JP2609476B2 - 連続鋳造における吹き出し検知方法及びそのための装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般的に、溶融金属の連続鋳造に関し、より
具体的には、連続鋳造における吹出しの検知に関する。

（従来の技術） 連続鋳造の工程においては、溶融金属は、開放した上
端部と、下端部とを有する、垂直に配置された、水冷の
金属鋳型の頂部へ連続的に導入される。溶融金属は、鋳
型を通して下降し、特に固化した金属が、鋳型底部より
連続的に引き出される。より具体的には、溶融金属が鋳
型を通して下降する時に、冷却された鋳型の内部表面に
接触する金属は、冷却されて、溶融金属の内部をとりま
く鋳造金属のシェルを形成し、これは通常、これが鋳型
の底部より引き出される時の金属の形である。シェルの
底で固化が生じてしまうまで、金属を鋳型の内に保持す
るために、鋳造操業の開始時では、従来の技術が採用さ
れている。

シェルが鋳型を介して下降する時、これは厚くなる。
鋳造工程中に、鋳型の壁に、鋳型内の溶融金属の頂部面
のわずかに下方の鋳型の壁に、ホット・スポットが発生
し、この頂部面は、典型的には、鋳型の上部端の近くで
維持される。スティッカー、或いは、ハンガー・タイプ
吹き出しの初期の間、鋳造金属のシェルが、鋳型を介し
て下降するにつれ、より遅い速度ではあるがホット・ス
ポットも同様に下降し、下降するホット・スポットの位
置において、ギャップ、或いは、キャスト金属シェルの
薄化を引き起こす。ホット・スポットが鋳型の下方開放
端部に達すると、鋳造金属の吹き出しが生じる。吹き出
しは、危険であり無駄である。

吹き出しには、２種類の優勢的なタイプ、すなわち、
ハンガー、及び、スティッカーである。ハンガー・タイ
プの吹き出しは、鋳型の頂部より溢れ出る溶融金属によ
って引き起こされる。スティッカー・タイプの吹き出し
は、シェルの上部が、或いは、これの一部が、鋳型壁に
くっつき、下降するシェルの残りの部分より分裂する時
に開始される。

ホット・スポット、及び、吹き出しについて、及び、
これ等に関するより詳細な検討、考察は、本発明者等の
“An Investigation of Sticker and Hanger Break−ou
ts"4th International Conference on Continuous Cast
ing,Brussels,1988年５月17日〜19日、pp.668〜681の論
文に示してあり、これの開示を、本明細書において参照
として取り入れる。

典型的な市販の、垂直に配置された、連続鋳造用鋳型
では、冷却液が、鋳型の側壁内の垂直に配設したチャン
ネルを介して循環される。さらに、熱電対の形をした一
連の温度センサーが、鋳型の垂直に離間した位置で、鋳
型の側壁内に組み込まれており、これによって、これ等
の垂直的に離間した位置で温度を測定する。これ等の温
度測定値は、鋳型上のそれぞれの垂直位置での、鋳型内
の金属シェルの相対温度を示すものである。

連続鋳造型の下方開放端部における溶融金属の吹き出
しがどの程度のものであるかを予測する先行技術の方法
がある。この方法では、前述した鋳型壁熱電対の配列を
採用しており、いくつかの垂直的に離間して配置した熱
電対、例えば、３個の熱電対の各々より、連続的な温度
測定値を使用している。そして、この温度測定値が、垂
直座標が温度であり、水平座標が時間であるグラフに示
される。いくつかの熱電対についての温度対時間曲線が
同じグラフに示される。吹き出しの危険のない、通常の
鋳造作業においては、温度読み取り値は、熱電対間にお
いて、下降する順で累進的に低下するはずである。鋳型
の上部近くの熱電対が、時間と共に、温度の低下に引き
続くわずかな上昇を測定する。又、この温度傾向が、下
向の順で、より下方のサーモカップルの各々で繰り返さ
れる。結果的にこれは、下降するホット・スポットがあ
り、矯正行動がとられなければ、吹き出しの危険がある
ことを意味することになる。典型的な矯正行動は、鋳型
よりの連続的な鋳造シェルの引き出しを遅くするか、或
いは、停止することである。何故ならば、これにより、
シェル内の金属が、ホット・スポットの位置で、凍結、
及び／或いは、厚化する機会を得るからである。

上記説明の吹き出し予測工程についてのより詳細な論
述は、Tsuneoka et al.による“Measurement and Contr
ol System of Solidfication in Continuous Casting M
old"、Steelmaking Conference Proceedings,AIME,1985
年,pp.3〜10,特にpp.3〜５に含まれている。

（発明が解決しようとする課題） 吹き出しを予測するための、連続鋳造鋳型の側面に組
み込まれた熱電対の配列に依存することの欠点は、これ
等の熱電対には、極端にきびしい作業条件がかかり、頻
繁な営繕、或いは、交換が必要になるということであ
る。このために、これ等は、連続的に全てのレベルで、
鋳型内の温度条件を正確に示すためには必ずしも信頼で
きないのである。

時間に伴う、鋳型の摩耗、或いは、全体的な鋳型熱転
送比率の変動に基づく、他の吹き出し予測装置、及び、
方法は、吹き出しを予測する点で十分に信頼性を持た
ず、そのために、その目的のためには使用すべきではな
い。

（課題を解決するための手段） 本発明による方法、及び、装置は、吹き出しを予測す
るための先行技術の方法に固有の欠点、及び問題点を解
消するものである。

その広範な態様において、本発明は、連続的測定が、
双方とも、鋳型の上端に関連して、（ａ）鋳型内の溶融
金属レベルの位置、及び、（ｂ）鋳型内のピーク温度位
置、により構成され、（ａ）と（ｂ）の間の垂直的距離
が注目され、さらに、この距離がその実質的な増加を検
知するために継続的に監視される方法、及び、装置によ
り構成される。

前述の距離における実質的な増加は、矯正行動がとら
れない場合には、吹き出しの可能性があることを示して
いる。

１つの実施態様においては、ピーク温度の位置は、上
部、及び下部鋳型端部間の鋳型壁面における垂直に離間
して配置された位置に、多数の温度センサーを採用する
ことにより測定できる。別の実施態様においては、鋳型
壁面における温度センサーは不要である。

後者の実施態様においては、連続鋳造用鋳型は、冷却
液を循環させるための、垂直に配置したチャンネルは採
用しない。その代わりに、鋳型は、上方、及び、下方鋳
型端部において、垂直的に離間し、水平に配置された複
数の冷却チャンネルを採用する。冷却液は、これ等のチ
ャンネルを通して循環される。温度を測定するために温
度センサーが採用されるが、これ等のいずれもが、鋳型
の側壁面内には位置していない、これにより、センサー
を連続鋳造鋳型の側壁面内に組み込んだ場合に発生する
苛酷な作業条件にさらさないようにしている。

より具体的には、本発明の好ましい実施態様において
は、連続鋳造作業全体を通じて、水平の冷却チャンネル
に入る冷却液の温度を継続的に測定するために、１つ、
或いは、それ以上の温度センサーを採用している。同様
に、各々のチャンネルについて個別の測定を行いなが
ら、これ等冷却チャンネルの各々より出る液の温度を継
続的に測定するために温度センサーが採用され、これ等
の測定が、キャスティング作業全体を通して行うことが
望ましい。望ましくは、冷却チャンネルの各々における
冷却液の流量が、鋳造作業全体を通して測定される。こ
れ等の測定は、作業条件が比較的軽微である、鋳型の外
側で行われる。

水平チャンネルの各々についての冷却液の温度差位
は、そのチャンネルについての冷却液の入る温度、及
び、冷却液の出る温度に基づいて計算される。この温度
差位は、チャンネルに入る液体の流量と共に、そのチャ
ンネルの鋳型熱転移率（MHTR）を計算するために使用で
きる。温度、及び、流量を継続的に測定することによ
り、継続的に、温度差位、及びMHTRを瞬間的に計算でき
る。

等量の冷却液が、各々の冷却チャンネルに継続的に向
けられているということを確実にする注意を払っている
場合には、各々のチャンネル内の流量の測定は、不必要
である。また、冷却液がそれぞれのチャンネルに向けら
れ、複数の流れに分割される前に、冷却液の流量を測定
するだけで十分である。各々の冷却チャンネルを通る冷
却液の流量が同じである場合には、MHTRの計算をせず、
その代りに、以下に述べる方法で、各々のチャンネルに
ついて冷却温度差位を採用すればよい。しかしながら、
MHTRの採用が望ましい。

全ての実施態様において、鋳造作業全体を通して継続
的に、測定は、鋳型の上端に比例して、鋳型の溶融金属
レベルの位置について行われる。上記のデーターが全て
得られたら、次のステップは、（ａ）一方の座標が、鋳
型壁面温、あるいは、MHTR、或いは、冷却液温度差位、
及び（ｂ）他方の座標が、鋳型の上端よりの垂直的距離
であるグラフに曲線を示すことである。この曲線は、鋳
型の上方、及び、下方端部間における、鋳型の垂直的寸
法に沿う、鋳型壁面温度、或いは、MHTR、或いは、温度
差位の変動を示す。同様にグラフに描かれるのは、鋳型
の上端に比例する溶融金属レベルの位置である。

前述した曲線は、鋳型壁面温度、或いは、MHTR、或い
は、温度差位における変化を反映するために、定期的に
変えられる。同様に、グラフ上の溶融金属レベルの描写
は、鋳型の上端に比例する溶融金属レベルの位置の変化
があるとすれば、それを反映させるために、定期的に変
えられる。

グラフに表された情報より、適正な座標から、（ａ）
ピーク鋳型壁面温度、或いは、ピークMHTR、或いは、ピ
ーク温度差位の位置、及び（ｂ）溶融金属レベル位置と
の間の垂直的距離に留意する。通常の操作中では、温度
差位、或いは、MHTR、或いは、鋳型壁面温度におけるピ
ークの位置（ａ）は、溶融金属レベルの位置（ｂ）より
少し下である。言い換えれば、両者間の距離は小さい。
この距離における増加は検知される。この距離におい
て、累進的、継続的増加があり、この増加が重大である
場合には、ホット・スポットが形成され、累進的に鋳型
を下降していることの証拠である。同様に、矯正行動が
とられない場合には、連続鋳造鋳型の底部において、溶
融金属の吹き出しの起こる可能性をも示すものである。
矯正行動がとられ、下降するホット・スポットが除去さ
れると、（ａ）溶融金属レベル位置、及び（ｂ）鋳型壁
面温度、或いは、MHTR、或いは、温度差位のピークの位
置の間の距離は、間もなく通常に戻り、両者間の距離
は、比較的小さくなる。

本発明による方法は、コンピューター、及び、関連デ
ィスプレー装置（例えば、キャソード・レイ・チューブ
・スクリーン）を採用して、適正な計算、曲線の表示、
及び、グラフ表示を行うことが望ましい。（ａ）溶融金
属レベル位置、及び（ｂ）ピーク鋳型壁面温度、或い
は、ピークMHTR、或いは、ピーク温度差位の位置の間の
距離が事前に設定された量だけ増加すると、コンピュー
ターにより、適正な視覚、あるいは、聴覚的アラームを
起動することも可能である。

本発明による吹き出し予測方法、及び、装置は、いわ
ゆる、ハンガー・タイプ、及びスティッカー・タイプの
吹き出し双方の予測に有用である。

他の特徴、及び、利点は、クレームされ、開示された
方法、及び、装置に固有であり、或いは、添付したダイ
ヤグラム図面に関連する以下の詳細な説明より、当業者
には明日なものとなろう。

（実施例） 先ず、第１図、第２図及び第７図において、全体で20
で示したのは、本発明の実施例に従って構成された連続
鋳造鋳型である。鋳型20は、典型的には、銅により構成
される。これは、四方形の水平断面部分（第２図）を規
定する端部壁33,33、及び、側壁39,39、開放上方端部2
1、ならびに開放下方端部22を有する。鋳型20は、上方
端部21と下方端部22との間の位置で、垂直的に離間して
水平に配置された、複数の内部冷却チャネル23,23を有
する。各々の冷却チャネル23と連通しているのは、イン
レット24、及び、アウトレット25である。第１図の実施
例においては、インレット24,24、及び、アウトレット2
5,25は、相互する関係で、垂直的に積み重ねられてお
り、垂直的連続で、チャネル23,23を通る冷却液の流れ
る方向が交替するようになっている。

第３図において、各々のインレット24は、メイン配管
30により、冷却液源32（例えば、タンク、或いは、貯水
槽、或いは、工場内水槽）に接続されているインレット
・ヘッダー28に、インレット配管26を介して接続されて
いる。第４図において、各々のアウトレット25は、配管
31により、ここでは双方とも示していないが、排水溝、
或いは、冷却液用の還流システムに接続されているアウ
トレット・ヘッダー29に、配管27を介して接続されてい
る。メイン配管30上のポンプ34は、配管30、インレット
・ヘッダー28、インレット配管26、インレット24,24、
冷却チャネル23,23、アウトレット25,25、アウトレット
配管27,27、アウトレット・ヘッダー29、及びアウトレ
ット配管31を通して冷却液を循環させる。

第３図に図示したように、配管30に沿って配置されて
いるのは、温度センサー35及び、流量測定装置36であ
る。構成部品35と36は、業者により簡単に手に入れるこ
とのできる従来型装置である。第４図において、アウト
レット配管27,27の各々の上に配置されているのは、配
管30上の35で用いられているような温度センサー37であ
る。第３図及び第４図において、鋳型20の開放上方端部
21の上方に位置するのは、鋳型20内の溶融金属レベルを
測定するための装置38である。装置38は、装置業者より
簡単に手に入れることのできる従来型の装置部品であ
る。

流量測定装置36により、インレット24、インレット配
管26、インレット・ヘッダー28及び、メイン配管30を含
む、チャネル23の上流のもの全てと同様に、チャネル23
に入る冷却液の流量を連続的に測定することができる。
温度測定装置35によって、冷却チャネル23の上流のもの
全てと同様に、冷却チャネル23に入る液体の温度を継続
的に測定することができる。温度測定装置37,37によっ
て、各々のチャネルについてとは別に、各々のチャネル
23より出る液体の温度を継続的に測定することができ
る。装置38により、鋳型20内の溶融金属レベルを継続的
に測定することができる。

第３図〜第４図に示した実施例は、インレット・ヘッ
ダー28から、各々のインレット配管26内に流れ込む冷却
液の量が、各々の配管26について常時同じであり、これ
により、各々のチャネル23を通る流量が等しくなること
を確保することのできるものである。そのような場合、
全てのチャネルについて、例えば、配管30上で、流量の
測定を一回行うだけでよい。別の実施例においては、流
量は、各々のチャネルについて個別に、例えば、それぞ
れの流量測定装置36によって、各々のインレット配管26
で測定できる。同様に、冷却液流入温度を、インレット
の１ケ所で、例えば、配管30上で測定する代わりに、流
入温度は、各々の冷却チャネル23について個別に、例え
ば、それぞれの温度センサー35によって、各々のインレ
ット配管26で測定することができる。１つ以上のインレ
ット・ヘッダー28を用い、各々のヘッダーが１つ或いは
それ以上のインレット配置26に接続することも可能であ
る。この場合、少なくとも各々のヘッダーについて、流
量測定装置36が１個必要となる。

連続鋳造法においては、一般的に、第１図及び第７図
で40で示される溶融金属は、鋳型20の開放上方端部21を
介して導入され、続いて鋳型を満たし、それから、金属
は、下方開放鋳型端部22を介して連続的に引き出され
る。鋳型は、冷却チャネル23を介して循環する冷却液
（例えば、環境、或いは、それ以下の温度の水）により
冷却される。溶融金属40が、鋳型を介して下降するに従
い、冷却された鋳型の内部面と接触する金属は冷やされ
て、溶融金属の内部43をとり囲む、鋳造金属シェル42を
形成し、これは、通常は、鋳型20の下方開放端部22より
引き出される金属の形態である。第７図に示されるよう
に、シェル42は、冷却された鋳型を介して下降するに従
い厚化する。溶融金属40は、通常、鋳型の開放上方端部
21付近に維持される、上端面41を有する。

鋳造の間に、第７図で一点鎖線で44で示されているホ
ット・スポットが、鋳型壁内に発生する。ホット・スポ
ット44は、典型的には、鋳型の溶融金属の上端面41の少
し下方より発生する。ハンガー・タイプ、或いは、ステ
ィッカー・タイプの吹き出しの原因となる条件が存在す
る場合には、以下の事態が起こる。鋳造金属シェル42
が、鋳型20を介して下降するにつれ、ホット・スポット
44も同様に、通常は、シェル42の速度の半分の比率で下
降し、その間のギャップ、或いは、下降するホット・ス
ポットの位置における、鋳造金属シェル42の薄化を引き
おこす。ホット・スポットの鋳型を介しての下降は、こ
れが、下方開放端部22に達するまで続き、この時点で鋳
造金属の吹き出しが発生する。

吹き出しは、十分早期に検知できれば、防ぐことが可
能である。吹き出しを防ぐための技術には、鋳造金属シ
ェルを鋳型から引き出す割合を遅くすること、或いは、
本発明に従い、鋳型20内の金属40のレベル、或いは、上
端面41を引き上げることが含まれる。

ホット・スポットの位置を検知し、吹き出しの可能性
を予測するために、本発明の１つの実施例に従い、上記
説明の構造、及び装置が採用される。同様に、この目的
のために採用されるのは、以下に説明する追加的技術で
ある。

本発明の別の実施例では、上方、及び、下方鋳型端部
21,22（第７図参照）の間の複数の垂直的に離間した位
置において、鋳型20の壁面において、熱電対62のような
温度センサーが採用される。熱電対は、例えば、冷却チ
ャネル23の間、或いは、鋳型が垂直冷却チャネルを採用
する実施例においては、冷却チャネル23の位置に配置す
ることができる。垂直配列の熱電対は、鋳型の側壁39
（第７図）内、或いは、端部壁33内、或いは、２つ或い
はそれ以上の熱電対の垂直配列を、１つ或いはそれ以上
の鋳型壁内に配置することができる。

第５図は、本発明の方法の実施例を表すブロック図で
ある。装置38により行われる溶融金属レベルの測定値
は、ブロック48に、ダイアグラム式に表される。温度測
定装置35、及び37、及び流量測定装置36による、温度、
及び、流量測値は、ブロック49にダイアグラム式に表さ
れる。熱電対62により行われる鋳型壁温度測定値は、同
様に、ブロック49により表される測定値に含まれる。こ
れ等の測定値48,49は全て、従来型の回路50,52により、
それぞれ、従来型のコンピューター51に送り込まれる。
コンピューター51に、手動式で入力されるのは、鋳型20
の事前に決定された垂直寸法で、この情報は、ブロック
53で、ダイアグラム式に表される。

コンピューター51は、従来型の性質のもので、以下に
説明する機能のおのおのを実行するためにプログラムの
できる、従来型の回路より構成される。コンピューター
は、コンピュータ51に入力された温度、及び流量測定値
49より、チャネル23の各々における、鋳型熱転移率（MH
TR）を計算する。MHTRを計算するための方程式は下記の
通りである。

MHTRは、KW/m²/sec.として表される。

F/Rは、個々の冷却チャネル23における冷却液の量的
流量で、1/sec.として表される。

Ｂは、冷却液（例えば水）の熱容量であり、kj/K゜/g
として表される。

Tdは、個々のチャネル23内の冷却液についての温度差
位である。温度差位とは、例えば35で測定されるよう
な、チャネルのインレット温度と、例えば、37で測定さ
れるような、チャネルのアウトレット温度との間の差で
あり、Ｋ゜として表される。

Ｄは、冷却液の密度であり、g/m³で表される。

Ａは、個々のチャネル23により冷却される鋳型の内部
表面の面積であり、m²として表される。

上記の方程式において、B,D及びＡは、定数であり、F
/Rが、各々の冷却チャネルについて同じであるとすれ
ば、Tdを、MHTRの代りに使用してよい。B,D及びＡは、
通常手動でコンピューターに入力され、これは第５図の
ブロック53で表される。

入力されたデーターよりコンピューター51により発生
される情報には、第５図のブロック57により表される、
鋳型の上端に対しての、溶融金属レベルの位置、及び、
第５図のブロック56により表される以下の情報が含まれ
る。すなわち、各々の冷却チャネル23についてのMHTR或
いは、代替的に、各々のチャネル23についての温度差位
（Td）、或いは、鋳型壁面温度（各々の熱電対62につい
てのTm）である。前記の各々の情報は、鋳型の上端より
の距離に関連する。

コンピューター51に接続され、これとともに作動する
ものは、従来型のキャソード・レイ・チューブ・スクリ
ーンのような、従来型のディスプレー装置54である。コ
ンピューター51、及び、ディスプレー装置54は共働し
て、一方の座標がMHTR、或いは鋳型壁面温度、及び、他
の座標が鋳型の上端よりの垂直的距離（第８図及び第９
図）であるグラフを表示する。代替的に、以下のような
代替を行う状況が適切である場合には、MHTRの代りに、
一方の座標は、冷却液の温度差位であってもよい。

コンピューター51、及び、ディスプレー装置54は共働
して、前述したグラフ上に、上方鋳型端部21、及び下方
鋳型端部22（第８図及び第９図）の間の垂直的寸法と共
に、MHTR、或いは、鋳型壁面温度における変動を示す曲
線を示す。コンピューター51、及び、ディスプレー装置
54は、同様に共働して、グラフ上に鋳型の上端に対する
溶融金属レベル（第10図及び第11図において“液体レベ
ル”として示されている）の位置57を描写する。

コンピューターは、MHTRの変化、或いは、鋳型壁面温
度における変化を反映させるために、グラフ上に示され
た曲線を定期的に変更するようにプログラムされる。同
様に、コンピューターは、鋳型20の上端に対する溶融金
属レベルの位置変化を反映させるために、グラフ上の溶
融金属レベルの描写を定期的に変更するようにプログラ
ムされる。コンピューター51は、曲線上に表された情報
より、（ａ）ピークMHTR（第８図の58）或いは、ピーク
鋳型壁面温度（第９図の68）と、（ｂ）溶融金属レベル
57との間の垂直的距離に注目するようにプログラムされ
る。コンピューターには、この距離における実質的な増
加を検知するようにプログラムされた回路が含まれる。

鋳型下方端部22で発生する溶融金属吹き出しの可能性
は、本発明の一つの実施例に従い、以下に説明する工程
を含む方法に従って予測することができる。鋳造作業
中、冷却液は、チャネル23,23を通って継続的に循環さ
れる。チャネル23,23の各々に入る液体の流量は、鋳造
作業中全体を通して継続的に測定される。チャネル23,2
3の各々に入る液体の温度は、鋳造作業中全体を通して
継続的に測定される。同様に鋳造作業中全体を通して継
続的に測定されるのは、それぞれの温度測装置27で、各
々のチャネル23について個別に行われる、チャネル23,2
3の各々より出てくる液体の温度である。コンピュータ
ー51は、上述した測定工程において得られたデーターよ
り、各々のチャンネル23における鋳型熱転移率（MHTR）
を継続的に計算するために用いられる。

同様にこの方法には、装置38を用いて、鋳造作業中全
体を通して、鋳型20内の溶融金属レベルを継続的に測定
することも含まれる。第８図に示したように、この方法
は、Ｙ座標がMHTRで、Ｘ座標が鋳型20の上端よりの垂直
的距離であるグラフ上で、鋳型の上方、及び、下方端部
の間の垂直的寸法に沿った、MHTRにおける変動を示す曲
線56を表すことより構成される。この方法は、更に、グ
ラフ上に、鋳型の上端に対する溶融金属レベルの位置57
を描写することより構成される。曲線56は、MHTRにおけ
る変化を反映するために、定期的に変更される。溶融金
属レベルの描写57は、鋳型の上端に対する溶融金属レベ
ルの位置における変化があるとすれば、それを反映させ
るために、定期的に変更される。

第８図に示したように、曲線56の58上にピークMHTRが
ある。グラフに表れた情報より、（ａ）ピークMHTR58の
位置と、（ｂ）溶融金属レベル位置57との間の垂直的距
離（つまり、第８図のＸ座標に沿う距離）が注目され
る、そして、その距離における実質的な増加が検知され
る。

通常の作業条件下では、ホット・スポットが存在しな
い場合、ピークMHTRの位置と、溶融金属レベル位置57と
の間の垂直的距離は比較的小さく、例えば、3/4″〜
２″の間である（1.8〜5.0cm）。もし累進的、継続的増
加が、ピークMHTR58と、溶融金属レベル位置57との間の
垂直的距離において発生し、これが重大である場合に
は、ホット・スポットが形成され、累進的に鋳型を下っ
て下降していることの表示である。これは更に、矯正手
段がとられない場合には、下方鋳型端部22において、溶
融金属の吹き出しの可能性のあることの表示でもある。

ピークMHTR58の位置と、溶融金属レベル位置57との間
の垂直的距離における重大な増加は、鋳型の垂直的寸法
により、約３″（7.6cm）の増加よりやや大きなもので
ある。典型的には、57及び58の間の垂直的距離が、鋳型
の垂直的寸法の15％より大きくなった場合には、重大な
増加が発生し、吹き出しを妨げるために矯正手段がとら
れるべきだと結論づけてよいだろう。

コンピューターは、ピークMHTR58の位置と溶融金属レ
ベル位置57との間の垂直的距離における重大な増加が存
在する場合に、アラーム60（第５図）を起動するように
プログラムできる。アラームは聴覚的アラームでもよい
し、ディスプレー装置54のスクリーン上の背景カラーが
変化するように視覚的アラームでもよい。望ましい実施
例においては、スクリーン上の背景カラーの変化は二段
階で起こすことが可能である。すなわち、第１段階は、
警告段階（例えば、黄色）で、危険な条件が生じ始めて
いるかも知れないことを観察者に警告し、第２段階は、
第２のカラーへの変化をするもので（例えば赤）、矯正
手段がとられなければ、吹き出しがいまにも起こるとい
う事を示すものである。

第８図〜第11図に示したデーターは、四方形の、水平
の断面（各々の側の寸法8.3cm）を有するビレットを製
造する小規模の連続鋳造装置より得られたものである。
ヒート・サイズは、136kgだった。鋳型の垂直的寸法は4
5.7cmであった。鋳型は無酸素銅により構成され、その
内部はまっすぐでテーパー状にはなっていなかった。鋳
型の内部は、連続鋳造用に使用される従来の潤滑油によ
って潤滑された。鋳造中の鋳型の上端よりの液体レベル
目標は、7.5cm（３″）であった。

鋳型は27の鋳型の空洞の全周域を巡る、連続的な、等
間隔の、水平に配置された冷却液チャネル23,23を有し
ていた。鋳型の周辺の冷却液の流れる方向は、鋳型のゆ
がみを避けるため、鋳型の上端、及び、底部間で15回交
替された。冷却液通路は、直径11mmで、鋳型の熱した内
部表面より4.83mmのところに配置された。インレット、
及び、アウトレット冷却液温度は、従来型の抵抗温度装
置を採用して、適正な位置で測定され、冷却液流量は、
従来型の電子流量メーターにより、適正な位置で継続的
に監視された。

鋳造の間、鋳型壁面温度は、鋳型の熱した内部表面よ
り3mmに位置する16の垂直的に離間して配置した熱電対
により継続的に測定された。これは、（１）MHTR対鋳型
の上端よりの距離を表すグラフと、（２）鋳型壁面温度
対鋳型の上端よりの距離を表すグラフとの比較ができる
ように、又、第１タイプのグラフは、第２タイプのグラ
フの、ホット・スポットの進展、及び伝播を表すものと
同様に正確であることを確認するために行われた。第１
タイプのグラフ、すなわちMHTR対鋳型の上端よりの距離
は、第８図に示されている。第２タイプのグラフ、すな
わち鋳型壁面温度対鋳型の上端よりの距離は、第９図に
示されている。第８図において、MHTRについてのＹ軸上
の目盛は、各々の時間シーケンスについて、０〜2400KW
/m²/secである。第９図において、鋳型温度についての
Ｙ軸上の目盛りは、各々の時間シーケンスについて、０
〜240℃である。鋳型温度測定値は、MHTR測定値の場合
と同様にコンピューターに入力された。

第８図と第９図はともに、鋳造作業中の５回の異なる
時間シーケンスで、ディスプレー・スクリーン上に示さ
れたものを表している。第８図と第９図で表された各々
のシーケンス間のタイム・インターバルは、６秒と13秒
の間で変動する。実際上は、スクリーン上の表示は、よ
り頻繁なインターバルで変えられる。例えば、５秒以下
のインターバルであるが、例えば、所定の時間に使用さ
れる処理、及び装置パラメーターによっては、10秒まで
のインターバルも採用できる。１秒もの低いタイム・イ
ンターバルも採用できる。スクリーンは、２つのタイム
・インターバルでのデーターの間の比較を促進し、ピー
クMHTRと溶融金属レベルの位置との間の距離における変
化が起これば全て速やかに検知するために、連続する２
つのタイム・インターバルでのデーターを反映する曲線
を同時に表すことが、好ましい。

第８図及び第９図の比較より明らかなように、両図は
相互に極めて近接している。

鋳造作業が進むにつれて、この作業で、約32秒まで
が、通常の条件として支配的となる。言い換えれば、ピ
ークMHTR58（第８図）、及びピーク鋳型壁面温度68（第
９図）は、溶融金属レベル位置57より、重大でない程度
の垂直的距離に位置していた。34秒で、ホット・スポッ
ト（双方のグラフにおいてピーク）は、鋳型の長さに沿
って下方に伝播したが、一方、溶融金属レベル57は、実
質的に同じ位置に留まった。そのため、ホット・スポッ
トは、鋳型の下方端部における吹き出しにまで進展され
た。

第10図及び第11図は、ホット・スポットが、吹き出し
までには進展せず、それ以前に必要な矯正手段がとられ
た場合のディスプレー・シーケンスを示している。鋳型
壁面温度をＹ座標に、鋳型の上端よりの距離をＸ座標に
示す第10図においては、Ｙ座標上の温度目盛りは、各々
のタイム・インターバルについて25℃と275℃の間であ
る。MHTR対鋳型の上端よりの距離を示す第11図において
は、Ｙ座標（MHTR）上の目盛は、400〜2500KW/m²/secで
ある。連続鋳造処理が進行するにつれ、この工程の約77
秒までは、条件は通常であった。そのタイム・インター
バルでは、MHTRピーク58（第11図）、及び、鋳型温度ピ
ーク68（第10図）の双方の位置は、溶融金属レベル位置
57から約2cmしか離れていなかった。ホット・スポット
の下降の開始は、鋳造工程が始まって約79秒で起こっ
た。ホット・スポットは、鋳造作業の約110秒まで、連
続的に鋳造鋳型の下方に伝播した。金属の鋳型よりの引
き出しの割合が重大に低下した時に、約107秒で矯正手
段が開始された。107秒で矯正手段がとられた後、異常
なホット・スポット条件よりの回復を反映して、時間の
経過と共に、鋳型壁面温度ピーク68、及び、MHTRピーク
58の双方とも緩和した。結果的に、鋳造作業127秒時
に、鋳型温度ピーク68、及び、MHTRピーク58の双方が、
溶融金属レベル位置57より極めて近接して位置する状態
で、通常に回復した。

上記より明らかなように、第８図及び第11図は、MHTR
対鋳型の上端よりの距離を示す。しかし、同じ形のグラ
フは、温度差位をMHTRと代替することが適正であった条
件下で（上記説明）、冷却液温度差位対鋳型の上端より
の距離を示したい時に生じる。

吹き出しの可能性を予測するためには、MHTR、或い
は、鋳型壁面温度が、鋳型の上端よりの距離に対して示
されることが重要である。鋳型のフリクション（摩擦）
対時間の表示、或いは、鋳型全体のMHTR対時間は、ホッ
ト・スポットを反映するのに加えて、ホット・スポット
以外の条件をも反映し、そのため後二者の表示は、吹き
出しの可能性の信頼できる表示ではない。MHTR対鋳型の
上端よりの距離、或いは、鋳型壁面温度対鋳型の上端よ
りの距離を示すグラフにおいて、ピークMHTR、或いは、
ピーク鋳型壁面温度の、溶融金属レベルの位置よりの重
大な移動があったとすれば、これは吹き出しの可能性を
示す表示以外の何者でもない。吹き出しの可能性以外に
は、（ａ）ピークMHTRの位置、或いは、ピーク鋳型壁面
温度が、（ｂ）溶融金属レベルよりのかいり移動を引き
おこす原因は他にはない。

第８図〜第11図は、鋳型MHTR対鋳型の上端よりの距離
は、鋳型壁内に組み込まれた熱電対に伴う不利益を除去
する一方で、鋳型壁面温度対鋳型の上端よりの距離と同
様に、吹き出しの可能性を予測させるものであることを
示している。これに対して、MHTRは、流量メーター、及
び、温度センサーを、冷却液用に、インレット及び、ア
ウトレット上に配置することによって測定可能である。

第１図及び第２図に示された鋳型20の実施例では、単
一の冷却液インレット24、及び単一の冷却液アウトレッ
ト25が各々の水平線上に採用されている。第６図に120
で示された鋳型の実施例においては、鋳型の各々の壁面
用に、分離した冷却液インレット124、及び分離した冷
却液アウトレット125がある。加えて、鋳型120は、各々
の側壁121,122及び各々の端部壁127,128に分離した冷却
チャネル123を有する。第６図に示されたタイプの配列
によって、第１図及び第２図に示されたタイプの配列を
採用することにより行える制御に比較して、連続鋳造鋳
型の各々の壁面において、温度をより緊密に制御でき
る。

以上詳細に説明したことは、明確に理解させるためだ
けの目的であって、当業者には修正変更が明白であるの
で、これより不必要な限定を導き出すべきではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に実施例に用いた連続鋳造鋳型の斜視
図、第２図は、第１図の鋳型の平面図、第３図は、本発
明の実施例を示す構成図、第４図は、本発明の実施例の
１部分を示す部分端面図、第５図は、本発明による方法
を示すブロック・ダイアグラム、第６図は、本発明に使
用する鋳型の別の実施例を示す第２図と同様な平面図、
第７図は、第１図の鋳型の部分断面図、第８図は、本発
明の実施例のディスプレーを示す一連のグラフ、第９図
は、本発明の別の実施例のディスプレーを示す一連のグ
ラフ、第10図は、鋳型壁面温度と鋳型の上端からの距離
との関係を示し、かつ吹き出しの開始及び抑制を表す一
連のグラフ、第11図は、鋳型温度熱転移率と鋳型の上端
からの距離との関係を示し、かつ吹き出しの開始と抑制
を表す一連のグラフである。 20……鋳型、21……上方端部、22……下方端部、23……
冷却チャネル、24……インレット、25……アウトレッ
ト、26……インレット配管、28……インレット・ヘッダ
ー、29……アウトレット・ヘッダー、30……メイン配
管、32……冷却液源、33……端部壁、35……温度センサ
ー、36……流量限定装置、39……側壁、40……溶融金
属、41……上端面、42……シェル、44……ホット・スポ
ット、57……溶融金属レベル位置、58……ピークMHTR、
62……熱電対、68……ピーク鋳型壁面温度、120……鋳
型、123……冷却チャネル、124……冷却液インレット、
125……冷却液アウトレット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イズマエル ジー．ソウシード アメリカ合衆国 46322 インデイアナ ハイランド ワイルドウツド ドライ ブ 9135 (56)参考文献 特開 昭61−289954（ＪＰ，Ａ)

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融金属が、壁面、上方端部、開放下方端
   部、及び事前に決定された寸法を有する垂直的に配置さ
   れた液体冷却鋳型を通して下降し、引き出される鋳造金
   属シェルを成型するための連続鋳造方法において、 前記シェルより、前記鋳型の下方端部において、溶融金
   属の吹き出しの可能性を予測するための方法であって、
   該方法が下記のステップ、すなわち、 鋳型の上端に関連して、該鋳型内の溶融金属レベルの位
   置を継続的に測定し、 鋳型の上端に関連して、鋳型内のピーク温度の位置を継
   続的に測定し、 前記ピーク温度位置と、前記溶融金属レベル位置との間
   の垂直的距離を継続的に測定し、 前記垂直的距離を継続的に監視し、さらに、 前記垂直的距離における実質的な増大の検出に基づい
   て、溶融金属の吹き出しの可能性を予測する ステップからなることを特徴とする溶融金属の吹き出し
   の可能性を予測するための方法。
2. 【請求項２】前記ピーク温度の位置の測定のステップ
   が、前記上方鋳型端部と下方鋳型端部の間の複数の垂直
   的に離間した位置の各々で、鋳型壁面温度を測定するこ
   とからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】前記距離における重大な増加の検知に応答
   して、アラームを起動することを特徴とする請求項１に
   記載の方法。
4. 【請求項４】前記距離が、約３インチ（7.6cm）より大
   きくなる時にアラームを起動することを特徴とする請求
   項１に記載の方法。
5. 【請求項５】前記距離が、前記鋳型の垂直的寸法の約15
   ％以上になる時にアラームを起動することを特徴とする
   請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】前記距離における重大な増加の検知に応答
   して、吹き出しを防ぐために、矯正的行動を起動するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】前記矯正行動が、以下のステップ、すなわ
   ち、 （ａ）前記シェルが鋳型より引き出される割合を下げる
   こと、及び、 （ｂ）前記鋳型における溶融金属レベルを上げること、 の少なくとも１つより成ることを特徴とする請求項６に
   記載の方法。
8. 【請求項８】前記矯正行動がステップ（ｂ）であること
   を特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】溶融金属が、壁面、上方端部、開放下方端
   部、及び事前に決定された寸法を有する垂直的に配置さ
   れた液体冷却鋳型を通して下降する鋳型金属シェルを成
   型するための連続鋳造方法において、 前記シェルより、前記鋳型の下方端部において、溶融金
   属の吹き出しの可能性を予測するための方法であって、
   該方法が下記のステップ、すなわち、 前記上方鋳型端部と下方鋳型端部との間の、複数の垂直
   的に離間した位置の各々において、鋳型の壁面温度を、
   継続的に測定し、 鋳造作業中全体を通して、前記鋳型における溶融金属レ
   ベル位置を、継続的に測定し、 一方の座標が、前記鋳型壁面温度で、他の座標が、鋳型
   の上端よりの垂直的距離であるグラフ上に、鋳型の前記
   上方端部と下方端部との間の前記垂直的寸法に沿って、
   鋳型壁面温度を示す曲線を示し、 前記グラフ上に、鋳型の上端に関連して、前記溶融金属
   レベルの位置を表し、前記鋳型壁面温度における変化を
   反映させるために、前記曲線を定期的に変更し、 鋳型の上端に関連して、前記溶融金属レベルの位置にお
   ける変化を反映させるために、前記溶融金属レベル位置
   の前記グラフ上の表示を定期的に変更し、 鋳型の上端に関連して、前記曲線上に、ピーク壁面温度
   位置を示し、 前記グラフに表された情報より、前記ピーク鋳型壁面温
   度位置と、前記溶融金属レベル位置との間の垂直的距離
   を継続的に測定し、 前記垂直的距離を、継続的に監視し、さらに、 前記垂直的距離における実質的な増大の検出に基づい
   て、溶融金属の吹き出しの可能性を予測する ステップからなることを特徴とする溶融金属の吹き出し
   の可能性を予測するための方法。
10. 【請求項１０】複数の壁、上方端部、及び下方開放端部
    とを有する垂直的に配置され、かつ事前に決定された垂
    直的寸法を有する鋳型を含む、溶融金属より、鋳造金属
    シェルを成型するための連続鋳造装置において、 鋳型の前記下方端部において、前記シェルよりの溶融金
    属の吹き出しの可能性を予測するための装置であって、
    該装置が、 鋳型の上端に関連して、前記鋳型内の溶融金属レベルの
    位置を継続的に測定するための手段と、 鋳型の上端に関連して、前記鋳型内のピーク温度の位置
    を継続的に測定するための手段と、 前記ピーク温度位置と、前記溶融金属レベル位置との間
    の垂直的距離を測定するための手段と、 前記垂直的距離を継続的に監視するための手段と、さら
    に、 前記垂直的距離における実質的な増大の検出に基づい
    て、溶融金属の吹き出しの可能性を予測する手段と を備えることを特徴とする溶融金属の吹き出しの可能性
    を予測するための装置。
11. 【請求項１１】前記ピーク温度の位置を測定するための
    手段が、前記上方鋳型端部と下方鋳型端部との間の垂直
    的に離間した位置で、鋳型壁面に配設された複数の温度
    センサー装置を備えることを特徴とする請求項10に記載
    の装置。
12. 【請求項１２】前記距離における重大な増加の検知に応
    答してアラームを起動するための手段を備えることを特
    徴とする請求項10に記載の装置。
13. 【請求項１３】前記距離が、約３インチ（7.6cm）より
    も大きい時に、アラームを起動するための手段を備える
    ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
14. 【請求項１４】前記距離が、前記鋳型の垂直的寸法の約
    15％よりも大きい時に、アラームを起動するための手段
    を備えることを特徴とする請求項10に記載の装置。
15. 【請求項１５】複数の壁、上方端部、及び下方開放端部
    とを有する垂直的に配置され、かつ事前に決定された垂
    直的寸法を有する鋳型を含む、溶融金属より、鋳造金属
    シェルを成型するための連続鋳造装置において、 鋳型の前記下方端部において、前記シェルよりの溶融金
    属の吹き出しの可能性を予測するための装置であって、
    該装置が、 前記上方鋳型端部と下方鋳型端部との間の複数の垂直的
    に離間した位置の各々において、鋳型の壁面温度を、継
    続的に測定するための手段と、 前記鋳型における溶融金属レベル位置を、継続的に測定
    するための手段と、 コンピュータ手段と、 前記温度測定値の各々を、前記コンピューター手段に入
    力するための手段と、 溶融金属レベル測定値を、前記コンピューター手段に入
    力するための手段と、 前記コンピューター手段が、下記の（ａ）〜（ｉ）、す
    なわち、 （ａ）一方の座標が、前記鋳型壁面温度であり、他方の
    座標が、鋳型の上端よりの垂直的距離であるグラフを表
    示するための手段と、 （ｂ）鋳型の前記上方端部と下方端部との間の前記垂直
    的寸法に沿って、前記鋳型壁面温度を示す曲線を、前記
    グラフ上に表すための手段と、 （ｃ）前記グラフ上に、鋳型の上端に関連して、前記溶
    融金属レベルの位置を表すための手段と、 （ｄ）前記鋳型壁面温度における変化を反映させるため
    に、前記曲線を定期的に変更するための手段と、 （ｅ）鋳型の上端に関連する、前記溶融金属レベルの位
    置における変化を反映させるために、前記溶融金属レベ
    ル位置の前記グラフ上の表示を定期的に変更するための
    手段と、 （ｆ）鋳型の上端に関連して、ピーク鋳型壁面温度の前
    記曲線上の位置を示すための手段と、 （ｇ）前記曲線上に示された情報より、前記ピーク鋳型
    壁面温度位置と前記溶融金属レベル位置との間の垂直的
    距離を測定するための手段と、 （ｈ）前記垂直的距離を継続的に監視するための手段
    と、 （ｉ）前記垂直的距離における実質的な増大の検出に基
    づいて、溶融金属の吹き出しの可能性を予測する手段と を備えることを特徴とする溶融金属の吹き出しの可能性
    を予測するための装置。