JPH0663716A - 連続鋳造用鋳型と鋳片間の摩擦力監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブレークアウトの発生を予知するために、鋳
型と鋳片間の摩擦力を常時、自動的に監視でき、かつ安
価に構成できる装置を提供する。 【構成】 鋳片７を引抜く引抜ロール９に接続されたパ
ルスジェネレータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃにより、鋳造
速度に応じた回数のパルスを発生させ、速度演算器１６
により鋳造速度を求める。速度演算器１６より出力され
た鋳造速度信号のうち、不要な信号を高周波除去フィル
タ１７にて除去し、パソコン１８に入力する。パソコン
１８では、鋳造速度信号としきい値とを比較し、異常が
認められた場合には、警報器２１を作動させ、オペレー
タに知らせるとともに、鋳造速度調整装置２４により、
鋳造速度を遅くする等の対策を実施し、ブレークアウト
の発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造用鋳型と該鋳
型により鋳造される鋳片間の摩擦力監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造においては、鋳型内の冷却によ
って、表面に凝固皮殻を形成させ、これが破れないよう
に引抜を行う必要がある。もし、この凝固皮殻が破れ、
ブレークアウトが発生すると、内部から高温の溶鋼が噴
出し、鋳造作業が継続できなくなる。従って、ブレーク
アウトの発生しない鋳造条件及びその予知技術を確立す
るための研究が盛んに行われている。

【０００３】ブレークアウトを予知する技術の一つとし
て、鋳型と鋳片間の摩擦力を測定する方法が従来から行
われている。すなわち、ブレークアウトの発生する理由
の一つとして、鋳型と鋳片間の固着が挙げられるため、
摩擦力を常に監視することによりこの固着現象を検出
し、異常が認められた場合には、鋳造速度、冷却速度等
の鋳造条件を調整することによって、ブレークアウトの
発生を回避するようにしている。

【０００４】従来、鋳型と鋳片間の摩擦力は、鋳型又は
鋳型周辺に加速度計、歪ゲージ等のセンサを設置して、
鋳型の振動から計測したり、ロードセルにより直接荷重
の変化を計測することにより求めていた。また、鋳型に
直接熱電対を埋め込んで、鋳型温度を測定し、鋳型、鋳
片間の摩擦状況を把握する方法も行われていた。

【０００５】しかしながら、前記した方法には次の問題
があった。すなわち、計測した鋳型と鋳片間の摩擦力に
基づいて、ブレークアウトの発生を予知し、鋳造速度等
の鋳造条件を調整する判断は、オペレータの経験に基づ
いて行われていた。このため、判断基準が定量的でな
く、継続的な監視態勢を採ることができず、摩擦力の測
定の都度、オペレータが測定結果より判断しなければな
らない等の問題点があった。

【０００６】また、高温多湿で振動大という悪条件の中
では、設置したセンサの測定精度を維持することが困難
であるとともに、鋳型交換の都度、センサケーブルの脱
着が必要となるため、作業性が非常に悪かった。

【０００７】本発明者は、このような問題点を解決する
ため、特開平３−４７６６５号公報に記載された発明を
開発した。この発明は、「連続鋳造により製造される鋳
片を介して鋳造速度を検出する鋳造速度検出手段と、鋳
型振動周波数検出手段と、前記両検出手段の検出信号を
入力して、鋳造速度の速度変動のうちから鋳型振動周波
数に同調する変動成分を抽出するフィルタと、該フィル
タを通った信号を所定のしきい値と比較する比較手段と
から構成したことを特徴とする連続鋳造用鋳型と鋳片間
の摩擦力監視装置」である。

【０００８】この装置は、鋳造速度を常時検出し、検出
された速度信号をフィルタに入力して、必要な周波数成
分を抽出し、所定のしきい値と比較することにより、ブ
レークアウトの予知を行うものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前記した公開公報に記
載された発明の開発により、鋳型と鋳片間の摩擦力を常
時自動的に監視することができるようになった。また、
ブレークアウトの発生を予知する判断を定量的に行うこ
とができるようになった。前記発明の開発により、多大
な効果を得ることができたが、一方で別の問題が生じ
た。以下問題点について説明する。

【００１０】この発明では、鋳型振動周波数を検出し、
鋳造速度の変動のうちから、鋳型振動と同じ周波数の成
分をフィルタにより抽出することが必要になる。しかし
ながら、鋳型振動周波数は、１〜１０Hz程度の極めて低
い周波数であり、この値は市販の帯域通過フィルタの使
用可能領域の下限値付近に相当している。

【００１１】帯域通過フィルタを、１〜１０Hz程度の低
い周波数を指定して使用した場合、目的とする周波数の
信号のみを減衰することなく抽出することは困難であ
り、実際には、指定周波数以外の信号が一部混在した
り、指定周波数の信号が減衰した状態で抽出されること
になる。従って、フィルタを通しても、所期の効果を得
ることができない。また、鋳型振動周波数を常時測定
し、帯域通過フィルタに入力する機構が不可欠となる。
本発明は、前記した問題点を解決できる連続鋳造用鋳型
と鋳片間の摩擦力監視装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、測定した鋳
造速度の信号に含まれる交流信号成分の周波数を調査し
た結果、０Hzを除くと、鋳型振動周波数と同一周波数の
信号成分が支配的であり、特に鋳型振動周波数のみの信
号をフィルターにより抽出しなくても、摩擦力の監視が
可能であるという結論を得た。

【００１３】この結論により得られた本発明は、「連続
鋳造により製造される鋳片の鋳造速度を検出する鋳造速
度検出手段と、前記手段により得られた鋳造速度の変動
量を所定のしきい値と比較する比較手段とから構成した
ことを特徴とする連続鋳造用鋳型と鋳片間の摩擦力監視
装置」である。

【００１４】本発明では、フィルタを全く使用しないわ
けではなく、検出精度の向上のために、例えば２０Hz程
度以上の高周波成分を取除くフィルタを使用してもよ
い。ただし、前記公報に記載された発明のように、鋳型
振動周波数の速度成分を抽出する必要がないので、鋳型
振動周波数検出手段は不要となる。

【００１５】また、鋳造速度検出手段としては、例え
ば、引抜ロールにパルスジェネレータを接続して、引抜
ロールの回転数に比例した回数のパルスを発生させ、パ
ルス発生回数から速度を計算する方法や、鋳造中の鋳片
にレーザ光を当て、散乱光の周波数変化により求める方
法等を用いることができる。

【００１６】

【作用】本発明では、鋳造速度検出手段により、連続鋳
造用鋳片の鋳造速度を検出し、その検出信号から変動量
を演算し、比較手段に入力して、所定のしきい値と比較
することにより、常時、自動的に鋳型と鋳片間の摩擦力
を定量的に監視することができる。また、本発明は、鋳
造速度信号のみの検出で摩擦力を監視でき、かつ汎用機
器のみで装置が構成できるため、装置の価格が安価であ
る。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例である連続鋳造用鋳型と鋳片
間の摩擦力監視装置を示したブロック図であり、併せて
連続鋳造装置１の概略図を示す。連続鋳造装置１では、
溶湯ｈが取鍋２からタンディシュ３に移され、浸漬ノズ
ル４から、鋳型５に注入される。鋳型５は、純銅製又は
銅合金製であって、その外郭はウォータジャケット構造
として冷却水を循環させるとともに、図示しない加振器
により、一定振幅の上下振動を生じさせる。鋳型５に注
入された溶湯ｈは、鋳型を通過するまでに鋳型内面に接
触する部分が冷却されて凝固シェルを生成し、引抜ロー
ル９ａ、９ｂ、９ｃにより引抜かれる。鋳型５を抜け出
た鋳片７は、冷却水噴射ノズル８からの冷却水のシャワ
ーを浴びて中心部まで凝固し、ガイドロール６によって
案内され、引抜ロール９ａ、９ｂ、９ｃにより所定の引
抜速度で水平方向に引抜かれた後、切断装置１０により
所定の長さに切断される。

【００１８】鋳片７の鋳造速度は、３個の引抜ロール９
ａ、９ｂ、９ｃを駆動する図示しない駆動用モータに直
結したパルスジェネレータ１５ａ、１５ｂ、１５ｃによ
り、引抜ロール９の回転数に応じた数のパルスを発生さ
せ、この信号を速度演算器１６に入力して演算すること
により求められる。

【００１９】速度演算器１６から出力される鋳片７の鋳
造速度信号は、高周波除去フィルタ１７に入力され、信
号のうち２０Hz程度以上の高周波成分のみ除去される。

【００２０】高周波除去フィルタ１７を通過した信号
（図２）は、パソコン１８に入力される。パソコン１８
は、ブザー等の警報器２１を作動させる警報器駆動回路
２２及び鋳造速度を調整する鋳造速度調整装置２４の制
御回路２３と接続されている。

【００２１】パソコン１８では、入力された信号から鋳
造速度の変動量を計算する。変動量は、図２に示される
信号のうち、各時点ごとに適切に決められた時間分（鋳
型振動の約１〜２サイクル分の時間）の最新データを対
象とし、その中の最大値と最小値の差を計算することに
より求められる。また、鋳型と鋳片間に異常が発生して
いるかどうかを判断する基準となるしきい値を計算す
る。しきい値は、実験とか、凝固皮殻の強度の推定式
（鋳造速度等により変化する）等から決定することがで
きる。

【００２２】速度の変動量としきい値を計算した後、両
者の値を比較する。比較した結果、速度変動量がしきい
値以内である場合には、正常な状態と判断し、その後継
続してパソコン１８に入力されてくる速度信号の処理を
同様に続けて実行する。

【００２３】しかし、しきい値を越える速度変動量が検
出された場合には、ブレークアウト発生の可能性がある
と判断し、パソコン１８から警報器駆動回路２２及び制
御回路２３に異常が発生したことを伝える信号を出力す
る。その結果、警報器２１が作動して、オペレータは、
異常が発生したことを知ることができ、異常の状況確認
や適切な処置を早期に実施することができるとともに、
制御回路２３に接続されている鋳造速度調整装置２４に
より鋳造速度を遅くする等の対策を講じて、ブレークア
ウト発生を未然に防止することができる。また、パソコ
ン１８では、操業中の速度変動量の推移を必要に応じて
ＣＲＴやプリンタに出力させ、その後の操業方法の検討
のために役立たせることができる。

【００２４】なお、本発明では、前記公報に記載の発明
とは異なり、帯域通過フィルタを使用して、鋳型振動周
波数に同調する変動成分は抽出するという処理は行って
いないが、異常発生の判断に支障をきたすことはなく、
ブレークアウト発生を予知するために十分適用できるこ
とが確認できた。また、本発明では、帯域通過フィルタ
と鋳型振動周波数を測定して帯域通過フィルタに入力す
る機構が不要となるため、装置が簡単になり、安価に装
置を構成することができる。

【００２５】図３は、鋳造速度を検出する鋳造速度検出
手段に関する別の実施例を示したものである。本実施例
の鋳造速度検出装置３０は、レーザ発振器３１と、移動
する鋳片７にレーザ光を照射するとともに、鋳片７に当
たって散乱したレーザ光を受光するプローブ３２と、受
光したレーザ光を入力してドップラ周波数を検出する検
出部３３と、検出したドップラ周波数を演算処理して鋳
片７の移動速度を出力する演算処理部３４とから構成さ
れる。

【００２６】引抜ロール３５により、引抜かれて移動す
る連続状の鋳片７に対して照射されたレーザ光は、鋳片
７の表面で散乱されドップラ効果により周波数変化を受
ける。その散乱光を前記プローブ３２により受光し、検
出部３３でドップラ周波数を検出するとともに、演算処
理部３４において、次式により鋳片７の速度Ｖを求め
る。 Ｖ＝ｆd ・λ／２(cosΔθ・sinψ／２) ただし、ｆd はドップラ周波数、λは、レーザ光の波
長、ψは照射プローブの交差角、Δθは被測定物（鋳片
７）に対するプローブ取付の直角からのズレ角である。

【００２７】演算処理部３４で求められた鋳片７の速度
信号は、前記実施例の摩擦力監視装置の高周波除去フィ
ルタ１７に入力される。摩擦力監視装置による作動は、
前記実施例と全く同様である。前記鋳造速度検出装置３
０は、レーザ光を使用して非接触で鋳片７の速度を検出
できるので、機械的な滑り、摩耗等による誤差を生じる
ことのない高精度の速度検出が可能となり、摩擦力を監
視するために有効に利用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の連続鋳造
用鋳型と鋳片間の摩擦力監視装置は、ブレークアウトの
発生と深い関係のある鋳型と鋳片間の摩擦力を連続的に
監視することが可能となるばかりでなく、設定しきい値
を越える場合には警報を作動させたり、鋳造速度を調整
することができるので、ブレークアウトの予知及び防止
のために活用することができる。

【００２９】また、従来開発された装置のように、鋳型
振動周波数を測定したり、検出した鋳造速度信号から鋳
型振動周波数に同調する変動成分を抽出する処理を行わ
ないので、装置が簡単になり、安価に装置を構成するこ
とができる。

【００３０】さらに、本発明の装置は、鋳型と鋳片間の
潤滑状態を改善するために使用されるパウダの種類を適
切に選定する際にも利用することができ、連続鋳造の高
速化を達成するために、大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の概略ブロック図であり、連続鋳造
装置の概略も併せて示す。

【図２】鋳造速度信号の波形の一例を示すグラフであ
る。

【図３】鋳造速度検出手段に関し、図１とは別の実施例
を示したブロック図である。

【符号の説明】

１ 連続鋳造装置 ２ 取鍋 ３ タンディッシュ ４ 浸漬ノズル ５ 鋳型 ６ ガイドロール ７ 鋳片 ８ 冷却水噴射ノズル ９ａ、９ｂ、９ｃ 引抜ロール １０ 切断装置 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ パルスジェネレータ １６ 速度演算器 １７ 高周波除去フィルタ １８ パソコン ２１ 警報器 ２２ 警報器駆動回路 ２３ 制御回路 ２４ 鋳造速度調整装置 ３０ 鋳造速度検出装置 ３１ レーザ発振器 ３２ プローブ ３３ 検出部 ３４ 演算処理部 ３５ 引抜ロール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造により製造される鋳片の鋳造速
   度を検出する鋳造速度検出手段と、前記手段により得ら
   れた鋳造速度の変動量を所定のしきい値と比較する比較
   手段とから構成したことを特徴とする連続鋳造用鋳型と
   鋳片間の摩擦力監視装置。