(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造鋳型内の溶鋼湯面位置情報から鋳片表面の手入れ要否を判定する方法であって、下式（１）に示すh/pの値が予め定めた基準値より小さいときには手入れ不要と判定し、前記h/pの値が予め定めた基準値以上のときには手入れ要と判定することを特徴とする連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定方法。
h/p・・・（１）
但し、h：湯面変動量
p：凝固シェル先端から爪までの距離
【請求項２】
前記hの値を湯面変動量の最大値hmaxとし、pの値をVc/fで計算される平均的なオシレーションマークピッチ(mm)として与えることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定方法。
但し、Vc：h発生時における鋳造速度(mm/min)
ｆ：h発生時における鋳型振動数(cycle/min)
【請求項３】
前記hの値を湯面下降量の最大値hdmaxとし、pの値をVc/fで計算される平均的なオシレーションマークピッチ(mm)として与えることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定方法。
但し、Vc：h発生時における鋳造速度(mm/min)
ｆ：h発生時における鋳型振動数(cycle/min)
【請求項４】
前記hの値を、Vm>Vcの条件下において、下式（２）で計算されるh(2)で与え、前記pの値をVc/fで計算される平均的なオシレーションマークピッチ(mm)とすることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定方法。
【数１】
0005413054.tif 000007
【請求項５】
前記（１）式中のh、pをそれぞれ下式（３）、（４）で求まるh(3)、p(4)与えることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定方法。
h(3)=Hd-[Vc(td-to)-p]  ・・・（３）
p(4)=(Hs-Ho)+Vc(ts-to) ・・・（４）
但し、
Vc：鋳造速度(mm/min)
ts：湯面が下降開始後Vm>Vcの条件の開始する時間
td：tsの後再びVm=Vcとなる時間
Hd：時間td（tsの後再びVm=Vcとなる時間)における湯面位置(mm)
Hs：時間ts（Vm＞Vc開始時間)における湯面位置(mm)
Ho：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の湯面位置(mm)
to：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の時間(min)
VM：鋳型下降速度(mm/min)
Vm：湯面の下降速度(mm/min)
【請求項６】
連続鋳造鋳型内の溶鋼湯面位置情報から鋳片表面の手入れ要否を判定する装置であって、
湯面位置を計測する湯面位置検出器と、該湯面位置検出器の湯面位置情報及び所定の鋳造条件を入力して所定の演算を行う演算手段と、該演算手段の演算結果を入力して手入れの要否を判定する判定手段とを有し、前記演算手段は下式（１）に基づいてhmax/pを演算し、前記判定手段は、下式（１）に示すhmax/pの値が予め定めた基準値より小さいときには手入れ不要と判定し、前記hmax/pの値が予め定めた基準値以上のときには手入れ要と判定することを特徴とする連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定装置。
hmax/p・・・（１）
但し、hmax： 湯面変動量の最大値(mm)
p  ： Vc/fで計算される平均的なオシレーションマークピッチ(mm)
Vc ：h発生時における鋳造速度(mm/min)
ｆ ：h発生時における鋳型振動数(cycle/min)
【請求項７】
前記演算手段は、hmaxに代えて湯面下降量の最大値：hdmaxを用いて前記（１）式を演算することを特徴とする請求項６記載の連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定装置。
【請求項８】
前記演算手段は、下記（２）式で示されるh(2)を演算し、hmaxに代えてh(2)を用いて前記（１）式を演算することを特徴とする請求項６記載の連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定装置。
【数２】
0005413054.tif 000008
【請求項９】
前記（１）式中のhmax、pに代えてそれぞれ下式（３）、（４）のh(3)、p(4)で与えることを特徴とする請求項６記載の連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定装置。
h(3)=Hd-[Vc(td-to)-p]  ・・・（３）
p(4)=(Hs-Ho)+Vc(ts-to) ・・・（４）
但し、
Vc：鋳造速度(mm/min)
ts：Vm>Vcの条件の開始する時間
td：tsの後再びVm=Vcとなる時間
Hd：時間td（tsの後再びVm=Vcとなる時間)における湯面位置(mm)
Hs：時間ts（Vm＞Vc開始時間)における湯面位置(mm)
Ho：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の湯面位置(mm)
to：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の時間(min)
VM：鋳型下降速度(mm/min)
Vm：湯面の下降速度(mm/min)
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属溶湯の連続鋳造に関し、特に縦型連続鋳造機を用いて製造される鋳片の表面手入れ判定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造では、湯面被覆剤、いわゆるモールドフラックスが、鋳型と鋳片との潤滑、溶湯面の保温、溶湯から浮上分離した非金属介在物の吸収等の目的で使用されている。
しかし、湯面変動が大きくなると、この湯面被覆剤が凝固シェルに捕捉され、そのまま鋳片内に留まり、圧延後の製品の表面欠陥や内部欠陥の原因となる場合がある。
【０００３】
また、鋼の連続鋳造では、浸漬ノズルの詰まり防止のために、アルゴンガスを溶湯内に吹き込んでいる。吹き込まれた微細なアルゴンガス気泡は、浮上途中に湯面直下に、非金属介在物とともに集積・浮遊する場合がある。このような場合に、湯面変動が大きくなると、気泡、非金属介在物が凝固シェルに捕捉され、そのまま鋳片内に留まり、圧延後の製品の表面欠陥や内部欠陥の原因となる場合がある。
【０００４】
上述のように湯面変動が圧延後の製品の表面欠陥や内部欠陥の発生と密接に関連している。そのため、湯面変動量が或る基準値以上となった場合には、その相当部位では鋳片の手入れを行う必要がある。
鋳片を手入れする基準となる湯面変動特性値の臨界値の設定に関しては、一般的な湯面変動量を特性値として経験的に臨界値を与えるのが一般的である。また、このような一般的な方法以外に、非特許文献１には、溶融フラックス層厚みと鋳型振動ストローク、および湯面メニスカス部曲率半径の和を臨界値とする考えが提案されている。また、非特許文献１には、鋳型内の湯面変化速度と湯面変動幅の積を特性値とし経験的に臨界値を与えることが記載されている。
また、特許文献１には、湯面の下降速度Ｖmが鋳片の下降速度Ｖcより大きくなっている時間から算出される凝固シェル厚みdmと鋳片が熱間圧延加熱工程でスケールオフされる厚みdoの差分（ｄｍ−ｄo>0）以上を手入れ条件とする、経験に頼らないで臨界値設定方法が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】小舞ら：鉄と鋼、70（1984）No.１、p.81〜88
【特許文献１】特開２００７−１８５６７５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した湯面変動量や非特許文献１に記載の特性値を基準に手入れ臨界値を設けて手入れを実施した場合、同一鋼種であっても連続鋳造機が違うと、臨界値が異なることがあった。また、湯面変動量が大きい条件であっても、製品欠陥が発生しないこともあった。
一方、経験に頼らない手入れ方法を提示する特許文献１の場合、鋳片の欠陥部を見落とすことは低減できるものの、欠陥部が流出する、あるいは手入れ負荷が増えることがしばしば発生するという問題があった。
【０００７】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、湯面変動に起因して発生する鋳片表層欠陥程度をより精度よく予測できる鋳片手入れ判定方法及び判定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者は、上記課題を解決するため、湯面変動による凝固シェルへのモールドパウダー、気泡、介在物等の異物捕捉挙動を鋭意研究し、湯面位置が湯面直下のオシレーションマーク（OSM）部に形成される爪位置より深くなると、異物捕捉量が急激に増加することを発見した。この現象は、湯面変動時の凝固シェル先端と湯面、更には凝固シェルに周期的に形成される爪の位置関係を考慮することにより説明できる。
以下、この点について詳細に説明する。
【０００９】
図２、図３はこの点を詳細に説明する説明図であり、鋳型内において気泡等の異物が凝固シェルに捕捉されるメカニズムを説明する説明図である。
湯面の上下方向の速度をVm（下方向を正）、鋳造速度をVc（一定）としたときに、図２（ａ）、図３（ａ）は湯面が一定で変動がない状態を示しており、Vm＝０よってVm＜Vcとなっている。図２（ｂ）、図３（ｂ）は湯面が下降している状態を示しており、Vm＞Vcとなっている状態を示している。図２（ｃ）、図３（ｃ）は湯面が上昇している状態を示しており、Vm＜Vcとなっている状態を示している。
【００１０】
縦型鋳型振動式の連続鋳造装置の場合、鋳型の１回の上下振動により、凝固シェル先端部よりも下方の鋳片表面に、鋳型周方向にリング状にオシレーションマーク（以下、「OSM」という）が１本形成される。OSMが形成される鋳造方向の理論上のピッチは、湯面が静止している、あるいは比較的湯面変動が小さい場合、鋳造速度Vc/振動数fで計算できる。
OSMが形成された溶鋼側には初期凝固シェル先端が溶鋼側に曲った、所謂爪が形成される。したがって、爪もOSMと同様にピッチVc/fで溶鋼側に形成されることとなる（図２（ａ），図３（ａ）参照）。
形成された爪は、凝固シェル内の温度分布発生による熱収縮と鋳型下降時に鋳型と凝固シェル間の溶融パウダー内圧力増加により、溶鋼側に変形する。よって、凝固シェル先端部よりもその下方に形成される爪のほうがより溶鋼側に曲がっている。
【００１１】
このような状況下で湯面が下降する場合、初期凝固シェル界面に気泡等の異物が捕捉される機構は、湯面下降量hが初期凝固シェルから最初の爪部までの距離p（以下、単に「距離p」という場合あり）よりも小さい場合（図２）と、大きい場合（図３）では異なる。そこで、以下においては、h＜pの場合（図２）と、h≧pの場合（図３）の各場合でそれぞれの機構を説明する。
【００１２】
h＜pの場合
メニスカス部に形成された凝固シェル先端はモールドパウダーに相対的に浸漬することとなるが、爪部まで浸漬されない（図２（ｂ）参照）。よって、湯面が再度上昇する際、モールドパウダーは湯面下に存在する浮上しきれない気泡や介在物と一緒に、溶鋼側への曲がりが比較的小さい凝固シェルの内部に捕捉されることとなる（図２（ｃ）参照）。
【００１３】
h≧pの場合：
凝固シェル先端は、その直下に形成された爪部を通過した状態までモールドパウダー中に浸漬されることとなる（図３（ｂ）参照）。よって、湯面が再度上昇する際、モールドパウダーは湯面下に存在する浮上しきれない気泡や介在物と一緒に、比較的溶鋼側への曲がりが小さい凝固シェル先端の内部に加えて、溶鋼側への曲がりが大きい爪部にさらに多く捕捉されることとなる（図３（ｃ）参照）。
【００１４】
上記の説明から分かるように、凝固シェル界面に捕捉される異物の量は、湯面下降量hと、初期凝固シェルから最初の爪部までの距離pとに深く関係しており、h=pを境にして急変し、h＜pの場合に比べて、h≧pの場合の方が急増する。
【００１５】
距離pは、湯面が安定した中で突発的に発生するような場合には、OSMピッチと見なすことができるので、Vc/fとして計算できる。
OSMピッチはその理論式Vc/fから判るように、鋳造速度Vcと鋳型振動数fに影響される。操業中の鋳造速度Vcは必ずしも一定ではなく、また鋳型振動数fも鋳造速度に依存して変更する操業が一般的である。よって、鋳片のOSMピッチは操業中変化している場合が多く、また連鋳機が変わると、同一鋼種を鋳造していても、Vcやｆが異なる場合がある。このような状況で鋳造される鋳片のOSMピッチは鋳片毎、連鋳機毎に異なることとなる。
【００１６】
上記の機構から分かるように、凝固シェル界面に捕捉される異物の量は湯面変動量hと距離pとの相対的な関係によって決定される。そして、鋳片のOSMピッチは鋳片毎、連鋳機毎に異なるので、湯面変動量hが同じであっても、凝固シェル界面に捕捉される異物の量は変動する。
したがって、単に湯面変動量hの値の或る臨界値で判定しようとしても、その考え方では操業条件や連鋳機が異なると適用できなくなることが分かる。
そこで、本発明では、経験的に決定される湯面変動量hの或る臨界値ではなく、湯面変動量hと初期凝固シェルから最初の爪部までの距離pの比h/pを基準に判定することにした。
【００１７】
上記のような判定基準であれば、操業条件や連鋳機が異なっても、基本的には同じように設定でき、適切な判定基準となる。
理論的には、湯面変動量hと初期凝固シェルから最初の爪部までの距離pの比h/p=１を境に凝固シェル界面に捕捉される異物の量が変化するので、h/p=１を境に鋳片手入れ基準を変更することとし、これによって、欠陥の除去を効果的に実現できる。例えば、h/p＜１では、手入れなし、あるいは手入れ量を薄くし、h/p≧１の場合には厚くするという基準を設けることができる。
【００１８】
ただし、例えば、同一組成の溶鋼を鋳造する場合でも、鋳造する溶鋼温度が極端に違ったり、モールドパウダーが鋳造速度により異なったり、あるいは、熱延工程以降の操業条件が異なるような場合には、製品の欠陥発生率に差が生じる場合がある。
そこで、そのような場合には、h/pを１.0前後の値（例えば、0.8、あるいは1.2）に設定して鋳片手入れ基準を設けるようにしてもよい。
【００１９】
次に、湯面変動量h及び初期凝固シェルから最初の爪部までの距離pの値をどのようにして設定するかについて検討した。
距離pとしては、前述したように、湯面が安定した中で突発的に発生するような場合には、OSMピッチと見なすことができるので、Vc/fとして与えることができる。
この場合には、湯面変動量hとオシレーションマークピッチ（Vc/f）の比、h/（Vc/f）=１を境に鋳片手入れ基準を変更することとし、これによって、欠陥の除去を効果的に実現できる。例えば、h/（Vc/f）＜１では、手入れなし、あるいは手入れ量を薄くし、h/（Vc/f）≧１の場合には厚くするという基準を設けることができる。
【００２０】
＜湯面変動量h＞
通常、湯面下降と湯面上昇は現象的に対で発生し、かつ欠陥が発生するような湯面下降現象は瞬時に起こる例が多いため、湯面下降速度VmはVcよりも大きいと見なせる。よって、湯面の上昇と下降を区別しないでhを従来の湯面変動幅の最大値hmaxとして与えてもよい。
また、湯面位置情報解析により湯面の上昇と下降を区別できる場合には、hを湯面下降量の最大値hdmaxとして与えてもよい。
【００２１】
しかし、操業が大きく変化する場合や鋳造速度が大きい場合には、上記のような考え方でh/pを算出すると、必ずしも正しく評価できない場合もある。よって、このような場合には、Vm>Vcの条件下において、下記の（２）式で計算するh(2)の鋳片当りの最大値として与えると、実際の現象を反映したh/pを算出できる。
【数１】
0005413054.tif 000002
【００２２】
以上の説明においては、距離pの与え方として、爪（OSM）形成タイミング毎に湯面が下降するという特異な条件でのh/pの求め方を提示した。
しかしながら、実際には、爪形成タイミングに関係なく湯面変動する場合も考えられるため、1/f時間毎に爪が形成される時間以外のタイミングで湯面が変化する場合のpを与えると実際の現象をより厳密に反映したh/pを計算できる。
そこで、以下においてはh≧pの場合と、h＜pの場合の各場合についてその考え方を説明する。
【００２３】
h≧pの場合
図４は図３に示した気泡等の捕捉のメカニズムを時間の経過に沿ってより詳細に説明するためのグラフであり、図４（ａ）は湯面速度Vm、鋳造速度Vc、凝固シェル先端速度Vsの時間変化を示すグラフ、図４（ｂ）は湯面軌跡、凝固シェル先端軌跡及び爪軌跡の時間変化を示すグラフである。
図４（ａ）において、実線は凝固シェル先端速度Vsを示し、細かい破線は湯面速度Vmを示し、粗い破線は鋳造速度Vc（一定）を示している。なお、複数の線が重なる部分は実線で示してある。
図４（ｂ）において、実線は凝固シェル先端軌跡を示し、細かい破線は湯面軌跡を示し、粗い破線は爪部軌跡を示している。なお、シェル先端軌跡と湯面軌跡に関し、両者が重なる部分は実線で示している。
【００２４】
図４に示すように、湯面は、T点（爪形成時点、時間to、湯面位置Ho）をスタートに、速度Vmが負（下向き正）の状態にあるときに上昇して速度Vm＝０のときに最上位置となり、その位置から下降に転じる。そして、A点（時間ts、湯面位置Hs）でその下降速度Vmが凝固シェル先端の下降速度（＝鋳造速度）Vcよりも大きくなる。T点からA点までは湯面の位置と凝固シェル先端の位置は一致している（図４（ｂ）参照）。A点以降、湯面は降下して点B（時間td、湯面位置Hd、dH/dt=Vc点）を経由し、点T-A-B-C-Dの軌跡をとる。
【００２５】
一方、凝固シェル先端は、点T-Aまでは湯面と同一位置であるが、A-C間は湯面と分離してdH/dt=Vcの軌跡を辿り、C点で上昇してきた湯面と一緒になり、D点に至る。
その結果、toで形成された爪は時間tdまでに距離Vc(td-to)分だけ下降する。また、tdにおけるシェル先端から爪までの距離pは、A点における湯面Hsと爪形成位置湯面Hoの差と点TからA点までの爪の下降距離Vc(ts-to)の和（４）式で表現できる。
また、相対的に湯面がシェル先端よりも下降する最大深さhは、（３）式で表現できるので、最終的に、h/pは（３）、（４）式を使用して計算できる。
h(3)=Hd-[Vc(td-to)-p]  ・・・（３）
p(4)=(Hs-Ho)+Vc(ts-to) ・・・（４）
【００２６】
h＜pの場合
図５は図２に示した気泡等の捕捉のメカニズムを時間の経過に沿ってより詳細に説明するためのグラフであり、湯面軌跡、凝固シェル先端軌跡、爪軌跡の時間変化を示すグラフである。
h＜pの場合の場合も図５に示すようにh≧pの場合と同様に上記（３）式、（４）式に基づいてh/pを計算できる。
【００２７】
なお、爪が形成される時間toは、爪が形付けられると考えられている凝固シェル先端上に溶鋼がオーバーフローを開始する時期、あるいは凝固シェル先端が溶鋼側に屈曲開始する時期にほぼ対応する、鋳型下降速度VMが鋳造速度Vcよりも大きくなる時点（ネガティブストリップ時間tnの開始点）に設定すればよい。
湯面位置Hの計測位置は、従来のように鋳型厚み中央部で浸漬ノズルと短辺の中間的な位置でよいが、精度を向上させたい場合には鋳型際でもよく、測定箇所も１箇所に限る必要はなく、必要であれば、複数箇所で同時に測定したHをもとに本発明を実施してもよい。
本発明は以上の知見に基づくものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
【００２８】
（１）本発明に係る連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定方法は、連続鋳造鋳型内の溶鋼湯面位置情報から鋳片表面の手入れ要否を判定する方法であって、下式（１）に示すh/pの値が予め定めた基準値より小さいときには手入れ不要と判定し、前記h/pの値が予め定めた基準値以上のときには手入れ要と判定することを特徴とするものである。
h/p・・・（１）
但し、h：湯面変動量
p：凝固シェル先端から爪までの距離
【００２９】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記hの値を湯面変動量の最大値hmaxとし、pの値をVc/fで計算される平均的なオシレーションマークピッチ(mm)として与えることを特徴とするものである。
但し、Vc：h発生時における鋳造速度(mm/min)
ｆ：h発生時における鋳型振動数(cycle/min)
【００３０】
（３）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記hの値を湯面下降量の最大値hdmaxとし、pの値をVc/fで計算される平均的なオシレーションマークピッチ(mm)として与えることを特徴とするものである。
但し、Vc：h発生時における鋳造速度(mm/min)
ｆ：h発生時における鋳型振動数(cycle/min)
【００３１】
（４）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記hの値を、Vm>Vcの条件下において、下式（２）で計算されるh(2)で与え、前記pの値をVc/fで計算される平均的なオシレーションマークピッチ(mm)とすることを特徴とするものである。
【数２】
0005413054.tif 000003
【００３２】
（５）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記（１）式中のh、pをそれぞれ下式（３）、（４）で求まるh(3)、p(4)で与えることを特徴とするものである。
h(3)=Hd-[Vc(td-to)-p]  ・・・（３）
p(4)=(Hs-Ho)+Vc(ts-to) ・・・（４）
但し、
Vc：鋳造速度(mm/min)
ts：湯面が下降開始後Vm>Vcの条件の開始する時間
td：tsの後再びVm=Vcとなる時間
Hd：時間td（tsの後再びVm=Vcとなる時間)における湯面位置(mm)
Hs：時間ts（Vm＞Vc開始時間)における湯面位置(mm)
Ho：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の湯面位置(mm)
to：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の時間(min)
VM：鋳型下降速度(mm/min)
Vm：湯面の下降速度(mm/min)
【００３３】
（６）本発明に係る連続鋳造時における鋳片の表面手入れ判定装置は、連続鋳造鋳型内の溶鋼湯面位置情報から鋳片表面の手入れ要否を判定する装置であって、
湯面位置を計測する湯面位置検出器と、該湯面位置検出器の湯面位置情報及び所定の鋳造条件を入力して所定の演算を行う演算手段と、該演算手段の演算結果を入力して手入れの要否を判定する判定手段とを有し、前記演算手段は下式（１）に基づいてhmax/pを演算し、前記判定手段は、下式（１）に示すhmax/pの値が予め定めた基準値より小さいときには手入れ不要と判定し、前記hmax/pの値が予め定めた基準値以上のときには手入れ要と判定することを特徴とするものである。
hmax/p・・・（１）
但し、hmax： 湯面変動量の最大値(mm)
p  ： Vc/fで計算される平均的なオシレーションマークピッチ(mm)
Vc ：h発生時における鋳造速度(mm/min)
ｆ ：h発生時における鋳型振動数(cycle/min)
【００３４】
（７）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記演算手段は、hmaxに代えて湯面下降量の最大値：hdmaxを用いて前記（１）式を演算することを特徴とするものである。
【００３５】
（８）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記演算手段は、下記（２）式で示されるh(2)を演算し、hmaxに代えてh(2)を用いて前記（１）式を演算することを特徴とするものである。
【数３】
0005413054.tif 000004
【００３６】
（９）また、上記（６）に記載のものにおいて、前記（１）式中のhmax、pに代えてそれぞれ下式（３）、（４）のh(3)、p(4)で与えることを特徴とするものである。
h(3)=Hd-[Vc(td-to)-p]  ・・・（３）
p(4)=(Hs-Ho)+Vc(ts-to) ・・・（４）
但し、
Vc：鋳造速度(mm/min)
ts：Vm>Vcの条件の開始する時間
td：tsの後再びVm=Vcとなる時間
Hd：時間td（tsの後再びVm=Vcとなる時間)における湯面位置(mm)
Hs：時間ts（Vm＞Vc開始時間)における湯面位置(mm)
Ho：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の湯面位置(mm)
to：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の時間(min)
VM：鋳型下降速度(mm/min)
Vm：湯面の下降速度(mm/min)
【発明の効果】
【００３７】
本発明においては、連続鋳造鋳型内の溶鋼湯面位置情報から鋳片表面の手入れ基準を決定する方法であって、湯面変動量：hと凝固シェル先端から爪までの距離：pとの比h/pに基づいて鋳片の手入れ量を決定するようにしたので、鋳型内における異物捕捉の現象に合った判定基準となり、それ故に操業条件や連鋳機が異なっても、基本的には共通の判定基準とすることができ、適切な判定が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋳片表面の手入れを判定装置の説明図である。
【図２】鋳型内の様子を模式的に示す図であり、気泡等が凝固シェルに捕捉されるメカニズムを説明する説明図である（h＜pの場合）。
【図３】鋳型内の様子を模式的に示す図であり、気泡等が凝固シェルに捕捉されるメカニズムを説明する説明図である（h≧pの場合）。
【図４】図３に示した気泡等の捕捉のメカニズムを時間の経過に沿ってより詳細に説明するための説明するためのグラフである。
【図５】図２に示した気泡等の捕捉のメカニズムを時間の経過に沿ってより詳細に説明するための説明するためのグラフである。
【図６】本発明の実施例の効果を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施例の効果を説明する説明図である。
【図８】本発明の比較例の結果を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本実施の形態に係る鋳片表面の手入れを判定装置について、図１に基づいて説明する。
まず、本実施の形態で用いる連続鋳造装置について概説する。本実施の形態で用いる連続鋳造装置１は、水冷された鋳型３と、鋳型３の下方に配設され、鋳型３から引抜かれた鋳片５を支える鋳片サポートロール７とを備えている。鋳片サポートロール７の中には、鋳型直下に、あるいは所定の位置に鋳込み長さを測定する計測ロール９を配設するのが好ましい。
また、連続鋳造装置１は、操業条件に対応して各機器の動作の設定及び制御を行う制御装置１０を備えている。
【００４０】
本実施の形態に係る鋳片表面の手入れ判定装置１１は、連続して湯面レベル(湯面の位置)を測定する湯面位置検出器１３、湯面位置検出器１３の情報、計測ロール９の情報、制御装置１０の情報等が入力されて所定の演算を行う演算手段１５と、演算手段１５の演算結果に基づいて鋳片手入れの要否を判定する判定手段１７と、判定の基準となるデータが記憶されるデータベース１９とを有している。
湯面位置の測定は、鋳型３の内壁近傍、好ましくは鋳型内壁から50mm以内で行うことが好ましい。湯面位置検出器１３の例としては、例えば渦流式電磁センサー、γ線センサー等が好ましい。
【００４１】
演算手段１５は、湯面位置検出器１３から入力される湯面位置情報に基づいて湯面の下降速度Vmを所定の時間間隔ごとに演算する。
また、湯面の位置測定に同期して、計測ロール９により鋳片５の下降量が計測され、該情報が演算手段１５に入力される。そして、演算手段１５は、鋳片５の下降量情報をもとに、算出した湯面下降速度Vmに相当する時刻の鋳片５の下降速度（鋳造速度）Vcを演算する。
さらに、演算手段１５は、湯面位置検出器１３からの湯面位置情報に基づいて鋳片当りの湯面変動量の最大値hmaxを演算する。
また、演算手段１５は鋳造速度Vcと、制御装置１０から入力される鋳型振動数ｆに基づいて湯面変動量の最大値が発生したときのVc/fを演算する。
さらに、hmax/(Vc/f)を演算する。
【００４２】
＜データベース＞
データベース１９には、予め行った実操業でのhmax/(Vc/f)と鋳片手入れ量との関係を示すデータが記憶されている。データの一例を挙げれば、hmax/(Vc/f)の値がＳ以上であれば手入れ要とし、Ｓより小さければ手入れ不要とするような手入れ要否の判定基準となる基準値Ｓなどである。あるいは、手入れ要の場合に、hmax/(Vc/f)の値に対応させて具体的な手入れ量（mm）を示すようなデータを記憶させるようにしてもよい。
【００４３】
判定手段１７は、演算手段１５によって演算されたhmax/(Vc/f)の値をデータベース１９に記憶されている判定基準値と比較して手入れ量を決定する。
例えば、データベース１９に記憶された基準値Ｓよりもhmax/(Vc/f)≧Ｓであれば手入れ要とし、hmax/(Vc/f)＜Ｓであれば手入れ不要と判定する。
【００４４】
なお、上記の例では鋳造速度Vcとして計測ロール９の情報に基づく例を示したが、これに代えて複数のピンチロール１９の回転数の情報に基づいて得られるものを用いてもよい。
【００４５】
上記のように構成された本実施の形態においては、操業中において、演算手段１５が上記の演算を行うことによって、hmax/(Vc/f)を演算し、判定手段１７は演算手段１５が演算した結果に基づいて手入れの要否を決定する。
このように、本実施の形態では、hmax/(Vc/f)に基づいて手入れ要否を判定するようにしたので、鋳型内における異物捕捉の現象に合った判定基準となり、それ故に操業条件や連鋳機が異なっても、基本的には共通の判定基準とすることができ、適切な判定基準となる。
【００４６】
［実施の形態２］
実施の形態１では、湯面変動量の最大値hmaxに基づく判定を行う例を示したが、本実施の形態においては、湯面変動量の最大値hmaxに代えて湯面下降量の最大値hdmaxに基づく判定を行うようにしたものである。
本実施の形態のデータベース１９には、予め行った実操業でのhdmax/(Vc/f)と鋳片手入れ量との関係を示すデータが記憶されている。
そして、演算手段１５は、湯面位置検出器１３からの湯面位置情報に基づいて鋳片当りの湯面下降量の最大値hdmaxを演算する。また、演算手段１５は鋳造速度Vcと、制御装置１０から入力される鋳型振動数ｆに基づいて湯面下降量の最大値が発生したときのVc/fを演算し、さらに、hdmax/(Vc/f)を演算する。
判定手段１７は、演算手段１５によって演算されたhdmax/(Vc/f)の値をデータベース１９に記憶されている判定基準値と比較して手入れ量を決定する。
【００４７】
本実施の形態においては、湯面下降量の最大値hdmaxを演算し、さらにhdmax/(Vc/f)に基づいて手入れ要否を判定するようにしたので、実施の形態１の場合よりもさらに鋳型内における異物捕捉の現象に合った判定基準となり、それ故に操業条件や連鋳機が異なっても、基本的には共通の判定基準とすることができ、適切な判定基準となる。
【００４８】
［実施の形態３］
実施の形態２では、湯面下降量の最大値hdmaxに基づいて判定を行う例を示したが、本実施の形態においては、さらに実際の現象に近いロジックによる判定を行うために、湯面下降量の最大値hdmaxに代えて、Vm>Vcの条件下において、下式（２）で計算されるh(2)で与えるようにしたものである。
【数４】
0005413054.tif 000005
【００４９】
上記（２）式に基づく演算は演算手段１５が行う。また、演算手段１５は、（２）式の演算の前提として、上記のVm：湯面の下降速度(mm/min)、Vc：h(2)発生時における鋳造速度(mm/min)、ｆ：h(2)発生時における鋳型振動数(cycle/min)、ts：湯面が下降開始後Vm>Vc条件の開始する時間、td：tsの後再びVm=Vcとなる時間を演算する。
本実施の形態のデータベース１９には、予め行った実操業での上記（２）式で求まるh(2)に基づくh(2)/(Vc/f)と鋳片手入れ量との関係を示すデータが記憶されている。
【００５０】
判定手段１７は、演算手段１５によって演算されたh(2)/(Vc/f)の値をデータベース１９に記憶されている判定基準値と比較して手入れ量を決定する。
【００５１】
本実施の形態においては、（２）式で求まるh(2)を演算し、さらにh(2)/(Vc/f)に基づいて手入れ要否を判定するようにしたので、実施の形態２の場合よりもさらに鋳型内における異物捕捉の現象に合った判定基準となり、それ故に操業が大きく変化する場合や鋳造速度が大きいような場合であっても、基本的には共通の判定基準とすることができ、適切な判定基準となる。
【００５２】
［実施の形態４］
実施の形態３では、上記（２）式で与えられるh(2)に基づいて判定を行う例を示したが、本実施の形態においては、さらに実際の現象に近いロジックによる判定を行うために、下式（３）、（４）でh(3)、p(4)を求め、求められたh(3)、p(4)の比h(3)/p(4)に基づいて判定を行うようにしたものである。
h(3)=Hd-[Vc(td-to)-p]  ・・・（３）
p(4)=(Hs-Ho)+Vc(ts-to) ・・・（４）
但し、
Vc：鋳造速度(mm/min)
ts：湯面が下降開始後Vm>Vcの条件の開始する時間
td：tsの後再びVm=Vcとなる時間
Hd：時間td（tsの後再びVm=Vcとなる時間)における湯面位置(mm)
Hs：時間ts（Vm＞Vc開始時間)における湯面位置(mm)
Ho：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の湯面位置(mm)
to：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の時間(min)
VM：鋳型下降速度(mm/min)
【００５３】
上記（３）式、（４）の演算は演算手段１５が行う。また、演算手段１５は、（３）式、（４）式の演算の前提として、Vc：鋳造速度(mm/min)、ts：湯面が下降開始後Vm>Vcの条件の開始する時間、td：tsの後再びVm=Vcとなる時間、Hd：時間td（tsの後再びVm=Vcとなる時間)における湯面位置(mm)、Hs：時間ts（Vm＞Vc開始時間)における湯面位置(mm)、Ho：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の湯面位置(mm)、to：時間ts以前おけるVM＞Vc開始時の時間(min)、VM：鋳型下降速度(mm/min)を演算する。
本実施の形態のデータベース１９には、予め行った実操業での上記（３）式、（４）式で求まるh(3)、p(4)に基づくh(3)/p(4)と鋳片手入れ量との関係を示すデータが記憶されている。
【００５４】
判定手段１７は、演算手段１５によって演算されたh/pの値をデータベース１９に記憶されている判定基準値と比較して手入れ量を決定する。
【００５５】
本実施の形態においては、（３）式、（４）で求まるh(3)、p(4)を演算し、さらにh(3)/p(4)に基づいて手入れ要否を判定するようにしたので、実施の形態３の場合よりもさらに鋳型内における異物捕捉の現象をより厳密に反映した判定基準となり、それ故に爪形成タイミングに関係なく湯面変動する場合であっても、基本的には共通の判定基準とすることができ、適切な判定基準となる。
【実施例１】
【００５６】
本発明の効果を確認するために以下の実施を行った。
中炭素鋼スラブ（C:0.08-0.13,  Si:0.2-0.4,  Mn:1.0-1.5,  P:0.015-0.025,  S:0.008-0.020,  Ａｌ:0.02-0.50,  Ti:0.08-0.020wt%、厚み220mmと250mm、幅1900〜2100mm）を、それぞれ異なる垂直曲げ型連続鋳造機によって鋳造し、無手入れのまま、製品まで圧延した。
鋳造中、鋳型厚み中央部、浸漬ノズルと短辺の中央部で渦流式センサーにより0.1秒毎に計測した鋳型内湯面位置データをもとにh/pの最大値を鋳造スラブ単位で計算し、h/pと製品熱延板（厚み26〜51mm）のパウダー起因の表面ヘゲ発生率（＝ヘゲ発生コイル数/調査した総コイル数ｘ100)との関係を調査した。
h/pの与え方としては、実施の形態１〜４の４つの方法で与え、それぞれについてパウダー起因の表面ヘゲ発生率との関係を調査した。
【００５７】
操業条件は、鋳造速度Vc1.0〜2.2m/min、鋳型振動波形：サイン波形、スラブ厚220mm、250mmに対して、鋳型振幅S=7、9mm、ネガティブストリップ速度率N[=(2Sf-Vc)/Vc]：0.22、-0.20に設定し、Vc/f=(1+N)/(2S)なる関係から鋳型振動数fを決定して鋳造した。鋳造中、モールドパウダーはスラブ厚220mm、250mmでそれぞれ、塩基度（CaO/
SiO2）1.9、1.5、結晶化温度1120、1190℃、粘度0.5、0.9P(1300℃）の物性を示すものを使用し、タンディッシュ内溶鋼過熱度は20〜35℃とした。  その他の条件も極力変更しないで実施した。
【００５８】
調査結果を図６、図７のグラフに示す。図６のグラフでは、縦軸がヘゲ発生率（％）を示し、横軸がh/pの鋳片当りの最大値を示している。図６は、スラブ厚220mmのものについて、実施の形態１〜４に４つの方法によるh/pとヘゲ発生率（％）との関係を示している。
また、図７では、実施の形態２の方法によってh/pを与え、スラブ厚を220mmと250mmの場合を比較して示したものである。
図６、図７に示されるように、本実施の形態に基づく湯面変動特性値h/pを使用することにより、鋳造厚みの違いに依らず、h/p＝１近傍を境にヘゲ発生率が急変していることが判る。
このことから、本実施の形態１〜４に示した方法によれば、ヘゲ発生率の明瞭な指標とできることが確認された。
一方、湯面変動量を使用してヘゲ発生率を整理した図８のグラフでは、ヘゲ発生率が急増する湯面変動量の臨界値は、鋳造厚みの違いにより、異なっており、これと比較すれば明らかなように、本実施の形態１〜４の指標が優れている。
【実施例２】
【００５９】
次に、本実施の形態１〜４の方法によって実際の判定を行い、鋳片手入れを行った場合のヘゲ発生率についても調査した。
実施の形態１〜４においては、判定式として、h/p≧１の場合に手入れ要と判定し、湯面変動量hに基づく判定基準としては、h≧15mmの場合を手入れ要と判定した。そして、手入れ厚みは2mm(一定）として、製品の欠陥発生率を比較した。その結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
0005413054.tif 000006
【００６１】
表１から明らかなように、本発明による手入れ判定基準を使用することにより、欠陥発生率が激減していることが判る。
【符号の説明】
【００６２】
１  連続鋳造装置
３  鋳型
５  鋳片
７  鋳片サポートロール
９  計測ロール
１０  制御装置
１１  鋳片手入れ判定装置
１３  湯面位置検出器
１５  演算手段
１７  判定手段
１９  データベース
【図１】
0005413054.tif 000009
【図２】
0005413054.tif 000010
【図３】
0005413054.tif 000011
【図４】
0005413054.tif 000012
【図５】
0005413054.tif 000013
【図６】
0005413054.tif 000014
【図７】
0005413054.tif 000015
【図８】
0005413054.tif 000016