(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介して中間鍋に注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連続鋳造において、取鍋から中間鍋への溶鋼注入の終了を判定する方法であって、取鍋重量又は中間鍋重量（以下「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入終了とするに際し、所定の短い時間間隔（以下「区間」という。）における鍋重量の時間変化量を連続して検出し、予め臨界時間変化率を定めるとともに臨界回数を２以上の数値として定め、直前の平均時間変化量に対する時間変化量の差の絶対値が前記臨界時間変化率を超え、かつ取鍋注入速度が減少する方向に変化する区間が連続して臨界回数以上発生したときをもって溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定方法。
【請求項２】
取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介して中間鍋に注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連続鋳造において、取鍋から中間鍋への溶鋼注入の終了を判定する方法であって、取鍋重量又は中間鍋重量（以下「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入終了とするに際し、鍋重量として中間鍋重量を用い、所定の短い時間間隔（以下「区間」という。）における鍋重量の時間変化量を連続して検出し、予め臨界時間変化量を負の値として定めるとともに臨界回数を２以上の数値として定め、時間変化量が前記臨界時間変化量以下となる区間が連続して臨界回数以上発生したときをもって溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定方法。
【請求項３】
注入終了予定時刻以前において、中間鍋の重量が時間とともにわずかに増加するように取鍋注入口の開度を定めることを特徴とする請求項２に記載の溶鋼注入終了判定方法。
【請求項４】
前記区間の時間間隔を１秒以下の一定時間として定め、臨界回数を２回とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方法。
【請求項５】
前記鍋重量として、実測した鍋重量測定値の高周波成分を除去した重量を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方法。
【請求項６】
さらに注入終了予定時刻以前に取鍋注入口の開度を一定に保持することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方法。
【請求項７】
鍋重量として中間鍋重量を用い、注入終了予定時刻以前に中間鍋から鋳型内に溶鋼を注入する注入速度を一定に保持することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方法。
【請求項８】
取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介して中間鍋に注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連続鋳造において、取鍋から中間鍋への溶鋼注入の終了を判定するための判定装置であって、取鍋重量又は中間鍋重量（以下「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入終了とするに際し、所定の短い時間間隔（以下「区間」という。）における鍋重量の時間変化量を連続して検出し、予め臨界時間変化率を定めるとともに臨界回数を２以上の数値として定め、直前の平均時間変化量に対する時間変化量の差の絶対値が前記臨界時間変化率を超え、かつ取鍋注入速度が減少する方向に変化する区間が連続して臨界回数以上発生したときをもって溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定装置。
【請求項９】
取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介して中間鍋に注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連続鋳造において、取鍋から中間鍋への溶鋼注入の終了を判定するための判定装置であって、取鍋重量又は中間鍋重量（以下「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入終了とするに際し、鍋重量として中間鍋重量を用い、所定の短い時間間隔（以下「区間」という。）における鍋重量の時間変化量を連続して検出し、予め臨界時間変化量を負の値として定めるとともに臨界回数を２以上の数値として定め、時間変化量が前記臨界時間変化量以下となる区間が連続して臨界回数以上発生したときをもって溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定装置。
【請求項１０】
前記区間の時間間隔を１秒以下の一定時間として定め、臨界回数を２回とすることを特徴とする請求項８又は９に記載の溶鋼注入終了判定装置。
【請求項１１】
実測した鍋重量測定値の高周波成分を除去するローパスフィルターを有し、ローパスフィルターによって高周波成分を除去した鍋重量を用いて判定を行うことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介して中間鍋（タンディッシュ）に注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連続鋳造において、取鍋から中間鍋への溶鋼注入が終了して取鍋からのスラグ流出が開始する時期を判定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の連続鋳造においては、取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介してタンディッシュと呼ばれる中間鍋（以下「タンディッシュ」という。）に注入し、さらにタンディッシュから鋳型内に溶鋼を鋳造する。取鍋内の溶鋼注入が完了すると、鋳造を継続しながら取鍋を交換し、次の取鍋内の溶鋼をタンディッシュ内に注入する。このようにして２以上の取鍋の溶鋼を用いて連続鋳造を継続することができる。
【０００３】
取鍋内には、溶鋼の上をスラグが覆っているので、溶鋼の注入が完了した後に注入口を介してスラグがタンディッシュ内に流出することとなる。タンディッシュ内に流出したスラグは鋼中の介在物の原因となるため、鋼の品質向上のためにはタンディッシュへのスラグの流出を極力排除する必要がある。
【０００４】
従来、取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入終了の判定は、タンディッシュ内へのスラグ流出をオペレータが目視判定する方法によって行っていた。取鍋注入口からタンディッシュへの注入流がロングノズルで遮蔽されている場合には、取鍋スラグがロングノズルを通ってタンディッシュ内に流出し、ロングノズル周囲の溶鋼面上にスラグが浮上するのが確認された時点で溶鋼注入終了と判定している。また、ロングノズルを用いずにシールボックスを設置し内部をＡｒシールする方法においては、シールボックスに注入流監視用窓を設け、この窓から注入流を観察し、取鍋スラグの流出が確認された時点で溶鋼注入終了と判定している。
【０００５】
取鍋からのスラグ流出を自動的に検出する方法が各種提案されている。例えば光学的に注入流の色（波長）の変化からスラグ流出を検知したり、磁場の変化からスラグ流出を検知する方法が提案されている。また、取鍋注入口ノズルの周囲に電磁式スラグ流出検出装置を設けて、注入流を取り囲むように注入口に電磁コイルを埋め込み、このコイルによって注入流に渦電流を形成し、溶鋼とスラグの導電率の差による生成渦電流の差を誘導起電力の差として検出する方法が提案されている（例えば特開平９−１５０２５１号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スラグ流出を目視判定する方法では、取鍋注入の末期にオペレータが注入流を常時監視していなければ成らず、高温環境下にさらされて作業性が悪く、またオペレータの目視判定に頼るため、スラグ流出の判定に個人差があって判定タイミングにばらつきを生じやすく、取鍋内残溶鋼量が増大して製造歩留の悪化を来したり、逆にタンディッシュ内へのスラグ流出量が多くなりすぎることがあった。また、タンディッシュ内の溶鋼表面にスラグが浮上した時点での判定では、判定が遅すぎてタンディッシュ内へのスラグ流入量が過大になるという問題もあった。
【０００７】
各種提案されているスラグ流出自動判定方法については、光学的な検出方法ではロングノズルを使用する通常の連続鋳造においては採用することが困難である。採用できたとしても、１６００℃の高温溶鋼による輻射熱や溶鋼スプラッシュによる測定外乱が大きいため、安定した連続観察は難しい。また、取鍋注入口に電磁コイルを埋め込む方法については、通常の取鍋注入口周辺には電磁コイルを埋め込むための十分なスペースを確保することが困難であり、また高温で過酷な条件の中で耐火物の強度や電気的信頼性を確保しつつコイルを設置することが困難であり、コスト増大の要因ともなることから、十分な成果をあげるには至っていない。
【０００８】
本発明は、取鍋内の溶鋼を取鍋注入口を介して中間鍋に注入しさらに中間鍋から鋳型内に溶鋼を鋳造する連続鋳造において、オペレータの目視判定に頼ることなく、また光学的方法や取鍋注入口周辺に電磁コイルを埋め込む方法を採用することなく、自動的、かつ安価に確実に取鍋からタンディッシュへの溶鋼注入の終了を判定する方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
スラグは溶鋼に比較して比重が約半分である。そのため、取鍋注入口からの注入速度を時間当たりの重量で表示すると、溶鋼に比較してスラグは時間当たりの注入重量が少ない。この原理を応用することにより、取鍋重量またはタンディッシュ重量の時間変化量の変動からスラグ流出を検出することが可能になる。また、取鍋やタンディッシュの重量変動にはスラグ流出以外の要因による変動も含まれているが、スラグ流出時に特有の変動パターンを検出することにより、より精度の高い注入終了判定を行うことも可能である。本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、その要旨とするところを図１〜図４に即して記載すると以下のとおりである。
【００１０】
（４）取鍋１内の溶鋼６を取鍋注入口３を介して中間鍋２に注入しさらに中間鍋２から鋳型１２内に溶鋼６を鋳造する連続鋳造において、取鍋１から中間鍋２への溶鋼注入の終了を判定する方法であって、取鍋重量３４又は中間鍋重量１８（以下「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入終了とするに際し、所定の短い時間間隔（以下「区間３０」という。）における鍋重量の時間変化量２０を連続して検出し、予め臨界時間変化率２１を定めるとともに臨界回数２３を２以上の数値として定め、直前の平均時間変化量２３に対する時間変化量２０の差の絶対値が臨界時間変化率２１を超え、かつ取鍋注入速度が減少する方向に変化する区間が連続して臨界回数２３以上発生したときをもって溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定方法。
（５）取鍋１内の溶鋼６を取鍋注入口３を介して中間鍋２に注入しさらに中間鍋２から鋳型１２内に溶鋼６を鋳造する連続鋳造において、取鍋１から中間鍋２への溶鋼注入の終了を判定する方法であって、取鍋重量３４又は中間鍋重量１８（以下「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入終了とするに際し、鍋重量として中間鍋重量１８を用い、所定の短い時間間隔（以下「区間３０」という。）内での鍋重量の時間変化量２０を連続して検出し、予め臨界時間変化量２２を負の値として定めるとともに臨界回数２３を２以上の数値として定め、時間変化量２０が臨界時間変化量２２以下となる区間が連続して臨界回数２３以上発生したときをもって溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定方法。
（６）注入終了予定時刻以前において、中間鍋２の重量が時間とともにわずかに増加するように取鍋注入口３の開度を定めることを特徴とする上記（５）に記載の溶鋼注入終了判定方法。
（７）区間３０の時間間隔を１秒以下の一定時間として定め、臨界回数２３を２回とすることを特徴とする上記（４）乃至（６）のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方法。
（８）前記鍋重量として、実測した鍋重量測定値の高周波成分を除去した重量を用いることを特徴とする上記（４）乃至（７）のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方法。
（２）さらに注入終了予定時刻以前に取鍋注入口３の開度を一定に保持することを特徴とする上記（４）乃至（８）のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定方法。
（３）鍋重量として中間鍋重量１８を用い、注入終了予定時刻以前に中間鍋２から鋳型内に溶鋼を注入する注入速度を一定に保持することを特徴とする上記（４）乃至（８）又は（２）に記載の溶鋼注入終了判定方法。
【００１１】
（１０）取鍋１内の溶鋼６を取鍋注入口３を介して中間鍋２に注入しさらに中間鍋２から鋳型１２内に溶鋼６を鋳造する連続鋳造において、取鍋１から中間鍋２への溶鋼注入の終了を判定するための判定装置であって、取鍋重量３４又は中間鍋重量１８（以下「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入終了とするに際し、所定の短い時間間隔（以下「区間３０」という。）における鍋重量の時間変化量２０を連続して検出し、予め臨界時間変化率２１を定めるとともに臨界回数２３を２以上の数値として定め、直前の平均時間変化量２３に対する時間変化量２０の差の絶対値が臨界時間変化率２１を超え、かつ取鍋注入速度が減少する方向に変化する区間が連続して臨界回数２３以上発生したときをもって溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定装置。
（１１）取鍋１内の溶鋼６を取鍋注入口３を介して中間鍋２に注入しさらに中間鍋２から鋳型１２内に溶鋼６を鋳造する連続鋳造において、取鍋１から中間鍋２への溶鋼注入の終了を判定するための判定装置であって、取鍋重量３４又は中間鍋重量１８（以下「鍋重量」という。）の時間変化量の変動を検出して溶鋼注入終了とするに際し、鍋重量として中間鍋重量１８を用い、所定の短い時間間隔（以下「区間３０」という。）における鍋重量の時間変化量２０を連続して検出し、予め臨界時間変化量２２を負の値として定めるとともに臨界回数２３を２以上の数値として定め、時間変化量２０が臨界時間変化量２２以下となる区間が連続して臨界回数２３以上発生したときをもって溶鋼注入終了とすることを特徴とする溶鋼注入終了判定装置。
（１２）区間３０の時間間隔を１秒以下の一定時間として定め、臨界回数２３を２回とすることを特徴とする上記（１０）又は（１１）に記載の溶鋼注入終了判定装置。
（１３）実測した鍋重量測定値の高周波成分を除去するローパスフィルターを有し、ローパスフィルターによって高周波成分を除去した鍋重量を用いて判定を行うことを特徴とする上記（１０）乃至（１２）のいずれかに記載の溶鋼注入終了判定装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１において、取鍋１中の溶鋼６が取鍋注入口３からロングノズル８を経由してタンディッシュ２ａに注入される。タンディッシュ２ａからは、タンディッシュ注入口９から浸漬ノズル１４を経由して鋳型１２内に溶鋼が注入される。鋳型１２に注入された溶鋼は周囲から凝固しつつロール１３によって引き抜かれ、鋳片１５となる。
【００１３】
取鍋注入口３には通常はスライディングノズル３ａが用いられる。スライディングノズル３ａは、黒鉛製の固定プレート３ｂを１枚乃至２枚、可動プレート３ｃを１枚有し、それぞれのプレートに溶鋼が通過する穴が開けられている。図１は固定プレート３ｂと可動プレート３ｃがそれぞれ１枚存在するスライディングノズル３ａの例である。可動プレート３ｃを摺動させることにより、固定プレート３ｂと可動プレート３ｃとで構成する穴の開口面積を調整し、溶鋼注入量の調整を行う。一方、タンディッシュ注入口９の溶鋼注入量調整には、ストッパー９ａあるいはスライディングノズルが使用される。
【００１４】
取鍋１からタンディッシュ２ａに溶鋼６を注入するに際し、取鍋１はレードルターレットあるいはレードルカー等の取鍋台車に載置される。従って、取鍋台車に取鍋秤量機３３を配置することにより、取鍋重量３４、すなわち取鍋及びその内容物合計の重量を秤量することができる。また、タンディッシュはタンディッシュカーの上に載置されるので、タンディッシュカーにタンディッシュ秤量機３１を配置することにより、タンディッシュ重量１８、すなわちタンディッシュおよびその内容物合計の重量を秤量することができる。
【００１５】
鋳造中において、鋳型１２内の液面レベルを鋳型液面レベル計３２によって計測し、鋳型内液面制御装置１１からの指令でストッパー９ａを動作させてタンディッシュ注入口９の開度調整を行い、鋳型内の液面レベルを一定に保つ自動制御を行っている。また、タンディッシュ重量１８をタンディッシュ秤量機３１によって計測し、タンディッシュ重量制御装置４からの指令でスライディングノズル３ａの開度を調整し、タンディッシュ内の溶鋼量を一定に保つ自動制御を行っている。
【００１６】
重量計については、一般的に温度ドリフトや軽重機構のもつ非線形誤差などの計測誤差を生じるので、重量の絶対値に着目する判定は通常困難である。しかし、秤量値の絶対値を用いるのではなく、短時間内の秤量値の時間変化に着目するのであれば、温度ドリフトや非線形誤差の影響を受けることなく注入終了判定に用いることが可能になる。終了判定用に重量計を用いるようにする限りにおいては、それ以降に重量計の精度管理を従来に比較して強化すべきであることはいうまでもない。
【００１７】
注入中かつ鋳造中のタンディッシュ重量１８の時間変化量は、取鍋１〜タンディッシュ２ａの注入速度（時間当たりの重量）からタンディッシュ２ａ〜鋳型１２間の鋳造速度（時間当たりの重量）を差し引いた値を表している。また、注入中における取鍋重量３４の時間変化量は、取鍋１からタンディッシュ２ａへの注入速度の符号反転したものを表している。
【００１８】
図４には、溶鋼注入終了前後における鍋重量の時間推移を示している。図４（ａ）はタンディッシュ重量１８の時間変化、図４（ｂ）は取鍋重量の時間変化である。さらに、図４（ａ）には３つの例が示されており、タンディッシュ重量１８ａのグラフはスラグ流出開始３５前のタンディッシュ重量がほとんど変化せずに推移している例、タンディッシュ重量１８ｂのグラフはやや減少しつつ推移している例、タンディッシュ重量１８ｃのグラフはやや増加しつつ推移している例を示す。いずれの例においても、スラグ流出開始３５の前後において鍋重量の時間変化量が変動しており、この変動を検出することによってスラグ流出開始３５をキャッチし溶鋼注入終了とすることが可能であり、キャッチした時点で取鍋注入口３を自動的に閉鎖することにより、タンディッシュ内へのスラグ流出を最小限に留めることができる。
【００１９】
取鍋注入口３の開度が変化すると、当然のことながら取鍋１からの注入速度も変化する。本発明においては、取鍋１からの注入速度の変化を検出して注入終了を判定する。本発明の上記（２）にあるように、判定時期の前後においては取鍋注入口３の開度を一定に保持しておくことにより、注入終了時に注入物質が溶鋼からスラグに変化した際における注入速度（重量）の変化を検出することが容易になる。本発明において鍋重量として取鍋重量３４を検出する場合もタンディッシュ重量１８を検出する場合も同様である。ただし、通常の溶鋼注入中のように、タンディッシュ内の溶鋼量を一定に保持するための自動制御を行っている場合においても、本発明の溶鋼注入終了判定を行うことは可能である。
【００２０】
鍋重量としてタンディッシュ重量１８を検出する場合においては、さらにタンディッシュ２ａから鋳型１２への注入速度を一定に保持することにより、取鍋注入終了を容易に検出することが可能になる。タンディッシュからの注入速度が変化すると、それに起因してタンディッシュ重量１８の時間変化量が変動してしまうからである。このためには、タンディッシュ注入口９の開度を一定に保持することとしても良いが、鋳型内液面レベル制御は生かしてタンディッシュ注入口開度制御を行いつつ連続鋳造の引抜き速度を一定に保持することとしても良い。
【００２１】
上述のように、通常の連続鋳造を行っている最中においては、タンディッシュ内の溶鋼レベルを一定に制御するために取鍋注入口３の開度を調整している。また、鋳型からの鋳造速度は種々の操業条件の変化に起因して変動させることがある。従って、これらの制御を行うために取鍋注入口３の開度もタンディッシュ注入速度も常に変動しているのであって、これらを長時間継続的に一定に保持することはできない。ただし、取鍋１からの注入終了前の短時間であれば、若干のタンディッシュ内溶鋼量の増減を許容することによって取鍋注入口開度を一定に保持することが可能である。また短時間であれば鋳造速度を一定に保持することによってタンディッシュ注入速度を一定に保持することが可能である。
【００２２】
取鍋溶鋼注入終了予定時刻直前の時刻から取鍋注入口３の開度を一定に保持し、取鍋注入口３からのスラグ流出の検出に備えることができる。取鍋注入口開度を一定に保持する開始時刻をあまりにも終了予定時刻に近づけすぎると、終了時刻が予測に対して前側にずれた場合に終了判定に失敗することとなる。逆に開始時刻を早くしすぎると開度一定に保持する時間が長すぎ、タンディッシュ内溶鋼量異常を起こしたり鋳造異常を起こすこととなる。一方、取鍋内の初期溶鋼量は比較的正確に把握することができ、現時点までの取鍋からの溶鋼注入量についても注入開始からの鋳造長さとタンディッシュ内の溶鋼量増減から正確に把握できる。従って、取鍋からの溶鋼注入終了予定時刻を正確に予測することができるので、適切な時刻から取鍋注入口開度を一定に保持して注入終了判定を行うことが可能である。
【００２３】
たとえ取鍋注入口の開度を一定に保持し、かつタンディッシュからの注入速度を一定に保持したとしても、鍋重量の時間変化量はスラグの溶鋼への混入状況や巻込み旋回しながら落下するなどの非定常な動きによっても、又、スラグ流出以外の様々な要因によっても変動する。これらのうち、スラグによる要因以外の別の要因に基づく鍋重量の時間変化量変動をもって注入終了を判定してしまうと、注入終了を誤って判定してしまうこととなる。スラグ流出以外の要因としては、例えば鋳型内の浸漬ノズルの局部溶損防止のために、接液位置を調整する目的でタンディッシュカーを昇降させることがあり、この昇降によって重量秤量値に外乱が生まれる。また、タンディッシュ上部からの消耗型熱電対によるタンディッシュ内溶鋼温度測定が行われるが、このときにオペレータがタンディッシュカーの上に飛び乗り、それによってオペレータの体重分だけ重量秤量値に外乱が生じる等がある。
【００２４】
本発明においては、溶鋼注入終了予定時刻の直前からのごく短い時間間隔のみにて注入終了判定を行うことにより、スラグ流出以外の要因による誤検出の頻度を少なくすることができる。
【００２５】
本発明者らは更に、鍋重量時間変化量の変動について詳細に比較検討すると、注入終了時における変動と、それ以外の原因による変動とでは変動のパターンが異なることを見出した。図２に基づいて説明を行う。まず、０．２〜１秒前後の所定の短い時間間隔を設定し、この時間間隔を「区間３０」と称する。時間軸をこの短い時間間隔で分割し、各区間毎に区間３０における鍋重量の時間変化量を算出する。図２では鍋重量としてタンディッシュ重量１８を用いた場合について説明を行う。図２（ａ）において、●は各区間の終了時刻における鍋重量（タンディッシュ重量１８）を示す。各区間の終了時刻における鍋重量から前の区間の終了時刻（すなわち当該区間の開始時刻）における鍋重量を差し引いた値がこの区間における鍋重量の時間変化量２０である。図２（ａ）において、区間３０ａにおける時間変化量が２０ａ、区間３０ｂにおける時間変化量が２０ｂである。図２（ｂ）には、鍋重量の時間変化量２０を縦軸にとってプロットを行っている。取鍋注入口開度を一定に保って溶鋼が注入されている間、鍋重量は一定速度で増加または減少しているので、各区間における鍋重量の時間変化量はほぼ一定に保たれる。図２（ｂ）において、区間３０ａから区間３０ｄまでは溶鋼注入中であり、鍋重量の時間変化量２０はほぼ平均時間変化量２４の前後に推移している。
【００２６】
取鍋からの溶鋼注入終了時においては、注入される物質が溶鋼からスラグに変化し、このとき（重量）注入速度が低下する。注入速度即ち鍋重量の時間変化量２０の低下は継続して維持され、注入速度が瞬時にして元に戻ることはたまにはあり得るが、終点として判定するべきではない。図２（ｂ）において、区間３０ｅから区間３０ｇにかけては、鍋重量の時間変化量２０が継続して低い値を維持しており、この区間でスラグが流出していることがわかる。これを利用して、後述する本発明の上記（４）（５）のように、重量の増加勾配過程で重量変化率がマイナスの一定値以下を所定の回数継続した場合をもって終点と判定することもできる。
【００２７】
一方、注入終了以外の原因で鍋重量の時間変化量が変動する場合には、例えばタンディッシュの上にオペレータが乗り移って作業を行うような場合、オペレータが乗り移った瞬間に鍋重量が増大して鍋重量の時間変化量２０が変動するが、その後鍋重量の時間変化量２０は元に戻る。オペレータが作業を終了してタンディッシュから離れると、その瞬間に鍋重量が減少して鍋重量の時間変化量２０が変動するが、やはりその後鍋重量の時間変化量２０は元に戻る。図２において、区間３０ｂで鍋重量の時間変化量が低下しているが、区間３０ｃでは元に戻っており、この変動はスラグ流出以外の要因に基づくことが分かる。
【００２８】
以上のとおりであるから、鍋重量の時間変化量の変動（注入速度が低下する方向での変動）が継続して維持されたらそのタイミングが注入終了時であり、鍋重量の時間変化量の変動が継続されなかったらそれは注入終了とは異なる原因による変動であると判断することができる。
【００２９】
本発明の上記（４）においては、まず時間変化量２０が変動したと認識するための臨界時間変化率２１を定める。また、臨界時間変化率２１を超える変動が何回継続したら注入終了と判定するかについて臨界回数２３を定める。次に現時点の直前における鍋重量の時間変化量２０の平均を求めて平均時間変化量２４とする。平均時間変化量２４は、例えば直前のｎ区間の移動平均のような方法で定めることができる。図２（ｂ）において、平均時間変化量２４は、区間３０ｄ以前の定められた区間内における鍋重量の時間変化量２０の平均として算出されたものである。
【００３０】
次に、現時点の区間における鍋重量の時間変化量２０と計算した平均時間変化量２４との差を求める。図２（ｃ）は鍋重量時間変化量２０と平均時間変化量２４との差を縦軸に表した図である。差の絶対値が臨界時間変化率２１を超え、かつ取鍋注入速度が減少する方向に変化した区間が臨界回数以上連続して発生したときを溶鋼注入終了として判定をくだす。図２（ｃ）を例にとると、区間３０ｂにおいて差の絶対値が臨界時間変化率２１を超えているが、次の区間３０ｃでは回復しており、この変動はスラグ流出起因ではないと判定できる。区間３０ｅから区間３０ｇにかけては、連続して差の絶対値が臨界時間変化率２１を超えており、この区間でスラグ流出が開始していると判定することができる。臨界回数２３を２回として判定を行う場合には、区間３０ｆの終了時刻において注入終了と判定することができる。
【００３１】
図２においてはタンディッシュ重量１８を用いた場合について説明したが、取鍋重量３４を用いた場合についても全く同様に判定を行うことができる。
【００３２】
上記方法において、区間３０の時間長さを長くするほど時間変化量を確実にキャッチできるが、逆にスラグ流出が開始してから判定までのタイムラグが大きくなる。区間３０の時間長さを短くするとその逆の影響が発生する。従って、区間３０の時間長さは、判定タイムラグが大きくならない範囲で確実に鍋重量時間変化を把握することのできる値を実績に基づいて定めることとなる。同様に、臨界回数２３についても、回数を多くするほど誤検出を防止する上で有利である一方、スラグ流出が開始してから判定までのタイムラグが大きくなる。本発明においては、区間３０の時間長さを０．５秒前後とし、臨界回数２３を２回とすると、２回連続して臨界時間変化率２１を超えた場合のみを終了と判定するので誤検出の可能性が大幅に減少し、一方判定までのタイムラグも１秒に抑えられるので、実操業において有効な溶鋼注入終了判定を行うことができる。
【００３３】
臨界時間変化率２１についても、その値を大きくするほど誤検出の可能性は減少する一方、真の溶鋼注入終了を判定できない可能性は増大する。誤検出の可能性を極小化しつつ判定不能の可能性も極小化するための最適な臨界時間変化率２１は、実績データに基づいて定めることができる。
【００３４】
注入中においては取鍋１から溶鋼がタンディッシュ２ａへ一定速度で注入される一方、タンディッシュ２ａから鋳型１２へ溶鋼が一定速度で鋳造されており、通常は両者がバランスしてタンディッシュ重量１８が一定に保持されるように調整されている。従って、判定に用いる鍋重量としてタンディッシュ重量１８を用いる場合には、上記（４）における平均時間変化量をゼロとして終了判定を行うことが可能である。即ち、本発明の上記（５）においては、平均時間変化量２４を定めず、また臨界時間変化率２１のかわりに臨界時間変化量２２を定める。上記（４）における臨界時間変化率２１は現在の時間変化量２０と平均時間変化量２４の差についての臨界値であったが、上記（５）における臨界時間変化量２２は現在の時間変化量２０についての臨界値である。臨界時間変化量を負の値として定めることにより、取鍋注入速度の減少時のみをキャッチすることができる。現時点の区間におけるタンディッシュ重量の時間変化量が臨界時間変化量よりも低い値となる区間が臨界回数以上連続した発生したときを溶鋼注入終了として判定をくだす。
【００３５】
上記（５）の発明を図３に基づいて説明する。図３（ａ）は縦軸に鍋重量すなわちタンディッシュ重量１８をとったもの、図３（ｂ）は鍋重量変化量２０をとったものである。溶鋼注入終了直前である区間３０ａから区間３０ｄにかけて、鍋重量時間変化量２０はほぼゼロに近い付近に位置している。区間３０ｂのみは臨界変化時間量２２よりも低い値を示しているが、連続して２回発生していないので、スラグ流出以外の要因による変動と判定できる。区間３０ｅから区間３０ｇにかけては連続して鍋重量時間変化量２０が臨界時間変化量２２よりも低い値を示し、スラグ流出が開始したことを判定できる。この場合も、臨界回数を２回として判定を行うことが可能である。
【００３６】
以上のように、鍋重量としてタンディッシュ重量１８を用いる上記（５）においては、鍋重量の平均時間変化量２４を求める必要がなく、また現時点の鍋重量時間変化量２０と平均時間変化量２４の差を求める必要もないので、判定ロジックを簡明化することができる。
【００３７】
上記（５）の発明において、注入終了直前におけるタンディッシュ重量１８については、ほぼ一定重量が保持されるように調整されているが、時間とともに重量がわずかずつ増加する傾向（図４（ａ）の１８ｃ）、ほとんど変動しない傾向（図４（ａ）の１８ａ）、わずかずつ減少する傾向（図４（ａ）の１８ｂ）の中から選択するように取鍋注入口３の開度を定めることが可能である。いずれの傾向であっても注入終了判定を行うことが可能であるが、その中でも、本発明の上記（６）にあるように、タンディッシュの重量が時間とともにわずかに増加するように取鍋注入口の開度を定めた場合において、最も良好な判定を行うことができる。即ち、この場合において、注入終了の誤検出の頻度が最も少なく、検出できない失敗の発生も少なく、スラグ流出開始から判定までのタイムラグも少なくすることが可能である。
【００３８】
区間３０の時間間隔は、一定とせずに何らかのパラメータの変化に応じて変動するように設定しても良く、また一定の時間として設定しても良い。本発明の上記（７）においては、区間３０の時間間隔を１秒以下の一定時間として定める。１秒以下程度であれば、区間内における鍋重量の時間変化量２０も安定した値を得ることができ、さらにスラグ流出開始から判定までのタイムラグを少なくすることができる。区間３０の時間間隔は０．５秒前後であれば最も好ましい。区間３０の時間間隔を０．５秒程度とすると、鍋重量の臨界時間変化率２１あるいは臨界時間変化量２２は５ｋｇ程度の値となる。時間間隔が０．５秒未満となると、区間内における鍋重量の時間変化量が小さな値となり、鍋重量の不規則変動の影響を受けて誤検出の可能性が増大するので、区間の時間間隔は０．５秒以上とすると好ましい。
【００３９】
臨界回数２３は、２回以上の任意の回数とすることができる。臨界回数２３が多くなるほど誤検出の可能性は減少するが、逆にスラグ流出から判定までのタイムラグが増大する。本発明の上記（７）にあるように、終了間近の段階に限って判定するのであれば大きな重量計外乱（スラグ要因以外）は少ないため、臨界回数２３を２回とすると、誤検出の頻度も少なくタイムラグを最少にすることが可能であり好ましい。
【００４０】
取鍋重量３４の測定値もタンディッシュ重量１８の測定値も、さまざまな雑音成分を有している。雑音は、建家内を移動するクレーンによる振動、その他諸々の電動機や移動機械による振動が原因として発生する。これら雑音成分はいずれも注入終了判定の誤検出の要因となる。一方、これら雑音成分はそのほとんどが高周波成分であるのに対し、本発明の終了判定においては、区間の時間間隔を１秒以下程度とすると最適であることからもわかるとおり、判定のポイントとなる鍋重量の変動はきわめて低周波成分である。本発明の上記（８）においては、前記鍋重量として、実測した鍋重量測定値の高周波成分を除去した重量を用いることにより、雑音成分に基づく検出不良を大幅に減少することを可能にした。高周波成分の除去方法としては、鍋重量の測定値からアナログ的なローパスフィルターによって行う方法を採用することも可能であるが、近年のデジタル演算器の発達により安価かつ簡易なソフトで実施できる鍋重量のデジタル演算処理を加えることによって高周波成分を除去する方法を採用すると良い。高周波成分として、５Ｈｚ以上の高周波成分を除去するように設定すると、有害な雑音成分を有効に除去し、一方で注入終了判定に必要な重量変化を見逃すことがなく、好ましい。
【００４１】
例えば取鍋溶鋼重量が６０トンの連続鋳造設備においては、タンディッシュ内溶鋼重量は通常６トン程度である。この場合、レードルターレット上に設置する取鍋秤量機は最大１５０トンの重量を測定する秤量機が設置され、タンディッシュカーに配置するタンディッシュ秤量機は最大１０トンの重量を測定する秤量機が設置される。一方、秤量機の分解能は、タンディッシュカーへの組込型など機械的誤差を有するケースが多いので、低めに見積って最大秤量値の１／２０００程度であるため、取鍋秤量機の分解能は７５ｋｇ、タンディッシュ秤量機の分解能は５ｋｇ程度となり、タンディッシュ秤量機の方が分解能の高い秤量を行うことが可能である。上述のように、臨界時間変化率あるいは臨界時間変化量は５ｋｇ程度のきわめてわずかな値であるから、秤量機の分解能が判定精度に及ぼす影響は大きい。従って、判定に使用する鍋重量としては、取鍋重量を用いるよりもタンディッシュ重量を用いた方が好ましい結果を得ることができる。なお、取鍋の重量測定は理想的な秤量機構となるため１／６０００程度の分解能を持たせることも可能であるが、最大秤量値が大きくなることが課題である。
【００４２】
本発明の溶鋼注入終了判定装置１７における判定のフローチャートの一例を図５に示す。このフローチャートは、判定用鍋重量としてタンディッシュ重量を用い、判定方法として本発明の上記（６）を採用した場合におけるものを表示している。
【００４３】
【実施例】
図１に示すような連続鋳造設備において本発明の溶鋼注入終了判定を行った。この連続鋳造装置は、１５０ｍｍ角ビレット用連続鋳造装置であり、２ストランドのビレットを同時に鋳造する。取鍋１は溶鋼量６０トンの容量を持ち、中間鍋２としてタンディッシュ２ａを用い、タンディッシュ２ａは溶鋼量６トンの容量を持つ。
【００４４】
取鍋底部に設けられたスライディングノズル３ａを取鍋注入口３としている。スライディングノズル３ａは１枚の固定プレート３ｂと可動プレート３ｃとからなり、取鍋注入口開閉装置５の動作によって可動プレート３ｃを動かして取鍋注入口３の開度を調整する。スライディングノズル３ａの下部にはロングノズル８が配置され、取鍋１から注入された溶鋼が外気に触れずにタンディッシュ２ａに注入される。タンディッシュ秤量機３１によってタンディッシュ重量を秤量する。通常の注入中においては、タンディッシュ秤量値に基づいてタンディッシュ重量制御装置４が演算を行い、取鍋注入口開閉装置５に指令してスライディングノズル３ａの開度を調整し、タンディッシュ内の溶鋼量を一定に保持している。
【００４５】
タンディッシュ２ａ内の溶鋼は中間鍋注入口９から浸漬ノズル１４を経由して鋳型１２内に注入され、表面から凝固をしつつロール１３によって鋳片１５として下方に引き抜かれる。中間鍋注入口９の開度はストッパー９ａによって調整される。鋳型内の液面レベルを鋳型液面レベル計３２によって測定し、このデータに基づいて鋳型内液面制御装置１１が演算を行い、中間鍋注入口開閉装置１０に指令してストッパー９ａの位置を調整する。鋳型内の液面レベルが一定になるように中間鍋注入口９の開度調整を行うことにより、ロール１３によって引き抜かれる鋳造速度と中間鍋注入口９からの溶鋼注入速度とを一致させる。
【００４６】
次に取鍋溶鋼注入終了判定方法について説明する。
注入終了判定を行うための鍋重量として、本実施例ではタンディッシュ重量を用い、判定ロジックとしては本発明の上記（６）の方法を採用する。区間３０の時間間隔は０．５秒、臨界変化時間量を−５ｋｇ、臨界回数を２回とする。また、タンディッシュ重量測定値について５Ｈｚのローパスフィルターによって高周波成分を除去した上で判定に用いる。
【００４７】
本実施例においては、注入終了予定時刻の５分前から取鍋注入口の開度を一定に保持し、注入終了判定を開始する。注入終了予定時刻は、当該取鍋注入開始以降それまでに鋳造を完了した鋳造量、及び注入開始時のタンディッシュ重量と当該時刻におけるタンディッシュ重量との差に基づき、±２分の精度で予測することができる。従って、注入終了予定時刻の５分前から注入終了判定を開始すれば、注入終了予定時刻のばらつきによって判定に失敗することはない。本実施例ではタンディッシュ重量を用いた判定を行うので、注入終了予定時刻の５分前からは鋳造速度も一定に保ち、これによってタンディッシュから鋳型への注入速度を一定に保持する。本実施例においては、タンディッシュの重量が時間とともにわずかに増加するように取鍋注入口の開度を調整して開度を一定に保持する。
【００４８】
溶鋼注入終了判定装置１７による判定を開始すると、０．５秒間隔の区間毎にタンディッシュ重量１８をサンプリングし、区間後の重量から区間前の重量を引いた差を時間変化量とする。この時間変化量を臨界時間変化量である−５ｋｇと対比し、時間変化量が臨界時間変化量以下となった区間が連続して２回（臨界回数）発生したら、その時点を溶鋼注入終了と判定する。判定後直ちに、溶鋼注入終了判定装置１７から取鍋注入口開閉装置５に注入口を閉じる指令を発し、スライディングノズル３ａを閉とすることにより注入を終了する。
【００４９】
以上の方法によって取鍋注入終了の自動判定を行った結果、注入終了前に誤って終了と判定してしまう誤検出の発生はなく、またスラグ流出が開始しているにもかかわらず判定を行わない不良の発生もなく、スラグ流入が開始してから終了判定信号を発するまでのタイムラグについても常に一定のレベルに保持することができた。従来のオペレータによる目視判定においては、タイミング毎あるいはオペレータの個人差に起因し、判定が早すぎて取鍋内に溶鋼が残りすぎたり、逆に判定が遅すぎてスラグがタンディッシュ内に過剰に流出するトラブルが避けられなかった。本発明を適用した結果、取鍋内の溶鋼残存量を安定して低い値とすることができるので溶鋼歩留まりの向上を図ることができ、またタンディッシュへのスラグ流出量を安定して低い値とすることができるので鋳片の品質を向上することができた。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の溶鋼注入終了判定を用いることにより、取鍋への溶鋼残存量を低減して溶鋼歩留まりを向上することができると同時に、タンディッシュへのスラグ流出量を低減して鋳片の品質を向上することができる。
【００５１】
本発明は、鍋重量測定値に基づいて取鍋溶鋼注入終了を自動判定することができるので、従来のようにオペレータによる目視判定が不要となり、注入終了時の取鍋操作作業の省力化を図ることができ、高温環境下の作業負荷を低減することができる。
【００５２】
鍋重量という従来から測定しているデータを活用して判定を行うので、従来の電磁式スラグ流出検出装置のように注入口の周囲に電磁コイルを設置する必要がなく、安価かつ確実に判定を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する連続鋳造設備の概略を示す断面図である。
【図２】本発明におけるパラメータの区間毎の時間推移を示す図であり、（ａ）は鍋重量、（ｂ）は鍋重量時間変化量、（ｃ）は鍋重量時間変化量と平均時間変化量の差を縦軸に取ったものである。
【図３】本発明におけるパラメータの区間毎の時間推移を示す図であり、（ａ）は鍋重量、（ｂ）は鍋重量時間変化量を縦軸に取ったものである。
【図４】スラグ流出開始前後における鍋重量の時間推移を示す図であり、（ａ）は鍋重量としてタンディッシュ重量を、（ｂ）は鍋重量として取鍋重量を用いた場合について示す。
【図５】本発明の注入終了判定装置の判定フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  取鍋
２  中間鍋
２ａ  タンディッシュ
３  取鍋注入口
３ａ  スライディングノズル
３ｂ  固定プレート
３ｃ  可動プレート
４  タンディッシュ重量制御装置
５  取鍋注入口開閉装置
６  溶鋼
７  スラグ
８  ロングノズル
９  中間鍋注入口（タンディッシュ注入口）
９ａ  ストッパー
１０  中間鍋注入口開閉装置
１１  鋳型内液面制御装置
１２  鋳型
１３  ロール
１４  浸漬ノズル
１５  鋳片
１６  流出スラグ
１７  溶鋼注入終了判定装置
１８  タンディッシュ重量（中間鍋重量）
１９  スライディングノズル開度
２０  鍋重量時間変化量
２１  臨界時間変化率
２２  臨界時間変化量
２３  臨界回数
２４  平均時間変化量
３０  区間
３１  タンディッシュ秤量機
３２  鋳型液面レベル計
３３  取鍋秤量機
３４  取鍋重量
３５  スラグ流出開始
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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