JPS63119963A - 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、連続鋳造用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ラｌ−（ＢＯ）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及び溶鋼が付
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Ｖｔ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、鋳型の銅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単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）　、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）　、ブレークアウトを予知することは一
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Ｖｔ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動が生じる。

特に、中炭素鋼又は低炭素鋼を連続鋳造する場合に、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）　ｄ
Ｔ／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）と移動平
均値（Ｔ）との差（Ｔ−Ｔ）を監視した場合にもしきい
値２７℃（第６図参照）と同等かまたはそれよりも大き
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＾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。

〔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鋳型温度差
及び補正した第１のしきい値の大小、その鋳型温度差と
所定の第２のしきい値の大小及び測定した鋳型温度の単
位時間当たりの変化率と所定の第３のしきい値の大小を
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、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、その測定時点近傍での単位時間当た
りの鋳型温度変化率と、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と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第１のし
きい値との大小比較、前記鋳型温度変化率と所定の第２
のしきい値との大小比較及び前記鋳型温度差と所定の第
３のしきい値との大小比較を行うことによりブレークア
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容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。＆Ｉ型型内内溶融
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に引抜かれていく。

鋳型３の場面レベルよりも下には鋳片４の引抜方向（矢
符方向）に沿って３箇所に熱電対等の側温素子１１１２
．１３の先端が埋設されており、各側温素子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微分回路２０．
３０．４０、減算器１５．２５．３５、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＾／Ｄ変換器１４からの入力
信号を例えば０．５秒乃至１秒の所定ピンチ（Δｔ）で
取込み、最新の入力信号を含むそれ以前のｒｒｌ１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〒を求め、これを標準偏差算
出回路１７．２７．３７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〒との差（Ｔ−〒）を求め、これを比較器１９゜２９
、３９へ与える。

微分回路２０．３０．４０には夫々単位時間当たりの鋳
型温度変化率ｄＴ／ｄｔを数値微分により求めべく、公
知の下記（１１式が設定されている。

この（１）式は、ピッチΔｔで取込んだ鋳型温度のうち
、現測定時点での鋳型温度（’ｒａ）とそれよりも１，
３．４回前に取込んだ鋳型温度（Ｔ１゜Ｔ３．Ｔ、）の
４つを用いて、鋳型温度変化率を算出するものである。

なお、上記（１１式のＴｏ、・・・ｌ　７４は取込みピ
ッチ毎の測定値そのものを使用せずに複数の測定値が得
られる期間を複数設定してその各期間での平均値を用い
てもよい、また、鋳型温度変化率ｄＴ／ｄｔは上記（１
）式に限らず他の微分係数を求める式を用いてもよい。

微分回路２０．３０．４０は入力信号と上記（１３式と
により鋳型温度変化率ｄＴ／ｄｔを求めてこれを比較器
１９、２９．３９へ与える。

標準偏差算出回路１７．２７．３７は前同様のｎ（−分
の信号の標準偏！！グを求め、これを積算器１Ｂ、　２
８゜３８へ与える。積算器１８．２８．３８には定数に
１が図示しない入力設定器から入力されるようになって
おり、積算器１８．２８．３８は定数に１と標準偏差σ
との積に１　・σを求めて比較器１９．２９．３９へ出
力する。

比較器１９．２９．３９には所定の異なる２しきい値に
２．に３及び下記（２）、　（３）、　（４１式が設定
されており、比較１９．２９．３９は、入力した３種の
信号が、取込みピッチ毎に（２１，（３）、　（４）式
を各別に満足するか否かを判定し、例えば５秒を１８０
判定期間としてその間に、Ｔ２）、　（３１、（４）各
式を満足する時点がタイミング的に異なってもすべて存
在する場合には警報器４１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。上記
ＢＯ判定期間は取込みピンチ毎にそのピッチで移動する
ように設ける。

（Ｔ−Ｔ）≧Ｋｌ　　・σ　　　　　　　・・・（２）
ｄＴ／ｄｔ≧に２　　　　　　　　　　　　・・・（３
）（Ｔ　−Ｔ）≧に３　　　　　　　　　　・・・（４
）但し、定数Ｋｌ　＝　Ｋ２　＋　Ｋ３夫々は測温する
鋳型位置に応じて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
、浸漬ノズル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を一端
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　１　＋　Ｋ２　、Ｋ　３を次
のように定める。連続鋳造する鋼種が中炭ｉ綱又は低炭
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２０〜３０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
Ｔａ、　Ｔｂ、　Ｔｃ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秒毎に記憶するとして約６０価に定め
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５〜１５秒である。このた
め、ｍはこの５〜１５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、５〜１
５秒に上記３０秒を加えた３５〜４５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
。

また、Ｋ１．に２．に３の値については夫々鋳型寸法、
引抜速度等により異なるが、以下に説明する本発明を行
った結果に基づき、凝固殻破断が起こる臨界の温度変化
量、変化率に定める０例えばに１は５〜１０．Ｋｚは２
〜ｂ 〜ｌＯ℃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
抜を開始すると予知装置を作動させる。

側温素子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（Ｉとなるまで演算を行わず、
また出力しない、そして、ｍ１ｌａｌ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
平均温度下と標準偏差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〒との！！（Ｔ−〒）を求める。

また積算器１８．２８．３８は定数に１と標準偏差σと
の積（Ｋ＋　　・σ）を求める。

微分回路２０．３０．４０はＡ／Ｄ変換器１４からの鋳
型温度に関する信号を入力すると、（１）式に基づいて
時間変化率ｄ丁／ｄｔを算出し、これを比較器１９゜２
９、３９へ与える。

比較器１９．２９．３９は３種の入力信号、つまりＴ−
〒＋に１　　・σ、　ｄＴ／ｄｔが上記（２１，＜３）
、　（４）式を満足するか否かを各式毎に判定する。

次いで、ｍ　＋　１　（Ｉ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
、前同様にして繰り返す。

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つにて成るＢＯ判定期間に、（２）、　
（３１，（４）各式を満足する時点がタイミング的に異
なってもすべて存在すると判定されると、該当する比較
器はブレークアウトと予知し、警報器４１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
示しないピアチロールを制御して一旦装入及び引抜を停
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
（５）式を用いてもよいことは勿論である。

（Ｔ−Ｔ）／σ≧に、　　　　　　　　　　・・・（５
）〔効果〕 第４図は、丸鋳片連続鋳造機の内径：　　１８７ｍｍ。

長さ：　　９００ｆｉの鋳型銅板に、円周方向１２０°
ピツチの３方向で鋳型上端より２００．３００．４００
■鳳の各位置に熱電対先端部を内壁面から５ｍの深さに
埋設して、引抜速度２．０ｍ／分で本発明を実施し、そ
の間凝固殻が破断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示したもの
である０図中（ａｌは引抜速度、（ｂｌは鋳型速度、（
Ｃ）はＴａについての（Ｔ　−Ｔ）及び（Ｔ−〒）／σ
、（ｄ）は同じ＜ＴａについてのｄＴ／ｄｔの各推移を
夫々示している。

この図より理解される如く、鋳型上端から２００゜３０
０、４００ｆｌの位置に設けた３個の熱電対による鋳型
温度を夫々Ｔａ、　Ｔｂ、　Ｔｃとすると、その温度変
化は夫々山）に示すように変化した。このときｄＴ／ｄ
ｔにより判定する場合１．つまり従来方法による場合に
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）により判定する場合、つ
まり従来方法による場合にはしきい値の１０℃を２回超
えて誤警報を発した。これに対して本発明による場合に
はに１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Ｔａ、　Ｔｂ、　Ｔｃを他の操業条件と共にま
とめた図であり、（ａ）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Ｔａ、　Ｔｂ、　Ｔｃ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、具体的にはに１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。

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
、つまりブレークアウトが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、ｉｎ／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れたことに
なり、より速い引抜速度３．５ｍ／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。

更に、従来の方法たるｄＴ／ｄｔによる予知と、Ｔ−〒
及び基準値とによる予知とを併用してブレークアウト予
知を行っても、凝固殻破断を１２１ｉｌ？１検出し、誤
警報を３７回発した。これに対して本発明による場合は
凝固殻破断の検出回数は同じ＜１２回であるが誤警報を
２回に減少することが可能となった。

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Ｌ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。

また、本発明は測温素子を鋳型の上下方向に２個以上設
ける場合には、次のようにすると更に確実にブレークア
ウトを予知できる。

鋳型の上下方向に複数設けた温度素子夫々にて凝固殻破
断部が時間差をもって検出されるとき、その移行時間ｔ
Ｂ　（秒）は下記（６）式にて表わされることが一般に
知られている。

ａ’ｖｃ 但し、Ｌ二上下方向に離隔した測温素子間距離ａ：定数
（０，５〜０．９） ｖｃ：引抜速度（ｍ／分） したがって、各測温素子からの信号を処理する各比較器
１９．２９．３９の出側にタイマ機能を有する演算器を
設け、上側の測温素子に関する比較器から凝固殻破断の
検出信号（前記異常発生信号の出力条件にて出力され、
異常発生信号とは異なる信号）を入力し、それからｔ８
秒程度経たのちにその直下の測温素子に関する比較器か
ら同様の凝ｒｌｊＪＢ破断の検出信号を入力するとブレ
ークアウトと予知し、これにより警報を発し、また制御
装置へ異常発生信号を出力する。これにより、より確実
にブレークアウトを予知できる。

以上詳述した如く本発明は、連続鋳造用鋳型の１又は２
以上の位置を鋳型温度を測定し、その測定時点での鋳型
温度及びそれ以前の所定期間での平均鋳型温度の鋳型温
度差と前記所定期間での鋳型温度の標準偏差にて補正し
たしきい値との大小比較、前記鋳型温度差と所定の第２
のしきい値との大小比較及び鋳型温度変化率と所定の第
３のしきい値との大小比較を行うので、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、＆Ｉ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図は本発明の実り缶状態を示す模式図、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　１７．２７．３７・・・
標準偏差算出回路　１８．２８゜３８・・・積算器　１
９．２９．３９・・・比較器　２０．３０．４０・・・
微分回路 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理′人　弁
理士　　河　　野　　登　　夫時　藺 蒸　２　記 時間 纂　３　図 ０　　　　　　　　＋　　　　　　　　２　　　　　　
　３　　　　　　　４　　　　　　　５晴　ＷＡ（分〕 纂　５　目 犀　　Ｇｖａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　、に　　ワ　　目時　闇（分） 」 Ｑ　　　　　　＋　　　　　　２　　　　　３　　　　
　４　　　　　５吟藺（分） 吟　ＩＷｌ（分） 吟間（８〕 第　４　図

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、その測定時点近傍での単位時間当たりの鋳
   型温度変化率と、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と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第１のしきい値
   との大小比較、前記鋳型温度変化率と所定の第２のしき
   い値との大小比較及び前記鋳型温度差と所定の第３のし
   きい値との大小比較を行うことによりブレークアウトを
   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。