生理由は、上述した第６の流動パターンタイプと同様に、湯面の中心を基準として一方又は他方の領域に下向きの流動が発生するか、又は低い湯面の速度により発生する。このような第９の流動パターンタイプが発生すると、湯面の温度の下降が大きく、これにより孔状の欠陥が発生する可能性が高い。なお、第１０の流動パターンタイプは、平らな湯面の形態の非常に穏やかな流動と、シングルロールの流動とが混在するものであり、このような流動によっては孔状の欠陥が発生する可能性が高い。
このように、本発明においては、上述したように、湯面の流動パターンタイプを１０種類に分類し（図２４参照）、これらのうち第１及び第２の流動パターンタイプは、欠陥の発生可能性が低い正常パターンタイプであり、第３の流動パターンタイプ〜第１０の流動パターンタイプは、欠陥が発生する可能性が高い非正常パターンタイプである。また、上述したように区別される第１〜第１０の流動パターンタイプ及びこれらによるデータは、流動パターン保存部３１０に前もって保存又は前もって設定されている。
以上においては、流動パターンタイプ保存部３１０に第１〜第１０の流動パターンタイプが保存されて、検出された湯面パターンの形態を前記第１〜第１０の流動パターンタイプのうちの何れか一つに分類することについて説明した。なお、検出された湯面の流動パターンが流動パターンタイプ保存部３１０に保存されている湯面の流動パターンデータと一致しない場合は、現在の湯面の流動パターン及びそれによる鋳片の品質を追跡し、これらのデータを流動パターンタイプ保存部に保存して流動パターンタイプ保存部３１０を更新し続ける。
パターン分類部３２０においては、湯面流動検出ユニット２００において検出された流動パターンの形態と、流動パターンタイプ保存部３１０に保存されている第１〜第１０の流動パターンタイプと、を対比又は比較して、鋳造操業中に検出された流動パターンの形態を第１〜第１０の流動パターンタイプのうちの何れか一つのパターンに分類する。
即ち、パターン分類部３２０においては、検出された流動パターンの形態の湯面の位置別（鋳型の幅方向の位置別）の温度を分析して、分析された温度データと一致する、又は分析された温度データの形態が満たされる流動パターンタイプを選択して分類する。より具体的には、検出された流動パターンの形態の位置別の温度のうち、最低温度と最高温度との温度差、即ち、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌ、第１及び第２の周縁温度ＴＥ１、ＴＥ２及び湯面の中心温度ＴＣを分析して、分析された湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌ、第１及び第２の周縁温度ＴＥ１、ＴＥ２、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのそれぞれが満たす流動パターンタイプを選択して分類する。
即ち、検出された流動パターンの形態の湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが基準偏差を満たすか、又は基準偏差から外れるか、第１及び第２の周縁温度ＴＥ１、ＴＥ２が湯面の中心温度ＴＣに等しいか、又は大きいか又は小さいか、第１及び第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ２−Ｃのそれぞれが第３の基準値Ｔ３に比べて小さいか、又は等しいか又は大きいかに基づいて、第１〜第１０の流動パターンタイプのうちの何れか一つを選択し、これにより、正常流動パターン及び非正常流動パターンのうちのどちらか一方に分類する。
例えば、検出された湯面の流動形態において、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃが基準偏差を満たし、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のそれぞれが中心温度ＴＣの以上であり、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのそれぞれが第３の基準値Ｔ３以下であれば、第１及び第２の流動パターンタイプのうちのどちらか一方に分類する。また、ここで、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のそれぞれが中心温度ＴＣに比べて高い場合に、第１の流動パターンタイプに分類し、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のそれぞれが中心温度ＴＣに等しいか、又は±誤差範囲内において略等しい場合に、第２の流動パターンタイプに分類する。
また、溶鋼又は湯面の流動により鋳片に欠陥が発生したとき、湯面の流動パターン又は湯面の温度を見ると、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが第１の基準値Ｔ１又は第２の基準値Ｔ２（即ち、第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下）の範囲から外れるか、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２が中心温度ＴＣに比べて低いか、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃが第３の基準値Ｔ３超えるか、又は第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃが第３の基準値Ｔ３を超えた場合は、第３〜第１０の流動パターンタイプのうちの何れか一つに分類する。
即ち、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが基準偏差から外れ、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちの少なくともどちらか一方が中心温度より高いが、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのうちの少なくともどちらか一方が第３の基準値Ｔ３を超える流動パターンタイプを、第３の流動パターンタイプ、第４の流動パターンタイプ、又は第８の流動パターンタイプに分類する。
ここで、第１及び第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ２−Ｃのうちのどちらか一方が第３の基準値Ｔ３を超えた場合は、第３及び第４の流動パターンタイプのうちのどちらか一方に分類し、第１及び第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ２−Ｃが両方とも第３の基準値Ｔ３を超えた場合は、第８の流動パターンタイプに分類する。また、第１及び第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ２−Ｃのうちのどちらか一方が第３の基準値Ｔ３を超えるときには、前記第３の基準値Ｔ３を超える周縁温度が第３の基準値Ｔ３を超え、且つ第４の基準値Ｔ４を超えた場合に第３の流動パターンタイプに分類する。なお、第３の基準値Ｔ３を超える周縁温度が第３の基準値Ｔ３を超え、且つ第４の基準値Ｔ４以下である場合に第４の流動パターンタイプに分類する。
他の例によれば、検出された流動パターンの第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちのどちらか一方が中心温度ＴＣに比べて低く、残りの一方の温度は中心温度ＴＣに比べて高く、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのうちのどちらか一方が第３の基準値Ｔ３を超える流動パターンタイプを第５の流動パターンタイプ又は第６の流動パターンタイプに分類する。
ここで、第１又は第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ２−Ｃが第３の基準値Ｔ３を超え、且つ第４の基準値Ｔ５を超えると、第５の流動パターンタイプと定義し、第１又は第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ１−Ｃが第３の基準値Ｔ３を超え、且つ第４の基準値Ｔ４以下である場合を、第６の流動パターンタイプに分類する。
また、検出された流動パターンの湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌは、第１の基準値Ｔ１以上、第２の基準値Ｔ２以下の基準値を満たすが、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２が中心温度ＴＣに比べて低い流動パターンタイプを、第７の流動パターンタイプに分類する。
更に、検出された湯面の流動パターンの湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが、第１の基準値Ｔ１未満であり、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のそれぞれが、中心温度ＴＣに等しいか又は±誤差範囲内において略等しいため、穏やかな流動を有する流動パターンタイプを第９の流動パターンタイプに分類する。
更にまた、第１の周縁温度ＴＥ１及び第２の周縁温度ＴＥ２のうちのどちらか一方が中心温度ＴＣに比べて低く、残りの一方の温度が中心温度ＴＣに等しいか、又は±誤差範囲内において略等しい流動パターンタイプを、第１０の流動パターンタイプに分類する。
本発明の第２の実施形態においては、上述した方法により検出された湯面の流動形態を、一つの流動パターンタイプに分類する。実施形態に係るパターン分類部においては、第１の長辺１１ａ及び第２の長辺１１ａのうちのどちらか一方に配設された複数の測温器１００によって測定された温度値で検出された湯面の流動形態を一つの流動パターンタイプに分類する。
このとき、第１の長辺１１ａに沿って配設された複数の測温器１００によって測定されて検出された湯面の流動形態と、第２の長辺１１ｂに沿って配設された複数の測温器１００によって測定されて検出された湯面の流動形態と、のうち、湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌが相対的に大きい湯面の流動形態を一つの流動パターンタイプに分類して、流動制御ユニット４００に送る。また、流動制御ユニット４００は、分類された流動パターンタイプの溶鋼の流動が発生するように、磁場発生ユニット５００に電源又は電流を印加する。
第１の実施形態において説明したように、磁場発生ユニット５００は、流動制御ユニット４００により磁場を形成し、前記磁場により溶鋼を流動させて制御するものである。このような磁場発生ユニット５１０は、図１、図１６、図１７、及び図１８に示すように、複数、例えば、第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄを備える。
第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、及び５１０ｄのそれぞれは、鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂ方向に延設されたコア部材５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、及び５１１ｄそれぞれが、コア部材５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、及び５１１ｄの外周面に巻き付けられるように配設され、前記コア部材５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、及び５１１ｄの延長方向に沿って互いに離れて配置された複数のコイル部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、及び５１２ｄを備える。
ここで、第１の磁場発生部５１０ａのコイル部材５１２ａがコア部材５１１ａに巻き付けられる方向と、第２の磁場発生部５１０ｂのコイル部材５１２ｂがコア部材５１１ｂに巻き付けられる方向と、が同じ方向であり、第３の磁場発生部５１０ｃのコイル部材５１２ｃがコア部材５１１ｃに巻き付けられる方向と、第４の磁場発生部５１０ｄのコイル部材５１２ｄがコア部材５１１ｄに巻き付けられる方向と、が同じ方向である。
また、第１及び第２の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂのそれぞれのコイル部材５１２ａ、５１２ｂがコア部材５１１ａ、５１１ｂに巻き付けられる方向と、第３及び第４の磁場発生部５１０ｃ、５１０ｄのそれぞれのコイル部材５１２ｃ、５１２ｄがコア部材５１１ｃ、５１１ｄに巻き付けられる方向と、が互いに反対方向になるようにする。
例えば、図１７に示すように、第１の磁場発生部５１０ａのコイル部材５１２ａがコア部材５１１ａに巻き付けられる方向と、第２の磁場発生部５１０ｂのコイル部材５１２ｂがコア部材５１１ｂに巻き付けられる方向と、は時計回り方向であり、第３の磁場発生部５１０ｃのコイル部材５１２ｃがコア部材５１１ｃに巻き付けられる方向と、第４の磁場発生部５１０ｄのコイル部材５１２ｄがコア部材５１１ｄに巻き付けられる方向と、は反時計回り方向であってもよい。もちろん、第１及び第２の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂのそれぞれのコイル部材５１２ａ、５１２ｂが反時計回り方向に巻き付けられ、第３及び第４の磁場発生部５１０ｃ、５１０ｄのそれぞれのコイル部材５１２ｃ、５１２ｄが時計回り方向に巻き付けられてもよい。
上述した第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、及び５１０ｄのそれぞれのコイル部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、及び５１２ｄが、各コア部材５１１ａ、５１１ｂ、５１１ｃ、及び５１１ｄに巻き付けられる方向についての説明は、第１の実施形態に係る湯面流動制御装置の説明においては省略したが、同様に適用される。
一方、一般に、溶鋼の温度は、炭素鋼の場合に１５００℃内外であり、キュリー温度は略８００℃内外である。溶鋼は、キュリー温度を超えているため、磁化特性を有さない。しかしながら、磁場が溶鋼に影響を及ぼす理由は、ローレンツ力（Ｌｏｒｅｎｔｚ Ｆｏｒｃｅ）が発生するためであり、下記の数式１に示すように、電気伝導度σ、溶鋼と磁場との間の相対速度Ｖ及び磁場密度Ｂと関係があるためである。
［数１］
Ｆ＝σ．Ｂ２．Ｖ （１）
流動制御ユニット４００は、流動パターン分類ユニット３００において分類された湯面の流動パターンに基づいて、磁場発生ユニット５００に印加する電源又は電流を制御して、正常流動パターンとなるように溶鋼内の磁場を調節する。
磁場発生ユニット５００は、鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂの延長方向に沿って配設された電磁石状の磁場発生ユニットに、多相又は２相交流電流を印加して（図３０参照）、移動磁場（又は、移動磁気場）を形成し、前記移動磁場により溶鋼の流動を調節する。
図１９に示すように、このような流動制御ユニット４００は、流動パターン分類ユニット３００において分類された湯面パターンタイプの種類に基づいて、磁場発生ユニット５００の電源印加条件、即ち、複数の流動制御タイプが保存されている流動制御タイプ保存部４１０、分類された流動パターンタイプを正常流動パターンに維持又は調節可能なように、複数の流動制御タイプのうちの何れか一つを選択する流動制御タイプ選択部４２０、及び流動制御タイプ選択部４２０において選択されたタイプに基づいて磁場発生ユニット５１０に電源を印加する電源印加制御部４３０を備える。
流動制御タイプ保存部４１０には、少なくとも、流動パターンタイプ保存部３１０に保存されているそれぞれの流動パターンタイプを、正常流動パターンに調節するための流動制御タイプが、設定又は保存されている。即ち、少なくとも、非正常パターンである第３〜第１０の流動パターンタイプを、第１の流動パターンタイプ又は第２の流動パターンタイプのうちのどちらか一方に調節するように、前記第３〜第１０の流動パターンタイプに対する流動制御タイプ（即ち、第１〜第６の制御タイプ）が設定又は保存されている。
流動制御タイプ保存部４１０に保存されている流動制御タイプは、磁場（又は、磁場又は磁界）の印加方法により異なる。即ち、長辺方向に沿って水平に移動する磁場を鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂ側からノズル２０の位置に向かって、即ち、ノズル２０からの溶鋼の吐出方向とは反対の方向に移動させて、ノズル２０における溶鋼の吐出流に制動力を与えるようにした溶鋼の流動を引き起こす印加方法であり、この明細書においては、この印加方法を「ＥＭＬＳ」、「ＥＭＬＳモード」、「ＥＭＬＳモードによる磁場印加」と記載する（ＥＭＬＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｅｖｅｌ Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）。このようなＥＭＬＳモードで磁場発生ユニット５００に磁場を形成した場合、鋳型１０内の溶鋼の湯面の溶鋼の流速を減衰させることができる。
他の磁場の印加方法としては、ノズル２０から吐出される溶鋼の加速力を与えるための方法が挙げられ、鋳型の長辺方向に沿って水平に移動する磁場をノズル２０から鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂに向かって移動させる方向、換言すると、ノズル２０の溶鋼の吐出方向と同じ方向に磁場を移動させて、溶鋼の吐出流に加速力を与えるようにした溶鋼の流動方法であり、この明細書においては、「ＥＭＬＡ」、「ＥＭＬＡモード」、「ＥＭＬＡモードによる磁場印加」と記載する（ＥＭＬＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｅｖｅｌ Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ）。
磁場発生ユニット５００を用いて、上述したようなＥＭＬＡモードで磁場を形成すると、ノズル２０からの溶鋼の吐出流が加速され、これにより、吐出流が鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂの壁に衝突し、次いで、溶鋼が短辺１２ａ、１２ｂに沿って上下に分岐され、上側に分岐されたものは、溶鋼の湯面における鋳型１０の短辺１２ａ、１２ｂの位置からノズル２０に向かう。
更に他の磁場の印加方法は、鋳型１０内の溶鋼を、ノズル２０を中心として水平に回転させる方法である。より具体的には、鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂ方向に沿って水平に移動する磁場を相対的な長辺に沿ってそれぞれ相反する方向に移動させ、凝固界面に沿って水平方向に回転するようにした溶鋼の流動を引き起こす方法である。この明細書においては、この印加方法を「ＥＭＲＳ」、「ＥＭＲＳモード」、「ＥＭＲＳモードによる磁場印加」と記載する。
上述したようなＥＭＬＳモード、ＥＭＬＡモード、ＥＭＲＳモードの磁場の印加方法は、第１〜第４の磁場発生部のそれぞれを構成するそれぞれのコイル部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄにそれぞれ交流電流を印加するとき、Ｕ相、Ｗ相の電流の印加順序により異なり、その順序は、９０°（π／２）ごとに異なる。
電源印加制御部４３０は、流動制御タイプ選択部４２０において選択された流動制御タイプに基づいて、複数の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄに印加される電源、即ち、交流電圧を調節する。より具体的には、複数の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄのそれぞれを構成するコイル部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄに交流電圧を印加するとき、図３０に示すＵ相、Ｗ相位相の交流電圧を複数のコイル部材５１２ａ、５１２ｂ、５１２ｃ、５１２ｄに対して順次に変換しながら印加するが、前記位相の変化は、９０°おきに変更可能である。
例えば、第１の長辺１１ａの外側に配設された第１の磁場発生部５１０ａ及び第２の磁場発生部５１０ｂにおいて、第１の磁場発生部５１０ａを構成する複数のコイル部材５１２ａに電流を印加するとき、第１の短辺１２ｂからノズル２０に向かってＵ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相の順に電流を印加し、第２の磁場発生部５１０ｂを構成する複数のコイル部材５１２ｂに電流を印加するとき、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かってＵ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相の順に電流を印加する。より具体的に説明すると、第１の短辺１２ａからノズル２０に向かって順番に配置された第１の磁場発生部５１０ａの複数のコイル部材５１２ａを第１〜第５のコイル部材５１２ａとしたとき、第１のコイル部材５１２ａにＵ相、第２のコイル部材５１２ａにＷ相、第３のコイル部材５１２ａにＵ相、第４のコイル部材５１２ａにＷ相、第５のコイル部材５１２ａにＵ相を印加する。
また、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かって順番に配置された第２の磁場発生部５１０ｂの複数のコイル部材５１２ｂを第１〜第５のコイル部材５１２ｂとしたとき、第１のコイル部材５１２ｂにＵ相、第２のコイル部材５１２ｂにＷ相、第３のコイル部材５１２ｂにＵ相、第４のコイル部材５１２ｂにＷ相、第５のコイル部材５１２ｂにＵ相を印加する。これによって、磁場が、第１の磁場発生部５１０ａのコア部材５１１ａの延長方向に沿って第１の短辺１２ａ側からノズル２０に向かって移動し、第２の磁場発生部５１０ｂのコア部材５１１ｂの延長方向に沿って第２の短辺１２ｂ側からノズル２０に向かって移動する。これにより、溶鋼には誘導電流が発生し、この誘導電流が磁場から受ける力（ローレンツ力）により、溶鋼には磁界の移動方向に追従して流動する駆動力が与えられて、図３１に示すように、両短辺からノズルに向かって溶鋼が流れる（Ｆ１、Ｆ２）。
また、同様に、第２の長辺１１ｂの外側に配設された第３の磁場発生部５１０ｃ及び第４の磁場発生部５１０ｄにおいて、第３の磁場発生部５１０ｃを構成する複数のコイル部材５１２ｃに電流を印加するとき、第１の短辺１２ａからノズル２０に向かってＵ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相の順に電流を印加し、第４の磁場発生部５１０ｄを構成する複数のコイル部材５１２ｄに電流を印加するとき、第２の短辺１２ｂからノズルに向かってＵ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相の順に電流を印加する。
即ち、第１の短辺１２ａからノズル２０に向かって順番に配置された第３の磁場発生部５１０ｃの複数のコイル部材５１２ｃを第１〜第５のコイル部材５１２ｃとしたとき、第１のコイル部材５１２ｃにＵ相、第２のコイル部材５１２ｃにＷ相、第３のコイル部材５１２ｃにＵ相、第４のコイル部材５１２ｃにＷ相、第５のコイル部材５１２ｃにＵ相を印加する。更に、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かって順番に配置された第４の磁場発生部５１０ｄの複数のコイル部材５１２ｄを第１〜第５のコイル部材５１２ｄとしたとき、第１のコイル部材５１２ｄにＵ相、第２のコイル部材５１２ｄにＷ相、第３のコイル部材５１２ｄにＵ相、第４のコイル部材５１２ｄにＷ相、第５のコイル部材５１２ｄにＵ相を印加する。
これによって、磁場が、第３の磁場発生部５１０ｃのコア部材５１１ｃの延長方向に沿って第１の短辺１２ａ側からノズル２０に向かって移動し、第４の磁場発生部５１０ｄのコア部材５１１ｄの延長方向に沿って第２の短辺１２ｂ側からノズル２０に向かって移動する。これにより、溶鋼には誘導電流が発生し、この誘導電流が磁場から受ける力（ローレンツ力）により、溶鋼には磁界の移動方向に追従して流動する駆動力が与えられて、図３１に示すように、両短辺からノズルに向かって溶鋼が流れる（Ｆ３、Ｆ４）。
このように、第１及び第２の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂと、第３及び第４の磁場発生部５１０ｃ、５１０ｄのそれぞれにおいて短辺１２ａ、１２ｂ側からノズル２０に向かって磁場が移動し、これがＥＭＬＳ磁場の印加方法であり、このとき、溶鋼が両短辺１２ａ、１２ｂからノズルに向かって移動する。
このとき、このような溶鋼の流動方向及びノズル２０の吐出口から吐出される溶鋼の吐出方向が異なるため、溶鋼の湯面の流速が減衰される。また、前述した磁場の印加方法によれば、図３１に示すように、ノズル２０を中心として両側に配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃと、第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄのそれぞれにおいてＥＭＬＳモードの磁場の移動が発生する。
他の例によれば、第１の長辺１１ａの外側に配設された第１の磁場発生部５１０ａ及び第２の磁場発生部５１０ｂにおいて、第１の磁場発生部５１０ａを構成する複数のコイル部材５１２ａに電流を印加するとき、第１の短辺１２ａからノズル２０に向かってＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相の順に電流を印加し、第２の磁場発生部５１０ｂを構成する複数のコイル部材５１２ｂに電流を印加するとき、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かってＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相の順に電流を印加する。
より具体的に、第１の短辺１２ａからノズル２０に向かって順番に配置された第１の磁場発生部５１０ａの複数のコイル部材５１２ａを第１〜第５のコイル部材５１２ａとしたとき、第１のコイル部材５１２ａにＷ相、第２のコイル部材５１２ａにＵ相、第３のコイル部材５１２ａにＷ相、第４のコイル部材５１２ａにＵ相、第５のコイル部材５１２ａにＷ相を印加する。
また、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かって順番に配置された第２の磁場発生部５１０ｂの複数のコイル部材５１２ｂを第１〜第５のコイル部材５１２ｂとしたとき、第１のコイル部材５１２ｂにＷ相、第２のコイル部材５１２ｂにＵ相、第３のコイル部材５１２ｂにＷ相、第４のコイル部材５１２ｂにＵ相、及び第５のコイル部材５１２ｂにＷ相を印加する。このため、磁場が、第１の磁場発生部５１０ａのコア部材５１１ａの延長方向に沿ってノズル側から第１の短辺１２ａに向かって移動し、第２の磁場発生部５１０ｂのコア部材５１１ｂの延長方向に沿ってノズル２０側から第２の短辺１２ｂに向かって移動する。これにより、溶鋼には誘導電流が発生し、この誘導電流が磁場から受ける力（ローレンツ力）により、溶鋼には磁界の移動方向に追従して流動する駆動力が与えられて、図３２に示すように、ノズルから両短辺Ｆ１、Ｆ２に向かって溶鋼が流れるように流動する。
また、第２の長辺１１ｂの外側に配設された第３の磁場発生部５１０ｃ及び第４の磁場発生部５１０ｄにおいて、第３の磁場発生部５１０ｃを構成する複数のコイル部材５１２ｃに電流を印加するとき、第１の短辺１２ａからノズル２０に向かってＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相の順に電流を印加し、第４の磁場発生部５１０ｄを構成する複数のコイル部材５１２ｄに電流を印加するとき、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かってＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相の順に電流を印加する。
即ち、第１の短辺１２ａからノズル２０に向かって順番に配置された第３の磁場発生部５１０ｃの複数のコイル部材５１２ｃを第１〜第５のコイル部材５１２ｃとしたとき、第１のコイル部材５１２ｃにＷ相、第２のコイル部材５１２ｃにＵ相、第３のコイル部材５１２ｃにＷ相、第４のコイル部材５１２ｃにＵ相、及び第５のコイル部材５１２ｃにＷ相を印加する。
また、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かって順番に配置された第４の磁場発生部５１０ｄの複数のコイル部材５１２ｄを第１〜第５のコイル部材５１２ｄとしたとき、第１のコイル部材５１２ｄにＷ相、第２のコイル部材５１２ｄにＵ相、第３のコイル部材５１２ｄにＷ相、第４のコイル部材５１２ｄにＵ相、及び第５のコイル部材５１２ｄにＷ相を印加する。
このため、磁場が、第３の磁場発生部５１０ｃのコア部材５１１ｃの延長方向に沿ってノズル２０側から第１の短辺１２ａに向かって移動し、第４の磁場発生部５１０ｄのコア部材５１１ｄの延長方向に沿ってノズル２０側から第２の短辺１２ｂに向かって移動する。これにより、溶鋼には誘導電流が発生し、この誘導電流が磁場から受ける力（ローレンツ力）により、溶鋼には磁界の移動方向に追従して流動する駆動力が与えられて、図３２に示すように、両短辺からノズルＦ３、Ｆ４に向かって溶鋼が流れるように流動する。
このように、第１及び第２の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂと、第３及び第４の磁場発生部５１０ｃ、５１０ｄのそれぞれにおいてノズル２０から短辺１２ａ、１２ｂに向かって磁場が移動し、これがＥＭＬＡ磁場の印加方法であり、このとき、溶鋼がノズル２０から両短辺に向かって移動する。このような溶鋼の流動方向及びノズル２０の吐出口から吐き出される溶鋼の吐出方向が同じであるため、溶鋼の湯面の流速が加速される。また、上述した磁場の印加方法によれば、図３２に示すように、ノズル２０を中心として両側に配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ｃと、第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄのそれぞれにおいてＥＭＬＡモードの磁場の移動が発生する。
以上においては、ノズル２０を中心として両側に配設された第１の磁場発生部５１０ａ及び第２の磁場発生部５１０ｂに同じ方向に磁場が流れるようにし、第３の磁場発生部５１０ｃ及び第４の磁場発生部５１０ｄに同じ方向に磁場が流れるようにして、図３１に示すように、ノズル２０を中心として両側にＥＭＬＳモードで電源が印加されて溶鋼の湯面がノズル２０の両側において減速されたり、図３２に示すように、ＥＭＬＡモードで電源が印加されて溶鋼の湯面がノズル２０の両側において加速されたりすることについて説明した。
しかしながら、本発明はこれに何等限定されるものではなく、ノズル２０の両側の方向において、一方及び他方のうちのどちらか一方においてはＥＭＬＡモードで、残りの一つにおいてはＥＭＬＳモードで磁場を形成することができる。例えば、ノズル２０の一方の側に配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃのそれぞれにはＥＭＬＡモードで磁場を形成し、第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄのそれぞれにはＥＭＬＳモードで磁場を形成する。
このために、図３３に示すように、第１の磁場発生部５１０ａの第１〜第５のコイル５１２ａにＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相の順に電流を印加し、第３の磁場発生部５１０ｃの第１〜第５のコイル５１２ｃにＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相の順に電流を印加し、第２の磁場発生部の第１〜第５のコイル５１２ｃにＵ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相の順に電流を印加し、第４の磁場発生部の第１〜第５のコイル５１２ｄにＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相の順に電流を印加する。
反対の例によれば、ノズル２０の一方側に配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃのそれぞれにはノズル２０から第１の短辺１２ａに向かってＥＭＬＳモードで磁場を形成し、ノズル２０の他方の側に配設された第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄのそれぞれにはＥＭＬＡモードで磁場を形成する。
このために、第１の磁場発生部５１０ａの第１〜第５のコイル５１２ａにはＵ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相の順に電流を印加し、第３の磁場発生部５１０ｃの第１〜第５のコイル５１２ｃにＵ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相の順に電流を印加し、第２の磁場発生部５１０ｂの第１〜第５のコイル５１２ｂにはＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相の順に電流を印加し、第４の磁場発生部５１０ｄの第１〜第５のコイル５１２ｄにはＷ相、Ｕ相、Ｗ相、Ｕ相、Ｗ相の順に電流を印加する。
また、溶鋼を回転させてもよいが、このためには、ノズル２０を中心として両側に配設された第１の磁場発生部５１０ａ及び第２の磁場発生部５１０ｂの磁場の移動方向を異ならせ、第３の磁場発生部５１０ｃ及び第４の磁場発生部５１０ｄの磁場の移動方向を異ならせて、相互に対向する第１の磁場発生部５１０ａ及び第３の磁場発生部５１０ｃの磁場の移動方向を互いに異ならせ、第２の磁場発生部５１０ｂ及び第４の磁場発生部５１０ｄの磁場の移動方向を互いに異ならせる。例えば、第１の磁場発生部５１０ａにはＥＭＬＳモード、第２の磁場発生部５１０ｂにはＥＭＬＡモード、第３の磁場発生部５１０ｃにはＥＭＬＡモード、第４の磁場発生部５１０ｄにはＥＭＬＳモードで印加すると、磁場が図３４に示すように回転して溶鋼が回転流動する。
上述した図３１〜図３４に基づいて説明した第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、及び５１０ｄの磁場の印加方法、並びにこれによる溶鋼の減速、加速及び回転状態は、図１に基づいて説明した第１の実施形態に係る湯面流動制御装置の第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、５１０ｄにおいても同様に適用されて湯面を制御することができる。
一方、第１の流動パターンタイプ及び第２の流動パターンタイプの場合、正常流動パターンであり、検出された湯面の流動タイプが第１の流動パターンタイプ及び第２の流動パターンタイプのうちのどちらか一方である場合、現在の状態の流動条件、即ち、第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、及び５１０ｄの電流の印加方法又は磁場移動モードを維持する。
第３〜第１０の流動パターンタイプのような非正常パターンを、第１及び第２の流動パターンタイプのうちのどちらか一方の正常パターンに調節するためには、磁場の移動方向を制御したり、磁場を加速させたり、減速又は回転させたりしなければならない。また、磁場の移動方向、加速、減速又は回転などは、第３〜第１０の流動パターンタイプに応じて異なるように調節される。
磁場を湯面の中心、即ち、ノズル２０の位置から湯面の両端、即ち、短辺に向かって移動させると、ノズル２０の両側の吐出口から吐出される溶鋼の流れと同じ方向に磁場が移動して加速力が発生する。逆に、磁場を短辺１２ａ、１２ｂからノズル２０に向わせると、磁場の移動方向及びノズル２０から吐き出された溶鋼の流れが反対となって減速力が発生する。また、湯面の中心、即ち、ノズル２０を中心として磁場を回転させると、湯面に回転力が発生する。上述した磁場の移動方向及び回転移動は、第１〜第４の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、及び５１０ｄに印加される電流の位相の変化に基づいて調節され、減速力、加速力及び回転力は、印加される電流密度の大きさによる磁場の密度に応じて異なる。
以下においては、検出された湯面の流動形態がそれぞれの非正常流動パターンタイプのうちの何れか一つに分類されたとき、前記検出された湯面の流動形態を第１及び第２の流動パターンタイプのうちのどちらか一方の正常流動パターンにする方法についてより具体的に説明する。
第３及び第４の流動パターンタイプは、偏流パターンタイプであり、ノズル２０の両側の吐出口の閉塞により発生し、ノズル２０を中心として一方及び他方のうちのどちらか一方の領域において偏流が発生するパターンである。このとき、第３の流動パターンタイプは、第４の流動パターンに比べて相対的に強い偏流が発生する場合であり、第４の流動パターンタイプは、第３の流動パターンタイプに比べて相対的に弱い偏流が発生する場合である。
検出された湯面の流動パターンが第３及び第４の流動パターンタイプに分類された場合、両方向において溶鋼の流動を減少（減速）させるように磁場を形成する。即ち、図２９に示す第２の流動制御タイプのように、第１の短辺１２ａからノズル２０に向かって溶鋼が移動するように第１の磁場発生部５１０ａ及び第３の磁場発生部５１０ｃにＥＭＬＳモードで磁場を形成し、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かって溶鋼が移動するように第２の磁場発生部５１０ｂ及び第４の磁場発生部５１０ｄにＥＭＬＳモードで磁場を形成する。
このとき、上述したように、第３及び第４の流動パターンタイプは、第１及び第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ２−Ｃが第３の基準値に比べて大きいが、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃが互いに異なる。即ち、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃに比べて第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃが大きいか、又は第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃに比べて第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃが大きい。
このため、温度偏差が更に大きい側に配設された磁場発生部における電流密度を更に大きくして、減速力を相対的に大きくする。例えば、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃに比べて第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃの方が大きい場合、第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃに印加される電流密度に比べて第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄに印加される電流密度を大きくする。
他の例によれば、検出された流動パターンの形態が第８の流動パターンタイプに分類された場合、第５の流動制御タイプのように、ノズル２０の両方向において溶鋼の流動を減少（減速）させるように磁場を形成するが、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃが等しいか、又は±誤差範囲内において略等しいため、ノズル２０の両側における減速力が等しく又は略等しくなるようにする。
即ち、第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃのそれぞれにＥＭＬＳモードで電流が印加され、第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄのそれぞれにＥＭＬＳモードで電流が印加されるが、第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃのそれぞれに印加される電流密度並びに第２及び第４の磁場発生部のそれぞれに印加される電流が等しく又は略等しくなるようにする。
また、検出された流動パターンの形態が、ノズル２０の一方の領域及び他方の領域のそれぞれにおいて互いに異なる流動が発生し、どちらか一方の周縁温度（ＴＥ１又はＴＥ２のうちのどちらか一方）は中心温度ＴＣに比べて低く、他方の周縁温度（ＴＥ１及びＴＥ２のうちの残りの一方）は中心温度ＴＣに比べて高いため、第５及び第６の流動パターンタイプに分類された場合、図２９の第３の流動制御タイプのように、周縁温度が中心温度に比べて低い領域においては、溶鋼の流動を加速させ、逆に、周縁温度ＴＥ１及びＴＥ２のうちのどちらか一方が中心温度ＴＣに比べて高い領域においては、溶鋼流動を減速させる。
例えば、第１の周縁温度ＴＥ１が中心温度ＴＣに比べて低く、第２の周縁温度ＴＥ２が中心温度に比べて高い場合、ノズル２０の一方の側（即ち、左側）に配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃにはＥＭＬＡモードで、またノズル２０の他方の側（即ち、右側）に配設された第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄにはＥＭＬＳモードで磁場を発生させる。これにより、溶鋼がノズル２０から第１の短辺１２ａに向かって移動し、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かって移動して、ノズル２０の一方の側（即ち、左側）領域においては、溶鋼の流速が加速され、ノズル２０の他方の側（即ち、右側）の領域においては、溶鋼の流速が減速される。
このとき、第５及び第６の流動パターンタイプは、第１及び第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ２−Ｃが第３の基準値Ｔ３に比べて大きいが、第５の流動パターンタイプの第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのうち相対的に大きい温度偏差は、第６の流動パターンタイプの第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのうち相対的に大きい温度偏差に比べて大きい。例えば、第５の流動パターンタイプの第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃのうち第２の温度偏差が大きく、第６の流動パターンタイプの第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのうち第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃが大きいが、第５の流動パターンタイプの第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃが第６の流動パターンタイプの第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃに比べて大きい。
このため、検出された流動パターンの形態が第５の流動パターンタイプに分類されたとき、第２及び第４の磁場発生部５１０ｄに印加される電流密度が、検出された流動パターンの形態が第６の流動パターンタイプに分類されるとき、第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄに印加される電流密度に比べて大きくなるようにする。このため、検出された流動パターンの形態が第５の流動パターンタイプに分類されるとき、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かって溶鋼が移動して流速が増加する減速力が、検出された流動パターンの形態が第６の流動パターンタイプに分類されるとき、第２の短辺１２ｂからノズル２０に向かって溶鋼が移動して流速が増加する減速力に比べて大きくなるように調節される。
更に、検出された流動パターンの形態が第７の流動パターンタイプに分類された場合、図２９の第４の流動制御タイプのように、ノズル２０の両方向において溶鋼に加速力を与えるが、第７の流動パターンタイプは、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃが等しいか、又は±誤差範囲内において略等しいため、ノズル２０の両側における加速力が等しく又は略等しくなるようにする。即ち、第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃのそれぞれにＥＭＬＡモードが印加され、第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄのそれぞれにもＥＭＬＡモードが印加されるが、第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃのそれぞれに印加される電流密度及び第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄのそれぞれに印加される電流が等しく又は略等しくなるようにする。
更にまた、検出された流動パターンの形態が第９の流動パターンタイプである場合、図２９の第６の流動制御タイプのように、回転させて湯面を活性化させる。例えば、第１の磁場発生部５１０ａにはＥＭＬＳモード、第２の磁場発生部５１０ｂにはＥＭＬＡモード、第３の磁場発生部５１０ｃにはＥＭＬＡモード、第４の磁場発生部５１０ｄにはＥＭＬＳモードで印加すると、磁場が図３４に示すように回転して溶鋼が回転流動する。
加えて、検出された流動パターンの形態が第１０の流動パターンタイプである場合、ノズル２０から両方向のそれぞれにＥＭＬＡモードで磁場を形成して、両方向において溶鋼の流速を加速させる。このとき、第１の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ及び第２の温度偏差ΔＴＥ２−Ｃのうち大きい値を有する側への加速力が相対的に大きくなるようにする。
以下においては、図１６〜図３７に基づいて、本発明の第２の実施形態に係る湯面流動制御方法について説明する。
図３５に示すように、本発明の第２の実施形態に係る湯面流動制御方法は、鋳型内に装入された溶鋼の湯面の流動形態をリアルタイムで検出する過程（Ｓ１００）、検出された湯面の流動形態を前もって設定又は前もって保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つのタイプに分類又は決定する過程（Ｓ２００）、分類された流動パターンタイプが正常流動パターンであるか、非正常流動パターンであるかを判断する過程（Ｓ３００）、分類された流動パターンタイプが正常流動パターンである場合、現在の流動パターンを維持しながら再びリアルタイムで湯面の流動形態を検出し、分類された流動パターンタイプが非正常流動パターンである場合、分類された流動パターンタイプに基づいて他の方法を用いて湯面の流動を調節して、湯面の流動を正常状態の流動形態に調節する過程（Ｓ４００）を含む。
本発明の実施形態においては、鋳型１０の長辺１１ａ、１１ｂ方向の温度を測定し、温度差を用いて溶鋼の湯面の流動形態を検出する。実施形態に係る溶鋼の湯面の流動形態検出過程（Ｓ１００）は、図３６に示すように、鋳型１０の幅方向に並ぶように互いに離れて配設された複数の測温器１００を用いて温度を測定する過程（Ｓ１１０）と、複数の測温器１００を用いて測定した各位置に基づく温度測定値を相対的に比較して、湯面の流動パターンを検出する過程（Ｓ１２０）と、検出された湯面の流動パターンを表示部６００に可視化又はディスプレイ化させる過程（Ｓ１３０）と、を含む。
湯面の流動形態を検出する過程及び方法についてより具体的に説明すると、以下の通りである。鋳型１０の一対の長辺１１ａ、１１ｂ及び一対の短辺１２ａ、１２ｂにそれぞれ配設された複数の測温器１００を用いて温度を測定する。複数の測温器１００を用いて測定した温度値は、測定時点における湯面の流動状態に応じて異なる。即ち、鋳型１０内の溶鋼の流動状態に応じて異なるが、相対的に湯面の高さが高い位置において測定された温度値が他の位置における温度値に比べて高い。これは、溶鋼の湯面の高さと測温器１００との間隔が近いほど、測温器１００において測定される温度が高く、溶鋼の湯面の高さと測温器１００との間隔が遠いほど、測温器１００において測定される温度が低いためである。
複数の測温器１００により温度が測定されると、湯面流動検出ユニット２００においては、湯面の幅方向の位置別の温度値を相対的に示して、前記溶鋼の湯面の位置別の相対的な高さに変換して湯面の流動形態を検出する。また、それぞれにおける位置に基づく温度値をグラフ化させると、図２１に示すように二次元的に、又は図２２に示すように三次元的に可視化させて表示部６００にディスプレイすることができる。
現在の鋳造操業状態における湯面の流動形態が検出されると、流動パターン分類ユニット３００は、前記検出された湯面の流動形態を前もって保存又は前もって設定された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する。これは、検出された湯面の流動パターンの湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌ、第１及び第２の周縁温度ＴＥ１、ＴＥ２、中心温度ＴＣ、第１及び第２の温度偏差ΔＴＥ１−Ｃ、ΔＴＥ２−Ｃに基づいて、図２４に示す第１〜第１０のタイプのうちの何れか一つに分類する。
図３７に示すように、検出された湯面の流動形態を、前もって設定又は前もって保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つのタイプに分類又は決定する過程（Ｓ２００）は、様々な湯面の流動パターンの温度値をデータ化させて、複数の流動パターンタイプと、各流動パターンタイプに基づく温度データとを流動パターンタイプ保存部４１０に保存又は 設定する過程（Ｓ１２１）、検出された湯面の流動形態の温度データを分析する過程（Ｓ１２２）、複数の流動パターンタイプのうち検出された湯面の流動形態の温度データと対応する流動パターンタイプを選択して分類する過程（Ｓ１２３）を含む。
検出された湯面の流動形態を前もって設定又は前もって保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つのタイプに分類又は決定する過程についてより具体的に説明すると、第１の長辺１１ａ方向に沿って配設された複数の測温器１００において測定された複数の温度値を分析し、ここでの湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌ及び長辺方向に沿って配設された複数の測温器１００において測定された複数の温度値を分析し、ここでの湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌを比較したとき、第１の長辺に沿って測定された大きい湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌと、第２の長辺に沿って測定された大きい湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌのうち、相対的に大きい湯面の温度偏差ΔＴＨ−Ｌを有する長辺における温度データを用いて、流動パターンタイプに分類する。
次いで、流動制御ユニット４００においては、分類された湯面の流動形態が正常流動パターンである第１の流動パターンタイプ又は第２の流動パターンタイプのうちのどちらか一方である場合、現在の流動状態を維持する。即ち、図２９の第１の流動制御タイプのように、磁場が第１及び第２の短辺のそれぞれからノズルに向かって磁場が移動する状態を維持する。なお、ノズル２０を中心として一方の側に配設された第１又は第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃと、他方の側に配設された第２及び第４の磁場発生ユニット５１０ｂ、５１０ｄに印加される電流を等しくして、磁場の大きさが等しくなるように維持する。
これに対し、流動制御ユニット４００においては、分類された湯面の流動パターンが非正常パターンである第３〜第１０の流動パターンタイプのうちの何れか一つである場合、第２〜第７の流動制御タイプのうちの何れか一つの方法を用いて制御して、正常流動パターンとなるようにする。
例えば、湯面が第１の流動パターンタイプのように正常流動パターンに維持されていて、ノズル２０の吐出口の閉塞が発生して第３の流動パターンタイプのような偏流パターンが発生すると、ノズル２０を中心として一方及び他方のうち、例えば、他方の方向に強い偏流が発生し、一方の方向に弱い流動が発生する。このとき、図２９の第２の流動制御タイプのように、第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃと、第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄのそれぞれにＥＭＬＳモードの磁場を形成する。
このとき、相対的に強い偏流が発生したノズル２０の他方の側に対応するように配設された第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄに印加される電流を高めて、調節される前に比べて減速力を更に増加させることにより強い流動を低め、相対的に弱い流動が発生したノズル２０の一方の側に対応するように配設された第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃに印加される電流を低めて、調節される前に比べて減速力を減少させることにより、流動を増加させる。
他の例によれば、第１の流動パターンタイプのように正常流動パターンに維持されていて、ノズル２０のアルゴンガス量が増えたり、外気が混入したりすると、ノズル２０に向かって上昇する溶鋼の流れが増えて、湯面の流動パターンが第７の流動パターンタイプとなる。このようにして検出された湯面の流動パターンが第７の流動パターンタイプに分類された場合、第４の流動制御パターンのように、ノズル２０の両方向のそれぞれにＥＭＬＡモードで磁場を形成して、溶鋼の流速を加速させる。即ち、第１及び第３の磁場発生部５１０ａ、５１０ｃにおいて、磁場がノズル２０から第１の短辺１２ｂに向かって移動するようにして溶鋼を加速させ、磁場が第２及び第４の磁場発生部５１０ｂ、５１０ｄから第２の短辺１２ａに向かって移動するようにして溶鋼を加速させる。
更に他の例によれば、第１の流動パターンタイプのように正常流動パターンに維持されていて、ノズル２０の溶損により吐出口が大きくなって、流動の強さが弱くなると、検出された又は分類された流動パターンが第９の流動パターンタイプのようになる。このとき、溶鋼の湯面に対してノズル２０を中心として回転するように電磁気回転力を与えて、湯面の流動を活性化させる。
即ち、ノズル２０を中心として両側に配設された第１の磁場発生部５１０ａ及び第２の磁場発生部５１０ｂへの磁場の移動方向を異ならせ、第３の磁場発生部５１０ｃ及び第４の磁場発生部５１０ｄへの磁場の移動方向を異ならせて、相対向する第１の磁場発生部５１０ａ及び第３の磁場発生部５１０ｃの磁場の移動方向を互いに異ならせ、第２の磁場発生部５１０ｂ及び第４の磁場発生部５１０ｄの磁場の移動方向を異ならせて、溶鋼を回転させる。
このように、本発明の第２の実施形態によれば、鋳型１０の上側に複数の測温器１００を配設して湯面の幅方向の位置別の温度を検出し、これを相対的に示して、溶鋼の湯面の位置別の相対的な高さに変換して湯面の流動形態を検出する。また、検出された湯面の流動形態を、前もって保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つに分類し、分類された流動パターンタイプに基づいて鋳型内の磁場を制御することにより、操業中の溶鋼の流動を、鋳片の欠陥の発生可能性が低い、又は鋳片の欠陥の発生可能性がない正常流動パターンとなるように制御することができる。このため、リアルタイムで溶鋼の湯面を可視化させることができ、且つ、非正常流動パターンであると判断された場合に、溶鋼の流動をリアルタイムで制御することができ、流動による欠陥の発生を防ぐことができて、鋳片の品質を向上させることができる。
上述した第１及び第２の実施形態に係る湯面流動制御装置においては、複数の測温器１００が等間隔に配置されることについて説明した。しかしながら、複数の測温器１００間の離隔距離は等間隔であることに何等限定されるものではなく，鋳型の長辺１１ａ、１１ｂの延長方向において、その領域別に間隔を異ならせてもよい。即ち、ノズル２０の直近部に配置される領域（中央部）における複数の測温器１００間の間隔を、前記中央部を除く領域における複数の測温器間の間隔に比べて大きくなるようにする。これは、鋳片の幅を問わずに湯面の流動形態を可視化可能なようにするためである。
以下、図３８〜図４５に基づいて、本発明の第１及び第２の実施形態の変形例に係る湯面流動制御装置について説明する。このとき、第１及び第２の実施形態において説明した内容と重複する内容についての説明は省略又は簡略化する。
図３８は、変形例に係る湯面可視化装置が配設された鋳型を示す斜視図であり、図３９及び図４０は、鋳型に形成される固定幅領域及び可変幅領域を説明するための図であり、図４１は、図３８に示す測温器の配置形態を説明するための正面図である。また、図４２〜図４４は、本発明の変形例に係る測温器の配置形態を説明するための図であり、図４５は、図３８に示す測温器の配置形態を説明するための平面図である。
図３８〜図４１に示すように、本発明の第２の実施形態に係る湯面流動制御装置は、鋳型１０の固定幅領域Ｆに配置された複数の第１の測温器１１０間の離隔距離が、固定幅領域Ｆの外側に位置する可変幅領域Ｃに配置された第２の測温器１３０間の離隔距離よりも広い複数の測温器１００、複数の第１の測温器１１０、及び複数の第２の測温器１３０により測定された温度を用いて、溶鋼の湯面の流動を検出する湯面流動検出ユニット２００、鋳型１０の外側に配設されて鋳型１０内の溶鋼を流動させるための磁場を形成する磁場発生ユニット（図１及び図１６参照）、及び湯面流動検出ユニット２００において検出された湯面状態に基づいて、磁場発生ユニット５００の動作を制御して、湯面の流動を調節することにより、溶鋼の湯面が正常流動パターンの形態となるように制御する流動制御ユニット４００を備える。
また、流動制御ユニット４００は、第２の実施形態のように、検出された湯面の流動形態を、前もって保存又は前もって設定された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する流動パターン分類ユニット３００を更に備え、分類された流動パターンタイプに基づいて、磁場発生ユニット５００の動作を制御して湯面の流動を調節することにより、溶鋼の湯面が正常流動パターンの形態となるように制御するように構成されてもよい。
ここで、図３８においては、第１の測温器及び第２の測温器を示すために、複数の磁場発生部５１０ａ、５１０ｂ、５１０ｃ、及び５１０ｄにより構成された磁場発生ユニット５００を図示しなかったが、第１及び第２の実施形態において説明した磁場発生ユニットが、変形例に係る湯面流動制御装置においても同様に適用されて構成される。
以後の説明において、長辺１１ａ、１１ｂの幅方向は、水平方向又は鋳片の幅方向を意味し、長辺１１ａ、１１ｂの長手方向は、上下方向又は鋳片の引抜方向を意味する。なお、長辺１１ａ、１１ｂの厚さ方向は、外部に露出される外部面から溶鋼と接触する内部面への方向、即ち、外側から内側への方向を意味する。
鋳型１０の固定幅領域Ｆは、鋳型１０が形成する鋳造幅のうち、幅の変動がない固定領域であり、詳しくは、鋳造幅の最大幅ＷＭａｘを基準としてノズルＮの直近部に配置される領域（中央部）を含み、最大幅ＷＭａｘを１００としたとき、最大幅の中心から両端部に向かってそれぞれ約１０〜１５の幅を含む領域を意味する。また、鋳型１０の可変幅領域Ｃは、鋳型１０が形成する鋳造幅のうち幅の変動が発生する可変領域であり、詳しくは、鋳造幅の最大幅ＷＭａｘのうちノズルＮの直近部に配置される領域（中央部）を含んでおらず、固定幅領域Ｆを除く残りの領域を意味する。
このように、鋳造幅は、固定幅領域Ｆ及び可変幅領域Ｃに分けられ、可変幅領域Ｃが形成される大きさに応じて鋳造幅が決定される。このとき、可変幅領域Ｃにより変動される鋳造幅に合わせて、溶鋼の温度を容易に測定するために、本発明の実施形態による測温器の配置形態が提供される。
複数の測温器１００は、長辺１１ａ、１１ｂの片面に、複数の列Ｘ、Ｙ、及び複数の行Ｚ１〜Ｚｎを形成するように配置されてもよい。ここで、複数の例Ｘ、Ｙは、長辺１１ａ、１１ｂの幅方向に形成されるものを意味し、複数の行Ｚ１〜Ｚｎは、長辺１１ａ、１１ｂの長手方向に形成されるものを意味する。長辺１１ａ、１１ｂの長手方向に形成されるそれぞれの行Ｚ１〜Ｚｎにおいて、測温器１１０ｘ、１１０ｙは一直線の上に配置されてもよい。
ここで、複数の測温器１００は、列Ｘ、Ｙ及び行Ｚ１〜Ｚｎを区別せず、鋳型１０の固定幅領域Ｆに配置される第１の測温器１１０と、鋳型１０の可変幅領域Ｃに配置される第２の測温器１３０と、に分けられる。これにより、長辺１１ａ、１１ｂの幅方向に特定の位置における複数の温度値を測定することができる。
以下においては、長辺１１ａ、１１ｂにおける溶鋼の湯面と隣り合う高さに形成される測温器１００Ｘ列を第１の列Ｘとし、その上部に形成される測温器１００Ｙの列は第２の列Ｙとする。ここでは、測温器が２列に形成されると説明したが、それ以上の数の列に形成可能であるということはいうまでもない。
第１の列Ｘを形成する測温器１００ｘは、長辺１１ａ、１１ｂの外部面、例えば、前面においていずれも同じ高さに形成されてもよい。例えば、溶鋼の湯面Ｈ０から５０ｍｍの上部から５０ｍｍの下部までの範囲内において同じ高さに形成されてもよい。測温器１００ｘの配置位置が溶鋼の湯面に近いほど、温度の測定結果が正確になるため、提示された範囲内においても溶鋼の湯面から５ｍｍの上部から５ｍｍの下部までの範囲内において配置することが好ましい。
また、第１の列Ｘを形成する測温器は、溶鋼と接触する長辺１１ａ、１１ｂの内部面から３５ｍｍ以内Ｐ０に配設されてもよい。より好ましくは、溶鋼と接触する長辺１１ａ、１１ｂの内部面から１２ｍｍ以内に配設されてもよい。換言すると、第１の列Ｘを形成する測温器１００ｘは、より正確な温度の測定のために、溶鋼と隣り合うように形成されることが好ましい。
第２の列Ｙは、第１の列Ｘの上側に所定の距離Ｈ１だけ離れるように形成され、例えば、約５〜１５ｍｍほど離れるように形成されてもよい。また、第２の列Ｙを形成する測温器１００ｙは、長辺１１ａ、１１ｂの前面から同じ高さに形成されてもよい。例えば、溶鋼の湯面から５０ｍｍの上部から５０ｍｍの下部までの範囲内において同じ高さに形成されてもよい。
前記第１の列Ｘ及び第２の列Ｙを形成する複数の測温器１００は、溶鋼の湯面Ｈ０から５０ｍｍの上部から５０ｍｍの下部までの範囲Ｈ１内に形成されることが好ましい。また、第１の列Ｘ及び第２の列Ｙを形成する複数の測温器１００は、溶鋼と接触する長辺１１ａ、１１ｂの内部面から所定の距離Ｐ１、例えば、６０〜７０ｍｍ内に形成することが好ましい。これは、測温器１００が溶鋼から遠ざかるにつれて、その測定結果の正確度が低くなるためである。
一方、固定幅領域Ｆに配置される第１の測温器１１０間の離隔距離Ｒ１（以下、第１の離隔距離）は、可変幅領域Ｃに配置される第２の測温器１３０間の離隔距離Ｒ２（以下、第２の離隔距離）よりも大きい値を有する。即ち、図４１に示すように、第１の測温器１１０は、それぞれ第１の離隔距離Ｒ１だけ互いに離れて配置され、第２の測温器１３０は、それぞれ第１の離隔距離Ｒ１よりも小さい第２の離隔距離Ｒ２だけ互いに離れて配置される。これにより、第１の測温器１１０に対して第２の測温器１３０が更に稠密に鋳型１０に配設されることが分かる。
このとき、第１の離隔距離Ｒ１及び第２の離隔距離Ｒ２は、それぞれ固定値を有していてもよく、第１の離隔距離Ｒ１よりも小さい第２の離隔距離Ｒ２をもって第２の測温器１３０が配置されることにより、短辺１２ａ、１２ｂを移動させながら鋳造幅を変動させるときに、調節される幅を問わずに溶鋼の温度を精度よく測定することができる。
ここで、固定幅領域Ｆに配置される、隣り合う第１の測温器１１０間の第１の離隔距離Ｒ１は、５５〜３００ｍｍの値を有していてもよい。これは、第１の離隔距離Ｒ１が３００ｍｍを超える値を有すると、固定幅領域Ｆにおいて溶鋼の温度測定値を精度よく得ることが容易ではなく、５５ｍｍ未満の値を有すると、温度は精度よく測定することはできるとはいえ、設置にかかるコストが高騰してしまうという不具合が発生する。即ち、第１の測温器１１０は、鋳造幅に変動が発生しない固定幅領域Ｆの溶鋼の温度を測定し、従って、第１の測温器１１０は、常に鋳型１０を間に挟んで溶鋼の温度が測定可能な手段であるため、第１の測温器１１０は、５５〜３００ｍｍの距離だけ離れていてもよい。
また、可変幅領域Ｃに配置される隣り合う第２の測温器１３０間の第２の離隔距離Ｒ２は、１０〜５０ｍｍの値を有していてもよい。これは、第２の離隔距離Ｒ２が５０ｍｍを超える値を有すると、鋳造幅の変更に対応し難いため、可変幅領域Ｃにおける溶鋼の温度測定値を精度よく得ることが容易ではない。即ち、隣り合う第２の測温器１３０間の離隔距離が５０ｍｍを超えると、第２の測温器１３０の間に短辺１２ａ、１２ｂが配置されて鋳造幅を形成した場合、第２の測温器１３０から短辺１２ａ、１２ｂまでの領域の温度を測定することができないため溶鋼の温度を精度よく測定することができない。なお、第２の離隔距離Ｒ２は、１０〜２０ｍｍの値を有し、第２の測温器１３０を配置することにより、溶鋼の温度を更に精度よく測定することができる。
このように、第１の列Ｘ及び第２の列Ｙ間の間隔と、それぞれの列における測温器の深さを数値的に限定する理由は、溶鋼の温度を精度よく測定して溶鋼の湯面を更に正確に可視化させるためである。
一方、図４２〜図４４に示すように、複数の測温器１００は、長辺１１ａ、１１ｂの幅方向への中心から外郭に向かって進むにつれて複数の測温器１００間の離隔距離が減少するように配置されてもよい。即ち、図４２に示すように、長辺１１ａ、１１ｂの幅方向への中心線ＬＣから外郭に向かって進むにつれて、複数の測温器１００間の離隔距離のそれぞれは、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４、及びｒｎの順に小さい値を有していてもよい。
これは、固定幅領域Ｆ及び可変幅領域Ｃにおける離隔距離値が固定された値を有するわけではないことを意味し、このように複数の測温器１００が配置された場合、ノズルＮの直近部の中央部から外郭に向かって進むにつれて複数の測温器１００が稠密に配置されてもよい。このため、鋳造幅のうち中央部からの外郭側の外郭部の温度を精度よく測定することができる。
また、複数の測温器１００は、長辺１１ａ、１１ｂの幅方向への中心から外郭に向かって進むにつれて固定幅領域Ｆの第１の測温器１１０間の離隔距離が次第に減少するように配置されてもよい。即ち、図４３に示すように、固定幅領域Ｆの第１の測温器１１０間の離隔距離はｒ１、ｒ２の順に減少し、可変幅領域Ｃの第２の測温器１３０間の離隔距離は、上述した実施形態における第２の測温器間の離隔距離と同じ離隔距離を有するように配置されてもよい。このように、固定幅領域Ｆの第１の測温器１１０間の離隔距離を中央部から外郭に向かって進むにつれて次第に減少させることにより、固定幅領域Ｆにおける溶鋼の温度測定値の誤差を減少させることができる。
更に、複数の測温器１００は、長辺１１ａ、１１ｂの幅方向への中心から外郭に向かって進むにつれて可変幅領域Ｃの第２の測温器１３０間の離隔距離が次第に減少するように配置されてもよい。即ち、図４４に示すように、可変幅領域Ｃの第２の測温器１３０間の離隔距離はｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒｎの順に減少し、固定幅領域Ｆの第１の測温器１１０間の離隔距離は、上述した実施形態における第１の測温器１１０間の離隔距離と同じ離隔距離Ｒ１を有するように配置されてもよい。このように、可変幅領域Ｃの第２の測温器１３０間の離隔距離を中央部から外郭に向かって進むにつれて次第に減少させることにより、鋳造幅を問わずに溶鋼の温度を容易に測定することができ、溶鋼の温度を更に精度よく測定することができる。
上述した変形例に係る複数の測温器１００の配置を通じて、鋳型１０に形成される鋳造幅の幅値を問わずに、鋳型１０内の溶鋼の温度を精度よく測定することができる。即ち、図４５に示すように、短辺１２ａ、１２ｂの動きにより溶鋼と接触する短辺１２ａ、１２ｂがＬ０からＬ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬｎまで内測に移動作せながら鋳造幅を変化させても、鋳造幅が変動する可変幅領域Ｃにおける溶鋼の温度を測定する測温器１３０は、固定幅領域Ｆに配置される測温器１１０よりも稠密に配置されているため、溶鋼の温度を精度よく測定することが可能である。これによって、可変幅領域Ｃにおける溶鋼の温度を測定する測温器１３０は、鋳造幅を問わずに溶鋼の温度を測定することができて、測定される溶鋼の温度の誤差が発生することを大幅に低減することができる。
このような構成を通じて鋳型に複数の測温器が配設されると、これを用いて、各位置において溶鋼の温度を測定し、測定結果を用いて、溶鋼の湯面を可視化することができる。
以下においては、変形例に係る複数の測温器１００の配置による、湯面の流動の検出又は湯面の流動の可視化方法について説明する。
まず、鋳型の幅方向に沿って複数の列及び複数の行を形成するように並設され、鋳造幅を基準として固定幅領域Ｆよりも可変幅領域Ｃにおける離隔距離の方が小さい値を有するように配置された複数の測温器１００を用いて、溶鋼の温度を測定する。このとき、複数の測温器は鋳型の幅方向に列を形成するため、鋳型の幅方向における溶鋼の温度を測定することができるとともに、鋳型の長手方向に行を形成して鋳型の長手方向における溶鋼の温度を測定することができる。
このように、複数の測温器により溶鋼の温度が測定されると、制御部においては、各測温器において測定された温度を用いて、溶鋼の湯面を可視化可能なようにデータを作成することができる。このとき、各行において測定された温度、即ち、各行に配置される複数の測温器において測定された温度値を演算して、各行における平均温度値を算出することができる。各行における平均温度値が算出されると、鋳型の幅方向に沿って各行ごとに一つの温度値、即ち、平均温度値を有することができる。
このように、複数の列及び複数の行を形成する測温器を用いて同じ湯面の高さ及び同じ鋳造幅の個所において一つ以上の温度値を測定し、これを平均温度値に換算すると、湯面の形状をより精度よく可視化することができる。
また、長辺１１ａ、１１ｂの厚さ方向への温度値を用いて、熱流量（ｈｅａｔ ｆｌｕｘ）を測定することができて、幅方向への熱流量分布を用いて初期の不均一凝固の度合いを確認することができる。
更に、長辺１１ａ、１１ｂの幅方向に仕切られた領域における鋳型１０の、中央部から外郭に向かって進むにつれて測温器の離隔距離が減少するように測温器を配設することにより、鋳造幅を問わずに溶鋼の温度を精度よく測定することができ、鋳造幅を問わずに湯面の形状を安定的に可視化させることができる。溶鋼の湯面を可視化させる過程は、各行別の平均温度値を相対的に示して、溶鋼の湯面の位置別の相対的な高さに変換して、例えば、図２２に示すように三次元（３Ｄ）的に可視化させることができる。これは、作業者が確認可能なように表示部（図示せず）に表示してもよい。
このように、溶鋼の湯面を可視化した後に溶鋼の湯面の流動パターンを把握し、流動制御ユニットを用いて鋳片の欠陥が防止可能なパターンに溶鋼の流動を調節してもよい。
このように、本発明においては、リアルタイムで溶鋼の湯面を可視化させることができるので、溶鋼の湯面の形状を用いて溶鋼の流動パターンを把握し、溶鋼の流動をリアルタイムで制御することができる。これによって、溶湯の流動による欠陥の発生を防ぐことができて、鋳片の品質を向上させることができる。
以上において、第１及び第２の実施形態、及び変形例に分けて、湯面流動制御装置及び制御方法について説明した。しかしながら、本発明はこれに何等限定されるものではなく、第１第２の実施形態、及び変形例が有機的に互いに適用されて湯面流動制御装置を構成し、湯面の流動を制御してもよい。即ち、第１の実施形態に第２の実施形態又は変形例のうちの少なくともどちらか一方を適用したり、第２の実施形態に第１の実施形態又は変形例のうちの少なくともどちらか一方を適用したり、変形例に第１又は第２の実施形態のうちの少なくともどちらか一方を適用したりして湯面流動制御装置を構成し、それにより湯面の流動を制御してもよい。
以上、本発明について上述した実施形態及び添付図面を基づいて説明したが、本発明はこれらによって何等限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲により限定される。よって、この技術分野における通常の知識を有する者であれば、後述する特許請求の範囲の技術的な思想を逸脱しない範囲内において、本発明が種々に変形及び修正可能であるということが理解できる筈である。
本発明の実施形態に係る湯面流動制御装置、及びこれを用いた湯面流動制御方法は、鋳型内の溶鋼の湯面の流動を可視化し、これを用いて、湯面の流動を制御することができる。より具体的には、湯面の流動の正常状態又は非正常状態に対するモニターリングを容易に行うことができて、湯面の流動に対する欠陥の発生を低減することができる。なお、鋳型内の溶鋼の湯面の流動パターンの形態に基づいて前記湯面流動制御方法を調節して、湯面の流動による鋳片の欠陥の発生を低減することができ、鋳片幅を問わずに湯面の形状を可視化することができるという効果がある。
前湯面流動検出ユニットにおいて検出された湯面の流動形態を分析して、前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する流動パターン分類ユニットを備え、前記流動制御ユニットは、前記流動パターン分類ユニットに保存されている複数の流動パターンタイプに基づく複数の流動制御タイプが保存されており、前記複数の流動制御タイプのうち前記分類された流動パターンタイプに基づく一つの流動制御タイプを選択して、前記磁場発生ユニットの駆動を制御し、前記流動パターン分類ユニットは、前記複数の流動パターンタイプが保存されている流動パターンタイプ保存部と、前記湯面流動検出ユニットにおいて検出された湯面の流動形態の温度データ及び前記前以て保存された複数の流動パターンタイプの温度データを対比して、前記検出された湯面の流動形態を前記前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類するパターン分類部と、を備え、前記流動パターンタイプ保存部に保存されている複数の流動パターンタイプは、前記湯面の位置別の温度及び前記湯面の温度分布に基づいてそれぞれ異なる種類の流動パターンタイプに分類されており、前記複数の流動パターンタイプは、湯面の流動による欠陥の発生可能性が低い少なくとも何れか一つの正常流動パターンと、湯面の流動による欠陥の発生可能性が高い複数の非正常流動パターンと、を含む。
検出された湯面の流動形態を、前記前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する過程は、鋳造過程において発生し得る複数の流動パターンタイプを分類して保存する過程と、前以て保存された前記複数の流動パターンタイプと、検出された湯面の流動形態と、を対比する過程と、前記検出された湯面の流動形態の温度データを、前記前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する過程と、を含み、前記前以て保存された複数の流動パターンタイプは、湯面の流動により欠陥が発生する可能性が低い少なくとも何れか一つの正常流動パターンと、湯面の流動により欠陥が発生する可能性が高い複数の非正常流動パターンと、を含む。

Claims (65)

  1. 内部に溶鋼が収容された鋳型の幅方向の温度を複数の位置において測定する複数の測温器と、
    前記複数の測温器において測定された位置別の相対的な温度値を、前記溶鋼の湯面の流動の形態で検出し、前記複数の測温器において測定された温度値を相対的に比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する湯面流動検出ユニットと、
    前記鋳型の外側に配設されて、磁場を発生させて、前記磁場により前記溶鋼の流動を制御する磁場発生ユニットと、
    前記湯面流動検出ユニットにおいて検出された湯面の流動状態が、正常であると判断される場合、前記磁場発生ユニットの動作を現在の状態に維持し、前記検出された湯面の流動状態が、非正常であると判断される場合、前記磁場発生ユニットの動作を制御して湯面の流動が正常となるように調節する流動制御ユニットと、
    を備えることを特徴とする湯面流動制御装置。
  2. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記複数の測温器において測定された温度測定値を前記溶鋼の湯面の位置別の温度値として相対的に示して、前記溶鋼の湯面の流動の形態で検出することを特徴とする請求項１に記載の湯面流動制御装置。
  3. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記複数の測温器のそれぞれの温度間の温度差を算出し、
    算出された複数の温度差のそれぞれが、基準温度範囲に収まるか否かを比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断することを特徴とする請求項２に記載の湯面流動制御装置。
  4. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記複数の測温器のそれぞれに対して他の残りの測温器との温度差を算出し、
    前記基準温度範囲と比較して、前記湯面の流動状態を正常又は非正常と判断することを特徴とする請求項３に記載の湯面流動制御装置。
  5. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記複数の測温器のそれぞれに対する他の残りの測温器のそれぞれの温度との差分値の全てが基準温度範囲に収まるときに湯面の流動を正常状態と判断し、
    前記複数の測温器のそれぞれに対する他の残りの測温器のそれぞれの温度との差分値のうちの少なくとも何れか一つの差分値が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断することを特徴とする請求項４に記載の湯面流動制御装置。
  6. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記複数の測温器のうち前記両端に配設された測温器間の温度差を算出し、
    算出された両端に配設された測温器間の温度差のそれぞれが、基準温度範囲に収まるか否かを比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断することを特徴とする請求項２に記載の湯面流動制御装置。
  7. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記複数の測温器のうち中心に配設された測温器の温度と、一方の端に配設された測温器の温度との温度差及び前記中心に配設された測温器の温度と、他方の端に配設された測温器の温度との温度差を算出し、
    前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差を基準温度範囲と比較し、また前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断することを特徴とする請求項２に記載の湯面流動制御装置。
  8. 前記湯面検出ユニットは、
    前記中心に配設された測温器の温度と、一方の端に配設された測温器の温度との温度差及び前記中心に配設された測温器の温度と、他方の端に配設された測温器の温度との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、
    前記中心に配設された測温器の温度と、一方の端に配設された測温器の温度との温度差及び前記中心に配設された測温器の温度と、他方の端に配設された測温器の温度との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断することを特徴とする請求項７に記載の湯面流動制御装置。
  9. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記複数の測温器の温度に対する平均温度を算出し、
    前記複数の測温器のうち、一方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差、及び他方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差を算出し、
    前記一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断することを特徴とする請求項２に記載の湯面流動制御装置。
  10. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記平均温度と他方の端に配設された測温器との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、
    前記平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記平均温度と他方の端に配設された測温器との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断することを特徴とする請求項９に記載の湯面流動制御装置。
  11. 前記湯面流動検出ユニットは、
    鋳片の鋳造中に、鋳型の幅方向に沿って並ぶように配設された複数の測温器のうち中心に配設された測温器、並びに一方及び他方の端に配設された測温器の温度をリアルタイムで測定し、
    前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を算出し、
    前記算出された時系列的な平均温度、並びに一方の端及び他方の端に配設された測温器との温度差をそれぞれ算出し、
    算出された前記時系列的な平均温度、並びに一方の端及び他方の端に配設された測温器との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断することを特徴とする請求項２に記載の湯面流動制御装置。
  12. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記鋳型に溶鋼を吐き出す鋳造の初期から前記中心に配設された測温器の温度を測定して時系列的な平均温度をリアルタイムで算出し、
    前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を所定の時点まで算出した後に、前記一方及び他方の端に配設された測温器のそれぞれの温度を用いて、溶鋼の湯面の流動状態を判断することを特徴とする請求項１１に記載の湯面流動制御装置。
  13. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と、前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と、前記他方の端に配設された測温器との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、
    前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と、前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と、前記他方の端に配設された測温器との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断することを特徴とする湯面流動制御装置。
  14. 前記湯面流動検出ユニットは、
    鋳片の鋳造中に、鋳型の幅方向に沿って並ぶように配設された複数の測温器のうち、一方の端に配設された測温器と、前記一方の端の測温器に隣接して配設された測温器と、他方の端に配設された測温器と、前記他方の端の測温器に隣接して配設された測温器と、の温度を測定し、
    前記一方の端に配設された測温器の温度と、前記一方の端の測温器に隣接して配設された測温器の温度と、の温度差値である第１の温度差を算出し、
    前記他方の端に配設された測温器の温度と、前記他方の端の測温器に隣接して配設された測温器の温度と、の温度差値である第２の温度差を算出し、
    前記第１の温度差及び第２の温度差のそれぞれを基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断することを特徴とする請求項２に記載の湯面流動制御装置。
  15. 前記湯面流動検出ユニットは、
    前記第１の温度差及び第２の温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、
    前記第１の温度差及び第２の温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断することを特徴とする請求項１４に記載の湯面流動制御装置。
  16. 前記流動制御ユニットは、
    前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れる測温器の位置を確認し、
    前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れる測温器と対応するように配設される磁場発生ユニットの動作を制御して、磁場の移動方向、強さ及び移動速度のうちの少なくとも何れか一つを調節することを特徴とする請求項３乃至請求項１５のうちの何れか一項に記載の湯面流動制御装置。
  17. 前記流動制御ユニットは、
    前記算出された温度差と前記基準温度範囲との差分を検出し、前記算出された温度差が前記基準温度範囲の未満又は超過であるかを確認し、
    前記算出された温度差と前記基準温度範囲との差分に基づいて、前記磁場発生ユニットに印加される電流の大きさを調節し、
    前記算出された温度差が前記基準温度範囲の未満又は超過であるかに基づいて、前記鋳型に配設されたノズルからの溶鋼の吐出方向と同一若しくは反対の方向に前記磁場発生ユニットに磁場を移動させることを特徴とする請求項１６に記載の湯面流動制御装置。
  18. 前記湯面流動検出ユニットにおいて検出された湯面の流動形態を分析して、前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する流動パターン分類ユニットを備え、
    前記湯面流動制御ユニットには、前記流動パターン分類ユニットに保存されている複数の流動パターンタイプに基づく複数の流動制御タイプが保存されており、前記複数の流動制御タイプのうち、分類された前記流動パターンタイプに基づく一つの流動制御タイプを選択して、前記磁場発生ユニットの駆動を制御することを特徴とする請求項２に記載の湯面流動制御装置。
  19. 前記流動パターン分類ユニットは、
    前記複数の流動パターンタイプが保存されている流動パターンタイプ保存部と、
    前記湯面流動検出ユニットにおいて検出された湯面の流動形態の温度データと、前記前以て保存された複数の流動パターンタイプの温度データと、を対比して、前記検出された湯面の流動形態を前記前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類するパターン分類部と、
    を備える請求項１８に記載の湯面流動制御装置。
  20. 前記流動パターンタイプ保存部に保存されている複数の流動パターンタイプは、前記湯面の位置別の温度及び前記湯面の温度分布に基づいてそれぞれ異なる種類の流動パターンタイプに分類されており、
    前記複数の流動パターンタイプは、湯面の流動による欠陥の発生可能性が低い少なくとも何れか一つの正常流動パターンと、湯面の流動による欠陥の発生可能性が高い複数の非正常流動パターンと、を含むことを特徴とする請求項１９に記載の湯面流動制御装置。
  21. 前記流動制御ユニットは、
    前記流動パターンタイプ保存部に保存されている複数の流動パターンタイプに基づいて前記磁場発生ユニットの制御条件を変更して、前記湯面の流動を制御するように複数の流動制御タイプが保存されている流動制御タイプ保存部と、
    前記分類された流動パターンタイプに基づいて、前記流動制御タイプ保存部に保存されている複数の流動制御タイプのうちの何れか一つの流動制御タイプを選択する流動制御タイプ選択部と、
    前記流動制御タイプ選択部において選択された流動制御タイプに基づいて前記磁場発生ユニットに印加される電源を制御して、磁場の移動方向を制御する電磁場制御部と、
    を備えることを特徴とする請求項２０に記載の湯面流動制御装置。
  22. 前記鋳型は、相対向するように設けられた第１及び第２の長辺と、第１の長辺と第２の長辺との間に配設され、互いに離れて相対向するように設けられた第１及び第２の短辺と、を有し、
    前記複数の測温器は、前記鋳型の第１及び第２の長辺及び第１及び第２の短辺のそれぞれに配設され、
    前記鋳型の第１及び第２の長辺方向の中心位置に前記鋳型に溶鋼を吐き出すノズルが配設され、
    前記磁場発生ユニットは、前記第１の長辺の延長方向に並ぶように配設され、前記ノズルを中心として対称となるように配設された第１及び第２の磁場発生部と、前記第２の長辺の延長方向に並ぶように配設され、前記ノズルを中心として対称となるように配設された第３及び第４の磁場発生部と、を備え、
    前記電磁場制御部は、前記第１乃至第４の磁場発生部と接続されて、前記流動制御タイプ選択部において選択された流動制御タイプに基づいて前記第１乃至第４の磁場発生部のそれぞれに印加される電源を制御して、第１乃至第４の磁場発生部のそれぞれにおける磁場の移動方向を制御することを特徴とする請求項２１に記載の湯面流動制御装置。
  23. 前記流動制御ユニットは、前記検出された湯面の流動形態が正常流動パターンに分類される場合、前記第１乃至第４の磁場発生部の磁場の移動方向に維持し、
    前記検出された湯面の流動形態が複数の非正常流動パターンのうちの何れか一つに分類される場合、前記検出された湯面の流動形態が正常流動パターンとなるように前記第１乃至第４の磁場発生部のそれぞれの磁場の移動方向を制御することを特徴とする請求項２２に記載の湯面流動制御装置。
  24. 前記流動制御ユニットは、前記選択された流動制御タイプが有している磁場の移動方向及び電流密度条件に基づいて、第１乃至第４の磁場発生部のそれぞれの磁場の移動方向と、前記第１乃至第４の磁場発生部のそれぞれに印加される電流密度と、を制御することを特徴とする請求項２３に記載の湯面流動制御装置。
  25. 前記複数の測温器は、前記鋳型内に収容される溶鋼の湯面に比べて高い位置に等間隔に互いに離れて配設されることを特徴とする請求項３乃至請求項１５及び請求項１８乃至請求項２４のうちの何れか一項に記載の湯面流動制御装置。
  26. 前記測温器は、前記湯面から５０ｍｍ以内の高さに配設されることを特徴とする請求項２５に記載の湯面流動制御装置。
  27. 前記複数の測温器のうち、前記鋳型の固定幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、前記固定幅領域の外側に位置する可変幅領域に配置される測温器間の離隔距離よりも大きいことを特徴とする請求項３乃至請求項１５及び請求項１８乃至請求項２４のうちの何れか一項に記載の湯面流動制御装置。
  28. 前記複数の測温器は、前記溶鋼の湯面から上部及び下部に５０ｍｍ以内の高さに配設されることを特徴とする請求項２７に記載の湯面流動制御装置。
  29. 前記鋳型は、互いに離れて相対向する一対の長辺と、前記長辺の両側に相対向するように配設される一対の短辺と、を有し、
    前記複数の測温器は、前記長辺に配設されることを特徴とする請求項２７に記載の湯面流動制御装置。
  30. 前記固定幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、５５〜３００ｍｍであることを特徴とする請求項２７に記載の湯面流動制御装置。
  31. 前記可変幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、１０〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項２７に記載の湯面流動制御装置。
  32. 長辺の幅方向への中心から外郭に向かって進むにつれて前記複数の測温器間の離隔距離が減少することを特徴とする請求項２８に記載の湯面流動制御装置。
  33. 前記固定幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、外郭に向かって進むにつれて次第に減少することを特徴とする請求項２９に記載の湯面流動制御装置。
  34. 前記可変幅領域に配置される測温器間の離隔距離は、外郭に向かって進むにつれて次第に減少することを特徴とする請求項２９に記載の湯面流動制御装置。
  35. 鋳型の幅方向に沿って並ぶように配設された複数の測温器を用いて、溶鋼の湯面の幅方向の複数の位置において温度を測定する過程と、
    測定された前記複数の位置に基づく温度を相対的に分析して、前記溶鋼の湯面の流動の形態で検出し、前記複数の測温器において測定された温度値を相対的に比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、
    前記湯面の流動状態が正常であると判断された場合には、前記鋳型の外側に配設された磁場発生ユニットの動作を現在の状態に維持し、前記湯面の流動状態が非正常であると判断された場合には、前記磁場発生ユニットの動作を制御して、磁場を調節することにより、前記湯面の流動が正常となるように調節する過程と、
    を含むことを特徴とする湯面流動制御方法。
  36. 前記測定された各位置に基づく温度を相対的に分析して、前記溶鋼の湯面の流動の形態で検出する過程は、
    複数の温度測定値を相対的に比較して、前記溶鋼の湯面の各位置別の相対的な高さとして示すことにより、溶鋼の湯面の流動の形態で検出する過程を含むことを特徴とする請求項３５に記載の湯面流動制御方法。
  37. 前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断するに当たって、
    前記複数の測温器のそれぞれの間の温度差を算出し、算出された複数の温度差のそれぞれが基準温度範囲に収まるか否かを比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断することを特徴とする請求項３５に記載の湯面流動制御方法。
  38. 前記複数の測温器のそれぞれの温度間の温度差を算出し、前記算出された複数の温度差のそれぞれが基準温度範囲に収まるか否かを比較する過程は、
    前記複数の測温器のそれぞれに対して他の残りの測温器との温度差を算出して、前記基準温度範囲と比較する過程を含むことを特徴とする請求項３７に記載の湯面流動制御方法。
  39. 前記複数の測温器のそれぞれに対する他の残りの測温器のそれぞれの温度との差分値の全てが基準温度範囲に収まるときに湯面の流動を正常状態と判断し、
    前記複数の測温器のそれぞれに対する他の残りの測温器のそれぞれの温度との差分値のうちの少なくとも何れか一つの差分値が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断することを特徴とする請求項３８に記載の湯面流動制御方法。
  40. 前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、
    前記複数の測温器のうち、両端に配設された測温器を用いて、リアルタイムで温度を測定する過程と、
    前記両端に配設された測温器間の温度差を算出し、算出された前記両端に配設された測温器間の温度差のそれぞれが基準温度範囲に収まるか否かを比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項３５に記載の湯面流動制御方法。
  41. 前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、
    前記複数の測温器のうち、中心に配設された測温器、一方の端に配設された測温器、及び他方の端に配設された測温器を用いて、リアルタイムで温度を測定する過程と、
    前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差、及び前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差を算出する過程と、
    前記中心に配設された測温器の温度と一方の端に配設された測温器の温度との温度差を基準温度範囲と比較し、また前記中心に配設された測温器の温度と他方の端に配設された測温器の温度との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項３５に記載の湯面流動制御方法。
  42. 前記中心に配設された測温器の温度と、一方の端に配設された測温器の温度との温度差及び前記中心に配設された測温器の温度と、他方の端に配設された測温器の温度との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、
    前記中心に配設された測温器の温度と、一方の端に配設された測温器の温度との温度差及び前記中心に配設された測温器の温度と、他方の端に配設された測温器の温度との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断することを特徴とする請求項４１に記載の湯面流動制御方法。
  43. 前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、
    前記複数の測温器を用いてリアルタイムで温度を測定する過程と、
    前記複数の測温器の温度に対する平均温度を算出する過程と、
    前記複数の測温器のうち一方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差、及び他方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差を算出する過程と、
    前記一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度と前記平均温度との温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項３５に記載の湯面流動制御方法。
  44. 前記平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記平均温度と他方の端に配設された測温器との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、
    前記平均温度と前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記平均温度と他方の端に配設された測温器との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断することを特徴とする請求項４２に記載の湯面流動制御方法。
  45. 前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、
    前記複数の測温器のうち、中心に配設された測温器、並びに一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度をリアルタイムで測定する過程と、
    前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を算出する過程と、
    算出された前記時系列的な平均温度と、一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度との温度差をそれぞれ算出する過程と、
    前記算出された時系列的な平均温度と、一方の端及び他方の端に配設された測温器の温度と、の温度差を基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項３５に記載の湯面流動制御方法。
  46. 前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を算出するに当たって、
    前記鋳型に溶鋼を吐き出す鋳造の初期から前記中心に配設された測温器の温度を測定して時系列的な平均温度をリアルタイムで算出し、
    前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度を所定の時点まで算出した後に、前記一方及び他方の端に配設された測温器のそれぞれの温度を用いて、溶鋼の湯面の流動状態を判断することを特徴とする請求項４５に記載の湯面流動制御方法。
  47. 前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と、前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と、前記他方の端に配設された測温器との温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、
    前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と、前記一方の端に配設された測温器との温度差及び前記中心に配設された測温器の時系列的な平均温度と、前記他方の端に配設された測温器との温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断することを特徴とする請求項４６に記載の湯面流動制御方法。
  48. 前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程は、
    前記複数の測温器のうち、一方の端に配設された測温器と、前記一方の端の測温器に隣接して配設された測温器と、他方の端に配設された測温器と、前記他方の端の測温器に隣接して配設された測温器と、の温度を測定する過程と、
    前記一方の端に配設された測温器の温度と、前記一方の端の測温器に隣接して配設された測温器の温度と、の温度差値である第１の温度差を算出する過程と、
    前記他方の端に配設された測温器の温度と、前記他方の端の測温器に隣接して配設された測温器の温度と、の温度差値である第２の温度差を算出する過程と、
    前記第１の温度差及び第２の温度差のそれぞれを基準温度範囲と比較して、前記溶鋼の湯面の流動状態を正常又は非正常と判断する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項３５に記載の湯面流動制御方法。
  49. 前記第１の温度差及び第２の温度差が両方とも基準温度範囲に収まるときに湯面の流動状態を正常と判断し、
    前記第１の温度差及び第２の温度差のうちの少なくともどちらか一方が基準温度範囲を外れるときに湯面の流動状態を非正常と判断する請求項４８に記載の湯面流動制御方法。
  50. 前記基準温度範囲は、鋳片の欠陥の発生率が８０％以下となる温度差値であることを特徴とする請求項３７乃至請求項４９のうちの何れか一項に記載の湯面流動制御方法。
  51. 前記基準温度範囲は、１５℃以上、７０℃以下であることを特徴とする請求項５０に記載の湯面流動制御方法。
  52. 前記湯面の流動が正常となるように調節する過程は、
    前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れる測温器の位置を確認する過程と、
    前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れる測温器と対応するように配設される磁場発生ユニットの動作を制御して、磁場の移動方向、強さ及び移動速度のうちの少なくとも何れか一つを調節する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項３７乃至請求項４９のうちの何れか一項に記載の湯面流動制御方法。
  53. 前記算出された温度差が前記基準温度範囲を外れる測温器と対応するように配設される磁場発生ユニットの動作を制御する過程は、
    前記算出された温度差と前記基準温度範囲との差分を検出し、前記算出された温度差が前記基準温度範囲の未満又は超過であるかを確認する過程と、
    前記算出された温度差と前記基準温度範囲との差分に基づいて、前記磁場発生ユニットに印加される電流の大きさを調節する過程と、
    前記算出された温度差が前記基準温度範囲の未満又は超過であるかに基づいて、前記鋳型に配設されたノズルからの溶鋼の吐出方向と同一若しくは反対の方向に前記磁場発生ユニットに磁場を移動させる過程と、
    を含むことを特徴とする請求項５２に記載の湯面流動制御方法。
  54. 検出された湯面の流動形態を、保存されている複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する過程と、
    分類された前記流動パターンタイプに基づいて、前以て保存された複数の流動制御タイプのうちの何れか一つを選択して流動制御タイプを選択する過程と、
    前記選択された流動制御タイプで、前記鋳型の外側に配設された磁場発生ユニットにおける磁場の形成を制御する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項３６に記載の湯面流動制御方法。
  55. 検出された湯面の流動形態を、前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する過程は、
    鋳造過程において発生し得る複数の流動パターンタイプを分類して保存する過程と、
    前以て保存された前記複数の流動パターンタイプ及び検出された湯面の流動形態を対比する過程と、
    前記検出された湯面の流動形態の温度データを、前記前以て保存された複数の流動パターンタイプのうちの何れか一つの流動パターンタイプに分類する過程と、
    を含むことを特徴とする請求項５４に記載の湯面流動制御方法。
  56. 前記前以て保存された複数の流動パターンタイプは、湯面の流動による欠陥の発生可能性が低い少なくとも何れか一つの正常流動パターンと、湯面の流動による欠陥の発生可能性が高い複数の非正常流動パターンと、を含むことを特徴とする請求項５５に記載の湯面流動制御方法。
  57. 前記分類された流動パターンタイプで前記磁場発生ユニットの磁場の形成を制御するに当たって、
    前記複数の流動制御タイプのうち、前記複数の流動パターンタイプ別にそれぞれ対応する流動制御タイプを選択し、前記選択された流動制御タイプで前記磁場発生ユニットに電源を印加して、前記磁場発生ユニットの磁場の移動方向を制御することを特徴とする請求項５６に記載の湯面流動制御方法。
  58. 前記分類された流動パターンタイプで前記磁場発生ユニットの磁場の形成を制御するに当たって、
    前記選択された流動制御タイプが有している磁場の移動方向及び電流密度条件に基づいて、前記磁場発生ユニットの磁場の移動方向及び電流密度を制御することを特徴とする請求項５７に記載の湯面流動制御方法。
  59. 前記鋳型は、相対向するように設けられた第１及び第２の長辺と、第１の長辺と第２の長辺との間に配設され、互いに離れて相対向するように設けられた第１及び第２の短辺と、を有し、
    前記複数の測温器は、前記鋳型の第１及び第２の長辺及び第１及び第２の短辺のそれぞれに配設され、
    前記鋳型の第１及び第２の長辺方向の中心位置に前記鋳型に溶鋼を吐き出すノズルが配設され、
    前記磁場発生ユニットは、前記第１の長辺の延長方向に並ぶように配設され、前記ノズルを中心として対称となるように配設された第１及び第２の磁場発生部と、前記第２の長辺の延長方向に並ぶように配設され、前記ノズルを中心として対称となるように配設された第３及び第４の磁場発生部と、を備え、
    前記磁場発生ユニットの動作を制御して、磁場を調節することにより、前記湯面の流動が正常となるように調節するに当たって、前記選択された流動制御タイプに基づいて、前記第１乃至第４の磁場発生部のそれぞれに印加される電源を制御して、第１乃至第４の磁場発生部のそれぞれにおける磁場の移動方向を制御することを特徴とする請求項５８に記載の湯面流動制御方法。
  60. 前記検出された湯面の流動形態において、前記ノズルの一方及び他方のそれぞれの湯面から複数の位置において検出された複数の温度測定値のうち、最低温度と最高温度間との温度偏差、湯面の中心の温度に対する湯面の両周縁の温度の高低、前記両周縁の温度と湯面の中心の温度との温度差により正常流動パターンと、非正常流動パターンと、に分類され、
    前記複数の流動パターンタイプは、
    前記複数の流動パターンのそれぞれの温度データにおいて、最低温度と最高温度との温度偏差、湯面の中心の温度に対する湯面の両周縁の温度の高低、前記両周縁の温度と湯面の中心の温度との温度差により異なる非正常流動パターンタイプに分類されることを特徴とする請求項５９に記載の湯面流動制御方法。
  61. 前記検出された湯面の流動形態の温度値のうち、最低温度と最高温度との温度差値である湯面の温度偏差が前以て設定された基準偏差を満たし、湯面の両周縁の温度のそれぞれが中心の温度に等しいかそれよりも高く、前記湯面の両周縁のそれぞれの温度と中心温度との温度差値である第１及び第２の温度偏差のそれぞれが基準値以下を満たすと、正常流動パターンに分類し、
    前記湯面の温度偏差が基準偏差を外れるか、前記第１及び第２の温度偏差のそれぞれが中心の温度に比べて小さいか、或いは、第１及び第２の温度偏差のうちの少なくともどちらか一方が前以て設定された基準値を超えると、非正常流動パターンに分類することを特徴とする請求項６０に記載の湯面流動制御方法。
  62. 前記検出された湯面の流動形態が複数の非正常流動パターンタイプのうちの何れか一つに分類される場合、
    前記検出された湯面の流動形態の両周縁の温度のうちの少なくともどちらか一方が中心の温度に比べて高ければ、
    前記第１乃至第４の磁場発生部において、前記ノズルの両側の領域のうち、周縁の温度が中心の温度に比べて高い領域に対応するように配設された磁場発生部における磁場がノズルに向かって移動するように調節して、溶鋼の流速を減速させることを特徴とする請求項６１に記載の湯面流動制御方法。
  63. 前記検出された湯面の流動パターンが複数の非正常流動パターンのうちの何れか一つに分類される場合、
    前記検出された湯面の流動パターンの両周縁の温度のうちの少なくともどちらか一方が中心の温度に比べて低ければ、
    前記第１乃至第４の磁場発生部において、周縁の温度が中心の温度に比べて低い領域に対応するように配設された磁場発生部における磁場がノズルから外側に向かって移動するように調節して、溶鋼の流速を加速させることを特徴とする請求項６２に記載の湯面流動制御方法。
  64. 前記両周縁の温度と前記中心の温度との温度差が大きくなるほど、第１乃至第４の磁場発生部のうちの少なくとも何れか一つに印加される電流密度を増加させて、溶鋼の加速力又は減速力を増加させることを特徴とする請求項６１に記載の湯面流動制御方法。
  65. 前記検出された湯面の流動形態が複数の非正常流動パターンのうちの何れか一つに分類される場合、
    前記検出された湯面の流動形態が前記両周縁のそれぞれの温度と前記中心の温度との温度差値が前記基準偏差の最下限値未満であれば、
    第１乃至第４の磁場発生部のそれぞれにおける磁場の移動方向を異ならせて、前記溶鋼を回転させることを特徴とする請求項６１に記載の湯面流動制御方法。
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