JPS60257958A - 連続鋳造の異常検出方法 - Google Patents

連続鋳造の異常検出方法

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JPS60257958A
JPS60257958A JP11573684A JP11573684A JPS60257958A JP S60257958 A JPS60257958 A JP S60257958A JP 11573684 A JP11573684 A JP 11573684A JP 11573684 A JP11573684 A JP 11573684A JP S60257958 A JPS60257958 A JP S60257958A
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force
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roll
abnormality
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Yukitaka Shiraishi
白石 行隆
Koji Nakayama
中山 孝司
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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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
    • B22D11/20Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造の異常検出方法に関し、更に詳述すれ
ば、連続鋳造時における鋳片あるいは連続鋳造設備の異
常を鋳込条件(鋳片幅の変化、鋳込速度の変化等)に拘
わらず検出可能として不良鋳片の発生、設備の故障、更
には操業停止等の事態を未然に回避可能とした連続鋳造
の異常検出方法を提案するものである。
〔従来技術〕
連続鋳造方法は、モールド (鋳型)に溶融金属を連続
的に注入し、これをピンチロール等によりモールl−下
側方向へ連続的に引抜くことにより帯状の連続鋳片とし
た後、所要寸法に切断して鋳片を得る技術である。
ところで、連続鋳造法では、鋳片を引抜き、又は案内す
るだめの各種ロールの回転不能、破損、あるいはモール
1直下に設置されてモールドとロール群との間を接続し
ているグリッドの損傷等の設備異常、鋳片のバルジング
等の異常が発生して鋳片品質の悪化、操業の一時的停止
等の事態を招来していた。
連続鋳造におりる上述の如き異常を検出する方法として
は、たとえば特開昭57−195570号等が知られて
いる。この特開昭57−195570号によれば、モー
ル1から引抜かれた鋳片の湾曲部前後のロール群にて鋳
片に圧縮力を付与してその形状を矯正する際に、これら
のロール群の駆動モータの実電流値を測定しておき、こ
れが所定値以上となった場合には異常発生と見做して前
記ロール群の駆動モータへの供給電流値を減少させるこ
とにより鋳片の品質悪化、設備の+! (a等を未然に
防止せんとするものである。
しかし、上述の特開昭57−195570号に開示され
ている技術、あるいは他の連続鋳造の異富挟出に関する
従来技術はそのほとんどが定常状態における連続鋳造、
即ち鋳片幅一定、引抜速度(鋳込速度)一定の状態にお
ける連続鋳造時に何らかの界雷を検出するものであった
ところで、連続鋳造中に[榮業を中断することなく鋳片
幅を変更する技術、所謂鋳込中モールI−幅替と称され
る技術が実用化されているが、鋳片幅、即らモール1幅
を変更する際には、通常鋳込速度の変更を伴い、また幅
替が実行された部分の鋳片はその幅がテーパ状に変化し
てピンチロール等に加わる負荷も変化するため、このよ
うな場合にはそれまでの定常状態が乱されることになる
。従って、このようなモールド幅替時等の如く人為的に
定常状態が乱された状態下では、前述の如き従来の手法
では異常発生と見做されることとなる。
〔発明の目的〕
本発明は上述の如き事情に鑑みてなされたものであり、
鋳片の鋳込幅、引抜速度等の時々刻々の変化に従って鋳
片の理論引抜力をめ、これと鋳片引抜きに用いられるピ
ンチロールの駆動モータの電流、電圧等を基にめられた
鋳片に加えられる実引抜力とを比較することにより、定
常状態においては勿論のこと、モールド幅替時等の如く
、引抜き速度が一定でない場合等においても連続鋳造の
異常を検出し得る方法の提案を目的とする。
〔発明の原理〕
次に本発明の原理について説明する。第1図は本発明方
法を実施するための構成を示す連続鋳造設備の模式図で
あるが、これに基づいてまず連続鋳造方法の概略につい
て説明する。 ;1製鋼炉(ν1丞−口ず)で溶製され
た溶鋼旧をレー1ル1にて連続鋳造設備]二に運搬し、
タンデイツシユ2に−せ貯留する。タンデイツシユ2の
ノズル21はモール1−3内に開口されており、l台網
MSはモール13内にお番」る湯面レヘルが一定となる
ようにモール)3内に注入される。モール13に注入さ
れた溶鋼MSはモーノ1N−3により冷却されてその周
囲に耐固殻SSが形成される。そして、モール13直下
に備えられたグリ/l−4、その下側のローラエプロン
5に備えられた多数のガイ1−ロール511.511・
に案内されて水平方向に90°方向を変換された後、ピ
ンチロール群6に到る間に/8鋼旧は冷却及び矯正され
て鋳片CSとなり、適宜切断装置7により切断される。
さて、第1図において、モール1−3からピンチロール
jff6の最末端のピンチロール61iEまでの間の鋳
片CSの引抜抵抗Fwはド記(1)式にて与えられる。
Ff −fm 士fg IfR+fs→−fr ・・・
(+まただし、 fm ;モールド内引抜抵抗 fg ニゲリッド内引抜抵抗 fR:鋳片・ロール引抜(摩擦)抵抗 fs :鋳片csの矯正引抜抵抗 fr :矯正反力乙こよるロール転り抵抗また一F記(
1)式の右辺各項は下記(2)〜(6)式にてそれぞれ
与えられる。
モールド内引抜抵抗:fm fm −pm ・ (W+T) ・Lm ・ (ζ・I
−m /4+に+n−Pa) ・・・(2) グリンド内引抜抵抗:fg fg −2pg ・(−R2・ (W十T)−鋳片・ロ
ール引抜抵抗:fR−ΣΔfRΔfR−−Ws−cos
θ十Rk ・ D h D l+ +(Rk +Ws−sinθ)・ −1 −I 5 rrn−隣F・メツR・−一−・N・2・・・(6)h ただし、 μ :摩1が係数(一定) μm :モールト内摩擦係数 71g ニゲリッド内摩擦係数 μR:ロール・鋳片間摩擦係数 ζ :鋼密度(一定) =0.QOOOO7kg/ In2 Pa :大気圧(一定) 一〇、01kg/曹璽2 R:マシン半径(一定)、第1図に示す鋳片CSの曲率
半径 Lm :モールF長(一定) DS :ベアリング径(一定) Dlr:ロール径(一定) σS :鋳片の変形抵抗(一定きする)N :鋳片の矯
正を受け持つロールの組数(一定) F :矯正反力 −σs −Ze/x−R; (x=3のとき、N−4) ρ 、ロール間隔(各ロール間隔は一定)X :矯正を
受け持つロール本数により定まる係数(一定) La:?j)面からモールド半分までの距離I、g ニ
ゲリッド長(一定) Lb:モール]−長鋪 () Lc:モールドとグリッド間の間隙 Ws :各じ1−ル間それぞれの鋳片自重−ζ ・ W
−T!! Rk:/g鋼静圧力[kg) Rn:n位置(各ロール位置)にお番ノる設備A四半径 θ :ロール間の湾l1lI角 Km :定数 Ze :鋳片の断面係数 (−−−−−−de)2) ゛1゛:鋳片の厚さ W :鋳片幅 d ニジエル(凝固殻)厚 = K &T”−/ V c − K :凝固係数(一定) r7:各111−ルと湯面との距離 ■c :鋳込速度 de :有効シェル厚 = Ot 55d a=W−2・d なお、W、 T、a、dに関しては第3図の鋳片断面図
を、R,1,、、[l 、I−b 、Lc 。
Lgに関しては第1図をそれぞれ参 照、b、、b2に関しては後3本。
第2図はモールドの幅替が行われた場合の鋳片CSの幅
Wとその連続鋳造設備における位置関係及び鋳片CS各
部の鋳込速度(引抜速度)■c、各引抜抵抗fm等との
関係を示しである。時間t1においては、ローラエプロ
ン5内に幅替部分が位置しており1、ローラエプロン5
内には幅替実施前の鋳片C83(鋳片幅W3.鋳込速度
Vc 3 ) 、幅替え後の鋳片C5,(鋳片@W1.
鋳込速度Vc + )及び幅替実行中の鋳片C82(鋳
片幅W2:W3−+W2.鋳込速度Vc 2 )の3つ
の異った条件の鋳片が位置しており、これが時刻t2に
はローシェブロン5からピンチロール群6に移動してい
る。
そして時刻t3には幅替部の鋳片C82はピンチロール
6外へ移動して定常状態(鋳片幅W、一定、鋳込速度V
c 1一定)となっている。
さて、前記(2)〜(6)式について検討を加えると、
まず、(2)式のモールド内引抜抵抗fmに関しては、
モールド内摩擦係数μm、モールド長11m、鋼密度ζ
、定数KI11、大気圧Paは一定であり、鋳片厚Tも
鋳片幅Wが変更されてもモールF自体が取替えられない
限りは一定である。従って前記(2)式は鋳片幅Wの関
数として下記(2′)式にて表される。
fm −f+ (W) ・・’ (2’)(3)式のグ
リッド内引抜抵抗fgに関しては、グリッド内摩擦係数
μg、マシン半径R,湯面からモールド半分までの距f
IN1.o、グリッド長Lg、モールド長の%Lb、モ
ールドとグリッドとの間隙Lcは一定であるから、鋳片
幅Wの関数として下記(3′)式にて表される。
fg=fz(W) ・・・(3′) (4)式の鋳片・ロール引抜抵抗fRの各ロールについ
ての成分ΔfRに関しては、まず鋳片自重Wsは、 Ws −ζ・W−T−1 であり、鋼密度ζ、鋳片厚Tは一定、ロール間隔lは、
各ロールの配設間隔は等間隔ではないが、各ロールの設
置位置自体は固定しているため、各ロールそれぞれにつ
いては鋳片幅Wの関数となる。
cosθ、sinθも上述同様の理由により各ロールそ
れぞれに関しては一定である。溶鋼静圧Rkは下式 %式% ただし、P=h・ζ h:湯面から各ロールまでの垂直距離 にて与えられ、場面から各ロールまでの垂直距離りは各
ロールそれぞれに関しては一定であり、またaは第3図
に示す如く、 a =W−2d ただし、d=に一、/L/Vc にて与えられ、凝固係数には一定、場面から各ロールま
での距%1llLは各ロールにより一定であるから、結
局溶鋼静圧Rkは各ロールそれぞれについては鋳片幅W
と鋳込速度Vcの関数となる。
次のロール摩擦係数μR、ヘアリング径Ds、ロール径
Dhは一定である。b、、b2は第4図に示すロール6
Rによる鋳片C5のロール間バルジング量δと、ロール
6Rと鋳片C8との接触長すとの関係から導かれる。第
3図においてロール間バルジング量δと、バルジング表
面の延長線とロール6Rとの交点を仮想接触点とした場
合のロール6Rと鋳片CSとの接触長boの関係は下記
(4])式となる。
Dh −2・□・δ−δ2 #Dh ・δ ・・・(41) ただし、 δ2#0 従って、bo −(Dh ・δ) 2 実際の接触長すは係数λを設定すると b−λ・b。
ただし、一般的にはλ−0,5 となる。
ところで、ロール間バルジング量δは本願発明者が行っ
た実験等から下記(42)式にて与えられることが判明
している。
従って鋳片C3の湾曲内側に接するロール6R,6R・
・・の鋳片CSとの接触長b1は下記(43)式、鋳片
CSの湾曲外側に接するロール6R,6R・・・の鋳片
CSとの接触長b2は下記(44)式にて与えられるが
、いずれも各ロールそれぞれについては鋳片幅Wと鋳込
速度Vcとの関数となる。
・・・(44) 以上から、鋳片・ロール引抜抵抗fRの各ロール位置の
成分ΔfRは結局は鋳片幅Wと鋳込速度Vcとの関数と
して下記(4′)式にて表される。
ΔfR−f 3 (W、Vc ) −<4 ’ )矯正
引抜抵抗fsに関しては、鋳片変形抵抗σSは一定、設
備湾曲半径Rnは各ロール位置により一定であるから、
鋳片の断面係数Zeの関数となるが、 ただし、de−0,55d −〇、55・K J L / V c であるから、各ロール位置での成分子snは鋳片幅Wと
鋳込速度Vcとの関数として下記(5′)式にて表せる
fsn−f4 (W、Vc ) −(5’)矯正反力に
よるロール転り抵抗frに関しては、矯正反力Flu外
は一定であるが、 X ・ p であるから、各ロール位置の成分子rnはやはり鋳片幅
Wと鋳込速度Vcとの関数として下記(6′)式にて表
せる。
frn= f5 (W、Vc ) =46’)以上から
引抜抵抗F−の各成分、fm、fg。
fR,fs、frは鋳片幅Tを変更しない限りは、即ち
モールドを取り換えない限りはすべて鋳片幅Wと鋳込速
度Vcとの関数として表わせることが判明したので、引
抜抵抗F−は下記(1′)式として表せる。
Fw =F (W、Vc ) −(1’)第5図は以上
の結果を基に鋳片幅W及び鋳込速度Vc別に引抜抵抗F
wをめた結果をグラフに示したもである。このグラフか
らは、鋳込速度Vc及び鋳片幅Wが大となるに従って引
抜抵抗F11もほぼ直線的に大となっていることが理解
される。
なお、以上に説明した引抜抵抗Fwは、鋳片の引抜きに
際しては反作用として作用するものであるから、これと
等しい力で鋳片の引抜きを行えばよいこととなる。この
ため、引抜抵抗Fwを理論 51、5 引抜力と考えてもよいので、以後引抜抵抗Fwを理論引
抜力とする。従って前述の第5図は、定當状態(第2図
のt3の状態)における理論引抜力を示していることに
なる。
次に実際の引抜力、即ち実引抜力について説明する。第
6図はピンチロール6Rの駆動回路の構成を示すブロッ
ク図であり、交流電源51からの交流をコンバータ52
の整流部52aにて一旦直流に変換し、これを同しく転
流部52bにより再度交流に変換してモータ6Hに給電
することによりモータ聞の回転制御を行い、このモータ
6FIの出力を減速機59を介してピンチロール6Rに
与える構成であるが、整流部52aと転流部52bとの
間に介装した電流検出器541により直流側電流1dを
、同しく電圧検出器54Hにより直流側電圧Edを、モ
ータ6Mの出力軸6Sに備えられたパルスジェネレータ
57及び周波数/電圧(F/V)変換器58により引抜
き速度Vcを、更に減速機59の出力軸59Sに取り付
けられた歪ル160によりモータ6MのトルクTRを検
出するようになっている。
6 各ピンチロール6Rの駆動モータ6Mの出力Pは下記(
7)式にて与えられる。
P=TR・ω −Ed−1d ・・・(7) ただし、 TRY)ルク Ed:直流側電圧 Id:直流側電流 ω :角速度 上記(7)式から、トルクTRは下記(8)式にて表さ
れる。
Id TR=Ed・ □ ・・・(8) 第7図は、本願発明者が、モータ電流1d、引抜力Fn
、引抜速度Vc、ピンチロール6Rに加わるトルクTR
についての実測結果を示しており、トルクTRと引抜速
度Vcとの積とモータ電流1dとの間、引抜力Fnと引
抜速度Vcとの積とモータ電流との間それぞれには非常
に強い相関関係、即ち TR−Vc ”Id Fn ・Vc ”Id の関係があることが理解され、引抜力Fnは下記(9)
式として表される。
Id Fn=K・ □ ・・・(9) Vc 9.8 Vc :引抜速度 ηm :モータ効率 η1 :減速機効率 ηS :整流器効率 なお、上記(9)式中1dは(測定電流)−(無負荷電
流)としてめるものとする。
従って、前記(2)〜(6)式を基に(1)式によりま
る理論引抜力Fwと、前記(9)式によりまる各ピンチ
ロール6Pの実引抜力Fnの総61ΣFn (以後、実
総引抜力という)とが一致(測定誤差等を考慮して許容
範囲を設定することは勿論である)していれば、仮にモ
ールF幅替等のため引抜速度(鋳込速度)Vc、鋳片幅
Wが変動しつつある際にも正常な連続鋳造が行われてい
ると見做してよいこととなる。
なお、以上の説明はP/R駆動モータが三相交流モータ
のV V V F (Variable Vol ta
ge VariableFriquency :電圧5
周波数可変)制御のPWM(Pulse Width 
Modulation)の場合についての説明であるが
、直流モータを用いる場合には、トルク■電機子電流の
関係があるため、実引抜力は容易にめられる。
〔発明の構成〕
本発明に係る連続鋳造の異常検出方法は、連続鋳造機に
より鋳造される鋳片に加えられる引抜抵抗の総計を、モ
ール1−がら最末端のピンチロールまでの間において前
記鋳片の幅、厚及び引抜速度の関数としてめて前記鋳片
の理論引抜力とし、各ピンチロール駆動モータへの給電
電圧及び電流と鋳片引抜速度とから各ピンチロールによ
る引抜力をそれぞれめてその総計を前記鋳片の実引抜力
とし、前記理論引抜力と実引抜力との比較により連続鋳
造の異常を検出することを特徴とする。 訃9 〔実施例〕 以下、本発明をその実施のための構成を示す図面に基づ
いて詳述する。
第1図は前述の如く、本発明方法を実施するだめの構成
を示しており、従来の一般的な連続鋳造設備と基本的に
は同一であり、その概略はすでに〔発明の原理〕の項で
説明しているので、本発明方法を実施するに必要な構成
部分について説明する。
演算装置11は〔発明の原理〕の項で説明した演算、即
しく1)〜(61,(9)式等を行うためのものであり
、演算式、基本的なデータ、理論引抜力Fi1と実総引
抜力ΣFn との許容値α等は設定器12により入力設
定され、また演算結果等は表示装置13に表示される。
演算装置11には、モールド3に備えられた湯面a13
1が検出した場面位置、グリッド4の内寸、即ち鋳片C
8の幅W1厚T1各ピンチロール6Rの駆動モークロM
の電流値1d、電圧値Ed、適宜位置に備えられた速度
d114が検出した鋳片CSの移動速度、即0 ち引抜速度(鋳込速度)Vc、等が逐次入力される。
次に演算装置11による演算処理内容を示す第8図のフ
ローチャー1・に従って本発明方法の実際の処理につい
て説明する。
演算装置11は各ピンチロール6Rの駆動モータ6門そ
れぞれの電流値1d、電圧値I!dを読め込み、また速
度計14から引抜速度Vcを読み込み、各駆動モータ6
Mそれぞれについて前記(9)式により実引抜力Fnを
算出する。そして、この各駆動モークロMそれぞれの引
抜力Fnを合計して実総引抜力ΣFnをめ、表示器13
に表示する。次に演算装置11は、湯面813Iからモ
ールド3内の溶鋼MSの湯面位置を、グリッド4からそ
の内寸、即ち鋳片csの幅Wと厚Tとを読み込み、前記
(2)〜(6)式の演算を行い、この結果を基に前記+
1.1式により理論引抜力F+v−t−算出し、表示器
13に表示する。
このようにして実総引抜力ΣFnと理論引抜力Fwとが
まると、演算装置用は両者の差の絶対値を所定の許容値
αと比較し、 1ΣFnF”wl>α である場合は、II′IIらかの異常が発生しているも
のとと2で所定の警報を発する。
第9図は、本発明方法により実際に連続鋳造の異常検出
を行った結果の一例を示すグラフであり、A点、B点は
それぞれ鋳片C3かローラエプロン5の第1セグメント
、第2セグメン1−を通過中であり、太破線に−C示す
理論引抜力Fw4こ幻して、鋸歯状の細線にて示す如く
異県な引抜力(実総引抜力)ΣFnが発生している。ま
た滑らかな太線にて示されている引抜力ΣFnの平均値
も理論引抜カド皆より大きく、ローラニブ■=ンン5に
て相当大きな引抜抵抗を生しる異常が発η−していると
考えられる。
この検出結果に基づいて「】−ラエプロン5を点検し7
た結果第1.第2.第3セグメントの全ローフ511.
5R−・の軸受に割1封が発生しており、第4セクメン
1の一部のローフ5トにも割1bが発見された。
〔々力果〕
以」ニ詳述した如く本発明によれば、連続鋳造において
、鋳片幅一定、鋳込速度(引抜速度)一定である定常状
態のめならず、鋳片幅及び鋳込速度が変化しつつあるよ
うな場合においても理論引抜力と実引抜力とを比較する
ことにより連続鋳造の異常を検出することが可能となる
。従って、定常状態においてのみ連続鋳造の異常検出が
可能であった従来のこの種方法に比して正確かつ晴朗に
異常検出が可能となるため、不良鋳片の発生を減少させ
、また連続鋳造設備の故障を未然に防止し得る等、本発
明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するための構成を示す連続鋳
造設備の模式図、第2図は鋳片幅変更部分の位置関係を
示す模式図、第3図は本発明の原理を示すだめの連続鋳
片の断面図、第4図は同しくロールと鋳片の関係を示す
図、第5図i;j引抜抵抗(理論引抜力)の割算Mを示
すグラフ、第6図は実引抜力の測定装置のブロック図、
第7図は実測されたモータ電流値と引抜力×引抜速度と
の関 1153 係を示すグラフ、第8図は演算装置により本発明方法を
実施する際の処理内容を示すフローチャート、第9図は
実際の連続鋳造におiJる実引抜力と理論引抜力との関
係を示すグラフである。 3・・・モールF 6M・ピンチロール駆動セータ6R
・・ピンチlll−ル C8・鋳片 W・鋳片幅′1゛
・鋳片厚 Vc・引抜(鋳込)速度 F−・・理論引抜
力(引抜抵抗) Fn ・実引抜力 1d・・モータ負
荷電流 lid・モーフ負萄電圧特 許 出願人 住友
金属工業株式会社代理人 弁理士 河 野 登 夫 4 第3図 第4 図 第 5 図 1、′ 第 8 図 30 20 IQ <’−0 鋳込開始からの日前間 第 9 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 連続鋳造機により鋳造される鋳片に加えられる引
    抜抵抗の総計を、モールドから最末端のピンチロールま
    での間において前記鋳片の幅、厚及び引抜速度の関数と
    してめて前記鋳片の理論引抜力とし、 各ピンチロール駆動モータへの給電電圧及び電流と鋳片
    引抜速度とから各ピンチロールによる引抜力をそれぞれ
    めてその総計を前記鋳片の実引抜力とし、 前記理論引抜力と実引抜力との比較により連続鋳造の異
    常を検出することを特徴とする連続鋳造の異常検出方法
JP11573684A 1984-06-05 1984-06-05 連続鋳造の異常検出方法 Granted JPS60257958A (ja)

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JPH039819B2 (ja) 1991-02-12

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