JPS63207459A - 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する。

〔従来技術〕

連続鋳造設備においてブレークアラ）　（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儀なくされる。このため、
ブレークアウト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上下振動する
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所謂
拘束性ブレークアウトが発生する場合は、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く特開昭
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〕

ところで引抜速度が速い高速鋳造のときには安定鋳造時
及び異常発生時、つまり拘束性ブレークアウト発生時の
鋳型温度が共に高くなり、逆に低速鋳造のときには安定
鋳造時及び異常発生時の鋳型温度が共に低くなる。

このため、上述の監視方法によりブレークアウトを予知
する場合、高速鋳造時に低速鋳造時の予知に適当な低し
きい値を用いると、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誤って予知する頻度が高
くなり、また低速鋳造時に高速鋳造時の予知に適当な高
しきい値を用いると、凝固殻破断が発生してもそれを検
出できず見逃すことがあった。

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
く、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、引抜
速度が異なる場合であっても高精度で拘束性ブレークア
ウトを予知できる方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、凝固殻が破断した場合において破断部分の鋳
型温度と鋳型振動（オノシレーション）により鋳片表面
に形成されたオノシレーションマークのピンチとが関連
し、またそのピンチが引抜速度又はそれと鋳型振動周期
とに関連することに着眼してしきい値を定め、また測定
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
及び第１のしきい値と標準偏差との積の大小、測定した
鋳型温度の単位時間当たりの変化率と第２のしきい値の
大小、前記ＹＪｆ型温型温色差３のしきい値の大小、及
び測定鋳型温度と第４のしきい値との大小を監視する。

即ち、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、上下振動する連続鋳造用鋳型の１又は２以上
の位置夫々で鋳型温度を時系列的に測定し、各測定時点
近傍での単位時間当たりの鋳型温度変化率と測定時点よ
り前の所定期間での鋳型温度の標準偏差及び平均温度と
を各位置毎に算出する一方、連続鋳造鋳片の引抜速度又
はそれと鋳型の振動周期とに基づき第１．第２．第３、
第４のしきい値を定め、各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、この鋳型温度差と第１のし
きい値及び標準偏差の積との大小比較、前記鋳型温度変
化率と第２のしきい値上の大小比軸、前記鋳型温度差と
第３のしきい値との大小比較、及び測定鋳型温度と第４
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。

〔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図は引抜速度（Ｖｃ）とオンシレージョンサイクル
（Ｃ）とが所定の関数（ｃ＝ｄ−Ｖ豆、ｄ：定数）を満
足する連続鋳造に本発明を適用した場合の実施状態を示
す模式図であり、図示しないタンディツシュに収容され
た溶鋼等の溶融金属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にオソシレートしている鋳型
３へ装入される。鋳型３内の溶融金属１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。その引抜速度Ｖｃはパルスジ
ェネレータ９にて検出され、しきい値設定器１０へ与え
られる。

鋳型３の湯面レヘ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ＩＬ　１
２．１３の先端が埋設されており、各測温素子１１．１
２．１３にて測定された鋳型温度ＴはＡ／Ｄ変換器１４
にてアナログ／ディジタル変換されて夫々微分回路２０
．３０．４０、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１４からの入力
信号を例えば０．５秒乃至１秒の所定ピッチ（Ａｔ）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ずべく　、
Ａ／Ｄ変換器１４から例えば数１０ミリ秒ピンチで出力
される信号の複数個分の平均値を用いる。

そして、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４．ｑ、更新し、平均温
度算出回路１６．２６．３６は記憶している信号のうち
で記憶順位の若い方からｎ個分の信号の平均温度下を求
め、これを標準偏差算出回路１７．２７．３７及び減算
器１５．２５．３５へ与える。

減算器１５．２５．３５は入力した鋳型温度Ｔと平均温
度下との差（Ｔ−〒）を求め、これを比較器１９゜２９
、３９へ与える。

微分回路２０．３０．４０には夫々単位時間当たりの鋳
型温度変化率ｄＴ／ｄｔを数値微分により求めるべく、
公知の下記（１）式が設定されている。

この（１）式は、ピッチΔｔで取込んだ鋳型温度のうち
、現測定時点での鋳型温度（Ｔｏ）とそれよりも１．　
３．　４回前番こ取込んだ鋳型温度（Ｔ１゜Ｔｓ　、　
Ｔａ　）の４つを用いて、鋳型温度変化率を算出するも
のである。

なお、上記（１）式のＴｏ、・・・、Ｔ４は取込みピッ
チ毎の測定値そのものを使用せずに複数の測定値が得ら
れる期間を複数設定してその各期間での平均値を用いて
もよい。また、鋳型温度変化率ｄＴ／ｄｔは上記＋１１
式に限らず他の微分係数を求める式を用いてもよい。

微分回路２０．３０．４０は入力信号と上記（１）式と
により鋳型温度変化率ｄＴ／ｄｔを求めてこれを比較器
１９、２９．３９へ与える。

標準偏差算出回路１７．２７．３７は前同様のｎ個分の
信号の標準偏差σを求め、これを積算器１８．２８゜３
８へ与える。前記しきい値設定器１０はＶｃ及び下記（
２Ｌ　（３）、　（４）弐に基づき第１．第２．第３の
しきい値に＋、Ｋｚ、Ｋａを算出し、Ｋ１を積算器１８
．２８゜３８へ与え、またＫｚ、に３を比較器１９，２
９．３９へ与える。

Ｋｌ　　＝ＡＩ　　ｘ７匠＋Ｂ、　　・・・（２）Ｋｇ
　＝Ａ２　ｘＶ五十Ｂ２　　・・・（３）Ｋｓ　　＝Ａ
３　　ＸＩ／ＶＣ＋Ｂ：ｌ　　　”・（４１但し、Ａ、
　　：ｏ、ｉ　〜Ｉ　　（（’Ｃ／秒２）（分／ｍ））
Ｂ、：０．５〜３（’Ｃ／秒２） Ａｔ　：０．１〜１　（’ｃ　・分／ｍ）Ｂ２　：３〜
１５（’Ｃ） Ａ３　　：　０．１〜１（分／ｍ） Ｂ、：３〜１５ 積算器１８．２８．３８はに１と標準偏差σとの積Ｋ。

・σを求めて比較器１９．２９．３９へ出力する。

比較器１９．２９．３９には下記（５１，＋６１．　（
７）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、取込みピッチ毎に＋５Ｌ　（６
）、　＋７＋式を各別に満足するか否かを判定し、例え
ば（２〜１０）秒をＩＢＯ判定期間としてその間に、（
５］、　＋６）、　＋７１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、またはいずれ
か１つの式が成立する場合には警報器４１にて警報を発
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。

上記ＢＯ判定期間は取込みピッチ毎にそのピッチで移動
するように設ける。

（Ｔ−〒）≧に１　・σ　　　　　　　・・・（５）ｄ
Ｔ／ｄｔ≧に２　　　　　　　　　　　　・・・（６）
゛（Ｔ−〒）≧に３　　　　　　　　　　・・・（７）
なお、Ｋ＋　、に２　、に３については、凝固殻の破断
開口部の上下方向長さくβ）がオソシレーションマーク
ピソチ（Ｐ）に応じて異なり、つまりＰが大であればβ
は大、逆にＰが小であればβは小となり、このような！
に基づいて凝固殻破断部の開口面積が定まり、更にこの
面積に基づいて鋳型温度が定まるため、Ｐ（−Ｖｃ／ｃ
）を規定する引抜速度Ｖｃとオソシレーションサイクル
Ｃとに基づく関数とする。但し、この実施例のようにｃ
＝ｄ−ｙ’Ｖｃの関係を有する連続鋳造の場合には、Ｖ
五 Ｐ　＝Ｖｃ／　ｃ　＝Ｖｃ／　（ｄ−１／Ｖｃ）　＝　
　□となるため、前記＋２１．　（３１，（４１式はＣ
を項に含まないＶｃのみの関数となる。

また、（２Ｌ　（３）、　（４１弐のＡ＋　、Ａ２　、
Ａ３　、Ｂ＋　。

Ｂ、、Ｂ３は測温素子の埋込み位置、深さに応じて異な
る値を用いてもよい。

そして、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、浸漬ノズル
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、上記ｍ、ｎを次のように定める。連続鋳造する鋼
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（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秒間に連続的に測
定された信号のうち高精度で予知できるピンチの数、例
えば０．５秒毎に記憶するとして７０〜９０個に定める
。

なお、Ｋ、　、　　Ｋｇ　、　Ｋ、＋の稙については夫
々前記（２１，（３）、　［４１弐に基づいて算出する
ようにしているが、丸鋳片を連続鋳造するときのように
鋳片寸法に応じて引抜速度及びオンシレージョンストロ
ークが所定値に定まっている場合には、鋳型寸法に基づ
き、引抜速度に応じて凝固殻破断が起こる臨界の温度変
化量、変化率に定めるようにしてもよい。この場合には
上位計算機を設けてこれから鋳型寸法又は鋳型寸法に基
づいて決定したしきい値を第１閏に破線矢符にて示すよ
うにしきい値設定器１０へ与えるようにする。鋳型寸法
を与える場合にはしきい値設定器１０にテーブルを設定
しておき、このテーブルに基づきしきい値を読出させる
。

斯かる準備が終了すると、連続鋳造を開始し、その後引
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、
そのうち記憶順位が若い方からｎ個分の信号の平均温度
下と標準偏差σを夫々算出し、出力する。

減算器１５．２５．３５はｍ個目に入力した鋳型温度Ｔ
と平均温度下との差（Ｔ−丁）を求める。また積算器１
８．２８．３８は定数に、と標準偏差σとの積（Ｋ、　
　・σ）を求める。

微分回路２０．３０．４０はＡ／Ｄ変換器１４からの鋳
型温度に関する信号を入力すると、（１）式に基づいて
時間変化率ｄＴ／ｄｔを算出し、これを比較器１９゜２
９、３９へ与える。

比較器１９．２９．３９は５種の入力信号、つまりＴ−
〒＋Ｋｌ　　・σ、　ｄＴ／ｄｔ、　Ｋｚ　、　　Ｒ３
が上記（５）。

（６１，（７１式を満足するか否かを各式毎に判定する
。

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。

このようにして信号処理を行っている間に、比較器１９
等のいずれか１つにて成るＢＯ判定期間に、＋５１．　
（６）、　＋７１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、又はいずれ
か１つが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、警報器４１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
鋼が漏出してもブレークアウトを未然に防止できる。

なお、上記実施例ではブレークアウト予知の判定の１つ
を上記（５）式にて行っているが、本発明はこれに限ら
ず下記（８）式を用いてもよいことは勿論である。

（Ｔ−Ｔ）／σ≧に１　　　　　　　　　・・・（８）
また、詳細には説明しなかったが、しきい値設定器１０
において下記（９）式でに４を定め、比較器１９゜２９
．３９において測定鋳型温度Ｔとの比較を示す下記α０
）式が満足する時点にブレークアウトの警報を警報器４
■から発してもよい。

Ｋ　ａ　＝　Ａ　ａ　ｘ　ｙ’匠＋Ｂ４　　　　・・・
（９）Ａ４　：定数 Ｂ４　；定数 Ｔ≧に４　　　　　　　　　　　・・・００）〔効果〕 第１表は鋳片寸法が種々異なる丸鋳片鋳造のときに本発
明を適用した場合の予知的中回数、誤警報回数及びブレ
ークアウトの見逃し回数を、そのときの鋳片寸法（Ｒ１
＜Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒ５。

Ｒ３＝　１．５Ｒ，）、基準引抜速度（Ｖｃ＋＞Ｖｃｇ
＞Ｖ　Ｃ３＞　Ｖ　Ｃ４＞　Ｖ　ｃｓ　＋　Ｖ　ｃ＋α
２Ｖ−ｓ）と共にまとめて示す表である。なお、比較の
ために、同一鋳片寸法、基準引抜速度のときにしきい値
を、高速鋳造時に適当な一定の高しきい値として設定し
てブレークアウトの予知を行う従来方法■による場合の
結果と、しきい値を低速鋳造時に適当な一定の引きしき
い値として設定してブレークアウトの予知を行う従来方
法Ｈによる場合の結果とを、夫々第２表、第３表に示す
。

第　　１　　表 第２表 第３表 これらの表より理解される如く、従来方法Ｉによる場合
（第２表）には予知的中率〔−予知的中回数／（予知的
中回数士誤警報回数）〕が３８／４３＝９０．５　（％
）、見逃し率〔−見逃し回数／（予知的中回数＋見逃し
回数）〕が５　／４３−１１．６％であり、見逃し率が
高かった。また、従来方法Ｈによる場合（第３表）には
予知的中率が５０．８％、見逃し率が０％であり、的中
率が悪かった。これに対して本発明による場合（第１表
）には予知的中率が８７．１％、見逃し率が０％であり
、凝固殻の破断発生を全く見逃すことなく、高い的中率
を得ることができた。

なお、上記実施例では引抜方向に異なる鋳型の３位置で
鋳型温度を測定しているが、本発明はこれに限らず、引
抜方向及びそれに直交する方向に拘わらずに１若しくは
２又は４以上の任意の位置での鋳型温度を測定してもブ
レークアウトを予知できることは勿論である。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。

また、本発明は測温素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
Ｂ　（秒）は下記（９）式にて表わされることが一般に
知られている。

ｌｌｃ 但し、Ｌ二上下方向に離隔した測温素子間距離ｅ：定数
（０，５〜０．９） 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の出側にタイマ機能を有する演算器を
設け、上側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ｔＢ
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、これにより警報を発し、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１又は２
以上の位置の鋳型温度を測定し、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
度差及び第１のしきい値と標準偏差との積の大小比較、
鋳型温度変化率と第２のしきい値との大小比較及び前記
鋳型温度差と第３のしきい値との大小比較を行うので、
引抜速度が変化してもそれに影響を受けずに拘束性ブレ
ークアウトを確実に予知できると共に誤警報の回数を減
少でき、これにより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価れた効果を奏する。

【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回は鋳型
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である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、上下振動する連続鋳造用鋳型の１又は２以上の位置
   夫々で鋳型温度を時系列的に測定し、各測定時点近傍で
   の単位時間当たりの鋳型温度変化率と測定時点より前の
   所定期間での鋳型温度の標準偏差及び平均温度とを各位
   置毎に算出する一方、連続鋳造鋳片の引抜速度又はそれ
   と鋳型の振動周期とに基づき第１、第２、第３、第４の
   しきい値を定め、各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、この鋳型温度差と第１のしきい値
   及び標準偏差の積との大小比較、前記鋳型温度変化率と
   第２のしきい値との大小比較、前記鋳型温度差と第３の
   しきい値との大小比較、及び測定鋳型温度と第４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。 ２、前記鋳型温度差が第１のしきい値と標準偏差との積
   よりも大きく、また前記鋳型温度変化率が第２のしきい
   値よりも大きく、更に前記鋳型温度差が第３のしきい値
   よりも大きく、更にまた、測定鋳型温度が第４のしきい
   値よりも大きいいずれか一つ以上成立する場合にブレー
   クアウトと判定する特許請求の範囲第１項記載の連続鋳
   造におけるブレークアウト予知方法。 ３、鋳型の上下方向２位置以上において、夫々前記鋳型
   温度差が第１のしきい値と標準偏差との積よりも大きく
   、また前記鋳型温度変化率が第２のしきい値よりも大き
   く、更に前記鋳型温度差が第３のしきい値よりも大きく
   、更にまた、測定鋳型温度が第４のしきい値よりも大き
   いいずれか一つ以上成立する場合にブレークアウトと判
   定する特許請求の範囲第１項記載の連続鋳造におけるブ
   レークアウト予知方法。