JPH02251362A - スラグ流出検知方法及びその装置 - 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、溶融金属容器から流出する溶融金属流中にス
ラグが混入していることを迅速且つ的確に検知するため
のスラグ流出検知方法及びその装置に関し、特に連続鋳
造におけるし一ドルからタンデイツシュへのスラグの流
入の防止及び転炉からレードルへのスラグ流出の防止等
に有効なスラグ流出検知方法及びその装置に関する。

〔従来の技術及びその課題〕

たとえば、鋼の連続鋳造に際して、レードルからタンデ
イツシュへのスラグの流入を防止することは鋳片の品質
保証のために橿めて重要である。

スラグは通常はし一ドル内の溶鋼上に浮遊しており、レ
ードルからタンデイツシュへの？容綱の出鋼末期に溶鋼
と共に流出する。従って、スラグの流出を迅速に検知し
、これによってレードルからタンデイツシュへのスラグ
を伴う溶鋼の流出を停止させることは、連続鋳造におけ
る重要な管理項目になっている。

従来のスラグ流出検知方法、装置として、最も簡便なも
のとしては作業員による目視が挙げられる。これは、レ
ードルからの出鋼末期にレードルをタンデイツシュから
相対的に上昇させてし一ドルとタンデインシュとの間に
目視のためのスペースを作り、このスペースから作業員
が溶鋼流を目視してスラグの流出を監視するものである
。しかし、近年の連続鋳造においては、レードルとタン
デイツシュとの間の溶融金属流を酸化防止の目的から不
活性ガス等でシールドすることが一般的であり、上述の
ような手法ではこの不活性ガスのシールドが破られるこ
とになって溶鋼の酸化による鋳片の品質低下を招来する
。

また、タンデイツシュあるいはし一ドルのノズルの振動
を測定し、溶鋼とスラグとの粘度、密度の差に起因する
振幅変化からスラグの溶鋼中への流入を検知する手法が
知られている。しかし、この手法では、クレーンあるい
は建屋の振動によるノイズが影響するため、°精度面で
の問題がある。

タンデイツシュあるいはし一ドルのノズルに検出コイル
を取付け、溶鋼とスラグとの電気電導度の違いに基づい
てスラグの流出を検出する手法も知られている。しかし
この手法では、ノズル内面への溶融金属の凝固、フラフ
クスとして使用されるアルミナの付着等により検出感度
が低下し、また空気がノズル内を通過した場合にスラグ
と識別することが困難であるという問題がある。

また、タンデイツシュ内の溶鋼表面を撮像装置により監
視する手法も提案されているが、鋳込み末期には前回の
ヂャージのスラグが浮上しているため、これと新たにレ
ードルからタンデイツシュへ流出したスラグとの区別が
困難になるという問題が生じるのみならず、タンデイツ
シュへ流入した後のスラグを検知することになるため、
実際上は検知遅れとなり、また自動化が困難であるとい
う問題もある。

このような観点から近年では、たとえば特公昭５９−２
６３８３号公報に見られる如く、レードルから流出する
溶鋼を光学的に監視し、溶鋼とスラグとの輝度差からス
ラグの流出を検知する手法が提案されている。しかし、
レードルからの出鋼状況は第１１図に示す如く、スライ
ディングノズル３下において溶鋼流５の周囲に極めて不
規則にスプラッシュ１５を発生する。このため、第１１
図に参照符号２０にて示す円内の溶鋼流を光学的に撮像
した場合の放射エネルギー分布を第１２図に示す如く、
高精度の検知は不可能である。

一般的に、スライディングノズルから流出する溶鋼流を
光学的手段により遠隔監視する場合、以下の二つの手法
が知られている。

第１は、前述の第１１図に参照符号２０にて示す如く、
溶鋼流５を中心とする比較的広い範囲を撮像する手法で
ある。この手法では、前述の如く、測定結果にスプラッ
シュ１５に起因する成分が含まれるため、溶鋼流５の正
確な状況を捉えることは容易ではない。測定手段として
放射温度計を使用した場合の測定結果が前述の第１２図
である。この実測例では、矢符にて示すタイミングにお
いてスラグが流出し始めているのであるが、その前後の
いずれの時間帯においてもスプラッシュ１５に起因する
大きな外乱成分が存在するため、スラグ流出の開始のタ
イミングを正確に検知することは難しい。

第２は、第１３図に参照符号２１にて示す如（、撮像装
置の視野を溶鋼流５の径以下の比較的小範囲に絞ること
により、溶鋼流５周囲のスプラッシュ１５に起因する影
響を排除する手法である。この手法によれば、撮像装置
の視野が非常に小範囲であ・るため視野合わせが困難に
なり、加えて撮像装置の視野外の位置をスラグが通過し
た場合には検知不可能になる。更に、溶鋼とスラグとの
放射率の差が検出されるのみであるため、感度の面で難
点がある。この手法による実測結果を第１４図に示す。

この第１４図から明らかな如く、第２の手法による場合
はスプラッシュ１５による外乱は排除されるが、スラグ
の流出タイミングの前後において測定結果にさ程の差は
見られず、スラグ流出のタイミングの正確な検知は難し
い。

本発明はこのような従来の手法が有する問題点に鑑みて
なされたものであり、溶融金属スプラッシュ、スライデ
ィングノズル内面への溶融金属の凝固、あるいは周囲の
振動等により生じる外乱に影響されることなく、また溶
融金属流に対するシールを破壊することもなく、的確且
つ迅速に溶融金属の状況を把握出来、スラグの流出を高
精度にて検知可能なスラグ流出検知方法及びその装置の
提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のスラグ流出検知方法及びその装置は、容器から
流出する溶融金属流近辺の幅方向の放射エネルギー分布
を測定し、その結果の幅方向連続性から溶融金属流の実
質径を求め、その範囲内の測定値の幅方向積分値からス
ラグ流出に伴う流径の増大及び放射エネルギーの増大を
検出し、これによりスラグの流出タイミングを検知する
。

〔作用〕

本発明のスラグ流出検知方法及びその装置では、溶融金
属流の実質径が求められ、その範囲の放射エネルギーの
積分値の変化によりスラグの流出のタイミングが検知さ
れる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

なお、以下の実施例では鋼の連続鋳造におけるし一ドル
からタンデイツシュへ溶鋼流を監視する場合について説
明する。

ところで、本発明は主として２つの要件にて構成されて
おり、以下これらの各要件を順次説明する。

第１の要件は、スプラッシュの影響を排除するためのも
のである。

第２図に参照符号２２にて示す如（、本発明ではスライ
ディングノズル３から流出する溶鋼流５の幅方向の放射
エネルギー分布を測定する。そして、この測定結果の値
の幅方向連続性から溶鋼流５の実質の径を求める。−例
として、２次元ＣＣＤ　（固体盪像素子）にて測定した
スラグが含まれない場合の溶鋼流５の近辺の幅方向の放
射エネルギー分布を第３図に示す。

本発明では、第３図に示す如く、得られた放射エネルギ
ー分布からスプラッシュ１５に起因する不連続な成分を
除去することにより、溶鋼流５に起因する成分のみを抽
出して溶鋼流５の実質径ｉを求める。なお、第３図にお
いてＥｍにて示されているのはＣＣＤ出力にて表された
放射エネルギー値である。

第２の要件は、上述の第１の要件により求められた溶鋼
流５の実質径−の範囲において測定値の幅方向積算を行
い、その増大及び実質径Ｗｍの増大を検出し、これに基
づいてスラグの流出タイミングを検知することである。

上述の第３図はスラグ流出がない場合の実測結果を示し
ているが、スラグ流出がある場合は第４図に示す如くに
なる。即ち、スラグ流出の場合の放射エネルギーＥｓは
溶鋼のみの場合のそれＥ−に比して放射率が大であるた
め（溶鋼の放射率０．３乃至０．４に比してスラグのそ
れは０．５乃至０．９）、実質径−一もスラグ流出時に
は−Ｓに増大する。

第５図は、スラグ流出時の実質径−３とスラグ流出がな
い場合の実質径讐麟との比率（Ｗｓ／Ｗｍ）を調べた結
果を示すヒストグラムである。平均値は約１．５となっ
ている。

本発明では、Ｅ−及びＥｓをそれぞれ−及び−Ｓの範囲
で積算しく第３図及び第４図のハツチング部分が積算値
を示す）、その相異に基づいてスラグ流出を検知する。

従って、スラグ流出による溶鋼流の径の増大と放射エネ
ルギーの増大との相乗効果が発揮されるので、極めて高
精度のスラグ流出検知が可能になる。

第６図は上述の放射エネルギー、の積算値、即ちトータ
ルエネルギーＴ、の経時変化を示している。

この第６図によれば、スラグ流出のタイミングの前後に
おいて大きくトータルエネルギーＴ、が変化しており、
しかもスプラッシュ１５．による外乱は除外されている
ため、このトータルエネルギーＴ、の推移を監視するこ
とにより、スラグ流出のタイミングを検知することが可
能である。

なお、製鋼所等における実操業に際しては、上述の二つ
の要件に加えて、オペレータによる目視判定を行うこと
が有効である。即ち、溶鋼流へのスラグの流出状況は種
々の組成を有するスラグそれぞれにより異なる。たとえ
ば溶鋼流中にスラグが塊状に流入する場合あるいは筋状
に混ざり込む場合、溶鋼中へのスラグ混入が徐々に始ま
る場合あるいは急激に始まる場合等種々の状況が有り得
る。特に溶鋼へのスラグの混入が徐々に始まる場合は溶
鋼歩留りと品質との兼ね合いからいずれの時点でし一ド
ルからタンデイツシュへの流入を停止するかの判断は微
妙になる。従って、実操業におけるこのような状況下で
はオペレータの長年の経験に基づく判断により本発明方
法を更により効果的に実施し得る。

また、レードルからの溶鋼の流出位置は毎チャージ毎に
一定ではないため、前述のような従来の放射エネルギー
測定によるスラグ流出検知の手法ではしばしば撮像装置
の視野から溶鋼流が外れて誤検知の可能性があり得る。

この面からも、上述の如く溶鋼流の位置をオペレータが
目視する構成を併用すれば、溶鋼流が撮像装置の視野か
ら外れることは無くなるので、本発明方法をより効率的
に実施し得る。

以上のような２つの主要な要件にて構成される本発明の
スラグ流出検知方法を具体的に実施するためのスラグ流
出検知装置の実施例について以下に説明する。

第１図は本発明に係るスラグ流出検知装置の構成を示す
模式図である。

図中１はし一ドルであり、溶鋼２が収容されている。ま
たこの溶鋼２の表面上にはスラグ１０が浮遊している。

レードルｌの底部にはスライディングノズル３が備えら
れており、レードルｌ内の溶鋼２はこのスライディング
ノズル３を通じてし一ドル１の下側に位置しているタン
デイツシュ４へ流出する。

スライディングノズル３の直下にはシール材７が位置し
、またこのシール材７の直下には注入管６が位置してい
る。そしてこの注入管６の下端がタンデイツシュ４内の
溶鋼２中へ浸漬されている。

シール材７はスライディングノズル３から注入管６を介
してタンデイツシュ４へ流出する溶鋼流５を空気中の酸
素から遮断するために備えられており、パージ管８を介
してたとえばアルゴン、窒素等の不活性ガスが注入され
ている。

このシール材７には溶鋼流５を臨む位置に上述の如くパ
ージ管８が接続されているが、その尾端部には不活性ガ
スの注入孔１８が設けられていると共に撮像装置として
のたとえばＣＣＤカメラ９が配されている。従って、不
活性ガスはＣＣＤカメラ９の冷却にも寄与する。

ＣＣＤカメラ９による撮像結果の出力信号はモニタ１３
に与えられ、画像表示される。モニタ１３はオペレータ
１９により監視されており、オペレータ１９は溶鋼流５
中へのスラグｌＯの流出の目視判定及びパージ管８のセ
ット時の位置合わせを行う。

ＣＣＤカメラ９による撮像結果の出力信号はまたＡ／Ｄ
変換器１１により多階調の各階調を表すディジタル信号
に変換されて信号処理装置１２にも与えられている。こ
の信号処理装置１２は、ＣＣＤカメラ９により撮像され
た１Ｉｔｌｉ流５の画像に基づいてその幅方向の放射エ
ネルギー分布に関する情報を、前述の第３図及び第４図
に示す如く、処理する。

以下、第７図を参照して信号処理装置１２による処理の
詳細について説明する。

まず、ＣＣＤカメラ９の出力信号として得られる放射エ
ネルギーＥ（Ｘｌの分布についての閾値Ｔｔを設定する
。ここで、Ｘは溶鋼流５の幅方向距離を表している。具
体的には、たとえば測定開始時の放射エネルギーＥ（×
）の最大値の％を閾値ＴＬとする。

この後実際の測定が開始され、まず閾値ＴＬを越える放
射エネルギーＥ　（Ｘ１０幅方向の範囲を検出する。第
７図に示した例では、Ｘｏ〜ｘｌ＋　　”１〜ｘ３．　
ｘ４〜ｘ５．　　ｘ−〜ｘ７の４つの範囲である。

上述のようにして定められた閾値ＴＬを越える各範囲そ
れぞれの大きさ（幅方向距離）を比較し、それらの内の
最大の範囲を溶鋼流５による放射エネルギーＥ　（Ｘｌ
と判定する。第７図の例では、Ｘ。

Ｘ４＞ＸＩ　　ＸＯ，Ｘ３　　Ｘｚ、及びＸｔ−ｘ、で
あり、Ｘ、〜ｘ４の範囲の放射エネルギーＥ（×）が最
も大きい。

上述の最も大きい放射エネルギーＥ　（Ｘ）の範囲につ
いて、その積分値を求め、この範囲のトータルエネルギ
ーＴえを算出する。第７図の例では、となる。

トータルエネルギーＴＥの経時変化ＴＥ（ｔ）を連続的
に求め、これが急激に増大した時点をスラグｌＯの流出
開始時期として検知する。これにより信号処理装置１２
は警報装置（たとえばブザ）１６を作動させる。

一方、オペレータ１９はモニタ１３の画面により溶鋼流
５の状況を監視しており、スラグ１０の流出を目視判定
している。そして、上述の如き信号処理装置１２による
検知を参考にしつつ、スイッチ１４を操作してスライデ
ィングノズル３の制御信号Ｃ８を開度０にセットする。

なおこの際、スライディングノズル３への開度０の制御
信号Ｃ５は上述のスイッチ１４の操作と信号処理装置１
２による検知との論理積としているが、論理和としても
よく、また溶鋼２の鋼種あるいは鋼以外の金属である場
合はその種類等に応じてそれぞれスラグ１０の組成が異
なるため、信号処理装置１２による検知のみにてスライ
ディングノズル３の制御信号Ｃ３を開度０にセットする
場合、あるいはオペレータ１９の目視判定を併用する場
合等、適宜に採用することが可能である。

また上述の第１図に示した構成以外にたとえば、第８図
に示す如く、ＣＣＤカメラ９による撮像をイメージファ
イバ３１を介して行う構成、第９図に示す如く、ビーム
スプリッタ３２を介在させてモニタ１３のための撮像用
のビデオカメラ１９と放射エネルギー測定用のＣＣＤカ
メラ３３とをそれぞれ使用する構成、更には第１０図に
示す如く、撮像用にはイメージファイバ３１とビデオカ
メラ３３とを、また放射エネルギー測定用には光ファイ
バ３５とＣＣＤカメラ９とをそれぞれ使用し、フレキシ
ブルパイプ３６をパージ管８を使用してパージ管８をフ
レキシブルな構成とすることも可能である。

なお、上記実施例では主として鋼の連続鋳造に本発明を
適用する場合について説明しであるが、他の溶融金属に
対しても、また連続鋳造以外の処理に関しても本発明が
適用可能であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕 以上に詳述した如く、本発明では振動等の外部影響を受
けることなく、インピーダンス方式において問題となる
ノズル内面への溶融金属の凝固による影響もなく、また
シール破壊という問題もなく、更にスプラッシュによる
外乱が排除されると共に、スラグ流に伴う放射エネルギ
ーの変化と溶融金属流の径との相乗効果が得られるので
、極めて明確にスラグ流出のタイミングを検知すること
が可能になる。これにより、溶融金属容器からの溶融金
属の流出を停止させる時期を的確に把握することが可能
になる。また１最像装置による画像をオペレータが目視
することも可能であるため、たとえばし−ドルのスライ
ディングノズルを多数回使用した後に溶融金属流の位置
が一定しないような場合にも、オペレータが画像を目視
して位置合わせを行い、また目視判定をも行い得るので
、従来のような後判定の可能性が低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスラグ流出検知装置の構成を示す
模式図、第２図は本発明による溶融金属流の放射エネル
ギーの測定位置を示す模式図、第３図はスラグ流人がな
い溶鋼のみの場合の放射エネルギーの測定結果を示すグ
ラフ、第４図はスラグ流人が生じている場合の放射エネ
ルギーの測定結果、第５図はスラグ流径と溶鋼流径の比
率を示すグラフ、第６図は本発明による放射エネルギー
の積分値の経時変化を示すグラフ、第７図は本発明の詳
細な説明するための放射エネルギーの実測値を示すグラ
フ、第８図、第９図及び第１０図はそれぞれ本発明のス
ラグ流出検知装置の他の実施例の構成を示す模式図、第
１１図乃至第１４図は従来技術の説明図である。 ｌ・・・レードル　　２・・・ｉｌｌ　　　４・・・タ
ンデイツシュ　　５・・・溶鋼流　　９・・・ＣＣＤカ
メラ　　１０・・・スラグ　　１２・・・信号処理装置
　　１３・・・モニタ１５・・・スプラッシュ　　１６
・・・警報装置　　１９・・・オペレータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融金属流中にスラグが含まれていることを検知す
   る方法において、 前記溶融金属の幅方向放射エネルギー分布 を測定し、測定結果の内の連続する最大幅部分を溶融金
   属流の径として検出し、 前記溶融金属流の径の幅及びその積分値を 経時的に測定し、 両者の値の増大が検出された場合にスラグ が流出したと判定することを特徴とするスラグ流出検知
   方法。 ２、溶融金属流中にスラグが含まれていることを検知す
   る装置において、 前記溶融金属の幅方向放射エネルギー分布 を測定する手段と、 該手段により得られた測定結果の内の連続 する最大幅部分を溶融金属流の径として検出する手段と
   、 該手段により検出された溶融金属流の径の 幅及び積分値を経時的に測定する手段と、 該手段により測定された両者の値が所定値 以上に増大した場合にスラグが流出したと判定する手段
   と を備えたことを特徴とするスラグ流出検知 装置。