JPS58119450A - 連続鋳造における鋳片表面温度の測定方法 - Google Patents

連続鋳造における鋳片表面温度の測定方法

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JPS58119450A
JPS58119450A JP292982A JP292982A JPS58119450A JP S58119450 A JPS58119450 A JP S58119450A JP 292982 A JP292982 A JP 292982A JP 292982 A JP292982 A JP 292982A JP S58119450 A JPS58119450 A JP S58119450A
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JP
Japan
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slab
cooling
temperature
cooling water
continuous casting
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Pending
Application number
JP292982A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunihiro Satou
佐藤 国浩
Wataru Fukuhara
福原 渉
Setsuo Kakihara
柿原 節雄
Junsaburo Shigesawa
繁沢 順三郎
So Tsuda
津田 宗
Kazuhiko Kase
一彦 加瀬
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.)
JFE Steel Corp
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
Fuji Facom Corp
Kawasaki Steel Corp
Fuji Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Electric Co Ltd, Fuji Facom Corp, Kawasaki Steel Corp, Fuji Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は連続鋳造における鋳片表面温度の測定方法に
関するものである。
連続鋳造においては、鋳片の品質を高めるため引抜速度
、冷却水量等の操業(プロセス)パラメータを厳密に制
御することが必要であシ、これには鋳片の表面温度を高
精度で測定することが要求される。連続鋳造(連鋳)は
、一般に第1図示のように〈タンディツシュ1の下部に
設けられた溶湯浸漬ノズル2から連鋳用鋳型3内に鋳込
みを行ない、外側の凝固殻5及び内部の未凝固溶湯6か
ら成る鋳片4を鋳片の引抜方向に多段配置されたガイド
ローラ7で引抜き、ローラ段間においてノズル8から冷
却水を散布(スプレー)するプロセスが採用されている
。鋳片4の表面温度は冷却水が散布されるスプレ一部(
冷却部)を通過する際に冷却されて低下し、一方冷却水
がかからないローラ部を通過する際に溶湯の凝固等に伴
う内部からの伝熱によシ上昇(復熱)する。従って鋳片
表面温度の引抜方向(Z方向)への温度分布は、第2図
示のように冷却部(スプレ一部)において下降しかつ復
熱部(ローラ部)において上昇する鋸歯状の空間的変化
を繰返しながらその平均値が引抜方向に漸次低下するよ
うな空間分布となる。
上述のように高品質の鋳片を得るにはその表面温度を高
精度で知ることが必要になるが、これには従来大別して
2種の方法が採用されてきた。第1の方法は輻射温度計
時の温度センサを用いて表(6) 面温度を実測するものであるが、第2図示のように長手
方向に大きな温度勾配が形成されているため検出位置が
長手方向にわずかにずれただけでも大きな測定誤差を生
ずるという欠点があった。第2の方法は伝熱に関する偏
微分方程式を差分法等によυ計算機を用いて解くことに
よシ衣面温度を解析的に求めるものであるが、所望の算
定精度を得ようとすればメツシュ数が増大し、これを所
定時間内に行なおうとすれば極めて大型の計算機が必要
になシシステム全体が高価になるという欠点があった。
本発明は上記従来欠点に鑑みてなされたものであシ、そ
の目的とするところは、安価かつ高精度の鋳片表面温度
の測定方法を提供することにある。
本発明の方法は、比較的高精度で測定できるプロセス(
操業)パラメータのみを実測によって求めると共にこの
実測パラメータ及び計算上のパラメータに基づく簡易計
算モデルを用いて鋳片表面温度を算定し、この算定結果
を上述した差分法等によるより高精度の結果と照合し両
者が最も良く(4) 一致するように簡易計算モデルで用いた計算上のパラメ
ータを決定するものである。
まず本発明による簡易計算モデルについて説明する。
スプレーが散布されるi番目の冷却部において、冷却水
流によシ奪われる熱量Q1は Ql−f (”) (Ti Tw ) であシ、一方鋳片内部からの伝熱量Q2はである。(h
>Cu2時、Tiは上昇し、Ql<122の時、えられ
る。
ただし、C;鋳片表面における単位面積当りの熱・容量
、f(〜):@片表面かJ肇却水流による熱漬・達係数
、Tw;冷却水流の温度、k;鋳片の熱漬δT。
導率、(丁)よ−。;鋳片表面に=0)における鋳片厚
み方向(2方向)への温度勾配である。
冷却水流による熱伝達係数については種々の実験式が提
唱されているが、例えば次のような三項の公式を用いる
f (w) = 2.25(1,0−0−0075Tu
) Foo”5X 10’(kCL:Lt/hJ ℃)
・・・・・・(2) ただし、Wは鋳片の単位面積当シの冷却水量(t/m2
・狙%)である。
ただし、T!Iは凝固温度、Sは凝固殻の厚み、ξは近
似に伴う補正係数であシ、この近似式は鋳片表面におけ
る厚み方向への温度勾配を鋳片内部の凝固界面から鋳片
表面に至る温度勾配の平均値と補正係数を用いて近似し
たものである。
δ(To)は近似に伴う補正係数であり、i番目の冷却
部における鋳片表面温度の平均値Toの関数である。ま
たhは鋳片の冷却部滞留時間であシ、冷却部の寸法と鋳
片引抜速度の実測値から算定する。
次にスプレーの散布が停止されたのちの復熱モデルをi
番目のスプレ一部とj+1番目のスプレ一部の中間に位
置するローラ部について説明する。
鋳片表面はスプレ一部であるかローラ部であるかを問わ
ずその内部に比較して低温になっており常に内部から表
面へ厚み方向(X方向)の伝熱が行なわれるが、ローラ
部(復熱部)においては鋳片表面から鋳片外部への伝熱
を無視する。復熱部における復熱機構を鋳片表面近傍に
おける局所的なものと鋳片内部の凝固界面からのものの
2種に分けて取扱いこれらに基く表面温度上昇Δr/、
を次式で近似する。
・・・・・・(5) ここで第1項は鋳片の表面近傍における復熱成分、′ 
 第2項は凝固界面からの伝熱による復熱成分であり、
G1.G2は定数、τ1.τ2は復熱の時定数、toは
(7) 第1の成分に対する第2の成分の復熱の遅れ時間である
。(5)式中のパラメータは復熱の機構を考慮して次の
ように近似する。まずG1は(4)式で与えられるi番
目の冷却部における降下温度ΔT、に比例すると近似し
、比例定数αを用いて次のように表現する。
Gl中αΔT211160.(6) またG2は、 ここでTg、ρ、L及びkはそれぞれ鋳片の凝固温度、
密度、凝固潜熱及び熱伝導率、Ti  は復熱部の表面
温度である。(7)式に至る過程を砦明すれば、復熱時
間を十分長くとった場合の凝固界面からの伝熱に基く表
面温度T′t〜は、5(t)なる厚みの凝固殻内の温度
勾配を凝固界面における温度勾配(θT/δX)   
で近似することにより、X=8(t) (8) が得られ(7−1)式と(7−2)式を整理してG2=
7”1cesr7とおけば上述した(7)式を得る。々
お凝固厚5(t)として実測値を用いる代りに、 5(t)=に青           ・・・・・・(
7−3)但しKは定数、で与えられる公知の実験式を用
いれば、(7)式は、 G2# Tg−−!!−!0−に2Ti       
     −−(7)’2に となる。
さらに(5)式中の復熱の時定数τ1.τ2を凝固殻の
厚み5(t)の2乗に比例すると近似し、比例定数γ1
゜1γ2を用いて次式で近似する。
τ18γl52r  τ2;γ 52        
      °°゛°べ8)プロセスパラメータとして
鋳片引抜速度、冷却水流量、冷却水温度及び鋳型直下温
度(初段の復熱部最高温度)を与え、上記近似式を用い
て初段のスプレ一段から後段のスプレ一段について順次
冷却温度ΔT、及び後熱温度ΔT、を算定し、これに基
き各冷却部の最低温度及び復熱部の最高温度を算定し、
この算定結果が差分法によシ求めた値と最も良く一致す
るように上記計算上のパラメータを定める。このように
して定められた計算上のパラメータはプロセスパラメー
タを100X程度変化させても殆んど変化せず、次のよ
うな値となった。
α−0,95,γ1−0.07.γ2=1.0゜δ(T
o)=2.25x(1+0.0007(To  100
0))X10’。
ξ−1,25+    、  io+τ1゜000 但しhは秒を単位とするスプレ一部滞留時間である。
上記計算上のパラメータを用いた本発明の算定結果を差
分法による算定結果と比較した一例を表1に示す。但し
、凝固殻の厚みS (t)として(7−3)式の実験式
を用い、またプロセスパラメータとして次の値を与えて
いる。鋳片引抜速度は1.41m/fn4.n、 、冷
却水流量は、スプレーN[L2が584t/mis、 
スプレーNα3〜N[L7が647 L /7rLtn
、 、  スプレーN[L8−Nl115が6691/
min、 、スプレーN(L 16〜Nα20が356
L/m<n、 、 スプレーNα21〜Nα60が59
4t/mow、。
表1によれば本発明の方法による誤差は最大30゜C1
平均10°C′であり、実用上十分な精度が得られてい
る。
表  1 (11) 第6図は本発明を実施するシステムの構成の一例を示す
ブロック図であシ、9は演算装置、1oは記憶装置、1
1は温度センサ、12は冷却水流量センサ、13は凝固
殻厚みセンサ、14は鋳片の引抜速度を検出する速度セ
ンサである。温度センサ11は鋳型下の鋳片表面温度を
検出し、これを演算装置9に送る。演算装置はこの検出
結果をディジタル量に変換して初段の復熱部の最高温度
として演算に使用する。流量センサ12は対応の各冷却
スプレー用ノズル8の流量を検出してこれを演算装置9
に送シ、凝固殻厚みセンサ16は公知の方法により各ス
プレ一段における凝固殻厚み5(t)を検出してこれを
演算装置9に送シ、速度センサ14はローラ7の回転速
度に対応する鋳片の引抜速度を検出してこれを演算装置
9に送る。演算装置9は、これらセンサから受けたプロ
セスパラメータを用いて上述した式に基き鋳片表面温度
を算定しこの算定結果を記憶装置10に蓄積する。
演算装置9は周期的に上述の演算を行ない、新たな演算
結果をもって旧いヌ算結果を更新する。
(12) 以上詳細に説明したように本発明の測定方法は、比較的
高精度で測定できるプロセスパラメータのみを実測によ
って求めると共にこの実測パラメータ及び計算上のパラ
メータに基づく簡易計算モデルを用いて鋳片表面温度を
算定し、この算定結果を差分法等による一層正確な結果
と照合し両者が最も良く一致するように簡易計算モデル
で用いた計算上のパラメータを決定する構成であるから
、鋳片表面温度を実測によって求める方法に比べて精度
が良い利点があシ、また差分法のように大型の計算機を
必要としないのでプロセスのコストを低減できる利点が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は連続鋳造システムの一構成例を示すブロック図
、第2図は鋳片の表面温度分布の一例を1・・・タンデ
ィツシュ、2・・・溶湯浸漬ノズル、3・・・連鋳用鋳
型、4・・・鋳片、5・・・凝固殻、6・・・未凝固溶
湯、7・・・ローラ、8・・・冷却水スプレー用ノズル
、9・・・演算装置、1o・・・記憶装置、11・・・
温度センサ、12・・・流量センサ、13・・・凝固殻
厚みセンサ、14・・・引抜速度センサ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 タンディツシュ下部に設けられた溶湯浸漬ノズルから連
    続鋳造鋳型内に溶湯の鋳込みを行ない外側の凝固殻及び
    内部の未凝固溶湯から成る鋳片を引抜方向に多段配置さ
    れたガイドローラで引抜きつつガイドローラ段間におい
    て冷却水スプレーを散布する鋳片の連続鋳造プロセスに
    おいて、さらに鋳片引抜方向の凝固殻厚みを実測又は算
    定し、これら実測又は算定値を用いて、各冷却段におけ
    る冷却温度ΔT及びその後段のローラ段における復熱温
    度ΔTのそれぞれを、 ;但し、Tは鋳片表面温度、Twは冷却水温度、tは時
    間、δ(To)は各冷却部におけるTの平均値T・の関
    数、fall))は鋳片表面か6位時間当がゝ冷却水流
    による熱伝達係数、Sは鋳片凝固殻の厚み、kは鋳片の
    熱伝導率、TIは鋳片の凝固温度、hは鋳片の冷却部滞
    留時間、ξはhの関数、α。 ハ、γ2及びtoは定数;に従って算定することによシ
    各冷却段における鋳片表面温度を求めることを特徴とす
    る連続鋳造における鋳片表面温度の測定方法。
JP292982A 1982-01-09 1982-01-09 連続鋳造における鋳片表面温度の測定方法 Pending JPS58119450A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014028384A (ja) * 2012-07-31 2014-02-13 Nippon Steel & Sumitomo Metal 鋳片の温度推定方法
WO2020157087A1 (de) * 2019-02-01 2020-08-06 Otto Junker Gmbh Verfahren zum abkühlen von bewegtem metallischen material sowie vorrichtung zur durchführung eines solchen verfahrens

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