JPH0360852A - オンライン鋳片の表面欠陥検出方法 - 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、鋳片の表面欠陥を鋳造中にオンラインで検知
する連Ｖｔ鋳造におけるオンライン鋳片の表面欠陥検出
方法に関するものである。

〈従来の技術〉 連続鋳造時において生しる不具合のうち、特に典型的な
例として炭素含有量が０．０８〜０．１６％のいわゆる
中炭素鋼においては、鋳造時の凝固過程において包晶反
応を伴うため変態収縮による鋳片表面の縦割れやコーナ
一部のカギ割れ、デイプレッション等を発生しやすく、
連鋳での高速安定鋳造が困難であり、大きな問題となっ
ている。そこで、従来は鋳片を目視観察するか他の検査
方法により鋳片の表面欠陥の発生を検出していたが、こ
のような方法では検査に多くの時間や人手を要し、表面
欠陥を発見したときにはすでに多量の鋳片が製造されて
しまっており、これらの鋳片の手入れが必要となるとと
もに物流が非常に？Ｊｔ雑になる。

このような、これまでの欠点を解消するものとして、例
えば特開昭６２−１９２２４３号公報に開示された「連
続鋳造時における鋳片Ｍ割れの検出方法Ｊがある。これ
はモールドにＭ電対を複数個埋設して温度を測定し、測
定各点で温度変化量を求め、この変化量が所定値を超え
るか否かにより縦割れ発生の存否を検出するものである
。

実験により上記提案のｍ能を確かめるために、モールド
壁に複数個の熱電対を埋設して温度を測定し、各点での
温度変化量を経時的に求め、鋳片表面性状との関係を調
査したところ、非常に大きな縦割れについてはある程度
検出できるが、微細な縦δりれについてはほとんど検出
できなかった。

そこで、連続鋳造モールドの幅方向各点での温度または
熱流束を計測し、温度または熱流束分布を観察し、該温
度または熱流束分布の経時変化をもとに、鋳片の表面欠
陥の有無を判定することを検討した。この場合の変化検
出手段としては、モールドの幅方向各点での各隣りの計
測点との温度または熱流束の差に士の符号を与え、この
符号の並び方、または温度または熱流束の低い方からの
順序の変化をもとにオンラインで検出するか、あるいは
温度または熱流束分布の経時変化を、各計測点分布の極
小点の変化をもとにオンラインで検出する方法である。

前記の方法は、モールド幅方向の温度分布または熱流束
分布が径間的にほとんど変化しない場合には鋳片の表面
欠陥がなく良好と判定し、経時的に大きく変化する場合
には鋳片の表面欠陥が有り不良と判定するものである。

従って温度分布や熱流束分布の経時的変化程度と表面欠
陥程度とがよく対応するという前提のもとに分布変化を
指標として温度または熱流束の低い方からの１９１位の
経時変化や極小点の経時変化などにより鋳片゛表面欠陥
の有無を判定しようとするものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 前記モールド幅方向の温度分布または熱流束分布の順位
の変化または極小点の経時変化に基づく検出方法は、モ
ールド幅方向の分布に関する情報のうち順位の変動や極
小点の変動のみに集約するため情報量が少く鋳片の表面
欠陥有無を正確に検出できない場合があり、表面欠陥検
出率が低いという問題点のあることが判明した。

すなわち、第６図（ａ）は鋳片表面欠陥を発生しなかっ
た場合のモールド幅方向における熱流束分布の経時変化
を示したものであり、この場合には大きな経時変化を伴
うことなく（イ）の分布状態から（ロ）の分布状態に推
移している。これに対して第６図（ｂ）は鋳片表面欠陥
が発生した場合の熱流束分布の経時変化を示したもので
あり、この場合には（イ）の分布状態から〈口）の分布
状態に大きな変化を伴って経時変化している。

しかし、第６図の（ａ）と（ｂ）とを比較すると両者の
極小点位置はｌ→１と両者共に同じであり、しかも表面
欠陥のない鋳片の熱流束分布（イ）→（ロ）にも小さな
変化が生じており、熱流束分布の低い方からの順位は第
６図（ａ）かられかるように４→５．２→３．３→２．
５→４の４箇所で順位が変化している。一方、表面欠陥
が発生した鋳片の熱流束分布（イ）→（ロ）についても
熱波束分布の低い方からの順位は第６図（ｂ）示すよう
に６→２．４→５．２→４．５→６の４箇所であること
がわかる。

結果的には、第６図（ｂ）に示すように熱波束分布に大
きな経時変化があって表面欠陥の発生した鋳片の指標が
表面欠陥のない鋳片の指標〔第６図（ａ）〕と同じにな
るため表面欠陥のない鋳片に表面欠陥有りと誤判断して
しまうといった問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
のであってモールド幅方向の温度分布あるいは熱流束分
布のバランスの経時変化を検知する方法を改良すること
により、鋳片表面のカギ割れ、デイブレラシラン等も含
めた表面欠陥をオンラインで検出することを目的として
いる。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明は、連続鋳造モールドの幅方
向各点での温度または熱流束を計測し、温度または熱流
束分布を監視し、該温度または熱波束分布の経時的変化
をもとに、鋳片の表面欠陥の有無を判定するに際し、前
記温度または熱流束分布の経時変化を温度または熱流束
の低い方からの順位、あるいは高い方からの［［位を割
当て、該割当て順位の変動に基いて鋳片の表面欠陥発生
を予知し、当該発生予知時の順位変動量を順位変動量の
２乗和として指標化し、得られた指標値と予め定めた基
準指標値とを比較することにより鋳片の表面欠陥を検出
することを特徴とするオンライン鋳片の表面欠陥検出方
法を提ｆＪ（するものであるく作用〉 本発明は、上記のような構成とすることによって得られ
た知見、即ち、鋳片に表面欠陥がない場合、モールド幅
方向における温度分布あるいは熱波束分布は時間的変化
が認められないのに対し、表面欠陥発生時には前記分布
が時間的に大きく変化することに基づくものである。す
なわち、温度または熱流束分布の経時的変動により鋳片
表面欠陥発生を予知し、当該発生予知時の温度または熱
流束分布の低い方からの順位あるいは高い方からの順位
による変動量の２乗和を指標とし、得られた指標値が基
準指標値より大きければ表面欠陥発生、小さければ表面
性状良好と判断することで鋳造中にオンラインで鋳片の
表面性状を検出することが可能である。

〈実施例〉 以下、この発明を図１表等を参照して説明する。

第１図は実施例における連続鋳造用モールドを斜視図で
示したものである。このモールドの銅板１には、その幅
方向メニスカス部に温度測定器としての熱電対２を埋め
込み、熱電対２の熱起電力を温度に対応する電気信号に
変換器３で変換し、演算器４に取り込む。

この信号は一定周３１Ｊ］　＜例えば１秒毎）で取り込
まれる。そしてモールド銅板ｌの幅方向の温度分布ある
いは熱波束分布を演算器４で計算し、ＣＲＴ５の画面に
出力する。但し、ＣＲＴ５０画面出力時にはモールド銅
板ｌの幅方向での温度または熱流束をスプライン関数で
補間している。また熱流束計算の場合には、深さを考え
て更にもう１本づつ熱電対２゛を埋め込み、その温度差
をもとに計算する。第２図に実験時の測温点と熱電対位
置を示す、熱電対はＣＡ熱電対（ｌａｗφ、シース長さ
１．５　ｍ、耐熱タイプ補償導線）を使用、また熱電対
番号のうち、奇数のものは表面から５ｍの位置に、偶数
のものは１５■の位置に埋め込んだものである。

各熱電対は、モールド上部より１５０−の位置にある。

また深さ方向に埋め込んだ２本の熱電対２゜２′の温度
差をもとに熱流束ｑを各点で一定周期で計算する。すな
わち、 ｑ＝ｋＸ下Ｘ（Ｔｔ　　Ｔ＊□） 但し、！−１，３，・−２１ ここで、ｑ＝熱流束（ｋｃａｌ　ｊ！　／　ｒｒｒ　ｈ
）ｋ：銅板モールド熱伝導係数 （ｋｃａｌｊ！／ｍｈ　ｋ） ０１本の熱電対の深さの差（ｍ） 第３図は、熱流束９をモールド幅方向の各点で計算し、
その値をスプライン関数で補間したグラフを示す、この
ようなグラフによって前記の温度ないし熱流束分布を調
査する。

第４図は、上記のような測定結果が同図（ａ）において
（イ）の分布状態から４秒後に（ロ）の分布状態に変化
した場合には鋳片の表面欠陥を予知し、同図（ｂ）の（
イ）、（ロ）の如く変化しない場合は表面欠陥は発生し
ないと予知される。

この際の分布の変化状態を知る検出手段としては、第５
図（ａ）に示すように温度の低い順または熱流束の低い
順に番号を付し、この番号の並び方の順序が第５図（ｂ
）の（イ）→（ロ）のように大幅に変動したことによっ
て表面欠陥の発生が予知される。

しかし、これだけの手順では前述第６図（ａ）、（ト）
に基づいて説明したように鋳片表面欠陥を発生しなかっ
た場合と鋳片表面欠陥の判別ができないときがある。

そこで本発明では、順位の変動が３〜４箇所以上あった
場合に、鋳片表面欠陥の発生の危険性を予知し、当該予
知時の温度または熱流束分布の低い方からの順位による
変化量の２乗和を指標とし、得られた指標値が基準指標
値より小さければ鋳片表面性状良好と判定し、大きけれ
ば鋳片表面欠陥発生有りと判定するものである。このよ
うにすることによって演算器４により第６図（ａ）で示
す鋳片表面欠陥発生なしの場合の順位変動量（第６図（
Ｃ）参照）と第６図（ｂ）で示す鋳片表面欠陥発生有り
の場合の順位変動量（第６図（イ）参照１とを順位変動
量の２乗和として求め、これを指標値とすることによっ
て鋳片表面欠陥の有無を明ｉｎに判別することが可能に
なる。

すなわち鋳片表面欠陥発生のない場合の順位変動量の２
乗和は下記の通りとなる。

Δ＝（６−６戸→−（５−７１）”＋（３−２）”＋（
１−１）’＋（２−３）”＋（４−５）”＝４また鋳片
表面欠陥が発生した場合の順位変動量の２乗和は下記の
通りである。

Δ−（２−６）”−［５−、ｉ）”＋（４−２）”＋（
１−１）”＋（３−３）”十（６−５）’＝２２前記の
ように本発明ではモールド銅板ｌの幅方向における温度
または熱流束分布の経時変化による温度または熱流束の
低い方からの順位を割当て、該順位の変動に基づいて鋳
片の表面欠陥を予知するだけにとどまらず、当該表面欠
陥の発生予知時における順位変動量を順位変動量の２乗
和として指標化する。

演算器４によって求められた順位変動量の２乗和が大き
かった場合には鋳片表面欠陥発生有りと判定し、小さか
った場合には鋳片表面欠陥無しと判定し、これをＣＲＴ
５に表示させる。このようにすることによって順位の変
動だけでは把握できなかった鋳片表面欠陥発生の有無に
よる温度または熱流束分布の経時変化の違いが大きな差
として把握され、誤認することなく鋳片表面欠陥の発生
をオンラインで精度よく検知することができる。

基準指標としてのしきい値は許容される誤検出率等によ
って変化するが、通常、順位変動量の２乗和が１５ない
し２０以上の場合に、鋳片表面欠陥発生有りと判定すれ
ばよいことが分かった。

なお前記実施例では、温度または熱流束の低い方からの
順位を割当てる場合について説明したが順位の高い方か
らの順位を割当てても同様にして鋳片の表面欠陥発生の
有無を判定できるのは云うまでもない。

前記のようにして、演算器４によって順位変動量の２乗
和を指標として、温度または熱流束分布の経時変化を監
視し、得られた指標値がしきい値（基準指標値）を超え
た場合には、例えば警ＩＩ器によりアラームを発する。

監視によりアラームが鳴ったら鋳片表面欠陥発生と判断
し、鋳造速度を高速（例えば１．７ｍ／５ｉｎ）から低
速（例えば１．１ｍ／ｗ＋ｉｎ）に減速し、モール（゛
銅板Ｉの幅方向における温度または熱流束分布の経時的
変動を安定化させる。かくして、分布の変動が治まつこ
とを演算器４によって確認したら、再び鋳造速度を増し
、定常操業に復帰させる。

次に第１表に従来法と本発明による表面欠陥発生率、ブ
レークアウト発生率および平均鋳込速度をそれぞれ半年
間の平均で比較して示している。

第１表 〈発明の効果〉 第１表に示すように本発明によれば表面欠陥発生率は７
％から１％へと激減すると共に、表面欠陥起因のブレー
クアウトも減少するといった効果が得られた。

さらに、表面欠陥をオンラインで検出することもできる
ため、表面欠陥検出時に直ちに適切なアクションを採る
ことにより欠陥の進展を卯制し、表面性状の検査工程、
物流の簡素化を図ることも可能である。また、安定鋳造
による現在以上の高速鋳造も可能と考えられることから
、本発明の意義は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明構成の模式図、第２図は連鋳モールドへ
の熱電対の埋め込み位置の実施例を示す図、第３図は熱
流束分布をスプライン関数で補間したグラフ、第４図（
ａ）は表面欠陥のある場合の熱流束の分布変化を示し、
同図（ｂ）は表面欠陥のない場合の熱流束分布の変化し
ない状態を示すグラフ、第５図はモールド幅方向におけ
る温度または熱流束の低い順に番号を付したもので同図
（ａ）はその分布を示し、同図（ｂ）はその番号の変動
を示した図、第６図はモールド幅方向における温度また
は熱流束の低い順に番号を付したもので、同図（ａ）は
鋳片表面欠陥発生がない場合の分布変動を示し、同図（
ｂ）は鋳片表面欠陥発生のある場合の変動を示す図、同
図（Ｃ）および（ｄ）はそれぞれ同図（ａ）および（ｂ
）の変動量を示す図である。 １・・・モールド銅板、　　２．２′・・・熱電対、３
・・・変換器、　　　　　４・・・演算器、５・・・Ｃ
ＲＴ。 特許出廓人 川崎製鉄株式会社 りＴ 図 ３２４ （（７） ζＣ） 閃 （ｂ＞ モールド幅方向 Ｃｄ） 変動量） ４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　連続鋳造モールドの幅方向各点での温度または熱流束
   を計測し、温度または熱流束分布を監視し、該温度また
   は熱流束分布の経時変化をもとに、鋳片の表面欠陥の有
   無を判定するに際し、前記温度または熱流束分布の経時
   変化を温度または熱流束の低い方からの順位、あるいは
   高い方からの順位を割当て、該割当て順位の変動に基づ
   いて鋳片の表面欠陥発生を予知し、当該発生予知時の順
   位変動量を順位変動量の２乗和として指標化し、得られ
   た指標値と予め定めた基準指標値とを比較することによ
   り鋳片の表面欠陥を検出することを特徴とするオンライ
   ン鋳片の表面欠陥検出方法。