JP5862603B2

JP5862603B2 - 連続鋳造機における鋳片表面欠陥及び設備異常の検出方法

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Publication number: JP5862603B2
Application number: JP2013097264A
Authority: JP
Inventors: 健人鈴木; 亀田　澄広; 澄広亀田; 浩樹西; 朝比奈　健; 健朝比奈; 大島　健二; 健二大島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2016-02-16
Anticipated expiration: 2033-05-07
Also published as: JP2014217849A

Description

本発明は、連続鋳造中の鋼鋳片の表面温度を測定し、測定した表面温度に基づいて連続鋳造鋳片の表面欠陥を検出すると同時に、表面欠陥発生の原因となる連続鋳造機の異常個所を検出する方法に関する。

鋼の連続鋳造においては、鋳片の表面に、縦割れ、横割れ、コーナーカギ割れなどのさまざまな欠陥が発生することがある。このような欠陥は、鋳型内での凝固の不均一に起因するもの、二次冷却帯におけるスプレー冷却の不均一に起因するもの、二次冷却帯以降における二次冷却水の落水によるもの、二次冷却帯ガイドロールのロールアラインメントの不整に起因するものなど、種々の要因によって発生することが知られている。

根源的には、このような表面欠陥発生の原因を取り除くことが重要ではあるが、予測し得ない原因によって不測に表面欠陥が発生してしまった鋳片を、他の健全な鋳片と区別して適切な処理を施すことも、実操業においては大切なことである。即ち、圧延後の鋼製品において欠陥となる鋳片の表面欠陥については、その表面欠陥を有する鋳片を識別・分離してスカーフィングやグラインダー研削などによって表面手入れを施し、表面欠陥を除去した後に熱間圧延に供しなければならない。一方、表面欠陥が存在しないか、或いは、熱間圧延工程で除去しうる程度の軽度の表面欠陥（例えば加熱炉でのスケール生成に伴って除去される欠陥）のみ存在する鋳片は、表面手入れを施すことなく熱片または温片のまま熱間圧延工程に供することができる。

但し、仮に、前者の表面手入れを行うべき鋳片が後者の鋳片の群に混入すると、熱間圧延後の鋼製品において欠陥が発生し、製品歩留まりが低下するとともに、その後の工程に攪乱をもたらす。一方、後者の鋳片が前者の表面手入れを行うべき鋳片に混入すると、手入れ不要の鋳片まで表面手入れを行うことになり、当然のことながら作業負荷が高くなるのみならず、鋼歩留りが低下し、更には、鋳片を加熱炉にて加熱するためのエネルギーが余分に必要になる。

そこで、鋳造中または鋳造直後の鋳片の表面欠陥をオンラインで検出する或いは予測する手段が多数提案されている。

例えば、特許文献１には、鋳片支持ロールの最終ロールと鋳片切断機との間で鋳片の表面温度を赤外線カメラによって測定し、鋳片幅方向の表面温度分布における最高温度、最低温度、及び、前記最高温度と前記最低温度との差である温度差を求め、これらのうちの何れか１つまたは２つ以上が予め設定した閾値を超えたときに、鋳片に表面欠陥が発生したと判定する鋳片の表面欠陥検出方法が提案されている。

特開２０１２−３０２５０号公報

しかしながら、上記従来技術には以下の問題点がある。

特許文献１では、連続鋳造機の鋳片支持ロールの最終ロールと鋳片切断機との間で鋳片の表面温度を測定しており、鋳片の表面温度の測定位置が連続鋳造機の矯正帯から鋳造方向下流側に乖離した位置となっている。また、近年、熱間圧延工程の加熱炉への熱片装入或いは温片装入を目的として、鋳片の温度を高めるべく矯正帯以降は二次冷却を中止する、或いは、低減させることが一般的となっている。

つまり、特許文献１の鋳片表面温度の測定位置は、矯正帯から離れていること、及び、矯正帯以降は二次冷却が中止される或いは低減されることで、二次冷却による鋳片表面温度の影響を反映しにくい位置となっている。これは、二次冷却を中止する或いは低減させることで鋳片表面は復熱し、仮に、矯正帯の位置では鋳片幅方向で温度差が生じていても、鋳片幅方向の表面温度が均一化されることによる。

特許文献１に提案される位置で鋳片表面温度を測定したときには、例えば、矯正帯よりも上流側で二次冷却の異常によって鋳片の一部分が局部的に過剰に冷却され、この過冷却された部位が矯正帯での矯正応力によって横割れやコーナーカギ割れを起こした場合や、垂直曲げ型連続鋳造機の曲げ矯正帯よりも上流側で二次冷却の異常によって鋳片の一部分が局部的に過冷却され、この過冷却された部位が曲げ矯正帯での矯正応力によって横割れやコーナーカギ割れを起こした場合には、鋳片が表面温度測定位置まで引き抜かれた時点では、鋳片内部の含有熱によって復熱して鋳片表面温度が均一化され、鋳片幅方向の表面温度分布は、表面割れが発生しない鋳片と同等になることが発生する。

鋳片の横割れやコーナーカギ割れは、過冷却されるなどして脆性温度域となった状態の鋳片が曲げ矯正帯や矯正帯で矯正されることで発生することが知られている。従って、特許文献１では、曲げ矯正帯や矯正帯よりも上流側では、鋳片幅方向の表面温度に横割れやコーナーカギ割れの原因となる温度差があるものの、その後の復熱により、鋳片幅方向の表面温度の差が低下する或いは解消してしまう場合には、鋳片の表面欠陥を検出できないという問題点がある。

尚、連続鋳造機の「矯正帯」とは、湾曲した円弧状の鋳片が水平方向に向かって平坦な板状に矯正される箇所であり、また、「曲げ矯正帯」とは、垂直曲げ型の連続鋳造機において、鋳型から引き抜かれた平坦な板状の鋳片が円弧状に矯正される箇所である。垂直曲げ型の連続鋳造機では、鋳片を曲げ、その後、曲げ戻すことから、鋳造方向に離れた２箇所で矯正しており、「曲げ矯正帯」は、「上部矯正帯」とも呼ばれ、また、「矯正帯」は、「曲げ戻し矯正帯」或いは「下部矯正帯」とも呼ばれている。また、通常は、鋳造方向に複数設置された矯正ロールで矯正しているので矯正帯と呼ぶが、１つの矯正ロールで矯正する場合には矯正点とも呼ぶ。本発明において矯正帯は矯正点を含むものとする。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、鋼の連続鋳造時に鋳片表面に発生する欠陥を連続鋳造中に見逃すことなく精度良く検出することができ、且つ、鋳片の表面欠陥発生の原因となる連続鋳造機の二次冷却帯での異常個所を検出することのできる、連続鋳造機における鋳片表面欠陥及び設備異常の検出方法を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］連続鋳造機での機内停止により生じた鋳片の表面温度を連続鋳造機の矯正帯の鋳造方向上流側または鋳造方向下流側で測定し、測定される鋳片の表面温度が予め設定した目標温度よりも閾値以上低く、且つ、閾値以上表面温度の低い部位が鋳造方向の所定長さに達したときに、鋳片の表面に欠陥が発生したと判定し、且つ、鋳片に閾値以上表面温度の低い部位が生じる原因となった二次冷却帯の部位を特定し、特定した二次冷却帯の部位に設備異常が発生したと判定することを特徴とする、連続鋳造機における鋳片表面欠陥及び設備異常の検出方法。
［２］連続鋳造機での機内停止により生じた鋳片の表面温度を連続鋳造機の矯正帯の鋳造方向上流側または鋳造方向下流側で測定し、測定される当該鋳片の表面温度の移動平均値とその時点での表面温度測定値とを比較し、その時点での表面温度が表面温度の移動平均値に対して予め設定した閾値以上低く、且つ、閾値以上表面温度の低い部位が鋳造方向の所定長さに達したときに、鋳片の表面に欠陥が発生したと判定し、且つ、鋳片に閾値以上表面温度の低い部位が生じる原因となった二次冷却帯の部位を特定し、特定した二次冷却帯の部位に設備異常が発生したと判定することを特徴とする、連続鋳造機における鋳片表面欠陥及び設備異常の検出方法。
［３］鋳片短辺面のコーナー部の表面温度を測定することを特徴とする、上記［１］または上記［２］に記載の連続鋳造機における鋳片表面欠陥及び設備異常の検出方法。

本発明によれば、タンディッシュ交換や浸漬ノズル交換により、連続鋳造機内に停止した期間中の鋳片の表面温度に基づいて鋳片表面欠陥の発生並びに二次冷却帯の設備異常を監視するので、この期間中の鋳片の表面温度は、機内に停止した状態で二次冷却されることから、二次冷却帯の設備異常による冷却の影響を反映しやすく、正確に鋳片表面欠陥の発生並びに二次冷却帯の設備異常を検出することが実現される。

表面割れが発生していない鋳片の定常鋳造域での鋳片コーナー部の表面温度の測定結果を示す図である。横割れ及びコーナーカギ割れが発生した鋳片の定常鋳造域での鋳片コーナー部の表面温度の測定結果を示す図である。表面割れの発生していない鋳片の機内停止影響部の鋳片コーナー部の表面温度の測定結果を示す図である。横割れ及びコーナーカギ割れの発生した鋳片の機内停止影響部の鋳片コーナー部の表面温度の測定結果を示す図である。本発明を適用した垂直曲げ型連続鋳造機の側面概略図である。赤外線カメラで測定された、機内停止影響部での鋳片コーナー部の表面温度の測定例を示す図である。

以下、本発明を具体的に説明する。先ず、本発明に至った経緯について説明する。

鋼の連続鋳造機では、多数ヒートを連続して連続鋳造（「連々鋳」という）するために、鋳造の途中でタンディッシュ交換や浸漬ノズル交換を行っている。このタンディッシュ交換や浸漬ノズル交換では、鋳片の引き抜きを一旦停止し、新しいタンディッシュや新しい浸漬ノズルと交換した後、鋳片の引き抜きが再開される。引き抜き停止期間は、長い場合には７〜８分間に達することもある。この場合、鋳片には、溶鋼静圧による凝固シェルのロール間バルジングを防止するために、引き抜き停止期間中も二次冷却水が噴霧される。機内での停止期間中の二次冷却水量は、バルジングを防止する程度であり、少ないものの、鋳片は停止しており、同一箇所が連続して冷却されることから、鋳片支持ロールによる冷却も加味されて、鋳片は定常鋳造時よりも冷却され、鋳片表面温度は定常鋳造時に比較して低下する。

本発明者らは、複数ヒートの連々鋳を行いつつ、熱間圧延工程の加熱炉への温片装入を実施している際に、垂直曲げ型連続鋳造機の特定のストランドで鋳造した鋳片を圧延して製造された厚鋼板製品に、鋳片の表面割れに起因する表面疵が多発するというトラブルを経験した。鋳片は、赤熱状態での目視検査によって表面欠陥が発生していないと判定されたものである。

そこで、垂直曲げ型連続鋳造機の矯正帯（曲げ戻し矯正帯）の鋳造方向上流側に赤外線カメラ（「赤外線温度計」とも呼ぶ）を設置して、鋳片の短辺面側コーナー部（コーナー部から約３０ｍｍ程度離れた位置）の表面温度を測定した。その際、鋳造後の鋳片を室温まで大気中で放冷し、その後、鋳片表面をグラインダーで研削し、この研削面を浸透探傷法によって調査し、鋳片の表面割れの有無を調査した。

図１は、表面割れが発生していない鋳片の定常鋳造域での鋳片コーナー部の表面温度の測定結果である。一方、図２は、横割れ及びコーナーカギ割れが発生した鋳片の定常鋳造域での、コーナーカギ割れが発生した側の鋳片コーナー部の表面温度の測定結果である。ここで、「定常鋳造域」とは、目標とする鋳片引き抜き速度を維持した状態で鋳片を鋳造する領域である。この「定常鋳造域」に対して、鋳片引き抜き速度が徐々に増加する鋳造開始時や鋳片引き抜き速度が徐々に低下する鋳造末期、更には、鋳片引き抜き速度が停止するタンディッシュ交換などは、「非定常鋳造域」と呼ばれる。

図１及び図２からも明らかなように、鋳片での表面割れの有無に拘わらず、定常鋳造域での鋳片の短辺面側コーナー部の表面温度に格別な差は見られなかった。

しかし、タンディッシュ交換によって連続鋳造機内に約５分間程度停止していた鋳片をタンディッシュ交換後に引き抜きし、この鋳片が表面温度測定点まで引き抜かれたときに測定した鋳片の短辺面側コーナー部の表面温度は、表面割れの発生した鋳片と表面割れの発生していない鋳片とで、大幅に異なることがわかった。尚、タンディッシュ交換などによって連続鋳造機内に停止していた鋳片の部位を、以下、「機内停止影響部」とも記す。

図３は、表面割れの発生していない鋳片の機内停止影響部の鋳片コーナー部の表面温度の測定結果であり、一方、図４は、横割れ及びコーナーカギ割れが発生した鋳片の機内停止影響部の、コーナーカギ割れが発生した側の鋳片コーナー部の表面温度の測定結果である。即ち、表面割れの発生していない鋳片の機内停止影響部の表面温度は、図３に示すように、停止時に鋳型内に滞在していた鋳片部位に向かって徐々に低下していたが、表面割れの発生した鋳片の機内停止影響部の表面温度は、図４に示すように、停止時に鋳型内に滞在していた鋳片部位に向かって徐々に低下する傾向は一致するが、表面温度が局部的に低下した箇所（図４で楕円形で囲む範囲）が存在していた。

尚、図３及び図４において、鋳片の機内停止影響部の表面温度が停止時に鋳型内に滞在していた鋳片部位に向かって徐々に低下することは正常であり、これは、連続鋳造機の上部、つまり、鋳型に近い鋳片ほど、停止時の二次冷却水量が多いことによる。また、図３及び図４において、タンディッシュ交換後の次ヒートの鋳片の部位で表面温度が急激に上昇しているが、これは、次ヒートの鋳片は機内で停止することはなく、タンディッシュ交換後の数分間の引き抜き速度の昇速期を除いて目標とする引き抜き速度で引き抜かれることによる。

図４において、鋳片コーナー部の表面温度が局部的に低下しているということは、連続鋳造機の或る特定箇所に停止していた鋳片が、二次冷却帯スプレー装置の設備破損（例えば、スプレーノズルチップの脱落など）、二次冷却帯を構成する鋳片支持ロールからの冷却水の流出水、二次冷却水排出流路からの流出水などの設備異常によって過剰に冷却されていたことを意味する。また、鋳片が表面温度測定点まで引き抜かれても復熱が足りず、周囲に比較して表面温度が低下したままの状態であるということは、前記の局部的な冷却が過大であったことを意味する。

定常鋳造域でも、上記特定箇所の設備異常による過大な冷却は発生しており、鋳片は一旦過剰に冷却されるが、定常鋳造域では鋳片は一定速度で引き抜かれており、過大な冷却を受ける時間が短いこと、及び、その後の復熱により、図２に示すように、表面温度の測定結果では把握できなかったと考えられる。

上記の局部的に過冷却された機内停止影響部を浸透探傷法によって調査した結果、鋳片には横割れ及びコーナーカギ割れが発生していた。また、同じストランドで鋳造した、当該ヒートの定常鋳造域の鋳片を浸透探傷法によって調査した結果、定常鋳造域の鋳片にも横割れ及びコーナーカギ割れが発生していた。更に、複数ヒートの連々鋳において、このストランドで鋳造した全ての複数ヒートの鋳片を浸透探傷法によって調査した結果、上記特定箇所の設備異常による過大な冷却により、このストランドで鋳造した大半の鋳片に横割れ及びコーナーカギ割れが発生していることがわかった。この横割れ及びコーナーカギ割れは、鋳片の過冷却した部位が脆化温度範囲内に低下し、曲げ矯正帯或いは曲げ戻し矯正帯での矯正歪によって発生したと考えられる。

連々鋳の終了後、機内停止影響部の表面温度が局部的に低下していた位置と、鋳片が機内で停止していた時点での鋳型内溶鋼湯面位置との距離から、過冷却の原因となった二次冷却帯の部位を特定し、その部位の二次冷却帯の設備を点検した。点検の結果、鋳片の過冷却の原因は、鋳片支持ロールの冷却水がロールチョックから漏れ出し、漏れ出した冷却水が鋳片に振りかかることで発生したことが確認できた。

これらの結果から、以下の知見を得た。

二次冷却帯の設備異常によって鋳片が局部的に冷却されることが発生した場合、鋳片が機内に停止しているときには、鋳片の同じ箇所が冷却され続ける。これにより、二次冷却帯の設備異常により冷却された部位と、正常な二次冷却帯で冷却された部位との鋳片表面温度差は、機内停止影響部の方が定常鋳造域の鋳片に比較して大きくなる。

つまり、タンディッシュ交換や浸漬ノズル交換によって連続鋳造機内で停止していた鋳片の表面温度を、復熱の少ないうちに、換言すれば、横割れ及びコーナーカギ割れの発生位置である曲げ矯正帯または曲戻し矯正帯の近傍で測定することで、定常鋳造時の鋳片の表面温度監視では鋳片の復熱によって把握することが困難であった、横割れ及びコーナーカギ割れの原因となる二次冷却帯での設備異常を、鋳片表面温度の差として的確に把握できることを知見した。この場合、機内停止影響部の表面温度が局部的に低下していた位置と、鋳片が機内で停止していた時点での鋳型内溶鋼湯面位置との距離を求めることで、二次冷却帯の設備異常の箇所が連続鋳造機のどこに相当するかを、正確に把握することができる。

また、二次冷却帯の設備異常に起因する鋳片表面温度の低下量を、曲げ矯正帯または曲げ戻し矯正帯において鋳片に横割れやコーナーカギ割れを発生させる、過去の実績から求めた温度低下量閾値と比較する、或いは、当該ヒートの鋳片表面温度の移動平均値とその時点での表面温度測定値とを比較することで、鋳片表面での横割れ及びコーナーカギ割れの発生の有無を検出できるとの知見を得た。

本発明は上記知見に基づくものであり、本発明に係る連続鋳造機における鋳片表面欠陥及び設備異常の検出方法は、連続鋳造機での機内停止により生じた鋳片の表面温度を連続鋳造機の矯正帯の鋳造方向上流側または鋳造方向下流側で測定し、測定される鋳片の表面温度が予め設定した目標温度よりも閾値以上低く、且つ、閾値以上表面温度の低い部位が鋳造方向の所定長さに達したとき、或いは、測定される当該鋳片の表面温度の移動平均値とその時点での表面温度測定値とを比較し、その時点での表面温度が表面温度の移動平均値に対して予め設定した閾値以上低く、且つ、閾値以上表面温度の低い部位が鋳造方向の所定長さに達したときに、鋳片の表面に欠陥が発生したと判定し、且つ、鋳片に閾値以上表面温度の低い部位が生じる原因となった二次冷却帯の部位を特定し、特定した二次冷却帯の部位に設備異常が発生したと判定することを必須とする。

本発明では、タンディッシュ交換などで機内に停止した際に発生する機内停止影響部の表面温度を、矯正帯の鋳造方向上流側または鋳造方向下流側で測定する。垂直曲げ型の連続鋳造機の場合には、更に、曲げ矯正帯の鋳造方向上流側または鋳造方向下流側で測定することもできる。要は、鋳片を矯正する箇所の近傍で鋳片表面温度を測定する。つまり、連続鋳造鋳片の横割れ及びコーナーカギ割れは、主に鋳片の矯正によって発生することから、鋳片を矯正する箇所の近傍で表面温度を測定する必要がある。この場合、矯正する箇所の近傍とは、鋳造方向上流側及び下流側に５．０ｍ以内、望ましく２．０ｍ以内とする。５．０ｍを超えて離れると、測定される表面温度が矯正時の表面温度と乖離して、表面欠陥の検出精度が低下する虞がある。また、過冷却の影響を鋳片コーナー部ほど受けやすいことから、表面温度は鋳片の短辺面コーナー部（コーナー部から２０〜５０ｍｍの範囲）、或いは、コーナー部から５０ｍｍ以内の鋳片長辺面を測定することが好ましい。

測定した鋳片表面温度が、通常の場合（二次冷却帯に設備異常がない場合）に比較して低下したか否かを判定する方法としては、予め、長期的な鋳片表面温度の推移を移動平均法などによって求めておき、このようにして求めた表面温度を基準温度とし、この基準温度と当該ヒートで測定された表面温度と比較対比する方法を用いることができる。この場合、当該ヒートで測定された表面温度も図４などに示すようにバラツキがあるので、当該ヒートで測定された表面温度も５秒〜３００秒間程度の移動平均値で対比することが好ましい。

或いは、当該ヒートの鋳片表面温度測定値の５秒〜３００秒の移動平均値と、現在の測定温度、つまりその時点での測定温度とを比較対比する方法を用いることができる。この場合には、その時点での測定温度が移動平均値に対して急激に低下した場合に鋳片に欠陥が発生したと判定することができる。

また、基準温度或いは移動平均値よりも低い部位が鋳造方向にどの程度の範囲（周囲からの復熱も考慮した、過冷却の強度を表す因子）となったときに横割れやコーナーカギ割れが発生するかを、予め求めておくことも必要である。

これら踏まえ、次のようにして表面割れの有無を判定することができる。例えば、矯正帯の上流側で表面温度を測定する場合には、測定される表面温度が基準温度或いは移動平均値に対して５０℃以上低下し、且つ、基準温度或いは移動平均値に対して５０℃以上低下した部位が、表面温度を測定している時点の引き抜き速度で鋳造方向に１０秒間〜６００秒間引き抜かれた長さに相当する長さに達した時点で、鋳片に表面割れが発生したと判定する方法を用いるなどすればよい。但し、これらの閾値は鋳片表面温度の測定位置によって異なるので、鋳片表面温度の測定位置毎に設定することが重要である。

二次冷却帯の設備異常によって鋳片に表面割れが発生したと判定された場合には、そのストランドの鋳造を停止し、且つ、そのストランドで鋳造した鋳片を工程運用から外し、鋳片の表面検査を実施し、表面割れが見つかった場合には、表面研削などによって表面割れを除去する。また、連々鋳が終了した時点で、鋳片に閾値以上の表面温度の低い部位が生じる原因となった二次冷却帯の部位を特定し、特定した二次冷却帯の部位の設備を点検し、設備異常を改善する。

以上説明したように、本発明によれば、タンディッシュ交換や浸漬ノズル交換による連続鋳造機内に停止した期間中の鋳片の表面温度に基づいて鋳片表面欠陥の発生並びに二次冷却帯の設備異常を監視するので、この期間中の鋳片の表面温度は、機内に停止した状態で二次冷却されることから、二次冷却帯の設備異常による冷却の影響を反映しやすく、正確に鋳片表面欠陥の発生並びに二次冷却帯の設備異常を検出することが実現される。また、当然ながら、表面欠陥を有する鋳片の次工程への搬出が防止される。

以下、本発明を垂直曲げ型連続鋳造機に適用した例を説明する。図５は、本発明を適用した垂直曲げ型連続鋳造機の側面概略図である。

図５に示すように、垂直曲げ型連続鋳造機１は、鋳型４と、鋳型４の上方に配置されるタンディッシュ２と、鋳型４の直下に配置されるローラーエプロン５と、ローラーエプロン５の下方に設置される複数対のピンチロール７と、鋳造される鋳片１１を円弧状に曲げるための曲げロール８と、円弧状に曲げられた鋳片１１を平板状に曲げ戻すためのストレートナー９と、を備えている。タンディッシュ２の底部には浸漬ノズル３が設置されている。曲げロール８が曲げ矯正帯であり、ストレートナー９が曲げ戻し矯正帯である。

ローラーエプロン５には複数対のガイドロール（図示せず）が配置されており、ローラーエプロン５の領域が二次冷却帯６となっている。この二次冷却帯６は、鋳型４の直下側から順に、第１ゾーン６ａ、第２ゾーン６ｂ、第３ゾーン６ｃ、第４ゾーン６ｄ、第５ゾーン６ｅ、第６ゾーン６ｆ、第７ゾーン６ｇ、第８ゾーン６ｈ、第９ゾーン６ｉの９つの冷却ゾーンに分かれており、これらの冷却ゾーンには、水スプレーノズル（図示せず）またはエアーミストスプレーノズル（図示せず）が、鋳造方向に隣り合うガイドロールの間隙に設置されている。第１ゾーン６ａから第９ゾーン６ｉまでの各冷却ゾーンで、それぞれ独立して二次冷却水の供給量が調整可能となっている。また、鋳片に噴霧された後の冷却水は再度鋳片に掛かって鋳片を冷却しないようにするために、各冷却ゾーンで集められ、排水管を介して排出されるように構成されている。

また、垂直曲げ型連続鋳造機１には、曲げロール８の鋳造方向下流側２．０ｍの位置での鋳片コーナー部の表面温度を二次元で測定する赤外線カメラ１２と、ストレートナー９の鋳造方向上流側２．０ｍの位置での鋳片コーナー部の表面温度を二次元で測定する赤外線カメラ１３とが、設置されている。赤外線カメラ１２及び赤外線カメラ１３は、図面でそれぞれ１機であるが、鋳片１１を挟んだ左右両側にそれぞれ１機ずつ設置されている。尚、このような垂直曲げ型連続鋳造機１において、鋳片１１の表面に引張応力が作用する位置は、主に、曲げロール８によって鋳片１１を円弧状に曲げるときの鋳片下面側、及び、ストレートナー９によって円弧状の鋳片１１を平板状に曲げ戻すときの鋳片上面側であり、引張応力が作用するときに鋳片１１のコーナー表面温度が鋼の脆性域に入ると、鋳片１１に横割れやコーナーカギ割れが発生する。

タンディッシュ内の溶鋼は、浸漬ノズル３を介して鋳型４に注入される。溶鋼１０が鋳型４で冷却されて形成する凝固シェル（図示せず）を外殻とし、内部を未凝固層（図示せず）とする鋳片１１が、ピンチロール７によって連続的に鋳型４の下方に引き抜かれる。鋳型４から引き抜かれた鋳片１１は、二次冷却帯６の二次冷却水によって冷却され、ピンチロール７に至る以前のローラーエプロン５の領域で鋳片中心部までの凝固を完了する。つまり、垂直曲げ型連続鋳造機１の垂直部で凝固を完了する。凝固が完了し、ピンチロール７を通過した鋳片１１は、曲げロール８によって円弧状に曲げられ、次いで、円弧状に曲げられた鋳片１１は、ストレートナー９によって平板状に曲げ戻される。曲げ戻された鋳片１１は、ストレートナー９の下流側に配置されたトーチ式鋳片切断機（図示せず）によって所定の長さに切断される。

赤外線カメラ１２及び赤外線カメラ１３で測定される鋳片の表面温度について、鋳片コーナー部から５０ｍｍ離れた鋳片短辺面での表面温度を管理対象とし、通常の場合（二次冷却帯に設備異常がない場合）の鋳片表面温度に対して５０℃以上低下し、且つ、５０℃以上温度低下した部位が鋳造方向に１００秒間引き抜かれた長さに相当する長さに達した時点で、鋳片に表面割れが発生し、且つ、二次冷却帯６に設備異常が発生したと判定して連続鋳造操業を行った。

図６に、赤外線カメラ１２で測定された、機内停止影響部での鋳片コーナー部の表面温度の測定例を示す。図６において、実線が、当該ヒートで測定された鋳片コーナー部の表面温度の推移であり、破線が、予め求めた、長期的な鋳片コーナー部の表面温度の測定値を２００秒間の移動平均値で表示した表面温度の推移である。

図６に示すように、当該ヒートにおいて、鋳片コーナー部の表面温度が、「予め求めた鋳片コーナー部表面温度の２００秒間の移動平均値に対して５０℃以上低下し、且つ、５０℃以上温度低下した部位が鋳造方向に１００秒間引き抜かれた長さに相当する長さに達した時点」という閾値を満足したので、そのストランドの鋳造を停止し、また、連々鋳の終了後、二次冷却帯６を点検した。

鋳片の表面検査の結果、当該ストランドの鋳片には、２０個の鋳片中で１５個の鋳片に横割れまたはコーナーカギ割れが確認された。また、鋳片コーナー部の表面温度が局部的に低下した位置と、鋳片が機内で停止していた時点での鋳型内溶鋼湯面位置との距離から、設備異常の箇所は二次冷却帯６の第９ゾーン６ｉであることが想定されたので、二次冷却帯６の点検の際には第９ゾーン６ｉを主に点検した。

第９ゾーン６ｉの点検の結果、噴霧後の冷却水を集める排水管に鉄酸化物などが堆積し、排水管の排水悪化により、二次冷却水の排水が鋳片に掛かり、これが過冷却の発生原因であることが確認された。堆積物の清掃を実施したところ、以降の連々鋳では異常な温度低下は発生せず、鋳片の表面割れも発生しなくなった。

１垂直曲げ型連続鋳造機
２タンディッシュ
３浸漬ノズル
４鋳型
５ローラーエプロン
６二次冷却帯
７ピンチロール
８曲げロール
９ストレートナー
１０溶鋼
１１鋳片
１２赤外線カメラ
１３赤外線カメラ

Claims

連続鋳造機での機内停止により生じた鋳片の表面温度を連続鋳造機の矯正帯の鋳造方向上流側５．０ｍ以内または鋳造方向下流側５．０ｍ以内で測定し、測定される鋳片の表面温度が予め設定した目標温度よりも５０℃以上低く、且つ、目標温度よりも５０℃以上表面温度の低い部位が鋳造方向に１０秒間〜６００秒間引き抜かれた長さに達したときに、鋳片の表面に欠陥が発生したと判定し、且つ、鋳片に目標温度よりも５０℃以上表面温度の低い部位が生じる原因となった二次冷却帯の部位を特定し、特定した二次冷却帯の部位に設備異常が発生したと判定することを特徴とする、連続鋳造機における鋳片表面欠陥及び設備異常の検出方法。
連続鋳造機での機内停止により生じた鋳片の表面温度を連続鋳造機の矯正帯の鋳造方向上流側５．０ｍ以内または鋳造方向下流側５．０ｍ以内で測定し、測定される当該鋳片の表面温度の移動平均値とその時点での表面温度測定値とを比較し、その時点での表面温度が表面温度の移動平均値に対して５０℃以上低く、且つ、移動平均値に対して５０℃以上表面温度の低い部位が鋳造方向に１０秒間〜６００秒間引き抜かれた長さに達したときに、鋳片の表面に欠陥が発生したと判定し、且つ、鋳片に移動平均値に対して５０℃以上表面温度の低い部位が生じる原因となった二次冷却帯の部位を特定し、特定した二次冷却帯の部位に設備異常が発生したと判定することを特徴とする、連続鋳造機における鋳片表面欠陥及び設備異常の検出方法。
鋳片短辺面のコーナー部の表面温度を測定することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の連続鋳造機における鋳片表面欠陥及び設備異常の検出方法。