JP2003126949A

JP2003126949A - 連続鋳造用タンデッシュの溶鋼流出量制御装置

Info

Publication number: JP2003126949A
Application number: JP2001319131A
Authority: JP
Inventors: Genzo Murayama; 元三村山; Takeshi Abe; 毅司阿部; Kiyousuke Shirasaki; 恭資白崎; Takashi Itakura; 孝板倉; Norichika Aramaki; 則親荒牧; Toshiro Adachi; 寿郎安達
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】連続鋳造機における不具合の原因ともなる従
来の油圧配管、油圧装置を必要としない、溶鋼の湯面
を、応答性よく、安定した状態で制御することができる
連続鋳造用タンデッシュの溶鋼流出量制御装置を提供す
る。【解決手段】連続鋳造機のタンデッシュ３の開閉バル
ブを開閉するための駆動装置において、バルブ開度を、
バルブ（例えば、プレートノズル）に取り付けられた油
圧シリンダ１３と、油圧シリンダ１３を駆動するサーボ
モータ１５および二方向吐出油圧ポンプ１４と、油圧シ
リンダ１４のシリンダロッド移動位置検出器２２とが一
体化されたハイブリッドアクチュエータ１２により制御
するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造機におい
てタンデッシュからモールドに注がれる溶鋼量を制御す
るための、開閉バルブ、主としてスライディング形また
はロータリ形のプレートノズル（以下、プレートノズル
と総称する）に対する溶鋼流出量制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】スラブ等の鋳物を連続的に鋳造する連続
鋳造法において、モールドの湯面高さを一定に制御保持
することは、連続鋳造機の安定運転や製品の品質確保の
上で非常に重要なことである。従来は図４に示すよう
に、モールド６内の湯面高さは、湯面レベルセンサ７に
よって検出され、演算器９により高さレベルの「目標
値」と「実測値」の偏差が計算される。

【０００３】この偏差を無くす、または極力少なくする
ために、タンデッシュ３の下部に取り付けられた開閉バ
ルブであるプレートノズル４のバルブ開度をサーボ油圧
装置１０と油圧シリンダ８で駆動して調節する。プレー
トノズル４は駆動板４ａと固定板４ｂからなり、スライ
ディングノズルの場合は板の中心部に円形のノズル穴が
開いており、駆動板が図５（ａ）の状態で全開、図５
（ｂ）の状態で全閉となる。また、ロータリノズルの場
合は、同心円周上にノズル穴が設けられ、駆動板を回転
することにより駆動板と固定板のバルブ開度を調整させ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プレートノズル４の駆
動には、５ｔｏｎ前後の推力が必要となるため駆動装置
には、通常油圧サーボが使用されている。このため、サ
ーボ油圧装置１０や油圧配管１１が必要となり、これら
は配置場所が溶鋼に近接しているために、防塵、防熱対
策を十分に施すことが必要である。そのため、設備費が
高くなり、保守も困難となっている。

【０００５】即ち、従来のプレートノズルの駆動はサー
ボ油圧装置１０や油圧配管１１を必要とし、これらの設
置条件の過酷さから、これらに対する各種の対策および
保守に多大の金額と労力が支払らわれてきたが、それで
もなお、応答性が早く、精度の高い、安定した溶鋼湯面
の制御を得ることは、必ずしも満足されてはいなかっ
た。

【０００６】これに対して、サーボ油圧装置１０を油圧
シリンダ８から遠く離して設置することが考えられる
が、この場合には、油圧サーボの応答性が悪くなり、モ
ールド６内の湯面が安定しない。

【０００７】また、停電等のトラブルによりプレートノ
ズルを緊急に閉止し、注湯を停止することは、作業の安
全面や機械設備の保守の面で極めて重要なことである
が、エネルギ源を電源に求めている従来設備において
は、その対策が必ずしも十分に満足できるものではなか
った。

【０００８】本発明はこれらに鑑み、溶鋼の湯面を応答
性よく安定に保ち、強いては連続鋳造機の安定運転や製
品の品質確保が可能なプレートノズル駆動装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は、連続鋳
造機のタンデッシュに貯留された溶鋼を流出させるため
のバルブ開閉用駆動装置において、バルブ開度の制御を
バルブに取り付けられた油圧シリンダと、該油圧シリン
ダを直接駆動する二方向吐出油圧ポンプと、該二方向吐
出油圧ポンプを駆動する二方向回転電動機と、前記油圧
シリンダのロッド移動位置検出器とが一体化されたハイ
ブリッドアクチュエータによって行うものである。

【００１０】また、（２）本発明は、上記（１）のバル
ブ開度を制御する主油圧回路を、バルブ開度の緊急閉止
またはバルブ開度の高速開閉を必要とする時には、切換
え信号によりアキュムレータで蓄圧された油圧回路に、
自動または手動により切り替えるものである。

【００１１】（３）本発明は、上記（１）、（２）のハ
イブリッドアクチュエータを、モールドにおける鋳込み
溶鋼の湯面高さの検出信号により、バルブ開度が連動制
御されるように構成したものである。

【００１２】（４）本発明は、上記（１）、（２）、
（３）におけるバルブを、スライディング形またはロー
タリ形のプレートノズルとしたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、開閉バル
ブとしてプレートノズル形バルブを用いた場合について
説明する。本発明は、プレートノズルの駆動機構が、油
圧シリンダ、この油圧シリンダを駆動する電動機及び油
圧シリンダのシリンダロツド移動位置検出装置とが一体
化されたハイブリッドアクチュエータから成っているこ
とに特徴を有するものである。更に、アキュムレータを
使用することにより、前記ハイブリッドアクチュエータ
単体では５０ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度しか出せなかった
ものを、２５０ｍｍ／ｓｅｃ程度の高速度をも発生する
ことができ、また、アクチュエータ単体では停電時にシ
リンダを動かすことはできなかったものを、停電時にも
ノズルを遅滞なく閉止することを可能とする。

【００１４】次に、この発明の装置を図面を参照しなが
ら説明する。図１は、本発明の装置の１実施形態を示す
説明図である。図１において、１は鍋、２はエアシール
パイプ、３はタンデッシュであり、４ａはプレートノズ
ル４の駆動板、４ｂはプレートノズル４の固定板、５は
浸漬ノズル、６は鋳込みのモールドである。また、７は
湯面レベルセンサ、１２はハイブリッドアクチュエー
タ、１３はそれに内蔵される油圧シリンダである。

【００１５】図２は、ハイブリッドアクチュエータの一
実施の形態を示す説明図である。図２において、１３は
図１における油圧シリンダ、１４は二方向吐出油圧ポン
プ、１５は二方向吐出油圧ポンプ１４を駆動するサーボ
モータ、１６は低圧優先型シャトル弁、１７はアキュム
レータ、１８および１９は蓄圧用ポンプおよびそれを駆
動する蓄圧用モータを示す。また、２０は逆止弁であ
り、２１はオイルタンク、２２はシリンダロッド移動位
置検出器、２３は電磁弁、２４は圧力計、２５はハイブ
リッドアクチュエータ制御ユニット、２６はサーボモー
タ１５の回転数、回転方向、電流値等を検出するモータ
回転状況検出器である。前記のごとく、溶鋼の流出を緊
急停止する場合、またはバルブの高速開閉を必要とする
時には、アキュムレータ１７に蓄積された油圧エネルギ
ーを急速放出させ、油圧シリンダ１３のロッド２７を高
速作動させることができる。

【００１６】図３は、図２における、制御システムのよ
り詳細な説明図である。図３において、２８ａ、２８ｂ
は加算機、２９ａ、２９ｂはサーボ増幅器である。ま
た、Ｅｒ₁は湯面レベルセンサにより測定される湯面高
さ実測値信号、Ｅｉ₁は湯面高さ目標値信号、Ｅｒ₂はロ
ッド移動位置実測値、Ｅｉ₂はロッド移動位置実測値に
よる位置指令信号を示す。その他の符号は、図２に使用
されているものと同じである。

【００１７】図１、図２および図３を参照して本発明の
作用を説明する。タンデッシュ３の下部にプレートノズ
ル４が取り付けられており、その駆動板４ａにハイブリ
ッドアクチュエータ１２が取り付けられ、これに内蔵さ
れた油圧シリンダ１３を駆動させることによって駆動板
４ａが移動する。プレートノズル４には、溶鋼が外気に
触れることを防止する為に、浸漬ノズル５が取り付けら
れている。タンデッシュ３より落ちる溶鋼は、プレート
ノズル４、浸漬ノズル５を通ってモールド６へ流れ込
む。

【００１８】ハイブリッドアクチュエータ１２は、図２
に示す構造となっており、油圧シリンダ１３、これを駆
動するための二方向吐出油圧ポンプ１４およびサーボモ
ータ１５、アキュムレータ１７およびハイブリッドアク
チュエータ制御ユニット２５などから成っている。油圧
シリンダ１３には、そのシリンダロツド２７の位置を検
出するためのシリンダロツド移動位置検出器２２が取り
付けられている。また、油圧シリンダ１３を駆動するサ
ーボモータ１５には、その回転数、回転方向、電流値等
を検出するためのモータ回転状況検出器２６が取り付け
られており、信号はハイブリッドアクチュエーター制御
ユニット２５に取り込まれる。

【００１９】ハイブリッドアクチュエータ制御ユニット
２５は、外部との信号授受と、以下に示すハイブリッド
アクチュエータ１２の動きを制御している。通常の運転
時には、電磁弁２３は閉されており、サーボモータ１５
の回転により油圧シリンダ１３は位置制御されている。
シリンダロツド２７移動時の油量変動を吸収するために
油圧回路内に低圧優先型シャトル弁１６が取り付けられ
ている。すなわち、油圧シリンダ１３のシリンダロツド
２７が前進するときは、低圧優先型シャトル弁１６より
油が回路内へ補給される。また、油圧シリンダ１３のシ
リンダロツド２７が後退するときには、回路内の油は低
圧優先型シャトル弁１６よりタンク２１へ戻される。

【００２０】本発明は基本的に、予め設定された湯面高
さの目標値Ｅｉ₁に対し、実際の湯面の実測値Ｅｒ₁の
信号を加算器２８ａに取り込み、その偏差値をサーボ増
幅器２９ａにより増幅する。また、ロッド移動位置検出
器２２により検出された位置実測値信号Ｅｒ₂は同様加
算器２８ｂに取り込まれ、サーボ増幅器２９ｂにより増
幅される。この両者の信号により２方向吐出油圧ポンプ
１４駆動用のサーボモータ１５を制御して、油圧シリン
ダ１３への油量を調整し、バルブ開度を制御する。

【００２１】アキュムレータ１７には常に設定圧力が蓄
圧される。すなわち、アキュムレータ１７の近傍に圧力
計２４が取り付けられており、これが設定値になるよう
に蓄圧用ポンプ１８、蓄圧用モータ１９が動作し、逆止
弁２０を経由して油が送られる。油圧シリンダ１３のシ
リンダロツド２７が高速動作する場合および停電の場合
には、電磁弁２３を開とし、アキュムレータ１７に蓄圧
されていた油を油圧シリンダ１３に供給することによ
り、シリンダーロツド２７は延長する方向に急速に移動
する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例につき説明す
る。但し、この実施例はその一例を示すものであり、各
部の諸元については本実施例に示されたものに限定され
るものではない。

【００２３】具体的な一実施例の各要部の諸元を下記に
示す。連続鋳造機形式垂直曲げ型、溶解能力１７７千トン／月タンデッシュ容量チャージ容量８トン／回モールドスラブ用鋳型（２５０厚×６７５〜２１００巾×４７５０〜９６００長）プレートノズルノズル穴直径１２０ｍｍハイブリッドアクチュエータ仕様１）シリンダ直径６３ｍｍ、ストローク２２０ｍｍ、ロッド径３５ｍｍ２）サーボモータ定格出力４ＫＷ３）ポンプ容量３ｃｍ³／ｒｅｖ、吐出量９０００ｃｍ³／ｍｉｎ回転数３０００ｒｐｍ

【００２４】前記諸元の各要部を用いて、ＦＣ３００溶
湯（１５５０±１０℃）による上記スラブの連続鋳込み
を行い、モールドチャージ湯面のバラツキを観察した。
また、停電による緊急閉止動作の実験を行った。バラツ
キ実験は従来型のスライディングノズルの場合と比較し
た。また、停電時の緊急閉止実験は、通常作業体制にお
ける手動による緊急閉止の場合と、所要時間の比較を行
った。

【００２５】実験の結果、本発明の装置を使用すること
により、微妙な流量制御が得られ、湯面は予想以上に安
定していることが確認された。即ち、従来のスライド駆
動装置を使用した場合の湯面高さのバラツキＨ＝±７
ｍｍに対して、本発明の装置においては、バラツキＨ
＝±３ｍｍの良好な制御を得ることができた。

【００２６】この湯面のバラツキの減少は、鋳込まれた
製品のバラツキを改善し、従来の作業方式による製品歩
留りに比べると、大幅な歩留り向上をもたらした。ま
た、従来、制御応答の遅れによる湯漏れ等のトラブル
は、本発明の装置を使用することにより皆無となり、こ
の面においても生産性の向上に資することが認められ
た。

【００２７】また、別途実施された緊急閉止実験におい
ては、停電信号によるアキュムレータへの自動切換えに
より閉止作動が瞬時に連動され、実質、停電信号の受信
からポート全開状態よりノズル完全閉止までに要する速
度は、約２５０ｍｍ／ｓｅｃ程度と抜群の速度が確認さ
れた。従来の手動による閉止動作の場合、停電信号の認
識から閉止完了までの閉止速度が約７７ｍｍ／ｓｅｃで
あるのに比べ、大きな改善となった。この閉止速度の上
昇は、それにより災害の発生を防止することができ、作
業安全性の面から極めて重要な効果と考えられる。

【００２８】なお、本発明は、上述の往復動スライディ
ング形のノズル装置の駆動用ばかりでなく、ロータリー
形のノズル装置の駆動用に使用することができる。

【００２９】

【発明の効果】以上述べたように、この本発明は以下の
効果を有する。（１）請求項１に係る本発明は、連続鋳造機のタンデッ
シュの開閉バルブを開閉制御するための駆動装置におい
て、バルブ開度を、ハイブリッドアクチュエータにより
制御することにより、不具合の原因ともなる従来の油圧
配管、油圧装置を必要としないばかりか、溶鋼の湯面
を、応答性よく、安定した状態で制御することができ、
製品品質の安定性を向上することができる。

【００３０】（２）請求項２に係る本発明は、バルブ開
度を制御する主油圧回路を、バルブ開度の緊急閉止また
はバルブ開度の高速開閉を必要とする時には、切換え信
号によりアキュムレータで蓄圧された油圧回路に自動ま
たは手動により切り替えられることにより、バルブ開度
の高速移動化が可能となり、停電などの非常時において
溶鋼流量を急速に遮断することができ、閉止遅れによる
トラブルを防止することができる（３）請求項３に係る本発明は、ハイブリッドアクチュ
エータを、モールドにおける鋳込み溶鋼の湯面高さの検
出信号により、バルブ開度が連動制御されるように構成
したことにより、溶鋼流量の調整に対する応答性が良く
なり、製品歩留まりが極めて安定、向上する。（４）請求項４に係る本発明は、流量調整のバルブを、
スライディング形またはロータリ形のプレートノズルと
することにより、多種の連続鋳造機に適用することがで
き、流量調整の高い応答性が得られ、製品歩留まりの高
い安定化、向上化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施の形態を示す説明図で
ある。

【図２】本発明の装置の油圧回路の一実施の形態を示
す説明図である。

【図３】本発明の制御システムの詳細な説明図であ
る。

【図４】従来の湯面レベル制御方法を示す説明図であ
る。

【図５】スライディングノズルの駆動板、固定板の各
位置とバルブ開度の関係を説明する図である。

【符号の説明】

１鍋、３タンデッシュ、４プレートノズル、４ａ
プレートノズルの駆動板、４ｂプレートノズルの固
定板、６モールド、７湯面レベルセンサ、１２ハ
イブリッドアクチュエータ、１３油圧シリンダ、１４
二方向吐出油圧ポンプ、１５サーボモータ、１６
低圧優先型シャトル弁、１７アキュムレータ、１８
蓄圧用ポンプ、１９蓄圧用モータ、２０逆止弁、２
１オイルタンク、２２シリンダロッド移動位置検出
器、２３電磁弁、２４圧力計、２５ハイブリッド
アクチュエータ制御ユニット、２６モータ回転状況検
出器、２７シリンダロッド、２８ａ、２８ｂ加算
器、２９ａ，２９ｂサーボ増幅器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者白崎恭資東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者板倉孝東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者荒牧則親東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者安達寿郎東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4E004 FA10 MB02 4E014 LA01 LA03 LA11 LA17 MA01 MA03 MA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造機のタンデッシュに貯留された
溶鋼を流出させるためのバルブの開閉用駆動装置におい
て、バルブ開度の制御を、バルブに取り付けられた油圧
シリンダと、該油圧シリンダを直接駆動する二方向吐出
油圧ポンプと、該二方向吐出油圧ポンプを駆動する二方
向回転電動機と、前記油圧シリンダのロッド移動位置検
出器とが一体化されたハイブリッドアクチュエータによ
り行うことを特徴とする連続鋳造用タンデッシュの溶鋼
流出量制御装置。
【請求項２】バルブ開度を制御する主油圧回路が、バ
ルブ開度の緊急閉止またはバルブ開度の高速開閉を必要
とする時は、切換え信号によりアキュムレータで蓄圧さ
れた油圧回路に自動または手動により切り替えられるこ
とを特徴とする請求項１記載の連続鋳造用タンデッシュ
の溶鋼流出量制御装置。
【請求項３】ハイブリッドアクチュエータを、モール
ドにおける鋳込み溶鋼の湯面高さの検出信号により、バ
ルブ開度が連動制御されるように構成したことを特徴と
する請求項１または２記載の連続鋳造用タンデッシュの
溶鋼流出量制御装置。
【請求項４】バルブが、スライディング形またはロー
タリ形のプレートノズルであることを特徴とする請求項
１乃至３のいずれか１項記載の連続鋳造用タンデッシュ
の溶鋼流出量制御装置。