JP2914990B2 - Method for detecting abnormal state of molten metal surface, method for preventing abnormally molten metal surface, and apparatus for preventing the same - Google Patents

Method for detecting abnormal state of molten metal surface, method for preventing abnormally molten metal surface, and apparatus for preventing the same

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JP2914990B2
JP2914990B2 JP5590189A JP5590189A JP2914990B2 JP 2914990 B2 JP2914990 B2 JP 2914990B2 JP 5590189 A JP5590189 A JP 5590189A JP 5590189 A JP5590189 A JP 5590189A JP 2914990 B2 JP2914990 B2 JP 2914990B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、連続鋳造の鋳型内における湯面異常、例
えば鋳造内に発生する片湧き、ボイリング、パウダー不
足の発生状況等を正確に、かつ自動的に検出すると共
に、その検出結果に基づき前記湯面異常を効果的に防止
する方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention accurately and accurately describes the level of molten metal in a continuous casting mold, for example, the occurrence of spoiling, boiling, powder shortage, etc. occurring in casting. The present invention relates to a method for automatically detecting and effectively preventing the above-mentioned fluid level abnormality based on the detection result.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

連続鋳造鋳型(以下単に鋳型と言う)を含む近傍の系
は、鋳型、前記鋳型の中央部に配置された、タンデ
ィッシュ底部に設置される下ノズル、上ノズル、浸漬ノ
ズルを含む注入ノズル、スライディングノズル(以下
単にSNと言う)、あるいは、ストッパー等を利用した溶
鋼流量制御装置、鋳型内溶鋼中に存在する介在物や脱
酸生成物の捕獲と浮上、および、前記介在物が脱酸生成
物による注入ノズルの閉塞防止等を目的として注入ノズ
ル内へ吹き込まれるガス(以下単に吹込みガスと言う)
の流量制御装置、溶鋼湯面レベル制御装置、等から構
成されている。また、鋳型内湯面においては、前記吹込
みガスが吐出しており、また鋳型内溶鋼の保温,断熱,
酸化防止,脱酸生成物や介在物の捕獲,および,凝固シ
ェルと鋳型との潤滑等のためパウダーが散布される。パ
ウダーは溶鋼との接触で溶融し、溶融層を形成すると共
に、鋳型と凝固シェル間に流れ込み、前記種々の機能を
発揮する。さらに鋳型には円滑な鋳片の引き抜きのため
に振動が付与され、また注入ノズルより吐出される溶鋼
によって、鋳型内湯面は絶えず揺動している。前述した
ような状況において、注入ノズルより吐出した溶鋼は、
鋳型等によって冷却されることにより、鋳型に沿った形
で湯面上端部にメニスカスを形成し凝固を開始する。
A system including a continuous casting mold (hereinafter simply referred to as a mold) includes a casting mold, an injection nozzle including a lower nozzle, an upper nozzle, and an immersion nozzle disposed at the bottom of the tundish, which is disposed in the center of the casting mold, and a sliding nozzle. Nozzle (hereinafter simply referred to as SN) or molten steel flow rate control device using a stopper, etc., capture and floating of inclusions and deoxidation products present in molten steel in the mold, and the inclusions are deoxidation products Blown into the injection nozzle for the purpose of preventing blockage of the injection nozzle due to air (hereinafter simply referred to as blown gas)
, A molten steel level control device, etc. In addition, the blowing gas is discharged from the molten metal surface in the mold.
Powder is sprayed to prevent oxidation, capture deoxidized products and inclusions, and lubricate the solidified shell and the mold. The powder melts in contact with the molten steel to form a molten layer, and flows between the mold and the solidified shell to perform the various functions described above. Further, vibration is applied to the mold for smooth drawing of the slab, and the molten steel surface discharged from the injection nozzle constantly shakes the molten metal surface in the mold. In the situation described above, the molten steel discharged from the injection nozzle is
By being cooled by the mold or the like, a meniscus is formed at the upper end of the molten metal surface along the mold and solidification is started.

而して鋳型を含む近傍の系においては、前記各因子が
輻輳して存在しており、安定状態ではそれらが微妙にバ
ランスした状態となっている。つまり鋳型近傍の系とし
ては、非常に複雑であり、センシティブなものとなって
いる。このため、タンディシュ内の溶鋼量や鋳造速度の
変動、注入ノズルの詰まり等といった操業の変動に敏感
に反応し易く、一度バランスが崩れると、直ちに、鋳型
内湯面上に、湯面変動がボイリング、片湧き、パウダー
不足等といった異常、つまり本発明で称する湯面異常が
生じる原因となる。これらの湯面異常は、連続鋳造操業
における最大のトラブルであるブレークアウト(以下、
BOと言う)等のトラブルの発生に直結し、また凝固シェ
ルへのパウダー巻き込み等表面品質欠陥発生に直接的に
繋がってくる。而して前述した鋳型を含む近傍の系を常
時安定に保つことは、BO等のトラブルの発生を防止する
ためのみならず、鋳片の表面および表面近傍の品質を確
保しつつ連続鋳型の安定操業を実施する上から最も重要
なポイントである。
Thus, in the nearby system including the template, the above factors are present in a congested state, and in a stable state, they are in a delicately balanced state. In other words, the system in the vicinity of the template is very complicated and sensitive. For this reason, it is easy to react sensitively to fluctuations in operations such as fluctuations in the amount of molten steel and casting speed in the tundish, clogging of the injection nozzle, etc. Abnormalities such as one-sided spring, insufficient powder, etc., that is, an abnormal level of the molten metal referred to in the present invention are caused. These level abnormalities are the biggest troubles in continuous casting operations, breakouts (hereinafter, referred to as breakouts).
Such as BO), and directly leads to surface quality defects such as powder entrainment in the solidified shell. Therefore, keeping the system near the mold including the above-mentioned mold stable at all times not only prevents the occurrence of troubles such as BO, but also stabilizes the continuous mold while ensuring the quality of the surface and near the surface of the slab. This is the most important point in conducting operations.

それ故、従来から、鋳型内の湯面状況の監視には細心
の注意が払われ、多くの検出手段の提案もなされてい
る。例えば特開昭60−49846号公報には、鋳型上方に湯
面上を走査する赤外線カメラを設定し、この赤外線カメ
ラで湯面上の温度、およびその温度分布を測定し、パウ
ダー層の厚みや分布を検出する方法が、また特開昭54−
71723号公報には、鋳型内の湯面から放射される輻射光
線から2つ以上の波長を選択して、そのエネルギーレベ
ルの比率により湯面上温度を測定し、パウダー不足状況
を検出する方法が、また特開昭59−229267号公報には、
光ファイバーケーブルを湯面上でセンシングさせ、湯面
上の光量に応じた電流信号を計測することにより、パウ
ダーの不足状況を検出する方法が開示されている。しか
しながら、このような従来方法では、注入ノズル内への
吹込みガスが鋳型内へ流出する際に発生する炎等をパウ
ダー不足と誤検出したり、前述したように鋳型振動等に
よって絶えず湯面は揺動しているため、パウダー溶融部
分や炎等が揺動によって見え隠れすることによる湯面上
の温度状況等の大きな変動や外乱光の影響を受けること
によって、正確にパウダー不足状況を検出することは困
難であった。また、温度測定装置や赤外線カメラ、光フ
ァイバーについては走査時間が必要で、鋳型内の全面の
パウダー散布状況を検出するのに相対的に時間を多く費
やすため、検出処理の間に湯面状況が変化することがあ
り、適切なタイミング等での操業アクションの実行が出
来ないという問題もあった。そして更に、前述した片湧
きやボイリングといったような急激な湯面異常が発生し
た際にも、ただ単にパウダー不足の検出処理を行なうだ
けなので、このような湯面異常を検出することは不可能
であった。
Therefore, the monitoring of the state of the molten metal in the mold has been done with great care, and many detection means have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-49846 discloses an infrared camera that scans the surface of a molten metal above a mold, measures the temperature on the surface of the molten metal, and its temperature distribution, and measures the thickness and the thickness of the powder layer. A method for detecting the distribution is disclosed in
No. 71723 discloses a method of selecting two or more wavelengths from radiation rays radiated from a molten metal surface in a mold, measuring a temperature on the molten metal surface by a ratio of energy levels thereof, and detecting a powder shortage situation. Also, JP-A-59-229267 discloses that
There is disclosed a method of detecting a powder shortage state by sensing an optical fiber cable on a molten metal surface and measuring a current signal according to the amount of light on the molten metal surface. However, in such a conventional method, a flame or the like generated when the gas blown into the injection nozzle flows out into the mold is erroneously detected as powder shortage, or the surface of the molten metal is constantly caused by mold vibration or the like as described above. Due to rocking, powder melted parts and flames are affected by large fluctuations such as temperature conditions on the molten metal surface due to rocking and shading, and disturbance light, so that accurate powder shortage can be detected. Was difficult. In addition, scanning time is required for temperature measurement devices, infrared cameras, and optical fibers, and it takes a relatively long time to detect the powder application status over the entire surface of the mold. There is also a problem that the operation action cannot be executed at an appropriate timing or the like. Further, even when a sudden molten metal level such as the above-described one-sided springing or boiling occurs, it is only necessary to perform a process for detecting powder shortage, and it is impossible to detect such a molten metal level. there were.

また、鋳型壁に熱電対を埋設したり、磁気センサーや
赤外線カメラ等を鋳型上方に設定して湯面レベルのみを
検出する技術も提案されているが、これらの検出装置
は、湯面レベルのみを検出し、ある一定のレベルに制御
しようとするものなので、直接的に片湧きやボイリン
グ、パウダー不足といったような湯面異常は検出するこ
とはできない。
Techniques have also been proposed in which a thermocouple is buried in the mold wall, or a magnetic sensor or infrared camera is set above the mold to detect only the level of the molten metal. Is to be detected and controlled to a certain level, so that it is not possible to directly detect the level of the molten metal such as one-sided spring, boiling, and insufficient powder.

以上のように、従来の検出方法はいずれも単一の機能
しか持っていなく、さらに、安定的に迅速,正確に湯面
の状況を検出することは困難であった。加えて鋳型近傍
は狭溢なスペースに、前述したように多くの機器,装置
が輻輳して配置されており、しかも高熱,多粉塵環境下
にあり、このような悪条件下で湯面状況を総合的に、か
つ高い信頼性を有して検出し得る実用的な検出装置はい
まだ出現していないのが実情である。このため従来は、
専任の熟練した作業者が湯面状況を監視し、その作業者
の過去の経験と勘によって前記湯面異常を判断している
のが一般的であった。
As described above, all of the conventional detection methods have only a single function, and it has been difficult to stably, quickly, and accurately detect the state of the molten metal level. In addition, many equipment and devices are congested and arranged in a narrow space near the mold as described above, and in a high-heat, multi-dust environment, the condition of the molten metal surface under such bad conditions is reduced. In fact, no practical detection device that can perform detection comprehensively and with high reliability has yet emerged. For this reason, conventionally,
It is common for a dedicated and skilled worker to monitor the level of the molten metal and determine the level of the molten metal based on his / her past experience and intuition.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

前述したように、鋳型を含む近傍の系について、その
系のバランスが崩れ、湯面変動やボイリング、片湧き、
パウダー不足等といった湯面異常が発生した場合、従来
は、湯面を監視している作業者がその湯面異常状況を検
出し、それの検出結果に基づいて直ちに、適切な操業ア
クションを実施していた。系をバランスさせ安定化させ
るための前記アクションは、迅速性と正確性を要求され
るために、前記従来方法では専任の熟練した作業者が行
なわざるを得ず、当該系廻りの省力化の大きなネットと
なっていた。それにもかかわらず作業者間の個人差も大
きく、検出遅れや、誤検出も多々発生し、鋳片品質にば
らつきを生じたり、極端な場合操業アクションが遅れて
BOに繋がることもあった。
As described above, for the nearby system including the mold, the balance of the system is lost, and the fluctuation of the water level, boiling,
Conventionally, when a level error such as powder shortage occurs, a worker monitoring the level detects the level of the level error and immediately takes appropriate action based on the detection result. I was Since the action for balancing and stabilizing the system is required to be quick and accurate, in the above-described conventional method, a dedicated and skilled operator must perform the action, and the labor saving around the system is greatly reduced. It was online. Nevertheless, there are large individual differences among workers, detection delays and erroneous detections often occur, resulting in variations in slab quality and, in extreme cases, delayed operation actions.
Sometimes connected to BO.

本発明は、前記問題点の抜本的な解決を図るものであ
り、前述した鋳型内湯面異常を正確にかつ迅速に検出す
ることを第一の課題とし、前記検出結果に基づいて前記
湯面異常を効果的に防止する方法を提供することによ
り、安定した連続鋳造操業を実施することを第2の課題
とするものである。
The present invention is intended to drastically solve the above problem, and has as a first object to accurately and promptly detect the above-mentioned mold level abnormality in a mold, and to perform the mold level abnormality based on the detection result. It is a second object of the present invention to provide a method for effectively preventing the occurrence of a continuous casting operation by providing a stable method.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

前述した課題を解決する本発明は、中央部に注入ノズ
ルが配置された連続鋳造鋳型上方の、前記注入ノズルを
挟んだ相対する部位に、一対もしくは複数対の湯面状況
検出用イメージセンサーを設置し、前記各々のイメージ
センサーから時々刻々と入力される湯面状況の入力画面
を、基準閾値で二値化し明部と暗部に区別すると共に、
前記各々のイメージセンサー視野内の湯面部分について
前記明部の面積比率Rnを求め、次いで、前記明部面積比
率Rnの単位時間当りの変化率Dnを求め、予め設定された
前記明部面積比率Rnおよび、もしくは変化率Dnと湯面異
常状況の相関より、湯面の異常状況を検出することを特
徴とするものである。また前記した湯面異常状況を検出
する方法において、注入ノズルを挟んだ相対する各々の
湯面部分における変化率Dnと、予め設定された各湯面部
分毎の前記変化率Dnの基準値とを比較し、注入ノズルを
挟んだ双方の前記変化率Dnがともに前値基準値を超過し
た場合にはボイリング,片側のみの前記変化率Dnが前記
基準値を超過した場合には片湧きと判断し、湯面の異常
状況を検出することを特徴とするものである。
The present invention for solving the above-mentioned problem is provided with a pair or plural pairs of image sensors for detecting the state of the molten metal level, at positions opposed to each other with the injection nozzle therebetween, above the continuous casting mold in which the injection nozzle is disposed at the center. Then, the input screen of the hot water surface condition input from time to time from each of the image sensors, and binarized by a reference threshold to distinguish between a bright part and a dark part,
The area ratio Rn of the bright portion is determined for the molten metal surface portion in each image sensor field of view, and then the change rate Dn per unit time of the bright portion area ratio Rn is determined. It is characterized in that an abnormal state of the molten metal level is detected from the correlation between Rn and / or the change rate Dn and the abnormal state of the molten metal level. Further, in the method for detecting a molten metal level condition described above, a change rate Dn in each of the molten metal parts facing each other with the injection nozzle interposed therebetween, and a preset reference value of the change rate Dn for each molten metal part. In comparison, when both the change rates Dn sandwiching the injection nozzle both exceed the reference value of the previous value, it is determined that the boiling is performed, and when the change rate Dn of only one side exceeds the reference value, it is determined that the spring is one-sided. It is characterized by detecting an abnormal condition of the molten metal surface.

さらに各々のイメージセンサー視野内の湯面部分を、
設定エリアに細分割し、各分割エリアにおける明部面積
比率Rnnおよびこの明部面積比率Rnnの単位時間当りの変
化率Dnnを求め、次いで前記各分割エリア毎に予め設定
された基準値と比較し、前記明部面積比率Rnnが基準値
を超過し、かつ、前記変化率Dnnが基準値を超過しない
場合に、パウダー不足と判断し、湯面異常の内のパウダ
ー不足とその発生位置を検出することを特徴とするもの
である。
In addition, the hot water surface in each image sensor field of view,
Subdivided into set areas, the bright area ratio Rnn in each divided area and the rate of change Dnn per unit time of this bright area ratio Rnn are determined, and then compared with a reference value preset for each of the divided areas. When the bright area ratio Rnn exceeds the reference value, and the change rate Dnn does not exceed the reference value, it is determined that the powder is insufficient, and the powder insufficiency and the location of the occurrence of the powder abnormality are detected. It is characterized by the following.

また前述した方法に基づき検出された湯面異常状況に
応じて、鋳造速度制御,注入ノズル内への吹き込みガス
流量制御,鋳型へ注入する溶鋼流量制御およびパウダー
散布制御の何れか一つもしくは二つ以上を実施し、前記
湯面異常を解消することを特徴とするものである。
In addition, depending on the level of the molten metal level detected based on the above-described method, one or two of casting speed control, flow rate control of gas blown into the injection nozzle, flow rate control of molten steel injected into the mold, and powder spraying control. The above is implemented to eliminate the above-mentioned molten metal level abnormality.

〔作用および実施例〕[Operation and Examples]

以下、実施例を示す図に基づき本発明の具体的な構成
を説明する。
Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described with reference to the drawings showing examples.

第1図は、本発明に基づく、全体構成の一例を示す構
成図である。この第1図において、1が鋳型であり、2
が鋳造される鋳片、3が溶鋼、4が溶鋼3が冷却されて
生成した凝固シェル、5が鋳型1内に散布されたパウダ
ーで、主に未溶融パウダー層5aと溶融パウダー層5bから
構成されている。6は注入ノズル、7および7aが溶鋼流
量の制御装置で、本実施例においては、SNを用いてい
る。8および8aが注入ノズル内への吹込みガス流量制御
装置であり、9および9aが鋳片2の鋳造速度制御装置、
10がタンディッシュである。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of the overall configuration based on the present invention. In FIG. 1, 1 is a mold, 2
Is a cast slab, 3 is molten steel, 4 is a solidified shell formed by cooling the molten steel 3, 5 is a powder sprayed in the mold 1, and is mainly composed of an unmelted powder layer 5a and a molten powder layer 5b. Have been. 6 is an injection nozzle, 7 and 7a are controllers for controlling the flow rate of molten steel. In this embodiment, SN is used. 8 and 8a are blow gas flow rate control devices into the injection nozzle, 9 and 9a are casting speed control devices for the slab 2,
10 is a tundish.

また110は湯面異常状況検出装置を、170は湯面異常防
止装置を示すものである。湯面異常状況検出装置110
は、鋳型1内の湯面上方に、注入ノズル6を挟んで相対
する位置に設置されたイメージセンサー11と、該イメー
ジセンサー11から時々刻々入力される湯面状況の入力図
画面を後述するような処理操作を行ない、片湧き、ボイ
リング、パウダー不足等と言った湯面異常状況を検出す
る演算処理装置12、および、異常状況検出に基づいて湯
面異常を安定化させるために実施する後述する種々のア
クションを指示し、各装置に制御指令を発する制御装置
13とから構成されている。
Reference numeral 110 denotes a liquid level abnormality detecting device, and 170 denotes a liquid level abnormality preventing device. Anomaly level detector 110
Is an image sensor 11 installed above the level of the molten metal in the mold 1 at a position opposite to the injection nozzle 6 and an input diagram screen of the level of the molten metal input from the image sensor 11 from time to time as described below. An arithmetic processing unit 12 that performs an appropriate processing operation and detects an abnormal level of the liquid level such as one-sided springing, boiling, powder shortage, and the like, and that is performed to stabilize the level of the liquid level based on the abnormal state detection, which will be described later. Control device that instructs various actions and issues control commands to each device
It is composed of 13 and.

本実施例において前記イメージセンサ11は、注入ノズ
ル6を挟んで相対する位置に一対設置されているが、鋳
造する鋳片のサイズの関係で、一対のイメージセンサー
で鋳型内湯面部分の全範囲を視野内に収めることができ
ない場合は、2対、もしくは2対以上の複数対設置して
もよい。
In the present embodiment, the image sensor 11 is provided in a pair at positions opposed to each other with the injection nozzle 6 interposed therebetween. However, due to the size of the slab to be cast, the entire range of the mold surface in the mold is controlled by the pair of image sensors. If it is not possible to fit within the field of view, two pairs or two or more pairs may be provided.

湯面異常防止装置170は、パウダー散布装置16、該パ
ウダー散布装置16を先端部で支持する多関節型支持アー
ム15、パウダー散布装置16にパウダー5を供給する供給
装置17、前記支持アーム15を駆動せしめる駆動装置15
0、パウダー不足発生およびその発生位置検出信号に基
づき前記パウダー散布装置16並びに支持アーム15の駆動
装置150を駆動制御するパウダー散布制御装置14とから
構成されている。パウダー散布装置16は設定量のパウダ
ー5を貯留する升状の貯留槽16aを有しており、この貯
留槽16aは後述するように底開き可能もしくは回転可能
に構成されている。支持アーム15は、複数のアーム(本
実施例では15a,15bの2個)が、回転軸を内蔵するアー
ム駆動装置150a〜150cを介して連結構成され、前記回動
軸を回転支点として自在に回動する。加えてその先端部
に設けられた昇降駆動装置150dおよび昇降フレーム150d
1によって昇降し、接続部15Cを介してその先端に支持さ
れた前記パウダー散布制御装置16、詳しくは前記貯留槽
16aを鋳型1内の湯面上を自在に前後進移動並びに昇降
させることが出来る。
The device for preventing abnormal water level 170 includes a powder dispersing device 16, an articulated support arm 15 that supports the powder dispersing device 16 at the tip, a supply device 17 that supplies the powder 5 to the powder dispersing device 16, and the support arm 15. Drive device 15 to be driven
0, a powder dusting control device 14 that drives and controls the powder dusting device 16 and the driving device 150 of the support arm 15 based on a signal indicating a powder shortage occurrence and its occurrence position detection signal. The powder dispersing device 16 has a square storage tank 16a for storing a set amount of powder 5, and the storage tank 16a is configured to be openable to the bottom or rotatable as described later. The support arm 15 is configured such that a plurality of arms (in this embodiment, two of 15a and 15b) are connected via arm driving devices 150a to 150c having a built-in rotation shaft, and the rotation shaft is freely used as a rotation fulcrum. Rotate. In addition, a lifting drive device 150d and a lifting frame 150d provided at the tip thereof
The powder spraying control device 16 raised and lowered by 1 and supported at the tip thereof via a connection portion 15C, specifically, the storage tank
The 16a can be freely moved forward and backward and raised and lowered on the molten metal surface in the mold 1.

尚、本実施例において、支持アーム15は水平関接型を
採用したが、パウダー散布16が鋳型1内を自由に移動で
きるものであれば如何なる方式でも構わない。しかしな
がら本発明者らの経験では、一般的に鋳型1とタンディ
ッシュ10近傍の空間が非常に挟雑であることから、前述
した水平多関節型が有利であった。また、支持アーム15
と駆動装置150の組合せおよび数については、適用する
空間によって、効果的な動作が可能となるように適宜決
定すればよい。
In the present embodiment, the support arm 15 is of the horizontal connection type, but any type may be used as long as the powder spray 16 can move freely in the mold 1. However, according to the experience of the present inventors, the above-mentioned horizontal articulated type is advantageous because the space near the mold 1 and the tundish 10 is generally very tight. Also, the support arm 15
The combination and the number of the driving devices 150 may be appropriately determined depending on the applied space so that an effective operation can be performed.

而して前記パウダー散布制御装置14からの指令に基づ
き前記貯留槽16aを鋳型1内の所定部位に移動させ、貯
留槽16aの底部を開くか、あるいは貯留槽16aを回転させ
ることによってパウダー5を散布することができる。本
実施例において前記支持アーム15およびパウダー5の供
給装置17は、前記タンディッシュ10を乗載するための架
台18に取り付けられているが、以上の装置は、適宜、全
体もしくは部分的に、例えば、多関節型支持アーム15、
および、該支持アーム15を駆動せしめる駆動装置150な
どは、自走が可能な構造であってもよい。
The storage tank 16a is moved to a predetermined position in the mold 1 based on a command from the powder spraying control device 14, and the bottom of the storage tank 16a is opened or the storage tank 16a is rotated, so that the powder 5 is removed. Can be sprayed. In the present embodiment, the support device 15 and the supply device 17 for the powder 5 are attached to a gantry 18 for mounting the tundish 10, but the above device is appropriately or wholly or partially, for example, , Articulated support arm 15,
In addition, the driving device 150 for driving the support arm 15 may have a structure capable of self-running.

さて次に、本発明の湯面異常状況の検出法方について
説明する。
Next, a method for detecting a molten metal level condition according to the present invention will be described.

鋳型1内の湯面の輝度は、未溶融パウダー5aによって
前面が覆われているような暗い状態から、注入ノズル6
に吹き込まれたガスが鋳型1内の湯面上に大量に吐出す
ることによって発生する炎や、湯面の激しい揺動によっ
て現れる溶融パウダー5bによって覆われるボイリング時
のような明るい状態までの非常に広範囲に及ぶ。また、
鋳型振動状況、吹込みガスの吐出状況、パウダー溶融層
5bの出現状況等によっても前記湯面の輝度は常に変動し
ている。本発明者らは、この湯面の輝度の変動状況に着
目し、その変動状況を湯面異常との相関について研究し
た。而して先ず湯面の輝度を正確に検出するために、鋳
型1の上方の湯面を臨む部位にイメージセンサー11を設
定した。鋳型1の中央部には前述したように注入ノズル
6が配置されているため、1個のイメージセンサー11で
鋳型1全体を臨むことは極めて困難であり、本発明が指
向する輝度の高い湯面の輝度を正確に検出することはで
きない。而して注入ノズル6を挟んだ相対する部位に、
一対もしくは、鋳造する鋳片のサイズの関係で一対のイ
メージセンサーで鋳型内湯面部分の全範囲を視野内に収
めることができない場合は、2対、もしくは2対以上の
複数対設定した。ところで、イメージセンサー11はビデ
オカメラで一般的に用いられるビジコン管を利用したカ
メラなど、如何なるカメラでも適用が可能であるが、本
発明者らは種々の検討の結果、前述したように、湯面内
の輝度がかなり広範囲に及び常に変動していることか
ら、映像の焼き付き現象、残像現象、更に鋳型上方のス
ペース的な余裕からくる小型化の必要性等から、小型化
が容易にでき、焼き付き現象,残像現象に対して有利な
固体撮像素子を用いたCCDカメラを用いた。尚、このCCD
カメラは、ボイリングの際にほぼ飽和するようにアイリ
ス調整を施した。
The brightness of the molten metal surface in the mold 1 changes from a dark state in which the front surface is covered by the unmelted powder 5a to the injection nozzle 6.
The gas blown into the mold 1 emits a large amount of gas onto the surface of the molten metal in the mold 1, or a very bright state such as a boiled state covered by the molten powder 5 b that appears due to the strong fluctuation of the molten metal. Extensive. Also,
Mold vibration, blown gas discharge, powder melted layer
The brightness of the molten metal surface constantly varies depending on the appearance of 5b and the like. The present inventors have paid attention to the fluctuation state of the brightness of the molten metal surface, and studied the correlation of the fluctuation state with the abnormality of the molten metal level. First, in order to accurately detect the brightness of the molten metal surface, the image sensor 11 was set at a position facing the molten metal surface above the mold 1. Since the injection nozzle 6 is disposed at the center of the mold 1 as described above, it is extremely difficult to view the entire mold 1 with one image sensor 11, and the present invention is directed to a high-brightness molten metal surface. Cannot be detected accurately. Thus, at the opposing site across the injection nozzle 6,
In the case where the entire range of the molten metal surface in the mold cannot be included in the field of view with a pair of image sensors due to the size of a pair or a slab to be cast, two pairs, or two or more pairs are set. Incidentally, the image sensor 11 can be applied to any camera, such as a camera using a vidicon tube generally used in a video camera, but as a result of various studies, the present inventors have found that Because the brightness inside the image fluctuates over a wide range and constantly, the size of the image can be easily reduced due to the image burn-in phenomenon, the afterimage phenomenon, and the necessity of miniaturization due to the extra space above the mold. A CCD camera using a solid-state imaging device that is advantageous against phenomena and afterimages was used. In addition, this CCD
The camera was iris-adjusted to be almost saturated during boiling.

第2図および第3図は、前記のCCDカメラによって撮
影された湯面の画像であり、注入ノズルを挟んだそれぞ
れ片側の鋳型内湯面状況を表す画像で、第2図をN側画
像、第3図をS側画像とする。尚、注入ノズルについて
は、鋳造中は常に明るい状態であり、湯面異常の検出と
は関係がないことから、カメラの視野からは外れるよう
にカメラを設置している。第2図,第3図において、1
a1,1a2は鋳型1の鋳造される鋳片2またはパウダー5に
接する壁面を、5a1,5a2は散布されているパウダー5の
うちの未溶融パウダーを示す。前記演算処理装置12に
は、第2図,第3図で示されるような画像19または20を
入力し、第2図および第3図における斜線で示した鋳型
内湯面部分に相当する枠内の画像19aまたは20aについ
て、後述するような入力画像の湯面異常検出のための処
理を行なう。ここで本発明においては、鋳型内湯面部分
に相当する画像19aまたは20bの領域については、実用上
必ずしも、鋳型1a1または1a2と湯面部分19または20の
境界に厳密に沿っている必要はない。
2 and 3 are images of the molten metal surface taken by the CCD camera described above, and are images showing the state of the molten metal surface in the mold on one side with the injection nozzle interposed therebetween. FIG. FIG. 3 is an S-side image. Note that the injection nozzle is always in a bright state during casting and has nothing to do with the detection of an abnormality in the molten metal level. Therefore, the camera is installed so as to be out of the field of view of the camera. In FIGS. 2 and 3, 1
a 1 and 1a 2 denote the wall surfaces of the mold 1 that are in contact with the cast slab 2 or the powder 5, and 5a 1 and 5a 2 denote the unmelted powder of the powder 5 that is being sprayed. An image 19 or 20 as shown in FIG. 2 and FIG. 3 is input to the arithmetic processing unit 12, and an image in a frame corresponding to the mold surface shown by hatching in FIG. 2 and FIG. For the image 19a or 20a, a process for detecting a surface level abnormality of an input image as described later is performed. Here, in the present invention, the region of the image 19a or 20b corresponding to the mold surface in the mold does not necessarily have to be strictly along the boundary between the mold 1a 1 or 1a 2 and the mold surface 19 or 20 in practical use. Absent.

本発明者らは前記画像と、湯面異常状況との相関につ
いて、以下のように種々調査した。先ず、入力画像を構
成する各々の画素について、未溶融パウダー層5aが覆っ
ているような場合の輝度を暗、溶融パウダー層5bが現れ
たような場合の輝度を明となるように、すなわち、未溶
融パウダー層5aの輝度と溶融パウダー層5bの輝度との間
に基準閾値を設定し、入力画像について明暗の二値化処
理を行なった。第4図および第5図は各々前記N側画
像、S側画像の別な例であり、前記湯面部分19aまたは2
0aの内の未溶融パウダー層5a内に溶融パウダー層5bが現
われている状態を示したものである。第6図,第7図は
各々前記第4図および第5図に基づいて入力される湯面
状況の入力画像を、前記方法によって二値化した結果を
以す二値化画像19a,20bであり、溶融パウダー層5b部分
が明部50bとして、その他の未溶融パウダー層5bが暗部5
0aとして表示されている。
The present inventors have conducted various investigations on the correlation between the image and the abnormal state of the molten metal surface as follows. First, for each pixel constituting the input image, the brightness when the unmelted powder layer 5a is covered is dark, and the brightness when the fused powder layer 5b appears is bright, that is, A reference threshold value was set between the luminance of the unmelted powder layer 5a and the luminance of the molten powder layer 5b, and the input image was subjected to a light / dark binarization process. FIGS. 4 and 5 show another example of the N-side image and the S-side image, respectively.
This shows a state in which the molten powder layer 5b appears in the unmelted powder layer 5a in the area 0a. FIGS. 6 and 7 show binarized images 19a and 20b obtained by binarizing the input image of the molten metal surface state inputted based on FIGS. 4 and 5, respectively, by the above method. Yes, the molten powder layer 5b portion is a bright portion 50b, and the other unmelted powder layer 5b is a dark portion 5b.
It is displayed as 0a.

次に、前述したように二値化して得られた明部、つま
り溶融パウダー層5b部分の面積(以下明部面積と言う)
と、19aおよび20aに相当するカメラ視野内の全湯面部分
(溶融パウダー層5b部分と未溶融パウダー層5aを合計し
た面積)の面積との比率、つまりカメラ視野内の湯面部
分に対する明部面積の比率(本発明で称する明部面積比
率、以下に単に面積比率Rnと言う)を求め、この面積比
率Rnについての時間変化を調査した。ここで、面積比率
を用いた理由は種々の調査から、対象となる湯面部分に
相当する19aまたは20aの領域については、鋳造する鋳片
サイズが変わること等によって、必ずしも常に同一の面
積とはならず、また、各々の湯面異常象や同じ湯面異常
現象についても面積にばらつきが生じ、安定的に定量的
な湯面異常現象の検出をするためには難があることか
ら、湯面部分に相当する19aまたは20aの領域に対する前
記湯面内明部面積の面積比率を算出することとした。但
し、湯面内部に相当する19aおよび20aの領域について、
常に同一の条件にて湯面異常状況検出処理が可能な場合
は、以下に記述する内容について、面積比率ではなく、
面積の絶対値を用いても可能であることは言うまでもな
い。
Next, the bright part obtained by binarization as described above, that is, the area of the molten powder layer 5b (hereinafter referred to as the bright part area)
And the ratio of the area of the entire molten metal surface portion (the total area of the molten powder layer 5b portion and the unmelted powder layer 5a) in the camera visual field corresponding to 19a and 20a, that is, the bright portion relative to the molten metal surface portion in the camera visual field An area ratio (a light area ratio referred to in the present invention, hereinafter simply referred to as an area ratio Rn) was determined, and a time change of the area ratio Rn was examined. Here, the reason for using the area ratio is from various investigations, the area of 19a or 20a corresponding to the target molten metal part is not always the same area due to the change of the slab size to be cast, etc. In addition, there is also a variation in the area of each of the molten metal surface abnormal phenomena and the same molten metal surface abnormal phenomenon, and it is difficult to stably and quantitatively detect the molten metal surface abnormal phenomenon. The area ratio of the area of the bright portion in the molten metal surface to the region of 19a or 20a corresponding to the portion was calculated. However, for the area of 19a and 20a corresponding to the inside of the molten metal surface,
If the level abnormality detection process is always possible under the same conditions, the content described below is not the area ratio,
It goes without saying that it is possible to use the absolute value of the area.

第8図は安定鋳造時の前記調査の一例を示すもので、
縦軸が面積比率Rn、横軸が経過時間である。
FIG. 8 shows an example of the above-mentioned investigation at the time of stable casting.
The vertical axis is the area ratio Rn, and the horizontal axis is the elapsed time.

この実施例では同時に熟練作業者が湯面状況を監視
し、湯面異常のうちパウダー不足が生じたときの例であ
り、第8図における矢印Aで前記作業者の判断でパウダ
ーを散布した。而して、面積比率Rnは時間の経過に伴い
上昇し、パウダーの散布と同時に急激に減少しているこ
とが判る。
In this embodiment, a skilled worker simultaneously monitors the condition of the molten metal level, and when the powder level is insufficient among the abnormalities of the molten metal level, the powder is sprayed at the judgment of the worker by the arrow A in FIG. Thus, it can be seen that the area ratio Rn increases with the passage of time and rapidly decreases at the same time as the powder is sprayed.

尚、第8図において、矢印P,Qで示した様な面積比率R
nの細かな変動は、鋳型の振動によるものであり、鋳型
1の下降時に相対的な湯面表面の盛り上がりによって、
溶融パウダー層5bが現れ、Pで示すような極大を持ち、
逆に、鋳型1の上昇時には、溶融パウダー層5bが隠れ、
未溶融パウダー層5aが多くを占めることにより、Qで示
すような極小を持つ。また同様に、鋳型1の振動による
注入ノズル内に吹き込まれたガスの鋳型振動に対応した
湯面からの吐出,消滅も、前記P,Qの一因である。すな
わち、鋳型振動等に起因する湯面の揺動によって、面積
比率Rnが細かく変動する。湯面状況を的確に検出する方
法としては、前記鋳型振動に起因するP,Qといった変動
は、外乱となり湯面異常検出演算処理上好ましくない。
したがって、前記外乱の影響を除去する必要が或る。除
去するには、予め設定した時間による明部面積の瞬時値
の時系列的な平均を算出する方法が考えられるが、時系
列の時間の長さにもよるが、この方法では、処理が煩雑
となる上、的確に外乱を除去するためにはある程度(少
なくとも鋳型の振動周期以上)平均を算出する時系列の
時間を長くする必要があり、したがって、処理時間を長
くするために、的確かつ迅速に湯面の異常状況を検出す
る目的には不利である。そのために、本実施例において
は、鋳型1の振動周期に対応した時間の間、前記二値化
画像19b,20bの論理積を取ることにより、周期的または
突発的な湯面画像内の明部の変動を除去することとし
た。第9図に、第8図に対応した部分の論理積を取るこ
とによる前記処理結果を示すが、前記のような細かな変
動については殆ど見られず、外乱が充分に除去されてお
り、面積比率Rnの時間変化が安定的に判明する。
In FIG. 8, the area ratio R as shown by arrows P and Q
The fine fluctuation of n is due to the vibration of the mold, and the relative rise of the molten metal surface when the mold 1 descends.
The molten powder layer 5b appears and has a maximum as indicated by P,
Conversely, when the mold 1 rises, the molten powder layer 5b is hidden,
Since the unmelted powder layer 5a occupies a large amount, it has a minimum as indicated by Q. Similarly, the discharge and disappearance of the gas blown into the injection nozzle due to the vibration of the mold 1 from the molten metal surface corresponding to the vibration of the mold also contributes to P and Q. That is, the area ratio Rn fluctuates finely due to the fluctuation of the molten metal surface caused by the vibration of the mold or the like. As a method for accurately detecting the level of the molten metal, fluctuations such as P and Q caused by the vibration of the mold become disturbances, which is not preferable in the processing for detecting an abnormality in the molten metal level.
Therefore, it is necessary to remove the influence of the disturbance. A method of calculating the time-series average of the instantaneous value of the bright area over a preset time can be considered as a method for removing the time. However, depending on the length of the time-series time, this method requires complicated processing. In addition, it is necessary to extend the time of the time series for calculating the average to a certain extent (at least longer than the vibration period of the mold) in order to properly remove the disturbance. This is disadvantageous for the purpose of detecting an abnormal condition of the molten metal surface. For this purpose, in the present embodiment, by taking the logical product of the binarized images 19b and 20b during the time corresponding to the vibration cycle of the mold 1, the bright portion in the periodic or sudden hot water surface image is obtained. Was removed. FIG. 9 shows the processing result obtained by taking the logical product of the parts corresponding to FIG. 8, but the small fluctuations as described above are scarcely observed, and the disturbance is sufficiently removed. The time change of the ratio Rn is found stably.

前記方法により、外乱を除去し、鋳造中の鋳型内の面
積比率Rnの時間変化について測定を行なった。第10図に
面積比率Rnの測定結果の一例を示す。第10図は上下に二
つのグラフが書かれているが、これは注入ノズルの相対
する位置に設置したカメラ、すなわち、N側およびS側
からの入力画像を基に前記方法によって演算処理した結
果に対応しており、上のグラフがN側画像、下のグラフ
がS側画像の処理結果である。第10図中、矢印X,Y,Zは
各々のパウダー散布,ボイリング,片湧きといった湯面
異常が発生したタイミングで、添字がN側,S側,および
測定開始からの回数を表す。この実施例においては、同
時に熟練作業者が湯面状況を監視し、湯面異常が発生し
た場合に、その湯面異常を安定化させるアクションを行
なった。矢印Xはパウダー不足が生じたときの例であ
り、矢印Xにおいて前記作業者の判断でパウダーを散布
した。而して面積比率Rnは時間の経過に伴い上昇し、パ
ウダーの散布と同時に急激に減少していることが判る。
同様に、矢印Y,Zについても、各々前記作業者の判断に
よって、ボイリング,片湧きが発生した際に、鋳造速度
制御,注入ノズル内への吹き込みガス流量制御,鋳型へ
注入する溶鋼流量制御,およびパウダー散布の何れか一
つもしくは二つ以上を実施し、前記湯面異常を解消し
た。ここで、湯面異常の解消のタイミングは、面積比率
Rnが急激に減少しているタイミングである。第10図か
ら、湯面内に発生する異常現象と、前記面積比率Rnの時
間変化との対応は明瞭である。しかし、異常現象として
の傾向は定性的には分かるが、各々のタイミングにおけ
る面積比率Rnのレベルが若干異なり、安定的でなく明瞭
に検出できないために、更に、定量的な評価が必要であ
る。そこで、面積比率Rnの単位時間当りの変化率Dnにつ
いて調査した。第11図は、横軸の時間軸を第10図と同じ
タイミングとした、前記変化率Dnの時間変化を示した図
である。但し、第11図において、湯面異常の解消のタイ
ミングにおける変化率、すなわち、負の変化率について
は、パウダー散布による面積比率Rnの減少なので、異常
状況の検出という意味から、無意味であるために、表記
していない。
By the above method, disturbance was removed, and the time change of the area ratio Rn in the mold during casting was measured. FIG. 10 shows an example of the measurement result of the area ratio Rn. In FIG. 10, two graphs are written on the upper and lower sides. This is the result of the arithmetic processing by the above method based on the input image from the camera installed at the position opposite to the injection nozzle, that is, the N side and the S side. The upper graph is the processing result of the N-side image, and the lower graph is the processing result of the S-side image. In FIG. 10, arrows X, Y, and Z indicate the timing at which the molten metal surface abnormality such as powder spraying, boiling, and single springing occurs, and the subscripts indicate the N side, the S side, and the number of times from the start of measurement. In this embodiment, at the same time, a skilled worker monitors the condition of the molten metal level and, if an abnormality occurs, performs an action to stabilize the abnormal level. Arrow X is an example when powder shortage occurs, and powder was sprayed at arrow X at the judgment of the worker. Thus, it can be seen that the area ratio Rn increases with the passage of time and rapidly decreases at the same time as the powder is sprayed.
Similarly, for the arrows Y and Z, when the boiling and the single-sided spring occur, the casting speed control, the flow rate of the gas blown into the injection nozzle, the flow rate control of the molten steel injected into the mold, And any one or two or more of powder spraying were implemented, and the above-mentioned abnormalities of the molten metal level were eliminated. Here, the timing of elimination of the molten metal level is determined by the area ratio
This is the timing when Rn is rapidly decreasing. From FIG. 10, the correspondence between the abnormal phenomenon occurring in the molten metal surface and the time change of the area ratio Rn is clear. However, although the tendency as an abnormal phenomenon can be qualitatively understood, the level of the area ratio Rn at each timing is slightly different and is not stable and cannot be clearly detected. Therefore, further quantitative evaluation is required. Then, the change rate Dn per unit time of the area ratio Rn was investigated. FIG. 11 is a diagram showing the time change of the change rate Dn, with the time axis of the horizontal axis being the same timing as in FIG. However, in FIG. 11, the rate of change at the timing of elimination of the molten metal level abnormality, that is, the negative rate of change, is a decrease in the area ratio Rn due to the powder spraying, and therefore is meaningless in the sense of detecting an abnormal situation. Not shown.

先ず、片湧き,ボイリング発生の検出については、第
10図,第11図における、面積比率Rnとその変化率Dnとの
関係において明らかとなった。すなわち、面積比率Rnに
ついては、そのレベルがYN1,Ys1とYN2,Ys2のように比
較的ばらつき安定的ではなく、パウダー不足と同じ様な
レベルとなることがあるが、面積比率Rnの変化率Dnにつ
いては、パウダー不足発生時は高々150%/minであるの
に対して、両現象の発生時には300%/minを越える大き
な変化率を示す。そして、片湧き発生の際は、Zs1,Zs2
のように、注入ノズルの相対する位置の片側のみ、ボイ
リングの際には、注入ノズルの相対する位置の両側がほ
ぼ同時に、前述のように大きな正の変化率を示す。した
がって、相対する位置における面積比率Rnの変化率Dnの
比較によって、片湧きおよびボイリング発生の検出が可
能であることが判明した。ここでボイリングについて
は、その発生の際は、吹き込みガスの炎等により対応す
るエリアの面積比率が比較的ばらつく。すなわち、面積
比率Rnが矢印YN1,Ys1のように100%と飽和している場
合や、矢印YN1,Ys2のように100%に満ない場合があ
る。このように面積比率Rnが100%に満たない場合は、
軽度のボイリングによって湯面が波打っている現象で、
所謂リップリング現象と対応している。リップリング現
象については、解消するための防止方法が、ボイリング
発生の際と同様であるので、検出に関しては、特にボイ
リングと区別する必要性はないが、区別する場合につい
ては、発生を検出した際の面積比率Rnの値が飽和してい
るかどうかによって、検出可能である。
First, detection of the occurrence of one-sided springing and boiling is described in
The relationship between the area ratio Rn and the rate of change Dn in FIG. 10 and FIG. 11 became clear. That is, for the area ratio Rn, rather than relatively variations stable as that level Y N1, Ys 1 and Y N2, Ys 2, but it may become the same kind of level as powder insufficient area ratio Rn The rate of change Dn is 150% / min at the maximum when powder deficiency occurs, whereas it shows a large rate of change exceeding 300% / min when both phenomena occur. Then, when a single spring occurs, Zs 1 and Zs 2
As described above, only one side of the opposing position of the injection nozzle shows a large positive change rate at the same time on both sides of the opposing position of the injection nozzle during boiling. Therefore, by comparing the change rate Dn of the area ratio Rn at the opposing position, it has been found that it is possible to detect the occurrence of one-sided springing and boiling. Here, with respect to boiling, when it occurs, the area ratio of the corresponding area varies relatively due to the flame of the blown gas or the like. That, and if the area ratio Rn is saturated with 100% as the arrow Y N1, Ys 1, it may not fully 100% as shown by an arrow Y N1, Ys 2. If the area ratio Rn is less than 100%,
The phenomenon that the surface of the water is wavy by mild boiling,
This corresponds to the so-called rip ring phenomenon. Regarding the rippling phenomenon, the prevention method for eliminating it is the same as when boiling occurs.Therefore, there is no need to distinguish it from boiling, but in the case of distinction, when the occurrence is detected. Can be detected depending on whether the value of the area ratio Rn is saturated.

次にパウダーに関する異常すなわちパウダー不足の検
出については、前述したように第10図,第11図におい
て、面積比率Rnの変化率Dnについては、例えば矢印
XN8,Xs6のようにボイリング(リップリング)矢印
YN2,Ys2と同様なレベルとなることがあるが、面積比率
Rnの変化率Dnについては、高々150%/minと明確に小さ
いことから、パウダー不足を検出するには、面積比率Rn
と変化率Dnの双方を考える必要があることが判った。し
かし、前述したように、パウダー不足の際の面積比率R
n,変化率Dn共に、そのレベルが比較的にばらつき安定的
ではない。これは、パウダー不足を起こす湯面内のエリ
アが、全体的ではなく、部分的に起きている、すなわ
ち、N,S各々の側で鋳型内の注入ノズル側から短辺側迄
の間、すなわち、鋳型内幅方向において不足を起すエリ
アが変わることによって、その不足するエリアの面積に
応じた明部の変化を示すことによるものである。したが
ってパウダー不足の検出については、鋳型内の湯面部分
について、不足位置と不足状況を定量的に検出する必要
がある。そのため、鋳型内湯面部分の画像19aまたは20a
をエリアに分割することとした。
Next, regarding the detection of an abnormality related to powder, that is, the powder shortage, as described above, in FIGS. 10 and 11, the change rate Dn of the area ratio Rn is, for example, indicated by an arrow.
Boiling (lip ring) arrows like X N8 and Xs 6
The level may be similar to Y N2 , Ys 2 , but the area ratio
Since the rate of change Dn of Rn is clearly as small as 150% / min at most, to detect powder shortage, the area ratio Rn
And the change rate Dn. However, as described above, the area ratio R in the case of powder shortage is
The levels of both n and the change rate Dn vary relatively and are not stable. This is because the area in the surface of the molten metal that causes powder shortage is partially, not entirely, that is, from the injection nozzle side to the short side in the mold on each side of N and S, The reason is that, by changing the area where the shortage occurs in the width direction within the mold, a change in the bright portion corresponding to the area of the shortage area is indicated. Therefore, regarding the detection of the powder shortage, it is necessary to quantitatively detect the shortage position and the shortage state with respect to the molten metal surface in the mold. Therefore, the image 19a or 20a of the mold surface in the mold
Was divided into areas.

ここで、エリアの分割はパウダー不足状態の生じる形
態に応じてなされる。この考えを、以下に説明する。パ
ウダーは溶融後、鋳型壁と鋳片間に流れ込むことによっ
て消費されるため、通常、湯面上に生じる現象として
は、鋳型壁に沿った形でパウダー不足状態が発生するケ
ースがしばしば生じる。但し、一般にパウダーの形態は
粉末状,かりゅう状といった類の形態を持ち、その何れ
においても30〜60°程度の安息角を持っているため、散
布されたパウダーが一つ所に留まることはない。それ
故、鋳型内厚み方向における中央部分のパウダーは、未
溶融,溶融何れの状態においても、鋳型振動に伴う湯面
の揺動等により、湯面平面内の全方向に移動し得る。こ
こで、鋳型内湯面上のパウダーの移動形態については、
湯面の揺動,湯面上のパウダー全体のマスバランス,お
よびパウダーの溶融状態における熱バランス等によって
決まるものである。そのため、鋳型内厚み方向における
中央部分について、パウダー不足状態が発生するケース
も起こり得る。具体的には、湯面観察等による調査の結
果、若干のバラツキはあるが、通常、パウダーの厚み方
向に移動する速さが幅方向に対して同じ程度から4倍程
度の速さで移動していることが判明した。また、パウダ
ーの散布は、その散布方法については様々な方法がある
が、その何れにおいてもパウダーの散布を点で行なうこ
とはなく、当然ある散布エリアを持った形で散布を行な
う。以上のことから、対象とする湯面部分について、無
闇に分割数を多くすることは、湯面異常確認のための演
算処理速度を遅め、検出が遅くなり、アクションが遅れ
ることにより、例えば、拘束性BOといったような操業的
なトラブルの発生する確率が高くなる等の理由において
も、効率的ではなく、また、無意味である。したがっ
て、前述したようなパウダーの移動形態を考慮し、分割
は厚み方向については3分割程度以内、幅方向について
は前記厚み方向の分割幅と同じ程度から1/4位で充分で
ある。
Here, the area is divided according to the form in which the powder shortage state occurs. This idea is explained below. After the powder is melted, it is consumed by flowing between the mold wall and the slab. Therefore, as a phenomenon usually occurring on the molten metal surface, there often occurs a case where powder shortage occurs along the mold wall. However, in general, the form of the powder is in the form of powder, crow, etc., and each of them has a repose angle of about 30 to 60 °, so that the sprayed powder may not stay in one place. Absent. Therefore, the powder in the central portion in the thickness direction in the mold can move in all directions in the plane of the molten metal surface due to the oscillation of the molten metal surface due to the vibration of the mold in both the unmelted state and the molten state. Here, regarding the movement form of the powder on the mold surface,
It is determined by the swing of the molten metal surface, the mass balance of the whole powder on the molten metal surface, the heat balance in the molten state of the powder, and the like. Therefore, there may be a case where a powder shortage state occurs in the central portion in the thickness direction in the mold. Specifically, as a result of investigations by observation of the surface of the molten metal, etc., there is a slight variation, but the speed of movement in the thickness direction of the powder is generally about the same to about four times the speed in the width direction. Turned out to be. There are various powder spraying methods. In any of these methods, the powder is not sprayed at points, but naturally sprayed with a certain spray area. From the above, for the hot water portion to be targeted, increasing the number of divisions indiscriminately delays the processing speed for checking the water level abnormality, slows down the detection, and delays the action, for example, It is not efficient and meaningless because the probability of operational troubles such as restrictive BO increases. Therefore, in consideration of the above-described powder movement form, it is sufficient that the division is within about 3 divisions in the thickness direction and about 1/4 to about the same as the division width in the thickness direction in the width direction.

以上のことから、本実施例においては、第2図,第3
図における19a,20aに対応する鋳型内湯面部分に対応す
るエリアを、第12図,第13図に示すように19a1〜19a5
20a1〜20a5まで、注入ノズルのN,S側について各々5分
割した。各側のエリアの寸法は同じであり、各側のエリ
ア全体19a,20aの幅方向の長さは500mm,厚み方向の長さ
は250mm,分割エリアの幅方向の長さは100mmである。こ
こで、前述した調査と同様に、各々のエリアについて、
横軸の時間軸を第10図と同じタイミングとした、面積比
率Rnnの測定結果を第14図,第15図に、前記変化率Dnnの
測定結果を第16図,第17図に示す。第14図〜第17図には
各々5つのグラフがあるが、これは、第12図,第13図に
対応するエリアの測定結果、すなわち、第14図,第16図
については各々上から19a1〜19a5、第15図,第17図につ
いては各々上から20a1〜20a5の結果を示している。前述
したように、場面内に発生する現象と、面積比率Rnn,変
化率Dnnの時間変化との対応は明瞭である。そして、画
面分割したことにより、パウダー不足の検出について、
各々のエリアについての安定度、定量的な検出が可能で
あるのは明らかである。すなわち、先ず、パウダー不足
が発生した際も、片湧き、ボイリングか発生した際も、
面積比率Rnnは80〜90%以上と高いレベルに達するが、
画面分割した状態においても、前述したように、片湧
き,ボイリングが発生した場合は、変化率Dnnが300%/m
in超と大きな変化を示すのに対して、パウダー不足が発
生した場合には、高々150%/minと小さいため、パウダ
ー不足と、片湧き、ボイリングの現象の区別が可能であ
ること。次に、パウダー不足が発生した際の、第10図,
第11図に見られたような、面積比率Rn,変個率Dnのレベ
ルがばらつき、不安定であった状況が、画面分割したこ
とにより、各々のエリアにおけるパウダー不足の発生状
況が明瞭に安定的に検出可能となったことである。具体
的には、一つのエリア内においてパウダー不足状態が生
じた際は、第14図における3,15,20,25分経過後、第15図
における3,6分経過後に見られるように、ほぼ一つのエ
リアについて、明部面積比率Rnnが増加する。パウダー
不足状態の検出については、各々のエリアについて、面
積比率Rnnおよび変化率Dnnの基準レベルを設定し、変化
率の基レベルを超過せず、面積率の基準レベルを超過す
るかどうかによって、パウダー不足の検出が可能であ
る。複数のエリアにまたがって前記状態が生じた際につ
いても、第14図における2,5,15,23分経過後、第15図に
おける2,5,21,25分経過後にみられるように、前述と同
様に、各々のエリアについて面積比率Rnnが増加する。
この場合についても、各々のエリアについて面積比率Rn
nおよび変化率Dnnの基準レベルを設定し、変化率の基準
レベルを超過せず、面積率の基準レベルを超過するかど
うかによって、パウダー不足の検出可能である。尚、基
準レベルについては、実際の操業状況に見合ったレベル
が設定されなければならないため、鋳型する鋳片のサイ
ズや鋳型廻りの環境等によって、各々のケースに見った
基準レベルを設定する必要が有る。そして、同様に、分
割したエリアについても、少なくとも複数のエリアにつ
いて同一の値であっても、全て異なってもよい。本実施
例においては、面積比率の基準レベルは一律70%、変化
率レベルの基準は一律150%/minと設定することによ
り、片湧き,ボイリング,およびパウダー不足の検出が
可能であった。但し、基準レベルについては、鋳型内の
全体の明るさ、すなわち、注入ノズルのサイズ、注入ノ
ズルの湯面から出ている長さ、鋳造する鋳片の断面サイ
ズ等の条件によって、適宜設定する必要があるため、今
回の実施例に限ったものではない。
From the above, FIG. 2 and FIG.
19a in FIG., The area corresponding to the mold molten steel surface portion corresponding to 20a, Figure 12, 19a 1 through 19a 5 as shown in FIG. 13,
Until 20a 1 through 20a 5, the injection nozzle N, and each 5 divided for S side. The dimensions of the area on each side are the same, the length in the width direction of the entire area 19a, 20a on each side is 500 mm, the length in the thickness direction is 250 mm, and the length in the width direction of the divided area is 100 mm. Here, as in the previous survey,
FIGS. 14 and 15 show the measurement results of the area ratio Rnn, with the time axis of the horizontal axis being the same timing as in FIG. 10, and FIGS. 16 and 17 show the measurement results of the change rate Dnn. There are five graphs in each of FIGS. 14 to 17, which are the measurement results of the areas corresponding to FIGS. 12 and 13, that is, 19a from the top in FIGS. 14 and 16. 1 through 19a 5, Figure 15, for the FIG. 17 shows the results of 20a 1 through 20a 5 from the respective. As described above, the correspondence between the phenomenon occurring in the scene and the time change of the area ratio Rnn and the change rate Dnn is clear. And by dividing the screen, about the detection of powder shortage,
It is clear that stability and quantitative detection for each area are possible. That is, first of all, when powder shortage occurs, when one-sided springing or boiling occurs,
Although the area ratio Rnn reaches a high level of 80 to 90% or more,
As described above, even when the screen is divided, when the one-sided spring and the boiling occur, the change rate Dnn is 300% / m.
In the case of powder shortage, it is as small as 150% / min at the maximum, while it shows a large change of more than in. Therefore, it is possible to distinguish between the powder shortage, the single spring, and the boiling phenomenon. Next, when powder shortage occurs,
As shown in Fig. 11, the situation where the level of the area ratio Rn and the variation rate Dn were unstable and unstable, but the screen was divided, the situation of powder shortage in each area is clearly stable That is, it has become possible to detect it. Specifically, when a powder shortage condition occurs in one area, as seen after 3, 15, 20, 25 minutes in FIG. 14 and 3, 6 minutes in FIG. For one area, the bright area ratio Rnn increases. Regarding the detection of the powder shortage state, for each area, the reference level of the area ratio Rnn and the change rate Dnn is set, and the powder does not exceed the base level of the change rate and depends on whether the reference level of the area rate is exceeded. Shortage can be detected. When the above-mentioned state occurs over a plurality of areas, as described above, as seen after the lapse of 2, 5, 15, 23 minutes in FIG. 14, and after the lapse of 2, 5, 21, 25 minutes in FIG. Similarly, the area ratio Rnn increases for each area.
Also in this case, the area ratio Rn for each area
By setting a reference level for n and a change rate Dnn, the powder shortage can be detected by determining whether or not the reference rate of the area rate does not exceed the reference level of the change rate. As the reference level must be set according to the actual operation situation, it is necessary to set the reference level for each case according to the size of the slab to be cast and the environment around the mold. There is. Similarly, the divided areas may have the same value for at least a plurality of areas, or may have different values. In the present embodiment, by setting the reference level of the area ratio to be 70% and the reference of the change rate level to be 150% / min, it was possible to detect single spring, boiling, and powder shortage. However, it is necessary to appropriately set the reference level according to conditions such as the overall brightness in the mold, that is, the size of the injection nozzle, the length of the injection nozzle from the molten metal surface, the cross-sectional size of the slab to be cast, and the like. Therefore, the present invention is not limited to this embodiment.

以上のようにして、パウダー不足に関する状態および
位置の検出が安定的,定量的に検出可能である。尚、こ
こで、画面分割した状態においても、前記ボイリングお
よび片湧きの検出については、各々のエリアの面積比率
Rnnの変化率Dnnおよび注入ノズルを挟んだ相対するエリ
ア同志の比較によって検出可能なのは言うまでもない。
しかし、片湧き,ボイリングについては、検出は最短時
間で行なわなければならないため、通常は、注入ノズル
の各々片側のエリアについて、画面分割せずに、前記方
法によって検出を行う。但し、操業状況と検出時間等と
の関係において、画面分割を行っても検出遅れがない等
の問題が生じない場合は、この限りではない。このよう
にして、安定して定量的に、パウダー散布,片湧き,ボ
イリングと湯面異常現象の自動検出が可能となった。
As described above, it is possible to stably and quantitatively detect the state and the position related to the powder shortage. Here, even in the state where the screen is divided, the detection of the boiling and the single-spring is performed with respect to the area ratio of each area.
Needless to say, it can be detected by comparing the rate of change Dnn of Rnn and the areas facing each other across the injection nozzle.
However, since the detection of one-sided springing and boiling must be performed in the shortest time, the detection is usually performed by the above-described method without dividing the screen for each area of one side of the injection nozzle. However, this does not apply to the case where there is no problem such as no detection delay even if the screen division is performed in relation to the operation status and the detection time. In this way, it has become possible to automatically and stably and quantitatively detect powder spraying, one-sided springing, boiling, and an abnormal phenomenon of molten metal level.

以上説明した湯面異常現象の自動検出については、鋳
型湯面上に設置したイメージセンサーの映像情報を、画
像処理することにより検出するものであるが、これに加
えて、鋳型壁内に埋め込んだ熱電対の温度情報をも組み
入れることにより、より安定的な操業を行なうための湯
面異常現象の検出が可能である。すなわち、鋳造方向に
複数列、および、鋳型周方向に複数個の熱電対を、鋳型
表面から、ある深さで埋め込むことにより、埋め込み地
点における温度を測定し、埋め込み状況から埋め込み位
置における熱流束、そして、鋳造される鋳片の凝固シェ
ルの抜熱量を演算し、鋳型周方向における抜熱状況すな
わちパウダーの流入状況を監視し、鋳型内の異常状況を
検出するものである。例えば、鋳型周方向における抜熱
量が異常にばらついた際には、パウダーが充分に均一に
流れ込んでいないと判断し、不足していると判断した周
方向の部位に対応する部分にパウダーを散布する、鋳型
のテーパーを変更する、鋳造速度を変更する等によっ
て、異常を解消するといったことが可能となる。
As for the automatic detection of the abnormal level phenomenon described above, the image information of the image sensor installed on the mold level is detected by image processing, and in addition to this, embedded in the mold wall. By incorporating the temperature information of the thermocouple, it is possible to detect an abnormal level of the metal surface for more stable operation. That is, a plurality of rows in the casting direction, and a plurality of thermocouples in the mold circumferential direction, by embedding at a certain depth from the mold surface, to measure the temperature at the embedding point, from the embedding situation heat flux at the embedding position, Then, the heat removal amount of the solidified shell of the cast slab is calculated, the heat removal state in the circumferential direction of the mold, that is, the powder inflow state is monitored, and the abnormal state in the mold is detected. For example, when the heat removal amount in the circumferential direction of the mold is abnormally varied, it is determined that the powder is not flowing sufficiently uniformly, and the powder is sprayed on a portion corresponding to the circumferential portion determined to be insufficient. By changing the taper of the mold, changing the casting speed, or the like, it is possible to eliminate the abnormality.

次に、湯面異常状況を検出した後、直ちに、安定化す
るといった意味での湯面異常防止法について説明する。
Next, a description will be given of a method for preventing a molten metal level in a sense of stabilizing immediately after detecting a state of a molten metal level.

先ず、前記湯面異常状況検出方法によって、片湧き、
ボイリングの発生を検出した際の防止方法について説明
する。
First, by the method for detecting the abnormal state of the molten metal,
A method for preventing occurrence of occurrence of boiling will be described.

ボインリグが発生した際は、溶鋼の流路に占める吹き
込みガスの体積が増加するために、相対的に溶鋼流量が
減少する。したがって、その際の溶鋼流積に見合った鋳
造速度を調整する必要がある。同時に、鋳型内の溶鋼湯
面レベルの変動を抑えるために、溶鋼流量の調整を行
う。そして、前記状態に見合った吹き込みガス流量の調
整を行い、ボイリングを解消し、また、パウダー不足状
態が生じている場合は、不足位置に応じてパウダーを散
布する。但し、何れかの防止段階において、安定化した
場合には、その段階において、調整を止めることがあ
る。安定後は、異常が発生した際の操業状態まで徐々に
復帰させていく。次に片湧きが発生した場合は、溶鋼流
路内に析出したAl2O3といった付着物等によって、溶鋼
流路が乱されている場合が多いため、小刻みに溶鋼流量
を調整、例えば、溶鋼流量の調整にSNを使用している場
合は、SNを小刻みに動作することによって、付着物の状
態を変えようとしたり、吹き込みガスの流量を調整する
ことによって、片湧きを解消する。その際、溶鋼湯面レ
ベルの変動を抑えるために、鋳造速度の調整を行う場合
もある。また、パウダー不足状態が生じている場合は、
不足位置に応じてパウダーを散布する。本発明において
前記湯面異常状況検出方法により湯面の異常を自動検出
した際の防止方法については、異常状況検出を基に湯面
異常を安定化させるために実施するアクションを指示、
制御する制御装置13警報を発し、この警報に基づいて作
業者が人力で適切なアクションをとること、あるいは、
前記制御装置13から鋳造速度制御装置9a,吹き込みガス
流量制御装置8a,溶鋼流量制御装置7a,パウダー散布装置
16に直接制御信号を発し、自動的に制御を行うようにし
てもよい。このような自動制御を行う際には、異常が発
生した際の、鋳造幅,鋳造速度等といった操業条件によ
って決まる設定値まで鋳造速度あるいは吹き込みガス流
量あるいは溶鋼流量を下げ、湯面異常の自動検出を行
い、防止した場合は、異常が発生した際の操業条件まで
徐々に復帰させていき、防止しない場合は、その際の操
業条件によって決まる設定値まで更に下げ、同様な制御
を行うものである。以上のようにして、前記湯面異常状
況検出方法によって、片湧き、ボイリングの発生を検出
した際に、湯面異常状況を安定化させるためのアクショ
ンを実施する。
When a boring rig occurs, the flow rate of the molten steel relatively decreases because the volume of the blown gas occupying the flow path of the molten steel increases. Therefore, it is necessary to adjust the casting speed corresponding to the molten steel flow product at that time. At the same time, the flow rate of molten steel is adjusted in order to suppress fluctuations in the level of molten steel in the mold. Then, the flow rate of the blown gas is adjusted in accordance with the above state to eliminate boiling, and when a powder shortage state occurs, the powder is sprayed according to the shortage position. However, if the stabilization occurs in any of the prevention stages, the adjustment may be stopped at that stage. After stabilization, the operation is gradually returned to the operating state when the abnormality occurred. Next, when a single spring occurs, the flow path of the molten steel is often disturbed by deposits such as Al 2 O 3 precipitated in the flow path of the molten steel, so the flow rate of the molten steel is adjusted in small increments. When the SN is used for adjusting the flow rate, one-sided springing is eliminated by trying to change the state of the attached matter by operating the SN in small increments or adjusting the flow rate of the blowing gas. At that time, the casting speed may be adjusted in some cases in order to suppress the fluctuation of the molten steel level. Also, if there is a powder shortage condition,
Spray powder according to the missing position. In the present invention, for the prevention method when automatically detecting the abnormality of the molten metal level by the method of detecting the abnormal level of the molten metal level, an instruction to perform an action to stabilize the level of the molten metal level based on the detection of the abnormal state is indicated.
The control device 13 to control issues an alarm, and based on the alarm, the worker takes an appropriate action manually, or
From the control device 13, a casting speed control device 9a, a blowing gas flow control device 8a, a molten steel flow control device 7a, a powder spraying device
A control signal may be directly sent to the control unit 16 to perform control automatically. When such automatic control is performed, the casting speed, blown gas flow rate, or molten steel flow rate is reduced to a set value determined by operating conditions such as casting width and casting speed when an abnormality occurs, thereby automatically detecting an abnormality in the level of the molten metal. If it is prevented, it gradually returns to the operating condition at the time of occurrence of the abnormality, and if it is not prevented, it is further reduced to the set value determined by the operating condition at that time, and the same control is performed. . As described above, when the occurrence of one-sided springing and boiling is detected by the above-described method for detecting an abnormal level of the liquid surface, an action for stabilizing the abnormal state of the liquid level is performed.

次に、前記湯面異常状況検出方法によって、パウダー
不足を検出した際の防止装置について説明する。
Next, a description will be given of a preventive device when the powder shortage is detected by the above-described method for detecting an abnormal state of the molten metal level.

前述したようにパウダー不足の検出は、湯面部分を前
記エリアに分割しているために、その分割エリアに対応
した面積にパウダーを散布する。従来のパウダー散布装
置については、前述したように配管詰まり等といった問
題点が多々あるため、本発明においては、第18図に示す
ような、パウダー供給部とパウダー散布部を分離した形
のパウダー散布装置とした。16が前述したパウダー散布
装置で、前記分割されたエリアに相当する設定量のパウ
ダー5を貯留する升状の貯留槽16a,この貯留槽16aを支
持すると共に前記多関節型支持アーム15(本実施例の支
持アーム15a,15bを総称して言うときには、単に支持ア
ーム15と言う)の先端部に装着される支持フレーム16b
とから構成されている。
As described above, the powder shortage is detected by spraying the powder on the area corresponding to the divided area because the molten metal surface is divided into the areas. As described above, the conventional powder dispersing apparatus has many problems such as clogging of the pipes, and therefore, in the present invention, as shown in FIG. 18, a powder dispersing unit in which a powder supply unit and a powder dispersing unit are separated. The device. Numeral 16 is a powder dispersing device as described above, which is a square-shaped storage tank 16a for storing a set amount of powder 5 corresponding to the divided area, supports the storage tank 16a, and includes the multi-joint type support arm 15 (this embodiment). When the support arms 15a and 15b of the example are collectively referred to, they are simply referred to as the support arms 15).
It is composed of

支持アーム15は、前述したように複数の支持アーム15
a,15bが、回動軸を内蔵するアーム駆動装置150a〜150c
を介して連結構成され、前記回動軸を回動支点として自
在に回動し、また先端部に設けられた昇降駆動装置150d
および昇降フレーム150d1によって昇降可能に構成さ
れ、アーム駆動装置150a〜150cおよび昇降駆動装置150d
を駆動制御することによって、接続部15cを介して支持
アーム15の先端に支持された前記支持フレーム16bを鋳
型1内の湯面上を自在に前後進移動並びに昇降させるこ
とが出来る。
The support arm 15 includes a plurality of support arms 15 as described above.
a, 15b are arm driving devices 150a to 150c having a built-in rotation axis.
Are connected to each other, and freely rotate about the rotation shaft as a rotation fulcrum.
And a vertically movable structure by lifting frame 150d 1, arm drive device 150a~150c and elevation drive unit 150d
, The support frame 16b supported by the distal end of the support arm 15 via the connecting portion 15c can be freely moved forward and backward and raised and lowered on the molten metal surface in the mold 1.

前記パウダー散布装置16,詳しくは貯留槽16aには、ホ
ッパー17d,バルブ17a,17b、および供給ノズル17cからな
る供給装置17より設定量のパウダー5が供給され、パウ
ダー不足位置等の指令を与える制御装置13からの制御信
号に基づき、制御装置14が作動して、後述するパウダー
散布装置16の駆動機構、および支持アーム15の駆動装置
150を駆動制御して、前記湯面異常状況検出方法によっ
て検出されたパウダー不足位置に対応したエリアに、パ
ウダーを散布する。前記制御装置13は、例えば前述した
第14図,第15図における5,26分経過後等のように複数の
エリアにおいて同時期にパウダー不足状態を検出したよ
うな場合に、パウダー不足を検出したエリアに優先順位
をつけることによって、効率的なパウダー散布を実施さ
せる機能を付与することも可能である。
The powder dispersing device 16, specifically the storage tank 16a, is supplied with a set amount of powder 5 from a supply device 17 including a hopper 17d, valves 17a, 17b, and a supply nozzle 17c, and controls to give a command such as a powder shortage position. Based on a control signal from the device 13, the control device 14 is operated, and a driving mechanism of the powder spraying device 16 and a driving device of the support arm 15 described below.
By driving and controlling 150, the powder is sprayed on the area corresponding to the powder shortage position detected by the above-described method for detecting an abnormal level of the molten metal. The control device 13 detects the powder shortage in the case where the powder shortage state is detected at the same time in a plurality of areas, for example, after the lapse of 5,26 minutes in FIGS. 14 and 15 described above. By assigning priorities to the areas, it is also possible to provide a function of performing efficient powder application.

第19図は、本実施例に用いた設定量のパウダー5を貯
留する貯留槽16aの一例を示す部分構造図であり、パウ
ダーを貯留する貯留槽16a,貯留槽16aを支持する支持フ
レーム16b,パウダー5を散布する際に開く底蓋16c,底蓋
16cの開閉を駆動せしめる駆動モーター21a,回転軸21bか
ら構成される。ここで、パウダー5を貯留する貯留槽16
aの容量については、先ず、面積については、前記分割
エリアの大きさに応じて、散布した際のパウダーの拡が
りを考慮して、分割エリア以下とした。次に、貯留槽16
aの高さについては、貯留槽16aの容量を決定するもので
あり、パウダー散布装置16の動作速度およびカップの容
量から決定されるパウダー供給速度を、操業におけるパ
ウダーの最大消費速度以上とする必要がある。そこで、
本実施例においては、操業におけるパウダーの最大消費
速度が2.4kg/分、1回当りのパウダー供給速度が20秒、
パウダーの比重が0.8であることから、カップ16aの必要
容量は1となるため、前記分割エリアの面積から、貯
留槽16aの寸法を、第20図に示すように、供給ノズル17c
から貯留槽16aへ供給の際の安息角を考慮して、縦,
横,高さをそれぞれ100mm×100mm×120mmとした。尚、
設備的制約等により、貯留槽16aの大きさが充分に取れ
ず、パウダーの最大消費速度が、パウダー散布装置16の
供給速度を大幅に上回る場合は、散布装置16を複数個、
例えば、注入ノズル6を挟んだ相対するエリアを各々受
持ち、計2台でパウダー散布を行ってもよい。また、パ
ウダーの供給装置17については、ホッパー17dから貯留
槽16aへの供給孔17cまでは、パウダーが自然落下するよ
うな角度を確保している。そして、ホッパー17dから貯
留槽16aへの定量供給量の調整については、上バルブ17
a、下バルブ17bの間の管径や管の長さを変えることによ
って調整可能であり、供給の際は、下バルブ17b閉、上
バルブ17a開、上バルブ17a閉、上バルブ17b開という手
順を経ることによって、供給ノズル17cの下方において
待機している貯留槽16a内のパウダーを供給するもので
ある。また、操業において、パウダーを複数種類用いる
場合には、その種類に応じたホッパー基数を設け、上バ
ルブ17a、または、供給ノズル17c以降を共有し、各々の
ホッパーへの回収ラインを設けることにより、対応が可
能である。尚、パウダーの鋳型内への散布方法について
は、本実施例においては、一枚の底蓋16cが開く方式に
よる散布手段を用いたが、それが複数の底蓋で構成され
ても支障はなく、また第21図に示すように貯留槽16a自
体を矢印R1またはR2の方向に回転させることによって散
布させること、あるいは第22図,第23図に示すように、
側板16dを転倒させかつ貯留槽16aを矢印R1の方向に回転
させることによって散布させること、あるいは第24図に
示すように、底蓋16cを矢印R3またはR4の方向に回転ま
たはスライドさせることによって散布するようにしても
よい。以上のようにして、前記湯面異常状況検出方法に
よって検出されたパウダー不足位置に対応したエリア
に、パウダー散布装置16を用いてパウダーを散布する。
FIG. 19 is a partial structural view showing an example of a storage tank 16a for storing a set amount of powder 5 used in the present embodiment, the storage tank 16a for storing powder, a support frame 16b for supporting the storage tank 16a, Bottom lid 16c, bottom lid that opens when powder 5 is sprayed
It comprises a drive motor 21a for driving the opening and closing of 16c and a rotating shaft 21b. Here, a storage tank 16 for storing the powder 5 is provided.
Regarding the capacity of a, first, the area was set to be equal to or smaller than the divided area in consideration of the spread of powder when sprayed according to the size of the divided area. Next, storage tank 16
The height a determines the capacity of the storage tank 16a, and the powder supply speed determined from the operation speed of the powder spraying device 16 and the capacity of the cup needs to be equal to or higher than the maximum powder consumption speed in the operation. There is. Therefore,
In this embodiment, the maximum consumption rate of the powder in the operation is 2.4 kg / min, the powder supply rate per operation is 20 seconds,
Since the specific gravity of the powder is 0.8, the required capacity of the cup 16a is 1, and the size of the storage tank 16a is determined from the area of the divided area as shown in FIG.
Considering the angle of repose at the time of supply to storage tank 16a from
The width and height were each 100 mm x 100 mm x 120 mm. still,
If the size of the storage tank 16a is not sufficiently large due to equipment restrictions and the maximum powder consumption speed is significantly higher than the supply speed of the powder spraying device 16, a plurality of spraying devices 16 are used.
For example, each of the opposite areas sandwiching the injection nozzle 6 may be covered, and a total of two powder sprayers may be used. Further, the powder supply device 17 has an angle from the hopper 17d to the supply hole 17c to the storage tank 16a such that the powder falls naturally. Then, regarding the adjustment of the fixed amount of supply from the hopper 17d to the storage tank 16a, the upper valve 17
a, can be adjusted by changing the pipe diameter and length of the pipe between the lower valve 17b, when supplying, the procedure of closing the lower valve 17b, opening the upper valve 17a, closing the upper valve 17a, opening the upper valve 17b After that, the powder in the storage tank 16a waiting below the supply nozzle 17c is supplied. Also, in the operation, when using a plurality of types of powder, by providing a hopper number corresponding to the type, the upper valve 17a, or share the supply nozzle 17c and thereafter, by providing a collection line to each hopper, Response is possible. Incidentally, as to the method of spraying the powder into the mold, in the present embodiment, a spraying means using a method in which one bottom cover 16c is opened is used, but there is no problem even if it is constituted by a plurality of bottom covers. Or spraying by rotating the storage tank 16a itself in the direction of arrow R1 or R2 as shown in FIG. 21, or as shown in FIGS. 22 and 23,
Spraying by turning over the side plate 16d and rotating the storage tank 16a in the direction of arrow R1, or by rotating or sliding the bottom lid 16c in the direction of arrow R3 or R4 as shown in FIG. You may make it. As described above, the powder is sprayed to the area corresponding to the powder shortage position detected by the method for detecting an abnormal level of the molten metal, using the powder spraying device 16.

以上説明した湯面異常状況検出方法並びに湯面異常防
止方法、パウダー不足防止装置を用いて、鋳片断面サイ
ズ250mm×1250mm,鋳造速度1.6m/minの鋳造条件にて操業
を行った結果、作業者の介入が皆無で安定した操業が可
能であった。すなわち、異なるレードルを連続的に続け
て鋳造する際、レードル交換によって、タンディッシュ
内の溶鋼重量が変化し、ボイリング、片湧きといったよ
うな湯面異常が発生した際も、迅速に異常状況を検出し
安定化させ、パウダーの不足についても即座に検出し、
パウダー散布を行うことが出来た。また、鋳造された鋳
片の品質についても、表面欠陥等が全く発生せず、極め
て良好な結果が得られた。
Using the above-described method for detecting an abnormal state of the molten metal surface, the method for preventing the abnormally molten metal surface, and the device for preventing insufficient powder, the operation was performed under the casting conditions of a slab section size of 250 mm × 1250 mm and a casting speed of 1.6 m / min. Stable operation was possible without any intervention by the elderly. In other words, when continuously casting different ladle, if the ladle exchange changes the weight of molten steel in the tundish, and the level of the molten metal surface such as boiling and one-sided spring occurs, the abnormal situation can be detected quickly. Stabilize and immediately detect powder shortages,
I was able to spray powder. Also, regarding the quality of the cast slab, no surface defect or the like was generated at all, and extremely good results were obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の提供により、鋳型内湯
面の異常状況検出並びに防止が自動的に行えるようにな
った。したがって、従来、省力化のネックとなっていた
鋳型廻りの消力化が可能となり、また、作業者によるバ
ラツキの少ない安定的な連続鋳造操業や、良好な鋳片品
質が得られるようになった。
As described above, the provision of the present invention makes it possible to automatically detect and prevent an abnormal situation of the mold surface in a mold. Therefore, it has become possible to reduce the force around the mold, which has conventionally been a bottleneck for labor saving, and it has become possible to obtain a stable continuous casting operation with less variation by an operator and a good slab quality. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の1実施例を示す全体構造図、第2図
および第3図は、鋳型上方に設置されたカメラから撮影
された画像、 第4図および第5図は、撮影画像の別な例、 第6図および第7図は、前記第4図および第5図の画像
を二値化した画像、 第8図は、明部の面積の時間変化のグラフ、 第9図は、前記第8図のグラフの外乱を除いたグラフ、 第10図は、連続鋳造操業における明部面積比率の時間変
化のグラフ、 第11図は、連続鋳造操業における明部面積比率の時間変
化のグラフ、 第12図および第13図は、画面分割の例、 第14図および第15図は、前記第10図に対応した、各々の
分割エリアに対応した明部面積比率のグラフ、 第16図および第17図は、前記11図に対応した、各々の分
割エリアに対応した明部面積比率の単位時間当りの変化
率のグラフ、 第18図は、本発明のパウダー散布装置の1実施例を示す
構造図、 第19図は、本発明のパウダー散布治具の1実施例を示す
部分構造図、 第20図は、パウダー散布用貯留槽の1実施例を示す寸方
図、 第21図,第22図,第23および第24図は、パウダー散布用
貯留槽の他の例を示す図である。 1:鋳型、2:鋳片 3:溶鋼、4:凝固シェル 5:パウダー、5a:未溶融パウダー 5b:溶融パウダー 50a:二値化した未溶融パウダー部分 50b:二値化した溶融パウダー部分 6:注入ノズル 7,7a:溶鋼流量制御装置 8,8a:吹き込みガス流量制御装置 9,9a:鋳造速度制御装置 10:タンディッシュ 11:イメージセンサー 12:演算処理装置、13:制御装置 14:パウダー散布制御装置 15,15a,15b:多関節型支持アーム 15c:接続部 150,150a,150b,150c:支持アーム駆動装置 150d:支持アーム昇降駆動装置 150d1:昇降フレーム 16:パウダー散布装置、16a:貯留槽 16b:支持フレーム、16c:底蓋 17:パウダー供給装置 17a,17b:バルブ、17c:供給ノズル 17d:ホッパー 18:タンディッシュ架台 19,20:カメラからの画像 19a,20a:湯面部分の画像信号 19a1〜19a5,20a1〜20a5:湯面部分の分割エリア 19b,20b:二値化画像 21a:駆動モーター、21b:回転軸 110:湯面異常状況検出装置
1 is an overall structural view showing one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are images taken by a camera installed above a mold, and FIGS. 4 and 5 are photographed images. FIGS. 6 and 7 are binarized images of the images of FIGS. 4 and 5, FIG. 8 is a graph of the time change of the area of the bright part, and FIG. 8, a graph excluding the disturbance of the graph of FIG. 8, FIG. 10 is a graph of a time change of a light area ratio in a continuous casting operation, and FIG. 11 is a graph of a time change of a light area ratio in a continuous casting operation. Graphs, FIGS. 12 and 13 are examples of screen division, FIGS. 14 and 15 are graphs of bright area ratios corresponding to the respective divided areas, corresponding to FIG. 10, FIG. And FIG. 17 shows the change rate per unit time of the bright area ratio corresponding to each divided area, corresponding to FIG. Rough, FIG. 18 is a structural view showing one embodiment of a powder spreading device of the present invention, FIG. 19 is a partial structural view showing one embodiment of a powder spreading jig of the present invention, FIG. 20 is a powder FIG. 21, FIG. 22, FIG. 23 and FIG. 24 are views showing another example of a powder spraying storage tank. 1: Mold, 2: Slab 3: Molten steel, 4: Solidified shell 5: Powder, 5a: Unmelted powder 5b: Melted powder 50a: Binarized unmelted powder part 50b: Binarized molten powder part 6: Injection nozzle 7,7a: molten steel flow control device 8,8a: blown gas flow control device 9,9a: casting speed control device 10: tundish 11: image sensor 12: arithmetic processing device, 13: control device 14: powder spray control Device 15, 15a, 15b: Articulated support arm 15c: Connection part 150, 150a, 150b, 150c: Support arm drive 150d: Support arm elevating drive 150d 1 : Elevating frame 16: Powder spreading device, 16a: Storage tank 16b : Support frame, 16c: Bottom cover 17: Powder supply device 17a, 17b: Valve, 17c: Supply nozzle 17d: Hopper 18: Tundish mount 19, 20: Image from camera 19a, 20a: Image signal 19a of molten metal 1 ~19a 5, 20a 1 ~20a 5 : melt-surface portion of the divided areas 19b, 20b: binarized image 21a: drive motor, 21 b: Rotating shaft 110: Surface level detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−129126(JP,A) 特開 昭63−101048(JP,A) 実開 昭63−11150(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22D 11/16 104 B22D 11/18 B22D 11/10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-53-129126 (JP, A) JP-A-63-101048 (JP, A) Actually open Sho-63-11150 (JP, U) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) B22D 11/16 104 B22D 11/18 B22D 11/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】中央部に注入ノズルが配置された連続鋳造
鋳型上方の、前記注入ノズルを挟んだ相対する部位に、
一対もしくは複数対の湯面状況検出用イメージセンサー
を設置し、前記各々のイメージセンサーから時々刻々と
入力される湯面状況の入力画像を、基準閾値で二値化し
て明部と暗部に区別すると共に、前記各々のイメージセ
ンサー視野内の湯面部分について前記明部の面積比率Rn
を求め、次いで、前記明部面積比率Rnの単位時間当りの
変化率Dnを求め、予め設定された前記明部面積比率Rnお
よび、もしくは変化率Dnと湯面異常状況の相関より、湯
面の異常状況を検出することを特徴とする連続鋳造鋳型
内における湯面異常状況検出方法。
Claims: 1. At a position above a continuous casting mold in which an injection nozzle is arranged at a central portion, and opposed to each other across the injection nozzle,
A pair or a plurality of pairs of image sensors for detecting the state of the bath surface are installed, and the input image of the bath surface state input from time to time from each of the image sensors is binarized by a reference threshold to distinguish between a bright portion and a dark portion. At the same time, the area ratio Rn of the bright part with respect to the molten metal surface in each image sensor field of view
Then, the change rate Dn per unit time of the light area ratio Rn is obtained, and the light area ratio Rn and / or the change rate Dn set in advance, and the correlation between the change rate Dn and the abnormal state of the liquid level, A method for detecting an abnormal condition of a molten metal level in a continuous casting mold, wherein the abnormal condition is detected.
【請求項2】注入ノズルを挟んだ相対する各々の湯面部
分における変化率Dnと、予め設定された各湯面部分毎の
前記変化率Dnの基準値とを比較し、注入ノズルを挟んだ
双方の前記変化率Dnがともに前記基準値を超過した場合
にはボイリング、片側のみの前記変化率Dnが前記基準値
を超過した場合には片湧きと判断し、湯面の異常状況を
検出することを特徴とする、請求項1記載の湯面異常状
況検出方法。
2. A comparison is made between a change rate Dn at each of the opposed metal surfaces with the injection nozzle interposed therebetween and a preset reference value of the change rate Dn for each of the metal surfaces, and the injection nozzle is sandwiched. If both of the change rates Dn exceed the reference value, boiling is performed, and if the change rate Dn of only one side exceeds the reference value, it is determined that the spring is one-sided, and an abnormal state of the molten metal level is detected. 2. The method for detecting an abnormal state of a molten metal surface according to claim 1, wherein
【請求項3】各々のイメージセンサー視野内の湯面部分
を、設定エリアに細分割し、各分割エリアにおける明部
面積比率Rnn,およびこの明部面積比率Rnnの単位時間当
りの変化率Dnnを求め、次いで前記各分割エリア毎に予
め設定された基準値と比較し、前記明部面積比率Rnnが
基準を超過し、かつ、前記変化率Dnnが基準値を超過し
ない場合に、パウダー不足と判断し、湯面異常の内のパ
ウダー不足とその発生位置を検出することを特徴とす
る、請求項1記載の湯面異常状況検出方法。
3. A hot water surface in each image sensor field of view is subdivided into set areas, and a bright area ratio Rnn and a change rate Dnn of the bright area ratio Rnn per unit time in each divided area are determined. Calculated, and then compared with a reference value preset for each of the divided areas.If the bright area ratio Rnn exceeds the reference and the change rate Dnn does not exceed the reference value, it is determined that the powder is insufficient. 2. The method according to claim 1, further comprising the step of detecting a powder shortage and a position of occurrence of the powder level abnormality.
【請求項4】前記請求項1,請求項2又は請求項3に基づ
き検出された湯面異常状況に応じて、鋳造速度制御,注
入ノズル内への吹き込みガス流量制御,鋳型へ注入する
溶鋼流量制御およびパウダー散布制御の何れか一つもし
くは二つ以上を実施し、前記湯面異常を解消することを
特徴とする湯面異常の防止方法。
4. A control of a casting speed, a flow rate of a gas blown into an injection nozzle, and a flow rate of molten steel injected into a mold in accordance with an abnormal condition of a molten metal level detected according to claim 1, 2 or 3. A method for preventing a molten metal level, wherein one or more of the control and the powder spraying control are performed to eliminate the molten metal level.
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