JP6699631B2 - Mold vibration monitoring method and breakout monitoring method - Google Patents

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Description

本発明は、連続鋳造設備における鋳型振動監視方法及びブレークアウト監視方法に関する。   The present invention relates to a mold vibration monitoring method and a breakout monitoring method in a continuous casting facility.

連続鋳造設備においては、連続鋳造時に鋳型を絶えず上下振動させているが、その目的のひとつにブレークアウトの発生を抑制することが挙げられる。ここで、ブレークアウトとは、連続鋳造時に鋳型と鋳片との間に焼き付きが発生し、焼き付き部分の鋳片が鋳型に固着し、固着した鋳片を下方に引き抜いた際に、鋳片の外郭(凝固シェル)が引きちぎられ、引きちぎられた部分が鋳型の下端に達したときに鋳型内から溶鋼が漏れ出す現象のことを意味する。鋳型を振動させることによって、鋳型と鋳片との間に焼き付きが発生するのを抑制することはできるが、異常振動を引き起こすと、鋳型と鋳片との間に焼き付きが発生し、ブレークアウトの発生に繋がる。   In continuous casting equipment, the mold is constantly vibrated vertically during continuous casting, and one of its purposes is to suppress the occurrence of breakout. Here, the breakout, seizure occurs between the mold and the slab during continuous casting, the slab of the seizure is fixed to the mold, when the fixed slab is pulled out downward, It means a phenomenon in which molten steel leaks from the inside of the mold when the outer shell (solidified shell) is torn and the torn part reaches the lower end of the mold. By vibrating the mold, it is possible to suppress the occurrence of seizure between the mold and the slab, but if abnormal vibration is caused, seizure will occur between the mold and the slab, causing breakout. Lead to outbreak.

特許文献1には、鋳型を一定の振幅で上下動させる振動フレームの変位を、鋳型近傍に設けた変位検出用センサによって検出し、振動フレームの振動異常を早期に検出して、振動フレームの振動異常に伴う鋳型の異常振動によってブレークアウトが発生するのを抑制する技術が開示されている。   In Patent Document 1, the displacement of a vibrating frame that moves a mold up and down with a constant amplitude is detected by a displacement detection sensor provided near the mold, and a vibration abnormality of the vibrating frame is detected at an early stage to detect the vibration of the vibrating frame. A technique for suppressing breakout due to abnormal vibration of a mold due to an abnormality is disclosed.

特開平4−81253号公報JP-A-4-81253

しかしながら、鋳型近傍は、鋳型に注がれた溶鋼などの熱の影響を受けやすく、その熱によって、鋳型近傍に設けた変位検出用センサの短寿命化を招いてしまうなど、長期的に安定して鋳型の振動状態を監視することができないといった問題が生じ得る。   However, the vicinity of the mold is easily affected by the heat of molten steel poured into the mold, and the heat causes a short life of the displacement detection sensor provided in the vicinity of the mold, resulting in long-term stability. Therefore, a problem that the vibration state of the mold cannot be monitored may occur.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、長期的に安定して鋳型の振動状態を監視することができる鋳型振動監視方法、及び、ブレークアウト監視方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a mold vibration monitoring method and a breakout monitoring method capable of stably monitoring the vibration state of a mold in the long term. That is.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る鋳型振動監視方法は、連続鋳造設備の鋳型の振動状態を監視する鋳型振動監視方法であって、前記鋳型に設けられた、少なくとも鋳型振動方向に周期性を有する測定対象模様を、撮影手段によって所定の時間間隔で撮影し、前記撮影手段によって撮影された前記測定対象模様の画像データに対して、サンプリングモアレ法を用いて画像処理を行うことにより求められた前記測定対象模様の変位の変化量から、前記鋳型の振動状態を判定するものである。   In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the mold vibration monitoring method according to the present invention is a mold vibration monitoring method for monitoring the vibration state of the mold of a continuous casting facility, which is provided in the mold. At least a pattern to be measured having a periodicity in the mold vibration direction is photographed at predetermined time intervals by a photographing means, and an image is obtained using a sampling moire method with respect to image data of the pattern to be measured photographed by the photographing means. The vibration state of the mold is determined from the amount of change in the displacement of the measurement target pattern obtained by performing the process.

また、本発明に係る鋳型振動監視方法は、上記の発明において、前記測定対象模様の変位量から求められた前記鋳型の振動の振幅、周期または周波数と、予め設定された目標となる前記鋳型の振動の振幅、周期または周波数との差分に、予め設定された一定以上の差がある場合には、前記鋳型の振動が異常であると判定することを特徴とするものである。   Further, the mold vibration monitoring method according to the present invention, in the above invention, the vibration amplitude, cycle or frequency of the mold obtained from the amount of displacement of the pattern to be measured, and the preset target of the mold It is characterized in that when the difference between the amplitude, the cycle or the frequency of the vibration has a predetermined difference or more, the vibration of the mold is determined to be abnormal.

また、本発明に係る鋳型振動監視方法は、上記の発明において、前記測定対象模様は格子状であることを特徴とするものである。   Further, the mold vibration monitoring method according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the pattern to be measured is a lattice pattern.

また、本発明に係るブレークアウト監視方法は、連続鋳造設備の鋳型内側における鋳片破断であるブレークアウトの発生を監視するブレークアウト監視方法であって、上記の発明の鋳型振動監視方法によって前記鋳型の振動状態を監視し、前記鋳型の振動状態が異常であると判定された場合に、ブレークアウトが発生すると判定することを特徴とするものである。   Further, the breakout monitoring method according to the present invention is a breakout monitoring method for monitoring the occurrence of breakout which is a slab break inside the mold of a continuous casting facility, and the mold vibration is monitored by the mold vibration monitoring method of the above invention. Is monitored, and when it is determined that the vibration state of the mold is abnormal, it is determined that a breakout occurs.

本発明に鋳型振動監視方法及びブレークアウト監視方法は、長期的に安定して鋳型の振動状態を監視することができるという効果を奏する。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The mold vibration monitoring method and the breakout monitoring method according to the present invention have an effect that the vibration state of the mold can be stably monitored in the long term.

図1は、実施形態に係る連続鋳造設備の概要構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a continuous casting facility according to the embodiment. 図2は、連続鋳造設備の鋳型を振動させる鋳型振動装置の一例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing an example of a mold vibrating device for vibrating the mold of the continuous casting equipment. 図3は、実施形態に係る鋳型振動監視方法が適用された鋳型振動監視装置の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a mold vibration monitoring apparatus to which the mold vibration monitoring method according to the embodiment is applied. 図4は、鋳型振動監視装置に設けられた監視カメラの撮影範囲を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a shooting range of a monitoring camera provided in the mold vibration monitoring device. 図5は、測定対象物の格子模様の変位量を時系列プロットして作成した鋳型振動方向の振動波形を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a vibration waveform in the mold vibration direction created by plotting the displacement amount of the lattice pattern of the measurement object in time series. 図6は、測定対象物の格子模様の変位量を時系列プロットして作成した鋳型振動方向の振動波形を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a vibration waveform in the mold vibration direction created by plotting the displacement amount of the lattice pattern of the measurement object in time series. 図7は、測定対象物の格子模様の変位量を時系列プロットして作成した鋳型振動方向の振動波形を示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a vibration waveform in the mold vibration direction created by plotting the displacement amount of the lattice pattern of the measurement object in time series. 図8は、振動波形をフーリエ変換して求めた鋳型の振動の周波数波形を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the frequency waveform of the vibration of the mold obtained by Fourier transforming the vibration waveform. 図9は、鋳型の振動波形データを、ローパスフィルタに通して高周波成分が除去されたフィルタ後の鋳型の振動波形データを求める場合の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a case where the vibration waveform data of the mold is obtained by passing the vibration waveform data of the mold through a low-pass filter and removing the high frequency components.

以下に、本発明に係る鋳型振動監視方法及びブレークアウト監視方法の一実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。   An embodiment of the mold vibration monitoring method and the breakout monitoring method according to the present invention will be described below. The present invention is not limited to this embodiment.

図1は、実施形態に係る連続鋳造設備1の概要構成を示す模式図である。図1に示すように、本実施形態に係る連続鋳造設備1は、タンディッシュ11、スライディングノズル機構12、浸漬ノズル13、鋳型14、ロール群15、コントローラ16、及び入出力部17を備えている。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a continuous casting facility 1 according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the continuous casting facility 1 according to the present embodiment includes a tundish 11, a sliding nozzle mechanism 12, a dipping nozzle 13, a mold 14, a roll group 15, a controller 16, and an input/output unit 17. ..

連続鋳造時には、図示しないレードルから溶鋼Mがタンディッシュ11に供給される。溶鋼Mは、スライディングノズル機構12及び浸漬ノズル13を通って鋳型14内に供給される。鋳型14内の溶鋼Mは、鋳型14によって冷却されることにより凝固シェル20を形成し、鋳片21を形成していく。鋳型14の下部に設けられたロール群15は、鋳片21を引き抜き方向にガイドするとともに鋳片21の引き抜きを行って、鋳片21の連続鋳造を行う。なお、この連続鋳造設備1で連続鋳造を行う際には、鋳型14と凝固シェル20との焼き付きを抑制するために、鋳型14を周期的且つ連続的に鋳型振動方向である上下方向に振動させている。   During continuous casting, molten steel M is supplied to the tundish 11 from a ladle (not shown). The molten steel M is supplied into the mold 14 through the sliding nozzle mechanism 12 and the immersion nozzle 13. The molten steel M in the mold 14 is cooled by the mold 14 to form a solidified shell 20 and a cast piece 21. The roll group 15 provided in the lower portion of the mold 14 guides the cast piece 21 in the pulling direction and pulls the cast piece 21 to perform continuous casting of the cast piece 21. When performing continuous casting in this continuous casting facility 1, in order to prevent seizure between the mold 14 and the solidified shell 20, the mold 14 is periodically and continuously vibrated in the vertical direction, which is the mold vibration direction. ing.

図2は、連続鋳造設備1の鋳型14を振動させる鋳型振動装置30の一例を示す概略図である。鋳型振動装置30は、操作盤31、ドライブ装置32、駆動モータ33、減速機34、偏心カム35、プッシュロッド36、スプリング37、及び、リンクロッド38などによって構成されている。そして、鋳型振動装置30では、オペレータが操作盤31に設けられたスタートボタン31aを押すことによって、操作盤31からドライブ装置32に振動開始信号が送られる。この振動開始信号を受信したドライブ装置32は、所定の振動条件で鋳型14を振動させるような回転数となるように、駆動モータ33の回転駆動を制御する。なお、駆動モータ33としては、例えば交流モータなどを用いることができる。駆動モータ33からの回転力は、減速機34によって減速されて偏心カム35に伝達される。偏心カム35の上方には、スプリング37の中空内部に配置されているとともに、スプリング37によって下方に付勢されたプッシュロッド36が、偏心カム35のカム面35aと下端が接触するように設けられており、偏心カム35が回転することによって、プッシュロッド36が上下方向に振動する。また、プッシュロッド36の上端には、一端が鋳型14に固定されたリンクロッド38の他端が取り付けられており、鋳型14はリンクロッド38を介して、プッシュロッド36の上下方向の振動に連動して振動する。   FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a mold vibrating device 30 that vibrates the mold 14 of the continuous casting facility 1. The mold vibration device 30 includes an operation panel 31, a drive device 32, a drive motor 33, a speed reducer 34, an eccentric cam 35, a push rod 36, a spring 37, and a link rod 38. Then, in the mold vibrating device 30, when the operator presses the start button 31 a provided on the operation panel 31, a vibration start signal is sent from the operation panel 31 to the drive device 32. The drive device 32 that has received this vibration start signal controls the rotational drive of the drive motor 33 so that the rotation speed is such that the mold 14 is vibrated under a predetermined vibration condition. As the drive motor 33, for example, an AC motor or the like can be used. The rotational force from the drive motor 33 is reduced by the speed reducer 34 and transmitted to the eccentric cam 35. Above the eccentric cam 35, a push rod 36, which is arranged inside the hollow of the spring 37 and is urged downward by the spring 37, is provided so that the cam surface 35a of the eccentric cam 35 contacts the lower end. As the eccentric cam 35 rotates, the push rod 36 vibrates vertically. Further, the other end of a link rod 38 having one end fixed to the mold 14 is attached to the upper end of the push rod 36, and the mold 14 interlocks with the vertical vibration of the push rod 36 via the link rod 38. And vibrate.

なお、本実施形態においては、振動ストローク(鋳型14の変位の上限位置から下限位置までの距離)を8.64[mm](振幅を4.32[mm])で、振動サイクルを160[サイクル/分](周波数を2.67[Hz])で、鋳型振動装置30によって鋳型14を上下方向に振動させている。   In the present embodiment, the vibration stroke (distance from the upper limit position to the lower limit position of the displacement of the mold 14) is 8.64 [mm] (amplitude is 4.32 [mm]), and the vibration cycle is 160 [cycles. /Min] (frequency is 2.67 [Hz]), the mold vibrating device 30 vibrates the mold 14 in the vertical direction.

図1に戻って、タンディッシュ11は、耐火物による内張りが形成された有底状の容器であり、有底部には注湯孔が設けられる。スライディングノズル機構12は、タンディッシュ11の注湯孔に連通したノズルを有し、コントローラ16からの制御信号に従ってノズルの開度を調整することによって注湯孔からの溶鋼Mの吐出量を調整する。浸漬ノズル13は、略円筒状をなし、上端がスライディングノズル機構12のノズルに接続され、下端が鋳型14内に挿入され、鋳型14内の湯面下に浸漬されている。   Returning to FIG. 1, the tundish 11 is a bottomed container in which a refractory lining is formed, and a pouring hole is provided in the bottomed part. The sliding nozzle mechanism 12 has a nozzle communicating with the pouring hole of the tundish 11, and adjusts the discharge amount of the molten steel M from the pouring hole by adjusting the opening degree of the nozzle according to a control signal from the controller 16. . The immersion nozzle 13 has a substantially cylindrical shape, the upper end is connected to the nozzle of the sliding nozzle mechanism 12, the lower end is inserted into the mold 14, and is immersed below the molten metal surface in the mold 14.

鋳型14の内側であって溶鋼Mの湯面上部には、渦流センサ18が設けられている。渦流センサ18は、湯面レベルをコントローラ16に出力する。パウダー供給管19は、図示しないパウダー供給装置から供給されるモールドパウダーを溶鋼Mの湯面上に供給する。モールドパウダーは、湯面を覆い、溶鋼Mの酸化及び温度低下を防止するとともに、溶融状態となって鋳片21と鋳型14の内壁面との間での潤滑剤として機能し、鋳型14内の鋳片21の引き抜き抵抗を低下させる。   An eddy current sensor 18 is provided inside the mold 14 and above the molten metal M. The eddy current sensor 18 outputs the molten metal level to the controller 16. The powder supply pipe 19 supplies the mold powder supplied from a powder supply device (not shown) onto the molten metal M surface. The mold powder covers the surface of the molten metal, prevents the molten steel M from oxidizing and lowers the temperature, and becomes a molten state to function as a lubricant between the slab 21 and the inner wall surface of the mold 14. The pullout resistance of the slab 21 is reduced.

コントローラ16は、鋳型14の湯面レベル及び鋳片21の引き抜き速度の変化に応じてスライディングノズル機構12のノズルの開度を調整することによって、タンディッシュ11から鋳型14内への溶鋼Mの供給速度を調整し、湯面レベルが所定範囲内となるように制御する。   The controller 16 supplies the molten steel M from the tundish 11 into the mold 14 by adjusting the opening degree of the nozzle of the sliding nozzle mechanism 12 according to the changes in the molten metal level of the mold 14 and the drawing speed of the slab 21. The speed is adjusted so that the molten metal level is within a predetermined range.

鋳型14の下流側には、鋳片21の引き抜き方向Aに沿ってロール群15が配置されている。ロール群15には、サポートロール、ガイドロール、及びピンチロールが含まれる。サポートロールは、鋳片21の短辺部及び長辺部を圧接しつつ、鋳片21を引き抜き方向Aにガイドする。このサポートロールの圧接によって鋳片21のバルジングが抑制される。ガイドロールは、鋳片21を所定の曲率半径に保ちつつ、鋳片21を引き抜き方向Aにガイドする。ピンチロールは、コントローラ16からの制御信号に従って鋳片21を圧接しつつ回転することによって、所定の引き抜き速度で鋳片21を引き抜き方向Aに移動させる。なお、図示しないが、ロール群15の位置に合わせて、鋳片21を冷却するためのスプレーノズル群が配置されており、スプレーノズル群から噴出される冷却水によって鋳片21は冷却される。   On the downstream side of the mold 14, a roll group 15 is arranged along the drawing direction A of the cast piece 21. The roll group 15 includes a support roll, a guide roll, and a pinch roll. The support roll guides the slab 21 in the pull-out direction A while press-contacting the short side portion and the long side portion of the slab 21. The pressure contact of the support roll suppresses the bulging of the slab 21. The guide roll guides the slab 21 in the pull-out direction A while keeping the slab 21 at a predetermined radius of curvature. The pinch roll rotates the slab 21 while pressing the slab 21 according to a control signal from the controller 16 to move the slab 21 in the drawing direction A at a predetermined drawing speed. Although not shown, a spray nozzle group for cooling the slab 21 is arranged in accordance with the position of the roll group 15, and the slab 21 is cooled by the cooling water ejected from the spray nozzle group.

図3は、実施形態に係る鋳型振動監視方法が適用された鋳型振動監視装置40の概略図である。図4は、鋳型振動監視装置40に設けられた監視カメラ41の撮影範囲を示す図である。   FIG. 3 is a schematic diagram of a mold vibration monitoring apparatus 40 to which the mold vibration monitoring method according to the embodiment is applied. FIG. 4 is a diagram showing a shooting range of the monitoring camera 41 provided in the mold vibration monitoring device 40.

図3に示すように、鋳型14の2つの側壁14a,14bには、立方体からなる測定対象物44,46が棒状の支持部材48,49を介して取り付けられており、測定対象物44,46の隣り合う2側面に測定対象模様である格子模様45a,45b,47a,47bがそれぞれ形成されている。この格子模様45a,45b,47a,47bは、平面上の互いに直交する2方向において、同じ一定のピッチを有する矩形格子からなる。なお、格子模様45a,45b,47a,47bのピッチは、平面上の互いに直交する2方向において同じでなくてもよい。また、監視カメラ41によって撮像する鋳型14の振動を検出するための測定対象模様としては、格子模様45a,45b,47a,47bのような格子状の模様に限るものではない。すなわち、鋳型振動装置によって鋳型14を振動させる鋳型振動方向である上下方向(Z軸方向)において、少なくとも周期性を有する模様であることにより、鋳型振動方向における鋳型14の振動の異常を検出することができる。また、格子模様45aなどの前記測定対象模様は少なくとも1つあればよく、鋳型14の2つの側壁14a,14bの表面に前記測定対象模様を直接形成してもよい。   As shown in FIG. 3, measurement objects 44 and 46 made of a cube are attached to the two side walls 14a and 14b of the mold 14 via rod-shaped support members 48 and 49, respectively. Lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b, which are the patterns to be measured, are formed on the two adjacent side surfaces of each. The grid patterns 45a, 45b, 47a, 47b are rectangular grids having the same constant pitch in two directions orthogonal to each other on a plane. The pitch of the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b may not be the same in two directions orthogonal to each other on the plane. Further, the pattern to be measured for detecting the vibration of the mold 14 captured by the monitoring camera 41 is not limited to the lattice pattern such as the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b. That is, in the vertical direction (Z-axis direction), which is the mold vibration direction in which the mold vibration device vibrates the mold 14, it is possible to detect an abnormality in the vibration of the mold 14 in the mold vibration direction because the pattern has at least periodicity. You can At least one pattern to be measured such as the lattice pattern 45a may be provided, and the pattern to be measured may be directly formed on the surfaces of the two sidewalls 14a and 14b of the mold 14.

また、図3に示すように、鋳型14の振動を監視する鋳型振動監視装置40は、撮影手段である監視カメラ41と、監視プロセスコンピュータ42と、監視モニター43とを備える。監視カメラ41は、鋳型14の2つの側壁14a,14bに設けられた測定対象物44,46の格子模様45a,45b,47a,47bを所定の時間間隔(サンプリング周期)で撮影して、監視プロセスコンピュータ42に画像データを出力する。監視プロセスコンピュータ42は、監視カメラ41が出力した画像データに対して、特開2015−141151号公報などに開示されているサンプリングモアレ法を用いてリアルタイム画像処理を行い、このリアルタイム画像処理によって生成された複数のモアレ画像からモアレ縞の位相値を算出し、その位相値を用いて、格子模様45a,45b,47a,47bの変位量を求める。そして、例えば、その求めた格子模様45a,45b,47a,47bの変位量を時系列プロットすることにより鋳型14の振動波形を作成して、鋳型14の振動の振幅、周期または周波数を求め、その求めた鋳型14の振動の振幅、周期または周波数と、予め設定された目標となる鋳型14の振動の振幅、周期または周波数との差を監視し、予め設定された一定以上の差があった場合に鋳型14の振動が異常であると判定する。   Further, as shown in FIG. 3, the mold vibration monitoring device 40 for monitoring the vibration of the mold 14 includes a monitoring camera 41 as a photographing unit, a monitoring process computer 42, and a monitoring monitor 43. The monitoring camera 41 photographs the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b of the measurement objects 44, 46 provided on the two side walls 14a, 14b of the mold 14 at predetermined time intervals (sampling cycle), and monitors the process. The image data is output to the computer 42. The monitoring process computer 42 performs real-time image processing on the image data output by the monitoring camera 41 by using the sampling moire method disclosed in JP-A-2015-141151, and is generated by this real-time image processing. The phase value of the moire fringes is calculated from the plurality of moire images, and the displacement amount of the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b is obtained using the phase value. Then, for example, a vibration waveform of the mold 14 is created by plotting the displacement amounts of the obtained lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b in time series, and the amplitude, period or frequency of the vibration of the mold 14 is obtained, When the difference between the obtained vibration amplitude, cycle or frequency of the mold 14 and the preset vibration amplitude, cycle or frequency of the target mold 14 is monitored, and there is a predetermined difference or more. First, it is determined that the vibration of the mold 14 is abnormal.

なお、本実施形態においては、図4に示すように、鋳型14の2つの側壁14a,14bに設けられた測定対象物44,46の格子模様45a,45b,47a,47bを、鋳型14から約5[mm]離れた位置に設けた1台の監視カメラ41によって、所定の時間間隔(サンプリング周期)10[ms]で撮影する。ここで、監視カメラ41は複数台あっても良いが、1台の監視カメラ41で4つの格子模様45a,45b,47a,47bを撮影することにより、格子模様45a,45b,47a,47bのそれぞれ1つずつに1台の監視カメラ41を設ける場合よりも、監視カメラ41の台数を減らせる分、低コスト化を図ることが可能となる。次に、監視カメラ41から出力された画像データに対して、上述したように監視プロセスコンピュータ42によるサンプリングモアレ法を用いたリアルタイム画像処理を行うことによって、各格子模様45a,45b,47a,47bのX軸方向とY軸方向とZ軸方向との3軸方向それぞれの変位量を求める。このように、各格子模様45a,45b,47a,47bのX軸方向とY軸方向とZ軸方向との3軸方向それぞれの変位量を求めることによって、鋳型振動装置30による鋳型振動方向である上下方向の振動異常だけではなく、鋳型14が傾いて振動するなどの他の方向における振動異常も検出することができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b of the measurement objects 44, 46 provided on the two sidewalls 14a, 14b of the mold 14 are separated from the mold 14 by the pattern. Images are taken at a predetermined time interval (sampling period) of 10 [ms] by one surveillance camera 41 provided at a position 5 [mm] apart. Here, there may be a plurality of surveillance cameras 41, but by shooting four lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b with one surveillance camera 41, each of the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b is captured. Compared to the case where one monitoring camera 41 is provided for each, the number of monitoring cameras 41 can be reduced, so that the cost can be reduced. Next, as described above, the real-time image processing using the sampling moiré method by the monitoring process computer 42 is performed on the image data output from the monitoring camera 41, whereby the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b are formed. The amount of displacement in each of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction is obtained. In this way, the displacement amount of each of the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b in the three axial directions of the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction is obtained, and this is the mold vibration direction by the mold vibration device 30. It is possible to detect not only the vibration abnormality in the vertical direction but also the vibration abnormality in other directions such as the mold 14 tilting and vibrating.

また、本実施形態に係る鋳型振動監視装置40は、監視プロセスコンピュータ42がサンプリングモアレ法を用いて格子模様45a,45b,47a,47bの変位量を求めることによって、格子模様45a,45b,47a,47bのピッチの百分の一までの微小な変位量を検出することができ、鋳型14の振動を精度良く監視することができる。   Further, in the mold vibration monitoring apparatus 40 according to the present embodiment, the monitoring process computer 42 obtains the displacement amounts of the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b by using the sampling moiré method, so that the lattice patterns 45a, 45b, 47a, It is possible to detect a minute displacement amount up to one-hundredth of the pitch of 47b, and it is possible to accurately monitor the vibration of the mold 14.

監視モニター43は、監視プロセスコンピュータ42の出力を表示するものであって、鋳型14の振動波形のグラフを表示したり、監視プロセスコンピュータ42によって鋳型14の振動が異常であると判定されたときには、監視モニター43に鋳型14の振動異常が発生した旨を表示したりする。また、鋳型14の振動が異常であると判定されたときには、スピーカー(不図示)などから警報を鳴らすことによって、オペレータに鋳型14の振動異常を報知するようにしてもよい。   The monitoring monitor 43 displays the output of the monitoring process computer 42, displays a graph of the vibration waveform of the mold 14, or when the monitoring process computer 42 determines that the vibration of the mold 14 is abnormal, The fact that the vibration abnormality of the mold 14 has occurred is displayed on the monitor 43. Further, when it is determined that the vibration of the mold 14 is abnormal, the operator may be notified of the vibration abnormality of the mold 14 by sounding an alarm from a speaker (not shown) or the like.

さらに、本実施形態においては、鋳型振動監視装置40によって監視された鋳型14の振動状態から、連続鋳造設備1の鋳型内側における鋳片破断であるブレークアウトの発生を監視しており、監視プロセスコンピュータ42や監視モニター43をブレークアウトの監視に兼用している。監視プロセスコンピュータ42は、鋳型14の振動状態が異常であると判定したときに、ブレークアウトが発生すると判定し、監視モニター43にブレークアウトが発生する旨を表示する。また、これとともに、スピーカー(不図示)などから警報を鳴らしたりすることによって、オペレータにブレークアウトが発生することを報知してもよい。   Further, in the present embodiment, the occurrence of breakout, which is slab breakage inside the mold of the continuous casting facility 1, is monitored from the vibration state of the mold 14 monitored by the mold vibration monitoring device 40, and a monitoring process computer The monitor 42 and the monitor 43 are also used for monitoring the breakout. When it is determined that the vibration state of the mold 14 is abnormal, the monitoring process computer 42 determines that a breakout will occur, and displays on the monitoring monitor 43 that the breakout will occur. Along with this, an operator may be notified that a breakout will occur by sounding an alarm from a speaker (not shown) or the like.

次に、監視プロセスコンピュータ42が、格子模様45a,45b,47a,47bの変位量を時系列プロットして作成する鋳型14の振動波形の代表例として、格子模様45a,45b,47aの各設置位置における鋳型振動方向の振動波形を、図5、図6及び図7に示す。図5は、測定対象物44の格子模様45aの変位量を時系列プロットして作成した鋳型振動方向の振動波形を示すグラフである。図6は、測定対象物44の格子模様45bの変位量を時系列プロットして作成した鋳型振動方向の振動波形を示すグラフである。図7は、測定対象物46の格子模様47aの変位量を時系列プロットして作成した鋳型振動方向の振動波形を示すグラフである。   Next, as a representative example of the vibration waveform of the mold 14 created by the monitoring process computer 42 by plotting the displacement amounts of the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b in time series, the installation positions of the lattice patterns 45a, 45b, 47a are set. 5, 6 and 7 show vibration waveforms in the mold vibration direction in FIG. FIG. 5 is a graph showing a vibration waveform in the mold vibration direction created by plotting the displacement amount of the lattice pattern 45a of the measurement object 44 in time series. FIG. 6 is a graph showing a vibration waveform in the mold vibration direction created by plotting the displacement amount of the lattice pattern 45b of the measurement object 44 in time series. FIG. 7 is a graph showing a vibration waveform in the mold vibration direction created by plotting the displacement amount of the lattice pattern 47a of the measurement object 46 in time series.

図5、図6及び図7から、監視プロセスコンピュータ42によって求められた、格子模様45a,45b,47aの各設置位置における鋳型14の振動の振幅は、格子模様45aの設置位置で約3.60[mm]、格子模様45bの設置位置で約4.75[mm]、格子模様47aの設置位置で約4.00[mm]であり、1[mm]未満の誤差で、予め設定された目標となる鋳型14の振動の振幅(4.32[mm])とほぼ同様の振幅を検出できていることがわかる。   The amplitude of the vibration of the mold 14 at each installation position of the lattice patterns 45a, 45b, 47a, which is obtained by the monitoring process computer 42 from FIGS. 5, 6 and 7, is about 3.60 at the installation position of the lattice pattern 45a. [Mm], about 4.75 [mm] at the installation position of the lattice pattern 45b and about 4.00 [mm] at the installation position of the lattice pattern 47a, and the preset target with an error of less than 1 [mm]. It can be seen that an amplitude substantially similar to the vibration amplitude (4.32 [mm]) of the mold 14 is detected.

図8は、振動波形をフーリエ変換して求めた鋳型14の振動の周波数波形を示すグラフである。図8から、監視プロセスコンピュータ42によって鋳型振動方向の振動波形をフーリエ変換することで求められた、鋳型14の振動の周波数は2.61[Hz]であり、予め設定された目標となる鋳型14の振動の周波数(2.67[Hz])とほぼ同様の周波数を検出できていることがわかる。また、このように鋳型14の振動の周波数を精度良く検出できることによって、鋳型14の振動の周期も精度良く検出できることがわかる。   FIG. 8 is a graph showing the frequency waveform of the vibration of the mold 14 obtained by Fourier transforming the vibration waveform. From FIG. 8, the frequency of the vibration of the mold 14, which is obtained by Fourier transforming the vibration waveform in the mold vibration direction by the monitoring process computer 42, is 2.61 [Hz], and the target mold 14 that is a preset target is obtained. It can be seen that a frequency almost the same as the vibration frequency (2.67 [Hz]) can be detected. Further, it can be seen that by accurately detecting the vibration frequency of the mold 14 in this manner, the cycle of vibration of the mold 14 can also be accurately detected.

次に、鋳型振動監視装置40による鋳型14の振動の異常判定方法の例について説明する。鋳型振動監視装置40による鋳型14の振動の異常判定方法としては、例えば、下記(1)式に示すように、1サンプリング間における格子模様45aの変位量の差分の絶対値Δxを取り、その差分の絶対値Δxが、下記(2)式に示すように、予め設定した閾値Th以上の場合に、鋳型14の振動が異常(変位過大異常)であると判定する。なお、閾値Thとしては、例えば、1.50[mm]と設定する。 Next, an example of a method for determining an abnormality in the vibration of the mold 14 by the mold vibration monitoring device 40 will be described. As a method for determining the abnormality of the vibration of the mold 14 by the mold vibration monitoring device 40, for example, as shown in the following formula (1), the absolute value Δx k of the difference in the displacement amount of the lattice pattern 45a during one sampling is taken and When the absolute value Δx k of the difference is equal to or larger than the preset threshold Th 1 as shown in the following equation (2), it is determined that the vibration of the mold 14 is abnormal (abnormal displacement excessive displacement). The threshold Th 1 is set to 1.50 [mm], for example.

Figure 0006699631
ただし、kは離散時刻、xは変位量の絶対値である。
Figure 0006699631
However, k is a discrete time and x is an absolute value of the displacement amount.

Figure 0006699631
Figure 0006699631

また、1サンプリング間における格子模様45aの変位量の差分の絶対値Δxが、下記(3)式に示すように、予め設定された閾値Th(ただし、Th<Th)以下を連続n回(例えば、n=10)続けた場合に、鋳型14の振動が異常(変位過小異常)であると判定する。なお、閾値Thとしては、例えば、0.01[mm]と設定する。 The absolute value Δx k of the displacement amount of the lattice pattern 45a during one sampling is continuously below a preset threshold Th 2 (where Th 2 <Th 1 ) as shown in the following expression (3). When the mold 14 is continued n times (for example, n=10), it is determined that the vibration of the mold 14 is abnormal (abnormal displacement is small). The threshold Th 2 is set to 0.01 [mm], for example.

Figure 0006699631
Figure 0006699631

図9は、鋳型14の振動波形データWを、ローパスフィルタに通して高周波成分が除去されたフィルタ後の鋳型14の振動波形データWを求める場合の説明図である。なお、図9中のTsはサンプリング周期である。 FIG. 9 is an explanatory diagram in the case of obtaining the vibration waveform data W 2 of the mold 14 after filtering the vibration waveform data W 1 of the mold 14 through a low-pass filter to remove high-frequency components. Note that Ts in FIG. 9 is a sampling cycle.

鋳型振動監視装置40による鋳型14の振動の異常判定方法としては、次のような方法もある。すなわち、上述したように、監視プロセスコンピュータ42が、格子模様45a,45b,47a,47bの変位量を時系列プロットして作成した鋳型14の振動波形データWを、図9に示すように、ローパスフィルタに通して高周波成分を除去し、フィルタ後の鋳型14の振動波形データWを求める。そして、下記(4)式に示すように、振動波形データWと振動波形データWとの差分の絶対値ΔWを取り、差分の絶対値ΔWに一定以上の差、言い換えれば、下記(5)式に示すように、差分の絶対値ΔWに予め設定された閾値Th以上の差が見られた場合には、鋳型14の振動が異常(振幅異常)であると判定する。これにより、鋳型14の異常な高周波の振動異常を検出することが可能となる。なお、閾値Thとしては、例えば、1.0[mm]と設定する。 As a method for determining the abnormality of the vibration of the mold 14 by the mold vibration monitoring device 40, there is also the following method. That is, as described above, the monitoring process computer 42 creates the vibration waveform data W 1 of the mold 14 created by plotting the displacement amounts of the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b in time series as shown in FIG. A high-frequency component is removed through a low-pass filter, and vibration waveform data W 2 of the filtered mold 14 is obtained. Then, as shown in the following equation (4), the absolute value ΔW of the difference between the vibration waveform data W 1 and the vibration waveform data W 2 is taken, and the absolute value ΔW of the difference is equal to or more than a certain value, in other words, the following (5 ), when the difference in absolute value ΔW of the difference is equal to or larger than the preset threshold Th 3 , the vibration of the mold 14 is determined to be abnormal (abnormal amplitude). This makes it possible to detect an abnormal high-frequency vibration abnormality of the mold 14. The threshold Th 3 is set to 1.0 [mm], for example.

Figure 0006699631
Figure 0006699631

Figure 0006699631
Figure 0006699631

本実施形態に係る鋳型振動監視方法では、鋳型14に設けられた格子模様45a,45b,47a,47bを、鋳型14から遠方に離して設置された監視カメラ41によって撮影することによって、鋳型14の振動状態を監視するため、鋳型14に注がれた溶鋼Mの熱などの影響を受けることなく、長期的に安定して鋳型14の振動状態を監視することができる。また、監視カメラ41を鋳型14から遠方に離して設置することによって、監視カメラ41のメンテナンスは、連続鋳造設備1の操業を停止させることなく行うことが可能となるため、連続鋳造設備1の生産性の低下を抑えつつ、監視カメラ41のメンテナンス性を高めることができる。   In the mold vibration monitoring method according to the present embodiment, the lattice patterns 45a, 45b, 47a, 47b provided on the mold 14 are photographed by the monitoring camera 41 installed far from the mold 14, thereby Since the vibration state is monitored, it is possible to stably monitor the vibration state of the mold 14 for a long period of time without being affected by the heat of the molten steel M poured into the mold 14. Further, by installing the monitoring camera 41 away from the mold 14, the maintenance of the monitoring camera 41 can be performed without stopping the operation of the continuous casting equipment 1, and therefore the production of the continuous casting equipment 1 is performed. It is possible to improve the maintainability of the surveillance camera 41 while suppressing the deterioration of the security.

1 連続鋳造設備
11 タンディッシュ
12 スライディングノズル機構
13 浸漬ノズル
14 鋳型
15 ロール群
16 コントローラ
17 入出力部
18 渦流センサ
19 パウダー供給管
20 凝固シェル
21 鋳片
30 鋳型振動装置
31 操作盤
31a スタートボタン
32 ドライブ装置
33 駆動モータ
34 減速機
35 偏心カム
35a カム面
36 プッシュロッド
37 スプリング
38 リンクロッド
40 鋳型振動監視装置
41 監視カメラ
42 監視プロセスコンピュータ
43 監視モニター
44 測定対象物
45a 格子模様
45b 格子模様
46 測定対象物
47a 格子模様
47b 格子模様
48 支持部材
49 支持部材
1 Continuous Casting Equipment 11 Tundish 12 Sliding Nozzle Mechanism 13 Immersion Nozzle 14 Mold 15 Roll Group 16 Controller 17 Input/Output Section 18 Eddy Current Sensor 19 Powder Supply Pipe 20 Solidification Shell 21 Cast Piece 30 Mold Vibrating Device 31 Operation Panel 31a Start Button 32 Drive Device 33 Drive motor 34 Reducer 35 Eccentric cam 35a Cam surface 36 Push rod 37 Spring 38 Link rod 40 Mold vibration monitoring device 41 Monitoring camera 42 Monitoring process computer 43 Monitoring monitor 44 Measuring object 45a Lattice pattern 45b Lattice pattern 46 Measuring object 47a Lattice pattern 47b Lattice pattern 48 Support member 49 Support member

Claims (3)

連続鋳造設備の鋳型の振動状態を監視する鋳型振動監視方法であって、
前記鋳型に設けられた、少なくとも鋳型振動方向に周期性を有する測定対象模様を、撮影手段によって所定の時間間隔で撮影し、前記撮影手段によって撮影された前記測定対象模様の画像データに対して、サンプリングモアレ法を用いて画像処理を行うことにより求められた前記測定対象模様の変位の変化量から、前記鋳型の振動状態の判を行い、
前記測定対象模様の変位量から求められた前記鋳型の振動の振幅、周期または周波数と、予め設定された目標となる前記鋳型の振動の振幅、周期または周波数との差分に、予め設定された一定以上の差がある場合には、前記鋳型の振動が異常であると判定することを特徴とする鋳型振動監視方法。
A mold vibration monitoring method for monitoring the vibration state of a mold of a continuous casting facility,
Provided in the mold, at least the measurement target pattern having a periodicity in the mold vibration direction is photographed at a predetermined time interval by the photographing means, with respect to the image data of the measurement target pattern photographed by the photographing means, from the variation of the displacement of the measurement target pattern obtained by performing the image processing using the sampling moire method performs determine constant vibration state of the mold,
Amplitude, period or frequency of vibration of the mold obtained from the amount of displacement of the pattern to be measured, and the difference between the amplitude, period or frequency of vibration of the target mold set in advance, a predetermined constant When there is the above difference , the mold vibration monitoring method is characterized in that the vibration of the mold is determined to be abnormal .
請求項1に記載の鋳型振動監視方法において、
前記測定対象模様は格子状であることを特徴とする鋳型振動監視方法。
The mold vibration monitoring method according to claim 1 ,
The method for monitoring mold vibration, wherein the pattern to be measured is a lattice pattern.
連続鋳造設備の鋳型内側における鋳片破断であるブレークアウトの発生を監視するブレークアウト監視方法であって、
請求項1または2に記載の鋳型振動監視方法によって前記鋳型の振動状態を監視し、前記鋳型の振動状態が異常であると判定された場合に、ブレークアウトが発生すると判定することを特徴とするブレークアウト監視方法。
A breakout monitoring method for monitoring the occurrence of breakout which is a slab break inside the mold of a continuous casting facility,
The vibration state of the mold is monitored by the mold vibration monitoring method according to claim 1 or 2, and when it is determined that the vibration state of the mold is abnormal, it is determined that a breakout occurs. Breakout monitoring method.
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