JPH0446658A - 連続鋳造装置のブレークアウト予知装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、連続鋳造装置におけるブレークアウト発生
を予知するためのブレークアウト予知装置に関する。

（従来の技術） 一般に連続鋳造装置において、その鋳造製品の品質を良
いものに保つためには、モールド内の溶湯をモールドと
接触する外側から徐々に凝固させ、溶湯の周囲にシェル
を形成するようにしている。しかしながら、このシェル
の形成がうまく行われなければ、凝固していない溶湯が
シェルを破って外へ流れ出てしまう。これをブレークア
ウトと呼び、連続鋳造装置では重大な事故の１つである
。

そのために、ブレークアウトを予知し、その発生を回避
することは連続鋳造を安全、かつ安定して行なうために
、さらには製品の品質を確保するために重要な課題とな
っている。

ブレークアウト現象は、モールド内にて冷却され、表面
が固まった状態でうまく引き抜きが継続できれば順調に
連続引き抜きができるのであるが、うまくモールドの内
壁を滑らずに凝固したシェル部分が薄くなると、内部の
溶湯が凝固したシェル部分を破損してしまう現象である
。

このブレークアウトの過程には、次の２つの現象が発生
する。

■　モールドと溶湯との間の摩擦力が増加するためにシ
ェルが薄くなる。

■　シェルが薄くなることによりその部分の温度が上昇
する。

■掲！−で−シし一々フウトの廃止を予知するために優
よ、これらの庫慄刀の検出または温度検出を利用する次
のような方式が従来から利用されてきている。

１）摩擦力を利用する方式 溶湯とモールド′との間の摩擦力を検出するために、モ
ールドを振動させる力と実際の振動とを評価して定常時
と異常時との差を検出することによりブレークアウトを
予知する。

２）温度による評価方式 モールドの内壁に熱電対を取り付けて温度を測定し、そ
の温度があらかじめ設定された温度または他の場所の温
度より高くなったら異常と判断する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の連続鋳造装置のブレー
クアウト予知装置では、摩擦力を利用する方式の場合に
はモールドの重量が大きく、その慣性力を考慮すると異
常時と正常時との差を見出だすことが難しく、ブレーク
アウトの正確な予知が−１でやそ門）層１′？ｉＬＩ斤
′勾Ｙ　ｒｉ口またｆｆ１ｆによみ評価方式の場合には
一熔炬の裏面に現れる欠陥をある所定値以上の温度上昇
を検出して判断するために、実際にはその欠陥が成長し
つつあるのかどうか評価することができず、何でもかで
もブレークアウト発生の恐れありと予知してしまう問題
点があった。

この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、モールドの内壁に分散して取り付けた複数の温度
センサからの温度検出信号を処理して温度分布を測定す
ると共にその温度分布の時間的な移動をも考慮してブレ
ークアウトの発生を予知することにより正確にブレーク
アウトの予知を行うことができる連続鋳造装置のブレー
クアウト予知装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ 帽１を解決するための手段） この発明の連続鋳造装置のブレークアウト予知装置は、
モールドの溶湯と接触する内壁の全面に分散して取り付
けた複数の温度センサと、前記各温度センサからの温度
検出信号を処理して前記モールドの内壁の温度分布を算
出する温度分布演算手段と、前記温度分布演算手段の算
出した温度分布をモデル温度分布と比較し、許容範囲を
超える異常高温部を見出だす異常高温部特定手段と、前
記異常高温度特定手段の見出だした異常高温部に対して
、前記モールド内での引き抜き方向の時間的な移動を追
跡する高温部移動追跡手段と、前記高温部移動追跡手段
が前記異常高温部の時間的な移動を見出だした時にブレ
ークアウトの発生の予知信号を出力するブレークアウト
予知手段とを備えたものである。

（作用） この発明の連続鋳造装置のブレークアウト予知装置では
、モールドの内壁の全面に分散して取り付けられた温度
センサにより溶湯のモールドとの接触面の各部の温度を
検出し、温度分布演算手段によりモールド内壁と接触す
る溶湯−の温度分布を算出する。そして異常高温特定手
段により、モデル温度分布と温度分布演算手段の算出し
た実際の溶湯の温度分布とを比較し、許容範囲を超えて
高温となっている部分を見出たす。

そして異常高温部が見出たされた時には、高温部移動追
跡手段によりその異常高温部が溶湯の引き抜きに伴って
移動するかどうかを見て、異常高温部が消滅せずに引き
抜き方向に移動しているならばブレークアウトの発生が
あり得るものと判断し、ブレークアウト予知手段により
ブレークアウトの予知信号を出力する。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図、第３図および第５図に示すように、連続鋳造装
置は原理的には、タンデイツシュ（図示せず）からモー
ルド１に間欠的に供給される溶湯２をモールド１の内部
に通されている冷却水によって冷やされているモールド
１の内壁と接触させて冷却し、周辺部に凝固したシェル
２ａを形成させつつピンチロール３により連続的に引き
抜いていく装置である。

このモールド１の溶湯と接触する内壁各部の局部的な温
度を測定するために内壁の全面に均一に分散して複数の
熱電対Ｔ　ＩＩ＋　Ｔ　Ｉ２＋　・・’＋ＴｌＴｌ；Ｔ
２＋＋　Ｔ２２＋　・・・、Ｔ２ｆｉ：・・・・・・；
　Ｔ　ｓｉｎ　Ｔ　ｓ２＋　・・・、Ｔ、、、、（ｍ、
ｎは装置の大きさや要求精度により実験的に決定される
整数）が温度センサとしてマトリクス状に取り付けられ
ている。

そしてこの実施例の連続鋳造装置のブレークアウト予知
装置では、各熱電対Ｔ＋１（ｉ−１，２゜・・・、ｍ；
ｊ−１，２，・・・、ｎ）からの電気信号を温度指示信
号に変換するための信号変換処理部４と、信号変換処理
部４により変換処理された温度指示信号からモールド１
の内壁の温度分布を求める温度分布演算部５とを伺えて
いる。

また、温度分布演算部５の算出した温度分布をモデル温
度分布と比較し、許容範囲を超える異常高温部を見出だ
す異常高温部特定部６と、正常時のモールド１の内壁の
モデル温度分布パターンを記憶している温度分布パター
ン記憶部７と、異常高温度特定部６の見出だした異常高
温部に対して、モールド１内での引き抜き方向の時間的
な移動を追跡する高温部移動追跡部８と、高温部移動追
跡部８が異常高温部の時間的な移動を見出だした時にブ
レークアウトの発生の予知信号を出力するブレークアウ
ト予知出力部９とを備えている。

次に、上記の構成の連続鋳造装置のブレークアウト予知
装置の動作について説明する。

連続鋳造に際しては、タンデイツシュ（図示せず）から
溶湯２をモールド１に間欠的に供給し、冷却水の通水に
より冷やされているモールド１の内壁に溶湯２を接触さ
せることによりその表面側から凝固させてシェル２ａを
形成しつつピンチロール３により徐々に引き抜いていき
、連続鋳造する。そして、この連続鋳造中、第３図（ａ
）に示すようにシェル２ａかモールド１を通過するにし
たがって漸進的に厚みを増加させるのが正常状態である
が、第５図（ａ）に示すように何等かの原因でシェル２
ａの一部に肉薄部２ｂか発生すると、この部分がピンチ
ロール３の所まで引き抜かれて来ると、シェル２ａが破
れて中の溶湯２がシェル２ａから飛び出すブレークアウ
トが起こる。

そこで、この肉薄部２ｂの発生を予知することによりブ
レークアウトを予知とし、ブレークアウトの予知があれ
ば、それを出力することにより連続鋳造装置側で引き抜
き速度を減速したり、さらに厳しい場合には引き抜き停
止したりすることによりブレークアウトの発生を未然に
防止するようにする。

以下、この目的を達成するためのブレークアウト予知動
作を説明する。

まず、溶湯温度やモールド１の内壁における温度分布パ
ターンは鋼材のような連続鋳造する材料により固有のも
のであり、しかも工場により、また時間により溶湯材料
の種類は頻繁に変更されるものであるため、温度分布パ
ターン記憶部７には、あらかしめ連続鋳造装置を使用し
て製造しようとする各種の材料ごとに正常時のモデル温
度分布パターンを記憶させておく。

連続鋳造中、溶湯２およびシェル２ａの表面温度分布パ
ターンを測定するために、モールド１の内部に取り付け
られた熱電対Ｔ、、（ｔ−１，２゜・・、ｍ；　ｊ−１
，２，・・・＋ｎ）から温度指示信号を取り出し、これ
を信号変換処理部４により温度指示信号に変換し、温度
分布演算部５によりモールド１の内壁全面の温度分布パ
ターンを求める。

この温度分布パターンは、第２図に示すようにマトリク
ス状に配置された熱電対Ｔ、により水平方向りの温度分
布と垂直方向■の温度分布を一定時間間隔で求めるもの
である。いま、サンプリングタイミングをｔ。、ｔｌ、
・・・、ｔ３．・・・とじ、各点の温度をＴ＋１（ｔｏ
　）、Ｔｚ（ｔ＋　）、・・・Ｔｚ（ｔｔ）、　　・・
・とする。

温度分布演算部５では、サンプリングタイミングごとに
第２図に示すように温度分布を測定し、これを異常高温
部特定部６に出力し、ここではどこかに異常高温部がな
いかどうか温度分布パターン記憶部７に記憶されている
対応する材料についての正常時のモデル温度分布パター
ンと対比させて走査する。

つまり、水平方向６個、垂直方向５個の６×５のマトリ
クスに熱電対Ｔｌ、が配列されている場合について説明
すると、いま第３図（ａ）のような正常状態では３行目
の熱電対Ｔ　３１＋　Ｔ　３２．・・・　Ｔ３６は第４
図（ｂ）に示すような温度分布パターンＡとなるが、第
５図（ａ）に示すようなブレークアウトの恐れのある肉
薄部２ｂがある場合には、肉薄部２ｂの接触する部分の
熱電対Ｔ　３４＋　Ｔ　３．が第６図（ｂ）に示すよう
に異常高温を示す温度分布パターンＢを示すことになる
。

また垂直方向でも、溶湯２側に肉薄部２ｂの存在しない
１列や２列（これを図ではａ列としている）部分では第
３図（ｂ）に示すように上側から下側に向けて漸次温度
が低下する温度分布パターンＣを示すが、肉薄部２ｂの
存在する３列の部分では第５図（ｂ）に示すように熱電
対Ｔ３４が通常パターンに比べて異常に高温を示す温度
分布パターンＤを示すことになる。

しかしながら、異常高温部が見出だされたとしても、１
回のサンプリングタイミングでの高温部であれば、モー
ルド１の内壁を移動していくうちに通常温度に移行する
ことがあり、その場合にはブレークアウトの恐れもなく
なるためにブレークアウトの予知をする必要がない。他
方、第２図に鎖線で示すようにモールド１を通過してい
くうちにも消えない異常高温部はブレークアウトの危険
性が高いために、このような異常高温部を検出する必要
があり、高温部移動追跡部８において異常高温部の時間
的な移動を追跡する。

つまり、引き抜きと伴って肉薄部２ｂ１したがって異常
高温部も溶湯２の移動と共に下方に移動していくので、
あるサンプリングタイミングｔ。

において異常高温部が見出だされた場合には、第５図（
ｂ）において矢印で示すように、次のサンプリングタイ
ミングｔｋ＋１において同じ３列における異常高温部が
下方の熱電対Ｔ４４において検出されるような場合に異
常高温部の移動ありと判断し、このような異常高温部の
移動が発見された時にブレークアウトの恐れありとして
、ブレークアウト予知出力部９からブレークアウト予知
信号を出力するのである。

連続鋳造装置側はこの予知信号を受けると、ブレークア
ウト予防のために引き抜き速度を減速させ、また必要な
場合には引き抜きの一時停止を行うようにする。

なお、上記の実施例では絶対的な測定温度を基にして温
度分布パターンを求め、正常時の温度分布パターンとの
比較により異常高温部を走査し、異常高温部が見出たさ
れた時には、さらにその異常高温部の時間的な移動がな
いかどうかを走査してブレークアウトの予知を行うよう
にしたが、とくに上記の実施例に限定されるものではな
い。

特に、連続鋳造装置では一般的に、モールド１に滞留し
ている溶湯２が少なくなった時にタンデイツシュからモ
ールド１に新たに溶湯２が追加供給されるので、モール
ド１内の溶湯温度の絶対温度は絶えず変化し、新たな溶
湯の供給があれば急激に上昇することになり、絶対温度
によって温度分布を測るのでは正しい温度分布パターン
を知ることができない場合かありえる。

一方、モールド１の内壁各部の温度分布パターンを相対
的なものと考えれば、第２図に示すように水平方向りに
ついてはモールド１の外周部へ行くにしたがって比較的
低温となり、中央側が比較的高温となるパターンであり
、また引き抜き方向（垂直方向）Ｖでは、上側が比較的
高温部となり、下側に行くにしたがって冷却されて比較
的低温となり、このパターンは絶対温度が変化してもほ
ぼ同様のものとなる。そこで温度分布演算部５では、水
平方向りて隣接する熱電対Ｔ　＋（Ｉ−＋ｒとＴＩ、と
の間の温度差ΔＴ　ｌｌ−１ｕｌｌ、また垂直方向Ｖて
隣接する熱電対Ｔ（１−１１１とＴ１との間の温度差Δ
Ｔ。

＋１１１１を求め、さらにこの温度差の分布パターンを
求めることにし、異常高温部特定部６では、実際の温度
差の分布パターンをあらかじめ温度分布パターン記憶部
７に登録されている正常時のモデル分布パターンと比較
し、温度差が許容値を超えて異常に大きくなる部分が見
出だされる場合に異常高温部ありと判定し、その異常高
温部を特定するようにする。

そしてさらに、高温部移動追跡部８では次のサンプリン
グタイミングで異常高温部が引き抜き方向に移動してい
ることを検出すればブレークアウトの恐れありとし、ブ
レークアウト予知出力部９からブレークアウト予知信号
を出力するようにしてもよい。

このようにすれば、溶湯の絶対的な温度の揺らぎがあっ
ても確実にブレークアウトの予知ができることになる。

［発明の効果コ 以上のようにこの発明によれば、モールドの内壁各部の
温度分布パターンを正常時のものと比較し、異常高温部
を見出だす場合にはその時間的な移動をも追跡すること
によりブレークアウトの予知を行うようにしているので
、異常高温部を生じさせる溶湯の表面の肉薄部の存在を
正確に検出することができ、ブレークアウトの予知を的
確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記実施例の熱電対の配置例と温度測定例を示す正面図お
よびグラフ、第３図は正常時のシェルの出来方を示す断
面図および正常時の垂直方向の温度分布パターンを示す
グラフ、第４図は正常時の水平方向の熱電対の配置例と
温度測定例を示す正面図およびグラフ、第５図は異常時
のシェルの出来方を示す断面図および異常時の垂直方向
の温度分布パターンを示すグラフ、第６図は異常時の水
平方向の熱電対の配置例と温度測定例を示す正面図およ
びグラフである。 １・・・モールド　　　　２・・・溶湯２ａ・・・シェ
ル　　　　２ｂ・・・肉薄部３・・・ピンチロール　　
４・・・信号変換処理部５・・・温度分布演算部　６・
・異常高温部特定部７・・・温度分布パターン記憶部 ８・・・高温部移動追跡部 ９・・・ブレークアウト予知出力部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モールドの溶湯と接触する内壁の全面に分散して取り付
   けた複数の温度センサと、 前記各温度センサからの温度検出信号を処理して前記モ
   ールドの内壁の温度分布を算出する温度分布演算手段と
   、 前記温度分布演算手段の算出した温度分布をモデル温度
   分布と比較し、許容範囲を超える異常高温部を見出だす
   異常高温部特定手段と、 前記異常高温度特定手段の見出だした異常高温部に対し
   て、前記モールド内での引き抜き方向の時間的な移動を
   追跡する高温部移動追跡手段と、前記高温部移動追跡手
   段が前記異常高温部の時間的な移動を見出だした時にブ
   レークアウトの発生の予知信号を出力するブレークアウ
   ト予知手段とを備えて成る連続鋳造装置のブレークアウ
   ト予知装置。