JPH02241665A - スラグ流出検知方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融金属容器から流出する溶融金属流中にス
ラグが混入していることを迅速且つ的確に検知するため
のスラグ流出検知方法及びその装置に関し、特に連続鋳
造におけるし一ドルからタンデイツシュへのスラグの流
入の防止及び転炉からレードルへのスラグ流出の防止等
に有効なスラグ流出検知方法及びその装置に関する。

〔従来の技術及びその課題〕

たとえば、鋼の連続鋳造に際して、レードルからタンデ
イツシュへのスラグの流入を防止することは鋳片の品質
保証のために極めて重要である。

スラグは通常はし一ドル内の溶鋼上に浮遊しており、レ
ードルからタンデイツシュへの溶鋼の出鋼末期に溶鋼と
共に流出する。従って、スラグの流出を迅速に検知し、
これによってレードルからタンデイツシュへのスラグを
伴う溶鋼の流出を停止させることは、連続鋳造における
重要な管理項目になっている。

従来のスラグ流出検知方法、装置として、最も簡便なも
のとしては作業員による目視が挙げられる。これは、レ
ードルからの出鋼末期にレードルをタンデイツシュから
相対的に上昇させてし一ドルとタンデイツシュとの間に
目視のためのスペースを作り、このスペースから作業員
が溶鋼流を目視してスラグの流出を監視するものである
。しかし、近年の連続鋳造においては、レードルとタン
デイツシュとの間の溶融金属流を酸化防止の目的から不
活性ガス等でシールドすることが一般的であり、上述の
ような手法ではこの不活性ガスのシールドが破られるこ
とになって溶鋼の酸化による鋳片の品質低下を招来する
。

また、タンデイツシュあるいはし一ドルのノズルの振動
を測定し、溶鋼とスラグとの粘度、密度の差に起因する
振幅変化からスラグの溶鋼中への流入を検知する手法が
知られている。しかし、この手法では、クレーンあるい
は建屋の振動によるノイズが影響するため、精度面での
問題がある。

タンデイツシュあるいはレードルのノズルに検出コイル
を取付け、溶鋼とスラグとの電気型導度の違いに基づい
てスラグの流出を検出する手法も知られている。しかし
この手法では、ノズル内面への溶融金属の凝固、フラッ
クスとして使用されるアルミナの付着等により検出感度
が低下し、また空気がノズル内を通過した場合にスラグ
と識別することが困難であるという問題がある。

また、タンデイツシュ内の溶鋼表面を撮像装置により監
視する手法も提案されているが、鋳込み末期には前回の
チャージのスラグが浮上しているため、これと新たにし
一ドルからタンデイツシュへ流出したスラグとの区別が
困難になるという問題が生じるのみならず、タンデイツ
シュへ流入した後のスラグを検知することになるため、
実際上は検知遅れとなり、また自動化が困難であるとい
う問題もある。

このような観点から近年では、たとえば特公昭５９−２
６３８３号公報に見られる如く、レードルから流出する
ｉ８鋼を光学的に監視し、溶鋼とスラグとの輝度差から
スラグの流出を検知する手法が提案されている。しかし
、レードルからの出鋼状況は第５図に示す如く、スライ
ディングノズル３下において溶鋼流５の周囲に極めて不
規則にスプラッシュ１５を発生する。このため、第５図
に参照符号２０にて示す円内の溶鋼流を光学的に撮像し
た場合の放射エネルギー分布を第６図に示す如く、高精
度の検知は不可能である。

本発明はこのような従来の手法が有する問題点に鑑みて
なされたものであり、溶融金属スプラッシュ、スライデ
ィングノズルの損耗等により生じる溶鋼流の乱れ等の外
乱に影響されることなく、また溶融金属流に対するシー
ルを破壊することもなく、的確且つ迅速に溶融金属の状
況を把握出来、スラグの流出を高精度にて検知可能なス
ラグ流出検知方法及びその装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、端的には容器内に殆どスラグのみしか残っ
ていない溶融金属流出の末期において容器底部付近の開
口から流出する溶融金属の流速と、スラグ流出に変わっ
てしまった場合とで異なることに着目し、溶融金属の流
出速度を測定することにより、スラグの流出のタイミン
グを検知するようにしている。

〔作用〕 本発明では、溶融金属が殆ど流出してスラグのみが残っ
ている容器から溶融金属が流出する際の溶融金属の速度
とスラグ流出時のスラグ流速との差が検出され、これに
基づいて溶融金属流へのスラグの流入が検知される。

〔発明の原理〕

以下、本発明の原理ついて図面の簡単な説明する。

まず、本発明がその基本原理とするトリチェリ（Ｔｏｒ
ｒｉｃｅｌｌｉ）の定理について説明する。

第１図に示す如く、水槽５１に液体５２を満たし、水槽
５１の底部付近に開口された小孔５３から液体５２を流
出させる場合、水槽５１内の液体５２の流線はほぼ矢符
付きの線にて示す如（になる。この場合の液体５２の流
線は厳密には定常流とは言えないが、小孔５３の大きさ
が充分に小さい場合には液面が降下する速度は０と見做
すことが可能である。ここで、第１図において水槽５１
の底部付近の小孔５３の位置Ｂ点から流出する液体５２
の速度をＶとする。

また液面の位置をＡ点とすると、Ａ、Ｂ両点において圧
力はいずれも大気圧Ｐｏである。

Ｂ点のＡ点からの深さをｈとすれば、ベルヌーイ（Ｂｅ
ｒｎｏｕｌｌ　ｉ）の定理により下記（１）式が成立す
る。

Ｐｏ＋Ｐｇｈ−Ｐｏ＋’Ａｐｖ２−（１１但し、ρ：液
体の密度 ｇ：重力加速度 従って下記（２）式が成立する。

ｖ−Ｖ２ｇｈ　　　　・＋２＋ これをトリチェリの定理という。

ところで、連続鋳造に使用されるし一ドルからタンデイ
ツシュへの溶融金属流の末期においては、レードル内に
存在するのはほとんどスラグのみであり、従って、（１
）式中の「ρｇｈＪのρはスラグの密度であり、「〃ρ
ｖ２」のρは溶融金属の密度である。

第２図（ａｌはレードル１からノズル３を通じ溶融金属
、ここでは溶８２が殆ど流出した状態を示している。通
常、連続鋳造に使用されるレードルは直径が約３ｍであ
り、これに対してノズルの直径は１００ｆｉで程度ある
ため、上述のベルヌーイの定理における液面の降下速度
は無視することが可能であるという仮定は成立する。

溶鋼２とスラグ８との密度は、溶鋼２の密度が約７．２
に対しスラグ８のそれは２．５程度であるため、約３倍
程度溶鋼が大である。このため、第２図ｆａｔの状態に
おいては、２ｍを溶融金属の密度。

ρＳをスラグの密度とすると＋１＋式からρＳ　ｇｈ＋
１ｌｌｌＡｐＩＩＩ　ｖ２となり、前述の如く ρｍ＝３ρＳ とすると、 ρｓｇｈ＝％３ρＳ　ｖ２ また、シードル１内に溶鋼２が全くなくなってスラグ８
がノズル３から流出する際の状況を示す第２図中）の状
態におけるスラグ８の吐出速度■に関しては、 ρｓ　ｇｈ＝％ρｓ　ｖ” ；、ｖ’−７２ｇｈ が成立する。

従って、溶鋼流からスラグ流に変化する際に流速が７３
倍に変化するため、レードル１からの溶鋼２の流出速度
を測定することにより、スラグの流出を検知することが
可能である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明のスラグ流出検知装置について詳述する。

第３図は上述の如き原理、即ち本発明方法に基づく本発
明装置の構成を示す模式図である。

第３図において、１，２，３．８はそれぞれ上述の如く
し一ドル、溶鋼、ノズル（スライディングノズル）、ス
ラグである。

また、４はタンデイツシュであり、レードル１からスラ
イディングノズル３を介してン容鋼２が？容鋼流５とし
て供給される。実際の連続鋳造においては、このタンデ
イツシュ４から更にキャスティングモールドへ溶鋼が連
続的に供給されることにより、鋳片が連続的に鋳造され
る。

なお、７はシール材であり、ノズル３とタンデイツシュ
４との間で溶鋼流５が空気に触れて酸化することを防止
するために設けられている。具体的には、シール材７中
にたとえばアルゴン等の不活性ガスを封入してノズル３
とタンデイツシュ４との間において溶鋼流５を空気から
シールしている。

シール材７の一部には窓９０が開口されていて、この窓
９０を介して溶鋼流５に臨むように速度計９が設置され
ている。この速度計９は、具体的にはたとえばレーザド
ツプラ方式の非接触速度計等が適当である。

１０は信号処理装置である。この信号処理装置１０には
上述の速度計９による検出信号が与えられ、これに基づ
いて前述の原理に従ってスラグ流出の検知を行う他、前
述のスライディングノズル３の開度を示ず信号も与えら
れており、更に信号処理装置１０からスライディングノ
ズル３の開度を制御ｎするための制御信号が与えられて
いる。

第し図は本発明方法に基づくレードル１からタンデイツ
シュ４への）容鋼流５またはスラグ８の流出速度の実測
結果を示すグラフである。

このグラフに示されてい結果は、溶鋼流５の流速■に対
してスラグが流出した場合には約１．７倍の流速Ｖ′が
測定されている。従って、通常の溶鋼流５の流速Ｖが速
度計９により測定されている状態からその約１．７倍の
測定値が検出される直前に信号処理装置１０からスライ
ディングノズル３へノズル開度をＯとするように制御信
号を与えるようにすれば、レードル１からタンデイツシ
ュ４へのスラグ流出が回避される。

なお、上記実施例では速度計９として非接触式の速度計
を使用するようにしているが、他にたとえば電磁流量計
をスライディングノズル３の上端寄りの位置に取付けて
溶鋼２の平均流量を測定し、その速度成分の変化を検出
することによりスラグの流出を検知する構成等も勿論可
能である。

また上記実施例では主として綱の連続鋳造に本発明を適
用する場合について説明したが、他の溶融金属の他の処
理にも適用可能であることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るスラグ流出検知方法及びそ
の装置では、速度計を１基備えるのみの簡便な構成及び
信号処理装置においては速度計から与えられる速度の測
定値の信号の変化を監視するのみの簡易なロジックにて
スプラッシュの影響を受けず、また外部の種々の振動の
影響、ノズル内面への溶融金属の凝固あるいはアルミナ
の付着等も生ぜず、更には検知遅れあるいはシール破壊
等も惹起することなく、スラグ流出を迅速且つ正確に検
知することが可能になる。従って、金属製品の品質向上
あるいは歩留り向上に多大の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するためのトリチェリの定
理の説明図、第２図ｆａ１．　（ｂｌはレードルからタ
ンデイツシュへの溶鋼の流出状況を示す模式図、第３図
は本発明装置の構成を示す模式図、第４図は本発明によ
るスラグ流出のタイミングを示す速度計の測定値のグラ
フ、第５図及び第６図は従来技術の説明図である。 １・・・レードル　　２・・・溶鋼　　３・・・スライ
ディングノズル　　４・・・タンデイツシュ　　５・・
・溶鋼流　　８・・・スラグ　　９・・・速度計　　１
０・・・信号処理装置 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ｐ。 ｐｏ 弔 図 弔 図 約１００φ 弔 図（ａ） 弔 図（ｂ） 弔 図 第 図 弔 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶融金属とその上に浮遊するスラグとを収容した容
   器底部付近の開口から流出する溶融金属流中にスラグが
   含まれていることを検知する方法において、 前記容器からの流出物の流速が √（ρｍ／ρｓ） 但し、ρｍ：溶融金属密度 ρｓ：スラグ密度 倍に増加した場合にスラグが流出したと検知することを
   特徴とするスラグ流出検知方法。 ２、溶融金属とその上に浮遊するスラグとを収容した容
   器底部付近の開口から流出する溶融金属流中にスラグが
   含まれていることを検知する装置において、 前記容器からの流出物の流速を測定する速 度検出手段と、 該速度検出手段による検出値が √（ρｍ／ρｓ） 但し、ρｍ：溶融金属密度 ρｓ：スラグ密度 倍に増加したことを検出する比較手段と、 該比較手段による比較結果に基づいて前記 容器からのスラグの流出を検知する手段と を備えたことを特徴とするスラグ流出検知 装置。