JPH0957413A - 連続鋳造における鋳片の割れ性ブレークアウト防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】鋳片の不均一凝固の状況を定量化に捉えて、鋳
片の割れ性ブレークアウトの防止を図る。 【解決手段】連続鋳造用鋳型の鋳片厚み方向に臨ませて
設置したレーザー距離計４によって鋳片Ｍの厚み方向表
面のプロフィールを連続的に測定する。鋳造速度および
オシレーション周期から、オシレーションマーク発生周
期を特定し、このオシレーションマーク発生周期ごと、
凸部の平均値からオシレーション凹部の平均値を減算し
て得られる平均値偏差における、所定の鋳込長さ範囲内
の最大値をデプレッション深さＤＰmax とし、このデプ
レッション深さＤＰmax が基準値より大きいか否かによ
り、鋳片の割れ性ブレークアウトの発生の虞れの有無を
判断し、虞れがある場合には、操業条件の変更を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造における
鋳片の割れ性ブレークアウトの防止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造中において、鋳片に不均一凝固
が発生してシェル厚が部分的に薄くなった部分にシェル
強度を超える応力が加わった場合には、割れきずや割れ
性ブレークアウトが発生する。

【０００３】かかる事態が発生すると、後の工程できず
を手入れせねばならないエネルギーロスを招き、かつ歩
留りが低下し、さらに、ブレークアウトが発生した場合
には、設備の破壊が生じ、そのため長時間操業停止を強
いられてしまうという問題がある。

【０００４】そこで、鋳片の割れ性ブレークアウトを防
止する方法または手段として、従来からいくつかの提案
がなされている。たとえば、（ア）特開昭５６−９５４
６１号公報においては、連続鋳造用鋳型の幅方向に、密
な間隔で、鋳型温度検出素子を配設し、これらの鋳型温
度検出素子によって検出する鋳型温度によって鋳片の表
面割れ発生および凝固シェルの破断あるいはブレークア
ウトの発生を予知する方法が開示されている。

【０００５】また、本出願人は、（イ）特開平１−２１
０１６０号公報において、連続鋳造用鋳型の鋳型温度と
鋳型直下の鋳片表面温度とを幅方向の複数点で経時的に
測定して、それらの測温値を用いて縦割れ疵、または縦
割れ性ブレークアウトの発生を予知するという方法を、
さらに（ウ）特開平４−１６２９４９号公報において、
連続鋳造用鋳型直下における鋳片の表面形状および表面
温度を測定してそれらの分布を求め、これらの結果に基
づいて縦割れ疵の発生または縦割れ性ブレークアウトの
発生を予知する方法に改良を加えたものをそれぞれ開示
している。

【０００６】その他、これらの方法を組み合わせた方法
も行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
には、それぞれ次の問題点がある。 （ア）特開昭５６−９５４６１号公報に開示されている
方法の場合、局部的な抜熱不良を見つけるのに、多くの
測温点、測温素子が必要である。このため、測温点やそ
の素子の保守に非常に手間がかかるものであった。

【０００８】また、（イ）特開平１−２１０１６０号公
報に開示されている技術の場合、鋳型の直下で鋳片の温
度測定を行っている。したがって、鋳型の下におけるス
プレー水、蒸気の影響および鋳型表面のパウダーフィル
ムの影響を受けて、測定精度が高くないものであった。

【０００９】さらに、（ウ）特開平４−１６２９４９号
公報に開示されている技術の場合、鋳片形状の測定をも
行っていることから、広い範囲の平均的な変位量（バル
ジング）が判るため、シェルの薄さと溶鋼静圧との関係
において、割れの発生を予知することに対しては有効で
あるものの、鋳片の不均一凝固と相関関係の深い微小な
鋳片表面の凹凸までは判らないため、それに伴う割れの
発生を予知することは困難であった。

【００１０】したがって、上記従来方法においては、割
れきずおよび割れ性ブレークアウトの発生をある程度検
知・予知することはできるものの、その割れきずおよび
ブレークアウト発生の要因となる鋳片の不均一凝固状況
を直接的かつ定量的にとらえて操業条件の適性化を図る
ことはできないため、割れきずおよびブレークアウトの
予知精度は満足できるものではなかった。

【００１１】一方、近年では、鋳型をオシレーション
（上下振動）させることが行われており、これに伴うオ
シレーションマークと関連させて、パウダーを巻き込ん
だ欠陥や割れ欠陥に代表される表面品質を評価する方法
が、特開平６−３０４７２５号公報に開示されている。

【００１２】この方法は、連続鋳造中に、鋳片幅方向の
少なくとも１点以上で、レーザー距離計などを用いて鋳
造方向に連続してオシレーションマークの信号を検出
し、この信号を周波数解析して得られたパワースペクト
ルにおいて、鋳型のオシレーションサイクルの周波数に
おけるパワースペクトル値と、他の周波数におけるパワ
ースペクトル値を比較することにより、鋳片の表面品質
を評価するものである。

【００１３】また、異常検出には、前記パワースペクト
ルのパターンと、予め用意した定常状態におけるパワー
スペクトルのパターンとを比較するものである。このパ
ワースペクトルのパターンの比較に際しては、湯面レベ
ル、ピンチロールの回転速度、オシレーションサイクル
などのパワースペクトルのパターンと比較することも開
示している。

【００１４】この方法では、表面欠陥をオシレーション
マークに関連させた点で注目され、特にオシレーション
マークの深さの平均値、最大値、最小値、分布等を求め
る点に注目される。

【００１５】同発明の主眼は、オシレーションマークの
ピッチの均一性が確保されているか否かに基づいて、表
面品質を評価しようとするものであり、オシレーション
マークの深さの平均値、最大値、最小値、分布等は、そ
の後における表面手入れの要、不要のための判断の基準
とするものであり、これによって、従来、オフラインで
オシレーションマークのピッチの均一性を評価していた
のに対して、オンラインで評価できるようになったとす
るものである。

【００１６】しかし、この方法では、鋳片または設備の
異常の有無は判断できるとしても、鋳片自体に割れ性ブ
レークアウトが発生する虞れがあるか否かを判断できな
い。

【００１７】また、オシレーションマークの深さが仮に
深かったとしても、その凝固段階におけるシェルの厚み
が厚い場合には、割れ性ブレークアウトには到らないか
つ到る危険性が少ないので、これに基づいて直ちに操業
条件を変更することは、他の制御系を無用に混乱させる
結果となり、適切ではない。

【００１８】さらに、前記方法のように、鋳片の幅方向
の面についてオシレーションマークを検出するもので
は、ピンチロールによりオシレーションマーク部分が潰
れてしまい、明確な特徴が現れず、次述する本発明のよ
うに、オシレーションマーク部分の特徴を集中的に抽出
して割れ性ブレークアウトを判断する場合には、全く適
していない。

【００１９】したがって、本発明は、オシレーションマ
ーク部分を明確に捉え、そのオシレーションマーク部分
の特徴を集中的に抽出して割れ性ブレークアウトを適確
に判断することを課題とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は、次記の構成を採るものである。すなわち、連続鋳
造における鋳片の割れ性ブレークアウトを防止するにあ
たり、鋳型以降の位置において、鋳片の厚み面に臨ませ
て設置したレーザー距離計によって、鋳片の厚み面のプ
ロフィールを連続的に検出し、鋳造速度およびオシレー
ション周期から、前記プロフィールにおけるオシレーシ
ョンマーク発生周期を求め、次記の（１）および（２）
のうち少なくとも一方の条件を満たすとき、鋳片の割れ
性ブレークアウトの発生の虞れありとして、操業条件の
変更を行うことを特徴とする連続鋳造における鋳片の割
れ性ブレークアウト防止方法。 （１）前記オシレーションマーク発生周期ごと、凸部の
平均値からオシレーション凹部の平均値を減算して得ら
れる平均値偏差における、所定の鋳込長さ範囲内の最大
値をデプレッション深さＤＰmax とし、このデプレッシ
ョン深さＤＰmax が基準値より大きいとき、（２）ある
鋳込方向長さ範囲における前記デプレッション深さＤＰ
max と、前記鋳込長さ範囲における操業条件から導出さ
れる推定シェル厚みＤとが、次記Ｑ式を満たすとき、 均一度＝（Ｄ−α×ＤＰmax ）／Ｄ≦基準値 …（Ｑ） ここに、αは鋳片凹み指数であり、主に鋼種により決定
される。

【００２１】本発明では、割れ性ブレークアウトを防止
するものである。このためには、鋳片の不均一凝固を適
確に定量的に把握する必要がある。

【００２２】そこで、本発明では、鋳型以降の適宜の位
置において、鋳片の厚み面に臨ませてレーザー距離計を
設置する。このレーザー距離計により、たとえば鋳片の
稜から厚み面の中心線側に１０〜５０mm、より好適には
１０〜３０mmの範囲内で離間した所定線上の（表面）プ
ロフィールを連続的に検出する。

【００２３】前述のように、鋳片の幅方向の面について
オシレーションマークを検出するものでは、ピンチロー
ルによりオシレーションマーク部分が潰れてしまい、明
確な特徴が現れないので、本発明では、ピンチロールの
影響がなく、かつスケールの付着が少ない鋳片の厚み面
をターゲットとする。したがって、鋳片の表面プロフィ
ールを適確に抽出できる。

【００２４】鋳造速度およびオシレーション周期から、
前記プロフィールにおけるオシレーションマーク発生周
期を求めることができる。前記プロフィール自体から、
オシレーションマーク部分を特定することも不可能では
ないが、その特定の演算処理に多大な手間を要し、かつ
誤差を生じる可能性があるので得策ではない。

【００２５】鋳片の割れ性ブレークアウトの発生の虞れ
ありとして、操業条件の変更を行うことの具体例につい
ては、次に詳述する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により具体的に説明する。図１は本発明に係る連続鋳造
装置の概略構成図、図２は鋳片Ｍの厚み面の（表面）プ
ロフィールを測定している状態の概要図である。タンデ
ィッシュから注湯された溶鋼は、オシレーション操作を
伴う鋳型１により凝固が図られながら、ロール２にガイ
ドされながらピンチロール３、３…群により引き抜か
れ、所定の寸法のスラブとして切断される前に、レーザ
ー距離計４が、鋳片Ｍの厚み面を睨んで設置されてい
る。

【００２７】レーザー距離計４からのレーザの投射光Ｌ
は、たとえば鋳片の稜から厚み面の中心線側に１０〜３
０mmの範囲内で離間した所定線上をターゲットとして投
射され、反射光に基づいて、前記線上のプロフィールを
連続的に検出する。

【００２８】この場合、レーザー距離計４は鋳片Ｍの直
近に設置されるため、鋳片Ｍからの熱の影響を受けやす
い。そこで、本実施形態においては、輻射熱対策とし
て、レーザー距離計４と鋳片Ｍとの間に防熱板５を設け
ている。

【００２９】オシレーション鋳型１を用いる場合、鋳片
Ｍの表面には、鋳造速度とオシレーション周期とによっ
て決まる周期でオシレーションマークと呼ばれる凹みが
現れる。

【００３０】鋳型１から引き抜かれた鋳片Ｍの凝固過程
における不均一凝固は、前記オシレーションマークが深
く成長したデプレッションの谷部に沿って発生しやす
い。したがって、オシレーションマーク部分を抽出しな
がら、これが深く成長したデプレッションの谷部を定量
化させることにより、不均一凝固およびその程度を把握
することができ、もって鋳片の割れ性ブレークアウトの
発生の虞れがあるか否かを判断できる。

【００３１】そこで、レーザー距離計４からの信号を鋳
片表面プロフィール特徴量抽出計算機６に与えるととも
に、この計算機６に、鋼種、鋳造速度、オシレーション
周期、振幅、溶鋼温度ΔＴ、冷却パターンなどの鋳込情
報・操業情報をリアルタイムに与える。

【００３２】なお、使用するレーザー距離計としては、
オシレーションマークの挙動を的確にとらえるために、
たとえばスポット径１mm程度、精度０．２mm程度で、か
つ鋳片の自発光と異なる波長のレーザー光を使用し、し
かもその波長域だけが透過するフィルターが備えられて
いるものを使用するのが望ましい。

【００３３】また、測定周期は、鋳造速度とオシレーシ
ョンマークの開口幅に応じて決める必要があるが、たと
えば２０msecに設定し、鋳造速度とオシレーションマー
ク周期から各オシレーション発生周期を算出し（鋳造速
度／オシレーション周期）、その区間ごとに特徴量の抽
出を行う。

【００３４】鋳片Ｍの凝固がほぼ均一の場合には、前記
プロフィールとしては、図４に示すように、オシレーシ
ョンマークの周期および深さ（通常１mm程度）が均一で
ある。しかるに、不均一な凝固が発生した場合には、図
５に示すように、オシレーションマークの周期および深
さが変化し、しかも、オシレーションマークが深く成長
したデプレッション部分がみられる。

【００３５】前述のように、このデプレッション部分に
おいて不均一凝固が発生しやすいことが知見されるの
で、そのデプレッション部の深さ（デプレッション深さ
ＤＰmax ）を不均一凝固の指標とする。

【００３６】本発明の割れ性ブレークアウトの防止方法
の具体例について、図３に示すフローチャートおよび図
６の説明図を参照しながら説明する。

【００３７】まず、レーザー距離計４により鋳片Ｍの表
面プロフィール信号を取り込むとともに、鋳込情報（操
業情報）を鋳片表面プロフィール特徴量抽出計算機６に
取り込む。

【００３８】続いて、鋳造速度およびオシレーション周
期から、オシレーションマーク発生周期を算出する。こ
のオシレーションマーク発生周期内において、各測定周
期ごと得られた測定値について大きい方の値からたとえ
ば３点を最大値として、小さい方の値からたとえば３点
を最小値として算出する。次に、鋳込方向位置を算出す
る。続いて、各オシレーションマーク発生周期内におけ
る前記の最大値と最小値との偏差（平均値偏差）を求
め、これをオシレーションマーク深さとする。について
平均値を求める。

【００３９】その後、算出した鋳込方向位置との相関か
ら、鋳込長さ範囲たとえば５００mm範囲内ごとに、前記
オシレーションマーク深さの最大値をデプレッション深
さ（ＤＰmax ）として求め、かつオシレーションマーク
深さの平均値および分散をも求める。

【００４０】さらに、次記（１）式および（２）式で表
される均一度を求める。

【００４１】

【数１】

【００４２】

【数２】

【００４３】かくして、次記の（１）および（２）のう
ち少なくとも一方の条件を満たすとき、鋳片の割れ性ブ
レークアウトの発生の虞れありとして、操業条件の変更
を行う。

【００４４】（１）前記オシレーションマーク発生周期
ごと、凸部の平均値からオシレーション凹部の平均値を
減算して得られる平均値偏差における、所定の鋳込長さ
範囲内の最大値をデプレッション深さ（ＤＰmax ）と
し、このデプレッション深さ（ＤＰmax ）が基準値より
大きいとき、（２）ある鋳込方向長さ範囲における前記
デプレッション深さＤＰmax と、前記鋳込長さ範囲にお
ける操業条件から導出される推定シェル厚みＤとが、次
記Ｑ式を満たすとき、 均一度＝（Ｄ−α×ＤＰmax ）／Ｄ≦基準値 …（Ｑ） ここに、αは鋳片凹み指数であり、鋳片表面からの凝固
と鋳片内部からの再溶解の割合であり、主に鋼種により
決定される。

【００４５】操業条件の変更は、警報を受けてオペレー
タによるほか、自動化させておくことにより行うことが
できる。前記の（１）式および（２）式の条件を満たさ
ない場合には操業条件を変更しない。変更すべき操業条
件の要素としては、主に鋳造速度、短片テーパ量、冷却
パターン、オシレーション周期である。

【００４６】デプレッション深さ（ＤＰmax ）とシェル
の凹み量（不均一凝固の指標）とは、図７に示すように
正相関を示し、逆に、デプレッション深さ（ＤＰmax ）
を捉えることが有効であることが判る。

【００４７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなとおり、本発明
によれば、オシレーションマーク部分を明確に捉え、そ
のオシレーションマーク部分の特徴を集中的に抽出して
割れ性ブレークアウトを適確に判断することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続鋳造装置の概略構成図であ
る。

【図２】鋳片の表面プロフィールの測定状態の概念図で
ある。

【図３】本発明に係る割れ防止方法の例を示すフローチ
ャートである。

【図４】正常の場合の鋳込方向位置と鋳片表面プロフィ
ールとの関係を示すグラフである。

【図５】不均一凝固に伴うデプレッションが発生した場
合における鋳込方向位置と鋳片表面プロフィールとの関
係を示すグラフである。

【図６】本発明の演算処理方法の説明用フローチャート
である。

【図７】デプレッション深さとシェル凹み量との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１…鋳型、２…ロール、３…ピンチロール、４…レーザ
ー距離計、５…防熱板、６…鋳片表面プロフィール特徴
量抽出計算機、Ｍ…鋳片。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造における鋳片の割れ性ブレークア
   ウトを防止するにあたり、 鋳型以降の位置において、鋳片の厚み面に臨ませて設置
   したレーザー距離計によって、鋳片の厚み面のプロフィ
   ールを連続的に検出し、 鋳造速度およびオシレーション周期から、前記プロフィ
   ールにおけるオシレーションマーク発生周期を求め、 次記の（１）および（２）のうち少なくとも一方の条件
   を満たすとき、鋳片の割れ性ブレークアウトの発生の虞
   れありとして、操業条件の変更を行うことを特徴とする
   連続鋳造における鋳片の割れ性ブレークアウト防止方
   法。 （１）前記オシレーションマーク発生周期ごと、凸部の
   平均値からオシレーション凹部の平均値を減算して得ら
   れる平均値偏差における、所定の鋳込長さ範囲内の最大
   値をデプレッション深さＤＰmax とし、このデプレッシ
   ョン深さＤＰmax が基準値より大きいとき、 （２）ある鋳込方向長さ範囲における前記デプレッショ
   ン深さＤＰmax と、前記鋳込長さ範囲における操業条件
   から導出される推定シェル厚みＤとが、次記Ｑ式を満た
   すとき、 均一度＝（Ｄ−α×ＤＰmax ）／Ｄ≦基準値 …（Ｑ） ここに、αは鋳片凹み指数であり、主に鋼種により決定
   される。