JPS6321585B2

JPS6321585B2 -

Info

Publication number: JPS6321585B2
Application number: JP55138279A
Authority: JP
Inventors: Yukio Nakamori; Tadashi Kawaguchi; Hiroshi Soga; Mitsuhiro Oota
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1980-10-03
Filing date: 1980-10-03
Publication date: 1988-05-07
Also published as: JPS5762845A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、溶融金属の連続鋳造制御法に関し、
特に、鋳型（モールド）から引き出される鋳片の
表面に付着しているスラグフイルム（パウダが溶
融して形成される）の厚さを検出してこれに基づ
いて鋳造条件を制御する連続鋳造制御方法に関す
る。

一般に、溶融金属の連続鋳造は、第１図に示す
ように、たとえば溶鋼を、タンデイツシユ１を介
して所定の断面形状，寸法をもつ鋳型２内に注入
し、下方から鋳片３として連続的に引き出すプロ
セスである。

このプロセスにあつては、鋳型２から鋳片を引
き出す過程において、第３図および第２図に示す
ように、鋳型振動装置によつて鋳型２が鋳造操作
条件に適合した周期で鋳造方向に振動せしめられ
る。

一方、第２図に示すように、鋳型２内に注入さ
れた溶融金属４上に添加されたパウダ５は、溶融
金属４の熱によつて融解し、液状となつて鋳片３
と鋳型２の内壁面間に流入し充填されて行く。

パウダ５が融解して形成される溶融スラグは、
鋳型２の鋳造方向への振動によつて、鋳片３と鋳
型２内壁面間への流入が助長されこの溶融スラグ
が、鋳片３と鋳型２内壁面間における潤滑剤とし
て機能する。

鋳片３と鋳型２内壁面間における潤滑状態の良
否は、鋳片３の表面の疵や割れの生成或は鋳片３
の凝固殻が破れて溶融金属４が流出する、所謂ブ
レークアウト（以下BOと略称する）の発生に直
接的に関与する。

然るに、従来、鋳片３と鋳型２内壁面間への溶
融スラグ（パウダの融解物）の流入状態の測定
（潤滑状態の測定）および評価ならびにそれによ
つてもたらされる鋳片表面疵発生等の情報の採
取、ひいては表面疵発生等の防止のための有効な
手段がない。

鋳片３と鋳型２内壁面間における潤滑状態の測
定方法として、鋳型２の振動状態から潤滑状態を
知る方法が、ベルギーのM.L.Tektorによつて提
案されている（特開昭53−45628号公報，特開昭
54−112338号公報）。

しかしながら、このTektorによる方法は、鋳
片３と鋳型２内壁面間への溶融スラグの流入状態
を間接的に測定するものでありまた、潤滑面全体
の平均値を採る測定方法であるから、鋳片３の表
面疵や割れの発生部位の推定や溶融スラグの流入
状態の管理ができない、という問題がある。

この発明は、上に述べた、従来技術における問
題を解決すべく、鋳片３と鋳型内壁面間における
潤滑状態の直接的な把握に基づいて、連続鋳造の
制御を行うことを目的としてなされた。

この目的を達成するため本発明は、鋳型２から
連続的に引き出される鋳片３の表面に付着してい
るスラグフイルフの厚さ、さらには鋳片３の表面
温度を測定し、この測定結果に基づいて、たとえ
ば鋳片３の引き抜き速度を変化させる連続鋳造制
御を行うようにした点によつて特徴づけられる。

以下に、本発明を図面を参照しながら詳細に説
明する。

第４図に、本発明を実施するときのハードウエ
アシステムを示す。

このハードウエアシステムは、スラグフイルム
５０が付着した状態の鋳片３の表面温度を検出す
る温度検出器６，７、この温度検出器６，７の出
力を増幅して直線化する変換器８，９、２つの温
度測定結果から鋳片３表面に付着したスラグフイ
ルム５０の厚さを算出する演算器１０、２つの温
度測定値とスラグフイルム厚さ測定値から鋳片３
の真の表面温度を演算算出する演算器１１、演算
器１０，１１の出力を記録する記録計１２、出力
結果に基づいて、過去の操業実績と比較して操業
条件変更を表示する計算機１３および表示装置１
４から構成されている。

温度検出器６，７としては、Siセンサ（波長
0.3〜1.2μm）の異なる波長のもの２箇用いるか或
いはSiセンサ１箇でフイルタを回転してもよい。
または、波長感度の異なるセンサたとえば、Siセ
ンサとGeセンサ（波長1.0〜2.0μm）を用いても
よい。そのほか、PbSセンサ、PbSeセンサ、サ
ーモパイル等多くのセンサを用いることができ
る。

鋳片３からの放射エネルギE〓_Tは、鋳片３の表
面に付着しているスラグフイルム５０によつて減
衰され、温度検出器６，７に入る。

スラグフイルム５０による鋳片３表面からの放
射エネルギE〓_Tの減衰は、スラグフイルム厚さを
ｌ、スラグフイルム５０表面からの放射エネルギ
をE′〓_Tとすると、 E′〓_T＝E〓_T・exp（−α〓_T・ｌ） ……(1) で与えられる。ここで、α〓_Tは、波長によつて定
まる減衰定数である。

温度検出器６および７の測定波長をλ₁およびλ₂
とすれば、(1)式は、 E′〓_1T＝E〓_1T・exp（−α〓_1T・ｌ）……(2) E′〓_2T＝E〓_2T・exp（−α〓_2T・l′） ……(3) と書き表わせる。

鋳型２直下における鋳片３の表面温度は、1200
℃前後であつて、パウダの融解温度は1050℃前後
であるから、鋳型２直下におけるスラグフイルム
５０は溶融状態にある。しかもスラグフイルム５
０の厚さは、実際上、２mm末満（ｌ＜２mm）であ
るから、スラグフイルム５０の温度は、ほぼ鋳片
温度（1200℃）に等しい。

パウダは、たとえば重量％で、SiO₂：46％，
CaO：25％、および、Na₂O：19％、を主成分と
しているから、融解してできるスラグフイルム５
０は、ガラスに類似している。ガラスの放射エネ
ルギ吸収率（減衰率）は、波長λ≧28μmでは波
長に依存し、温度およびガラス厚さの影響は小さ
い。

一方、波長λ≦2.2μmでは、波長の影響は小さ
く、温度とガラス厚さに依存して吸収率が変化す
る。

鋳型２直下での鋳片３の温度は、鋳造（鋳片引
抜）速度を変化（0.5〜1.2m／minの範囲内で変
動）させても、1150〜1220℃の範囲内にあり、従
つて、スラグフイルム５０の温度もこの温度範囲
内となる。

このように、スラグフイルム５０の温度が安定
しているために、スラグフイルムの吸収率に対す
る温度の影響は無視できる。

従つて測定波長λ₁，λ₂を決めれば、吸収率はス
ラグフイルムの厚さのみに依存する。即ち、波長
2.8μm以上の光は、スラグフイルム（ガラスと見
なせる）に吸収される。吸収率τは、１に近い。
従つて、波長2.8μm以上の温度計によつて、スラ
グフイルム（ガラス）の温度が測定できる。

波長2.2μm以下では、光は減衰しつつスラグフ
イルム（ガラス）中を透過する。

Ｐ＋ρ＋τ＝１ここで、Ｐ：反射率＝０、ρ：透過率、τ：吸
収率、であり、波長2.2μm以下では、波長2.8μm
以上の場合に比し吸収率は小さいが、ρ＋τ＝１
が成立する。

一方、吸収率τは、スラグフイルム（ガラス）
の厚さと温度に依存して変化する。前述の如く、
ρ＋τ＝１が成立するので、スラグフイルムの厚
さｌが求まる。

本発明は、この点に着眼してなされた。

放射温度測定器にあつて、800℃以上の温度を
測定する場合、常識として、少なくとも2μm以下
の波長が選択される。

一方、連続鋳造装置においては、水蒸気が多量
に発生するので、水の吸収帯を外して波長λ₁，λ₂
を選択する。

温度検出器６，７によつて検出されたスラグフ
イルム５０表面の放射エネルギE′〓₁およびE′〓₂は、
変換器８，９によつて増幅され、温度に比例する
電圧に変換される。

即ち、波長λ₁によるスラグフイルム表面温度
θ₁′と波長λ₂によるスラグフイルム表面温度θ₂′を
測定したことになる。

而して、(2)式，(3)式を温度の式で表すと、 θ₁′＝θ₁・exp（−α〓₁・ｌ） ……(4) θ₂′＝θ₂・exp（−α〓₂・ｌ） ……(5) となる。θ₁，θ₂は、鋳片表面温度である。

スラグフイルム５０が無い状態では、θ₁′＝θ₁、
θ₂′＝θ₂かつθ₁＝θ₂であるから(5)式は、 θ₂′＝θ₁・exp（−α〓₂・ｌ） ……(6) となる。

(4)式と(6)式の比をとり、対数で表すと、 1nθ₁′−1nθ₂′＝ｌ（α〓₂−α〓₁） ……(7) ｌ＝（1nθ₁′−1nθ₂′）／（α〓₂−α〓₁）……(8
) となる。

スラグフイルム５０の厚さｌを求めるには、波
長λ₁，λ₂の減衰率α〓₁，α〓₂を実験により決定する
か若しくは、伝熱モデルから鋳片表面温度θ₁を算
出し、測定したスラグフイルム表面温度θ₁′と回
収したスラグフイルム厚から決定する。α〓₁−α〓₂
を定数として、スラグフイルム厚さｌの相対値を
検出しても実用上差支えない。

発明者等は、1150〜1200℃におけるスラグフイ
ルムの減衰率を測定した処、λ₁＝0.7μmで α〓₁＝0.081／mm，λ₂＝0.9μmで α〓₂＝0.066／mmであつた。

(8)式において、θ₁′，θ₂′は測定値であり、α〓₁−
α〓₂＝0.081／mm−0.066／mm＝0.015／mmであるか
ら、これによつてスラグフイルム厚さを測定する
ことができる。

たとえば、鋼の連続鋳造においては、実際上、
スラグフイルム厚さは、２mm以下であるから、(8)
式は、次のように書き直すことができる。

ｌ＝Ｋθ₁′−θ₂′／α〓₁−α〓₂ ＝ｋ（θ₁′−θ₂′） ……(9) ここで、Ｋは係数であつて、exp（−α〓₁・ｌ）
の傾きである。そして、ｋ＝Ｋ（α〓₁−α〓₂）であ
る。

即ち、近似的に、スラグフイルム厚さは、
θ₁′とθ₂′の差に比例する。

鋳片の真の表面温度を知るには、(4)式から、 θ₁＝θ₁′／〔exp（−α〓₁・ｌ）〕……(10) であるから、測定値θ₁′，実験による測定値α〓₁か
ら求めることができる。

鋳片の真の表面温度のもう１つの測定方法は、
２色温度計の原理を用いることである。即ち、波
長λ₁，λ₂の放射エネルギの比 E′〓_1T／E′〓_2T を求めることによつて真の温度を把握することが
できる。

これらの過程を第４図に示す。ハードウエアシ
ステムにおけるスラグフイルム厚さ演算器１０
は、変換器８，９の出力θ₁′，θ₂′の商をとり、直
線化して、スラグフイルム厚さ情報として記録計
１２および計算機１３に入力する。

鋳片表面温度演算器１１には、変換器８，９で
増幅されたスラグフイルム５０からの放射エネル
ギE′〓_1TおよびE′〓_2Tならびにスラグフイルム厚さ
演算器１０の出力が入力される。

鋳片表面温度演算器１１は、E′〓_1TとE′〓_2Tの比
を求め、スラグフイルム５０によつて減衰した温
度（放射エネルギ）を補正して、真の鋳片表面温
度を演算算出して、記録計１２および計算機１３
に入力する。

記録計１２は、スラグフイルム５０の厚さ情報
と、真の鋳片表面温度情報を連続的に記録する。

計算機１３は、スラグフイルム５０の厚さ情
報，さらには真の鋳片表面温度情報を過去の良好
な連続鋳造操業がなされていたときの情報と比較
して、鋳片表面疵の発生、或はBOを予知し、こ
れを表示装置１４に表示する。

モールド２内壁面と鋳片３の間への溶融スラグ
（パウダの融解物）の流入状態の良否は、一般的
に、鋳片引抜速度と、パウダ融解物（溶融スラ
グ）の粘性に依存する。

而して、パウダの種類は、鋳造鋼種によつて決
定されている。

一方、鋳型振動数は、鋳片引抜速度の関数であ
る。従つて、鋳片表面疵発生，BOの予知に対応
してなされる鋳造制御における操作パラメータ
は、鋳片引抜速度と鋳型振動数が、実際的なもの
となる。スラグフイルム５０の厚さが、目標値よ
りも薄いときは、鋳片引抜速度を降下させる。目
標値よりも厚いときは上昇させる。

上に述べた操作パラメータを変化させるときの
大きさ（操作量）は、鋳造鋼種別，パウダ銘柄別
に決定される。

鋳片引抜速度を所定の範囲内で変化させても、
スラグフイルム厚さが目標値に達しない場合に
は、ある範囲内（±10CPM）でモールド振動数
を変化させる。

スラグフイルム厚さの変動（時間当り）が、大
きいときは、基本的には、パウダの銘柄を変更す
るけれども、モールド冷却水量，鋳片の２次冷却
水量を調節することも有効である。

このように、第４図に示すハードウエアシステ
ムにおける鋳片表面疵の発生，BO等の予知表示
に基づいて、オペレータは、鋳片引抜速度，モー
ルド振動数を変化させるか或は、パウダの変換，
モールド冷却水の調節等の操業条件の変更を行な
つて、スラグフイルム厚さの測定、さらには、鋳
片表面温度の測定は、１点のみだけではなく、複
数箇所、またはスキヤニングによつて、それぞれ
の分布状態を測定し、鋳造制御を行なうのがより
好ましい。

（実施例）溶鋼から、断面サイズ200mm×1500mmの鋼スラ
グ鋳片を得る連続鋳造を行なつた。

鋳片引抜速度は、1.4m／minであつた。

スラグフイルム表面の測温は、波長0.7μm（λ₁）
および0.9μm（λ₂）の光高温計で行なつた。第５
図および第６図に、その結果を示す。

第５図は、スラグフイルム厚さと、スラグフイ
ルム表面温度の温度検出器間の差の関係を示すも
のであつて、スラグフイルム厚さとスラグフイル
ム表面温度の温度検出器間の差とが比例関係にあ
ることを示している。

第６図はスラグフイルム厚さと鋳片表面温度を
連続的に測定した結果を示す。第６図において、
Ａはスラグフイルム厚さ、Ｂは鋳片表面温度であ
る。スラグフイルム厚さは、第６図に示すａ−ｂ
間で、ある幅で変動し、ｂ−ｃ間で厚くなつてい
く傾向を示している。ｂ点かｃ点までのスラグフ
イルム厚さの変化量は、0.5mmであるのに対し、
鋳片表面温度の変化量は、約７℃である。

スラグフイルム表面温度の上に述べた波長での
測定結果が、θ₁′＝1160℃，θ₂′＝1125℃であるか
ら、７℃の変化量は、極めて小さい誤差である。

さて、この実施例では、スラグフイルム厚さが
厚くなつた処で、鋳片引抜速度を上昇せしめ、ス
ラグフイルム厚さを適正値に保つようにした。

以上述べた如く本発明は、モールド直下におけ
るスラグフイルム厚みと表面温度の測定において
鋳片とパウダから放射される放射エネルギの２つ
の、ある特定波長帯域を利用して計測するため、
次に述べる利点がある。

(1) 鋳片からの放射エネルギを利用するために一
般の放射温度計の原理を使用できる。

(2) ２つのある特定波長の減衰を利用するためス
ラグフイルム厚みを高精度で検出できる。

(3) ２波長を利用し更にスラグフイルム厚みで減
衰した放射エネルギを補正するため鋳片表面温
度を正確に測定することができる。

(4) また、スラグフイルム厚みおよび鋳片表面温
度を正確に測定でき、かつ直接測定するため、
現場の操業者に反映され、操業条件を直ちに変
更できるため、操業がきわめて安定となる。

(5) スラグフイルム厚みおよび鋳片表面温度を正
確に測定できるため、スラグフイルム厚み、鋳
片表面温度の変動状態により表面欠陥検出と予
知およびBO予知が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造設備の概要を示す断面図、第
２図はモールド内パウダの状態を示す断面図、第
３図はモールド振動装置の概要を示す側面図、第
４図は本発明を実施する１つの装置構成を示すブ
ロツク図、第５図はスラグフイルム厚みと温度差
との関係を示すグラフ、第６図はスラブ連鋳機で
の測定記録を示すグラフである。１：タンデイツシユ、２：鋳型、３：鋳片、
４：溶融金属、５：パウダ、５０：スラグフイル
ム、６，７：温度検出器、８，９：変換器、１
０：厚み演算器、１１：温度演算器、１２：記録
計、１３：計算機、１４：表示装置。

Claims

【特許請求の範囲】１連続鋳造装置の鋳型直下において、異なる２
つの波長の検出器によつて、鋳片表面に付着して
いるスラグフイルムによつて減衰する、前記２つ
の異なる波長に対応する鋳片表面温度測定値θ₁′，
θ₂′を求め、該測定値θ₁′，θ₂′からスラグフイル
ム
厚さｌを、ｌ＝lnθ₁′−lnθ₂′／α〓₂−α〓₁ 但し、α〓₂：波長λ₂による減衰定数， α〓₁：波長λ₁による減衰定数、によつて求め、このスラグフイルム厚さの測定結
果に基づいて、鋳片の冷却速度，パウダの適用
量，パウダの組成，鋳型振動数および鋳片引抜速
度のうち少なくとも１つを変化させる制御を行う
ようにしたことを特徴とする連続鋳造制御方法。