JP7464825B2 - ブレークアウト検出装置、ブレークアウトの監視方法、及び、金属の連続鋳造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、連続鋳造設備においてブレークアウトを検出するブレークアウト検出装置、ブレークアウトの監視方法、及び、金属の連続鋳造方法に関するものである。
連続鋳造時において、凝固シェルが破断して溶融金属が流出するブレークアウトは、生産、設備に多大な被害を与える重大トラブルである。ブレークアウトが発生した場合には、溶融金属の流出量を抑えるために、早期にブレークアウトを検出して、直ちに鋳型への溶融金属の注入を停止する必要がある。このため、上述のブレークアウトを検出する様々な手法が提案されている。
例えば、特許文献１、２には、鋳型出口近傍にカメラを配置し、このカメラで鋳片を撮像した画像からブレークアウトを判定する手法が提案されている。
しかしながら、特許文献１，２に記載されたように、カメラを用いてブレークアウトを検出する場合には、鋳型出口近傍において鋳片から発生する蒸気や鋳型からのパウダー等によってカメラの視界を安定して確保することができず、ブレークアウトを精度良く検出することができないおそれがあった。
しかしながら、特許文献１，２に記載されたように、カメラを用いてブレークアウトを検出する場合には、鋳型出口近傍において鋳片から発生する蒸気や鋳型からのパウダー等によってカメラの視界を安定して確保することができず、ブレークアウトを精度良く検出することができないおそれがあった。
そこで、近年では、Ｎ２ガス等の流体を封入した圧力配管を、鋳型出口側のサポートロール設置領域に配設し、この圧力配管の圧力を測定する手法が提案されている。この場合、ブレークアウトが発生した際には、流出した溶融金属によって圧力配管が溶融し、圧力配管内に封入されたＮ２ガス等の流体が漏れ出し、圧力配管内の圧力が低下するため、ブレークアウトを検出することが可能となる。
上述のように、圧力配管によってブレークアウトを検出する場合には、溶融金属によって圧力配管が溶融して圧力が低下することから、ブレークアウトの発生を確実に検出することができる。
しかしながら、圧力配管においては、その継手の部分から内部に封入された流体（ガス）が漏れ出して圧力が低下することがあり、実際にはブレークアウトが発生していないにもかかわらず、ブレークアウトが発生したと誤検出してしまうおそれがあった。
しかしながら、圧力配管においては、その継手の部分から内部に封入された流体（ガス）が漏れ出して圧力が低下することがあり、実際にはブレークアウトが発生していないにもかかわらず、ブレークアウトが発生したと誤検出してしまうおそれがあった。
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたものであって、圧力配管を用いてもブレークアウトの誤検出を抑制でき、精度良くブレークアウトの発生を検出することが可能なブレークアウト検出装置、このブレークアウト検出装置を用いたブレークアウトの監視方法、及び、金属の連続鋳造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係るブレークアウト検出装置は、鋼の連続鋳造設備におけるブレークアウトを検出するブレークアウト検出装置であって、鋳型出口側の領域に、内部にガスを封入した圧力配管が配設され、この圧力配管の圧力を検知する圧力検知手段と、前記圧力検知手段において検知された圧力に応じてブレークアウトの発生を検出するブレークアウト検出手段と、を備えており、前記圧力配管は、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかで構成されており、前記圧力配管は、鋳片の引き抜き方向に複数段配設され、それぞれの前記圧力配管に個別に弁が配置されており、
ブレークアウト発生時以外の通常操業時における前記圧力配管からのガスリーク量に対応して、前記圧力配管に対してガスを供給するガス供給手段を有していることを特徴としている。
ブレークアウト発生時以外の通常操業時における前記圧力配管からのガスリーク量に対応して、前記圧力配管に対してガスを供給するガス供給手段を有していることを特徴としている。
この構成のブレークアウト検出装置によれば、ブレークアウト発生時以外の通常操業時における前記圧力配管からのガスリーク量に対応して前記圧力配管に対してガスを供給するガス供給手段を有しているので、継手等から圧力配管内部のガスが漏れ出しても圧力の低下を抑制でき、ブレークアウトの誤検出を抑制することができる。なお、ブレークアウトが発生した場合には、内部のガスが急激に放出されて圧力が大きく低下することから、ガス供給手段でガスを供給していても、ブレークアウトの発生を検出することが可能である。
また、前記圧力配管は、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかで構成されているので、腐食等によってガスが漏れることを防止でき、ブレークアウトの誤検出を抑制できる。また、ブレークアウト発生時には確実に孔が形成されて内部ガスを放出することができ、ブレークアウトの発生を確実に検出することが可能となる。
また、前記圧力配管は、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかで構成されているので、腐食等によってガスが漏れることを防止でき、ブレークアウトの誤検出を抑制できる。また、ブレークアウト発生時には確実に孔が形成されて内部ガスを放出することができ、ブレークアウトの発生を確実に検出することが可能となる。
ここで、本発明に係るブレークアウト検出装置においては、前記ガス供給手段と前記圧力配管との間にニードル弁が配置されており、ブレークアウトが生じていない状態でのガスリーク量に応じて前記ニードル弁の開度を調整する構成とされていることが好ましい。
また、本発明のブレークアウト検出装置においては、前記圧力配管は、前記鋳型直下から２ｍまでの領域に配設されていることが好ましい。
この場合、ブレークアウトによって溶融金属が流出しやすい鋳型直下から２ｍまでの領域に圧力配管が配設されているので、流出した溶融金属によって速やかに圧力配管が溶融して圧力が低下し、ブレークアウトを早期に検出することができる。
この場合、ブレークアウトによって溶融金属が流出しやすい鋳型直下から２ｍまでの領域に圧力配管が配設されているので、流出した溶融金属によって速やかに圧力配管が溶融して圧力が低下し、ブレークアウトを早期に検出することができる。
本発明のブレークアウトの監視方法は、連続鋳造設備におけるブレークアウトの発生を監視するブレークアウトの監視方法であって、上述のブレークアウト検出装置を用いて、ブレークアウトの発生を検出することを特徴としている。
この構成のブレークアウトの監視方法によれば、上述のブレークアウト検出装置を用いているので、ブレークアウトの発生を誤検出することがなく、ブレークアウトの発生を精度良く検出することができる。
この構成のブレークアウトの監視方法によれば、上述のブレークアウト検出装置を用いているので、ブレークアウトの発生を誤検出することがなく、ブレークアウトの発生を精度良く検出することができる。
本発明の金属の連続鋳造方法は、鋳型内に溶融金属を注入して鋳片を連続して製造する金属の連続鋳造方法であって、上述のブレークアウト検出装置により、ブレークアウトが検出された際に、前記溶融金属の注入停止及び鋳造速度の減速を行うことを特徴としている。
この構成の金属の連続鋳造方法によれば、上述のブレークアウト検出装置により、ブレークアウトの発生が検出された際に、前記溶融金属の注入停止及び鋳造速度の減速を行うことから、ブレークアウト時の溶融金属の流出量を低減でき、ブレークアウトによる設備被害を最小限に抑えることが可能となる。
この構成の金属の連続鋳造方法によれば、上述のブレークアウト検出装置により、ブレークアウトの発生が検出された際に、前記溶融金属の注入停止及び鋳造速度の減速を行うことから、ブレークアウト時の溶融金属の流出量を低減でき、ブレークアウトによる設備被害を最小限に抑えることが可能となる。
上述のように、本発明によれば、圧力配管を用いてもブレークアウトの誤検出を抑制でき、精度良くブレークアウトの発生を検出することが可能なブレークアウト検出装置、このブレークアウト検出装置を用いたブレークアウトの監視方法、及び、金属の連続鋳造方法を提供することが可能となる。
以下に、本発明の実施形態であるブレークアウト検出装置、ブレークアウトの監視方法、及び、金属の連続鋳造方法について、添付した図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態では、製造する対象金属を鋼としている。
まず、本実施形態であるブレークアウト検出装置５０が配設される鋼の連続鋳造設備１０について説明する。
本実施形態における鋼の連続鋳造設備１０は、図１に示すように、取鍋１１と、ロングノズル１２と、タンディッシュ１３と、浸漬ノズル１４と、鋳型３０と、この鋳型３０の下方に位置する複数のサポートロール２１からなるサポートロール群２０と、を備えており、鋳片１を鉛直下向きに引き抜く垂直部２３と、鋳片を曲げる曲げ部２４と、曲げた鋳片を曲げ戻す矯正部２５と、鋳片を水平方向へ搬送する水平部２６と、を有する垂直曲げ型の連続鋳造設備とされている。
本実施形態における鋼の連続鋳造設備１０は、図１に示すように、取鍋１１と、ロングノズル１２と、タンディッシュ１３と、浸漬ノズル１４と、鋳型３０と、この鋳型３０の下方に位置する複数のサポートロール２１からなるサポートロール群２０と、を備えており、鋳片１を鉛直下向きに引き抜く垂直部２３と、鋳片を曲げる曲げ部２４と、曲げた鋳片を曲げ戻す矯正部２５と、鋳片を水平方向へ搬送する水平部２６と、を有する垂直曲げ型の連続鋳造設備とされている。
この鋼の連続鋳造設備１０においては、取鍋１１によって転炉（図示無し）から溶鋼を移送し、ロングノズル１２を介して溶鋼をタンディッシュ１３に移し、このタンディッシュ１３において介在物等の不純物成分を浮上分離した後、浸漬ノズル１４を介して鋳型３０内に溶鋼を供給し、鋳片１を連続的に鋳造する構成とされている。
そして、本実施形態であるブレークアウト検出装置５０は、鋳型３０の下方に位置するサポートロール群２０の垂直部２３に配設されている。
このブレークアウト検出装置５０においては、垂直部２３のサポートロール２１が配設された領域に配設された圧力配管５１と、この圧力配管５１の圧力を検知する圧力検知手段（本実施形態では、圧力計５２）と、圧力計５２によって測定された圧力配管内の圧力に応じてブレークアウトの発生を検出するブレークアウト検出部５３と、を備えている。
本実施形態においては、圧力配管５１は、図２に示すように、鋳片１の引き抜き方向に複数段配設されており、鋳型３０の直下から２ｍまでの領域に配設されている。
このブレークアウト検出装置５０においては、垂直部２３のサポートロール２１が配設された領域に配設された圧力配管５１と、この圧力配管５１の圧力を検知する圧力検知手段（本実施形態では、圧力計５２）と、圧力計５２によって測定された圧力配管内の圧力に応じてブレークアウトの発生を検出するブレークアウト検出部５３と、を備えている。
本実施形態においては、圧力配管５１は、図２に示すように、鋳片１の引き抜き方向に複数段配設されており、鋳型３０の直下から２ｍまでの領域に配設されている。
上述の圧力配管５１においては、内部にＮ２ガス等の流体が封入されている。
ブレークアウトが発生した場合には、鋳片１の表面に対向配置された圧力配管５１の一部が溶融して内部の流体（Ｎ２ガス）が漏れ出して圧力低下することになる。このため、この圧力配管５１の内部圧力が所定値以下にまで低下した時点でブレークアウトが発生したと判断する。
ブレークアウトが発生した場合には、鋳片１の表面に対向配置された圧力配管５１の一部が溶融して内部の流体（Ｎ２ガス）が漏れ出して圧力低下することになる。このため、この圧力配管５１の内部圧力が所定値以下にまで低下した時点でブレークアウトが発生したと判断する。
ここで、上述の圧力配管５１においては、継手等からのガスリークが発生し、ブレークアウトが生じていない状況で内部圧力が徐々に低下することがある。そして、圧力配管５１の内部圧力が所定値以下にまで低下し、ブレークアウトを誤検知してしまうおそれがある。さらに、圧力配管５１が腐食した場合には、腐食箇所からガスリークが発生し、やはり、ブレークアウトを誤検知してしまうおそれがある。
そこで、本実施形態であるブレークアウト検出装置５０においては、図３に示すように、ブレークアウト発生時以外の通常操業時における圧力配管５１からのガスリーク量に対応して、圧力配管５１に対してガスを供給するガス供給手段６０を有している。
このガス供給手段６０においては、図３に示すように、ガス供給配管６１と圧力配管５１との間に配置されたニードル弁６２と仕切弁６３とを有しており、圧力配管５１に対して、常時、ガスを供給する構造とされている。なお、ニードル弁６２の開度を調整することで、圧力配管５１に対するガスの供給量を精度良く制御することが可能となる。
このガス供給手段６０においては、図３に示すように、ガス供給配管６１と圧力配管５１との間に配置されたニードル弁６２と仕切弁６３とを有しており、圧力配管５１に対して、常時、ガスを供給する構造とされている。なお、ニードル弁６２の開度を調整することで、圧力配管５１に対するガスの供給量を精度良く制御することが可能となる。
本実施形態では、ブレークアウトが生じていない状態でのガスリーク量を予め把握しておき、そのガスリーク量に応じて、ニードル弁６２の開度を調整し、圧力配管５１に対するガスの供給量を制御している。例えば、本実施形態では、圧力配管５１に対するガスの供給量は、５Ｌ／ｍｉｎ以上６５Ｌ／ｍｉｎ以下の範囲内に設定している。
これにより、ブレークアウト発生時以外の通常操業時において、圧力配管５１の圧力が初期圧力の６０％以下に低下することを抑制している。
これにより、ブレークアウト発生時以外の通常操業時において、圧力配管５１の圧力が初期圧力の６０％以下に低下することを抑制している。
さらに、本実施形態であるブレークアウト検出装置５０においては、圧力配管５１の腐食を抑制するために、圧力配管５１を、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかで構成している。なお、ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等が挙げられる。アルミニウム又はアルミニウム合金としては、例えば、Ａ６０６１、Ａ６０６３、Ａ７０７５等が挙げられる。
本実施形態における鋼の連続鋳造設備１０によって連続鋳造を行う場合には、上述のブレークアウト検出装置５０を用いて、ブレークアウトの監視を行う。
鋳型３０に溶鋼３を注入し、鋳型３０内で凝固シェル２を形成及び成長させ、鋳型３０の下方側から鋳片１を引き抜く。
このとき、ブレークアウトによって圧力配管５１が溶融した場合には、圧力配管５１の圧力低下を圧力計５２で検知することで、ブレークアウトの発生を検出する。
鋳型３０に溶鋼３を注入し、鋳型３０内で凝固シェル２を形成及び成長させ、鋳型３０の下方側から鋳片１を引き抜く。
このとき、ブレークアウトによって圧力配管５１が溶融した場合には、圧力配管５１の圧力低下を圧力計５２で検知することで、ブレークアウトの発生を検出する。
そして、本実施形態の鋼の連続鋳造方法においては、上述のようにブレークアウトの発生が検出された場合には、溶鋼３の鋳型への注入を停止するとともに鋳造速度を減速し、ブレークアウトによる溶鋼３の流出量を抑制する構成とされている。
以上のような構成とされた本実施形態であるブレークアウト検出装置５０、ブレークアウトの監視方法によれば、ブレークアウト発生時以外の通常操業時における圧力配管５１からのガスリーク量に対応して、圧力配管５１に対してガスを供給するガス供給手段６０を有しているので、継手等から圧力配管５１の内部ガスが漏れ出しても圧力の低下を抑制でき、ブレークアウトの誤検出を抑制することができる。なお、ブレークアウトが発生した場合には、内部のガスが急激に放出されて圧力が大きく低下することから、ガス供給手段６０でガスを供給していても、ブレークアウトの発生を検出することが可能である。
また、本実施形態であるブレークアウト検出装置において、圧力配管５１を、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかで構成した場合には、圧力配管５１が腐食等によって劣化することを抑制することができ、ブレークアウトの誤検出を抑制することができる。また、ブレークアウト発生時には圧力配管５１に確実に孔が開いてガスを放出することができ、ブレークアウトの発生を確実に検出することが可能となる。
また、本実施形態であるブレークアウト検出装置５０、ブレークアウトの監視方法においては、圧力配管５１が鋳型３０の直下から２ｍまでの領域に配設されているので、流出した溶鋼３によって速やかに圧力配管５１が溶融して圧力が低下することになり、ブレークアウトを早期に検出することができる。
また、本実施形態である鋼の連続鋳造方法によれば、上述のブレークアウト検出装置５０によってブレークアウトの発生が検出された場合には、溶鋼３の鋳型３０への注入を停止するとともに鋳造速度を減速する構成とされているので、ブレークアウトによる溶鋼３の流出量を抑制することができ、ブレークアウトによる設備被害を最小限に抑えることが可能となる。
以上、本発明の実施形態であるブレークアウト検出装置、ブレークアウトの監視方法、及び、鋼の連続鋳造方法について具体的に説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、垂直曲げ型連続鋳造設備に適用したものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の連続鋳造設備に適用してもよい。
また、本実施形態においては、断面矩形状をなす鋳片を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、断面円形の鋳片等を対象としてもよい。
例えば、本実施形態では、垂直曲げ型連続鋳造設備に適用したものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の連続鋳造設備に適用してもよい。
また、本実施形態においては、断面矩形状をなす鋳片を例に挙げて説明したが、これに限定されることはなく、断面円形の鋳片等を対象としてもよい。
１ 鋳片
１０ 連続鋳造設備
３０ 鋳型
５０ ブレークアウト検出装置
５１ 圧力配管
６０ ガス供給手段
１０ 連続鋳造設備
３０ 鋳型
５０ ブレークアウト検出装置
５１ 圧力配管
６０ ガス供給手段
Claims (5)
- 鋼の連続鋳造設備におけるブレークアウトを検出するブレークアウト検出装置であって、
鋳型出口側の領域に、内部にガスを封入した圧力配管が配設され、この圧力配管の圧力を検知する圧力検知手段と、前記圧力検知手段において検知された圧力に応じてブレークアウトの発生を検出するブレークアウト検出手段と、を備えており、
前記圧力配管は、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金のいずれかで構成されており、
前記圧力配管は、鋳片の引き抜き方向に複数段配設され、それぞれの前記圧力配管に個別に弁が配置されており、
ブレークアウト発生時以外の通常操業時における前記圧力配管からのガスリーク量に対応して、前記圧力配管に対してガスを供給するガス供給手段を有していることを特徴とするブレークアウト検出装置。 - 前記ガス供給手段と前記圧力配管との間にニードル弁が配置されており、ブレークアウトが生じていない状態でのガスリーク量に応じて前記ニードル弁の開度を調整する構成とされていることを特徴とする請求項１に記載のブレークアウト検出装置。
- 前記圧力配管は、前記鋳型直下から２ｍまでの領域に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブレークアウト検出装置。
- 連続鋳造設備におけるブレークアウトの発生を監視するブレークアウトの監視方法であって、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のブレークアウト検出装置を用いて、ブレークアウトの発生を検出することを特徴とするブレークアウトの監視方法。 - 鋳型内に溶融金属を注入して鋳片を連続して製造する金属の連続鋳造方法であって、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のブレークアウト検出装置により、ブレークアウトが検出された際に前記溶融金属の注入停止及び鋳造速度の減速を行うことを特徴とする金属の連続鋳造方法。
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