JPH08276257A - 連続鋳造のブレ−クアウト検知装置及び鋳造制御方法 - Google Patents

連続鋳造のブレ−クアウト検知装置及び鋳造制御方法

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JPH08276257A
JPH08276257A JP7077453A JP7745395A JPH08276257A JP H08276257 A JPH08276257 A JP H08276257A JP 7077453 A JP7077453 A JP 7077453A JP 7745395 A JP7745395 A JP 7745395A JP H08276257 A JPH08276257 A JP H08276257A
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JP
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casting
optical fiber
temperature
mold
breakout
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JP7077453A
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English (en)
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Noriyuki Suzuki
木 規 之 鈴
Yoshihiro Yamada
田 義 博 山
Tomoharu Shimokasa
笠 知 治 下
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続鋳造における鋳型内の鋳片のブレ−クア
ウトを検知する装置及びその回避方法を提供する。 【構成】 連続鋳造において、ラマン散乱型光ファイバ
式分布型温度センサの温度検出部である光ファイバを鋳
型内の幅方向に埋設することを特徴とする連続鋳造にお
けるブレ−クアウト検知装置、及び前記装置からの温度
情報が設定温度を越えると判定したとき、鋳造速度を減
速することを特徴とする連続鋳造におけるブレ−クアウ
ト検知・回避方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造における鋳型
内の鋳片のブレ−クアウトを検知する装置及びその検知
情報に基づくブレ−クアウト回避方法に関する。
【0002】
【従来技術】連続鋳造において鋳型内での溶鋼の正常な
凝固シェルの発達は、鋳片の品質上重要であり、特に近
年の高生産性を図るための高速鋳造に伴い発生するブレ
−クアウトは、鋳造中断や設備損傷といった重大な事故
となり、この防止が重要である。
【0003】これ等のブレ−クアウトを予知あるいは予
防する方法として、鋳造内に熱電対を埋設し、この温度
を監視することにより行う方法が採られている。この代
表的なものとして、特開昭58−148064号公報,
特公平5−56222号公報,特公平5−75502号
公報等に、連続鋳造設備の鋳型壁面に複数の熱電対を埋
設し、これらの熱電対中の隣接した位置での温度上昇及
び下降の変化パタ−ンを検出して、特定のパタ−ンに一
致した場合にブレ−クアウト発生として予知する方法が
採られている。一方、構成物の温度分布を測定する手段
として、従来の熱電対等,スポット温度を測定する検出
端を多数埋め込む方法に代わり、ラマン散乱型光ファイ
バ式温度センサを用いる方法が近年注目されている。
【0004】この代表的なものとして、特開平5−33
2850号公報の如く、熱風炉の鉄皮温度監視に利用す
るもの、特開平4−74813号公報の如く、高炉の炉
壁厚推定に利用するもの、特開平6−3197号公報の
如く、高炉鉄皮温度監視に利用するもの等がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記熱
電対を複数用いた従来のブレ−クアウト予知方法は、い
ずれも拘束性ブレ−クアウトに先立って現われる鋳型温
度の異常変化の位置分布パタ−ンがV字状もしくはU字
状になること、及びその位置分布が鋳造方向に移動する
ことに注目しているため、こうしたパタ−ンに該当しな
い、例えば鋳片の縦割れ等に起因する他のブレ−クアウ
トの場合に検知できないという問題がある。
【0006】また、精度を向上させるためには、多数の
熱電対を埋め込む必要があり、その作業量増加、またそ
の保守及び点検に多くの時間と労力を必要としていた。
また、上記光ファイバ式分布型温度センサを用いた温度
分布測定は、温度の距離分解能が例えば1mと比較的粗
いこと、また、温度差の分解能の向上のため例えば1回
の計測に数分を要することから、従来の適用対象は上記
の如く、熱風炉や高炉といった大型構造物の広域さらに
変動のゆっくりした温度分布を測定する目的に限定され
ていた。
【0007】そこで、本発明は、いかなるパタ−ンのブ
レ−クアウトに対しても、温度異常部を的確にとらえる
ことが可能な、連続鋳造におけるブレ−クアウト検知装
置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のブレ−クアウト
検知装置は、ラマン散乱型光ファイバ式分布型温度計測
器の温度検出部である光ファイバを鋳型内の幅方向に埋
設することを第1の特徴とし、該光ファイバを幅方向に
複数回往復させながら平行に埋設することを第2の特徴
とする。また、前記光ファイバを鋳型下端からの距離を
L、鋳造速度をV、鋳造の減速度をA、温度計測器の計
測繰返し周期をTとして、 L≧V・T−A・T2/2 となる位置に、埋設することを第3の特徴とする。さら
に、該温度計測器の検出温度が任意に設定した設定温度
を超えているとき、該鋳造の速度を減速することを第4
の特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の第1の特徴によれば、ラマン散乱型光
ファイバ式分布型温度計測器が、鋳型にその幅方向に埋
設した光ファイバに光パルスを入射し、光ファイバ各部
位で発生する後方ラマン散乱光強度を検出し、検出した
強度とその戻り時間とから鋳型内の幅方向の温度分布を
算出する。ここで、算出される温度は、距離分解能に対
応する一定距離間の平均温度が算出されるため、ブレ−
クアウトに対応するような局所的な高温領域がある場
合、その領域が距離分解能以下であっても平均温度の急
激な上昇となって現われる。平均温度が予め設定した基
準の温度上昇幅を越えた場合にブレ−クアウトを検知す
る。
【0010】本発明の第2の特徴によれば、温度計測器
が測定した温度が、光ファイバを複数回往復させた位置
の平均値となり、見かけ上、同位置での測定デ−タ数を
多くしてその平均値を得たことになり、温度測定精度が
高い。
【0011】本発明の第3の特徴によれば、光ファイバ
が、鋳型の下端から L≧V・T−A・T2/2 となる位置に埋設するので、温度計測器がブレ−クアウ
トを生ずる可能性がある高温を検知してから減速度Aで
鋳片引抜き速度の減速を開始すると、1周期T後すなわ
ち次回に温度検出を行なうとき、先に高温と検知した鋳
片位置は、鋳型の下端からV・T−A・T2/2の位置
であってまだ鋳型内にあり、高温部が鋳型下端に到達す
る以前に、ブレ−クアウト回避のための鋳片引抜きが可
能である。
【0012】
【実施例】図1に本発明の一実施例を示す。図1におい
て、1は鋳型本体であり、鋳型1の下端からLの位置の
内部には、耐熱性を有するステンレス鋼チュ−ブ入り光
ファイバ2が鋳型1の幅方向に往復させながら複数列に
埋設されており、その一端は、分布型温度測定器3に接
続されている。
【0013】図2に、分布型温度測定器3の構成を示
す。パルス駆動装置7が周期Tでパルス半導体レ−ザ8
にパルス通電し、パルス半導体レ−ザ8が光パルスを発
振する。光分波器9が、該光パルスを光ファイバ2に入
射する。光分波器9は、光ファイバ2から戻った光パル
スを波長分離装置10に案内する。波長分離装置10
は、光ファイバ2の各部位での後方ラマン散乱光の2成
分であるスト−クス光と反スト−クス光を分離し、それ
ぞれを第1光検出器11および第2光検出器12に与え
る。これらの光検出器11,12は、スト−クス光と反
スト−クス光の強度を電圧信号に変換する。
【0014】平均化処理装置13は、光パルスの1個の
発振毎に、該光パルス(光ファイバ入射光)に対する各
々の遅延時間(図1の(a)のように3本並列の場合、
各列の鋳型幅方向同一位置)に対応した光強度を加算平
均する。この加算平均値は、鋳型幅方向の距離分解能に
対応する一定距離間の平均光強度(1本分)の、更に複
数本(図1では3本)分の平均値であり、鋳型幅/距離
分解能の数だけ得られる。すなわち、鋳型幅に対して、
鋳型幅/距離分解能の加算平均値デ−タが得られ、この
デ−タ群が鋳型幅方向の温度分布対応の受光強度分布を
表わす。
【0015】デ−タ処理装置14が、平均化処理装置1
3からの出力デ−タ(鋳型幅/距離分解能の加算平均値
デ−タ)を温度に変換して鋳型幅方向の温度分布とその
平均温度、ならびに、該平均温度に対する最高温度の偏
差(最高温度偏差)を算出し、算出したデ−タを制御計
算機4に与える。これにより、制御計算機4には、周期
Tで、光ファイバ2の位置の温度分布デ−タおよび最高
温度偏差が、繰返し与えられる。
【0016】図3は、銅製の鋳型1に光ファイバ2を埋
れ込む方法の1例を示す。冷却溝17と垂直方向に冷却
溝よりも深い位置まで溝加工したのち、ステンレス鋼チ
ュ−ブ入り光ファイバ2を往復させながら複数列配置
し、熱伝導性のよい樹脂15(例えばアルミナ粉を混入
したエポキシ樹脂)で充填したのち、銅製ブロック16
で固定する。ここで、光ファイバ2を往復させる周期
は、分布型温度測定器3の距離分解能をD(例えば25
0mm〜3m程度)とすると、Dの整数倍となるように
敷設する。
【0017】分布型温度測定器3が算出した温度分布お
よび最高温度偏差は、制御計算機4に与えられる。制御
計算機4は、最高温度偏差が、予め任意に設定した設定
温度を超えているか否かを判定し、超えている場合は、
減速および開度絞りをピンチロ−ル駆動装置5およびノ
ズル開度調整装置6に指示し、これに応じてピンチロ−
ル駆動装置5が、鋳片を引き抜くピンチロ−ルの回転駆
動速度を減速度Aで低減し、ノズル開度調整装置6が、
スライディングノズルあるいはストッパ−の開度を減速
度Aに対応して低減し、これにより溶鋼湯面レベルは一
定に保たれる。次に、本発明による、ブレ−クアウト検
知の1例を示す。図4はステンレス鋼チュ−ブ入り光フ
ァイバ2を鋳型下端よりL=400mm、鋳型表面より
5mmの場所に5列(2.5往復)隙間無く埋設して、
鋳造速度V=1.6m/分で中炭Al−Si−K鋼の鋳
造を行った際に、ブレ−クアウトを検知した場所で、鋳
造方向同位置での温度5点の平均温度を、測定周期T=
10秒で測定した場合の鋳型幅方向温度分布の変化を示
す。ブレ−クアウトに対する設定温度差を20℃とし
て、図中t=10秒で、ブレ−クアウトを検知、直ちに
減速度A=0.01m/秒2で、鋳造を0.2m/分ま
で減速したところ、鋳片破断による溶鋼流出事故が防止
できた。更に、各鋼種,鋳造条件,及び光ファイバ2の
埋設列数を変更した場合を含めて行ったブレ−クアウト
検知の実績を従来法と比較して表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】光ファイバ2を1列のみ埋設した場合で
も、本発明ではブレ−クアウトの形態の如何に係わら
ず、ブレ−クアウト検知の精度が向上しており、更に5
列埋設した場合には、格段に検知精度及び信頼性が向上
していることがわかる。
【0020】
【発明の効果】以上述べたように、本発明装置を用いる
ことにより、拘束性ブレ−クアウトのみならず、縦割れ
起因等他の形態のブレ−クアウトまで、精度良く検出可
能となり、この結果ブレ−クアウト検知の信頼性向上
と、これに伴う熱片の直行率の向上、鋳片表面品質の低
下防止、安定鋳造による作業性の向上等が達成された。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図であり、鋳型の一片1の正面を示す。(b)は鋳
型片1の側面を示す。
【図2】 図1に示す温度測定器3の構成を示すブロッ
ク図である。
【図3】 (a)は、本発明で用いる鋳型片のもう1つ
の上面を示す平面図であり、(b)は横断面図である。
【図4】 本発明の一実施例における温度測定結果を示
すグラフである。
【符号の説明】
1:鋳型 2:光ファイ
バ 3:分布型温度測定器 4:制御計算
機 5:ピンチロ−ル駆動装置 6:ノズル開
度調整装置 7:パルス駆動装置 8:パルス半
導体レ−ザ 9:光分波器 10:波長分離
装置 11:第1光検出器 12:第2光
検出器 13:平均化処理装置 14:デ−タ
処理装置 15:樹脂 16:銅製ブ
ロック 17:冷却溝 L:光ファイバ埋め込み位置(鋳型下端からの距離)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造におけるブレ−クアウト検知装
    置において、ラマン散乱型光ファイバ式分布型温度計測
    器の温度検出部である光ファイバを鋳造型内の幅方向に
    埋設することを特徴とする、連続鋳造におけるブレ−ク
    アウト検知装置。
  2. 【請求項2】 前記光ファイバを幅方向に複数回往復さ
    せながら平行に埋設することを特徴とする請求項1記載
    の、連続鋳造のブレ−クアウト検知装置。
  3. 【請求項3】 鋳型下端からの距離をL、鋳造速度を
    V、鋳造の減速度をA、前記温度計測器の計測繰返し周
    期をTとして、 L≧V・T−A・T2/2 となる位置に、前記光ファイバを埋設することを特徴と
    する請求項1または請求項2記載の、連続鋳造のブレ−
    クアウト検知装置。
  4. 【請求項4】 請求項1,請求項2又は請求項3記載の
    温度計測器の検出温度が任意に設定した設定温度を超え
    ているとき、鋳造速度を減速することを特徴とする連続
    鋳造の鋳造制御方法。
JP7077453A 1995-04-03 1995-04-03 連続鋳造のブレ−クアウト検知装置及び鋳造制御方法 Withdrawn JPH08276257A (ja)

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