JPH10272546A - 連続鋳造における湯面レベル変動防止方法およびその装置 - Google Patents
連続鋳造における湯面レベル変動防止方法およびその装置Info
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- JPH10272546A JPH10272546A JP8035897A JP8035897A JPH10272546A JP H10272546 A JPH10272546 A JP H10272546A JP 8035897 A JP8035897 A JP 8035897A JP 8035897 A JP8035897 A JP 8035897A JP H10272546 A JPH10272546 A JP H10272546A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発散的な湯面レベル変動に至る前に、その発
生を予知し防止策を取れる、連続鋳造における湯面レベ
ル変動防止方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 鋳型温度の時間変動を検知し、その変動
量あるいは変動の規則性の程度あるいはその双方が、予
め設定した閾値を超えた場合に、鋳造条件を変更するこ
とを特徴とする。また鋳型温度変動の特定周波数に対応
するスペクトル強度を、変動の規則性の程度として用い
ることを特徴とする。また、鋳造条件の変更が、引き抜
き速度の低減、あるいは連続鋳造用パウダーの低粘度
化、あるいは鋳型の振動条件、あるいは電磁撹拌流速の
低減、あるいは２次冷却帯の冷却水量の増大、あるいは
特定周波数に対応する注入量制御系の周波数ゲインを低
下させること、あるいはこれら複数の組み合わせである
ことを特徴とする。
生を予知し防止策を取れる、連続鋳造における湯面レベ
ル変動防止方法およびその装置を提供する。 【解決手段】 鋳型温度の時間変動を検知し、その変動
量あるいは変動の規則性の程度あるいはその双方が、予
め設定した閾値を超えた場合に、鋳造条件を変更するこ
とを特徴とする。また鋳型温度変動の特定周波数に対応
するスペクトル強度を、変動の規則性の程度として用い
ることを特徴とする。また、鋳造条件の変更が、引き抜
き速度の低減、あるいは連続鋳造用パウダーの低粘度
化、あるいは鋳型の振動条件、あるいは電磁撹拌流速の
低減、あるいは２次冷却帯の冷却水量の増大、あるいは
特定周波数に対応する注入量制御系の周波数ゲインを低
下させること、あるいはこれら複数の組み合わせである
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造における
湯面レベル変動防止方法およびその装置に関し、特に、
スラブの高速鋳造の際に発生する、発散的な湯面レベル
変動を防止できる、連続鋳造における湯面レベル変動防
止方法およびその装置に関する。
湯面レベル変動防止方法およびその装置に関し、特に、
スラブの高速鋳造の際に発生する、発散的な湯面レベル
変動を防止できる、連続鋳造における湯面レベル変動防
止方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融金属の連続鋳造においては、湯面レ
ベルを一定に制御することが、鋳片の品質を保つ上で重
要である。湯面レベルの変動の原因は、注湯ノズルの詰
まりや閉塞に起因する溶融金属注入量の変動、２次冷却
帯におけるバルジング量の変動などが考えられる。特
に、スラブ等の高速鋳造においては、特定周波数に対応
した発散的な湯面レベル変動が発生し、従来の湯面レベ
ル検出に基づく湯面制御方法では対処できず、表面品質
欠陥、さらにはオーバーフローや鋳造不能に至る場合が
ある。
ベルを一定に制御することが、鋳片の品質を保つ上で重
要である。湯面レベルの変動の原因は、注湯ノズルの詰
まりや閉塞に起因する溶融金属注入量の変動、２次冷却
帯におけるバルジング量の変動などが考えられる。特
に、スラブ等の高速鋳造においては、特定周波数に対応
した発散的な湯面レベル変動が発生し、従来の湯面レベ
ル検出に基づく湯面制御方法では対処できず、表面品質
欠陥、さらにはオーバーフローや鋳造不能に至る場合が
ある。
【０００３】従来、このような湯面レベルの変動に対し
て、湯面レベルの検出手段とスライディングノズルやス
トッパーといった溶融金属の注入量制御手段を組み合わ
せた湯面レベル制御方法が一般に用いられ、特に注入量
の制御法に関しては、多数の報告がなされている。
て、湯面レベルの検出手段とスライディングノズルやス
トッパーといった溶融金属の注入量制御手段を組み合わ
せた湯面レベル制御方法が一般に用いられ、特に注入量
の制御法に関しては、多数の報告がなされている。
【０００４】湯面レベルの検出方法には、例えば、特開
昭５２−５０９３０号公報に記載の、鋳型内の複数の熱
電対群から湯面レベルを推定する方法や、特公昭５４−
４２８４５号公報に記載の、流体圧力差から検出する方
法や、特開昭５３−７６９２６号公報に記載の、渦流式
距離計を用いる方法などがある。
昭５２−５０９３０号公報に記載の、鋳型内の複数の熱
電対群から湯面レベルを推定する方法や、特公昭５４−
４２８４５号公報に記載の、流体圧力差から検出する方
法や、特開昭５３−７６９２６号公報に記載の、渦流式
距離計を用いる方法などがある。
【０００５】また、注入流制御方法は、前記湯面レベル
検出結果に基づき、ストッパーやスライディングノズル
の開度を調節する最も単純なフィードバック制御に加
え、例えば、特開平２−１９２８６３号公報，特開平３
−１５５４４０号公報，特開平４−１０５７６０号公報
などに記載の、湯面レベル計の検出結果を周波数解析
し、周波数に応じて制御方法を変更する方法や、特開平
８−１４７０４４号公報に記載の、非定常バルジング等
の外乱を予め推定したモデルを用いて補正する方法など
が報告されている。
検出結果に基づき、ストッパーやスライディングノズル
の開度を調節する最も単純なフィードバック制御に加
え、例えば、特開平２−１９２８６３号公報，特開平３
−１５５４４０号公報，特開平４−１０５７６０号公報
などに記載の、湯面レベル計の検出結果を周波数解析
し、周波数に応じて制御方法を変更する方法や、特開平
８−１４７０４４号公報に記載の、非定常バルジング等
の外乱を予め推定したモデルを用いて補正する方法など
が報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の湯面レベル制御方法は、いずれも直接湯面レベ
ルの検出に基づくフィードバック制御方法であって、一
般に高速鋳造においては、湯面の波立ちや盛り上がり等
の外乱が増大すること、また注入量が増大し応答性が悪
化することなどにより、微小な湯面レベル変動の段階
で、特定の周波数や微小変動量を事前に検知することは
極めて困難である。また、湯面レベルが一旦大きくなっ
てしまった後では、凝固シェル厚の不均一な部分は、既
に２次冷却帯に達しており、それを迅速に低減すること
は不可能である。さらにまた、外乱を予め推定する方法
は、種々の鋳造条件に対して適切なモデルを推定するこ
とは極めて困難である。
た従来の湯面レベル制御方法は、いずれも直接湯面レベ
ルの検出に基づくフィードバック制御方法であって、一
般に高速鋳造においては、湯面の波立ちや盛り上がり等
の外乱が増大すること、また注入量が増大し応答性が悪
化することなどにより、微小な湯面レベル変動の段階
で、特定の周波数や微小変動量を事前に検知することは
極めて困難である。また、湯面レベルが一旦大きくなっ
てしまった後では、凝固シェル厚の不均一な部分は、既
に２次冷却帯に達しており、それを迅速に低減すること
は不可能である。さらにまた、外乱を予め推定する方法
は、種々の鋳造条件に対して適切なモデルを推定するこ
とは極めて困難である。
【０００７】そこで、本発明は、上記課題を有利に解決
して、発散的な湯面レベル変動に至る前に、その発生を
予知して適切な防止策を取ることのできる、連続鋳造に
おける湯面レベル変動防止方法およびその装置を提供す
ることを目的とするものである。
して、発散的な湯面レベル変動に至る前に、その発生を
予知して適切な防止策を取ることのできる、連続鋳造に
おける湯面レベル変動防止方法およびその装置を提供す
ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】発散的な湯面レベル変動
現象に対しては、その変動ピッチは２次冷却帯のロール
ピッチに対応することが一般に知られているが、本発明
者らは、さらに検討した結果、次のことを見出した。す
なわち、湯面レベル変動振幅の増大に先立つ、正常な微
小湯面レベル変動状態において、凝固シェル厚が鋳造方
向に規則的に変動していること、また２次冷却帯におけ
るバルジング量が変動していること、さらにバルジング
変動およびシェル厚変動のピッチが特定の周波数で一致
していることなどが、本発明者らの調査で明らかとな
り、規則的な凝固シェル厚変動が、発散的な湯面レベル
の原因であることを見出した。
現象に対しては、その変動ピッチは２次冷却帯のロール
ピッチに対応することが一般に知られているが、本発明
者らは、さらに検討した結果、次のことを見出した。す
なわち、湯面レベル変動振幅の増大に先立つ、正常な微
小湯面レベル変動状態において、凝固シェル厚が鋳造方
向に規則的に変動していること、また２次冷却帯におけ
るバルジング量が変動していること、さらにバルジング
変動およびシェル厚変動のピッチが特定の周波数で一致
していることなどが、本発明者らの調査で明らかとな
り、規則的な凝固シェル厚変動が、発散的な湯面レベル
の原因であることを見出した。
【０００９】本発明は以上の知見に基づいて構成された
ものであり、その要旨は、下記の通りである。
ものであり、その要旨は、下記の通りである。
【００１０】（１） 溶融金属の連続鋳造における湯面
レベル変動の防止方法において、鋳型温度の時間変動を
検知し、該鋳型温度の時間変動量が予め設定した閾値を
超えた場合に、鋳造条件を変更することを特徴とする連
続鋳造における湯面レベル変動防止方法。
レベル変動の防止方法において、鋳型温度の時間変動を
検知し、該鋳型温度の時間変動量が予め設定した閾値を
超えた場合に、鋳造条件を変更することを特徴とする連
続鋳造における湯面レベル変動防止方法。
【００１１】（２） 溶融金属の連続鋳造における湯面
レベル変動の防止方法において、鋳型温度の時間変動を
検知し、次いでその鋳型温度変動の規則性の程度を解析
し、この規則性の程度が予め設定した閾値を超えた場合
に、鋳造条件を変更することを特徴とする連続鋳造にお
ける湯面レベル変動防止方法。
レベル変動の防止方法において、鋳型温度の時間変動を
検知し、次いでその鋳型温度変動の規則性の程度を解析
し、この規則性の程度が予め設定した閾値を超えた場合
に、鋳造条件を変更することを特徴とする連続鋳造にお
ける湯面レベル変動防止方法。
【００１２】（３） 溶融金属の連続鋳造における湯面
レベル変動の防止方法において、鋳型温度の時間変動を
検知し、次いでその鋳型温度変動の規則性の程度を解析
し、前記鋳型温度の時間変動量と前記鋳型温度変動の規
則性の程度の双方が予め設定したそれぞれの閾値を超え
た場合に、鋳造条件を変更することを特徴とする連続鋳
造における湯面レベル変動防止方法。
レベル変動の防止方法において、鋳型温度の時間変動を
検知し、次いでその鋳型温度変動の規則性の程度を解析
し、前記鋳型温度の時間変動量と前記鋳型温度変動の規
則性の程度の双方が予め設定したそれぞれの閾値を超え
た場合に、鋳造条件を変更することを特徴とする連続鋳
造における湯面レベル変動防止方法。
【００１３】（４） 前記鋳型温度変動の規則性の程度
を表す指標が、鋳型温度変動を周波数解析し、特定の周
波数に対応するスペクトル強度であることを特徴とする
上記（２）または（３）に記載の連続鋳造における湯面
レベル変動防止方法。
を表す指標が、鋳型温度変動を周波数解析し、特定の周
波数に対応するスペクトル強度であることを特徴とする
上記（２）または（３）に記載の連続鋳造における湯面
レベル変動防止方法。
【００１４】（５） 前記鋳造条件の変更を、引き抜き
速度の低減、より低粘性の連続鋳造用パウダーへの変
更、鋳型の振動条件の変更、電磁撹拌流速の低減、２次
冷却帯の冷却水量の増大の中から選ばれる１つの対応策
で、または２つ以上の対応策の組み合わせで、実施する
ことを特徴とする上記（１）ないし（４）のいずれか１
項に記載の連続鋳造における湯面レベル変動防止方法。
速度の低減、より低粘性の連続鋳造用パウダーへの変
更、鋳型の振動条件の変更、電磁撹拌流速の低減、２次
冷却帯の冷却水量の増大の中から選ばれる１つの対応策
で、または２つ以上の対応策の組み合わせで、実施する
ことを特徴とする上記（１）ないし（４）のいずれか１
項に記載の連続鋳造における湯面レベル変動防止方法。
【００１５】（６） 前記鋳造条件の変更を、特定周波
数に対応する注入量制御系の周波数ゲインを低下させる
ことにより実施することを特徴とする上記（４）に記載
の連続鋳造における湯面レベル変動防止方法。
数に対応する注入量制御系の周波数ゲインを低下させる
ことにより実施することを特徴とする上記（４）に記載
の連続鋳造における湯面レベル変動防止方法。
【００１６】（７） 溶融金属の連続鋳造における湯面
レベル変動の防止装置において、鋳型温度の時間変動を
検知する手段と、該鋳型温度の時間変動量が予め設定し
た閾値を超えた場合に鋳造条件変更指令を出す解析装置
とを有することを特徴とする連続鋳造における湯面レベ
ル変動防止装置。
レベル変動の防止装置において、鋳型温度の時間変動を
検知する手段と、該鋳型温度の時間変動量が予め設定し
た閾値を超えた場合に鋳造条件変更指令を出す解析装置
とを有することを特徴とする連続鋳造における湯面レベ
ル変動防止装置。
【００１７】（８） 溶融金属の連続鋳造における湯面
レベル変動の防止装置において、鋳型温度の時間変動を
検知する手段と、該鋳型温度の時間変動の規則性の程度
を解析する手段と、該鋳型温度変動の規則性の程度が予
め設定した閾値を超えた場合に、または前記鋳型温度の
時間変動量と前記鋳型温度変動の規則性の程度の双方が
予め設定したそれぞれの閾値を超えた場合に鋳造条件変
更指令を出す解析装置とを有することを特徴とする、連
続鋳造における湯面レベル変動防止装置。
レベル変動の防止装置において、鋳型温度の時間変動を
検知する手段と、該鋳型温度の時間変動の規則性の程度
を解析する手段と、該鋳型温度変動の規則性の程度が予
め設定した閾値を超えた場合に、または前記鋳型温度の
時間変動量と前記鋳型温度変動の規則性の程度の双方が
予め設定したそれぞれの閾値を超えた場合に鋳造条件変
更指令を出す解析装置とを有することを特徴とする、連
続鋳造における湯面レベル変動防止装置。
【００１８】（９） 前記鋳型温度変動の規則性の程度
を解析する手段として、鋳型温度の時間変動の周波数解
析を行う手段を有することを特徴とする上記（８）に記
載の連続鋳造における湯面レベル変動防止装置。
を解析する手段として、鋳型温度の時間変動の周波数解
析を行う手段を有することを特徴とする上記（８）に記
載の連続鋳造における湯面レベル変動防止装置。
【００１９】（１０） 前記鋳造条件変更指令を出す解
析装置が、引き抜き速度の低減、より低粘性の連続鋳造
用パウダーへの変更、鋳型の振動条件の変更、電磁撹拌
流速の低減、２次冷却帯の冷却水量の増大、特定周波数
に対応する注入量制御系の周波数ゲインの低下の中から
選ばれる１つの指令を、または２つ以上を組み合わせた
指令を出すことを特徴とする上記（７）ないし（９）の
いずれか１項に記載の連続鋳造における湯面レベル変動
防止装置。
析装置が、引き抜き速度の低減、より低粘性の連続鋳造
用パウダーへの変更、鋳型の振動条件の変更、電磁撹拌
流速の低減、２次冷却帯の冷却水量の増大、特定周波数
に対応する注入量制御系の周波数ゲインの低下の中から
選ばれる１つの指令を、または２つ以上を組み合わせた
指令を出すことを特徴とする上記（７）ないし（９）の
いずれか１項に記載の連続鋳造における湯面レベル変動
防止装置。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明は、温度検出手段を有する
連続鋳造用鋳型内において、凝固状態の変動，不均一を
検知することにより、発散的な湯面レベル変動に至るよ
り事前に、その兆候を捉え、その防止が可能となる。
連続鋳造用鋳型内において、凝固状態の変動，不均一を
検知することにより、発散的な湯面レベル変動に至るよ
り事前に、その兆候を捉え、その防止が可能となる。
【００２１】図１は、本発明の連続鋳造における湯面レ
ベル変動防止装置の概略を、鋳型の縦断面図で示したも
のである。同図の装置では、鋳型内に熱電対２が埋め込
まれており、溶融金属３は、注入ノズル４を介して鋳型
１に注入される。また、溶融金属３は、鋳型１および２
次冷却帯のスプレー７で冷却され、凝固シェル５を形成
しながら、ピンチロール６で連続的に引き抜かれる。ま
た、注入量を調節するスライディングノズル８を備え、
鋳型１内の溶融金属３を撹拌するための電磁撹拌コイル
９も備えている。また、パウダー１０が、鋳型１と凝固
シェル５の界面における潤滑および伝熱制御のため、鋳
型１上方から適宜投入される。熱電対２に発生する起電
力は、変換器１１により鋳型温度に変換され、演算装置
１２により特徴量が算出される。演算装置１２において
は、予め設定した時間範囲内の特徴量を算出し、比較装
置１３において予め設定した閾値を超えた場合に、鋳造
条件を変更する。
ベル変動防止装置の概略を、鋳型の縦断面図で示したも
のである。同図の装置では、鋳型内に熱電対２が埋め込
まれており、溶融金属３は、注入ノズル４を介して鋳型
１に注入される。また、溶融金属３は、鋳型１および２
次冷却帯のスプレー７で冷却され、凝固シェル５を形成
しながら、ピンチロール６で連続的に引き抜かれる。ま
た、注入量を調節するスライディングノズル８を備え、
鋳型１内の溶融金属３を撹拌するための電磁撹拌コイル
９も備えている。また、パウダー１０が、鋳型１と凝固
シェル５の界面における潤滑および伝熱制御のため、鋳
型１上方から適宜投入される。熱電対２に発生する起電
力は、変換器１１により鋳型温度に変換され、演算装置
１２により特徴量が算出される。演算装置１２において
は、予め設定した時間範囲内の特徴量を算出し、比較装
置１３において予め設定した閾値を超えた場合に、鋳造
条件を変更する。
【００２２】次に、演算装置１２における温度データの
解析方法と特徴量の算出方法を示す。 特徴量として、
まず、予め設定した時間区間における温度変動量につい
て説明する。この変動量を表す指標としては、例えば、
（１）式に示す標準偏差Ｓを用いる。
解析方法と特徴量の算出方法を示す。 特徴量として、
まず、予め設定した時間区間における温度変動量につい
て説明する。この変動量を表す指標としては、例えば、
（１）式に示す標準偏差Ｓを用いる。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここで、Ｎは、現時刻までの予め設定した
時間区間における温度データの個数であり、Ｔｉはその
ｉ番目の温度データであり、Ｔｍは予め設定した時間区
間における温度データの平均値である。このＴｍは、次
式のように計算される。
時間区間における温度データの個数であり、Ｔｉはその
ｉ番目の温度データであり、Ｔｍは予め設定した時間区
間における温度データの平均値である。このＴｍは、次
式のように計算される。
【００２５】 Ｔｍ＝（ΣＴｉ）／Ｎ ・・・（２） ここで、変動量を表す指標は、（１）式に示した標準偏
差に限定されるものではなく、その他の統計量、例えば
分散や振幅であってもよい。
差に限定されるものではなく、その他の統計量、例えば
分散や振幅であってもよい。
【００２６】次の特徴量として、温度変動の規則性を表
す指標について説明する。この規則性の程度を表す指標
は、鋳型温度の時系列データを例えば高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）を用いて周波数解析して得られる特定の周波
数に対応するスペクトル強度であり、例えば、（３）式
のように計算される。
す指標について説明する。この規則性の程度を表す指標
は、鋳型温度の時系列データを例えば高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）を用いて周波数解析して得られる特定の周波
数に対応するスペクトル強度であり、例えば、（３）式
のように計算される。
【００２７】 Ｆ１＝ΣＰ（ｊ×ｆｋ）／ΣＰ（ｆｉ） ・・・（３） ｉ＝１〜Ｎ、ｊ＝１〜Ｍ ここで、Ｆ１［−］は無次元化したスペクトル強度であ
り、スペクトル強度の総和に対する高次成分を含めた特
定周波数成分の占める比率を表す。Ｐ（ｆｉ）［−］
は、周波数ｆｉ［Ｈｚ］のスペクトル強度であり、ｆｋ
［Ｈｚ］は特定周波数である。この特定周波数は、スペ
クトル強度が最大となる周波数、あるいは、２次冷却帯
のロールピッチをＬ［ｍ］、引き抜き速度をＶｃ［ｍ／
ｓ］として、（４）式で表される値、のいずれかが望ま
しい。
り、スペクトル強度の総和に対する高次成分を含めた特
定周波数成分の占める比率を表す。Ｐ（ｆｉ）［−］
は、周波数ｆｉ［Ｈｚ］のスペクトル強度であり、ｆｋ
［Ｈｚ］は特定周波数である。この特定周波数は、スペ
クトル強度が最大となる周波数、あるいは、２次冷却帯
のロールピッチをＬ［ｍ］、引き抜き速度をＶｃ［ｍ／
ｓ］として、（４）式で表される値、のいずれかが望ま
しい。
【００２８】 ｆｋ＝Ｖｃ／Ｌ ・・・（４） 次に、比較装置１３においては、各時刻で、変動量ある
いは規則性の程度を表す指標、あるいはその双方が、予
め設定した閾値よりも大きくなれば鋳造条件を変更し、
閾値よりも小さければそのままの条件で鋳造を続ける。
ここで、鋳型温度の測定点は、一点に限定されるもので
はなく、鋳型内の複数点の温度データについて前述した
特徴量を算出し、各点の平均値あるいは最大値を閾値と
比較しても良い。
いは規則性の程度を表す指標、あるいはその双方が、予
め設定した閾値よりも大きくなれば鋳造条件を変更し、
閾値よりも小さければそのままの条件で鋳造を続ける。
ここで、鋳型温度の測定点は、一点に限定されるもので
はなく、鋳型内の複数点の温度データについて前述した
特徴量を算出し、各点の平均値あるいは最大値を閾値と
比較しても良い。
【００２９】次に、鋳造条件の変更方法について示す。
前述した方法により、鋳型内で凝固の不均一が検知され
た場合には、直ちに、凝固を均一化させる操作、あるい
は、湯面レベル変動が発散的に増大するのを抑制する操
作を施す。鋳型潤滑，伝熱制御のため、一般に溶融金属
の連続鋳造においては、パウダーを用いるが、鋳型と凝
固シェル間へのパウダー流入を促進させる操作を行うこ
とにより、凝固を均一化させることが可能となる。すな
わち、引き抜き速度の低減，パウダー粘度の低減によ
り、パウダー流入量を増大させることができる。また、
溶融金属の連続鋳造においては、鋳片と鋳型の焼き付き
防止等のために鋳型を鋳片引き抜き方向に振動させてい
るが、鋳型振動における鋳型下降速度が鋳片引き抜き速
度よりも速くなる時間（ネガティブストリップ時間）を
増大させることによっても、パウダー流入量を増大させ
ることができる。また、溶融金属の連続鋳造において
は、品質向上を目的として、電磁力により溶融金属を撹
拌する装置が用いられることが多いが、撹拌力を低減す
ると、メニスカス近傍の溶融金属の温度が低下し、パウ
ダー流入量を増大させることができる。
前述した方法により、鋳型内で凝固の不均一が検知され
た場合には、直ちに、凝固を均一化させる操作、あるい
は、湯面レベル変動が発散的に増大するのを抑制する操
作を施す。鋳型潤滑，伝熱制御のため、一般に溶融金属
の連続鋳造においては、パウダーを用いるが、鋳型と凝
固シェル間へのパウダー流入を促進させる操作を行うこ
とにより、凝固を均一化させることが可能となる。すな
わち、引き抜き速度の低減，パウダー粘度の低減によ
り、パウダー流入量を増大させることができる。また、
溶融金属の連続鋳造においては、鋳片と鋳型の焼き付き
防止等のために鋳型を鋳片引き抜き方向に振動させてい
るが、鋳型振動における鋳型下降速度が鋳片引き抜き速
度よりも速くなる時間（ネガティブストリップ時間）を
増大させることによっても、パウダー流入量を増大させ
ることができる。また、溶融金属の連続鋳造において
は、品質向上を目的として、電磁力により溶融金属を撹
拌する装置が用いられることが多いが、撹拌力を低減す
ると、メニスカス近傍の溶融金属の温度が低下し、パウ
ダー流入量を増大させることができる。
【００３０】また、２次冷却帯における冷却水量を増大
させることにより、一旦発生した凝固シェル厚の不均一
を緩和させることができる。すなわち、一般に凝固シェ
ル厚の薄い部分は、表面温度が高く、その他の部分に比
較して冷却が促進されるため、冷却水量をさらに増大さ
せることにより、シェル厚を均一化させることが可能と
なる。
させることにより、一旦発生した凝固シェル厚の不均一
を緩和させることができる。すなわち、一般に凝固シェ
ル厚の薄い部分は、表面温度が高く、その他の部分に比
較して冷却が促進されるため、冷却水量をさらに増大さ
せることにより、シェル厚を均一化させることが可能と
なる。
【００３１】鋳型温度の変動が規則的になってきた場合
には、溶融金属の注入量制御において、その周波数帯の
ゲインを低減させることにより、変動が発散的に増大す
ることを防止することが可能となる。
には、溶融金属の注入量制御において、その周波数帯の
ゲインを低減させることにより、変動が発散的に増大す
ることを防止することが可能となる。
【００３２】なお、鋳造条件の変更は、上記のいずれか
一つに限定されるものではなく、複数操作を組み合わせ
て、実施してもかまわない。
一つに限定されるものではなく、複数操作を組み合わせ
て、実施してもかまわない。
【００３３】
【実施例】次に、本発明の連続鋳造における湯面レベル
変動防止方法およびその装置を用いて、炭素鋼の連続鋳
造を実施した例について説明する。
変動防止方法およびその装置を用いて、炭素鋼の連続鋳
造を実施した例について説明する。
【００３４】鋳造条件は、次の通りである。 ・鋳片寸法：幅１５００ｍｍ×厚み２５０ｍｍ、 ・鋼種 ：中炭素鋼、 ・鋳造速度：１．６ｍ／分、 ・パウダー粘度：１．５ｐｏｉｓｅ、 ・２次冷却帯ロールピッチ：２６０ｍｍ。
【００３５】鋳型温度は、鋳型上端から２５０ｍｍの位
置に埋め込んだ熱電対を用いて１秒毎に測定し、６３秒
前からのデータ計６４点を用いて、温度変動の標準偏
差、およびＦＦＴ解析によりスペクトル強度の計算を行
った。スペクトル強度の計算には、２次冷却帯ロールピ
ッチに対応する、周波数０．１０３Ｈｚを特定周波数と
して解析した。
置に埋め込んだ熱電対を用いて１秒毎に測定し、６３秒
前からのデータ計６４点を用いて、温度変動の標準偏
差、およびＦＦＴ解析によりスペクトル強度の計算を行
った。スペクトル強度の計算には、２次冷却帯ロールピ
ッチに対応する、周波数０．１０３Ｈｚを特定周波数と
して解析した。
【００３６】−比較例− まず始めに、本発明の方法を用いずに、従来の方法で鋳
造した例を示す。図２には、上記の鋳造条件を一定に保
持したままで鋳造した場合の、湯面レベル計を用いて計
測した湯面レベルの時系列変化の一例を示す。ここで、
湯面レベルは、鋳型上端からの距離で表しており、０．
１ｍに保持されるよう、通常の注入量制御を行ってい
る。この例においては、１５００秒付近から、湯面レベ
ル変動が次第に増大し発散して、１８００秒以降、鋳造
を停止した。
造した例を示す。図２には、上記の鋳造条件を一定に保
持したままで鋳造した場合の、湯面レベル計を用いて計
測した湯面レベルの時系列変化の一例を示す。ここで、
湯面レベルは、鋳型上端からの距離で表しており、０．
１ｍに保持されるよう、通常の注入量制御を行ってい
る。この例においては、１５００秒付近から、湯面レベ
ル変動が次第に増大し発散して、１８００秒以降、鋳造
を停止した。
【００３７】この時の、鋳型温度，鋳型温度変動の標準
偏差、および、特定周波数のスペクトル強度の時系列変
化を、図３，図４および図５に示す。ここで、図３の縦
軸の鋳型温度は、予め設定した平均温度で無次元化して
ある。また、それを用いて算出した、図４の縦軸の標準
偏差および図５の縦軸のスペクトル強度も無次元量であ
る。図４においては、一旦大きくなった変動が７００秒
付近で低減し、その後９００秒付近から、次第に変動が
大きくなっていることを示している。また図５のスペク
トル強度についても同様な傾向が観察される。また、図
２の湯面レベル変動が増大するよりも前に、標準偏差お
よびスペクトル強度が増大している。
偏差、および、特定周波数のスペクトル強度の時系列変
化を、図３，図４および図５に示す。ここで、図３の縦
軸の鋳型温度は、予め設定した平均温度で無次元化して
ある。また、それを用いて算出した、図４の縦軸の標準
偏差および図５の縦軸のスペクトル強度も無次元量であ
る。図４においては、一旦大きくなった変動が７００秒
付近で低減し、その後９００秒付近から、次第に変動が
大きくなっていることを示している。また図５のスペク
トル強度についても同様な傾向が観察される。また、図
２の湯面レベル変動が増大するよりも前に、標準偏差お
よびスペクトル強度が増大している。
【００３８】−実施例１− 次に、上記と同一の鋳造条件において、本発明の湯面レ
ベル変動防止方法および装置を用いて鋳造した場合の結
果を示す。図６には、鋳型温度の時系列変化を示す。図
７および図８には、この時の、鋳型温度変動の標準偏
差、および特定周波数のスペクトル強度の時系列変化を
示す。本実施例においては、標準偏差の閾値を０．０３
およびスペクトル強度の閾値を０．０６に設定した。
ベル変動防止方法および装置を用いて鋳造した場合の結
果を示す。図６には、鋳型温度の時系列変化を示す。図
７および図８には、この時の、鋳型温度変動の標準偏
差、および特定周波数のスペクトル強度の時系列変化を
示す。本実施例においては、標準偏差の閾値を０．０３
およびスペクトル強度の閾値を０．０６に設定した。
【００３９】９００秒付近で、標準偏差が閾値を超えた
ため、引き抜き速度を１．６ｍ／分から１．４ｍ／分ま
で減速したところ、標準偏差が次第に低減したため、再
び、引き抜き速度を１．６ｍ／分まで増速した。図９
に、この時の、鋳造速度の変化を示す。その後、１３０
０秒付近で、ロールピッチに対応する特定周波数成分
の、スペクトル強度が、閾値を超えたため、より低粘度
の０．７［ｐｏｉｓｅ］のパウダーに変更したところ、
約１分後には、スペクトル強度が低下した。図１０に、
この時の、湯面変動の時系列変化を示す。
ため、引き抜き速度を１．６ｍ／分から１．４ｍ／分ま
で減速したところ、標準偏差が次第に低減したため、再
び、引き抜き速度を１．６ｍ／分まで増速した。図９
に、この時の、鋳造速度の変化を示す。その後、１３０
０秒付近で、ロールピッチに対応する特定周波数成分
の、スペクトル強度が、閾値を超えたため、より低粘度
の０．７［ｐｏｉｓｅ］のパウダーに変更したところ、
約１分後には、スペクトル強度が低下した。図１０に、
この時の、湯面変動の時系列変化を示す。
【００４０】本発明によれば、図２に示したような、発
散的な湯面レベル変動は発生せず、良好な品質の鋳片が
得られた。本実施例では、操業条件の変更方法として、
引き抜き速度およびパウダー粘度のみを変更したが、鋳
型振動条件，電磁撹拌力，２次冷却水量および注入量制
御のゲインを変更した場合にでも、ほぼ同様な効果が得
られ、発散的な湯面レベル変動は発生しなかった。
散的な湯面レベル変動は発生せず、良好な品質の鋳片が
得られた。本実施例では、操業条件の変更方法として、
引き抜き速度およびパウダー粘度のみを変更したが、鋳
型振動条件，電磁撹拌力，２次冷却水量および注入量制
御のゲインを変更した場合にでも、ほぼ同様な効果が得
られ、発散的な湯面レベル変動は発生しなかった。
【００４１】図１１に、鋳造速度１．５ｍ／分以上の中
炭素鋼の連続鋳造に、本発明の方法を適用し、種々の操
業条件変更方法を実施した場合の、湯面レベル変動の平
均値を示す。それぞれの変更方法は、次のようである。
炭素鋼の連続鋳造に、本発明の方法を適用し、種々の操
業条件変更方法を実施した場合の、湯面レベル変動の平
均値を示す。それぞれの変更方法は、次のようである。
【００４２】実施例１：引き抜き速度とパウダー粘度の
双方を変更（上述） 実施例２：引き抜き速度のみを変更 実施例３：パウダー粘度のみを変更 実施例４：鋳型振動条件のみを変更 実施例５：電磁撹拌力のみを変更 実施例６：２次冷却水量のみを変更 実施例７：注入量制御のゲインのみを変更 いずれの実施例においても、発散的な湯面レベル変動の
発生はなく、安定した鋳造が可能となり、生産性および
鋳片の品質は大幅に向上した。
双方を変更（上述） 実施例２：引き抜き速度のみを変更 実施例３：パウダー粘度のみを変更 実施例４：鋳型振動条件のみを変更 実施例５：電磁撹拌力のみを変更 実施例６：２次冷却水量のみを変更 実施例７：注入量制御のゲインのみを変更 いずれの実施例においても、発散的な湯面レベル変動の
発生はなく、安定した鋳造が可能となり、生産性および
鋳片の品質は大幅に向上した。
【００４３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
溶融金属の連続鋳造に際し、発散的な湯面レベル変動が
発生するよりも先に、鋳型内の温度からその兆候を事前
に検知して適切な操作を施すことによりその防止が可能
となり、生産性の向上，鋳片品質の向上が期待できるた
め、本発明は工業的に価値の高い発明であると言える。
溶融金属の連続鋳造に際し、発散的な湯面レベル変動が
発生するよりも先に、鋳型内の温度からその兆候を事前
に検知して適切な操作を施すことによりその防止が可能
となり、生産性の向上，鋳片品質の向上が期待できるた
め、本発明は工業的に価値の高い発明であると言える。
【図１】 本発明の適用対象の１つである連続鋳造設備
の縦断面概要を示すブロック図である。
の縦断面概要を示すブロック図である。
【図２】 従来の方法で、連続鋳造した場合の、図１に
示す鋳型１内の湯面レベルの時系列変化を示すタイムチ
ャ−トである。
示す鋳型１内の湯面レベルの時系列変化を示すタイムチ
ャ−トである。
【図３】 従来の方法で、連続鋳造した場合の、図１に
示す鋳型１の温度の時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
示す鋳型１の温度の時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
【図４】 従来の方法で、連続鋳造した場合の、図１に
示す鋳型１内の湯面レベル変動の標準偏差の時系列変化
を示すタイムチャ−トである。
示す鋳型１内の湯面レベル変動の標準偏差の時系列変化
を示すタイムチャ−トである。
【図５】 従来の方法で、連続鋳造した場合の、図１に
示す鋳型１内の湯面レベル変動の特定周波数に対するス
ペクトル強度の時系列変化を示すタイムチャ−トであ
る。
示す鋳型１内の湯面レベル変動の特定周波数に対するス
ペクトル強度の時系列変化を示すタイムチャ−トであ
る。
【図６】 本発明を図１に示す鋳造設備に適用したとき
の、鋳型１の温度の時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
の、鋳型１の温度の時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
【図７】 本発明を図１に示す鋳造設備に適用したとき
の、湯面レベル変動の標準偏差の時系列変化を示すタイ
ムチャ−トである。
の、湯面レベル変動の標準偏差の時系列変化を示すタイ
ムチャ−トである。
【図８】 図６に示す鋳型温度変動の特定周波数に対す
るスペクトル強度の時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
るスペクトル強度の時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
【図９】 本発明を図１に示す鋳造設備に適用したとき
の、引き抜き速度の時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
の、引き抜き速度の時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
【図１０】 本発明を図１に示す鋳造設備に適用したと
きの、湯面レベルの時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
きの、湯面レベルの時系列変化を示すタイムチャ−トで
ある。
【図１１】 本発明の実施例の湯面レベル変動の平均値
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１：鋳型 ２：熱電
対 ３：溶融金属 ４：注入
ノズル ５：凝固シェル ６：ピン
チロール ７：スプレーノズル ８：スラ
イディングノズル ９：電磁撹拌コイル １０：パウ
ダー １１：変換器 １２：演
算装置 １３：比較装置
対 ３：溶融金属 ４：注入
ノズル ５：凝固シェル ６：ピン
チロール ７：スプレーノズル ８：スラ
イディングノズル ９：電磁撹拌コイル １０：パウ
ダー １１：変換器 １２：演
算装置 １３：比較装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２２Ｄ 11/22 Ｂ２２Ｄ 11/22 Ｚ Ｇ０５Ｄ 9/00 Ｇ０５Ｄ 9/00 Ａ (72)発明者 梶 谷 敏 之 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内
Claims (10)
- 【請求項１】 溶融金属の連続鋳造における湯面レベル
変動の防止方法において、鋳型温度の時間変動を検知
し、該鋳型温度の時間変動量が予め設定した閾値を超え
た場合に、鋳造条件を変更することを特徴とする連続鋳
造における湯面レベル変動防止方法。 - 【請求項２】 溶融金属の連続鋳造における湯面レベル
変動の防止方法において、鋳型温度の時間変動を検知
し、次いでその鋳型温度変動の規則性の程度を解析し、
この規則性の程度が予め設定した閾値を超えた場合に、
鋳造条件を変更することを特徴とする連続鋳造における
湯面レベル変動防止方法。 - 【請求項３】 溶融金属の連続鋳造における湯面レベル
変動の防止方法において、鋳型温度の時間変動を検知
し、次いでその鋳型温度変動の規則性の程度を解析し、
前記鋳型温度の時間変動量と前記鋳型温度変動の規則性
の程度の双方が予め設定したそれぞれの閾値を超えた場
合に、鋳造条件を変更することを特徴とする連続鋳造に
おける湯面レベル変動防止方法。 - 【請求項４】 前記鋳型温度変動の規則性の程度を表す
指標が、鋳型温度変動を周波数解析し、特定の周波数に
対応するスペクトル強度であることを特徴とする請求項
２または請求項３に記載の連続鋳造における湯面レベル
変動防止方法。 - 【請求項５】 前記鋳造条件の変更を、引き抜き速度の
低減、より低粘性の連続鋳造用パウダーへの変更、鋳型
の振動条件の変更、電磁撹拌流速の低減、２次冷却帯の
冷却水量の増大の中から選ばれる１つの対応策で、また
は２つ以上の対応策の組み合わせで、実施することを特
徴とする請求項１，請求項２，請求項３または請求項４
に記載の連続鋳造における湯面レベル変動防止方法。 - 【請求項６】 前記鋳造条件の変更を、特定周波数に対
応する注入量制御系の周波数ゲインを低下させることに
より実施することを特徴とする請求項４に記載の連続鋳
造における湯面レベル変動防止方法。 - 【請求項７】 溶融金属の連続鋳造における湯面レベル
変動の防止装置において、鋳型温度の時間変動を検知す
る手段と、該鋳型温度の時間変動量が予め設定した閾値
を超えた場合に鋳造条件変更指令を出す解析装置とを有
することを特徴とする連続鋳造における湯面レベル変動
防止装置。 - 【請求項８】 溶融金属の連続鋳造における湯面レベル
変動の防止装置において、鋳型温度の時間変動を検知す
る手段と、該鋳型温度の時間変動の規則性の程度を解析
する手段と、該鋳型温度変動の規則性の程度が予め設定
した閾値を超えた場合に、または前記鋳型温度の時間変
動量と前記鋳型温度変動の規則性の程度の双方が予め設
定したそれぞれの閾値を超えた場合に鋳造条件変更指令
を出す解析装置とを有することを特徴とする、連続鋳造
における湯面レベル変動防止装置。 - 【請求項９】 前記鋳型温度変動の規則性の程度を解析
する手段として、鋳型温度の時間変動の周波数解析を行
う手段を有することを特徴とする請求項８に記載の連続
鋳造における湯面レベル変動防止装置。 - 【請求項１０】 前記鋳造条件変更指令を出す解析装置
が、引き抜き速度の低減、より低粘性の連続鋳造用パウ
ダーへの変更、鋳型の振動条件の変更、電磁撹拌流速の
低減、２次冷却帯の冷却水量の増大、特定周波数に対応
する注入量制御系の周波数ゲインの低下の中から選ばれ
る１つの指令を、または２つ以上を組み合わせた指令を
出すことを特徴とする請求項７，請求項８または請求項
９に記載の連続鋳造における湯面レベル変動防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8035897A JPH10272546A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 連続鋳造における湯面レベル変動防止方法およびその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8035897A JPH10272546A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 連続鋳造における湯面レベル変動防止方法およびその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10272546A true JPH10272546A (ja) | 1998-10-13 |
Family
ID=13716040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8035897A Withdrawn JPH10272546A (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | 連続鋳造における湯面レベル変動防止方法およびその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10272546A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000043427A (ko) * | 1998-12-29 | 2000-07-15 | 이구택 | 몰드 레벨 제어를 위한 스프레이 가변 냉각 제어방법 |
| CN106825475A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-06-13 | 中冶连铸技术工程有限责任公司 | 消除电磁搅拌对热电偶信号干扰的数字滤波方法及系统 |
| JP2020066026A (ja) * | 2018-10-24 | 2020-04-30 | 日本製鉄株式会社 | 溶鋼の流動可視化装置、溶鋼の流動可視化方法及びコンピュータプログラム |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP8035897A patent/JPH10272546A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20000043427A (ko) * | 1998-12-29 | 2000-07-15 | 이구택 | 몰드 레벨 제어를 위한 스프레이 가변 냉각 제어방법 |
| CN106825475A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-06-13 | 中冶连铸技术工程有限责任公司 | 消除电磁搅拌对热电偶信号干扰的数字滤波方法及系统 |
| JP2020066026A (ja) * | 2018-10-24 | 2020-04-30 | 日本製鉄株式会社 | 溶鋼の流動可視化装置、溶鋼の流動可視化方法及びコンピュータプログラム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |