JP3082656B2 - 連続鋳造機鋳型内ボイリングの検知方法 - Google Patents

連続鋳造機鋳型内ボイリングの検知方法

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JP3082656B2 JP08021887A JP2188796A JP3082656B2 JP 3082656 B2 JP3082656 B2 JP 3082656B2 JP 08021887 A JP08021887 A JP 08021887A JP 2188796 A JP2188796 A JP 2188796A JP 3082656 B2 JP3082656 B2 JP 3082656B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造機鋳型内
の湯面に現れる異常現象、すなわちボイリングの発生を
検知する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】上方に設置したタンディッシュと下方の
鋳型とを接続する浸漬ノズルにより鋳型内に溶鋼を注入
しながら凝固した鋳片を引き抜く連続鋳造機において
は、浸漬ノズル内に設置したポーラス耐火物部分より不
活性ガスを吹き込み、浸漬ノズル内壁への介在物付着に
よるノズル詰まりを防止している。
【0003】ところが、この不活性ガスの流量が過剰な
場合には浸漬ノズルの吐出孔より噴出し、鋳型内溶鋼中
で気泡となって上昇し溶鋼湯面で破裂する際に湯面に波
立ちを発生させる。この現象はボイリングと呼ばれ、溶
鋼内へのパウダ巻き込みの原因となるため、ボイリング
の発生時には不活性ガスの流量を調節してボイリングを
収束させることが必要になる。
【0004】従来、ボイリングの監視はオペレータの目
視により判定されていたが、最近その自動化の技術開発
が進められている。例えば、特開平5−77015号公
報には、鋳型内の湯面をテレビカメラで撮像し、ボイリ
ングにより不活性ガスがパウダを突き破り噴出する際の
湯面表面の輝度変化を検出してボイリングを検知する方
法が開示されている。
【0005】ところが、ボイリングによる湯面表面の輝
度変化は、湯面上のパウダの厚みによっては発生しない
場合もあり、ボイリングの発生を見逃す可能性がある。
そのため、この自動化された方法では、湯面の波立ちに
より溶鋼内に巻込まれたパウダによる圧延後の疵発生等
の品質欠陥につながるような問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記のごとく、従来の
自動化された連続鋳造機鋳型内ボイリングの検知方法に
おいても、ボイリングの発生を見逃す可能性があり、連
続鋳造鋳片の品質向上のため、より精度の高い湯面ボイ
リングの検知方法の出現が望まれていた。
【0007】本発明は、前記の現状に鑑み、このような
問題を解決することを目的とするものであり、湯面レベ
ルを測定し、その測定値の周波数成分の振幅の分布を演
算処理することにより、不活性ガスの上昇に伴う湯面ボ
イリングの発生を連続的に検知する方法を提供するもの
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の連続鋳造機鋳型内ボイリングの検知方法
は、連続鋳造機の鋳型内において、湯面レベル計により
鋳型内の溶鋼湯面レベルを測定し、その湯面レベル測定
値の各周波数成分の振幅の分布を計算し、該周波数成分
の振幅の分布を用いて、予め設定した低周波域における
湯面レベルの周波数成分の振幅の平均値y1と、予め設
定した高周波域における湯面レベルの周波数成分の振幅
の平均値y2の比r=y1/y2を計算して、浸漬ノズル
内に吹き込む不活性ガスが鋳型内の溶鋼吐出口を通して
溶鋼内に気泡として噴出し溶鋼表面に到達して湯面を波
立たせるボイリングの発生程度を表す指数bを、前記湯
面レベルの周波数成分の比rを用いて予め設定した関係
式b=(1−r)×100に基づく演算処理により計算
し、該指数bが予め設定したしきい値bTを一定時間以
上上回っていた場合にボイリング発生、またしきい値b
Tを一定時間以上下回っていた場合にボイリング不発生
と判定する処理により、前記不活性ガスのボイリングを
検知することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】図面を使って本発明の実施の形態
を説明する。図1は、連続鋳造装置における本発明によ
る湯面ボイリングの検知方法を実施するための装置の構
成を示すものである。鋳型1の上方に設置されたタンデ
ィッシュ2と鋳型1の間は浸漬ノズル3で接続され、タ
ンディッシュ2の底面と浸漬ノズル3の間にはスライデ
ィングノズル4が設けられており、そのスライディング
ノズル4の開口面積を調節して浸漬ノズル3への溶鋼流
量が調節される。また、この浸漬ノズル3の内周壁の一
部にはポーラス耐火物部分5があり、これに不活性ガス
を吹き込むための配管6が接続されている。そして、鋳
型1の上縁に設置した湯面レベル計7を湯面レベルの周
波数成分の振幅分布演算装置8とボイリング判定演算装
置9に接続する。
【0010】製鋼炉で溶製され取鍋で搬送された溶鋼
は、タンディッシュ2に注湯して一旦蓄えられ、開口面
積を調整したスライディングノズル4を通して浸漬ノズ
ル3の吐出口から鋳型1内に流入する。この際、溶鋼が
大気に触れて酸化するのを防止する目的をもって、スラ
イディングノズル4をシールするため、配管6を通して
不活性ガスがポーラス耐火物部分5から浸漬ノズル3内
に吹き込まれる。
【0011】浸漬ノズル3内に吹き込まれた不活性ガス
の一部は気泡となってノズル内を上昇しタンディッシュ
2内に入るが、大部分の不活性ガスは溶鋼と共に浸漬ノ
ズル3内を流下する。溶鋼と共に浸漬ノズル3内を流下
する不活性ガスは、浸漬ノズル3の吐出口から鋳型1内
の溶鋼中に気泡となって噴出し、溶鋼湯面に向かって上
昇する。この際、不活性ガスの流量が不適切で多すぎる
場合には、気泡の発生量が多くなり溶鋼湯面が気泡によ
り波立つ。
【0012】操業中は、前記湯面レベル計7で鋳型1内
の溶鋼湯面レベルを連続して計測する。そして、その測
定値は電気信号として振幅分布演算装置8に入力する。
この振幅分布演算装置8において、予め設定した湯面レ
ベルの周波数fi(Hz)(i=1,2,……,n)に
おける湯面レベル測定値の周波数成分の振幅L(fi
を計算する。
【0013】そして、予め設定した一定時間周期で、予
め設定した湯面レべル周波数f1(Hz)と湯面レべル
周波数f2(Hz)に対し、前記周波数分布のf1≦fi
≦f2なる低周波域における周波数成分の振幅の平均値
1と、予め設定した湯面レべル周波数f3(Hz)と湯
面レベル周波数f4(Hz)に対し、前記周波数分布の
1<f3≦fi≦f4なる高周波域における周波数成分の
振幅の平均値y2を求め、更に低周波域における振幅の
平均値y1と高周波域における幅の平均値y2との比r=
1/y2を計算する。
【0014】引続き、ボイリング判定演算装置9におい
て、ボイリングの発生程度を示すボイリング指数bと前
記平均値y1と平均値y2の比rの値を関連づける関係式
b=(1−r)×100の演算処理を行い、前記ボイリ
ング指数bを予め設定したボイリング判定のしきい値b
Tと比較する。
【0015】前記の演算処理が終了するたびに、ボイリ
ング判定演算装置9は、図2の状態遷移図に処理方法を
示すように、前回の判定結果がボイリング未検知でボイ
リング不発生という判定で、かつ過去直近の予め定めた
回数だけ連続してb≧bTならばボイリング発生と判断
し、前回の判定結果がボイリング検知で、かつ過去直近
の予め定めた回数だけ連続してb<bTならばボイリン
グ不発生と判断する。また、上記いずれの場合でもなけ
れば、前回の判定結果と同じ判定とする。前記振幅分布
演算装置8とボイリング判定演算装置9における演算処
理を図3に処理フローとして示す。
【0016】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1に示す本発明を実施するためのボイリング検知装置
を備えた連続鋳造機鋳型を使って溶鋼を連続鋳造し、湯
面ボイリングの検知を実施した。その間に行ったボイリ
ングが発生中のときと、ボイリングが不発生中のとき
の、それぞれにおける湯面レベルの周波数成分の振幅分
布の一例を図4に示す。図中の実線はボイリング発生中
における湯面レベルの周波数成分の振幅分布を、破線は
ボイリング不発生中における湯面レベルの周波数成分の
振幅分布を示す。
【0017】図中に実線で示すボイリング発生中の周波
数成分の振幅分布には、約0.1Hzを中心とするピー
クが見られるが、ボイリング不発生中の周波数成分の振
幅分布には、そのようなピークは見られない。また、ボ
イリング不発生中における湯面レベルの周波数成分の振
幅が最も大きい周波数域は0.04〜1.2Hzの範囲
にあるが、ボイリング発生中における該周波数域での周
波数成分の振幅と比較するに、ボイリング発生中の約
0.1Hzを中心とするピークに比べ、ボイリングが発
生していない場合の振幅のピークはずいぶん小さい。
【0018】本発明者らは、操業条件を変更して湯面レ
ベルの周波数成分の振幅の分布を調査した結果、前記と
同様な傾向が見られたため、低周波域を0.029〜
0.049Hzの範囲として湯面レベルの周波数成分の
振幅の平均値y1と、高周波域を0.059〜0.12
7Hzとして湯面レベルの周波数成分の振幅の平均値y
2を計算して、前記2つの周波数成分の振幅の平均値の
比r=y1/y2を使って、ボイリング指数bを求める関
係式をb=(1−r)×100と定義する。そして、い
くつかの例においてボイリング指標bを計算し、ボイリ
ング発生中とボイリング不発生中に分けて平均値を計算
した。その結果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1の結果より、ボイリング発生中におけ
るボイリング指数bは大きくなり、逆にボイリング不発
生中におけるボイリング指数bは小さくなることがわか
る。したがって、ボイリング指数bにしきい値bTを設
定すれば、ボイリング発生中とボイリング不発生中にお
ける、それぞれのボイリング指数bは容易に判別でき
る。
【0021】本実施例における結果として、横軸に時間
を、縦軸に湯面レベルの測定値と浸漬ノズル内に吹き込
んでいるアルゴンガスの流量とボイリング判定結果をと
りプロットしたグラフを図5に示す。
【0022】図5における時刻aより以前は、アルゴン
ガスは流量25Nl/minで吹き込まれており、その
アルゴンガスのボイリングにより湯面に波立ちが発生し
ているため、図5(A)に示すように湯面レベルの測定
値には大きな振動波形が観測された。この大きな振動波
形が観測されている間は、本発明の検知方法によりボイ
リング発生中であることを検知した。
【0023】また、図5(B)に示すように、時刻a以
降はアルゴンガスの流量を25Nl/minから15N
l/minに減らして吹き込んだため、ボイリング発生
がおさまり湯面レベルの波立ちは収束した。このとき、
本発明の検知方法により、図5(C)に示すように、ボ
イリングが発生していないことを検知した。
【0024】
【発明の効果】本発明の実施によれば、連続鋳造鋳型の
溶鋼湯面レベルを測定し、その測定値の周波数成分の振
幅の分布を演算処理することにより、不活性ガスの上昇
に伴う湯面ボイリングの発生を連続的に検知することが
でき、その検知結果に基づいて不活性ガスの流量を調整
し、湯面の波立ちを防止できる。その結果、湯面からの
パウダ巻き込みを防止して圧延後製品の疵発生率を低減
し、歩留及び品質の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するためのボイリング検知装置を
備えた連続鋳造装置の一例におけるタンディッシュと鋳
型部分を示す説明図である。
【図2】本発明の実施によりボイリング指数bとボイリ
ングしきい値bTとの比較結果によるボイリング判定ロ
ジックを状態遷移により示す説明図である。
【図3】本発明の実施における振幅分布演算装置とボイ
リング判定演算装置での処理を示すフローチャートであ
る。
【図4】ボイリング発生時とボイリング不発生時のそれ
ぞれにおける湯面レベルの周波数成分の振幅分布の一例
を示すグラフである。
【図5】本発明の実施により検知した時刻a以前のボイ
リング発生時と時刻a以後のボイリング不発生時の時間
の経過に伴う湯面レベルの変化{図(A)}、同じくA
rガス流量の変化{図(B)}、同じくボイリング判定
{図(C)}を示すグラフである。
【符号の説明】
1 鋳型 2 タンディッシュ 3 浸漬ノズル 4 スライディングノズル 5 ポーラス耐火物部分 6 配管 7 湯面レベル計 8 振幅分布演算装置 9 ボイリング判定演算装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−23503(JP,A) 特開 平5−77015(JP,A) 特開 平2−251346(JP,A) 特開 平8−294761(JP,A) 特開 平6−126408(JP,A) 特開 平8−238547(JP,A) 特開 平2−235556(JP,A) 特開 昭61−255751(JP,A) 特開 平4−251647(JP,A) 特開 平7−108360(JP,A) 特開 平5−154632(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/16 104 B22D 11/10 360

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造機の鋳型内において、湯面レベ
    ル計により鋳型内の溶鋼湯面レベルを測定し、その湯面
    レベル測定値の各周波数成分の振幅の分布を計算し、該
    周波数成分の振幅の分布を用いて、予め設定した低周波
    域における湯面レベルの周波数成分の振幅の平均値y1
    と、予め設定した高周波域における湯面レベルの周波数
    成分の振幅の平均値y2の比r=y1/y2を計算して、
    浸漬ノズル内に吹き込む不活性ガスが鋳型内の溶鋼吐出
    口を通して溶鋼内に気泡として噴出し溶鋼表面に到達し
    て湯面を波立たせるボイリングの発生程度を表す指数b
    を、前記湯面レベルの周波数成分の比rを用いて予め設
    定した関係式b=(1−r)×100に基づく演算処理
    により計算し、該指数bが予め設定したしきい値bT
    一定時間以上上回っていた場合にボイリング発生、また
    しきい値bTを一定時間以上下回っていた場合にボイリ
    ング不発生と判定する処理により、前記不活性ガスのボ
    イリングを検知することを特徴とする連続鋳造機鋳型内
    ボイリングの検知方法。
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