(57)【要約】      （修正有）【課題】温度検知センサーを、中仕切り銅ブロックへ取付け可能なツイン鋳造用鋳型の提供。【解決手段】鋳型１の溶鋼が接触する溶鋼面を有する側壁２ａ〜２ｄ及び中仕切り銅ブロック３の温度を測定する、複数か所の熱感知部５ａ，５ｂ，５ｃを備えたファイバー・ブラッグ・グレーティングセンサー５を、側壁２ａ〜２ｄ及び中仕切り銅ブロック３の上面、下面、側面の何れかから挿入する連続鋳造用鋳型１。【効果】多点測定を行う際の設置に要する作業時間を短縮することができる。また、ツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックの温度を両溶鋼面についても測定することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造用鋳型において、
前記鋳型の溶鋼が接触する溶鋼面を有する側壁の温度を測定する、複数か所の熱感知部を備えたファイバー・ブラッグ・グレーティングセンサーを、前記側壁の上面、下面、側面の何れかから挿入したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項２】
連続鋳造用鋳型において、
前記鋳型の溶鋼が接触する溶鋼面を有する側壁及び中仕切り銅ブロックの温度を測定する、複数か所の熱感知部を備えたファイバー・ブラッグ・グレーティングセンサーを、前記側壁及び中仕切り銅ブロックの上面、下面、側面の何れかから挿入したことを特徴とする連続鋳造用鋳型。
【請求項３】
前記ファイバー・ブラッグ・グレーティングセンサーは、保護管に装入した後に保護管とともに前記側壁に挿入することを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造用鋳型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造用鋳型に関するもので、特にツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックの温度測定をも可能した連続鋳造用鋳型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続鋳造用鋳型は、鋳型を構成する銅製の側壁に熱電対を取付け、連続鋳造中、鋳型内での鋳造プロセスをモニタリングしてブレークアウトの予知や鋳型内のプロセス監視・解析に利用している。
【０００３】
ブレークアウト予知システムでは、測定した側壁温度から鋳片と側壁の拘束の有無を判定している。このとき、隣り合う温度測定位置間の温度分布を得ることは困難であるため、判定に使用する情報は、測定している位置での局所的な温度に限定される。
【０００４】
そのため、温度測定位置から離れた位置で拘束が発生した場合、当該拘束が鋳片表面を伝播して温度測定位置の近くまで到達しなければ、拘束を検知することができない。よって、ブレークアウト予知システムの精度を向上するためには、温度測定位置の数を増加して温度測定位置の間隔を狭くすることが必要となる。
【０００５】
前記熱電対は、側壁の溶鋼が接触する溶鋼面の反対側の対面となるバックプレート側から熱電対の挿入穴を開けて取付けているが、バックプレート側には、冷却用スリットや電磁攪拌等の流動制御装置との設備的な干渉による設置場所の制約がある。
【０００６】
従って、側壁に取付ける熱電対を多くする場合、取付け作業に長時間を要し、また、故障時の復旧作業が困難になるなどの問題がある。
【０００７】
また、ツイン鋳造用の鋳型には、溶鋼面を２面有する中仕切り銅ブロックがある。この中仕切り銅ブロックは、２面の溶鋼面が対面する位置にあるため、構造上の問題により熱電対を設置することが難しく、その結果、中仕切り銅ブロックの温度を把握することができず、ブレークアウトの予知精度が低下する。
【０００８】
そこで、熱電対に代わる温度測定技術として、温度や歪みの変化を光波長の変化として検出するファイバー・ブラッグ・グレーティング（Fiber Bragg Grating：ＦＢＧ）センサーを使用する技術が開発された。
【０００９】
このＦＢＧセンサーは、熱電対を使用する場合と比較して、鋳型本体からの熱の応答性を向上でき、鋳型本体の温度変化を容易に捉えることができて、ブレークアウトの予知精度が向上する（特許文献１の段落００１０，００２０参照。）。
【００１０】
前記ＦＢＧセンサーを取付けた鋳型が特許文献２に開示されているが、特許文献２で開示された鋳型の場合も、ＦＢＧセンサーの取付け態様は熱電対の場合と同様、側壁のバックプレート側からＦＢＧセンサーを挿入し、側壁と一体化するものである。従って、ＦＢＧセンサーの設置数を増加する場合は、熱電対を使用する場合と同じ問題がある。また、高価なＦＢＧセンサーの寿命が側壁寿命に律速されてしまうという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４５６８３０１号公報
【特許文献２】特許第５５７９１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする問題点は、特許文献２で開示された鋳型も、ＦＢＧセンサーの取付け態様は熱電対の場合と同様であるため、ＦＢＧセンサーの設置数を増加する場合は、熱電対を使用する場合と同じ問題を有するという点である。また、高価なＦＢＧセンサーの寿命が側壁寿命に律速されてしまうという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、鋳型本体からの熱の応答性が良くブレークアウトの予知精度が向上するＦＢＧセンサーを、ツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックへの取付けをも可能にすることを目的とするものである。また、側壁寿命に関係なくＦＢＧセンサーの繰り返し使用を可能にすることを目的とするものである。
【００１４】
熱電対を、側壁のバックプレート側から取付ける方法では、正対する２面の溶鋼面を有するツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックに取付けることができない。
【００１５】
また、熱電対で測定できる温度は、検出部のスポット温度であり、鋳型全体の温度分布を高精度に得るためには、測定位置に設置する熱電対の本数が膨大な量となって、取付け作業が長時間に及び、また、故障時の復旧作業も困難になる。
【００１６】
さらに、バックプレート側から測定位置まで側壁に熱電対の挿入穴を加工する必要があるため、冷却用スリットや電磁攪拌等の流動制御装置との設備的な干渉による設置場所の制約がある。
【００１７】
そこで、発明者らは、溶鋼面の反対側のバックプレート側以外の面、すなわち、側壁（ツイン鋳造用鋳型の場合は、側壁と中仕切り銅ブロック）の上面、下面、側面の何れかから挿入し、側壁の複数点の温度を測定可能とすることで、多点測定を行う際の作業負荷を軽減し、設備的な干渉を抑制できる仕様を検討した。
【００１８】
本発明は、発明者らの上記検討に基づいてなされたもので、
連続鋳造用鋳型において、
前記鋳型の溶鋼が接触する溶鋼面を有する側壁（ツイン鋳造用鋳型の場合は、側壁と中仕切り銅ブロック）の温度を測定する、複数か所の熱感知部を備えたＦＢＧセンサーを、前記側壁（ツイン鋳造用鋳型の場合は、側壁と中仕切り銅ブロック）の上面、下面、側面の何れかから挿入したことを最も主要な特徴としている。
【００１９】
上記本発明は、複数か所の熱感知部を備えたＦＢＧセンサーで側壁や中仕切り銅ブロックの温度を測定するので、鋳造方向或いは鋳造方向と直角の水平方向の複数か所における温度を、１つのＦＢＧセンサーで測定することができる。また、熱電対を使用する場合とは異なり、測定か所の全てにＦＢＧセンサーの設置用の挿入穴を開ける必要がなく、作業性が良くなる。
【００２０】
そのため、鋳型の側壁や中仕切り銅ブロックの上面、下面、側面の何れかから１つのＦＢＧセンサーを挿入すれば、鋳造方向或いは鋳造方向と直角の水平方向の複数か所における温度の測定ができ、側壁のバックプレート側からＦＢＧセンサーを取付けなくてもよい。また、従来は、温度測定が困難であった、ツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックの温度を両溶鋼面について測定することができる。
【００２１】
従って、冷却用スリットや電磁攪拌等の流動制御装置との設備的な干渉による設置場所の制約がなく、多点測定を行う際の設置に要する作業時間を短縮することができる。
【００２２】
本発明において、ＦＢＧセンサーを、保護管に装入した後に保護管とともに側壁や中仕切り銅ブロックに挿入すれば、ＦＢＧセンサーを繰り返し使用することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、冷却用スリットや電磁攪拌等の流動制御装置との設備的な干渉による設置場所の制約がなく、多点測定を行う際の設置に要する作業時間を短縮することができる。また、従来は、温度測定が困難であった、ツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックの温度を両溶鋼面についても測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】試験に用いたツイン鋳造用鋳型におけるＦＢＧセンサーの設置位置を示した図である。
【図２】（ａ）は熱電対によって測定した側壁の温度、（ｂ）〜（ｄ）はＦＢＧセンサーによって測定した短辺側の側壁及び中仕切り銅ブロックの温度、（ｅ）は（ａ）〜（ｄ）で示した測定温度を得た際の鋳造速度を示した図である。
【図３】ツイン鋳造用鋳型における短辺側の側壁と中仕切り銅ブロックの温度測定位置を示すために、図１における紙面左側のストランドの短辺側の側壁、Ｌ面側の側壁、中仕切り銅ブロック、Ｆ面側の側壁を展開して示した図で、（ａ）は従来の熱電対を使用した場合、（ｂ）は本発明のＦＢＧセンサーを使用した場合である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明では、温度検知センサーを、ツイン鋳造用鋳型の中仕切り銅ブロックへ取付けることを可能にするという目的を、複数か所の熱感知部を備えたＦＢＧセンサーを中仕切り銅ブロックの上面、下面、側面の何れかから挿入することで実現した。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の効果を確認するために行った試験及びその結果について添付図面を用いて説明する。
【００２７】
図１はツイン鋳造用鋳型１を説明した図であり、短辺側の側壁２ａ，２ｂの中間に中仕切り銅ブロック３が配置されている。本試験では、例えば紙面左側のストランドの側壁２ａのＦ面側、及び中仕切り銅ブロック３のＬ面側の上面から、鋳造方向に穴４を開け、この穴４にＦＢＧセンサー５を挿入して、鋳造中、側壁２ａ及び中仕切り銅ブロック３の温度を測定した。
【００２８】
前記ストランドの側壁２ａに開けた前記穴４は、従来の熱電対を使用した場合の測定位置Ａの温度と比較できるよう、当該側壁２ａの鋳型短辺の長さ方向位置を決定した。また、鋳造方向の位置も、ＦＢＧセンサー５の熱感知部５ａ〜５ｃのうちの５ｂの位置が従来の熱電対を使用した場合の測定位置Ａと同じ位置になるようにした。
【００２９】
一方、中仕切り銅ブロック３の穴４に挿入したＦＢＧセンサー５の熱感知部５ａ〜５ｃは、上面からの距離が前記ストランドの側壁２ａに開けた前記穴４に挿入したＦＢＧセンサー５の熱感知部５ａ〜５ｃと同じ位置になるようにした。
【００３０】
側壁２ａ及び中仕切り銅ブロック３の温度を正確に測定するためには、ＦＢＧセンサー５と側壁２ａ及び中仕切り銅ブロック３とを密着させる必要がある。従って、試験では、ＦＢＧセンサー５をポリイミド保護管に通した状態で、ケプラー糸を用いて銅棒に固定し、前記穴４に挿入した。
【００３１】
上記ツイン鋳造用鋳型１に低炭素鋼の溶鋼を供給しつつ、図２（ｅ）に示した鋳造速度で、幅が１２５０mm、厚みが２５０mmの鋳片を連続鋳造した際の、測定温度を図２（ａ）〜（ｄ）に示す。
【００３２】
図２（ａ）は熱電対を使用して前記Ａ位置を測定した温度、図２（ｂ）はＦＢＧセンサー５の熱感知部５ａにおける測定温度、図２（ｃ）は同じく熱感知部５ｂにおける測定温度、図２（ｄ）は同じく熱感知部５ｃにおける測定温度である。なお、図２（ｂ）（ｃ）（ｄ）では、便宜上、１，２，５キャスト目は短辺側の温度測定結果を、また、３，４キャスト目は中仕切り側の温度測定結果を記載した。
【００３３】
測定は４０時間継続して実施した。図２（ａ）と図２（ｃ）はよく一致しており、試験の初期と末期での差も見受けられないことから、本発明の測定精度に問題がないことが判明した。
【００３４】
本発明は、上記試験の結果に基づいてなされたものであり、
例えば、図１における紙面左側のストランドの短辺側の側壁２ａ、Ｌ面側の側壁２ｃ、中仕切り銅ブロック３、Ｆ面側の側壁２ｄを展開した図３（ｂ）に示すように、
ツイン鋳造用鋳型１において、
前記鋳型１の溶鋼が接触する溶鋼面を有する短辺側の側壁２ａ，２ｂ、長辺側の側壁２ｃ、２ｄ、及び中仕切り銅ブロック３の温度を測定する、３か所の熱感知部５ａ，５ｂ，５ｃを備えたＦＢＧセンサー５を、前記側壁２ａ〜２ｄ及び中仕切り銅ブロック３の例えば上面から挿入したことを特徴とするものである。
【００３５】
上記本発明によれば、図３（ａ）に示した熱電対６を側壁２ａ〜２ｄのバックプレート側に取り付けた従来鋳型と比較して、測定位置の多点化が容易に行えることになる。また、熱電対を取付けることができなかったツイン鋳造用鋳型１の中仕切り銅ブロック３の両溶鋼面側にもＦＢＧセンサー５を取付けることができ、中仕切り銅ブロック３の両溶鋼面の温度測定が可能になる。
【００３６】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００３７】
例えば、上記の例ではツイン鋳造用鋳型１に本発明を適用したものについて説明したが、本発明はツイン鋳造用鋳型１に限らない。
【００３８】
また、上記の例では、側壁２ａ〜２ｄや中仕切り銅ブロック３の上面からＦＢＧセンサー５を挿入して取付けたものを示したが、側壁２ａ〜２ｄや中仕切り銅ブロック３の下面、或いは側面からＦＢＧセンサー５を挿入して取付けてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１    ツイン鋳造用鋳型
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ    側壁
３    中仕切り銅ブロック
５    ＦＢＧセンサー
５ａ，５ｂ，５ｃ    熱感知部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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