JP2565615B2 - 溶融金属容器内からのスラグ流出量の抑制方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶鋼の連続鋳造の場合
のように、溶融金属を取鍋から注出するに際して、溶融
金属と共に流出するスラグ量を抑制するための方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼の連続鋳造工程では、溶鋼を取鍋か
らタンディッシュに注入し、その後、連続的に鋳型に注
入し、引き抜きながら冷却することで鋳片を得る。この
際、取鍋から注出される溶鋼中にスラグのような非金属
介在物が混入し、鋳片に捕捉されると、これが圧延以降
の過程ならびに製品において疵、割れ等の欠陥の原因と
なる。

【０００３】そのため、取鍋内スラグのタンディッシュ
内への流出量を抑えることが必要である。

【０００４】従来、かかる溶鋼注入に伴うスラグの流出
量を抑えるために、溶鋼注入末期とノズル開閉操作後所
定期間においてのみ、スラグ流出判定機能を作働させる
注入法が特開昭６１−２２６１５５号公報に開示されて
いる。

【０００５】さらに、取鍋からタンディッシュへのスラ
グの流出を検出する方法として、送信コイルと受信コイ
ルを収めた非磁性のカセットを取鍋からの溶鋼の流下路
を囲むかたちで取り付け、流下溶鋼内のスラグ含有によ
る磁気変化を検出し、これによって、流下溶鋼中のスラ
グ含有を知り、溶鋼の注入操作を停止する方法が、例え
ば、特開昭６４−２７７６８号公報に開示されている。

【０００６】近年の品質厳格化と、製造鋳片の歩留りの
向上のためには、僅かなスラグの含有をできるだけ早期
に検知して、溶鋼の注入の制御を迅速に行なう必要があ
る。ところが、溶鋼の連続鋳造の場合のようにスラグの
含有を早期に検知する必要がある場合に、磁気変化によ
る方式を採用するためには、雰囲気ガスと溶融スラグと
の導電率が近似しているために、溶鋼中のガスの混入に
よって誤検知をする場合があり、誤検知を防止するため
に流下路内の溶鋼中にガスの混入がない、すなわち溶鋼
が充満している箇所に検知コイルを設置する必要があ
る。

【０００７】また、その検知感度を向上させるために、
検知コイルの設置箇所を溶鋼流下路に並行した上部側に
設置しようとすれば、検知コイルへの溶鋼の侵入の危険
性が増大する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スラ
グの流出時期を早期に正しく検知して、溶融金属容器か
ら溶鋼等の溶融金属を注入するための調節弁を高速で自
動閉とすることができる方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶融金属容器
からの溶湯注出路を囲むかたちで検知コイルを設け、こ
の検知コイルに高周波定電流を流し、前記検知コイルに
よる出力信号の振幅成分の時間変化量を抽出し、この時
間変化量を移動平均化処理して時間変化量に含まれるド
リフト信号量を得て、このドリフト信号量を前記出力信
号から差分除去して得られる振幅成分が一定閾値以上に
なった時をスラグ流出と判定し、かつ溶融金属の注出を
停止することで溶融金属容器内からのスラグ流出量を抑
制するものである。

【００１０】検知コイルは、導電性の良い銅線を使用し
て検知コイル電流を増大させることで検知感度を上げる
一方、銅線の酸化劣化防止のため絶縁被覆としてセラミ
ックスコーティングを施し、この巻線をガラス繊維で包
んで断熱性を増し、これを気密性の高い非磁性ステンレ
ス製ケーシング内に収納してコイル周囲の高温酸素供給
を抑制した構造を有する。

【００１１】さらに、検知コイルの劣化状態は、径の異
なる複数のステンレスのような非磁性導電性の鋼管を同
心円状に組み合わせて溶融金属流下路内に出し入れして
検知コイルの出力変化により知ることができる。

【００１２】

【作用】検知コイル周辺の溶融金属容器の外殻は、通常
鋳鉄製であるために磁性を有し、この外殻の温度変化に
より透磁率が変化して高周波磁界の強度が変化する。こ
の溶融金属容器外殻の透磁率の変化と検知コイルの温度
変化による抵抗率の変化とにより、検知コイルによる出
力電圧が緩やかに変化するいわゆるドリフト現象が発生
する。このドリフト成分を抽出除去することによってス
ラグ流出時の出力電圧の急激な変化のみを効果的に検出
することが可能となる。さらに、この出力電圧の抽出基
準値を、経験則から一定の閾値とすることによって正確
にスラグ流出を検知できる。

【００１３】通常の連続鋳造において、取鍋からのスラ
グ流出は、取鍋内の溶湯の残湯量が少なくなって発生す
る。したがって、取鍋からタンディッシュへの溶湯注入
作業において、注入開始から大部分は検知動作は不用で
あり、スラグ流出の可能性がある溶湯残量まで検知動作
は必要ない。そのため、取鍋内の残湯量が多い場合に
は、タンディッシュ内の溶湯量が一定量となるように、
溶湯の注入量の調整は溶湯注入量調整装置の微細な開閉
制御、たとえば注入量調整装置がスライディングノズル
プレートの場合は摺動プレートの低速制御を行う。つぎ
に、取鍋内の残湯量が少なくスラグ流出を伴う場合に
は、スラグ流出量を極力低減させるため、高速制御が必
要である。ところが注入量調整装置を高速全閉した後
は、比重が小さいスラグは溶湯流路内で浮上して、再度
検知コイルの出力電圧はスラグ流出前に戻る。この時点
で注入量調節装置を小さく開いて残った溶湯を注入す
る。このようにして、注入量調整装置の小さい開閉を繰
り返すことによって、取鍋内の溶湯の残留量を最小にす
ることができる。

【００１４】

【実施例】本発明を溶鋼を取鍋からタンディッシュに注
入する連続鋳造機に適用した例を示す。

【００１５】図１はスラグ流出検知コイルを取り付けた
状態を示す図である。

【００１６】同図において、１は取鍋２の底部に取り付
けられた注入量調整装置としてのスライディングノズル
装置であって、上ノズル３と固定プレート４と摺動プレ
ート５とそれに下ノズル６で構成されており、摺動プレ
ート５がある摺動位置にあって、溶鋼流路を形成するノ
ズル孔をある大きさに調節している状態を示している。
７はスラグ流出を検知するリング状のセンサーであって
取鍋２の底部開口に面した鉄皮８の下位置に取り付けら
れている。

【００１７】図２はセンサー７の断面構造を示す。同図
に示すように、センサー７は検知コイル９として、導電
性の良い銅線９ａの上にセラミックスコーティング９ｂ
を施しており、その巻線をガラス繊維１０を充填し、こ
れを気密性を保つように溶接した非磁性ステンレス製ケ
ーシング１１内に収納した構造を有する。

【００１８】図３は上記センサー７からの信号に基づく
ノズル開閉制御の状況を示す。

【００１９】上記装置において、３５０トン容量の取鍋
中の残湯が１０トンになるまでのＡ期間、スライディン
グノズル装置の摺動プレート５の調整を低速で行い注入
を行なった。この残留溶鋼が１１トンになったＢ時点に
おいて差動開始指令によりセンサー７を作働させて検
知コイル９に１〜３Ａｍｐの３００〜７００Ｈｚの範囲
の一定の高周波電流を供給し高周波磁界、即ち、時間的
に一定強度の磁界を形勢させる。前述したように、溶融
金属容器の外殻の温度変化は極めて緩やかであり、従っ
て磁束密度の時間的変化も極めて緩やかである。だか
ら、検知コイルに発生する電圧は、溶融金属容器の外
殻の温度変化と、溶融注出路の溶融金属中のスラグ混
入率の変化とが重なった信号として時間的に変化したも
のが得られ、（図３の検知コイル出力信号）これがつ
まり、振幅成分の信号である。 両者の時間的な変化量に
は明確な差があり、前者の外殻の温度変化は極めて緩や
かであるから、信号の時間的変化量も小さい。（実施例
の場合、電圧信号の測定レンジの下限から上限まで変化
するには、例えば３０分〜２時間程度）一方、後者のス
ラグ混入率変化は極めて急峻であり、従って信号の時間
的変化も極めて急峻である。（実施例の場合、例えばス
ラグの粘性で多少のバラツキはあるが、図３のスラグ検
出信号のように、電圧信号の測定レンジと同程度の変化
量が得るのに１〜５秒程度）そこで、スラグ混入率変化
と外殻の温度変化の時間的変化を考慮して、例えば０．
５〜５分程度の範囲で、振幅成分信号を平均値処理する
ことで、完全にノイズが除去される。（なお実施例にお
ける振幅成分信号のデジタルサンプリング周期は例え
ば、５〜１００ｍｓｅｃ程度）このようにして、外殻の
温度変化に伴うドリフト信号量を得る。 このドリフト信
号量を前記の出力信号から差分除去して振幅成分を
得、この成分が一定の閾値以上である時点、すなわ
ち、センサー７によってスラグ含有が検知された時点Ｃ
で急速に摺動プレートを作働して溶鋼の注入を止める。
さらに、スラグが残留溶鋼中を浮上したことを検出した
時点Ｅで、タンディッシュ内の受鋼量の変動が±５％以
内の設定範囲内になる開度までスライディングノズルを
開く（Ｆ期間）。この微小調整期Ｆにセンサー７により
スラグ流出検知信号が発信された時点Ｇでノズルを再度
閉塞する。この微小開度調整と閉塞を繰り返す。即ち、
この処理は言うまでもなく、次の一連の操作を繰り返す
ことになる。検知コイルに定電流を流す。 検知コイルの出力信号の振幅成分の時間的変化量を抽
出 移動平均化処理をして、ドリフト信号を抽出し、振幅
成分から差分除去 で得られた信号が一定閾値以上でスラグ流出と判定 スラグ流出を検知した時点で溶湯注出を停止する。 な
お、前述のドリフト信号量を得るための処理は常時行
う。 そして、検知コイル出力信号ｙ（ｔ）、平均値処理
により得られるドリフト信号量Ｙ（ｔ）、差分処理出力
信号Ｚ（ｔ）とすると、一般的にＺ（ｔ）は、 Ｚ（ｔ）＝Ｋ〔ｙ（ｔ）−Ｙ（ｔ）〕と表される。 （但しＫは定数ゲイン）差分処理出力信号Ｚ（ｔ）が一
定閾値以上であることにより、スラグ流出を検知するこ
とは前述の通りである。 言うまでもなく、ｙ（ｔ）はス
ラグ混入率変化と外殻温度変化の信号であり、Ｙ（ｔ）
は外殻の温度変化を表す信号であり、差分処理出力信号
Ｚ（ｔ）はスラグ混入率変化を表す信号であるから、ス
ラグ混入が一定値以上であれば、スラグ流出と判定する
のである。 そして、一旦スラグ流出を判定して、スラグ
流出量を抑制するため、スライディングノズルを閉じて
溶湯注出を停止すると、スラグ比重が溶融金属のそれよ
りも小であるため、溶湯注出路内に残留するスラグは浮
上して溶融金属容器へ逆流する。従って、溶湯注出停止
後、溶湯注出路にはスラグがなくなり、溶融金属のみに
なるため、差分処理出力信号Ｚ（ｔ）は一定閾値以下と
なる。

【００２０】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。

【００２１】（１）容器から溶融金属の注出に際して、
早期にスラグ含有を検出して注入量調整装置を高速で閉
塞することにより、流出するスラグ量を抑制し、鋳片中
に含まれる介在不純物を軽減できる。

【００２２】（２）効果的なドリフト除去・スラグ含有
検出機能の動作タイミングを最適化することにより閾値
設定が可能となる。

【００２３】（３）スラグ含有検出信号による注入量調
整装置の微小開度調整と閉塞の繰り返し動作により溶鋼
注出歩留りを改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施に使用する検知コイルの配置を
示す。

【図２】 同じく検知コイルの構造を示す。

【図３】 本発明におけるノズル開閉制御の状況を示
す。

【符号の説明】

１ 注入量調整装置としてのスライディングノズル ２ 取鍋 ３ 上ノズル３ ４ 固定プレート ５ 摺動プレート ６ 下ノズル ７ 検知センサー ８ 取鍋の鉄皮 ９ 検知コイル １０ ガラス繊維 １１ ステンレス製ケーシング

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属容器からの溶湯注出路を囲むか
   たちで検知コイルを設け、この検知コイルに定電流を流
   し、同検知コイルによる出力信号の振幅成分の時間変化
   量を抽出し、この時間変化量を移動平均化処理して時間
   変化量に含まれるドリフト信号量を得て、このドリフト
   信号量を前記出力信号から差分除去して得られる振幅成
   分が一定閾値以上であることによりスラグ流出を検知し
   て溶湯注出を停止する溶融金属容器内からのスラグ流出
   量の抑制方法。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、溶湯注出を停
   止した後、前記振幅成分が一定閾値以下となった時点で
   溶湯注入量調整装置を小さく開いて残湯を注出し、その
   後再度請求項１記載の操作を行い、かつ、これら一連の
   溶湯注入量調整装置の開閉動作を少なくとも一回以上行
   う溶融金属容器内からのスラグ流出量の抑制方法。