JPS6054138B2 - 連続鋳造鋳型における鋳造鋼の介在物検出方法 - Google Patents

連続鋳造鋳型における鋳造鋼の介在物検出方法

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JPS6054138B2
JPS6054138B2 JP56001422A JP142281A JPS6054138B2 JP S6054138 B2 JPS6054138 B2 JP S6054138B2 JP 56001422 A JP56001422 A JP 56001422A JP 142281 A JP142281 A JP 142281A JP S6054138 B2 JPS6054138 B2 JP S6054138B2
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shell
cast steel
continuous casting
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利樹 山本
幸雄 桐生
聡 常岡
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Nippon Steel Corp
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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
    • B22D11/207Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to thickness of solidified shell

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

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造に関し、特に、鋳型における鋳造鋼表
面部の介在物の検出に関する。
連続鋳造において生産性、安全性および設備維持を阻害
する大きな要因に、鋳型内鋳造鋼の凝固シェル(以下単
にシェルと称する)破断又はシェル表面部の大型介在物
によるブレイクアウトがある。
従来においては鋳型を出た鋼片の表面温度を検出し、温
度が異常に高いとブレイクアウトの危険性ありとしてそ
の部の冷却を強くすることがおこなわれているが、温度
検出が鋳型直下もしくはそれよりも下流であるため、ブ
レイクアウト防止対策が間に合わないことがある。
これに対して、仮にブレイクアウトに至る可能性がある
鋳造鋼の破断又は介在物の存在を、それが鋳型内にある
間に検出できれは、破断部又は介在物域の表面が十分に
冷却してブレイクアウトを生じない厚みのシェルを形成
するまでは、引抜を停止又は減速させて、フレークアウ
トを未然に防止しうる。本発明は鋳型内の鋳造鋼のシェ
ルの、ブレイクアウトを生ずる可能性がある介在物を、
それが鋳型内にある間に検出する介在物検出法を提供す
ることを目的とする。
上記目的を達成するために本発明においては鋳型壁内部
で鋳造鋼表面の温度Tを、引抜方向に関して少なくとも
上下2点で測定する。
鋳型内鋳造銅表面の温度TOの変化に対応する温度変化
を生する鋳型壁内部の温度Tは、それを熱電対で測定し
たところ第1a図に示す如き変動を示した。
なお、熱電対の埋込位置は、鋳型内湯面より20Trr
In以上70『以下の下方位置で、鋳型内壁表面1?以
上30Tn!n以下である。第1a図におけるピークP
1は、鋳型内湯面部で生成シェルが焼付きその下方の既
生成シェルからの引抜力と鋳型の振動とにより破断して
、この破断開口部から溶鋼が鋳型内面に直接接触して温
度Tが急上昇したものであり、これを放置すると該破断
部は。
焼付シェル破断下端とその下方の分離シェル上端とによ
り形成されている結果、互いにシェル生成が進んでも常
に相対位置が変動し且つ該分離シェルは下降移動し、焼
付シェルは鋳型の振動と併動して鋳型内に残存するため
、下降移動はするが開口部のシェル生成が進まず、その
まま鋳型を出た後にブレイクアウトを生ずる可能性が高
いため、その時点でピンチロールを停止させ、引抜きを
3中程度停止又は減速した。その後元の定常速度で引抜
を行つたところ、ブレイクアウトを生じなかつた。また
、第1b図に示す温度低下を生ずることがあるが、この
温度低下P2は、鋳型湯面部からの巻.込みパウダー或
いはタンデイツシユからの巻込みスラグが浮上できずシ
ェル表面に介在してそのまま凝固した所謂大型介在物に
よるものであり、このときも308程度引抜を停止又は
減速し、その後元の定常速度で引抜きを行つたところブ
レイクア!ウトを生じなかつた。
又鋳造鋼の引抜方向に関てし鋳型内湯面下の所定域の壁
内部において、上下2点の温度Tu(上方)およびTD
(下方)を測定すると、鋳型内で仮にシェルに破断や大
型介在物があると、これがく引抜につれて下方に移動す
るため、TU,TDは、第1c図に示すような変化を生
ずる。
すなわち、温度変動Pll,P2lは始め上方高温部T
uに現われ、引抜の進行(時間経過)につれてそれらに
対応する変動が下方低温部T。に現われ、所定時間上方
温度Tuと下方温度TDの逆転を生する。鋳型内の湯面
レベルが熱電対位置よりも下方に下がつたとこには、第
1d図に示すように、湯面低下につれてまず温度Tが上
昇し、次いで低下し、Tu<(5T0に逆転を生ずる。
本発明ではこのような知見に基づき、まず上下温度TU
,TOの反転で鋳造鋼の異常を検出する。
シェル破断の場合(第1c図のPll,Pl2)には変
ノ動Pll,Pl。がいずれも高温方向であり、シェル
表面部に大型介在物がある場合には変動P2l,P2。
がいずれも低温方向であるので、TuはT。の平滑値(
単純平均値、加重平均値、包絡値等)よりもTu又はT
。が高いか低いかで該シェル破断とシェル・表面部介在
物のいずれかの異常を区分しうる。鋳型内における鋳造
鋼のシェル破断では第1a図に示す如く。温度Tが急上
昇し、シェル表面介在物では急降下する。これに対して
レベル変動では温度変化がゆるやかてある。これと区別
するため少なくとも温度の急上昇又は急降下を捕えて異
常を検出することができる。そこで本発明の第1番目の
発明では、TU,TDの温度反転判定に加えて、温度の
変化率ΔT/Δt又は変化量で介在物を判定する。好ま
しい実施例では、変化率ΔT/Δtで判定する。変化率
ΔT/Δtが所定範囲を外れそれぞれがプラスの変化で
あれば鋳型内鋳造鋼のシェル破断であり、マイナスの変
化であればシェル表面部に大型介在物が存在するもので
ある。一般に溶湯レベルの上昇や下降は、鋳造速度の変
更や取鍋交換により生ずるものであり、これは操業上予
め分つていることであるので、また別途検出しうるので
、レベル変動と区別しなくても温度変動特性および操業
状態より破断および介在物を検出しうる。また、第1b
図および第1c図に示すように、シェルに介在物がある
ときには、低温変動P2,P2l,P22を生じ、これ
は温度の時系列平滑値よりも低い。
そこで本発明のもう1つの態様においては、該下方部の
測定温度TDが上方部の測定温度Tu以上で且つ所定の
温度差以上にあると共に、TuおよびTDの少なくとも
一方が時系列平滑値よりも低いことをもつて鋳造鋼の凝
固シェル表面部の介在物を検出する。第2a図に本発明
の介在物検出をおこなう装置構成の一例を示し、第2b
図および第2c図にその判定動作フローを示す。
以下第2a図の装置構成を参照しつつ本発明の一実施例
の介在物検出を説明する。介在物検出判定装置10は、
中央処理ユニットCPUll、半導体読み出し専用メモ
リROMl2、半導体読み書きメモリRAMl3および
入出力ボート14で構成されるマイクロコンピュータで
あり、その入出力ボート14に、鋳型各部温度Tを記録
するレコーダ20、鋳造操作盤コンピュータ(10に対
して上位)30、警報表示装置40、入力キーボード5
0およびエレメントセレクタ60が接続されており、増
幅器70の出力がCPUllのA/Dの変換入力端に与
えられる。この第2a図の各装置の組合せによる相互動
作の概要は次の通りである。すなわち、鋳造速度、速度
変更、取鍋交換の他に、後述する伴定定数を含む鋳造条
件、操業データおよび介在物検出動作開始を指示するセ
ット指令、ならびに鋳造鋼の所定距離の移動毎に1パル
スの割合で発せられるサンプリングクロックパルスCL
l.が、操作盤コンピュータ30より介在物検出判定装
置(以下マイコンと略称する)10に与えられる。
マイコン10のROMl2には以下に詳述する介在物検
出判定動作を実行するプログラムデータが格納されてお
り、マイコン10はこのデータに基づいて、セット指令
が到来すると入出力ボート14の各部およびレジスタ(
RAMl3の一時データ格納用のアドレス)を初期化(
クリア)し、CI−,が到来する毎に、鋳型壁の比較的
に上方の同一高さに、鋳型を周回する形で分散配置され
たn/2個の上方の熱電対801,803・・80n−
1、および、鋳型壁の比較的に下方の同一高さに鋳型を
周回する形で、上方の熱電対801,803・・・80
n−1にそれぞれ対応付けられたn/2個の下方の熱電
対802,804・・・・80nのそれぞれの検出温度
Tu(上方の熱電対)およびTO(下方の熱電対)を順
次に読み、熱電対のそれぞれに対応付けられた平均化レ
ジスタ(n組であり、RAMのメモリアドレスを言う)
にメモリする。なお、上方の熱電対801,803・・
・80n−1と、下方の熱電対802,804・・80
nのそれぞれ上下対応位置にあるもの801,802,
803,804・・・80n−1,80nは1対と見な
されている。CLsが到来するごとに、これらn個(n
/2対)の熱電対の検出温度のメモリをおこない、m個
のCI−3が到来した後(つまり各熱電対について時系
列でm個の温度データを読んでメモリを終えた後)に、
介在物検出を開始する。
なお、n個の熱電対の検出温度は、CL,が到来すると
まずエレメントセレクタ60を801入力接続に指定し
、A/D変換入力端のアナログ信号をデジタルデータに
変換して801に割り当てた平均化レジスタにメモリし
、次いでエレメントセレクタ60を802入力接続に指
定して同様に802に割り当てた平均化レジスタに80
2の検出温度をメモリし、以下同様に80nまてこれを
おこなう、時分割走査形式でおこなう。
このように各熱電対につきm個のデータを格納した後は
Cl−,が到来するごとに、各対の熱電対につきTu≧
TOの判定とΔT/Δtの判定をおこない、破断又は介
在物があればこれを上位コンピュータ30および警報表
示装置40に出力し平均化レジスタの最も古いデー乙?
暫しいデータに書替え、平均値1了1Tu/M,ΣTD
/mの更新をし温度データを熱電対に対応付けてレコー
ダ20および操作盤コンピュータ30に与える。
次に第2b図および第2c図を参照してマイコン10の
介在物検出動作を更に詳しく説明する。
なお、これらの図面には、1対(たとえば801,80
2)の熱電対についてのみ異常検出動作を示しているが
、CI−.の1パルスの到来を起点として同様な動作が
時系列で順次に各熱電対につきおこなわれる。まず第2
b図を参照すると、セット指令が到来するとマイコン1
0は初期化(オールレジスタクリア&入力ボートクリア
)し、鋳造条件および操作データを読み、判定参照デー
タKu,Kul〜KU4,Kd,KOl〜KO4を取り
込む。
そしてCI−3が到来する毎に温度Tを読み平均化レジ
スタに順次書込み、各熱電対につきm個のデータの格〃
?)終わると、それらの平均値゛了゛Tu/M,ΣTO
/m(簡単にΣTu/M,ΣT”D/m)を平均値レジ
スタにメモリする(以上ステップ1)。そしてC1−3
の到来を持ち、CLsが到来すると上方の熱電対801
の検出温度Tuと下方の熱電対802の検出温度TDを
読み、Tu≦TOである(YES)が否(NO)かを見
る。YESであると反転レジスタに、温度の反転があつ
たことを示すr1ョをメモリし、反転カウントレジスタ
にカウント値1をメモリする。そしてCL3が到来する
毎に反転カウントレジスタを1カウントアップし、Tu
≦TDであると異常と判定し、TD〉ΣTO/mであれ
ば破断異常とみなし、TO≦ΣTD/mであれば介在物
異常と見なす。1回Tu≦TOを検出してからCl,が
3パルス到来するまでに少なくとももう1度Tu≦TO
とならなかつたときは、ノイズ又は通常の変動と見なし
、反転レジスタおよび反転カウントレジスタをクリアす
る(以上が反転異常判定ステップ7)、ステップ7で異
常の判定がなされない場合、次にT−ΣTu/m≧Tu
を見てそれがYESであるとTが異常に高いのでUpレ
ジスタに1をメモリし、Tを第1回の異常温度T1とし
てUPTlレジスタにメモリする。
このようにUpレジスタに1をメモリした後は、更にC
しが到来する毎にTを逐次UPT2レジスタ、UPT3
レジスタにメモリし、Upレジスタ1の内容を2,3と
し(ステップ2)、Upレジスタの内容を3とすると、
T2−T1≧KUl,T3−T2≧KU2を判定する。
これらが共にYESであると、CL,の2周期にわたつ
てTが急上昇しているのでシェル破断(破断異常)と判
定する(ステップ3)。いずれか一方がNOであると、
多くてもCL,の1周期しかTは上昇していないので、
更にCL,の到来を持ち、UPT4レジスタに新しいT
をT4として格納してUpレジスタに4をメモリした後
に、T2一T1≧KUl,T3−T2≧Kl]2,T4
−T3≧Kjの少なくとも2つがYESであるか否かを
見て、YESであ−るとシェル破断と判定し、NOであ
るとTが連続急上昇でにいので(以上ステップ2,3)
、Ti=2〜4−ΣTu/m≧KuとなつているTiを
捜してそれをUPTlレジスタに書替え、Upレジスタ
の内容をこのシフト分低減させる。これは、当.初のT
1はT1−ΣTu/m≧Kuが分かつているが、T2〜
T4についてはこの判定をしていないため、新しく参入
したT2〜T4のうちTが高いもので時間的にT1に近
いものに、UPTlレジスタの内容に書替え、以後これ
を基点にΔT/Δtの判定をし・ようとするためである
(以上ステップ4)。シェル破断と判定したときには第
2c図のBに飛び、入力操作データを参照して、それが
急激な温度上昇を生ずる余地のないものであるときには
、シェル破断信号を出カセットする。装置40で警報が
発せられると操作盤コンピュータ30は、それの有する
情報より判断してシェル破断の可能性が高いと、引抜停
止又は減速指示を操作盤にセットする。これに応じてオ
ペレータが引抜きを停止又は減速とする。所定の停止又
は減速時間の後にオペレータが元の定常速度の引抜き開
始を設定すると、30より10にセット指令が与えなれ
る。入力操作条件よりそれがT変動を生ずるものである
・ときには、マイコン10はシェル破断予備信号を出カ
セットする。マイコン10はシェル破断を出力するとセ
ット指令待機となり、シェル破断予備信号を出力すると
初期化に戻り再度自動的に検出判定動作に戻る。ΔT/
Δtによる介在物の検出判定も前述のステップ2のシェ
ル破断検出と同様におこなわれる。
しかしながら介在物があるときは第1b図に示すように
温度Tは急激に低下する。そこで介在物の検出判定(第
2c図)においては、ΣTu/m−T≧KOとなること
、つまりTが異常に低下することをもつてΔT/Δtの
異常判定を開始し、ステップ2と同様にテツプ5におい
てCL3が到来する毎にT(T1〜T4)を逐次メモリ
し、T1〜T2≧KDl,T2−T3≧KD2およびT
3−T4≧KO2のうち、少なくとも2つがYESとな
ると介在物ありと判定する。
その他、介在物の検出判定はシェル破断の検出判定と同
様であり、シェル破断の検出判定とは、ΔT/Δtがマ
イナスで所定範囲を外れることを、介在物ありと見なす
点で異なる。
なお、異常(シェル破断、介在物あり)を検出しないと
きは、平均化レジスタの最も古い温度データを今回取り
込んだ温度データに入れ替え、平均値ΣTu/M,ΣT
O/mを演算して平均値レジスタの内容を書替える。
上記実施例において、サンプリング周期(Δt相当)を
鋳造鋼の引抜きに同期したパルスのものとしているのは
、異常(シェル破断、介在物の存在)点の移動が鋳造鋼
の移動に同期しており、したがつて速度が大となれば温
度変化が速くなるので、速度がΔT/Δtに影響するか
らである。
上記実施例のように引抜き同期パルスをサンプリングパ
ルスとすることにより、温度反転異常の見落しがなく、
ΔT/Δtが速度の影響を受けない。また、KU,KD
,KUl〜KU4,KDl〜KD4は、鋳造条件に対応
付けられた値としている。たとえば鋳造速度が異なると
鋳型の同一点の温度がかわるので、KU,KDは異なつ
た値に設定するのが好ましく、上記実施例では、上位コ
ンピュータ30が鋳造条件に応じたものをマイコン10
に与えるようにしている。上記実施例においては、一度
Tu≦TOとなつても、それから3パルスのCL,の間
に再度Tu≦TOとならないと、異常と見なされないよ
うにしている。
異常の場合はTu≦TOが数パルス以上にわたつて継続
するので、このようにしても異常を見落すことはなく、
ノイズ等を誤判定する確率が少なくなる。更に上記実施
例においては、ステップ2,5で、温度Tが平均値より
所定値以上ずれることをもつて温度反転異常の監視を開
始している。
これは一応の温度上昇又は温度低下を生じてからシェル
破断あるいは介在物の存在の判定に入るようにするため
で、ノイズや定常振動(第1a〜1b図)を誤つて異常
と見なすのを防止する。シェル破断や介在物による温度
上昇又は温度低下は、通常の鋳造速度では数1(ト)E
c継続するので、サンプリング周期を数100rr1S
eC〜数秒とすると、数周期又は数10周期の間継続す
るので、上記実施例のように連続4周期分のデータT1
〜T4を参照した場合、通常ΔT/Δtが所定値以上の
ままT1〈T2くT3くT4又はT1〉T2〉T3〉T
4となるが、温度Tの読み取りが極短期間の一点である
ため、たまたま定常振動のピークの山又は谷の温度を読
み取る.と、T1〜T4の間で常にΔT/Δtが所定値
以上になるとは限らない。そこで少なくとも2周期のΔ
T/Δtが所定範囲以上であると異常と見なすようにし
ている。仮に4周期で異常判定をしなかつた場合でも異
常温度上昇又は降下が継続しており、更にデータを一部
更新して判定を継続するので、異常を見逃す確率はきわ
めて少ない。以上の通り本発明では鋳型壁内部の上下2
点の温度の反転で介在物存在の検出を開始して、下方部
の測定温度T。
の下降変化率(変化量でもよい)が所定値以上になるこ
とをもつて介在物の存在を検出するので、あるいは、上
方部および又は下方部の検出温度がその時系列平滑値よ
りも低いことをもつて介在物を検出するので、シェル表
面の介在物が鋳型を抜けるまでに、引抜停止などの保護
策を講じて、ブレークアウトを未然に防止しうる。鋳型
壁周回方向の温度センサ配置密度を高くすることにより
、鋳造鋼の全表面部の介在物の存在を細かく検出しうる
【図面の簡単な説明】
第1a図および第1b図は1箇所で、第1c図および第
1d図は上・下2箇所で、各々鋳型内湯面下の所定壁内
部の温度変化を測定した結果を示すグラスであり、第1
a図はシェル破断時を、第1b図はシェル表面部の大型
介在物混入時を、第1c図はシェル破断およびシェル表
面部の大型介在物混入時を、第1d図は溶湯レベル低下
時を示す。 第2a図は本発明を実施する1つの装置構成を示すブロ
ック図、第2b図および第2c図はその介在物検出動作
を示すフローチャートである。10:介在物検出判定装
置。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 連続鋳造鋳型内湯面下に位置する内壁内部の温度を
    、鋳造鋼引抜方向で、上方部と下方部の所定位置でそれ
    ぞれ測定し、該下方部の測定温度T_Dが上方部の測定
    温度Tu以上で且つ所定の温度差以上にあると共に、該
    上方部の測定温度Tuの下降変化率及び又は変化量が所
    定値以上にある時点をもつて鋳造鋼凝固シェル表面部の
    介在物混入を検出することを特徴とする連続鋳造鋳型に
    おける鋳造鋼の介在物検出方法。 2 連続鋳造鋳型内湯面下に位置する内壁内部の温度を
    、鋳造鋼引抜方向で、上方部と下方部の所定位置でそれ
    ぞれ測定し、該下方部の測定温度T_Dが上方部の測定
    温度Tu以上で且つ所定の温度差以上にあると共に、T
    uおよびT_Dの少なくとも一方が時系列平滑値よりも
    低いことをもつて鋳造鋼の凝固シェル表面部の介在物を
    検出することを特徴とする連続鋳造鋳型における鋳造鋼
    の介在物検出方法。 3 連続鋳造鋳型内湯面下に位置する内壁内部の温度を
    、鋳造鋼引抜方向で、上方部と下方部の所定位置でそれ
    ぞれ測定し、該下方部の測定温度T_Dが上方部の測定
    温度Tu以上で且つ所定の温度差以上あると共に、該上
    方部及び下方部の測定温度Tu,T_Dの下降変化率及
    び又は下降変化量が所定値以上にあることの測定をもつ
    て鋳造鋼凝固シェル表面部の介在物混入を検出すること
    を特徴とする連続鋳造鋳型における鋳造鋼の介在物検出
    方法。
JP56001422A 1981-01-08 1981-01-08 連続鋳造鋳型における鋳造鋼の介在物検出方法 Expired JPS6054138B2 (ja)

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