JPH01210160A - 連続鋳造における縦割れ予知方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造法において、鋳造中に発生する縦割れ
・縦割れ性ブレークアウトの予知方法に関する。

〔従来技術〕

連続鋳造設備において鋳片の縦割れの発生は、以降の加
熱ライン又は圧延ラインにおいてのエネルギーロス、歩
留りの低下等を招き、また縦割れ性ブレークアウトの発
生により操業停止をも余儀なくされる事があり、これら
の予知は操業上極めて重要な問題である。

ところで、縦割れ疵及び縦割れ性ブレークアウトの発生
原因については以下のことが考えられる。

第２図は縦割れ疵見生状態を示す鋳片の一部断面図であ
り、鋳型３と溶融金属１の凝固シェル５との間には潤滑
性をよくするためにパウダー６が介在している。縦割れ
疵はパウダー６が部分的に過剰流入したために幅方向の
不均一流入となることによる凝固遅れか、メニスカス部
のパウダースラグベアの発達により凝固シェル５が押し
込まれたことによる凝固遅れにより発生する。

また第３図は縦割れ性ブレークアウト発生状態を示す鋳
片の一部断面図であり、前述したところと同様に鋳片３
と溶融金属ｌの凝固シェル５との間には凝固パウダ６ｂ
と溶融パウダー６ａとが介在している。縦割れ性ブレー
クアウトはパウダ結晶化温度が高い等の理由により、凝
固シェル５と鋳型３との間の凝固パウダー６ｂ厚が厚く
なり、そのため全体の抜熱が悪化し、全体に凝固シェル
５厚が薄くなる。このとき不均一冷却等が発生すると、
凝固シェル破断７が起こり縦割れ性ブレークアウトが発
生する。

さて、縦割れの予知方法としては、 ■　鋳型に測温素子を設け、測温結果が定常水準から低
温側に偏倚することにより鋳片表面割れを予知する（特
開昭５６−９５４６１号）。

■　鋳型に測温素子を設け、測温結果の温度変動が大き
い場合に縦割れが発生しやすい傾向が見られるごとを利
用し、温度の時間変動の大小により縦割れを予知する（
特公昭６１−５０７０３号、「鉄と鋼」’７６−３５０
８　　Ｐ１３２）ことが提案されている。

またブレークアウトの予知については、本発明者等によ
って鋳型上鋳片表面温度のみの測定により、該測定温度
分布と予め設定しである正常値との比較により二重肌ブ
レークアウト及び拘束性ブレークアウトを予知する方法
（特開昭６０−１９１６４８号）が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

縦割れ疵は前述したように、鋳込方向に局部的な凝固シ
ェル成長の遅れにより発生する。凝固遅れが生じるとそ
の発生部分の鋳型温度が局部的に降下するので、従来例
■■の方法のように、鋳型温度により縦割れを予知する
ためには、局部的な抜熱不良を見つける必要がある。そ
れには多くの測温点（「鉄と鋼Ｊ　’７６−５５０８　
Ｐ１３２では１７６点）を必要とするため、これらの測
温点の保守が困難。

多数の測定値による精度のよい縦割れ疵予知ロジックの
選定が困難、鋳型に多数の穴を開孔する事による鋳型寿
命の低下及び鋳型冷却水の測温部への浸水による測温部
の誤作動等の問題があった。

また鋳型上鋳片表面温度のみで縦割れを予知しようとす
ると、鋳型下のスプレー水、蒸気の影響及び鋳型表面の
パウダフィルムの影響を受けるという問題があった。

そのためこれらのそれぞれ単体測定で縦割れ疵の予知及
び縦割れ性ブレークアウト予知を実施しよとすると精度
のよい予知が出来ず、誤検出が多発することとなってい
た。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、縦割
れ疵及び縦割れ性ブレークアウトの発生を、鋳型温度と
鋳片表面温度とを幅方向に経時的に測定し、それらを用
いて多数の測温点を必要とせず、高精度に予知する方法
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明方法に係る縦割れの予知方法は、連続鋳造鋳型の
鋳型温度と鋳型直下の鋳片表面温度とを幅方向の複数点
で経時的に測定して、それらの測温値を用い、鋳型温度
が第１設定値より低いとき、もしくは該鋳型温度と該鋳
型温度より以前に測温された鋳型温度との差が第２設定
値より大きいとき、該鋳型温度測定幅方向位置における
鋳片表面温度が局部的に他の部分より高く、その温度差
が第３設定値より大きい場合、または、鋳片表面温度が
全て第４設定値より高く、また該表面温度の一部が他の
部分より高く、その温度差が第５設定値より高い場合で
あって、鋳型温度が全て第６設定値より低いときに縦割
れ疵、または縦割れ性ブレークアウトの発生と予知する
ことを特徴とする。

〔作用〕

縦割れ疵は凝固遅れにより発生するので、その部分の鋳
片温度は高く、鋳型温度は低くなる。また縦割れ性ブレ
ークアウトは凝固パウダー厚が厚くなりそれに伴い凝固
シェルが薄くなり、さらに不均一冷却等により凝固シェ
ルが破断し発生するので、鋳片表面温度は全体的に高く
なり、凝固シェル破断部では該表面温度は局部的にさら
に高くなり、鋳型温度は全体的に低く推移する。従って
鋳片表面温度の局部的高温と鋳型温度の温度降下もしく
は温度変動とにより、鋳型測温点の近傍において各々縦
割れ疵が発生したことを予知でき、鋳片表面温度の全体
的高温、局部的高温と鋳型温度の全体的低温とにより、
縦割れ性ブレークアウトの発生を予知できる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を示す図面に基づき説明する。第１
図は本発明の実施状態を示す模式図であり、図示しない
タンデイツシュに収容された溶鋼等の溶融金属ｌは、そ
の下に取付けられた浸漬ノズル２を経て、一定周期で上
下振動している鋳型３へ装入される。鋳型３内の溶融金
属１は、潤滑用のパウダー６が鋳型３の内壁に沿って流
れ込んで形成されたパウダー膜６を介して一次冷却され
て凝固シェル５を形成し、これを周壁とする鋳片４は図
示しないピンチロールにより下方に引抜かれていく。

鋳型３の場面レベルより下には水平方向上下２列に一定
の幅で熱電対等の測温素子１１・・・１１．１２・・・
１２が複数並設されている。

なお本実施例では測温素子１１・・・１１．１２・・・
１２を高さ方向に２列並設しているが、これは１列でも
よい。また測温手段も熱電対に限定せず、その他の測温
手段でもよい。

各測温素子１１・・・１１．１２・・・１２により測温
された鋳型温度はＡ／Ｄ変換器１５によりアナログ／デ
ィジタル変換されて信号処理装置１４へ与えられる。

また鋳型の直下には光ファイバ及びＣＣＤ　（電荷結合
素子）を用いてなる鋳片表面温度測定装置１３が設けら
れている。光フアイバ先端部にはエアパージ用エアー２
２が供給されるエアパージフード２１が設けられており
、該先端部は鋳片冷却用スプレー水による影響を排除し
、測温対象への視野を確保するためにエアパージされて
いる。そして鋳片表面温度も信号処理装置１４へ入力さ
れる。

なお鋳片表面温度測定装置は光ファイバを使用せずに直
接ＣＣＤカメラにて測定する装置でもよい。

次に具体例により本発明による縦割れ疵及び縦割れ性ブ
レークアウトの予知方法を説明する。

第４図は縦割れ疵の発生位置と鋳型測温点との位置関係
を模式的に示す図面である。

鋳型測温点は鋳型上に■■・・・■の６点を設けてあり
、第４図の左側より上部測温点■■■に測温素子１１，
１１．１１を、■を鋳型の水平方向の中心となし■と■
とを左右対称に、その上部測温点■■■の垂直方向所定
距離下方の下部測温点■■■に測温素子１２．１２．１
２を設けた。本図では鋳型測温点の近傍にて縦割れが発
生した例を示している。鋳型温度の時間変化を第５（ａ
）図に、鋳片表面温度分布を第５（ｂ）図に各々示して
いる。第５（ａ）図は縦軸に鋳型温度を、また横軸に時
間をとっており、第５（ｂ１図は縦軸に鋳片表面温度を
、また横軸に鋳片幅をとっている。

なお鋳片表面温度は鋳片表面に付着しているパウダ膜、
鋳片〜鋳片表面温度測定装置間のスプレー水、蒸気等の
影響を排除するための信号処理として、ある一定時間内
の温度ピークをその位置における表面温度とすることが
必要である。

この例では鋳型測温点と縦割れ発生位置とが近接してい
るため、近接測温点（第５（ａ）図の■及び■）では鋳
型温度の急激な温度降下現象がみられる。また鋳型下の
鋳片表面温度は第５（ｂ）図に示すように縦割れ該当位
置が局部的に高い表面温度となっている。

以上のことより鋳型温度と鋳片表面温度とを対照し、鋳
片表面温度の一部が局所的に他の部分より高く、その幅
方向位置に最も近い鋳型測温点の鋳型温度が急激な温度
降下もしくは温度変動がある場合は、鋳型測温点の近傍
にて縦割れが発生したと予知できる。

また縦割れ性ブレークアウトは、前述したように、パウ
ダ結晶化温度が高い等の理由により、第３図のように、
鋳片４と鋳型３との間の凝固パウダー６ｂの厚みが厚（
なり、全体に抜熱が悪くなるため、凝固シェル５の厚み
が薄くなり、このとき僅かでも不均一冷却が発生すると
凝固シェル５が破断し、発生する。

第６図は縦割れ性ブレークアウト発生時の温度挙動を表
わしたグラフであり、第６（ａ）図は鋳型温度の時間変
化を、第６（ｂ）図は鋳片表面温度分布を表わしている
。そして第６（ａ）図は縦軸に鋳型温度を、また横軸に
時間をとり、第６（ｂ）図は縦軸に鋳片表面温度を、ま
た横軸に鋳片幅をとっている。

また実線は測定値を表わし、破線は通常値を表わしてい
る。

縦割れ性ブレークアウトが発生しているとき、第６（ａ
）図の如く鋳型温度は凝固パウダー厚が厚くなるために
、通常の温度より低く推移し、第６（ｂ）図の如く鋳片
表面温度は凝固シェルが全体に薄いため、全体的に通常
の温度より高く推移し、また凝固シェルが破断している
ので、その部分は局部的に他の部分より高い温度となる
。以上のことより鋳片表面温度と鋳型温度とを用い、鋳
片表面温度が全体的に通常温度より高く推移している場
合であって、鋳型温度が全体的に通常温度より低く推移
したときに縦割れ性ブレークアウトの前兆と予知でき、
さらに上記条件に加えて鋳片表面温度の一部に局部的に
他の部分より高い温度個所が表われたとき、凝固シェル
破断による縦割れ性ブレークアウトが発生したと予知で
きる。

次に本発明方法の信号処理内容について説明する。第７
図は本発明方法の処理の流れを表わすフロー図であり、
まず鋳型に設けられた測温素子１１・・・１１．１２・
・・１２からＡ／Ｄ変換器１５を経て鋳型温度を、鋳片
表面温度測定装置１３から鋳片表面温度を、各々一定周
期毎に信号処理装置１４に入力する（第１ステツプ、Ｓ
ｌ）。なおこの周期は０．５秒乃至１秒が好ましい。次
にこの入力された測温値に基づき、信号処理装置１４で
鋳型温度と鋳片表面温度との２つのファイルを作成する
（第２ステツプ、Ｓ２）。

この２つのファイルの各々のデータと予め定められた第
１〜第６設定値との比較による鋳型温度の異常判定（第
３ステツプ、Ｓ３）及び鋳片表面温度の異常判定（第４
ステツプ、Ｓ４）を行う。さらに２つのファイル照合に
より縦割れ異常かどうかの判定（第５ステツプ、Ｓ５）
を行い、異常の有無（第６ステツプ、Ｓ６）により、有
る場合は次のステップで警報信号を出力（第７ステツプ
、　Ｓ７）　Ｌ、作業者は警報をもとに縦割れを防止す
るために鋳込速度の低下、変更等の操作を行う。異常熱
の場合はそのまま終了する。

次に第７図の個々の処理内容について詳述する。

第１ステツプであるＳｌはデータ人力であり、各測温点
の鋳型温度及び鋳片表面温度を信号処理装置１４に入力
する。鋳型内または鋳型直下にて電磁攪拌等を行ってい
るときは、各測温値がその影響を受けないような処理を
特別に実施することが好ましい。

第８図は縦軸に鋳型温度を、また横軸に時間をとったも
のであり、鋳型温度の時間推移を表わしたグラフである
が、本図にて５Ｈｚの電４ｎｌＡ拌における測温値入力
の周ｐｌ　１秒の条件での電磁攪拌によるノイズの影響
排除する方法を例示する。

磁攪拌によるノイズの影響を排除する。

第２ステツプであるＳ２はファイル作成で第１表に示す
鋳型温度と鋳片表面温度とを幅方向に複数点で経時的に
測定した結果のファイルに各測温値を書き込む。鋳型温
度は幅方向に１〜Ｎ点まで、鋳片表面温度は幅方向に１
〜Ｐ点まで測温点をとり、また測定時間については、鋳
型温度は今回からＭ抄部まで、鋳片表面温度は今回から
０秒前までの測温値を書き込んでいる。従って各測温値
が入力されると、以前のデータは１つずつシフトされ、
最も古いデータ（鋳型温度では（Ｍ＋１）抄部の測温値
、鋳片表面温度では（Ｑ＋１）抄部の測温値は消去され
る。

（以下余白） 第　　１　　表 第３ステツプであるＳ３は鋳型温度異常判定であり、第
９図は縦軸に鋳型温度を、また横軸に時間をとったグラ
フであり、鋳型温度の時間推移を表わしている。

（ａ）　　現在温度Ｔｉより前の時系列的平滑値（第９
図においては現在よりｔ２秒から（ｔ＋＋ｔｚ）砂筒ま
での移動平均温度〒１と現在温度Ｔｉ　との差が第２設
定値Ｔｓ２より大きい場合、また現在温度Ｔｉが第１設
定値Ｔｓｌより低い場合はその測温点は異常と判定する
。

Ｔ、−Ｔ、≧Ｔ　−ｚ　　　Ｔ　ｔ　≦Ｔ８゜なお、こ
こでは移動平均温度〒を用い、これとの差により判定し
たが現在温度Ｔ、と移動平均温度下、との比あるいは標
準偏差σを用いた判定を行ってもよい。この各々の設定
値を第２ａ設定値Ｔ　１２　ｍ第２ｂ設定値ＴｉＺｂと
すると また第１設定値Ｔ□、第２設定値’ｆｉｚ及び上記２つ
の設定値Ｔ５□ｍ　＋　ＴＳＺｂの決定については鋳型
の測温場所（幅方向位置、高さ方向位置）、鋳込速度、
鋳型表面からの測温深さ等により温度挙動が異なるので
、測定条件に応じた値を決める必要がある。

（′ｂ）測定高さ方向位置が同一の場合について平均値
下２を求め、これが鋳込速度等により定まる第６設定値
Ｔｉｂより低い場合、全体に抜熱不良異常と判定する。

Ｔ２≦Ｔ！＋６ 第４ステツプであるＳ４は鋳片表面温度異常判定であり
、第１０図は縦軸に鋳片表面温度を、また横軸に鋳片幅
方向長さをとったものであり、鋳片幅の決定方法を示す
だめのグラフである。鋳片表面温度においてその測温値
が基準値以下のところは鋳片からの輻射熱であるとして
、そこには鋳片が存在しないとする。このことにより鋳
片幅を決定する。

（Ｃ）　　前記鋳片幅を用いて、鋳片幅に関して鋳片表
面温度の平均温度Ｔ３を算出し、これが第４設定値Ｔ５
４より高い場合凝固シェル厚異常（薄すぎる）と判定す
る。

Ｔ２≧Ｔｓ４ 第４設定値は鋳込速度、鋼種等による定まる関数とする
。

（ｄｌ　　前記鋳片幅を用い鋳片幅に関して平均温度下
３゜標準偏差σ、を計算し、ある箇所の温度Ｔ、が平均
温度下、より第５設定値ＴＳＳ高いか、または平均温度
〒３より標準偏差σを指標とした値Ｔ５′５σ１より高
い場合、その測温箇所は局部的高温異常と判定する。

Ｔ、−Ｔ３≧Ｔ□　　　Ｔ、−下３≧Ｔ　ｓ’ｓ　ｆ１
第５設定値ＴｓＳ及びＴ　ｓ’ｓσ１は鋳込温度、鋳込
速度、鋼種等により定まる関数とする。

第５ステツプであるＳ５は縦割れ異常判定であり、縦割
れ疵に関しては、鋳片表面温度異常判定ｓ４で局部的高
温異常（ｄ）と判断され、該位置に鋳込速度を加味した
時間のずれを考慮した鋳片の同一巾方向で最も近い鋳型
測温点の鋳型温度が鋳型温度異常判定Ｓ３にて（ａ）異
常とされた場合は、該測温点の近傍にて縦割れが発生し
たと予知する。

また縦割れ性ブレークアウトに関しては、鋳片表面温度
異常判定Ｓ４においての凝固シェル厚異常（Ｃ１と、鋳
型温度異常判定部Ｓ３においての抜熱不良異常（ｂ）と
が鋳込速度を加味した時間のずれを考慮した鋳片の同一
巾方向で判断された場合、縦割れ性ブレークアウト前兆
と予知する。

さらに前記ブレークアウト前兆の条件が成立し、加えて
鋳片表面温度異常判定Ｓ４の局部的高温異常（ｄｌが判
断された場合は、縦割れ性ブレークアウト発生と予知す
る。

第６ステソプであるＳ６は異常有無判断であり、ステッ
プ５で異常有の場合は次の処理へ移り、異常熱の場合は
処理を終了する。

第７ステソプであるＳ７は警報出力であり、第５ステツ
プで異常と判定されると、オペレータにこれを知らせる
ために警報信号の出力を行い、警報が出力され該警報に
よりオペレータは縦割れを防止するために鋳込速度の低
下及びパウダ変更等の操作を行い異常に対処する。

〔効果〕

本発明のごとく、鋳型温度と鋳片表面温度とを幅方向の
複数点で経時的に測定し、それらの温度を比較対照して
判定することにより、各々の測定における弱点を補い、
精度のよい予知が可能になった。

例えば従来実施していた鋳型温度測定による縦割れ予知
の的中率は２０％であり、鋳型直下鋳片表面温度測定に
よる警報的中率は２５％であったが、本発明の両者情報
を総合しての判定による警報的中率は７５％に向上し、
精度のよい縦割れ疵及び縦割れ性ブレークアウトの予知
が可能となり、安定操業及び品質の向上に多大な貢献を
なしている。

本発明方法によれば上記のように縦割れ予知を的中率を
向上し、高精度に行える等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は本
発明の実施状態を示す模式図、第２図は縦割れ疵発生時
の鋳片一部断面図、第３図は縦割れ性ブレークアウト発
生時の鋳片の一部断面図、第４図は鋳型測温部の位置関
係を示す模式図、第５．６図は鋳型温度と鋳片表面温度
の説明図、第７図は本発明方法のフロー図、第８図はデ
ータ入力方法説明するグラフ、第９，１０図は異常判定
を説明するグラフである。 １・・・溶融金属　　３・・・鋳型　　４・・・鋳片５
・・・凝固シェル　　ｌＬ１２・・・測温素子１３・・
・鋳片表面温度測定装置　　１４・・・信号処理装置１
６・・・警報　　１７・・・縦割れ防止行為時　許　出
願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士　河　　野
　　登　　夫第　１　図 第　２　目　　　　　　　祿　３Ｉｆ１斤 堝 第　４　閃 第５　ｆｆｉ　（ｄ）　　　　　　　　　第５□（１）
−Ｊ１デ♂） 第　６　図（ｄ）　　　　　　　　　　第６第　８　％ □孕 ・オｎｖ＆ コ 第　　７　　図 Ｊイｊ１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続鋳造用鋳型の鋳型温度と鋳型直下の鋳片表面温
   度とを幅方向の複数点で経時的に測定して、それらの測
   温値を用い、 鋳型温度が第１設定値より低いとき、もしくは該鋳型温
   度と該鋳型温度より以前に測温された鋳型温度との差が
   第２設定値より大きいとき、該鋳型温度測定幅方向位置
   における鋳片表面温度が局部的に他の部分より高く、そ
   の温度差が第３設定値より大きい場合、 または、鋳片表面温度が全て第４設定値より高く、また
   該表面温度の一部が他の部分より高く、その温度差が第
   ５設定値より高い場合であって、鋳型温度が全て第６設
   定値より低いとき、 に縦割れ疵、または縦割れ性ブレークアウトの発生と予
   知することを特徴とする連続鋳造における縦割れ予知方
   法。