JPH01228658A - 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図は縦割れ原発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、１）１Ｔ述したところと同様に
鋳型３と溶融金属１の凝固シェル５との間には凝固パウ
ダー６ｂと熔融パウダー６ａとが介在している。縦割れ
性ブレークアウトはパウダー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６
ｂｒ７−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く特
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ことを利
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Ｊ’７６−３５０
８　　Ｐ１３２）ことが提案されている。

〔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、鋳込方向の局部的な凝固シ
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」７６−３５０８　ｒ’
１３２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。

そのため鋳型の銅板温度の測定により縦割れ疵予知及び
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、鋳片表面温
度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、連続鋳造鋳型直
下の鋳片表面温度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、鋳片表面温度の一部が局部的
に他の部分より高く、その温度差が第１設定値より大き
い場合、もしくは鋳片表面温度が全て第２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３設定値より高い場合に縦割れ疵、または縦割れ
性ブレークアウトの発生を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（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、凝固シェル破断ブレークアウトでは該表面温度は
局部的にさらに高くなる。従って鋳片表面温度の局部的
高温箇所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及び局部的高温により、
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１は、そ
の下に取付けられた浸漬ノズル２を径て、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６膜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。

また鋳型３の直下には光ファイバ及びＣＣＯ（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音を排除し
、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の測温値は信号処理装置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ー膜
、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。

この例では鋳型下の鋳片表面温度は第４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。

鋳片表面温度の一部が局部的に他の部分より高い場合、
局部的高温部箇所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の厚みが厚く
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５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、鋳片表面温度分布を表わしている
。第５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５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准移し、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。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６
図は本発明方法の処理の流れを表わすフロー図であり、
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、　Ｓｌ）。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側温値に基づき、信号処理装
置１４で鋳片表面温度のファイルを作成する（第２ステ
ツプ、　Ｓ２）　、及びこのファイルのデータを基に各
点時系列ピーク温度を抽出してファイル作成する（第３
ステツプ°。

Ｓ３）。Ｓ２．Ｓ３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３設定値との比較による鋳片表
面温度の異常判定（第４ステツプ、Ｓ４）を行う。さら
に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ステソプ、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ステソプ、　Ｓ７）　Ｌ、作
業者はＶ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。異常無の場合はそのまま終
了する。

次に第６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ｓｔはデータ入力であり、鋳片表面
温度を信号処理装置１４に入力する。

第２ステツプであるＳ２はファイル作成で第１表に示す
鋳片温度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。鋳片温度は幅方向に１〜
Ｐ点まで測温点をとり、また測定時間については、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
温値が人力されると、以前のデータは１つずつシフトさ
れ、最も古いデータ、すなわ−９（Ｑ＋１）抄部の測温
値は消去される。

第３ステツプであるＳ３は、第２表に示す各点　　　８
（１〜Ｐ点）について、第１表における今回データルＲ
秒前データまでのピーク温度を今回値とし、以前のデー
タは１つずつシフトされ最も古い（Ｒ＋１）抄部のデー
タは消去される。

第　　１　　表 第　　２　　表 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７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た
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。

（ａ）　　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Ｔを算出し、これが第２設定値Ｔｓｚ
より高い場合凝固シェル厚異常（薄すぎる）と判定する
。

↑　≧ＴＳｔ 第２設定値は鋳込速度、鋼種等により定まる関数とする
。

（ｂ）　　前記鋳片幅を用い、鋳片幅に関して鋳片表面
温度の平均温度↑、標準偏差σ１を計算し、ある箇所の
温度ＴＪが平均温度↑に第１設定値Ｔ３１を付加した値
、あるいは第３設定値ＴＳ３を付加した値より高い場合
、または平均温度ｆに標準偏差σを指標とした値Ｔ　ｓ
Ｉ、を付加した値、或いはＴ、３．を付加した値より高
い場合、その測温箇所は局部的高温異常と判定する。

ＴＪ−Ｔ≧Ｔｓ、、　’ｒ、　−’Ｔ≧ＴｓｌｆＴ、−
↑≧Ｔ、３．Ｔ、−丁≧Ｔ　ｓ　３５第１設定値′Ｆ８
．及びＴｓＩ、、第３設定値Ｔ５３及びＴ　ｓ　３　（
ｆは鋳込温度、鋳込速度、鋼種等により定まる関数とす
る。但し、ＴｓＩ＞　Ｔｓｚ、　　Ｔｓ、ｅ＞Ｔｓ３．
とする。

なお、この局部的高温異常の判定法としては、決定され
た鋳片幅における温度分布の幅方向温度変化率（１次微
分値）が所定の事前設定値より大きな場合としてもよい
。

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（ｂｌと判断された場合は、該測温点の近傍にて
縦割れが発生したと予知する。

また前記鋳片表面温度異常判定Ｓ４の局部的高温異常（
ｂｌにおいて、第１設定値を越えて異常と判断された場
合は、シェル厚分布の一様厚さに欠け、シェルの薄い部
分、厚い部分の差が激しすぎるため薄い部分に応力が集
中し縦割れ性ブレークアウトが発生すると予知する。

鋳片表面温度異常判定Ｓ４において、凝固シェル厚異常
＋ａｌと判断された場合、全体にシェル厚が薄すぎるた
め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（ｂ）にお
いて第３設定値を越え異常と判断された場合は、全体に
シェル厚が薄すぎる中でシェルが更に薄い部分があるた
め、発生応力による縦割れ性ブレークアウト発生と予知
する。

第６ステツプであるＳ６は異常有無判定であり、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ステツプである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１桑作を行い異常に対処する。

〔効果〕

本発明のごとく、鋳片表面温度を幅方向の複数点で経時
的に測定し判定することにより、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％であったが、鋳型直下鋳片表面温度測
定による判定により警報的中率は６０％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の的中率を
向上し、その予知を高精度に行える等価れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図は縦割
れ圧発生時の鋳片一部所面図、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４．５図は鋳片
表面温度の説明図、第６図は本発明方法のフロー図、第
７図は鋳片幅決定方法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　１３・・・鋳片表面温度測定装置１４・
・・信号処理装置　１６・・・警報１７・・・縦割れ防
止行為 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫−９つ９− ｚ　ｚ　図 ／ 蔦　３　図 納乃幅 ＶＪ　４　図 鋳乃幅 篤　５　口 （ｈ Ｌ　７　図 第　６　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、連続鋳造用鋳型直下の鋳片表面温度を幅方向の複数
   点で経時的に測定して、その測温値を用い、鋳片表面温
   度の一部が局部的に他の部分より高く、その温度差が第
   １設定値より大きい場合、または鋳片表面温度が全て第
   ２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３設定値より高い場合に縦割れ疵
   、または縦割れ性ブレークアウトの発生を予知すること
   を特徴とする連続鋳造における縦割れ予知方法。