JP5906992B2 - Method for estimating solidification state of slab and continuous casting method - Google Patents
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Description
本発明は、連続鋳造の最終凝固予測方法、鋳片の凝固状態推定方法及び連続鋳造方法に関し、特に、連鋳機の機内において、鋳片の最終凝固位置、及び最終凝固形状を精度良く推定することを可能とする技術に関する。 The present invention relates to a method for predicting final solidification of continuous casting, a method for estimating a solidification state of a slab, and a continuous casting method, and in particular, accurately estimates the final solidification position and final solidification shape of a slab in a continuous casting machine. It relates to technology that makes it possible.
連続鋳造プロセスにおいて、最終凝固形状は鋳片内部の成分偏析などの品質異常と相関が強いと考えられ、例えば凝固形状の凹凸が大きいほど成分偏析が大きいとされている。そのため、品質異常防止及び、品質管理のため、凝固形状の常時把握し、更にその凝固形状に基づき制御する技術が求められている。
上記に対応するため、連続鋳造における鋳片の凝固状態のオンライン推定計算は、従来から様々な方法が提案されている。例えば特許文献1には次の計算方法が記載されている。すなわち、連続鋳造中のストランド内に所定長さの鋳込みが進行する毎に鋳込み方向(鋳片長手方向)に垂直な計算面(断面)を発生させる。そして、発生させた各計算面が、鋳込み方向に連続して設定された複数のゾーンをそれぞれ通過し、更に次のゾーン入側境界に到達した時点で、計算面が直前に通過したゾーンの平均冷却条件を基に該計算面内の2次元凝固計算を行う。更に、計算面内の温度分布を、次のゾーン以降で行う凝固計算の初期値として与え、順次計算面内の凝固計算を行って、最終ゾーン入側境界での計算面内の温度分布を求める。
In the continuous casting process, the final solidified shape is considered to have a strong correlation with quality abnormalities such as component segregation inside the slab. For example, the larger the unevenness of the solidified shape, the larger the component segregation. Therefore, there is a demand for a technique for constantly grasping the solidified shape and controlling based on the solidified shape for preventing quality abnormality and quality control.
In order to deal with the above, various methods have been proposed for online estimation calculation of the solidification state of a slab in continuous casting. For example, Patent Document 1 describes the following calculation method. That is, a calculation surface (cross section) perpendicular to the casting direction (the slab longitudinal direction) is generated each time casting of a predetermined length proceeds in the strand during continuous casting. Then, each generated calculation surface passes through a plurality of zones set continuously in the casting direction, and when the next zone entry boundary is reached, the average of the zones that the calculation surface has passed immediately before Based on the cooling conditions, two-dimensional solidification calculation within the calculation surface is performed. Furthermore, the temperature distribution in the calculation plane is given as the initial value of the solidification calculation performed in the next zone and thereafter, and the solidification calculation in the calculation plane is sequentially performed to obtain the temperature distribution in the calculation plane at the final zone entry side boundary. .
また特許文献2には、連続鋳造における凝固状態をシミュレートする演算手段において、少なくとも1点の鋳片表面温度を測定する手段を用いて、表面温度の計算値とその測定温度とが一致するように熱流束分布を修正する演算手段を有する凝固計算方法が開示されている。上記の凝固状態をシミュレートする演算手段などにおいては、鋳造中の鋳片の表面温度及び表面温度分布は、重要な計算用データであり、鋳片の温度分布を連続的に測定することが望まれている。
一般に温度を計測する手法としては、熱電対などの接触式と放射温度計などの非接触式の2通りの方法がある。このうち接触式は、鋳片のように対象が移動する場合には現実的ではないため、鋳片表面を連続的に測定するためには放射温度計の方法をとる方法が考えられる。
Further, in Patent Document 2, the calculation means for simulating the solidified state in continuous casting uses a means for measuring the surface temperature of at least one slab so that the calculated value of the surface temperature matches the measured temperature. Discloses a solidification calculation method having calculation means for correcting the heat flux distribution. In the above calculation means for simulating the solidification state, the surface temperature and surface temperature distribution of the slab during casting are important calculation data, and it is desirable to continuously measure the temperature distribution of the slab. It is rare.
In general, there are two methods for measuring temperature, a contact method such as a thermocouple and a non-contact method such as a radiation thermometer. Of these, the contact type is not practical when the object moves like a slab, and a method of using a radiation thermometer can be considered to continuously measure the slab surface.
放射温度計の代表例として、サーモグラフィを鋳片が観測できるように設置する方法がある。サーモグラフィは、簡易かつ連続的に2次元の温度分布を計測できる。しかし、連続鋳造プロセスの機内においては、鋳片を冷却するための冷却水が鋳片表面にたまった水のりが存在する。また、この冷却水が鋳片の熱により蒸発して一旦水蒸気となったものが、再度冷却されて空中で小さい水滴となったミストないしは水煙と呼ばれるものが存在する。この水のりやミストが放射温度計測の光路に存在すると赤外線の吸収や散乱が生じて計測誤差となる。 As a typical example of a radiation thermometer, there is a method of installing a thermography so that a slab can be observed. Thermography can measure a two-dimensional temperature distribution easily and continuously. However, in the machine of the continuous casting process, there is water that accumulates on the slab surface as cooling water for cooling the slab. In addition, there is what is called mist or water smoke in which the cooling water evaporates due to the heat of the slab and once becomes water vapor, and is cooled again to form small water droplets in the air. If this water paste or mist is present in the optical path of the radiation temperature measurement, infrared absorption or scattering occurs, resulting in a measurement error.
この影響を受けずに表面温度を計測する手法としては、例えば特許文献3に開示されている方法がある。この方法では、被測温鋼材と放射温度計との間に光導波路としての水柱を形成し、当該水柱を介して被測温鋼材表面からの放射光を放射温度計で検出して、被測温鋼材の表面温度を測定する。しかし、この方法は点計測のため、温度の分布の情報は得ることができない。 As a method for measuring the surface temperature without being influenced by this, for example, there is a method disclosed in Patent Document 3. In this method, a water column as an optical waveguide is formed between the temperature-measured steel material and the radiation thermometer, and the radiation light from the surface of the temperature-measured steel material is detected by the radiation thermometer via the water column, Measure the surface temperature of the hot steel material. However, since this method is a point measurement, information on the temperature distribution cannot be obtained.
また、表面温度の分布を測定する手法として、例えば特許文献4に開示されている方法がある。この方法では、走査式放射温度計と呼ばれる放射温度計をステージに沿って走査させると共に、鋳片からの赤外光を集光するためのレンズをファイバを介して鋳片近傍まで近づけることによりミストの影響を受けにくくし、かつ、鋳片表面に気体を噴射することで水のりを飛ばして計測する。しかし、この方法は走査式のため、鋳片の移動速度に対して放射温度計の走査スピードが遅いと測定の抜けが生じる。走査スピードを速くするためには設備を大規模にせざるを得ない。また、センサを鋳片近傍まで近づけるため、センサが鋳片に接触して壊れる可能性もある。 As a method for measuring the distribution of the surface temperature, for example, there is a method disclosed in Patent Document 4. In this method, a radiation thermometer called a scanning radiation thermometer is scanned along the stage, and a mist is collected by bringing a lens for collecting infrared light from the slab close to the slab through a fiber. The measurement is performed by blowing off the water by injecting gas onto the surface of the slab. However, since this method is a scanning method, if the scanning speed of the radiation thermometer is slow relative to the moving speed of the slab, measurement may be lost. In order to increase the scanning speed, the equipment must be scaled up. Further, since the sensor is brought close to the slab, there is a possibility that the sensor contacts the slab and breaks.
最終凝固位置や凝固形状の推定を目的として、連続鋳造中の鋳片の内部温度を計測する方法は超音波で計測する方法など様々提案されているものの、使用環境が高温多湿であるがゆえに、操業中に常時連続的に、また低コストで使用できるものは未だない。このため、特許文献1に記載のような凝固計算によってしか内部状態を推定できないのが現状である。 For the purpose of estimating the final solidification position and solidification shape, various methods such as ultrasonic measurement methods for measuring the internal temperature of the slab during continuous casting have been proposed, but because the operating environment is hot and humid, There is still nothing that can be used continuously and at low cost during operation. For this reason, it is the present condition that an internal state can be estimated only by the solidification calculation as described in Patent Document 1.
このような凝固計算の調整においては、鋳片に鋲打ちなどして、凝固位置を確認して現実との一致性を補償したり、一時的に超音波などによる断面平均温度計測を実施したりして調整が実施される。そして、一旦調整が行われると、計算結果を信用した実操業を行う。しかしながら、鋳造条件の変更や冷却機器の変更、あるいは経年劣化、一時的な故障など、計算調整が行われた時点と異なる状態が発生し、計算による凝固状態の推定結果が実際の凝固状態と異なる状況が発生するという課題がある。 In such adjustment of solidification calculation, strike the slab, etc. to confirm the solidification position and compensate for consistency with the actual situation, or temporarily measure the cross-sectional average temperature using ultrasonic waves, etc. Adjustment is carried out. And once adjustment is performed, the actual operation which trusted the calculation result is performed. However, conditions such as changes in casting conditions, cooling equipment, aging deterioration, temporary failures, etc. occur differently from the time of calculation adjustment, and the estimation result of the solidification state by calculation differs from the actual solidification state There is a problem that the situation occurs.
ここで特許文献2には、上記のように計算により推定した凝固状態と実際の凝固状態とのずれを表面温度計測値によって修正する方法が記載されている。しかし、この特許文献2には、冷却による熱流束を温度誤差に基づいて直接修正する方法が記載されているものの、特許文献2に記載の方法では、最終凝固位置や形状の推定はできない。また特許文献2においては具体的な温度計測方法は明示されていない。 Here, Patent Document 2 describes a method of correcting a deviation between a solidified state estimated by calculation as described above and an actual solidified state by using a surface temperature measurement value. However, although this Patent Document 2 describes a method of directly correcting the heat flux due to cooling based on the temperature error, the method described in Patent Document 2 cannot estimate the final solidification position and shape. In Patent Document 2, a specific temperature measurement method is not clearly described.
また2次冷却制御においては、凝固位置で最終凝固形状がフラットになる、つまり長手方向の最終凝固位置が幅方向で凹凸なく均一になるように設計、設定を行っている。しかし、実際の操業においては、鋳型内で発生する幅方向むらやスプレーつまり、ロール間の流れ水の影響などにより長手方向、幅方向の冷却むらが発生し、最終凝固位置や形状が変化する。最終凝固位置・形状は鋳片品質に関わる指標であり、その常時把握は、品質管理や品質向上のための最終凝固位置・形状の管理制御に必要である。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、連続鋳造機(以下、連鋳機ともいう。)の機内において、鋳片の最終凝固位置、及び最終凝固形状を精度良く推定することを可能とする連続鋳造の最終凝固予測方法、鋳片の凝固状態推定方法及び連続鋳造方法を提供することを目的とする。
In the secondary cooling control, the design and setting are performed so that the final solidification shape is flat at the solidification position, that is, the final solidification position in the longitudinal direction is uniform in the width direction without unevenness. However, in actual operation, unevenness in the width direction and spray generated in the mold, that is, uneven cooling in the longitudinal direction and width direction occur due to the influence of flowing water between the rolls, and the final solidification position and shape change. The final solidification position / shape is an index related to the slab quality, and its constant grasp is necessary for management control of the final solidification position / shape for quality control and quality improvement.
The present invention has been made in view of such circumstances, and accurately estimates the final solidification position and final solidification shape of a slab in a continuous casting machine (hereinafter also referred to as a continuous casting machine). It is an object of the present invention to provide a method for predicting the final solidification of a continuous casting, a method for estimating a solidification state of a slab, and a continuous casting method.
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る連続鋳造の最終凝固予測方法は、連続鋳造機の操業条件を用いて凝固状態を推定計算し、最終凝固位置及び形状を予測する連続鋳造の最終凝固予測方法において、鋳片幅方向の表面温度分布を計測し、この計測された表面温度実測値と上記凝固状態推定計算結果の上記表面温度分布計測位置における表面温度推定値との誤差が最小となるように、鋳片断面温度分布の計算値を修正し再推定計算することにより、最終凝固位置及び形状の予測精度を向上させ、上記表面温度分布の計測は、撮像装置で上記鋳片の被計測面を撮像し、撮像した画像の各表面位置における輝度に基づいて上記被計測面の表面温度分布を求め、上記表面温度分布を求める際に使用する画像は、上記撮像装置の受光部と上記被計測面とを結ぶ線と該被計測面の法線とがなす撮像角度が40°以上、65°以下となる撮像範囲の画像であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a continuous casting final solidification prediction method according to an aspect of the present invention is a continuous casting in which a solidification state is estimated and calculated using operating conditions of a continuous casting machine, and a final solidification position and shape are predicted. In the final solidification prediction method, the surface temperature distribution in the slab width direction is measured, and the error between the measured surface temperature measured value and the estimated surface temperature at the surface temperature distribution measurement position in the solidification state estimation calculation result is The prediction value of the final solidification position and shape is improved by correcting the calculated value of the slab cross-section temperature distribution and re-estimating the calculation so that the surface temperature distribution is minimized. The surface to be measured is imaged, the surface temperature distribution of the surface to be measured is obtained based on the luminance at each surface position of the imaged image, and the image used for obtaining the surface temperature distribution is a light receiving unit of the imaging device. When Serial imaging angle between the normal of the line and 該被 measurement plane connecting the measurement surface is 40 ° or more, characterized in that it is an image of an imaging range of the 65 ° or less.
また、上記の連続鋳造の最終凝固予測方法において、鋳片断面温度分布の計算値を修正し再推定計算するにあたっては、上記表面温度分布計測位置より上流で、かつ最終凝固位置より上流である位置を定め、該定めた上流位置での断面の温度分布を最適化手法を用い修正し、該修正された上流位置での断面の温度分布を用いて再推定計算することを特徴としてもよい。
また、上記の連続鋳造の最終凝固予測方法において、上記撮像装置に一番近い上記被計測面の近端における上記撮像角度は40°以上であり、上記撮像装置から一番遠い上記被計測面の遠端における上記撮像角度は65°以下であることを特徴としてもよい。
Further, in the above-described method for predicting the final solidification of continuous casting, the position calculated upstream of the surface temperature distribution measurement position and upstream of the final solidification position is used for correcting and re-estimating the calculation value of the slab cross-section temperature distribution. The temperature distribution of the cross section at the determined upstream position may be corrected using an optimization method, and reestimation calculation may be performed using the temperature distribution of the cross section at the corrected upstream position.
In the method for predicting the final solidification of the continuous casting, the imaging angle at the near end of the measurement surface closest to the imaging device is 40 ° or more, and the measurement surface of the measurement surface farthest from the imaging device is used. The imaging angle at the far end may be 65 ° or less.
本発明の別の態様に係る鋳片の凝固状態推定方法は、鋳型に注入された溶鋼を、引き抜きながら2次冷却を行うことで凝固させて連続して鋳片を製造する連続鋳造における、上記鋳片の凝固状態を推定する凝固状態推定方法において、少なくとも上記2次冷却の冷却条件に基づく熱流束を使用した熱伝達モデルによって上記鋳片の凝固状態を推定すると共に、鋳片長手方向における予め設定した計測位置での鋳片幅方向の温度分布を計測し、上記計測位置における上記熱伝達モデルで推定した推定温度と上記計測した鋳片幅方向の温度分布とが一致するように、上記熱流束の鋳片幅方向の熱流束分布を補正することで、上記熱伝達モデルの出力を修正し、上記温度分布の計測は、撮像装置で上記鋳片の被計測面を撮像し、撮像した画像の各表面位置における輝度に基づいて上記被計測面の温度分布を求め、上記温度分布を求める際に使用する画像は、上記撮像装置の受光部と上記被計測面とを結ぶ線と該被計測面の法線とがなす撮像角度が40°以上、65°以下となる撮像範囲の画像であることを特徴とする。 The solidification state estimation method for a slab according to another aspect of the present invention is the above-described continuous casting in which the molten steel injected into the mold is solidified by performing secondary cooling while being drawn to continuously produce the slab. In the solidification state estimation method for estimating a solidification state of a slab, the solidification state of the slab is estimated by a heat transfer model using a heat flux based on at least the cooling condition of the secondary cooling, and in the slab longitudinal direction in advance. The temperature distribution in the slab width direction at the set measurement position is measured, and the heat flow is measured so that the estimated temperature estimated by the heat transfer model at the measurement position matches the measured temperature distribution in the slab width direction. By correcting the heat flux distribution in the slab width direction of the bundle, the output of the heat transfer model is corrected, and the temperature distribution is measured by imaging the surface to be measured of the slab with an imaging device, and capturing the image. Each table The temperature distribution of the surface to be measured is obtained based on the luminance at the position, and the image used when obtaining the temperature distribution is a line connecting the light receiving unit of the imaging device and the surface to be measured and the method of the surface to be measured. It is an image of an imaging range in which an imaging angle formed by a line is 40 ° or more and 65 ° or less.
また、上記の鋳片の凝固状態推定方法において、鋳片長手方向に沿って上記計測位置を2箇所以上設定し、その各計測位置でそれぞれ鋳片幅方向の温度分布を計測すると共に、各計測位置毎に、上記熱伝達モデルで推定した推定温度と上記計測した鋳片幅方向の温度分布とが一致するように、上記熱流束の鋳片幅方向の熱流束分布の補正を繰り返すことを特徴としてもよい。
また、上記の鋳片の凝固状態推定方法において、上記2次冷却は、複数の冷却ゾーンによって実施され、上記熱流束分布を補正するための熱流束分布の補正係数を上記各冷却ゾーン毎に個別に設定することを特徴としてもよい。
Further, in the solidification state estimation method of the slab, two or more measurement positions are set along the slab longitudinal direction, and the temperature distribution in the slab width direction is measured at each measurement position, and each measurement is performed. For each position, the correction of the heat flux distribution in the slab width direction of the heat flux is repeated so that the estimated temperature estimated by the heat transfer model matches the measured temperature distribution in the slab width direction. It is good.
In the above method for estimating the solidification state of a slab, the secondary cooling is performed by a plurality of cooling zones, and a correction coefficient of the heat flux distribution for correcting the heat flux distribution is individually set for each cooling zone. It is good also as a feature to set to.
また、上記の鋳片の凝固状態推定方法において、上記撮像装置に一番近い上記被計測面の近端における上記撮像角度は40°以上であり、上記撮像装置から一番遠い上記被計測面の遠端における上記撮像角度は65°以下であることを特徴としてもよい。
また、上記の鋳片の凝固状態推定方法において、上記温度分布の計測は、上記撮像装置として少なくとも2台以上の撮像装置を用いて、上記被計測面を撮像することを特徴としてもよい。
Further, in the solidification state estimation method of the slab, the imaging angle at the near end of the measurement surface closest to the imaging device is 40 ° or more, and the measurement surface farthest from the imaging device The imaging angle at the far end may be 65 ° or less.
In the solidification state estimation method for the slab, the temperature distribution may be measured by imaging the measurement target surface using at least two imaging devices as the imaging device.
また、上記の鋳片の凝固状態推定方法において、2台の撮像装置を鋳片幅方向の両側にそれぞれ配置し、上記2台の撮像装置で同一の被計測面を撮像し、各撮像装置で撮像した各画像の輝度に基づいて被計測面の温度分布を求めることを特徴としてもよい。
また、上記の鋳片の凝固状態推定方法において、上記被計測面から前記撮像装置に至る撮像の光路が連続鋳造機のセグメントの間隙を通り、且つ、上記光路の80%以上の行程が、前記セグメントの上端より低いところを通ることを特徴としてもよい。
Further, in the solidification state estimation method for the slab, two imaging devices are arranged on both sides in the slab width direction, the same imaged surface is imaged by the two imaging devices, and each imaging device The temperature distribution of the surface to be measured may be obtained based on the luminance of each captured image.
Further, in the solidification state estimation method of the slab, the imaging optical path from the measurement surface to the imaging device passes through a gap between segments of a continuous casting machine, and the stroke of 80% or more of the optical path is It may be characterized by passing below the upper end of the segment.
また、上記の鋳片の凝固状態推定方法において、上記温度分布を計測する際は、上記鋳片の被計測面を0.85μm以上、1.0μm以下の波長域で該被計測面を撮像することを特徴としてもよい。
また、上記の鋳片の凝固状態推定方法において、上記温度分布を計測する際は、前記鋳片の被計測面の上方から該被計測面に向けて30Nm3/min以上の気体を送風しながら該被計測面を撮像することを特徴としてもよい。
Further, in the solidification state estimation method of the slab, when measuring the temperature distribution, the surface to be measured of the slab is imaged in a wavelength region of 0.85 μm or more and 1.0 μm or less. This may be a feature.
Further, in the solidification state estimation method of the slab, when measuring the temperature distribution, while blowing a gas of 30 Nm 3 / min or more from above the measurement surface of the slab toward the measurement surface, The measurement target surface may be imaged.
また、上記の鋳片の凝固状態推定方法において、上記温度分布を計測する際は、連続鋳造機のセグメントを冷却するための冷却媒を流すパイプに30Nm3/min以上の気体を送風しながら該被計測面を撮像することを特徴としてもよい。
本発明の更に別の態様に係る連続鋳造方法は、上記の鋳片の凝固状態推定方法で推定した凝固状態に基づき、2次冷却条件、軽圧下条件、鋳造速度、鋳型電磁攪拌強度の少なくとも一つを操作することを特徴とする。
Moreover, in the solidification state estimation method of the above slab, when the temperature distribution is measured, while blowing a gas of 30 Nm 3 / min or more to a pipe through which a cooling medium for cooling the segments of the continuous casting machine is blown, The measurement target surface may be imaged.
A continuous casting method according to still another aspect of the present invention is based on the solidification state estimated by the above-described solidification state estimation method of a slab, and includes at least one of secondary cooling conditions, light reduction conditions, casting speed, and mold electromagnetic stirring strength. It is characterized by operating one.
本発明の一態様によれば、撮像装置で上記鋳片の被計測面を撮像し、撮像した画像の各表面位置における輝度に基づいて上記被計測面の温度分布を求める。上記温度分布を求める際に使用する画像は、上記撮像装置の受光部と上記被計測面とを結ぶ線と該被計測面の法線とがなす撮像角度が40°以上、65°以下となる撮像範囲の画像である。
これにより、鋳片に対して撮像装置を走査させる必要がなく、大規模なトラバース装置なども必要としないため、簡易な方法で遠隔から鋳片の温度分布を計測することが可能となる。また、この方法で計測される鋳片幅方向の実測温度を用いて、モデルのパラメータを補正することで、鋳片の最終凝固位置、及び最終凝固形状を精度良く推定することが可能となる。
According to one aspect of the present invention, the surface to be measured of the slab is imaged by an imaging device, and the temperature distribution of the surface to be measured is obtained based on the luminance at each surface position of the captured image. The image used for obtaining the temperature distribution has an imaging angle of 40 ° or more and 65 ° or less formed by a line connecting the light receiving unit of the imaging device and the measurement surface and a normal line of the measurement surface. It is an image of an imaging range.
This eliminates the need to scan the slab with an image pickup device and does not require a large-scale traverse device, and thus it is possible to measure the temperature distribution of the slab from a remote location by a simple method. Moreover, it is possible to accurately estimate the final solidification position and final solidification shape of the slab by correcting the model parameters using the measured temperature in the slab width direction measured by this method.
また、これら精度の高い位置・形状を用いて生産・品質管理を行うことで、偏析などの品質異常や機端抜け卜ラブルを発生させない鋳造条件の修正が可能となる。このとき、請求項4に係る発明によれば、鋳造条件の変更などの非定常な操作が発生しても、より精度良く最終凝固位置・形状の推定を行うことが可能となる。 In addition, by performing production and quality control using these highly accurate positions and shapes, it is possible to correct casting conditions that do not cause quality abnormalities such as segregation or end-of-machine flaws. At this time, according to the fourth aspect of the present invention, even if an unsteady operation such as a change in casting conditions occurs, the final solidification position / shape can be estimated with higher accuracy.
本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
<第1実施形態>
(連鋳機の構成)
図1は、本発明の第1実施形態に係る垂直曲げ型連鋳機の構成例を示す概念図である。図1に示すように連鋳機では、タンディッシュ1の下方に鋳型2が設けられ、タンディッシュ1の底部に鋳型2への溶鋼供給口となる浸漬ノズル3が設けられている。鋳型2の下方には、複数のサポートロール6が設置され、その複数のサポートロール6に沿って鋳片(例えば、スラブ)5が所定の引抜き速度で引き抜かれる。符号7〜13は、それぞれ分割された冷却ゾーンであり2次冷却ゾーンを構成する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in each drawing described below, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
<First Embodiment>
(Configuration of continuous casting machine)
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a vertical bending type continuous casting machine according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the continuous casting machine, a mold 2 is provided below the tundish 1, and an immersion nozzle 3 serving as a molten steel supply port to the mold 2 is provided at the bottom of the tundish 1. A plurality of support rolls 6 are installed below the mold 2, and a cast piece (for example, slab) 5 is drawn along the support rolls 6 at a predetermined drawing speed. Reference numerals 7 to 13 denote divided cooling zones, which constitute secondary cooling zones.
各冷却ゾーンには複数のスプレー又はエアミストスプレー用ノズルなどの冷却ノズル(不図示)が配置されており、各冷却ノズルから鋳片5の表面に2次冷却水が噴霧されることで、目標とする鋳片5の2次冷却が実施される。なお、図1では、反基準面側(上面側)の冷却ゾーンをaで表示し、基準面側(下面側)をbで表示している。また図1では冷却ゾーンが合計7ゾーンの場合を例示しているが、ゾーン数はこれに限定されない。実際の連鋳機のゾーン数は、機長などによって、いくつに分割されるかは様々である。 In each cooling zone, a plurality of cooling nozzles (not shown) such as spray or air mist spray nozzles are arranged, and the secondary cooling water is sprayed from the respective cooling nozzles onto the surface of the slab 5, thereby achieving the target. Secondary cooling of the slab 5 is performed. In FIG. 1, the cooling zone on the side opposite to the reference surface (upper surface side) is indicated by a, and the reference surface side (lower surface side) is indicated by b. In addition, FIG. 1 illustrates a case where the cooling zone has a total of 7 zones, but the number of zones is not limited to this. The actual number of zones in a continuous casting machine varies depending on how long the machine is divided.
また連鋳機によっては鋳片5を軽圧下するための、圧下ロール(軽圧下ロール)が設置されている場合もあるが、本発明は軽圧下の有無には左右されない。
また、この連鋳機には、鋳片長手方向における予め設定した1箇所(例えば、機端)に、鋳片5の幅方向表面温度分布を計測する温度測定装置4が設けられている。この温度測定装置4は、例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサー、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサー等の撮像装置を有する。
Moreover, although there are cases where a rolling roll (light rolling roll) for lightly rolling down the slab 5 is installed depending on the continuous casting machine, the present invention is not affected by the presence or absence of light rolling.
Further, this continuous casting machine is provided with a temperature measuring device 4 that measures the surface temperature distribution in the width direction of the slab 5 at a predetermined location (for example, the machine end) in the longitudinal direction of the slab. The temperature measuring device 4 includes an imaging device such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
(温度計測方法)
図2は、温度測定装置4の構成例を示す側面図である。図2に示すように、各セグメント(例えば、各冷却ゾーンと同じ)には、上面側及び下面側にそれぞれサポートロール6が設置されている。鋳片5は、上面側及び下面側のサポートロール6間のギャップに配置されており、紙面の法線方向に進行している。
(Temperature measurement method)
FIG. 2 is a side view showing a configuration example of the temperature measuring device 4. As shown in FIG. 2, support rolls 6 are installed on the upper surface side and the lower surface side of each segment (for example, the same as each cooling zone). The slab 5 is disposed in a gap between the support rolls 6 on the upper surface side and the lower surface side, and proceeds in the normal direction of the paper surface.
図2では、温度測定装置4として、2台の撮像装置(即ち、カメラ)32a、32bと、これを支える三脚33a、33bとを図示している。カメラ32a、32bは、鋳片5の両側上に位置する通路34a、34b上に三脚33a、33bを介して配置されており、鋳片5を挟んで概同じ距離の位置で、鋳片5の上面(即ち、温度が計測される被計測面)5aに対して概同じ角度から撮像(撮影)するように設置されている。 In FIG. 2, as the temperature measuring device 4, two imaging devices (that is, cameras) 32 a and 32 b and tripods 33 a and 33 b that support the imaging devices 32 a and 32 b are illustrated. The cameras 32a and 32b are disposed on the passages 34a and 34b located on both sides of the slab 5 via tripods 33a and 33b, and are located at substantially the same distance with the slab 5 interposed therebetween. It is installed so as to image (photograph) from the substantially same angle with respect to the upper surface (that is, the surface to be measured) 5a.
鋳片5を挟んでカメラを2台を配置する理由は、ミストの影響を低減するためである。例えば、ミストが一方のカメラ32aから鋳片5への光路を遮っている場合でも、他方のカメラ32bから鋳片5への光路に影響がなければ、カメラ32bは鋳片5を精度よく撮像することができる。本発明者の知見によれば、特に、外部環境(風、温度)の影響を受けてミストは鋳片幅方向の一方の側に多く発生する傾向がある。このため、鋳片5を挟んでカメラを2台配置することによって、ミストの影響を効果的に低減することが可能である。 The reason for arranging two cameras with the slab 5 interposed therebetween is to reduce the influence of mist. For example, even when the mist blocks the optical path from one camera 32a to the slab 5, the camera 32b accurately captures the slab 5 if the optical path from the other camera 32b to the slab 5 is not affected. be able to. According to the knowledge of the present inventor, mist tends to be generated on one side in the slab width direction, particularly under the influence of the external environment (wind and temperature). For this reason, it is possible to effectively reduce the influence of mist by arranging two cameras with the slab 5 interposed therebetween.
また、鋳片の被計測面の温度を計測する際は、2台のカメラ32a、32bから得られた画像を組み合わせて、被計測面の温度を測定することができる。組み合わせる方法としては、例えば、カメラ32a、32bで同時に撮像した同一の被計測面の2つの輝度情報について、輝度値が高い方の輝度情報に基づいて、被計測面の温度を決定する方法が挙げられる。
また、カメラ32aは、カメラ32aの受光部と被計測面5aとを結ぶ線と該被計測面5aの法線とがなす撮像角度が0°以上、65°以下(40°〜65°)となる撮像範囲を撮像する。同様に、カメラ32bは、カメラ32bの受光部と被計測面5aとを結ぶ線と該被計測面5aの法線とがなす撮像角度が40°〜65°となる撮像範囲を撮像する。
Further, when measuring the temperature of the measurement surface of the slab, the temperature of the measurement surface can be measured by combining images obtained from the two cameras 32a and 32b. As a method of combining, for example, a method of determining the temperature of the measurement target surface based on the luminance information having the higher luminance value for two pieces of luminance information of the same measurement target image simultaneously captured by the cameras 32a and 32b. It is done.
In the camera 32a, an imaging angle formed by a line connecting the light receiving unit of the camera 32a and the measurement target surface 5a and a normal line of the measurement target surface 5a is 0 ° or more and 65 ° or less (40 ° to 65 °). The imaging range which becomes is imaged. Similarly, the camera 32b images an imaging range in which an imaging angle formed by a line connecting the light receiving unit of the camera 32b and the measurement target surface 5a and a normal line of the measurement target surface 5a is 40 ° to 65 °.
図2では、カメラ32aの撮像方向と、鋳片5の被計測面5aの法線方向(即ち、法線に沿う方向)とがなす角度は、カメラ32aから見て手前側の鋳片端部では40°、奥側の鋳片端部では65°となるように設定されている。同様に、カメラ32bの撮像方向と鋳片5の被計測面5aの法線方向とがなす角度は、カメラ32bから見て手前側の鋳片端部では40°、奥側の鋳片端部では65°となるように設定されている。 In FIG. 2, the angle formed by the imaging direction of the camera 32a and the normal direction of the measurement target surface 5a of the slab 5 (that is, the direction along the normal line) is the slab end on the near side as viewed from the camera 32a. It is set to be 40 ° and 65 ° at the end of the cast slab on the back side. Similarly, the angle formed by the imaging direction of the camera 32b and the normal direction of the surface 5a to be measured of the slab 5 is 40 ° at the slab end on the front side as viewed from the camera 32b, and 65 at the slab end on the back side. It is set to be °.
即ち、カメラ32a、32bから見て、一番近い被計測面5aの近端における撮像角度をそれぞれθ1とする。カメラ32a、32bから見て、一番遠い被計測面5aの遠端における撮像角度をそれぞれθ2とする。撮像角度θ1、θ2は、θ1<θ2であることを条件に、40°〜65°の範囲内に設定されている。図2では、θ1は例えば40°に設定されており、θ2は例えば65°に設定されている。 That is, when viewed from the cameras 32a and 32b, the imaging angle at the near end of the closest measured surface 5a is θ1. The imaging angle at the far end of the farthest measurement target surface 5a when viewed from the cameras 32a and 32b is θ2. The imaging angles θ1 and θ2 are set within a range of 40 ° to 65 ° on condition that θ1 <θ2. In FIG. 2, θ1 is set to 40 °, for example, and θ2 is set to 65 °, for example.
なお、上記の撮像角度40°〜65°は、本発明者が実験等を通して見出した範囲である。即ち、鋳片の被計測面の法線方向とカメラの撮像方向とがなす角度を大きくしていくと、放射率が下がる問題がある。これは、上記の角度が大きくなると鋳片の表面粗さの影響が低減され反射率が高くなることが原因である。鋳片などの透過のない物体では、反射率+放射率=1の関係が成り立つため上記の角度が大きくなると反射率が高くなり放射率が下がることが知られている。 In addition, said imaging angle 40 degrees-65 degrees is the range which this inventor discovered through experiment etc. That is, there is a problem that the emissivity decreases when the angle formed by the normal direction of the surface to be measured of the slab and the imaging direction of the camera is increased. This is because the influence of the surface roughness of the slab is reduced and the reflectance is increased when the above angle is increased. It is known that an object that does not transmit light such as a cast slab has a relationship of reflectance + emissivity = 1, so that the reflectivity increases and the emissivity decreases as the angle increases.
図31は、非金属面及び酸化被膜金属面の全指向放射率を示す図(伝熱工学(理工学社)西川兼康、藤田恭伸 298ページより)である。図31に示すように、通常の物質では、0°から50°ないし60°程度までが放射率が一定の範囲である。しかし、本研究者らは実験の結果、鋳片については65°まで同一の放射率とみなしてよい、ということを見出した。上記の撮像角度40°〜65°はこのような、本発明者らの知見に基づくものである。 FIG. 31 is a diagram showing the omnidirectional emissivity of a non-metal surface and an oxide-coated metal surface (from Heat Transfer Engineering (Science and Engineering), Kaneyasu Nishikawa, Masanobu Fujita, page 298). As shown in FIG. 31, in a normal substance, the emissivity is in a certain range from 0 ° to about 50 ° to 60 °. However, as a result of experiments, the present inventors found that the slab may be regarded as the same emissivity up to 65 °. The above imaging angles of 40 ° to 65 ° are based on such knowledge of the present inventors.
また、図2に示すように、カメラ32a、32bの受光部(例えば、鋳片5に最も近い側のレンズ)と鋳片5の被計測面5aとの間の距離をh1としたとき、h1は例えば1.8mである。カメラ32a、32bの受光部とセグメント35aの上端との間の距離をh2としたとき、h2は例えば0.3mである。
図3は図2と同一の形態を上から見た平面図である。カメラ32a、32bは、二つのセグメント35a、35bの間隙に設置され、セグメントの間から鋳片5を撮像する。前述したように、カメラ32a、32bの被計測面5aからの高さh1は例えば1.8m、セグメント上端からの高さh2は例えば0.3mに設定されている。このとき、カメラ32a、32bが鋳片5を撮像するときの光路の83%(=(1.8−0.3)/1.8×100)、つまり約80%以上がセグメント上端より下となっている。
Further, as shown in FIG. 2, when the distance between the light receiving portions of the cameras 32a and 32b (for example, the lens closest to the slab 5) and the measured surface 5a of the slab 5 is h1, h1 Is, for example, 1.8 m. When the camera 32a, the distance between the upper end of the light receiving portion and the segment 35a and 32b and h2, h 2 is 0.3m, for example.
FIG. 3 is a plan view of the same form as FIG. 2 as seen from above. The cameras 32a and 32b are installed in the gap between the two segments 35a and 35b, and image the slab 5 from between the segments. As described above, the height h1 of the cameras 32a and 32b from the measured surface 5a is set to 1.8 m, for example, and the height h2 from the upper end of the segment is set to 0.3 m, for example. At this time, 83% of the optical path when the camera 32a, 32b to image the slab 5 (= (1.8-0.3) /1.8 × 100), and below the segment upper i.e. above about 80% It has become.
このように、本実施形態では、カメラ32a、32bの各光路の約80%以上をセグメント上端より下とすることが好ましい。その理由は次の通りである。即ち、セグメント間は高温であり、過熱蒸気がミスト化(白煙化)しにくい状態にあるので、カメラ〜鋳片表面間の光路長においてセグメント内部分が多いほうが望ましい。一方、カメラの保護上、カメラを高温多湿な環境に暴露した状態に置いておくのは望ましくないので、カメラ近傍がセグメント内に入らないようする必要がある。これらの理由から、光路長の80%以上の長さがセグメント高さより低いところを通るように、カメラ32a、32bを設置することが好ましい。 Thus, in this embodiment, it is preferable that about 80% or more of each optical path of the cameras 32a and 32b is below the upper end of the segment. The reason is as follows. That is, the temperature between the segments is high, and the superheated steam is not easily misted (white smoke). Therefore, it is desirable that there are many segments in the optical path length between the camera and the slab surface. On the other hand, in order to protect the camera, it is not desirable to leave the camera exposed to a hot and humid environment, so it is necessary to prevent the vicinity of the camera from entering the segment. For these reasons, it is preferable to install the cameras 32a and 32b so that a length of 80% or more of the optical path length is lower than the segment height.
また、上記の温度分布を計測する際は、鋳片5の被計測面5aを0.85μm以上、1.0μm以下の波長域で撮像することが好ましく、その波長域の中でも0.9μmの波長で撮像することがより好ましい。その理由は、以下の通りである。
即ち、測定の外乱となる水蒸気の吸収を受けにくい“大気の窓”と呼ばれる波長帯域は、0.9μm、3.9μm、10μmをそれぞれ極小とした複数存在する。これら帯域の内、0.9μm近傍の帯域が液相の水が鋳片の上にたまったものである水のりには最も強い。これは、まとまった量の水(液相)による赤外線の吸収が発生しており、0.9μm近傍の帯域が水(液相→水のり)の吸収スペクトル値が最も小さいためである。
Moreover, when measuring said temperature distribution, it is preferable to image the to-be-measured surface 5a of the slab 5 in a wavelength region of 0.85 μm or more and 1.0 μm or less, and a wavelength of 0.9 μm in the wavelength region. It is more preferable to take an image. The reason is as follows.
That is, there are a plurality of wavelength bands called “atmosphere windows” that are not easily absorbed by water vapor, which is a measurement disturbance, with minimums of 0.9 μm, 3.9 μm, and 10 μm, respectively. Among these zones, the zone near 0.9 μm is the strongest against water glue in which liquid phase water is accumulated on the slab. This is because infrared absorption is caused by a large amount of water (liquid phase), and the absorption spectrum value of water (liquid phase → water) is the smallest in the band near 0.9 μm.
図4は、本発明の第1実施形態に係る信号処理の方法を示す概念図である。図4(a)に示すように、カメラ32a、32bは、セグメント間の間隙を通して、鋳片5の同一の被測定面5aを同時に撮像する。そして、カメラ32a、32bが撮像した各画像から、被計測面5aの鋳片幅方向に沿う直線上の輝度を抽出する。例えば、カメラ32a、32bで撮像した各画像の各表面位置における輝度情報について、輝度値が高い方の輝度情報を各表面位置における輝度情報として抽出する。 FIG. 4 is a conceptual diagram showing a signal processing method according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4A, the cameras 32a and 32b simultaneously image the same measured surface 5a of the slab 5 through the gaps between the segments. And the brightness | luminance on the straight line in alignment with the slab width direction of the to-be-measured surface 5a is extracted from each image which the cameras 32a and 32b imaged. For example, for the luminance information at each surface position of each image captured by the cameras 32a and 32b, the luminance information with the higher luminance value is extracted as the luminance information at each surface position.
画像は連続して撮像されているので、図4(b)に示すように、この抽出された鋳片幅方向の輝度情報を時間軸方向に並べる。鋳片5は、平面視で鋳片幅方向と直交する鋳片長手方向に沿って流れるため、この処理により鋳片5の流れ方向(即ち、鋳片長手方向に平行な方向)の輝度情報を得ることができる。
すなわち、元の撮像された画像は、鋳片5の流れ方向にはセグメント間のごく一部しか写っていないが、この処理により鋳片5の全長全幅の輝度情報を得ることができる。例えば、黒体炉を用いて温度と輝度の関係を事前に計測しておき、事前計測した結果を元にした温度と輝度の関係を表すグラフを作成しておく。このように作成したグラフの一例を図5に示す。ここで輝度Xと温度Tの関係は、AとBを定数として簡易に式(1)のように表すことができる。
Since the images are taken continuously, as shown in FIG. 4B, the extracted luminance information in the slab width direction is arranged in the time axis direction. Since the slab 5 flows along the slab longitudinal direction orthogonal to the slab width direction in plan view, the luminance information on the flow direction of the slab 5 (that is, the direction parallel to the slab longitudinal direction) is obtained by this processing. Can be obtained.
That is, the original imaged image shows only a small part between the segments in the flow direction of the slab 5, but the luminance information of the entire length of the slab 5 can be obtained by this processing. For example, a relationship between temperature and luminance is measured in advance using a black body furnace, and a graph representing the relationship between temperature and luminance is created based on the result of the preliminary measurement. An example of the graph created in this way is shown in FIG. Here, the relationship between the luminance X and the temperature T can be simply expressed as in Expression (1) with A and B as constants.
この式(1)を元に、図4で得られた鋳片5の全長全幅の輝度情報を温度情報に変換することで、鋳片5の全長全幅の温度を得る(即ち、実測する)ことができる。
このように、本実施形態に係る温度計測方法によれば、カメラ32a、32bで鋳片5の被計測面5aを撮像し、撮像した画像の各表面位置における輝度に基づいて被計測面5aの表面温度分布を求める。表面温度分布を求める際に使用する画像は、カメラ32a、32bの受光部と被計測面5aとを結ぶ線と該被計測面5aの法線とがなす撮像角度が40°以上、65°以下となる撮像範囲の画像である。これにより、鋳片5に対して撮像装置を走査させる必要がなく、大規模なトラバース装置なども必要としないため、簡易な方法で遠隔から鋳片5の温度分布を計測することが可能となる。
Based on this equation (1), the luminance information of the full width of the slab 5 obtained in FIG. 4 is converted into temperature information, thereby obtaining the temperature of the full width of the slab 5 (that is, actually measuring). Can do.
Thus, according to the temperature measurement method according to the present embodiment, the surface to be measured 5a of the slab 5 is imaged by the cameras 32a and 32b, and the surface to be measured 5a is measured based on the luminance at each surface position of the captured image. Obtain the surface temperature distribution. The image used when calculating the surface temperature distribution is such that the imaging angle formed by the line connecting the light receiving portions of the cameras 32a and 32b and the measured surface 5a and the normal line of the measured surface 5a is 40 ° or more and 65 ° or less. It is an image of the imaging range which becomes. This eliminates the need to scan the slab 5 with an image pickup device and does not require a large-scale traverse device, so that the temperature distribution of the slab 5 can be measured remotely by a simple method. .
(実施例1)
前述の温度計測方法について、具体例となる実施例1を挙げてより詳細に説明する。
図6は、本発明の実施例1に係る温度計測方法を示す図である。
図6(a)は、実施の形態で説明した手法で温度を計測した一例である。図7は、図6(a)と後述する図6(b)、(c)の鋳片5の幅方向における同一箇所の温度変化をグラフで表した図である。即ち、図7は、図6(a)、(b)、(c)の各破線に沿った温度を表す図である。なお、図6(a)、(b)、(c)は同一のタイミングで計測されたものではなく、鋳片温度には実際に差がある。このため、図7において、図6(a)、(b)、(c)の各温度が一致するわけではない。
(Example 1)
The above-described temperature measurement method will be described in more detail with reference to Example 1 as a specific example.
FIG. 6 is a diagram illustrating a temperature measurement method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6A is an example in which the temperature is measured by the method described in the embodiment. FIG. 7 is a graph showing the temperature change at the same location in the width direction of the slab 5 of FIG. 6 (a) and FIGS. 6 (b) and 6 (c) described later. That is, FIG. 7 is a diagram showing the temperatures along the broken lines in FIGS. 6A, 6B, and 6C. 6A, 6B, and 6C are not measured at the same timing, and there is actually a difference in the slab temperature. For this reason, in FIG. 7, each temperature of FIG. 6 (a), (b), (c) does not correspond.
図6(a)及び対応する図7において、鋳片5の所々で温度が全幅にわたって低下している箇所がある。これは、ミストが発生しているタイミングと一致している。ミストにより赤外線が散乱され画像の輝度が低下し、温度が低下して表示されている。このように、一部で温度が計測されていない箇所が見られるが、概ね全範囲にわたって計測できている。 In FIG. 6A and the corresponding FIG. 7, there are places where the temperature is lowered over the entire width in some places of the slab 5. This coincides with the timing at which mist is generated. The infrared rays are scattered by the mist, the brightness of the image is lowered, and the temperature is lowered and displayed. Thus, although the part where temperature is not measured in part is seen, it can measure over the whole range.
本発明者らは、この計測を阻害するミストの発生状況を評価した。その結果、ミストは、セグメントの上方に配置された、セグメントを冷却する冷却水用のパイプ(即ち、水冷管)の周辺で多く発生し、この一部がセグメント間に流れ込んでいることを確かめた。ミストは水蒸気が冷却ないしは飽和されるなどして空中で非常に小さな水滴となったものである。雲や霧と似たものである。このミストがセグメントの冷却水用のパイプ付近で多く発生する原因は、以下のように考えられる。 The present inventors evaluated the generation | occurrence | production condition of the mist which inhibits this measurement. As a result, it was confirmed that a large amount of mist was generated around the pipes for cooling water (ie, water cooling pipes) arranged above the segments to cool the segments, and a part of them was flowing between the segments. . Mist is a very small drop of water in the air as water vapor is cooled or saturated. It is similar to clouds and fog. The reason why this mist is often generated in the vicinity of the pipe for cooling water in the segment is considered as follows.
まず、鋳片5を冷却する冷却水が、鋳片5の熱によって蒸発する。このとき、水蒸気は鋳片近くに存在するため鋳片5の熱により非常に高温である。この水蒸気は、温度が高いためセグメントの間を上方へと移動する。セグメントの間は狭い空間であるため比較的高温に保たれているため、水蒸気の状態が保たれる。この空気がセグメントの上方へ抜けると温度が下がるためミストへと変化する。特に、セグメントの上方に配置されている冷却水用のパイプの近傍は、周辺と比較して温度が低いため、ミスト化しやすいと考えられる。 First, the cooling water for cooling the slab 5 is evaporated by the heat of the slab 5. At this time, since water vapor is present near the slab, it is very hot due to the heat of the slab 5. This water vapor moves upward between the segments because of its high temperature. Since it is a narrow space between the segments, it is kept at a relatively high temperature, so that the state of water vapor is maintained. When this air escapes above the segment, the temperature is lowered and the mist is changed. In particular, it is considered that the vicinity of the pipe for cooling water disposed above the segment is likely to be misted because the temperature is lower than that of the periphery.
前述したようにセグメントの上方の光路を全体の20%以下とすることでミストの影響を受けにくい計測を実現することができる。しかし、図6(a)で見られるように、セグメント上方でミストが発生すると、このミストがセグメント間に流れ込み計測を阻害する要因となる。
そこで、本発明者は、セグメントの上方に配置された冷却水用のパイプに、乾燥したエア(例えば、室温と同じ温度)をブロアで供給しながら温度計測の実験を行った。図6(b)は、この実験の結果を示す図である。また、図8は、図6(b)の結果を得たときの温度測定方法を示す側面図である。
As described above, by making the optical path above the segment 20% or less of the whole, it is possible to realize measurement that is hardly affected by mist. However, as seen in FIG. 6A, when a mist is generated above the segment, this mist flows into the segment and hinders measurement.
Therefore, the present inventor conducted temperature measurement experiments while supplying dry air (for example, the same temperature as room temperature) to the cooling water pipe disposed above the segment by a blower. FIG. 6B shows the result of this experiment. FIG. 8 is a side view showing a temperature measurement method when the result of FIG. 6B is obtained.
図8に示すように、セグメントの両側の上方には、セグメントを冷却するための冷却媒を流すパイプ36a、36bが配置されている。これらのパイプ36a、36bは、冷却媒として例えば冷却水を流す水冷管である。これらのパイプ36a、36bは、該パイプ36a、36bの直下に位置するセグメント、若しくは該セグメントに隣接する他のセグメントを冷却する。 As shown in FIG. 8, pipes 36a and 36b for flowing a cooling medium for cooling the segment are arranged above both sides of the segment. These pipes 36a and 36b are water-cooled tubes through which, for example, cooling water flows as a cooling medium. These pipes 36a and 36b cool the segment located immediately below the pipes 36a and 36b or other segments adjacent to the segments.
また、セグメントの両側の斜め上方であって、パイプ36a、36bよりも外側に位置する通路34a、34b上にはブロア37a、37bがそれぞれ配置されている。例えば、ブロア37aは通路34a上に固定されており、その送風の方向はパイプ36aに向けられている。また、セグメントからみて、ブロア37aはカメラ32aよりも外側に配置されている。これは、カメラ32aの撮影視野にブロア37aが入らないようにするためである。同様に、ブロア37bは通路34a上に固定されており、その送風の方向はパイプ36bに向けられている。また、セグメントからみて、ブロア37bはカメラ32bよりも外側に配置されている。 Also, blowers 37a and 37b are respectively disposed on the passages 34a and 34b which are obliquely above both sides of the segment and located outside the pipes 36a and 36b. For example, the blower 37a is fixed on the passage 34a, and the direction of the air blowing is directed to the pipe 36a. Further, when viewed from the segment, the blower 37a is disposed outside the camera 32a. This is to prevent the blower 37a from entering the field of view of the camera 32a. Similarly, the blower 37b is fixed on the passage 34a, and the direction of the air blowing is directed to the pipe 36b. Further, when viewed from the segment, the blower 37b is disposed outside the camera 32b.
図8では、冷却用のパイプ36a、36bに向けて乾燥したエアをブロア37a、37bで供給しながら、カメラ32a、32bで鋳片5の被計測面5aを撮像する。このように、パイプ36a、36bに乾燥したエアを供給して、該パイプ36a、36bの近傍に鋳片5近傍からの水蒸気を多く含む空気を流れ込まないようにさせた。この結果、図6(b)及び図7からわかるように、図6(a)で見られたミストの影響を低減して温度計測を行うことができた。また、本発明者は、ブロア37a、37bによるエアの供給量(風量)をそれぞれ30Nm3/min以上とすることで、ミストの影響を十分に除去できることを確認した。
図6(a)では、非常に狭い範囲での温度低下が一部に見られている。これは水のりの位置と一致しており、水のりによる熱吸収の影響と考えられる。図4で示した流れ方向に最大値をとる演算により、水のりがあってもその前後の温度をとることができ、水のりの影響を低減したが、一部影響が残っている。
In FIG. 8, while the air dried toward the cooling pipes 36a and 36b is supplied by the blowers 37a and 37b, the measurement surface 5a of the slab 5 is imaged by the cameras 32a and 32b. In this way, the dried air is supplied to the pipes 36a and 36b so that air containing a large amount of water vapor from the vicinity of the slab 5 does not flow into the vicinity of the pipes 36a and 36b. As a result, as can be seen from FIGS. 6B and 7, it was possible to measure the temperature while reducing the influence of the mist seen in FIG. In addition, the present inventor has confirmed that the influence of mist can be sufficiently removed by setting the air supply amount (air volume) by the blowers 37a and 37b to 30 Nm 3 / min or more, respectively.
In FIG. 6A, a temperature decrease in a very narrow range is partially observed. This is consistent with the position of the water glue, which is considered to be the effect of heat absorption by the water glue. According to the calculation that takes the maximum value in the flow direction shown in FIG. 4, the temperature before and after the water can be taken and the influence of the water is reduced. However, some influence remains.
そこで、本発明者は、セグメントを冷却するためのパイプ36a、36bに乾燥したエアをブロア37a、37bで供給することに加えて、セグメント間に直上方から乾燥したエアをブロアで供給することで、鋳片5表面の水のりを飛ばしながら温度計測の実験を行った。図6(c)は、この実験の結果を示す図である。また、図9及び図10は、図6(c)の結果を得たときの温度測定方法を示す側面図と平面図である。
図9及び図10に示すように、セグメントの両側に加えて、セグメント間の上方にもブロア38a、38bを配置する。これらのブロア38a、38bは図示しない固定具によってセグメント間の上方に固定されており、その送風の方向は鋳片5の被計測面5a(即ち、下方向)に向けられている。
Therefore, the present inventor, in addition to supplying the dried air to the pipes 36a and 36b for cooling the segments with the blowers 37a and 37b, supplies the dried air between the segments from directly above with the blower. The experiment of temperature measurement was conducted while flying water on the surface of the slab 5. FIG. 6C shows the results of this experiment. 9 and 10 are a side view and a plan view showing a temperature measurement method when the result of FIG. 6C is obtained.
As shown in FIGS. 9 and 10, blowers 38 a and 38 b are arranged above the segments as well as on both sides of the segments. These blowers 38a and 38b are fixed upward between the segments by a fixing tool (not shown), and the direction of the air blowing is directed to the measurement surface 5a (that is, the downward direction) of the slab 5.
そして、各ブロア37a、37b、38a、38bから乾燥したエアをパイプ36a、36bやセグメント間に供給しながら、カメラ32a、32bで鋳片5の被計測面5aを撮像する。このように、セグメント間にも乾燥したエアを供給して、鋳片5表面の水のりを飛ばすようにした。この結果、図6(c)及び図7からわかるように、図6(b)で見られた水のりの影響(狭い範囲での小さな温度低下)を低減して温度計測を行うことができた。また、本発明者は、ブロア37a、37b、38a、38bによるエアの供給量(風量)をそれぞれ30Nm3/min以上とすることで、水のりの影響を十分に除去できることを確認した。
なお、図9、図10は、図8の構成を含む内容となっているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。図9、図10では、ブロア37a、37bがなく、ブロア38a、38bのみが設けられている構成でもよい。このような構成であっても、水のりの影響等を除去することができる。
And while the air dried from each blower 37a, 37b, 38a, 38b is supplied between pipe 36a, 36b and a segment, the to-be-measured surface 5a of the slab 5 is imaged with the cameras 32a, 32b. Thus, the dry air was supplied also between the segments, and the water on the surface of the slab 5 was blown away. As a result, as can be seen from FIG. 6C and FIG. 7, the temperature measurement can be performed while reducing the influence of water glue (small temperature drop in a narrow range) seen in FIG. 6B. . In addition, the present inventor has confirmed that the influence of water residue can be sufficiently removed by setting the air supply amount (air volume) by the blowers 37a, 37b, 38a, and 38b to 30 Nm 3 / min or more, respectively.
9 and 10 are the contents including the configuration of FIG. 8, but the present embodiment is not limited to this. 9 and 10, there may be a configuration in which only the blowers 38a and 38b are provided without the blowers 37a and 37b. Even with such a configuration, it is possible to remove the influence of water.
(最終凝固予測方法)
次に、上記温度計測方法を用いて、鋳片5の最終凝固位置及び形状を予測する最終凝固予測方法について説明する。連鋳機の2次冷却計算は、例えば、単位長さ(鋳造方向)にスライスされた鋳片断面を考え、鋳造中のストランド内の場所に応じて、水冷、空冷、ミスト冷却、ロール抜熱などで様々な状況での境界条件の熱流束を与えて、以下の式(2)に示す2次元伝熱方程式を解くことで実施される。
(Final solidification prediction method)
Next, a final solidification prediction method for predicting the final solidification position and shape of the slab 5 using the temperature measurement method will be described. The secondary cooling calculation of the continuous casting machine is, for example, considering a section of a slab sliced in unit length (casting direction), and depending on the location in the strand during casting, water cooling, air cooling, mist cooling, roll heat removal For example, the heat flux of the boundary condition in various situations is given and the two-dimensional heat transfer equation shown in the following equation (2) is solved.
このとき、スライスされた単位長さの断面を連続的に次々と発生させ、計算することによって、非定常温度計算も実現することができる。現在、計算機能力が飛躍的に向上しており、水冷実績データ、鋳造速度、タンディッシュ(T/D)溶鋼温度などの操業条件をオンラインで取り込み、リアルタイムで2次冷却計算を実施することが可能となっている。この計算により、鋳片5の最終凝固位置がどこにあるかを、固相線温度を用いることで算出することが可能である。
本実施形態では、この2次冷却計算の温度推定値と実測した温度を用いて2次冷却計算を修正する方法をまず提供する。
At this time, unsteady temperature calculation can also be realized by generating and calculating sliced cross sections of unit length one after another. Currently, the calculation capability is dramatically improved, and it is possible to import the operating conditions such as water cooling performance data, casting speed, tundish (T / D) molten steel temperature online and perform secondary cooling calculation in real time. It has become. By this calculation, it is possible to calculate where the final solidification position of the slab 5 is by using the solidus temperature.
In the present embodiment, first, a method for correcting the secondary cooling calculation using the estimated temperature value of the secondary cooling calculation and the actually measured temperature is provided.
図11は、本発明の第1実施形態に係る連続鋳造の最終凝固予測方法の考え方を示す図である。ここでは、機端に近い位置の鋳片表面温度として温度計測個所を記述してあるが、機内の温度計測であっても構わない。
計算は、まず鋳造方向単位長さの2次元断面スライス1枚毎をメニスカスから機端ま
で連続して温度計算を行う。すなわち、2次冷却計算全体を一度実行し、上流境界条件・機端表面温度分布を計算する。
FIG. 11 is a diagram showing the concept of the method for predicting the final solidification of continuous casting according to the first embodiment of the present invention. Here, the temperature measurement location is described as the slab surface temperature at a position close to the machine end, but temperature measurement in the machine may be used.
In the calculation, first, the temperature is calculated continuously from the meniscus to the end of the machine for every two-dimensional cross-sectional slice of a unit length in the casting direction. That is, the entire secondary cooling calculation is executed once to calculate the upstream boundary condition and the end surface temperature distribution.
次に、機内あるいは機端部温度測定装置により、幅方向表面温度分布を計測する。
そして、表面温度観測位置における鋳片表面温度計算値と表面温度実測値の差を誤差面積などで評価関数とし、その値を用いて評価する。その評価関数値が小さくなるように温度計測位置より上流で、最終凝固すなわちクレータエンド(以下、CEとも略記する)の位置よりも上流の適当な位置を定め、その断面の温度分布を修正する。 この断面の温度
分布修正と温度誤差の評価関数による評価の繰り返しにより、評価関数が最小となる温度分布を算出(最適化計算)し、その温度分布に基づいて再計算した結果を、もっとも誤差の少ない温度とする。
Next, the surface temperature distribution in the width direction is measured by an in-machine or end-of-machine temperature measuring device.
Then, the difference between the slab surface temperature calculated value and the surface temperature measured value at the surface temperature observation position is used as an evaluation function based on the error area or the like, and evaluation is performed using the value. An appropriate position upstream of the position of the final solidification, that is, the crater end (hereinafter also abbreviated as CE) is determined upstream of the temperature measurement position so that the evaluation function value becomes small, and the temperature distribution of the cross section is corrected. The temperature distribution that minimizes the evaluation function is calculated (optimization calculation) by correcting the temperature distribution of the cross section and evaluating the temperature error repeatedly, and the result of recalculation based on the temperature distribution is the most error-free. Reduce the temperature.
このようにして、評価関数を最小にする上流位置の断面温度分布が得られたならば、そ
の位置から下流へ向かって操業条件に沿った冷却計算を再度実施して最終凝固位置・形状を算出する。
図12は、最適化計算及びCEの位置・形状を予測する処理の流れを示す図である。
Step100では、CE位置より上流の位置を定め温度分布を仮定して与える。そして、Step101で、温度モデルによる機端表面温度分布を推定計算する。推定計算した表面温度分布と実測した表面温度分布と比較し、その誤差を評価関数を用いて評価する(Step102)。
そして、評価関数の収束性を判断し、収束と判断されない場合には、上流温度分布を修正する(Step103)。
In this way, when the cross-sectional temperature distribution at the upstream position that minimizes the evaluation function is obtained, the cooling calculation according to the operation conditions is performed again from the position downstream to calculate the final solidification position and shape. To do.
FIG. 12 is a diagram illustrating a flow of processing for predicting the optimization calculation and the position / shape of the CE.
In Step 100, a position upstream from the CE position is determined and given a temperature distribution. In Step 101, the end surface temperature distribution based on the temperature model is estimated and calculated. The estimated surface temperature distribution is compared with the actually measured surface temperature distribution, and the error is evaluated using an evaluation function (Step 102).
Then, the convergence of the evaluation function is determined. If the convergence is not determined, the upstream temperature distribution is corrected (Step 103).
修正後は、Step101へ戻り、Step102で収束と判断されるまで繰り返す。収束と判断されれば、収束した温度条件で再計算して、最終的にCEの位置・形状予測を終了する(Step104)。このようにして、制約を満足して評価関数を最小にする上流位置の断面温度分布が得られたならば、その位置から下流へ向かって操業条件に沿った冷却計算を再度実施して、最終凝固位置・形状の予測精度を上げることができる。
Step103における、上流位置の断面温度分布の具体的修正方法の一例を以下に示す。まず、幅方向を計算メッシュより粗い指定した数で分割し、分割区間は一定温度として近似する方法で幅方向表面温度を与え、これを求める変数とする。
After the correction, the process returns to Step 101 and is repeated until it is determined at Step 102 that convergence has occurred. If it is determined that convergence has occurred, recalculation is performed under the converged temperature condition, and finally the CE position / shape prediction is terminated (Step 104). In this way, if the cross-sectional temperature distribution at the upstream position that satisfies the constraints and minimizes the evaluation function is obtained, the cooling calculation is performed again according to the operation condition from the position toward the downstream, and the final calculation is performed. Prediction accuracy of solidification position and shape can be improved.
An example of a specific method for correcting the cross-sectional temperature distribution at the upstream position in Step 103 is shown below. First, the width direction is divided by a specified number coarser than the calculation mesh, and the divided section is given a width direction surface temperature by a method of approximating it as a constant temperature, and this is used as a variable to be obtained.
次に、厚み方向の分布は最初に計算した鋳片温度の、指定された上流位置の厚み方向の分布を2次関数近似した関数を用いて厚み方向中央部までの温度を決定するものとした。なお、ここでは2次関数近似をしているが、厚み方向の温度分布は、表面冷却の状況に応じて計算で得られた分布形状をそのまま利用しても良いし、適切な修正を行って用いても良い(具体的方法として、厚み方向のメッシュ間の温度比率を保存する方法などが考えられる)。 Next, as for the distribution in the thickness direction, the temperature up to the central portion in the thickness direction is determined using a function that approximates the distribution in the thickness direction at the specified upstream position of the slab temperature calculated at first with a quadratic function. . Although quadratic function approximation is used here, the temperature distribution in the thickness direction may use the distribution shape obtained by calculation according to the surface cooling state as it is, or make an appropriate correction. (A specific method may include a method of storing a temperature ratio between meshes in the thickness direction).
また、用いる最適化手法は、非線形最適化手法ならばどんな手法でも構わない。例えば、逐次2次計画法などが考えられる。そして、評価関数には、機端指定場所の幅方向温度分布実測データと、同じ位置の表面温度計算結果の誤差面積を用いたり、分割した幅方向の温度誤差の二乗和などが考えられる。このほか収束条件に温度制約を与えて、観測データと計算データの誤差が適切に温度範囲に入ることを制約として与えることも可能である。更に、変数である上流位置の表面温度や厚み方向の中心温度にも上下限制約を入れることもできる。 Further, any optimization technique may be used as long as it is a nonlinear optimization technique. For example, sequential quadratic programming can be considered. As the evaluation function, the width direction temperature distribution actual measurement data at the machine end designated location and the error area of the surface temperature calculation result at the same position, the square sum of the divided temperature errors in the width direction, and the like can be considered. In addition, it is also possible to give a temperature constraint to the convergence condition, and to give a constraint that the error between the observation data and the calculation data appropriately falls within the temperature range. Furthermore, upper and lower limits can be placed on the surface temperature at the upstream position and the center temperature in the thickness direction, which are variables.
(実施例2)
前述の最終凝固予測方法について、具体例となる実施例2を挙げてより詳細に説明する。
図13は、機端の放射温度計計測位置の表面温度の予測値と実測値との比較図である。
この例は、最適化計算すなわち上流温度分布の修正を行っていない例であり、表面温度の実測と計算で温度の値に差が生じており、幅方向の分布の仕方も異なっていることがわかる。このような状況では計算結果からCE位置形状を予測しても実態と合っているという保証はない。
(Example 2)
The above-mentioned final coagulation prediction method will be described in more detail with reference to Example 2 as a specific example.
FIG. 13 is a comparison diagram between the predicted value of the surface temperature at the measurement position of the radiation thermometer at the machine end and the measured value.
This example is an example in which optimization calculation, that is, correction of the upstream temperature distribution is not performed, there is a difference in the temperature value between the actual measurement and calculation of the surface temperature, and the distribution method in the width direction is also different. Recognize. In such a situation, even if the CE position shape is predicted from the calculation result, there is no guarantee that it matches the actual situation.
これに対して、図14は、本発明に係る最終凝固予測方法を適用した予測値と実測値との比較図である。前述のアルゴリズムに従い、幅方向の変数を15点にして、最適化計算(逐次2次計画法)を行い実測値と計算値の誤差最小となるように、上流境界での鋳片断面温度分布を修正したものである。
ここで、温度合わせこみに用いる幅方向の変数(幅方向メッシュ)については、点の間隔が50〜100mmであれば良い。本例では、半幅1000mmに対して15点とした
ので、点の間隔が約70mmである。これは、内部での幅方向伝熱があるため、表面に現れる計測温度も幅方向において50〜100mm以下のピッチとすると、極端な差が発生しないためである。一方、細かいピッチに設定すると、計算負荷が増大し、所望の計算時間内に計算が終了しないケースが発生するといった問題がある。
On the other hand, FIG. 14 is a comparison diagram between a predicted value to which the final coagulation prediction method according to the present invention is applied and an actual measurement value. According to the above algorithm, the slab cross-section temperature distribution at the upstream boundary is set so that the error in the actual measurement value and the calculation value is minimized by performing optimization calculation (sequential quadratic programming) with 15 variables in the width direction. It has been corrected.
Here, with respect to the variable in the width direction (width direction mesh) used for temperature matching, the distance between the dots may be 50 to 100 mm. In this example, since the number of points is 15 for a half width of 1000 mm, the distance between the points is about 70 mm. This is because there is heat transfer in the width direction inside, so that if the measured temperature appearing on the surface is set to a pitch of 50 to 100 mm or less in the width direction, an extreme difference does not occur. On the other hand, when a fine pitch is set, there is a problem that the calculation load increases and there is a case where the calculation does not end within a desired calculation time.
表面温度の計算結果は全般に上昇し、温度計測点のある部分では数値計算結果と一致する温度計算が実現されている。評価関数で指定した表面温度の差が着実に小さくなるような計算が、非線形最適化計算で実現できることがわかる。
そして、図15は、クレータエンド位置・形状の変化を示す図である。図15(a)は、図13に対応する最適化前、図15(b)は、図14に対応する最適化後のCE位置をそれぞれ示すものであり、横軸はメニスカスからの距離、そして縦軸は幅方向位置で凝固完了位置を示している。
The calculation result of the surface temperature generally increases, and a temperature calculation that matches the numerical calculation result is realized at a part where the temperature measurement point is present. It can be seen that calculation that steadily reduces the difference in surface temperature specified by the evaluation function can be realized by nonlinear optimization calculation.
And FIG. 15 is a figure which shows the change of a crater end position and shape. 15 (a) shows the CE position after optimization corresponding to FIG. 13, FIG. 15 (b) shows the CE position after optimization corresponding to FIG. 14, the horizontal axis is the distance from the meniscus, and The vertical axis indicates the solidification completion position in the width direction position.
最初の計算温度が実測表面温度より低いため、最適化計算によって温度を修正することで計算温度が上昇し、その結果クレータエンド位置も下流に伸びる結果となっている。このように、表面温度計測位置での計算結果と実測値が一致するならば、鋳片内部の温度状態によって決まるCE位置・形状の予測の妥当性が期待される。
このように、高精度にCE位置・形状が予測できるならば、鋳造条件(スプレー条件、軽圧下条件、鋳造速度、モールド電磁攪拌強度など)を様々変更し、この形状がどのように変化していくかを把握することができる。これによって、クレータエンド形状がフラットで中心偏析の少ない鋳片製造条件を定めることができ、優れた品質の鋳片5を提供することが可能になる。
Since the first calculated temperature is lower than the actually measured surface temperature, the calculated temperature rises by correcting the temperature by optimization calculation, and as a result, the crater end position also extends downstream. Thus, if the calculation result at the surface temperature measurement position matches the actual measurement value, the validity of the CE position / shape prediction determined by the temperature state inside the slab is expected.
In this way, if the CE position and shape can be predicted with high accuracy, the casting conditions (spray conditions, light rolling conditions, casting speed, mold electromagnetic stirring strength, etc.) can be changed in various ways, and how these shapes change. You can figure out how it will go. This makes it possible to define the slab manufacturing conditions with a flat crater end shape and little center segregation, and to provide a slab 5 of excellent quality.
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について図面を参照して説明する。
図16は、本発明の第2実施形態に係る連鋳機の一例を示す概要図である。図16では、連鋳機として垂直曲げ型連鋳機を例示している。但し、図1と同じものには同一の符号を使用している。この連鋳機には、鋳片5の凝固状態推定装置が適用される。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of a continuous casting machine according to the second embodiment of the present invention. FIG. 16 illustrates a vertical bending type continuous casting machine as the continuous casting machine. However, the same reference numerals are used for the same components as in FIG. The continuous casting machine is applied with a solidification state estimating device for the slab 5.
(連鋳機の構成)
図16に示すように連鋳機では、タンディッシュ1の下方に鋳型2が設けられ、タンディッシュ1の底部に鋳型2への溶鋼供給口となる浸漬ノズル3が設けられている。鋳型2の下方には、複数のサポートロール6が設置され、その複数のサポートロール6に沿って鋳片5が所定の引抜き速度で引き抜かれる。符号7〜15は、それぞれ分割された冷却ゾーンであり2次冷却ゾーンを構成する。その各冷却ゾーンには複数のスプレー又はエアミストスプレー用ノズルなどの冷却ノズル(不図示)が配置されており、各冷却ノズルから鋳片5の表面に2次冷却水が噴霧されることで、目標とする鋳片5の2次冷却が実施される。なお、図16では、反基準面側(上面側)の冷却ゾーンをaで表示し、基準面側(下面側)をbで表示している。また図16では冷却ゾーンが合計9ゾーンの場合を例示しているが、ゾーン数はこれに限定されない。実際の連鋳機のゾーン数は、機長などによって、いくつに分割されるかは様々である。
(Configuration of continuous casting machine)
As shown in FIG. 16, in the continuous casting machine, a mold 2 is provided below the tundish 1, and an immersion nozzle 3 serving as a molten steel supply port to the mold 2 is provided at the bottom of the tundish 1. A plurality of support rolls 6 are installed below the mold 2, and the slab 5 is drawn along the plurality of support rolls 6 at a predetermined drawing speed. Reference numerals 7 to 15 denote divided cooling zones, which constitute secondary cooling zones. Cooling nozzles (not shown) such as a plurality of spray or air mist spray nozzles are arranged in each cooling zone, and secondary cooling water is sprayed on the surface of the slab 5 from each cooling nozzle. Secondary cooling of the target slab 5 is performed. In FIG. 16, the cooling zone on the side opposite to the reference surface (upper surface side) is indicated by a, and the reference surface side (lower surface side) is indicated by b. In addition, FIG. 16 illustrates a case where the cooling zone is a total of 9 zones, but the number of zones is not limited to this. The actual number of zones in a continuous casting machine varies depending on how long the machine is divided.
また連鋳機によっては鋳片5を軽圧下するための、圧下ロール(軽圧下ロール)が設置されている場合もあるが、本発明は軽圧下の有無には左右されない。
また、鋳片長手方向における予め設定した1箇所に対し、温度分布計測手段を構成する温度測定装置4bが配置されている。温度測定装置4bは、機内における鋳片5の幅方向表面温度分布を計測する。
Moreover, although there are cases where a rolling roll (light rolling roll) for lightly rolling down the slab 5 is installed depending on the continuous casting machine, the present invention is not affected by the presence or absence of light rolling.
Moreover, the temperature measuring device 4b which comprises a temperature distribution measurement means is arrange | positioned with respect to one place preset in the slab longitudinal direction. The temperature measuring device 4b measures the surface temperature distribution in the width direction of the slab 5 in the machine.
ここで、温度測定装置4a、4bは、第1実施形態で説明した温度測定装置4と同一構成で、同一機能を有する。また、温度測定装置4a、4bによる温度計測方法は、第1実施形態の(温度計測方法)、(実施例1)の欄で説明した方法と同じであり、鋳片5の幅方向温度分布が計測可能である。従って、温度測定装置4a、4bの構成と、その温度計測方法について、繰り返しの説明は省略する。 Here, the temperature measuring devices 4a and 4b have the same configuration and the same function as the temperature measuring device 4 described in the first embodiment. Moreover, the temperature measuring method by the temperature measuring devices 4a and 4b is the same as the method described in the column of (Temperature measuring method) and (Example 1) of the first embodiment, and the width direction temperature distribution of the slab 5 is the same. It can be measured. Therefore, repeated description of the configuration of the temperature measuring devices 4a and 4b and the temperature measuring method thereof will be omitted.
また、図16においては、鋳片長手方向に沿った2箇所に対し、それぞれ温度分布計測手段を構成する温度測定装置4a、4bが配置されている場合を例示している。これは、後述の第3実施形態で用いる2つの温度測定装置4a、4bを図16に併せて図示しているためである。もちろん、本実施形態で使用する温度測定装置が符号4aの温度測定装置であっても良い。 Moreover, in FIG. 16, the case where the temperature measurement apparatuses 4a and 4b which respectively comprise a temperature distribution measurement means are arrange | positioned with respect to two places along a slab longitudinal direction is illustrated. This is because two temperature measuring devices 4a and 4b used in a third embodiment to be described later are shown together with FIG. Of course, the temperature measuring device used in the present embodiment may be the temperature measuring device 4a.
連鋳制御部20は、2次冷却制御部20Aと、凝固状態推定部20Bとを備える。2次冷却制御部20Aは、製造管理用制御部21からの指令に基づき、上記各冷却ゾーンでの2次冷却を制御する。例えば各冷却ゾーンでの出側温度がその位置での目標温度となるように冷却条件が設定される。この冷却条件は、凝固状態推定部20Bにも入力される。
凝固状態推定部20Bは、凝固状態推定部本体20Baと熱流束分布補正部20Bbとを備える。凝固状態推定部本体20Baは、少なくとも2次冷却の冷却条件に基づき熱流束を求めつつ、その求めた熱流束を使用した熱伝達モデルによって、鋳片5の凝固状態(温度状態)を推定する。
The continuous casting control unit 20 includes a secondary cooling control unit 20A and a solidification state estimation unit 20B. The secondary cooling control unit 20A controls the secondary cooling in each of the cooling zones based on a command from the manufacturing management control unit 21. For example, the cooling conditions are set so that the outlet temperature in each cooling zone becomes the target temperature at that position. This cooling condition is also input to the solidification state estimation unit 20B.
The solidification state estimation unit 20B includes a solidification state estimation unit main body 20Ba and a heat flux distribution correction unit 20Bb. The solidification state estimation part main body 20Ba estimates the solidification state (temperature state) of the slab 5 based on the heat transfer model using the obtained heat flux while obtaining the heat flux based on at least the cooling condition of the secondary cooling.
また、熱流束分布補正部20Bbは、凝固状態推定部本体20Baで使用する熱流束の幅方向分布を補正する。具体的には、上記温度測定装置4bの計測位置における上記熱伝達モデルによって計算した鋳片表面の推定温度と、上記温度測定装置4bで計測した鋳片幅方向の表面温度分布とが一致するように、上記熱流束の鋳片幅方向の熱流束分布を補正する。 Further, the heat flux distribution correction unit 20Bb corrects the width direction distribution of the heat flux used in the solidified state estimation unit body 20Ba. Specifically, the estimated temperature of the slab surface calculated by the heat transfer model at the measurement position of the temperature measuring device 4b matches the surface temperature distribution in the slab width direction measured by the temperature measuring device 4b. In addition, the heat flux distribution in the slab width direction of the heat flux is corrected.
なお、上記凝固状態推定部本体20Baは、上記熱流束分布補正部20Bbで補正係数が変更される度に、再度作動して、再計算を実施することで出力値を修正する。
ここで、通常の連続鋳造の2次冷却計算は、例えば、鋳片長手方向(鋳造方向)に沿って単位長さでスライスされた鋳片断面を考え、鋳造中のストランド内の場所に応じて、水冷、空冷、ミスト冷却、ロール抜熱などからなる2次冷却条件による鋳片表面での境界条件を示す式(3)に基づき熱流束を求め、その求めた熱流束を使用して、式(5)の2次元伝熱方程式を解くことで実施される。
The solidification state estimation unit body 20Ba operates again each time the correction coefficient is changed by the heat flux distribution correction unit 20Bb, and corrects the output value by performing recalculation.
Here, the secondary cooling calculation of normal continuous casting is, for example, considering a cross section of a slab sliced at a unit length along the slab longitudinal direction (casting direction), and depending on the location in the strand during casting. The heat flux is obtained based on the equation (3) indicating the boundary condition on the slab surface by the secondary cooling condition consisting of water cooling, air cooling, mist cooling, heat removal from the roll, etc., and using the obtained heat flux, the equation This is implemented by solving the two-dimensional heat transfer equation (5).
但し、式(3)中の温度に関する値であるφは、下記の式(4)で表すことができる。このため、式(3)を後述の式(5)に適用する際に、温度は式(4)のような置き換えを行っている。 However, φ, which is a value related to the temperature in the equation (3), can be expressed by the following equation (4). For this reason, when formula (3) is applied to formula (5) described later, the temperature is replaced as in formula (4).
ここで、
Q :熱流束
κ :熱伝導率
κd:基準温度での熱伝導率
h :熱伝達係数
T :モデル表面温度
Ta:雰囲気温度
である。
here,
Q: heat flux κ: thermal conductivity κd: thermal conductivity at reference temperature h: heat transfer coefficient T: model surface temperature Ta: ambient temperature
ここで、
c:比熱
ρ:密度
κ:熱伝導率
T:温度
t:時間
x、y:座標
である。
here,
c: Specific heat ρ: Density κ: Thermal conductivity T: Temperature t: Time x, y: Coordinates
そして、式(3)における熱伝達係数hは、水冷、空冷、ミスト冷却などの冷却方式、冷却操作量、ロール抜熱量などの2次冷却条件によって決定される。上記式(3)に基づく式(5)による2次冷却計算によって、鋳片5の内部温度分布を求め、更にその内部温度分布と溶鋼成分で決定される固相線温度から完全凝固位置を算出する。
また、上記式(3)〜(5)を用いて、スライスされた単位長さの断面を鋳片長手方向に沿って連続的に次々と発生させ、計算することによって、鋳造速度変化時などの非定常における温度計算も実現することができる。現在計算機能力が飛躍的に向上しており、水冷実績データ、鋳造速度、タンディッシュ溶鋼温度などの操業条件をオンラインで取り込み、リアルタイムで2次冷却計算、最終凝固計算が可能である。
And the heat transfer coefficient h in Formula (3) is determined by secondary cooling conditions, such as cooling methods, such as water cooling, air cooling, and mist cooling, the amount of cooling operation, and heat removal amount of a roll. Obtain the internal temperature distribution of the slab 5 by the secondary cooling calculation by the equation (5) based on the above equation (3), and further calculate the complete solidification position from the solidus temperature determined by the internal temperature distribution and molten steel components To do.
Further, by using the above formulas (3) to (5), the slices of the unit length are continuously generated along the slab longitudinal direction one after another, and calculated, thereby changing the casting speed and the like. Unsteady temperature calculation can also be realized. At present, the calculation capability has improved dramatically, and the operating conditions such as water cooling performance data, casting speed and tundish molten steel temperature can be taken online, and the secondary cooling calculation and final solidification calculation can be performed in real time.
本実施形態では、上記2次冷却条件による境界条件による熱流束の式として、式(3)の代わりに下記式(6)を使用する。
Qij =dih(T −Ta) ・・・(6)
ここで、
di :熱伝達係数の補正係数(初期値は「1」)
i :幅方向補正位置
j :長手方向位置
である
In the present embodiment, the following formula (6) is used instead of formula (3) as the formula of the heat flux by the boundary condition by the secondary cooling condition.
Qij = dih (T−Ta) (6)
here,
di: Correction coefficient of heat transfer coefficient (initial value is “1”)
i: width direction correction position j: longitudinal direction position
次に、上記凝固状態推定部20Bの処理について、図17を参照して説明する。
本実施形態においては、前述の2次冷却モデル(熱伝達モデル)の表面温度計算値と幅方向の表面温度実測値を用いて、2次冷却計算に用いるパラメータを調整することで鋳片5の温度分布を推定し、最終凝固位置・形状を推定する。具体的には2次冷却位置での幅方向の熱流束分布、若しくは熱伝達係数分布を補正するパラメータである補正係数diの修正を行う。
Next, the process of the solidification state estimation unit 20B will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the parameters of the slab 5 are adjusted by adjusting the parameters used for the secondary cooling calculation using the surface temperature calculation value of the secondary cooling model (heat transfer model) and the surface temperature actual measurement value in the width direction. Estimate the temperature distribution and estimate the final solidification position and shape. Specifically, the correction coefficient di, which is a parameter for correcting the heat flux distribution in the width direction or the heat transfer coefficient distribution at the secondary cooling position, is corrected.
本実施形態に用いる実測する温度測定装置4bの位置は機内最終凝固位置に近い位置の鋳片表面温度であるのが、より望ましいが、原理的には長手方向位置のどの位置でも構わない。
まずステップS10にて、凝固状態推定部本体20Baは、前述のような処理によって、2次冷却計算を行う。上記補正係数diは、初期値として「1」が設定されている。
2次冷却計算は、上記式(6)及び式(5)を用いて、まず鋳造方向単位長さの2次元断面スライス1枚について、そのときの鋳造履歴に応じた鋳造速度で温度を計算する。そのスライスされた単位長さの断面を鋳片長手方向に沿って連続的に次々と発生させ、計算する。
The position of the actually measured temperature measuring device 4b used in this embodiment is more preferably the slab surface temperature at a position close to the final solidification position in the machine, but in principle, any position in the longitudinal direction position may be used.
First, in step S10, the solidification state estimation unit body 20Ba performs secondary cooling calculation by the above-described processing. The correction coefficient di is set to “1” as an initial value.
In the secondary cooling calculation, using the above formulas (6) and (5), the temperature is first calculated at a casting speed corresponding to the casting history at that time for one two-dimensional cross-sectional slice having a unit length in the casting direction. . The sliced unit length cross-sections are successively generated along the slab longitudinal direction and calculated.
次に、ステップS20にて、温度測定装置4bによる表面温度観測の計測位置における鋳片表面温度(幅方向の温度分布)を、ステップS10による2次冷却計算による計算から求める。
次に、ステップS30では、連続的に入力する温度測定装置4bの計測値から計測位置における実測した鋳片幅方向の温度分布を求める。例えば予め設定した時間間隔における計測値の平均値を、実測した鋳片幅方向の温度分布とする。
Next, in step S20, the slab surface temperature (temperature distribution in the width direction) at the measurement position of the surface temperature observation by the temperature measuring device 4b is obtained from the calculation by the secondary cooling calculation in step S10.
Next, in step S30, the measured temperature distribution in the slab width direction at the measurement position is obtained from the measurement value of the temperature measurement device 4b that is continuously input. For example, an average value of measured values in a preset time interval is set as an actually measured temperature distribution in the slab width direction.
次に、ステップS40では、熱流束分布補正部20Bbが、ステップS20で求めた鋳片表面温度の計算値(推定温度)と、ステップS30で求めた温度測定装置4bが計測した表面温度実測値との差が予め設定した閾値以上か否かを判定する、閾値以上の場合にはステップS50に移行する。閾値未満の場合には、ステップS60に移行して、2次冷却計算の再計算を終了して、補正後の2次冷却計算に基づき最終凝固位置及び最終凝固形状(プロフィール)を求める。 Next, in step S40, the heat flux distribution correction unit 20Bb calculates the slab surface temperature calculated in step S20 (estimated temperature), and the actual surface temperature measured by the temperature measuring device 4b obtained in step S30. It is determined whether or not the difference is equal to or greater than a preset threshold value. If it is less than the threshold value, the process proceeds to step S60, the recalculation of the secondary cooling calculation is terminated, and the final solidification position and the final solidification shape (profile) are obtained based on the corrected secondary cooling calculation.
ここで、鋳片幅方向の補正点nを複数、例えば20点(n=20)に設定し、その各補正点位置において、推定温度と実測値との偏差を求め、その偏差の最大値が上記閾値以下か否かを判定する。
一方、ステップS50では、熱流束分布補正部20Bbが、ステップS20で求めた鋳片表面温度の計算値と、ステップS30で求めた温度測定装置4bが計測した表面温度実測値との差が小さく若しくはゼロとなるように、上記補正係数di(i=1〜n)を変更する。上記補正係数diを変更したらステップS10に移行して、2次冷却計算の再計算を実施する。
Here, a plurality of correction points n in the slab width direction are set, for example, 20 points (n = 20), and a deviation between the estimated temperature and the actual measurement value is obtained at each correction point position. It is determined whether or not it is equal to or less than the threshold value.
On the other hand, in step S50, the difference between the calculated value of the slab surface temperature obtained in step S20 by the heat flux distribution correction unit 20Bb and the actual measured surface temperature value measured by the temperature measuring device 4b obtained in step S30 is small. The correction coefficient di (i = 1 to n) is changed so as to be zero. When the correction coefficient di is changed, the process proceeds to step S10, and recalculation of the secondary cooling calculation is performed.
なお、幅方向熱伝達係数hの補正係数diの変更は、長手方向の冷却ゾーンでは一律でされるものとする。これは幅方向に計測可能な温度測定装置4bが長手方向の一箇所のみに設置するとして、便宜的に長手方向で一律変更としている。
具体的な計算方法としては、指定場所の幅方向温度分布実測データと、同じ位置の表面温度計算結果の誤差面積を評価関数として、その評価関数値が小さくなるように、つまり誤差面積が最小になるように計算を行えばよい。手法としては一般的な最適化手法を用いれば良い。また補正係数に制約を設ける場合には、例えば逐次二次計画法などの非線形最適化手法を用いると良い。
In addition, the change of the correction coefficient di of the width direction heat transfer coefficient h is assumed to be uniform in the cooling zone in the longitudinal direction. For the sake of convenience, the temperature measuring device 4b capable of measuring in the width direction is installed in only one place in the longitudinal direction, and is uniformly changed in the longitudinal direction.
As a specific calculation method, using the error area of the temperature distribution measurement data at the specified location and the surface temperature calculation result at the same position as the evaluation function, the evaluation function value is reduced, that is, the error area is minimized. Calculation may be performed as follows. A general optimization method may be used as the method. In addition, when a restriction is imposed on the correction coefficient, a nonlinear optimization method such as a sequential quadratic programming method may be used.
(2次冷却計算について)
前述の2次冷却計算について、以下に補足説明を行う。
通常の連続鋳造の2次冷却計算は、例えば、鋳片長手方向(鋳造方向)に沿って単位長さでスライスされた鋳片断面を考え、鋳造中のストランド内の場所に応じて、水冷、空冷、ミスト冷却、ロール抜熱などからなる2次冷却条件による鋳片表面での境界条件を示す上記式(3)に基づき熱流束を求め、その求めた熱流束を使用して、上記式(5)の2次元伝熱方程式を解くことで実施される。
(About secondary cooling calculation)
The above secondary cooling calculation will be supplementarily described below.
The secondary cooling calculation of normal continuous casting is, for example, considering a slab cross-section sliced by unit length along the slab longitudinal direction (casting direction), depending on the location in the strand during casting, water cooling, The heat flux is obtained based on the above equation (3) indicating the boundary condition on the surface of the slab by the secondary cooling condition including air cooling, mist cooling, heat removal from the roll, etc., and using the obtained heat flux, the above equation ( This is implemented by solving the two-dimensional heat transfer equation of 5).
ここで、式(5)で示される2次元熱伝導方程式は、鋳片断面において、鋳片の鋳造方向には熱伝導が無いものと仮定した式である。
一般に比熱、密度、熱伝導率の物性値は鋳片の温度変化とともに変化するので、物性値を温度の関数として変化させて、式(5)を解く必要がある。物性値に温度依存性がある場合、式(5)はこのままでは差分式に展開できない。
そこで、実際の計算では公知の手法である「含温度−変換温度法」を用いて、温度を以下
のように置き換えて線形化している。
Here, the two-dimensional heat conduction equation represented by Expression (5) is an expression that assumes that there is no heat conduction in the casting direction of the slab in the cross section of the slab.
In general, the physical property values of specific heat, density, and thermal conductivity change with the temperature change of the slab, so it is necessary to solve the equation (5) by changing the physical property value as a function of temperature. If the physical property value has temperature dependence, Equation (5) cannot be developed into a difference equation as it is.
Therefore, in the actual calculation, the “temperature-conversion temperature method”, which is a well-known method, is used to linearize the temperature as follows.
ここで、φ:変換温度、H:含熱量、Td:基準温度、κd:基準温度での熱伝導率である。
そして、式(7)、(8)を式(5)に代入すると、下記式(9)となる。
Here, φ is the conversion temperature, H is the heat content, T d is the reference temperature, and κ d is the thermal conductivity at the reference temperature.
Then, when Expressions (7) and (8) are substituted into Expression (5), the following Expression (9) is obtained.
この式(9)を差分化することにより、スライス毎の伝熱計算が数値解析可能となる。
ここで、スライスの内部点と表面点で差分式が異なる。
鋳片表面では、下記式(10)で表されるとし、
By differentiating this equation (9), the heat transfer calculation for each slice can be numerically analyzed.
Here, the difference formula differs between the internal point and the surface point of the slice.
On the slab surface, it is represented by the following formula (10):
ここで、h:熱伝達係数、Ta:雰囲気温度である。
またスラブ鋳造方向の速度をv(z方向)とすると、下記式(11)であるので、
Here, h: heat transfer coefficient, T a : ambient temperature.
If the speed in the slab casting direction is v (z direction), the following formula (11) is satisfied.
ここで、Q:熱流速である。
また、上記式では、lは計算時間ステップを表し、lの各値から、次の計算ステップ(
時間)の(l+1)の値を求めている。
これら(12)、(13)の差分化式を用いて差分化法により実際の伝熱計算を行う。
この実際の計算過程では、以下のような(1)〜(9)の手続きを踏んで3次元計算をトレースしている。
Here, Q is the heat flow rate.
In the above formula, l represents a calculation time step, and from each value of l, the next calculation step (
(L + 1) value of (time) is obtained.
The actual heat transfer calculation is performed by the difference method using the difference formulas of (12) and (13).
In this actual calculation process, the three-dimensional calculation is traced through the following procedures (1) to (9).
(1)解析開始とともに1枚の2次元シートがモールドに入り進んでいく。
(2)このシートが外部の境界条件と2次元内部の熱伝導のみで計算されていく。(進行方向の熱伝導は考えない。)
(3)途中で、速度のデータにより各時刻で速度が変化していく。
(4)途中で、外部冷却パターンデータにより、スプレーパターンが切り替わる。
(5)この1枚のシートが、解析時間の終了時刻まで計算される。
(6)次のシートに移ったとき、入力に合わせ物性値、初期温度を変える。
(7)1枚のシートの計算が終了したら、タイムステップの時間だけ離れて次のシートの計算を開始し解析時間終了時刻まで計算する。
(8)以上の計算を各シートにつき、引き抜き終了時刻まで行う。
(9)途中必要に応じてファイル出力を行う。
(1) As the analysis starts, one two-dimensional sheet enters the mold and proceeds.
(2) This sheet is calculated only by external boundary conditions and two-dimensional internal heat conduction. (The heat conduction in the traveling direction is not considered.)
(3) On the way, the speed changes at each time according to the speed data.
(4) In the middle, the spray pattern is switched by the external cooling pattern data.
(5) This one sheet is calculated until the end time of the analysis time.
(6) When moving to the next sheet, change the physical property value and initial temperature according to the input.
(7) When the calculation of one sheet is completed, the calculation of the next sheet is started after the time step, and is calculated until the analysis time end time.
(8) The above calculation is performed for each sheet until the drawing end time.
(9) File output is performed as needed during the process.
[メッシュ分割について]
上記伝熱計算の演算は、鋳片内の熱伝導を差分法を用いて解析しており、また、構造的対象性より厚み方向1/2の部分を解析対象としている。例えば、短辺、長辺を、m分
割、n分割した場合には、メッシュは図18のようになる。
[使用する熱伝達係数について]
また式(10)における熱伝達係数hは、水冷、空冷、ミスト冷却などの冷却方式、冷却操作量、ロール抜熱量などの2次冷却条件によって決定される。また熱伝達係数hは冷却方法(水のみ、水と空気、空気のみ、及びそれぞれの流量)に従い、計算式を変更する。
実際に使用する抜熱は、これらと放射冷却を比較して、より大きい値を採用している。
[About mesh division]
In the calculation of the heat transfer calculation, the heat conduction in the slab is analyzed using a difference method, and the portion in the thickness direction 1/2 is the analysis object because of the structural objectivity. For example, when the short side and the long side are divided into m and n, the mesh is as shown in FIG.
[About heat transfer coefficient to be used]
In addition, the heat transfer coefficient h in the equation (10) is determined by a secondary cooling condition such as a cooling method such as water cooling, air cooling, mist cooling, a cooling operation amount, a roll heat removal amount, or the like. Moreover, the heat transfer coefficient h changes a calculation formula according to the cooling method (only water, water and air, only air, and each flow rate).
The heat removal actually used adopts a larger value by comparing these with radiant cooling.
[固相率について]
固相率の計算は、各セルの温度が、液相線温度よりも下にあるときは固相率=1、固相線温度よりも上にあるときは固相率=0、液相線温度と固相線温度の間にあるときは、下記式としている。
[Solid fraction]
The calculation of the solid phase ratio is as follows. When the temperature of each cell is lower than the liquidus temperature, the solid phase ratio = 1, and when the temperature is higher than the solidus temperature, the solid phase ratio = 0. When it is between the temperature and the solidus temperature, the following formula is used.
CO:炭素濃度
CS:ある温度が固相線温度と等しい炭素濃度
CL:ある温度が液相線温度と等しい炭素濃度、としている。
C O : Carbon concentration C S : Carbon concentration at which a certain temperature is equal to the solidus temperature C L : Carbon concentration at which a certain temperature is equal to the liquidus temperature
[モールド内での抜熱計算について]
モールド内ではスライスのモールド通過時間により表面抜熱量を決定している。
なお、抜熱は長辺、短辺ともに均一として決定する。
[計算条件の例について]
計算条件は例えば次のように設定する。
・シミュレーション時間刻み:0.02sec
・鋳造速度 1.4mpm
・解析厚:125mm(半厚、全厚250mm)
・解析幅:1050mm(半幅、全幅2100mm)
・雰囲気温度:30℃
・二次冷却水温度:28℃
・溶鋼温度:1555℃
・基準温度での熱伝導率:対象とする材の成分に基づき決定
・上記成分から求めた液相温度、固層温度:実験その他で決定
・ 変換温度φ−温度の関係:実験その他で決定
・含熱量H−温度の関係:実験その他で決定
・密度ρ−温度の関係:実験その他で決定
・メッシュ幅方向分割数の例
幅(n)=66
厚(n)=25
[Calculation of heat removal in mold]
In the mold, the amount of heat removed from the surface is determined by the time required for the slice to pass through the mold.
The heat removal is determined to be uniform on both the long side and the short side.
[Examples of calculation conditions]
The calculation conditions are set as follows, for example.
・ Simulation time step: 0.02 sec
・ Casting speed 1.4mpm
・ Analysis thickness: 125 mm (half thickness, total thickness 250 mm)
・ Analysis width: 1050 mm (half width, full width 2100 mm)
・ Atmosphere temperature: 30 ℃
・ Secondary cooling water temperature: 28 ℃
-Molten steel temperature: 1555 ° C
・ Thermal conductivity at the reference temperature: Determined based on the components of the target material ・ Liquid phase temperature and solid phase temperature determined from the above components: Determined by experiments and others ・ Conversion temperature φ-temperature relationship: Determined by experiments and others Heat content H-temperature relationship: determined by experiment, etc. Density ρ-temperature relationship: determined by experiment, etc. Example of mesh width direction division number width (n) = 66
Thickness (n) = 25
(動作その他)
図19は本実施形態による幅方向の熱流束分布の補正を実施することなく、表面温度計測時の操業条件を取り込んだ上で、2次冷却計算のみを用いて、温度計設置位置(計測位置)でのモデル計算温度と実測温度を比較した図である。図19では、鋳片5の幅方向中央から片側の状態を図示している。後述の図20〜14等においても同様である。
この図19に示すように計算温度(推定温度)の温度分布は鋳片幅方向にフラットであり、また表面温度実測値との間に差が生じている、このため、計算温度と実測温度とでは、幅方向の分布の仕方も異なっている。このような状況では計算結果から最終凝固位置形状を予測しても実態と合っているという保証はない。
(Operation other)
FIG. 19 shows the thermometer installation position (measurement position) using only the secondary cooling calculation after taking in the operating conditions at the time of surface temperature measurement without correcting the heat flux distribution in the width direction according to the present embodiment. It is the figure which compared the model calculation temperature in FIG. In FIG. 19, the state of one side from the center of the width direction of the slab 5 is illustrated. The same applies to FIGS. 20 to 14 described later.
As shown in FIG. 19, the temperature distribution of the calculated temperature (estimated temperature) is flat in the slab width direction, and there is a difference between the measured surface temperature and the calculated temperature and the measured temperature. Then, the way of distribution in the width direction is also different. In such a situation, even if the final solidification position shape is predicted from the calculation result, there is no guarantee that it matches the actual situation.
これに対する本実施形態を適用した場合の例を図20に示す。図20は、幅方向補正点を20メッシュ(n=20)として、最適化計算を行い実測値と計算値の誤差が小さくなるように、幅方向の熱伝達係数の倍率を修正(diを調整)したときの表面温度の計算結果の例を示す図である。またこのときの、補正前後の熱伝達係数の補正倍率(補正係数diの値)を図21に示す。 An example of applying this embodiment to this is shown in FIG. In FIG. 20, the width direction correction point is set to 20 mesh (n = 20), and the calculation of the optimization is performed, and the magnification of the heat transfer coefficient in the width direction is corrected so that the error between the actually measured value and the calculated value becomes small (di is adjusted) It is a figure which shows the example of the calculation result of the surface temperature when doing. In addition, FIG. 21 shows the correction magnification (value of the correction coefficient di) of the heat transfer coefficient before and after correction at this time.
演算においては、メッシュ毎にモデルによる温度計測と実測の温度平均とをそれぞれ算出して、演算に用いている。結果、図21のように熱伝達係数の補正倍率を鋳片幅方向で変更することで、温度計測点のある部分では数値計算結果と一致する温度計算が実現されている。評価関数で指定した表面温度の差が着実に小さくなるような計算が最適化計算で実現できることがわかる。
この2つの場合(図19及び図20参照)における、最終凝固の位置(CE位置)及び形状を求めたものが図22(比較例)及び図23(実施例)である。図22及び図23は、縦軸が鋳型2からの鋳片長手方向の距離、横軸が鋳片幅方向位置における凝固完了位置を示している。
In the calculation, the temperature measurement by the model and the actually measured temperature average are calculated for each mesh and used for the calculation. As a result, by changing the correction factor of the heat transfer coefficient in the slab width direction as shown in FIG. 21, a temperature calculation that matches the numerical calculation result is realized at a portion where the temperature measurement point is present. It can be seen that the optimization calculation can realize a calculation in which the difference in surface temperature specified by the evaluation function is steadily reduced.
FIG. 22 (Comparative Example) and FIG. 23 (Example) show the final solidification position (CE position) and shape in these two cases (see FIGS. 19 and 20). 22 and 23, the vertical axis represents the distance in the slab longitudinal direction from the mold 2, and the horizontal axis represents the solidification completion position at the slab width direction position.
図22(比較例)では、幅方向温度分布がフラットな計算温度に基づいているため、最終凝固形状は端部を除いて凹凸がなく、フラットになっている。一方、図23(実施例)の幅方向の表面実測温度を用いて幅方向の熱伝達係数を補正した場合では、幅方向の凹凸を表現できており、かつ表面温度分布が一致しているため、現実に近い最終凝固状態を表現できていると考えられる。このように、表面温度計測位置での計算結果と実測値が一致するならば、鋳片内部の温度状態によって決まる最終凝固位置及び形状の推定精度向上が期待される。 In FIG. 22 (comparative example), since the temperature distribution in the width direction is based on a flat calculation temperature, the final solidified shape is flat with no irregularities except for the end portions. On the other hand, when the heat transfer coefficient in the width direction is corrected using the actual surface temperature in the width direction in FIG. 23 (Example), the unevenness in the width direction can be expressed and the surface temperature distributions are consistent. It is thought that the final coagulation state close to reality can be expressed. In this way, if the calculation result at the surface temperature measurement position matches the actual measurement value, it is expected to improve the estimation accuracy of the final solidification position and shape determined by the temperature state inside the slab.
このように、表面温度計測位置での計算結果と実測値が一致するならば、鋳片内部の温度状態によって決まる最終凝固位置・形状の推定値の妥当性がより向上する。
以上のように、温度測定装置4bによる計測位置における幅方向のモデル表面温度を、実測表面温度に基づき熱伝達係数の分布を補正することで、実測表面温度に一致若しくは近づける。この結果、より実際の操業状態を反映することが可能となり、最終凝固位置・形状の推定精度を上げることが実現できる。
Thus, if the calculation result at the surface temperature measurement position matches the actual measurement value, the validity of the estimated value of the final solidification position / shape determined by the temperature state inside the slab is further improved.
As described above, the model surface temperature in the width direction at the measurement position by the temperature measuring device 4b is made to match or approach the measured surface temperature by correcting the distribution of the heat transfer coefficient based on the measured surface temperature. As a result, it is possible to reflect the actual operation state more, and it is possible to improve the estimation accuracy of the final solidification position / shape.
ここで、上記実施形態では、熱伝達係数を調整することで熱流束の分布を補正しているが、他のパラメータを調整することで、熱流束の幅方向分布を補正しても良い。
また、上記求めた最終凝固位置・形状の予測結果に基づき、2次冷却条件、軽圧下条件、鋳造速度、鋳型電磁攪拌強度を操作して、最終凝固位置や形状を、予め設定した目標位置や目標形状に近づくように制御して、能率や品質の向上を図っても良い。
Here, in the above-described embodiment, the heat flux distribution is corrected by adjusting the heat transfer coefficient. However, the width direction distribution of the heat flux may be corrected by adjusting other parameters.
In addition, based on the prediction result of the final solidification position / shape obtained above, the final solidification position and shape can be controlled by adjusting the secondary cooling condition, light pressure reduction condition, casting speed, and mold electromagnetic stirring strength. The efficiency and quality may be improved by controlling to approach the target shape.
(変形例)
前述の図20〜図23においては、また熱伝達係数の補正係数diの値(補正倍率)は、複数の冷却ゾーンの各ゾーンに対し一律に変更している。
具体的には、式(20)に基づき補正係数diの計算を行っている。
補正係数更新値
=(モデル温度−実測温度)×ゲイン+補正係数前回値 ・・・(20)
(Modification)
In FIGS. 20 to 23 described above, the value (correction magnification) of the heat transfer coefficient correction coefficient di is uniformly changed for each of the plurality of cooling zones.
Specifically, the correction coefficient di is calculated based on the equation (20).
Correction coefficient update value = (model temperature−actual temperature) × gain + correction coefficient previous value (20)
更にこれを拡張して、式(21)に示すように、長手方向の冷却ゾーン毎に個別に調整可能(設定変更可能)としても良い。
冷却ゾーンnの補正係数更新値
=(モデル温度−実測温度)×ゲインn+(冷却ゾーンnの補正係数前回値)・・・(21)
ここでnは冷却ゾーンの番号を示す。
式(21)では、冷却ゾーンによってゲインnを変更している。
Further, this may be expanded so as to be individually adjustable (setting can be changed) for each cooling zone in the longitudinal direction, as shown in Expression (21).
Correction coefficient update value of cooling zone n = (model temperature−actual temperature) × gain n + (previous value of correction coefficient of cooling zone n) (21)
Here, n indicates the number of the cooling zone.
In Expression (21), the gain n is changed depending on the cooling zone.
ゲインnは、例えば、基準として設定したゾーンに対するゲインを基準ゲインとし、その基準として設定したゾーンよりも冷却が強いゾーンでは、基準ゲインよりも大きな値にゲインnを設定すると共に、基準として設定したゾーンよりも冷却が弱いゾーンでは、基準ゲインよりも小さな値にゲインnを設定する。
このように冷却ゾーン毎に個別に調整する場合には、冷却ゾーン毎に冷却ムラがある場合などがあっても、精度良く最終凝固位置・形状の予測結果を求めることが可能となる。
The gain n is, for example, a gain for a zone set as a reference as a reference gain, and in a zone where cooling is stronger than the zone set as the reference, the gain n is set to a value larger than the reference gain and set as a reference. In a zone where cooling is weaker than the zone, the gain n is set to a value smaller than the reference gain.
Thus, when adjusting for every cooling zone individually, even if there is a case where there is a cooling nonuniformity for every cooling zone, it becomes possible to obtain the prediction result of the final solidification position and shape with high accuracy.
次に、本変形例の冷却ゾーン毎の個別の調整例について具体的に説明する。
本例では、温度測定装置4aを使用するケース場合を示す。
式(20)を用いた補正では、表1に示すように冷却ゾーンの全ゾーン共通のゲインnを用いている。
一方、式(21)を用いた補正では、表2に示すようにゾーン毎のゲインnの調整を実施している。例としての表2でのゲインの数値は、冷却の強い7a−8aのゾーンでは冷却による温度ムラの発生が大きいとしてゲインnを大きく、また冷却が弱めの9a−13aのゾーンでは冷却による温度ムラの発生が小さいとして補正用ゲインを小さく設定する。また温度計設置位置以降の14a−15aのゾーンでは、補正用ゲインを0として、温度測定装置による補正を実施しないとしている。
Next, an individual adjustment example for each cooling zone of the present modification will be specifically described.
In this example, a case where the temperature measuring device 4a is used is shown.
In the correction using the equation (20), as shown in Table 1, the gain n common to all the cooling zones is used.
On the other hand, in the correction using the equation (21), as shown in Table 2, the gain n for each zone is adjusted. As an example, the gain values in Table 2 are as follows. In the zone 7a-8a, where the cooling is strong, the gain n is large because the occurrence of temperature unevenness due to the cooling is large, and in the zone 9a-13a, where the cooling is weak, Therefore, the correction gain is set to be small. In the zone 14a-15a after the thermometer installation position, the correction gain is set to 0, and correction by the temperature measuring device is not performed.
これらのゲインn、及び温度測定装置4aの同じ温度計測値を用いて、最終凝固位置の推定を行った結果を図24に示す。
図24に示されるように、同じ温度計値を使用した場合でも、変形例に基づき表2のようにゾーン毎に個別のゲインnを使用した場合の方が最終凝固形状の山谷差が大きくなっている。これは温度測定装置から遠く、かつ冷却の強いゾーンで強く表面温度の補正したためである。このように式(20)のケースと比べ、調整の自由度が向上したことがわかる。これにより、更に実際に即した調整が可能となる。
FIG. 24 shows the result of estimating the final solidification position using the gain n and the same temperature measurement value of the temperature measuring device 4a.
As shown in FIG. 24, even when the same thermometer value is used, the difference between the peaks and valleys of the final solidification shape becomes larger when individual gains n are used for each zone as shown in Table 2 based on the modification. ing. This is because the surface temperature is strongly corrected in a zone far from the temperature measuring device and strong in cooling. Thus, it can be seen that the degree of freedom of adjustment is improved as compared with the case of the equation (20). This makes it possible to make adjustments that are more practical.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について図面を参照して説明する。なお、上記第2実施形態と同様な構成には同一の符号を付して説明する。
本実施形態の基本構成は、上記第2実施形態と同様である。
但し、鋳片長手方向に沿って上記計測位置を2箇所以上設定し、その各計測位置でそれぞれ鋳片幅方向の表面温度分布を計測すると共に、各計測位置毎に、上記熱伝達モデルで推定した推定温度と上記計測した鋳片幅方向の温度分布とが一致するように、上記熱流束の鋳片幅方向の熱流束分布の補正を繰り返し、補正する度に、凝固状態推定部本体20Baによる2次冷却計算を再度実施する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the structure similar to the said 2nd Embodiment.
The basic configuration of the present embodiment is the same as that of the second embodiment.
However, two or more measurement positions are set along the slab longitudinal direction, the surface temperature distribution in the slab width direction is measured at each measurement position, and is estimated by the heat transfer model for each measurement position. Each time the correction of the heat flux distribution in the slab width direction of the heat flux is repeated and corrected so that the estimated temperature temperature and the measured temperature distribution in the slab width direction coincide with each other, the solidification state estimation unit body 20Ba The secondary cooling calculation is performed again.
本実施形態では、上記計測位置の設定を2箇所とした場合で説明するが、計測位置を3箇所以上としても良い。
本実施形態では、鋳片長手方向に沿って各計測位置を境界として区分し、計測位置を、上流側から第1の計測位置、第2の計測位置とした場合に、最上流から第1の計測位置までの計測区間、第1計測位位置から第2の計測位置までの計測区間・・のように、計測位置に基づき複数の計測区間に区分する。そして、各計測区間毎に熱伝達モデルの鋳造幅方
向の熱流束分布を修正し、修正する毎にモデルを使用した計算をやり直す。
In the present embodiment, the case where the measurement position is set to two places will be described, but the measurement position may be three or more.
In the present embodiment, each measurement position is divided as a boundary along the slab longitudinal direction, and when the measurement position is the first measurement position and the second measurement position from the upstream side, A measurement section up to the measurement position, a measurement section from the first measurement position to the second measurement position,... Are divided into a plurality of measurement sections based on the measurement position. Then, the heat flux distribution in the casting width direction of the heat transfer model is corrected for each measurement section, and the calculation using the model is performed again each time correction is performed.
このとき、2つ目以降の計測区間では、直前の計測区間で求めた熱流束分布を初期値として使用する。
本実施形態の凝固状態推定部20Bでの熱伝達係数の補正処理について、図25を参照して説明する。
図25中のステップS10〜S50、S60は、上記第1実施形態(図17)におけるステップS10〜S50、S60と同じ処理を行う。なお、ステップS30では、温度測定装置4aを採用し、温度測定装置4aの計測位置を温度比較位置とする。
At this time, in the second and subsequent measurement intervals, the heat flux distribution obtained in the immediately preceding measurement interval is used as the initial value.
The heat transfer coefficient correction process in the solidification state estimation unit 20B of the present embodiment will be described with reference to FIG.
Steps S10 to S50 and S60 in FIG. 25 perform the same processes as steps S10 to S50 and S60 in the first embodiment (FIG. 17). In step S30, the temperature measuring device 4a is employed, and the measurement position of the temperature measuring device 4a is set as the temperature comparison position.
なお、本実施形態にあっては、補正係数diの変更は、温度計設置間毎に、鋳片長手方向で一律でされるものとする。
また、図25中のステップS110〜ステップS150は、上記第1実施形態(図17)におけるステップS10〜S50と同じ処理を行う。なお、ステップS130では、温度測定装置4bを採用し、温度測定装置4bの計測位置を温度比較位置とする。
但し、ステップS110の計算における熱流束分布の初期値である補正係数di(i=1〜n)は、ステップS10〜ステップS50で補正した値とする。
In the present embodiment, the correction coefficient di is changed uniformly in the slab longitudinal direction every time the thermometer is installed.
Also, steps S110 to S150 in FIG. 25 perform the same processing as steps S10 to S50 in the first embodiment (FIG. 17). In step S130, the temperature measuring device 4b is adopted, and the measurement position of the temperature measuring device 4b is set as the temperature comparison position.
However, the correction coefficient di (i = 1 to n), which is the initial value of the heat flux distribution in the calculation in step S110, is the value corrected in steps S10 to S50.
また、ステップS110の計算において、第1の計測位置〜第2の計測位置までの計測区間に対し、ステップS150で調整した補正係数di(i=1〜n)を反映する。
すなわち、ステップS110の計算においては、第1の計測位置までの範囲においては、補正係数diとしてステップS50で求めた値を使用し、第1の計測位置〜第2の計測位置までの計測区間に対し、ステップS150で調整した補正係数di(i=n)を使用する。
In the calculation in step S110, the correction coefficient di (i = 1 to n) adjusted in step S150 is reflected on the measurement section from the first measurement position to the second measurement position.
That is, in the calculation in step S110, in the range up to the first measurement position, the value obtained in step S50 is used as the correction coefficient di, and the measurement interval from the first measurement position to the second measurement position is used. On the other hand, the correction coefficient di (i = n) adjusted in step S150 is used.
(動作その他)
第1の計測位置(温度測定装置4aの位置)までに対して、本実施形態を採用した場合の作用については、上記第1実施形態と同様である(図19〜図21を参照)。
また、図26は、ステップS10〜50の処理による、温度測定装置4aの計測位置に基づく補正後の温度測定装置4aの計測位置における、スライス断面温度分布の例である。
(Operation other)
The operation when this embodiment is adopted up to the first measurement position (position of the temperature measuring device 4a) is the same as that of the first embodiment (see FIGS. 19 to 21).
FIG. 26 is an example of the slice cross-section temperature distribution at the measurement position of the temperature measurement device 4a after correction based on the measurement position of the temperature measurement device 4a by the processing of steps S10 to S50.
この図27に示すスライス断面温度分布に基づいて計算した温度測定装置4bの計測位置での幅方向表面温度と、温度測定装置4bの計測位置における実測温度とを比較すると、図27に示すような結果となる。この図27のように、温度測定装置4aの計測位置で幅方向温度分布を補正した場合でも若干のずれが生じている場合がある。
このずれを解消するため、前述温度測定装置4aの計測結果に基づく補正と同様に、温度測定装置4a〜4bの計測位置間の区間内における幅方向の熱伝達係数の倍率(補正係数diの値)を温度測定装置4bの計測結果に基づき修正することで、温度測定装置4bの計測位置においては、図28に示すような表面温度の計算結果を得ることができる。
When the surface temperature in the width direction at the measurement position of the temperature measuring device 4b calculated based on the slice cross-section temperature distribution shown in FIG. 27 is compared with the actually measured temperature at the measurement position of the temperature measuring device 4b, as shown in FIG. Result. As shown in FIG. 27, there may be a slight deviation even when the temperature distribution in the width direction is corrected at the measurement position of the temperature measuring device 4a.
In order to eliminate this deviation, similarly to the correction based on the measurement result of the temperature measurement device 4a, the magnification of the heat transfer coefficient in the width direction (the value of the correction coefficient di) in the section between the measurement positions of the temperature measurement devices 4a to 4b. ) Is corrected based on the measurement result of the temperature measurement device 4b, the calculation result of the surface temperature as shown in FIG. 28 can be obtained at the measurement position of the temperature measurement device 4b.
次に、温度測定装置による計測値によって全く補正しない場合と2箇所の温度測定装置4a、4bの各計測値によって本実施形態に基づき補正した場合とで、最終凝固の位置、及び形状がどのように変わったかを求めてみたところ、それぞれ図29(比較例)及び図30(実施例)の結果を得た。
この図29、図30は、縦軸が鋳型2からの長手方向距離、横軸が幅方向位置で凝固完了位置を示している。ここでは、2箇所の温度計値を用いて2度のモデル温度補正を行うことで、計算温度が上昇し、その結果、最終凝固位置も機端側に伸びる結果となっている。このように、2箇所の表面温度計測位置での計算結果と実測値が一致するならば、鋳片内部の温度状態によって決まる最終凝固位置・形状の推定値の精度確保が期待できる。また温度測定装置を3箇所以上設置して同様の手法を適用することにより更なる精度向上も期待できる。
Next, what is the position and shape of the final solidification in the case where no correction is made by the measured values by the temperature measuring device and the case where correction is made based on the present embodiment by the measured values of the two temperature measuring devices 4a and 4b. As a result, the results shown in FIG. 29 (comparative example) and FIG. 30 (example) were obtained.
29 and 30, the vertical axis represents the distance in the longitudinal direction from the mold 2, and the horizontal axis represents the position in the width direction indicating the solidification completion position. Here, by performing model temperature correction twice using two thermometer values, the calculated temperature rises, and as a result, the final solidification position also extends toward the machine end. In this way, if the calculation results at the two surface temperature measurement positions agree with the actual measurement values, it can be expected to ensure the accuracy of the estimated values of the final solidification position and shape determined by the temperature state inside the slab. Further, further accuracy improvement can be expected by installing three or more temperature measuring devices and applying the same method.
すなわち、鋳造条件の変更などの非定常な操作が発生した場合、冷却条件がダイナミックに変化するため、冷却履歴による鋳片5の温度分布変化をモデルで正確には表現するのは難しい。そして、上記のような非定常な操作が発生した場合、モデルと実際の鋳片温度分布との間にはずれが発生する可能性が高い。途中に幅方向温度測定装置を設置してその値を用いることで、モデルのずれ分を補正はできるが、冷却条件変更が複数回繰り返された場合、鋳片長手方向一箇所の温度測定装置の値での補正の場合には、温度測定装置での計測位置より下流での冷却条件によるずれ分の補正ができず、最終凝固位置・形状の推定精度がその分だけ低下する可能性がある。また最終凝固位置より下流の一箇所に温度測定装置を設置したとしても、温度測定装置の位置よりも上流で発生した冷却条件の変動によるずれを十分には補正できない可能性がある。
これに対し、本実施形態にあっては、以上の不都合を低減若しくは解消することが可能となる。
That is, when an unsteady operation such as a change in casting conditions occurs, the cooling conditions change dynamically, so that it is difficult to accurately represent the temperature distribution change of the slab 5 due to the cooling history with a model. When such an unsteady operation occurs, there is a high possibility that a deviation occurs between the model and the actual slab temperature distribution. By installing a width direction temperature measurement device in the middle and using the value, the deviation of the model can be corrected, but if the cooling condition change is repeated multiple times, the temperature measurement device at one location in the slab longitudinal direction In the case of correction by value, the deviation due to the cooling condition downstream from the measurement position by the temperature measuring device cannot be corrected, and the estimation accuracy of the final solidification position / shape may be lowered by that amount. Even if the temperature measuring device is installed at one location downstream from the final solidification position, there is a possibility that the deviation due to the fluctuation of the cooling condition generated upstream from the position of the temperature measuring device cannot be corrected sufficiently.
On the other hand, in the present embodiment, the above disadvantages can be reduced or eliminated.
なお、以上の考えからすると、複数のゾーン毎に2次冷却制御が異なる場合には、その境界値位置に温度測定装置を設置して、上記補正を実施することが好ましい。
また前述のように従来計算と比べ、高精度に最終凝固位置・形状が観測できるから、シミュレーションにより鋳造条件(冷却条件、軽圧下条件、鋳造速度、鋳型電磁攪拌強度など)を様々変更し、この形状がどのように変化するかを把握することができる。これによって、最終凝固形状がフラットで中心偏析の少ない鋳片製造条件を定めることができる。例えば表面温度に基づいて計算した最終凝固位置・形状に応じて、幅方向に複数設置されたスプレー流量をスプレー毎に変更するなど2次冷却条件を変更することで、最終凝固位置や形状を、予め設定した目標位置や目標形状(最終凝固形状のフラット化など)に近づくように制御して、能率や品質の向上を図っても良い。
その他の構成等については上記第2実施形態と同様である。
From the above consideration, when the secondary cooling control is different for each of a plurality of zones, it is preferable to perform the above correction by installing a temperature measuring device at the boundary value position.
In addition, as described above, the final solidification position and shape can be observed with higher accuracy compared to the conventional calculation, so various casting conditions (cooling conditions, light rolling conditions, casting speed, mold electromagnetic stirring strength, etc.) were changed by simulation. It is possible to grasp how the shape changes. This makes it possible to define the slab manufacturing conditions with a flat final solidification shape and little center segregation. For example, according to the final solidification position and shape calculated based on the surface temperature, the final solidification position and shape can be changed by changing the secondary cooling conditions such as changing the spray flow rate installed in the width direction for each spray. The efficiency and quality may be improved by controlling to approach a preset target position and target shape (such as flattening of the final solidified shape).
Other configurations and the like are the same as those in the second embodiment.
1 タンディッシュ
2 鋳型
3 浸漬ノズル
4、4a、4b 温度測定装置
5 鋳片
5a 被計測面
6 サポートロール
7a〜15b 冷却ゾーン(セグメント)
20 連鋳制御部
20A 2次冷却制御部
20B 凝固状態推定部
20Ba 凝固状態推定部本体
20Bb 熱流束分布補正部
21 製造管理用制御部
32a、32b カメラ
33a、33b 三脚
34a、34b 通路
35a、35b セグメント
di 補正係数
h 熱伝達係数
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tundish 2 Mold 3 Immersion nozzle 4, 4a, 4b Temperature measuring device 5 Slab 5a Measurement surface 6 Support rolls 7a-15b Cooling zone (segment)
20 Continuous casting control unit 20A Secondary cooling control unit 20B Solidification state estimation unit 20Ba Solidification state estimation unit body 20Bb Heat flux distribution correction unit 21 Manufacturing control unit 32a, 32b Camera 33a, 33b Tripod 34a, 34b Passage 35a, 35b Segment di Correction coefficient h Heat transfer coefficient
Claims (10)
少なくとも上記2次冷却の冷却条件に基づく熱流束を使用した熱伝達モデルによって上記鋳片の最終凝固位置及び形状を推定すると共に、鋳片長手方向における予め設定した計測位置での鋳片幅方向の温度分布を計測し、
上記計測位置における上記熱伝達モデルで推定した推定温度と上記計測した鋳片幅方向の温度分布とが一致するように、上記熱流束の鋳片幅方向の熱流束分布を補正することで、上記計測位置よりも上流側での上記熱伝達モデルによる推定温度を修正し、
上記温度分布の計測は、撮像装置で上記鋳片の被計測面を撮像し、撮像した画像の各表面位置における輝度に基づいて上記被計測面の温度分布を求め、
上記温度分布を求める際に使用する画像は、
上記撮像装置から見て上記被計測面の上記鋳片幅方向の一端における撮像角度をθ1とし、上記撮像装置からみて上記被計測面の上記鋳片幅方向における他端における撮像角度をθ2としたとき、前記θ1と前記θ2はそれぞれ40°以上、65°以下となる画像であり、
上記2次冷却は、複数の冷却ゾーンによって実施され、
上記熱流束分布を補正するための熱流束分布の補正係数を上記各冷却ゾーン毎に個別に設定することを特徴とする鋳片の凝固状態推定方法。 In the solidification state estimation method for estimating the final solidification position and shape of the slab in continuous casting in which the molten steel injected into the mold is solidified by performing secondary cooling while being drawn and continuously producing the slab,
The final solidification position and shape of the slab are estimated by a heat transfer model using a heat flux based on the cooling condition of at least the secondary cooling, and the slab width direction at a preset measurement position in the slab longitudinal direction is estimated. Measure the temperature distribution,
As the temperature distribution of the slab width direction estimated temperature and the measured estimated by the heat transfer model in the measurement position coincides, by correcting the heat flux distribution in the slab width direction of the heat flux, the Correct the estimated temperature by the above heat transfer model upstream from the measurement position ,
The measurement of the temperature distribution is performed by imaging the surface to be measured of the slab with an imaging device, obtaining the temperature distribution of the surface to be measured based on the luminance at each surface position of the captured image,
The image used to determine the temperature distribution is
An imaging angle at one end of the measurement target surface in the slab width direction as viewed from the imaging device is θ1, and an imaging angle at the other end of the measurement surface in the slab width direction as viewed from the imaging device is θ2. when the θ1 and the θ2 each 40 ° or more, 65 ° Ri follows Do that image Zodea,
The secondary cooling is performed by a plurality of cooling zones,
A method for estimating a solidification state of a slab, wherein a correction coefficient of a heat flux distribution for correcting the heat flux distribution is individually set for each cooling zone .
上記2台の撮像装置で同一の被計測面を撮像し、各撮像装置で撮像した各画像の輝度に基づいて被計測面の温度分布を求めることを特徴とする請求項4に記載した鋳片の凝固状態推定方法。 Two imaging devices are arranged on both sides of the slab width direction,
5. The slab according to claim 4 , wherein the two image pickup devices pick up an image of the same surface to be measured, and obtain a temperature distribution of the surface to be measured based on the luminance of each image picked up by each image pickup device. Solidification state estimation method.
上記被計測面から前記撮像装置に至る撮像の光路が前記セグメントの間隙を通り、且つ、上記光路の80%以上が、前記セグメントの上端より低いところを通ることを特徴とする請求項1から請求項5の何れか一項に記載した鋳片の凝固状態推定方法。 The imaging device is located above the segment of the continuous casting machine,
As the gap of the segment the image path of imaging leading to the imaging device from the object surface, and 80% or more of the optical path, wherein the claim 1, characterized in that through the at no higher than the top of the segment The solidification state estimation method of the slab as described in any one of claim | item 5 .
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