JP6079670B2 - 連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法 - Google Patents

Description

本発明は、連続鋳造用の鋳型の湯面下における内部温度であって鋳片引抜方向に対して上流側の上段温度と下流側の下段温度とを所定サンプリング周期毎に時系列に測定して該上段温度および該下段温度をもとに鋳型内側における鋳片破断の発生を検出する連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法に関するものである。

従来から、鋼の連続鋳造操業では、拘束性ブレークアウトが発生する。この拘束性ブレークアウトは、モールドパウダーの流入状態の変化や湯面レベルの急激な変化などに起因して溶鋼が鋳型内面に固着し、そのまま鋳片が引き抜かれると、凝固シェルに内面から外面に続く破断部が生じるとともに、鋳片の引き抜きにしたがって破断部が成長し、この成長した破断部が鋳型下端より出たところで溶鋼が漏出することによって生じる。

このような拘束性ブレークアウトを予知する技術として、たとえば特許文献１に記載された連続鋳造におけるブレークアウト予知方法がある。この特許文献１には、鋳型内部温度を、メニスカス下における上下２段の熱電対によって時系列的に測定しつつ、任意の時期における上下２段の熱電対が検出した上下温度差と、所定の演算周期経過後における上下温度差との比を算出し、この比の値を用いて拘束性ブレークアウトの発生を予知している。

特開２００９−２４１０９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたものでは、上下温度差の比を用いてブレークアウトの予知を行うようにしているため、鋳込み状態の差異などによって比の分母にあたる上下温度差が比の分子にあたる上下温度差に比べて非常に小さくなる変化がある場合、上下温度差の比が極端に大きくなり、ブレークアウト予知の誤検知が発生するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、鋳込み状態の差異などによって上下温度差が急激に小さくなる場合であっても、安定して早期かつ精度の高いブレークアウト予知を行うことができる連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法は、連続鋳造用の鋳型の湯面下における内部温度であって鋳片引抜方向に対して上流側の上段温度と下流側の下段温度とを所定サンプリング周期毎に時系列に測定して該上段温度および該下段温度をもとに鋳型内側における鋳片破断の発生を検出するブレークアウト予知方法であって、現サンプリング時点における上段温度から下段温度を減算した現時点温度差が所定値以上か否かを判断する判断ステップと、前記現時点温度差から、現サンプリング時点から前記所定サンプリング周期前の前サンプリング時点における上段温度から下段温度を減算した前時点温度差を減算し、該減算した差を前記所定サンプリング周期で除算し、現時点温度差が前記所定値以上である場合は該除算した値を現時点温度差で除算し、現時点温度差が前記所定値未満である場合は該除算した値を前記所定値で除算した評価値を算出する評価値算出ステップと、前記評価値が所定のブレークアウト閾値以下になった場合に前記鋳片破断がその後発生する旨を出力する出力ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかる連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法は、上記の発明において、前記所定値は、連続鋳造操業が定常状態のときの前記上段温度と前記下段温度との温度差をもとに決定した値であることを特徴とする。

また、本発明にかかる連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法は、上記の発明において、前記評価値が所定の積分開始閾値以下となった場合に該所定の積分開始閾値以下を満足する評価値を積分した積分値を算出する積分ステップを含み、前記出力ステップは、所定期間内の前記積分値が所定の積分閾値以下となった場合に前記鋳片破断がその後発生する旨を出力することを特徴とする。

また、本発明にかかる連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法は、上記の発明において、前記所定の積分開始閾値は、前記ブレークアウト閾値であることを特徴とする。

また、本発明にかかる連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法は、上記の発明において、前記所定値は、１０℃を超える値であることを特徴とする。

また、本発明にかかる連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法は、上記の発明において、前記所定の積分開始閾値は、０未満の値であることを特徴とする。

また、本発明にかかる連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法は、上記の発明において、前記所定の積分閾値は、０未満の値であることを特徴とする。

また、本発明にかかる連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法は、上記の発明において、前記所定値は、一対の、上段温度を検出する上段熱電対および下段温度を検出する下段熱電対ごとに個別に設定することを特徴とする。

本発明によれば、現時点温度差から、現サンプリング時点から所定サンプリング周期前の前サンプリング時点における前時点温度差を減算し、該減算した差を前記所定サンプリング周期で除算し、現時点温度差が所定値以上である場合は該除算した値を現時点温度差で除算し、現時点温度差が前記所定値未満である場合は該除算した値を前記所定値で除算した評価値を算出し、この評価値が所定のブレークアウト閾値以下になった場合に鋳片破断がその後発生する旨を出力するようにしているので、鋳込み状態の差異などによって上下温度差が急激に小さくなる場合であっても、安定して早期かつ精度の高いブレークアウト予知を行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態１である連続鋳造設備の概要構成を示す模式図である。 図２は、連続鋳造設備の鋳型の概要構成を示す斜視図である。 図３は、鋳型の断面図である。 図４は、コントローラによる実施の形態１のブレークアウト予知処理手順を示すフローチャートである。 図５は、上段熱電対が検出した上段温度と下段熱電対が検出した下段温度との温度変化に伴う温度差算出処理を説明する説明図である。 図６は、上段温度と下段温度との温度変化と、この温度変化をもとに算出した評価値との関係を示す図である。 図７は、定常状態が異なる鋳型の温度変化に対して本実施の形態１を適用した評価値の時間変化を示す図である。 図８は、従来およびこの実施の形態１による評価値の時間変動を比較する図である。 図９は、コントローラによる実施の形態２のブレークアウト予知処理手順を示すフローチャートである。 図１０は、上段熱電対検出した上段温度と下段熱電対が検出した下段温度との温度変化に伴う積分値算出処理を説明する説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態である連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法について説明する。

（実施の形態１）
まず、図１〜図３を参照して、本発明の実施の形態１である連続鋳造設備におけるブレークアウト予知方法が適用される連続鋳造設備について説明する。

［連続鋳造設備］
図１は、本発明の実施の形態１である連続鋳造設備の概要構成を示す模式図である。図２は、連続鋳造設備の鋳型の概要構成を示す斜視図である。図３は、鋳型の断面図である。図１に示すように、連続鋳造設備１は、主としてタンディシュ１１、スライディングノズル機構１２、浸漬ノズル１３、鋳型１４、ロール群１７、コントローラ２、入出力部３を備える。また、鋳型１４には、温度センサとして上段熱電対３１および下段熱電対３２が設けられる。

連続鋳造では、図示しないレードルから溶鋼Ｍがタンディシュ１１に供給される。この溶鋼Ｍは、スライディングノズル機構１２および浸漬ノズル１３を通って鋳型１４内に供給される。鋳型１４内の溶鋼Ｍは、鋳型１４に冷却されて凝固シェル２０を形成し、鋳片４２を形成していく。鋳型１４の下部に設けられたローラ群１７は、鋳片４２を引抜方向にガイドするとともに鋳片４２の引き抜きを行って、鋳片４２の連続鋳造を行う。

タンディシュ１１は、耐火物による内張りが形成された有底状の容器であり、この有底部には注湯孔が設けられる。スライディングノズル機構１２は、注湯孔に連通したノズルを有し、コントローラ２の制御のもと、ノズル開度を調整することにより、注湯孔からの溶鋼Ｍの吐出量を調整する。浸漬ノズル１３は、略円筒状をなし、上端がスライディングノズル機構１２のノズルに接続され、下端が鋳型１４内に挿入され、鋳型１４内の湯面下に浸漬されている。

鋳型１４の内側であって溶鋼Ｍの湯面上部に渦流センサ２５が設けられる。渦流センサ２５は、湯面レベルをコントローラ２に出力する。パウダー供給管２６は、図示しないパウダー供給装置から供給されるモールドパウダーを溶鋼Ｍの湯面上に供給する。モールドパウダーは、湯面を覆い、溶鋼Ｍの酸化および温度低下を防止するとともに、溶融状態となって鋳片４２と鋳型１４の内壁面との間での潤滑剤として機能し、鋳型１４内の鋳片４２の引抜抵抗を低下させる。

コントローラ２は、鋳型１４の湯面レベルおよび鋳片４２の引抜速度の変化に応じて、スライディングノズル機構１２のノズル開度を調整することによって、タンディシュ１１から鋳型１４内への溶鋼Ｍの供給速度を調整し、湯面レベルが所定範囲内となるように制御する。

鋳型１４の下流側には、鋳片４２の引抜方向Ａに沿ってロール群１７が配置される。このロール群１７には、サポートロール、ガイドロール、ピンチロールが含まれる。サポートロールは、鋳片４２の短辺部および長辺部を圧接しつつ、引抜方向Ａにガイドする。このサポートロールの圧接によって、鋳片４２のバルジングを防止する。ガイドロールは、鋳片４２を所定の曲率半径に保ちつつ、引抜方向Ａにガイドする。ピンチロールは、コントローラ２の制御のもと、鋳片４２を圧接しつつ回転することによって、所定の引抜速度で鋳片４２を引抜方向Ａに移動させる。なお、ロール群１７の位置に合わせて、鋳片４２を冷却するためのスプレーノズル群が配置され、冷却制御される。

ここで、鋳型１４は、図２に示すように、一対の長辺冷却プレート１５と一対の短辺冷却プレート１６とを備え、上下方向に貫通する略角筒状に形成される。長辺冷却プレート１５および短辺冷却プレート１６の内部には、内壁面に沿って図示しない冷却水路が形成され、この冷却水路に冷却水を流通させることによって溶鋼Ｍを冷却する。鋳型１４の内側に供給された溶鋼Ｍは、長辺冷却プレート１５および短辺冷却プレート１６によって冷却されるが、この際、鋳型１４の内壁面に沿って溶鋼Ｍが凝固して凝固シェル２０を形成し、通常、この凝固シェル２０の厚さが引抜方向Ａに向かうにしたがって大きくなる。

長辺冷却プレート１５および短辺冷却プレート１６の内部には、それぞれ複数の上段熱電対３１と下段熱電対３２とが埋め込まれている。図３に示すように、上段熱電対３１は、引抜方向Ａの上流側に配置され、下段熱電対３２は、引抜方向Ａの下流側に配置される。なお、上段熱電対３１および下段熱電対３２は、それぞれ水平方向に複数配列される。また、上段熱電対３１および下段熱電対３２は、図３に示すように凝固シェル２０が形成し始める位置近傍、すなわち湯面に近い位置に配置される。

ここで、鋳型１４内では、溶融状態となったモールドパウダーの潤滑作用などによって凝固シェル２０が鋳型１４の内壁面に焼き付くことを防止するとともに、凝固シェル２０の引抜抵抗を低下させているが、このモールドパウダーの流入不足などが原因となって潤滑作用に異常が発生すると、溶鋼Ｍが鋳型１４の内壁面に焼き付き、その状態のまま溶鋼Ｍが冷却によって凝固し、鋳型１４内に拘束される。一方、鋳片４２は、この焼き付き部分を除き、所定の引抜速度で引抜方向Ａに移動するため、焼き付き部分は焼き付きの拘束によって他の部分に対して遅い速度で移動する。この結果、図１に示すように、焼き付き部分の上部に、正常の凝固シェル２０とは引抜方向Ａに対して厚みが逆となる逆凝固シェル２０ａが形成され、この逆凝固シェル２０ａと凝固シェル２０との境界部分に破断部２１が形成され、溶鋼Ｍが鋳片４２の外部に流出するブレークアウトＢＯが発生する。

コントローラ２は、上段熱電対３１が検出した上段温度および下段熱電対３２が検出した下段温度をもとに、上述したブレークアウトの発生を予知するブレークアウト予知処理を行い、ブレークアウトが発生する旨をブレークアウト発生前の早期に、入出力部３を介して警報出力などを行い、さらには、ブレークアウト対応処理の制御を行う。このブレークアウト対応処理は、鋳片４２の引抜速度を低下させ、あるいは停止させ、鋳型１４内で、破断部の溶鋼Ｍを再凝固させて十分な厚さの凝固シェルを形成させ、その後、鋳片４２の引抜を再開させることである。なお、ブレークアウトが発生してしまうと、連続鋳造設備１の操業を停止させ、その後復旧させるために、溶鋼Ｍが凝固した大量の地金の除去、地金が付着したロール群などの交換作業が必要になるため、連続鋳造設備１の生産性および歩留まりを大幅に低下させてしまう。

［ブレークアウト予知処理］
つぎに、図４〜図６を参照して、コントローラ２によるブレークアウト予知処理について説明する。図４は、コントローラ２による実施の形態１のブレークアウト予知処理手順を示すフローチャートである。図５は、上段熱電対３１が検出した上段温度と下段熱電対３２が検出した下段温度との温度変化に伴う温度差算出処理を説明する説明図である。また、図６は、上段温度と下段温度との温度変化と、この温度変化をもとに算出した評価値との関係を示す図である。

まず、コントローラ２は、図５に示すように、上段温度ＴＵ０および下段温度ＴＤ０を取得し、上段温度ＴＵ０から下段温度ＴＤ０を減算した温度差ΔＴ０を算出する（ステップＳ１０１）。その後、コントローラ２は、サンプリング周期（所定時間）Δｔ経過したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。サンプリング周期Δｔ経過していない場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）には、本判断処理を繰り返し、サンプリング周期Δｔ経過している場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）には、図６に示すように、このサンプリング時点（現サンプリング時点ｔ１）での上段温度ＴＵ１および下段温度ＴＤ１を取得し、上段ＴＵ１から下段温度ＴＤ１を減算した温度差ΔＴ１を算出する（ステップＳ１０３）。

その後、コントローラ２は、温度差ΔＴ１が所定値α以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。そして、温度差ΔＴ１が所定値α以上である場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）には、評価用温度ＤＴｓ＝温度差ΔＴ１に設定し（ステップＳ１０５）、温度差ΔＴ１が所定値α以上でない場合（ステップＳ１０４，Ｎｏ）には、評価用温度ＤＴｓ＝所定値αに設定する（ステップＳ１０６）。その後、設定された評価用温度ＤＴｓを用いて、評価値ＤＴｒ＝（ΔＴ１−ΔＴ０）／Δｔ／ＤＴｓを算出する（ステップＳ１０７）。なお、所定値αは、図６に示すように、連続鋳造操業が定常状態Ｅのときの上段温度と下段温度との温度差ΔＴをもとに決定した値であり、ここでは温度差ΔＴ＝５０℃を所定値αとして決定している。

その後、コントローラ２は、評価値ＤＴｒがブレークアウト閾値ＢＯth（図６参照）以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０８）。評価値ＤＴｒがブレークアウト閾値ＢＯth以下である場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）には、ブレークアウトの発生が予期されるため、警報を出力してオペレータによる手動介入あるいはコントローラ２自体による自動制御によって引抜速度の低下や停止などのブレークアウト発生対応処理を行い（ステップＳ１０９）、さらに温度差ΔＴ１を温度差ΔＴ０に置換して（ステップＳ１１０）ステップＳ１０２に移行し、次のサンプリング時点での処理を行う。一方、評価値ＤＴｒがブレークアウト閾値ＢＯth以下でない場合（ステップＳ１０８，Ｎｏ）には、そのまま、温度差ΔＴ１を温度差ΔＴ０に置換して（ステップＳ１１０）ステップＳ１０２に移行し、次のサンプリング時点での処理を行う。

たとえば、図６の上段に示すように、一般にブレークアウトＢＯ発生の時点ｔｂの前に上段温度時間変化曲線ＬＵと下段温度時間変化曲線ＬＤとが交差し、上述した破断部２１が生じ、この破断部２１が鋳型１４から出た時点ｔｂでブレークアウトＢＯが発生する。図６の下段は、サンプリング周期Δｔ＝１秒として場合における評価値ＤＴｒの時間変化を示している。評価値ＤＴｒは、時点ｔｓでブレークアウト閾値ＢＯth（＝−０．１５）以下となり、コントローラ２は、この時点ｔｓで入出力部３から警報を出力するなどのブレークアウト発生対応処理を行う。

この実施の形態１では、図６に示すように、上下温度差がほぼ一定の定常状態Ｅでの温度差ΔＴを、所定値αとして設定し、現時点での温度差ΔＴ１が所定値α未満と小さくなる場合に、（ΔＴ１−ΔＴ０）／Δｔの値を、所定値αの一定値で除算した評価値ＤＴｒを算出するように補正しているので、評価値ＤＴｒが極端に大きくなることがなく、評価値ＤＴｒのピーク値近傍を抑えることができ、安定かつ精度の高いブレークアウト予知処理を行うことができる。なお、所定値αは定常状態Ｅの温度差ΔＴに限らない。

また、現時点の温度差ΔＴ１が所定値α以上である場合には、所定値αを現時点の温度差ΔＴ１としているので、温度差ΔＴの大きさにかかわらず、評価値ＤＴｒを規格化することができ、上段熱電対３１，下段熱電対３２を含む連続鋳造設備の設定状態および連続鋳造対象によって定常状態における温度差ΔＴが異なる場合であっても、ブレークアウト閾値ＢＯthを共通化することができる。

たとえば、図７（ａ）〜図７（ｃ）の各上段では、それぞれ定常状態における温度差ΔＴａ，ΔＴｂ，ΔＴｃは、ΔＴａ＞ΔＴｂ＞ΔＴｃの大小関係をもつ。従来は、図７（ａ）〜図７（ｃ）下段に示すように、温度差ΔＴの時間変化、すなわちＤＴ／ｄｔ＝（ΔＴ１−ΔＴ０）／ｄｔをブレークアウト予知の評価値として用いていたため、各評価値の特性曲線Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃの値、特にブレークアウトＢＯ発生前に下に凸のピーク近傍の特性が異なっていた。このため、ブレークアウト閾値ＢＯthを一律に決定することができず、ばらつきの大きいブレークアウト予知処理とならざるを得なかった。また、温度差ΔＴの時間変化が急激に小さくなるときは、評価値は下に凸の大きなピーク値となっていた。

この実施の形態１では、たとえば、現時点の温度差ΔＴ１が、定常状態の温度差ΔＴ（ΔＴａ，ΔＴｂ，ΔＴｃ）以下の場合に、（ＤＴ／ｄｔ）を温度差ΔＴ（ΔＴａ，ΔＴｂ，ΔＴｃ）で除算しているので、定常状態の温度差ΔＴ（ΔＴａ，ΔＴｂ，ΔＴｃ）が異なっていても、規格化した評価値ＤＴｒを得ることができる。すなわち、温度差ΔＴが大きいときは大きい値（現時点の温度差ΔＴ）で除算し、温度差ΔＴが小さいときは小さい値（現時点の温度差ΔＴ）で除算するという規格化がなされる。

また、温度差ΔＴ１が所定値α未満の場合には、評価用温度ＤＴｓを一定値である所定値αに設定する補正を行っているため、評価値ＤＴｒが極端に大きくなることを抑え、結果的に温度差ΔＴ１が所定値α未満の場合であっても評価値ＤＴｒの特性自体を規格化することができる。したがって、共通のブレークアウト閾値ＢＯthを設定でき、安定かつ精度の高いブレークアウト予知を早期に行うことができる。また、このような規格化ができるため、ブレークアウト予知の時点からブレークアウトの時点までの時間を精度よく推定することができる。

なお、図８（ａ）は、従来の（ＤＴ／ｄｔ）を評価値とした場合の評価値時間変動の一例を示し、図８（ｂ）は、図８（ａ）と同じ上段温度時間変化曲線ＬＵと下段温度時間変化曲線ＬＤとに対して実施の形態１の評価値ＤＴｒを適用した場合の評価値時間変動の一例を示している。なお、曲線ＬＭは湯面レベル変動の時間変化を示している。図８（ａ）に示した評価値時間変動特性Ｌ１では、領域Ｎにおいて湯面変動レベルの時間変化に対応して大きなピーク値を呈しているが、図８（ｂ）に示した実施の形態１による評価値時間変動特性Ｌ２では、図８（ａ）と同じ温度時間変化特性であっても、大きなピーク値は現れず、安定したブレークアウト予知を行うことができる。

また、所定値αは、種々の連続鋳造設備あるいは種々の連続鋳造対象に対する経験値から１０℃以上であることが好ましい。所定値αは３０℃以上であることがさらに好ましい。所定値αは、連続鋳造設備の定常状態Ｅでの上段温度と下段温度との温度差ΔＴに限らず、連続鋳造設備あるいは連続鋳造対象に固有の値とすることができる。

なお、コントローラ２が取得する上段温度ＴＵ０および下段温度ＴＤ０は、引抜方向Ａに沿った一対の上段熱電対３１および下段熱電対３２の温度である。一対の上段熱電対３１および下段熱電対３２は水平方向に複数配置されているが、各対毎にブレークアウト予知処理を行うことが好ましい。

また、コントローラ２は、所定の固定サンプリング周期Δｔ毎に上段温度および下段温度を取得するが、可変のサンプリング周期であってもよい。この可変のサンプリング周期は、温度差ΔＴ０と温度差ΔＴ１との差が大きくなるにしたがってサンプリング周期を短くすることが好ましい。

（実施の形態２）
この実施の形態２では、ノイズのように一瞬、評価値が大きくなってブレークアウト閾値ＢＯth以下となるような不確定な状態が発生する場合であっても、確実にブレークアウトを予知することができるように、ブレークアウト閾値ＢＯthに対応するブレークアウト開始閾値β以下となる評価値ＤＴｒを積分し、この積分値ＩＤＴが積分閾値γとなる場合にブレークアウトを予知する。

ここで、図９，図１０を参照して、実施の形態２にかかるコントローラ２によるブレークアウト予知処理について説明する。図９は、コントローラ２による実施の形態２のブレークアウト予知処理手順を示すフローチャートである。

まず、実施の形態１と同様に、コントローラ２は、上段温度ＴＵ０および下段温度ＴＤ０を取得し、上段温度ＴＵ０から下段温度ＴＤ０を減算した温度差ΔＴ０を算出する（ステップＳ２０１）。その後、積分値ＩＤＴ＝０に設定する（ステップＳ２０２）。その後、サンプリング周期（所定時間）Δｔ経過したか否かを判断する（ステップＳ２０３）。サンプリング周期Δｔ経過していない場合（ステップＳ２０３，Ｎｏ）には、本判断処理を繰り返し、サンプリング周期Δｔ経過している場合（ステップＳ２０３，Ｙｅｓ）には、このサンプリング時点（現サンプリング時点）での上段温度ＴＵ１および下段温度ＴＤ１を取得し、上段ＴＵ１から下段温度ＴＤ１を減算した温度差ΔＴ１を算出する（ステップＳ２０４）。

その後、温度差ΔＴ１が所定値α以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。そして、温度差ΔＴ１が所定値α以上である場合（ステップＳ２０５，Ｙｅｓ）には、評価用温度ＤＴｓ＝温度差ΔＴ１に設定し（ステップＳ２０６）、温度差ΔＴ１が所定値α以上でない場合（ステップＳ２０６，Ｎｏ）には、評価用温度ＤＴｓ＝所定値αに設定する（ステップＳ２０７）。その後、設定された評価用温度ＤＴｓを用いて、評価値ＤＴｒ＝（ΔＴ１−ΔＴ０）／Δｔ／ＤＴｓを算出する（ステップＳ２０８）。なお、所定値αは、図６に示すように、連続鋳造操業が定常状態Ｅのときの上段温度と下段温度との温度差ΔＴをもとに決定した値であり、ここでは温度差ΔＴ＝５０℃を所定値αとして決定している。

その後、コントローラ２は、評価値ＤＴｒが積分開始閾値β以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。評価値ＤＴｒが積分開始閾値β以下である場合（ステップＳ２０９，Ｙｅｓ）には、積分値ＩＤＴに評価値ＤＴｒを加える積分処理を行って（ステップＳ２１０）、ステップＳ２１１に移行する。一方、評価値ＤＴｒが積分開始閾値β以下でない場合（ステップＳ２０９，Ｎｏ）には、ステップＳ２１１にそのまま移行する。

ステップＳ２１１では、積分値ＩＤＴが積分閾値β以下になったか否かを判断する（ステップＳ２１１）。積分値ＩＤＴが積分閾値β以下である場合（ステップＳ２１１，Ｙｅｓ）には、ブレークアウトの発生が予期されるため、警報を出力してオペレータによる手動介入あるいはコントローラ２自体による自動制御によって引抜速度の低下や停止などのブレークアウト発生対応処理を行い（ステップＳ２１２）、さらに温度差ΔＴ１を温度差ΔＴ０に置換する（ステップＳ２１３）。一方、積分値ＩＤＴが積分閾値β以下でない場合（ステップＳ２１１，Ｎｏ）には、そのまま、温度差ΔＴ１を温度差ΔＴ０に置換する（ステップＳ２１３）。その後、最初の積分開始閾値βを超えてから所定時間ＴＰが経過したか否かを判断する（ステップＳ２１４）。所定時間ＴＰが経過していない場合（ステップＳ２１４，Ｎｏ）には、ステップＳ２０３に移行し、上述した積分値ＩＤＴの積分処理を続行する。一方、所定時間ＴＰが経過している場合（ステップＳ２１４，Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０２に移行して積分値ＩＤＴを０にクリアし、新たな積分値ＩＤＴの積分処理を行う。

たとえば、図６に対応する図１０の下段は、サンプリング周期Δｔ＝１秒とした場合における評価値ＤＴｒの時間変化を示している。そして、積分開始閾値β以下にはじめてなった時点ｔｓから評価値ＤＴｒが積分され、評価値ＤＴｒが積分開始閾値β以下となる評価値ＤＴｒを積分した積分値ＩＤＴ（斜線部）が積分閾値γ以下となった時点ｔｄで、コントローラ２は、入出力部３から警報を出力するなどのブレークアウト発生対応処理を行う。

なお、積分開始閾値βは、ブレークアウト閾値ＢＯthと同じでもよい。また、積分開始閾値βは、ブレークアウト閾値ＢＯthに比して小さい（図１０上、上側に位置）ことが好ましい。さらに積分閾値βは、０未満の値であることが好ましい。また、積分閾値βは、−０．０６未満の値であることがさらに好ましい。

また、積分値γは、０未満の値であることが好ましく、−１．１２未満の値であることがさらに好ましい。

この実施の形態１では、評価値ＤＴｒのうち積分開始閾値β以下となる評価値ＤＴｒを積分し、この積分値ＩＤＴが積分閾値γ以下をなる場合に、ブレークアウト発生を予知するようにしているので、安定かつ精度の高いブレークアウト予知を行うことができる。

なお、上述した実施の形態１，２において、評価値ＤＴｒや積分値ＩＤＴの符号は適宜変更してもよい。この場合、閾値等による判定は逆になる。

また、上述した実施の形態１，２では、ブレークアウト予知の時点を１つの時点のみとしていたが、これに限らず、複数の時点を段階的に設けてもよい。たとえば、ブレークアウト閾値ＢＯthを複数、段階的に設け、あるいは積分閾値βを複数、段階的に設けてもよい。これらの場合、ブレークアウト発生対応処理は、段階的な出力とすることが好ましい。たとえば、最初の段階では、警報して手動処置を促し、最終に近い段階では、コントローラ２自体が引抜速度等を低速あるいは停止させる制御を行うようにするとよい。

なお、上述した所定値αは、一対の上段熱電対３１および下段熱電対３２ごとにそれぞれ設定することが好ましく、一層、きめの細かいブレークアウト予知を行うことができる。

また、上述した実施の形態１，２の各構成要素は、適宜組合せ可能である。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 連続鋳造設備
２ コントローラ
３ 入出力部
１１ タンディシュ
１２ スライディングノズル機構
１３ 浸漬ノズル
１４ 鋳型
１５ 長辺冷却プレート
１６ 短辺冷却プレート
１７ ロール群
２０ 凝固シェル
２０ａ 逆凝固シェル
２１ 破断部
２５ 渦流センサ
２６ パウダー供給管
３１ 上段熱電対
３２ 下段熱電対
４２ 鋳片
Ｍ 溶鋼
ＢＯ ブレークアウト
ＢＯth ブレークアウト閾値
ＴＵ０，ＴＵ１ 上段温度
ＴＤ０，ＴＤ１ 下段温度
Δｔ サンプリング周期
α 所定値
β 積分開始閾値
γ 積分閾値
ＤＴｒ 評価値
ＩＤＴ 積分値

Claims (8)

1. 連続鋳造用の鋳型の湯面下における内部温度であって鋳片引抜方向に対して上流側の上段温度と下流側の下段温度とを所定サンプリング周期毎に時系列に測定して該上段温度および該下段温度をもとに鋳型内側における鋳片破断の発生を検出するブレークアウト予知方法であって、
   現サンプリング時点における上段温度から下段温度を減算した現時点温度差が所定値以上か否かを判断する判断ステップと、
   前記現時点温度差から、現サンプリング時点から前記所定サンプリング周期前の前サンプリング時点における上段温度から下段温度を減算した前時点温度差を減算し、該減算した差を前記所定サンプリング周期で除算し、現時点温度差が前記所定値以上である場合は該除算した値を現時点温度差で除算し、現時点温度差が前記所定値未満である場合は該除算した値を前記所定値で除算した評価値を算出する評価値算出ステップと、
   前記評価値が所定のブレークアウト閾値以下になった場合に前記鋳片破断がその後発生する旨を出力する出力ステップと、
   を含むことを特徴とするブレークアウト予知方法。
2. 前記所定値は、連続鋳造操業が定常状態のときの前記上段温度と前記下段温度との温度差をもとに決定した値であることを特徴とする請求項１に記載のブレークアウト予知方法。
3. 前記評価値が所定の積分開始閾値以下となった場合に該所定の積分開始閾値以下を満足する評価値を積分した積分値を算出する積分ステップを含み、
   前記出力ステップは、所定期間内の前記積分値が所定の積分閾値以下となった場合に前記鋳片破断がその後発生する旨を出力することを特徴とする請求項１または２に記載のブレークアウト予知方法。
4. 前記所定の積分開始閾値は、前記ブレークアウト閾値であることを特徴とする請求項３に記載のブレークアウト予知方法。
5. 前記所定の積分開始閾値は、０未満の値であることを特徴とする請求項３または４に記載のブレークアウト予知方法。
6. 前記所定の積分閾値は、０未満の値であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載のブレークアウト予知方法。
7. 前記所定値は、１０℃を超える値であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のブレークアウト予知方法。
8. 前記所定値は、一対の、上段温度を検出する上段熱電対および下段温度を検出する下段熱電対ごとに個別に設定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のブレークアウト予知方法。

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