JPS6054137B2 - 連続鋳造における鋳型と鋳片間の潤滑状態を測定する方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属の連続鋳造法において鋳型（以下モ
ールドと云う）から連続的に引出される鋳片の、モール
ドとの潤滑状態測定方法と装置の改良に関するものであ
る。

一般に溶融金属の連続鋳造は、第１図に示すようにタン
デイシユ１を通じ、所定の断面形状をもつたモールド２
内に溶融金属４を注入し、下方から鋳片３として連続的
に引きだしておこなわれている。

モールド２から鋳片３を引き出す過程において第２図お
よび第３図に示すように、モールド振動装置１００によ
りモールド２を操業条件に適合した一定の周期で振動さ
せる。

これりよりモールド２内の鋳片３上のパウダー５が溶融
金属４の熱でＪ融解しつつモールド２と鋳片３との間に
モールド振動を介しながら流入し潤滑剤の役割を果す。
モールド２と鋳片３との潤滑状態によつては、鋳片３の
表面にキズや割れが発生したり、ブレークアウト （以
下Ｉと云う）することがある。し７カルながらモールド
２と鋳片３との間のパウダー潤滑性能の測定および評価
や、それに伴なう表面キズ発生の情報の測定やその防止
方法に有効な手段がなく、潤滑状態劣化が最大のときに
発生する（１）を防止できないのが実情である。これら
潤滑性能の測定方法としてＭ．Ｌ．ＴｅｋｔＯｒによる
方法（ベルギー特許第８６９０３鰐）や、先に発明者等
が提案した振動入力と出力の振巾比や位相差を参照する
方法がある。Ｍ．Ｌ．ＴｅｋｔＯｒ法はモールド２の振
動を検出し、検出した振動を２つの周波数領域に選別し
、いずれか一方の振動を基準信号としてその振動比によ
り潤滑状態を求めるものである。

実際のモールド振動装置は、連続鋳造設備により異なり
、更に操業条件によつてモールド振動数が変化するため
Ｍ．Ｌ．ＴｅｋｔＯｒ法は適確にモールドと鋳片間の潤
滑状態の変化を捉え得ない。モールド振動装置の駆動部
の振動を入力（例えばモーター電流）とし、モールド２
の振動を出力としてその相互関係（振巾比、位相差）に
より潤滑状態を測定する方法がある。

この方法は、モールド振動装置の伝達特性とモールドと
鋳片間の潤滑状態の特性を含めて測定するものである。
この方法はモールドと鋳片間の潤滑状態のみを測定でき
ない欠点がある。本発明はこの欠点を補い、更にモール
ド振動装置の設備診断をも行う方法と装置を提供するこ
とを目的とする。

本発明では、モールド振動装置をシステムとしてとらえ
、あらかじめ無負荷（鋳造前）でモールドを振動させモ
ールド振動装置の周波数伝達関数を求めておきこれと、
オンライン（鋳造中）で周波数伝達関数の少なくとも一
部を求め、特定の周波数領域の成分の大きさおよび／又
は位相を連続又は間欠的に求めた結果とを比較してモー
ルド２と鋳片３間の潤滑状態を適確に測定し、更に無負
荷での周波数伝達関数の変化およびオンラインでの周波
数伝達関数の変化状態によりモールド振動装置の振勤評
価を行うとともに設備診断をおこなう。以下図面を参照
して本発明を詳細に説明する。

第３図は、連続鋳造設備のモールド振動装置１００を示
すものであり、振動テーブル６、バネ７、偏心カム８、
減速機９およびモーター１０より構成されている。モー
ルド振動は、モーター１０の回転運動が減速機９により
減速され減速機９内にある偏心カム８により回転運動が
垂直運動に変換された振動テーブル６を上下振動させる
形て付勢される。

振動テーブル６にはモールド２が設置されている。本発
明では、モールド振動装置を１つのシステムと見なし、
例えばモーターの電流又は電圧信号を入力ｘ（ｔ）とし
、モールド２の振動を出力ｙ（ｔ）として第４図に示す
装置構成で周波数伝達゜関数を求める。すなわち第４図
は本発明の一実施例の構成を示すものであり、入力ｘ（
ｔ）の振動入力としてモーター電流を電流検出器１１に
て検出し、増巾器１３にて増巾し、フィルター１４にて
特定周波数領域のみの振動を求めこれを利得／位相計１
７と変換器１８に入力している。出力ｙ（ｔ）の振動出
力はモールド２に取付けられた振動検出器１２にて検出
され、増巾器１５によつて増巾され、フィルター１６に
て特定周波数領域のみの振動を求めこれを利得／位相計
１７に入力している。利得／位相計１７は入力ｘ（ｔ）
と出力ｙ（ｔ）の振巾比と位相差を求め信号処理装置１
９に入力される。変換器１８には振動入力ｘ（ｔ）の特
定周波数領域の振動が入力され、振動数に応じてアナロ
グ電圧を発生するＦ／Ｖ変換を行い、振動数に比例した
アナログ出力をを信号処理装置１９に入力している。今
、無負荷の状態（モールド２内に鋳片３がない時）でモ
ールドを振動させつつモールド振動数を可変する。

振動入力ｘ（ｔ）、即ちモーター電流の特定周波数領域
の振動と、モールド２の振動出力ｙ（ｔ）の特定周波数
領域の振動の、振幅比と位相差をモールド振動数に応じ
て利得／位相計１７が出力する。振動数に比例したアナ
ログ出力を変換器１８が出力する。従つて無負荷でのモ
ールド振動数に対応したモールド振動装置の伝達特性（
周波数伝達関数）のゲイン（振巾ＤＢ）と、位相差は、
信号処理装置１９にて記憶されると同時に記録表示装置
２０に記録される。記録された内容をまとめたものが第
５図に示す伝達特性である。この伝達特性が基本となる
。次に鋳造中の伝達特性を求める。鋳造中であるかどう
かは信号処理装置１９に入力されている外部からの信号
２２によつて判断される。鋳造中におけるモールド振動
は操業条件によつて決定されるが、振動数は変換器１８
によつて常時計測され信号処理装置１９に入力されてい
るため、振動数に対するゲインおよび位相差は信号処理
装置１９に記憶される。この記憶された内容は、無負荷
時の伝達特性とモールドと鋳片間の潤滑状態を含む伝達
特性を記憶していることになる。従つて先に記憶した無
負荷での伝達特性からの差がモールドと鋳片間の潤滑状
態を示すことになる。無負荷の伝達特性と鋳型振動数ｆ
との関係は次式で表わされる。

Ｇ：ゲイン、φ：位相差、Ｓ，Ｓ″：定数無負荷振動試
験では、鋳型振動数ｆを可変として、Ｇとφを求め、最
小２乗法で、（１），（２）式の係数を求めることによ
つて、無負荷の伝達特性を把握することが出来る。

鋳型振動数ｆは、鋳造速度Ｖｃの関数で決められている
。

一般的には、 Ｃｐｍ：サイクル／分、Ｙ：定数で最低振動数、Ｋ：定
数である。

そのため、鋳型速度が決まれば鋳型振動数も決まる。本
計測システムにて、リアルタイムでＧ，φを計測できる
。

例えば振型振動数がｆ１のときのＧ，φをＧｌ，φ１と
する。ｆ１が既知てあるから、（１），（２）式によつ
て無負荷時のゲインおよび位相差Ｇ。

ｌ，φ０１が求まる。鋳型振動数ｆがｆ１のときの、無
負荷と鋳造中の伝達特性差ΔＧｌ，Δφ１は、である。

これらのΔＧ１およびΔφ１が、それぞれ振動数ｆ１の
ときの鋳造中の摩擦の大きさを示すことになる。第６図
に示す伝達特性は、鋳造中のモールド振動の伝達特性を
示すものであるが、。

印がゲイン特性であり、・印が位相特性である。図中に
示す矢印のΔＧ，Δφが無負荷時との伝達特性の差を示
すものでありこの差分がモールドと鋳片間の潤滑状態を
示すものである。この差分量即ち、無負荷時の特定値と
鋳造中の特性値との差、は信号処理装置１９で演算処理
され記録表示装置２０に連続的に記録される。また操業
条件により、鋳造鋼種、鋳造サイズ等に対する伝達特性
はある程度決つてくる。これら鋼種、サイズ等による平
均的な伝達特性は、信号処理装置１９に記憶されている
。このため、現在鋳造されている鋼種、サイズ等の伝達
特性と平均化された伝達特性との差は、記録警報表示装
置２１に記録れる。平均化された伝達特との差およびバ
ラツキの大きさは伝達異状となり、操作条件の変更への
利用と設備保全のための情報として利用される。また更
に無負荷時のモールド振動の伝達特性を求めた場合は、
無負荷時の平均伝達特性との差および前回の伝達特性と
の差も記録警報表示装置２１に記録される。

これらの差もまたモールド振動装置の設備保全に利用さ
れる。信号処理装置１９はプロセス用の計算機２３と接
続されている。

このため計算機２３には信号処理装置１９で処理された
結果はすべて伝送され、計算機２３では無負荷時伝達特
性の平均特性値や鋳造時における伝達特性の鋼種および
サイズ別の平均的特性を求めて信号処理装置１９に伝送
している。信号処理装置１９はこれらを記憶している。
計算機２３にはこれらのデータが時系列的に保存されて
いるため、オペレーターは計算機２３の入出力装置を利
用しモールド振動装置の状態をオンラインで常に把握し
、学習しつつ管理することが出来る。以上述べたように
本発明は、モールドと鋳片間”の潤滑状態を測定すると
同時にモールド振動装置に関する設備診断情報として利
用できる方法と装置である。

本発明の特徴は、モールド振動装置の伝達特性を利用す
るものであるから、，（１）無負荷時のモールド振動装
置の周波数伝達特性と鋳造時の周波数伝達特性との差に
よりモールドと鋳片間の潤滑状態を正確にしかも高域度
で測定できる。

（２）Ｗ！．種およびサイズ別に平均化された潤滑状態
（伝達特性）と鋳造中の潤滑状態（伝達特性）を比較し
てその潤滑状態の評価を行うため、操業への反映をきわ
めて容易に行える。

（３）時系列における無負荷による伝達特性の差や変化
および鋳造中における同一鋼種、サイズによる伝達特性
の差や変化により、モールド振動装置の振勤評価を能動
的に行うため、きわめて設備保全に有効である。

（４）上記（１），（２），（３）を総合的に管理し、
潤滑状態の差や変化、モールド振動状態の差や変化によ
り、モールド内で発生する表面欠陥発生の検出や、ブレ
ークアウト予知にきわめて有効である。

（５）オペレーターがモールド振動装置の状態を常に把
握し、管理することが出来る。

以上述べた様に本発明は、モールド振動装置をシステム
として考え駆動部の振動を入力Ｘ（ｔ入モールド本体の
振動を出力ｙ（ｔ）として、周波数伝達特性を基本とし
て、その伝達特性の変動状態により潤滑状態やモールド
振動状態を把握する方法と装置である。

しかしながら本発明はデジタル方式にかぎるものではな
い。

第８図にアナログ演算方式による本発明の一実施例を示
す。これにおいて、出力ｙ（ｔ）側は振動検出器２４、
フィルター２６、増巾器２８であり、入力ｘ（ｔ）側は
振動検出器２５、フィルター２７、増巾器２９である。
これらは、利得／位相計３０に入力される。これまでは
第４図に示したものと同じである。入力側の増巾器２９
の出力は利得／位相計３０と関数発生設定−器３１に入
力されている。関数発生設定器３１は、振動数を電圧に
変換するＦ／■変換器３１一１と、無負荷時の伝達特性
を設定し振動数に応じた関数を発生する利得関数発生器
３１−２と位相関数発生器３１−３て構成されている。
従つて関．数発生設定器３１は、振動数に対応した無負
荷時の伝達特性を演算処理装置３２に入力している。ま
た関数発生設定器３１は、関数特性を外部から設定され
るようになつている。演算処理装置３２は、利得／位相
計３０の入力信号と関数発生設定器３１の入力信号を演
算処理してモールドと鋳片間の潤滑状態の大きさを算出
してこれを出力している。以上述べたように本発明はデ
ジタル処理方式にかぎらずアナログ方式やデジタル、ア
ナログの併ｊ用方式でもよく特に限定されるものではな
い。

実施例一第５図〜第７図に本発明を実施したデータを示
す。第５図は製鋼工場スラブ連鋳機におけるモールド振
動装置の無負荷における周波数伝達特性である。第６図
は、鋳造中に測定した周波数伝達特性と無負荷時の特性
との差を示すものであり、鋳造サイズは２０亡×１５０
ｈである。第７図は無負荷時の特性と鋳造中の特性の差
即ち潤滑状態を連続的に記録した結果である。図中ａ−
ｂ間は正常であり、ｂ−ｃは潤滑状態が不安定となり表
面欠陥が発生したことを示す。

【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２内のパウダー５の状態を示す断面図、第３図は
モールド振動装置の構成を示すブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳型を振動させつつ溶融金属を連続鋳造するに際し
   、鋳型振動システムの無負荷時における振動伝達特性を
   予め測定しておき、これに連続鋳造時における鋳型振動
   システムの振動伝達特性を比較し、伝達特性の差から鋳
   型と鋳片間の潤滑状態の変化および鋳型振動システムの
   異常の何れか一方または双方を求めることを特徴とする
   連続鋳造における鋳型と鋳片間の潤滑状態を測定する方
   法。 ２ 鋳型振動駆動装置における振動入力を検出する検出
   器と、該検出器からの信号を増幅する増幅器と、増幅器
   からの信号の特定周波数領域における振動を出力するフ
   ィルタと、鋳型の振動を検出する振動検出器と、該振動
   検出器からの信号を増幅する増幅器と、該増幅器からの
   信号の特定周波数領域における振動信号を出力するフィ
   ルタと、前記各々のフィルタからの信号が入力され鋳型
   振動駆動装置における振動入力信号と鋳型の振動信号と
   の振幅比と位相差を出力する利得／位相計と、特定周波
   数領域の振動をフィルタから入力され振動数に応じた電
   圧を出力する変換器と、無負荷時或は負荷時における鋳
   型振動数に対応した、振動伝達系における伝達特性の利
   得と位相差を記憶するとともに出力する信号処理装置と
   からなる、連続鋳造における鋳型と鋳片間の潤滑状態を
   測定する装置。