(57)【要約】  本発明の異鋼種の連続鋳造方法は、連続して鋳造されるストランドの内部及び表面部から前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度をそれぞれリアルタイムで取得するステップと、リアルタイムで取得された内部及び表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出するステップと、取得された内部及び表面部の無次元の相対濃度のそれぞれを基準濃度と比較して、ストランドにおける混合部を予測するステップと、予測された混合部を切断するステップと、を含む。【選択図】図１
2017500206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異鋼種の連続鋳造方法であって、
連続して鋳造されるストランドの内部及び表面部における前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度をそれぞれリアルタイムで取得するステップと、
前記リアルタイムで取得された内部及び表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出するステップと、
前記取得された内部及び表面部の無次元の相対濃度のそれぞれを基準濃度と比較して、前記ストランドにおける混合部を予測するステップと、
前記予測された混合部を切断するステップと、
を含むことを特徴とする異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項２】
前記無次元の相対濃度を取得する前記ストランドの位置は、前記ストランドの高さ方向における中心部及び表面部であることを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造方法。
【請求項３】
異鋼種の連続鋳造方法であって、
タンディッシュにおける前の鋼種及び後続の鋼種の相対的な量と、モールドにおける前の鋼種及び後続の鋼種の相対的な量とを用いて、前記モールドから凝固されて連続して鋳造されるストランドの高さ方向における複数の位置においてそれぞれ前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度をリアルタイムで取得するステップと、
前記リアルタイムで取得された前記無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出するステップと、
前記取得された前記無次元の相対濃度のそれぞれを基準濃度と比較して、前記ストランドにおける混合部を予測するステップと、
前記予測された混合部を切断するステップと、
を含むことを特徴とする異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項４】
前記無次元の相対濃度を取得する前記ストランドの高さ方向における複数の位置は、前記ストランドの中心部及び表面部を含むことを特徴とする請求項３に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項５】
前記連続して鋳造されるストランドから前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度をリアルタイムで取得するステップの前に、前記基準濃度を設定するステップを含み、
前記基準濃度を設定するステップは、
前記前の鋼種の各成分に対する上限濃度の中で最下限の濃度を第１の基準濃度に設定するステップと、
前記後続の鋼種の各成分に対する下限濃度の中で最上限の濃度を第２の基準濃度に設定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項６】
前記第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定するステップにおいて、
前記前の鋼種の成分の濃度を下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度として算出するステップと、
前記前の鋼種の各成分に対する上限の無次元の濃度の中で最下限の無次元の濃度を第１の基準濃度に設定するステップと、
前記後続の鋼種の成分の濃度を下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度として算出するステップと、
前記後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度の中で最上限の無次元の濃度を第２の基準濃度に設定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項７】
前記前の鋼種の各成分の濃度を下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度として算出する際に、
前記前の鋼種の下限の無次元の濃度が前の鋼種の上限の無次元の濃度よりも高い場合、前の鋼種の下限の無次元の濃度値を前の鋼種の上限の無次元の濃度値に置換し、前の鋼種の上限の無次元の濃度値を前の鋼種の下限の無次元の濃度値に置換するステップを含み、
前記後続の鋼種の各成分の濃度を下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度として算出する際に、
前記後続の鋼種の下限の無次元の濃度が後続の鋼種の上限の無次元の濃度よりも高い場合、後続の鋼種の下限の無次元の濃度値を後続の鋼種の上限の無次元の濃度値に置換し、後続の鋼種の上限の無次元の濃度を後続の鋼種の下限の無次元の濃度に置換するステップを含むことを特徴とする請求項６に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項８】
前記取得された中心部及び表面部の無次元の相対濃度のうちの少なくともいずれか一つの無次元の相対濃度が基準濃度から外れると、混合状態と判断し、
前記取得された中心部及び表面部の無次元の相対濃度のうちの少なくともいずれか一つの無次元の相対濃度が基準濃度から外れる無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を混合部と判断することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項９】
前記取得された中心部の無次元の相対濃度が基準濃度に達するストランドの長手方向の位置を混合部の開始点と判断し、
前記取得された表面部の無次元の相対濃度が基準濃度に達するストランドの長手方向の位置を混合部の終了点と判断することを特徴とする請求項８に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項１０】
前記前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度を取得するステップの前に、
タンディッシュの溶鋼の残湯量、鋳造速度、前の鋼種及び後続の鋼種のそれぞれの濃度データをオンラインで受け取って保存するステップと、
後続の取鍋の開孔信号を検出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項１１】
前記後続の取鍋の開孔信号が検出された時点から前記ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度をリアルタイムで取得し、
前記後続の取鍋の開孔信号が検出された時点から無次元の濃度取得時間をカウントして基準時間とリアルタイムで比較するステップと、
前記無次元の濃度取得時間が基準時間以下である場合、前記取得された中心部の無次元の相対濃度を第１の基準濃度と比較し、前記取得された表面部の無次元の相対濃度を第２の基準濃度と比較するステップと、
前記濃度取得時間が基準時間を超えた場合、前記ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得を終えるステップと、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項１２】
前記ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得を終えた後、
前記前の鋼種と後続の鋼種との間の種類が予め設定された異鋼種の切断テーブルに含まれている種類であるか否かを判断するステップと、
現在操業中の前の鋼種と後続の鋼種との間の種類が予め設定された異鋼種の切断テーブルに含まれている種類である場合、当該異鋼種の種類の切断長さで切断するステップと、
現在操業中の前の鋼種と後続の鋼種との間の種類が予め設定された異鋼種の切断テーブルに含まれていない場合、予め設定された所定の切断長さで切断するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１１に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項１３】
前記後続の取鍋の開孔信号を検出するステップにおいて、
仮想の取鍋の開孔信号を送出するステップと、
前記仮想の取鍋の開孔信号が送出された時点からミリ秒（ｍｓ）の時間単位でタンディッシュの重さをリアルタイムで検出するステップと、
前記ミリ秒（ｍｓ）の単位で検出されたタンディッシュの重さを秒（ｓ）単位の所定の時間間隔のタンディッシュの平均重さとして算出するステップと、
前記タンディッシュの平均重さが上昇し続ける時点を通して後続の取鍋の開孔時点を設定するステップと、
を含むことを特徴とする請求項１０に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項１４】
Ｗｔｄ（ｔ）を現時点のタンディッシュの残湯量の重さ、Ｗｔｄ（ｔ−△ｔ）を前の時点のタンディッシュの残湯量の重さとしたとき、
Ｗｔｄ（ｔ）−Ｗｔｄ（ｔ−△ｔ）及びＷｔｄ（ｔ）−Ｗｔｄ（ｔ−２＊△ｔ）が両方とも「０」よりも大きいか又はそれに等しいとき、ｔ−２＊△ｔを後続の取鍋の開孔時点と判断し、
前記ｔ−２＊△ｔの時点からストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を取得し、
ｔ−４＊△ｔの時点からタンディッシュの残湯量及び鋳造速度を保存することを特徴とする請求項１３に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項１５】
前記ストランドの中心部及び表面部において前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度を取得するステップは、
タンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量（Ｑｔｄ−ｉｎ）を算出するステップと、
前記タンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量（Ｑｔｄ−ｉｎ）を用いて、現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度（Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ））を算出するステップと、
前記現時点のタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度（Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ））を用いて、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度（Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ））を算出するステップと、
前記現時点のタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度（Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ））を用いて、現時点でモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度（Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ））を算出するステップと、
前記現時点のモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度（Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ））及び現時点でモールドに流入する溶鋼の無次元の濃度（Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ））を用いて、現時点でモールドから排出されるストランドの無次元の相対濃度（Ｃｍｄ＿ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ））を算出するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項１６】
前記タンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量（Ｑｔｄ−ｉｎ）は、数式５により算出され、
【数５】
2017500206.tif 000019
（Ｗｔｄ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さであり、Ｗｔｄ（ｔ＋△ｔ）は、現時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さであり、Ｑｔｄ−ｏｕｔは、タンディッシュから排出される溶鋼の体積流量であり、ρＬは、液状溶鋼の密度である。）
前記現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均濃度（Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ））は、数式６により算出され、
【数６】
2017500206.tif 000020
（Ｃｔｄ＿ａｖｅ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｑｔｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点でタンディッシュ内に流入する溶鋼の流入体積流量であり、Ｃｔｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュ内の後続の溶鋼の流入濃度（無次元の相対濃度）であり、Ｑｔｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュから排出される溶鋼の体積流量であり、Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュから排出される溶鋼の濃度（無次元の相対濃度）であり、ρＬは、液状溶鋼の密度である。）
前記現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の濃度（Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ））は、数式７により算出され、
【数７】
2017500206.tif 000021
（ｆｔｄは、タンディッシュ内の外挿係数であり、Ｃｔｄ＿ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）は、現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｃｔｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ）は、現時点でタンディッシュに流入する溶鋼の無次元の相対濃度である。）
前記現時点におけるモールド内の溶鋼の平均濃度（Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ））は、数式８により算出され、
【数８】
2017500206.tif 000022
（Ｗｍｄ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の合計の重さであり、Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｑｍｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の流入体積流量であり、Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の流入濃度（無次元の相対濃度）であり、Ｗｍｄ（ｔ＋△ｔ）は、現時点におけるモールド内の溶鋼の合計の重さであり、Ｑｍｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、モールドから排出される溶鋼の体積流量であり、Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、前の時点でモールドから排出されるストランドの無次元の相対濃度であり、ρＬは、液状溶鋼の密度である。）
前記現時点でモールドから排出されるストランドの濃度（Ｃｍｄ＿ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ））は、数式９により算出されることを特徴とする請求項１５に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【数９】
2017500206.tif 000023
（ｆｍｄは、モールドの内外挿係数であり、Ｃｍｄ＿ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）は、現時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、（Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ））は、現時点でモールドに流入する溶鋼の無次元の相対濃度である。）
【請求項１７】
前記ストランドの中心部の無次元の相対濃度を算出するステップにおいて、
前記数式７の内外挿係数（ｆｔｄ）に４±２を適用し、
前記数式９の内外挿係数（ｆｍｄ）に０．７±０．４を適用して、ストランドの中心部の無次元の濃度（Ｃｍｄ−ｏｕｔ−ｃｅｎｔｅｒ）を算出することを特徴とする請求項１６に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項１８】
前記ストランドの表面部の無次元の相対濃度を算出する際に、
前記数式７の内外挿係数（ｆｔｄ）は、２．２±０．６を適用し、
前記数式９の内外挿係数（ｆｍｄ）に０．５±０．２を適用して、ストランドの表面部の無次元の相対濃度（Ｃｍｄ−ｏｕｔ−ｓｕｒｆａｃｅ）を算出することを特徴とする請求項１６に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項１９】
前記数式５、数式６、及び数式８のそれぞれにおける密度（ρＬ）値として液状の溶鋼の密度を用い、前記溶鋼の密度として７０００ｋｇ／ｍ３〜７４００ｋｇ／ｍ３値を適用することを特徴とする請求項１６に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項２０】
前記ストランドの表面部の無次元の相対濃度の取得が始まる前記ストランドの位置を設定するステップと、
前記ストランドの中心部の無次元の相対濃度の取得が始まる前記ストランドの位置を設定するステップと、
を含み、
前記後続の取鍋の開孔時点におけるストランドの位置を前記ストランドの表面部の無次元の相対濃度の取得が始まる位置に設定し、
前記後続の取鍋の開孔時点におけるストランドの位置から−４ｍ±４ｍの位置を前記ストランドの中心部の無次元の相対濃度の取得が始まる位置に設定することを特徴とする請求項１０に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項２１】
前記取得された表面部の無次元の相対濃度を有する前記ストランドの長手方向の位置を算出するステップにおいて、
ストランドの断面の面積（Ａｍｄ）と溶鋼の固相密度（ρｓ）の積で、前記モールドから排出される溶鋼の体積流量（Ｑｍｄ−ｏｕｔ）を割る数式１０により算出されることを特徴とする請求項２０に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【数１０】
2017500206.tif 000024
（Ｑｍｄ＿ｏｕｔは、モールドから排出される溶鋼の体積流量であり、Ａｍｄは、ストランドの断面の面積であり、ρｓは、固相溶鋼の密度であって、７６００ｋｇ／ｍ３〜８０００ｋｇ／ｍ３値を適用する。）
【請求項２２】
前記取得された中心部の無次元の相対濃度を有する前記ストランドの長手方向の位置を算出するステップにおいて、
前記取得された表面部の無次元の相対濃度を有する位置から−４ｍ±４ｍの位置を中心部の無次元の相対濃度を有する位置に設定することを特徴とする請求項２１に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項２３】
前記リアルタイムで取得されたストランドの中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達するストランドの個所から前記リアルタイムで取得されたストランドの表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達するストランドの個所までを混合部と予測することを特徴とする請求項２２に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項２４】
前記リアルタイムで取得されたストランドの中心部の無次元の濃度が第１の基準濃度に達するストランドの位置を第１の切断位置に設定するステップと、
前記リアルタイムで取得されたストランドの表面部の無次元の濃度が第２の基準濃度に達するストランドの位置をストランドの第２の切断位置に設定するステップと、
前記第１の切断位置と第２の切断位置のそれぞれにおいて切断を行って、前記混合部を切断するステップと、
を含むことを特徴とする請求項２２に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【請求項２５】
前記ストランドの混合部を予測するステップ及び予測された混合部の切断ステップがオンラインプロセスにより行われることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の異鋼種の連続鋳造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異鋼種の連続鋳造方法に関し、より詳しくは、異なる鋼種を連続して鋳造する方法において、前の鋼種と後続の鋼種とが混合されて製造されたストランドの混合部を予測して自動的に切断することのできる異鋼種の連続鋳造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
異種鋼種（すなわち、異鋼種）の連続鋳造操業は、現在処理中の鋼種の溶鋼（以下、前の鋼種）の成分とは異なる成分を有する新たな鋼種の溶鋼（以下、後続の鋼種）を用いて連続して鋳造する操業である。このために、前の鋼種の操業末期に後続の取鍋に入れられている後続の鋼種の溶鋼をタンディッシュに供給する。このとき、タンディッシュ内では、前の鋼種の溶鋼と後続の鋼種の溶鋼とが混合され、混合された溶鋼は、浸漬ノズル（Ｓｕｂｍｅｒｇｅｄ  Ｅｎｔｒｙ  Ｎｏｚｚｌｅ）を介してモールド内に注入される。
【０００３】
このため、鋳造されたストランドの一部の領域に必要不可欠な異鋼種が混合されて製造された混合部が発生し、このような混合部は、販売製品の成分規格を満たさないため切断されてほとんどが古鉄として用いられる。
【０００４】
一方、従来は、異鋼種の連続鋳造により発生する混合部を切断するために、ストランドのメニスカス（Ｍｅｎｉｓｃｕｓ）位置を基準として所定の長さに切断していた。しかし、このような切断方法の場合、鋼種の変化又は鋳造速度などの各種の変数とは無関係に、ストランドのメニスカス位置を基準として所定の長さに切断するが故に、切断される混合部の位置が正確ではない。このため、実際の混合部に比べて過剰に切断されて生産性が低下したり、実際の混合部に比べて過少に切断されて混合部が混ざった状態で製品として販売されたりするという不都合がある。
【０００５】
このような問題を解消するために、前の鋼種及び後続の鋼種の種類及びその組み合わせに応じて混合部の長さをデータ化してテーブルを作成したり、異鋼種の操業に際して、前の鋼種及び後続の鋼種の種類及びその組み合わせに応じて当該切断長さに切断を行ったりしていた。しかしながら、このような切断方法でも混合部が過剰に切断されて設計規格を満たす領域が混合部とともに切断されて廃棄されたり、混合部が切断され切れずに一部が製品に混ざったりするという問題が依然として発生していた。
【０００６】
また、従来の他の方法によれば、例えば、韓国登録特許第１０−０４１９８８６号公報に示すように、前に行われた操業の取鍋の重さの変化量、タンディッシュの重さの変化量、鋳造速度などの操業データを用いて、鋳造中のストランドの前の鋼種及び後続の鋼種の混合濃度を計算していた。さらに、流体力学的な原理により計算された混合濃度を適用して混合部を決定し、混合部の両端の位置で切断を行っていた。ところが、このような混合部の決定方法の場合、ストランドの断面位置別、すなわち、表面部及び中心部の考慮なしに混合濃度及び混合部を予測していた。このため、混合部の予測の正確性又は信頼性が低く、その結果、混合部の少なくとも一部が製品に混ざって顧客に渡されることが依然として発生しているのが現状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、異なる鋼種を連続して鋳造する方法において、前の鋼種と後続の鋼種とが混合されて製造されたストランドの混合部を予測して自動的に切断することのできる異鋼種の連続鋳造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明は、ストランドの混合部の位置を算出して、混合部の位置及び長さの予測の正確性を向上させて、異鋼種の連続鋳造による混合部に起因する製品の不良を防ぐ連続鋳造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による異鋼種の連続鋳造方法は、異鋼種の連続鋳造方法であって、連続して鋳造されるストランドの内部及び表面部における前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度をそれぞれリアルタイムで取得するステップと、前記リアルタイムで取得された内部及び表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出するステップと、前記取得された内部及び表面部の無次元の相対濃度のそれぞれを基準濃度と比較して、前記ストランドにおける混合部を予測するステップと、前記予測された混合部を切断するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記無次元の相対濃度を取得する前記ストランドの位置は、前記ストランドの高さ方向における中心部及び表面部であることが好ましい。
【００１１】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様による異鋼種の連続鋳造方法は、異鋼種の連続鋳造方法であって、タンディッシュにおける前の鋼種及び後続の鋼種の相対的な量と、モールドにおける前の鋼種及び後続の鋼種の相対的な量とを用いて、前記モールドから凝固されて連続して鋳造されるストランドの高さ方向における複数の位置においてそれぞれ前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度をリアルタイムで取得するステップと、前記リアルタイムで取得された前記無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出するステップと、前記取得された前記無次元の相対濃度を基準濃度とそれぞれ比較して、前記ストランドにおける混合部を予測するステップと、前記予測された混合部を切断するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
前記無次元の相対濃度を取得する前記ストランドの高さ方向における複数の位置は、前記ストランドの中心部及び表面部を含むことが好ましい。
【００１３】
前記連続して鋳造されるストランドから前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度をリアルタイムで取得するステップ前に、前記基準濃度を設定するステップを含み、前記基準濃度を設定するステップは、前記前の鋼種の各成分に対する上限濃度の中で最下限の濃度を第１の基準濃度に設定するステップと、前記後続の鋼種の各成分に対する下限濃度の中で最上限の濃度を第２の基準濃度に設定するステップと、を含み得る。
前記第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定するステップにおいて、前記前の鋼種の成分の濃度を下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度として算出するステップと、前記前の鋼種の各成分に対する上限の無次元の濃度の中で最下限の無次元の濃度を第１の基準濃度に設定するステップと、前記後続の鋼種の成分の濃度を下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度として算出するステップと、前記後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度の中で最上限の無次元の濃度を第２の基準濃度に設定するステップと、を含み得る。
前記前の鋼種の各成分の濃度を下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度として算出する際に、前記前の鋼種の下限の無次元の濃度が前の鋼種の上限の無次元の濃度よりも高い場合、前の鋼種の下限の無次元の濃度値を前の鋼種の上限の無次元の濃度値に置換し、前の鋼種の上限の無次元の濃度値は前の鋼種の下限の無次元の濃度値に置換するステップを含み、前記後続の鋼種の各成分の濃度を下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度として算出する際に、前記後続の鋼種の下限の無次元の濃度が後続の鋼種の上限の無次元の濃度よりも高い場合、後続の鋼種の下限の無次元の濃度値を後続の鋼種の上限の無次元の濃度値に置換し、後続の鋼種の上限の無次元の濃度は後続の鋼種の下限の無次元の濃度に置換するステップを含み得る。
【００１４】
前記取得された中心部及び表面部の無次元の相対濃度のうちの少なくともいずれか一つの無次元の相対濃度が基準濃度から外れると、混合状態と判断し、前記取得された中心部及び表面部の無次元の相対濃度のうちの少なくともいずれか一つの無次元の相対濃度が基準濃度から外れる無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を混合部と判断することが好ましい。
前記取得された中心部の無次元の相対濃度が基準濃度に達するストランドの長手方向の位置を混合部の開始点と判断し、前記取得された表面部の無次元の相対濃度が基準濃度に達するストランドの長手方向の位置を混合部の終了点と判断することが好ましい。
【００１５】
前記前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度を取得するステップ前に、タンディッシュの溶鋼の残湯量、鋳造速度、前の鋼種及び後続の鋼種のそれぞれの濃度データをオンラインで受け取って保存するステップと、後続の取鍋の開孔信号を検出するステップと、を含み得る。
前記後続の取鍋の開孔信号が検出された時点から前記ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度をリアルタイムで取得し、前記後続の取鍋の開孔信号が検出された時点から無次元の濃度取得時間をカウントして基準時間とリアルタイムで比較するステップと、前記無次元の濃度取得時間が基準時間以下である場合、前記取得された中心部の無次元の相対濃度を第１の基準濃度と比較し、前記取得された表面部の無次元の相対濃度を第２の基準濃度と比較するステップと、前記濃度取得時間が基準時間を超えた場合、前記ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得を終えるステップと、を含み得る。
前記ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得を終えた後、前記前の鋼種と後続の鋼種との間の種類が予め設定された異鋼種の切断テーブルに含まれている種類であるか否かを判断するステップと、現在操業中の前の鋼種と後続の鋼種との間の種類が予め設定された異鋼種の切断テーブルに含まれている種類である場合、当該異鋼種の種類の切断長さで切断するステップと、現在操業中の前の鋼種と後続の鋼種との間の種類が予め設定された異鋼種の切断テーブルに含まれていない場合、予め設定された所定の切断長さで切断するステップと、を含み得る。
前記後続の取鍋の開孔信号を検出するステップにおいて、仮想の取鍋の開孔信号を送出するステップと、前記仮想の取鍋の開孔信号が送出された時点からミリ秒（ｍｓ）の時間単位でタンディッシュの重さをリアルタイムで検出するステップと、前記ミリ秒（ｍｓ）の単位で検出されたタンディッシュの重さを秒（ｓ）単位の所定の時間間隔のタンディッシュの平均重さとして算出するステップと、前記タンディッシュの平均重さが上昇し続ける時点を通して後続の取鍋の開孔時点を設定するステップと、を含み得る。
Ｗｔｄ（ｔ）を現時点のタンディッシュの残湯量の重さ、Ｗｔｄ（ｔ−△ｔ）を前の時点のタンディッシュの残湯量の重さとしたとき、Ｗｔｄ（ｔ）−Ｗｔｄ（ｔ−△ｔ）及びＷｔｄ（ｔ）−Ｗｔｄ（ｔ−２＊△ｔ）が両方とも「０」よりも大きいか又はそれに等しいとき、ｔ−２＊△ｔを後続の取鍋の開孔時点と判断し、前記ｔ−２＊△ｔの時点からストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を取得し、ｔ−４＊△ｔの時点からタンディッシュの残湯量及び鋳造速度を保存することが好ましい。
【００１６】
前記ストランドの中心部及び表面部における前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度を取得するステップは、タンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量Ｑｔｄ−ｉｎを算出するステップと、前記タンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量Ｑｔｄ−ｉｎを用いて、現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）を算出するステップと、前記現時点のタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）を用いて、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出するステップと、前記現時点のタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を用いて、現時点でモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）を算出するステップと、前記現時点のモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）及び現時点でモールドに流入する溶鋼の無次元の濃度Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ）を用いて、現時点でモールドから排出されるストランドの無次元の相対濃度Ｃｍｄ＿ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出するステップと、を含み得る。
【００１７】
前記タンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量Ｑｔｄ−ｉｎは数式５により算出され、
【００１８】
【数５】
2017500206.tif 000003
（Ｗｔｄ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さであり、Ｗｔｄ（ｔ＋△ｔ）は、現時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さであり、Ｑｔｄ−ｏｕｔは、タンディッシュから排出される溶鋼の体積流量であり、ρＬは、液状溶鋼の密度である。）
前記現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均濃度Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）は、数式６により算出され、
【００１９】
【数６】
2017500206.tif 000004
（Ｃｔｄ＿ａｖｅ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｑｔｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点でタンディッシュ内に流入する溶鋼の流入体積流量であり、Ｃｔｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュ内の後続の溶鋼の流入濃度（無次元の相対濃度）であり、Ｑｔｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュから排出される溶鋼の体積流量であり、Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュから排出される溶鋼の濃度（無次元の相対濃度）であり、ρＬは、液状溶鋼の密度である。）
前記現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）は、数式７により算出され、
【００２０】
【数７】
2017500206.tif 000005
（ｆｔｄは、タンディッシュ内の外挿係数であり、Ｃｔｄ＿ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）は、現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｃｔｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ）は、現時点でタンディッシュに流入する溶鋼の無次元の相対濃度である。）
前記現時点におけるモールド内の溶鋼の平均濃度Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）は、数式８により算出され、
【００２１】
【数８】
2017500206.tif 000006
（Ｗｍｄ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の合計の重さであり、Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｑｍｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の流入体積流量であり、Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の流入濃度（無次元の相対濃度）であり、Ｗｍｄ（ｔ＋△ｔ）は、現時点におけるモールド内の溶鋼の合計の重さであり、Ｑｍｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、モールドから排出される溶鋼の体積流量であり、Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、前の時点でモールドから排出されるストランドの無次元の相対濃度であり、ρＬは、液状溶鋼の密度である。）
前記現時点でモールドから排出されるストランドの濃度Ｃｍｄ＿ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）は、数式９により算出されることが好ましい。
【００２２】
【数９】
2017500206.tif 000007
（ｆｍｄは、モールドの内外挿係数であり、Ｃｍｄ＿ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）は、現時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ）は、現時点でモールドに流入する溶鋼の無次元の相対濃度である。）
【００２３】
前記ストランドの中心部の無次元の相対濃度を算出するステップにおいて、前記数式７の内外挿係数ｆｔｄに４±２を適用し、前記数式９の内外挿係数ｆｍｄに０．７±０．４を適用して、ストランドの中心部の無次元の濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ−ｃｅｎｔｅｒを算出し得る。
前記ストランドの表面部の無次元の相対濃度を算出する際に、前記数式７の内外挿係数ｆｔｄとして２．２±０．６を適用し、前記数式９の内外挿係数ｆｍｄに０．５±０．２を適用して、ストランドの表面部の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ−ｓｕｒｆａｃｅを算出し得る。
前記数式５、数式６、及び数式８のそれぞれにおける密度ρＬ値として液状の溶鋼の密度を用い、前記溶鋼の密度として７０００ｋｇ／ｍ３〜７４００ｋｇ／ｍ３値を適用し得る。
【００２４】
前記ストランドの表面部の無次元の相対濃度の取得が始まる前記ストランドの位置を設定するステップと、前記ストランドの中心部の無次元の相対濃度の取得が始まる前記ストランドの位置を設定するステップと、を含み、前記後続の取鍋の開孔時点におけるストランドの位置を前記ストランドの表面部の無次元の相対濃度の取得が始まる位置に設定し、前記後続の取鍋の開孔時点におけるストランドの位置から−４ｍ±４ｍの位置を前記ストランドの中心部の無次元の相対濃度の取得が始まる位置に設定することが好ましい。
前記取得された表面部の無次元の相対濃度を有する前記ストランドの長手方向の位置を算出するステップにおいて、ストランドの断面の面積Ａｍｄと溶鋼の固相密度ρｓの積で、前記モールドから排出される溶鋼の体積流量Ｑｍｄ−ｏｕｔを割る数式１０により算出され得る。
【００２５】
【数１０】
2017500206.tif 000008
（Ｑｍｄ＿ｏｕｔは、モールドから排出される溶鋼の体積流量であり、Ａｍｄは、ストランドの断面の面積であり、ρｓは、固相溶鋼の密度であって、７６００ｋｇ／ｍ３〜８０００ｋｇ／ｍ３値を適用する。）
前記取得された中心部の無次元の相対濃度を有する前記ストランドの長手方向の位置を算出するステップにおいて、前記取得された表面部の無次元の相対濃度を有する位置から−４ｍ±４ｍの位置を中心部の無次元の相対濃度を有する位置に設定することが好ましい。
前記リアルタイムで取得されたストランドの中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達するストランドの個所から前記リアルタイムで取得されたストランドの表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達するストランドの個所までを混合部と予測し得る。
前記リアルタイムで取得されたストランドの中心部の無次元の濃度が第１の基準濃度に達するストランドの位置を第１の切断位置に設定するステップと、前記リアルタイムで取得されたストランドの表面部の無次元の濃度が第２の基準濃度に達するストランドの位置をストランドの第２の切断位置に設定するステップと、前記第１の切断位置と第２の切断位置のそれぞれにおいて切断を行って、前記混合部を切断するステップと、を含み得る。
【００２６】
前記ストランドの混合部を予測するステップ及び予測された混合部の切断ステップがオンラインプロセスにより行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の濃度を取得し、これを用いて混合部の長さ及び位置を導く。すなわち、従来のように、異鋼種の操業条件とは無関係に所定の長さに切断せず、異鋼種の操業時ごとにストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の濃度を取得し、取得された無次元の濃度を有するストランドの位置を設定して、混合部の位置及び長さを予測する。したがって、混合部の位置及び長さの予測の正確性が向上することにより、混合部の過剰な切断による収益性の低下を防ぎ、混合部の過少の切断により不良の製品が顧客に出荷されることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】通常の連続鋳造設備を示す図である。
【図２】溶鋼の供給及び凝固過程を経てストランド又は鋳片として製造される過程を説明するための通常の連続鋳造設備の要部を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるストランドの異鋼種の混合部の予測方法及びこれを用いた混合部の切断方法を順次に示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態による連続鋳造方法における混合部の切断方法を具体的に示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態による連続鋳造方法における混合部の切断方法を具体的に示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態による後続の取鍋の開孔信号の検出ステップを具体的に説明するフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態によるストランドの異鋼種の混合部を予測するための第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定する方法を示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態による方法により取得された、前の鋼種及び後続の鋼種の成分別の無次元の濃度を示すグラフである。
【図９】異鋼種の連続鋳造により製造されたストランドの上下方向（断面の厚さ方向）及び鋳造方向（長手方向）におけるＣｒの無次元の濃度分布を示すグラフである。
【図１０】異鋼種の連続鋳造の操業に際して、モールド内の濃度の経時的な変化を示す写真である。
【図１１】異鋼種の連続鋳造の操業に際して、タンディッシュの影響を考慮せず、モールドの影響のみを考慮して、最終的な凝固が終わったストランドの長手方向及び断面に対する濃度分布の計算結果を示すグラフである。
【図１２】本発明の一実施形態によるストランドの中心部及び表面部の無次元の濃度を取得する方法を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の一実施形態による方法を用いてストランドの中心部及び表面部の無次元の濃度を取得したデータと、鋳造されたストランドに対して長手方向に実際の成分を測定した結果を比較したグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態による予測方法を用いて混合部を予測し、予測された混合部を採取して濃度を測定したデータを比較したグラフである。
【図１５】図１５は、本発明の一実施形態による混合部の予測方法を用いて１年間の混合部の長さを分析したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示する実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態で具現され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全なものにし、通常の知識を有する者に発明の技術範囲を完全に知らせるために提供されるものである。
【００３０】
以下では、モールドで凝固されてモールドの外部に引出又は排出され、鋳造方向に延設された凝固物において、切断される前の状態を「ストランド」と称し、ストランドを所定の長さに切断したものを「鋳片」と称する。
【００３１】
図１は、通常の連続鋳造設備を示す図である。図２は、溶鋼の供給及び凝固過程を経てストランド又は鋳片として製造される過程を説明するための通常の連続鋳造設備の要部を示す図である。
【００３２】
図１及び図２を参照すると、連続鋳造設備は、精錬された溶鋼を収容し、移動可能な取鍋１００（１１０、１２０）と、取鍋１００（１１０、１２０）から供給された溶鋼を収容するタンディッシュ２００と、タンディッシュ２００から溶鋼が供給され、凝固させて所定の形状のストランドＳとして製造するモールド３００と、一方の端がタンディッシュ２００に接続され、下部の少なくとも一部がモールド３００内に嵌入するように配設されて、タンディッシュ２００内の溶鋼をモールドに注入するノズル４００と、モールド３００から引き出されるストランドＳを鋳造方向に搬送する多数のローラー５００と、多数のローラー５００により搬送中のストランドＳに冷却水を噴射する多数のセグメント６００と、モールド３００から連続して製造されるストランドＳを所定の大きさに切断して所定の形状を有する鋳片７００として製造する切断器８００と、を備える。ここで、切断器８００としては、ガストーチ又は油圧剪断機などが使用可能である。
【００３３】
タンディッシュ２００は、モールド３００に溶鋼を供給する排出口を有するが、連続鋳造設備に応じて排出口は複数設けられてもよく、排出口の数に対応する数のモールド３００が設けられる。このため、複数のモールド３００を有する連続鋳造設備の場合、モールド３００から凝固されて引き出されるストランドＳは複数である。
【００３４】
異鋼種の連続鋳造において、第１の取鍋１１０及び第２の取鍋１２０に互いに異なる成分鋼種の溶鋼が収容され、いずれか一つの取鍋（１１０又は１２０）がタンディッシュ２００への溶鋼の供給を終えると、他の取鍋（１１０又は１２０）に位置を交代するように取鍋ターレット（図示せず）が１８０°回転する。これにより、互いに異なる鋼種の溶鋼がタンディッシュに交代で供給される。例えば、第１の取鍋１１０に収容された溶鋼をタンディッシュ２００に供給してまず鋳造を行い、鋳造末期に第２の取鍋１２０の溶鋼をタンディッシュ２００に供給して鋳造することにより、連続して異鋼種を鋳造する。
【００３５】
このような異鋼種の連続鋳造において、現在鋳造中で操業末期にある鋼種の溶鋼（以下、前の鋼種）と、後続して注入される鋼種の溶鋼（以下、後続の鋼種）とがタンディッシュ２００及びモールド３００内で混合されることにより、ストランドＳに前の鋼種及び後続の鋼種が混合されて凝固した混合部が発生する。
【００３６】
このため、本発明では、異鋼種の連続鋳造において、オンラインシステムによりストランドＳの濃度をリアルタイムで取得し、取得された濃度を有するストランドＳの位置を算出し、これにより混合部の位置をリアルタイムで予測することで、混合部の予測の正確性を向上させて、混合部を自動的に切断することができる異鋼種の連続鋳造方法を提供する。
【００３７】
図３は、本発明の一実施形態によるストランドの異鋼種の混合部の予測方法及びこれを用いた混合部の切断方法を順次に示すフローチャートである。図４及び図５は、本発明の一実施形態による連続鋳造方法における混合部の切断方法を具体的に示すフローチャートであり、図３に示す混合部の予測方法及び混合部の切断方法を含む。
【００３８】
以下では、図３〜図５を参照して、本発明の一実施形態による異鋼種の連続鋳造におけるストランドの混合部の切断方法について説明する。ここで、複数のモールドから凝固されて引き出される複数のストランドを有する連続鋳造設備において、各ストランドは、タンディッシュ内部の流動制御装置、例えば、ダム若しくは堰により均一に溶鋼が供給されるため、各ストランドにおける混合部の切断方法は同様に適用される。このため、１本のストランドを適用する場合についてのみ説明する。
【００３９】
図３を参照すると、本発明の一実施形態によるストランドの異鋼種の混合部の予測方法は、異鋼種の連続鋳造のための工程変数又は工程データを保存するステップ（Ｓ１００）と、後続の鋼種が収容された取鍋（以下、後続の取鍋）の開孔信号を検出するステップ（Ｓ２００）と、モールドから凝固されて引き出されるストランドの異鋼種の混合部の予測のための第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定するステップ（Ｓ３００）と、ストランドの内部及び表面部における前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度をリアルタイムで取得し、リアルタイムで取得された内部及び表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出するステップ（Ｓ４００）と、取得されたストランドの内部の無次元の相対濃度と第１の基準濃度とをリアルタイムで比較し、取得されたストランドの表面部の無次元の相対濃度と第２の基準濃度とをリアルタイムで比較するステップ（Ｓ６００）と、取得された内部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度と第１及び第２の基準濃度との間の比較結果に基づいて、ストランドにおける混合部を予測するステップ（Ｓ７００）と、予測された混合部を切断するステップ（Ｓ１１００）と、を含む。
【００４０】
ここで、ストランドの内部及び表面部とは、ストランドの長手方向（すなわち、左右方向）又は鋳造方向に交差するストランドの上下方向（又は、高さ方向）における内部及び表面部であり、内部は、ストランドの上下方向（又は、高さ方向）における中心部であり、表面部は、ストランドの上面及び下面のうちのいずれか一方である。
【００４１】
また、前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度は、換言すると、前の鋼種に対して後続の鋼種が混合されている度合い又は量であるため、別の言い方をすると、前の鋼種と後続の鋼種とが混合された度合い、すなわち、「混合濃度」である。
【００４２】
無次元の濃度とは、通常の濃度値を無次元比で示すか、又は無次元化させたものであり、０以上１以下の値として示す濃度である。このため、前の鋼種に対する後続の鋼種の無次元の相対濃度も０以上１以下の値として示される。前の鋼種の無次元の濃度を０と定義し、後続の鋼種の無次元の濃度を１と定義する。例えば、無次元の相対濃度が０である場合は、溶鋼中又はストランド中に後続の鋼種が０％、すなわち、後続の鋼種の流入がまったくない場合を意味する。逆に、無次元の相対濃度が１である場合は、溶鋼中又はストランド中に後続の鋼種が１００％である場合である。例えば、無次元の相対濃度が０．４である場合は、溶鋼又はストランド中に前の鋼種が６０％、後続の鋼種が４０％混合されたことを意味する。
【００４３】
リアルタイムで取得されるストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度と比較される第１の基準濃度及び第２の基準濃度は、無次元の濃度値である。
【００４４】
図３に示す実施形態による異鋼種の混合部の予測及び切断方法は、後続の取鍋の開孔時点から算出されるストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得時間に応じて、図５に示すように、上述した異鋼種の混合部の予測及び切断方法を取るか又は取らないかを選択する。
【００４５】
換言すると、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得時間が基準時間以下である場合、取得された中心部及び表面部のそれぞれの無次元の濃度を第１及び第２の基準濃度と比較して混合部を予測する後続ステップに移行する。しかし、逆に、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得経過時間が基準時間を過ぎた場合、中心部及び表面部のそれぞれの濃度取得ステップを終える。また、前の鋼種及び後続の鋼種の種類に応じて、予め設定された混合部の切断長さがデータ化されているデータテーブルに基づいて混合部を切断するか、又は前の鋼種と後続の鋼種との間の種類とは無関係に予め設定された所定の長さに切断する。
【００４６】
図４及び図５は、上述したストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得時間に応じて混合部の位置を自動的に予測して切断するか、異鋼種の組み合わせに応じて予め設定された混合部の切断長さのデータテーブルを用いて切断するか、又は設定された所定の長さに切断する一連のステップを含むフローチャートである。
【００４７】
図４及び図５を参照すると、本発明の一実施形態による異鋼種の連続鋳造方法は、異鋼種の連続鋳造に伴う工程データを保存するステップ（Ｓ１００）と、後続の取鍋の開孔信号を検出するステップ（Ｓ２００）と、モールドから凝固されて引き出されるストランドの異鋼種の混合部の予測のための第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定するステップ（Ｓ３００）と、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度をリアルタイムで取得して、現時点で取得された中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を有するストランドの位置を算出するステップ（Ｓ４００）と、ストランドの中心部及び表面部の無次元の相対濃度の取得時間を基準時間と比較するステップ（Ｓ５００）と、を含む。
【００４８】
以上では、後続の取鍋の開孔信号を検出するステップ（Ｓ２００）後に、モールドから凝固されて引き出されるストランドの異鋼種の混合部の予測のための第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定するステップ（Ｓ３００）を行った。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、後続の取鍋の開孔信号を検出するステップ（Ｓ２００）及びモールドから凝固されて引き出されるストランドの異鋼種の混合部の予測のための第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定するステップ（Ｓ３００）の順序は逆になっても構わない。
【００４９】
また、ストランドの中心部及び表面部の無次元の相対濃度の取得時間が基準時間以下である場合（ｙｅｓ）、取得されたストランドの中心部の無次元の相対濃度と第１の基準濃度を比較し、ストランドの表面部の無次元の相対濃度と第２の基準濃度をリアルタイムで比較するステップ（Ｓ６００）と、取得された中心部及び表面部の無次元の相対濃度と第１及び第２の基準濃度との間の比較結果に基づいて、ストランドの混合部位置を予測し且つ判断するステップ（Ｓ７００）と、予測された混合部を切断するステップ（Ｓ１１００）と、を含む。
【００５０】
さらに、ストランドの中心部及び表面部の無次元の相対濃度の取得時間が基準時間を超える場合（ＮＯ）、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得を終えるステップ（Ｓ８００）と、現在操業中の異鋼種の種類、すなわち、前の鋼種及び後続の鋼種が予め設定された混合部の切断長さのテーブルに含まれている種類であるか否かを判断するステップ（Ｓ９００）と、現在操業中の前の鋼種及び後続の鋼種の組み合わせが予め設定された切断長さのテーブルに含まれている種類である場合（Ｙｅｓ）、操業中の前の鋼種及び後続の鋼種の組み合わせに相当する種類を混合部の切断長さのテーブルから見出して、当該長さに切断するステップ（Ｓ１２００）と、現在操業中の前の鋼種及び後続の鋼種の組み合わせが予め設定された切断長さのテーブルにない種類である場合（ＮＯ）、所定の長さ（例えば、最大の長さ）に切断するステップ（Ｓ１３００）と、を含む。
【００５１】
以下では、図６〜図１４を参照して、本発明の一実施形態による連続鋳造方法の各ステップについて詳細に説明する。
【００５２】
図６は、本発明の一実施形態による後続の取鍋の開孔信号の検出ステップを具体的に説明するフローチャートである。図７は、本発明の一実施形態による方法を用いてストランドの異鋼種の混合部を予測するための第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定する方法を示すフローチャートである。図８は、本発明の一実施形態による方法により取得された、前の鋼種及び後続の鋼種の成分別の無次元の濃度を示すグラフである。図９は、異鋼種の連続鋳造により製造された鋳片の上下方向（断面の厚さ）及び鋳造方向（長手方向）におけるＣｒの無次元の濃度分布を示すグラフである。図１０は、異鋼種の連続鋳造操業に際して、モールド内の濃度の経時的な変化を示す写真である。図１１は、異鋼種の連続鋳造の操業に際して、タンディッシュの影響を考慮せず、モールドの影響のみを考慮して、最終的な凝固が終わったストランドの長手方向及び断面に対する濃度分布の計算結果を示すグラフである。図１２は、本発明の一実施形態によるストランドの中心部及び表面部の濃度を取得する方法を示すフローチャートである。図１３は、本発明の一実施形態による方法を用いてストランドの中心部及び表面部の無次元の濃度を取得したデータと、鋳造されたストランドに対して長手方向に実際の成分を測定した結果を比較したグラフである。図１４は、本発明の実施形態による予測方法を用いて混合部を予測し、予測された混合部を採取して濃度を測定したデータを比較したグラフである。
【００５３】
図４に示す異鋼種の連続鋳造工程データを保存するステップ（Ｓ１００）では、異鋼種の操業において、ストランドの混合部の予測のための変数データである鋳造条件、異鋼種の成分などの情報を保存する。すなわち、タンディッシュの溶鋼の残湯量、鋳造速度、現在操業中の鋼種の溶鋼（以下、前の鋼種）の成分の濃度と、タンディッシュに後続して供給される鋼種の溶鋼（以下、後続の鋼種）の成分の濃度を保存する。このような工程データの保存は、異鋼種の操業時ごとに初期化されて新たに設定及び保存されるのが好ましい。なお、連続鋳造設備から複数本のストランドが引き出される場合、各ストランドに対する鋳造速度を保存する。
【００５４】
本実施形態では、後続の取鍋の開孔時点からストランドの無次元の相対濃度を取得する。このため、後続の鋼種が保存された取鍋が開孔される信号を正確に検出する必要がある。図６を参照すると、後続の取鍋の開孔信号を検出するステップ（Ｓ２００）は、後続の取鍋の仮想の開孔信号を送出するステップ（Ｓ２１０）と、後続の取鍋の仮想の開孔信号が送出される時点からリアルタイムでタンディッシュの重さを検出するために、ミリ秒（ｍｓ）単位で検出するステップ（Ｓ２２０）と、ミリ秒（ｍｓ）単位で検出されたタンディッシュの重さを秒（ｓ：ｓｅｃｏｎｄ）間隔の平均的なタンディッシュの重さとして算出するステップ（Ｓ２３０）と、平均的なタンディッシュの重さのデータをリアルタイムで受信して、時間の経過につれて算出された平均的なタンディッシュの重さが上昇し続けるか否かを判断するステップ（Ｓ２４０）と、平均的なタンディッシュの重さが上昇し続ける時点を後続の取鍋の開孔時点に設定するステップ（Ｓ２５０）と、を含む。
【００５５】
一方、従来では、後続の取鍋の開孔信号を検出する際に、後続の取鍋のスライドゲートが所定の開度率以上、例えば、１００％開かれると、その信号を受信して後続の取鍋の開孔信号として検出した。ところが、たとえスライドゲートが開かれたとしても、後続の取鍋の排出口が閉塞されて溶鋼が排出されないことが頻繁に発生した。このように取鍋から溶鋼が排出されなくても、スライドゲートのみの動作を感知して後続の取鍋の開孔信号を検出するため、その正確性が低下するという問題がある。
【００５６】
このため、従来では、この問題を解消するために、混合部の予測のために後続の取鍋の開孔信号を検出する際に、タンディッシュの重さを感知するセンサーを用いて時間に応じて測定するが、ミリ秒（ｍｓ）単位の非常に短い時間間隔で測定した。また、ミリ秒（ｍｓ）おきでリアルタイムで測定されたタンディッシュの重さの変化値を分析して、タンディッシュの重さが上昇し続ける場合、プログラマブルロジックシステム（ＰＬＣ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｓｙｓｔｅｍ）では、後続の取鍋が開孔された旨の信号を送出する。しかしながら、ミリ秒（ｍｓ）単位の非常に短い間隔で測定されたタンディッシュの重さ値は、センサーの敏感度によりハンティングが発生する。これにより、後続の取鍋が実際に開孔されていない状況でも、プログラマブルロジックシステム（ＰＬＣ）では、後続の取鍋の開孔信号を送出する場合が頻繁に発生する。このような問題を解消するために、プログラマブルロジックシステム（ＰＬＣ）では、タンディッシュの重さが上昇し続けた後に、上昇し続けた時点のタンディッシュの重さが再感知された場合の時点で後続の取鍋の開孔信号を送出した。ところで、上昇し続けた時点のタンディッシュの重さが再感知された場合に開孔信号として送出するため、取鍋の開孔信号は、実際とは異なり、遅れて送出される場合が頻繁に発生した。このような開孔信号の遅延の問題を解消するために、上昇し続けた時点のタンディッシュの重さが再感知された時点からそれ以前の１０分間のデータを検索して、タンディッシュの重さが最低である時点を後続の取鍋の開孔信号に設定する作業を再び行った。しかし、このような方法は、事後措置方法であり、後続の取鍋の開孔信号をリアルタイムで感知することができなという問題がある。このため、後続の取鍋の開孔信号が依然として遅れて発生するか、或いは、正確ではないという問題が発生し、これは、混合部の予測の正確性を低減させる要因となる。
【００５７】
このため、本発明では、異鋼種の連続鋳造操業に際して、後続の取鍋の開孔信号を正確に検出するために、異鋼種の操業条件に応じて、例えば、鋳造速度及び溶鋼の残湯量を低め、鋳造速度及びタンディッシュの残湯量が所定の値以下であるとき、プログラマブルロジックシステム（ＰＬＣ）で後続の取鍋の仮想の開孔信号を送出する（ステップＳ２１０）。次いで、後続の取鍋の仮想の開孔信号が送出された時点からミリ秒（ｍｓ）単位で、例えば、２００ｍｓ単位でタンディッシュの重さを測定する（ステップＳ２２０）。次いで、ミリ秒（ｍｓ）単位で検出されたタンディッシュの重さを秒（ｓ）単位、例えば、１秒又は２秒単位の所定の間隔で平均的なタンディッシュの重さを算出し（ステップＳ２３０）、算出した平均的なタンディッシュの重さをリアルタイムで分析して、上昇し続けるか否かを判断する（ステップＳ２４０）。すなわち、数式で説明すると、「Ｗｔｄ」をタンディッシュの残湯量の重さ、「ｔ」を現時点の時間、ｔ−△ｔを前の時点の時間としたとき、Ｗｔｄ（ｔ）−Ｗｔｄ（ｔ−△ｔ）及びＷｔｄ（ｔ）−Ｗｔｄ（ｔ−２＊△ｔ）が両方とも「０」よりも大きいか又はそれに等しいとき、ｔ−２＊△ｔを後続の取鍋の開孔時点と判断して、後続の取鍋の開孔信号を送出する。また、ｔ−２＊△ｔの時点からストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を計算し、このために、ｔ−４＊△ｔの時点からタンディッシュの残湯量及び鋳造速度を保存して、リアルタイムで混合部を予測可能にする。
【００５８】
異鋼種の混合部の予測のためにストランドの中心部の無次元の相対濃度及び表面部の無次元の相対濃度と比較される第１及び第２の基準濃度は、無次元の濃度値である。以下では、図７を参照して、本発明の一実施形態による第１及び第２の基準濃度を算出する方法について説明する。
【００５９】
図７を参照すると、本発明の一実施形態によるストランドの異鋼種の混合部を予測するための第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定する方法は、前の鋼種及び後続の鋼種のそれぞれの全ての成分の濃度データを受信するステップ（Ｓ３１０ａ、Ｓ３１０ｂ）と、前の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度を算出し（Ｓ３２０ａ）、後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度を算出するステップ（Ｓ３２０ｂ）と、前の鋼種の各成分に対する上限の無次元の濃度値のうち、最下限の無次元の濃度値を第１の基準濃度に設定し（Ｓ３３０ａ）、後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度値のうち、最上限の無次元の濃度を第２の基準濃度に設定するステップ（Ｓ３３０ｂ）と、を含む。
【００６０】
すなわち、前の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度は、下記の数式１により算出され、前の鋼種の各成分に対する上限の無次元の濃度は、下記の数式２により算出される。また、後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度は、下記の数式３により算出され、後続の鋼種の各成分に対する上限の無次元の濃度は、下記の数式４により算出される。
【００６１】
【数１】
2017500206.tif 000009
【００６２】
【数２】
2017500206.tif 000010
【００６３】
【数３】
2017500206.tif 000011
【００６４】
【数４】
2017500206.tif 000012
【００６５】
数式１〜数式４において、各成分の濃度に対する無次元の濃度算出に際して、前の鋼種の下限の無次元の濃度が前の鋼種の上限の無次元の濃度に比べて大きい場合、前の鋼種の下限の無次元の濃度値を前の鋼種の上限の無次元の濃度値に、前の鋼種の上限の無次元の濃度値を前の鋼種の下限の無次元の濃度値に置換する。また、後続の鋼種の下限の無次元の濃度が後続の鋼種の上限の無次元の濃度に比べて大きい場合、同様に、後続の鋼種の下限の無次元の濃度値を後続の鋼種の上限の無次元の濃度値に、後続の鋼種の上限の無次元の濃度値を後続の鋼種の下限の無次元の濃度値に置換する。これは、前の鋼種の成分の濃度が後続の鋼種の成分の濃度に比べて高い場合に適用される。
【００６６】
例えば、前の鋼種のＣの濃度が０．４ｗｔ％（０．３８ｗｔ％〜０．４２ｗｔ％）であり、後続の鋼種のＣの濃度が０．２ｗｔ％（０．１８ｗｔ％〜０．２２ｗｔ％）である場合、無次元の変換を行うと、前の鋼種のＣの無次元の濃度は、０（０．１〜−０．１）となる。すなわち、前の鋼種の上限の無次元の濃度が−０．１となり、前の鋼種の下限の無次元の濃度が０．１となるため、これを変える。
【００６７】
一方、一般に製造しようとする鋼種の種類に応じて、各成分に対する設計規格濃度が存在する。すなわち、各成分に対する濃度が設計規格の濃度範囲に含まれていなければ、製造しようとする鋼種条件が満たされず、設計規格の濃度範囲は、各成分別の最下限値及び最上限値、並びに最下限値と最上限値との間の値を含んでいる。このため、異鋼種の連続鋳造においても、前の鋼種の各成分ごとに設計規格の濃度範囲が存在し、後続の鋼種の各成分ごとに設計規格の濃度範囲が存在する。
【００６８】
また、前の鋼種の各成分に対する濃度とは、現在の異鋼種の操業において先に鋳造が行われる溶鋼の各成分の濃度であり、これは、タンディッシュに溶鋼が供給される前に精錬過程により決定される濃度であり、前の鋼種の設計規格の濃度範囲に含まれる濃度値である。同様に、後続の鋼種の各成分に対する濃度は、後続して供給される溶鋼の各成分の濃度であり、これもまた、タンディッシュに供給される前に精錬過程により決定される濃度であり、後続の鋼種の設計規格の濃度範囲に含まれる濃度値である。
【００６９】
数式１〜数式４では、上述したように、前の鋼種の設計規格の下限濃度、前の鋼種の設計規格の上限濃度、後続の鋼種設計規格の下限濃度、後続の鋼種の設計規格の上限濃度、前の鋼種の濃度、及び後続の鋼種の濃度を適用して、前の鋼種の下限及び上限の無次元の濃度と、後続の鋼種の下限及び上限の無次元の濃度とを計算する。また、前の鋼種の各成分に対する無次元の上限濃度値のうち、最下限値の無次元の濃度値を第１の基準濃度に設定し、後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度値のうち、最上限値の無次元の濃度値を第２の基準濃度に設定する。さらに、以降のステップにおいて、第１の基準濃度は、リアルタイムで算出されるストランドの中心部の無次元の相対濃度と比較される値であり、第２の基準濃度は、リアルタイムで算出されるストランドの表面部の無次元の相対濃度と比較される値である。
【００７０】
図８は、本発明の一実施形態による方法により算出された、前の鋼種及び後続の鋼種の成分別の無次元の濃度を示すグラフである。例えば、前の鋼種及び後続の鋼種のそれぞれにＣ、Ｍｎ、Ｃｒが含有されており、上述した数式１〜数式４により前の鋼種及び後続の鋼種のそれぞれのＣ、Ｍｎ、Ｃｒ成分に対する下限の無次元の濃度及び上限の無次元の濃度を計算すると、図８に示す通りである。図８を参照すると、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒのそれぞれの上限の無次元の濃度のうち、Ｃｒの上限の無次元の濃度がＣ、Ｍｎの上限の無次元の濃度に比べて小さい。このため、Ｃｒの上限の無次元の濃度を第１の基準濃度に設定する。また、Ｃ、Ｍｎ、Ｃｒのそれぞれの下限の無次元の濃度のうち、Ｃｒの下限の無次元の濃度がＣ、Ｍｎの上限の無次元の濃度に比べて大きい。このため、Ｃｒの下限の無次元の濃度を第２の基準濃度に設定する。このため、図８に示す例によると、混合部を予測する無次元の濃度の最下限値である第１の基準濃度は０．０７であり、最上限値である第２の基準濃度は０．９５である。換言すると、混合部の無次元の濃度は０．０７以上０．９５以下であり、リアルタイムで算出されるストランドの中心部の無次元の相対濃度が０．０７である個所から表面部の無次元の相対濃度が０．９５である個所までの領域が混合部と予測される。
【００７１】
このように、前の鋼種の各成分の最上限値の無次元の濃度の中で最下限値の無次元の濃度を第１の基準濃度として、リアルタイムで算出される中心部の無次元の相対濃度と比較し、後続の鋼種の各成分の最下限値の無次元の濃度の中で最上限値の無次元の濃度を第２の基準濃度として、リアルタイムで算出される表面部の無次元の相対濃度と比較する理由について以下に説明する。
【００７２】
異鋼種の連続鋳造に際して、前の鋼種と後続の鋼種とが混合されて凝固されたストランドの混合部の一方の端の濃度は、前の鋼種の設計規格の濃度を満たし、混合部の他方の端は、後続の鋼種の設計規格の濃度を満たす。また、混合部の一方の端と他方の端との間の領域は、前の鋼種及び後続の鋼種のそれぞれの設計規格の濃度範囲外である。
【００７３】
図９を参照すると、鋳片の上下方向（断面の厚さ方向）及び鋳造方向（長手方向）に沿って濃度が変わることが分かる。ストランドにおける上下方向の位置、すなわち、中心部及び表面部の無次元の相対濃度は、異なる傾向のパターンを示す。より具体的に説明すると、後続の取鍋の開孔時点後からストランドの表面部に前の鋼種と後続の鋼種との間の混合が現れる。しかしながら、中心部の場合、後続の取鍋の開孔時点前のストランドの位置から混合が発生する。これは、タンディッシュ及びモールドを経て発生した混合及び再混合の溶鋼の濃度がストランド内の未凝固の溶鋼層の中心部に拡散されるためである。すなわち、ストランドの中心部は、表面部に比べて前の時点から前の鋼種と後続の鋼種との間の混合が始まる。
【００７４】
このため、本発明では、リアルタイムで取得されるストランドにおける中心部の無次元の相対濃度が前の鋼種の各成分に対する上限の無次元の濃度値の中で、最下限の無次元の濃度値（すなわち、第１の基準濃度）に達したときに、又は最下限の無次元の濃度値（すなわち、第１の基準濃度）から外れたときに、混合開始状態と判断し、このとき、ストランドの長手方向の位置を第１の切断位置として決定する。また、リアルタイムで算出されるストランドにおける表面部の無次元の相対濃度が後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度値の中で、最上限の無次元の濃度値、すなわち、第２の基準濃度に達したとき、又は最上限の無次元の濃度値、すなわち、第２の基準濃度から外れたときに、混合終了状態と判断し、このとき、ストランドの位置を第２の切断位置として決定する。再度説明すると、中心部の無次元の相対濃度が前の鋼種の各成分に対する上限の無次元の濃度値の中で最下限の無次元の濃度を有するストランドの長手方向の位置が混合部の開始位置であり、表面部の無次元の相対濃度が後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度値の中で最上限の無次元の濃度を有するストランドの長手方向の位置が混合部の終了位置である。このため、本発明では、前の鋼種の各成分に対する上限の無次元の濃度値の中で最下限の無次元の濃度を第１の基準濃度と称し、第１の基準濃度を取得された中心部の無次元の相対濃度と比較する。また、後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度値の中で最上限の無次元の濃度を第２の基準濃度と称し、第２の基準濃度を取得された表面部の無次元の相対濃度と比較して、異鋼種が混合された混合部と予測する。すなわち、リアルタイムで取得される中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達するストランドの長手方向の位置を第１の切断位置とし、表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達するストランドの長手方向の位置を第２の切断位置として混合部を切断する。
【００７５】
一方、従来では、混合部を予測する際に、ストランドの断面位置別、すなわち、表面部及び中心部に対する別途の考慮なしに、混合部を予測した。すなわち、従来では、ストランドの長手方向のある位置で、中心部及び表面部の濃度が同じであると見なして、ストランドの濃度を取得した。このため、混合部の位置又は混合部の予測の正確性が低く、その結果、混合部が製品に混ざって顧客に渡されることが頻繁に発生した。
【００７６】
このため、本発明では、上述したように、ストランドの長手方向のある位置で中心部及び表面部の濃度が異なることを認知し、異鋼種の連続鋳造中にストランドにおける中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度をそれぞれ取得して混合部を予測する。
【００７７】
通常の異鋼種の連続鋳造操業において、タンディッシュ内に後続の鋼種が供給されると、タンディッシュで前の鋼種と後続の鋼種とが混合され、このとき、前の鋼種と後続の鋼種とが混合される過程で一部の混合鋼種は排出され、残りはタンディッシュの内部を再循環し続けながら再混合され続ける。また、タンディッシュで混合及び再混合された溶鋼は、浸漬ノズルを介してモールドに排出されるが、浸漬ノズルを介して排出される溶鋼は、乱流を有する。このため、タンディッシュからモールドに流入した混合溶鋼は、モールド内における溶鋼の乱流の流動により上部領域に再循環流動を作り、これにより、モールド内でも混合及び再混合が繰り返し発生し、モールド内の濃度は、リアルタイムで変わる（図１０参照）。図１１を参照すると、モールドから凝固されて引き出されたストランドに前の鋼種と後続の鋼種とが混合された混合部が存在し、タンディッシュの混合を考慮せずにモールドの混合のみを考慮した場合、鋳片の厚さが０．４ｍである場合、混合部の長さは約４ｍである。
【００７８】
このように、上述した図１０及び図１１の説明から、タンディッシュだけではなく、モールド内でも異鋼種の混合が行われ、モールドにおける混合によりストランドに前の鋼種と後続の鋼種とが混合された混合部が発現されることが分かる。
【００７９】
一方、従来では、タンディッシュにおける混合のみを考慮し、モールドにおける混合は考慮せずに混合部を予測したため、混合部の位置又は混合部の予測の正確性が低く、その結果、混合部の少なくとも一部が製品に混ざって顧客に渡されることが頻繁に発生した。
【００８０】
そこで、本発明では、タンディッシュだけではなく、モールド内における異鋼種の混合を考慮して混合部を予測切断することから、混合部の切断の正確性を向上させることができる。
【００８１】
異鋼種の連続鋳造に際して、ストランドにおける中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度及び当該無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出するステップ（Ｓ４００）は、後続の取鍋の開孔信号の検出時点からリアルタイムでストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を取得するステップ（Ｓ４１０）及び取得された中心部及び表面部の濃度を有するストランドの位置を算出するステップ（Ｓ４２０）を含む。
【００８２】
後続の取鍋の開孔信号の検出時点からリアルタイムでストランドの中心部及び表面部の濃度を取得（ステップＳ４１０）するために、本発明では、上述したように、モールドにおける混合を考慮して算出し、このため、ストランドの中心部及び表面部の濃度を算出する式（以下、数式９）は、モールドから排出される鋼種の濃度を含む。以下の数式で表される「ｔ＋△ｔ」は現時点を、「ｔ」は前の時点を意味する。
【００８３】
以下では、後続の取鍋の開孔信号の検出時点からリアルタイムでストランドの中心部及び表面部の濃度を取得するステップについて説明する。本実施形態では、ストランドの中心部及び表面部の濃度を取得する際に、後述する数式により計算又は算出される。このため、「ストランドの中心部及び表面部の濃度の取得」は、換言すると、「ストランドの中心部及び表面部の濃度の算出」である。
【００８４】
物理的な側面からみて、タンディッシュ内の溶鋼の流入変化量は、タンディッシュの重さの変化量を時間の変化量△ｔ及び液状溶鋼の密度で割った値で表わされる。本実施形態では、上述した物理的なタンディッシュ内の溶鋼の流入変化量の概念を用いて、まず、タンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量Ｑｔｄ−ｉｎを算出する（ステップＳ４１１）。
【００８５】
このとき、下記の数式５によりタンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量Ｑｔｄ−ｉｎを算出する。
【００８６】
【数５】
2017500206.tif 000013
【００８７】
Ｗｔｄ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さであり、Ｗｔｄ（ｔ＋△ｔ）は、現時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さであり、Ｑｔｄ−ｏｕｔは、タンディッシュから排出される溶鋼の体積流量であり、ρＬは、液状溶鋼の密度である。
【００８８】
前の時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さＷｔｄ（ｔ）及び現時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さＷｔｄ（ｔ＋△ｔ）は、タンディッシュに外側の下部に設けられたセンサーによりリアルタイムで測定され、タンディッシュから排出される溶鋼の体積流量Ｑｔｄ−ｏｕｔは、ストランドの一方の側に設けられたセンサーにより測定された鋳造速度とモールドの断面サイズの積の総和として算出される。また、溶鋼の場合、液状であるため、固相の溶鋼密度である７６００ｋｇ／ｍ３〜８０００ｋｇ／ｍ３ではなく、液状溶鋼の密度である７０００ｋｇ／ｍ３〜７４００ｋｇ／ｍ３を適用する。より具体的な例で説明すると、固相の溶鋼密度である約７８００ｋｇ／ｍ３ではなく、液状溶鋼の密度である約７２００ｋｇ／ｍ３を適用する。
【００８９】
次いで、算出されたタンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量Ｑｔｄ−ｉｎを用いて、タンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）を算出する（ステップＳ４１２）。タンディッシュ内で発生する溶鋼の流れは、主流動及び渋滞領域を含む２次流動に分類され、これにより、タンディッシュ内の溶鋼の位置に応じて溶鋼の濃度は局部的に異なる。しかし、本発明では、ストランドの上下及び左右の位置に応じて発生する濃度の予測のために、このような局部的な流動を考慮せず、タンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度はある特定の値に代表されることを想定し、これをタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度と定義する。このとき、下記の数式６によりタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）を算出する。
【００９０】
【数６】
2017500206.tif 000014
【００９１】
Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）は、現時点のタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｗｔｄ（ｔ）は、前の時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さであり、Ｃｔｄ＿ａｖｅ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｑｔｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点でタンディッシュ内に流入する溶鋼の流入体積流量であり、Ｃｔｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュ内の後続の溶鋼の流入濃度（無次元の相対濃度）であり、Ｑｔｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュから排出される溶鋼の体積流量であり、Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、前の時点のタンディッシュから排出される溶鋼の濃度（無次元の相対濃度）であり、ρＬは、液状溶鋼の密度である。
【００９２】
ここで、タンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量Ｑｔｄ−ｉｎとしては、上述したように、数式５により算出された値を適用し、前の時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さＷｔｄ（ｔ）、現時点のタンディッシュ内の溶鋼の合計の重さＷｔｄ（ｔ＋△ｔ）のそれぞれは、タンディッシュに設けられたセンサーにより所定の時間間隔で且つリアルタイムで測定された値、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の体積流量Ｑｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）は、ストランドの一方の側に設けられたセンサーにより測定された鋳造速度とモールドの断面サイズの積の総和として算出され、ρＬは、液状溶鋼の密度であり、７０００ｋｇ／ｍ３〜７４００ｋｇ／ｍ３、より具体的に、約７２００ｋｇ／ｍ３を適用する。また、取鍋に収容された後続の溶鋼をタンディッシュに供給する際に、後続の溶鋼がタンディッシュ内に供給されて混合される前であるため、タンディッシュに流入する前の時点の後続の溶鋼の濃度Ｃｔｄ−ｉｎ（ｔ）は常に「１」である。なお、前の時点のタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ）の初期値と、タンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ）の初期値は、「０」に設定される。
【００９３】
このようにして設定された初期値により現時点のタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）が算出される。
【００９４】
次いで、現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）としては、数式６により算出された値が適用され、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）としては、後述する数式７により現時点で算出された値が適用される。
【００９５】
現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）が算出されると、これを用いて現時点のタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出する（ステップＳ４１３）。このとき、本発明では、下記の数式７を用いて、タンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出する。
【００９６】
【数７】
2017500206.tif 000015
【００９７】
Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ））は、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度であり、Ｃｔｄ＿ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）は、現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｃｔｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ）は、現時点でタンディッシュに流入する溶鋼の無次元の相対濃度である。現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）としては、上述したように、数式６により算出された値が適用され、現時点でタンディッシュに流入する後続の鋼種の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｉｎは、１である。また、ｆｔｄは、タンディッシュの内外挿係数であり、ストランドの中心部の無次元の相対濃度とストランドの表面部の無次元の相対濃度の算出のためにそれぞれ異なる内外挿係数を適用する。すなわち、ストランドの中心部の濃度の算出のために用いられる内外挿係数ｆｔｄ＿ｃｅｎｔｅｒは４±２であり、ストランドの表面部の濃度の算出のために用いられる内外挿係数ｆｔｄ＿ｓｕｒｆａｃｅは２．２±０．６である。
【００９８】
次いで、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を用いて、現時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）を算出し（ステップＳ４１４）、本発明では、数式８を用いて算出する。
【００９９】
【数８】
2017500206.tif 000016
【０１００】
Ｗｍｄ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の合計の重さであり、Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｑｍｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の流入体積流量であり、Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ）は、前の時点におけるモールド内の溶鋼の流入濃度（無次元の相対濃度）であり、Ｗｍｄ（ｔ＋△ｔ）は、現時点におけるモールド内の溶鋼の合計の重さであり、Ｑｍｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、モールドから排出される溶鋼の体積流量であり、Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ）は、前の時点でモールドから排出される鋼種（すなわち、ストランド）の無次元の相対濃度であり、ρＬは、液状溶鋼の密度であって、７０００ｋｇ／ｍ３〜７４００ｋｇ／ｍ３、より具体的には、例えば、約７２００ｋｇ／ｍ３である。
【０１０１】
ここで、現時点のモールド内の溶鋼の合計の重さＷｍｄ（ｔ＋△ｔ）と、前の時点におけるモールド内の溶鋼の合計の重さＷｍｄ（ｔ）は、モールドの長さ及び断面積と溶鋼密度を用いて算出する。すなわち、「モールド内の溶鋼の合計の重さＷｍｄ＝（モールドの合計の長さ−モールドの上部からメニスカスまでの長さ）×モールドの内部の断面積×液状溶鋼の密度」の式により算出可能である。ここで、モールドの内部の断面積は、ストランドの断面積に等しい。また、モールドから排出されるストランド（又は、鋼種）の流量は、ストランドの一方の側に配設されたセンサーにより測定された鋳造速度とモールドの内部の断面積の積の総和として算出可能である。モールドに流入する前の時点の後続の溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ）は、常にタンディッシュから排出される前の時点の後続の溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ）に等しい。また、前の時点のモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ）の初期値及びモールドから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ）の初期値は、「０」に設定される。
【０１０２】
設定された初期値により現時点のモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ）が算出される。
【０１０３】
次いで、現時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）としては、数式８により算出された値が適用され、現時点におけるモールドから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）としては、後述する数式９により現時点で算出された値が適用される。
【０１０４】
次いで、現時点でモールドから排出される鋼種（すなわち、ストランド）の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出する（ステップＳ４１５）。本発明では、下記の数式９により現時点でモールドから排出される鋼種（すなわち、ストランド）の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出する。
【０１０５】
【数９】
2017500206.tif 000017
【０１０６】
Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）は、現時点でモールドから排出される鋼種（すなわち、ストランド）の無次元の相対濃度であり、Ｃｍｄ＿ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）は、現時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度であり、Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ）は、現時点でモールドに流入する溶鋼の無次元の相対濃度である。ここで、現時点でモールドから排出される鋼種の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）は、すなわち、現時点でモールドから凝固されて排出又は引き出されるストランドの無次元の相対濃度であり、数式９を用いて算出しようとする値である。また、現時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｍｄ＿ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）としては、上述した数式８により算出された値が適用され、ｆｍｄは、内外挿係数であり、ストランドの中心部の無次元の相対濃度及び表面部の無次元の相対濃度の算出のためにそれぞれ異なる内外挿係数を適用する。すなわち、中心部の無次元の相対濃度の算出のために用いられる内外挿係数ｆｍｄ＿ｃｅｎｔｅｒは０．７±０．４であり、ストランドの表面部の無次元の相対濃度の算出のために用いられる内外挿係数ｆｍｄ＿ｓｕｒｆａｃｅは０．５±０．２である。また、現時点でモールドに流入する溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ）は、すなわち、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）であり、上述した数式７により算出された値を適用する。さらに、モールドから排出される溶鋼の場合、主として液状の溶鋼が主流をなすため、液状溶鋼の密度値である７０００ｋｇ／ｍ３〜７４００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは、約７２００ｋｇ／ｍ３が適用される。
【０１０７】
上述した方法を用いて異鋼種の操業中にストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度をリアルタイムで取得した後、リアルタイムで取得された中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向（又は、鋳造方向）における位置を算出する（ステップＳ４２０）。
【０１０８】
このために、まず、ストランドの長手方向（又は、鋳造方向）で、ストランドの表面部の無次元の相対濃度の取得が始まる位置と、中心部の無次元の相対濃度の取得が始まる位置を設定するステップが行われる。これは、上述したように、異鋼種の連続鋳造に際して、後続の取鍋の開孔時点後からストランドの表面部に前の鋼種と混合鋼種との間の混合部が現れるが、中心部の場合、後続の取鍋の開孔時点前のストランドから混合が発生するためである。すなわち、タンディッシュ及びモールドを経て発生した混合及び再混合の溶鋼の濃度がストランド内の未凝固の溶鋼層の中心部に拡散されるためである。このため、ストランドの中心部は、表面部に比べて前の時点から前の鋼種と後続の鋼種との間の混合が発生し、一般に、後続の取鍋の開孔信号の検出時点におけるストランドの位置から−４±４ｍの位置で中心部の混合が発生する。
【０１０９】
このため、濃度の取得が始まる位置、特に、中心部の濃度の取得が始まる位置を設定する必要がある。
【０１１０】
この理由から、本発明では、後続の取鍋の開孔信号が検出される時点におけるストランドの位置をストランドの表面の無次元の相対濃度の測定が始まる位置に設定する。また、後続の取鍋の開孔時点におけるストランドの位置から−４±４ｍの位置をストランドの中心部の無次元の相対濃度の取得が始まる位置に設定する。
【０１１１】
ストランドの表面部及び中心部のそれぞれの無次元の相対濃度の開始位置が設定されると、算出された現時点のストランドの中心部の無次元の相対濃度を有するストランドの位置及び算出された現時点のストランドの表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの位置を算出する（ステップＳ４２０）。
【０１１２】
まず、算出された表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの位置は、ストランドにおけるモールドの吐出体積流量Ｑｍｄ−ｏｕｔと液状溶鋼の密度の積をストランドの断面の面積Ａｍｄと溶鋼の固相密度ρｓの積で割った値であり、算出される長さ値が取得される。これを数式（以下、数式１０）で表わすと、下記の通りである。
【０１１３】
【数１０】
2017500206.tif 000018
【０１１４】
ここで、密度値として溶鋼の固相密度（７６００ｋｇ／ｍ３〜８０００ｋｇ／ｍ３）を適用することは、液状溶鋼の凝固による長手方向の収縮を考慮したためである。
【０１１５】
数式１０により算出された値は長さ値であり、ストランドのメニスカス位置を基準として、算出された長さ値に見合う分だけ移動した個所が、当該表面部の濃度を有するストランドの位置である。また、算出された中心部の濃度を有するストランドの位置は、上記と同じ時点で取得された表面部の濃度を有するストランドの位置から−４±４ｍの位置である。
【０１１６】
このように、本発明では、上述した方法を用いてストランドの中心部の無次元の相対濃度及び表面部の無次元の相対濃度をリアルタイムで取得し、取得された中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出する。また、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度が算出される時点から算出時間をカウントし、これをリアルタイムで基準時間と比較する（ステップＳ５００）。
【０１１７】
一方、連続鋳造操業においては、モールドから引き出されるストランドは、鋳造時間の経過につれて鋳造方向、すなわち、切断器が配設された方向に搬送される。このため、ストランドに発生した混合部は、操業時間の経過につれて次第に切断器に近付き、混合部が切断器の下方に位置する前に混合部の予測が終わらなければならない。換言すると、実際の混合部が切断器の下方に位置する前に、算出された中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達し、算出された表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達さなければならない。このため、本実施形態では、異鋼種の鋳造速度を考慮して基準算出時間を設定するが、基準時間は、中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の算出開始時点からカウントされて、混合部が切断器を通過せずに、切断器の前の所定の位置まで達する時間である。このとき、所定の位置は、切断器の位置、操業設備又は操業条件に応じて異なり、通常の異鋼種の操業時の鋳造速度で所定の位置までくるのにかかる時間は推定可能である。このような基準時間は鋳造速度により取得され、上述したように、操業設備又は操業条件に応じて異なる。
【０１１８】
ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を取得しながら、取得時間をリアルタイムでカウントし、これをリアルタイムで基準時間と比較して（ステップＳ５００）、取得時間が基準時間以内（ｙｅｓ）であれば、取得された中心部の無次元の相対濃度と第１の基準濃度を比較し、取得された表面部の無次元の相対濃度と第２の基準濃度を比較する（ステップＳ６００）。
【０１１９】
このとき、中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達したストランドの長手方向の位置を混合部の開始位置とし、表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達したストランドの長手方向の位置を混合部の終了位置として、混合部の開始個所から終了個所までを混合部の位置と予測する（ステップＳ７００）。すなわち、中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達すると、中心部の無次元の相対濃度の取得を繰り返し行うか、或いは、終えて、中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達したストランドの位置を混合部の開始位置、すなわち、第１の切断位置に設定する。また、表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達すると、表面部の無次元の相対濃度の取得を繰り返し行うか、或いは、終えて、表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達したストランドの位置を混合部の終了位置、すなわち、第２の切断位置に設定する。次いで、切断器は、第１の切断位置及び第２の切断位置のそれぞれを切断して、ストランドから予測された混合部を切断する（ステップＳ１１００）。
【０１２０】
逆に、中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達していないか、或いは、表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達しなければ、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度の取得（Ｓ４１０）し、且つ、当該無次元の相対濃度の位置算出ステップ（Ｓ４２０）を繰り返し行う。また、例えば、中心部の無次元の相対濃度は第１の基準濃度に達したものの、表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達しなかった場合、中心部の無次元の相対濃度の取得は繰り返し行うか、或いは、終えて、表面部の無次元の相対濃度の取得及び位置算出過程を再び行う。逆に、表面部の無次元の相対濃度は第２の基準濃度に達したものの、中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達しなかった場合、表面部の無次元の相対濃度の取得は繰り返し行うか、或いは、終えて、中心部の無次元の相対濃度の取得及び位置算出過程を再び行う。
【０１２１】
他の場合の例を挙げると、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を取得しながら、取得時間をリアルタイムでカウントし、これをリアルタイムで基準時間と比較して（ステップＳ５００）、取得時間が基準時間を超える（ＮＯ）と、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の濃度の取得を終える（ステップＳ８００）。また、現在操業中の前の鋼種と後続の鋼種との間の組み合わせが予め設定された混合部の切断長さのテーブルに含まれている種類であるか否かを判断する（ステップＳ９００）。
【０１２２】
例えば、現在操業中の異鋼種の組み合わせが予め設定された混合部の切断長さのテーブルに含まれている種類である場合、混合部の切断長さのテーブルにある切断長さにストランドを切断する（ステップＳ１２００）。このとき、ストランドのメニスカス位置を基準として当該切断長さに切断する。しかし、現在操業中の異鋼種の組み合わせが予め設定された混合部の切断長さのテーブルにない種類である場合、ストランドのメニスカス位置を基準として最大の切断長さに切断する（ステップＳ１３００）。
【０１２３】
図１３及び図１４を参照すると、本発明の一実施形態による方法により算出された混合部の位置又は切断位置と、ストランドの成分を自ら測定して検出した混合部の位置又は切断位置とが一致することが分かる。また、図１４に示すように、中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達し、表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達すると、表面部の無次元の相対濃度の取得及び位置の算出を自動的に終える。
【０１２４】
以上では、ストランドの高さ方向における中心部及び表面部の無次元の濃度を取得して混合部を予測する方法について説明した。しかし、無次元の濃度の取得位置が中心部及び表面部の無次元の濃度に限定されず、ストランドの高さ方向における複数の位置又はストランドのそれぞれ異なる高さの位置から無次元の濃度を取得して混合部を予測してもよい。
【０１２５】
以下では、図１〜図７、及び図１２を参照して、本発明の一実施形態による異鋼種の連続鋳造方法について順次に説明する。このとき、相対的に先に鋳造操業が行われている鋼種を前の鋼種と称し、後続して鋳造操業が始まる鋼種を後続の鋼種と称する。また、上述した内容と重複する内容についての説明は省略するか、或いは、簡略化する。
【０１２６】
まず、前の鋼種の操業末期時点で鋳速を低め、タンディッシュの前の鋼種の残湯量が所定の量以下であるとき、プログラマブルロジックシステム（ＰＬＣ）では、後続の取鍋の開孔の仮想信号を送出する（ステップＳ２００）。次いで、後続の取鍋の仮想の開孔信号が送出された時点からミリ秒（ｍｓ）単位、例えば、２００ｍｓの単位でタンディッシュの重さを測定する（ステップＳ２２０）。次いで、ミリ秒（ｍｓ）の単位で検出されたタンディッシュの重さを秒単位、例えば、１秒又は２秒単位の所定の間隔でタンディッシュの重さの平均値を算出し（ステップＳ２３０）、算出された平均的なタンディッシュの重さをリアルタイムで分析して、上昇し続けるか否かを判断する（ステップＳ２４０）。すなわち、Ｗｔｄ（ｔ）−Ｗｔｄ（ｔ−△ｔ）と、Ｗｔｄ（ｔ）−Ｗｔｄ（ｔ−２＊△ｔ）が両方とも「０」よりも大きいか又はそれに等しいとき、ｔ−２＊△ｔを後続の取鍋の開孔時点と判断して、後続の取鍋の開孔信号を検出する（ステップＳ２００）。
【０１２７】
また、後続の取鍋の開孔の仮想信号を送出（ステップＳ２１０）した後に、ストランド混合部の予測のためのデータを連続鋳造設備の制御部に保存する（ステップＳ１００）。すなわち、タンディッシュの溶鋼の残湯量、鋳造速度、現在操業中の鋼種の溶鋼（以下、前の鋼種）の成分の濃度と、タンディッシュに後続して供給される鋼種の溶鋼（以下、後続の鋼種）の成分の濃度を受信して保存する。このとき、ｔ−４＊△ｔの時点からタンディッシュの残湯量及び鋳造速度を保存して、リアルタイムで混合部を予測可能にする。また、複数のストランドが発生する連続鋳造設備の場合、各ストランドに対する稼動有無を把握し、各ストランドにおける鋳造速度を保存する。
【０１２８】
次いで、上記で保存された前の鋼種の各成分の濃度及び後続の鋼種の各成分の濃度データを用いて、モールドから凝固されて引き出されるストランドの異鋼種の混合部の予測のための第１の基準濃度及び第２の基準濃度を設定する（ステップＳ３００）。より具体的には、前の鋼種の各成分に対する上限の無次元の濃度値のうち、最下限の無次元の濃度値を第１の基準濃度に設定する。また、後続の鋼種の各成分に対する下限の無次元の濃度値のうち、最上限の無次元の濃度値を第２の基準濃度に設定する。各成分の濃度に対する無次元の濃度の算出に際して、前の鋼種の下限の無次元の濃度が前の鋼種の上限の無次元の濃度に比べて大きい場合、前の鋼種の下限の無次元の濃度値は前の鋼種の上限の無次元の濃度値に、前の鋼種の上限の無次元の濃度値は前の鋼種の下限の無次元の濃度値に置換する。さらに、後続の鋼種の下限の無次元の濃度が後続の鋼種の上限の無次元の濃度に比べて大きい場合、上記の方法と同様にして、後続の鋼種の下限の無次元の濃度値を後続の鋼種の上限の無次元の濃度値に、後続の鋼種の上限の無次元の濃度値を後続の鋼種の下限の無次元の濃度値に置換する。これは、前の鋼種の成分の濃度が後続の鋼種の成分の濃度に比べて高い場合に適用される。
【０１２９】
このような第１の基準濃度及び第２の基準濃度は、混合部を予測するための基準値であり、前の鋼種及び後続の鋼種の種類及び組み合わせに応じて異なる。
【０１３０】
混合部の予測のための第１の基準濃度及び第２の基準濃度が設定されると、後続の取鍋の開孔信号が検出された時点、すなわち、ｔ−２＊△ｔの時点からストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度をリアルタイムで計算し、後続の取鍋の開孔信号が検出された時点ｔ−２＊△ｔから、無次元の相対濃度の算出時間をカウントする（ステップＳ４１０）。また、後続の取鍋の開孔信号が送出される時点におけるストランドの位置をストランドの表面部の無次元の相対濃度の測定が始まる位置に設定する。さらに、後続の取鍋の開孔時点におけるストランドの位置から−４±４ｍの位置をストランドの中心部の無次元の相対濃度の取得が始まる位置に設定する。
【０１３１】
中心部及び表面部の無次元の相対濃度を取得する方法は、上述したように、まず、数式５を用いてタンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量Ｑｔｄ−ｉｎを算出するステップ（Ｓ４１１）と、算出されたタンディッシュ内の後続の溶鋼の流入体積流量Ｑｔｄ−ｉｎを数式６に適用して現時点におけるタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃａｖｅ（ｔ＋△ｔ）を算出するステップ（Ｓ４１２）と、現時点で算出されたタンディッシュ内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃａｖｅを数式７に適用して現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出するステップ（Ｓ４１３）と、現時点で算出されたタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を数式８に適用して現時点におけるモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）を算出するステップ（Ｓ４１４）と、現時点で算出されたタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）及び現時点で算出されたモールド内の溶鋼の平均的な無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ａｖｅ（ｔ＋△ｔ）を数式９に適用して現時点でモールドから排出されるストランドの無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出するステップ（Ｓ４１５）と、を含む。このとき、数式８における現時点でモールドに流入する溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ）は、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）であるため、数式７により算出された、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を数式８のモールドに流入する溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｉｎ（ｔ＋△ｔ）に適用する。
【０１３２】
上述した濃度の算出方法において、現時点のタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出する数式７と、現時点でモールドから排出される鋼種の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出する数式９のそれぞれにおける内外挿係数ｆに表面部の算出のための内外挿係数数値を適用することにより、ストランドの表面部の無次元の相対濃度を算出する。すなわち、タンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出するために数式７における内外挿係数ｆに２．２±０．６を適用し、モールドから排出される鋼種の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出するために数式９における内外挿係数ｆに０．５±０．２を適用すると、ストランドの表面部の無次元の相対濃度が取得される。同様に、ストランドの中心部の無次元の相対濃度を取得するために、現時点でタンディッシュから排出される溶鋼の無次元の相対濃度Ｃｔｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出するための数式７における内外挿係数ｆに４±２を適用し、現時点でモールドから排出される鋼種の無次元の相対濃度Ｃｍｄ−ｏｕｔ（ｔ＋△ｔ）を算出するために数式９における内外挿係数ｆに０．７±０．４を適用すると、ストランドの中心部の無次元の相対濃度が取得される。
【０１３３】
このように、リアルタイムでストランドと、中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度が取得されると、算出された中心部の無次元の相対濃度及び表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出する（ステップＳ４２０）。算出された表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの位置は、数式１０に示すように、ストランドにおけるモールドの吐出体積流量Ｑｍｄ−ｏｕｔと液状溶鋼の密度の積をストランドの断面の面積Ａｍｄと溶鋼の固相密度ρｓの積で割って算出する。ここで、密度値として溶鋼の固相密度である７６００ｋｇ／ｍ３〜８０００ｋｇ／ｍ３、より好ましくは、約７８００ｋｇ／ｍ３を適用する。なお、取得された中心部の無次元の相対濃度を有するストランドの位置は、上記と同じ時点で算出された表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの位置から−４±４ｍの位置である。
【０１３４】
上述した方法を用いてストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度をリアルタイムで取得し、取得された中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置を算出する間に、濃度の算出時間を基準時間とリアルタイムで比較する（ステップＳ５００）。算出時間が基準時間以内（ｙｅｓ）であれば、算出されたストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度を第１及び第２の基準濃度と比較する（ステップＳ６００）。
【０１３５】
リアルタイムで取得された中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達し、表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達すると、濃度の算出を終え、混合部を予測して設定する（ステップＳ７００）。すなわち、リアルタイムで取得された中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達すると、中心部の無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置の算出を終え、第１の基準濃度に達した中心部の無次元の相対濃度のストランドの位置を混合部の開始位置に設定する。また、リアルタイムで取得された表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達すると、表面部の無次元の相対濃度を有するストランドの長手方向の位置の算出を終え、第２の基準濃度に達した表面部の無次元の相対濃度のストランドの位置を混合部の終了位置に設定する。ここで、取得された中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度値を有するストランドの個所と、取得された表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度値を有するストランドの個所までの領域を混合部と予測する。次いで、切断器は、混合部の開始個所及び終了個所のそれぞれを自動的に切断することにより、ストランドから異鋼種の混合部が切断される（ステップＳ１１００）。
【０１３６】
一方、中心部の無次元の相対濃度が第１の基準濃度に達していないか、或いは、表面部の無次元の相対濃度が第２の基準濃度に達していなければ、ストランドの中心部及び表面部の無次元の相対濃度の取得（Ｓ４１０）及び当該無次元の相対濃度の位置の算出ステップ（Ｓ４２０）を繰り返し行う。
【０１３７】
濃度の取得及び位置の算出時間が基準時間を超えると（ＮＯ）、ストランドの中心部及び表面部の濃度の取得及び位置の算出を終える（ステップＳ８００）。また、現在操業中の前の鋼種と後続の鋼種との間の組み合わせが予め設定された混合部の切断長さのテーブルにある組み合わせであるか否かを判断する（ステップＳ９００）。例えば、現在操業中の異鋼種の組み合わせが予め設定された混合部の切断長さのテーブルにある組み合わせである場合、混合部の切断長さのテーブルにある切断長さにストランドを切断する（ステップＳ１２００）。このとき、ストランドのメニスカス位置を基準として当該切断長さに切断する。しかし、現在操業中の異鋼種の組み合わせが予め設定された混合部の切断長さのテーブルにない種類である場合、ストランドのメニスカス位置を基準として所定の切断長さ、例えば、最大の長さに切断する（ステップＳ１３００）。所定の長さに切断した後、混合部の前の鋳片及び後続の鋳片を理想的な鋼材に設定して成分分析器を用いて成分の検証を行う。
【０１３８】
図１５は、本発明の一実施形態による混合部の予測方法を用いて１年間の混合部の長さを分析したグラフである。
【０１３９】
図１５を参照すると、混合部の長さがリアルタイムの操業方法及び鋼種の濃度に応じて０ｍ〜２３ｍと様々であることが分かる。すなわち、本発明では、従来のように、異鋼種の操業時ごとに操業条件を問わずに所定の長さに切断せず、異鋼種の操業時ごとに混合部の長さ及び位置を算出することにより、混合部を予測して切断し、その正確度を向上させた。より具体的には、ストランドの中心部及び表面部のそれぞれの無次元の相対濃度をリアルタイムで取得し、これを用いて混合部の長さ及び位置を導き出した。このため、混合部の過剰な切断による収益性の低下を防ぐことができ、混合部の過少な切断により不良の製品が顧客に出荷されるという問題を防ぐことができる。
【０１４０】
以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明による異鋼種の連続鋳造方法によれば、前の鋼種と後続の鋼種とが混合されて製造されたストランドの混合部を予測して自動的に切断することができる。このため、混合部の位置及び長さの予測の正確性が向上することにより、混合部の過剰な切断による収益性の低下を防止し、混合部の過少な切断による不良の製品の問題を防止し、異鋼種の連続鋳造操業において高品質の鋳片を製造する生産性を向上させるという効果があり、連続鋳造設備に適用できる。
【符号の説明】
【０１４２】
１００    取鍋
１１０、１２０    （第１、第２の）取鍋
２００    タンディッシュ
３００    モールド
４００    ノズル
５００    ローラー
６００    セグメント
７００    鋳片
８００    切断器
Ｓ    ストランド
【図１】
2017500206.tif 000025
【図２】
2017500206.tif 000026
【図３】
2017500206.tif 000027
【図４】
2017500206.tif 000028
【図５】
2017500206.tif 000029
【図６】
2017500206.tif 000030
【図７】
2017500206.tif 000031
【図８】
2017500206.tif 000032
【図９】
2017500206.tif 000033
【図１０】
2017500206.tif 000034
【図１１】
2017500206.tif 000035
【図１２】
2017500206.tif 000036
【図１３】
2017500206.tif 000037
【図１４】
2017500206.tif 000038
【図１５】
2017500206.tif 000039
【国際調査報告】
2017500206.tif 000040
2017500206.tif 000041
2017500206.tif 000042
2017500206.tif 000043