JP2020011255A - Casting state determination device, casting state determination method, and program - Google Patents

Casting state determination device, casting state determination method, and program Download PDF

Info

Publication number
JP2020011255A
JP2020011255A JP2018134162A JP2018134162A JP2020011255A JP 2020011255 A JP2020011255 A JP 2020011255A JP 2018134162 A JP2018134162 A JP 2018134162A JP 2018134162 A JP2018134162 A JP 2018134162A JP 2020011255 A JP2020011255 A JP 2020011255A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solidified shell
casting
mold
breakout
sign
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018134162A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7091901B2 (en
Inventor
健介 岡澤
Kensuke Okazawa
健介 岡澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP2018134162A priority Critical patent/JP7091901B2/en
Publication of JP2020011255A publication Critical patent/JP2020011255A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7091901B2 publication Critical patent/JP7091901B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

To precisely determine whether crack breakout is generated or not in a continuous casting process on-line.SOLUTION: A casting state determination device 100 determines whether the sign of crack breakout is generated or not using the correlation coefficient of the thickness of solidified shells 2 in the positions of two thermocouples 7 at different positions in a casting direction (solidified shell thickness correlation coefficient).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、鋳造状態判定装置、鋳造状態判定方法、およびプログラムに関し、特に、連続鋳造工程における割れ性ブレークアウトに関する操業異常を検出するために用いて好適なものである。   The present invention relates to a casting state determination device, a casting state determination method, and a program, and is particularly suitable for use in detecting an operation abnormality related to crack breakout in a continuous casting process.

図15に、連続鋳造設備の概要の一例を示す。転炉および二次精錬で作られた溶鋼は取鍋51に入れられ、タンデッシュ52を介して鋳型4へ注がれる。鋳型4に接触した溶鋼は冷やされて凝固し、鋳造速度がコントロールされながらロール54で運ばれて、ガス切断機55で適当な長さに切断され、スラブ、ブルーム、ビレット等、断面の形状が異なる鋳片が製造される。   FIG. 15 shows an example of an outline of a continuous casting facility. Molten steel produced by the converter and the secondary refining is put into a ladle 51 and poured into the mold 4 through a tundish 52. The molten steel in contact with the mold 4 is cooled and solidified, conveyed by a roll 54 while the casting speed is controlled, cut into an appropriate length by a gas cutting machine 55, and has a cross-sectional shape such as slab, bloom, billet and the like. Different slabs are produced.

図16に、連続鋳造設備の鋳型付近の断面を示す。1は溶鋼、2は凝固シェル、3はモールドフラックス層、4は鋳型、5は冷却水、6は浸漬ノズルである。
図16に示すように、連続鋳造工程では、浸漬ノズル6から鋳型4内に溶鋼1が注入される。鋳型4内に注入された溶鋼1は、鋳型4で冷却され、その表面から凝固シェル2が形成されて凝固する。表面は凝固シェル2となっているが内部は凝固していない鋼が、鋳型4の下端部から連続的に引き出される。このようにして鋳型4から引き出される過程で、鋳型4の下方に配置される2次冷却部分(冷却スプレーから噴射される冷却水)によって鋼の冷却を進めることで、内部まで鋼が凝固される。
FIG. 16 shows a cross section near the mold of the continuous casting facility. 1 is molten steel, 2 is a solidified shell, 3 is a mold flux layer, 4 is a mold, 5 is cooling water, and 6 is an immersion nozzle.
As shown in FIG. 16, in the continuous casting process, molten steel 1 is injected into mold 4 from immersion nozzle 6. The molten steel 1 injected into the mold 4 is cooled by the mold 4, and a solidified shell 2 is formed from the surface thereof and solidifies. Steel having a solidified shell 2 on the surface but not solidified inside is continuously drawn from the lower end of the mold 4. In the process of being pulled out of the mold 4 in this way, the steel is solidified to the inside by advancing the cooling of the steel by the secondary cooling portion (cooling water injected from the cooling spray) arranged below the mold 4. .

このような連続鋳造設備における操業トラブルとしてブレークアウトと称される操業トラブルがある。ブレークアウトは、凝固シェル2の一部が破断して、溶鋼が連続鋳造設備内に流出する操業トラブルである。ひとたびブレークアウトが発生すると、操業を中断して、連続鋳造設備内に流出して凝固した鋼の撤去や設備修繕を行う必要がある。このため、操業復旧に多大な時間がかかり、損失も大きい。   As an operation trouble in such a continuous casting facility, there is an operation trouble called breakout. The breakout is an operation trouble in which a part of the solidified shell 2 breaks and molten steel flows into the continuous casting facility. Once a breakout occurs, it is necessary to stop the operation, remove the solidified steel that has flowed into the continuous casting facility, and repair the facility. Therefore, it takes a lot of time to recover the operation, and the loss is large.

このようなブレークアウトとして、割れ性ブレークアウトがある。割れ性ブレークアウトは、鋳型4内の凝固シェル2の厚みが不均一になること(具体的には、鋳型4のコーナー部付近の領域において溶鋼4の凝固が遅れることにより凝固シェル2の厚みが薄くなること)に起因して、鋳型4の直下において縦方向(鋳造方向)に凝固シェル2が割れる形態で生じるブレークアウトである。
割れ性ブレークアウトを予測する技術として特許文献1に記載の技術がある。
特許文献1には、鋳型4の短辺近傍の湯面レベル(溶鋼の表面の高さ位置)の単位時間当たりの変動量が、予め設定された上限値を上回る場合に、鋳造速度を低下させることが記載されている。
また、特許文献2には、鋳型4内を鋳造方向に移動する凝固シェル2の特定位置が、鋳型4内において熱電対が埋設されている各位置を通過するときの熱流束の時間変化量の積に基づいて、ブレークアウトの発生の判定を行うことが記載されている。
As such a breakout, there is a breakable breakout. The cracking breakout is caused by the uneven thickness of the solidified shell 2 in the mold 4 (specifically, the solidification of the molten steel 4 is delayed in a region near the corner of the mold 4 so that the thickness of the solidified shell 2 is reduced. This is a breakout that occurs in a form in which the solidified shell 2 is broken in the vertical direction (casting direction) immediately below the mold 4 due to the thinning).
There is a technique described in Patent Literature 1 as a technique for predicting breakage breakout.
Patent Document 1 discloses that the casting speed is reduced when the fluctuation amount per unit time of the molten metal level (the height position of the surface of molten steel) near the short side of the mold 4 exceeds a predetermined upper limit. It is described.
In addition, Patent Document 2 discloses that a specific position of the solidified shell 2 moving in the casting direction in the mold 4 is a time change amount of a heat flux when passing through each position in the mold 4 where a thermocouple is embedded. It is described that the occurrence of a breakout is determined based on the product.

特開平4−143054号公報JP-A-4-143054 特開2012−86249号公報JP 2012-86249 A 国際公開第2015/115651号公報International Publication No. WO 2015/1155651

しかしながら、鋳型4内において凝固シェル2の厚みが不均一になるのは、湯面レベルの変動だけが原因ではなく、鋳型4内における溶鋼1の流動や、モールドフラックス層3(パウダー)が不均一であること等によっても起こり得る。また、湯面レベルの変動は、割れ性ブレークアウトの予兆を間接的に示す情報に過ぎない。従って、特許文献1に記載の技術では、割れ性ブレークアウトの予兆を精度よく検出することが容易ではない。   However, the reason why the thickness of the solidified shell 2 becomes uneven in the mold 4 is not only due to the fluctuation of the molten metal level, but also the flow of the molten steel 1 in the mold 4 and the unevenness of the mold flux layer 3 (powder). It can also be caused by the following. Fluctuations in the level of the molten metal are merely information that indirectly indicate a sign of crack breakout. Therefore, it is not easy to accurately detect a sign of a breakable breakout with the technique described in Patent Document 1.

また、熱流束の異常も、鋳型4内における凝固シェル3の厚みが不均一であることだけでなく、鋳型4内における溶鋼1の流動や、モールドフラックス層3(パウダー)が不均一であること等によっても起こり得る。更に、熱流束も、割れ性ブレークアウトの予兆を間接的に示す情報に過ぎない。従って、特許文献2に記載の技術でも、割れ性ブレークアウトの予兆を精度よく検出することが容易ではない。   In addition, the abnormal heat flux is caused not only by the uneven thickness of the solidified shell 3 in the mold 4 but also by the uneven flow of the molten steel 1 and the mold flux layer 3 (powder) in the mold 4. It can also occur due to such factors. Furthermore, heat flux is also merely information that indirectly indicates a sign of a breakable breakout. Therefore, even with the technique described in Patent Document 2, it is not easy to accurately detect a sign of a breakable breakout.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、連続鋳造工程において割れ性ブレークアウトが発生するか否かを精度よくオンラインで予測することができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to accurately and online predict whether or not a breakable breakout occurs in a continuous casting process. I do.

本発明の鋳造状態判定装置は、連続鋳造工程における割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定する鋳造状態判定装置であって、鋳型に埋設された複数の測温手段であって、鋳造方向における位置が相互に異なる複数の測温手段で測定された温度を取得する温度取得手段と、前記温度取得手段により所定時間内の複数の時刻に取得された温度を用いて、前記鋳造方向における複数の位置での凝固シェルの厚みを前記所定時間内の複数の時刻のそれぞれにおいて導出する凝固シェル厚導出手段と、前記鋳造方向における2つの位置での前記凝固シェルの厚みの相関を示す指標を導出する相関導出手段と、前記相関導出手段により導出された前記指標に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。   The casting state determination device of the present invention is a casting state determination device that determines whether or not there is a sign of a breakable breakout in a continuous casting process, and includes a plurality of temperature measuring means embedded in a mold, Temperature acquisition means for acquiring temperatures measured by a plurality of temperature measurement means whose positions are different from each other, and using the temperatures acquired at a plurality of times within a predetermined time by the temperature acquisition means, to obtain a plurality of pieces in the casting direction. Solidified shell thickness deriving means for deriving the thickness of the solidified shell at each of a plurality of times within the predetermined time, and an index indicating a correlation between the thickness of the solidified shell at two positions in the casting direction. Correlation deriving means for determining whether or not there is a sign of the breakable breakout based on the index derived by the correlation deriving means. And wherein the Rukoto.

本発明の鋳造状態判定方法は、連続鋳造工程における割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定する鋳造状態判定方法であって、鋳型に埋設された複数の測温手段であって、鋳造方向における位置が相互に異なる複数の測温手段で測定された温度を取得する温度取得工程と、前記温度取得工程により所定時間内の複数の時刻に取得された温度を用いて、前記鋳造方向における複数の位置での凝固シェルの厚みを前記所定時間内の複数の時刻のそれぞれにおいて導出する凝固シェル厚導出工程と、前記鋳造方向における2つの位置での前記凝固シェルの厚みの相関を示す指標を導出する相関導出工程と、前記相関導出工程により導出された前記指標に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定する判定工程と、を有することを特徴とする。   The casting state determination method of the present invention is a casting state determination method for determining whether or not there is a sign of a breakable breakout in a continuous casting process, and includes a plurality of temperature measuring means embedded in a mold, A temperature acquisition step of acquiring a temperature measured by a plurality of temperature measurement means whose positions are different from each other, and using a temperature acquired at a plurality of times within a predetermined time by the temperature acquisition step, a plurality of pieces in the casting direction. A solidified shell thickness deriving step of deriving the thickness of the solidified shell at each of a plurality of times within the predetermined time, and an index indicating a correlation between the thickness of the solidified shell at two positions in the casting direction. A correlation deriving step of determining whether or not there is a sign of the breakable breakout based on the index derived in the correlation deriving step. And wherein the Rukoto.

本発明のプログラムは、前記鋳造状態判定装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。   A program according to the present invention causes a computer to function as each unit of the casting state determination device.

本発明によれば、連続鋳造工程において割れ性ブレークアウトが発生するか否かを精度よくオンラインで予測することができる。   Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to accurately predict online whether or not a breakable breakout occurs in a continuous casting process.

図1は、連続鋳造設備の鋳型付近の断面の一部を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a part of a cross section near a mold of a continuous casting facility. 図2は、熱電対の鋳造方向における埋設位置の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an embedding position in a casting direction of a thermocouple. 図3は、鋳型をその上方から見た様子の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a state in which the mold is viewed from above. 図4は、鋳造状態判定装置の機能的な構成の第1の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a first example of a functional configuration of the casting state determination device. 図5は、鋳造状態判定方法の第1の例を説明するフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart illustrating a first example of the casting state determination method. 図6は、凝固シェル厚み相関係数の時系列データの第1の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a first example of time-series data of the solidification shell thickness correlation coefficient. 図7は、凝固シェル厚み相関係数の時系列データの第2の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a second example of time-series data of the solidification shell thickness correlation coefficient. 図8は、凝固シェル厚み相関係数の時系列データの第3の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a third example of the time-series data of the solidification shell thickness correlation coefficient. 図9は、鋳造状態判定装置の機能的な構成の第2の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a second example of a functional configuration of the casting state determination device. 図10は、鋳造状態判定方法の第2の例を説明するフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart illustrating a second example of the casting state determination method. 図11は、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の第1の例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a first example of a frequency distribution of a solidification shell thickness correlation coefficient. 図12は、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の第2の例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a second example of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient. 図13は、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の第3の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a third example of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient. 図14は、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の変形例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a modification of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient. 図15は、連続鋳造設備の概要の一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of an outline of a continuous casting facility. 図16は、連続鋳造設備の鋳型付近の断面を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a cross section near the mold of the continuous casting facility.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
<着想>
前述したように、湯面レベルの変動や熱流束といった指標を用いても割れ性ブレークアウトの発生を正確に予測することは容易ではない。割れ性ブレークアウトは、凝固シェル2の厚みが不均一であることにより発生することから、本発明者らは、凝固シェル2の厚みを捉えることにより、割れ性ブレークアウトの発生を予測することを指向し、以下の着想に想到した。即ち、鋳型4のコーナー部付近の領域において凝固シェル2の厚みが薄くなると、当該厚みが薄い凝固シェル2の領域にかかる応力が急激に大きくなる。このような応力の急激な変動により、割れ性ブレークアウトが生じると考えられる。従って、鋳造方向(鋳型4の高さ方向)における凝固シェル2の厚みの分布が急激に変動する場合に割れ性ブレークアウトが生じると考えられる。また、凝固シェル2は、鋳造方向の上から下に移動する。従って、或る時刻において鋳造方向の相対的に上側の第1の位置にある凝固シェル2の厚みは、相対的に下側の第2の位置に移動すると、当該時刻において当該第2の位置にある凝固シェル2の厚みになると推測することができる。そこで、本発明者らは、各時刻において、鋳造方向の複数の位置における凝固シェル2の厚みの相関がとれているか否かを判定することで、割れ性ブレークアウトの予兆を精度よくオンラインで検出することができると考えた。以下に説明する本発明の各実施形態は、このような着想の下でなされたものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<Inspiration>
As described above, it is not easy to accurately predict the occurrence of a breakable breakout even using an index such as a change in the level of the molten metal or a heat flux. Since the breakable breakout occurs due to the non-uniform thickness of the solidified shell 2, the present inventors predict that the occurrence of the breakable breakout is obtained by capturing the thickness of the solidified shell 2. Oriented and came up with the following ideas: That is, when the thickness of the solidified shell 2 is reduced in the region near the corner of the mold 4, the stress applied to the region of the solidified shell 2 having the small thickness is rapidly increased. It is considered that such a rapid change in stress causes a breakable breakout. Therefore, it is considered that when the distribution of the thickness of the solidified shell 2 in the casting direction (the height direction of the mold 4) rapidly changes, a breakable breakout occurs. Further, the solidified shell 2 moves from the top to the bottom in the casting direction. Therefore, at a certain time, the thickness of the solidified shell 2 located at the first position relatively upper in the casting direction moves to the second position relatively lower, and then moves to the second position at that time. It can be assumed that the thickness of the solidified shell 2 becomes a certain value. Therefore, the present inventors have determined at each time whether or not the thickness of the solidified shell 2 at a plurality of positions in the casting direction is correlated, thereby accurately detecting the sign of crack breakout online. Thought you could. Each embodiment of the present invention described below has been made under such an idea.

このような着想の下で割れ性ブレークアウトの予兆を検出するためには、鋳造方向の複数の位置における凝固シェル2の厚みをオンラインで導出する必要がある。凝固シェル2の厚みをオンラインで導出する方法自体は、例えば、特許文献3に記載のように公知の技術で実現することができる。そこで、まず、特許文献3に記載の技術を例に挙げ、凝固シェル2の厚みをオンラインで導出する手法の一例を説明する。   In order to detect a sign of a breakable breakout under such an idea, it is necessary to derive the thickness of the solidified shell 2 at a plurality of positions in the casting direction online. The method of deriving the thickness of the solidified shell 2 online can be realized by a known technique as described in Patent Document 3, for example. Therefore, first, an example of a technique for online deriving the thickness of the solidified shell 2 will be described using the technique described in Patent Document 3 as an example.

<鋳型4内の凝固状態の推定方法> <Method of estimating solidification state in mold 4>

図1は、連続鋳造設備の鋳型付近の断面の一部(浸漬ノズルを除く右半分)を示す図である。溶鋼1から鋳型4用の冷却水5までの間に凝固シェル2、モールドフラックス層3、および鋳型4の各熱伝導体が存在する。鋳型4には、複数の測温手段である熱電対7が鋳造方向(鋳型4の高さ方向、z軸方向)に位置をずらして埋設されている。また、鋳造状態を判定する装置として機能する鋳造状態判定装置100が装備されている。鋳造状態判定装置100は、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、および各種のインターフェースを備えた情報処理装置、または、専用のハードウェアを用いることにより実現される。   FIG. 1 is a diagram showing a part (right half excluding a submerged nozzle) of a cross section near a mold of a continuous casting facility. The solidified shell 2, the mold flux layer 3, and the heat conductor of the mold 4 exist between the molten steel 1 and the cooling water 5 for the mold 4. A plurality of thermocouples 7 as temperature measuring means are embedded in the mold 4 at different positions in the casting direction (the height direction of the mold 4, the z-axis direction). Further, a casting state determination device 100 functioning as a device for determining a casting state is provided. The casting state determination device 100 is realized by using, for example, an information processing device including a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and various interfaces, or dedicated hardware.

本実施形態において使用する数理モデルについて説明する。一般に、数理モデルは現象の要因となる構成の簡略化によって異なるものが考えられるため、同じ現象を表すにも複数の選択肢がある。本実施形態で使用する数理モデルは、図1に示すように、鋳型内壁面垂直方向(鋳型4の幅(鋳造幅)方向(x軸方向))、および、鋳造方向(z軸方向)の2方向からなる2次元断面上で、溶融金属から、凝固シェル2、モールドフラックス層3、鋳型4、冷却水5までの範囲における凝固伝熱現象を表す数理モデルであり、その数理モデルの枠組みの中で後述する逆問題が成立し、なおかつ、その逆問題を数値的・近似的に解くことができるものである。前記条件を満たすモデルのうち、計算機で実行可能となるものには、鋳型4内の凝固伝熱現象を表す式(1)〜式(5)を連立した偏微分方程式と、鋳型4を通過する熱流束を異なる表現で表した式(6)〜式(8)を組み合わせたものがある。   A mathematical model used in the present embodiment will be described. In general, a mathematical model may be different depending on the simplification of a configuration that causes a phenomenon, and thus there are a plurality of options for expressing the same phenomenon. As shown in FIG. 1, the mathematical model used in the present embodiment includes two directions: a vertical direction on the inner wall surface of the mold (a width (casting width) direction of the mold 4 (x-axis direction)) and a casting direction (z-axis direction). This is a mathematical model representing a solidification heat transfer phenomenon in a range from a molten metal to a solidified shell 2, a mold flux layer 3, a mold 4, and cooling water 5 on a two-dimensional cross section composed of directions. Thus, an inverse problem described later is established, and the inverse problem can be numerically and approximately solved. Among the models that satisfy the above conditions, those that can be executed by a computer include a partial differential equation that combines Equations (1) to (5) representing the solidification heat transfer phenomenon in the mold 4 and a model that passes through the mold 4. There is a combination of equations (6) to (8) that express heat flux in different expressions.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

ここで、tは時間である。zはz=0を溶鋼1の湯面レベルとした鋳造方向の座標である。xはx=0を鋳型4の内壁面の位置とした鋳型内壁面垂直方向の座標である。zeは鋳型4に埋設された熱電対7のうち、最下端にある熱電対7の鋳造方向の位置である。csは凝固シェル2の比熱、ρsは凝固シェル2の密度、λsは凝固シェル2の熱伝導率、Lは凝固潜熱である。Vcは鋳造速度である。T0は溶鋼1の温度、Tsは凝固温度、Tm=Tm(t,z)は鋳型4の内壁面の温度、T=T(t,z,x)は凝固シェル2の温度である。s=s(t,z)は凝固シェル2の厚み(鋳型4の内壁面に垂直な方向の長さ(x軸方向、以下、必要に応じて鋳型内壁面垂直方向と称する))である。α=α(t,z)は凝固シェル2と鋳型4との間の熱伝達係数である。β=β(t,z)は溶鋼1と凝固シェル2との間の熱伝達係数である。qout=qout(t,z)は鋳型4を通過する熱流束である。λmは鋳型4の熱伝導率である。d1は鋳型4の内壁面からの熱電対7の埋め込み深さ(鋳型内壁面垂直方向の距離)、d2は熱電対7から冷却水5までの鋳型内壁面垂直方向の距離である。hwは鋳型4と冷却水5との間の熱伝達係数である。Tc=Tc(t,z)は熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度である。Tw=Tw(t,z)は冷却水5の温度である。 Here, t is time. z is a coordinate in the casting direction where z = 0 is the molten steel surface level. x is a coordinate in the vertical direction of the inner wall surface of the mold, where x = 0 is the position of the inner wall surface of the mold 4. z e is the position in the casting direction of the thermocouple 7 at the lowermost end of the thermocouples 7 embedded in the mold 4. c s is the specific heat of the solidified shell 2, ρ s is the density of the solidified shell 2, λ s is the thermal conductivity of the solidified shell 2, and L is the latent heat of solidification. V c is the casting speed. T 0 is the temperature of the molten steel 1, T s is the solidification temperature, T m = T m (t, z) is the temperature of the inner wall surface of the mold 4, and T = T (t, z, x) is the temperature of the solidification shell 2. is there. s = s (t, z) is the thickness of the solidified shell 2 (the length in the direction perpendicular to the inner wall surface of the mold 4 (x-axis direction, hereinafter referred to as the vertical direction of the mold inner wall surface as necessary)). α = α (t, z) is a heat transfer coefficient between the solidified shell 2 and the mold 4. β = β (t, z) is a heat transfer coefficient between the molten steel 1 and the solidified shell 2. q out = q out (t, z) is the heat flux passing through the mold 4. lambda m is the thermal conductivity of the mold 4. d 1 is the depth of embedding the thermocouple 7 from the inner wall surface of the mold 4 (the distance in the vertical direction of the inner wall surface of the mold), and d 2 is the distance from the thermocouple 7 to the cooling water 5 in the vertical direction of the inner wall surface of the mold. h w is the heat transfer coefficient between the mold 4 and the cooling water 5. T c = T c (t, z) is the temperature of the mold 4 at the embedding depth position of the thermocouple 7. T w = T w (t, z) is the temperature of the cooling water 5.

この数理モデルは、鋳型4の内壁面に並行な水平方向に関し温度変化がほとんどなく、凝固シェル2内の鋳造方向の熱流束が鋳型内壁面垂直方向に比べて極端に小さい鋳型4内の状態を模擬するモデルと、熱伝導率の高い鋳型4の伝熱現象を模擬するモデルとの組み合わせである。後述するプロファイル法によってα、βおよびTmが与えられていれば、凝固シェル2の温度分布Tと凝固シェル2の厚みsの近似解を構成することができ、現象を模擬する上で十分な精度と数値計算負荷の軽量化が両立する。この特徴から、後述する逆問題を解くリアルタイム計算が可能となる。 This mathematical model shows a state in the mold 4 where there is almost no temperature change in the horizontal direction parallel to the inner wall surface of the mold 4 and the heat flux in the casting direction in the solidified shell 2 is extremely small compared to the vertical direction in the mold inner wall surface. This is a combination of a model to simulate and a model to simulate the heat transfer phenomenon of the mold 4 having a high thermal conductivity. If α, β, and T m are given by a profile method described later, an approximate solution of the temperature distribution T of the solidified shell 2 and the thickness s of the solidified shell 2 can be formed, and is sufficient for simulating the phenomenon. Accuracy and lighter numerical calculation load are compatible. From this feature, real-time calculation for solving an inverse problem described later can be performed.

次に、前記数理モデルのプロファイル法による近似解の導出を説明する。プロファイル法は、対象としている偏微分方程式そのものを解く方法ではなく、偏微分方程式の解が満たす条件をいくつか導出しておき、その条件を満たす解に関して、プロファイルに制約を設けて求める方法である。具体的には以下のようにする。まず、変数(t,z)から式(9)による変数変換によって、(t0,η)を新たな変数とし、式(1)〜式(5)を変換し、式(6)を用いてαを消去すると、それぞれ式(10)〜式(14)となる。 Next, the derivation of an approximate solution of the mathematical model by the profile method will be described. The profile method is not a method of solving the target PDE itself, but a method of deriving some conditions that the solution of the PDE satisfies, and obtaining a solution that satisfies the conditions by restricting the profile. . Specifically, the following is performed. First, the variable conversion by variables (t, z) from equation (9), with (t 0, eta) to a new variable, converts expressions (1) to (5), (6) Eliminating α results in equations (10) to (14), respectively.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

式(10)〜式(14)には、t0の微分が現れないため、以降では、t0を固定値として取り扱う。次に、プロファイル法に利用する関数Ψを式(15)で定義する。 In Equations (10) to (14), the derivative of t 0 does not appear, and hence, hereinafter, t 0 is treated as a fixed value. Next, a function 利用 used in the profile method is defined by Expression (15).

Figure 2020011255
Figure 2020011255

このΨをηで微分し、式(10)〜式(13)を用いると、熱流束の収支を表す式(16)を得る。   Differentiating Ψ with η and using equations (10) to (13), equation (16) representing the balance of heat flux is obtained.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

式(16)は、式(15)の両辺をηで微分して式(17)を代入することにより得られる。   Equation (16) is obtained by differentiating both sides of equation (15) with η and substituting equation (17).

Figure 2020011255
Figure 2020011255

また、式(13)の両辺をηで微分すると、式(18)が得られ、式(10)と式(13)を満たすTが存在すれば、境界でも式(10)の等号が成り立つことから、式(12)を用いて式(18)から∂T/∂η及び∂s/∂ηを消去すると、式(19)を得る。   Differentiating both sides of equation (13) with η yields equation (18). If there is a T that satisfies equations (10) and (13), the equality of equation (10) holds at the boundary. Therefore, when ∂T / ∂η and ∂s / ∂η are eliminated from Expression (18) using Expression (12), Expression (19) is obtained.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

以上をまとめて、プロファイル法による近似解が満たす条件として、式(20)〜式(26)を採用する。   In summary, Equations (20) to (26) are adopted as conditions that are satisfied by the approximate solution by the profile method.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

Tのプロファイルをxに関し2次として、式(25)を常に満たすように、式(27)でTを与える。   T is given by equation (27) so that the profile of T is quadratic with respect to x so that equation (25) is always satisfied.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

ここで、a=a(η)およびb=b(η)はxと独立であり、式(27)を式(22)および式(24)に代入することで具体的に求めることができる。式(27)をxで微分すると式(28)が成り立ち、式(22)および式(24)〜式(29)が得られるため、熱流束が溶鋼1側から凝固シェル2へ向かうことを表す∂T/∂x|x=s>0の条件の下、式(30)および式(31)を得る。 Here, a = a (η) and b = b (η) are independent of x, and can be specifically obtained by substituting equation (27) into equations (22) and (24). When Expression (27) is differentiated with respect to x, Expression (28) is established, and Expression (22) and Expressions (24) to (29) are obtained. Therefore, it indicates that the heat flux goes from the molten steel 1 side to the solidified shell 2. Equations (30) and (31) are obtained under the condition of ∂T / ∂x | x = s > 0.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

また、式(27)をxについて積分すると式(32)になることから、式(20)に式(32)、式(31)、式(30)を代入することで、式(33)を得る。   Further, since Expression (27) is integrated with respect to x, Expression (32) is obtained. By substituting Expressions (32), (31), and (30) into Expression (20), Expression (33) is obtained. obtain.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

一方、式(27)にx=0、式(31)および式(30)を代入すると、式(34)を得る。   On the other hand, when x = 0, Expression (31) and Expression (30) are substituted into Expression (27), Expression (34) is obtained.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

この式(34)に式(23)を代入し、T|x=0−Tmで整理すれば、式(35)を得る。 By substituting equation (23) into equation (34) and rearranging by T | x = 0Tm , equation (35) is obtained.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

ただし、上記A2、A1、およびA0はそれぞれ式(36)、式(37)、および式(38)で与えられる。 However, A 2 , A 1 , and A 0 are given by equations (36), (37), and (38), respectively.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

式(34)でs=0であればT|x=0=Tsになることを考慮すると、T|x=0に関する式(35)の2つの解のうち、式(39)で与えられるT|x=0が、式(34)と式(23)を同時に満足する。 Considering that become x = 0 = T s, T | | T if s = 0 in equation (34) of the two solutions of equation (35) about x = 0, is given by equation (39) T | x = 0 satisfies the equations (34) and (23) simultaneously.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

以上をまとめると、プロファイル法による近似解は、式(40)〜式(44)を満たす。   In summary, the approximate solution by the profile method satisfies Expressions (40) to (44).

Figure 2020011255
Figure 2020011255

ただし、式(41)のA2、A1、及びA0は式(36)〜式(38)で与えられるものである。式(40)〜式(44)を満たすsを構成できれば、式(42)からqoutが求まる。このため、式(30)および(31)から式(27)でTが定まり、式(20)〜式(26)を満たすことが判る。従って、式(40)〜式(44)を満たすsが求まれば、プロファイル法による近似解が構成できることになる。これは、式(43)を差分化することで、数値的に得ることができる。具体的には下記のようになる。cs、ρs、λs、L、T0、Tsを既知定数とし、ηに関し、計算点をη0=0、ηi=ηi-1+dη(dη>0、i=1、2、・・・、n)、ηn=ze/Vcとする。α、β、およびTmがη=ηiで与えられているとして、それぞれαi、βi、およびTmiとする。式(43)をオイラー法で差分化し、Ψ(ηi)の近似値をΨiで表すと、式(45)のようになる。 However, A 2 , A 1 , and A 0 in Expression (41) are given by Expressions (36) to (38). If s satisfying Expressions (40) to (44) can be formed, q out can be obtained from Expression (42). Therefore, it can be seen that T is determined by Expression (27) from Expressions (30) and (31), and that Expressions (20) to (26) are satisfied. Therefore, if s satisfying Expressions (40) to (44) is obtained, an approximate solution by the profile method can be constructed. This can be obtained numerically by differentiating equation (43). Specifically, it is as follows. Let c s , ρ s , λ s , L, T 0 , and T s be known constants. Regarding η, the calculation points are η 0 = 0, η i = η i-1 + dη (dη> 0, i = 1, 2, , ···, n), and η n = z e / V c . Assuming that α, β, and T m are given by η = η i , let α i , β i , and T m , i be respectively. Expression (43) is differentiated by the Euler method, and an approximate value of Ψ (η i ) is represented by Ψ i , as shown in Expression (45).

Figure 2020011255
Figure 2020011255

このようにするとs(ηi)の近似値siは、以下に示すように帰納的に計算することができる。まず、式(40)よりs0=0となり、式(44)からΨ0=0となる。次に、si及びΨiが与えられている場合、式(36)〜式(38)のα、β、Tm、およびsにそれぞれαi、βi、Tmi、およびsiを代入すると、式(41)からT|x=0が求まり、式(42)からqoutが求まり、従って、式(45)からΨi+1が求まる。次に、式(44)のΨ及びβにそれぞれΨi+1及びβi+1を代入し、qoutに式(42)で得られているqoutを代入して、sについて解き、si+1とする。この方法によりsi及びΨiからsi+1及びΨi+1が求まる。このため、帰納的にsiを定めることができる。 In this way, the approximate value s i of s (η i ) can be calculated recursively as shown below. First, s 0 = 0 from equation (40), and Ψ 0 = 0 from equation (44). Next, when s i and Ψ i are given, α, β, T m , and s in equations (36) to (38) are α i , β i , T m , i , and s i, respectively. Is substituted, T | x = 0 is obtained from equation (41), q out is obtained from equation (42), and Ψ i + 1 is obtained from equation (45). Next, Ψ i + 1 and β i + 1 are substituted for Ψ and β in equation (44), and q out obtained in equation (42) is substituted for q out to solve for s. i + 1 . This method from s i and [psi i s i + 1 and [psi i + 1 is obtained. For this reason, it is possible to define a posteriori s i.

以上により、cs、ρs、λs、L、T0、Ts、Vcが既知であり、α、β、Tmが与えられれば、t0を任意時刻として、η∈[0,ze/Vc]に対しt=t0+η、z=Vc・η上で、Tとsを、プロファイル法を用いて求めることができる。以下、前記プロファイル法で得られるTおよびsをα、β、およびTmに因っているとして、式(46)のように表す。 Thus, c s, ρ s, λ s, L, T 0, T s, V c is known, alpha, beta, given the T m, the t 0 as an arbitrary time, η∈ [0, On t = t 0 + η and z = V c · η for ze / V c ], T and s can be obtained using the profile method. Hereinafter, T and s obtained by the above-mentioned profile method are expressed as in equation (46), assuming that they depend on α, β, and T m .

Figure 2020011255
Figure 2020011255

次に、逆問題としての定式化とその解法について説明する。逆問題は、結果から原因を推定する問題の総称である。鋳型4内の凝固伝熱現象を表す数理モデルの枠組みの中では、次のようになる。λm、d1、d2、hw、cs、ρs、λs、L、T0、Ts、Tw、およびVcを既知とし、z1∈(0,ze)に対し、t1−z1/Vcが鋳造時間中になるような(t1,z1)において、t0=t1−z1/Vcとし、η∈(0,z1/Vc)に対し鋳型4に埋設された熱電対7による計測値をt=t0+η、z=Vc・η上で補間したTcが得られているとき、式(7)および式(8)から鋳型4の内壁面の温度および鋳型4を通過する熱流束である式(47)および式(48)は直ちに計算できる。 Next, formulation as an inverse problem and its solution will be described. The inverse problem is a general term for a problem that estimates the cause from the result. In the framework of a mathematical model representing the solidification heat transfer phenomenon in the mold 4, it is as follows. λ m, d 1, d 2 , h w, c s, ρ s, λ s, L, T 0, T s, T w, and V c is known, z 1 ∈ (0, z e) to , T 1 −z 1 / V c during the casting time (t 1 , z 1 ), t 0 = t 1 −z 1 / V c and η∈ (0, z 1 / V c ) When T c is obtained by interpolating the measured value of the thermocouple 7 embedded in the mold 4 on t = t 0 + η and z = V c · η, from the equations (7) and (8), Equations (47) and (48), which are the temperature of the inner wall surface of the mold 4 and the heat flux passing through the mold 4, can be calculated immediately.

Figure 2020011255
Figure 2020011255

一方、式(6)および式(7)から、モールドフラックス層3を通過する熱流束は式(49)で表せる。   On the other hand, from Equations (6) and (7), the heat flux passing through the mold flux layer 3 can be expressed by Equation (49).

Figure 2020011255
Figure 2020011255

従って、式(48)で与えられるqoutに対し、式(49)が成り立つようにαおよびβを推定する問題が鋳型4内の凝固伝熱現象における逆問題となるこの逆問題は、式(48)で与えられるqoutに対し、式(50)で表せる最小自乗法による最小化問題を解くことに帰着される。 Therefore, for q out given by equation (48), the problem of estimating α and β so that equation (49) holds is the inverse problem in the solidification heat transfer phenomenon in the mold 4. For q out given by (48), the problem is reduced to solving a minimization problem by the least square method represented by equation (50).

Figure 2020011255
Figure 2020011255

ここで、η0=0、ηi=ηi-1+dη(dη>0、i=1、2、・・・、n)、ηn=z1/Vcであり、前述したとおり、Tprof(α、β、Tm)が数値的に計算できることから、前記最小化問題は、ガウス・ニュートン法等を用いた一般的な数値解法で解くことができる。この式(50)の最小化問題を解くことにより各時刻、各位置(t,z)において決定したα、β、およびTmを式(46)に代入すれば、凝固シェル2の厚み、及び凝固シェル2の温度が得られる。このため、(t,z)における鋳型内凝固状態推定量である熱伝達係数α、熱伝達係数β、凝固シェル2の厚みs、凝固シェル2の温度Tが得られる。この鋳型内凝固状態推定量を、以下では、それぞれαest(t,z)、βest(t,z)、sest(t,z)、Test(t,z,x)と表すことにする。
以上のように、複数の熱電対7により測定された温度を用いて、非定常伝熱逆問題解析を行うことにより、鋳型内凝固状態推定量が導出される。ここで、非定常伝熱逆問題とは、計算領域を支配する非定常熱伝導方程式を基にして、当該非定常熱伝導方程式で求める解となる領域内部の温度情報を既知として、領域境界での温度や熱流束や熱伝達係数などの、当該非定常熱伝導方程式を解く際の境界条件または初期条件を推定する問題を指す。これに対して、非定常伝熱順問題は、既知である境界条件を基にして、領域内部の温度情報を推定する問題を指す。
以上が、特許文献3に記載の鋳型4内の凝固状態の推定方法である。
Here, η 0 = 0, η i = η i-1 + dη (dη> 0, i = 1, 2,..., N), and η n = z 1 / V c. Since prof (α, β, T m ) can be calculated numerically, the minimization problem can be solved by a general numerical solution method using a Gauss-Newton method or the like. Each time by solving the minimization problem of equation (50), alpha was determined at each location (t, z), beta, and T m By substituting the equation (46), the solidified shell 2 of thickness and, The temperature of the solidified shell 2 is obtained. Therefore, the heat transfer coefficient α, the heat transfer coefficient β, the thickness s of the solidified shell 2, and the temperature T of the solidified shell 2, which are the estimated solidification state in the mold at (t, z), are obtained. In the following, the estimated solidification state in the mold will be represented by α est (t, z), β est (t, z), s est (t, z), and T est (t, z, x), respectively. I do.
As described above, the unsteady heat transfer inverse problem analysis is performed using the temperatures measured by the plurality of thermocouples 7 to derive the estimated solidification state in the mold. Here, the unsteady heat transfer inverse problem is based on the unsteady heat conduction equation governing the calculation region, and assuming that the temperature information inside the region to be a solution obtained by the unsteady heat conduction equation is known, It refers to the problem of estimating the boundary conditions or initial conditions for solving the unsteady heat conduction equation, such as the temperature, heat flux, and heat transfer coefficient. On the other hand, the transient heat transfer order problem refers to a problem of estimating temperature information inside a region based on a known boundary condition.
The above is the estimation method of the solidification state in the mold 4 described in Patent Document 3.

<熱電対7の位置>
熱電対7の埋設位置は、鋳造状況を監視するために従来から使用している熱電対7の埋設位置(既存の鋳型4における熱電対7の埋設位置)でもよい。ただし、鋳型4内の凝固状態の推定を行うに際しては、以下のように鋳型4に熱電対7が埋設されるようにするのが好ましい。以下、鋳型4内の凝固状態の推定を行うに際し、好適な熱電対7(測温手段)の埋設位置について説明する。
<Position of thermocouple 7>
The embedding position of the thermocouple 7 may be the embedding position of the thermocouple 7 conventionally used for monitoring the casting condition (the embedding position of the thermocouple 7 in the existing mold 4). However, when estimating the solidification state in the mold 4, it is preferable that the thermocouple 7 be embedded in the mold 4 as described below. Hereinafter, a suitable embedding position of the thermocouple 7 (temperature measuring means) when estimating the solidification state in the mold 4 will be described.

まず、鋳造方向(z軸方向)における熱電対7の埋設位置の好適な例を説明する。
鋳造方向(z軸方向)における熱電対7の埋設位置は、特許文献3に記載のように定めるのが好ましい。即ち、鋳型4において想定されている溶鋼1の湯面レベルと、当該湯面レベルから鋳造方向において下方に95mmだけ離れた位置とにより定まる範囲内の任意の位置をP1とする。また、溶鋼1の湯面レベルから鋳造方向において下方に220mm以上400mm以内だけ離れた範囲内の任意の位置をP2とする。このようにして定義される位置P1から位置P2までの範囲に鋳造方向において120mm以下の間隔で熱電対7を設け、且つ、鋳型4の下端から300mm以内の位置に少なくとも1つ熱電対7を設けるのが好ましい。また、鋳造方向において異なる位置に埋設される熱電対7の数は、5以上であるのが好ましい。
First, a preferred example of the embedding position of the thermocouple 7 in the casting direction (z-axis direction) will be described.
The embedding position of the thermocouple 7 in the casting direction (z-axis direction) is preferably determined as described in Patent Document 3. That is, an arbitrary position within a range defined by the molten metal surface level of the molten steel 1 assumed in the mold 4 and a position separated from the molten metal surface level by 95 mm downward in the casting direction is defined as P 1 . An arbitrary position within a range of 220 mm or more and 400 mm or less below the molten steel surface in the casting direction in the casting direction is defined as P 2 . In this way, a thermocouple 7 is provided at a defined 120mm following intervals in the casting direction in the range from position P 1 to the position P 2 is, and, at least one thermocouple from the lower end of the mold 4 in a position within 300 mm 7 Is preferably provided. The number of thermocouples 7 embedded in different positions in the casting direction is preferably 5 or more.

図2は、想定されている溶鋼1の湯面レベルが鋳型4の上端から85mmの位置にあり、鋳造方向の長さ(高さ)が1090mmである鋳型4への好適な熱電対7(測温手段)の鋳造方向における埋設位置の一例を示す図である。図2において、●で示す位置が、熱電対7の鋳造方向における埋設位置を示す。
配置パターン1は、鋳型4の上端から100mm以上340mm以内の範囲において間隔が120mmとなるように熱電対7を埋設すると共に、鋳型4の下端から250mmまでの位置に1つ熱電対7を埋設することを示す。
配置パターン2は、鋳型4の上端から40mm以上400mm以内の範囲において間隔が120mmとなるように熱電対7を埋設すると共に、鋳型4の下端から250mmまでの位置に2つ熱電対7を埋設することを示す。
配置パターン3は、鋳型4の上端から100mm以上340mm以内の範囲において間隔が60mmとなるように熱電対7を埋設すると共に、鋳型4の下端から250mmまでの位置に1つ熱電対7を埋設することを示す。
配置パターン4は、鋳型4の上端から100mm以上340mm以内の範囲において間隔が120mm以下で不等間隔となるように熱電対7を埋設すると共に、鋳型4の下端から250mmの位置に1つ熱電対7を埋設することを示す。
FIG. 2 shows a preferable thermocouple 7 (measurement) for the mold 4 in which the molten steel surface level assumed is 85 mm from the upper end of the mold 4 and the length (height) in the casting direction is 1090 mm. FIG. 4 is a diagram showing an example of a burying position in a casting direction of a heating means). In FIG. 2, the position indicated by ● indicates the embedding position of the thermocouple 7 in the casting direction.
The arrangement pattern 1 embeds the thermocouples 7 so that the interval is 120 mm within a range of 100 mm or more and 340 mm from the upper end of the mold 4, and embeds one thermocouple 7 at a position from the lower end of the mold 4 to 250 mm. Indicates that
The arrangement pattern 2 embeds the thermocouples 7 so that the interval becomes 120 mm in a range of 40 mm or more and 400 mm or less from the upper end of the mold 4, and also embeds two thermocouples 7 at a position from the lower end of the mold 4 to 250 mm. Indicates that
The arrangement pattern 3 embeds the thermocouples 7 so that the interval is 60 mm in a range of 100 mm or more and 340 mm from the upper end of the mold 4, and embeds one thermocouple 7 at a position from the lower end of the mold 4 to 250 mm. Indicates that
The arrangement pattern 4 embeds the thermocouples 7 so as to be unequally spaced at intervals of 120 mm or less within a range of 100 mm or more and 340 mm from the upper end of the mold 4, and one thermocouple at a position 250 mm from the lower end of the mold 4. 7 is buried.

前述の埋設位置が好ましい理由については、特許文献3に記載されているので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
一般的な連続鋳造機では、溶鋼1の湯面の、鋳型4の上端からの距離が80mm以上120mm以内の位置になるように溶鋼1の注入量を調整していることから、位置P1を鋳型4の上端から120mm以上175mm以下の任意の位置とし、位置P2を鋳型4の上端から340mm以上480mm以下の任意の位置とすれば、溶鋼1の湯面がいずれの位置であっても、鋳造方向の熱電対7の埋設位置の好適な条件を満足することになる。
The reason why the above-described embedding position is preferable is described in Patent Document 3, and a detailed description thereof is omitted here.
In a typical continuous casting machine, the surface of the molten steel 1, from the fact that by adjusting the injection amount of the molten steel 1 as the distance from the upper end of the mold 4 is positioned within 120mm above 80 mm, the position P 1 If any position of 120 mm or more and 175 mm or less from the upper end of the mold 4 and the position P 2 is any position of 340 mm or more and 480 mm or less from the upper end of the mold 4, even if the molten metal surface of the molten steel 1 is any position, This satisfies the preferred conditions for the buried position of the thermocouple 7 in the casting direction.

次に、水平面(鋳造方向(z軸方向)に垂直な面)における熱電対7の埋設位置の好適な例を説明する。図3は、鋳型4をその上方から見た様子の一例を示す図である。スラブは、幅の方が厚みに比べて長いため、スラブを連続鋳造する場合、鋳型4は、長辺部4aと短辺部4bとを用いて構成される。長辺部4aおよび短辺部4bの外形は、概ね直方体の形状である。図3に示すように、鋳型4の水平断面において、長手方向の長さは、長辺部4aの方が短辺部4bよりも長い。2つの長辺部4aを、浸漬ノズル6を介して相互に対向するように配置すると共に、2つの短辺部4bを、浸漬ノズル6を介して相互に対向するように配置して、2つの長辺部4aおよび2つの短辺部4bにより概ね直方体の中空領域が形成されるように2つの長辺部4aおよび2つの短辺部4bを組み合わせることにより、鋳型4が構成される。   Next, a preferred example of the embedding position of the thermocouple 7 on a horizontal plane (a plane perpendicular to the casting direction (z-axis direction)) will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a state where the mold 4 is viewed from above. Since the width of the slab is longer than the thickness, when continuously casting the slab, the mold 4 is configured using the long side 4a and the short side 4b. The outer shape of the long side portion 4a and the short side portion 4b has a substantially rectangular parallelepiped shape. As shown in FIG. 3, in the horizontal section of the mold 4, the length in the longitudinal direction is longer at the long side 4a than at the short side 4b. The two long sides 4a are arranged so as to oppose each other via the immersion nozzle 6, and the two short sides 4b are arranged so as to oppose each other via the immersion nozzle 6. The mold 4 is formed by combining the two long sides 4a and the two short sides 4b such that the long side 4a and the two short sides 4b form a substantially rectangular hollow area.

このようなスラブを連続鋳造する場合の鋳型4においては、熱電対7を、短辺部4bの領域と、長辺部4aの短辺部側領域と、の少なくとも何れか一方の領域に埋設するのが好ましい。長辺部4aの短辺部側領域とは、長辺部4aの第1の位置から第2の位置までの範囲の領域である。長辺部4aの第1の位置は、長辺部4aの短辺部4bと接している位置のうち鋳型4の最も中心側の位置である。長辺部4aの第2の位置は、第1の位置から、鋳型4の幅方向(鋳型4の水平断面の長辺の方向)に沿って鋳型4の中心側に100mm離れた位置である。このように、水平面における熱電対7の埋設位置は、図3において、グレーで示す領域であるのが好ましい。尚、図3の長辺部4aの長手方向の両側の領域(短辺部4bの領域および長辺部4aの短辺部側領域の少なくとも何れか一方の領域)のそれぞれに熱電対7を配置すれば、図3の長辺部4aの長手方向の両側のそれぞれにおける割れ性ブレークアウトの予兆を予測することができるので好ましい。   In the mold 4 when such a slab is continuously cast, the thermocouple 7 is embedded in at least one of the region of the short side 4b and the region of the short side of the long side 4a. Is preferred. The short side portion side region of the long side portion 4a is a region in the range from the first position to the second position of the long side portion 4a. The first position of the long side 4a is a position closest to the center of the mold 4 among positions in contact with the short side 4b of the long side 4a. The second position of the long side 4a is a position 100 mm away from the first position toward the center of the mold 4 along the width direction of the mold 4 (the direction of the long side of the horizontal cross section of the mold 4). As described above, it is preferable that the embedment position of the thermocouple 7 on the horizontal plane is a region shown in gray in FIG. In addition, the thermocouple 7 is arranged in each of the regions on both sides in the longitudinal direction of the long side portion 4a in FIG. 3 (at least one of the region of the short side portion 4b and the short side portion of the long side portion 4a). This is preferable because it is possible to predict a sign of a breakable breakout on each of both sides in the longitudinal direction of the long side portion 4a in FIG.

前述した領域(短辺部4bの領域および長辺部4aの短辺部側領域)に熱電対7を配置するのが好ましいのは、当該領域付近の領域では、溶鋼1の流動や鋳型4における抜熱といった、溶鋼1の凝固に影響を与える因子は似通った状態になり、溶鋼1の流れや、モールドフラックス層3(パウダー)の厚みの変化が似通った傾向になるからである。   It is preferable to arrange the thermocouples 7 in the above-described regions (the region of the short side 4b and the region of the short side of the long side 4a). This is because factors that affect the solidification of the molten steel 1, such as heat removal, are in a similar state, and the flow of the molten steel 1 and the change in the thickness of the mold flux layer 3 (powder) tend to be similar.

尚、ビレットの幅および厚み(水平断面の縦横の長さ)は200mm以下になる。ブルームにも、幅および厚み(水平断面の縦横の長さ)が200mm以下にものがある。従って、これらを鋳片として連続鋳造する場合には、水平面における熱電対7の埋設位置は、鋳型4内の領域であればどの位置であってもよい。
以下、凝固シェル2の厚みをオンラインで導出する手法として<鋳型4内の凝固状態の推定方法>で説明した手法を用いると共に、熱電対7の埋設位置が<熱電対7の位置>で説明した位置であるものとして、本発明の鋳造状態判定装置100の実施形態を説明する。
In addition, the width and thickness (length and width of the horizontal cross section) of the billet are 200 mm or less. Some blooms have a width and a thickness (length in the horizontal and vertical directions) of 200 mm or less. Therefore, when these are continuously cast as cast pieces, the embedding position of the thermocouple 7 on the horizontal plane may be any position as long as it is a region within the mold 4.
Hereinafter, the method described in <Method of estimating solidification state in mold 4> was used as a method for online deriving the thickness of solidified shell 2 and the embedding position of thermocouple 7 was described in <Position of thermocouple 7>. An embodiment of the casting state determination device 100 of the present invention will be described as a position.

<鋳造状態判定装置100の実施形態>
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態を説明する。
図4は、鋳造状態判定装置100の機能的な構成の一例を示す図である。
[温度取得部401]
温度取得部401は、鋳造方向の埋設位置が相互に異なる複数の熱電対7で測定された温度を取得する。温度取得部401は、取得した温度を用いて補間処理および補外処理の少なくとも何れか一方を行うことにより、鋳造方向における鋳型4の温度分布を導出する。これにより、熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度Tc(t,z)が得られる。温度取得部401は、複数の熱電対7で測定された温度を0.01s以上、20s以下の間隔で取得するのが好ましい。複数の熱電対7で測定された温度の取得間隔(サンプリング間隔)を0.01s未満とすると、鋳型状態判定装置100のメモリ容量が足りなくなる。このため、処理がオーバーフローを起こす虞がある。また、複数の熱電対7で測定された温度の取得間隔を0.01s未満としても、割れ性ブレークアウトの予兆の検出精度は大きく向上しない。一方、複数の熱電対7で測定された温度の取得間隔が20sを上回ると、凝固シェル2の厚みsest(t,z)の導出間隔が大きくなる。このため、割れ性ブレークアウトの予兆の検出精度が低下する虞がある。
<Embodiment of casting state determination device 100>
(First embodiment)
First, a first embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the casting state determination device 100.
[Temperature acquisition unit 401]
The temperature acquisition unit 401 acquires temperatures measured by a plurality of thermocouples 7 whose embedding positions in the casting direction are different from each other. The temperature acquisition unit 401 derives the temperature distribution of the mold 4 in the casting direction by performing at least one of the interpolation process and the extrapolation process using the acquired temperature. Thereby, the temperature T c (t, z) of the mold 4 at the position where the thermocouple 7 is embedded is obtained. It is preferable that the temperature acquisition unit 401 acquires the temperatures measured by the plurality of thermocouples 7 at intervals of 0.01 s or more and 20 s or less. If the acquisition interval (sampling interval) of the temperature measured by the plurality of thermocouples 7 is less than 0.01 s, the memory capacity of the mold state determination device 100 becomes insufficient. For this reason, there is a possibility that the processing may overflow. In addition, even if the acquisition interval of the temperature measured by the plurality of thermocouples 7 is less than 0.01 s, the detection accuracy of the sign of the breakable breakout does not significantly improve. On the other hand, if the acquisition interval of the temperature measured by the plurality of thermocouples 7 exceeds 20 s, the derivation interval of the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 increases. For this reason, there is a possibility that the detection accuracy of the sign of the breakable breakout may decrease.

尚、鋳型4のサイズや物性値、および、鋳造対象となる溶鋼1の物性値に関し、事前に知ることのできる鋳型4の熱伝導率λm、鋳型4の内壁面からの熱電対7の埋め込み深さd1、熱電対7から冷却水5までの鋳型内壁面垂直方向の距離d2、鋳型4と冷却水5との間の熱伝達係数hw、凝固シェル2の比熱cs、凝固シェル2の密度ρs、凝固シェル2の熱伝導率λs、凝固潜熱L、および凝固温度Tsは既知とする。鋳造中に変化する可能性のある溶鋼1の温度T0、冷却水5の温度Tw、および鋳造速度Vcに関しては、平均的な値を用いることで既知とできるが、熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度Tcと同じく計測することが好ましい。 In addition, regarding the size and physical property value of the mold 4 and the physical property value of the molten steel 1 to be cast, the thermal conductivity λ m of the mold 4 and the embedding of the thermocouple 7 from the inner wall surface of the mold 4 can be known in advance. Depth d 1 , distance d 2 in the direction perpendicular to the inner wall surface of the mold from thermocouple 7 to cooling water 5, heat transfer coefficient h w between mold 4 and cooling water 5, specific heat c s of solidified shell 2, solidified shell It is assumed that the density ρ s of 2, the thermal conductivity λ s of the solidified shell 2, the latent heat of solidification L, and the solidification temperature T s are known. Temperature T 0 of the molten steel 1 that can change during casting, with respect to the temperature T w, and casting speed V c of the cooling water 5, can be known by using the average value, the embedding of the thermocouples 7 It is preferable to measure the same as the temperature Tc of the mold 4 at the depth position.

[熱流束導出部402]
熱流束導出部402は、温度取得部401で得られた、各熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度Tc(t,z)から式(48)を用いて、鋳型4を通過する熱流束qout(t,z)を導出する。
[鋳型内壁面温度導出部403]
鋳型内壁面温度導出部403は、温度取得部401で得られた、各熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度Tc(t,z)から式(47)を用いて、鋳型4の内壁面の温度Tm(t,z)を導出する。
[Heat flux deriving unit 402]
The heat flux deriving unit 402 converts the mold 4 from the temperature T c (t, z) of the mold 4 at the embedding depth position of each thermocouple 7 obtained by the temperature acquisition unit 401 by using Expression (48). Deriving the passing heat flux q out (t, z).
[Mold inner wall surface temperature deriving unit 403]
The mold inner wall surface temperature deriving unit 403 calculates the mold temperature from the temperature T c (t, z) of the mold 4 at the embedded depth position of each thermocouple 7 obtained by the temperature acquisition unit 401 by using the equation (47). The temperature T m (t, z) of the inner wall surface of No. 4 is derived.

[熱伝達係数導出部404]
熱伝達係数導出部404は、温度取得部401で得られた、熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度Tcと、熱流束導出部402で得られた、鋳型4を通過する熱流束qoutと、鋳型内壁面温度導出部403で得られた、鋳型4の内壁面の温度Tmとを用いて式(50)の最小化問題を解くことにより、熱伝達係数αest(t,z)、βest(t,z)を同時に導出(決定)する。
[Heat transfer coefficient deriving unit 404]
The heat transfer coefficient deriving unit 404 passes the temperature Tc of the mold 4 at the embedding depth position of the thermocouple 7 obtained by the temperature obtaining unit 401 and the mold 4 obtained by the heat flux deriving unit 402. By solving the minimization problem of the equation (50) using the heat flux q out and the temperature T m of the inner wall surface of the mold 4 obtained by the mold inner wall surface temperature deriving unit 403, the heat transfer coefficient α est ( t, z) and β est (t, z) are simultaneously derived (determined).

[凝固シェル厚導出部405]
凝固シェル厚導出部405は、鋳型内壁面温度導出部403で得られた、鋳型4の内壁面の温度Tmと、熱伝達係数導出部404で得られた、熱伝達係数αest(t,z)、βest(t,z)とを式(46)に適用して、凝固シェル2の厚みsest(t,z)および凝固シェル2の温度Test(t,z,x)を導出する。これにより、熱電対7による温度の測定時刻t、各熱電対7の鋳造方向の埋設位置zにおける凝固シェル2の厚みsest(t,z)が得られる。尚、凝固シェル2の温度Test(t,z,x)については必ずしも導出する必要はない。温度取得部401、熱流束導出部402、鋳型内壁面温度導出部403、熱伝達係数導出部404、凝固シェル厚導出部405における処理は、熱電対7で測定された温度が取得される度に繰り返し行われる。
[Solidified shell thickness deriving unit 405]
Solidified shell thickness deriving unit 405 obtained in-mold wall temperature derivation unit 403, and the temperature T m of a inner wall surface of the mold 4, resulting in heat transfer coefficient deriving unit 404, the heat transfer coefficient alpha est (t, z) and β est (t, z) are applied to equation (46) to derive the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 and the temperature T est (t, z, x) of the solidified shell 2. I do. Thereby, the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at the temperature measurement time t by the thermocouple 7 and the embedding position z of each thermocouple 7 in the casting direction is obtained. The temperature T est (t, z, x) of the solidified shell 2 does not necessarily need to be derived. The processes in the temperature acquisition unit 401, the heat flux derivation unit 402, the mold inner wall surface temperature derivation unit 403, the heat transfer coefficient derivation unit 404, and the solidified shell thickness derivation unit 405 are performed every time the temperature measured by the thermocouple 7 is acquired. It is repeated.

[相関係数導出部406]
相関係数導出部406は、所定時間分の凝固シェル2の厚みsest(t,z)が得られたか否かを判定する。そして、相関係数導出部406は、所定時間分の凝固シェル2の厚みsest(t,z)が得られると、鋳造方向の埋設位置が相互に異なる2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置のそれぞれにおける凝固シェル2の厚みsest(t,z)の相関係数を導出する。尚、以下の説明では、この相関係数を、必要に応じて凝固シェル厚み相関係数と称する。また、相関係数は、2変数の共分散を、2変数の標準偏差の積で割った値である。
[Correlation coefficient deriving unit 406]
The correlation coefficient deriving unit 406 determines whether or not the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 for a predetermined time has been obtained. Then, when the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 for a predetermined time is obtained, the correlation coefficient deriving unit 406 embeds the two thermocouples 7 in the casting direction in different casting directions from each other. A correlation coefficient of the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at each of the positions is derived. In the following description, this correlation coefficient will be referred to as a solidification shell thickness correlation coefficient as necessary. The correlation coefficient is a value obtained by dividing the covariance of two variables by the product of the standard deviations of the two variables.

鋳造状態判定装置100の起動後、所定時間が経過するまでは、凝固シェル厚み相関係数は導出されない。相関係数導出部406は、鋳造状態判定装置100の起動後、所定時間が経過すると、当該所定時間の間に凝固シェル厚導出部405で得られた、鋳造方向の埋設位置が相互に異なる2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置のそれぞれにおける凝固シェル2の厚みsest(t,z)から、当該所定の時間が経過した時刻における凝固シェル厚み相関係数を導出する。 The solidification shell thickness correlation coefficient is not derived until a predetermined time elapses after the activation of the casting state determination device 100. The correlation coefficient deriving unit 406 determines that the burying positions in the casting direction obtained by the solidified shell thickness deriving unit 405 during the predetermined time differ from each other when a predetermined time elapses after the activation of the casting state determination device 100. From the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at each of the embedding positions of the two thermocouples 7 in the casting direction, a solidified shell thickness correlation coefficient at the time when the predetermined time has elapsed is derived.

そして、相関係数導出部406は、凝固シェル厚導出部405で得られた、鋳造方向の埋設位置が相互に異なる2つの熱電対7の鋳造方向の位置のそれぞれにおける凝固シェル2の厚みsest(t,z)のうち、最も古い凝固シェル2の厚みsest(t,z)を破棄し、その他の凝固シェル2の厚みsest(t,z)を保持する。 Then, the correlation coefficient deriving unit 406 obtains the thickness s est of the solidified shell 2 at each of the positions in the casting direction of the two thermocouples 7, which are obtained by the solidified shell thickness deriving unit 405 and whose embedding positions in the casting direction are different from each other. Of the (t, z), the oldest thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 is discarded, and the other thicknesses s est (t, z) of the solidified shell 2 are retained.

その後、相関係数導出部406は、凝固シェル厚導出部405により、鋳造方向の埋設位置が異なる2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置のそれぞれにおける凝固シェル2の厚みsest(t,z)が新たに導出されると、当該凝固シェル2の厚みsest(t,z)を、保持しておいた凝固シェル2の厚みsest(t,z)に追加する。そして、相関関係導出部406は、それらの凝固シェル2の厚みsest(t,z)を用いて、凝固シェル2の厚みsest(t,z)が新たに導出された時刻における凝固シェル厚み相関係数を導出する。 Thereafter, the correlation coefficient deriving unit 406 uses the solidified shell thickness deriving unit 405 to set the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at each of the embedding positions in the casting direction of the two thermocouples 7 having different embedding positions in the casting direction. ) is the newly derived, adding the solidified shell 2 in the thickness s est (t, a z), the holding and which had been solidified shell 2 in the thickness s est (t, z). Then, the correlation relationship deriving section 406, their thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 with thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 is solidified shell thickness at the newly derived time Derive a correlation coefficient.

相関係数導出部406は、以上のような凝固シェル2の厚みsest(t,z)の破棄、保持、追加を、凝固シェル厚導出部405により凝固シェル2の厚みsest(t,z)が導出される度に繰り返し行うことにより、熱電対7で測定された温度の取得間隔(サンプリング間隔)で、各時刻における凝固シェル厚み相関係数を導出することができる。 The correlation coefficient deriving unit 406, as described above in the solidified shell 2 thickness s est (t, z) discarded, holding, add, solidified shell thickness deriving unit 405 by the solidified shell 2 thickness s est (t, z ) Is repeatedly performed each time が is derived, so that the solidification shell thickness correlation coefficient at each time can be derived at the temperature acquisition interval (sampling interval) of the temperature measured by the thermocouple 7.

本発明者らは、凝固シェル厚み相関係数の導出対象となる凝固シェル2の厚みsest(t,z)の鋳造方向の位置(鋳造方向の埋設位置が相互に異なる2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置)や、所定時間を適切に定めることにより、正常な鋳造状態であるときの凝固シェル厚み相関係数と、割れ性ブレークアウトの発生の予兆が生じているときの凝固シェル厚み相関係数とに明確な差がでるので好ましいという知見を得た。以下に、この点について説明する。 The present inventors have determined that the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 to be derived for the solidified shell thickness correlation coefficient in the casting direction (the two thermocouples 7 whose embedding positions in the casting direction are different from each other). The solidification shell thickness correlation coefficient in a normal casting state and the solidification shell thickness when a sign of the occurrence of crack breakout is generated by appropriately setting the burying position in the casting direction and the predetermined time. It was found that it was preferable because there was a clear difference from the correlation coefficient. Hereinafter, this point will be described.

まず、凝固シェル厚み相関係数の導出対象となる凝固シェル2の厚みsest(t,z)の鋳造方向の位置の間隔は、5mm以上、400mm以下であるのが好ましい。この間隔が5mmを下回ると、割れ性ブレークアウトの予兆が生じても凝固シェル厚み相関係数が略1になるため、割れ性ブレークアウトの予兆を検出することが容易でなくなる。一方、この間隔が400mmを上回ると、逆に、割れ性ブレークアウトが生じていなくても凝固シェル厚み相関係数が1を大きく下回るため、割れ性ブレークアウトの予兆を検出することが容易でなくなる。一般に、鋳造方向で相互に隣接する2つの熱電対7の鋳造方向における間隔は、5mm以上、400mm以下の範囲である。このため、凝固シェル厚み相関係数の導出対象となる凝固シェル2の厚みsest(t,z)の鋳造方向の位置として、鋳造方向で隣接する2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置を採用することができる。このようにする場合、鋳造方向の埋設位置が最も近い位置にある2つの熱電対7で測定された温度を用いて凝固シェル厚み相関係数を導出することになる。従って、正常な鋳造状態であるときの凝固シェル厚み相関係数と、割れ性ブレークアウトの予兆が発生したときの凝固シェル厚み相関係数との差を最大にすることができる。 First, it is preferable that the interval between positions in the casting direction of the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 from which the solidified shell thickness correlation coefficient is to be derived is 5 mm or more and 400 mm or less. If this interval is less than 5 mm, even if a sign of a breakable breakout occurs, the solidification shell thickness correlation coefficient becomes approximately 1, so that it is not easy to detect a sign of the breakable breakout. On the other hand, if this interval exceeds 400 mm, conversely, the solidification shell thickness correlation coefficient is much less than 1 even if no breakable breakout has occurred, so that it is not easy to detect a sign of the breakable breakout. . Generally, the interval in the casting direction between two thermocouples 7 adjacent to each other in the casting direction is in the range of 5 mm or more and 400 mm or less. For this reason, as the position in the casting direction of the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 from which the solidified shell thickness correlation coefficient is to be derived, the embedded position in the casting direction of two thermocouples 7 adjacent in the casting direction is set. Can be adopted. In this case, the solidification shell thickness correlation coefficient is derived using the temperatures measured by the two thermocouples 7 located closest to each other in the casting direction. Therefore, the difference between the solidified shell thickness correlation coefficient in a normal casting state and the solidified shell thickness correlation coefficient when a sign of crack breakout occurs can be maximized.

また、凝固シェル厚み相関係数の導出対象となる凝固シェル2の厚みsest(t,z)の鋳造方向の位置の組として、複数の組を予め設定するのが好ましい。複数の凝固シェル厚み相関係数を導出することにより、割れ性ブレークアウトの予兆の未検出および過検出を抑制することができるからである。例えば、鋳造方向の埋設位置が相互に異なる熱電対7の数が5つであり、鋳造方向の埋設位置が相互に異なる2つの熱電対7の鋳造方向の位置として、鋳造方向で相互に隣接する2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置を採用する場合、4組の位置が予め設定される。即ち、一番上の熱電対7の鋳造方向の埋設位置と、上から二番目の熱電対7の鋳造方向の埋設位置との組と、上から二番目の熱電対7の鋳造方向の埋設位置と、上から三番目の熱電対7の鋳造方向の埋設位置との組と、上から三番目の熱電対7の鋳造方向の埋設位置と、上から四番目の熱電対7の鋳造方向の埋設位置との組と、上から四番目の熱電対7の鋳造方向の埋設位置と、上から五番目の熱電対7の鋳造方向の埋設位置との組と、が予め設定される。以下では、凝固シェル厚み相関係数の導出対象となる凝固シェル2の厚みsest(t,z)の鋳造方向の位置の組として、鋳造方向で相互に隣接する2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置の組を予め設定する場合を例に挙げて説明する。 In addition, it is preferable that a plurality of sets are set in advance as sets of positions in the casting direction of the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 from which the solidified shell thickness correlation coefficient is to be derived. By deriving a plurality of solidification shell thickness correlation coefficients, it is possible to suppress undetected and overdetected signs of crack breakout. For example, the number of thermocouples 7 whose embedding positions in the casting direction are different from each other is five, and two thermocouples 7 whose embedding positions in the casting direction are different from each other are adjacent to each other in the casting direction as positions in the casting direction. When adopting the embedding positions of the two thermocouples 7 in the casting direction, four sets of positions are set in advance. That is, a set of the embedded position of the uppermost thermocouple 7 in the casting direction, the embedded position of the second thermocouple 7 from the top in the casting direction, and the embedded position of the second thermocouple 7 from the top in the casting direction. And a buried position in the casting direction of the third thermocouple 7 from the top, a buried position in the casting direction of the third thermocouple 7 from the top, and a buried position in the casting direction of the fourth thermocouple 7 from the top. A set of positions, a buried position of the fourth thermocouple 7 from the top in the casting direction, and a set of a buried position of the fifth thermocouple 7 from the top in the casting direction are preset. In the following, as a set of positions in the casting direction of the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 from which the solidification shell thickness correlation coefficient is to be derived, the casting direction of the two thermocouples 7 adjacent to each other in the casting direction will be described. The case where a set of the embedding positions is set in advance will be described as an example.

また、前述した所定の時間は、2分以上、20分以下の時間であるのが好ましい。凝固シェルの厚みsest(t,z)の相関の低下は、割れ性ブレークアウト以外の要因(例えば、溶鋼1の乱流)によっても発生する。従って、この時間が2分を下回ると、凝固シェル厚み相関係数の値が、割れ性ブレークアウトよりも、それ以外の要因に大きく影響を受ける虞がある。また、割れ性ブレークアウトの予兆を捉えることができなくなる虞がある。このため、割れ性ブレークアウトの予兆を検出することが容易でなくなる虞がある。 In addition, the above-mentioned predetermined time is preferably 2 minutes or more and 20 minutes or less. The decrease in the correlation between the thickness s est (t, z) of the solidified shell also occurs due to factors other than the breakable breakout (for example, turbulent flow of the molten steel 1). Therefore, if this time is less than 2 minutes, the value of the solidification shell thickness correlation coefficient may be more affected by other factors than the breakable breakout. In addition, there is a possibility that a sign of a breakable breakout cannot be captured. For this reason, it may not be easy to detect a sign of a breakable breakout.

一方、割れ性ブレークアウトの予兆が発生することにより凝固シェル厚み相関係数の値が乱れる期間はそれ程長くない。従って、この時間が20分を上回ると、凝固シェル厚み相関係数の値が、割れ性ブレークアウトよりも、正常な操業であるときの鋳造状態(凝固シェル2等の状態)に大きく影響を受ける虞がある。このため、割れ性ブレークアウトの予兆を検出することが容易でなくなる虞がある。   On the other hand, the period in which the value of the solidification shell thickness correlation coefficient is disturbed due to the occurrence of the sign of crack breakout is not so long. Therefore, when this time exceeds 20 minutes, the value of the solidification shell thickness correlation coefficient is more greatly affected by the casting state (the state of the solidification shell 2 and the like) during normal operation than by the breakable breakout. There is a fear. For this reason, it may not be easy to detect a sign of a breakable breakout.

[凝固シェル状態判定部407]
凝固シェル状態判定部407は、相関係数導出部406により得られた、凝固シェル厚み相関係数の値に基づいて、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定する。
本実施形態では、相関係数導出部406は、各時刻において、複数の凝固シェル厚み相関係数を導出する。従って、複数の凝固シェル厚み相関係数について、それらの時系列データが得られる。そこで、本実施形態では、凝固シェル状態判定部407は、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データを用いて、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定する。以下に、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データを用いた、割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無の判定方法の一例を説明する。
[Solidified shell state determination unit 407]
Based on the value of the solidified shell thickness correlation coefficient obtained by the correlation coefficient deriving unit 406, the solidified shell state determination unit 407 determines whether a sign of a breakable breakout has occurred.
In the present embodiment, the correlation coefficient deriving unit 406 derives a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients at each time. Therefore, time series data of a plurality of solidification shell thickness correlation coefficients is obtained. Therefore, in the present embodiment, the solidified shell state determining unit 407 determines whether or not a sign of a breakable breakout has occurred using the time-series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients. Hereinafter, an example of a method of determining whether or not a sign of a breakable breakout has occurred using time series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients will be described.

凝固シェル状態判定部407は、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データとして所定時間分の時系列データが得られたか否かを判定する。そして、凝固シェル状態判定部407は、複数の凝固シェル厚み相関係数の所定時間分の時系列データが得られると、当該時系列データに基づいて、複数の凝固シェル厚み相関係数のうち、前記所定時間において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定数以上であるか否かを判定する。凝固シェル状態判定部407は、前記所定時間において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定数以上である場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定し、そうでない場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないと判定する。   The solidified shell state determining unit 407 determines whether or not time series data for a predetermined time has been obtained as time series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients. Then, when the time-series data for the predetermined time of the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients is obtained, the solidified shell state determination unit 407, based on the time-series data, among the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients, At the predetermined time, it is determined whether or not the number of solidification shell thickness correlation coefficients below the threshold is equal to or greater than a predetermined number. The solidified shell state determination unit 407 determines that a sign of a breakable breakout has occurred when the number of solidified shell thickness correlation coefficients below the threshold is equal to or greater than a predetermined number in the predetermined time period, and is not so. In this case, it is determined that no sign of the breakable breakout has occurred.

鋳造状態判定装置100の起動後、所定時間が経過するまでは、割れ性ブレークアウトの予兆の有無の判定は行われない。凝固シェル状態判定部407は、鋳造状態判定装置100の起動後、所定時間が経過すると、当該所定時間の間に相関係数導出部406で得られた、複数の凝固シェル厚み相関係数を用いて、当該所定の時間が経過した時刻において割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定する。   After the activation of the casting state determination device 100, the determination of the presence or absence of a sign of a breakable breakout is not performed until a predetermined time has elapsed. The solidified shell state determination unit 407 uses a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients obtained by the correlation coefficient derivation unit 406 during the predetermined time after a predetermined time has elapsed after the activation of the casting state determination device 100. Then, it is determined whether or not a sign of a breakable breakout has occurred at the time when the predetermined time has elapsed.

そして、凝固シェル状態判定部407は、相関係数導出部406で得られた、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データのうち、最も古いデータを破棄し、その他のデータを保持する。
その後、凝固シェル状態判定部407は、相関係数導出部406により、複数の凝固シェル厚み相関係数が新たに導出されると、当該複数の凝固シェル厚み相関係数を保持しておいた複数の凝固シェル厚み相関係数に追加して、それらを用いて、複数の凝固シェル厚み相関係数が新たに導出された時刻において割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定する。
Then, the solidified shell state determination unit 407 discards the oldest data among the time series data of the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients obtained by the correlation coefficient derivation unit 406, and retains other data.
Thereafter, when the correlation coefficient deriving unit 406 newly derives a plurality of solidification shell thickness correlation coefficients, the solidification shell state determination unit 407 holds the plurality of solidification shell thickness correlation coefficients. Are used in addition to the solidification shell thickness correlation coefficients described above to determine whether or not a sign of a breakable breakout has occurred at a time when a plurality of solidification shell thickness correlation coefficients are newly derived.

凝固シェル状態判定部407は、このような複数の凝固シェル厚み相関係数の破棄、保持、追加を、相関係数導出部406により複数の凝固シェル厚み相関係数が導出される度に繰り返し行うことにより、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを、複数の熱電対7で測定された温度の取得間隔(サンプリング間隔)で判定することができる。   The solidified shell state determination unit 407 repeatedly discards, retains, and adds the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients each time the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients are derived by the correlation coefficient derivation unit 406. This makes it possible to determine whether or not a sign of a breakable breakout has occurred based on the temperature acquisition intervals (sampling intervals) measured by the plurality of thermocouples 7.

以上の判定に用いられる、所定時間、閾値、および所定数は、例えば、連続鋳造設備ごとに行われるキャリブレーションにより予め設定される。例えば、以下のようにして所定時間、閾値、および所定数を予め設定することができる。
まず、連続鋳造設備を実際に操業して、割れ性ブレークアウトが発生した場合と、そうでない場合とのそれぞれについて、凝固シェル厚み相関係数の時系列データを収集する。そして、割れ性ブレークアウトが発生したときの凝固シェル厚み相関係数の時系列データと、割れ性ブレークアウトが発生していないときの凝固シェル厚み相関係数の時系列データと、を見比べて、前述した所定時間、閾値、および所定数としてどのような値が適切であるのかを定める。例えば、所定時間として10分、閾値として0.75、所定数として3を採用することができる。尚、閾値としては、凝固シェル厚み相関係数の導出対象となる凝固シェル2の厚みsest(t,z)の鋳造方向の位置の組の間隔(凝固シェル厚み相関係数を導出するために用いる2つの熱電対7の鋳造方向の間隔)が短いほど大きな値を採用するのが好ましい。
The predetermined time, threshold value, and predetermined number used for the above determination are set in advance by, for example, calibration performed for each continuous casting facility. For example, a predetermined time, a threshold value, and a predetermined number can be set in advance as follows.
First, the continuous casting facility is actually operated, and time series data of the solidification shell thickness correlation coefficient is collected for each of the case where the breakage breakout occurs and the case where it does not. Then, comparing the time-series data of the solidification shell thickness correlation coefficient when the breakable breakout occurs and the time-series data of the solidification shell thickness correlation coefficient when the breakage breakout does not occur, What values are appropriate as the above-mentioned predetermined time, threshold value, and predetermined number are determined. For example, 10 minutes can be used as the predetermined time, 0.75 as the threshold, and 3 as the predetermined number. As the threshold value, the interval between sets of positions in the casting direction of the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 from which the solidified shell thickness correlation coefficient is to be derived (for deriving the solidified shell thickness correlation coefficient). It is preferable to adopt a larger value as the distance between the two thermocouples 7 used in the casting direction is shorter.

[出力部408]
出力部408は、凝固シェル状態判定部407により、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定されると、そのことを示す情報を出力する。この情報の出力の形態は、例えば、コンピュータディスプレイへの表示、鋳造状態判定装置100の外部、内部の記憶媒体への記憶、および外部装置への送信の少なくとも何れか1つにより実現される。尚、出力部408は、凝固シェル状態判定部407により、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないと判定された場合に、そのことを示す情報を出力してもよい。
[Output unit 408]
When the solidification shell state determination unit 407 determines that a sign of a breakable breakout has occurred, the output unit 408 outputs information indicating that. The output form of this information is realized by, for example, at least one of display on a computer display, external storage of the casting state determination device 100, storage in an internal storage medium, and transmission to an external device. Note that the output unit 408 may output information indicating that the solidified shell state determination unit 407 has determined that no sign of breakable breakout has occurred.

[動作フローチャート]
次に、図5のフローチャートを参照しながら、鋳造状態判定装置100による鋳造状態判定方法の一例を説明する。尚、図5のフローチャートは、温度取得部401により、鋳造方向の位置が異なる複数の熱電対7で測定された温度が取得される度に、繰り返し実行されるものとする。また、前述した計算で使用する既知の値については、図5のフローチャートの開始前に得られているものとする。
[Operation flowchart]
Next, an example of a casting state determination method by the casting state determination device 100 will be described with reference to a flowchart of FIG. Note that the flowchart of FIG. 5 is repeatedly executed each time the temperature acquired by the plurality of thermocouples 7 having different positions in the casting direction is acquired by the temperature acquisition unit 401. It is assumed that the known values used in the above-described calculation are obtained before the start of the flowchart in FIG.

まず、ステップS501において、温度取得部401は、鋳造方向の位置が異なる複数の熱電対7で測定された温度を取得し、各熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度Tc(t,z)を取得する。 First, in step S501, the temperature acquisition unit 401 acquires the temperatures measured by the plurality of thermocouples 7 having different positions in the casting direction, and the temperature T c of the mold 4 at the embedded depth position of each thermocouple 7 ( t, z).

次に、ステップS502において、熱流束導出部402は、ステップS501で得られた、各熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度Tc(t,z)から式(48)を用いて、鋳型4を通過する熱流束qout(t,z)を導出する。
次に、ステップS503において、鋳型内壁面温度導出部403は、ステップS501で得られた、各熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度Tc(t,z)から式(47)を用いて、鋳型4の内壁面の温度Tm(t,z)を導出する。
Next, in step S502, the heat flux deriving unit 402 uses the equation (48) based on the temperature T c (t, z) of the mold 4 at the embedded depth position of each thermocouple 7 obtained in step S501. Then, a heat flux q out (t, z) passing through the mold 4 is derived.
Next, in step S503, the mold inner wall surface temperature deriving unit 403 calculates the equation (47) from the temperature T c (t, z) of the mold 4 at the embedded depth position of each thermocouple 7 obtained in step S501. Is used to derive the temperature T m (t, z) of the inner wall surface of the mold 4.

次に、ステップS504において、熱伝達係数導出部404は、ステップS501で得られた、各熱電対7の埋め込み深さ位置での鋳型4の温度Tcと、ステップS502で得られた、鋳型4を通過する熱流束qoutと、ステップS503で得られた、鋳型4の内壁面の温度Tmとを用いて式(50)の最小化問題を解くことにより、熱伝達係数αest(t,z)、βest(t,z)を同時に決定する。 Next, in step S504, the heat transfer coefficient deriving unit 404 determines the temperature Tc of the mold 4 at the embedded depth position of each thermocouple 7 obtained in step S501 and the mold 4 obtained in step S502. Is used to solve the minimization problem of the equation (50) by using the heat flux q out passing through the equation and the temperature T m of the inner wall surface of the mold 4 obtained in step S503, so that the heat transfer coefficient α est (t, z) and β est (t, z) are determined simultaneously.

次に、ステップS505において、凝固シェル厚導出部405は、ステップS503で得られた、鋳型4の内壁面の温度Tmと、ステップS504で得られた、熱伝達係数αest(t,z)、βest(t,z)とを式(46)に適用して、凝固シェル2の厚みsest(t,z)を導出し、各熱電対7の鋳造方向の埋設位置zにおける凝固シェル2の厚みsest(t,z)を導出する。 Next, in step S505, the solidified shell thickness deriving unit 405 obtained in step S503, the temperature T m of a inner wall surface of the mold 4, obtained in step S504, the heat transfer coefficient α est (t, z) , Β est (t, z) are applied to equation (46) to derive the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2, and the solidified shell 2 at the embedding position z of each thermocouple 7 in the casting direction. The thickness s est (t, z) is derived.

次に、ステップS506において、相関係数導出部406は、所定時間(例えば、2分以上20分以下の時間)分の凝固シェル2の厚みsest(t,z)が得られたか否かを判定する。この判定の結果、所定時間分の凝固シェル2の厚みsest(t,z)が得られていない場合、図5のフローチャートによる処理が終了する。一方、所定時間分の凝固シェル2の厚みsest(t,z)が得られている場合、処理は、ステップS507に進む。 Next, in step S506, the correlation coefficient deriving unit 406 determines whether or not the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 for a predetermined time (for example, 2 minutes or more and 20 minutes or less) has been obtained. judge. If the result of this determination is that the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 for the predetermined time has not been obtained, the processing according to the flowchart of FIG. 5 ends. On the other hand, when the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 for the predetermined time has been obtained, the process proceeds to step S507.

次に、ステップS507において、鋳造方向の埋設位置が相互に異なる2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置のそれぞれにおける、凝固シェル2の厚みsest(t,z)の相関係数(凝固シェル厚み相関係数)を導出する。本実施形態では、鋳造方向の埋設位置が相互に異なる2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置の組として、複数の組が予め設定されている。従って、1回のステップS507の処理で、複数の凝固シェル厚み相関係数が導出される。 Next, in step S507, the correlation coefficient (solidification shell) of the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at each of the embedding positions in the casting direction of the two thermocouples 7 having different embedding positions in the casting direction is different from each other. Thickness correlation coefficient) is derived. In the present embodiment, a plurality of sets are set in advance as a set of burying positions in the casting direction of two thermocouples 7 having different burying positions in the casting direction. Therefore, a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients are derived by one process of step S507.

次に、ステップS508において、凝固シェル状態判定部407は、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データとして所定時間(例えば、10分)分の時系列データが得られたか否かを判定する。この判定の結果、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データとして所定時間分の時系列データが得られていない場合、図5のフローチャートによる処理が終了する。一方、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データとして所定時間分の時系列データが得られている場合、処理は、ステップS509に進む。   Next, in step S508, the solidified shell state determination unit 407 determines whether time series data for a predetermined time (for example, 10 minutes) has been obtained as time series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients. . If the result of this determination is that time series data for a predetermined time has not been obtained as time series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients, the processing in the flowchart of FIG. 5 ends. On the other hand, if time series data for a predetermined time has been obtained as time series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients, the process proceeds to step S509.

次に、ステップS509において、凝固シェル状態判定部407は、複数の凝固シェル厚み相関係数のうち、前記所定時間(例えば、10分間)において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定数以上であるか否かを判定する。この判定の結果、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定数以上でない場合、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないとし、図5のフローチャートによる処理が終了する。   Next, in step S509, the solidified shell state determination unit 407 determines that the number of solidified shell thickness correlation coefficients that is less than the threshold for the predetermined time (for example, 10 minutes) among the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients is predetermined. It is determined whether the number is equal to or more than the number. If the result of this determination is that the number of solidification shell thickness correlation coefficients below the threshold is not greater than or equal to the predetermined number, it is determined that no sign of crack breakout has occurred, and the process in the flowchart of FIG. 5 ends.

一方、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定数以上である場合、処理は、ステップS510に進む。
次に、ステップS510において、出力部408は、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していることを示す情報を出力する。そして、図5のフローチャートによる処理が終了する。尚、ステップS509において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定数以上でないと判定された場合に、出力部408は、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないことを示す情報を出力してもよい。
On the other hand, when the number of the solidification shell thickness correlation coefficients below the threshold is equal to or greater than the predetermined number, the process proceeds to step S510.
Next, in step S510, the output unit 408 outputs information indicating that a sign of a breakable breakout has occurred. Then, the processing according to the flowchart in FIG. 5 ends. When it is determined in step S509 that the number of solidification shell thickness correlation coefficients below the threshold is not equal to or greater than the predetermined number, the output unit 408 outputs information indicating that no sign of crack breakout has occurred. May be output.

[実施例]
試験用の鋳型を用いて実際の操業を模擬し、当該鋳型に埋め込まれた熱電対で測定された温度を本実施形態の鋳造状態判定装置100に与えて前述した処理により、凝固シェル厚み相関係数の時系列データを得た。位置P1から位置P2までの範囲に鋳造方向において20mm間隔で15個の熱電対を配置し、位置P2よりも下方に4個の熱電対を配置した。鋳型4の下端から300mm以内の位置に配置される熱電対の数は1個とした。また、各熱電対は、鋳型の短辺部の幅方向および厚み方向の中央の位置に配置した。
[Example]
The actual operation was simulated using the test mold, and the temperature measured by the thermocouple embedded in the mold was given to the casting state determination device 100 of the present embodiment, and the solidification shell thickness phase relationship was obtained by the above-described processing. A number of time series data were obtained. 15 thermocouples arranged at 20mm intervals in the casting direction in the range from position P 1 to the position P 2, were placed four thermocouples below the position P 2. The number of thermocouples arranged at a position within 300 mm from the lower end of the mold 4 was one. Each thermocouple was disposed at the center of the short side of the mold in the width direction and the thickness direction.

鋳造状態判定装置100における解析条件として、熱電対7の温度の取得間隔を1sとした。また、4分間分の凝固シェル2の厚みsest(t,z)から凝固シェル厚み相関係数を導出した(相関係数導出部406の判定に用いられる所定時間を4分とした)。また、10分間の間に、3個以上の凝固シェル厚み相関係数が0.75未満になると、割れ性ブレークアウトの予兆が発生するものとした(凝固シェル状態判定部407の判定に用いられる所定時間を10分、閾値を0.75、所定数を3とした)。 As an analysis condition in the casting state determination device 100, the acquisition interval of the temperature of the thermocouple 7 was set to 1 s. Further, a solidification shell thickness correlation coefficient was derived from the thickness s est (t, z) of the solidification shell 2 for four minutes (the predetermined time used for the determination by the correlation coefficient derivation unit 406 was four minutes). Further, if the thickness correlation coefficient of three or more solidified shells becomes less than 0.75 within 10 minutes, a sign of crack breakout is assumed to be generated (used for the judgment of the solidified shell state judgment unit 407). The predetermined time was 10 minutes, the threshold was 0.75, and the predetermined number was 3).

図6〜図8にその結果を示す。
図6(a)は、前述した15個の熱電対のうち、上から5番目の熱電対の埋設位置における凝固シェル2の厚みsest(t,z)と、上から6番目の熱電対の埋設位置における凝固シェル2の厚みsest(t,z)との相関係数(凝固シェル厚み相関係数)を示す。
同様に、図6(b)、図7(a)、図7(b)、図8(a)、図8(b)は、前述した15個の熱電対のうち、上から6、7番目、7、8番目、8、9番目、9、10番目、10、11番目の熱電対の埋設位置における凝固シェル2の厚みsest(t,z)の相関係数(凝固シェル厚み相関係数)を示す。
6 to 8 show the results.
FIG. 6A shows the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at the embedded position of the fifth thermocouple from the top among the 15 thermocouples described above, and the thickness of the sixth thermocouple from the top. The correlation coefficient (solidified shell thickness correlation coefficient) with the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at the embedding position is shown.
Similarly, FIGS. 6 (b), 7 (a), 7 (b), 8 (a), and 8 (b) show the sixth and seventh thermocouples from the top among the 15 thermocouples described above. , 7, 8, 8, 9, 9, 10, 10, and 11, the correlation coefficient of the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at the embedded position (solidified shell thickness correlation coefficient) ).

図6〜図8において、エッジ割れ範囲とは、割れ性ブレークアウトの予兆が発生している時間帯を示す。割れ性ブレークアウトが発生したタイミングは、4800sである。尚、図6〜図8では、この4800sのタイミングで発生した割れ性ブレークアウトによる溶鋼の漏れは少量であり、割れ性ブレークアウトは(操業条件を変更することなく自然に)解消したケースを示す。よって、割れ性ブレークアウトの発生後も凝固シェル厚み相関係数の導出を継続している。
図7(b)、図8(a)、および図8(b)に示すように3200s〜3800sの間において、3個の凝固シェル厚み相関係数が0.75未満となっており、この期間は、エッジ割れ範囲に含まれる。従って、割れ性ブレークアウトの予兆が発生するタイミングに対応して、3個の凝固シェル厚み相関係数が0.75未満となっていることが分かる。
また、図6(a)において、他要因範囲で示す期間において、相関係数(凝固シェル厚み相関係数)が0.75より大きく下回っている。しかしながら、図6(b)、図7(a)、図7(b)、図8(a)、および図8(b)に示すように、この期間において、その他の相関係数(凝固シェル厚み相関係数)は0.75を下回っていない。このため、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているとは判定されない。よって、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していることが過検出されることが抑制されることが分かる。
6 to 8, the edge crack range indicates a time zone in which a sign of a breakable breakout occurs. The timing at which the breakable breakout occurs is 4800 s. Note that FIGS. 6 to 8 show a case in which a small amount of molten steel leaks due to the breakable breakout generated at the timing of 4800 s, and the breakable breakout is eliminated (naturally without changing the operating conditions). . Therefore, the derivation of the solidification shell thickness correlation coefficient is continued even after the occurrence of crack breakout.
As shown in FIG. 7B, FIG. 8A, and FIG. 8B, the three solidified shell thickness correlation coefficients are less than 0.75 during 3200s to 3800s, Is included in the edge crack range. Accordingly, it can be seen that the three solidified shell thickness correlation coefficients are less than 0.75, corresponding to the timing at which a sign of crack breakout occurs.
In FIG. 6A, the correlation coefficient (solidified shell thickness correlation coefficient) is significantly lower than 0.75 in the period indicated by the other factor range. However, as shown in FIG. 6 (b), FIG. 7 (a), FIG. 7 (b), FIG. 8 (a) and FIG. Correlation coefficient) does not fall below 0.75. For this reason, it is not determined that a sign of crack breakout has occurred. Therefore, it can be seen that overdetection of the occurrence of the sign of crack breakout is suppressed.

[まとめ]
以上のように本実施形態では、鋳造状態判定装置100は、鋳造方向における埋設位置が相互に異なる2つの熱電対7の埋設位置における凝固シェル2の厚みの相関係数(凝固シェル厚み相関係数)を複数導出する。そして、鋳造状態判定装置100は、所定時間において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定数以上である場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定し、そうでない場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないと判定する。従って、割れ性ブレークアウトが発生する際の凝固シェルの挙動を推測して、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定することができる。よって、湯面レベルや、熱電対7で測定された温度そのものや、熱流束そのものといった、割れ性ブレークアウトに対する間接的な評価指標を用いる場合よりも、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを精度よく判定することができる。連続鋳造工程において割れ性ブレークアウトが発生するか否かを精度よくオンラインで予測することができる。
[Summary]
As described above, in the present embodiment, the casting state determination device 100 determines the correlation coefficient (solidification shell thickness correlation coefficient) of the thickness of the solidified shell 2 at the embedded positions of the two thermocouples 7 whose embedded positions in the casting direction are different from each other. ) Are derived. Then, when the number of solidification shell thickness correlation coefficients below the threshold is equal to or greater than a predetermined number in a predetermined time, the casting state determination device 100 determines that a sign of crack breakout has occurred, and does not determine that. In this case, it is determined that no sign of the breakable breakout has occurred. Therefore, it is possible to estimate the behavior of the solidified shell when the breakable breakout occurs, and determine whether or not a sign of the breakable breakout has occurred. Therefore, a sign of a breakable breakout occurs more than when using an indirect evaluation index for the breakable breakout, such as the level of the molten metal, the temperature itself measured by the thermocouple 7, and the heat flux itself. Can be accurately determined. It is possible to accurately predict online whether or not a breakable breakout occurs in the continuous casting process.

[変形例]
本実施形態のように、複数の凝固シェル厚み相関係数を導出し、それらを用いて、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定すれば、割れ性ブレークアウトの予兆の検出精度を向上させることができるので好ましい。しかしながら、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定するために用いる凝固シェル厚み相関係数の数は1つであってもよい。例えば、鋳型4の構造や特性等により、割れ性ブレークアウトの予兆を顕著に表す凝固シェルの鋳造方向の範囲が特定される場合には、当該範囲内の2つの位置における凝固シェル2の厚みから凝固シェル相関係数を導出し、当該凝固シェル相関係数が閾値を下回る場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定してもよい。
また、鋳造方向における2つの位置における凝固シェル2の厚みの相関を示す指標を用いて、割れ性ブレークアウトが発生するか否かを判定していれば、必ずしも前述した相関係数を用いなくてもよい。例えば、共分散を用いてもよい。また、鋳造方向における2つの位置における凝固シェル2の厚みの相関を示す指標として、本実施形態で説明した相関係数の逆数を用いる場合には、当該指標が、閾値を上回るか否かを判定することになる。
[Modification]
As in the present embodiment, a plurality of solidification shell thickness correlation coefficients are derived, and if they are used to determine whether or not a sign of a breakable breakout has occurred, a sign of a breakable breakout is detected. This is preferable because accuracy can be improved. However, the number of solidification shell thickness correlation coefficients used to determine whether or not a sign of crack breakout has occurred may be one. For example, when the range in the casting direction of the solidified shell that remarkably indicates a sign of a breakable breakout is specified by the structure, characteristics, and the like of the mold 4, the thickness of the solidified shell 2 at two positions within the range is determined. A solidification shell correlation coefficient may be derived, and if the solidification shell correlation coefficient is less than a threshold value, it may be determined that a sign of a breakable breakout has occurred.
Further, if it is determined whether or not a breakable breakout occurs using an index indicating a correlation between the thicknesses of the solidified shells 2 at two positions in the casting direction, the correlation coefficient described above is not necessarily used. Is also good. For example, covariance may be used. When the reciprocal of the correlation coefficient described in the present embodiment is used as an index indicating the correlation between the thickness of the solidified shell 2 at two positions in the casting direction, it is determined whether the index exceeds a threshold. Will do.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を説明する。
第1の実施形態では、凝固シェル厚み相関係数と閾値とを比較することにより、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布(ヒストグラム)に基づいて、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定する。このように本実施形態と第1の実施形態とは、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かの判定基準が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図8に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
The first embodiment has been described by taking as an example a case where it is determined whether or not a sign of a breakable breakout has occurred by comparing a solidification shell thickness correlation coefficient with a threshold. On the other hand, in the present embodiment, it is determined based on the frequency distribution (histogram) of the solidification shell thickness correlation coefficient whether or not a sign of a breakable breakout has occurred. As described above, the present embodiment is mainly different from the first embodiment in the criterion for determining whether or not the sign of the breakable breakout has occurred. Therefore, in the description of the present embodiment, the same portions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.

図9は、鋳造状態判定装置100の機能的な構成の一例を示す図である。
[温度取得部401〜相関係数導出部406]
温度取得部401、熱流束導出部402、鋳型内壁面温度導出部403、熱伝達係数導出部404、凝固シェル厚導出部405、および相関係数導出部406は、第1の実施形態で説明したものと同じ機能で実現することができる。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the casting state determination device 100.
[Temperature acquisition unit 401 to correlation coefficient derivation unit 406]
The temperature acquisition unit 401, the heat flux derivation unit 402, the mold inner wall surface temperature derivation unit 403, the heat transfer coefficient derivation unit 404, the solidified shell thickness derivation unit 405, and the correlation coefficient derivation unit 406 have been described in the first embodiment. It can be realized with the same functions as the ones.

[凝固シェル状態判定部907]
凝固シェル状態判定部907は、相関係数導出部406により、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データとして所定時間分の時系列データが得られたか否かを判定する。そして、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データとして所定時間分の時系列データが得られると、凝固シェル状態判定部907は、当該複数の凝固シェル厚み相関係数のそれぞれについて、当該凝固シェル厚み相関係数の所定時間分の時系列データを用いて、当該凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を導出(作成)する。このとき、凝固シェル状態判定部907は、凝固シェル厚み相関係数を対数目盛で表示する片対数グラフで、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を表す。また、凝固シェル厚み相関係数の階級(ビン)の幅は、0.01以上且つ0.1以下とするのが好ましい。ここでは、頻度分布として相対頻度分布を用いた例を挙げて説明する。相対頻度分布とは、ここでは、横軸を凝固シェル厚み相関係数、縦軸を凝固シェル厚み相関係数の各階級に属する相対頻度で示す片対数グラフを意味する(尚、相対頻度とは、各階級に属する個数を全個数で割った値である。このことは、以下の説明でも同じである)。尚、頻度分布として相対頻度分布に代えて絶対頻度分布(縦軸を相対頻度ではなく、各階級に属する個数そのもの(絶対頻度)を用いた頻度分布)を用いてもよい。
[Solidified shell state determination unit 907]
The solidified shell state determining unit 907 determines whether the correlation coefficient deriving unit 406 has obtained time series data for a predetermined time as time series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients. Then, when the time series data for a predetermined time is obtained as the time series data of the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients, the solidified shell state determination unit 907 performs the solidification for each of the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients. The frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient is derived (created) using the time-series data for the predetermined time of the shell thickness correlation coefficient. At this time, the solidified shell state determination unit 907 represents the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient in a semilogarithmic graph that displays the solidified shell thickness correlation coefficient on a logarithmic scale. The width of the class (bin) of the solidification shell thickness correlation coefficient is preferably 0.01 or more and 0.1 or less. Here, an example in which a relative frequency distribution is used as the frequency distribution will be described. Here, the relative frequency distribution means a semi-logarithmic graph in which the horizontal axis represents the solidification shell thickness correlation coefficient and the vertical axis represents the relative frequency belonging to each class of the solidification shell thickness correlation coefficient. , The number belonging to each class divided by the total number. This is the same in the following description.) As the frequency distribution, an absolute frequency distribution (a frequency distribution using the number itself (absolute frequency) belonging to each class instead of the relative frequency on the vertical axis) may be used instead of the relative frequency distribution.

凝固シェル状態判定部907は、複数の凝固シェル厚み相関係数のそれぞれについて、片対数グラフにおける値から、凝固シェル厚み相関係数の頻度を、当該凝固シェル厚み相関係数の一次関数で表した線形式を、回帰分析等の手法により導出し、当該線形式(一次関数)の傾きを導出する。以下の説明では、この傾きを、必要に応じて、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きと称する。第1の実施形態で説明したように、凝固シェル厚み相関係数の値が低下すると、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると推測することができる。従って、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布において、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きが小さいということは、値が小さい凝固シェル厚み相関係数の発生頻度が多いことを示す。また、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を片対数グラフとして表すのは、一般に、相対的に小さい値の凝固シェル厚み相関係数の発生頻度は、相対的に大きい値(1に近い値)の凝固シェル厚み相関係数の発生頻度に比べて極端に少ないため、凝固シェル厚み相関係数と、その頻度との関係を所定の関数で明瞭に表現することが容易ではないからである。   The solidified shell state determination unit 907 expressed the frequency of the solidified shell thickness correlation coefficient as a linear function of the solidified shell thickness correlation coefficient from the value in the semilog graph for each of the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients. The linear form is derived by a method such as regression analysis, and the slope of the linear form (linear function) is derived. In the following description, this inclination will be referred to as the inclination of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient, if necessary. As described in the first embodiment, when the value of the solidification shell thickness correlation coefficient decreases, it can be estimated that a sign of a breakable breakout has occurred. Therefore, in the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient, a small slope of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient indicates that the occurrence frequency of the solidification shell thickness correlation coefficient having a small value is high. In addition, the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient is represented as a semilogarithmic graph. Generally, the frequency of occurrence of the relatively small solidification shell thickness correlation coefficient is a relatively large value (a value close to 1). This is because the frequency of occurrence of the solidification shell thickness correlation coefficient is extremely small as compared with the above, and it is not easy to clearly express the relationship between the solidification shell thickness correlation coefficient and the frequency by a predetermined function.

尚、凝固シェル状態判定部907は、片対数グラフを明示的に作成しなくてもよい。即ち、凝固シェル状態判定部907は、凝固シェル厚み相関係数の頻度の対数をとり(例えば、常用対数をとる場合、凝固シェル厚み相関係数の頻度をYとするとlog10Yを導出し)、凝固シェル厚み相関係数と、当該凝固シェル厚み相関係数の頻度の対数とにより定まる点の値から、凝固シェル厚み相関係数の頻度を、当該凝固シェル厚み相関係数の一次関数で表す線形式を、回帰分析等の手法により導出すればよい。 Note that the solidified shell state determination unit 907 does not need to explicitly create a semilogarithmic graph. That is, the solidified shell state determination unit 907 calculates the logarithm of the frequency of the solidified shell thickness correlation coefficient (for example, when the common logarithm is used, when the frequency of the solidified shell thickness correlation coefficient is Y, log 10 Y is derived). From the value of a point determined by the solidified shell thickness correlation coefficient and the logarithm of the frequency of the solidified shell thickness correlation coefficient, the frequency of the solidified shell thickness correlation coefficient is represented by a linear function of the solidified shell thickness correlation coefficient. The linear form may be derived by a method such as regression analysis.

凝固シェル状態判定部907は、以上のようにして得られた複数の凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの代表値を導出する。代表値としては、平均値、中央値、または最頻値を用いることができる。そして、凝固シェル状態判定部907は、このようにして導出した代表値を下回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上であるか否かを判定する。凝固シェル状態判定部907は、代表値を下回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上である場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定し、そうでない場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないと判定する。   The solidified shell state determination unit 907 derives a representative value of the slope of the frequency distribution of the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients obtained as described above. As the representative value, an average value, a median value, or a mode value can be used. Then, the solidified shell state determination unit 907 determines whether the number of gradients of the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient that is lower than the representative value thus derived is equal to or greater than a predetermined value. The solidified shell state determination unit 907 determines that a sign of crack breakout has occurred when the number of gradients of the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient that is less than the representative value is equal to or greater than a predetermined value. Otherwise, it is determined that no sign of breakable breakout has occurred.

鋳造状態判定装置100の起動後、所定時間が経過するまでは、割れ性ブレークアウトの予兆の有無の判定は行われない。凝固シェル状態判定部907は、鋳造状態判定装置100の起動後、所定時間が経過すると、当該所定時間の間に相関係数導出部406で得られた、複数の凝固シェル厚み相関係数を用いて、当該所定の時間が経過した時刻において割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定する。   After the activation of the casting state determination device 100, the determination of the presence or absence of a sign of a breakable breakout is not performed until a predetermined time has elapsed. The solidified shell state determination unit 907 uses a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients obtained by the correlation coefficient derivation unit 406 during the predetermined time after the activation of the casting state determination device 100 for a predetermined time. Then, it is determined whether or not a sign of a breakable breakout has occurred at the time when the predetermined time has elapsed.

そして、凝固シェル状態判定部907は、相関係数導出部406で得られた、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データのうち、最も古いデータを破棄し、その他のデータを保持する。
その後、凝固シェル状態判定部907は、相関係数導出部406により、複数の凝固シェル厚み相関係数が新たに導出されると、当該複数の凝固シェル厚み相関係数を保持しておいた複数の凝固シェル厚み相関係数に追加して、それらを用いて、複数の凝固シェル厚み相関係数が新たに導出された時刻において割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定する。
Then, the solidified shell state determining unit 907 discards the oldest data among the time series data of the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients obtained by the correlation coefficient deriving unit 406, and retains other data.
Thereafter, when a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients are newly derived by the correlation coefficient deriving unit 406, the solidified shell state determination unit 907 stores the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients. Are used in addition to the solidification shell thickness correlation coefficients described above to determine whether or not a sign of a breakable breakout has occurred at a time when a plurality of solidification shell thickness correlation coefficients are newly derived.

凝固シェル状態判定部907は、このような複数の凝固シェル厚み相関係数の破棄、保持、追加を、相関係数導出部406により複数の凝固シェル厚み相関係数が導出される度に繰り返し行うことにより、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを、複数の熱電対7で測定された温度の取得間隔(サンプリング間隔)で判定することができる。   The solidified shell state determination unit 907 repeatedly discards, retains, and adds such a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients each time the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients are derived by the correlation coefficient derivation unit 406. This makes it possible to determine whether or not a sign of a breakable breakout has occurred based on the temperature acquisition intervals (sampling intervals) measured by the plurality of thermocouples 7.

以上の判定に用いられる、所定時間および所定数としては、連続鋳造設備ごとに行われるキャリブレーションにより予め設定される。例えば、以下のようにして所定時間および所定数を予め設定することができる。
まず、連続鋳造設備を実際に操業して、割れ性ブレークアウトが発生した場合と、そうでない場合とのそれぞれについて、凝固シェル厚み相関係数の発生頻度の傾きを導出する。そして、割れ性ブレークアウトが発生したときの凝固シェル厚み相関係数の発生頻度の傾きと、割れ性ブレークアウトが発生していないときの凝固シェル厚み相関係数の発生頻度の傾きとを見比べて、前述した所定時間および所定数としてどのような値が適切であるのかを定める。例えば、所定時間として10分、所定数として3を採用することができる。
The predetermined time and the predetermined number used for the above determination are set in advance by calibration performed for each continuous casting facility. For example, a predetermined time and a predetermined number can be set in advance as follows.
First, the continuous casting equipment is actually operated, and the gradient of the frequency of occurrence of the solidification shell thickness correlation coefficient is derived for each of the cases where a breakable breakout occurs and the case where it does not. Then, compare the slope of the frequency of occurrence of the solidification shell thickness correlation coefficient when a breakable breakout occurs with the slope of the frequency of occurrence of the solidification shell thickness correlation coefficient when the breakage breakout does not occur. What value is appropriate as the predetermined time and the predetermined number is determined. For example, 10 minutes can be used as the predetermined time and 3 can be used as the predetermined number.

[出力部908]
出力部908は、凝固シェル状態判定部907により、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定されると、そのことを示す情報を出力する。この情報の出力の形態は、例えば、コンピュータディスプレイへの表示、鋳造状態判定装置100の外部、内部の記憶媒体への記憶、および外部装置への送信の少なくとも何れか1つにより実現される。尚、出力部908は、凝固シェル状態判定部907により、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないと判定された場合に、そのことを示す情報を出力してもよい。
[Output unit 908]
When the solidified shell state determination unit 907 determines that a sign of a breakable breakout has occurred, the output unit 908 outputs information indicating that. The output form of this information is realized by, for example, at least one of display on a computer display, external storage of the casting state determination device 100, storage in an internal storage medium, and transmission to an external device. Note that the output unit 908 may output information indicating that the solidified shell state determination unit 907 has determined that no sign of breakable breakout has occurred.

[動作フローチャート]
次に、図10のフローチャートを参照しながら、鋳造状態判定装置100による鋳造状態判定方法の一例を説明する。尚、図10のフローチャートは、温度取得部401により、鋳造方向の位置が異なる複数の熱電対7で測定された温度が取得される度に、繰り返し実行されるものとする。また、前述した計算で使用する既知の値については、図10のフローチャートの開始前に得られているものとする。
[Operation flowchart]
Next, an example of a casting state determination method by the casting state determination apparatus 100 will be described with reference to a flowchart of FIG. Note that the flowchart of FIG. 10 is repeatedly executed each time the temperature acquisition unit 401 acquires the temperatures measured by the plurality of thermocouples 7 having different positions in the casting direction. It is assumed that the known values used in the above-described calculation are obtained before the start of the flowchart of FIG.

ステップS501〜S507の処理は、図5のステップS501〜S507の処理と同じである。
ステップS507の処理の後、ステップS1001に進む。ステップS1001において、凝固シェル状態判定部907は、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データとして所定時間(例えば、10分)分の時系列データが得られたか否かを判定する。この判定の結果、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データとして所定時間分の時系列データが得られていない場合、図10のフローチャートによる処理が終了する。一方、複数の凝固シェル厚み相関係数の時系列データとして所定時間分の時系列データが得られている場合、処理は、ステップS1002に進む。
The processing of steps S501 to S507 is the same as the processing of steps S501 to S507 in FIG.
After the processing in step S507, the process proceeds to step S1001. In step S1001, the solidified shell state determination unit 907 determines whether time series data for a predetermined time (for example, 10 minutes) has been obtained as time series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients. If the result of this determination is that time series data for a predetermined time has not been obtained as time series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients, the processing in the flowchart of FIG. 10 ends. On the other hand, if time series data for a predetermined time has been obtained as time series data of a plurality of solidified shell thickness correlation coefficients, the process proceeds to step S1002.

次に、ステップS1002において、凝固シェル状態判定部907は、複数の凝固シェル厚み相関係数のそれぞれについて、凝固シェル厚み相関係数の所定時間分の時系列データを用いて、当該凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を導出(作成)する。このとき、凝固シェル状態判定部907は、頻度分布における凝固シェル厚み相関係数の頻度の値を、対数で表す。   Next, in step S1002, the solidified shell state determination unit 907 uses, for each of the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients, time-series data for a predetermined time of the solidified shell thickness correlation coefficient to determine the solidified shell thickness phase coefficient. Deriving (creating) a frequency distribution of relation numbers. At this time, the solidified shell state determination unit 907 expresses the value of the frequency of the solidified shell thickness correlation coefficient in the frequency distribution by a logarithm.

次に、ステップS1003において、凝固シェル状態判定部907は、ステップS1002で得られた、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布に基づいて、対数で表された凝固シェル厚み相関係数の頻度を、当該凝固シェル厚み相関係数の一次関数で表す線形式の傾き(凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾き)を導出する。1回のステップS507の処理で、複数の凝固シェル厚み相関係数が導出されるので、1回のステップS1003の処理で、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きとして、複数の凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きが導出される。   Next, in step S1003, the solidified shell state determination unit 907 calculates the frequency of the solidified shell thickness correlation coefficient expressed in logarithm based on the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient obtained in step S1002, The linear gradient (the gradient of the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient) represented by a linear function of the solidified shell thickness correlation coefficient is derived. Since a plurality of solidification shell thickness correlation coefficients are derived in one process of step S507, a plurality of solidification shell thickness correlations are calculated in one process of step S1003 as a gradient of a frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient. The slope of the frequency distribution of the correlation coefficient is derived.

次に、ステップS1004において、凝固シェル状態判定部907は、ステップS1003で得られた、複数の凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの代表値を導出する。
次に、ステップS1005において、凝固シェル状態判定部907は、ステップS1003で導出された凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きのうち、代表値を下回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上であるか否かを判定する。この判定の結果、代表値を下回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上でない場合、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないとし、図10のフローチャートによる処理が終了する。
Next, in step S1004, the solidified shell state determination unit 907 derives a representative value of the slope of the frequency distribution of the plurality of solidified shell thickness correlation coefficients obtained in step S1003.
Next, in step S1005, the solidification shell state determination unit 907 determines the inclination of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient that is less than the representative value among the inclinations of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient derived in step S1003. It is determined whether or not the number is greater than or equal to a predetermined value. As a result of this determination, if the number of slopes of the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient that is less than the representative value is not equal to or greater than the predetermined value, it is determined that no sign of crack breakout has occurred, and the processing in the flowchart of FIG. finish.

一方、代表値を下回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上である場合、処理は、ステップS1006に進む。
次に、ステップS1006において、出力部908は、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していることを示す情報を出力する。そして、図10のフローチャートによる処理が終了する。尚、ステップS1005において、代表値を下回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上でないと判定された場合に、出力部908は、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないことを示す情報を出力してもよい。
On the other hand, if the number of gradients of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient that is less than the representative value is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to step S1006.
Next, in step S1006, the output unit 908 outputs information indicating that a sign of a breakable breakout has occurred. Then, the processing according to the flowchart in FIG. 10 ends. If it is determined in step S1005 that the number of slopes of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient that is less than the representative value is not equal to or greater than the predetermined value, the output unit 908 generates a sign of a breakable breakout. Alternatively, information indicating that the information has not been output may be output.

[実施例]
第1の実施形態の[実施例]で得られた凝固シェル厚み相関係数の時系列データから、本実施形態で説明した処理により、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布(階級の幅は0.05)を導出した(凝固シェル厚み相関係数の時系列データについては図6〜図8を参照)。本実施例では、10分間の間に、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きとして3個以上の傾きが平均値を下回ると、割れ性ブレークアウトの予兆が発生するものとした(凝固シェル状態判定部907の判定に用いられる所定時間を10分、所定数を3、代表値を平均値とした)。その他の鋳造状態判定装置100における解析条件は、第1の実施形態の[実施例]で説明したものと同じである。
[Example]
From the time-series data of the solidification shell thickness correlation coefficient obtained in [Example] of the first embodiment, the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient (class width is 0) by the processing described in the present embodiment. .05) (see FIGS. 6 to 8 for time series data of the solidification shell thickness correlation coefficient). In this example, if three or more slopes of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient fall below the average value within 10 minutes, a sign of a breakable breakout is generated (solidification shell thickness). The predetermined time used for the determination by the state determination unit 907 is 10 minutes, the predetermined number is 3, and the representative value is an average value.) The other analysis conditions in the casting state determination device 100 are the same as those described in [Example] of the first embodiment.

図11〜図13にその結果を示す。
図11(a)は、第1の実施形態の[実施例]で説明した15個の熱電対のうち、上から5番目の熱電対の位置における凝固シェル2の厚みsest(t,z)と、上から6番目の熱電対の位置における凝固シェル2の厚みsest(t,z)との相関係数(凝固シェル厚み相関係数)の頻度分布を示す。
同様に、図11(b)、図12(a)、図12(b)、図13(a)、図13(b)は、第1の実施形態の[実施例]で説明した15個の熱電対のうち、上から6、7番目、7、8番目、8、9番目、9、10番目、10、11番目の熱電対の埋設位置における凝固シェル2の厚みsest(t,z)の相関係数(凝固シェル厚み相関係数)の頻度分布を示す。
11 to 13 show the results.
FIG. 11A shows the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at the position of the fifth thermocouple from the top among the 15 thermocouples described in [Example] of the first embodiment. And a frequency distribution of a correlation coefficient (solidified shell thickness correlation coefficient) between the thickness and the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at the position of the sixth thermocouple from the top.
Similarly, FIGS. 11 (b), 12 (a), 12 (b), 13 (a), and 13 (b) show the fifteen pieces described in [Example] of the first embodiment. Among the thermocouples, the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at the embedded position of the sixth, seventh, seventh, eighth, ninth, ninth, tenth, tenth, and eleventh thermocouples from the top 2 shows a frequency distribution of a correlation coefficient (solidification shell thickness correlation coefficient) of the above.

図11〜図13において、グラフ1101、1111、1201、1211、1301、1311は、健全部に対するグラフを示し、図6〜図8に示すエッジ割れ範囲および他要因範囲以外の同一の期間における凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を示す。グラフ1102、1112、1202、1212、1302、1312は、割れ部(割れ性ブレークアウトによる割れ部)に対するグラフを示し、エッジ割れ範囲の期間における凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を示す。グラフ1103、1113、1203、1213、1303、1313は、図6(a)に示す他要因範囲の期間における凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を示す。また、グラフ1104、1114、1204、1214、1304、1314は、全ての凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの平均値を示す。   11 to 13, graphs 1101, 1111, 1201, 1211, 1301, and 1311 show graphs for a healthy portion, and are solidified shells in the same period other than the edge crack range and other factor ranges shown in FIGS. 6 to 8. 9 shows a frequency distribution of a thickness correlation coefficient. Graphs 1102, 1102, 1202, 1212, 1302, and 1312 show graphs for cracks (cracks due to crack breakout) and show the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient during the edge crack range. Graphs 1103, 1103, 1203, 1213, 1303, and 1313 show the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient during the period of the other factor range shown in FIG. Graphs 1104, 1114, 1204, 1214, 1304, and 1314 show the average values of the slopes of the frequency distributions of all the solidified shell thickness correlation coefficients.

図12(b)、図13(a)、および図13(b)において、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布(グラフ1212、1302、1312)の傾きが、全ての凝固シェル厚み相関係数の頻度分布(グラフ1214、1304、1314)の傾きの平均値を下回った。従って、割れ性ブレークアウトの予兆が発生するタイミングに対応して、3個の凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きが、全ての凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの平均値を下回っていることが分かる。   12 (b), 13 (a), and 13 (b), the slope of the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient (graphs 1212, 1302, 1312) indicates that the slope of all the solidified shell thickness correlation coefficients is equal. It was lower than the average value of the slope of the frequency distribution (graphs 1214, 1304, 1314). Accordingly, the slopes of the frequency distributions of the three solidified shell thickness correlation coefficients correspond to the average values of the slopes of the frequency distributions of all the solidified shell thickness correlation coefficients, corresponding to the timing at which the sign of crack breakout occurs. You can see that it is below.

また、図11(a)において、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布(グラフ1103)の傾き(図6(a)に示す他要因範囲の期間における凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾き)は、全ての凝固シェル厚み相関係数の頻度分布(グラフ1104)の傾きの平均値を下回る。しかしながら、図11(b)、図12(a)、図12(b)、図13(a)、および図13(b)に示すように、この期間において、その他の凝固シェル厚み相関係数の頻度分布(グラフ1113、1203、1213、1303、1313)の傾きは、全ての凝固シェル厚み相関係数の頻度分布(グラフ1114、1204、1214、1304、1314)の傾きの平均値を下回っていない。このため、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているとは判定されない。よって、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していることが過検出されることが抑制されることが分かる。   Also, in FIG. 11A, the slope of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient (graph 1103) (the slope of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient during the period of the other factor range shown in FIG. 6A). Is lower than the average value of the slopes of the frequency distributions of all the solidified shell thickness correlation coefficients (graph 1104). However, as shown in FIG. 11 (b), FIG. 12 (a), FIG. 12 (b), FIG. 13 (a) and FIG. The slope of the frequency distribution (graphs 1113, 1203, 1213, 1303, and 1313) is not lower than the average of the slopes of the frequency distributions (graphs 1114, 1204, 1214, 1304, and 1314) of all the solidified shell thickness correlation coefficients. . For this reason, it is not determined that a sign of crack breakout has occurred. Therefore, it can be seen that overdetection of the occurrence of the sign of crack breakout is suppressed.

[まとめ]
以上のように本実施形態では、鋳造状態判定装置100は、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きを複数導出し、それらの代表値を下回る傾きが所定数以上ある場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定し、そうでない場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないと判定する。このようにしても第1の実施形態で説明したのと同様の効果を得ることができる。
[Summary]
As described above, in the present embodiment, the casting state determination apparatus 100 derives a plurality of slopes of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient, and when there are a predetermined number or more of slopes below the representative value, the crack breakage. It is determined that a sign of out has occurred, and otherwise, it is determined that a sign of breakable breakout has not occurred. Even in this case, the same effect as that described in the first embodiment can be obtained.

[変形例]
本実施形態のように、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きを複数導出し、それらを用いて、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定すれば、割れ性ブレークアウトの予兆の検出精度を向上させることができるので好ましい。しかしながら、割れ性ブレークアウトの予兆が発生しているか否かを判定するために用いる凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数は1つであってもよい。図14は、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の変形例を示す図である。第1の実施形態の[変形例]の項で説明したように、鋳型4の構造や特性等により、割れ性ブレークアウトの予兆を顕著に表す凝固シェルの鋳造方向の範囲が特定される場合には、当該範囲内の2つの位置における凝固シェル2の厚みから凝固シェル相関係数を導出し、当該凝固シェル相関係数の頻度分布の傾きを導出し、当該凝固シェル相関係数の頻度分布の傾きが閾値を下回る場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定してもよい。
[Modification]
As in the present embodiment, a plurality of gradients of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient are derived, and by using them, it is determined whether or not a sign of a breakable breakout has occurred. It is preferable because the detection accuracy of the sign of the sign can be improved. However, the number of gradients in the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient used to determine whether or not a sign of crack breakout has occurred may be one. FIG. 14 is a diagram showing a modification of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient. As described in the [Modification] of the first embodiment, when the range of the casting direction of the solidified shell that significantly indicates the sign of the breakable breakout is specified by the structure, characteristics, and the like of the mold 4. Derives a solidification shell correlation coefficient from the thickness of the solidification shell 2 at two positions within the range, derives a gradient of a frequency distribution of the solidification shell correlation coefficient, and calculates a frequency distribution of the solidification shell correlation coefficient. When the inclination is less than the threshold, it may be determined that a sign of a breakable breakout has occurred.

図14は、第1の実施形態の[実施例]で説明した15個の熱電対のうち、上から5、11番目の熱電対の位置における凝固シェル2の厚みsest(t,z)の相関係数(凝固シェル厚み相関係数)の頻度分布を示す。尚、図14におけるグラフ1401は、図11〜図13におけるグラフ1101、1111、1201、1211、1301、1311と同じ内容であり、グラフ1402は、図11〜図13におけるグラフ1102、1112、1202、1212、1302、1312と同じ内容であり、グラフ1403は、図11〜図13におけるグラフ1103、1113、1203、1213、1303、1313と同じ内容である。図13に示すように、鋳造方向における熱電対の位置が離れると、凝固シェル2の厚みの相関に乱れが生じるが、凝固シェル厚み相関係数が小さいと、その頻度は、割れ部(グラブ1302、1312を参照)の方が健全部(グラフ1301、1311を参照)よりも大きくなる傾向は捉えられる。従って、凝固シェル厚み相関係数を導出する際に、必ずしも、鋳造方向で隣接する2つの熱電対7の鋳造方向の埋設位置を採用する必要はない。 FIG. 14 shows the thickness s est (t, z) of the solidified shell 2 at the positions of the fifth and eleventh thermocouples from the top among the fifteen thermocouples described in [Example] of the first embodiment. 4 shows a frequency distribution of a correlation coefficient (solidification shell thickness correlation coefficient). The graph 1401 in FIG. 14 has the same contents as the graphs 1101, 1111, 1201, 1211, 1301, and 1311 in FIGS. 11 to 13, and the graph 1402 is the graph 1102, 1102, and 1202 in FIGS. The contents are the same as 1212, 1302, and 1312, and the graph 1403 has the same contents as the graphs 1103, 1103, 1203, 1213, 1303, and 1313 in FIGS. As shown in FIG. 13, when the position of the thermocouple in the casting direction is far away, the correlation of the thickness of the solidified shell 2 is disturbed. , 1312) is larger than the healthy part (see graphs 1301, 1311). Therefore, when deriving the solidification shell thickness correlation coefficient, it is not always necessary to adopt the embedded position of the two thermocouples 7 adjacent in the casting direction in the casting direction.

また、本実施形態では、凝固シェル厚み相関係数を対数目盛で表示する片対数グラフで、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を表す場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、両対数グラフで、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を表してもよい(凝固シェル厚み相関係数に対しても対数をとるようにしてもよい)。また、対数をとらずに凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を表してもよい。また、傾きではなく、例えば、所定値以下の凝固シェル厚み相関係数の頻度の総和が閾値を上回る場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定してもよい。   Further, in the present embodiment, the case where the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient is represented by a semilogarithmic graph that displays the solidified shell thickness correlation coefficient on a logarithmic scale has been described as an example. However, this is not necessary. For example, a logarithmic graph may be used to represent the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient (the logarithm of the solidified shell thickness correlation coefficient may be taken). Further, the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient may be represented without taking the logarithm. Alternatively, for example, when the sum of the frequencies of the solidification shell thickness correlation coefficient that is equal to or less than the predetermined value exceeds the threshold value, it may be determined that the sign of the breakable breakout has occurred.

また、本実施形態では、凝固シェル厚み相関係数の頻度を、当該凝固シェル厚み相関係数の一次関数で表した線形式を用いる場合を例に挙げて説明した。これに対し、凝固シェル厚み相関係数を、当該凝固シェル厚み相関係数の頻度の一次関数で表した線形式を用いることとし、当該線形式の傾きを、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きと称することとする場合、凝固シェル状態判定部907は、ステップS1005において、代表値を上回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上であるか否かを判定することになる。   In the present embodiment, the case where the frequency of the solidification shell thickness correlation coefficient is represented by a linear function expressed by a linear function of the solidification shell thickness correlation coefficient has been described as an example. On the other hand, the solidification shell thickness correlation coefficient is assumed to be a linear function expressed by a linear function of the frequency of the solidification shell thickness correlation coefficient, and the slope of the linear form is determined by the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient. In step S1005, the solidified shell state determination unit 907 determines whether the number of gradients in the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient that exceeds the representative value is equal to or greater than a predetermined value. Will do.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態を説明する。本実施形態では、割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無の判定基準として、第1の実施形態で説明した判定基準と、第2の実施形態で説明した判定基準とを組み合わせる場合について説明する。従って、本実施形態の説明において、第1〜第2の実施形態と同一の部分については、図1〜図12に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described. In this embodiment, a case will be described in which the criterion described in the first embodiment and the criterion described in the second embodiment are combined as a criterion for determining whether or not a sign of a breakable breakout has occurred. Therefore, in the description of the present embodiment, the same portions as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.

本実施形態の鋳造状態判定装置100の機能的な構成は、図9に示したものと同じもので実現することができる。
ただし、凝固シェル状態判定部907は、第1の実施形態で説明した凝固シェル状態判定部407と同様に、所定時間において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定数以上であるか否かを判定する。即ち、本実施形態では、凝固シェル状態判定部907は、割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定するために、第1の判定と第2の判定を行う。
The functional configuration of the casting state determination device 100 of the present embodiment can be realized by the same configuration as that shown in FIG.
However, similarly to the solidified shell state determination unit 407 described in the first embodiment, the solidified shell state determination unit 907 determines whether the number of solidified shell thickness correlation coefficients below the threshold is equal to or greater than a predetermined number in a predetermined time. Determine whether or not. That is, in the present embodiment, the solidified shell state determination unit 907 performs the first determination and the second determination in order to determine whether a sign of a breakable breakout has occurred.

第1の判定は、代表値を下回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上であるか否かの判定である。第2の判定は、所定時間において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定値以上であるか否かの判定である。
凝固シェル状態判定部907は、第1の判定において、代表値を下回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上である場合、または、第2の判定において、所定時間において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定値以上である場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定し、そうでない場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないと判定する。
The first determination is a determination as to whether or not the number of slopes of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient that is less than the representative value is equal to or greater than a predetermined value. The second determination is a determination as to whether or not the number of solidification shell thickness correlation coefficients below the threshold is equal to or greater than a predetermined value in a predetermined time.
In the first determination, the solidified shell state determination unit 907 determines whether the number of gradients of the frequency distribution of the solidified shell thickness correlation coefficient that is less than the representative value is equal to or greater than a predetermined value, or in the second determination, a predetermined time. In the case where the number of solidification shell thickness correlation coefficients below the threshold value is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that a sign of a breakable breakout has occurred, and if not, a sign of a breakable breakout occurs. It is determined that it has not been performed.

本実施形態の鋳造状態判定装置100による鋳造状態判定方法は、例えば、図10のフローチャートにおいて、ステップS1005でNOと判定されると、図5のステップS509の判定を行い、当該ステップS509でYESと判定されると、図10のステップS1006に進み、当該ステップS509でNOと判定されると、図10のフローチャートによる処理が終了するようにすることにより実現される。
以上のようにすれば、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していることを、より確実に予測することができる。
In the casting state determination method by the casting state determination device 100 of the present embodiment, for example, in the flowchart of FIG. 10, if “NO” is determined in step S1005, the determination in step S509 of FIG. 5 is performed, and “YES” is determined in step S509. If it is determined, the process proceeds to step S1006 in FIG. 10. If NO in step S509, the process according to the flowchart in FIG. 10 is completed.
In this way, it is possible to more reliably predict that a sign of a breakable breakout has occurred.

また、凝固シェル状態判定部907は、このようにすることに代えて、第1の判定において、代表値を下回る凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きの数が、所定値以上であり、且つ、第2の判定において、所定時間において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定値以上である場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していると判定し、そうでない場合に、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していないと判定してもよい。このようにすれば、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していることが過検出されることを、より確実に抑制することができる。
例えば、割れ性ブレークアウトの予兆が発生していることの過検出と未検出のどちらをより確実に抑制したいかに応じて、第1の判定と第2の判定との少なくとも何れか一方の判定基準を選択すればよい。
また、第1、第2の実施形態の[変形例]の項で説明した判定基準を組み合わせてもよい。
In addition, instead of doing so, the solidification shell state determination unit 907 determines in the first determination that the number of slopes of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient that is less than the representative value is equal to or greater than a predetermined value, In the second determination, when the number of solidification shell thickness correlation coefficients below the threshold is equal to or more than a predetermined value for a predetermined time, it is determined that a sign of crack breakout has occurred, and if not, Alternatively, it may be determined that no sign of crack breakout has occurred. With this configuration, it is possible to more reliably suppress the occurrence of the sign of the breakable breakout from being overdetected.
For example, a criterion for at least one of the first determination and the second determination is determined depending on whether it is desired to more reliably suppress over-detection or non-detection of the occurrence of the sign of crack breakout. You just have to select
Further, the determination criteria described in the section “Modifications” of the first and second embodiments may be combined.

尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
The embodiments of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. Further, a computer-readable recording medium on which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, and the like can be used.
Further, the embodiments of the present invention described above are merely examples of specific embodiments for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. Things. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features.

<請求項との関係>
以下に、請求項の記載と実施形態の記載との関係の一例を説明する。尚、請求項の記載が実施形態の記載に限定されないことは前述した通りである。
(請求項1、5、9〜14)
測温手段は、例えば、熱電対7を用いることにより実現される。
温度取得手段は、例えば、温度取得部401を用いることにより実現される。
凝固シェル厚導出手段は、例えば、凝固シェル厚導出部405を用いることにより実現される。
鋳造方向における2つの位置での前記凝固シェルの厚みの相関を示す指標は、例えば、凝固シェル厚み相関係数を用いることにより実現される。
相関導出手段は、例えば、相関係数導出部406を用いることにより実現される。
判定手段は、例えば、凝固シェル状態判定部407、907を用いることにより実現される。
(請求項2、6)
請求項2、6は、例えば、第1の実施形態に対応し、前記指標と、閾値とを比較した結果に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定することは、例えば、複数の凝固シェル厚み相関係数のうち、所定時間において、閾値を下回る凝固シェル厚み相関係数の数が所定数以上であるか否かを判定することにより実現される。
(請求項3〜4、7〜8)
請求項3〜4、7〜8は、例えば、第2の実施形態、第3の実施形態に対応し、前記指標と、当該指標の頻度との関係は、例えば、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布を用いることにより実現される。
前記関係を線形式で表現した場合の傾きは、例えば、凝固シェル厚み相関係数の頻度分布の傾きを用いることにより実現される。
(請求項14)
熱伝達係数導出手段は、例えば、熱伝達係数導出部404を用いることにより実現される。
<Relationship with claims>
Hereinafter, an example of the relationship between the description in the claims and the description in the embodiment will be described. As described above, the description of the claims is not limited to the description of the embodiment.
(Claims 1, 5, 9 to 14)
The temperature measuring means is realized, for example, by using the thermocouple 7.
The temperature acquisition unit is realized by using, for example, the temperature acquisition unit 401.
The solidified shell thickness deriving unit is realized, for example, by using the solidified shell thickness deriving unit 405.
The index indicating the correlation between the thickness of the solidified shell at two positions in the casting direction is realized by using, for example, a solidified shell thickness correlation coefficient.
The correlation deriving unit is realized by using the correlation coefficient deriving unit 406, for example.
The determination unit is realized by using, for example, the solidified shell state determination units 407 and 907.
(Claims 2 and 6)
Claims 2 and 6 correspond to, for example, the first embodiment, and determining whether or not the sign of the breakable breakout has occurred based on a result of comparing the index with a threshold value includes, for example, This is realized by determining whether or not the number of solidification shell thickness correlation coefficients below a threshold is equal to or greater than a predetermined number in a predetermined time among a plurality of solidification shell thickness correlation coefficients.
(Claims 3-4, 7-8)
Claims 3 to 4 and 7 to 8 correspond to, for example, the second embodiment and the third embodiment, and the relationship between the index and the frequency of the index is, for example, the solidification shell thickness correlation coefficient. This is realized by using a frequency distribution.
The inclination when the relationship is expressed in a linear form is realized by using, for example, the inclination of the frequency distribution of the solidification shell thickness correlation coefficient.
(Claim 14)
The heat transfer coefficient deriving unit is realized by using, for example, the heat transfer coefficient deriving unit 404.

1:溶鋼、2:凝固シェル、3:モールドフラックス層、4:鋳型、5:冷却水、6:浸漬ノズル、7:熱電対、100:鋳造状態判定装置、401:温度取得部、402:熱流束導出部、403:鋳型内壁面温度導出部、404:熱伝達係数導出部、405:凝固シェル厚導出部、406:相関係数導出部、407、907:凝固シェル状態判定部、408、908:出力部   1: molten steel, 2: solidified shell, 3: mold flux layer, 4: mold, 5: cooling water, 6: immersion nozzle, 7: thermocouple, 100: casting state determination device, 401: temperature acquisition unit, 402: heat flow Bundle derivation unit, 403: Mold inner wall surface temperature derivation unit, 404: Heat transfer coefficient derivation unit, 405: Solidified shell thickness derivation unit, 406: Correlation coefficient derivation unit, 407, 907: Solidified shell state determination unit, 408, 908 : Output section

Claims (16)

連続鋳造工程における割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定する鋳造状態判定装置であって、
鋳型に埋設された複数の測温手段であって、鋳造方向における位置が相互に異なる複数の測温手段で測定された温度を取得する温度取得手段と、
前記温度取得手段により所定時間内の複数の時刻に取得された温度を用いて、前記鋳造方向における複数の位置での凝固シェルの厚みを前記所定時間内の複数の時刻のそれぞれにおいて導出する凝固シェル厚導出手段と、
前記鋳造方向における2つの位置での前記凝固シェルの厚みの相関を示す指標を導出する相関導出手段と、
前記相関導出手段により導出された前記指標に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする鋳造状態判定装置。
A casting state determination device that determines whether or not a sign of crack breakout has occurred in a continuous casting process,
A plurality of temperature measurement means buried in the mold, the temperature acquisition means to obtain the temperature measured by a plurality of temperature measurement means different in position in the casting direction,
A solidified shell that derives the thickness of the solidified shell at a plurality of positions in the casting direction at each of a plurality of times within the predetermined time, using the temperatures obtained at a plurality of times within a predetermined time by the temperature obtaining means. Thickness deriving means,
Correlation deriving means for deriving an index indicating a correlation between the thickness of the solidified shell at two positions in the casting direction,
Based on the index derived by the correlation deriving means, determining means for determining the presence or absence of a sign of the breakable breakout,
A casting state determination device comprising:
前記判定手段は、前記相関導出手段により導出された前記指標と、閾値とを比較した結果に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定することを特徴とする請求項1に記載の鋳造状態判定装置。   The method according to claim 1, wherein the determining unit determines whether or not a sign of the breakable breakout has occurred based on a result of comparing the index derived by the correlation deriving unit with a threshold. The casting state determination device according to any one of the preceding claims. 前記判定手段は、前記相関導出手段により導出された前記指標と、当該指標の頻度との関係に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定することを特徴とする請求項1または2に記載の鋳造状態判定装置。   2. The method according to claim 1, wherein the determining unit determines whether or not a sign of the breakable breakout occurs based on a relationship between the index derived by the correlation deriving unit and a frequency of the index. Or the casting state determination device according to 2. 前記判定手段は、前記関係を線形式で表現した場合の傾きを導出し、導出した傾きと、閾値とを比較した結果に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定することを特徴とする請求項3に記載の鋳造状態判定装置。   The determining unit derives a slope when the relationship is expressed in a linear form, and determines whether or not the sign of the breakable breakout has occurred based on a result of comparing the derived slope with a threshold. The casting state judging device according to claim 3, characterized in that: 前記相関導出手段は、前記2つの位置の組として、少なくとも何れか一方の位置が相互に異なる複数の組のそれぞれについて、当該2つの位置における前記凝固シェルの厚みの相関を示す指標を導出し、
前記判定手段は、前記相関導出手段により導出された前記複数の組に対する前記指標に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定することを特徴とする請求項1に記載の鋳造状態判定装置。
The correlation deriving means, as the set of the two positions, for each of a plurality of sets at least one of which is different from each other, to derive an index indicating the correlation of the thickness of the solidified shell at the two positions,
2. The casting according to claim 1, wherein the determination unit determines whether or not a sign of the breakable breakout has occurred based on the indices for the plurality of sets derived by the correlation derivation unit. 3. State determination device.
前記判定手段は、前記相関導出手段により導出された前記複数の組に対する前記指標と、閾値とをそれぞれ比較した結果に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定することを特徴とする請求項5に記載の鋳造状態判定装置。   The determining means determines whether or not the sign of the breakable breakout has occurred based on a result of comparing each of the indices for the plurality of sets derived by the correlation deriving means with a threshold. The casting state determination device according to claim 5, wherein 前記判定手段は、前記相関導出手段により導出された前記指標と、当該指標の頻度との関係を、前記複数の組に対する指標のそれぞれについて導出し、導出した複数の関係に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定することを特徴とする請求項5または6に記載の鋳造状態判定装置。   The determining unit derives a relationship between the index derived by the correlation deriving unit and the frequency of the index for each of the plurality of indices, and based on the plurality of derived relationships, The casting state determination device according to claim 5, wherein the presence or absence of a sign of breakout is determined. 前記判定手段は、前記関係を線形式で表現した場合の傾きを、前記複数の関係のそれぞれについて導出し、導出した傾きと、閾値とを比較した結果に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定することを特徴とする請求項7に記載の鋳造状態判定装置。   The determining means derives a slope when the relation is expressed in a linear form for each of the plurality of relations, and, based on a result of comparing the derived slope with a threshold, a sign of the breakable breakout. The casting state judging device according to claim 7, wherein the presence or absence of occurrence of the cast is determined. 前記指標を対数で表すことを特徴とする請求項3、4、7、および8の何れか1項に記載の鋳造状態判定装置。   The casting condition determination device according to claim 3, wherein the index is represented by a logarithm. 前記指標は、相関係数であることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の鋳造状態判定装置。   The said index is a correlation coefficient, The casting state determination apparatus of any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. 前記複数の測温手段の数は、5以上であることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の鋳造状態判定装置。   The casting state determination device according to any one of claims 1 to 10, wherein the number of the plurality of temperature measurement means is five or more. 前記鋳型は、水平断面における長手方向の長さが相対的に長い長辺部であって、相互に間隔を有して配置される2つの長辺部と、水平断面における長手方向の長さが相対的に短い短辺部であって、相互に間隔を有して配置される2つの短辺部と、を有し、前記2つの長辺部と前記2つの短辺部とを組み合わせることにより形成される中空の領域に溶鋼が注入される構成であり、
前記測温手段は、前記短辺部の領域、または、前記長辺部の第1の位置から第2の位置までの間の領域に埋設され、
前記長辺部の第1の位置は、前記長辺部の前記短辺部と接触している位置のうち、前記鋳型の最も中心側の位置であり、
前記長辺部の第2の位置は、前記長辺部の第1の位置から、前記鋳型の水平断面の長辺の方向に沿って前記鋳型の中心側に100mm離れた位置であることを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の鋳造状態判定装置。
The mold is a long side portion having a relatively long longitudinal length in a horizontal cross section, and two long side portions arranged with an interval therebetween, and a longitudinal length in a horizontal cross section is A relatively short short side portion, having two short side portions arranged at an interval from each other, by combining the two long side portions and the two short side portions. Molten steel is injected into the formed hollow area,
The temperature measuring means is embedded in the area of the short side, or in the area between the first position and the second position of the long side,
The first position of the long side is a position closest to the center of the mold among positions in contact with the short side of the long side,
The second position of the long side is a position 100 mm away from the first position of the long side toward the center of the mold along the direction of the long side of the horizontal section of the mold. The casting state judging device according to any one of claims 1 to 11.
前記2つの位置は、前記鋳造方向において相互に隣接する位置にある2つの前記測温手段の前記鋳造方向における位置であることを特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載の鋳造状態判定装置。   The casting according to any one of claims 1 to 12, wherein the two positions are positions in the casting direction of the two temperature measuring means located adjacent to each other in the casting direction. State determination device. 前記鋳型、前記凝固シェル、前記鋳型内の溶鋼を含む領域における熱伝導を表現する熱伝導方程式における解となる温度から、当該熱伝導方程式の解を導出する際に用いる境界条件を求める問題である逆問題を解くことによって、前記鋳型内の凝固シェルと前記鋳型との間の単位温度差あたりの熱流束である熱伝達係数αと、前記鋳型内の溶鋼と前記凝固シェルとの間の熱伝達係数βとを導出する熱伝達係数導出手段を更に有し、
前記凝固シェル厚導出手段は、前記熱伝達係数導出手段により導出された前記熱伝達係数αおよび前記熱伝達係数βを用いて前記凝固シェルの厚みを導出することを特徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載の鋳造状態判定装置。
From the mold, the solidified shell, and a temperature that is a solution in a heat conduction equation expressing heat conduction in a region including molten steel in the mold, a boundary condition used to derive a solution of the heat conduction equation is a problem. By solving the inverse problem, the heat transfer coefficient α, which is the heat flux per unit temperature difference between the solidified shell in the mold and the mold, and the heat transfer between the molten steel in the mold and the solidified shell Further having a heat transfer coefficient deriving means for deriving a coefficient β,
14. The solidified shell thickness deriving means derives the thickness of the solidified shell using the heat transfer coefficient α and the heat transfer coefficient β derived by the heat transfer coefficient deriving means. The casting condition judging device according to any one of the above.
連続鋳造工程における割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定する鋳造状態判定方法であって、
鋳型に埋設された複数の測温手段であって、鋳造方向における位置が相互に異なる複数の測温手段で測定された温度を取得する温度取得工程と、
前記温度取得工程により所定時間内の複数の時刻に取得された温度を用いて、前記鋳造方向における複数の位置での凝固シェルの厚みを前記所定時間内の複数の時刻のそれぞれにおいて導出する凝固シェル厚導出工程と、
前記鋳造方向における2つの位置での前記凝固シェルの厚みの相関を示す指標を導出する相関導出工程と、
前記相関導出工程により導出された前記指標に基づいて、前記割れ性ブレークアウトの予兆の発生の有無を判定する判定工程と、
を有することを特徴とする鋳造状態判定方法。
A casting state determination method for determining the presence or absence of a sign of crack breakout in a continuous casting process,
A plurality of temperature measurement means embedded in the mold, a temperature acquisition step of acquiring a temperature measured by a plurality of temperature measurement means different in position in the casting direction,
Using the temperatures obtained at a plurality of times within a predetermined time by the temperature obtaining step, a solidified shell that derives the thickness of the solidified shell at a plurality of positions in the casting direction at each of the plurality of times within the predetermined time. Thickness derivation process,
A correlation deriving step of deriving an index indicating a correlation between the thickness of the solidified shell at two positions in the casting direction,
Based on the index derived in the correlation deriving step, a determining step of determining whether or not a sign of the breakable breakout has occurred,
A method for determining a casting state, comprising:
請求項1〜14の何れか1項に記載の鋳造状態判定装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。   A non-transitory computer-readable storage medium storing a program for causing a computer to function as each unit of the casting state determination device according to any one of claims 1 to 14.
JP2018134162A 2018-07-17 2018-07-17 Casting condition determination device, casting condition determination method, and program Active JP7091901B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018134162A JP7091901B2 (en) 2018-07-17 2018-07-17 Casting condition determination device, casting condition determination method, and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018134162A JP7091901B2 (en) 2018-07-17 2018-07-17 Casting condition determination device, casting condition determination method, and program

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020011255A true JP2020011255A (en) 2020-01-23
JP7091901B2 JP7091901B2 (en) 2022-06-28

Family

ID=69169086

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018134162A Active JP7091901B2 (en) 2018-07-17 2018-07-17 Casting condition determination device, casting condition determination method, and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7091901B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111618265A (en) * 2020-05-06 2020-09-04 大连理工大学 Continuous casting billet longitudinal crack online detection method based on K nearest neighbor classification
CN111761040A (en) * 2020-07-14 2020-10-13 五矿营口中板有限责任公司 Method and device for online identifying reverse sequence of thermocouple installation of crystallizer breakout prediction system
WO2021256063A1 (en) * 2020-06-18 2021-12-23 Jfeスチール株式会社 Breakout prediction method, method for operating continuous casting apparatus, and breakout prediction device
EP4151335A4 (en) * 2020-06-18 2023-04-19 JFE Steel Corporation Breakout prediction method, method for operating continuous casting apparatus, and breakout prediction device
RU2813046C1 (en) * 2020-06-18 2024-02-06 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Method for predicting breakthrough, method of operating continuous casting machine and device for breakthrough prediction

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04162949A (en) * 1990-10-24 1992-06-08 Sumitomo Metal Ind Ltd Device for predicting longitudinal crack in continuous casting
JP2000263203A (en) * 1999-03-11 2000-09-26 Nippon Steel Corp Method for predicting longitudinal crack on continuously cast slab
JP2011235307A (en) * 2010-05-10 2011-11-24 Nippon Steel Corp Breakout prediction method
WO2015115651A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 新日鐵住金株式会社 Method, device and program for determining casting state in continuous casting

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04162949A (en) * 1990-10-24 1992-06-08 Sumitomo Metal Ind Ltd Device for predicting longitudinal crack in continuous casting
JP2000263203A (en) * 1999-03-11 2000-09-26 Nippon Steel Corp Method for predicting longitudinal crack on continuously cast slab
JP2011235307A (en) * 2010-05-10 2011-11-24 Nippon Steel Corp Breakout prediction method
WO2015115651A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 新日鐵住金株式会社 Method, device and program for determining casting state in continuous casting

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111618265A (en) * 2020-05-06 2020-09-04 大连理工大学 Continuous casting billet longitudinal crack online detection method based on K nearest neighbor classification
CN111618265B (en) * 2020-05-06 2021-07-16 大连理工大学 Continuous casting billet longitudinal crack online detection method based on K nearest neighbor classification
WO2021256063A1 (en) * 2020-06-18 2021-12-23 Jfeスチール株式会社 Breakout prediction method, method for operating continuous casting apparatus, and breakout prediction device
EP4151335A4 (en) * 2020-06-18 2023-04-19 JFE Steel Corporation Breakout prediction method, method for operating continuous casting apparatus, and breakout prediction device
TWI820423B (en) * 2020-06-18 2023-11-01 日商Jfe鋼鐵股份有限公司 Casting leakage prediction method, continuous casting machine operating method, and casting leakage prediction device
RU2813046C1 (en) * 2020-06-18 2024-02-06 ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН Method for predicting breakthrough, method of operating continuous casting machine and device for breakthrough prediction
US11925974B2 (en) 2020-06-18 2024-03-12 Jfe Steel Corporation Breakout prediction method, operation method of continuous casting machine, and breakout prediction device
CN111761040A (en) * 2020-07-14 2020-10-13 五矿营口中板有限责任公司 Method and device for online identifying reverse sequence of thermocouple installation of crystallizer breakout prediction system
CN111761040B (en) * 2020-07-14 2021-07-09 五矿营口中板有限责任公司 Method and device for online identifying reverse sequence of thermocouple installation of crystallizer breakout prediction system

Also Published As

Publication number Publication date
JP7091901B2 (en) 2022-06-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2020011255A (en) Casting state determination device, casting state determination method, and program
JP6274226B2 (en) Method, apparatus and program for determining casting state in continuous casting
JP4579820B2 (en) Apparatus and method for determining operating state of mold or mold operating surface, method for operating mold or mold, computer program, and computer-readable recording medium
JP2020157333A (en) Learning model creation device, slab quality estimation device, learning model creation method, slab quality estimation method, and program
JP4692402B2 (en) Casting simulation method, apparatus thereof, program thereof, recording medium recording the program, and casting method
JP5387508B2 (en) Continuous casting method, continuous casting control device and program
JP4105839B2 (en) In-mold casting abnormality detection method in continuous casting
JP6354850B2 (en) Apparatus, method and program for detecting level of molten metal in continuous casting mold
JP5408040B2 (en) Continuous casting method, continuous casting control device and program
JP7135728B2 (en) Slab Quality Estimating Method, Steel Manufacturing Method, Slab Quality Estimating Device, and Program
Zappulla et al. Simulation of longitudinal surface defect in steel continuous casting
JP4828366B2 (en) Longitudinal detection method and continuous casting method based on mold heat flux
JP2011251307A (en) Continuous casting method, control device of continuous casting and program
JP2020106496A (en) Quality prediction device, quality prediction method and program
JP2002143997A (en) Instrument and method for detecting state of cast slab in mold, and storage medium readable-out from computer
JP7014203B2 (en) Estimating method of crater end position of cast slab in continuous casting and its equipment
JP2019098388A (en) Method and device for temperature estimation
JP5347727B2 (en) Continuous casting machine and slab surface vertical crack occurrence prediction method
JP5387506B2 (en) Continuous casting method, continuous casting control device and program
JP2021102221A (en) Device for visualizing inside of continuous casting mold, method therefor and program therefor
JP2004181466A (en) Method for detecting surface defect on continuously cast slab

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210303

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220207

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220215

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220315

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220517

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220530

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7091901

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151