JPS619966A

JPS619966A - 取鍋残溶鋼量の推定方法

Info

Publication number: JPS619966A
Application number: JP13272084A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Marutani; 丸谷　睦; Shoichi Hiwasa; 章一日和佐
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1984-06-27
Filing date: 1984-06-27
Publication date: 1986-01-17
Also published as: JPS6257427B2

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】この発明は鋼の連続鋳造に使用される取鍋の如く、底部
に溶鋼流出口を設けた取鍋内の溶鋼残量を推定する方法
に関するものである。

一般に鋼の連続鋳造においては、第１図に示すように取
ｌ１１１の底部に設けられた溶鋼流出口２にスライディ
ングゲート３およびロングノズル４を取付けておき、取
鍋内の溶鋼５を、前記スライディングゲート３およびロ
ングノズル４を経てタンディツシュ６に注入し、さらに
タンディツシュ６内の溶鋼をモールド７に注入して鋳込
み、鋳片８とするのが通常である。

上述のような鋼の連続鋳造においては、取鍋１内の溶鋼
がなくなれば、別の取鍋と交換して連続鋳造を継続する
。しかるに取鍋１内の溶鋼５の湯面にはスラグ９が存在
し、取鍋内溶鋼の流出末期にはスラブも流出を開始する
から、取鍋内の溶鋼が完全になくなってからスライディ
ングゲート３を閉じれば、取鍋内のスラグ９もタンディ
ツシュ６内に流入してモールド７を通じ鋳片８内に侵入
し、鋳片の内部欠陥の原因となるおそれがある。

ぞこで従来一般には取鍋内の溶鋼残量が少なくなったこ
とを操作員が経験的に判別してスライディングゲート３
を閉じることにより取鍋内スラグの流出を防ぐことが行
なわれていた。しかしながら実際には取鍋内の溶鋼量は
目視し得ないから、取鍋中の溶鋼が少なくなったことは
、現実には取鍋内のスラグ９がロングノズル４を通じて
タンディジツユ６内に侵入し始めた時点以降でなければ
判断できない。そのため上述のような経験に頼った操業
においては、スラグがタンディツシュ６内に流入して結
果的に鋳片の内部欠陥をもたらすことを殆んど避は得な
かったのが実情である。さらに実際の取鍋内においては
溶鋼とスラグとが完全に分離しているわけではなく、あ
る程度混合状態にあるから、鋳片の品質を良好に保つた
めには、取鍋サイズや品質要求に応じて１〜２０トン程
度の範囲で溶鋼を取鍋中に残したままスライディングゲ
ートを閉じる必要がある。

そこで従来から何らかのデータに基いて取鍋内の溶鋼残
量を推定し、その推定した溶鋼残留量に基いてスライデ
ィングゲートを閉じる方法が考えられており、またその
方法を実施するために取鍋内溶鋼残留量を推定する方法
が従来からいくつか提案されている。しかしながら従来
提案されている取鍋的溶鋼残量推定方法は、いずれも精
度が低く、実用化するには不充分なものであった。

すなわち従来の取鍋的溶鋼残量推定方法としては、先ず
第１には、溶鋼精錬工程における溶鋼の取鍋ごとの生産
量の推定値を基準とし、実績鋳造量を差し引いて取鍋内
の溶鋼残量を算出する方法が提案されているが、この場
合、実際には精錬工程での溶鋼生産急のばらつきが大き
いため、取鍋自溶ｔｊ４Ｉｌ推定値の精度も低くならざ
るを得ない。

また第２の方法として、クレーン秤量器により取鍋を秤
量し、空の状態での取鍋重量を差し引いて取鍋内の初期
溶鋼量を算出し、その量から実績鋳造量を差し引いて取
鍋内溶鋼残量を推定する方法がある。しかながら取鍋内
には溶鋼のほか相当量のスラグが存在し、そのためこの
方法の場合スラグの分だけ誤差が生じる。またスラグ量
を推定してその分を差し引くことも考えられるが、スラ
グ層は操業上のばらつきが大きく、正確な推定は困ｉｔ
である。

第３の方法としては、第２図に示すように取鍋１の上方
に距離センサ１０を設置して溶鋼５の湯面レベル１１を
検出し、溶＃ｌ量を算出する方法がある。しかしながら
溶鋼５の上面にはスラグ９が存在するため、この方法の
場合湯面レベル１１を正しく検出できないことが多い。

また仮にスラグ層を透過できるようなｉｉ磁波を距離セ
ンサ１０に用いて場面レベル１１を正しく検出できたと
しても、取！ｉ！！耐火物の溶損の影響によって溶鋼量
の推定精度が低下する。すなわち取鍋耐大物の溶損が進
行すれば取鍋内容積が大きくなって、同じ場面レベルで
も溶ＩＩＩが大きくなり、したがって実際の溶鋼量との
誤差が大きくなる。

以上のように従来の取鍋的溶鋼残量推定方法はいずれも
実際の溶鋼量に対する誤差が大きく、そのため従来の推
定方法を用いてスライディングゲートの閉止タイミング
をとる場合には、安全サイドを見積って冬目の残留量で
スライディングゲートを閉じざるを得す、したがってス
クラップとなる量が多く、コスト高となる問題があった
。

この発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、取鍋内
のスラグの量や取鍋耐大物の溶損量に無関係に取鍋内の
溶鋼量を高精度で推定する方法を提供することを目的と
するものである。

すなわちこの発明の方法は、底部に溶鋼流出口が設けら
れた取鍋内の溶鋼残量を推定するにあたり、取鍋の相対
する壁面の耐火物に励磁コイルおよび磁界検出コイルを
対向配置しておき、励磁コイルから誘起される磁界の強
度を検出コイルで測定して、取鍋内溶鋼の流出過程にお
ける誘起磁界強度の少なくとも２つの変化点を検出し、
それらの変化点のうち第１の変化点から第２の変化点ま
での取鍋内溶鋼流出量を測定もしくは演算により求める
とともに第２の変化点における残鋼量を求め、その求め
られた流出量および残鋼量から第１の変化点における溶
＃ｌＩを定めておき、次回の測定時においては前記第１
の変化点を検知してその第１の変化点における前記溶鋼
口を基準として取鍋自溶銅銭−を推定することを特徴と
するものである。このように取鍋の壁面に配置した励磁
コイルの誘起磁界をその励磁コイルに対し対向配置した
検出コイルで測定して誘起磁界の変化点を検知し、その
変化点を基準位置として溶鋼残量を推定すれば、その変
化点はスラグの存在、スラグの量にほとんど影響を受け
ないため、スラグの影響による誤差を招くことなく、高
精度で溶鋼残量を推定することができる。また第１の変
化点における溶［１を次回の基準量として用いるに際し
て、炉＠Ｉ！耐火物の取鍋１回使用時の溶重量でその基
準量［ｔを補正すれば、溶損の影響をほとんど受けるこ
となく溶Ｗ４残ｍを推定することができるのである。

以下にこの発明の推定方法について第３図以降の図面を
参照して詳細に説明する。

第３図はこの発明の方法を実施する状態の一例を示すも
のであって、鉄皮１２に炉壁耐火物１３を内張すしてな
る取鍋１の炉壁耐火物１３中には、相互に相対する位置
に励磁コイル１４および検出コイル１５が対向状に埋込
まれている。励磁コイル１４には、交流励磁電流発生器
１６から供給された交流励磁Ｎ流が流れ、取鍋１内に交
流磁界を誘起させる。−力検出コイル１５は、前記励磁
コイル１４により誘起された磁界の検出コイル位置にお
ける磁界強度を起電力として検出する。

ここで、励磁コイル１４により取鍋１内に誘起された磁
界の分布は、取鍋内の溶鋼５の影響を強く受ける。一方
スラグ９も磁界分布に対し若干の影響を与えるが、溶鋼
５の影響に比較すれば格段に少なく、したがって取鍋内
の磁界分布はスラグ９が存在しない溶鋼５のみの場合と
実質的に同様の磁界分布となる。このように取鍋１内の
磁界分布は溶鋼５の影響を受け、その溶鋼５の場面レベ
ル１１によって検出コイル１５が検出する磁界強度が変
化する。

検出コイル１５によって検出される磁界強度の変化を、
取消自溶ｌ！４５の排出に伴なう濡面レベル１１の変化
と対応して第４図（Ａ）〜（Ｄ）に示す。なお第４図（
△）〜（Ｄ）において、検出コイル１５により検出され
る磁界強度による起電力を電圧計１７の指針で示す。ま
たここで１ｉｌｌｌＶａコイル１４と検出コイル１５の
上端同士は同じレベルにあり、また上端同士も同じレベ
ルにあるものとする。

第４図（Ａ）に示すように角面レベル１１がコイル１４
．１５の上端よりも上方にある場合には、コイル１４．
１５の間が溶鋼５によって完全に遮断されるため、検出
コイル１５が検出する磁界強度は小さい。すなわち励磁
コＬル１５からの直接の磁束（１次磁界）は検出コイル
１５に到達せず、励磁コイル１４から溶鋼５内に入りか
つその溶鋼５から溜洩した磁束（２次磁界１９）のみが
検出コイル１５に検出されるが、その２次磁界１９は１
次磁界と比較して格段に弱いから、検出コイル１５によ
る検出磁界強度の絶対レベルは低い。

次に第４図（Ｂ）に示すように場面レベル１１がコイル
１４．１５の上端よりも下方に下がった場合（但しコイ
ル１４．１５の下端よりは上方）には、励磁コイル１４
からの１次磁界１８の一部が検出コイル１５によって検
出されるようになる。

そして場面レベル１１が下がるほど、励磁コイル１４か
らの１次磁界強度は大きくなるから、場面レベル１１の
低下に伴って検出コイル１５の検出磁界強度は高くなる
。なおこの過程では励磁コイル１４から溶鋼５を介して
の２次磁界１９も検出コイル１５によって検出される。

このようにして、第４図＜Ｃ＞に示すように湯面レベル
１１がコイル１４．１５の下端のレベルと同じレベルと
なった時点で１次磁界強度が最大となり、その後第４図
（Ｄ）に示す如く場面レベル１１がコイル１４．１５の
下端よりも下がれば、１次磁界強度は不変であるが、溶
鋼が励磁コイル１４および検出コイル１５の双方から離
れることによって、２次磁界強度が次第に低下して行く
。

したがって第４図（Ｃ）に示すように湯面レベル１１が
コイル１４．１５の下端に至った時点で検出コイル１５
による検出磁界強度（起電力）が最大となり、その後は
検出磁界強度は次第に低下することになる。そして取ｆ
ｓ１内の溶鋼がなくなれば、それ以上検出コイル１５に
よる検出磁界強度（起電力）は低下しない。

以上のような湯面レベル１１と検出コイル１５の検出磁
界強度との関係をまとめれば、第５図のように表わせる
。第５図において横軸は検出コイル１５の検出磁界強度
（起電力）をあられし、縦軸は溶＃１５の湯面レベル１
１をコイル１４．１５の位置と対応してあられす。

第５図からも明らかなように、湯面レベル１１がコイル
１４．１５の上端よりも上方にある状態からコイル１４
．１５の上端に達するまでの間は検出コイル１５の起電
力はほぼ一定の低いレベルにあり、湯面レベル１１がコ
イル１４．１５の上端に達した時点（これを時点Ａとす
る）からコイル１４．１５の下端に達するまでは検出コ
イル１５の起電力が急激に増大し、コイル１４．１５の
下端に達した時点（これを時点Ｂとする）で起電力が最
大となる。そして時ｄＢ以降は、湯面レベル１１が炉底
に達した時点すなわち取鍋１内の溶鋼５がなくなった時
点（これを時点Ｃとする）まで起電力がゆるやかに減少
する。したがって検出コイル１５の起電力の変化は、時
点Ａ、Ｂ、Ｃの３点で顕著にとらえることができる。そ
してまた時点Ａ、Ｂはコイル１４．１５と溶１５の湯面
レベル１１との位置関係によって定まるから、スラグ９
の存在や耐火物の溶損とは無関係に、常に一定の位置に
対応することになる。また時点Ｃは溶鋼がなくなった時
点であるから、これもスラグや耐火物の溶損とは無関係
に一定の位置に対応することになる。

そこでこの発明の方法では、最初の測定時において時点
Ａ、８、Ｃのうち少なくとも２つの変化点く例えばＢ、
Ｃ）を検出し、その検出した変化点のうち、湯面レベル
が高い方の変化点（例えばＢ）から湯面レベルが低い方
の変化点（例えばＣ）に達するまでの溶鋼流出量を実績
鋳造量等から推定もしくは演算するとともに、湯面レベ
ルが低い方の変化点（Ｃ）における残鋼量を求め、これ
らの値から肩面レベルが高い方の変化点（８）における
溶ｔ！ＡＩを求める。そして次回の測定時においては、
前回の測定時に溶［１を求めた変化点（Ｂ）を検出し、
その変化点（Ｂ）を基準としてその変化点（Ｂ）以降の
取鍋自溶鋼量を実情鋳造量等から推定する。

ここで説明の簡略化のために最初の測定時において時点
Ｂ、Ｃの変化点を検出する例について次に説明する。

取１１からの溶鋼流出過程において前述のように検出コ
イル１５によって磁界強度を測定し、その検出コイル１
５の起電力のデータを演算器２０に入力させ、起電力が
最大となった時点を変化点８として検出する。ざらに取
鍋１からの流出が進んで、取ＷＡ１内の溶鋼５がなくな
った時点を変化点Ｃとして検出し、その変化点Ｃにおけ
る起電力■０を記憶させておく。このような検出と同時
または検出後に、変化点ＢからＣに至るまでの間の溶鋼
流出量を求める。この溶鋼流出量は、変化点ＡからＣに
至るまでの間の連続鋳造の鋳造速度を積分することによ
って得ることができる。ここで、変化点Ｃにおける残鋼
量は零であるから、上述のようにして求められた変化点
８〜０間の溶鋼流出量が変化点Ｂにおける取鍋自溶８１
４１に相当することになる。そこでこの変化点Ｂにおけ
る溶鋼量を次回の測定のために演算器２０に配憶させて
おく。

次回の測定にあたっては、前回の測定時に求められた変
化点Ｂでの溶鋼量を推定基準値としてそのまま用いても
良いが、耐火物の溶損による推定誤差を少なくするため
には、取鍋の１回の使用による耐火物溶損Ｂを予め調べ
ておき、その耐火物溶損により取鍋１の内容積が増加し
た分の量を補正値として加えた溶鋼量を次回測定時の変
化点Ｂの推定基準値とすることが望ましい。この測定時
においては、前回の測定時と同時に検出コイル１５によ
って磁界強度を測定し、検出コイル１５の起電力が最大
となった時点（変化点８Ｎを検出する。この変化点Ｂ′
における温血レベルは前回の測定時の変化点Ｂにおける
湯面レベルと同じであるから、変化点Ｂ−における溶鋼
量の推定値として、前述の如く前回の測定時における変
化点Ｂの溶ｍｆｌを溶損量で補正した値を用いる。そし
てその変化点Ｂ−以降においては、変化点Ｂ′での推定
値に対し、実時間で鋳造速度を積分して減算し、実時間
における溶鋼量を算出する。このようにすることによっ
て、変化点Ｂ−以降の取鍋残溶鋼量が実時間で推定され
るから、例えば連続鋳造機の取鍋においては、その推定
溶鋼量が取鍋サイズや品質要求等に応じて予め定めた残
留させるべき員に達した時点でスライディングゲートを
閉じれば良い。

以上の例は、変化点Ｂ、Ｃを検出して、次回の測定時に
は変化点Ｂに対応する時点の推定溶鋼量を基準としたが
、変化点Ａ、Ｃあるいは変化点Ａ１Ｂを検出して、次回
の測定時に変化点へに対応する時点の推定溶鋼量を基準
としても良いことは勿論である。

なおこの発明の方法は、連続鋳造における取鍋に限らず
、要は底部に溶鋼流出口が設けられた取鍋内の溶鋼残量
推定に全て適用できることは勿論である。

以下にこの発明の方法による実賎結果を記す。

この発明の推定方法による精度秤価を行うため、この発
明の方法による取鍋内推定溶鋼厖が２．４．６．８．１
０，１２トンになった時点でスライディングゲートを閉
じ、取鍋内のスラグおよび溶鋼を分離して冷却凝固させ
た後、鋼塊のみを秤量して、溶鋼の実際の取鍋内残量を
測定した。この実験の結果を第６図に示す。第６図によ
れば、実際の溶ｔｓｍに対する推定ｌの誤差はほぼ１ト
ン程度であり、前述した従来方法では最もａ１１度の場
合でも誤差が３トン程度あったのに対し、この発明の推
定方法によれば格段の精度向上を達成し得たことが明ら
かである。

さらにこの発明の方法を連続的鋳造における実操業に適
用してスライディングゲートの閉止タイミンク制御を行
なった効果を第６図に示す。第６図は鋼材内部品質要求
の強いある鋼種の連続鋳造におけるスライディングゲー
ト閉止タイミング制御にこの発明の方法を適用した場合
、およびこの発明の方法を適用せずに経験的にゲート閉
止を行なった場合の、鋳片の不良率を比較して示すもの
である。この発明を方法に適用しない場合には、取鍋中
のスラグがタンディツシュに流出し、ひいては鋳片に非
金属介在物として残留して不良となるケースが多かった
。これに対しこの発明の方法を適用した後には、上記の
ケースは皆無となり、別要因での若干の不良のみとなっ
て鋼材の品質向上、歩留り向上に大きく貢献されること
が確認された。

以上の説明で明らかなようにこの発明の取鍋残浴ＷＩ！
推定方法によれば、取鍋内の溶鋼残量を、溶ｗＩ溌面上
のスラグの影響を受けることなく、実時間で高精度に推
定することができ、したがって例えば連続鋳造設備にお
（ブる取鍋のスライディングゲー［・の閉止タイミング
副葬にこの発明の方法を適用すれば、スラグの流出を確
実に防止して高品質の鋳片を得ることができると同時に
、スライディングゲート閉止後に過剰な量の溶鋼を取鍋
内に残すことを防止して、稼働率の向上を図ることがで
きる。そしてまた特に取鍋壁面の耐火物の推定溶ｊＩｆ
ｌによって補正する実施態様によれば、耐火物の溶損の
影響による推定誤差を小さくして、より一層高精度での
溶鋼量推定が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を適用する対象となる連続鋳造
設備の一般的な例を模式的に示す略解図、第２図は従来
の推定方法の一例を実施している状況を示す略解図であ
る。第３図はこの発明の方法を実施している状況の一例
を示す略解図、第４図（Ａ）〜（Ｄ）はこの発明の方法
を実施する際における取鍋内溶鋼場面レベルと検出コイ
ルの検出磁界強度（起電力）の関係を段階的に示す略解
図、第５図は同じく１面レベルと検出コイルの検出磁界
強度（起電力）との関係を示す線図、第６図はこの発明
の方法により推定された取鍋残溶鋼量の精度を示すため
の線図、第７図はこの発明の方法を連続鋳造設備のスラ
イディングゲート閉止タイミング制御に適用した場合の
鋳片不良率を、この発明の方法を適用しなかった場合と
比較して示す１１図である。１・・・取鍋、　２・・・溶鋼流出口、　３・・・スラ
イディングゲート、　５・・・溶鋼、　９・・・スラグ
、　１４・・・励磁コイル、　１５・・・検出コイル、
　Ａ、Ｂ、Ｃ・・・変化点。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）底部に溶鋼流出口が設けられた取鍋内の溶鋼残量
を推定するにあたり、取鍋の相対する壁面の耐火物中に励磁コイルおよび磁界
強度検出コイルを対向配置しておき、励磁コイルから誘
起される磁界の強度を検出コイルで測定して、取鍋内溶
鋼の流出過程における誘起磁界強度の少なくとも２つの
変化点を検出し、それらの変化点のうち第１の変化点か
ら第２の変化点までの取鍋内溶鋼流出量を測定もしくは
演算により求めるとともに第２の変化点における残鋼量
を求め、その求められた流出量および残鋼量から第１の
変化点における溶鋼量を定めておき、次回の測定時にお
いては前記第１の変化点を検知してその第１の変化点に
おける前記溶鋼量を基準として取鍋内溶鋼残量を推定す
ることを特徴とする取鍋残溶鋼量の推定方法。
（２）前記の次回の測定時に使用する第１の変化点での
溶鋼量として、取鍋内壁耐火物の推定溶損量で補正した
値を用いる特許請求の範囲第１項記載の取鍋残溶鋼量の
推定方法。