(57)【要約】【課題】  連続鋳造機に設置された電磁場発生装置の電磁コイルの異常を、電磁コイルの絶縁低下や相間短絡に到る前に、診断することのできる異常診断方法を提供する。【解決手段】  本発明の電磁場発生装置の異常診断方法は、連続鋳造機に設置された電磁場発生装置１０の電磁コイルから所定の強度の電磁場を印加して溶鋼７を連続鋳造しているときに前記電磁コイルへ供給される電力を測定し、測定された供給電力の時系列変化に基づいて電磁コイルの異常を診断する。【選択図】            図１
2009039775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造機に設置された電磁場発生装置の電磁コイルから所定の強度の電磁場を印加して溶鋼を連続鋳造しているときに前記電磁コイルへ供給される電力を測定し、測定された供給電力の時系列変化に基づいて電磁コイルの異常を診断することを特徴とする、電磁場発生装置の異常診断方法。
【請求項２】
前記電磁コイルに供給される電力が電流値を一定とする直流電源であって、供給する直流電源の電圧が正常時に比較して１０％以上低下したときに電磁コイルに異常が発生したと診断することを特徴とする、請求項１に記載の電磁場発生装置の異常診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造用鋳型の背面や連続鋳造機の二次冷却帯に配置され、鋳片の未凝固部である溶鋼に電磁場を印加するための電磁場発生装置における異常を診断する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造においては、鋳型内に注入された溶鋼に含まれている非金属介在物やガス気泡を積極的に鋳型内の溶鋼表面に浮上させて除去し、これらの少ない清浄性に優れた鋳片を得るために、鋳型内の溶鋼に移動磁場を働かせて攪拌する交流型の電磁場発生装置や、鋳型内の溶鋼に静磁場を働かせて溶鋼流速を減速する直流型の電磁場発生装置が広く用いられている。また、移動磁場を働かせることによってデンドライト凝固組織が溶断されて凝固組織が微細化され、それに伴って鋳片の中心偏析が改善することから、二次冷却帯に移動磁場発生用の交流型の電磁場発生装置を設置することも行われている。尚、交流型の電磁場発生装置は、その機能から電磁攪拌装置とも呼ばれている。
【０００３】
この電磁場発生装置は、移動磁場発生用の交流型であれ、また静磁場発生用の直流型であれ、鉄心（「ヨーク」ともいう）と、この鉄心を巻回するコイルとで形成される電磁コイルによって構成されている。コイルは、大電流を流す必要があることから、その内部を冷却水が流れる水冷銅管によって形成されており（例えば特許文献１参照）、そして、コイルには、一般的に、電力供給用のブスバー及び給水用配管との接続用のコイル口出し部が設けられている。
【０００４】
このようにして構成される電磁場発生装置には、鋳造中、大電流が流し続けられるという、電気的にはかなり過酷な使用環境である上に、通電による電磁コイルの振動によって前記コイル口出し部に応力が集中し、コイル口出し部更にはその周辺部の銅管に亀裂破損などが発生しやすく、その結果、水漏れなどによる水冷銅管の絶縁消滅或いは相間短絡などの設備異常が発生し、これらの設備異常が発生するたびに電磁コイルの交換を余儀なくされていた。
【０００５】
このような状況下、特許文献２には、コイル口出し部及びその周辺の亀裂・損傷を防止するために、コイル口出し部の少なくとも一部を可撓性導体で構成した電磁コイルが開示されているが、電磁コイルの損傷はコイル口出し部に限るものではなく、特許文献２によって設備異常の発生は減少したとはいうものの、未だ設備異常はなくならず、設備異常発生のたびに電磁コイルの交換を余儀なくされている。
【特許文献１】特開２００６−１１０５９８号公報
【特許文献２】特開２００５−２５４２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、電磁場発生装置の設置された連続鋳造機では、電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡によって突発的な電磁コイルの交換を余儀なくされており、それによる連続鋳造機の稼働率の低下をもたらしていた。
【０００７】
電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡に到る前に異常を検知判定できれば、電磁コイルが復旧不可能な相間短絡に到る前に交換でき、電磁コイルの再使用が可能となる。また、計画的に交換することが可能となるので、他の修理に合わせて電磁場発生装置の交換を予定することができ、この場合には、連続鋳造機の稼働率の低下を最小限にすることもできる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、連続鋳造機に設置された電磁場発生装置の電磁コイルの異常を、電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡に到る前に、診断することのできる異常診断方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決するべく鋭意検討を重ねた。その結果、以下の知見が得られた。
【００１０】
即ち、電磁場発生装置の電磁コイルには、所望の電磁場を印加するために所定量の電力が供給される。例えば、直流型の電磁場発生装置では供給する電源の電流値を、印加すべき電磁場強度に応じて設定している。所定の電流値を供給して静磁場を発生させる場合、電磁コイルを通る回路によって生ずる電圧は、電磁コイルの水冷銅管の抵抗と電気室の電源装置から電磁場発生装置までの電気配線の抵抗との総和に電流を乗算したものとなる。従って、水冷銅管の絶縁テープなどが劣化して漏れ電流などが発生し始めると、電磁コイルの水冷銅管の抵抗が低下し、電磁コイルを通る回路で発生する電圧が低下する。
【００１１】
つまり、電気室において、所望する強度の電磁場を得るべく電磁場発生装置に供給した電力値を測定し、測定した電力値の時系列変化を監視することにより、電磁コイルの劣化を診断することができるとの知見が得られた。
【００１２】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、第１の発明に係る電磁場発生装置の異常診断方法は、連続鋳造機に設置された電磁場発生装置の電磁コイルから所定の強度の電磁場を印加して溶鋼を連続鋳造しているときに前記電磁コイルへ供給される電力を測定し、測定された供給電力の時系列変化に基づいて電磁コイルの異常を診断することを特徴とするものである。
【００１３】
第２の発明に係る電磁場発生装置の異常診断方法は、第１の発明において、前記電磁コイルに供給される電力が電流値を一定とする直流電源であって、供給する直流電源の電圧が正常時に比較して１０％以上低下したときに電磁コイルに異常が発生したと診断することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、連続鋳造機に設置した電磁場発生装置の異常、つまり電磁場発生装置の電磁コイルを構成する水冷銅管の絶縁テープが劣化する或いは水冷銅管に亀裂が生じて冷却水が滲み出るなどによって漏れ電流が発生するなどの異常を、電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡に到る前に診断することができるので、計画的な電磁場発生装置の交換が可能となり、突発的な交換を回避することができ、それにより、連続鋳造機の稼働率の低下を最小限にすることができる。また、電磁コイルが復旧不可能な相間短絡に到る前に交換できるので、電磁コイルの再使用が可能となる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１６】
本発明では、連続鋳造機の鋳型や二次冷却帯に設置された電磁場発生装置の電磁コイルから所定の強度の電磁場を鋳型内の溶鋼や二次冷却帯の鋳片内の未凝固相に印加して鋼を連続鋳造しているときに、前記電磁コイルへ供給される電力を測定し、測定された供給電力の時系列変化を監視し、コイル劣化に伴う電磁コイルの抵抗の低下に伴って生ずる供給電力の変化から、電磁コイルの異常を診断する。
【００１７】
連続鋳造機で使用される電磁場発生装置としては、鋳型内の溶鋼や鋳片の未凝固相を攪拌するための移動磁場を印加する交流型の電磁場発生装置、及び溶鋼の流れを制動するための静磁場を印加する直流型の電磁場発生装置が使用されているが、交流型電磁場発生装置であってもまた直流型電磁場発生装置であっても本発明を適用することができる。
【００１８】
以下、スラブ連続鋳造機の鋳型長辺の背面に設置された直流型電磁場発生装置を例として、添付図面を参照して説明する。図１は、直流型電磁場発生装置が配置されたスラブ連続鋳造機鋳型部の側面断面の概略図である。
【００１９】
図１において、スラブ連続鋳造機の鋳型１は、相対する一対の鋳型長辺銅板２と、この鋳型長辺銅板２に挟持された、相対する一対の鋳型短辺銅板（図示せず）と、から構成されており、鋳型長辺銅板２の背面部には、鉛直方向に開削された複数のスリット３が所定間隔で刻まれている。鋳型長辺銅板２の背面には、スリット３を覆うようにしてバックプレート４が、鋳型長辺銅板２に埋め込まれるボルト（図示せず）によって取り付けられており、スリット３が鋳型長辺銅板２を冷却するための冷却水の流路となっている。また、鋳型長辺銅板２の背面上端部及び背面下端部には、鋳型長辺銅板２の幅と同等長さを有する長辺水箱５及び長辺水箱５Ａが鋳型長辺銅板２の幅方向全体にわたってそれぞれ設置されており、長辺水箱５Ａに接続する給水配管（図示せず）から長辺水箱５Ａに供給された冷却水は、長辺水箱５Ａによって各スリット３に分配され、各スリット３を通って鋳型長辺銅板２を冷却した後、長辺水箱５に集められ、長辺水箱５に接続する排水配管（図示せず）から流出するように構成されている。鋳型短辺銅板も同様な構造になっている。
【００２０】
バックプレート４の背面には、鋳型長辺銅板２を挟んで２つの電磁場発生装置１０が対向して設置されている。電磁場発生装置１０の外殻は、内部に水が侵入しないようにシールされた金属製のケースであり、その内部に鉄心と水冷銅管製のコイルとからなる電磁コイル（図示せず）が設置されている。電磁場発生装置１０は、鋳型長辺銅板２の幅方向全体を覆っており、鋳造される鋳片９の全幅に電磁場が印加されるようになっている。電磁場発生装置１０は電源装置１１と結線され、また、電源装置１１は、電磁場の強度や印加時期などを制御するための制御装置１２と接続されている。この場合、電磁場発生装置１０により印加される電磁場は静磁場であり、対向する一方の電磁場発生装置１０から他方の電磁場発生装置１０に向かって静磁場が印加されるように、２つの電磁場発生装置１０，１０と電源装置１１とが結線されている。図示はしないが、水冷銅管製のコイルに流す冷却水の配管も設置されている。通常、電源装置１１及び制御装置１２は、連続鋳造機から離れた電気室に配置される。
【００２１】
尚、図１では、電磁場発生装置１０を浸漬ノズル６の吐出孔６Ａよりも鋳造方向下方の位置に設置しているが、吐出孔６Ａと同等の位置であっても、また、吐出孔６Ａよりも上方であっても構わない。また更に、電磁場発生装置１０を上下２段に設置しても構わない。目的に応じて、電磁場発生装置１０を配置すればよい。
【００２２】
鋳型１に、このような構成の電磁場発生装置１０を備えたスラブ連続鋳造機において、以下のようにして本発明を実施する。
【００２３】
鋳型１の上方に設置されるタンディッシュ（図示せず）から、タンディッシュの底部に設置した浸漬ノズル６を介して溶鋼７を鋳型１に注入する。溶鋼７は、鋳型１により冷却されて凝固シェル８を形成する。そして、凝固シェル８を外殻とし、内部を未凝固の溶鋼７とする鋳片９を鋳型１の下方に連続的に引抜き、溶鋼７の連続鋳造を実施する。その際、電磁場発生装置１０から鋳型１を透過する静磁場を鋳造条件に応じて印加する。具体的には、例えば鋳片９の幅及び鋳造速度に応じて一定の磁場強度が印加されるように、制御装置１２によって制御する。
【００２４】
静磁場の場合には、電磁場発生装置１０の電磁コイルに一定値の直流電流を流すと一定強度の静磁場が得られるので、電源装置１１からは鋳造条件に応じて一定値の直流電流が電磁場発生装置１０の電磁コイルに供給される。鋳造条件に応じた一定値の直流電流が供給されているときに、電磁場発生装置１０の回路で発生する電圧を電源装置１１で測定する。電源装置１１で測定される電圧は、電磁場発生装置１０の電磁コイルを構成する水冷銅管の抵抗と電源装置１１から電磁コイルまでの電気配線の抵抗との総和に、供給する電流を乗算したものとなり、従って、水冷銅管の絶縁テープなどが劣化し、漏れ電流などが発生し始めると電磁コイルを構成する水冷銅管の抵抗が低下し、発生する電圧が低下する。つまり、電磁場発生装置１０の電磁コイルに供給する電力が低下する。電源装置１１から電磁コイルまでの電気配線の抵抗は一定であり、抵抗の変化は電磁コイルに原因すると考えられるからである。
【００２５】
測定された電圧を記録計（図示せず）などに記憶させ、電圧の時系列変化を監視する。当然ながら、同一印加条件のときに測定した電圧で比較する。そして、測定される電圧が低下してきたならば、電磁コイルの劣化が進行しつつあると診断する。電磁コイルの劣化が進行することを放置すると、電磁コイルは相間短絡に到り、再使用不可能となるので、劣化が或る程度進行した時点で、電磁場発生装置１０を交換する。連続鋳造設備では、転炉工場の炉修に合わせるなどして定期修理が設けられるので、電磁場発生装置１０の交換をこれら定期修理に合わせて実施する。
【００２６】
電磁場発生装置１０の交換の目安は、整備済の電磁場発生装置１０を鋳型長辺銅板２に配置した時点の電圧を基準として、そこから１０％以上電圧値が低下している場合とすればよい。つまり、基準の電圧値に対して１０％以上低下した場合には異常と判定し、１０％以上低下した時点から最短の定期修理に、電磁場発生装置１０を交換するようにすればよい。
【００２７】
上記説明は、電磁場発生装置１０が静磁場を印加する直流型電磁場発生装置の例であるが、リニア型移動磁場を印加する交流型電磁場発生装置であっても基本的には直流型電磁場発生装置と同一であり、供給する電源の電力値の時系列変化から電磁コイルの劣化を診断する。但し、リニア型移動磁場の場合には、電磁力は磁束密度の二乗と周波数とを乗算した値に比例（Ｆ＝２τσｆＢ2 ［Ｆ：電磁力、τ：電磁コイルのポールピッチ、σは溶鋼の電気伝導度、ｆ：周波数、Ｂ：磁束密度］）することから周波数も管理しなければならず、しかも、電圧が周期的に変化するので、直流型電磁場発生装置のように電圧値のみを監視するわけにはいかず、従って、サイクロコンバーターから電磁コイルに印加される三相交流電源を直流に変換し、変換した直流電流の電圧を監視するなどとすることが好ましい。
【００２８】
以上説明したように、本発明によれば、連続鋳造機に設置した電磁場発生装置１０の異常を、電磁コイルの絶縁消滅や相間短絡に到る前に診断することができるので、計画的な電磁場発生装置１０の交換が可能となり、突発的な交換を回避することができ、それにより、連続鋳造機の稼働率の低下を最小限にすることができる。また、電磁コイルが復旧不可能な相間短絡に到る前に交換できるので、電磁コイルの再使用が可能となる
【実施例１】
【００２９】
前述した図１に示すような、鋳型長辺銅板の背面に設置された静磁場発生用の直流型電磁場発生装置に、本発明を適用した例を説明する。整備済の直流型電磁場発生装置を配置した鋳型を連続鋳造機に設置し、それ以降、鋳造の毎に電磁場発生装置の回路で発生する電圧を測定した。尚、鋳型を挟んで対向する２つの電磁場発生装置は直流電源と直列に結線された構造である。
【００３０】
図２に、印加電流が１０００アンペア以上の印加条件下で測定した電磁場発生装置の回路の抵抗値（電圧／電流）の時系列変化を示す。図２の横軸は整備済の直流型電磁場発生装置を配置した日からの経過日数であり、図２では１日の電圧測定値の平均値を１点で表示している。図２に示すように、配置当初は０．３３オーム程度であった抵抗値が、１０日目以降から徐々に低下し始め、１８日目頃には０．３オーム程度まで低下し、２０日目には基準値（０．３３オーム）よりも１０％以上低い０．２７オームまで低下した。
【００３１】
そこで、最短の修理日である２６日目に鋳型とともに一括交換することとした。２０日目以降も抵抗値は下がり続けたが、２６日目の交換日まで所定強度の静磁場を印加することができ、また、電磁コイルは復旧不可能な相間短絡に到らず、再使用が可能であった。取り外し後の点検の結果、抵抗値が低下した理由は、一方の電磁場発生装置内部での水漏れが原因であることが分った。他方の電磁場発生装置は正常であった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】直流型電磁場発生装置が配置されたスラブ連続鋳造機鋳型部の側面断面の概略図である。
【図２】電磁場発生装置の回路の抵抗値の時系列変化を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  鋳型
２  鋳型長辺銅板
３  スリット
４  バックプレート
５  長辺水箱
６  浸漬ノズル
７  溶鋼
８  凝固シェル
９  鋳片
１０  電磁場発生装置
１１  電源装置
１２  制御装置
【図１】
2009039775.tif 000003
【図２】
2009039775.tif 000004