JPS6221448A - 溶滓流出防止方法 - 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、連続鋳造設備などにおける取鍋からの溶滓の
流出を防止する方法に関する。

〔従来の技術〕

連続鋳造の操業に当って、スラグの混入を避けることは
、鋳片の品質保証上重要なことである。

すなわち、取鍋（し−ドル）内の溶鋼の湯面上には、溶
鋼の保温や空気酸化防止のためにスラグ（滓）が浮上し
ているが、レードルからタンディシュへの注湯の末期に
おいて、溶鋼の流出に続いてスラグが流下する。とのス
ラグがタンディシュ内に注入されると、非金属介在物と
して鋳片品質を低下させるばかりで々く、タンディシュ
の内張耐火物の損傷の原因とも々る。

そこで、従来から、溶融スラグのタンディシュ内への混
入を防止するためにスラグ流出を自動的に検知する試み
が種々々されている。

たとえば、目視判定法のほかに、インビーダンス変化測
定方式（特開昭５５−９７８４７号等）、振動測定方式
（特開昭５７−１１２９６４号）、ノズルからのマイク
ロ波帯の放射エネルギー検出方式（特開昭５７−１２１
８６４号）、本出願人の係る特願昭５９−８０６９２号
の輝度測定法、あるいは特開昭５３−７３５９号に示さ
れた渦電流法等が知られている。

上記渦電流法（特開昭５３−７３５９号）は、第１図の
ように、取鍋１の側壁１Ａの煉瓦１ａと鉄皮１ｂとの間
に、はぼ同一レベルで励磁コイルＣａと受信コイル（検
知コイル）ｃｂを設け、励磁コイルＣａに１００Ｈｚ程
度の交流を流し、渦電流を発生させ、他方で受信コイル
ｃｂにおいて渦電流の変化を電圧変化として検知し、受
信信号を増巾、位相検波した後、溶鋼レベルを捉えるも
のである。

これをさらに詳説すると、第３図（ａ）→（ｄ）のよう
に溶鋼レベルが順次下降するとき、当初は（（ａ）図）
、渦電流は取鍋の側壁を沿うように流れ、湯面がコイル
Ｃａ　、Ｃｂレベルに捷たけそれより下位になると（ｂ
、ｃ図）、渦電流が空気中または滓表面で反射して受信
コイルｃｂに達し、溶鋼が殆んど無く々った時点では（
ｄ図）、受信コイルｃｂへ向う割合が少く、主に底壁を
伝わるようになる。

かかるレベル変化に伴う渦電流の流れ態様変化に基く受
信コイルｃｂでの電圧変化を調べると、第４図右方に示
す通りと々る。同図例は、高さ方向中が５００ｍのコイ
ルをその中心が鍋底から４００■の高さ位置に設けたも
ので（したがってコイル上端は６５０Ｗｎ、下端はｈ＝
１５０＋ｍｎの位置にある）、同図によればｔζ５０同
付近で電圧が急減する変曲点を発生させることが判る。

その結果、１＝ａ〜１５０祁範囲内の残鋼レベルを検知
できるものの、１＝０〜５０ｍｍの範囲は特に検知精度
に優れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、本発明者らは、２５０トン取鍋を用いて
、６１回のチャージ試験を行ったところ次のことが判っ
た。すなわち、上記渦電、流法に基いてスライディング
ノズル上５０祁に残鋼レベルが達したことを検知する精
度は、オペレータによるスラグ流出を判定に対して、第
５図に参考的に示すように、５回の検出遅れがある々と
、精度的には残鋼量として、平均０５５トン、３σ（確
率９９．７％）＝１．６５）ンであった。残鋼レベル精
度は±１２．５ｍｍであった。これでは、出鋼歩留りの
点で不満足なもので、残鋼量〈±０．５トン、残鋼レベ
ル〈±４謔であることが望まれる。

上記試験結果について考究したところ、精度を悪化させ
ている原因は、取鍋１の第１図の符号Ｍで示す側壁また
は側壁と底壁とのコーナ一部に付着する地金であること
が判った。実際、第６図のように、９回の取鍋回数（チ
ャージ数）では地金の付着が無く、検出信号は正規の変
化を示すのに対して、１４回の取鍋回数によって地金の
付着があると、電圧〜残鋼重量相関が重量大側に偏位し
、その結果、検出遅れによってたとえばＱｏ、３２　ｔ
ｏｎの誤判定を招く。

そこで、本発明の目的は、溶滓（スラグ）の流出を適確
に判断でき、もって確実に溶滓の流出を防止できる溶滓
流出防止方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するだめの本第１発明法は、取鍋の側
壁と底壁とのそれぞれに、一方を励磁コイルとし他方を
受信コイルとする一対のコイルを設け、前記励磁コイル
から渦電流を発生させ、これを受信コイルにより検知し
て渦電流変化を捉えて滓出を判断することを特徴とする
ものである。

また第２発明法は、取鍋の側壁と底壁とのそれぞれに、
一方を励磁コイルとし他方を受信コイルとする一対のコ
イルを設け、前記励磁コイルから渦電流を発生させ、こ
れを受信コイルにより検知して渦電流変化を捉えて滓出
を判断する渦電流法と、取鍋からの溶融金属の流出流の
輝度を検知してその変化を捉える輝度測定法とを併用し
、取鍋内の残鋼量が所定量以上の多い段階では前記渦電
流法を優先し、所定量以下の少くなった段階では輝度測
定法を優先して滓出を監視することを特徴とするもので
ある。

〔作用〕

本発明では、渦電流法において、従来が励磁コイルおよ
び受信コイルを側壁のみに配置していたのに対して、こ
れに付加して底壁に、あるいは両コイルの一方を側壁に
他方を底壁にのみ配置するようにしである。本発明者ら
は、多くのチャージにおいて地金の付着状況を調べたと
ころ、取鍋の側壁、あるいは側壁と底壁とのコーナ一部
には頻繁に地金が付着するものの、底壁のフラット部に
は地金が付着し難いことが判った。そこで、底壁のフラ
ット部に励磁および受信コイルの一方を配置すれば、地
金の付着に影響されないであろうと考え、実際その態様
で実験を繰り返したところ、予期した通りの好適な結果
が得られた。

しかし、鍋底壁に取付けると、後記のように従来例よシ
検出感度が低下する。だが、検出感度が低下するとして
も、湯際を適確にかつ実際必要最少限以上の感度で検知
できる。したがって、地金の付着の影響を受けることな
く、確実に湯際を検知できる。

他方で、第２発明では、渦電流法と共に特願昭５９−８
０６９２号に代表的に示される輝度測定法が併用される
。この併用の理由および利点を説明すると、輝度測定法
は、取鍋から流出する鋼が無くなり、スラグ（ノロ）だ
けが流出し始めた時点を検出するものである。したがっ
て、無酸化鋳込みの実現には、完全でなく、スラグの混
入を完全には避は得々い。この意味で、Ｃａ−８ｉ処理
材々どの高級鋼については、スラグの混入を予知できる
渦電流法に基く残鋼レベル計が必要となる。ｉ！た、第
７図に参考的に示すように、スライディングノズル（Ｓ
／Ｎ　）に付着していたアルミナが、スライディングノ
ズルの開閉の際に落下した場合、輝度変化を生じ、スラ
グが流出したものと判断し、誤検出する割合が、たとえ
ば１２６チにも達する。さらに、輝度測定法では、スラ
イディングノズルの開閉時、約４秒間は輝度が大きく変
化するため、この４秒間の測定値は無視することとし、
輝度測定に際して、前４秒間の平均輝度と現在の輝度と
の値を比較し、ある値以上の輝度低下があったときは、
スラブ流出と判断することとしている。したがって、ス
ライディングノズルの開閉後、４秒以内にスラグの流出
があったときは、スラグの流出を見逃してしまい、第７
図のように、たとえば１１．７ヂの見逃しを生じる。

これに対して、後記する残鋼レベル計を用いる渦電流法
では、スライディングノズルの開閉に伴うアルミナ落下
の影響も受け々いし、ノズル開閉に伴う無視時間を採る
ものではなく、常時残鋼レベルを監視しているものであ
る。しかるに、前記のように地金付着による検出遅れは
避けられず、第７図のように、その割合はたとえば８．
５係にも達し、また残鋼レベルの予測はできるものの、
その性質からして迅速な対応には不向きである。

そこで、本発明は、上記両法の難点を補いつつ、各法の
長所を最大限に発揮させるために、画法を併用すること
としている。す々わち１、取鍋内の残鋼量が所定量、た
とえば０５トンに在るまでは、渦電流法の優先によって
残鋼レベルを監視し続け、０．５トン以下になったなら
ば１．輝度測定法を優先することとしている。この方法
の利点を、再び第７図を参照し々から考えると、（１）
残鋼量０．５トンまでは渦電流法を優先するので、残鋼
量９〜４トンの範囲にみられるアルミナ落下による誤検
出を防止できる、（２）輝度測定法によるスライディン
グノズル開閉後４秒以下のスラグ流出（１１，７チ）は
、残鋼量が所定の深さとなったことを検知したならば、
スライディングノズルを直に閉とすることによって防止
できる。さらに、（３）残鋼レベル計による主として地
金付着による検出遅れは、０．５トン以下になったなら
ば輝度測定法を優先させることによって防止できる。

操業の実施に際しては、高級鋼の鋳込みにおいては、ス
ラブの混入を残鋼レベル計で残鋼レベルを予測し注入を
終了するが、その前に輝度測定法による光ファイバーが
スラグ流出を検知したら、タンディシュへの注入を終了
する。他方で、普通鋼の鋳込みにおいては、たとえば０
５トン捷では残鋼レベル計によって残鋼レベルを監視し
続け、との段階まではたとえ光ファイバーがスラグ流出
と出力しても無視し、０．５）ン以下に々っだ後、光フ
ァイバーがスラグ流出と判断した々らば、鋼の流出と判
定し、タンディジーへの注入を終了する。

〔発明の具体例〕

以下本発明をさらに詳説する。

第１図は本発明に係る取鍋１へのコイルの配置態様を示
したもので、本発明によれば、たとえば受信コイルＣｃ
が取鍋１の底壁ＩＢに配置される。

図示の例は、励磁コイルＣａおよび受信コイルｃｂを側
壁ＩＡに配置する以外に受信コイルＣｃを底壁１Ｂにも
設けた例であるが、受信コイルｃｂは省略することも可
能である。ただ、精度の点で、受信コイルｃｂを残存さ
せておくのが好ましい。

また、底壁ＩＢに励磁コイル、側壁ＩＡに受信コイルを
設けてもよい。励磁コイルＣａは、スライディングノズ
ル側に設けておき、受信コイルＣｃはスライディングノ
ズルと反対側に設けるのが好ましく、その位置はｄ＝ｏ
、５〜１．５　ｍ程度が望ましい。

本発明において、なぜ受信（または励磁）コイルを取鍋
１の底壁１Ｂに配置するのが好ましいかは、次の通りで
ある。第８図は、スライディングノズル上の残鋼深さと
受信コイル電磁場強度が、受信コイルの位置および地金
の付着有無によってどのように変化するかを調べたもの
で、第９図はその要部拡大図である。この場合、地金は
ｈ＝３００晒の位置に付着した例である。まず、第８図
に注目すると、Ｃａ十〇ｂの場合におけるｈ−１５０ｍ
ｍとｈ”４００ｍｍとの比較では、後者の方が電磁場強
度が犬で勾配が急であるから、検出精度は高い。そして
ｈ”’４００ｍｎ＋では、地金の付着の有無に然程左右
されてい々い。これに対して、ｈ＝１．５０ｍｍでは検
出感度が低く、特に地金が付着すると、勾配が残鋼深さ
の浅い状態で緩い。地金は通常ｈ＝３００ｍｍ程度の高
さ範囲まで付着するから、Ｃａ＋Ｃｂの場合、３００諭
以上、好ましくは３５０ＴＭ１以上の位置（従来例では
１５０ｍ）に配置することが望ましい。

次いで、第９図に着目すると、同図の（Ｉ）〜（財）は
、いずれも受信コイルＣｃを鍋底に配置した例で、励磁
コイルＣａの高さ位置りを１５０咽、４００諭に変える
と共に、地金付着の有無によって感度がどのように変化
するかを示したものである。

これを考えると、鍋底に受信コイルＣｃを設置した場合
、上記Ｃａ　＋　Ｃｂの場合に比較して感度がいずれの
場合（（Ｉ）〜ＱＶＩ）も低下することが判る。

また、励磁コイルＣａの設置位置が、ｈ＝１５０ｍの場
合より、ｈ　”　４００　ｔｔａｎの場合の方が、感度
が高くなるとともに、地金が付着していない方が感度が
高くなることが判る。したがって、この場合も、励磁コ
イルＣａはたとえばｂ−”４００ｍｍのように高い位置
に設置するのが望まれる。しかるに、２５０トン容量の
取鍋において１．３°の傾度角度でスラグ流出を検知す
る場合では、検出時の平均残鋼は３．４トン程度である
から、ｈ＝４００ｍｍで地金性の（＠線に注目すると、
たとえノイズ範囲を考えても、±０．６トン（３σ−確
率９９．７チ）の精度が得られる。残鋼レベルでは±５
晒である。この精度は、実用性を考えた場合、満足でき
る精度である。

とのように、地金付着による検出遅れに対処するために
、取鍋の底壁に励磁コイルまたは受信コイルの対の一方
を設けることが有効であるとともに、底壁にコイルを設
けても、地金の付着があったとしても十分な精度が得ら
れることが判る。

第２図は、連続鋳造設備の主要な制御系を図示したもの
で、取鍋１からの溶鋼は、油圧によって開閉作動せられ
るスライディングノズルを構成するスライドケ゛−ト２
を通って、取鍋ノズル３を伝わり、シールカバー４によ
り外部と隔離されたタンディシュ５内に流下させられる
。タンディシュ５からの溶鋼は、浸漬ノズル６を介して
鋳型７内に注入されるとともに、そこで冷却を受けなが
ら、下方へ引き抜かれる。

ここで、取鍋１からの流出流に臨んで、後に詳述する輝
度測定法に基く光ファイバーを用いたスラグ流出検知器
８が設けられている。また、最適残鋼レベル予測システ
ム１０を動作させるために、スラブ流出検知器８からの
信号のほか、コイルＣａ。

Ｃｂ、Ｃｃに基く残鋼レベル計９からの信号、タンディ
シュ重量信号、モールド中信号、鋳込長信号が各検出器
（それ自体公知）から与えられる。

さらに、連続鋳造用プロセスコンビーータ（ＣＣプロコ
ン）１１から、図示の情報が与えられる。最適残鋼レベ
ル予測システム１０は、各信号および情報を基にして、
取鍋の傾動およびスライドケゝ−ト開閉指令を与える。

前述のスラグ流出検知器８の詳細は、第１０図に示され
ている。すなわち、溶鋼流出流ＭＦに臨んで、保護管２
０内に光ファイバー２１が設けられ、流出流ＭＦを睨ん
でいる。また、保護管２０を通して精度低下を招く異物
を・ぐ−ノするためのパージ用不活性ガスが先端から吹
き出すようになっている。光ファイバー２１を通る流出
流ＭＦからの光信号は、光ノ＋ワーメータ２２において
、まずフィルタ２２ａを通り、集光レンズ２２ｂを介し
て輝度検出センサー２２ｃに与えられ、増巾器２２ｄを
介して前記の予測システム１０に入力される。この場合
、光パワーメータ２２では、光ファイバーからの円形視
野内の平均輝度を測光する。

輝度検出センサー２２ｃの手前にはフィルター２２ａが
設けられ、０．８ミクロンメータ前後のス被りトル以外
の入射光をカットするようになっている。かかる輝度測
定法では、溶鋼流からスラグ流出に代わると、輝度が高
まり、これによってスラグ流出を直接的に検出できる。

とのスラグ流出検知器８を用いる輝度測定法は、渦電流
法に基く残鋼レベル計９と組せられ、前述の〔作用〕の
項で述べた通りの制御が行われるが、残鋼レベルの予測
は次のようにして行われる。

す々わち、残鋼レベル計９は、第１１図のように、各コ
イルＣａ、Ｃｂ、Ｃｃに対して、励磁電源９１、前置増
巾器９２Ｂ、９２Ｃ，，位相検波増巾器９３Ｂ、９３Ｃ
が設けられ、励磁周波数調整回路９４から基準周波数電
流が励磁電源９１に与えられ、そこから１５０〜３００
トンの取鍋に対しては５０〜２００　Ｈｚの交流励磁電
流が与えられる。発生した渦電流は受信コイルｃｂ　、
Ｃｃにより検出され、前置増巾後、位相検波増巾された
後、最適残鋼レベル予測システム１０に取込まれる。

受信コイルＣｂ、Ｃｃで検出される信号は、第１２図の
経時変化を示す。もし、溶鋼の流出に際して、大きな地
金が残ったら、時刻０点では検出誤差が大きいので、湯
際の検知が困難である。そこで、地金の付着が少く点■
にほぼ相当する位置に取付けられた受信コイルＣｃによ
って点■を検出し、その残鋼深さｄ７を記憶しておく。

一方で、受信コイルｃｂからの信号はその後の点■（最
適残鋼深さの点）１で図示のような変化を示すが、■〜
■までの約１０点の検出信号レベルを記憶しておき、次
回の信号処理のだめの材料としておく。

この１０点の中には、のの点における受信コイルｃｂが
出力するｄ７を含めておく。

残鋼深さくレベル）が点■に達したならば、次のように
して、その後の残鋼レベルの推測を行う。

この推測に際しては、取鍋の使用回数に伴って、煉瓦が
損耗し、特に底壁の底レベルが下降することによって、
第１４図あるいは第６図のように残鋼レベル検出信号が
変化することを考慮しなければ々らない。いま、ｎ回目
の操業に当って、■〜■まで、それぞれ鋳込長としてＺ
ｌ　、Ｚ２　、Ｚ３．１４（ｍ）と変化し、また注入し
たタンディシュ内の溶鋼重量としてＷｌ、Ｗ２．Ｗ３．
Ｗｏ（トン）と変化し、モールドの断面積を５（ｚ２）
、溶鋼の密度をγ（トン／副２）、溶鋼の熱膨張係数を
α、煉瓦張替直後の取鍋の内径をＤ　（ｃｎｌ）、取鍋
側壁煉瓦損耗速度をＲ（ｉｇ／使用回数）とすれば、残
鋼深さｄは次記（１）式によって与！ えられる。

この（１）式は、各使用口においても成り立つとともに
、それら各回ごと受信コイルｃｂの示す出力も同様な変
化があられれるはずである。したがって、現ｎ回におい
て、前述の点■を検知したならば、（１）式によってそ
の後の刻々の残鋼深さ変化を推定できる。この場合、現
ｎ回目の使用において点■まで変化は、受信コイルｃｂ
の出力変化によって現実の信号として与えられるから、
点■以降最適残鋼深さを与える点■までの範囲における
上記（１）式による推定に当って、修正を加えながら推
定を行う。

かくして、最終的に、現残鋼深さが最適の残鋼深さに達
したならば、タンディシュへの注入を終了するなどの操
作を行う。

次いで、第１５図に基いて、各制御系の関係について説
明する。

まず、残鋼深さがたとえば５００叫に達したならば（Ａ
点）、取鍋の傾動を行う。はぼ同時に、タンディシュ重
量制御における溶鋼重量の設定レベルを上げ（Ｂ点）、
連々鋳の時間的余裕を取るとともに、たとえば溶鋼深さ
１０トンまで閉ループ制御を続行する。この設定レベル
上昇区間では、勿論レードルノズルの開度が高めに制御
される。

その後、溶鋼深さが１０トン未満になると、タンディシ
ュに流入する溶鋼中にスラブが混入し始める可能性があ
るので、スラグ混入開始をできる限シ遅らせるためには
、取鍋ノズルの開閉を行わないことが好ましい。そこで
１０トン未満の点から、取鍋ノズルの開度を低めまたは
高めの一定に保持しくＣ）、湯面を安定させ、鋳片への
介在物混入の防止を図る。その結果、タンディジー内溶
鋼重量は増加または減少し始める（Ｄ）。タンディシュ
内溶鋼重量が増加するとオーバーフローとなり、減少す
ると連々鋳の時間的余裕が減少して好ましくない。そこ
で、取鍋ノズルの開度を変更する（Ｅ）ことにより、タ
ンディシュ内の溶鋼量の調整を行う。しかるに、この調
整は、上記の理由によって湯面が不安定となるため、頻
繁には行うべきでなく、タンディシュの変化率が大きく
なったときは、鋳込速度を変更する（Ｆ）。

上記の本発明例によれば、第５図のように、地金付着お
よび低熱によるノズル詰りによるスラグ流出検知遅れが
皆無となり、かつ大きな残鋼発生の機会も無くなり、的
中率として平均＝　０．５７　ｔｏｎ。

標準偏差σ（６８）＝０．３９　ｔ、３σ（９９，７係
）１１７ｔとなり、きわめて高い結果が得られる。

これを第１表としてまとめて表わす。

第　　１　　表 〔発明の効果〕 以上の通り、本発明によれば、スラグの流出を確実に防
止でき、鋳片の品質向上を達成できるばかりでなく、残
湯（鋼）量を大巾に少くでき、歩留りの向上も図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は取鍋へのコイルの配置例を示す取鍋傾動時の部
分断面正面図、第２図は連続鋳造設備の主要制御系の説
明図、第３図（ａ）〜（ｄ）は溶鋼レベル変化に伴う渦
電流の流れ態様図、第４図は取鍋コイル位置とその出力
電圧との関係図、第５図は本発明法による残鋼量制御精
度のヒストグラム、第６図は取鍋使用回数に伴う検出電
圧変化図、第７図は渦電流法および輝度測定法による誤
検出要素の頻度図、第８図は残鋼深さ〜受信コイル電磁
場強度相関図、第９図はその要部拡大図で取鍋の底壁に
受信コイルを配置した場合の特性図、第１０図は輝度測
定法の測定態様図、第１１図は残鋼レベル計のブロック
図、第１２図は側壁の受信コイルおよび底壁受信コイル
の検出信号変化図、第１３図は底壁受信コイルと残鋼と
の関係を示す概要図、第１４図は取鍋の使用回数に伴う
検出信号変化図、第１５図はタンディジーへの注入末期
の制御法を示すタイムチャートである。 １・・・取鍋、２・・・スライドゲート、３・・・取鍋
ノズル、５・・・タンディシュ、７・・・モールド、８
・・・スラグ流出検知器、９・・・残鋼レベル計、２１
・・・光ファイバー、２２・・・光パワーメータ、Ｃａ
・・・励磁コイル、Ｃｂ　、Ｃｃ・・・受信コイル。 幇１〉）秦ゼ智Ｗミ ■ 【２−　公 −１１別ＸｖＷ 爽羽坤＊）（Ｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）取鍋の側壁と底壁とのそれぞれに、一方を励磁コ
   イルとし他方を受信コイルとする一対のコイルを設け、
   前記励磁コイルから渦電流を発生させ、これを受信コイ
   ルにより検知して渦電流変化を捉えて滓出を判断するこ
   とを特徴とする溶滓流出防止方法。
2. （２）取鍋の側壁と底壁とのそれぞれに、一方を励磁コ
   イルとし他方を受信コイルとする一対のコイルを設け、
   前記励磁コイルから渦電流を発生させ、これを受信コイ
   ルにより検知して渦電流変化を捉えて滓出を判断する渦
   電流法と、取鍋からの溶融金属の流出流の輝度を検知し
   てその変化を捉える輝度測定法とを併用し、取鍋内の残
   鋼量が所定量以上の多い段階では前記渦電流法を優先し
   、所定量以下の少くなった段階では輝度測定法を優先し
   て滓出を監視することを特徴とする溶滓流出防止方法。