(57)【要約】      （修正有）【課題】鋳片の長手方向の温度差と鋳片表面の復熱を考慮した鋳片の温度推定方法を提供する。【解決手段】連続鋳造を経て所定寸法に切断され保温カバー１３に収容された後に加熱炉１４内に装入される鋳片１０の温度を導出する鋳片の温度推定方法において、鋳片１０について長手方向、幅方向及び厚み方向に複数の計算格子を配列した三次元計算モデルを得、連続鋳造の操業実績から各計算格子の温度を算出し、鋳片１０が加熱炉１４へ移動する際に鋳片１０の表面の測定部の温度計測値と計算格子の温度の差に調整値を乗算した補正値を基に各計算格子の温度を補正し、加熱炉１４内を進行中の鋳片１０について各計算格子の温度変化を求め、加熱炉１４から抽出される際の鋳片１０全体の温度分布を推定する。ここで、調整値は、測定部が保温カバー１３内に収容されていた時間の長さに応じて大きくなり、０を超え１未満の値である。【選択図】図１
2014028385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造を経て所定寸法に切断され保温カバーに収容された後に加熱炉内に装入される鋳
片の温度を導出する鋳片の温度推定方法において、
前記鋳片について長手方向、幅方向及び厚み方向に複数の計算格子を配列した三次元計算
モデルを得、連続鋳造の操業実績から該各計算格子の温度を算出して前記鋳片全体の温度
分布を求める第１の工程と、
前記鋳片が前記保温カバーから前記加熱炉へ移動する際に該鋳片の表面の測定部を温度計
測して得た温度と該測定部に対応する前記計算格子の温度の差に調整値を乗算して補正値
を算出する第２の工程と、
前記補正値を基に前記各計算格子の温度を補正する第３の工程と、
前記加熱炉内を進行中の前記鋳片について、該鋳片に対する入熱量を該加熱炉内の温度か
ら算出して、前記各計算格子の温度変化を求め、前記加熱炉から抽出される際の前記鋳片
全体の温度分布を推定する第４の工程とを有し、
前記調整値は、温度計測をした前記測定部が前記保温カバー内に収容されていた時間の長
さに応じて大きくなり、しかも、０を超え１未満の値であることを特徴とする鋳片の温度
推定方法。
【請求項２】
請求項１記載の鋳片の温度推定方法において、前記調整値をｒとすると、ｒは以下の式１
で算出されることを特徴とする鋳片の温度推定方法。
ｒ＝１−ｅｘｐ（ａ×ｔ＾ｂ）  ・・・式１
ここで、
ｔは、前記測定部が前記保温カバー内に収容されていた時間、
ａは、（−６．７７ｅ−３）×１．１以上（−６．７７ｅ−３）×０．９以下の値、
ｂは、０．６６×０．９以上０．６６×１．１以下の値である。
【請求項３】
請求項１又は２記載の鋳片の温度推定方法において、前記測定部は前記鋳片の長手方向の
異なる位置に複数あって、該各測定部について前記調整値を算出して複数の前記補正値を
得、該複数の補正値を基に前記各計算格子の温度を補正することを特徴とする鋳片の温度
推定方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋳片の温度推定方法において、前記加熱炉内で前記
鋳片を長手方向が該加熱炉の幅方向に沿った状態で進行させ、該加熱炉を前記鋳片の進行
方向に沿って複数の炉帯に分けると共に、該複数の炉帯に前記加熱炉の幅方向の異なる位
置に複数の温度計をそれぞれ配置して、該複数の温度計の計測温度を基に前記鋳片への入
熱量を算出することを特徴とする鋳片の温度推定方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋳片の温度推定方法において、前記測定部の温度は
放射温度計によって計測されることを特徴とする鋳片の温度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造を経て所定寸法に切断され加熱炉で加熱される鋳片の温度推定方法に
関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造機から出片され所定寸法に切断された鋳片は、加熱炉で加熱された後に複数回の
サイジングプロセスを経て目標とする厚み及び幅にされる。
サイジングプロセス一回につき鋳片に掛ける荷重は、主として鋳片の温度に応じて決定さ
れ、鋳片の温度に適した荷重より大きい荷重を鋳片に掛けた場合には圧延機に生じる負荷
が設計値を超え、場合によっては圧延機が破損する。一方、鋳片に与える荷重が小さいと
、必要となるサイジングプロセスの回数が増し生産効率低下を招く。
【０００３】
鋳片の温度は計算機によって推定され、計算機は、鋳片の推定温度を基にして一回のサイ
ジングプロセスで鋳片に掛ける荷重を算出する。
鋳片の温度を推定する方法としては、伝熱の偏微分方程式を用いる方法があり、その具体
例が特許文献１に記載されている。
特許文献１の方法は、伝熱の偏微分方程式によって、スキッドに接触するスキッド部と、
スキッドに非接触なスキッド間それぞれについて鋳片の温度を算出し、鋳片全体の温度を
推定する。
【０００４】
ところで、鋳片の温度を算出する方法がどのようなものであっても、計算機によって推定
する鋳片の温度は実際の温度と差がある。従って、この差を考慮することなく鋳片の推定
温度から直接的に鋳片に掛ける荷重を求めると、求められた荷重が鋳片に掛けるべき適切
な範囲を超えることがあり、圧延機が破損する恐れがある。
そのため、鋳片の推定温度と実際の温度の差、即ち鋳片の温度推定精度を考慮して鋳片に
掛ける荷重を算出する必要がある。そして、鋳片の温度推定精度が低い（温度の差が大き
い）と、鋳片に掛ける荷重として小さい値が算出され、結果として生産効率が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平３−１４０４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鋳片は、長手方向の異なる位置で、鋳造条件や放熱条件が相違し、加熱炉へ装入された鋳
片は、長手方向で温度が異なった状態になっている。これに対し、特許文献１では、スキ
ッド部とスキッド間の２断面の温度を基に鋳片全体の温度を推定しており、鋳片の長手方
向で温度が異なる点が考慮されていない。このため、鋳片の温度推定精度が低くなり、生
産効率が低下するという問題があった。
【０００７】
また、加熱炉の手前には、鋳片の放熱を抑制する保温カバーを設置することが良く知られ
ている。鋳片は保温カバーに収容されると全体の温度が下がるのに対して表面温度は復熱
によって上昇する。
従って、鋳片の温度推定精度を高めるには、鋳片の表面温度を実測し、この実測結果を基
に鋳片の推定温度を補正することが考えられるが、加熱炉に装入される直前で鋳片の表面
温度を実測する場合には、この復熱した鋳片の表面を温度計測することになる。
しかしながら、復熱した鋳片の表面を温度計測した結果を基にどのように鋳片の推定温度
を補正すればよいかについて、その補正方法は確立されていなかった。
【０００８】
一方、加熱炉内の温度調整は加熱炉に装入される鋳片の温度を基準に決定される。このた
め、加熱炉に鋳片を装入する直前で鋳片の表面温度を計測することは、加熱炉内の温度調
整を適切に行う上で大きな意義がある。そして、この鋳片の表面温度の実測値を、鋳片の
推定温度を補正する目的でも利用できれば、１つの実測値を２つの目的（加熱炉内の温度
調整と鋳片の推定温度の補正）を達成するために用いることができ、システム設計上、有
効である。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、鋳片の長手方向の温度差と鋳片表面の復
熱を考慮した鋳片の温度推定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的に沿う本発明に係る鋳片の温度推定方法は、連続鋳造を経て所定寸法に切断され
保温カバーに収容された後に加熱炉内に装入される鋳片の温度を導出する鋳片の温度推定
方法において、前記鋳片について長手方向、幅方向及び厚み方向に複数の計算格子を配列
した三次元計算モデルを得、連続鋳造の操業実績から該各計算格子の温度を算出して前記
鋳片全体の温度分布を求める第１の工程と、前記鋳片が前記保温カバーから前記加熱炉へ
移動する際に該鋳片の表面の測定部を温度計測して得た温度と該測定部に対応する前記計
算格子の温度の差に調整値を乗算して補正値を算出する第２の工程と、前記補正値を基に
前記各計算格子の温度を補正する第３の工程と、前記加熱炉内を進行中の前記鋳片につい
て、該鋳片に対する入熱量を該加熱炉内の温度から算出して、前記各計算格子の温度変化
を求め、前記加熱炉から抽出される際の前記鋳片全体の温度分布を推定する第４の工程と
を有し、前記調整値は、温度計測をした前記測定部が前記保温カバー内に収容されていた
時間の長さに応じて大きくなり、しかも、０を超え１未満の値である。
【００１０】
本発明に係る鋳片の温度推定方法において、前記調整値をｒとすると、ｒは以下の式１で
算出されるのが好ましい。
ｒ＝１−ｅｘｐ（ａ×ｔ＾ｂ）  ・・・式１
ここで、ｔは、前記測定部が前記保温カバー内に収容されていた時間、ａは、（−６．７
７ｅ−３）×１．１以上（−６．７７ｅ−３）×０．９以下の値、ｂは、０．６６×０．
９以上０．６６×１．１以下の値である。
【００１１】
本発明に係る鋳片の温度推定方法において、前記測定部は前記鋳片の長手方向の異なる位
置に複数あって、該各測定部について前記調整値を算出して複数の前記補正値を得、該複
数の補正値を基に前記各計算格子の温度を補正するのが好ましい。
【００１２】
本発明に係る鋳片の温度推定方法において、前記加熱炉内で前記鋳片を長手方向が該加熱
炉の幅方向に沿った状態で進行させ、該加熱炉を前記鋳片の進行方向に沿って複数の炉帯
に分けると共に、該複数の炉帯に前記加熱炉の幅方向の異なる位置に複数の温度計をそれ
ぞれ配置して、該複数の温度計の計測温度を基に前記鋳片への入熱量を算出するのが好ま
しい。
【００１３】
本発明に係る鋳片の温度推定方法において、前記測定部の温度は放射温度計によって計測
されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る鋳片の温度推定方法は、鋳片について長手方向、幅方向及び厚み方向に複数
の計算格子を配列した三次元計算モデルを得て、各計算格子について、操業実績から温度
を算出し、補正を行い、加熱炉内の温度変化を求めて加熱炉から抽出される際の鋳片全体
の温度分布を算出する。従って、鋳片の長手方向で温度差が生じるのを考慮して鋳片全体
の温度分布を求めることができる。
また、鋳片表面の実測温度と鋳片表面の推定温度の温度差に、保温カバー内に収容されて
いた時間に応じて大きくなり、しかも、０を超え１未満の調整値を乗算して補正値を算出
するので、保温カバーに収容されている時間に応じて進行する鋳片表面の復熱を加味して
補正値が算出され、鋳片全体の温度分布の推定精度を高めることができ、結果として生産
効率の向上を図ることが可能である。
【００１５】
本発明に係る鋳片の温度推定方法において、ｒ＝１−ｅｘｐ（ａ×ｔ＾ｂ）によって調整
値を算出する場合、測定部の保温カバー内の収容時間に応じて調整値をどのような値にす
るかについての基準を設けることができ、鋳片全体の温度分布の推定精度を安定的に向上
させる指針を確立することが可能である。
【００１６】
本発明に係る鋳片の温度推定方法において、測定部が鋳片の長手方向の異なる位置に複数
あって、各測定部について調整値を算出して複数の補正値を得、複数の補正値を基に鋳片
全体の温度分布を補正する場合、鋳片の長手方向の異なる位置で保温カバーに収容されて
いた時間が異なっても、鋳片全体の温度分布の推定精度を確実に上げるための補正を行う
ことができる。
【００１７】
本発明に係る鋳片の温度推定方法において、加熱炉内で鋳片を長手方向が加熱炉の幅方向
に沿った状態で進行させ、加熱炉を鋳片の進行方向に沿って複数の炉帯に分けると共に、
複数の炉帯に加熱炉の幅方向の異なる位置に複数の温度計をそれぞれ配置して、複数の温
度計の計測温度を基に鋳片への入熱量を算出する場合、長手方向に温度が異なる鋳片が加
熱炉内を移動する際に鋳片の長手方向の入熱量を正確に計算することができ、鋳片全体の
温度分布の変化を安定的に求めることができる。
【００１８】
本発明に係る鋳片の温度推定方法において、測定部の温度が放射温度計によって計測され
る場合、測定部の温度を遠隔から効率的に計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋳片の温度推定方法が適用される鋳片の移動の様子を示す説明図である。
【図２】鋳片の移動の様子を示す説明図である。
【図３】（Ａ）は加熱炉の説明図であり、（Ｂ）は加熱炉内の温度計の配置を示す説明図である。
【図４】計算機の信号接続を示すブロック図である。
【図５】鋳片の温度計算方法を示す説明図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、鋳片の温度計算方法を示す説明図である。
【図７】鋳片の断面平均温度の分布を示すグラフである。
【図８】鋳片の表面温度差と断面平均温度差の関係を示すグラフである。
【図９】鋳片の表面温度差に対する断面平均温度差の感度と保温カバー内の収容時間との関係を示すグラフである。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）は、サイジングプレスにおいて鋳片に掛ける荷重を算出した結果を示すグラフである。
【図１１】（Ａ）、（Ｂ）は、サイジングミルにおいて鋳片に掛ける荷重を算出した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る鋳片の温度推定方法が適用される鋳片１０は、図１に示すよ
うに、連続鋳造機１１による連続鋳造を経てＣＣカッター１２によって所定寸法に切断さ
れる。本実施の形態では、ＣＣカッター１２によって切断された鋳片１０は、断面長方形
で、厚みが１００〜４００ｍｍ、幅が６５０〜３０００ｍｍ、長さが３〜３０ｍであるが
、この範囲に属さない大きさの鋳片に対しても本発明を適用することができる。
【００２１】
ＣＣカッター１２によって切断された鋳片１０は、図１、図２に示すように、保温カバー
１３に収容された後に加熱炉１４内に装入され、加熱炉１４内で予め定められた目標温度
まで加熱される。加熱炉１４内の温度は、加熱炉１４内に設けられた図３（Ａ）に示す複
数の燃焼バーナ１５の燃焼レベルを変えることによって調製される。
加熱炉１４から抽出された鋳片１０は、複数回のサイジングプロセスを経て目標とする幅
及び厚みに加工される。ここで、一回のサイジングプロセスとは、サイジングプレスにお
いては鋳片１０を幅方向に押圧する一回の動作を示し、サイジングミルにおいては鋳片１
０が圧延機を一回通過することを示す。なお、サイジングプレスとは、鋳片１０の長手方
向両端に予成形圧下を加え、サイジングミルで鋳片１０に発生するクロップを抑制するも
のである。
また、図２には、１つの保温カバーを記載しているが、実際の現場においては、加熱炉の
鋳片の装入側に複数の保温カバーが並列配置されている。
【００２２】
加熱炉１４内に装入された鋳片１０は、図２に示すように、長手方向を加熱炉１４の幅方
向に沿って配置した状態で、加熱炉１４内を加熱炉１４の抽出側に向かって移動し、加熱
炉１４から抽出される。
加熱炉１４は、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、鋳片１０の進行方向に沿って複
数の炉帯に分けられ、本実施の形態では、鋳片１０の進行方向に沿って上流側が加熱帯１
６であり、下流側が均熱帯１７である。各炉帯は、炉帯を進行する鋳片１０の温度変化の
様子が異なり、加熱帯１６は均熱帯１７に比べ鋳片１０の温度上昇率が大きい。
【００２３】
加熱炉１４内には、図３（Ｂ）に示すように、加熱炉１４内の温度を計測する複数の温度
計１８（本実施の形態では熱電対）が設けられている。
加熱炉１４内には、複数の温度計１８を鋳片１０の進行方向に沿って配置してなる第１の
列１９と、加熱炉１４の幅方向の異なる位置に配置された複数の温度計１８からなる第２
の列２０が設けられている。第１の列１９は２列あって、共に一端が加熱帯１６に配置さ
れ他端が均熱帯１７に配置されている。第２の列２０は加熱帯１６及び均熱帯１７にそれ
ぞれ１列ずつ配置されている。
【００２４】
連続鋳造機１１によって鋳造される鋳片１０は、全体の温度分布が、図４に示す計算機２
１によって算出される。
計算機２１は、図５に示すように、鋳片１０について長手方向（鋳造方向）、幅方向及び
厚み方向に複数の計算格子（メッシュ）２２を配列した三次元計算モデル２３を生成し、
各計算格子２２の温度を算出して鋳片１０全体の温度分布を求める。各計算格子２２の温
度は、鋳片１０が連続鋳造機１１から出片される際に、鋳造速度、冷却水の水量、タンデ
ィッシュでの連続測温をはじめとする操業実績から算出される。
【００２５】
連続鋳造機１１から出片された鋳片１０は、図１、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ノ
ズル２４から冷却水を吹き付けられながらロール２５に支持された状態で搬送される。な
お、図1ではノズル２４の記載を省略している。
本実施の形態では、連続鋳造機１１から出片された鋳片１０について、ロール２５の接触
状態と冷却水の吹き付け状態から、鋳片１０を複数の領域に分けて温度変化を算出してい
る。
具体的には、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、領域Iをロール２５に接触する領域、領
域II〜IVをロール２５に非接触な領域にし、更に、領域II〜IVについては、領域IIを冷却
水が触れない領域、領域IIIを冷却水が直接吹き付けられる領域、領域IVを領域IIIに吹き
付けられた冷却水が流れる領域で区別している。
【００２６】
鋳片１０が、図６（Ａ）に示すように、例えば湾曲部で下向きに移動しているとき、領域
IIIの上隣に領域IIが存在し、領域IIIの下隣に領域IVが存在する。鋳片１０が、図６（Ｂ
）に示すように、水平方向に移動しているとき、領域IIIの両隣に領域IVが存在する。
そして、領域I〜IVに対して鋳片１０から奪われる熱をそれぞれ異なる算出式で計算し、
これを三次元計算モデル２３に反映することによって、三次元計算モデル２３の各計算格
子２２の温度を求めることにしている。
計算機２１は、各計算格子２２の温度の算出を連続的に行い、鋳片１０が加熱炉１４から
抽出される際の鋳片１０全体の温度分布を推定する。
【００２７】
ここで、計算機２１によって算出される鋳片１０全体の温度分布は、操業実績に基づいて
計算しているが、それはあくまで理論値であるため、計算機２１が算出する鋳片１０全体
の温度分布と実際の鋳片１０全体の温度分布の間には当然ながら差異が存在する。
そこで、図１に示すように、保温カバー１３の出側に温度計の一例である放射温度計２６
を設け、この放射温度計２６で計測した鋳片１０の温度を基に計算機２１が、保温カバー
１３から出る鋳片１０の温度として算出した鋳片１０全体の温度分布を補正する。具体的
には、保温カバー１３に全体が収容された状態の鋳片１０が加熱炉１４へ移動する際に、
放射温度計２６によって鋳片１０表面の測定部を温度計測し、この計測値と測定部に対応
する計算格子２２の温度の温度差を基に計算機２１が算出した鋳片１０全体の温度分布を
補正する。
【００２８】
そして、計算機２１は、補正後の鋳片１０全体の温度分布を基にして、加熱炉１４から抽
出される際の鋳片１０が、予め定められた目標温度になるように複数の燃焼バーナ１５の
各燃焼レベルを決定する。
なお、計算機２１は、図４に示すように、インターフェース２７を介して、複数の燃焼バ
ーナ１５、複数の温度計１８及び放射温度計２６に信号接続されている。
【００２９】
鋳片１０が加熱炉１４内を移動している間、計算機２１は、各温度計１８で計測した加熱
炉１４内の温度を連続的にあるいは所定の時間間隔で取得し、これらの温度から鋳片１０
への入熱量を算出して、各計算格子２２の温度変化を求める。ここで、従来、加熱炉１４
内の温度そのものを鋳片１０に熱を与える熱源とみなして鋳片１０への入熱量を算出して
いたが、本実施の形態では、燃焼バーナ１５の燃焼ガスの温度や加熱炉１４の炉壁温度を
熱源として扱って鋳片１０への入熱量を算出するという、従来とは異なる考えを採用して
いる。
【００３０】
加熱炉１４内は、同じ炉帯であっても場所によって温度が異なっている。加熱炉１４に装
入される際の鋳片１０は、連続鋳造されてからの時間が鋳片１０の長手方向一端と他端で
異なり、連続鋳造されてからの時間が短い側から長い側に掛けて温度が低くなる傾向があ
る。そのため、各炉帯では、鋳片１０の長手方向中心を基準にして温度の低い側を温度の
高い側より鋳片１０への入熱量が多くなるように温度が調整され、加熱炉１４の幅方向で
炉内の温度が異なっている。
【００３１】
本実施の形態においては、加熱帯１６及び均熱帯１７で、加熱炉１４の幅方向の異なる位
置に配置した温度計１８で計測した温度を、鋳片１０の入熱量を算出する基データとして
採用している。従って、加熱帯１６及び均熱帯１７それぞれにおいて、加熱炉１４内を移
動する鋳片１０の長手方向の異なる位置について正確な入熱量を算出することができる。
また、計算機２１は、鋳片１０が連続鋳造されてから鋳片１０が加熱炉１４から抽出され
るまで、三次元計算モデル２３の各計算格子２２の温度を連続的に算出し、鋳片１０全体
の温度分布の推移を求め、鋳片１０の長手方向の異なる位置で温度差がある鋳片１０の温
度を正確に算出できるようにしている。
【００３２】
計算機２１は、各計算格子２２の温度変化を基にして、鋳片１０が加熱炉１４から抽出さ
れる際の鋳片１０全体の温度分布を得、鋳片１０の長手方向にとった所定ピッチ（例えば
１００〜３００ｍｍピッチ）の各位置における断面平均温度を求める。次に、計算機２１
は、この断面平均温度を基にして一回のサイジングプロセスによって鋳片１０に掛ける荷
重を算出する。
加熱炉１４から抽出される際の鋳片１０の断面平均温度は、図７に示すように、鋳片１０
の長手方向両側の端面で高くなる。これは、長手方向両側が他の部分より吸熱量が多いこ
とによる。また、鋳片１０の搬送手段であるスキッドに接触する部分で鋳片１０の断面平
均温度が低くなっているのは、スキッドが水冷されているためである。
【００３３】
ここで、サイジングプレスにおいては、鋳片１０の長手方向両側の領域に対して幅方向か
ら内側に向けて力が加えられるため、サイジングプレスの際に鋳片１０に掛ける荷重は、
サイジングプレスを行う領域の断面平均温度から決定される。具体的には、図７において
破線で囲んだＰ１の領域内にある断面平均温度を基に、計算機２１による鋳片１０の温度
推定精度を加味して、鋳片１０に掛ける荷重が決定される。そして、この決定した荷重を
基にして、サイジングプレス機の設定が行われる。
【００３４】
サイジングミルにおいては、鋳片１０の長手方向全体に対して厚み方向及び幅方向から力
が加えられるため、サイジングミルの際に鋳片１０に掛ける荷重は、鋳片１０の長手方向
全体において断面平均温度が最も低い値から決定される。具体的には、スキッドに接触す
る部分で最も温度が低い図７において破線で囲んだＰ２の領域内にある断面平均温度を基
に、計算機２１による鋳片１０の温度推定精度を加味して、鋳片１０に掛ける荷重が決定
される。そして、この決定した荷重を基にして、サイジングミル機の設定が行われる。
【００３５】
仮に、鋳片１０の断面平均温度が、計算機２１で算出される温度と実際の温度で差がない
場合、サイジングプレス機及びサイジングミル機の設定を行う際に、計算機２１による鋳
片１０の温度推定精度を加味する必要はない。
しかしながら、実際には、計算機２１で推定する温度と実際の温度には差がある。従って
、計算機２１による鋳片１０の温度推定精度を加味することなくサイジングプレス機及び
サイジングミル機の設定を行うと、サイジングプレス機及びサイジングミル機に対して、
設計値を超える負荷が掛かる恐れがある。
【００３６】
そのため、計算機２１による鋳片１０の温度推定精度を加味し、鋳片１０の断面平均の推
定温度から直接的に求めた荷重より小さい荷重を設定目標値にして、サイジングプレス機
及びサイジングミル機の設定が行われる。
鋳片１０の断面平均の推定温度から直接的に求めた荷重と設定目標値にする荷重の差は、
計算機２１による鋳片１０の温度推定精度を高くすることによって縮小でき、設定目標値
にする荷重に大きな値を採用することが可能となる。
そして、設定目標値の値が大きくなるとサイジングプレス及びサイジングミルの効率が上
がるので、計算機２１による鋳片１０の温度推定精度を高くすることで、サイジングプレ
ス及びサイジングミルの効率を向上できる。
【００３７】
そこで、計算機２１による鋳片１０の温度推定精度を高めて、生産効率を向上させるため
に、放射温度計２６による実測値を基に計算機２１が算出する鋳片１０全体の温度分布を
補正して精度を上げることを試みた。
まず、放射温度計２６で計測した鋳片１０表面の測定部の温度とその測定部に対応する三
次元計算モデル２３の計算格子２２の温度の差をそのまま補正値として採用して、計算機
２１が算出した鋳片１０の温度分布を補正した。以下、放射温度計２６で計測した鋳片１
０の温度を「実測温度」、計算機２１が算出する鋳片１０の温度を「推定温度」ともいう
。
具体的には、鋳片１０表面の測定部の実測温度が１０５０℃、その測定部に対応する計算
格子２２の推定温度が１０００℃の場合、１０５０℃と１０００℃の温度差である５０℃
を補正値とし、鋳片１０の各計算格子２２の推定温度に補正値である５０℃を加算して鋳
片１０全体の温度分布を補正する。
【００３８】
しかしながら、鋳片１０表面の実測温度とこれに対応する計算格子２２の推定温度の差を
そのまま補正値にした場合、三次元計算モデル２３全体に対する補正が過剰になり、結果
として計算機２１による鋳片１０の温度推定精度が低くなるという事象が確認された。
そして、三次元計算モデル２３全体に対する補正が過剰となる原因を究明するために実験
的検討及び論理的検討を行い、保温カバー１３内に収容された状態の鋳片１０は表面温度
が復熱（上昇）し、表面温度と内部の温度の差が時間の経過と共に縮小することが主な原
因であることを知見した。
【００３９】
この検討結果を受けて、鋳片１０表面の実測温度と鋳片１０表面の推定温度の差（以下、
「表面温度差」ともいう）に対する鋳片１０の断面平均の実測温度と鋳片１０の断面平均
の推定温度の差（以下、「断面平均温度差」ともいう）の関係が、鋳片１０の保温カバー
１３内の収容時間に応じてどのように推移するかを調査した。なお、鋳片１０の断面平均
の実測温度は、鋳片１０を表面及び内部の温度が一様となるまで断熱容器内に放置した後
に鋳片１０の温度を計測することによって検出できる。
その調査結果は、図８に示すようになり、鋳片１０が保温カバー１３内に収容されている
時間が９００秒では、表面温度差に対する断面平均温度差の感度（断面平均温度差を表面
温度差で割った値）は約０．４６であり、鋳片１０を保温カバー１３に収容している時間
が３６００秒では、表面温度差に対する断面平均温度差の感度は約０．７９となった。
この結果は、鋳片１０とは異なる鋳片及び保温カバー１３とは異なる保温カバーについて
も同様であった。
【００４０】
次に、図８に示す結果から、鋳片１０を保温カバー１３に収容していた時間を横軸にとり
、表面温度差に対する断面平均温度差の感度を縦軸にとって、鋳片１０を保温カバー１３
に収容していた時間と表面温度差に対する断面平均温度差の感度の関係を整理すると、図
９に示すようになった。
図９のグラフ中に記されている５つの点（収容時間０秒、９００秒、１８００秒、２７０
０秒、３６００秒）を参照すると、鋳片１０を保温カバー１３に収容していた時間が１０
分（６００秒）の場合では、表面温度差に対する断面平均温度差の感度は約０．３５であ
ることが見積もられる。このことから、鋳片１０を保温カバー１３に収容していた時間が
１０分の場合、鋳片１０表面の実測温度と鋳片１０表面の推定温度の差をそのまま補正値
として用いると、適正な補正の約３倍にあたる過剰な補正になることが分かる。
【００４１】
また、図９のグラフより、表面温度差に対する断面平均温度差の感度は、鋳片１０が保温
カバー１３内に収容されていた時間の長さに応じて大きくなることが見受けられる。
従って、鋳片１０表面の実測温度から鋳片１０全体の温度分布を適正に補正するためには
、鋳片１０の保温カバー１３内の収容時間に応じ、補正値の値を大きくする必要がある。
【００４２】
ところで、鋳片１０は、鋳片１０の長手方向に移動しながら、ＣＣカッター１２によって
切断され保温カバー１３に装入されるが、鋳片１０の移動速度はＣＣカッター１２によっ
て切断される前後で異なっている。具体的には、鋳片１０は、ＣＣカッター１２に切断さ
れるまで鋳造速度で移動し、ＣＣカッター１２に切断された後の移動速度はＣＣカッター
１２に切断される前より速くなる。
そして、鋳片１０がＣＣカッター１２によって切断される際には、鋳片１０の一部が保温
カバー１３内に装入された状態となる。
そのため、鋳片１０の長手方向の異なる位置で、保温カバー１３内に収容されていた時間
が異なり鋳片１０の表面温度と断面平均温度の差が相違する。
【００４３】
本実施の形態では、鋳片１０の表面温度と断面平均温度の差が鋳片１０の長手方向で異な
る点を考慮して、鋳片１０の長手方向の異なる位置に放射温度計２６によって表面温度を
計測する測定部を設けることにしている。
そして、鋳片１０が保温カバー１３から加熱炉１４に移動する際に、鋳片１０の複数の測
定部に対して放射温度計２６による表面温度の実測を行い、各実測値について算出して得
た複数の補正値を基に各計算格子の温度を補正（即ち、鋳片１０全体の温度分布を補正）
する。従って、各測定部に対して補正値を調整する調整値（即ち表面温度差に対する断面
平均温度差の感度）を求める必要がある。
【００４４】
本願の発明者は、図９のグラフ中に記されている５つの点から、表面温度差に対する断面
平均温度差の感度が、鋳片１０が保温カバー１３内に収容されていた時間の長さに応じて
指数関数的に１に近づいていることに着目した。
そして、調整値が、測定部の保温カバー１３内の収容時間に応じて大きくなり、０より大
きく１未満の値であるという条件を抽出し、この２条件を満たす調整値の採用により鋳片
１０の温度推定精度を高めることができるか否かを検証した。なお、調整値が０を含んで
いないのは、測定部は保温カバー１３内に必ず収容されることを前提にしているからであ
る。
以下に、その検証について説明する。
【００４５】
下記の（１）〜（４）の工程を経て鋳片１０全体の温度分布を補正した。
（１）連続鋳造を経て所定寸法に切断され保温カバー１３に収容された鋳片１０が加熱炉
１４内へ移動する際に、鋳片１０の各測定部について鋳片１０表面の温度を放射温度計２
６によって計測して各測定部の実測温度を得る
（２）鋳片１０が保温カバー１３から加熱炉１４内に移動するタイミングで、計算機２１
が算出した三次元計算モデル２３について、各測定部に対応する（配置された）計算格子
２２の温度を得る
【００４６】
（３）各測定部について、鋳片１０表面の実測温度とこれに対応する計算格子２２の温度
の差に調整値を乗算して補正値を算出する
（４）算出した複数の補正値を基に、各計算格子２２の温度を補正するための値（即ち鋳
片１０の長手方向で計算格子２２に加算あるいは減算する値）を求め、補正された鋳片１
０全体の温度分布を得る
【００４７】
但し、上記（３）の調整値は、測定部が保温カバー１３に収容されていた時間の長さに応
じて大きくなり、しかも、０を超え１未満の値である。
この結果得られた補正後の鋳片１０全体の温度分布は、調整値を導入しない場合（即ち、
調整値を１にする場合）に比べて鋳片１０の温度推定精度が高くなることが確認できた。
【００４８】
また、調整値を０を超え１未満の特定の値とする場合と、調整値を０を超え１未満の範囲
で、測定部が保温カバー１３に収容されていた時間の長さに応じて変える場合では、測定
部の保温カバー１３内の収容時間に応じて調整値を変える方が、鋳片１０の温度推定精度
が高くなるということも確認した。
従って、調整値が測定部の保温カバー１３内の収容時間に応じて大きくなる点及び調整値
が０を超え１未満の値である点を満たすことで、鋳片１０の温度推定精度を確実に向上さ
せることが実証された。
【００４９】
次に、図９のグラフ中に記されている各収容時間に対する感度（断面平均温度差／表面温
度差）の５つの点を基にして、これら５つの点を結ぶ曲線を表す方程式を算出して、調整
値を求めることを試みた。
一定熱伝達係数で温度変化が生じる集中熱容量系の時間経過に対する温度変化を算出する
方程式が、図９のグラフ中にある５つの点を結ぶ曲線を表す方程式、即ち調整値の理論解
を得る式に近似していることから、集中熱容量系の方程式を基に調整値の理論解を得る式
の導出を行った。
【００５０】
具体的には、集中熱容量系の方程式を変形した以下の式１が図９のグラフ中にある５つの
点を結ぶ曲線となるように、式１中のフィッティングパラメーターであるａ及びｂを求め
た。
ｒ＝１−ｅｘｐ（ａ×ｔ＾ｂ）  ・・・式１
但し、ｒは調整値、ｔは測定部が保温カバー１３内に収容されていた時間である。
【００５１】
そして、ａ＝−６．７７ｅ−３、ｂ＝０．６６とすることで、式１が図９のグラフ中にあ
る５つの点を結ぶ曲線と一致することが判明した。
これを受けて、鋳片１０表面の実測温度とこれに対応する計算格子２２の温度の差に、以
下の式２から求められる調整値を乗算することによって、計算機２１による鋳片１０の温
度推定精度を高める補正値を算出できるかについての実験を行ったところ、調整値を採用
しない場合に比べて鋳片１０の温度推定精度の向上が顕著になることが確認できた。
ｒ＝１−ｅｘｐ（（−６．７７ｅ−３）×ｔ＾０．６６）  ・・・式２
【００５２】
また、実験により、ａが（−６．７７ｅ−３）×１．１以上（−６．７７ｅ−３）×０．
９以下の範囲の値であり、ｂが０．６６×０．９以上０．６６×１．１以下の範囲の値で
あれば、鋳片１０の温度推定精度の向上が顕著になることができることを知見した。この
ａ及びｂのばらつきは、放射温度計２６による計測精度や鋳片１０表層のスケール状況等
による放熱率のばらつきに起因するものと考えられる。
以上の論理的検討及び実験的検討により、ａを（−６．７７ｅ−３）×１．１以上（−６
．７７ｅ−３）×０．９以下の値、ｂを０．６６×０．９以上０．６６×１．１以下の値
とし、１−ｅｘｐ（ａ×ｔ＾ｂ）を調整値とすることにより、調整値を採用しない場合に
比べて鋳片１０の温度推定精度を確実に高くすることができることが判明した。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
以下に記す条件下で、保温カバー１３から加熱炉１４に移動する際の鋳片１０について、
サイジングプロセスで鋳片１０に掛ける荷重を求めた。
条件１）計算機２１が算出した鋳片１０の断面平均温度と実測温度の差をそのまま補正値
にする（即ち、調整値を導入しない）
条件２）調整値の概念を導入して補正値を求める
なお、調整値（ｒ）は、ｒ＝１−ｅｘｐ（ａ×ｔ＾ｂ）の算出式において、ａ＝−６．７
７ｅ−３、ｂ＝０．６６として算出した。
【００５４】
それぞれの条件下において、加熱炉１４から抽出された鋳片１０について計算機２１が算
出した鋳片１０の断面平均の推定温度を基にサイジングプロセスにおいて鋳片１０に掛か
る荷重を予測した値（以下、「予測荷重」ともいう）と、サイジングプロセスにおいて実
際に鋳片１０に掛かった荷重の値（以下、「実測荷重」ともいう）を比較した。
ここで、サイジングプレス機及びサイジングミル機は、鋳片１０の断面平均の推定温度を
基にして設定が行われている。
その結果を、図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す。
【００５５】
図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）では、横軸が予測荷重を示し、縦軸が実測
荷重を示している。予測荷重が１０ＭＮであった鋳片１０の実測荷重が９ＭＮの場合、そ
の鋳片１０は、図１０（Ａ）、（Ｂ）、図１１（Ａ）、（Ｂ）のグラフ上で、（１０ＭＮ
、９ＭＮ）の位置にプロットされる。
なお、実測荷重は、サイジングプレス機及びサイジングミル機に掛かる負荷を計測して求
めたものである。
【００５６】
図１０（Ａ）、（Ｂ）はサイジングプレスにおける予測荷重と実測荷重のばらつきを示し
、図１１（Ａ）、（Ｂ）はサイジングミルにおける予測荷重と実測荷重のばらつきを示し
ている。
また、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）は条件１についての結果を示し、図１０（Ｂ）、図１
１（Ｂ）は条件２についての結果を示している。
【００５７】
図１０（Ａ）及び図１１（Ａ）より、調整値を導入しない場合、予測荷重と実測荷重のば
らつきは最大で約±３０％であった。
これに対し、調整値を導入した場合、図１０（Ｂ）及び図１１（Ｂ）に示すように、予測
荷重と実測荷重のばらつきは最大で約±２０％に縮小した。
予測荷重と実測荷重のばらつきの縮小は、計算機２１による鋳片１０の温度推定精度の向
上を意味するので、調整値を導入することによって、サイジングプレス機及びサイジング
ミル機を設定する際の基準となる設定目標値に大きな値を採用でき、生産効率を上げられ
ることが分かった。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでな
く、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、鋳片の長手方向で、鋳造条件及び放熱条件が一様であれば、鋳片に設ける測定部
は１つでもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０：鋳片、１１：連続鋳造機、１２：ＣＣカッター、１３：保温カバー、１４：加熱炉
、１５：燃焼バーナ、１６：加熱帯、１７：均熱帯、１８：温度計、１９：第１の列、２
０：第２の列、２１：計算機、２２：計算格子、２３：三次元計算モデル、２４：ノズル
、２５：ロール、２６：放射温度計、２７：インターフェース
【図１】
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【図２】
2014028385.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014028385.tif 000010
【図９】
2014028385.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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