(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳型と連続鋳造されている鋳片との間の摩擦力を、前記鋳型に鋳込み方向に沿った振動を与える振動装置を駆動するモータの制御手段に出現する経時的なトルク信号を検出する第１ステップと、
上記トルク信号と、該トルク信号を上記振動周期から半周期ずらしたトルク信号とを加算して、上記振動装置の昇降部に加わる重力に起因するトルク成分を除去して得られたトルク信号の経時変化を基にして、ブレークアウトの有無を判定する第２ステップと、を備えてなる、
ことを特徴とする連続鋳造のブレークアウト検知方法。
【請求項２】
鋳型と連続鋳造されている鋳片との間の摩擦力を、前記鋳型に鋳込み方向に沿った振動を与える振動装置を駆動するモータの制御手段に出現する経時的なトルク信号を検出する第１ステップと、
上記トルク信号における１サイクルごとの最大値と最小値との差を振幅値とし、係る振幅値の経時変化を基にして、ブレークアウトの有無を判定する第３ステップと、を備えてなる、
ことを特徴とする連続鋳造のブレークアウト検知方法。
【請求項３】
鋳型と連続鋳造されている鋳片との間の摩擦力を、前記鋳型に鋳込み方向に沿った振動を与える振動装置を駆動するモータの制御手段に出現する経時的なトルク信号を検出する第１ステップと、
上記トルク信号と、該トルク信号を上記振動周期から半周期ずらしたトルク信号とを加算して、上記振動装置の昇降部に加わる重力に起因するトルク成分を除去して得られたトルク信号の経時変化を抽出する第２ステップと、
上記トルク信号における１サイクルごとの最大値と最小値との差を振幅値とし、係る振幅値の経時変化を抽出する第３ステップと、
上記第２ステップで得られたトルク信号の経時的変化を示す値と、上記第３ステップで得られた振幅値の経時的変化を示す値と、を掛け算して得られた値に基づいて、ブレークアウトの有無を判定する第４ステップと、備えてなる、
ことを特徴とする連続鋳造のブレークアウト検知方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかのブレークアウト検知方法に用いられる装置であって、
連続鋳造用の鋳型を支持する振動用の枠部と、
上記枠部を偏心機構を介して上記鋳型をその軸方向に沿って連続して振動させる振動装置を駆動するモータと、
上記モータの速度を制御する制御手段中に配置したトルク出力部と、を有し、
上記トルク出力部から出力された上記モータの経時的なトルク信号を基として、該トルク信号と、該トルク信号を上記振動周期から半周期ずらしたトルク信号とを加算して、上記振動装置の昇降部に加わる重力に起因するトルク成分を除去して得られたトルク信号の経時変化を抽出する第１の演算手段と、上記トルク信号における１サイクルごとの最大値と最小値との差を振幅値とし、係る振幅値の経時変化を抽出する第２の演算手段との何れか一方を備えているか、
あるいは、上記第１および第２の演算手段に加えて、前記第２ステップで得られたトルク信号の経時的変化を示す値と、前記第３ステップで得られた振幅値の経時的変化を示す値とを掛け算する第３の演算手段、を更に備えている、
ことを特徴とする連続鋳造のブレークアウト検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼などの連続鋳造方法において、鋳造された鋳片の内部から溶湯の一部が外部に漏れ出る所謂ブレークアウトの検知方法およびこれに用いる検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼などの連続鋳造においては、鋳型に接触する外周側の凝固部に囲まれた液状の溶鋼が鋳片の外側に溶出するブレークアウトを生じることがある。係るブレークアウトが生じた場合、鋳造された鋳片を引き抜くローラや係る鋳片を強制的に水冷する冷却設備などに液状の溶鋼が掛かる。その結果、連続鋳造が続行不能になると共に、上記設備の復旧に長時間を要し、且つ設備コストも多大となる。
上記のようなブレークアウトを有利に防止するため、鋳型と鋳片とが引っ張り合う力を応力として測定し、該応力と予め設定した応力値と比較し、該設定応力値を超える応力が発生したときに、鋳造作業を変更するようにした連続鋳造の鋳片ブレークアウト防止方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
即ち、上記連続鋳造の鋳片ブレークアウト防止方法は、特許文献１に記載されているように、溶鋼が注湯される鋳型を、上下に振動させる偏心軸を含むオシレーション装置を駆動するモータの回転軸に歪みゲージを取り付け、該歪みゲージによって前記回転軸に発生するトルクの値を、前記歪みゲージの付近に設けた発信器から外部の受信器を経て演算機に導入し、係るトルク値が予め設定した応力値を超えた場合に、連続鋳造作業の条件などを変更するものである。
【０００３】
しかし、前記のような鋳型と鋳片との間の摩擦力（引張力）を測定する連続鋳造の鋳片ブレークアウト防止方法では、鋳造すべき鋼種ごとに凝固収縮量が相違することに起因して、鋳型と鋳片との摩擦力が常に変化する。そのため、ブレークアウトを高い精度で検出することが難しいと共に、誤った検出や未検出エラーを招き易い、という問題があった。更に、鋼種ごとに予め設定した専用の設定値と比較する必要があるため、前記演算機に記憶させるべき情報量が過多となり易いと共に、演算処理に要する処理時間も長くなり易い、という問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５５−１００８６０号公報（第１〜３頁、第１〜３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術で説明した問題点を解決し、鋳型と鋳片との間の摩擦力を、該鋳型を軸方向に振動させる振動装置を駆動するモータの回転軸に加わるトルクにより測定すると共に、鋼種ごとに相違する凝固収縮量にも容易に対応できる連続鋳造のブレークアウト検知方法およびこれに用いる検知装置を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、前記モータの制御手段にて出現するトルク信号と、該トルク信号から半周期ずれたトルク信号とを加算するか、あるいは、前記トルク信号における各サイクルごとの振幅値の経時的変化を基にしてブレークアウトを検出する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による第１の連続鋳造のブレークアウト検知方法（請求項１）は、鋳型と連続鋳造されている鋳片との間の摩擦力を、前記鋳型に鋳込み方向に沿った振動を与える振動装置を駆動するモータの制御手段に出現する経時的なトルク信号を検出する第１ステップと、前記トルク信号と該トルク信号を上記振動周期から半周期ずらしたトルク信号とを加算して、振動装置の昇降部に加わる重力に起因するトルク成分を除去して得られたトルク信号の経時変化を基にして、ブレークアウトの有無を判定する第２ステップと、を備えてなる、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、前記第１ステップで検出した経時的なトルク信号と、前記振動装置による振動周期を半周期ずらした仮想の規則的なトルク信号とを加算する第２ステップを行うことによって、上記振動装置の昇降部に加わる重力に起因するトルク成分が除去される。即ち、上記振動装置の昇降部が上昇する際のトルクと下降する際のトルクとが相殺されることによって、上記昇降部の重力に起因するトルク成分が除去された比較的精度の高いトルク信号が得られる。従って、係る経時的なトルク信号の変化について、鋼種ごとの凝固収縮量を併慮するしきい値、具体的には鋼種ごとに設定したしきい値と比較することにより、連続鋳造におけるブレークアウトを精度良く検知することが可能となる。
上記ブレークアウトの発生が検知された場合には、例えば、連続鋳造の鋳造速度を低下させ、鋳片内部の未凝固部分の再凝固を図ることによって、溶鋼が鋳片の外側に溶出する事態を未然に防ぎ、前述した設備の損傷や鋳造の休止を可及的に抑制することが可能となる。
【０００８】
尚、本発明の対象となる連続鋳造は、縦型などの連続鋳造法であり、鋳型内の注湯部が平面視で円形または角形状を呈するものである。これらのうち、多数の熱電対の配置が困難な円形の注湯部を有する鋳型の場合には、特に有効である。
また、前記鋳型の鋳込み方向に沿って加えられる振動は、溶湯と鋳型との焼け付きを防ぐために、筒形の上記鋳型の軸（鋳込み）方向に沿って数ｍｍ（例えば、３ｍｍ）程度の範囲で上下に規則的な振動が連続して加えられる。
更に、前記振動装置の昇降部は、前記鋳型の外周部を下方から昇降可能に支持する平面視でロ字形、コ字形、または丸形などの枠形状を呈する枠部である。
また、前記ブレークアウト時には鋳片と鋳型との摩擦が連続的に上昇するため、ブレークアウトは、前記トルク信号において時間の経過に連れ連続的に大きくなるパターンにより出現する。
加えて、前記制御手段は、前記モータの速度センサから信号を受信して、所定の速度に制御するためのインバータなどであり、該インバータ内の速度制御回路の出力側から前記トルク信号を検出する前記第１ステップが行われる。
【０００９】
また、本発明による第２の連続鋳造のブレークアウト検知方法（請求項２）は、鋳型と連続鋳造されている鋳片との間の摩擦力を、前記鋳型に鋳込み方向に沿った振動を与える振動装置を駆動するモータの制御手段に出現する経時的なトルク信号を検出する第１ステップと、前記トルク信号における１サイクルごとの最大値と最小値との差を振幅値とし、係る振幅値の経時変化を基にして、ブレークアウトの有無を判定する第３ステップと、を備えてなる、ことを特徴とする。
これによれば、前記第１ステップで検出した経時的なトルク信号について、前記第３ステップによって、該トルク信号の連続した正弦波形状における１サイクルごとの最大値と最小値との差をそれぞれの振幅値とし、係る振幅値の経時変化を基にし、且つこれに鋼種ごとの凝固収縮量を併慮することによって、連続鋳造におけるブレークアウトを確実に検知することが可能となる。従って、前述した溶鋼の溶出や前記設備の損傷などを未然に防ぐことが可能となる。
【００１０】
更に、本発明による第３の連続鋳造のブレークアウト検知方法（請求項３）は、鋳型と連続鋳造されている鋳片との間の摩擦力を、前記鋳型に鋳込み方向に沿った振動を与える振動装置を駆動するモータの制御手段に出現する経時的なトルク信号を検出する第１ステップと、前記トルク信号と、該トルク信号を上記振動周期から半周期ずらしたトルク信号とを加算して、上記振動装置の昇降部に加わる重力に起因するトルク成分を除去して得られたトルク信号の経時変化を抽出する第２ステップと、前記トルク信号における１サイクルごとの最大値と最小値との差を振幅値とし、係る振幅値の経時変化を抽出する第３ステップと、上記第２ステップで得られたトルク信号の経時的変化を示す値と、上記第３ステップで得られた振幅値の経時的変化を示す値と、を掛け算して得られた値に基づいて、ブレークアウトの有無を判定する第４ステップと、備えてなる、ことを特徴とする。
【００１１】
これによれば、前記第１ステップで検出した経時的なトルク信号に対し、前記第２ステップによって得られたトルク信号の経時変化を示す値と、前記第３ステップによって得られた振幅値の経時変化を示す値とを掛け算する第４ステップを更に行うことにより、係る掛け算により得られる有効（一定）値の有無を基に、ブレークアウトの有無が判定される。
従って、前記第１および第２のブレークアウト検知方法では、ブレークアウトの有無の判定が困難であったり、あるいは微妙な場合であっても、更に、第４ステップによる演算結果を考慮することにより、連続鋳造におけるブレークアウトを一層正確に検知することが可能となる。
【００１２】
一方、本発明による連続鋳造のブレークアウト検知装置（請求項４）は、前記第１ないし第３の何れかのブレークアウト検知方法に用いられる装置であって、連続鋳造用の鋳型を支持する振動用の枠部と、該枠部を偏心機構を介して上記鋳型をその軸方向に沿って連続して振動させる振動装置を駆動するモータと、該モータの速度を制御する制御手段中に配置したトルク出力部と、を有し、該トルク出力部から出力された上記モータの経時的なトルク信号を基として、該トルク信号と、該トルク信号を上記振動周期から半周期ずらしたトルク信号とを加算して、上記振動装置の昇降部に加わる重力に起因するトルク成分を除去して得られたトルク信号の経時変化を抽出する第１の演算手段と、上記トルク信号における１サイクルごとの最大値と最小値との差を振幅値とし、係る振幅値の経時変化を抽出する第２の演算手段との何れか一方を備えているか、あるいは、上記第１および第２の演算手段に加えて、前記第２ステップで得られたトルク信号の経時的変化を示す値と、前記第３ステップで得られた振幅値の経時的変化を示す値とを掛け算する第３の演算手段、を更に備えている、ことを特徴とする。
【００１３】
これによれば、前記第１、第２、第３のブレークアウト検知方法の少なくとも何れか１つ、あるいは全ての検知方法を確実且つ正確に行うことが可能となる。
尚、前記トルクセンサは、制御手段である前記インバータ内における速度制御回路の出力側に接続されたトルク信号の出力部である。
また、前記演算手段は、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）や、コントローラなどである。
加えて、前記演算手段は、前記第２ステップ〜第４ステップごとを専用に行う第１、第２、および第３の演算手段を個別に配置する形態、あるいは、第２および第３ステップを行う第１および第２の演算手段と、第４ステップのみを行う第３の演算手段とを併有する形態などにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ）は連続鋳造設備の一部を含む本発明の検知装置を示す概略図、（Ｂ）は該検知装置における振動装置を駆動するモータの付近を示す概略図。
【図２】（Ａ）はブレークアウトがない場合の第２ステップを示すグラフ、（Ｂ）はブレークアウトがある場合の第２ステップを示すグラフ。
【図３】（Ａ）はブレークアウトがない場合の第３ステップを示すグラフ、（Ｂ）はブレークアウトがある場合の第３ステップを示すグラフ。
【図４】第１ステップで得られた経時的なトルク信号に対して第２〜第４ステップを行った場合における各信号成分の変化を示す複数のグラフの一覧表。
【図５】図４中の（５）の摩擦力におけるブレークアウトの出現を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１（Ａ）は、本発明のブレークアウト検知装置１を示す概略図、（Ｂ）は該検知装置１における振動装置４を駆動するモータＭの付近を示す概略図である。
上記検知装置１は、図１（Ａ）に示すように、全体が筒型で且つ垂直な注湯部３を内設した連続鋳造の鋳型２と、該鋳型２を上下方向に沿って数ｍｍずつ交互に振動させる振動（オシレーション）装置４と、該振動装置４を駆動するモータＭとを備えている。
上記鋳型２の注湯部３は、平面視が円形または角形を呈し、図１（Ａ）中の白抜きの矢印で示すように、溶鋼などの溶湯Ｗが上方から注湯される。該溶湯Ｗは、鋳型２の注湯部３に接触する外周側から中心側に向かい徐々に冷却されて凝固した後、円柱形状あるいは角柱形状の鋳片Ｃとなって、鋳型２の下方に配列された複数組のピンチローラＲにより下方に向かって順次引き抜かれる。
【００１６】
図１（Ａ）に示すように、前記鋳型２は、該鋳型２の注湯部３と溶湯Ｗとの焼け付きを防ぐため、係る注湯部３の軸方向に沿って上下に振動するように、前記振動装置４における支持用の枠部（昇降部）５に支持されている。該枠部５の基端側は、上下２組ずつの揺動枠７，８の先端部ごとにピンｐを介して昇降可能に支持されている。このうち、図１（Ａ）で上方の揺動枠７は、フロアＦ上に立設された支柱６の上端部に、その他端部がピンｐを介して回転可能に支持されている。一方、下方の揺動枠８は、上記支柱６の中間部に、その長手方向における中間部がピンｐを介して回転可能に支持されている。該揺動枠８の他端部には、リンク９の上端部がピンｐを介して回転可能に接続され、該リンク９の下端部は、偏心盤（偏心機構）１０の周辺側にピンｐを介して旋回可能に接続されている。
【００１７】
図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記偏心盤１０の中心部には、複数のギヤ列を内蔵する減速装置１２を介してモータＭの回転軸１１が固定されている。即ち、該モータＭを駆動すると、上記減速装置１２によって所定の回転数に低減された回転軸１１と共に上記偏心盤１０が回転する。係る偏心盤１０に伴って、前記リンク９は、その下端部の偏心量（距離）に応じて、上下に昇降しつつ左右にも連続して揺動する。係るリンク９の上下動に応じて、前記下方の揺動枠８が図１（Ａ）中の矢印で示すように、支柱６のピンｐを中心に上下に短いストロークで昇降を繰り返す。その結果、該揺動枠８の昇降によって枠部５および鋳型２が上下に連続して昇降する共に、上方の揺動枠７も揺動枠８と同期して昇降動作を行う。その結果、前記鋳型２の注湯部３と溶湯Ｗとの焼け付きを防止できる。
【００１８】
図１（Ｂ）に示すように、前記モータＭには、その回転速度を検出する速度センサ１３が電気的に接続され、該速度センサ１３の出力側は、インバータ（制御手段）１４内の指令受信部１４ａに接続されている。該指令受信部１４ａには、前記鋳片Ｃの鋳造速度などに対応させるため、前記振動装置４を昇降させる振動周期を調整するべく、前記モータＭの回転速度を指示する速度指令発信器１８の出力側も電気的に接続されている。該指令受信部１４ａの出力側は、インバータ１４内の速度制御回路１５、トルク指令部（トルク出力部）１６、およびトルク制御回路１７に順次接続されており、該トルク制御回路１７の出力側は、前記モータＭ側の制御回路に電気的に接続されている。
【００１９】
図１（Ｂ）に示すように、前記トルク指令部１６の出力側は、パソコン（第１および第２の演算手段）１９にも電気的に接続され、前記モータＭの回転軸１１に負荷されるトルク信号Ｔ１を上記パソコン１９に送信する（第１ステップＳ１）。係るトルク信号Ｔ１は、前記鋳型２と鋳片Ｃとの摩擦力に連動していると共に、該摩擦力の値は、該鋳片Ｃの内部から溶湯Ｗの一部が外部に漏れ出るブレークアウトが発生したタイミングにおいて連続的に上昇する。
上記パソコン１９では、次述する第２ステップＳ２および第３ステップＳ３が平行して行われ、該パソコン１９の出力側に接続されたコントローラ（第３の演算手段）２０では、後述する第４ステップＳ４が行われる。
【００２０】
図２は、前記パソコン１９内で行われる第２ステップＳ２に関し、図２（Ａ）は、連続鋳造された前記鋳片Ｃにブレークアウトが発生していなかった場合の経時的な前記トルク信号Ｔ１の挙動を示す模式的なグラフを示す。
図２（Ａ）中の左側のグラフにおいて、実線で示す連続した正弦波（サインカーブ）は、第１ステップＳ１で得られ、前記振動装置４による振動に対応した周期で且つ振幅が一定である前記トルク信号Ｔ１を示す。該トルク信号Ｔ１に対し、当該トルク信号Ｔ１から半周期ずらした破線（仮想）の規則的なトルク信号Ｔ２を加算して、両トルク信号Ｔ１，Ｔ２を重ね合わせる（第２ステップＳ２）。
その結果、図２（Ａ）中の右側のグラフに示すように、前記振動装置４の枠部５が上昇した際のトルクと下降した際のトルクとが相殺され、該枠部５の重力に起因するトルク成分が除去されので、第２ステップＳ２後の経時的なトルク信号Ｔ３は、前記ブレークアウトＢＯが発生していない実質的に水平線となり、予め設定したしきい値よりも低くなっている。
【００２１】
一方、図２（Ｂ）中の左側のグラフで示すように、トルク信号Ｔ１における正弦波の一部にブレークアウトの発生に伴って振幅が順次大きくなる部分を示す場合がある。係る場合にも、上記同様に変化する破線（仮想）のトルク信号Ｔ２を加算して、両トルク信号Ｔ１，Ｔ２を重ね合わせる（第２ステップＳ２）。
その結果、図２（Ｂ）中の右側のグラフに示すように、第２ステップＳ２後における経時的なトルク信号Ｔ３には、ブレークアウトの発生を示す時間の経過と共に順次大きくなる複数の山形の波部分が含まれ、予め設定したしきい値よりも高い部分有している。その結果、連続鋳造時のタイミングを調査するによって、前記鋳片Ｃにおける特定の位置にブレークアウトＢＯが発生した公算が高いことを検出することが可能となる。
【００２２】
尚、上記山形の波部分がブレークアウトによるものであるか否かの判定には、前記しきい値に鋳造する鋼種ごとの凝固収縮量を含ませることが望ましい。
以上のような第１のブレークアウト検知方法によれば、前記振動装置４の枠部（昇降部）５が上昇する際のトルクと下降する際のトルクとが相殺されることで、上記枠部５の重力に起因するトルク成分が除去された比較的正確なトルク信号Ｔ３が得られる。従って、係る経時的なトルク信号Ｔ３の変化について、鋼種ごとの凝固収縮量などを考慮することで、連続鋳造におけるブレークアウトを確実に検知することが可能となる。その結果、例えば、鋳造速度を低下させることにより、前述した溶鋼の溶出や前記設備の損傷などを未然に防ぐことが可能となる。
【００２３】
図３は、前記パソコン１９内で行われる第３ステップＳ３に関し、図３（Ａ）は、連続鋳造された前記鋳片Ｃにブレークアウトが発生していなかった場合の経時的な前記トルク信号Ｔ１における振幅差を示すグラフを示す。
図３（Ａ）の左側のグラフには、第１ステップＳ１で得られ、前記振動装置４による振動に対応した周期で且つ１サイクルごとにおける最大値と最小値との差（以下も同じ）である振幅Ｗａが一定値である前記トルク信号Ｔ１を示す。係る複数の振幅値Ｗａは、図３（Ａ）の中央のグラフのように、全ての振幅Ｗａが同じ値であるため、これらの振幅値Ｗｂから共通の振幅Ｗｂを引き算すると、図３（Ａ）の右側のグラフのように、下辺の水平軸と重なる水平線の「０」となり（トルク信号Ｔ３も前記図２と同様となる）、前記ブレークアウトＢＯを発生していなかったことが判明する。
【００２４】
一方、図３（Ｂ）の左側のグラフに示すように、第１ステップＳ１で得られたトルク信号Ｔ１が、その各サイクルごとに、経時的に、小さな振幅値Ｗａ、これよりもやや大きな振幅値Ｗｂ、更に大きな振幅値Ｗｃ、および最も大きな振幅値Ｗｄの順序のように、順次振幅が大きくなるパターンの場合、係る振幅値Ｗａ〜Ｗｄを経時的に表すと、図３（Ａ）の中央のグラフのような折れ線グラフとなる。
そして、上記振幅値Ｗａ〜Ｗｄごとから最も小さな振幅値Ｗａを個別に引き算すると、図３（Ａ）の右側のグラフのような右肩上がりの折れ線グラフとなり、且つ前記トルク信号Ｔ３も同様な階段状の増加するパターンを示し、これらがしきい値を超える部分を含むので、ブレークアウトＢＯが発生した公算が高いことを検出することが可能となる。その結果、振幅値差Ｗａ〜Ｗｄを生じたタイミングに対応する前記鋳片Ｃにおける特定の位置にブレークアウトＢＯの発生が検知される。これにより、例えば、前記鋳片Ｃの鋳造速度を低下させることによって、前述した溶鋼の溶出や前記設備の損傷などを未然に防ぐことが可能となる。
【００２５】
尚、図３（Ａ）の右側のグラフにおいて、振幅値差Ｗａ〜Ｗｄの部分がブレークアウトによるものであるか否かの判定には、鋳造する鋼種の凝固収縮量や、前記振幅差のパターンなどを併せて前記しきい値に考慮することが望ましい。
以上のような第２のブレークアウト検知方法によれば、第１ステップＳ１で検出した経時的なトルク信号Ｔ１について、前記第３ステップを施すことにより、該トルク信号Ｔ１の連続した正弦波における１サイクルごとの最大値と最小値との差をそれぞれの振幅値Ｗｘとし、係る振幅値Ｗｘの経時変化を基にし、且つこれに鋼種ごとの凝固収縮量などを考慮することによって、連続鋳造におけるブレークアウトを確実に検知することが可能となる。
【００２６】
図４は、前記第１ステップＳ１、第２ステップＳ２、および第３ステップＳの全容と、後述する第４ステップＳを説明するための複数のグラフの一覧表である。
前記第１ステップＳ１により検出されるトルクは、理論値から導出することによって、図４の左端に示す（１）の鋳型重力、（２）鋳型加速度、（３）角加速度、（４）減速機ロス、（５）摩擦力の５つの成分に分けられる。具体的には、「ａトルク実績値」は、図４中の左列に示すように、ａ−１の鋳型重力トルク（ブレークアウトＢＯ成分を含まないトルク信号Ｔ１）、ａ−２の鋳型加速度トルク、ａ−３の角加速度トルク、ａ−４の減速機ロストルク、および、ａ−５の摩擦力トルクに分けられる。
上記トルク信号Ｔ１に対し、前記第２ステップＳ２を施すべく、該トルク信号Ｔ１に対し半周期ずれた仮想の規則的な正弦波を加算する（ｂ仮想正弦波加算法）と、図４中の中央列に示すように、ｂ−１のほぼ水平な鋳型重力トルク（トルク信号Ｔ２）、ｂ−２のほぼ水平な鋳型加速度トルク、ｂ−３の角加速度トルク、ｂ−４の減速機ロストルク、および、ｂ−５の摩擦力トルク（Ｔｘ）となる。
【００２７】
更に、前記トルク信号Ｔ１に対し、前記第３ステップＳ３（ｃ振幅差法）を施すと、図４中の右列に示すように、ｃ−１の水平な鋳型重力振幅差（Ｔ３）、ｃ−２の水平な鋳型加速度振幅差、ｃ−３のほぼ水平な角加速度振幅差、ｃ−４の減速機ロス振幅差、および、ｃ−５の水平な摩擦力振幅差（Ｗｘ）に分けられる。
加えて、前記トルク信号Ｔ１がブレークアウト成分を含まない場合、図４中のｂ−１、ｂ−２、ｃ−１〜ｃ−５の各グラフは、何れも実質的な数値が「０」の水平線となる。尚、ｃ−３の角加速度振幅差のグラフに表れた複数の瞬間的なパルス状の波形は、有理数（整数）に至らないので無視することにした。
【００２８】
一方、前記トルク信号Ｔ１がブレークアウト成分を含んでいる場合、前記のような第２ステップＳ２や第３ステップＳ３によって、ブレークアウトの有無の判定が可能な場合もあるが、上記第２・第３ステップＳ２，Ｓ３では、ブレークアウトＢＯの有無の判定が微妙だったり、困難な場合も生じ得る。
ところで、前記トルク信号Ｔ１がブレークアウト成分を含む場合、図５中のａ−５の摩擦力トルクのグラフには、時間の経過と共に摩擦力が段階的に増加するパターンのブレークアウト成分が出現する。係るパターン部分は、ｂ−５の摩擦力トルク（Ｔｘ）のグラフ中にも同様に出現すると共に、更に、ｃ−５の摩擦力振幅差（Ｗｘ）のグラフ中にも同様に出現する。
【００２９】
そこで、図４，図５中で示したｂ−１〜ｂ−５の数値と、ｃ−１〜ｃ−５の数値を掛け算する第４ステップＳ４を、前記コントローラ（第３の演算手段）２０に行う。
図４に示すように、前記トルク信号Ｔ１がブレークアウト成分を含まない場合、ｂ−１〜ｂ−５と、ｃ−１〜ｃ−５の数値は、何れも「０」の水平線であるため、上記掛け算の結果も全て「０」となる。
一方、前記トルク信号Ｔ１がブレークアウト成分を含んでいる場合、ｃ−５の摩擦力振幅差（Ｗｘ）には、図５中の前記パターンで示したブレークアウト成分が出現する。そのため、ｂ−５の数値とｃ−５の数値との掛け算（第４ステップＳ４）を行うことにより、一定の有理数値が算出される。その結果、前記鋳片Ｃにおける該当部分にブレークアウトＢＯが発生したことを正確に検知できる。
【００３０】
以上のような第３のブレークアウト検知方法によれば、第１ステップＳ１で検出した経時的なトルク信号Ｔ１について、前記第２ステップＳ２および第３ステップＳ３を施すと共に、これらにより得られた前記ｂ−５の摩擦力トルクの数値と、ｃ−５の摩擦力振幅差の数値とを掛け算する第４ステップＳ４が更に行われる。従って、前記第２ステップＳ２や第３ステップＳ３では、ブレークアウトＢＯの判定が困難であるか、あるいは微妙な場合であっても、上記第４ステップを行うことにより、鋼種による凝固収縮量をあまり考慮することなく、デジタル的に前記鋳片Ｃにおけるブレークアウトの検出を正確に行なえる。その結果、前記土曜に、溶鋼の溶出や前記設備の損傷などを未然に防ぐことが可能となる。
【００３１】
一方、前記ブレークアウト検知装置１によれば、第１〜第３のブレークアウト検知方法の何れか、または全てを精度良く確実に実行することができる。
尚、前記第２・第３ステップＳ２，Ｓ３の少なくとも一方の判定と、第４ステップＳ４の判定とを併用して、ブレークアウトの有無を判定するように、前記パソコン１９やコントローラ２０をプログラミングしても良い。
また、上記第４ステップは、予め、ｂ−５の数値とｃ−５の数値との掛け算のみを行うように設定しても良い。
更に、上記第４ステップは、前記パソコン１９において、前記第２・第３ステップＳ２，Ｓ３と平行して行うようにしても良い。
【００３２】
本発明は、以上において説明した形態に限定されるものではない。
例えば、連続鋳造する溶湯は、ステンレス鋼や非鉄金属などであっても良い。
また、前記振動装置の偏心機構は、前記偏心盤に限らず、例えば、偏心カムあるいはクランク軸などの回転運動を往復運動に変換するものにしても良い。
更に、前記パソコン１９やコントローラ２０は、鋼種ごとの凝固収縮量を記憶する記憶部（ＲＯＭあるいはＲＡＭ）を備え、それらの演算部には、該凝固収縮量と前記トルク信号との関連性を演算する回路が配置されていても良い。
加えて、前記トルク信号Ｔ１は、前記モータＭの回転軸１１に取り付けた歪みトルクからなるトルクセンサから抽出するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、鋳型と鋳片との間の摩擦力を、該鋳型を軸方向に振動させる振動装置を駆動するモータの回転軸に加わるトルクにより測定でき、且つ鋼種ごとの凝固収縮量にも容易に対応できる実用的な連続鋳造のブレークアウト検知方法および検知装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１……………ブレークアウト検知装置
２……………鋳型
４……………振動装置
５……………枠部（昇降部）
１０…………偏心盤（偏心機構）
１９…………パソコン（第１・第２の演算手段）
２０…………コントローラ（第３の演算手段）
Ｍ……………モータ
Ｓ１〜Ｓ４…第１〜第４ステップ
Ｔ１〜Ｔ３…トルク信号
Ｔｘ…………摩擦力トルク値
Ｗａ〜Ｗｃ…振幅値
Ｗｘ…………摩擦力振幅差値
【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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