連続鋳造設備の二次冷却水配管詰まり検知方法
【課題】 連続鋳造鋳片を連鋳機内でミスト冷却するに際し、二次冷却水の配管詰まりの発生状況を比較的簡単な構成で、正確に把握することができる検出方法を提供する。
【解決手段】 本発明の配管詰まり検出方法は、連続鋳造鋳片を連鋳機内でミスト冷却するに際し、二次冷却水の配管詰まりを検知する方法であって、各冷却系列における流量調整弁の開度と冷却水量に基づいて、配管詰まりを検知するものである。
【解決手段】 本発明の配管詰まり検出方法は、連続鋳造鋳片を連鋳機内でミスト冷却するに際し、二次冷却水の配管詰まりを検知する方法であって、各冷却系列における流量調整弁の開度と冷却水量に基づいて、配管詰まりを検知するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造設備における二次冷却水配管の詰まりを簡単且つ正確に検知する方法に関するものであり、特に鋳片品質に影響を及ぼす恐れのある配管詰まりによる二次冷却水量不足を早期に検知して、品質不良の鋳片の発生を未然に防止することのできる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造においては、取鍋中の溶鋼を鋳型に投入し、鋳型内で冷却（一次冷却）して凝固シェルを形成し、その後水によるスプレイ帯にガイドロールによって案内しつつ冷却（二次冷却）して凝固シェルを次第に厚くしていき、その後ピンチロールによって徐々に引き抜いて凝固完了した部分から切断（分塊）して鋳片としてその後の工程に送るように構成されている。
【０００３】
こうした連続鋳造設備における二次冷却では、複数の冷却系列（以下、「ループ」と呼ぶことがある）毎に分割して鋳片の冷却を行うように構成されているのが一般的である。連続鋳造設備における二次冷却帯の構成を図１に示す。また各ループにおける冷却装置の具体的構成を図２に示す。
【０００４】
図１、２に示すように、鋳片を二次冷却するための冷却水は、冷却水メイン配管（図１）から各ループの冷却水配管（図２）に送られ、その後流量計、流量調整弁（流調弁）を介して、ヘッダーに送られ、更に複数に分岐された混合部でエアーを混合されてノズルチップからミスト状に噴出される。
【０００５】
そして各ループにおける設定水量（供給する冷却水量）は、鋼種成分や鋳型サイズによって適宜変更されることになるが、この流量を制御するために、ループ毎に流量調整弁を設け（前記図１、２参照）、この弁の開閉度合いを調整することによって、ノズルチップから噴出される冷却水量が設定値になるように制御されている。
【０００６】
ところで、上記のような冷却系統には、異物、析出物、水垢等の付着によって、配管詰まりが発生することがある。こうした「詰まり」は、冷却水配管に限らず、特にヘッダー、混合部、ノズルチップ、配管中のフィルター等において顕著に発生する。以下では、これらの箇所における詰まりを総称して「配管詰まり」と呼ぶ。こうした配管詰まりが生じた場合には、冷却水量の不足や不均一冷却となり、圧延製品の品質不良に繋がることになる。
【０００７】
配管詰まりの検知については、従来では、最終製品の品質不良が発生した段階で、詰まりが発生したことを把握し、操業を一旦停止して詰まり発生箇所の点検、補修（詰まりの除去）が行われるのが一般的であった。しかしながら、こうした状況では、配管やノズルチップがほぼ完全に閉塞してしまう直前までその詰まり状況を把握することができず、品質不良の発生を与儀なくされているのが実情であった。こうしたことから、配管やノズルチップが完全に閉塞してしまう前に配管の詰まり状況を検知できれば、品質不良の発生を極力防止できることになる。
【０００８】
品質不良の発生を未然に防止するとの観点から、配管閉塞が発生する前に配管の詰まり状況を予め検知するための技術が様々提案されている。こうした技術として、例えば特許文献１には、スプレーノズルの基端側の内部に冷却水の温度を検出する熱電対を設け、この熱電対で測定した冷却水温度と、冷却水の送給基管の温度との差を用いてスプレーノズル詰まりを管理する方法が提案されている。
【０００９】
また、特許文献２には、スプレーノズルの背圧と冷却水量、該背圧と流調弁の開度に基づいてノズル詰まりを検出する技術が提案されている。更に、特許文献３には、スプレーノズルに圧力計を取り付けてスプレーノズル内の水圧を測定し、その水圧実測値と閾値を比較することによってスプレーノズルの詰まりを判定する方法が提案されている。
【００１０】
これらの技術は、スプレーノズル詰まりの発生を比較的容易に把握できる技術としては有用である。しかしながら、これらの技術では温度計や圧力計をループ毎に設ける必要があり、初期コストが増大するばかりか、メンテナンスも必要になるという欠点がある。また圧力差や温度差は測定条件によっては、大きく変動することがあり、実測値を把握するためのフィルタリング（平均化処理）する必要が生じることがあり、正確性に劣ることがある。
【特許文献１】特開２００３−１７０２３６号公報 「特許請求の範囲」、図１など
【特許文献２】特許第３３７３００７号公報 「特許請求の範囲」、図１など
【特許文献３】特開平５−３０９４６５号公報 「特許請求の範囲」、図２〜４など
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、連続鋳造鋳片を連鋳機内でミスト冷却するに際し、二次冷却水の配管詰まりの発生状況を比較的簡単な構成で、正確に把握することができる検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成することのできた本発明方法とは、連続鋳造鋳片を連鋳機内でミスト冷却するに際し、二次冷却水の配管詰まりを検知する方法であって、各冷却系列における流量調整弁の開度と冷却水量に基づいて、配管詰まりを検知する点に要旨を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、各冷却系列における流量調整弁の開度と冷却水量に基づいて、配管詰まりを検知するようにしたので、圧力計や温度計等を新たに設けることなく、既存の設備ままでも配管詰まり状況を簡単且つ正確に把握できることになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
二次冷却水は、冷却水メイン配管から一定の圧力の下で各ループに送られるが、各流量調整弁（以下、「流調弁」と呼ぶ）の開閉度合い(以下、「弁開度」と呼ぶ)によって、その流量が調整されている。従って、このとき用いられる流調弁は、或る圧力下では弁開度によってその流量が調整されるように構成されている。尚、本発明における弁開度とは、流調弁が全開のときの弁開度を１００％としたときに、冷却水が通過する空隙を面積割合で示したものであり、電気信号によって容易に把握できるものである。
【００１５】
上記のような流調弁を用いる場合には、正常な状態で作動したときには、流量（冷却水量）と弁開度には一定の比例関係が成り立つことになる。このときの冷却水量と弁開度の関係を図３に示すが、或る範囲の冷却水量が流下するときには、弁開度も或る一定の範囲内にあり、この適正範囲内（図中、網掛けで示す）では、配管詰まりが発生していない正常な状態であると判断できる。
【００１６】
しかしながら、配管に詰まりが発生した場合には、上記のような関係が崩れ、同じ冷却水量であっても弁開度が変動することになる。図４は、詰まりが発生した場合における冷却水量と弁開度の関係を示すグラフであるが、詰まりが発生した段階で、弁開度が大きく変動して適性範囲から外れることになる（図中Ａ点で示す）。即ち、図４のＡ点に示した状態が発生した場合には、配管詰まりが発生したと判断できることになる。
【００１７】
これらの結果から、正常な運転時における冷却水量と弁開度の関係を把握しておき（図３）、実績値を測定したときに、この正常な状態から外れる冷却水量と弁開度の関係が生じたときに、配管詰まりが発生したと把握できる。配管詰まりが発生したときに、弁開度が大きくなる理由は、詰まりの発生によって流調弁以降（即ち、流調弁から詰まりが発生した箇所の間）における配管内圧力損失が、正常時よりも大きくなるためであると考えられる。
【００１８】
尚、流調弁は、メイン配管からの水量を供給水量に調整するものであるので、必要な水量（例えば、１〜１２ｍ3／Ｈｒ）に併せてその量を絞るように設計されているので、通常の運転状態ではその弁開度は１０〜６０％程度で操業されることになる。従って、正常な状態で運転された場合には、弁開度が１００％になることはないのであるが、配管詰まりが発生した場合には、弁開度が徐々に１００％に近い状態となり、その状態で操業を続けると弁開度が１００％となり、それ以降では冷却水流量の不足が発生することになる。こうした冷却水不足が発生すると、鋳片表面が効果的に冷却されず、品質不良を招くことになる。
【００１９】
本発明によれば、圧力計や温度計等の装置を各ループに新たに設けることなく、既存の設備であっても、冷却水量と弁開度の関係から配管詰まりの発生状況を早期に検知することができ、それに対応して設備点検、および配管詰まり若しくはフィルターノズル詰まりを解消して冷却水量の不足による鋳片品質不良の発生を未然に防止することができる。
【００２０】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００２１】
実際の連続鋳造機の或る冷却ループにおいて、配管詰まりが無い状態での二次冷却水量と流量調整弁の開度（弁開度）との関係について調査した。その結果は、前記図３に示した通りであり、配管詰まりが無い状態では、流量と弁開度はほぼ正比例の関係にあり、冷却水量が増加するにつれて弁開度も大きく推移することが分かる。
【００２２】
そして、配管詰まりが発生したときの冷却水量と弁開度の関係について調査したところ、前記図４のＡ点に示した位置を示した。即ち、配管詰まりが発生したときには、図３に示した適正範囲を外れて弁開度が大きくずれた位置になっていることが判明したのである。
【００２３】
これらの結果に基づき、冷却水量と弁開度の関係における適正な範囲を把握しておき（前記図３）、その実測値が適正範囲からずれが発生したとき（図４のＡ点）を、その発生部位をオペレータに警報等によって告知するシステムを構築した。
【００２４】
その結果、図４のＡ点に示すように、弁開度が１００％になる前までに（即ち、水量不足が発生する前に）、当該ループの配管詰まり（或いはノズルチップ詰まり）を検知することが可能となった。
【００２５】
配管詰まりが発生したループを把握した後、そのループ（例えば、図１に示したＮｏ．５ループ）の設備点検を行い、配管に設置したフィルターの詰まりや付着物を除去（フィルター清掃）した。これによって、弁開度と冷却水量の関係は図４のＢ点のように変化して適正範囲内に改善できて、詰まりが解消できていることが確認できた。これら一連の工程における弁開度と冷却水量（ループ流量）の時間的推移（鋳造時刻との関係）を図５に示すが、弁開度が１００％になるまでに（即ち、水量不足が発生するまでに）、配管詰まりが解消できており、こうした処理によって鋳片の品質不良を未然に防止できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】連続鋳造機における二次冷却帯の構成を示す概略説明図である。
【図２】各ループにおける冷却装置の具体的構成を示す概略説明図である。
【図３】流調弁が正常な状態で作動したときにおける冷却水量と弁開度の関係を示すグラフである。
【図４】詰まりが発生した場合における冷却水量と弁開度の関係を示すグラフである。
【図５】弁開度と冷却水量（ループ流量）の時間的推移を示すグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造設備における二次冷却水配管の詰まりを簡単且つ正確に検知する方法に関するものであり、特に鋳片品質に影響を及ぼす恐れのある配管詰まりによる二次冷却水量不足を早期に検知して、品質不良の鋳片の発生を未然に防止することのできる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼の連続鋳造においては、取鍋中の溶鋼を鋳型に投入し、鋳型内で冷却（一次冷却）して凝固シェルを形成し、その後水によるスプレイ帯にガイドロールによって案内しつつ冷却（二次冷却）して凝固シェルを次第に厚くしていき、その後ピンチロールによって徐々に引き抜いて凝固完了した部分から切断（分塊）して鋳片としてその後の工程に送るように構成されている。
【０００３】
こうした連続鋳造設備における二次冷却では、複数の冷却系列（以下、「ループ」と呼ぶことがある）毎に分割して鋳片の冷却を行うように構成されているのが一般的である。連続鋳造設備における二次冷却帯の構成を図１に示す。また各ループにおける冷却装置の具体的構成を図２に示す。
【０００４】
図１、２に示すように、鋳片を二次冷却するための冷却水は、冷却水メイン配管（図１）から各ループの冷却水配管（図２）に送られ、その後流量計、流量調整弁（流調弁）を介して、ヘッダーに送られ、更に複数に分岐された混合部でエアーを混合されてノズルチップからミスト状に噴出される。
【０００５】
そして各ループにおける設定水量（供給する冷却水量）は、鋼種成分や鋳型サイズによって適宜変更されることになるが、この流量を制御するために、ループ毎に流量調整弁を設け（前記図１、２参照）、この弁の開閉度合いを調整することによって、ノズルチップから噴出される冷却水量が設定値になるように制御されている。
【０００６】
ところで、上記のような冷却系統には、異物、析出物、水垢等の付着によって、配管詰まりが発生することがある。こうした「詰まり」は、冷却水配管に限らず、特にヘッダー、混合部、ノズルチップ、配管中のフィルター等において顕著に発生する。以下では、これらの箇所における詰まりを総称して「配管詰まり」と呼ぶ。こうした配管詰まりが生じた場合には、冷却水量の不足や不均一冷却となり、圧延製品の品質不良に繋がることになる。
【０００７】
配管詰まりの検知については、従来では、最終製品の品質不良が発生した段階で、詰まりが発生したことを把握し、操業を一旦停止して詰まり発生箇所の点検、補修（詰まりの除去）が行われるのが一般的であった。しかしながら、こうした状況では、配管やノズルチップがほぼ完全に閉塞してしまう直前までその詰まり状況を把握することができず、品質不良の発生を与儀なくされているのが実情であった。こうしたことから、配管やノズルチップが完全に閉塞してしまう前に配管の詰まり状況を検知できれば、品質不良の発生を極力防止できることになる。
【０００８】
品質不良の発生を未然に防止するとの観点から、配管閉塞が発生する前に配管の詰まり状況を予め検知するための技術が様々提案されている。こうした技術として、例えば特許文献１には、スプレーノズルの基端側の内部に冷却水の温度を検出する熱電対を設け、この熱電対で測定した冷却水温度と、冷却水の送給基管の温度との差を用いてスプレーノズル詰まりを管理する方法が提案されている。
【０００９】
また、特許文献２には、スプレーノズルの背圧と冷却水量、該背圧と流調弁の開度に基づいてノズル詰まりを検出する技術が提案されている。更に、特許文献３には、スプレーノズルに圧力計を取り付けてスプレーノズル内の水圧を測定し、その水圧実測値と閾値を比較することによってスプレーノズルの詰まりを判定する方法が提案されている。
【００１０】
これらの技術は、スプレーノズル詰まりの発生を比較的容易に把握できる技術としては有用である。しかしながら、これらの技術では温度計や圧力計をループ毎に設ける必要があり、初期コストが増大するばかりか、メンテナンスも必要になるという欠点がある。また圧力差や温度差は測定条件によっては、大きく変動することがあり、実測値を把握するためのフィルタリング（平均化処理）する必要が生じることがあり、正確性に劣ることがある。
【特許文献１】特開２００３−１７０２３６号公報 「特許請求の範囲」、図１など
【特許文献２】特許第３３７３００７号公報 「特許請求の範囲」、図１など
【特許文献３】特開平５−３０９４６５号公報 「特許請求の範囲」、図２〜４など
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、連続鋳造鋳片を連鋳機内でミスト冷却するに際し、二次冷却水の配管詰まりの発生状況を比較的簡単な構成で、正確に把握することができる検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成することのできた本発明方法とは、連続鋳造鋳片を連鋳機内でミスト冷却するに際し、二次冷却水の配管詰まりを検知する方法であって、各冷却系列における流量調整弁の開度と冷却水量に基づいて、配管詰まりを検知する点に要旨を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、各冷却系列における流量調整弁の開度と冷却水量に基づいて、配管詰まりを検知するようにしたので、圧力計や温度計等を新たに設けることなく、既存の設備ままでも配管詰まり状況を簡単且つ正確に把握できることになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
二次冷却水は、冷却水メイン配管から一定の圧力の下で各ループに送られるが、各流量調整弁（以下、「流調弁」と呼ぶ）の開閉度合い(以下、「弁開度」と呼ぶ)によって、その流量が調整されている。従って、このとき用いられる流調弁は、或る圧力下では弁開度によってその流量が調整されるように構成されている。尚、本発明における弁開度とは、流調弁が全開のときの弁開度を１００％としたときに、冷却水が通過する空隙を面積割合で示したものであり、電気信号によって容易に把握できるものである。
【００１５】
上記のような流調弁を用いる場合には、正常な状態で作動したときには、流量（冷却水量）と弁開度には一定の比例関係が成り立つことになる。このときの冷却水量と弁開度の関係を図３に示すが、或る範囲の冷却水量が流下するときには、弁開度も或る一定の範囲内にあり、この適正範囲内（図中、網掛けで示す）では、配管詰まりが発生していない正常な状態であると判断できる。
【００１６】
しかしながら、配管に詰まりが発生した場合には、上記のような関係が崩れ、同じ冷却水量であっても弁開度が変動することになる。図４は、詰まりが発生した場合における冷却水量と弁開度の関係を示すグラフであるが、詰まりが発生した段階で、弁開度が大きく変動して適性範囲から外れることになる（図中Ａ点で示す）。即ち、図４のＡ点に示した状態が発生した場合には、配管詰まりが発生したと判断できることになる。
【００１７】
これらの結果から、正常な運転時における冷却水量と弁開度の関係を把握しておき（図３）、実績値を測定したときに、この正常な状態から外れる冷却水量と弁開度の関係が生じたときに、配管詰まりが発生したと把握できる。配管詰まりが発生したときに、弁開度が大きくなる理由は、詰まりの発生によって流調弁以降（即ち、流調弁から詰まりが発生した箇所の間）における配管内圧力損失が、正常時よりも大きくなるためであると考えられる。
【００１８】
尚、流調弁は、メイン配管からの水量を供給水量に調整するものであるので、必要な水量（例えば、１〜１２ｍ3／Ｈｒ）に併せてその量を絞るように設計されているので、通常の運転状態ではその弁開度は１０〜６０％程度で操業されることになる。従って、正常な状態で運転された場合には、弁開度が１００％になることはないのであるが、配管詰まりが発生した場合には、弁開度が徐々に１００％に近い状態となり、その状態で操業を続けると弁開度が１００％となり、それ以降では冷却水流量の不足が発生することになる。こうした冷却水不足が発生すると、鋳片表面が効果的に冷却されず、品質不良を招くことになる。
【００１９】
本発明によれば、圧力計や温度計等の装置を各ループに新たに設けることなく、既存の設備であっても、冷却水量と弁開度の関係から配管詰まりの発生状況を早期に検知することができ、それに対応して設備点検、および配管詰まり若しくはフィルターノズル詰まりを解消して冷却水量の不足による鋳片品質不良の発生を未然に防止することができる。
【００２０】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００２１】
実際の連続鋳造機の或る冷却ループにおいて、配管詰まりが無い状態での二次冷却水量と流量調整弁の開度（弁開度）との関係について調査した。その結果は、前記図３に示した通りであり、配管詰まりが無い状態では、流量と弁開度はほぼ正比例の関係にあり、冷却水量が増加するにつれて弁開度も大きく推移することが分かる。
【００２２】
そして、配管詰まりが発生したときの冷却水量と弁開度の関係について調査したところ、前記図４のＡ点に示した位置を示した。即ち、配管詰まりが発生したときには、図３に示した適正範囲を外れて弁開度が大きくずれた位置になっていることが判明したのである。
【００２３】
これらの結果に基づき、冷却水量と弁開度の関係における適正な範囲を把握しておき（前記図３）、その実測値が適正範囲からずれが発生したとき（図４のＡ点）を、その発生部位をオペレータに警報等によって告知するシステムを構築した。
【００２４】
その結果、図４のＡ点に示すように、弁開度が１００％になる前までに（即ち、水量不足が発生する前に）、当該ループの配管詰まり（或いはノズルチップ詰まり）を検知することが可能となった。
【００２５】
配管詰まりが発生したループを把握した後、そのループ（例えば、図１に示したＮｏ．５ループ）の設備点検を行い、配管に設置したフィルターの詰まりや付着物を除去（フィルター清掃）した。これによって、弁開度と冷却水量の関係は図４のＢ点のように変化して適正範囲内に改善できて、詰まりが解消できていることが確認できた。これら一連の工程における弁開度と冷却水量（ループ流量）の時間的推移（鋳造時刻との関係）を図５に示すが、弁開度が１００％になるまでに（即ち、水量不足が発生するまでに）、配管詰まりが解消できており、こうした処理によって鋳片の品質不良を未然に防止できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】連続鋳造機における二次冷却帯の構成を示す概略説明図である。
【図２】各ループにおける冷却装置の具体的構成を示す概略説明図である。
【図３】流調弁が正常な状態で作動したときにおける冷却水量と弁開度の関係を示すグラフである。
【図４】詰まりが発生した場合における冷却水量と弁開度の関係を示すグラフである。
【図５】弁開度と冷却水量（ループ流量）の時間的推移を示すグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造鋳片を連鋳機内でミスト冷却するに際し、二次冷却水の配管詰まりを検知する方法であって、各冷却系列における流量調整弁の開度と冷却水量に基づいて、配管詰まりを検知することを特徴とする連続鋳造設備の二次冷却水配管詰まり検知方法。
【請求項１】
連続鋳造鋳片を連鋳機内でミスト冷却するに際し、二次冷却水の配管詰まりを検知する方法であって、各冷却系列における流量調整弁の開度と冷却水量に基づいて、配管詰まりを検知することを特徴とする連続鋳造設備の二次冷却水配管詰まり検知方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１７５４６４（Ｐ２００６−１７５４６４Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７００４３（Ｐ２００４−３７００４３）
【出願日】平成１６年１２月２１日（２００４．１２．２１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２１日（２００４．１２．２１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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