JPH06277814A - Breakout detector for continuous caster - Google Patents

Breakout detector for continuous caster

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Publication number
JPH06277814A
JPH06277814A JP6805293A JP6805293A JPH06277814A JP H06277814 A JPH06277814 A JP H06277814A JP 6805293 A JP6805293 A JP 6805293A JP 6805293 A JP6805293 A JP 6805293A JP H06277814 A JPH06277814 A JP H06277814A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
breakout
scattered light
measuring instrument
mold
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6805293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Chihiro Higuchi
千洋 樋口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH06277814A publication Critical patent/JPH06277814A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

PURPOSE:To execute the detection of breakout with an optical sensor having simple structure. CONSTITUTION:The temp. sensor 16 is constituted by winding an optical fiber in spiral form on the outer peripheral surface of a mold 15. A measuring instrument 18 executes the detection of the temp. by making incident pulse light from one end of the optical fiber constituting this temp. sensor 16 and taking out the scattered light generated in the inner part of the optical fiber in this method to measure the intensity of this scattered light. A controller 19 executes a prescribed calculation for the output from the measuring instrument 18 to decide presence/absence of the breakout.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造機におけるブレ
ークアウト検出装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a breakout detecting device in a continuous casting machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】連続鋳造機による連続鋳造においては、
鋳型に注入された溶鋼は鋳型内で冷却されるが、鋳型か
ら鋳造製品を引き抜く際に凝固シェルが破れ、内部溶鋼
が流出する、いわゆるブレークアウトを発生することが
ある。このため連続鋳造機の安定操業のためには、ブレ
ークアウトの検出あるいは予知および抑制は重要であ
り、従来においても種々の方法により試みられていた。
2. Description of the Related Art In continuous casting by a continuous casting machine,
The molten steel poured into the mold is cooled in the mold, but when the cast product is pulled out from the mold, the solidified shell may be broken and the internal molten steel may flow out, so-called breakout may occur. Therefore, for stable operation of the continuous casting machine, it is important to detect or predict and suppress breakout, and various methods have been tried in the past.

【0003】例えば、鋳型を構成するモールドプレート
内に熱電対を複数個埋設し、モールドプレートの壁面温
度をスポット的に測定し、専用の演算器およびニューラ
ルネットのような専用ロジックにより情報処理を行う方
法がある。また、熱電対の代わりに光ファイバを用いる
方法が特開昭61−219456に開示されている。
For example, a plurality of thermocouples are embedded in a mold plate forming a mold, the wall surface temperature of the mold plate is spot-measured, and information processing is performed by a dedicated arithmetic unit and a dedicated logic such as a neural network. There is a way. Further, a method of using an optical fiber instead of a thermocouple is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 61-219456.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような従来のブレ
ークアウト予知方法は、熱電対あるいは光ファイバなど
のセンサが設置されている測定点しか測定することがで
きないため、広い範囲の温度を測定するためには多数の
センサを設置する必要があり、装置が複雑化するととも
にコストアップとなる欠点があった。
Such a conventional breakout prediction method can measure a wide range of temperature because it can measure only a measuring point where a sensor such as a thermocouple or an optical fiber is installed. Therefore, it is necessary to install a large number of sensors, which complicates the device and increases the cost.

【0005】従って本発明は、上記従来の連続鋳造機に
おけるブレークアウト予知方法の欠点を除去した新しい
センサ構造によるブレークアウト検出装置を提供するこ
とを目的とする。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a breakout detecting device having a new sensor structure which eliminates the drawbacks of the breakout predicting method in the conventional continuous casting machine.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、鋳型に
おけるモールドプレートの外周面に螺旋状に巻回された
光ファイバと、この光ファイバの一端からパルス光を入
射するとともに、前記光ファイバの内部における反射散
乱光を取り出すように前記光ファイバに接続された計測
器と、この計測器に接続され、前記計測器の出力に対し
て所定の演算を行ってブレークアウトの有無を判定する
コントローラと、このコントローラに接続されたディス
プレイ端末装置とからなることを特徴とするブレークア
ウト検出装置が提供される。
According to the present invention, an optical fiber spirally wound around the outer peripheral surface of a mold plate in a mold, and pulsed light is made incident from one end of the optical fiber, and the optical fiber is provided. And a controller connected to the optical fiber so as to extract reflected and scattered light inside, and a controller connected to the measuring device and performing a predetermined calculation on the output of the measuring device to determine the presence or absence of a breakout. And a display terminal device connected to the controller, a breakout detection device is provided.

【0007】また、本発明のブレークアウト検出装置に
おいては、前記計測器は前記光ファイバから反射されて
くるラマン散乱光を検出しその強度を測定するように構
成されている。
Further, in the breakout detecting device of the present invention, the measuring instrument is configured to detect the Raman scattered light reflected from the optical fiber and measure its intensity.

【0008】更に、本発明によるブレークアウト検出装
置では、前記計測器は前記光ファイバから反射されてく
るラマン散乱光を検出し前記光パルスを入射してから反
射散乱光を受光するまでの時間を計測するように構成さ
れている。
Further, in the breakout detecting device according to the present invention, the measuring device detects the Raman scattered light reflected from the optical fiber, and measures the time from the incidence of the optical pulse to the reception of the reflected scattered light. It is configured to measure.

【0009】[0009]

【実施例】以下に図面を用いて本発明の一実施例を説明
する。図1は本発明のブレークアウト検出装置の全体の
構成を示すブロック図で、図2はそのセンサ部の要部を
拡大して示す斜視図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the breakout detection device of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the essential parts of the sensor section thereof.

【0010】図1において、レードル11内の溶鋼12
はスライディングノズル13および浸漬ノズル14を介
して鋳型15内に供給される。鋳型15内に供給され冷
却凝固された鋳片21は鋳型15下部から引き出され
る。鋳型15には光ファイバからなる温度センサ16が
設置されており、この温度センサ16の入力端は光ファ
イバ線路17を介して計測器18に接続されている。計
測器18は光パルスを発生してこれを光ファイバ線路1
7を介して温度センサ16の入力端に供給するととも
に、後述するように、この光パルスにより温度センサ1
6内で生じた散乱光を光ファイバ線路17を介して受光
する。
In FIG. 1, the molten steel 12 in the ladle 11
Is supplied into the mold 15 through the sliding nozzle 13 and the dipping nozzle 14. The slab 21 supplied into the mold 15 and cooled and solidified is pulled out from the lower part of the mold 15. A temperature sensor 16 made of an optical fiber is installed in the mold 15, and an input end of the temperature sensor 16 is connected to a measuring instrument 18 via an optical fiber line 17. The measuring instrument 18 generates an optical pulse and transmits it to the optical fiber line 1
The temperature sensor 16 is supplied to the input end of the temperature sensor 16 via the light sensor 7, and as described later, the temperature sensor 1
The scattered light generated in 6 is received via the optical fiber line 17.

【0011】計測器18はこの受光した散乱光から温度
を検出し、これをコントローラ19に供給する。コント
ローラ19は計測器18の出力に対して所定の演算を行
ってブレークアウトの有無を判定する。このコントロー
ラ19にはマン−マシンインタフェース用のディスプレ
イ端末装置20が接続されている。
The measuring instrument 18 detects the temperature from the received scattered light and supplies it to the controller 19. The controller 19 performs a predetermined calculation on the output of the measuring instrument 18 to determine the presence or absence of breakout. A display terminal device 20 for a man-machine interface is connected to the controller 19.

【0012】図2は図1の鋳型15内に設置された温度
センサ16の構造を示すもので、断面長方形の筒状のモ
ールドプレート22の外周面または内部には光ファイバ
23が螺旋状に巻回されている。光ファイバ23の巻数
は多いほうが良い。この光ファイバ23の入力端24
は、図1の光ファイバ線路17を介して計測器18に接
続されており、他端は開放されている。
FIG. 2 shows the structure of the temperature sensor 16 installed in the mold 15 shown in FIG. 1. An optical fiber 23 is spirally wound around the outer peripheral surface or inside of a cylindrical mold plate 22 having a rectangular cross section. It has been turned. The larger the number of turns of the optical fiber 23, the better. The input end 24 of this optical fiber 23
Is connected to the measuring instrument 18 via the optical fiber line 17 of FIG. 1, and the other end is open.

【0013】このように構成された本発明のブレークア
ウト検出装置の動作を説明する。計測器18は光パルス
を発生し、これを温度センサ16を構成する光ファイバ
23の入力端24に供給する。光ファイバ23に供給さ
れた光パルスは螺旋状の光ファイバ23中をその他端2
5に向かって進行し、その進行中の各部分においてごく
僅かに散乱を起こし減衰しつつ進行する。
The operation of the breakout detecting device of the present invention thus constructed will be described. The measuring instrument 18 generates an optical pulse and supplies it to the input end 24 of the optical fiber 23 constituting the temperature sensor 16. The optical pulse supplied to the optical fiber 23 passes through the spiral optical fiber 23 at the other end 2
It progresses toward 5, and in each part in the process of progressing, it slightly propagates and progresses while being attenuated.

【0014】この散乱光の中には、光ファイバの石英分
子の格子振動とのエネルギーの授受の結果、入射光の波
長が若干シフトするものがある。すなわち、格子運動に
エネルギーを与えると、光の波長は長波長側にシフト
し、これはストーク光と呼ばれる。逆に、格子運動から
エネルギーが与えられた光の波長は短波長側へシフト
し、これは反ストーク光と呼ばれる。このように波長が
シフトする散乱光はラマン散乱光と呼ばれているが、こ
のラマン散乱光は温度依存性を有しており、特に反スト
ーク光の強度は温度により大きく変化するため散乱光を
利用して温度の測定が可能となる。
In some of the scattered light, the wavelength of the incident light is slightly shifted as a result of the transfer of energy with the lattice vibration of the quartz molecule of the optical fiber. That is, when energy is applied to the lattice motion, the wavelength of light shifts to the long wavelength side, which is called Stokes light. On the contrary, the wavelength of light given energy from the lattice motion shifts to the short wavelength side, which is called anti-Stokes light. The scattered light whose wavelength is shifted in this way is called Raman scattered light, but this Raman scattered light has temperature dependence, and in particular, the intensity of anti-Stokes light changes greatly with temperature, so scattered light is It is possible to measure the temperature by utilizing it.

【0015】すなわち、光ファイバ23の入力端24に
供給された光パルスは、前述のように、螺旋状の光ファ
イバ23中をその他端25に向かって進行し、その進行
中の各部分において散乱を起こし、その一部は光ファイ
バ23中を入力端24側に逆進する。そして、入力端2
4から光ファイバ線路17を介して計測器18に戻り、
ここで反ストーク光の強度が測定される。この強度の測
定値から温度データを得ることができる。また、この
際、計測器18は光パルスを発射してから散乱光が戻っ
てくるまでの時間を測定することにより、散乱が生じた
部分の位置情報を得ることができる。
That is, the optical pulse supplied to the input end 24 of the optical fiber 23 travels in the spiral optical fiber 23 toward the other end 25, and is scattered at each part in progress as described above. And a part thereof travels backward in the optical fiber 23 toward the input end 24 side. And the input end 2
Returning from 4 to the measuring instrument 18 via the optical fiber line 17,
Here, the intensity of anti-Stokes light is measured. Temperature data can be obtained from this intensity measurement. At this time, the measuring instrument 18 can obtain the position information of the scattered portion by measuring the time from the emission of the light pulse to the return of the scattered light.

【0016】温度センサ16により得られる反ストーク
光に基づく温度データは、正常時においては図4に示さ
れるように、モールドプレート22の上方から下方に向
かって次第に温度が低下していく。図4において、横軸
はモールドプレート22の上方から下方に沿った距離を
表し、縦軸は温度を表している。一方、図3に示される
ように、モールドプレート22内において、その内壁に
接触する溶鋼12が凝固して形成されるシェル31の一
部にブレークアウト32が発生すると、温度データは、
図5に示されるように、螺旋状の光ファイバ23の鋳型
外周方向ピッチ毎にピーク(代表的に51、52を示
す)が生じる。
As shown in FIG. 4, the temperature data based on the anti-Stokes light obtained by the temperature sensor 16 gradually decreases from the upper side to the lower side of the mold plate 22 as shown in FIG. In FIG. 4, the horizontal axis represents the distance from the upper side to the lower side of the mold plate 22, and the vertical axis represents the temperature. On the other hand, as shown in FIG. 3, when a breakout 32 occurs in a part of the shell 31 formed by solidifying the molten steel 12 that contacts the inner wall of the mold plate 22, the temperature data is
As shown in FIG. 5, peaks (typically 51 and 52 are shown) occur for each pitch of the spiral optical fiber 23 in the mold outer peripheral direction.

【0017】コントローラ19はこれらの温度データを
計測器18から供給され、モールドプレート22の上方
から下方に沿った温度分布を知るために、モールドプレ
ート22を展開した平面化処理を行い、等温線化処理に
より図6に示されるような温度分布図を生成する。すな
わち、図6は図2のA、B、C、Dの各側面を有するモ
ールドプレート22を平面上に展開し、各部の温度を表
示したものである。コントローラ19はさらに鋳片21
のモールドプレート22内滞留時間と溶鋼凝固係数によ
り得られる想定定常温度との比較を行う。同時に、時系
列的に温度分布の変化すなわち、高温部の大きさ、単位
時間当たりの温度変化などの監視を行い、例えばニュー
ラルネット手法を利用してブレークアウトの有無および
モールドプレート22の下端に至るまでの間におけるブ
レークアウトの収束可能性を判断し、その結果をディス
プレイ端末装置20に表示する。オペレータはこの表示
内容に基づき連続鋳造機に対して必要な操作を行う。
The controller 19 is supplied with these temperature data from the measuring instrument 18, and in order to know the temperature distribution from the upper side to the lower side of the mold plate 22, the mold plate 22 is subjected to a flattening process to develop an isothermal line. The processing produces a temperature distribution chart as shown in FIG. That is, FIG. 6 shows the mold plate 22 having the side surfaces A, B, C, and D of FIG. The controller 19 further includes a slab 21
The residence time in the mold plate 22 and the assumed steady temperature obtained by the molten steel solidification coefficient are compared. At the same time, the temperature distribution change, that is, the size of the high temperature portion, the temperature change per unit time, and the like are monitored in time series, and the presence or absence of breakout and the lower end of the mold plate 22 are reached by using, for example, a neural net method. The possibility of convergence of breakout during the period is determined, and the result is displayed on the display terminal device 20. The operator performs necessary operations on the continuous casting machine based on the displayed contents.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、モ
ールドプレートの外周面に光ファイバを螺旋状に巻回し
た簡単な構造の光センサにより、モールドプレートの上
方から下方に至る全体の温度分布を測定することができ
るため、モールドプレート内に発生したブレークアウト
の位置およびその規模、形状などの状態を正確に知るこ
とができるため、ブレークアウトの予知および抑制に極
めて有効である。
As described above, according to the present invention, an optical sensor having a simple structure in which an optical fiber is spirally wound around an outer peripheral surface of a mold plate is used, so that the entire temperature from the upper side to the lower side of the mold plate is lowered. Since the distribution can be measured, the position of the breakout that has occurred in the mold plate and the state of its size, shape, etc. can be accurately known, which is extremely effective in predicting and suppressing the breakout.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例であるブレークアウト検出装
置の全体の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a breakout detection device that is an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す本発明のセンサ部の要部を拡大して
示す斜視図である。
FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a main part of the sensor unit of the present invention shown in FIG.

【図3】本発明によるブレークアウト検出動作を説明す
るための、モールドプレートの一部切欠断面図である。
FIG. 3 is a partially cutaway sectional view of a mold plate for explaining a breakout detection operation according to the present invention.

【図4】本発明の計測器により検出される、連続鋳造の
正常動作時におけるモールドプレートの温度分布を示す
グラフである。
FIG. 4 is a graph showing the temperature distribution of the mold plate during normal operation of continuous casting, which is detected by the measuring instrument of the present invention.

【図5】本発明の計測器により検出される、ブレークア
ウト発生時のモールドプレートの温度分布を示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing the temperature distribution of the mold plate when a breakout occurs, which is detected by the measuring instrument of the present invention.

【図6】本発明のコントローラにより平面化処理された
温度分布を示すグラフで、(A)は正常時、(B)はブ
レークアウト発生時の温度分布を示す図である。
FIG. 6 is a graph showing a temperature distribution subjected to a flattening process by the controller of the present invention, (A) showing a normal temperature distribution, and (B) showing a temperature distribution when a breakout occurs.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 レードル 12 溶鋼 13 スライディングノズル 14 浸漬ノズル 15 鋳型 16 温度センサ 17 光ファイバ線路 18 計測器 19 コントローラ 20 ディスプレイ端末装置 21 鋳片 22 モールドプレート 23 光ファイバ 11 Ladle 12 Molten Steel 13 Sliding Nozzle 14 Immersion Nozzle 15 Mold 16 Temperature Sensor 17 Optical Fiber Line 18 Measuring Instrument 19 Controller 20 Display Terminal Device 21 Cast Piece 22 Mold Plate 23 Optical Fiber

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 鋳型におけるモールドプレートの外周面
に螺旋状に巻回された光ファイバと、この光ファイバの
一端からパルス光を入射するとともに、前記光ファイバ
の内部における反射散乱光を取り出すように前記光ファ
イバに接続された計測器と、この計測器に接続され、前
記計測器の出力に対して所定の演算を行ってブレークア
ウトの有無を判定するコントローラと、このコントロー
ラに接続されたディスプレイ端末装置とからなることを
特徴とする連続鋳造機におけるブレークアウト検出装
置。
1. An optical fiber spirally wound around an outer peripheral surface of a mold plate in a mold, and pulsed light is made incident from one end of the optical fiber, and reflected and scattered light inside the optical fiber is taken out. A measuring instrument connected to the optical fiber, a controller connected to the measuring instrument, for performing a predetermined operation on the output of the measuring instrument to determine the presence or absence of breakout, and a display terminal connected to the controller. A breakout detection device in a continuous casting machine, comprising:
【請求項2】 前記計測器は、前記光ファイバから反射
されてくるラマン散乱光を検出し、その強度を測定する
ように構成されていることを特徴とする請求項1記載の
ブレークアウト検出装置。
2. The breakout detection device according to claim 1, wherein the measuring device is configured to detect the Raman scattered light reflected from the optical fiber and measure the intensity thereof. .
【請求項3】 前記計測器は、前記光ファイバから反射
されてくるラマン散乱光を検出し、前記光パルスを入射
してから反射散乱光を受光するまでの時間を計測するよ
うに構成されていることを特徴とする請求項2記載のブ
レークアウト検出装置。
3. The measuring device is configured to detect the Raman scattered light reflected from the optical fiber and measure the time from the incidence of the optical pulse to the reception of the reflected scattered light. The breakout detection device according to claim 2, wherein
JP6805293A 1993-03-26 1993-03-26 Breakout detector for continuous caster Withdrawn JPH06277814A (en)

Priority Applications (1)

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JP6805293A JPH06277814A (en) 1993-03-26 1993-03-26 Breakout detector for continuous caster

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JP6805293A JPH06277814A (en) 1993-03-26 1993-03-26 Breakout detector for continuous caster

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529400A (en) * 2008-07-31 2011-12-08 エス・エム・エス・ジーマーク・アクチエンゲゼルシャフト Measurement of mold meniscus by fiber optic measurement method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011529400A (en) * 2008-07-31 2011-12-08 エス・エム・エス・ジーマーク・アクチエンゲゼルシャフト Measurement of mold meniscus by fiber optic measurement method

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Effective date: 20000530