JP3266858B2 - スラグ検知方法及びスラグ検知装置並びに連続鋳造設備 - Google Patents

スラグ検知方法及びスラグ検知装置並びに連続鋳造設備

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JP3266858B2
JP3266858B2 JP18285198A JP18285198A JP3266858B2 JP 3266858 B2 JP3266858 B2 JP 3266858B2 JP 18285198 A JP18285198 A JP 18285198A JP 18285198 A JP18285198 A JP 18285198A JP 3266858 B2 JP3266858 B2 JP 3266858B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スラグ検出方法及
びスラグ検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】通常、転炉などの精錬炉から出鋼孔を介
して取鍋へ溶鋼を出鋼する際の出鋼末期、あるいは取鍋
からノズルなどを介してタンディッシュなどの中間容器
へ注出する注出末期において溶鋼流にスラグが流出す
る。スラグが溶鋼中に流出すると、鋼品質に悪影響を及
ぼす。
【0003】従来、スラグ流出を検知する方法として
は、特開平2−251362号公報に示すものがある。
これは、溶融金属よりスラグの方が放射エネルギーが大
きいことを利用したものであって、溶融金属の幅方向放
射エネルギー分布を2次元CCDカメラによって測定
し、測定結果の内の連続する最大幅部分を溶融金属の径
として検出し、溶融金属流の径の幅及びその積分値が増
大したときにスラグ流出と判断するものであった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
は、以下のような2つの問題点がある。まず、第1に、
2次元CCDカメラによって溶融金属流Fを撮像するこ
とに起因する以下のような問題がある。すなわち、観測
対象である溶融金属はある流速で流出しているため、そ
の流速と撮像される画像(以下、熱画像という)の1画
面当たりのフレーム時間との関係で、流速がフレーム時
間に対し速い場合は、溶融金属流のうち観測できない
(熱画像の中に取り込めない)範囲Aが発生してしま
う。
【0005】つまり、図7に示すように下方に流出する
溶融金属を2次元カメラで連続して撮像している状態
で、前回取り込んだ熱画像の範囲Bに対して、その次に
(フレーム時間経過後に)取り込まれる熱画像の範囲C
は、溶融金属の流速が速いため前回の範囲Bより離れて
しまう。したがって、熱画像に取り込めなかった範囲A
が存在し、この範囲Aにおいては観測ができない。
【0006】一方、溶融金属の流速がフレーム時間に対
して遅い場合は、図8に示すように、重複して観測する
(2つ以上の熱画像の中に取り込まれる)範囲Dが発生
することがある。このように、2次元カメラによって溶
融金属流を撮像すると、流速によって観測できない範囲
Aが存在したり、重複して観測する範囲Dが発生する。
スラグ検知は、撮像された熱画像に基づいて行われるも
のであるのに、その基礎となるデータがこのように不安
定なものであると、スラグ検知のタイミングのバラツキ
が発生し、安定したスラグ検知を行うことができない。
【0007】第2の問題として、前記従来技術のよう
に、溶融金属の放射エネルギー全体の積分値が増大した
ときにスラグ流出したと判定するものでは、スラグ流出
初期のようにスラグが溶融金属流のごく一部分にしか見
られない状態が長時間連続した場合、増加量が少ないた
め、スラグ検知を検知するタイミングが遅れてしまうこ
とがある。また取鍋注入ごとに鋼種や溶鋼温度が違う場
合があり、これらの条件の違いによる放射エネルギーの
大小によって、スラグ流出検知のタイミングのバラツキ
が大きくなるという問題がある。
【0008】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、安定したスラグ検知を行えるようにすること
を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記問題を
解決すべく、以下の技術的手段を講じた。すなわち、本
発明は、溶融金属流からの放射エネルギーの変化によっ
て溶融金属流に含まれるスラグを検知するスラグ検知方
法において、溶融金属流を横切る方向における1次元の
放射エネルギーを測定し、測定された1次元の放射エネ
ルギーの変化によってスラグを検知するものである。
【0010】溶融金属流の放射エネルギーを測定する場
合に、溶融金属流を横切る方向における1次元のデータ
として測定することにより、従来のように2次元で測定
する場合のように、観測できない範囲が存在したり、重
複して観測する範囲が発生することが防止される。した
がって、スラグ検知のタイミングのバラツキが無く、安
定したスラグ検知を行うことができる。
【0011】また、測定された1次元の放射エネルギー
のうち、所定のしきい値より高い部分を積算し、当該積
算値に基づいてスラグ流出を検知することができる。こ
のように、測定された1次元放射エネルギーのうち、所
定のしきい値より高い部分をスラグとみなし、その部分
の積算値を求めることで、溶融金属流中のごく一部分に
しか見られない等のスラグ流出の違いや、溶融金属から
の放射エネルギーの大小に起因する、スラグ流出検知タ
イミングのバラツキを抑えることができ、安定したスラ
グ検知を行うことができる。
【0012】また、このような検知方法は、1次元で放
射エネルギーを測定する場合に限られるものではなく、
単に溶融金属流からの放射エネルギーを測定し、その変
化によって溶融金属流に含まれるスラグを検知する場合
にも、適用できる。また、前記検知方法を実施するため
のスラグ検知装置としては、溶融金属流からの放射エネ
ルギーを測定する測定部を備え、当該放射エネルギーの
変化によって溶融金属流に含まれるスラグを検知するス
ラグ検知装置において、前記測定部は、溶融金属流を横
切る方向における1次元の放射エネルギーを測定するも
のとすることができる。
【0013】また、測定された放射エネルギーのうち、
所定のしきい値より高い部分の積算値が所定の値を超え
た場合にスラグ流出であると検知する検知部を備えてい
るものとすることができる。また、溶融金属流からの放
射エネルギーを測定し、その変化によって溶融金属流に
含まれるスラグを検知するスラグ検知装置において、測
定された放射エネルギーのうち、所定のしきい値より高
い部分の積算値が所定の値を超えた場合にスラグ流出で
あると検知する検知部を備えているものとすることがで
きる。
【0014】そして、取鍋の溶鋼がスライディングノズ
ルを介してタンディッシュへ供給され、タンディッシュ
の溶鋼が鋳型に注入される連続鋳造設備に、前記スラグ
検知装置を適用して、スライディングノズルからタンデ
ィッシュに供給される溶鋼に含まれるスラグを検知する
と共に、スラグ流出を検知したときにスライディングノ
ズルを閉じて溶鋼の供給を停止するスライディングノズ
ル制御装置を備えることで、スラグの混入を抑えて鋼品
質の改善を行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。図1はスラグ流出検知装置1を
示している。この検知装置1は、連続鋳造設備3におけ
る取鍋5からタンディッシュ7へのスラグ流出を検知
し、スラグ流出を検知した場合にはオペレータに報知及
び/又は取鍋5からの溶鋼流出を停止するものである。
【0016】前記取鍋5内の溶鋼(溶融金属)9はスラ
イディングノズル11を介して下方のタンディッシュ7
へ供給され、タンディッシュ7内の溶鋼は浸漬ノズルを
介して鋳型15に注入される。取鍋5内の溶鋼9の表面
には、スラグ17が浮遊しており、前記検知装置1は、
このスラグ17が取鍋5からの溶鋼注入流(溶融金属
流)19に流出したことを検知する。
【0017】検知装置1は、溶鋼注入流19の放射エネ
ルギーを測定するための測定部21と、測定された放射
エネルギーに基づいてスラグ流出の検知を行う検知部2
3とを備え、検知部23には、スラグ流出を検知したと
きにオペレータにスラグ流出を報知する警報装置25と
スラグ流出を検知したときにスライディングノズルを全
閉するためのスライディングノズル制御装置27とが接
続されている。
【0018】前記測定部21は、下方(垂直方向)に流
れる溶鋼流の水平方向の1次元の放射エネルギーを測定
する赤外線カメラ(1次元カメラ)によって構成され、
スライディングノズル11から水平方向に約5m離れた
位置に設置されている。図2に示すように、この赤外線
カメラ21は、レンズ28を通じて入射した放射エネル
ギー(赤外線)を、その内部の走査鏡29の水平走査に
より溶鋼注入流19の水平方向の1次元の放射エネルギ
ーとして測定するものである。
【0019】赤外線カメラ21の視野は図2の符号Vで
示す範囲であり、溶鋼注入流19を横切るように水平方
向に延び、この範囲Vの1次元の放射エネルギーが水平
走査の繰り返しにより測定される。走査鏡29によって
水平走査された1次元の放射エネルギーは、単素子の赤
外線センサ31によって順次測定される。この測定され
た放射エネルギーは、増幅器33を介して検知部23に
送られ、検知部23の1次元データ配列35に順次格納
される。
【0020】水平走査の繰り返しにより、視野Vにおけ
る1次元の放射エネルギーのデータ列は、水平走査に要
する一定時間(ライン走査時間)Tごとに検知部23に
入力される。このように、1次元走査を繰り返すことに
より、測定データが一定周期Tで測定されたものである
ことが保証され、2次元カメラで2次元走査(水平走査
と垂直走査)を行う場合のように、測定されない範囲の
存在のために測定データが局所的に飛び飛びになった
り、重複測定のために重複した測定データが発生するこ
とがない。
【0021】図3(a)は、スラグ流出前の状態におい
て、赤外線カメラ21により水平方向にライン走査した
1次元のデータ列、すなわち水平走査1回分の測定結
果、の例を示している。図3(a)において、aの範囲
は背景箇所(放射エネルギーが極めて小さい箇所)のデ
ータ列であり、bの範囲は溶鋼注入流の箇所のデータ列
である。
【0022】一方、図3(b)は、図3(a)の状態か
らある時間経過し、スラグが流出した時の状態における
1次元のデータの列の例を示している。赤外線波長領域
でのスラグの放射率は、溶鋼の1.2〜1.5倍である
ため、図3(a)の状態における放射エネルギーE1に
比べ、図3(b)の状態における放射エネルギーE2が
大きくなる。
【0023】図4は、検知部23に入力された1次元の
データ列中の任意の1個のデータの(一定周期Tごと
の)時間的変化を示したもの、すなわち赤外線カメラ2
1が水平走査する中で一定した同じ位置における、垂直
方向に流出する溶鋼注入流の放射エネルギーの時間的変
化を示したものである。検知部23は、図4のように変
化するデータ列の時間的変化を監視し、これがある「し
きい値」S1を超えて増大したときに、スラグ流出と判
定し、警報装置25を作動させオペレータにスラグ流出
を報知する。また、これに加えて又は代えてスライディ
ングノズル制御装置27を作動させてスライディングノ
ズルを全閉する。
【0024】次に、スラグ流出と判定するための他の手
段について説明する。図5は、図3(a)のようにスラ
グ流出前の状態から、ある時間が経過し、初めてスラグ
が流出したときのデータ列の例を示している。このよう
に、スラグ流出初期では、溶鋼注入流中の一部のみが放
射エネルギーが高いだけで、この一部にしかスラグが見
られない。
【0025】このように、スラグが一部にしか見られな
い状態で、スラグ流出を確実に検知するために、通常の
溶鋼注入流れの放射エネルギーより高いレベルでしきい
値S2を設定しておく。検知部23は、データ列中のデ
ータをしきい値S2と比較し、放射エネルギーがしきい
値S2より大きいデータを、スラグであると判定する。
さらに、検知部23は、放射エネルギーのデータ列のデ
ータのうち、スラグと判定されたデータの数を積算す
る。
【0026】ここで、データの数とは、1次元放射エネ
ルギーをデジタル化した場合における、赤外線カメラの
観測対象範囲(視野V)の中の最小検出単位の数を意味
する。図6は、このような積算値の時間的な変化を示し
ている。検知部23は、この積算値があるしきい値S3
を超えて増大したときに、スラグ流出と判定する。この
しきい値S3は操業条件等に応じて適宜設定変更するこ
とができる。
【0027】スラグ流出と判定した場合には、前記と同
様に、警報装置25を作動させオペレータにスラグ流出
を報知する。また、これに加えて又は代えてスライディ
ングノズル制御装置27を作動させてスライディングノ
ズルを全閉する。このように、スラグと判定されたデー
タを積算することにより、スラグ流出初期のように、ス
ラグ流出量が少なく、溶鋼注入流全体の放射エネルギー
増大がさほど大きくない場合でも、正確にスラグ流出を
検知でき、スラグ検知が安定する。
【0028】ここで、しきい値S2を超える部分の積算
は、単にデータ個数を積算するのではなく、しきい値S
2を超えた量を積算するようにしてもよい。すなわち、
図5において、しきい値S2を超えるデータのうち、し
きい値S2を超えた部分の面積を積算することにより、
スラグ流出をより正確に検知することができる。以上、
前記実施の形態によれば、スラグ検知が安定し、その結
果、連続鋳造設備1における鋼品質を良くすることがで
きる。
【0029】なお、本発明は、前記実施の形態に限定さ
れるものではない。例えば、前記検知部23は、デジタ
ル化されたデータを対象にスラグ検知を行っているが、
赤外線カメラ21で測定されたアナログデータを対象と
して直接スラグ検知を行うものであってもよい。また、
赤外線カメラ21の走査方向は、水平でなくともよく、
溶融金属流を横切る方向であればよい。
【0030】
【発明の効果】以上、本発明によれば、安定したスラグ
検知を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、連続鋳造設備に設置されたスラグ検知
装置を示す図である。
【図2】測定部と検知部の構成を示す図である。
【図3】図3(a)は、スラグ流出前の放射エネルギー
のデータ列の値を示すものであり、図3(b)は、スラ
グ流出時の放射エネルギーのデータ列の値を示すもので
ある。
【図4】放射エネルギーの時間的な変化を示すグラフで
ある。
【図5】スラグ流出初期の放射エネルギーのデータ列の
値を示すものである。
【図6】スラグ判定データ個数の積算値を経時的変化を
示すグラフである。
【図7】流速が速い溶融金属を2次元カメラで撮像した
場合の画像フレームを示す図である(従来技術)。
【図8】流速が遅い溶融金属を2次元カメラで撮像した
場合の画像フレームを示す図である(従来技術)。
【符号の説明】
1 スラグ検知装置 3 連続鋳造装置 19 溶鋼注入流(溶融金属流) 21 測定部(赤外線カメラ) 23 検知部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−272556(JP,A) 特開 平10−230353(JP,A) 特開 平9−192821(JP,A) 特開 平2−251362(JP,A) 特開 昭61−242746(JP,A) 特開 昭53−62734(JP,A) 特開 昭52−33835(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/16 104 B22D 37/00 F27D 3/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融金属流からの放射エネルギーの変化
    によって溶融金属流に含まれるスラグを検知するスラグ
    検知方法において、 溶融金属流を横切る方向における1次元の放射エネルギ
    ーを測定し、 測定された1次元の放射エネルギーの変化によってスラ
    グを検知するスラグ検知方法。
  2. 【請求項2】 測定された1次元の放射エネルギーのう
    ち、所定のしきい値より高い部分を積算し、 当該積算値に基づいてスラグ流出を検知する請求項1記
    載のスラグ検知方法。
  3. 【請求項3】 溶融金属流からの放射エネルギーを測定
    し、その変化によって溶融金属流に含まれるスラグを検
    知するスラグ検知方法において、 測定された放射エネルギーのうち、所定のしきい値より
    高い部分を積算し、 当該積算値が所定の値を超えた場合にスラグ流出を検知
    するスラグ検知方法。
  4. 【請求項4】 溶融金属流からの放射エネルギーを測定
    する測定部を備え、当該放射エネルギーの変化によって
    溶融金属流に含まれるスラグを検知するスラグ検知装置
    において、 前記測定部は、溶融金属流を横切る方向における1次元
    の放射エネルギーを測定するものであるスラグ検知装
    置。
  5. 【請求項5】 測定された放射エネルギーのうち、所定
    のしきい値より高い部分の積算値が所定の値を超えた場
    合にスラグ流出であると検知する検知部を備えている請
    求項4記載のスラグ検知装置。
  6. 【請求項6】 溶融金属流からの放射エネルギーを測定
    し、その変化によって溶融金属流に含まれるスラグを検
    知するスラグ検知装置において、 測定された放射エネルギーのうち、所定のしきい値より
    高い部分の積算値が所定の値を超えた場合にスラグ流出
    であると検知する検知部を備えているスラグ検知装置。
  7. 【請求項7】 取鍋の溶鋼がスライディングノズルを介
    してタンディッシュへ供給され、タンディッシュの溶鋼
    が鋳型に注入される連続鋳造設備において、 請求鋼4〜6のいずれかに記載のスラグ検知装置が、ス
    ライディングノズルからタンディッシュに供給される溶
    鋼に含まれるスラグを検知するように配置され、 スラグ流出を検知したときにスライディングノズルを閉
    じて溶鋼の供給を停止するスライディングノズル制御装
    置を備えている連続鋳造設備。
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