JPS63256250A - 連続鋳造におけるブレ−クアウト予知方法 - 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】 （産業上の利用分野〕 本発明は、連続鋳造用鋳型の温度変化を利用して鋳造中
に発生するブレークアウトを予知する方法に関し、更に
詳述すれば鋳造中の前記温度変動が大きい場合であって
もブレークアウトを高精度に予知できる方法を提供する
ものである。

〔従来技術〕

連続鋳造設備においてブレークアラＩ−（ＢＯ）が発生
し、鋳片内部の未凝固溶鋼が漏出した場合は、鋳造を停
止してブレークアウトを起した鋳片の排出及び溶鋼が付
着したロール等の設備の交換をする必要があり、相当の
期間に亘って操業の停止を余ｔｍなくされる。このため
、ブレークアラ１は連続鋳造の操業トラブルの中で最大
のものであり、その防止対策の確立が望まれていた。

ところで、引抜かれている鋳片の凝固殻が鋳型に固着し
て破断し、そこから溶鋼が漏出してこれが十分に冷却さ
れる前に鋳型下端より出ることによりブレークアウトが
発生する場合は、第７図に示すように凝固殻の破断部が
通過する鋳型部分では破断部の通過前に徐々に鋳型温度
が上昇し、破断部の通過後に徐々に降下することが知ら
れている。

このため、鋳型の銅板に熱電対等の測温素子を埋設して
これにて鋳型銅板の温度（以下これを鋳型温度という）
を測定し、測定した鋳型温度の単位時間当たりの変化率
を求めてその値と基準値との大小を監視するか（特開昭
５７−１１５９６２）　、或いは測定した鋳型温度とそ
れ以前の鋳型温度の移動平均値との差を求めて、その値
と基準値との大小を監視することにより（特開昭５７−
１１５９５９）　、ブレークアウトを予知することは一
応可能である。

［発明が解決しようとする問題点） しかしながら、鋳型温度は連続鋳造時、常に安定してい
るとは限らず、鋳型内の場面変動、引抜速度の大小、鋳
型内に投入したｉｍｉ用パウダの不均一流入及び鋳型と
鋳片との接触面積の大小等の原因により変動が生じる。

特に、中炭素鋼又は底皮素鋼を連ｖｔ鋳造する場合に、
第８図に示すように単位時間（１）当たりの鋳型温度（
Ｔ）変化率（以下これを単に鋳型温度変化率という）’
ｄＴ／ｄｔを監視したときには、前記原因により生じた
鋳型温度変化率が例えば４．５℃／秒のブレークアウト
予知用のしきい値（第７図参照）と同等か又はそれより
も大きくなることがある。また、鋳型温度（Ｔ）と移り
Ｊ平均値（Ｔ）との差（Ｔ−〒）を監視した場合にもし
きい値２７℃（第７図参照）と同等かまたはそれよりも
大きくなることがある。

このため、従来方法による場合には凝固殻の破断が実際
には発生していないときにもブレークアウトと予知する
頻度が高（、信頼性に欠ける。またブレークアウトを予
知すると、一般に引抜を停止するか或いは引抜速度を相
当遅くするため操業安定性が悪り、鋳片品質が低下する
。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、鋳型
温度を測定した時点付近でのその変化仝に応じてブレー
クアウト予知のしきい値を補正し、測定した鋳型温度と
それ以前の平均鋳型温度との鋳型温度差及び補正した第
１のしきい値の大小、前記鋳型温度差と所定の第２のし
きい値との大小及び２測定間における鋳型温度差の時間
変化率と所定の第３のしきい値との大小を監視すること
により、鋳造中の鋳型温度が安定しない場合であっても
高精度にブレークアウトを予知できる方法を提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る連続鋳造におけるブレークアウト予知方法
は、連続鋳造用鋳型の複数の位置夫々で鋳型温度を測定
し、その測定時点近傍での測定時点より前の所定期間に
おける鋳型温度の標準偏差及び平均温度を各位置毎に算
出し、前記測定時点での鋳型温度と算出した平均温度と
の差を求め、この鋳型温度差と標準偏差に比例する第１
のしきい値との大小比較、前記鋳型温度差と所定の第２
のしきい値との大小比較及び前記複数の位置の内の任意
の２点間における鋳型温度差の単位時間当たりの変化率
と所定の第３のしきい値との大小比較を行うことにより
ブレークアウトを予知することを特徴とする。

〔作用〕

本発明方法にあっては、連続鋳造用鋳型の複数位置夫々
で鋳型温度を測定し、その測定点付近での測定時点より
前の所定期間における鋳型温度の標準偏差及び平均温度
とを各位置毎に算出し、この測定時点での鋳型温度と算
出した平均温度との温度差を求める。そして、この鋳型
温度差と標準偏差に比例する第１のしきい値との大小、
鋳型温度差と第２の所定のしきい値との大小及び複数の
測定点間における鋳型温度の差の単位時間当たりの変化
率と第３の所定のしきい値との大小を比較し、各値が夫
々対応するしきい値を超えた場合には、ブレークアウト
を予知する。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明の実施状態を示す模式図であり、図示し
ないタンディツシュに収容された溶鋼等の熔融金属１は
その下に取付けられた浸漬ノズル２を経て一定周期で上
下振動している鋳型３へ装入される。鋳型３内の熔融金
属ｌは、潤滑用の投入パウダ６が鋳型３の内壁に沿って
流れ込んで形成されたパウダ膜を介して一次冷却されて
凝固殻５を形成し、これを周壁とする鋳片４は図示しな
いピンチロールにより下方に引抜かれていく。

鋳型３の場面レベルよりも下には鋳片４の引抜方向（矢
符方向）に沿って３箇所に熱電対等の測温素子！！、　
１２．１３の先端が埋設されている。この測温素子１１
．１２．１３の埋設位置については、パウダの不均一流
入、場面変動による影響を軽減すべく湯面レベルの下方
５９ｍｍより下の位置が好ましい。

各測温素子１１．１２．１３にて測定された鋳型温度Ｔ
はＡ／Ｄｉ換器Ｉ４にてアナログ／ディジタル変換され
て夫々減算器１５．２５．３５、平均温度算出回路１６
．２６．３６及び標準偏差算出回路１７．２７．３７へ
与えられる。平均温度算出回路１６．２６．３６及び標
準偏差算出回路１７．２７．３７は夫々Ａ／Ｄ変換器１
４からの入力信号を例えば０．５秒乃至１秒の所定ピッ
チ（ΔＬ）で改込み、最新の入力信号を含むそれ以前の
ｍ個分の入力信号を記憶、更新し、平均温度算出回路１
６．２６．３６は記憶している信号のうちで記す＋２順
位の若い方からｎ個分の信号の平均温度゛ｒを求め、こ
れを標準偏差算出回路１７．２７．３７及び減算器１５
．２５．３５に与える。

滅罪３１５．２５．３５は入力した鋳型温度Ｔと平均温
度Ｔとの差（Ｔ−Ｔ）を求め、これを比較器！９゜２９
、３９に与える。

標準偏差算出回路１７．２７．３７は前同様のｎ個分の
ｃｄ号の標準偏差σを求め、これを積算器１８．２８゜
３８へ与える。積算器１８．２８．３８には定数に１が
図示しない入力設定器から入力されるようになっており
、積算器１Ｂ、　２８．３８は定数に１と標／＄偏差σ
との積に１　・ｄを求めて比較器１９．２９．３９へ出
力する。

また、Ａ／Ｄ変換器Ｉ４にてアナログ／ディジタル変換
された各側温素子１１．１２．１３の測定鋳型温度Ｔａ
、　Ｔｂ、　Ｔ　ｃの内、Ｔａ、Ｔｂは減算器４５に、
Ｔｂ。

Ｔｃは減算器５５に、Ｔａ、Ｔｃは減算器６５に与えら
れる。減算器４５．５５．６５はＡ／Ｄ変換器１４から
の２つの人力信号を、例えば０．５秒乃至１秒の所定ピ
ッチ（Δｔ）で取込む。この取込み信号については、鋳
型３の周りに設ける電磁攪拌装置等による雑音の影響を
除去すべく、例えばＡ／Ｄ変換器１４から例えば数１０
ミリ秒ピッチで出力される信号の複数個分の平均値を用
いる。

そして減算器４５．５５．６５は取込んだ２つの鋳型温
度の差ΔＴ　（−Ｔｂ　−Ｔａ　、　　＝Ｔｃ　−Ｔｂ
　、　　＝Ｔｃ　−Ｔａ　）を求め、これを記憶すると
共に最新の記憶信号とそれより前の連続４ピッチ分の記
憶信号、つまり合８ト５ピッチ分の記ｔａ信号を微分回
路５０．６０．７０へ与える。

微分回路５０．６０．７０には、５ピッチ分の信号の中
間時点、つまり積込みピンチが０．５秒の場合には現測
定時点よりも１秒前の時点における鋳型温度差ΔＴの単
位時間当たりの変化率暖１ΔＴ／ｄｔを求めるべく、公
知の下記（１）式が設定されている。

ｄΔＴ／ｄｔ＝　ｄ　　（ＴＬ　（２１−ＴＵ（２１）
　／ｄｔ＝１　　／　　（１２・　Δｔ　　）　　　・
Ｃ（丁Ｌ　　（４１−Ｔｌｌ　　（４１１−８（ＴＬ　
（３１−ＴＵ（３）） ＋　８（Ｔ１．　（１）　−ＴＵ（１）】−（ＴＬ　Ｔ
Ｏ）−ＴＵ　（０１）　ｌ　）・・・＋１１ 但し、ＴＬは２測定地点の白下側の温度Ｔｔｌは２測定
地点の円上側の温度 ＴＬ　　（０）−ＴＩＪ　　（０）　　、　　ＴＬ　　
（１）−丁Ｕ　　（１３，・。

ＴＬ　（４）−ＴＯ（４）　：現測定時点よりこれを含
めて連続５ピフチ分夫々のＴＬとＴＵとの差 微分回路５０．６０．７０は＋１）式に基づいて算出し
たｄΔＴ　／ｄｔを比較器４９．５９．６９へ与える。

なお、ｄΔＴ／ｄｔは、上記（１１式に替えで微分係数
の算出式一般を用いて算出してもよいことは勿論である
。

比較器１９．２９．３９には所定のしきい値に、及び下
記！２１．　（３）式が設定されており、比較器１９．
２９゜３９は、入力した３種の信号が、取込みピ・ノチ
毎に１２１、　＋３）式を各別に満足するか否かを判定
する。一方、比較′ｌ３４９．５９．６９には所定のし
きい値に３及び下記（４）式が設定されでおり、比較器
４９．５９．６９は入力した信号が取込みピンチ毎に（
４）式を満足するか否かを判定する。

（Ｔ−Ｔ）≧に１　・σ　　　　　　　・・・（２）（
Ｔ−Ｔ）　　≧に２　　　　　　　　　　　　　　・・
・（３１ｄ　Δ　Ｔ／ｄｔ＞Ｋ　　コ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　・・・（４）そして例えば５秒
を１８０判定期間としてその間に、　＋２１．１３）、
　＋４）各式を満足する時点がタイミング的に異なって
もすべて存在する場合にはＷ９［１器４１にてＷｆｌｌ
ｆを発せしめると共に、図示しない制御装置へ異常発生
信号を出力する。前記ＢＯ判定期間は取込みピンチ毎に
そのピッチで移動するように設ける。

ｍＬ、定数に、、に２夫々は４り温する鋳型位置に応じ
て、また定数に３は２つの測定点の組合せに応じて異な
る値を用いてもよい。

前記制御装置（図示せず）は異常発生信号を入力すると
、浸漬ノズル２の中途に設けたスライディングノズル部
７を油圧シリンダ８にて駆動して、浸ｙＪノズル２を一
端閉じると共に図示しないピンチロールの回転を停止す
る。これについては浸漬ノズル２を僅かに開けた状態に
すると共に引抜速度を相当低下させるようにしてもよい
。

このように構成された予知装置による本発明方法を以下
に説明する。

まず、前記ｍ、ｎ及びに、、に２．に３を次のように定
める。連ＶｔＶｆ造する鋼種が中炭素鋼又は低炭素鋼で
ある場合には、鋳型温度は第２図（横軸に時間をとり縦
軸に鋳型温度をとっている）に示す如く温度変化に周期
があり、その周期は約２０〜３０秒である。なお、第２
図は鋳型の上下方向に異なる３位置での鋳型温度Ｔａ、
　Ｔｂ、　Ｔｃについて示している。このためｎは３０
秒間に測定された信号のうち高精度で予知できる数、例
えば０．５秒毎に記憶するとして約６０個に定める。

また、凝固殻が破断した部分を測定する場合は、第３図
に示す如く鋳型温度がピーク値に達してから上昇直前の
元の温度に戻るまでの時間が５〜１５秒である。このた
め、ｍはこの５〜１５秒に相当する温度変化期間が予知
に必要な期間に含まれないようにするのが良く、５〜１
５秒に上記３０秒を加えた３５〜４５紗間に連続的に測
定された信号のうち高精度で予知できるピッチの数、例
えば０．５秒毎に記憶するとして７０〜９０個に定める
。

また、Ｋ、、に２＋　　Ｋ３の値については夫々鋳型寸
法、引抜速度等により異なるが、以下に説明する本発明
を行った結果に基づき、凝固殻破断が起こる臨界の温度
変化量、変化率に定める。例えばに、は５〜１０．に２
は５〜ｌＯ℃、Ｋ３は１．５〜ｂ 斯かる？１！！備が終了すると、連続鋳造を開始し、そ
の（多引抜を開始すると予知装置を作動させる。

測温素子１１．１２．１３にて各位置の鋳型温度Ｔが測
定されると、平均温度算出回路１６．２６．３６及び標
準偏差算出回路１７．２７．３７は鋳型温度Ｔ信号を記
憶し、記憶信号の数がｍ個となるまで演算を行わず、ま
た出力しない。そして、ｍ個目の信号が記憶されると、
そのうち記すセ順位が若い方から０１囚分の信号の平均
温度〒と標準偏差σを夫々算出し、出力する。

減算器１５．２５．３５はｍ１Ｉｌｉ１目に入力した鋳
型温度Ｔと平均温度Ｔとの差（Ｔ　−Ｔ）を求める。

また積算器１８．２８．３８は定数に１と標準偏差σと
の積（Ｋ、　　・σ）を求める。

比較器１９．２９．３９は２種の入力信号、つまりＴ−
〒、ＫＩ　・σが前記＋２）、　１３）式を満足するか
否かを各成語に判定する。

次いで、ｍ＋１個目以降の信号が平均温度算出回路１６
等及び標準偏差算出回路１７等に記憶されると、前同様
にして繰り返す。

減算器４５．５５．６５は入力した２測定点の鋳型温度
差ΔＴを求める。また微分回路５０．６０．７０は減算
器４５．５５．６５から温度差に関する信号を入力する
と前記（！）式に基づいてｄΔＴ／ｄＬを算出し、これ
を比較器４９．５９．６９に与える。比較器４９．５９
゜６９はこの入力信号、つまりｄΔＴ／ｄＬが前記（４
）式を満足するか否かを判定する。

このようにして信号処理を行っている間に、６個の比較
器において成るＢＯ判定期間に、（２）、　＋３）。

（４）各式を満足する時点がタイミング的に異なっても
すべて存在すると判定されると、該当する比較器はブレ
ークアウトと予知し、Ｗ　ｔｌＪ　３４１にて警報を発
せしめると共に図示しない制御装置に異常発生信号を出
力する。

制御装置は前述の如くスライディングノズル部７及び図
示しないピッチロールを制御して一旦装入及び引抜を停
止する。

これにより、凝固殻が破断してその破断部から未凝固溶
鋼が漏出してもプレークアうトを未然に防止できる。

なお、本実施例ではブレークアウト予知の判定を前記（
２）式にて行っているが、本発明はこれに限らず下記（
５１式を用いてもよいことは勿論である。

（Ｔ−Ｔ）／σ≧に１　　　　　　　　・・・（５）ま
た、本実施例では測温素子の設定個数を３個としたので
、２測定地点の温度差の組合せは３通りであるが、これ
に限らす測温素子の設定個数は２個以上であれば何個で
もよい。例えばｎ個の測温素子を引抜方向に離隔させて
設けた場合には、口Ｃ２＝’Ａ−ｎ　（ｎ　　１）通り
の組合せがある。

更に測温素子の設定位置は引抜方向に限らず、鋳型３の
幅方向または厚み方向に離隔させて測温素子を設けても
よい。但し、鋳型温度の引抜方向測定位置としては、凝
固殻破断を検出して操業条件を変更し、これによりブレ
ークアウトを未然に防止できる時間的に余裕のある位置
にするのが好ましい。

〔効果〕

第４図は、丸鋳片連続鋳造機の内ｉ￥：　　１Ｂ７ｍ＋
＊。

長さ：　　９００ｍｍの鋳型銅板に、円周方向１２０　
”ピッチの３方向で鋳型上端より２００．３００．４０
０ｍｍの各位置に測温素子１１．１２．１３を内壁面か
ら５１−の深さに埋設して、引抜速度２．０ｍ／分で本
発明を実施し、その間凝固殻が破断しなかった場合の約
６分間の結果をまとめた図であり、本発明の予知精度に
ついて示したものである。図中（ａ）は引抜速度、（ｂ
）は鋳型温度、（Ｃ１はＴａについての（Ｔ−〒）及び
（Ｔ−Ｔ）／σ、（ｄ＋は間じ（ＴａについてのＪＴ／
ｄｔの各推移を夫々示している。

ここでｄＴ／ｄＬにより判定する場合１．つまり従来方
法による場合にはしきい値の５℃／秒を６分間の間に８
回も超え、誤警報を発し、また、（Ｔ−Ｔ）により判定
する場合、つまり従来方法による場合にはしきい値の１
６℃を２回超えて誤Ｍ報を発した。これに対して本発明
による場合にはに１が５　（℃）のときに誤警報を１回
も発することがなく、前述のパウダの不均一流入等が発
生してもこれに影壓を受けずに凝固殻破断の検出、即ち
ブレークアウト予知が可能である。、 前記１２１式の大小関係においてブレークアウトを予知
する場合であっても、例えば第５図に示すように場面変
動或いは引抜速度の変化によって鋳型温度が変化すると
きには、Ｔａ、Ｔｂにおける（Ｔ−Ｔ）／σの値が夫々
１Ｏ１３，７，７となり、何れもに１　（＝５）より大
きくなって誤警報が出る。ところがこのような場合でも
前記（６）式における大小関係にて比較すれば、警報を
出力しない。

従って、鋳型内の場面変動、引抜速度の大きさ、パウダ
の不均一流入、鋳型と鋳片との接触面ＩＩｉ変化等によ
り鋳型温度が変化してもそれにに９を受けずにブレーク
アウトを確実に予知できる。

第６図は本発明によりブレークアウトを予知した場合の
鋳型温度Ｔａ、　Ｔｂ、　Ｔｃを他の操業条件と共にま
とめた図であり、（ａＪは引抜速度と鋳型内湯面レベル
の推移、また（ｂｌは鋳型温度Ｔａ、　Ｔｂ、　丁ｃの
推移を示している。この場合には第４図の場合と予知精
度を変更して、具体的にはに、を７としてしきい値を高
くして実施しており、この場合もパウダの不均一流入等
があって鋳型温度が変化しても誤警報を発することがな
く、実際に凝固殻が破断して鋳型温度が変化したときに
のみＷ報を発した。

この警報により一旦引抜速度を停止し、凝固殻が＠断し
た部分を鋳型内で長時間冷却して凝固殻をより厚くして
、つまりブレークアウトが発生しない状態にして再び引
抜を開始した。

鋳造終了後、その部分を検査すると溶鋼の漏出部がみら
れ、ブレークアウトを精度よ（予知できることを確認し
た。

また、ブレークアウトの警報を発した時間付近での鋳型
温度のピークの熱電対検出時間差と熱電対間の離隔距離
とから凝固殻破断部の降下速度を求めてみると引抜速度
２ｒｎ　７分よりも遅く、１ｍ／分である。この速度で
破断部が移動していくと仮定すると、ブレークアウトが
発生する約４２秒前にブレークアラ１−の予知がなされ
たことになり、より速い引抜速度３’、　５　ｍ　／分
で連続鋳造する場合にも約２４秒前にブレークアラ１〜
を予知でき、時間的余裕をもって凝固殻破断に対処でき
、ブレークアラ１を確実に防止できる。

また、本発明はヨリ温稟子を鋳型の上下方向に２個以上
設ける場合には、次のようにすると更に確実にブレーク
アウトを予知できる。

鋳型の上下方向に複数設けた温度素子夫々にて凝固殻破
断部が時間差をもって検出されるとき、その移行時間ｔ
ｌｌ　（秒）は下記（６）式にて表わされることが一般
に知られている。

但し、Ｌ二上下方向に離隔した側温素子間距離ａ；定数
（０，５〜０．９） ｖｃ；引抜速度（ｍ／分） したがって、各測温素子からの信号を処理する各比較器
１９．２９．３９．４９．５９．６９の出側にタイマ機
能を有する演Ｗ、器を設け、１測の測温素子に関する比
較器から凝固殻破断の検出信号（前記異常発生信号の出
力条件にて出力され、異常発生信号とは異なる信号）を
入力し、それからＬＢ秒程度経たのちにその直下の測温
素子に関する比較器から同様の凝固殻破断の検出信号を
入力するとブレークアウトと予知し、これによりｉ報を
発し、また制御装置へ異常発生信号を出力する。これに
より、より確実にブレークアウトを予知できる。

以上詳述した如く本発明は、連続鋳造用鋳型の複数位置
の鋳型温度を１ｌｌｌ＋定し、その測定時点での鋳型温
度及びそれ以前の所定期間での平均鋳型温度の鋳型温度
差と前記所定期間での鋳型温度の標準偏差にて補正した
第１のしきい値との大小比較、前記鋳型温度差と所定の
第２のしきい値との大小比較及び２点間、の鋳型温度差
の時間変化率と所定の第３のしきい値との大小比較を行
うので、鋳型内の湯面変動、引抜速度の大きさ、パウダ
の不均一流入、鋳型と鋳片との接触面積変化等により鋳
型温度が変化してもそれに影１を受けずにブレークアウ
トを確実に予知でき、信頼性の向上を図れ、また従来で
は誤警報により操業条件を変更してこのために鋳片品質
が低下していたのを防止できる等優れたダＪ果を奏する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す模式図、第２図は鋳型
温度変化の周期の説明図、第３図は本発明の標準偏差、
平均温度を算出する期間の説明図、第４．５．６図は本
発明の詳細な説明図、第７゜８図は従来技術の問題点の
説明図である。 ３・・・鋳型　４・・・鋳片　１１．１２．１３・・・
測温素子＋５．２５．３５．４５．５５．６５・・・減
算器　１６．２６．３Ｇ・・・・Ｖ均温度算出回路　１
７．２７．３７・・・標準偏差算出回路　１８．２８．
３８・・・積Ｗ器　１９．２９．３９．．１９．５９゜
６９・・・比較器　５０．　ＧＯ，７０・・・微分回１
ｉ’３　４１・・・警報器特　許　出願人　　住友金属
工業株式会社代理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫
算　５　日 喝 叢　２　口 時　間 茶　３　図 ＋１２３４５ ８４１　　閉　（分） 品６　　口 吟　開端） ４　間Ｃ分） ＶＴ　　藺（分） ′！ｊ　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、連続鋳造用鋳型の複数の位置夫々で鋳型温度を測定
   し、その測定時点近傍での測定時点より前の所定期間に
   おける鋳型温度の標準偏差及び平均温度を各位置毎に算
   出し、前記測定時点での鋳型温度と算出した平均温度と
   の差を求め、この鋳型温度差と標準偏差に比例する第１
   のしきい値との大小比較、前記鋳型温度差と所定の第２
   のしきい値との大小比較及び前記複数の位置の内の任意
   の２点間における鋳型温度差の単位時間当たりの変化率
   と所定の第３のしきい値との大小比較を行うことにより
   ブレークアウトを予知することを特徴とする連続鋳造に
   おけるブレークアウト予知方法。