(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計算対象断面が連続鋳造機内にある内に、その時点でのプロセス情報をもとに一定区間未来のプロセス情報を推定し、該推定を繰り返すことによって、オンラインリアルタイムで連続鋳造中のストランドの完全凝固点を推定する連続鋳造中のストランドの完全凝固点推定方法であって、
前記連続鋳造機内を鋳込み方向に複数のゾーンに分割し、計算対象断面が各ゾーンを通過する毎に、それまでの操業実績をもとに通過ゾーンの断面温度推定計算を行うと共に、１ゾーン分未来の操業実績を推定して未来側ゾーンの断面温度推定計算を行い、該計算を繰り返すことを特徴とする連続鋳造中のストランドの完全凝固点推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続鋳造中のストランドの完全凝固点推定方法に係り、特に、任意断面の操業履歴をもとにストランドの完全凝固点を推定する連続鋳造中のストランドの完全凝固点推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に連続鋳造機では、図５に示す如く、タンディッシュ１４の底部に設けられた浸漬ノズル１６から鋳型１８内に溶湯２０を供給し、水冷された鋳型壁との接触によって一次冷却され、その周囲に凝固シェルが形成されたストランド２２を前記鋳型１８から引抜き、スプレーロール帯２４からスプレーされる冷却水による２次冷却を行い、凝固シェルを略水平にする複数のロール群２６により水平に矯正されつつ、更に空冷され、中心まで凝固を進めたストランド２２は、ピンチロール帯２８から所定距離隔てて配置された切断機３０により所要長毎に切断して、複数の鋳片を連続的に鋳造している。
【０００３】
このような連続鋳造機の操業においては、ストランド２２の中心部分に特定の金属元素が偏析する中心偏析、及び、ストランド２２の中心部分に空孔が発生するセンターポロシティの抑制、ストランド２２の内部割れの防止、又は、鋳片を圧延工程に直接送給するダイレクトチャージへの対応を目的として、ストランド２２の完全凝固点を正確に把握することが重要である。
【０００４】
そこで従来、一般に、連続鋳造の完全凝固点推定に際しては、任意断面の操業履歴をもとに、計算機により、オフラインで完全凝固点を推定計算していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の方法では、単一断面の操業実績収集が終了した区間の推定計算しかできないため、オンラインリアルタイムでの完全凝固点推定計算はできないという問題点を有していた。
【０００６】
なお、本発明に関連するものとして、（１）特開平５−１２３８４２には、凝固初期の鋳型部分では差分計算を行いながら、２次冷却帯以降では、固液界面での熱バランス式と固相部温度を２次方程式近似する積分プロファイル法とを適用することで、鋳片未凝固部分の温度を予測することが記載され、（２）特開平８−２７６２５８には、設定鋳込速度と鋳込方向における所定の位置で凝固シェル厚みとの関係を、複数の設定鋳込速度について予めオフラインで伝熱モデルによって求めて、設定鋳込速度と鋳込方向における所定の位置での凝固シェル厚みとの関係曲線（テーブル）を予めオフラインで作成しておき、鋳込中にオンラインで、一定時間毎の鋳込長さと鋳込方向での所定の位置における鋳片の平均到達時間から履歴鋳込速度を求め、この履歴鋳込速度を現時点における鋳込速度（鋳込中にオンラインでサンプリングされる現時刻の実績鋳込速度）に応じて修正し、この修正鋳込速度と前記関係曲線を用いて、鋳込方向における所定の位置での凝固シェル厚みをオンラインで算出する凝固シェル厚推定方法が記載され、（３）特開平１０−１０９１５１には、連続鋳造機の引抜き方向の適宜位置におけるストランドの凝固部分の厚さと鋳込速度との関係を伝熱モデルを用いてオフラインで求めておき、鋳型から引き抜かれたストランドの長さを所定時間毎に計測し、得られた各長さに基づいてストランドが前記位置に達するに要した時間を算出し、算出した時間を用いて前記位置における履歴鋳込速度を求め、この履歴鋳込速度を用いて実績鋳込速度を補正した補正履歴鋳込速度を演算し、前記位置における凝固部分の厚さを定め、更に、該厚さを鋳型内の溶湯温度の変化及び冷却水温度の変化によって補正して、ストランドの凝固厚さを算定する方法が記載されている。
【０００７】
しかしながら、これらの方法によっても、オンラインリアルタイムでの完全凝固点の推定計算はできなかった。
【０００８】
本発明は、前記従来の問題点を解決するためになされたもので、オンラインリアルタイムで完全凝固点を推定することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、計算対象断面が連続鋳造機内にある内に、その時点でのプロセス情報をもとに一定区間未来のプロセス情報を推定し、該推定を繰り返すことによって、オンラインリアルタイムで連続鋳造中のストランドの完全凝固点を推定する際に、前記連続鋳造機内を鋳込み方向に複数のゾーンに分割し、計算対象断面が各ゾーンを通過する毎に、それまでの操業実績をもとに通過ゾーンの断面温度推定計算を行うと共に、１ゾーン分未来の操業実績を推定して未来側ゾーンの断面温度推定計算を行い、該計算を繰り返すようにして、前記課題を解決したものである。
【００１１】
このようにして、計算対象断面を所定長毎に発生させることによって、未来ゾーンの温度推定計算が可能となり、操業条件の変動に対しても、完全凝固点がオンラインでリアルタイムに推定計算可能となる。
【００１２】
又、それぞれの計算対象断面において、その断面が連続鋳造機内を例えば１０分割したゾーンの内の各ゾーン通過毎に、操業実績をもとに通過ゾーンの断面温度推定計算を行い、これと並行して、１ゾーン未来側の操業実績は、通過ゾーンの操業実績を用いて未来側の断面温度推定計算を行い、これを繰り返すことによって、オンラインで計算が行えるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態における完全凝固点の推定計算は、図１に示すようにして行われる。即ち、まず、（１）計算ポイントが所定長進行した時点で、次の計算ポイントを発生する。
【００１５】
次いで、（２）通過ゾーンについては、操業実績より温度計算し、未来側ゾーンについては、計算ポイントの実績より１ゾーン分未来の操業状態を推定して温度計算する。
【００１６】
（３）ゾーン２を通過したときは、次のゾーン３について同様の推定計算を繰り返す。
【００１７】
これを繰り返すことによって、オンラインリアルタイムで完全凝固点を推定することができる。
【００１８】
本実施形態による推定計算を行うためのシステム構成を図２に示す。本システムは、操業実績を収集するための連鋳計算機（プロコン）４０と、ゾーン毎プロセス情報の実績を編集する計装ディトリビューティッド・コントロール・システム（ＤＣＳ）４２と、前記プロコン４０から入力されるチャージ毎の物性情報、及び、例えばゲートウェイ（Ｇ／Ｗ）４４及び情報ネットワーク４６を介して計装ＤＣＳより入力される、計算ポイント情報及び定周期（例えば１０秒）毎のゾーン毎プロセス情報に基づいて、本発明に係る推定計算を行い、完全凝固点（クレータエンド）の推定点を出力する専用計算機４８とを用いて構成されている。
【００１９】
前記専用計算機４８は、推定計算の精度を下げることなく、オンライン運用するため、高速ＣＰＵの専用パソコンで構成されており、前記プロコン４０及び計装ＤＣＳ４２により一次加工した情報を用いて、推定計算をストランド毎に実施している。
【００２０】
【実施例】
図３に、低炭素鋼を、スラブ厚２６０ｍｍ、鋳込速度最大値ＶｒMax＝１．９５ｍ／分、強冷却の条件で鋳造した場合の実施例における、本発明による断面温度推定結果と、熱間鋲打法によって測定したシェル厚実績値を示し、図４に、低炭素鋼を、スラブ厚２６０ｍｍ、鋳込速度最大値ＶｒMax＝１．６ｍ／分、弱冷却の条件で鋳造した場合の実施例における、本発明による断面温度推定結果と、熱間鋲打法によって測定したシェル厚実績値を示す。図３の実施例では、実測値と推定値のシェル厚の差は１１ｍｍ、図４の実施例では、実測値と推定値のシェル厚の差は３ｍｍであり、いずれも、シェル厚推定値と実測値の差は微小であり、良好な結果が得られた。
【００２１】
更に、これらの実測のシェル厚の値を基に、凝固定数を推定し、完全凝固点を計算したところ、いずれの場合も、本発明によって推定される完全凝固点とのずれは２ｍ以内であった。
【００２２】
なお、前記実施形態においては、計装ＤＣＳ４２が、Ｇ／Ｗ４４及び情報ネットワーク４６を介してプロコン４０に接続されていたが、本発明を実施するためのシステム構成はこれに限定されず、例えば、Ｇ／Ｗ４４や情報ネットワーク４６を介することなく、計装ＤＣＳ４２とプロコン４０を接続することも可能である。又、操業実績を収集する手段や、ゾーン毎プロセス情報の実績編集を行う手段も、プロコン４０や計装ＤＣＳ４２に限定されない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、オンラインで完全凝固点を推定できるようになるので、例えば推定結果の完全凝固点が、ある閾値を越えた時に、鋳込速度を低下させるという操業が可能になる。又、従来は、実操業のばらつきを考慮して、連続鋳造機端から２ｍ以上の余裕をもって完全凝固させるべく、最大鋳込速度基準値を決定していたが、本発明による減速操業を工程的に使用することによって、２ｍ以下でも操業可能になり、生産性は２％以上向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における完全凝固点の推定計算方法を示す線図
【図２】本発明を実施するためのシステム構成の例を示すブロック図
【図３】本発明を適用した実施例における断面温度推定結果とシェル厚実績値を比較して示す線図
【図４】同じく他の実施例における断面温度推定結果とシェル厚実績値を比較して示す線図
【図５】本発明の適用対象である連続鋳造機の全体構成を示す断面図
【符号の説明】
１８…鋳型
２０…溶湯
２２…ストランド
４０…連鋳計算機（プロコン）
４２…計装ＤＣＳ
４４…ゲートウェイ（Ｇ／Ｗ）
４６…情報ネットワーク
【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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