JP7115240B2 - 連続鋳造におけるブレークアウト予知方法 - Google Patents
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特許文献2には、凝固シェル破断により鋳型に溶鋼が接触した際の鋳型温度上昇量の絶対値に着目し、鋳型温度が定常水準より高温側に推移したときにブレークアウト発生として予知する方法が開示されている。
特許文献3には、凝固シェル破断により鋳型に溶鋼が接触した際の鋳造上下方向の下側が上側に比べて温度が遅れて上昇することに着目し、上下方向2点の温度測定を行い、下測定点の鋳型温度が上測定点の鋳型温度を超えたときにブレークアウト発生として予知する方法が開示されている。
また、特許文献4では、鋳型温度の上昇速度が所定範囲を超過したときにブレークアウト発生を予知する方法において、鋳造速度の変化に伴い鋳型温度の変化率閾値を変更することによりブレークアウト発生予知の精度向上を図っている。
また、特許文献3の手法では、温度測定位置における局所的なパウダーフィルム剥離により、鋳型と凝固シェル間のエアーギャップが拡大し、上側測定位置における温度が降下した際に鋳造方向上下の測定温度が逆転することにより誤検知が発生するおそれがある。
さらにまた、特許文献4の手法では、鋳造条件に応じて判定閾値を変更しているものの、偶発的な測定温度のハンチングによる誤検知が発生するおそれがある。
温度測定点における鋳型温度を基に(1)式を用いて逐次計算される温度上昇速度Qが、(2)式を用いて計算される温度上昇開始速度の閾値Qminを超え、その超えた時間が閾値tQ秒を超えた場合に鋳型温度上昇速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(3)式を用いて逐次計算される温度上昇量Rが閾値R上minを超過する時間が閾値tR秒を超過した場合に鋳造方向温度上昇量超過発生と判定するステップと、
前記鋳造方向温度上昇量超過発生後に、(4)式を用いて計算される温度ピーク時間P秒以内に、(5)式を用いて逐次計算される温度下降速度Sが閾値Sminを超過した時間が閾値tS秒を超えた場合に鋳造方向温度下降速度超過発生と判定するステップとを備え、
前記鋳造方向温度下降速度超過が発生した際に、ブレークアウトに至る可能性があると判定することを特徴としている。
Qmin=a×Tsteel+b (2)
R=Tmold-TAve.mold (3)
P=c×Vc+d (4)
S=-ΔTmold/Δt (5)
ここで、ΔTmold:前回測定時と今回測定時の鋳型温度差(℃)、Δt:前回測定時と今回測定時の時間差、Tsteel:溶鋼温度、Tmold:現在の鋳型温度、TAve.mold:今回測定時より前における鋳型温度の平均値、P:ブレークアウト発生時鋳型温度のピーク時間、Vc:鋳造速度、a,b,c,d:過去のブレークアウト発生時の温度ピークより決定する係数
上側温度測定点における鋳型温度を基に(1)式を用いて逐次計算される温度上昇速度Qが、(2)式を用いて計算される温度上昇開始速度の閾値Qminを超え、その超えた時間が閾値tQ秒を超えた場合に鋳型温度上昇速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(3)式を用いて逐次計算される温度上昇量Rが閾値R上minを超過する時間が閾値tR秒を超過した場合に鋳造方向上側温度上昇量超過発生と判定するステップと、
前記鋳造方向上側温度上昇量超過発生後に、(4)式を用いて計算される温度ピーク時間P秒以内に、(5)式を用いて逐次計算される温度下降速度Sが閾値Sminを超過した時間が閾値tS秒を超えた場合に鋳造方向上側温度下降速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(6)式を用いて計算される上下時間差U秒経過後からP/2秒以内に、下側温度測定点における温度上昇速度Qが閾値Qminを超えた時間が閾値tQ秒を超えた場合に鋳造方向下側温度上昇速度超過発生と判定するステップを備え、
前記鋳造方向上側温度下降速度超過及び前記鋳造方向下側温度上昇速度超過が発生した際に、ブレークアウトに至る可能性があると判定することを特徴としている。
ここで、X:上段と下段の温度測定点間距離
なお、(1)式~(5)式は第1の発明と同じである。
上側温度測定点における鋳型温度を基に(1)式を用いて逐次計算される温度上昇速度Qが、(2)式を用いて計算される温度上昇開始速度の閾値Q min を超え、その超えた時間が閾値t Q 秒を超えた場合に鋳型温度上昇速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(3)式を用いて逐次計算される温度上昇量Rが閾値R 上min を超過する時間が閾値t R 秒を超過した場合に鋳造方向上側温度上昇量超過発生と判定するステップと、
前記鋳造方向上側温度上昇量超過発生後に、(4)式を用いて計算される温度ピーク時間P秒以内に、(5)式を用いて逐次計算される温度下降速度Sが閾値S min を超過した時間が閾値t S 秒を超えた場合に鋳造方向上側温度下降速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(6)式を用いて計算される上下時間差U秒経過後からP/2秒以内に、下側温度測定点における温度上昇速度Qが閾値Q min を超えた時間が閾値t Q 秒を超えた場合に鋳造方向下側温度上昇速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳造方向下側温度上昇速度超過発生後に、前記下側温度測定点における温度上昇量Rが閾値R下minを超過する時間が閾値tR秒を超過した場合に鋳造方向下側温度上昇量超過発生と判定するステップとを備え、
前記鋳造方向上側温度下降速度超過及び前記鋳造方向下側温度上昇量超過が発生した際に、ブレークアウトに至る可能性があると判定することを特徴としている。
なお、(1)式~(6)式は第2の発明と同じである。
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る連続鋳造におけるブレークアウト予知方法を実施するシステム構成を示す。
本実施の形態では、連続鋳造設備の鋳型を構成する鋳型壁面10の上部に、複数の熱電対(温度検出器の一例)11が鋳型幅方向に間隔をあけて1段埋設されている。各温度測定点における熱電対11の出力は、温度上昇速度演算部16、温度上昇量演算部17、及び温度下降速度演算部18に送られる。
なお、上記各演算部14~18による計算及び評価部19による判定はプロセスコンピュータ(図示省略)が実行する。
先ず、温度上昇速度演算部16において、熱電対11で測定された鋳型温度を基に(7)式を用いて温度上昇速度Qを逐次(例えば、0.1秒毎に)計算し、演算結果を評価部19に出力する。
Q=ΔTmold/Δt (7)
ここで、ΔTmold:前回測定時と今回測定時の鋳型温度差(℃)、Δt:前回測定時と今回測定時の時間差
Qmin=a×Tsteel+b (8)
ここで、Tsteel:溶鋼温度
本実施の形態における閾値tQは、過去の拘束性ブレークアウト発生時における温度上昇速度超過時間の分布を示した図3のグラフより1.2秒とする。
R=Tmold-TAve.mold (9)
ここで、Tmold:現在の鋳型温度、TAve.mold:今回測定時より前における鋳型温度の平均値(例えば、今回測定時より25秒前から10秒前の鋳型温度の平均値)
閾値R上minは、過去のブレークアウト発生時における測定温度上昇量実績より求められるブレークアウトが発生しない上限の温度上昇量である。本実施の形態では、過去の拘束性ブレークアウト発生時における温度上昇量の分布を示した図4のグラフより3℃とする。また、閾値tRは、過去の拘束性ブレークアウト発生時における温度上昇量超過時間の分布を示した図6のグラフより1.5秒とする。
P=c×Vc+d (10)
ここで、Vc:鋳造速度
S=-ΔTmold/Δt (11)
閾値Sminは、過去のブレークアウト発生時の下降速度実績より求められるブレークアウトが発生しない上限の下降速度である。本実施の形態では、過去の拘束性ブレークアウト発生時における温度下降速度の分布を示した図7のグラフより1.3℃/秒とする。また、閾値tSは、過去の拘束性ブレークアウト発生時における温度下降速度超過時間の分布を示した図8のグラフより2.4秒とする。
図9に、本発明の第2の実施の形態に係る連続鋳造におけるブレークアウト予知方法を実施するシステム構成を示す。
第2の実施の形態に係るブレークアウト予知システムでは、鋳型壁面10の鋳造方向上下2段に熱電対11が埋設されている点が第1の実施の形態に係るブレークアウト予知システムと異なっている。各上側温度測定点12の直下に下側温度測定点13が設置されている。
さらに、第2の実施の形態では、下側温度測定点13の温度上昇ピークがブレークアウトに起因することを検知するため、評価部19が、鋳型温度上昇速度超過発生後に、(12)式を用いて計算される上下時間差U秒経過後からP/2秒以内に、下側温度測定点13における温度上昇速度Qが閾値Qminを超えた時間が閾値tQ秒を超えた場合に鋳造方向下側温度上昇速度超過発生と判定する。
U=X/Vc (12)
ここで、X:上側温度測定点12と下側温度測定点13との間の距離
本発明の第3の実施の形態に係る連続鋳造におけるブレークアウト予知方法では、第2の実施の形態におけるステップに加えて、以下のステップを実施する。
評価部19は、鋳造方向下側温度上昇速度超過発生後に、下側温度測定点13における温度上昇量Rが閾値R下minを超過する時間が閾値tR秒を超過した場合に鋳造方向下側温度上昇量超過発生と判定する。
閾値R下minは、過去のブレークアウト発生時における下側測定温度上昇量実績より求められるブレークアウトが発生しない上限の温度上昇量である。本実施の形態では、過去の拘束性ブレークアウト発生時における下側温度上昇量の分布を示した図11のグラフより4.5℃とする。
連続鋳造機を用いて、従来例並びに本発明の第1の実施の形態に係る方法(実施例1)、本発明の第2の実施の形態に係る方法(実施例2)、本発明の第3の実施の形態に係る方法(実施例3)について、それぞれ4000チャージの操業を実施した。
なお、従来例は、鋳型温度の上昇速度が所定範囲を超過したときにブレークアウト発生を予知する方法において、鋳造速度の変化に伴い鋳型温度の変化率閾値を変更する手法(特許文献4記載の方法)とした。
表1に、検証試験中に発生したブレークアウト発生件数並びにブレークアウト予知発報件数を示す。
また、ブレークアウト予知発報件数は、従来例において153件、実施例1で73件、実施例2で48件、実施例3で31件発生しており、本発明の実施の形態に係る方法によれば過剰にブレークアウト予知を発報していないことがわかる。
上記の結果から、本発明の実施の形態に係る方法は、従来例と比較してブレークアウトを精度良く検知可能であることが確認できた。
Claims (3)
- 連続鋳造設備の鋳型壁面に埋設された温度検出器を用いて鋳型温度を測定するステップと、
温度測定点における鋳型温度を基に(1)式を用いて逐次計算される温度上昇速度Qが、(2)式を用いて計算される温度上昇開始速度の閾値Qminを超え、その超えた時間が閾値tQ秒を超えた場合に鋳型温度上昇速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(3)式を用いて逐次計算される温度上昇量Rが閾値R上minを超過する時間が閾値tR秒を超過した場合に鋳造方向温度上昇量超過発生と判定するステップと、
前記鋳造方向温度上昇量超過発生後に、(4)式を用いて計算される温度ピーク時間P秒以内に、(5)式を用いて逐次計算される温度下降速度Sが閾値Sminを超過した時間が閾値tS秒を超えた場合に鋳造方向温度下降速度超過発生と判定するステップとを備え、
前記鋳造方向温度下降速度超過が発生した際に、ブレークアウトに至る可能性があると判定することを特徴とする連続鋳造におけるブレークアウト予知方法。
Q=ΔTmold/Δt (1)
Qmin=a×Tsteel+b (2)
R=Tmold-TAve.mold (3)
P=c×Vc+d (4)
S=-ΔTmold/Δt (5)
ここで、ΔTmold:前回測定時と今回測定時の鋳型温度差(℃)、Δt:前回測定時と今回測定時の時間差、Tsteel:溶鋼温度、Tmold:現在の鋳型温度、TAve.mold:今回測定時より前における鋳型温度の平均値、P:ブレークアウト発生時鋳型温度のピーク時間、Vc:鋳造速度、a,b,c,d:過去のブレークアウト発生時の温度ピークより決定する係数 - 連続鋳造設備の鋳型壁面に温度検出器を鋳造方向上下2段に埋設し、該温度検出器を用いて鋳型温度を測定するステップと、
上側温度測定点における鋳型温度を基に(1)式を用いて逐次計算される温度上昇速度Qが、(2)式を用いて計算される温度上昇開始速度の閾値Qminを超え、その超えた時間が閾値tQ秒を超えた場合に鋳型温度上昇速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(3)式を用いて逐次計算される温度上昇量Rが閾値R上minを超過する時間が閾値tR秒を超過した場合に鋳造方向上側温度上昇量超過発生と判定するステップと、
前記鋳造方向上側温度上昇量超過発生後に、(4)式を用いて計算される温度ピーク時間P秒以内に、(5)式を用いて逐次計算される温度下降速度Sが閾値Sminを超過した時間が閾値tS秒を超えた場合に鋳造方向上側温度下降速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(6)式を用いて計算される上下時間差U秒経過後からP/2秒以内に、下側温度測定点における温度上昇速度Qが閾値Qminを超えた時間が閾値tQ秒を超えた場合に鋳造方向下側温度上昇速度超過発生と判定するステップを備え、
前記鋳造方向上側温度下降速度超過及び前記鋳造方向下側温度上昇速度超過が発生した際に、ブレークアウトに至る可能性があると判定することを特徴とする連続鋳造におけるブレークアウト予知方法。
Q=ΔTmold/Δt (1)
Qmin=a×Tsteel+b (2)
R=Tmold-TAve.mold (3)
P=c×Vc+d (4)
S=-ΔTmold/Δt (5)
U=X/Vc (6)
ここで、ΔTmold:前回測定時と今回測定時の鋳型温度差(℃)、Δt:前回測定時と今回測定時の時間差、Tsteel:溶鋼温度、Tmold:現在の鋳型温度、TAve.mold:今回測定時より前における鋳型温度の平均値、P:ブレークアウト発生時鋳型温度のピーク時間、Vc:鋳造速度、X:上段と下段の温度測定点間距離、a,b,c,d:過去のブレークアウト発生時の温度ピークより決定する係数 - 連続鋳造設備の鋳型壁面に温度検出器を鋳造方向上下2段に埋設し、該温度検出器を用いて鋳型温度を測定するステップと、
上側温度測定点における鋳型温度を基に(1)式を用いて逐次計算される温度上昇速度Qが、(2)式を用いて計算される温度上昇開始速度の閾値Q min を超え、その超えた時間が閾値t Q 秒を超えた場合に鋳型温度上昇速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(3)式を用いて逐次計算される温度上昇量Rが閾値R 上min を超過する時間が閾値t R 秒を超過した場合に鋳造方向上側温度上昇量超過発生と判定するステップと、
前記鋳造方向上側温度上昇量超過発生後に、(4)式を用いて計算される温度ピーク時間P秒以内に、(5)式を用いて逐次計算される温度下降速度Sが閾値S min を超過した時間が閾値t S 秒を超えた場合に鋳造方向上側温度下降速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳型温度上昇速度超過発生後に、(6)式を用いて計算される上下時間差U秒経過後からP/2秒以内に、下側温度測定点における温度上昇速度Qが閾値Q min を超えた時間が閾値t Q 秒を超えた場合に鋳造方向下側温度上昇速度超過発生と判定するステップと、
前記鋳造方向下側温度上昇速度超過発生後に、前記下側温度測定点における温度上昇量Rが閾値R下minを超過する時間が閾値tR秒を超過した場合に鋳造方向下側温度上昇量超過発生と判定するステップとを備え、
前記鋳造方向上側温度下降速度超過及び前記鋳造方向下側温度上昇量超過が発生した際に、ブレークアウトに至る可能性があると判定することを特徴とする連続鋳造におけるブレークアウト予知方法。
Q=ΔT mold /Δt (1)
Q min =a×T steel +b (2)
R=T mold -T Ave.mold (3)
P=c×V c +d (4)
S=-ΔT mold /Δt (5)
U=X/V c (6)
ここで、ΔT mold :前回測定時と今回測定時の鋳型温度差(℃)、Δt:前回測定時と今回測定時の時間差、T steel :溶鋼温度、T mold :現在の鋳型温度、T Ave.mold :今回測定時より前における鋳型温度の平均値、P:ブレークアウト発生時鋳型温度のピーク時間、V c :鋳造速度、X:上段と下段の温度測定点間距離、a,b,c,d:過去のブレークアウト発生時の温度ピークより決定する係数
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