(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造設備での鋳造中にモールド内部の温度を測定し、
前記温度が閾値以上であるか否かを判断し、
前記温度が閾値以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知し、
前記閾値として、凝固シェルの厚みに対する前記温度の線形の関係式と、前記ブレークアウトが発生する前記凝固シェルの臨界厚みとに基づいて算出される温度を用い、
前記線形の関係式として、前記連続鋳造設備で鋳造される鋼の凝固シェル厚を実際に測定する方法、または伝熱計算を行い前記連続鋳造設備のモデルにおける温度勾配や温度変化量を推定する方法によって算出される関係式を用い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。
【請求項２】
連続鋳造設備での鋳造中にモールド内部の温度を測定し、
前記温度が閾値以上であるか否かを判断し、
前記温度が閾値以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知し、
前記ブレークアウトの発生を予知した場合に、前記モールド内部の温度が前記閾値未満となるまで、鋳造速度を低下させ、
前記閾値として、凝固シェルの厚みに対する前記温度の線形の関係式と、前記ブレークアウトが発生する前記凝固シェルの臨界厚みとに基づいて算出される温度を用い、
前記線形の関係式として、前記連続鋳造設備で鋳造される鋼の凝固シェル厚を実際に測定する方法、または伝熱計算を行い前記連続鋳造設備のモデルにおける温度勾配や温度変化量を推定する方法によって算出される関係式を用いることを特徴とする連続鋳造におけるブレークアウト防止方法。
【請求項３】
連続鋳造設備での鋳造中にモールド内部の温度を測定し、
凝固シェルの厚みに対する前記温度の線形の関係式と、測定された前記温度とに基づいて前記凝固シェルの厚みを算出し、
前記線形の関係式として、前記連続鋳造設備で鋳造される鋼の凝固シェル厚を実際に測定する方法、または伝熱計算を行い前記連続鋳造設備のモデルにおける温度勾配や温度変化量を推定する方法によって算出される関係式を用いることを特徴とする凝固シェル厚の測定方法。
【請求項４】
連続鋳造設備での鋳造中のモールド内部の温度を測定する測定部と、
前記温度が閾値以上であるかを判断し、前記温度が閾値以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知する判断部と
を有し、
前記判断部は、前記閾値として、凝固シェルの厚みに対する前記温度の線形の関係式と、前記ブレークアウトが発生する前記凝固シェルの臨界厚みとに基づいて算出される温度を用い、
前記線形の関係式として、前記連続鋳造設備で鋳造される鋼の凝固シェル厚を実際に測定する方法、または伝熱計算を行い前記連続鋳造設備のモデルにおける温度勾配や温度変化量を推定する方法によって算出される関係式を用い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装置。
【請求項５】
連続鋳造設備での鋳造中のモールド内部の温度を測定する測定部と、
前記温度が閾値以上であるかを判断し、前記温度が閾値以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知する判断部と、
前記判断部が前記ブレークアウトの発生を予知した場合に、前記モールド内部の温度が前記閾値未満となるまで、鋳造速度を低下させる制御部と
を有し、
前記判断部は、前記閾値として、凝固シェルの厚みに対する前記温度の線形の関係式と、前記ブレークアウトが発生する前記凝固シェルの臨界厚みとに基づいて算出される温度を用い、
前記線形の関係式として、前記連続鋳造設備で鋳造される鋼の凝固シェル厚を実際に測定する方法、または伝熱計算を行い前記連続鋳造設備のモデルにおける温度勾配や温度変化量を推定する方法によって算出される関係式を用いることを特徴とする連続鋳造におけるブレークアウト防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、連続鋳造におけるブレークアウト予知方法、ブレークアウト防止方法、凝固シェル厚の測定方法、ブレークアウト予知装置およびブレークアウト防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造では、主にブレークアウトを予知・防止する観点から、鋳造中の鋼の凝固シェルの厚みである凝固シェル厚が様々な方法で測定されている。
例えば、特許文献１には、凝固シェル厚を測定する方法として、鋳造中の鋳片を挟んで設けられた超音波センサーを用いる方法が開示されている。また、特許文献１では、測定された凝固シェル厚を操業データベースと照らし合わせ、ブレークアウト発生の危険の有無を判定することで、ブレークアウトを予知することができる。さらに、特許文献２には、凝固シェル厚を測定する方法として、連続鋳造設備の鋳型（以下、「モールド」ともいう）内に設けられた温度計測器から溶鋼流速を計算し、溶鋼流速から得られる流速ベクトル分布を用いて鋳型内の凝固シェル厚を推定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７６１２５号公報
【特許文献２】特開２００２−９６１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の方法の場合、特殊な構造のモールドを用いる必要があるため、設備を導入するに際し、多大な費用を要することが問題であった。また、特許文献２に記載の方法の場合についても、シェル厚を推定するために煩雑な計算が必要となることから、システムを導入するに際し、多大な費用を要することが問題であった。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、簡易且つ安価な構成で、鋳造時に生じるブレークアウトの発生を予知または防止もしくは鋳造中の凝固シェル厚を測定することができる、連続鋳造におけるブレークアウト予知方法、ブレークアウト防止方法、凝固シェル厚の測定方法、ブレークアウト予知装置およびブレークアウト防止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】
【０００５】
本発明の一態様によれば、鋳造中にモールド内部の温度を測定し、上記温度が閾値以上であるか否かを判断し、上記温度が閾値以上である場合に、ブレークアウトの発生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が提供される。
本発明の一態様によれば、鋳造中にモールド内部の温度を測定し、上記温度が閾値以上であるか否かを判断し、上記温度が閾値以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知し、上記ブレークアウトの発生を予知した場合に、上記モールド内部の温度が上記閾値未満となるまで、鋳造速度を低下させることを特徴とする連続鋳造におけるブレークアウト防止方法が提供される。
【０００６】
本発明の一態様によれば、鋳造中にモールド内部の温度を測定し、凝固シェルの厚みに対する上記温度の線形の関係式と、測定された上記温度とに基づいて上記凝固シェルの厚みを算出することを特徴とする凝固シェル厚の測定方法が提供される。
本発明の一態様によれば、鋳造中のモールド内部の温度を測定する測定部と、上記温度が閾値以上であるかを判断し、上記温度が閾値以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知する判断部とを有する連続鋳造におけるブレークアウト予知装置が提供される。
本発明の一態様によれば、鋳造中のモールド内部の温度を測定する測定部と、上記温度が閾値以上であるかを判断し、上記温度が閾値以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知する判断部と、上記判断部が上記ブレークアウトの発生を予知した場合に、上記モールド内部の温度が上記閾値未満となるまで、鋳造速度を低下させる制御部と
を有する連続鋳造におけるブレークアウト防止装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、簡易且つ安価な構成で、鋳造時に生じるブレークアウトの発生を予知または防止もしくは鋳造中の凝固シェル厚を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係るブレークアウト防止装置を示す構成図である。
【図２】鋳造中の温度分布を示す模式図である。
【図３】熱電対温度と凝固シェル厚との関係を示すグラフである。
【図４】ブレークアウト予知方法およびブレークアウト防止方法を示すフローチャートである。
【図５】実施例におけるモールドを示す正面図である。
【図６】実施例で用いた、熱電対温度と凝固シェル厚との関係を示すグラフである。
【図７】実施例および比較例における遅れ時間を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明では、本発明の実施形態の完全な理解を提供するように多くの特定の細部について記載される。しかしながら、かかる特定の細部がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。他にも、図面を簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
＜ブレークアウト予知装置およびブレークアウト防止装置の構成＞
はじめに、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係るブレークアウト予知装置およびブレークアウト防止装置の構成を説明する。本実施形態に係るブレークアウト予知装置およびブレークアウト防止装置は、精錬処理された溶鋼を用いてスラブを鋳造する連続鋳造設備に設けられる。連続鋳造設備は、図１に示すように鋳型であるモールド１と、モールド１の下方に２次冷却設備やロール等の設備とを有する一般的な鋳造設備である。モールド１は、２枚の長辺部１１と、２枚の短辺部１２とを有し、２枚の長辺部１１および２枚の短辺部１２の内部にそれぞれ設けられたスリット状の経路に冷却水が供給されることで、溶鋼６を冷却し凝固させる。また、モールド１には、さらに不図示のオシレーション機構等が設けられる。
【００１０】
ブレークアウト防止装置は、複数の測定部２と、変換部３と、判断部４と、制御部５とを有する。また、ブレークアウト予知装置は、ブレークアウト防止装置の一部の構成からなり、複数の測定部２と、変換部３と、判断部４とを有する。
複数の測定部２は、熱電対等の測温素子であり、モールド１の長辺部１１および短辺部１２の鋳造方向の所定の高さに、水平方向に並んでそれぞれ設けられる。なお、図１には全て図示していないが、複数の測定部２は、すべての長辺部１１および短辺部１２にそれぞれ設けられる。また、複数の測定部２は、図２に示すように、モールド１の長辺部１１および短辺部１２にそれぞれ埋設され、測定部２の先端におけるモールド１の内部の温度を測定する。さらに、複数の測定部２は、変換部３にそれぞれ接続され、変換部３に測定結果を出力する。
【００１１】
変換部３は、複数の測定部２から出力される測定結果を温度に変換する変換器であり、接続される判断部４に変換した温度を送信する。
判断部４は、変換部３から取得した温度が予め設定される閾値Ｔｄ以上であるか否かを判断することで、ブレークアウトを予知する。また、判断部４での判断結果は、ブレークアウトの予知の他に、ブレークアウトを防止する際にも用いられる。ブレークアウト予知方法およびブレークアウト防止方法についての詳細は後述する。
制御部５は、少なくとも連続鋳造設備における鋳造速度を制御する装置であり、連続鋳造設備に設けられたピンチロールの回転速度等を制御することで鋳造速度を制御する。制御部５は、判断部４の判断結果に基づいて鋳造速度を低下させることで、ブレークアウトを防止する。ブレークアウト防止方法についての詳細は後述する。
【００１２】
＜凝固シェル厚の測定方法＞
次に、図２および図３を参照して、本実施形態に係る凝固シェル厚の測定方法について説明する。図２の上側の図に示すように、モールド１内の２枚の長辺部１１と２枚の短辺部１２とで囲まれた空間内には、不図示のイマージョンノズルを介して溶鋼６が注ぎ込まれ、さらに溶鋼６の浴面にはパウダー８が添加されることで、連続鋳造が行われる。注ぎ込まれた溶鋼６は、モールド１によって冷却され、凝固することで、モールド１の内面に沿って凝固シェル７を形成する。形成された凝固シェル７は、鋳造速度に応じた引き抜き速度で下方へと冷却されながら引き抜かれることで、凝固シェル厚が増大していき、最終的に溶鋼６が全て凝固した鋳片となる。パウダー８は、一般的なモールドパウダーであり、浴面に添加された後、溶鋼６の熱によって浴面近くが溶融し、その後溶融した状態でモールド１と凝固シェル７との間へと流入する。モールド１と凝固シェル７との間へと流入した溶融状態のパウダー８は、モールド１によって冷却されることで、固化しフィルム層を形成する。連続鋳造設備におけるモールド１内での冷却過程では、ブレークアウトを防止する観点から、水平方向の全周にわたって、所定の厚み以上の凝固シェル７が形成されることが好ましい。しかし、凝固遅れ等によって、厚みの薄い凝固シェル７が形成されてしまうと、薄い凝固シェルがモールド１を通過した後、静鉄圧に耐えきれずに破れてしまい、ブレークアウトが発生することがある。
【００１３】
このような連続鋳造設備において、本発明者らは、溶鋼６から測定部２までの温度勾配および温度変化量を考えた場合に、測定部２で測定される温度に対して最も大きく影響を与える因子が凝固シェル厚であることを知見した。さらに、本発明者らは、測定部２で測定される温度から間接的に凝固シェル厚を推定する方法を知見した。
図２を参照して、溶鋼６から測定部２までの間における、温度勾配および温度変化量について説明する。なお、図２の下側には、図２の上側に示す測定部２が設けられた高さにおける、図２の紙面に対する左右方向の各位置での温度を模式的に示したグラフを示す。
【００１４】
まず、溶鋼６内での温度勾配および温度変化量を考えた場合、溶鋼６は、モールド１内で攪拌された状態となるため、水平方向においては温度勾配が略ないものとして考えることができる。さらに、溶鋼６は、安定した操業条件下では、鋼種に応じた温度で鋳造が行われるため、同様な鋼種（例えば液相線温度が同程度な鋼種）毎に条件を考えた場合、溶鋼６の温度は鋳造チャージ（鋳造を行う際の処理単位）によらず同じであるとして考えることができる。
【００１５】
次に、凝固シェル７内での温度勾配および温度変化量を考えた場合、凝固シェル７内での熱伝導率は一定であるため、一定の温度勾配で温度が変化すると考えることができる。一方、凝固シェル７の凝固シェル厚（位置ｄ１から位置ｄ２までの距離）は、鋳造条件や冷却設備のトラブルによる影響等によって異なる。このため、凝固シェル７内の温度変化量は、凝固シェル厚に応じて変化することとなる。例えば、図２の下側のグラフには、図２の上側の状態における温度（実線で示される温度）に対して、凝固シェル厚が半分（位置ｄ５から位置ｄ２までの距離）となった場合の温度を破線で示す。この場合、凝固シェル厚が薄い破線の凝固シェル７内での温度変化量は、実線で示した温度変化量の半分となる。
【００１６】
さらに、パウダー８のフィルム層およびモールド１の内部（位置ｄ２から位置ｄ４）での温度勾配および温度変化量を考えた場合、パウダー８のフィルム層およびモールド１の内部での熱伝導率は、それぞれ略一定であるため、一定の温度勾配で温度が変化すると考えることができる。また、パウダー８のフィルム層の厚み（位置ｄ２から位置ｄ３までの距離）およびモールド１内部の溶鋼６側から測定部２の測定位置までの距離（位置ｄ３から位置ｄ４までの距離）は、鋳造速度等の鋳造条件によらず略一定となる。このため、パウダー８のフィルム層およびモールド１の内部における温度変化量は、一定として考えることができる。
【００１７】
したがって、溶鋼６から測定部２までの温度変化量を考えた場合、測定部２で測定される温度に大きく影響するのは、凝固シェル厚であり、その他の因子については影響がないものとすることができる。つまり、本実施形態では、複数の測定部２で測定される温度から、各測定部２の位置における凝固シェル厚を推定することができる。この際、測定されるモールド１内部の温度は、凝固シェル厚に対して線形に変化するため、この線形の関係式を予め算出して用いることで、測温時の凝固シェル厚を簡易に推定することができる。なお、線形の関係式を算出する方法としては、測定時における凝固シェル厚を実際に測定する方法や、伝熱計算を行い図２に示すモデルにおける各位置での温度勾配や温度変化量を推定する方法を用いることができる。
【００１８】
また、本実施形態では、複数の測定部２で測定される温度から、モールド１の直下における凝固シェル厚を推定することもできる。凝固遅れによるブレークアウトを考えた場合、モールド１の直下における凝固シェル厚が、ブレークアウトの発生に大きく影響する。このため、モールド１の直下における凝固シェル厚を推定することで、ブレークアウト発生を精度よく予知することができる。モールド１の直下の凝固シェル厚は、複数の測定部２が設けられた高さにおける凝固シェル厚に応じた厚みとなるため、複数の測定部２で測定される温度から間接的に算出することができる。この際、算出されるモールド１の直下の凝固シェル厚は、温度が測定された時点におけるモールド１の直下の凝固シェル厚ではなく、モールド１内部の温度が測定された時点において測定部２の高さにある凝固シェル７がその後冷却されながら引き抜かれてモールド１の直下に位置した際の凝固シェル厚みを推定したものとなる。また、図３に示すように、測定されるモールド１内部の温度は、モールド１の直下の凝固シェル厚に対して線形に変化するため、この線形の関係式を予め算出することで、モールド１の直下の凝固シェル厚を推定することができる。つまり、モールド１の直下の凝固シェル厚は、上述した測定位置における凝固シェル厚の推定方法と同様の方法で推定することができる。さらに、線形の関係式を算出する方法としては、モールド１の直下での凝固シェル厚を実際に測定する方法や、伝熱計算により推定する方法を用いることができる。
【００１９】
＜ブレークアウト予知方法およびブレークアウト防止方法＞
次に、図４を参照して、本実施形態に係るブレークアウト予知方法およびブレークアウト防止方法について説明する。本実施形態では、図４のフローチャートに示す処理は、鋳造が開始されることで開始される。
まず、図４に示すように、複数の測定部２は、各設置位置におけるモールド１内部の温度を測定する（Ｓ１００）。また、ステップＳ１００では、複数の測定部２は、測定結果を変換部３へそれぞれ送信する。そして、変換部３は、取得した測定部２の各設置位置における測定結果を温度に変換し、判断部４へと送信する。
【００２０】
ステップＳ１００の後、判断部４は、取得した測定部２の各設置位置で測定された温度と、予め設定される閾値Ｔｄとを比較し、測定された温度が閾値Ｔｄ以上か否かをそれぞれ判断する（Ｓ１０２）。この際、判断部４は、各設置位置で測定された温度のうち少なくとも１つの温度が閾値Ｔｄ以上となる場合、ブレークアウトの発生を予知する。一方、判断部４は、各設置位置で測定された全ての温度が閾値Ｔｄ未満となる場合、ブレークアウト発生の可能性はないと判断する。閾値Ｔｄは、モールド１の直下における凝固シェル厚が臨界厚みＷｄとなる温度であり、モールド１の直下の凝固シェル厚を推定する際に用いる線形の関係式（図３に示す線形関係）から算出される。なお、臨界厚みＷｄは、凝固シェル厚が不足することによりブレークアウトが発生する可能性がある厚みであり、凝固遅れによってブレークアウトが発生したときの実際の凝固シェル厚や、凝固シェル７の強度や静鉄圧等から推定される厚みが用いられる。
【００２１】
ステップＳ１０２にて測定された温度が閾値Ｔd未満となる場合、判断部４は、鋳造が完了したか否かを判断する（Ｓ１０４）。ステップＳ１０４では、自動または作業者による操作によって、鋳造が完了したことを示す処理が行われることで鋳造の完了が認識される。
ステップＳ１０４にて鋳造が完了したと判断された場合、ブレークアウトの予知および防止にかかる処理が終了する。一方、ステップＳ１０４にて鋳造が完了していないと判断された場合、ステップＳ１００の処理が再度行われる。
【００２２】
また、ステップＳ１０２にて測定された温度が閾値Ｔd以上となる場合、判断部４は判断結果を制御部５に送信する。そして、制御部５は、鋳造速度を低下させる（Ｓ１０６）。この際、制御部５は、予め設定された所定の鋳造速度になるまで、あるいは所定の減速量（例えば、−０．１ｍ／ｍｉｎ程度）で閾値温度以下となるまで減速を繰り返しながら、鋳造速度を低下させる。所定の鋳造速度とは、ブレークアウトの懸念がない程度に、モールド１内での冷却能が十分に確保できる速度である。
【００２３】
ステップＳ１０６の後、複数の測定部２は、各設置位置におけるモールド１内部の温度を測定する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８の処理は、ステップＳ１００と同様に行われる。つまり、複数の測定部２による測定結果は、変換部３へ送信され、温度に変換された後、判断部４へと送信される。
ステップＳ１０８の後、判断部４は、取得した測定部２の各設置位置で測定された温度と、予め設定される閾値Ｔｄとを比較し、測定された温度が閾値Ｔｄ以上か否かをそれぞれ判断する（Ｓ１１０）。この際、判断部４は、各設置位置で測定された温度のうち少なくとも１つの温度が閾値Ｔｄ以上となる場合、ブレークアウト発生の可能性が未だあると判断する。一方、判断部４は、各設置位置で測定された温度が全て閾値Ｔｄ未満となる場合、ブレークアウト発生の可能性がなくなったと判断する。
【００２４】
ステップＳ１１０にて測定された温度が閾値Ｔd以上となる場合、ステップＳ１０８の処理が再度行われ、ブレークアウト発生の可能性がなくなるまで処理が繰り返し行われる。一方、ステップＳ１１０にて測定された温度が閾値Ｔd未満となる場合、判断部４は、鋳造が完了したか否かを判断する（Ｓ１１２）。ステップＳ１１２の処理は、ステップＳ１０４と同様に行われる。
ステップＳ１１２にて鋳造が完了したと判断された場合、ブレークアウトの予知および防止にかかる処理が終了する。一方、ステップＳ１１２にて鋳造が完了していないと判断された場合、ステップＳ１００の処理が再度行われる。
【００２５】
以上のように、本実施形態では、モールド１内部の温度を連続的に測定しながら、ブレークアウトの発生を予知し、ブレークアウトの発生が予知された場合には、ブレークアウト発生の可能性がなくなるまで、鋳造速度を低下させて鋳造を行う。
また、本実施形態に係るブレークアウト予知方法では、ステップＳ１００，Ｓ１０２の処理を行うことで、ブレークアウトの発生を予知することができる。さらに、本実施形態に係るブレークアウト防止方法では、ステップＳ１００〜Ｓ１１２の一連の処理を行うことにより、ブレークアウトの発生を防止することができる。
【００２６】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態の種々の変形例とともに本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲は、本発明の範囲及び要旨に含まれるこれらの変形例または実施形態も網羅すると解すべきである
例えば、上記実施形態では、複数の測定部２は、図１に示すように鋳造方向に一段のみ設けられる構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、複数の測定部２は、鋳造方向に複数段設けられてもよい。さらに、複数段に設けられた複数の測定部２の測定結果を用いて、ブレークアウトの予知が行われてもよい。
また、上記実施形態では、鋳造される半製品がスラブであるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。連続鋳造機で鋳造される半製品は、ブルームやビレット、ビームブランク等の他の鋳片形状であってもよい。
【００２７】
さらに、上記実施形態では、鋳造の開始および完了のタイミングで、図４に示す一連の処理が開始および終了するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。図４に示す一連の処理が開始するタイミングとしては、鋳造が開始された後、定常的に用いられる所定の鋳造速度となった時点としてもよい。また、ステップＳ１０４，Ｓ１１２における鋳造が完了するタイミングとしては、鋳造が終了する直前の所定の鋳造速度となった時点としてもよい。
【００２８】
さらに、上記実施形態において、閾値Ｔdは、鋼種毎または液相線温度が同程度な鋼種毎に設定されることが好ましい。閾値Ｔdは、上記のように図３に示すような、モールド１内部の温度とモールド１の直下の凝固シェル厚との線形の関係式によって算出される値である。この線形の関係式は、溶鋼６の温度および鋳造条件（パウダー８の特性やモールド１での冷却能（冷却水量等）、鋳造速度、イマージョンノズルの形状等）によって変化する。このため、鋳造条件等が略等しい同様な鋼種毎に閾値Ｔdを使い分けることで、高い精度でブレークアウトを予知することができる。
【００２９】
さらに、上記実施形態において、閾値Ｔdに対して実際の溶鋼温度による補正が行われてもよい。上述したように、算出される閾値Ｔdには溶鋼温度が影響する場合がある。特に、想定している溶鋼温度に対して実際の溶鋼温度が極端にずれた場合、閾値Ｔｄ未満であってもブレークアウト発生の可能性がある程度に凝固シェル厚が薄くなっていることが生じる。このとき、想定している溶鋼温度と実際の溶鋼温度との差分に対応する温度で閾値Ｔdを補正することで、より高い精度でブレークアウトを予知することができる。
さらに、上記実施形態では、複数の測定部２が、モールド１の１対の長辺部１１および１対の短辺部１２にそれぞれ設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、複数の測定部２は、モールド１の１対の長辺部１１にのみ設けられる構成であってもよい。
【００３０】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に係る連続鋳造におけるブレークアウト予知方法は、鋳造中にモールド１内部の温度を測定し（ステップＳ１００）、温度が閾値Ｔｄ以上であるか否かを判断し、温度が閾値Ｔｄ以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知する（ステップＳ１０２）。
上記構成によれば、一般的な連続鋳造設備のモールド１に設けられる熱電対等を用いて、凝固シェル厚を精度よく測定することができるため、精度良くブレークアウトの発生を予知することができる。また、特殊な構造のモールド等の高価な設備を導入する必要がないため、安価な構成でブレークアウトの発生を予知することができ、既存の設備に導入する際にも導入に掛かる時間を大幅に短縮することができる。さらに、ブレークアウトの発生を予知する際に、測定された温度と閾値とを比較するだけで予知ができるため、煩雑なシステム等を用いることなく簡易にブレークアウトの発生を予知することができる。
【００３１】
ここで、特許文献１のように特殊な設備を持たない通常の連続鋳造設備では、モールド１内を流れる冷却水の温度を基に、凝固遅れの発生を推定し、凝固遅れによるブレークアウトの発生を予知していた。しかし、この方法では、例えばモールド１の長辺部１１や短辺部１２単位等の広い範囲でしか冷却水の変化を知ることができないため、推定精度が低かった。一方、上記構成によれば、測定部２毎の細かな範囲で凝固遅れを検知することができるため、より高い精度でブレークアウトの発生を予知することができる。
【００３２】
（２）閾値Ｔｄとして、凝固シェル７の厚みに対する温度の線形の関係式と、ブレークアウトが発生する凝固シェル７の臨界厚みとに基づいて算出される温度を用いる。
上記構成によれば、予め閾値Ｔｄを設定できるため、より簡易な構成でブレークアウトの発生を予知することができる。
【００３３】
（３）本発明の一態様に係る連続鋳造におけるブレークアウト防止方法は、鋳造中にモールド１内部の温度を測定し（ステップＳ１００）、温度が閾値Ｔｄ以上であるか否かを判断し、温度が閾値Ｔｄ以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知し（ステップＳ１０２）、ブレークアウトの発生を予知した場合に、モールド１内部の温度が閾値Ｔｄ未満となるまで、鋳造速度を低下させる（ステップＳ１０６〜Ｓ１１０）連続鋳造におけるブレークアウト防止方法。
上記構成によれば、上記（１）の構成と同様な効果を得ることができる。加えて、ブレークアウトの発生が精度よく予知されることで、ブレークアウトの発生を精度よく防止することができる。また、モールド１内を流れる冷却水の温度から算出される抜熱量を基に凝固遅れの発生を推定し、推定結果に応じて鋳造速度を低下させる通常の防止方法の場合、推定精度が低いため、ブレークアウトの発生を過剰に検知させる必要があった。このため、連続鋳造中に不要な鋳造速度の低下が生じ、生産性が低下することが問題であった。一方、上記構成によれば、不要な鋳造測定の低下を抑制できるため、生産性を向上させることができる。
【００３４】
（４）本発明の一態様に係る凝固シェル厚の測定方法は、鋳造中にモールド１内部の温度を測定し、凝固シェル７の厚みに対する温度の線形の関係式と、測定された温度とに基づいて凝固シェル７の厚みを算出する。
上記構成によれば、簡易且つ安価な構成で、凝固シェル厚を測定することができる。
（５）本発明の一態様に係る連続鋳造におけるブレークアウト予知装置は、鋳造中のモールド１内部の温度を測定する測定部２と、温度が閾値Ｔｄ以上であるかを判断し、温度が閾値Ｔｄ以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知する判断部４とを有する。
上記構成によれば、上記（１）の構成と同様な効果を得ることができる。
【００３５】
（６）本発明の一態様に係る連続鋳造におけるブレークアウト防止装置は、鋳造中のモールド１内部の温度を測定する測定部２と、温度が閾値Ｔｄ以上であるかを判断し、温度が閾値Ｔｄ以上である場合に、ブレークアウトの発生を予知する判断部４と、判断部４がブレークアウトの発生を予知した場合に、モールド１内部の温度が閾値Ｔｄ未満となるまで、鋳造速度を低下させる制御部５とを有する。
上記構成によれば、上記（２）の構成と同様な効果を得ることができる。
【実施例】
【００３６】
次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、図４に示すように、モールド１の長辺部１１に、鋳造方向並んで上下２段（複数の上段側の測定部２１、複数の下段側の測定部２２）に設けられた複数の測定部２を有する鋳造設備にて鋳造を行いブレークアウトの発生を予知し、ブレークアウトの発生を防止した。また、ブレークアウト防止装置の他の構成は、上記実施形態と同様とした。
【００３７】
実施例では、ステップＳ１００，Ｓ１０８の処理において、上下２段の測定部２のうち、複数の下段側の測定部２２による測定結果を用いた。また、モールド１内部の温度とモールド１の直下における凝固シェル厚との線形の関係式を決定するため、実際にモールド１の直下における凝固シェル厚を測定した。測定の結果、図６に示す関係が得られた。さらに、この測定結果から、バラツキを考慮した破線の関係式を用いて閾値Ｔｄを決定した。この際、実際に凝固遅れによってブレークアウトが発生した際のモールド１の直下の凝固シェル厚が２１ｍｍであったことから、臨界厚みを２１ｍｍとし、算出された線形の関係式から閾値Ｔｄを１４０℃とした。
【００３８】
図６に実施例と、上記実施形態に係るブレークアウトの予知方法および防止方法を用いない通常の操業条件下で連続鋳造を行った比較例とにおける遅れ時間（ｍｉｎ／チャージ）の実績を示す。なお、実施例と比較例に共通する鋳造条件は、以下の通りとした。
鋳片幅範囲＝７００〜２１００ｍｍ
鋳片厚範囲＝２３５〜２６０ｍｍ
鋼種成分範囲  Ｃ＝０．０００６〜０．１８ｍａｓｓ％
Ｓｉ＝０．００６〜０．４４ｍａｓｓ％
Ｍｎ＝０．１〜１．５７mass%
Ｐ＝０．０６ｍａｓｓ％以下
Ｓ＝０．０２６ｍａｓｓ％以下
鋳造速度範囲＝０．３〜２．６ｍ／ｍｉｎ
遅れ時間は、１チャージ当たりに生じる目標鋳造時間に対する実績の鋳造時間の偏差である。また、目標鋳造時間は、各チャージの溶鋼量や目標鋳造速度等から算出される時間である。なお、実施例では合計２２０チャージ、および比較例では合計２１１チャージの連続鋳造をそれぞれ行い、その平均の遅れ時間をそれぞれ算出した。
【００３９】
実施例および比較例では、ブレークアウトが発生しなかったため、いずれの方法を用いてもブレークアウトの発生を防止できることを確認した。また、図６に示すように、実施例では、比較例に比べ遅れ時間が約５６％低減することを確認した。これは、比較例に比べて実施例の方が、ブレークアウト発生を予知する精度が高いために、不必要な鋳造速度の低下が抑制されたことによる。つまり、比較例では、モールド１内部の冷却水のスリット状の経路に詰まり等が生じることでモールド１の抜熱量が変化し、この変化に基づいてブレークアウトを検知することとなるが、精度が低いために、ブレークアウトの発生を過剰に予知し、過去の鋳造実績からしてブレークアウトの発生していない鋳造速度の上限値以下の速度まで減速する必要があった。一方、実施例では、凝固シェル厚に基づいた閾値Ｔｄを用いることにより、精度良くブレークアウトの発生を検知することができることを確認した。これにより、実施例の場合、比較例に比べて生産性が向上することが確認された。
【符号の説明】
【００４０】
１  モールド
１１  長辺部
１２  短辺部
２  測定部
２１  上段側の測定部
２２  下段側の測定部
３  変換部
４  判断部
５  制御部
６  溶鋼
７  凝固シェル
８  パウダー
【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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【図６】
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【図７】
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