JPH04224065A - 連続鋳造用冷却装置の故障検知装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造用冷却装置の故
障検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、溶湯からスラブ、ブルーム等を直
接に製造する連続鋳造法が盛んに利用されている。この
連続鋳造法で使用される連続鋳造設備は、水冷鋳型と、
連続鋳造片の走行方向にそって適数個配設された適数個
のローラと、連続鋳造片の走行方向にそって適数個配設
され連続鋳造片に冷却水を噴出するノズルをもつ冷却装
置とを備えている。

【０００３】ところで何らかの原因で連続鋳造設備の冷
却装置のノズルが詰まることがある。詰まりが発生した
ノズルでは冷却水の噴出は停止するか所定量よりも少な
くなる。この場合連続鋳造片の冷却が不均一となり、連
続鋳造片の一層の高品質化に不利である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した実情
に鑑みなされたものであり、その目的は、冷却液の完全
正常状態における正常特性と実際操業における実際特性
とを比較し、冷却液の噴出状況が完全正常から離脱した
時に警報を発する連続鋳造用冷却装置の故障検知装置を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の連続鋳造用冷却
装置の故障検知装置は、連続鋳造法で製造された連続鋳
造片に冷却液を噴出する多数個のノズルをもつ冷却装置
と、該冷却装置のノズルに供給される冷却液の流量を検
出する流量検出手段および冷却液の圧力を検出する圧力
検出手段と、冷却装置のノズルからの冷却液の噴出状況
を撮像してノズルから噴出された冷却液の噴出異常の有
無を検出する冷却液撮像手段と、ノズルから噴出された
冷却液の噴出の完全正常を冷却液撮像手段で確認した状
態で流量検出手段および圧力検出手段で検出された完全
正常状態における冷却液の流量−圧力の特性と流量に応
じた安全値とを和したしきい値特性を記憶する無異常状
態記憶手段と、実際に連続鋳造している状態における流
量検出手段および圧力検出手段で検出された冷却液の流
量−圧力の特性に関する実際データとしきい値とを比較
する判別手段と、該判別手段により実際データがしきい
値を越えていると判断されたときに警報を発する警報手
段とで構成されていることを特徴とするものである。

【０００６】流量検出手段は冷却装置のノズルに供給す
る冷却液の流量を検出するものである。圧力検出手段は
冷却液の圧力を検出するものである。冷却液撮像手段は
、冷却装置のノズルからの冷却液の噴出状況を撮像する
ものであり、例えば筒体に装備できる。筒体は、先端部
に可視光を透過する透過部を備えかつ可視光を透過しな
い材料で形成された装備室をもつ構造にできる。

【０００７】冷却液撮像手段が上記のように装備されて
いる場合、筒体をその透過部から連続鋳造片の走行通路
にそって水冷鋳型設置付近から下方に向けて挿入する。 冷却液撮像手段は、冷却液の噴出している部分を２次元
的に撮像するエリアイメージセンサ、冷却液の噴出して
いる部分を実質的に１次元的に横断するリニヤイメージ
センサを採用できる。リニヤイメージセンサの場合には
、視野を確保すべく、冷却液の噴出している部分の横断
位置を少しずつずらせて１次元的に何回も横断すること
が望ましい。また場合によっては、冷却液撮像手段は、
筒体の装備室に配設されフイルム等の記録媒体を内蔵し
た市販のカメラと、カメラのシャッターを作動させるレ
リーズ部とで構成できる。カメラはストロボ内蔵式のも
のを採用できる。この場合には、筒体の他端側の作業者
がレリーズ部を操作してストロボで照明しつつカメラの
シャッターを作動させ、これにより冷却液の噴出状況を
カメラ内のフイルムなどの記録媒体に撮影する。

【０００８】無異常状態記憶手段は、ノズルからの冷却
液の噴出が完全正常である状態における冷却液の流量−
圧力の特性と安全値とを和したしきい値特性を記憶する
ものである。安全値は流量に応じて選択する。また、安
全値の大きさは、連続鋳造片のサイズ、連続鋳造片の種
類、引き抜き速度、冷却液の状況、ノズルの種類などの
要因に応じて適宜選択できる。例えば、一般鋼を連続鋳
造するときには、安全値の大きさを大きめにでき、高級
鋼、特殊鋼を連続鋳造するときには、安全値の大きさを
小さめにできる。引き抜き速度が速い場合には、安全値
の大きさを大きめにできる。また冷却液を霧状とする場
合には、安全値の大きさを小さめにできる。

【０００９】完全正常である状態における冷却液の流量
−圧力の特性は、冷却液の噴出が完全正常である状態を
冷却液撮像手段で確認した後にノズルから冷却液を噴出
し、このときにおける流量検出手段および圧力検出手段
で検出された流量値、圧力値から得られる。判別手段は
、実際に連続鋳造している状態における流量検出手段お
よび圧力検出手段で検出された冷却液の流量−圧力の特
性に関する実際データと、しきい値とを比較するもので
ある。無異常状態記憶手段、判別手段はマイクロコンピ
ュータを利用して構成できる。警報手段は、判別手段に
より実際データがしきい値を越えていると判断されたと
きに警報を発するものである。警報手段は例えば警報ラ
ンプ、デイスプレイ、警報ブザー等で形成できる。

【００１０】なお本発明にかかるクレーム対応図を図８
に示す。

【００１１】

【実施例】以下本発明の一実施例を説明する。図２に示
す様に、連続鋳造設備１は、水冷鋳型１０と、セグメン
ト１２と、セグメント１２に保持された適数個のローラ
１４と、ノズル１６（１６ａ〜１６ｆ）をもつ冷却装置
１８とを備えている。セグメント１２は第１セグメント
１２ａ、第２セグメント１２ｂ、第３セグメント１２ｃ
からなる。水冷鋳型１０は溶鋼を一次冷却して凝固させ
る鋳型であり、床壁２０の開口２０ａ付近に設置されて
いる。セグメント１２は床面２０の開口２０ａから連続
鋳造片の走行通路Ｗ１にそって多数個配設されている。 ローラ１４は水冷鋳型１０から排出される連続鋳造片を
走行通路Ｗ１にそって案内する。冷却装置１８のノズル
１６（１６ａ〜１６ｆ）は連続鋳造片Ｗの走行方向にそ
って適数個配設されている。

【００１２】図１に示す様に筒体３は所定の内径をもつ
長尺状であり、連続鋳造片の走行通路Ｗ１にそって水冷
鋳型１０設置付近つまり開口２０ａから下方へ向けて挿
入可能である。筒体３は可視光を透過しないように金属
材料（例えば鋼）で形成されている。筒体３は装備室３
０をもつ。装備室３０の先端部には、可視光を透過する
透過部としての開口３０ａが形成されている。開口３０
ａの先方には円弧状に形成された案内部３２が設けられ
ている。案内部３２の底面形状はほぼ十文字状である。 案内部３２はローラ１４等に当接して筒体３を連続鋳造
片を走行通路Ｗ１側に案内する機能をもつものである。 なお、案内部３２は、網状構造でもよく、あるいは、開
口３０ａを閉塞する透明ガラス壁構造としてもよい。

【００１３】図１に示す様に筒体３の装備室３０の内部
には保持部３４がアーム部３６を介して設けられている
。筒体３の装備室３０には圧縮空気を噴出してエアカー
テン３８ａを得る空気ノズル３８が設けられている。 空気ノズル３８に圧縮空気を供給する管４０は筒体３の
装備室３０にそって延設されている。また筒体３の装備
室３０には開口２０ａの先方を照らし出す照明源４２が
設けられている。照明源４２はストロボフラッシュタイ
プであり、撮像手段５と同期して作動する。照明源４２
に電気を供給するリード線４２ａは筒体３の装備室３０
にそって筒体３の他端側に向けて制御装置に延設されて
いる。筒体３には、筒体３の可撓性を確保する蛇腹状の
可撓部３ａが形成されている。

【００１４】冷却液撮像手段５は、エリアイメージセン
サであるＣＣＤ方式のテレビカメラであり、一般の撮像
手段と同様に、光入力を信号電荷に変換し蓄積する光電
変換部、蓄積された信号電荷を読み出す走査部、読み出
された信号電荷を電気信号に出力する出力部とを備えて
いる。冷却液撮像手段５は筒体３の装備室３０の内部に
位置して保持部３４に保持されている。冷却液撮像手段
５の信号線５ａは保持部３４にそって筒体３の他端部側
の制御装置に延設されている。

【００１５】冷却液撮像手段５の処理の流れを説明する
。アナログ信号処理回路では、２次元テレビカメラから
の画像信号にアナログ的な信号処理を施す。その後、標
本化回路では、水平・垂直方向に標本化８（サンプリン
グ）し、所定の正方格子に分割する。量子化回路では、
分割された映像信号をＡ／Ｄ変換器によって量子化（デ
ジタル化）する。２値化回路では、量子化（デジタル化
）された信号にしきい値処理を施して白と黒の画素に分
離し、２値画像を得る。更に、論理演算機能を用いて２
値画像の平滑化（ノイズ除去）・膨張・収縮を行う。ま
た必要に応じて画像の白黒反転も行う。更に、ウインド
により計測対象部分を切り出す。更に、ウインド内の対
象画像について、幾何学的特徴を抽出する。更に、幾何
学的特徴のデータと判定の基準となる値との比較を行う
。そしてその結果をデイスプレイに出力する。

【００１６】図３に示した様に、冷却装置１８のノズル
１６には給水機構１７が接続されており、給水機構１７
には流量センサ１８、圧力センサ１９、給水バルブ２０
が装備されている。更に図略の給水機構を介して非常用
ノズル１６ｅが設けられている。非常用ノズル１６ｅは
通常のノズル１６が故障したときに連続鋳造片に冷却水
を噴出するものである。

【００１７】図７に示した様に制御部８０は、流量セン
サ１８、圧力センサ１９の信号をデジタル信号に変換す
る入力回路部８１と、入力回路部８１からのデジタル信
号を受取るＩ／Ｏインターフエースを含むマイクロコン
ピュータを内蔵する制御回路部８２と、外部のメモリ８
２ａとからなる。図７に示す様に入力回路部８１は、流
量センサ１８、圧力センサ１９の信号を増幅するセンス
アンプ８１ａと、センスアンプ８１ａの出力信号を所定
のタイミングでサンプルホールドするサンプルホールド
回路８１ｂと、サンプルホールド回路８１ａから出力さ
れるサンプルホールド信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコン
バータ８１ｃとからなる。制御回路部８２には警報用の
第１ブザー９０、第２ブザー９１、非常用ノズル１６ｅ
に給水する非常用バルブ９２、デイスプレイ９４が信号
線を介して接続されている。

【００１８】さて冷却装置１８のノズル１６に詰まり故
障が発生しているか否かを検知する場合について説明す
る。この場合には、図２に示す様に冷却装置１８のノズ
ル１６から冷却水を噴出させる。この状態において、筒
体３をその開口３０ａから連続鋳造片の走行通路Ｗ１に
そって水冷鋳型１０設置付近つまり開口２０ａから挿入
する。そして筒体３を連続鋳造片の走行通路Ｗ１にそっ
て下方に移動させ、筒体３の開口３０ａを第１セグメン
ト１２ａの第１のノズル１６ａに近づける。この状態で
、照明源４２を作動させて照明して第１のノズル１６ａ
付近を照らし、冷却液撮像手段５で第１のノズル１６ａ
からの冷却水の噴出状況を撮像する。そして第１のノズ
ル１６ａからの冷却水の噴出状況はデイスプレイに画像
として映される。

【００１９】次に、筒体３を連続鋳造片Ｗの走行通路Ｗ
１にそって更に下方に移動させ、筒体３の開口３０ａを
第１セグメント１２ａの第２のノズル１６ｂに近づける
。この状態で、前述同様に、照明源４２を作動させて照
明して第２のノズル１６ｂ付近を照らし、冷却液撮像手
段５で第２のノズル１６ｂからの冷却水の噴出状況を撮
像する。そして第２のノズル１６ｂからの冷却水の噴出
状況はデイスプレイ８２に画像として映される。第２の
ノズル１６ｂからの冷却水の噴出状況を撮像している際
には、第１のノズル１６ａの高さ位置に筒体３が位置し
ており、第１のノズル１６ａからの冷却水の噴出は撮像
手段５に映らない。従って第２のノズル１６ｂからの冷
却水噴出状況を良好に撮像できる。

【００２０】次に、筒体３を連続鋳造片Ｗの走行通路Ｗ
１にそって更に下方に移動させ、筒体３の開口３０ａを
第２セグメント１２ｂの第３のノズル１６ｃに近づける
。この状態で、前述同様に、照明源４２を作動させて照
明して第３のノズル１６ｃ付近を照らし、冷却液撮像手
段５で第３のノズル１６ｃからの冷却水の噴出状況を撮
像する。そして第３のノズル１６ｃからの冷却水の噴出
状況はデイスプレイ８２に画像として映される。第３の
ノズル１６ｃからの冷却水の噴出状況を撮像している際
には、筒体３が第２のノズル１６ｂの高さ位置に至って
おり、従って、第２のノズル１６ｂからの冷却水の噴出
は撮像手段５に映らない。従って、第３のノズル１６ｃ
からの冷却水噴出状況を良好に撮像できる。

【００２１】上記のようにして順に、冷却装置１８の第
１セグメント１２ａ、第２セグメント１２ｂ、第３セグ
メント１２ｃの各ノズル１６ａ〜１６ｆからの冷却水の
噴出状況を検知する。そして、仮に、あるノズルに詰ま
りが発生していたら、そのセグメントを連続鋳造設備１
から外して正常なノズル１６に交換し、正常なノズル１
６をもつセグメントを連続鋳造設備１に取り付ける。あ
るいは、詰まりが発生していたノズル１６のみを交換す
る。

【００２２】上記したように冷却装置１８の第１セグメ
ント１２ａ、第２セグメント１２ｂ、第３セグメント１
２ｃのノズル１６から噴出される冷却水の噴出状況に異
常が無い無異常状態であることが確認されたら、流量セ
ンサ１８および圧力センサ１９で検出された完全正常状
態における冷却水の流量−圧力の特性を制御回路部８２
のメモリ８２ａに記憶させる。ここで、図４の特性線Ｔ
１は完全正常状態における冷却水の流量−圧力の特性を
示す。そして、流量がＶ１のときには実際の圧力はＰ１
となるが、安全値α１を付加して、しきい値はＰ１Ｍと
する。流量がＶ２のときには実際の圧力はＰ２となるが
、安全値α２を付加して、しきい値はＰ２Ｍとする。 流量がＶ３のときには実際の圧力はＰ３となるが、安全
値α３を付加して、しきい値はＰ３Ｍとする。このよう
に流量が増加するにつれて大きくなる安全値を増加した
しきい値特性を形成する。流量が増加するにつれて安全
値を増加させる主たる理由は、ノズルつまりが発生する
と圧力は正常時の圧力に対してほぼ一定の割合で上昇す
るからである。ただし、流量が小さい領域では安全値が
小さくなるので測定誤差の影響を防ぐため別に一定の安
全値を設ける。即ち、流量が小さな領域であるＶ０のと
きには実際の圧力はＰ０となるが安全値βを付加してし
きい値はＰ０Ｍとする。しきい値特性は、図４に示す特
性線Ｔ２で示される。かかる特性線Ｔ２で示されるしき
い値特性をメモリ８２ａに記憶させる。さらに本実施例
では特性線Ｔ２で示されるしきい値特性と特性線Ｔ１で
示される特性との間に、中間しきい値特性を形成する（
図４の特性線Ｔ３で示される）。

【００２３】上記の様にして冷却装置１８の第１セグメ
ント１２ａ、第２セグメント１２ｂ、第３セグメント１
２ｃの全部のノズル１６に詰まり故障が無い完全正常状
態が確認されたら、従来と同様に連続鋳造法を操業する
。操業するにあたり、タンディシュを水冷鋳型の上方に
配置するとともに、溶解炉で溶解した高温の溶鋼を溜め
た図略の取鍋をタンディシュの上方に配置する。この状
態で、取鍋の底壁部のゲートを開放して取鍋内の溶鋼を
タンディシュに所要量づつ供給する。更にタンディシュ
に供給された溶鋼は水冷鋳型１０に供給される。その溶
鋼は水冷鋳型１０で一次冷却されて外側が凝固し内部が
融液の状態の連続鋳造片となる。更に連続鋳造片はロー
ラ１４の案内で下方に向けて走行通路Ｗ１にそって走行
する。そして、連続鋳造片Ｗは冷却装置１８のノズル１
６から噴出する冷却水で更に冷却され完全に凝固し、図
略の次工程である切断工程に移送される。

【００２４】ところで、連続鋳造の操業中において冷却
装置１８のノズル１６から噴出される冷却水の流量およ
び圧力は計測されており、その信号はセンスアンプ８１
ａ、サンプルホールド回路８１ｂ、Ａ／Ｄコンバータ８
１ｃを介して制御回路部８２に入力されている。そして
、図４の特性線Ｔ３で示される中間しきい値特性を越え
たときには、制御回路部８２は警報用の第１ブザー９０
を作動させる。また、図４の特性線Ｔ２で示されるしき
い値特性を越えたときには、制御回路部８２は警報用の
第２ブザー９１を作動させる。

【００２５】ところで制御回路部８２のマイクロコンピ
ュータが実行するメインルーチンのフローチャートを図
５に示す。先ずステップＳ１では、各種レジスタを初期
状態に設定する。ステップＳ３では、１ルーチンの長さ
を一定にするための内部タイマーをスタートさせる。ス
テップＳ５では、第１セグメント１２ａのノズル異常を
検出するサブルーチンを実行する。ステップＳ７では、
第２セグメント１２ｂのノズル異常を検出するサブルー
チンを実行する。ステップＳ９では、第３セグメント１
２ｃのノズル異常を検出するサブルーチンを実行する。 ステップＳ１１では、その他のサブルーチンを実行する
。ステップＳ１３では、内部タイマーの終了を待ってス
テップＳ３に戻る。

【００２６】図６は第１セグメント１２ａのノズル異常
を検出するサブルーチンを示すフローチャートである。 図６に示す様にステップＳ５０で圧力センサ１９からの
圧力信号Ｐ、流量センサ１８からの流量信号Ｖを入力す
る。ステップＳ５２ではサンプル数を１インクリメント
する。ステップＳ５４ではサンプル数が１０を越えたか
を判断し、越えていれば、サンプル数が所要値であるか
ら、ステップＳ５６でそのサンプル数の圧力の平均値Ｐ
Ａを演算する。ステップＳ５８で、圧力の平均値ＰＡが
中間しきい値（図４の特性線Ｔ３で示される）を越えて
いるか判断する。越えていれば、ステップＳ６４で第１
警報信号を出力し、第１ブザー９０を作動させる。さら
に、ステップＳ６２で、圧力の平均値ＰＡがしきい値（
図４の特性線Ｔ２で示される）を越えているか判断する
。越えていれば、ステップＳ６６で第２警報信号を出力
し、第２ブザー９１を作動させ、ステップＳ６６で非常
用バルブ９２を開放して非常用ノズル１６ｅから冷却水
を噴出するとともに、通常の給水機構１７からの給水を
停止し、リターンする。なお、ステップＳ５８、ステッ
プＳ６２でＮＯと判定されたときには、第１セグメント
１２ａのノズル１６にはノズル故障つまり冷却水の噴出
異常がないものとみなし、メインルーチンにリターンす
る。

【００２７】また、ステップＳ７で示される第２セグメ
ント１２ｂのノズル異常を検出するサブルーチンは、ス
テップＳ５で示される第１セグメント１２ａのノズル異
常を検出するサブルーチンと基本的に同じである。また
、ステップＳ９で示される第３セグメント１２ｃのノズ
ル異常を検出するサブルーチンは、ステップＳ５で示さ
れる第１セグメント１２ａのノズル異常を検出するサブ
ルーチンと基本的に同じである。

【００２８】

【発明の効果】本発明装置によれば、ノズルから噴出さ
れる冷却液の完全正常を冷却液撮像手段で確認し、かか
る完全正常状態における冷却液の流量−圧力の特性に関
するしきい値特性を無異常状態記憶手段に記憶させ、そ
して、実際に連続鋳造している状態における冷却液の流
量−圧力の特性に関する実際データとしきい値とを判別
手段で比較し、判別手段により実際データがしきい値を
越えていると判断されたときに警報手段が警報を発する
構成とされている。そのため、連続鋳造片の冷却むらを
回避するのに有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】撮像手段を装備した筒体の内部構造を模式的に
示す断面図である。

【図２】ノズルの詰まりを検知している状態を模式的に
示す断面図である。

【図３】ノズルの平面形態を模式的に示す構成図である
。

【図４】完全正常状態における冷却水の流量−圧力の特
性としきい値特性とを示すグラフである。

【図５】メインルーチンを示すフローチャートである。

【図６】第１セグメクントのサブルーチンを示すフロー
チャートである。

【図７】制御部の構成図である。

【図８】クレーム対応図である。

【符号の説明】

１　　　　連続鋳造設備 ５　　　　冷却液撮像手段 ９０　　第１ブザー ９１　　第２ブザー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　連続鋳造法で製造された連続鋳造片に
   冷却液を噴出する多数個のノズルをもつ冷却装置と、該
   冷却装置のノズルに供給される冷却液の流量を検出する
   流量検出手段および冷却液の圧力を検出する圧力検出手
   段と、該冷却装置のノズルからの冷却液の噴出状況を撮
   像して該ノズルから噴出された冷却液の噴出異常の有無
   を検出する冷却液撮像手段と、該ノズルから噴出された
   冷却液の噴出の完全正常を該冷却液撮像手段で確認した
   状態で該流量検出手段および該圧力検出手段で検出され
   た該完全正常状態における冷却液の流量−圧力の特性と
   流量に応じた安全値とを和したしきい値特性を記憶する
   無異常状態記憶手段と、実際に連続鋳造している状態に
   おける該流量検出手段および該圧力検出手段で検出され
   た冷却液の流量−圧力の特性に関する実際データとしき
   い値とを比較する判別手段と、該判別手段により実際デ
   ータがしきい値を越えていると判断されたときに警報を
   発する警報手段とで構成されていることを特徴とする連
   続鋳造用冷却装置の故障検知装置。