JPH0437458A - 連続鋳造鋳型における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、連続鋳造設備において操業中に発生する鋳型
的鋳片拘束によるブレークアウトを事前に予知して警報
出力するための方法に関する。

［従来の技術］ 一般に、連続鋳造鋳型におけるブレークアウト（Ｂｒｅ
ａｋ−Ｏｕｔ）ｌ（象は、第８図（ａ）〜（ｄ）に示す
ようにして生じる。なお、第８図（ａ）〜（ｄ）におい
て、１は鋳型銅板、２Ａ〜２ｃはそれぞれ鋳型鋼板１に
埋設され各位置Ａ−Ｃにおける温度を測定する熱電対、
３は鋳型銅板１内の溶鋼、４はメニスカス、５は凝固シ
ェル、７は鋳型銅板１内面しこ焼き付いた焼付き凝固シ
ェル、８はノ（ウダーである。

さて、ブレークアウト現象は、第８図（ａ）に示すよう
に、正常に凝固シェル５を引き抜きを行なっている状態
から、第８図（ｂ）に示すように、メニスカス４下近傍
の凝固シェルフが、鋳型銅板１内面へ焼き付いて破断し
、第８図（Ｃ）に示すように、その破断部が凝固シェル
５の引き抜きとともに下方へ移動し、第８図（ｄ）に示
すように、鋳型鋼板１下端から抜は出てしまうことによ
り、溶鋼３が漏洩（漏鋼）する現象である。

このとき、鋳型鋼板１に埋設された熱電対２Ａ〜２Ｃに
よる各位置Ａ−Ｃでの測温結果は、例えば、第９図に示
すようになる。その温度変化を見ると、凝固シェル５の
破断部が熱電対位置を通過するときに、溶鋼３がさし込
み温度は一旦上昇するが、破断部の通過後には焼付き凝
固シェルフが発達し、温度は徐々に降下してしばらく後
にブレークアウト現象が生じる。このような温度変化は
、拘束性ブレークアウトの現象として公知のものである
。

ところで、このような連続鋳造鋳型におけるブレークア
ウトの予知手段としては、例えば、下記項目■および■
に説明するようなものがある。

■第８図に示したように、鋳型鋼板１に複数の熱電対２
Ａ〜２Ｃを埋設し、これらの中の１つの熱電対の検出温
度が、検出平均温度よりも一旦上昇してから下降したこ
とを検出し、この該熱電対に隣接した他の少なくとも１
つの熱電対で、時間差をあけて上記検出温度の温度変化
パターン（第９，１０図参照）と同じものを検出するこ
とによって、ブレークアウトが生じることを予知する。

なお、温度の上昇、下降は、第１０図に示すように、そ
れぞれ、温度変化量ΔＴυ、ΔＴＤまたは温度変化率Δ
Ｔｕ／Δｔ。

ΔＴｏ／Δｔで評価する。

ここで、複数の熱電対の温度変化をとらえてブレークア
ウトを予知するのは、操業上の変化で鋳造温度や湯面レ
ベルが急激に変動した場合、鋳型の上下２点に埋設した
熱電対２Ａ、２Ｂの温度は、第１１図（ａ）もしくは第
１１図（ｂ）しこ示すように同時に変化するのに対して
、鋳型内の焼付きによる各熱電対２Ａ、２Ｂ位置での温
度変化は、第１１図（ｃ）に示すようにある時間差をも
って生じるため、複数位置での温度変化を見ることで、
湯面レベル変化による温度変化を焼付きによる温度変化
と誤検知しないようにするためである。

■１つの熱電対または複数の熱電対で鋳型温度を測定し
、その測定時点近傍での単位時間当たりの鋳型温度変化
率と、測定時点よりも前の所定期間での鋳型温度の標準
偏差および平均温度とを各位置ごとに算出し、前記測定
時点での鋳型温度と、算出した平均温度との差を求め、
この鋳型温度差と標準偏差に比例する第１のしきい値と
の大小比較、前記鋳型温度変化率と所定の第２のしき値
との大小比較、および鋳型温度差と所定の第３のしきい
値との大小比較を行なうことにより、ブレークアウトを
予知する（特開昭６３−１１９９６３号公報参照）。式
で表わすと、下記（１）〜（３）式で示すようになる。

Ｔ　−Ｔ　ａｖ≧に１・σ　　　　・・・（１）ｄＴ　
／ｄ　ｔ≧に２　　　　　・・・（２）Ｔ−Ｔ、、≧に
、　　　　　・・・（３）ここで、Ｔ１、は平均温度、
ｄＴ　／ｄ　ｔは温度変化率、σは標準偏差、Ｋ１−に
、は第１〜第３のしきい値である。これらの（１）〜（
３）式を満足すルトき、ブレークアウトが発生すると予
知する。

この予知手段は、鋳造速度や湯面レベルが急激に変化し
た場合に発生する鋳型温度の変動によるブレークアウト
誤検知をなくすとともに、とくに、中炭素鋼または低炭
素鋼を鋳造する場合に起こる温度変化（第１２図のＰ工
部参照；鋳型へのパウダー８の不均一流入のため）によ
るブレークアウト誤検知をなくすために開発されたもの
である。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、項目■に示した従来のブレークアウト予
知手段では、鋳造速度、場面レベルの変動の程度や熱電
対の配置によって、熱電対の温度変化の時間差にばらつ
きがあり、特に急激な変化に対してほぼ同時に温度変化
するため、ブレークアウト誤検知してしまう場合がある
。また、鋳造初期の温度変化（第１３図の２２部参照）
や鋳造終了時の温度変化（第１４図のＰ□部参照）は、
ｖＩ型内焼付き時の温度変化パターンと酷似しているた
め、第１０図に示すように、単なる温度変化量ΔＴυ、
ΔＴＤまたは温度変化率ΔＴｕ／Δｔ、ΔＴｏ／Δｔで
評価すると、鋳型内で凝固シェル５が破断していない時
にもブレークアウトを予知してしまう頻度が高く信頼性
に欠ける。

また１項目■に示した従来のブレークアウト予知手段で
は、（２）、　（３）式の条件に加えて、誤検知率を低
くするために（１）式の条件を付加し、Ｓ準偏差σによ
って補正するしきい値に□を設けているが、鋳造初期、
終了時を含めた操業変化のある場合や、第１２図に示す
ような温度変化を含む各鋳造鋼種によって、標準偏差σ
はかなりばらつくため、すべてを満足するようなしきい
値に１を設定することは難しく、完全に誤検知を防ぐこ
とは困難である。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、
ブレークアウト時の温度変化とこれに酷似した他の温度
変化とを確実に分けて検知できるようにして、誤検知を
防止し信頼性の高いブレークアウトの発生予知を可能に
した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］ 上記目的を達成するために、本発明の連続鋳造鋳型にお
けるブレークアウト予知方法（請求項１）は、連続鋳造
鋳型の少なくとも１カ所についての鋳型温度を測定し、
その測定位置における温度変化量もしくは温度変化率に
基づいてブレークアウトの発生を予知するに際して、鋳
造速度および湯面レベルを測定し、過去の所定時間内に
測定した鋳造速度もしくは湯面レベルの最大値と最小値
との差が設定値内である場合には、ブレークアウトの発
生予知を行なう一方、前記差が前記設定値を超えた場合
には、操業条件の変化に伴う温度変化であると判断して
、ブレークアウトの発生予知を行なわないことを特徴と
している。

また、本発明の連続鋳造鋳型におけるブレークアウト予
知方法（請求項２）は、連続鋳造鋳型の少なくとも１カ
所についての鋳型温度を測定し、現測定時点での鋳型温
度と、現測定時点よりも所定時間前の鋳型温度もしくは
現測定時点よりも過去の所定時間内の鋳型温度平均値と
の差を温度変化量または変化率として一定周期ごとに算
出し、その温度変化量の一定周期ごとの推移パターンが
、予め設定されているブレークアウト発生時の推移パタ
ーンと一致した場合に、ブレークアウトの発生を予知す
ることを特徴としている。

［作　　　用］ 上述した本発明の連続鋳造鋳型におけるブレークアウト
予知方法（請求項１）では、操業条件の変化により鋳造
速度もしくは湯面レベルが急激に変化した場合には、過
去の所定時間内に測定した鋳造速度もしくは湯面レベル
の最大値と最小値との差が大きくなる。そこで、その差
が設定値を超えた場合には、ブレークアウトの発生予知
を行なわず、操業条件の変化に伴う温度変化がブレーク
アウトとして誤検知されるのを防止することができる。

また、本発明の連続鋳造鋳型におけるブレークアウト予
知方法（請求項２）では、現測定時点での鋳型温度と、
現測定時点よりも所定時間前の鋳型温度データとに基づ
いて、温度変化量（差または変化率）が一定周期ごとに
算出され、その温度変化量の一定周期ごとの推移パター
ンが、予め設定されているブレークアウト発生時の推移
パターンと一致した場合にのみ、ブレークアウトの発生
が予知される。従って、低炭素鋼や中度素鋼の鋳造時な
ど、ブレークアウト発生時の温度変化に酷似した状態を
、実際のブレークアウトの発生時と区別することができ
る。

［発明の実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としての連続鋳造鋳
型におけるブレークアウト予知方法ニっいて説明すると
、第１図は本発明の方法を適用された装置を示す構成図
、第２図は本実施例における熱電対配置状態を示す鋳型
銅板の水平断面図、第３，４図はいずれも操業条件判定
基準を説明するためのグラフ、第５，６図はそれぞれブ
レークアウト予知条件を説明するためのグラフおよび説
明図、第７図は低炭素鋼／中炭素鋼鋳造時の温度変化の
推移パターンを説明するためのグラフである。

まず、本発明の方法を適用される装置構成を第１図によ
り説明する。第１図において、１は鋳型銅板、２は鋳型
銅板１に埋設され温度を測定する熱電対で１本実施例で
は、第２図に示すように、鋳型銅板１周上に沿って８カ
所に埋設されている。

その設置位置としては、メニスカス４の下、５０〜３０
０ｍｍが適切で、本実施例では、Ｌｏｏｍの位置に設置
する。

また、３は鋳型銅板１内の溶鋼、５は凝固シェル、６は
鋳型銅板１内から引き抜かれた鋳片、９は鋳片６の外周
面に当接するピンチローラをもちそのピンチローラの回
転から鋳造速度を検出する鋳造速度検出器、１０は鋳型
銅板１内の溶鋼３の湯面レベルを非接触で検出する湯面
レベル計、１１は各熱電対２からのアナログ検出信号を
デジタル化するＡ／Ｄ変換器、１２は操業条件判定部で
、この操業条件判定部１２は、熱電対２からの鋳型温度
、鋳造速度検出器９からの鋳造速度、湯面レベル計１０
からの湯面レベルを受け、第３゜４図により後述する基
準に従って、現測定時点の温度変化が操業条件の変化に
伴うものであるか否かを判定するものである。

１３は演算部で、この演算部１３は、操業条件判定部１
２により温度変化が操業条件の変化に伴うものでない（
つまりブレークアウトに伴うものである）と判定された
場合に、各熱電対２からの現測定時点での鋳型温度Ｔと
、現測定時点よりも過去の所定時間内の鋳型温度平均値
Ｔ、、（もしくは現測定時点よりも所定時間前の鋳型温
度）との差Ｔ−Ｔ、、を、温度変化量として一定周期（
例えば２秒）ごとに算出するものである。

１４はルール比較部で、このルール比較部１４は、演算
部１３により算出された温度変化量の一定周期ごとの推
移パターンと、予め設定されていルフレークアウト発生
時の推移パターン（第５゜６図により後述する）とを比
較し、これらが一致した場合にブレークアウトの発生を
予知して警報を出力するものである。

なお、このルール比較部１４では、演算部１３からの温
度変化量Ｔ−Ｔ、、を、例えば、下表に示すように７つ
の範囲に分類し、温度変化量Ｔ−Ｔ　ａ　ｖが属する範
囲がいかに推移するかによってパターン化を行ない、そ
のパターンによってブレークアウトの発生を予知してい
る。

上述の構成により、まず、熱電対２からの鋳型温度、鋳
造速度検出器９からの鋳造速度、場面レベル計１０から
の湯面レベルを受けた操業条件判定部１２は、下記（ｉ
）、（ｉｉ）の操業条件判定基準に従って、現測定時点
の温度変化が操業条件の変化に伴うものであるか否かを
判定する。ここで、その基準は、操業条件の変化により
鋳造速度や湯面レベルが急激に変化した場合、過去の所
定時間内に測定した鋳造速度や湯面レベルの最大値と最
小値との差が大きくなることに基づき、後述の設定値と
して設定される。

（ｉ）第３図に示すように、鋳型温度の現測定点へ〇か
ら１０秒前の測定点を８１とし、さらにその測定点Ｂ１
から１０秒前の湯面レベル測定点をＣ□とし、これらの
測定点Ｃ工〜Ａ□の２０秒間における湯面レベルの最大
値と最小値との差が、設定値２０ｍ＋ａ以上である場合
。

（ｉｉ）第４図に示すように、鋳型温度の現測定点へ〇
から１０秒前の測定点をＢ、とじ、さらにその測定点Ｂ
□から５秒前の鋳造速度測定点をＥｌとし、これらの測
定点Ｅ１〜Ａ□の１５秒間における鋳造速度が、２秒間
に０．０７ｍ／分以上変動した場合。

以上の基準（ｉ）、（ｉｉ）の少なくとも一方を満たし
た場合、操業条件判定部１２は、熱電対２により検出さ
れた温度変化は、操業条件の変化に伴う湯面レベルや鋳
造速度の急激な変化によるものと判断し、ブレークアウ
トの発生予知は行なわないように、熱電対２からの検出
データは演算部１３に取り込まない。

一方、操業条件判定部１２により、基準（ｉ）。

（ｉｉ）をいずれも満たさないと判定された場合には、
熱電対２により検出された温度変化は、操業条件の変化
に伴うものでなく、ブレークアウト発生前の挙動に属す
るものである可能性があるので、演算部１３およびルー
ル比較部１４にて、ブレークアウト発生予知を行なう。

まず、演算部１３において、視測定点Ａ工での温度Ｔ１
と、前記測定点Ｂ１よりも６０秒前の測定点をＤ□（第
３図参照）としこの測定点Ｄ□〜Ｂ工の間の平均温度Ｔ
　ａ　ｖとの差である温度変化量Ｔ□Ｔ、ｖを演算する
。その温度変化量ＴニーＴ、７が、前記表のいずれの範
囲に属するかをルール比較部１４にて分類する。本実施
例では、前記表中の値ａを１７．３℃とし、Ｔ、−Ｔ、
ｖ≦−１７，３℃を満たすとき、測定点Ａ工の温度変化
量を分類Ｄ３とする。

そして、同様に、第５図に示すごとく、サンプリング時
間（一定周期）２秒ごとに温度変化量Ｔ。

−Ｔ　ａ　ｖ　（１”　２　？　３　ｔ・・・）を演算
部１３にて算出し。

ルール比較部１４にて分類を行なう。この分類により、
第６図に示すように、分類Ｄ３が５回連続すると、その
熱電対２について演算部１３内にフラグ′１′をたて、
これを１分間記憶する。他の７つの熱電対２についても
同じ演算２分類を行ない、演算部１３内に同時に３本以
上のフラグ′１′がたてば、温度変化量の推移パターン
が、ブレークアウト時の推移パターンに一致したと判断
して、ルール比較部１４からブレークアウトの発生を予
知する警報を出力する。

なお、例えば、低炭素鋼や中炭素鋼の鋳造時には、温度
変化量の分類の推移パターンは、第７図に示すように、
Ｄ３→Ｄ３→Ｄ３→Ｄ１→Ｃになり、ブレークアウト時
の推移パターンとは明確に区別することができ、このよ
うな推移パターンを各状態ごとに予め記憶し、測定結果
と比較することで、連続鋳造の状態を明確にすることが
可能である。

このように、本実施例の連続鋳造鋳型におけるブレーク
アウト予知方法によれば、鋳造速度や湯面レベルの情報
を取り込むことにより、鋳込初期や終了時、あるいは、
鋳造速度や湯面レベルの急激な変化時に伴う温度変化を
、ブレークアウトとして誤検知するのを確実に防止でき
る。

また、ブレークアウト時の温度変化量の推移を明確にパ
ターン化することができ、このブレークアウト時の温度
変化に酷似している低炭素鋼／中炭素鋼の温度変化等と
明確に分類できるので、さらに誤検知をなくすことがで
きるほか、従来の前記（１）式におけるようなしきい値
に□を決定する難しさもなくなり、極めて信頼性の高い
ブレークアウトの発生予知が可能になる。

なお、上記実施例では、ブレークアウト時の下降する温
度変化をとらえてブレークアウト発生予知を行なう場合
について説明しているが、温度上昇、または、温度上昇
と温度下降との組合せた温度変化をとらえてブレークア
ウト発生予知を行なうようにしてもよい。

また、上記実施例では、８個の熱電対２を鋳型銅板１の
同一水平面内に配置した場合について説明したが、本発
明は、これに限定されるものではなく、各面上下方向の
複数点に熱電対２を設けるなど、他の配置法をとっても
よい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の連続鋳造鋳型におけるブ
レークアウト予知方法（請求項１）によれば、鋳造速度
や湯面レベルの情報に基づいて、操業条件の変化に伴う
温度変化を判断できるので、該温度変化をブレークアウ
トとして誤検知するのを確実に防止できる効果がある。

また、請求項２のブレークアウト予知方法によれば、ブ
レークアウト時の温度変化量の推移をパターン化でき、
このブレークアウト時の温度変化に酷似した他の温度変
化と明確に区別できるので、ブレークアウト誤検知を防
止でき、極めて信頼性の高いブレークアウトの発生予知
を行なえる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明の一実施例としての連続鋳造鋳型に
おけるブレークアウト予知方法を示すもので、第１図は
本発明の方法を適用された装置を示す構成図、第２図は
本実施例における熱電対配置状態を示す鋳型銅板の水平
断面図、第３，４図はいずれも操業条件判定基準を説明
するためのグラフ、第５，６図はそれぞれブレークアウ
ト予知条件を説明するためのグラフおよび説明図、第７
図は低炭素！／中炭素鋼鋳造時の温度変化の推移パター
ンを説明するためのグラフであり、第８図（ａ）〜（ｄ
）は連続鋳造鋳型におけるブレークアウト現象を説明す
るための鋳型断面図、第９，１０図はブレークアウト発
生時の鋳型銅板の温度変化を示すグラフ、第１１図（ａ
）〜（ｃ）は操業条件変化時およびブレークアウト発生
時の温度変化を比較して示すグラフ、第１２図は中炭素
鋼／低炭素鋼の鋳造時の温度変化を示すグラフ、第１３
．ｉ４図はそれぞれ鋳造初期および鋳造終了時の温度変
化を示すグラフである。 図において、１−鋳型銅板、２−熱電対、３−溶鋼、４
−メニスカス、５−凝固シェル、６−鋳片、９−鋳造速
度検出器、１０−湯面レベル計、１１−Ａ／Ｄ変換器、
１２−操業条件判定部、１３−演算部、１４−ルール比
較部。 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）連続鋳造鋳型の少なくとも１ヵ所についての鋳型
   温度を測定し、前記鋳型温度の測定位置における温度変
   化量もしくは温度変化率に基づいてブレークアウトの発
   生を予知するに際して、前記連続鋳造鋳型による鋳造速
   度および前記連続鋳造鋳型内の湯面レベルを測定し、過
   去の所定時間内に測定した鋳造速度もしくは湯面レベル
   の最大値と最小値との差が設定値内である場合には、前
   記ブレークアウトの発生予知を行なう一方、前記差が前
   記設定値を超えた場合には、操業条件の変化に伴う温度
   変化であると判断して、前記ブレークアウトの発生予知
   を行なわないことを特徴とする連続鋳造鋳型におけるブ
   レークアウト予知方法。
2. （２）連続鋳造鋳型の少なくとも１ヵ所についての鋳型
   温度を測定し、現測定時点での鋳型温度と、現測定時点
   よりも所定時間前の鋳型温度もしくは現測定時点よりも
   過去の所定時間内の鋳型温度平均値との差を温度変化量
   または変化率として一定周期ごとに算出し、算出された
   温度変化量の前記一定周期ごとの推移パターンが、予め
   設定されているブレークアウト発生時の推移パターンと
   一致した場合に、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鋳型におけるブレークアウト予知
   方法。