JPH03138059A - 連続鋳造の拘束性ブレークアウト予知方法 - 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］ 本発明は連続鋳造において発生しうる拘束性ブレークア
ウトの予知に関する。

［従来の技術］ 連続鋳造において発生するブレークアウトには様々な種
類のものがあるが、拘束性ブレークアウトに関しては、
操業条件に表面上は何ら変化がない場合にも突然発生す
るので、それの予知及び予防は難しい。即ち、拘束性ブ
レークアウトは、溶鋼が凝固して形成されるシェルの一
部分が、０型に固着し、それがひきちぎられて発生する
ものと考えられており、実際にブレークアウトに至るま
で、外観上の変化はない。

拘束性ブレークアウトを予知する方法は、例えば、特公
昭６３−４７５４５号公報に開示されている。この方法
では、鋳型に埋設された複数の熱電対によって、鋳型各
部の温度を測定し、１つの熱電対の検出温度が、それの
平均検出温度より一担上昇し、続いて下降した場合に、
隣接する他の熱電対によっても同様な温度変化パターン
が検出された時に、それをブレークアウトの可能性あり
とみなしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら従来の拘束性ブレークアウト予知方法では
、予知精度が比較的低く、実際にブレークアウトが生じ
ない場合にも、それをブレークアウトと誤認識する可能
性が高い。

連続鋳造において拘束性ブレークアウトの発生が予知さ
れた場合には、それを防止するために、直ちに鋳造鋼の
引き抜きを停止しなければならない。しかし、−時的な
鋳造鋼の引き抜き停止は、鋳造鋼の部分的な材質変化を
伴なうので、引き抜き停止による形成された部分は製品
にすることはできず１歩留りの低下を伴なう。従って、
ブレークアウトの誤認識の可能性が高いと、必要以上に
歩留り低下を助長することになる。

そこで本発明は、連続鋳造における拘束性ブレークアウ
ト予知方法の予知精度を高め、ブレークアウトを未然に
防止すると同時に、歩留りの低下を防止することをｉＩ
題とする。

［１１題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明の第１の態様におい
ては、連続鋳造設備の鋳型壁の互いに異なる位置に埋設
された複数の温度検出手段によって検出される各位置の
温度を監視し、拘束性ブレークアウトを予知する方法に
おいて： 第１位置、該第１位置に対して上方の第２位置。

及び前記第１位置に対して横方向の第３位置、の各々に
ついて少なくとも検出温度の上昇パターンの検出の有無
を識別し；前記第１位置、第２位置及び第３位置の全て
で上昇パターンが検出された時に；検出温度に所定の変
化パターンが現われる時間について前記第１位置と第２
位置との間の時間差Ｔ１２を検出し；検出温度に所定の
変化パターンが現われる時間について前記第１位置と第
３位置との間の時間差Ｔ１３を検出し；前記時間差Ｔ１
２及びＴ１３が、それぞれ、Ｕ造銅の引抜き速度と各温
度検出位置間の距離に応じた所定の時間範囲内にある場
合に、ブレークアウトを予知する。

また、上記ａ題を解決するために、本発明の第２の態様
においては、連続鋳造設備の鋳型壁の互いに異なる位置
に埋設された複数の温度検出手段によって検出される各
位置の温度を監視し、拘束性ブレークアウトを予知する
方法において：第１位置、該第１位置に対して上方の第
２位置。

及び前記第２位置に対して横方向の第３位置、の各々に
ついて少なくとも検出温度の上昇パターンの検出の有無
を識別し；前記第１位置、第２位置及び第３位置の全て
で上昇パターンが検出された時に；検出温度に所定の変
化パターンが現われる時間について前記第１位置と第２
位置との間の時間差Ｔ１２を検出し；検出温度に所定の
変化パターンが現われる時間について前記第１位置と第
３位置との間の時間差Ｔ１３を検出し；前記時間差Ｔ１
２及びＴＩ３が、それぞれ、鋳造鋼の引抜き速度と各温
度検出位置間の距離に応じた所定の時間範囲内にある場
合に、ブレークアウトを予知する。

［作用コ 本発明においては、拘束性ブレークアウトに先立って呪
われる鋳造鋼温度の異常変化の位置分布パターンが７字
状もしくはＵ字状になること、及びその位置分布が（一
般に下方に）移動することに注目している。これらの両
方の条件が満たされる場合にそれをブレークアウトとし
て予知すると、非常に精度の高い予知ができる６ 即ち第１の態様では、鵡準点（第１位置）、靭準点の上
方向の点（第２位置）及び基準点の横方向の点（第３位
置）の王者について温度上昇パターンの検出を行ない、
これによって位置分布パターンを識別し、更に温度変化
パターンの現われる時間差を、第１位置と第２位置との
間、ならびに第１位置と第３位置との間で測定し、これ
らの時間差を識別することによって、異常温度分布の移
動状態の検出と、位置分布パターンの検出精度の向上を
計っている。

第２の態様では、第１の態様の第３位置として。

第２位置の横方向の点を利用している。その他は第１の
態様の場合と同様である。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の、図面を参照した
実施例説明により明らかになろう。

［実施例］ 第５ａ図に、連続鋳造で使用される鋳型の外観を示す、
この鋳型の壁内部には冷却水の通路が形成されており、
冷却水によって鋳型内の溶鋼を冷却するようになってい
る。この鋳型に注入される溶鋼は、冷却の進行に伴なっ
て鋳型内で徐々に凝固しながら、鋳型の下方からゆっく
りと一定の速度で引き抜かれる。鋳造幅は成品の仕様に
よって異なるが、この例では最大の鋳造幅は２２２ｃｍ
である。

次に、拘束性ブレークアウトが発生する場合のプロセス
の進行状況を、第６図を参照しながら説明する。なお第
６図において、プロセスは（１）−（２）　−（３）　
−（４）　−（５）の順で進行する。

鋳型（モールド）Ｅ内の溶鋼は、冷却を受ける鋳型の内
壁に沿った部分から順次に凝固し、シェルＢを形成する
。シェルＢは鋳型の下方から引き抜かれるので、下方に
向かって進行し、下に進むに従って成長しそれの厚みが
大きくなる。シェルＢと鋳型Ｅとの間にはパウダーと呼
ばれる介在物が存在するので、シェルＢは鋳型Ｅの壁面
と分離されているが、メニスカスＦの近傍では、時とし
てシェルの一部分Ａが鋳型Ｅに固着する場合がある。鋳
型Ｅに固着したシェルは、拘束され動かなくなるので、
シェルＢを下から引き抜く力を与えると、シェルが途中
から破断し、一部のシェルＡが鋳型壁に固着したまま、
他の部分のシェルＢは下側に進行する（１）。

シェルの破断によって形成された開口部（ＡとＢの間）
では、溶鋼が直接、鋳型壁に接触し急激に冷却されるの
で、その部分に新しいシェルＣが形成される（２）。

新しいシェルＣは、下側のシェルＢと上側の拘束された
シェルＡの両者に固着するが、下側のシェルＢが下方に
移動するので、厚みの小さい新しいシェルＣはその力に
よって引きちぎられ、下方のシェルＢに固着した部分Ｃ
ａと上側のシェルＡに固着した部分ｃｂとに分かれる（
３）。

分離したシェルＣａ　−Ｃｂの間には再び溶鋼が侵入し
て鋳型壁と接触し、冷却されて新しいシェルを形成し、
そのシェルが再び引きちぎられる。

これらのプロセスが繰り返される（４）。

新しいシェルが形成される位置は、しだいに鋳型の下方
に移動する。その位置が鋳型Ｅの下端に達するとブレー
クアウトが生じる（５）。

鋳造中に拘束性ブレークアウトを生じたスラブの外観を
第７図に示す。第７図を参照すると、拘束性ブレークア
ウトを生じた部分は、略Ｖ字形を形成していることが分
かる。ブレークアウトを生じる部分は、シェルの厚みが
非常に薄いので、鋳型壁における温度は、通常よりも高
くなる。このような異常温度上昇を生じる部分（シェル
の厚みの薄い部分）は徐々に下方に移動する。

そこでこの発明においては、鋳型の各位置で温度を測定
し、異常な温度上昇が発生した部分に注目し、それの位
置分布を識別するとともに、それが下方へ所定の速度で
進行するか否かを識別することによって、拘束性ブレー
クアウトの予知を行なっている。

この実施例においては、第５ｂ図及び第５ｃ図に示すよ
うに、鋳型の４面の各々に多数の熱電対ＴＣを埋設しで
ある。具体的には、コンスタンタンで構成されるロンド
を先端以外を絶縁材で被覆し、それを鋳型を構成する銅
板上の各位置に形成した穴に挿入し固着しである。各々
の熱電対から得られる電気信号を処理することによって
、各部の温度を測定できる。

本発明の方法においては、異常温度の位置分布パターン
を識別するために１次に詳細に説明するように、基準点
、上方向関連点、横方向関連点。

及び上方向横関連点、の４種類の点について注目してい
る。但し、実際にブレークアウトの識別に使用するのは
、基準点、上方向関連点、及び横方向関連点の３点と、
基準点、上方向関連点、及び上方向横関連点の３点、の
いずれか一方である。

次に各々の注目点について説明する。

基準点： 基準点の必要条件としては、 （ａ）場面レベル影響域でないこと （ｂ）エアギャップ発生域でないこと （ｃ）鋳片幅より内側にあること （ｄ）その点に対して、上方向関連点と横方向関連点、
又は上方向関連点と上方向横関連点が存在しうろこと があり、この例では第２ａ図に示す領域ＡＲＩ内の熱電
対の位置が基準点の必要条件を満足している。

基準点の識別条件（十分条件）は次の第（１）式で表わ
される（第２ｂ図参照）。

Ｔ　　ｂ　（ｔ）−Ｔ　　ｂ　　ａ　　（ｔ’）　　　
≧　　　Ｔｓ　　　　　　　”・　（１）Ｔ　ｂ　（ｅ
）　：　　今回の検出温度（瞬時値）Ｔｂａ（ｔ’）ニ
ー周期（２秒）前の移動平均温度Ｔｓ：温度偏差のしき
い値 移動平均温度は、各時点で、過去ｎ点で検出された瞬時
値温度全体の平均値として求められる（この例ではｎ＝
１６：３２秒間の平均）。

第２ｂ図に示す各々の位置の熱電対の検出温度が、上記
基準点の条件を満足した場合には、その各々を基準点と
みなし、その状態を検出時（Ｔ　ｂｏ）から所定時間（
Ｔｂｈ：２８秒間）の間、記憶し保持する。

上方向関連点： 上方向関連点の必要条件としては、 （ａ）場面レベル影響域でないこと （ｂ）エアギャップ発生域でないこと （ｃ）鋳片幅より内側にあること （ｄ）その点に対して、基準点が存在し、かつ横方向関
連点又は上方向横関連点が存在しうろこと （ｅ）基準点に対する横方向の広がり角（第３ａ図のθ
）が５５度以内の範囲にあること、但し実際の熱電対の
配列数の制約により、２段目の熱電対が基準点になる場
合は、基準点の真上の位置に対する両隣りの位置は条件
を満たすものとする。

各点が上記（ａ）〜（ｅ）の全ての条件を満足する場合
には、次の第（２）　、　（３）　、　（４）式に示す
全識別条件（十分条件）をチエツクする（第３ｂ図参照
）。

Ｔ　　ｒ　　（１：、）　−Ｔ　　ｒ　　ａ　　（ｔ’
）　　　≧　　　Ｔｓ　　　　　　　”・　（２）（Ｔ
　ｒ　（ｔ）−Ｔ　ｒ　（ｔ’））／　２　＜　ｂ　　
−（３）ｔｒｌ−ｔｒＯ：５ｃ　　　　　　　　・・・
（４）Ｔ　ｒ　（ｔ）　：　　今回の検出温度（瞬時値
）Ｔ　ｒ　（ｔ″）：　前回の検出温度（瞬時値）Ｔｒ
ａ（ｔ’）ニー周期（２秒）前の移動平均温度ｔｒｌ　
：　　第（３）式の条件を満足した時ｔｒ□：　　第（
２）式の条件を満足した時す、ｃ：　　定数 第（３）、（４）式は第（２）式を満足した後に限る第
（３）式は所定時間継続的に条件を満たすこと前記（ａ
）〜（ｅ）の必要条件と第（２）　、　（３）　、　（
４）式の全てを満足した場合に、その点を上方向関連点
とみなす。上方向関連点を検出した場合には、その状態
を所定時間記憶し保持する。

横方向関連点： 横方向関連点の必要条件としては。

（ａ）その点に対して、基準点が存在すること（ｂ）基
準点の両隣りの、少なくとも一方の位置であること がある。これらの必要条件を満足する点（第４ａ図参照
）については、次の識別条件（十分条件）をチエツクす
る（第４ｂ図参照）＃ Ｔｗ（ｔ）−Ｔｗ　　ａ　　（ｔ’）　　　≧　　Ｔ８
　　　　　　　・・・　（５）（Ｔｗ（ｔ）−Ｔｗ（ｔ
’））／　２　＜　ｂ　　・・・（６）ｔｔｙｌ−ｔｗ
（Ｉ　　Ｓ　　ｃ　　　　　　　　１・（７）Ｔｗ（ｔ
）：　　今回の検出温度（瞬時値）Ｔｗ（ｔ’）：　　
前回の検出温度（瞬時値）Ｔｗａ（ｔ、’）ニー周期（
２秒）前の移動平均温度ｔ％１１＝　　第（６）式の条
件を満足した時ｔｗｏ：　　第（５）式の条件を満足し
た時す、ｃ：　　定数 第（６）　、　（７）式は第（５）式を満足した後に限
る第（６）式は所定時間継続的に条件を満たすこと前記
（ａ）、　（ｂ）の必要条件と第（５）　、　（６）　
、（７）式の全てを満足した場合に、その点を横方向関
連点とみなす、横方向関連点を検出した場合には、その
状態を所定時間（ｔ％ｉｈ）記憶し保持する。

上方向横関連点： 上方向横関連点の必要条件としては。

（、）上方向関連点が存在すること （ｂ）上方向関連点の両隣りの、少なくとも一方の位置
であること がある。これらの必要条件を満足する点（第４ａ図参照
）については１次の識別条件（十分条件）をチエツクす
る（第４ｃ図参照）。

Ｔ　ｕ　（ｔ）−Ｔ　ｕ　ａ　（ｔ’）　　≧　Ｔｓ　
　　　・＝（８）（Ｔｕ（ｔ）　−Ｔｕ（ｔ’））／　
２　　＜　　ｂ　　　　　　−（９）ｔｕｌ−ｔｕ□　
　≦　０　　　　　　１・（１ｏ）Ｔ　ｕ　（ｔ）　：
　　今回の検出温度（瞬時値）Ｔｕ（ｔ’）：　　前回
の検出温度（瞬時値）Ｔｕａ（ｔ’）ニー周期（２秒）
前の移動平均温度ｔｕ１　：　　第（９）式の条件を満
足した時ｔｕ□：　　第（８）式の条件を満足した時す
、ｃ：　　定数 第（９）　、　（１０）式は第（８）式を満足した後に
限る第（９）式は所定時間継続的に条件を満たすこと前
記（ａ）、　（ｂ）の必要条件と第（８）　、　（９）
　、　（１０）式の全てを満足した場合に、その点を横
方向関連点とみなす、横方向関連点を検出した場合には
、その状態を所定時間（ｔｕｈ）記憶し保持する。

なお上記各点の検出にあたっては、鋳型上の互いに異な
る面についても、それらを展開し連続しているものとみ
なして考える。従って例えば、基準点がＬ面に存在し、
横方向関連点がＥ面に存在することもある。

次に、ブレークアウトの予知方法について説明する。ブ
レークアウトを予知する条件としては、次の２通りがあ
る。

条件１： （Ａ）少なくとも１つの基準点が存在すること（Ｂ）　
（Ａ）の基準点に対する上方向関連点が少なくとも１つ
存在すること （Ｃ）　（Ａ）の基準点に対する横方向関連点が少なく
とも１つ存在すること （Ｄ）　　（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の各点が、次の（１
）、（２）の条件を共に満足すること （１）基準点と上方向関連点の間のシェル破断点（異常
温度検出点）の進行時間が規定範囲内、即ち次の第（１
１）式を満足すること。

（２）基準点と横方向関連点の間のシェル破断点（異常
温度検出点）の進行時間が規定範囲内、即ち次の第（１
２）式を満足すること。

ＵＬＩ≧　ｔｂｏ−ｔｒｏ≧　ＬＬｌ　　・・・（１１
）ＵＬ２≧　ｔｂｏ−ｔｗｏ≧　ＬＬ２−・（１２）Ｕ
　Ｌ　１　＝　Ｌｂｒ／　Ｃａ１・ｖｚ（ｔｂｏ））Ｌ
　　Ｌ　　１　＝　　Ｌｂｒ／　（ａｔ　・Ｖｚ（ｔｂ
ｏ））Ｕ　Ｌ　２　　＝　Ｌｂｗ／　（ａａ　　・Ｖｚ
（ｔｂｏ））Ｌ　Ｌ　２　＝　Ｌｂｔｙ／　（ａａ　・
Ｖｚ（ｊｂｏ））Ｌｂｒ：基準点−上方向関連点の距離 Ｌｂ％１：基準点−横方向関連点の距離８１〜ａ４：定
数Ｃａ１＜ａ□ｅ　ａ３　＜ａｔ　）ｔ　ｂｏ　：第（
１）式の条件を満足した時刻ｔ　ｒｏ　：第（２）式の
条件を満足した時刻ｔ　ｖｏ　：第（５）式の条件を満
足した時刻Ｖｚ（ｔ、ｂｏ）　：　ｔ　ｂｏの時のスラ
ブ引抜き速度条件２： （Ｅ）少なくとも１つの基準点が存在すること（Ｆ）　
（Ｅ）の基準点に対する上方向関連点が少なくとも１つ
存在すること （Ｇ）　（Ｆ）の上方向関連点に対する上方向横関連点
が少なくとも１つ存在すること （＋１）　　（Ｅ）　、　（Ｆ）　、　（Ｇ）の各点が
、次の（１）、（２）の条件を共に満足すること （１）基準点と上方向関連点の間のシェル破断点（異常
温度検出点）の進行時間が規定範囲内、即ち前記第（１
１）式を満足すること。

（２）上方向関連点と上方向横関連点の間のシェル破断
点（異常温度検出点）の進行時間が規定範囲内、即ち次
の第（１３）式を満足すること。

ＵＬ３≧　ｔｒｏ−ｔｕｏ≧　Ｌ、＋３　　・−（１３
）Ｕ　　＋３　　＝　　Ｌｒｕ／（ａｓ　　・Ｖｚ（ｔ
、ｂｏ））Ｌ　　＋３　　＝　　Ｌｒｕ／　（ａｓ　　
・Ｖｚ（ｔｂｏ））Ｌｒｕ：上方向関連点−上方向横関
連点の距離ａ５　ｙ　ａ６　：定数（ａｓ　＜ａｓ　）
ｔ　ｕｏ　：第（８）式の条件を満足した時刻上記条件
１及び条件２のいずれか一方についてそれが満たされる
場合、それを拘束性ブレークアウトとして予知すること
ができる。即ち、拘束性ブレークアウトが生じる過程に
おいては、鋳型壁に沿って形成されろシェルに部分的な
破断部が生じ、その部分に対向する鋳型壁では、それ以
前に比べて異常に温度が上昇する。この異常温度上昇が
生じる部分は、第７図に示すスラブの形状から明らかな
ように、７字もしくはＵ字型の位置分布パターンを形成
するにの位置分布パターンが。

第６図に示すように、次第に下方に進行する場合に、拘
束性ブレークアウトが生じる。

互いに異なる位置の少なくとも３点、即ち、前述の基準
点、上方向関連点、及び横方向関連点、もしくは基準点
、上方向関連点、及び上方向横関連点において、異常温
度上昇の有無とそれが生じろタイミングのずれを識別す
ることによって、それが拘束性ブレークアウトに関連す
る位置分布パターンか否かを判定できる。また、各点間
で異常温度上昇が生じるタイミングのずれと各点間の距
離から、シェル破断領域の移動速度を検出し、それが拘
束性ブレークアウトに関連するものが否かを判定できる
。

実際には、拘束性ブレークアウトが生じる場合、各計測
点における温度変化は第１図に示すようなパターンにな
る。

［効果］ 以上のとおり本発明によれば、互いに位置の異なる３種
類の点において異常温度上昇の有無を検知し、異常温度
上昇を検知した場合に、各点間の異常温度上昇発生タイ
ミングのずれに基づいて、シェルの破断部の位置分布パ
ターンの識別と、それの進行速度の識別を行ない、それ
らの結果に基づいて拘束性ブレークアウトの予知を行な
うので。

極めて精度の高い予知ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、拘束性ブレークアウト発生時の各点の温度変
化を示すタイミングチャートである。 第２ａ図、第３ａ図、及び第４ａ図は、それぞれ、基準
点、上方向関連点、及び横方向関連点と上方向横関連点
になりうる、各計測点の一例を示す鋳型上の熱電対配列
の模式図である。 第２ｂ図、第３ｂ図、第４ｂ図及び第４ｃ図は、各点の
異常温度上昇時の温度変化を示すタイミングチャートで
ある。 第５ａ図、第５ｂ図及び第５ｃ図は、それぞれ実施例の
仙型の外観を示す斜視図、正面図及び側面図である。 第６図は、拘束性ブレークアウトの発生プロセスを示す
縦断面図である。 第７図は、拘束性ブレークアウトを生じたスラブの外観
を示す斜視図である。 ＴＣ：熱電対 ＡＲＩ：基準点になりつる範囲 ｔｂｏ　−ｔｒｏ：　　（Ｔ　１２） ｔｂｏ　−ｔｌｌｏ：　　（Ｔ　Ｉ　３）ｔｂｏ　−ｔ
ｕｏ：　　（Ｔ　１３）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造設備の鋳型壁の互いに異なる位置に埋設
   された複数の温度検出手段によって検出される各位置の
   温度を監視し、拘束性ブレークアウトを予知する方法に
   おいて： 第１位置、該第１位置に対して上方の第２位置、及び前
   記第１位置に対して横方向の第３位置、の各々について
   少なくとも検出温度の上昇パターンの検出の有無を識別
   し；前記第１位置、第２位置及び第３位置の全てで上昇
   パターンが検出された時に；検出温度に所定の変化パタ
   ーンが現われる時間について前記第１位置と第２位置と
   の間の時間差Ｔ１２を検出し；検出温度に所定の変化パ
   ターンが現われる時間について前記第１位置と第３位置
   との間の時間差Ｔ１３を検出し；前記時間差Ｔ１２及び
   Ｔ１３が、それぞれ、鋳造鋼の引抜き速度と各温度検出
   位置間の距離に応じた所定の時間範囲内にある場合に、
   ブレークアウトを予知する、連続鋳造の拘束性ブレーク
   アウト予知方法。
2. （２）連続鋳造設備の鋳型壁の互いに異なる位置に埋設
   された複数の温度検出手段によって検出される各位置の
   温度を監視し、拘束性ブレークアウトを予知する方法に
   おいて： 第１位置、該第１位置に対して上方の第２位置、及び前
   記第２位置に対して横方向の第３位置、の各々について
   少なくとも検出温度の上昇パターンの検出の有無を識別
   し；前記第１位置、第２位置及び第３位置の全てで上昇
   パターンが検出された時に；検出温度に所定の変化パタ
   ーンが現われる時間について前記第１位置と第２位置と
   の間の時間差Ｔ１２を検出し；検出温度に所定の変化パ
   ターンが現われる時間について前記第１位置と第３位置
   との間の時間差Ｔ１３を検出し；前記時間差Ｔ１２及び
   Ｔ１３が、それぞれ、鋳造鋼の引抜き速度と各温度検出
   位置間の距離に応じた所定の時間範囲内にある場合に、
   ブレークアウトを予知する、連続鋳造の拘束性ブレーク
   アウト予知方法。