JP2024501487A - 鋳造方法及び関連装置 - Google Patents

Abstract

溶鋼がレードルからシュラウドを介してタンディッシュに注がれる鋼の半製品を鋳造する方法であって、タンディッシュ内の溶鋼の表面から放出された光の強度を判定するステップと、前記判定された強度に基づいて、溶鋼の表面におけるオープンアイの存在を検出するステップと、オープンアイが検出されるときにオペレータに向けて警報を発出するステップとを備える方法。

Description

本発明は、鋼の半製品の鋳造方法及び関連装置に関する。

鋼の半製品の鋳造では、溶鋼は、水中エントリーノズル（ＳＥＮ）を通して金型に注がれた後、凝固して鋼スラブ又はビレットなどの半製品になるまでゆっくりと冷却される。溶鋼は、レードル内で所与の組成及び温度に製造された後、レードルシュラウドを通してタンディッシュに注入される。シュラウドがレードルに挿入されるときに起こり得る空気侵入から溶鋼を保護するために、不活性ガスがシュラウドに注入される。タンディッシュは、溶鋼をインゴット金型に供給するために使用され、滑らかな流出流をもたらして前記流れを調整するために、鋳造機に供給すべき溶鋼のリザーバ及びバッファとして作用する。

タンディッシュ内の溶鋼の表面は、浮遊するタンディッシュ粉末層によって覆われる。この粉末の目的は、溶鋼が外気と接触して酸化するのを回避することである。溶鋼の流れの変動又は不活性ガスによる気泡の生成などの幾つかの理由で、粉末層は連続的にならない場合があり、複数の開放領域が現れる可能性があり、それらはタンディッシュオープンアイ（ＴＯＥ）又はタンディッシュロールと呼ばれる。

オープンアイの存在による主な結果は、溶鋼がこの領域で空気に曝されることである。その結果、溶鋼の再酸化が起こり、介在物が形成される。これは、鋼の清浄度に有害であり、凝固した製品に欠陥を引き起こす場合がある。更に、介在物は、ＳＥＮに向かって流れ、ＳＥＮの目詰まりを引き起こすまで凝集し得る。ＳＥＮが詰まると、結果として生じる鋼の半製品は品質問題のために廃棄されなければならず、詰まったＳＥＮを交換するために鋳造プロセス全体が減速する。したがって、これは製品品質と生産性の両方に有害である。

オープンアイ現象及びその結果は知られているため、現在の実務において、オペレータは、タンディッシュ内の溶鋼の表面を定期的に検査し、必要に応じて粉末を添加することを担当する。しかしながら、人間に基づく方法としてのこの方法には限界がある。オペレータは表面を連続的に見ていないので、鋼グレードの感度に応じた、オープンアイの形成と粉末添加との間に常に遅延があり、僅かな遅延であっても、製造される鋼の品質に悪影響を及ぼす可能性がある。更に、短期間の酸化の蓄積は、介在物の蓄積及びＳＥＮの目詰まりにつながる。

したがって、タンディッシュ内の溶鋼の表面上のオープンアイの形成を正確に検出できるようにする方法が必要とされている。鋳造半製品の品質を改善し、水中入口ノズルの寿命を改善できるようにする方法も必要とされている。

この課題は、本発明に係る方法によって解決され、該方法は、タンディッシュ内の溶鋼の表面から放出された光の強度を判定するステップと、前記決定された強度に基づいて、溶鋼の表面におけるオープンアイの存在を検出するステップと、オープンアイが検出されるときにオペレータに向けて警報を発出するステップとを備える。

また、本発明の方法は、別々に又は全ての想定し得る技術的組み合わせに従って考慮される、以下の任意選択的な特徴も備えてよい。
－判定ステップと検出ステップとの間に、方法は、判定された強度に基づいて、オープンアイのサイズを計算するステップを含む。
－発出ステップは、オープンアイの計算されたサイズが所定の閾値サイズ以上である場合にのみ実行される。
－警報発出ステップの後に、方法は、タンディッシュ内の溶鋼の表面に粉末を注ぐステップを備える。
－計算ステップが回帰モデルを用いて実行される。
－判定ステップは、オープンアイを伴わない鋼表面を表わす強度のベースラインを使用して実行される。

本発明は、レードルと、タンディッシュと、金型と、オープンアイアラート装置とを備える鋳造設備にも関連し、オープンアイアラート装置は、光強度を表わすデータを捕捉することができる測定装置であって、タンディッシュ表面から放出された光を捕捉することができるように位置される測定装置と、光強度を表わす前記捕捉されたデータを受信することができるプロセッサであって、タンディッシュ内の溶鋼の表面から放出された光の強度を判定することができる判定手段と、前記判定された強度に基づいて、溶鋼の表面におけるオープンアイの存在を検出することができる検出手段と、オープンアイが検出されたときにオペレータに警報を発出することができる警報発出手段とを具備するプロセッサと、を備える。

測定装置は、光送信器であってもよい。

本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に関連して、表示として以下に与えられて限定的ではない本発明の説明から明らかになる。

本発明に係る方法を実施するための装置を備えた鋳造設備を示す。 タンディッシュ内の溶鋼層の画像である。 タンディッシュ内の溶鋼層の画像である。 本発明に係る方法のフローチャートである。 鋳造動作中の時間に応じた光強度を表わす曲線である。 測定された光強度に応じたＴＯＥサイズを表わす曲線である。

図中の要素は、例示であり、原寸に比例して描かれていない場合がある。

図１は、レードル２と、タンディッシュ３と、金型４とを備える鋳造設備１を示す。レードル２内の溶鋼５は、鋳造されるべき鋼の半製品に従って必要な温度及び組成を有する。溶鋼は、最初にレードル２からレードルシュラウド６を通してタンディッシュ３に流れた後、タンディッシュ３から水中エントリーノズル（ＳＥＮ）７を通して金型４に流れる。次いで、溶鋼は、金型４からゆっくりと流出し、凝固して半製品を形成する。

図２Ａ及び図２Ｂは、タンディッシュ３内の、タンディッシュ粉末で覆われた溶鋼表面の実像である。図２Ａにはオープンアイが存在せず、粉末層は連続的で均質であり、溶鋼５はレードルシュラウド６の真下にあると推測することができる。これに対し、図２Ｂでは、レードルシュラウド６の周りに大きなオープンアイ１０の形成を見ることができる。図の目的は、ＴＯＥ（タンディッシュオープンアイ（Ｔｕｎｄｉｓｈ Ｏｐｅｎ－Ｅｙｅ））のサイズを大きくすることができ、したがって大量の鋼表面が空気と接触して再酸化され得ることを示すことである。そのため、その結果を制限するために、そのようなオープンアイの形成を早期に検出することが重要である。

図３は、本発明に係る方法のフローチャートである。第１のステップ１００では、タンディッシュ内の溶鋼の表面から放出された光の強度が判定される。このステップは、光強度を直接的又は間接的に測定可能な任意のセンサを使用することによって実行されることができる。センサは、例えば、光センサ８のように光強度を測定する光センサであってもよい。この光センサ８は、光強度を測定できるものであればどのようなものであってもよい。ＢＡＳＩ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＢＬＵＸ５１０などの光強度送信器を使用することが好ましい。そのような送信器を使用する利点は、それがタンディッシュを取り囲む高温環境に耐えるように容易に保護され得る単純な装置であるという点である。

センサは、タンディッシュの周りの光強度を測定することができ、測定された信号は、その後、溶鋼表面に関連付けられない全ての成分を除去するように処理される。例えば、耐火物で作られたレードルシュラウドは、溶鋼が流通するときに加熱され、赤くなる。したがって、レードルシュラウドは、非常に明るく、鋼表面に対して信号のみを保持するために、センサによって捕捉された信号から、この光強度成分を除去する必要があり得る。

第２のステップ１１０では、予め決定された強度に基づいて溶鋼の表面におけるオープンアイの存在が検出される。これは、例えば、オープンアイを伴わない、連続的な電力層を表わす強度のベースラインを判定することによって行なうことができる。判定された光強度がこのベースラインを上回る場合、それは、オープンアイが存在することを意味する。

この第２のステップ１１０の後に、検出されたオープンアイのサイズを計算する任意選択的なステップ１１１が実行されてもよい。そのために、回帰モデルを使用することができる。この回帰モデルは、直接観察によって測定されたオープンアイサイズを、様々なサイズの複数のオープンアイにおけるそれぞれの光強度信号に相関させることによって構築される。結果として、前記モデルを使用して今後のオープンアイのサイズを予測することができる。

図５は、測定された光強度に応じたＴＯＥサイズを表わす曲線である。このキングの曲線を計算ステップ１１１で使用して、ＴＯＥのサイズを決定することができる。

第２の検出ステップ１１０又は任意選択的な計算ステップ１１１の後、オープンアイが検出されるときにオペレータに警報を発出する第３のステップ１２０が実行される。任意選択的に、この警報は、オープンアイの計算されたサイズが所定の閾値を上回る場合にのみ発出されてもよい。長さが９メートルのタンディッシュの場合、警報は、例えば、サイズが９０センチメートル以上である場合にのみ発出される。

判定ステップ１００、検出ステップ１１０、警報発出ステップ１２０、計算ステップ１１１は、前記ステップの全てを実行することができる専用アルゴリズムが設けられた少なくとも１つのプロセッサによって優先的に実行される。

ステップ１２０で警報が発出されると、オープンアイを覆うように鋼の表面にタンディッシュ粉末が注がれる。これは、オペレータによって又はオペレータからの命令を受信する自動注入装置を介して又は検出ステップ及び／又は計算ステップを実行するプロセッサによって直接行なわれてもよい。

図４は、本発明に係る鋳造方法を使用して鋳造動作中に測定されたＬｕｘで表わされる光強度を対時間で表わす曲線である。光強度を測定するために使用されるセンサは、ＢＡＳＩ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＢＬＵＸ５１０光送信器である。それぞれの丸で囲まれたピークは、レードルシュラウドを通したタンディッシュ内への鋼の注入に対応する新しい加熱の始まりを表わす。各加熱開始時に、レードル及びレードルシュラウドは、空のレードルを満杯のレードルと交換するために上昇される。これにより、強度のピークに対応する全体的な面積輝度が増大する。レードルが交換された後、レードル及びレードルシュラウドが下降される。次に、考慮される熱に応じて、光強度はほぼゼロであり、多かれ少なかれ急速に増大することが分かる。これは、鋼の表面上のオープンアイの出現及び成長に対応する。これを試験中に視覚的に確認された。最初の加熱中に、オープンアイのサイズが所定の閾値を超え、粉末が加えられなければならず、これが曲線上で認められ、突然の減少が太字の矩形で強調表示されている。

本発明に係る方法では、製品品質及び設備持続時間への影響を低減するために、タンディッシュのオープンアイを検出し、オペレータに迅速に警報することが想定し得る。

Claims (8)

1. 溶鋼がレードルからシュラウドを通してタンディッシュに注がれる、鋼の半製品を鋳造する方法であって、
   Ａ．タンディッシュ内の溶鋼の表面から放出された光の強度を判定するステップ（１００）と、
   Ｂ．前記判定された強度に基づいて、溶鋼の表面におけるオープンアイの存在を検出するステップ（１１０）と、
   Ｃ．オープンアイが検出されるときにオペレータに向けて警報を発出するステップ（１２０）と、
   を備える方法。
2. 判定ステップ（１００）と検出ステップ（１１０）との間に、判定された強度に基づいてオープンアイのサイズを計算するステップ（１１１）を更に備える、請求項１に記載の方法。
3. 発出ステップ（１２０）は、オープンアイの計算されたサイズが所定の閾値サイズ以上である場合にのみ実行される、請求項２に記載の方法。
4. 警報発出ステップ（１２０）の後に、タンディッシュ内の溶鋼の表面に粉末を注ぐステップ（１３０）を更に含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 計算ステップ（１１１）は回帰モデルを使用して実行される、請求項２～４に記載の方法。
6. 判定ステップ（１００）は、オープンアイを伴わない鋼表面を表わす強度のベースラインを使用して実行される、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. レードル（２）と、タンディッシュ（３）と、金型（４）と、請求項１に記載の方法を実施するためのオープンアイアラート装置とを備える鋳造設備であって、
   光強度を表わすデータを捕捉することができる測定装置（８）であって、タンディッシュ表面から放出された光を捕捉することが可能となるように位置される測定装置（８）と、
   光強度を表わす前記捕捉されたデータを受信することができるプロセッサであって、
   ｉ．タンディッシュ内の溶鋼の表面から放出された光の強度を判定することが可能である判定手段と、
   ｉｉ．前記判定された強度に基づいて、溶鋼の表面におけるオープンアイの存在を検出することが可能である検出手段と、
   ｉｉｉ．オープンアイが検出されるときにオペレータに警報を発出することが可能である警報発出手段と、
   を備えるプロセッサと、
   を更に備える鋳造設備。
8. 測定装置は光送信器である、請求項７に記載の鋳造設備。

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