JPH06304725A - 連続鋳造における鋳片表面品質評価方法および鋳造異常の検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造において、オッシレ−ションマ−ク
の均一性に代表される鋳片の表面品質を連続して評価す
る。鋳片の表面品質に悪影響をおよぼす鋳造異常を検出
する。 【構成】 連続鋳造中において、鋳造方向に連続してオ
ッシレ−ションマ−クの信号を検出しオッシレ−ション
マ−クの深さの信号を検出するとともに、該検出信号を
周波数解析して得られたパワ−スペクトルにおいて、鋳
型のオッシレ−ションサイクルの周波数におけるパワ−
スペクトル値と他の周波数におけるパワ−スペクトル値
を比較し、鋳片の表面品質を評価する。また、鋳片のオ
ッシレ−ションマ−クの信号を周波数解析して得られた
パワ−スペクトルのパタ−ンと、予め得られた定常状態
のパワ−スペクトルのパタ−ンとを比較して鋳造異常を
検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼の連続鋳造におけ
る、鋳片の表面品質評価および鋳造異常の検出に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】鋼などの連続鋳造においては、鋳型を上
下にオッシレ−ション（振動）させながらスラブやブル
−ムなどの鋳片を引き抜くことが行われている。これに
より、鋳片の表面にはオッシレ−ションマ−クと呼ばれ
る凹みが発生する。このオッシレ−ションマ−クには、
鋳型潤滑剤であるパウダ−を巻き込んだ欠陥や割れ欠陥
が発生する。また、オ−ステナイト系ステンレス鋼で
は、Ｎｉ等の元素の濃化した偏析帯が生成する。これら
の欠陥を有する鋳片を無手入れのまま圧延した場合、ヘ
ゲ疵や酸洗むらによる光沢むら模様等の欠陥が発生し、
製品の表面品質を著しく害するため、圧延前に表面手入
れをすることが必要である。

【０００３】従来、パウダ−の巻き込み，割れ，偏析帯
等の欠陥を軽減させるために、例えば特開昭５７−１３
０７４１号公報に開示された鋳型オッシレ−ションの高
サイクル化が行われていた。しかしながら、この条件下
で鋳造した鋳片においても、オッシレ−ションマ−クや
偏析帯の深さが軽減されない場合があるという問題があ
った。

【０００４】本発明者らは、オッシレ−ションマ−クに
起因する欠陥を軽減するために、種々の実験および解析
を行った結果、オッシレ−ションマ−クが、鋳造速度お
よびオッシレ−ションのサイクルから求められる理論ピ
ッチ（すなわち、鋳造速度／サイクル）で均一に生成し
ている場合には、オッシレ−ションの高サイクル化の実
施によりオッシレ−ション起因の欠陥が軽減されるが、
鋳型内溶鋼の湯面レベル，鋳造速度，あるいは鋳型のオ
ッシレ−ション等の変動により、オッシレ−ションマ−
クのピッチが理論ピッチからずれて不均一に生成してい
る場合には、オッシレ−ション起因の欠陥を軽減できな
いことが明らかとなった。

【０００５】従来、オッシレ−ションマ−クの均一性を
評価する場合、目視観察あるいは鋳片から、その一部分
を試片として採取し、該試片によりオッシレ−ションマ
−クの深さやピッチを測定し、その分布のばらつきから
均一性を評価していた。この方法では、測定は限られた
範囲を対象としているために、鋳片の全体にわたって評
価することはできない。また、オッシレ−ションマ−ク
の深さおよびピッチの均一性に代表される鋳片表面品質
と鋳造異常との関係を明らかにすることが困難であると
いう問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、連続鋳造に
おいて、オッシレ−ションマ−クの深さおよびピッチの
均一性に代表される鋳片の表面品質を連続して評価する
こと、および鋳片の表面品質に悪影響をおよぼす鋳造異
常を検出することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の連続鋳造における鋳片表面品質評価方法で
は、連続鋳造中において、鋳片幅方向の少なくとも１点
以上において、鋳造方向に連続してオッシレ−ションマ
−クの信号を検出し、該検出信号よりオッシレ−ション
マ−クの深さを求めるとともに、該検出信号を周波数解
析して得られたパワ−スペクトルにおいて、鋳型のオッ
シレ−ションサイクルの周波数におけるパワ−スペクト
ル値と他の周波数におけるパワ−スペクトル値を比較す
ることにより、鋳片の表面品質を評価することを特徴と
する。

【０００８】また、連続鋳造における鋳造異常の検出方
法では、連続鋳造中において、鋳片のオッシレ−ション
マ−クの信号を周波数解析して得られたパワ−スペクト
ルのパタ−ンと、予め用意した定常状態におけるパワ−
スペクトルのパタ−ンとを比較することによって異常を
検出することを特徴とする。

【０００９】さらには、連続鋳造における鋳造異常の検
出方法では、連続鋳造中において、湯面レベル，鋳片引
抜き用ピンチロ−ルの回転速度，および鋳型のオッシレ
−ションサイクルの１つまたは２つ以上を第１の信号と
して連続して検出し、更に鋳片幅方向の少なくとも１点
以上で、鋳造方向に連続してオッシレ−ションマ−クの
信号を第２の信号として検出し、該検前記第１の信号及
び第２の信号を周波数解析し、第１の信号のそれぞれの
パワ−スペクトルのパタ−ンと第２の信号のパワ−スペ
クトルのパタ−ンとを比較することによって異常原因を
検出する、ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の鋳片表面品質評価方法においては、溶
鋼の連続鋳造中において、オッシレ−ションマ−クの信
号を連続して検出し、オッシレ−ションマ−クの深さお
よびその分布を求める。さらにはオッシレ−ションマ−
クの信号を周波数解析することにより、オッシレ−ショ
ンマ−クのピッチの周波数とパワ−スペクトル値の関係
を求める。これらの関係から、オッシレ−ションマ−ク
の深さおよびピッチの均一性を判断することができる。
これにより、鋳片の表面手入れの要・不要の判定がオン
ラインで可能になる。

【００１１】また、本発明の鋳造異常の検出方法によれ
ば、オッシレ−ションマ−クのピッチの周波数の分布か
ら、鋳造異常の有無を判定できる。

【００１２】さらには、本発明の鋳造異常の検出方法に
よれば、連続して測定した鋳造中の各要素の振動や回転
に関する信号を周波数解析して、各要素毎のパワ−スペ
クトルを求め、このパワ−スペクトルとオッシレ−ショ
ンマ−クのピッチの信号を周波数解析して得たパワ−ス
ペクトルとを比較することにより、オッシレ−ションマ
−クのピッチの均一性に悪影響をおよぼしている各要素
の異常の有無を明らかにすることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の鋳片の表面品質評価方法につ
いて説明する。

【００１４】図１は、本発明を実施するための連続鋳造
機を示す。鋳片１は、ピンチロ−ル６により下側に連続
的に引き抜かれる。このとき、鋳型２と鋳片１の潤滑を
はかるために、鋳型内にパウダ−が供給されるととも
に、鋳型２が上下にオッシレ−ション（振動）される。
これにより、鋳片１の表面にオッシレ−ションマ−クが
形成される。このオッシレ−ションマ−クの深さを、鋳
片の切断機１６より上方に設置した差動トランスあるい
はレ−ザ−変位計等の検出端９で検出することにより、
図２に示すように、オッシレ−ションマ−クの信号ｙ
（ｔ）を時間ｔの関数として得ることができる。このオ
ッシレ−ションマ−クの信号ｙ（ｔ）の凹み部ｙ₂が、
一つのオッシレ−ションマ−クの谷部に対応する。ま
た、オッシレ−ションマ−クの深さは、オッシレ−ショ
ンマ−クの山部におけるｙ（ｔ）の各最大値ｙ₁とｙ₃の
平均値からオッシレ−ションマ−クの谷部における最小
値ｙ₂を差し引くことにより求めることができる。すな
わち、下記第(1)式より求めることができる。

【００１５】 オッシレ−ションマ−ク深さ＝（ｙ₁＋ｙ₃）／２−ｙ₂ ・・・（１） ｙ（ｔ）：オッシレ−ションマ−クの信号 ｙ₁，ｙ₃：信号ｙ（ｔ）の山部における最大値 ｙ₂ ：信号ｙ（ｔ）の谷部におけるｙ（ｔ）の最小
値 このオッシレ−ションマ−クの深さをコンピュ−タ−１
４に入力し統計解析することにより、オッシレ−ション
マ−クの深さの平均値，最大値，最小値，分布等を求め
ることができる。また、求めた値から鋳片の表面品質を
評価し、表面手入れの要／不要を判断することができ
る。

【００１６】さらには、オッシレ−ションマ−クの信号
ｙ（ｔ）をデ−タレコ−ダ−１２に記録するとともに、
例えば高速フ−リエ変換装置１３で周波数解析すること
により、オッシレ−ションマ−クの信号ｙ（ｔ）は、周
波数がｆｉ（ｉ＝１，２，・・・）でそのパワ−スペク
トル値がＡｉ（ｉ＝１，２，・・・）である波形の合成
として表わすことができる。

【００１７】すなわち、信号ｙ（ｔ）は、下記の第(2)
式のように表される。

【００１８】 ｙ（ｔ）＝Ａ₀＋ΣＡｉ・ｓｉｎ（２πｆｉ・ｔ＋ψｉ） ・・・（２） Ａ₀ ：定数 ｆｉ ：周波数（Ｈｚ） Ａｉ ：周波数ｆｉに対応するパワ−スペクトル値 ψｉ ：周波数ｆｉに対応する位相（ｒａｄ） π ：円周率 ｔ ：時間（sec） 鋳造異常がない定常状態で鋳造した鋳片のオッシレ−シ
ョンマ−クの信号を周波数解析し、上記第(2)式に示す
周波数ｆｉとそれに対応するパワ−スペクトル値Ａｉと
の関係（以下、パワ−スペクトルと称す）をプリンタ−
１５で出力した結果を図３に示す。図３を参照すると、
パワ−スペクトル値は、オッシレ−ションサイクルの周
波数３．２Ｈｚに強いピ−クがあり、その他の周波数域
のパワ−スペクトル値はこの値よりも低い。このことか
ら、オッシレ−ションマ−クは、オッシレ−ションサイ
クルの周波数で且つ均一なピッチで生成していることが
わかる。このような特性をもつオッシレ−ションマ−ク
であれば、例えば、オ−ステナイト系ステンレス鋼の場
合、無手入れで圧延しても問題は生じない。

【００１９】鋳造異常が発生した時に鋳造された鋳片の
オッシレ−ションマ−クの信号を、上記と同様の方法で
周波数解析した結果を図４に示す。図４を参照すると、
オッシレ−ションサイクルの周波数３．２Ｈｚにおける
ピ−クＩ以外にも、０．５〜２．６Ｈｚの周波数域にピ
−クＡ〜Ｈが発生している。特に、ピ−クＡ〜Ｇのパワ
−スペクトル値は、ピ−クＩのパワ−スペクトル値より
も高い。このことから、オッシレ−ションマ−クは、オ
ッシレ−ションサイクルの周波数ではなくピ−クＡ〜Ｇ
の周波数が合成された不均一なピッチで生成しているこ
とがわかる。すなわち、オッシレ−ションマ−クのピッ
チが理論値からずれて不均一に生成している。この結
果、オッシレ−ションマ−クの深さおよびピッチの均一
性を判断することができる。これにより、鋳片の表面手
入れの要・不要をオンラインで判定できる。

【００２０】次に、請求項２に沿う鋳造異常の検出方法
について説明する。図３の定常状態で鋳造した場合に比
べて、図４の鋳造異常が発生した状態で鋳造した場合に
は、オッシレ−ションサイクルの周波数３．２Ｈｚにお
けるピ−クＩのパワ−スペクトル値は低くなっており、
また、ピ−クＩ以外のピ−クＡ〜Ｇのパワ−スペクトル
値は高い。このことから、検出された鋳片のオッシレ−
ションマ−クの信号を周波数解析して得られたパワ−ス
ペクトルのパタ−ン（例えば図４）を、予め用意された
定常状態におけるパワ−スペクトルのパタ−ン（例えば
図３）と対比することによって、異常の有無を検出する
ことができる。

【００２１】次に、請求項３に沿う鋳造異常の原因を検
出する方法について説明する。図１に示す一般的に使用
されている湯面レベル計３によって湯面レベルの信号を
検出し、ピンチロ−ル６の駆動用モ−タ−７に接続され
たタコジェネレ−タ−８によって鋳造速度の信号を検出
し、鋳型の駆動用モ−タ−４に接続されたタコジェネレ
−タ−５あるいは、鋳型２に該鋳型の上下，左右，前後
の３方向の動きの信号がとれるように各々設置した加速
度計１０によって鋳型２のオッシレ−ションサイクルの
信号を検出する。これらの検出信号をデ−タレコ−ダ−
１２に記録した後、高速フ−リエ変換装置１３により周
波数解析する。

【００２２】図５は、検出された湯面レベル，鋳造速
度，及びオッシレ−ションサイクルの各信号を周波数解
析して得られた、各パワ−スペクトルを、図４に示した
オッシレ−ションマ−クのピッチに関するパワ−スペク
トルと共に示したものである。オッシレ−ションマ−ク
のピッチの周波数成分として、オッシレ−ションサイク
ルのピ−クＩ以外にＡ〜Ｈの各ピ−クが発生している。
ピ−クＡ〜Ｈが発生する原因を次の第１表にまとめて示
す。

【００２３】

【表１】

【００２４】図５において、ピ−クＡおよびＣは、湯面
レベルの変動に同一の周波数のピ−クが発生している
が、鋳造速度およびオッシレ−ションサイクルには、こ
の周波数のピ−クが発生していない。このことから、オ
ッシレ−ションマ−クのピッチに対して、湯面レベルの
変動が悪影響をおよぼしており、湯面レベル制御系の点
検が必要であることがわかる。

【００２５】ピ−クＢ，ＤおよびＥは、湯面レベルおよ
び鋳造速度の変動に同一の周波数のピ−クが発生してい
るが、オッシレ−ションサイクルには、この周波数のピ
−クが発生していない。この場合、鋳造速度が変動した
ために、それに伴って湯面レベルが変動したと考えられ
る。このことから、オッシレ−ションマ−クのピッチに
対して、特に鋳造速度の変動が悪影響をおよぼしてお
り、ピンチロ−ル等の鋳片引抜き系の点検が必要である
ことがわかる。

【００２６】ピ−クＦおよびＧは、鋳造速度の変動に同
一の周波数のピ−クが発生しているが、湯面レベルおよ
びオッシレ−ションサイクルには、この周波数のピ−ク
は発生していない。このことから、オッシレ−ションマ
−クのピッチに対して、特に鋳造速度の変動が悪影響を
およぼしており、ピンチロ−ル等の鋳片引抜き系の点検
が必要であることがわかる。

【００２７】なお、ピ−クＨは、オッシレ−ションサイ
クルの変動のみに同一の周波数のピ−クが発生している
が、オッシレ−ションマ−クのピッチのパワ−スペクト
ル値は、オッシレ−ションサイクルに対応するピ−クＩ
のパワ−スペクトル値よりも低いので、現状の変動レベ
ルでは問題はないと考えられる。

【００２８】上記の検討の結果、オッシレ−ションマ−
クのピッチの均一性に悪影響をおよぼしている原因は、
湯面レベルおよび鋳造速度の変動であり、湯面レベル制
御系および鋳片引抜き系の点検が必要であることがわか
る。

【００２９】以上は、各信号を周波数解析して得られた
パワ−スペクトルをプリンタ−に出力した結果を示した
が、各周波数におけるパワ−スペクトル値をコンピュ−
タ−１４に直接入力し、その値から、コンピュ−タ−１
４の処理によりオッシレ−ションマ−クのピッチの均一
性，鋳造異常の有無，さらには鋳造異常の原因を明らか
にすることが可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明によればオッシレ−ションマ−ク
の深さおよびピッチの均一性に代表される鋳片表面品質
を、鋳片全量にわたって評価することができる。また、
鋳片表面品質に悪影響をおよぼす原因や鋳造設備の不具
合な点を明らかにすることができる。これにより、効率
的な鋳造設備の点検ができるとともに、鋳造設備を正常
運転することができるので鋳片の表面品質の劣化を防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例における連続鋳造機とそれに関連する
設備の構成を示すブロック図である。

【図２】 測定されたオッシレ−ションマ−ク信号の例
を示す波形図である。

【図３】 ピッチが均一なオッシレ−ションマ−ク信号
の周波数解析結果を示すパワ−スペクトル図である。

【図４】 ピッチが不均一なオッシレ−ションマ−クの
周波数解析結果を示すパワ−スペクトル図である。

【図５】 ピッチの不均一なオッシレ−ションマ−クお
よび鋳造中の各要素の周波数解析結果を示すパワ−スペ
クトル図である。

【符号の説明】

１：鋳片 ２：鋳型 ３：湯面レベル計 ４：オッシレ−
ション駆動用モ−タ ５：タコジェネレ−タ− ６：ピンチロ−
ル ７：ピンチロ−ル駆動用モ−タ− ８：タコジェネ
レ−タ− ９：オッシレ−ションマ−ク深さおよびピッチの検出端 １０：加速度計 １２：デ−タレ
コ−ダ− １３：高速フ−リェ変換装置 １４：コンピュ
−タ １５：プリンタ− １６：切断機 １７：ギア １８：ギア

フロントページの続き (72)発明者 中 野 健 光市大字島田3434番地 新日本製鐵株式会 社光製鐵所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造中に、鋳片幅方向の少なくとも
   １点以上で、鋳造方向に連続してオッシレ−ションマ−
   クの信号を検出し、 該検出で得られた信号からオッシレ−ションマ−クの深
   さを求めるとともに、 前記検出で得られた信号を周波数解析して得られたパワ
   −スペクトルにおいて、鋳型のオッシレ−ションサイク
   ルの周波数におけるパワ−スペクトル値と、他の周波数
   におけるパワ−スペクトル値を比較することにより、鋳
   片の表面品質を評価する、連続鋳造における鋳片表面品
   質評価方法。
2. 【請求項２】 連続鋳造中において、鋳片幅方向の少な
   くとも１点以上で、鋳造方向に連続してオッシレ−ショ
   ンマ−クの信号を検出し、 検出された鋳片のオッシレ−ションマ−クの信号を周波
   数解析して得られたパワ−スペクトルのパタ−ンと、予
   め用意した定常状態におけるパワ−スペクトルのパタ−
   ンとを比較することによって異常を検出する、連続鋳造
   における鋳造異常の検出方法。
3. 【請求項３】 連続鋳造中において、湯面レベル，鋳片
   引抜き用ピンチロ−ルの回転速度，および鋳型のオッシ
   レ−ションサイクルの１つまたは２つ以上を第１の信号
   として連続して検出し、更に鋳片幅方向の少なくとも１
   点以上で、鋳造方向に連続してオッシレ−ションマ−ク
   の信号を第２の信号として検出し、該検前記第１の信号
   及び第２の信号を周波数解析し、第１の信号のそれぞれ
   のパワ−スペクトルのパタ−ンと第２の信号のパワ−ス
   ペクトルのパタ−ンとを比較することによって異常原因
   を検出する、連続鋳造における鋳造異常の検出方法。