JPS63104766A - 連続鋳造におけるブレ−クアウト予知方法 - Google Patents

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、連続鋳造鋳型の温度変化を利用して鋳造中に
発生するブレークアウトを予知する方法に関し、更に詳
述すると鋳造中の上記温度変化が大きい場合であっても
ブレークアウトを高精度で予知できる方法を提供するも
のである。

〔従来技術〕

連続鋳造設備においてブレークアウトが発生し、鋳片内
部の未凝固溶鋼が漏出した場合は、鋳造を停止してブレ
ークアウトを起した鋳片の排出又は溶鋼が付着したロー
ル等の設備の交換をする必要があり、相当の期間に亘っ
て操業の停止を余儀なくされる。このため、ブレークア
ウトは連続鋳造の操業トラブルの中で最大のものであり
、その防止対策の確立が望まれていた。

ところで、引抜かれている鋳片の凝固殻が鋳型に固着し
て破断し、そこから溶鋼が漏出してこれが十分に冷却さ
れる前に鋳型下端より出ることによりブレークアウトが
発生する場合は、第６図に示すように凝固殻の破断部が
通過する鋳型部分では破断部の通過前に徐々に鋳型温度
が上昇し、破断部の通過後に徐々に降下することが知ら
れてい　　　　□る。

このため、鋳型のｆＩ板に熱電対等の測温素子を埋設し
てこれにて鋳型銅板の温度（以下これを鋳型温度という
）を測定し、測定した鋳型温度の車位時間当たりの変化
率を求めてその値と基準値との大小を監視するか（特開
昭５７−１１５９６２号）、或いは測定した鋳型温度と
それ以前の鋳型温度の移動平均値との差を求めて、その
値と基準値との大小を監視することにより（特開昭５７
−１１５９５９号）、ブレークアウトの予知は一応可能
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、鋳型温度は連続鋳造時常に安定している
とは限らず、鋳型内の場面変動、引抜速度の大小、鋳型
内に投入した潤滑用パウダの不均一流入及び鋳型と鋳片
との接触面積の大小等の原因により変化する。

特に、中炭素鋼又は低炭素鋼を連続鋳造する場合はその
変化が著しく現れ、第７図に示すように単位時間（１）
当たりの鋳型温度（Ｔ）変化率（以下これを単に鋳型温
度変化率という）　ｄＴ／ｄｔを監視したときには、上
記原因により生じた鋳型温度変化率が例えば４．５℃／
秒のブレークアウト予知用のしきい値（第６図参照）と
同等か又はそれよりも大きくなることがある。また鋳型
温度（Ｔ）と鋳型温度移動平均値（〒）との差（Ｔ−〒
）を監視した場合にもしきい値、例えば２７℃（第６図
参照）と同等か又はそれよりも大きくなることがある。

このため、従来方法による場合には凝固殻の破断が実際
には発生していないときにもブレークアウトと予知する
頻度が高く、信頼性に欠ける。またブレークアウトを予
知すると、一般に引抜きを停止するか或いは引抜速度を
相当遅くするため操業安定性が悪く、鋳片品質が低下す
る。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、鋳造
中の鋳型温度が安定しない場合であっても高精度でブレ
ークアウトを予知できる方法を提供することを目的とす
る。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、鋳型温度を測定した時点付近でのその変化量
に応じてブレークアウト予知のしきい値を補正し、測定
した鋳型温度とそれ以前の平均鋳型温度との差及び補正
したしきい値の大小を監視する。

即ち、本発明に係る連続鋳造におけるブレークアウト予
知方法は、２連続鋳造用鋳型の１又は２以上の位置夫々
で鋳型温度を測定し、その測定時点より前の所定期間で
の鋳型温度の標準偏差及び平均温度を各位置毎に算出し
、前記測定時点での鋳型温度と算出した平均温度との差
を求めこの鋳型温度差と標準偏差に比例するしきい値と
の大小比較にてブレークアウトを予知することを特徴と
する。

（実施例） 以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明の実施状態を示す模式図であり、図示し
ないタンディツシュに収納された溶鋼等の熔融金属１は
その下に取付けられた浸漬ノズル２を経て一定周期で上
下振動している鋳型３へ装入される。鋳型３内の熔融金
属１は、潤滑用の投入パウダ６が鋳型３の内壁に沿って
流れ込んで形成されたパウダ膜を介して一次冷却されて
凝固殻５を形成し、これを周壁とする鋳片４は図示しな
いピンチロールにより下方へ引抜かれていく。

鋳型３の湯面レベルよりも下には引抜方向（矢符方向）
に沿って３箇所に熱電対等の測温素子１１゜１２、１３
の先端が埋設されており、各測温素子１１゜１２、１３
にて測定された鋳型温度ＴはＡ／Ｄ変換器１４にてアナ
ログ／ディジタル変換されて夫々減算器１５．２５．３
５、平均温度算出回路１６．２６．３６及び標準偏差算
出回路１７，２７．３７へ与えられる。

平均温度算出回路１６，２６．３６及び標準偏差算出回
路１７，２７．３７は夫々Ａ／Ｄ変換器１４からの入力
信号を例えば０．５乃至１秒の所定ピッチで取込み、最
新の入力信号を含むそれ以前のｍ個分の入力信号を記憶
、更新し、平均温度算出回路１６，２６．３６は記憶し
ている信号のうちで記憶順位の若い方からｎ個分の信号
の平均温度Ｔを求め、これを標準偏差算出回路１７．２
７．３７及び減算器１５，２５．３５へ与える。

減算器１５．２５．３５は入力した鋳型温度Ｔと平均温
度Ｔとの差（Ｔ　−Ｔ）を求め、これを比較器１９，２
９゜３９へ与える。標準偏差算出回路１７．２７．３７
は前同様のｎｌｌｌ分の信号の標準偏差σを求め、これ
を積算器１８．２８．３８へ与える。積算器１Ｂ、２８
．３８には定数にが図示しない入力設定器から入力され
るようなっ、ており、積算器１８，２８．３８は定数に
と標準偏差σとの積Ｋ・σを求めて比較器１９．２９．
３９へ出力する。

比較器１９．２９．３９には下記（１１式が設定されて
おり、比較器１９．２９．３９は入力した２信号が（１
１式を満足する場合には警報器４０にて警報を発せしめ
ると共に、図示しない制御装置へ異常発生信号を出力す
る。

（Ｔ−Ｔ）≧Ｋ・σ　　・・・（１１ 但し、定数には測温する鋳型位置に応じて夫々異なる値
を用いてもよい。

上記制御装置（図示せず）は異常発生信号を入力すると
、？４　？Ｍノズル２の中途に設けたスライディングノ
ズル部７を油圧シリンダ８にて駆動して、浸漬ノズル２
を一旦閉じると共に図示しないピンチロールの回転を停
止する。これについては浸漬ノズル２を僅かに開けた状
態にすると共に引抜速度を相当低下させるようにしても
よい。

このように構成された予知装置による本発明方法を以下
に説明する。

まず、上記ｍ、ｎ及びＫを次のように定める。

連続鋳造する鋼種が中炭素鋼又は低炭素鋼である場合に
は、鋳型温度は第２図（横軸に時間をとり縦軸に鋳型温
度をとっている）に示す如く温度変化に周期があり、そ
の周期は約２０乃至３０秒である。

なお、第２図は鋳型の上下方向に異なる３位置での鋳型
温度Ｔ　ｌ　＊　Ｔ２　＋　Ｔ　３について示している
。

このためｎは３０秒間に測定された信号のうち高精度で
予知できる数、例えば０．５秒毎に取込み、記憶すると
して約６０個に定める。

また、凝固殻が破断した部分を測定する場合は、第３図
に示す如く鋳型温度がピーク値に達してから上昇直前の
元の温度に戻るまでの時間が約５乃至１５秒である。こ
のため、ｍはこの５乃至１５秒に相当する温度変化期間
が予知に必要な期間に含まれないようにするのが良く、
５乃至１５秒に上記３０秒を加えた３５乃至４５秒間に
連続的に測定された信号のうち高精度で予知できるピン
チの数、例えば０．５秒毎に記憶するとして７０〜９０
個に定める。

Ｋの値については鋳型寸法、引抜速度等により異なるが
、以下に説明する本発明を行った結果に基づいて５乃至
１０の適当な値、つまり凝固殻破断が起こる臨界の温度
変化量に定める。

斯かる準備が終了すると連続鋳造を開始し、その後引抜
きを開始すると予知装置を作動させる。

測温素子１１，１２．１３にて各位置の鋳型温度Ｔが測
定されると、平均温度差算出回路１６．２６．３６及び
標準偏差算出回路１７，２７．３７は鋳型温度Ｔ信号を
記憶し、記憶信号の数がｍ個となるまで演算を行わず、
また出力しない。

そして、ｍ個目の信号が記憶されると、そのうち記憶順
位が若い方からｎ個分の信号の平均温度Ｔと標準偏差σ
を夫々算出し、出力する。

減算器１５．２５．３５はｍ個目に入力した鋳型温度Ｔ
と平均温度Ｔとの差（Ｔ　−Ｔ）を求める。また積算器
１Ｂ、２８．３８は定数にと標準偏差σとのｌ？２（Ｋ
・σ）を求める。

比較器１９，２９．３９は２つの入力信号、つまりＴ−
ＴとＫ・σとの大小を比較して上記（ｌ１式を満足する
か否か判定する。即ち、前記原因による温度変化があっ
ても標準偏差σに比例するしきい値Ｋ・σよりも鋳型温
度の変化Ｎ（Ｔ−〒）が小さいか或いは大きいかを判定
する。

次いで、ｍ＋１個目以降の信号が平均温度算出回路１６
等及び標準偏差算出回路１７等に記憶されると、前同様
にして繰返す。

このようにして信号処理を行っている間に、比較器１９
等のいずれか１つにて（１１式を満足する結果が得られ
ると、該当する比較器はブレークアウトと予知し、警報
器４０にて警報を発せしめると共に図示しない制御装置
に異常発生信号を出力する。

制御装置は前述の如くスライディングノズル部７及び図
示しないピンチロールを制御して溶鋼の装入及び鋳片の
引抜を一旦停止する。

これにより、凝固殻が破断してその破断部から未凝固溶
鋼が漏出してもブレークアウトを未然に防止できる。

なお、上記実施例ではブレークアウト予知の判定を上記
＋１）式にて行っているが、本発明はこれに限らず下記
（２）式を用いてもよいことは勿論である。

（Ｔ−Ｔ）／σ≧Ｋ　　　・・・（２）〔効果〕 第４図は、丸鋳片連続鋳造機の内径：１８７ｍｍ。

長さ９００ｎの鋳型銅板に円周方向１２０°　ピッチの
３方向で鋳型上端より２００．３００，４００　ｔｍの
各位置に熱電対先端部を内壁面から５鶴の深さに埋設し
て、引抜速度２．０ｍ＋／分で本発明を実施し、その間
凝固殻破断が発生しなかった場合の約６分間の結果をま
とめた図であり、本発明の予知精度について捉方法のそ
れとを対比したものである。図中（ａ）は引抜速度、山
）は鋳型温度、（Ｃ１は（Ｔ−〒）／σの各推移を示し
、比較のために従来の単位時間当たりの変化率を（ｄｌ
に、またＴ−Ｔを（Ｃ１に併せて示している。

この図より理解される如く、鋳型上端から２００゜３０
０、４００の位置に設けた熱電対による鋳型温度を’ｒ
、、”ｒ２．’ｒ、とすると、その温度変化は夫々（ｂ
ｌに示すように変化した。このとき従来の単位時間当た
りの変化率による場合にはしきい値の５℃／秒を６分間
の間に８回も超え、誤警報を発し、また、（Ｔ　−Ｔ）
による場合にはしきい値の１０℃を２回超えて誤８報を
発した。これに対して本発明による場合にはＫが５　（
℃）のときに誤警報を１回も発することがなく、前述の
パウダの不均一流入等が発生してもこれに影響を受けず
に凝固殻破断の検出、即ちブレークアウト予知が可能で
ある。

第５図は本発明によりブレークアウトを予知した場合の
鋳型温度’ｒ、、Ｔ２．’ｒ３を他の操業条件と共にま
とめた図であり、（ａｌは引抜速度と鋳型内湯面レベル
の推移、また山）は鋳型温度Ｔ、、　Ｔ２゜Ｔ３の推移
を示している。この場合には第４図の場合と予知精度を
変更して、具体的にはＫを７としてしきい値を高くして
実施しており、この場合もパウダの不均一流入等があっ
て鋳型温度が変化しても誤警報を発することがなく、実
際に凝固殻が破断して鋳型温度が変化したときにのみ警
報を発した。そして、この警報により一旦引抜速度を停
止し、凝固殻が破断した部分を鋳型内で長時間冷却して
凝固殻をより厚くして、つまりブレークアラトガ発生し
ない状態にして再び引抜を開始した。

鋳造終了後、その部分を検査すると溶鋼の漏出部がみら
れ、ブレークアウトを精度よく予知できることを確認し
た。

また、ブレークアウトの警報を発した時間付近での鋳型
温度のピークの熱電対検出時間差と熱電対間の離隔距離
とから凝固殻破断部の降下速度を求めてみると引抜速度
２ｍ／分よりも遅く、１ｍＺ分である。この速度で破断
部が移動していくと仮定すると、ブレークアウトが発生
する約４２秒前にブレークアウトの予知がなされたこと
になり、より速い引抜速度３．５ａ＋／分で連続鋳造す
る場合にも約２４秒前にブレークアウトを予知でき、時
間的余裕をもって凝固殻破断に対処でき、ブレークアウ
トを確実に防止できる。

なお、上記実施例では引抜方向に異なる鋳型の３位置で
鋳型温度を測定しているが、本発明はこれに限らず、引
抜方向及びそれに直交する方向に拘わらずに、１若しく
は２又は４以上の任意の位置での鋳型温度を測定しても
ブレークアウトを予知できることは勿論である。但し、
鋳型温度の引抜方向測定位置としては、凝固殻破断を検
出して操業条件を変更し、これによりブレークアウトを
未然に防止できる時間的に余裕のある位置にするのが好
ましい。

以上詳述した如く本発明は測定した鋳型温度及びそれ以
前の所定期間での平均鋳型温度の差と前記所定期間での
鋳型温度の標準偏差にて補正したしきい値とを比較する
ので、鋳型内の場面変動。

引抜速度の大きさ、パウダの不均一流入、鋳型と鋳片と
の接触面積変化等により鋳型温度が変化してもそれに影
響を受けずに凝固殻破断を検出してブレークアウトを確
実に予知でき、信頼性の向上を図れ、また従来では誤警
報により操業条件を変更してこのために鋳片品質が低下
していたのを防止できる等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図は鋳型
温度変化の周期の説明図、第３図は本発明の標準偏差、
平均温度を算出する期間の説明図、第４．５図は本発明
の詳細な説明図、第６．７図は従来技術の問題点の説明
図である。 ３・・・鋳型　　４・・・鋳片　　１１，１２．１３・
・・測温素子１５．２５．３５・・・減算器　　１６，
２６．３６・・・平均温度算出回路　　１７，２７．３
７・・・標準偏差算出回路　　１８，２８．３８・・・
積算器　　１９．２９．３９・・・比較器　　４０・・
・警報器時　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理
人　弁理士　　河　　野　　登　　夫的Ｒ１’ｌｆ分） Ｑ　　　　　　ｉ　　　　　　２　　　　　３　　　　
　４　　　　　　Ｓ時間〔分〕 募 時Ｉｌｌ’！（七トン 時間（分） ４　　　記

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、連続鋳造用鋳型の１又は２以上の位置夫々で鋳型温
   度を測定し、その測定時点より前の所定期間での鋳型温
   度の標準偏差及び平均温度を各位置毎に算出し、前記測
   定時点での鋳型温度と算出した平均温度との差を求め、
   この鋳型温度差と標準偏差に比例するしきい値との大小
   比較にてブレークアウトを予知することを特徴とする連
   続鋳造におけるブレークアウト予知方法。