JP2006130517A - Method of and instrument for measuring opening degree of sliding nozzle, and method for pouring molten steel using the method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼の連続鋳造設備において溶鋼鍋からタンディッシュに溶鋼を注入する部分に用いられるスライディングノズルの、開度測定方法及び装置並びにこの方法を用いた溶鋼注入方法に関するものである。 The present invention relates to a method and an apparatus for measuring an opening of a sliding nozzle used in a portion for injecting molten steel from a molten steel pan to a tundish in a continuous casting equipment for steel, and a molten steel injecting method using this method.
溶鋼の連続鋳造設備においては、精錬処理された溶鋼は溶鋼鍋により輸送され、タンディッシュ上に設置される。溶鋼鍋の底部にはスライディングノズルが設置されており、このスライディングノズルを開くことにより、その下方に接続されたロングノズルを介してタンディッシュに溶鋼を注入する。そのときの注入量を正確に制御することは、タンディッシュの湯面レベルを制御するためにも、タンディッシュ中あるいは溶鋼鍋中の溶鋼上に浮いているスラグを溶鋼中に巻き込まないためにも、非常に重要である。 In a continuous casting facility for molten steel, the refined molten steel is transported by a molten steel pan and installed on a tundish. A sliding nozzle is installed at the bottom of the molten steel pan. By opening the sliding nozzle, molten steel is injected into the tundish through a long nozzle connected below the sliding nozzle. The precise control of the injection amount at that time is not only for controlling the level of the tundish, but also for preventing the slag floating on the molten steel in the tundish or in the molten steel pan from being caught in the molten steel. Is very important.
特許文献1及び特許文献2には、溶鋼鍋の注入量を制御することの重要性が示されている。特許文献1には、溶鋼の注入末期において溶鋼注入量を絞ることによって溶鋼渦流の発生を抑制し、溶鋼上に浮いているスラグの混入を防止する方法が開示されている。また特許文献2には、スライディングノズルの開度が一定以下になると溶鋼が凝固し、再度注入開始しても溶鋼が流出しないというトラブルを防止するため、溶鋼流量を測定して最小限必要なスライディングノズルの開度を保つ方法が開示されている。何れの方法においても流入量制御の高度の制御性が求められるが、特許文献1、2には流入量の正確な測定方法は記載されていない。
注入流量を制御するために従来行われている方法は、溶鋼鍋あるいはタンディッシュの重量をロードセルにより測定し、その重量変化により注入流量を計算する方法である。しかしこの方法ではロードセルの出力の振れ幅が非常に大きく、この出力を微分処理することにより注入流量を正確に知ろうとすると応答性が非常に悪くなる。このため、正確な注入流量をリアルタイムに測定することは困難であり、特に注入量を変更すべき注入初期や注入末期で自動制御が不可能となるとの問題がある。 A conventional method for controlling the injection flow rate is a method of measuring the weight of the molten steel pan or tundish with a load cell and calculating the injection flow rate based on the change in the weight. However, in this method, the fluctuation of the output of the load cell is very large, and if the injection flow rate is accurately known by differentiating this output, the responsiveness becomes very poor. For this reason, it is difficult to measure an accurate injection flow rate in real time, and there is a problem that automatic control becomes impossible especially at the initial stage of injection and the final stage of injection where the injection amount should be changed.
また、スライディングノズルの開度を検出することにより注入流量を測定することも考えられる。例えばスライディングノズル開閉用のシリンダーに位置検出装置を取り付ける方法である。しかし溶鋼鍋からの熱負荷のため故障頻度も高く正確な測定を期しがたいうえ、溶鋼鍋ごとに位置検出装置を設置しなければならないために、コストが高くなるという問題がある。
本発明は上記した従来の問題点を解決し、振動や溶鋼鍋からの熱負荷の影響を抑制しつつ、スライディングノズルの開度をリアルタイムで正確に検出することができる方法及び装置を提供するとともに、その検出開度を用いて注入流量を高精度に制御することにより、スラグによる溶鋼汚染を最小限に抑えることができる溶鋼注入方法を提供するためになされたものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a method and an apparatus capable of accurately detecting the opening of the sliding nozzle in real time while suppressing the influence of vibration and the heat load from the molten steel pan. The present invention has been made to provide a molten steel pouring method capable of minimizing contamination of molten steel by slag by controlling the pouring flow rate with high accuracy using the detected opening.
上記の課題を解決するためになされた請求項1の発明のスライディングノズルの開度測定方法は、溶鋼鍋底部のスライディングノズルを開閉する第1シリンダーに、溶鋼鍋から離れた固定床側に設置された第2シリンダーを直列に接続し、この第2シリンダーの動作距離を検出することにより、スライディングノズルの開度を測定することを特徴とするものである。なお、請求項2の発明のように、スライディングノズルの下方に接続されるロングノズルの振動を検出し、検出信号によりスライディングノズルの開度を補正することにより、更に測定精度を高めることができる。
The sliding nozzle opening degree measuring method of the invention of
また請求項3の発明のスライディングノズルの開度測定装置は、溶鋼鍋から離れた固定床側に、動作距離の検出手段を備えた第2シリンダーを設置し、この第2シリンダーと溶鋼鍋底部のスライディングノズルを開閉する第1シリンダーとを、直列に脱着自在としたことを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a sliding nozzle opening measuring device comprising a second cylinder provided with a means for detecting an operating distance on a fixed floor side away from the molten steel pan, and the second cylinder and the bottom of the molten steel pan. The first cylinder that opens and closes the sliding nozzle is detachable in series.
さらに請求項4の発明の溶鋼注入方法は、請求項1または2に記載の方法により測定されたスライディングノズルの開度を用い、鍋注入開始時にタンディッシュ上に浮かんでいるスラグを巻き込まない注入量に制御しながら溶鋼の注入を行うことを特徴とするものである。
Furthermore, the molten steel pouring method of the invention of claim 4 uses the sliding nozzle opening measured by the method of
また請求項5の発明の溶鋼注入方法は、請求項1または2に記載の方法により測定されたスライディングノズルの開度を用い、鍋注入終了時に溶鋼鍋上に浮かんでいるスラグを巻き込まない注入量に制御しながら溶鋼の注入を行うことを特徴とするものである。
Further, the molten steel pouring method of the invention of
本発明によれば、スライディングノズルを開閉する第1シリンダーと溶鋼鍋から離れた固定床側に設置された第2シリンダーとを直列に接続し、第2シリンダーの動作距離を検出することによりスライディングノズルの開度を測定する。第1シリンダーと直列に接続された第2シリンダーの動作は第1シリンダーと同調するため、溶鋼鍋からの熱負荷や振動の影響を受けにくい位置で第2シリンダーの動作距離を検出することにより、スライディングノズルの開度をリアルタイムで正確に測定することができる。 According to the present invention, the first nozzle for opening and closing the sliding nozzle and the second cylinder installed on the fixed floor side away from the molten steel pan are connected in series, and the sliding nozzle is detected by detecting the operating distance of the second cylinder. Measure the degree of opening. Since the operation of the second cylinder connected in series with the first cylinder is synchronized with the first cylinder, by detecting the operating distance of the second cylinder at a position that is not easily affected by the thermal load and vibration from the molten steel pan, The opening of the sliding nozzle can be accurately measured in real time.
また、溶湯鍋によってはスライディングノズルと第1シリンダーとの間に機械的なガタ(バックラッシュ)が発生する場合もあるが、そのような場合にはロングノズルの振動を検出し、検出信号によりスライディングノズルの開度を補正することにより、測定精度を高めることができる。 Also, depending on the molten metal pan, mechanical backlash (backlash) may occur between the sliding nozzle and the first cylinder. In such a case, the vibration of the long nozzle is detected and the sliding is detected by the detection signal. The measurement accuracy can be increased by correcting the opening of the nozzle.
このように、本発明によればスライディングノズルの開度をリアルタイムで正確に検出することができるので、注入初期や注入末期においても注入流量を高精度に制御することが可能となり、スラグ巻き込みによる溶鋼汚染を最小限に抑えることができる。 Thus, according to the present invention, since the opening of the sliding nozzle can be accurately detected in real time, it becomes possible to control the injection flow rate with high accuracy even at the initial injection stage or the final injection stage, and the molten steel by slag entrainment. Contamination can be minimized.
図1において、1は溶鋼鍋であり、その底部にはスライディングノズル2が設けられている。溶鋼鍋1に設けられている油圧式の第1シリンダー3によってリンク4を動かしスライディングノズル2を開くと、溶鋼鍋1内の溶鋼はロングノズル5を介してタンディッシュ6に注入される。また溶鋼鍋1には従来と同様に重量測定用のロードセル7が取り付けられており、鍋残湯量信号をシーケンサ8に出力している。
In FIG. 1, 1 is a molten steel pan, and a
前記したように、鍋残湯量信号を微分処理することによって溶湯の注入量を測定する方法は応答性が悪い。また第1シリンダー3の動作距離を直接測定することは、センサーが高温の溶湯鍋1からの熱負荷を受けるために実用的ではない。そこで本発明では、溶鋼鍋1から離れた固定床側に第2シリンダー9を設置し、油圧配管10により第2シリンダー9を第1シリンダー3に直列に接続できるようにしておく。このように2つのシリンダを直列に接続すれば、両シリンダは同調して動作することとなるので、第2シリンダー9の動作距離を検出することにより、第1シリンダー3の動作距離を検出することが可能となり、スライディングノズル2の開度測定ができる。
As described above, the method of measuring the injection amount of the molten metal by differentiating the pot remaining hot water amount signal has poor responsiveness. Further, it is not practical to directly measure the operating distance of the
第2シリンダー9はそのピストンロッドの動作距離を正確に検出できるものであればよいが、この実施形態ではシルナックシリンダーと呼ばれるものを使用した。このシルナックシリンダーはピストンロッドに差動トランスを設け、その動作距離を電気信号として出力できる機能を備えたものである。第2シリンダー9から出力される信号はシーケンサ8に送られる。 The second cylinder 9 only needs to be able to accurately detect the operating distance of the piston rod. In this embodiment, a so-called cylinder cylinder is used. This cylinder cylinder has a function of providing a differential transformer on a piston rod and outputting the operating distance as an electric signal. A signal output from the second cylinder 9 is sent to the sequencer 8.
なお、第2シリンダー9は溶鋼鍋1から離れた固定床側に設置されるため、溶鋼鍋1からの熱負荷を避けることができる。従って長期間にわたり使用することができ、しかも高精度を維持することができる。また第2シリンダー9と第1シリンダー3とを直列接続するための油圧配管10をカプラー等により脱着自在としておき、溶鋼鍋1が変わるたびに接続や分離を行えるようにしておけば、第2シリンダー9を溶鋼鍋1ごとに設置する必要がないため、コストを安くすることができる。
In addition, since the 2nd cylinder 9 is installed in the fixed floor side away from the
上記のようにして測定された第2シリンダー9の動作距離は、スライディングノズル2の開度を正確に示すものであるから、シーケンサ8はスライディングノズル2の開度を正確に知ることができる。そこでシーケンサ8はロードセル7からの鍋残湯量信号及び第2シリンダー9からの開度信号に基づいてリアルタイムで演算を行い、第1シリンダー3の動力源である油圧ユニット11に開度指令を発することができる。
Since the operating distance of the second cylinder 9 measured as described above accurately indicates the opening degree of the
しかし、第1シリンダー3はリンク4を介してスライディングノズル2を開閉するために、溶鋼鍋によってはこの部分に機械的ガタ(バックラッシュ)が発生し、第1シリンダー3の動作距離がスライディングノズル2の開度と正確に一致しないことがある。
However, since the
図2はその様子を示すグラフであり、例えば注入開始時に50mmのガタが発生すると、第2シリンダー9からの開度信号と実際のスライディングノズル2の開度との間には、この50mmのガタがスライディングノズル2を閉じるときまでそのまま維持される。またこのようなガタが発生するときには、スライディングノズル2に衝撃が加わるために振動が発生する。
FIG. 2 is a graph showing the situation. For example, when a backlash of 50 mm occurs at the start of injection, the backlash signal of 50 mm is between the opening signal from the second cylinder 9 and the actual opening of the
そこで請求項2の発明では図3に示すように、スライディングノズル2の下方に接続されるロングノズル5の支持架台12に加速度センサー13を取り付けてロングノズル5の振動を検出する。そして加速度センサー13が振動信号を検出したときにスライディングノズル2が実際に摺動を開始したものとし、そのときのズレにより第2シリンダー9からの開度信号を補正する。すなわち、図2のグラフではガタ発生時の開度信号は50mmであるから、このときの開度信号を0mmに補正する。これによってガタの影響をキャンセルすることが可能となり、測定精度を向上させることができる。
Therefore, in the second aspect of the invention, as shown in FIG. 3, an
以上に説明したように、本発明のスライディングノズルの開度測定技術を用いれば、スライディングノズル2の開度をリアルタイムで正確に測定することができる。請求項4の発明では、測定されたスライディングノズル2の開度を用い、鍋注入開始時にタンディッシュ6上に浮かんでいるスラグを巻き込まない注入量に制御しながら溶鋼の注入を行う。
As described above, the opening degree of the sliding
すなわち、鍋注入開始時にはスライディングノズル2の部分に充填されている詰め砂を除去するため、図4のグラフに示すように一度スライディングノズル2の開度を全開とし、詰め砂が除去されたことを確認したうえで定常状態にまで開度を絞る必要がある。前記したように従来はスライディングノズル2の開度をリアルタイムで正確に把握できなかったため、ロードセル7による重量信号を参考にしながら、オペレータが手動でこの操作を行っていた。その一例は図4中に破線で示したとおりであり、オペレータの経験による個人差をなくせなかった。
That is, at the start of pot injection, in order to remove the filling sand filled in the sliding
ところが注入量が増大すると、図6の左側の図に示すようにタンディッシュ6上に浮かんでいるスラグが注入された溶鋼中に巻き込まれ、溶鋼汚染が発生するおそれがある。図5のグラフに示すように、従来のオペレータによる手動操作では溶鋼汚染が長時間になり易く、製品品質を低下させる要因となる。
However, when the injection amount increases, as shown in the left side of FIG. 6, the slag floating on the
これに対して本発明によれば、スライディングノズル2の開度をリアルタイムで正確に測定することができるから、図4のグラフに実線で示すように詰め砂除去確認後、直ちに自動制御によりスライディングノズル2の開度を定常状態に戻すことができる。従って図6の右側の図に示すようにタンディッシュ6上に浮かんでいるスラグの巻き込みは発生せず、図5のグラフに示すように、溶鋼汚染を短時間に抑制することが可能となる。
On the other hand, according to the present invention, since the opening degree of the sliding
請求項5の発明では、測定されたスライディングノズル2の開度を用い、鍋注入終了時に溶鋼鍋1上に浮かんでいるスラグを巻き込まない注入量に制御しながら溶鋼の注入を行う。すなわち、溶鋼鍋1からの注入が末期に近づいてくると、図7の左側の図に示すように渦が発生して溶鋼鍋1上に浮かんでいるスラグを巻き込むおそれがある。この渦発生領域は図8のグラフ中に示すとおりである。しかし従来のオペレータによる手動操作ではバラツキがあり、安全側で操作すると長時間を要することとなる。
In invention of
またスライディングノズル2の開度を絞りすぎると、ノズル閉塞のトラブルが発生する。このため従来はバラツキのある手動制御によるトラブルを回避するため、安全を見込んで注入量の下限値を例えば4トン/分に設定し、スラグ巻き込みが検知された時点で注入を停止していた。しかしその時点ではまだ溶鋼鍋1中にはかなりの残湯があり、歩留まり低下の原因となる。
Moreover, if the opening of the sliding
しかし本発明によれば、スライディングノズル2の開度をリアルタイムで正確に測定することができるから、図8のグラフ中に示す渦発生領域の限界付近での注入が可能となる。また、渦発生領域の限界線に沿って注入量を絞り、渦発生が皆無となる2トン/分まで絞り込むことができる。このため注入終了時の残湯量もミニマム化することができ、歩留まりを向上させることができる。
However, according to the present invention, since the opening degree of the sliding
本発明を採用することにより、注入初期及び注入末期における溶鋼の清浄性が大幅に向上し、スラグ巻き込みに起因する1コイルあたりの欠陥個数を従来の1/10以下にすることができた。また残湯量も従来の1/3以下にまで低減させることができた。 By adopting the present invention, the cleanliness of the molten steel at the initial injection stage and the final injection stage was greatly improved, and the number of defects per coil due to slag entrainment could be reduced to 1/10 or less of the conventional one. Moreover, the amount of remaining hot water was able to be reduced to 1/3 or less of the conventional amount.
なお、上記の説明ではシーケンサを用いて注入量の自動制御を行う方法を説明したが、請求項1または請求項2の方法によれば、スライディングノズルの開度をリアルタイムで正確に測定することができるから、請求項4,5におけるスライディングノズルの開度指令は手動で行うことも可能である。
In the above description, the method of automatically controlling the injection amount using the sequencer has been described. However, according to the method of
1 溶鋼鍋
2 スライディングノズル
3 第1シリンダー
4 リンク
5 ロングノズル
6 タンディッシュ
7 ロードセル
8 シーケンサ
9 第2シリンダー
10 油圧配管
11 油圧ユニット
12 支持架台
13 加速度センサー
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