JP2019536630A - 連続鋳造取鍋の注湯末期におけるスラグ巻込みの抑制のための制御方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
連続鋳造取鍋の注湯末期におけるスラグ巻込みの抑制のための制御方法は、以下のステップを含む。
(2)取鍋の総重量を測定し、取鍋の自体重量を引いて溶鋼の正味重量を得て、取鍋の形状サイズによって取鍋内の溶鋼の実際のレベル高さを算出し;
(3)溶鋼のレベル高さによって注湯プロセスがスラグ巻込みの制御プロセスに入る必要があるかどうかを判断し、条件を満足すれば次のステップに進み、そうでなければ、ステップ(2)に戻して測定し続く;
(4)溶鋼流れ場分布検出装置によって現在の溶鋼の渦面のサイズと渦の高さを測定し;
(5)取鍋のスライディングノズル開度検出装置によって、ノズル開度の大きさを測定し;
(6)鋼スラグ検出装置によって、現在の鋼スラグの含有量を測定し;
(7)鋼スラグの含有量によってスラグが排出されたかどうかを判断し、スラグが既に排出された条件を満足すれば、ステップ(9)である渦破壊の制御プロセスに進み、そうでなければ、ステップ(8)である渦抑制の制御プロセスに進み;
(8)渦抑制の制御プロセスであって、即ち、出鋼口の上方に表面凹状渦が生じたばかりの時から貫通渦の形成までの最適化制御プロセスであり;測定された渦面のサイズ、渦の高さ、スライディングノズルの開度及び鋼スラグの含有量のようなデータを取得した後に、溶鋼の粘度特性を組み合わせ、渦抑制の最適化モデルによって制御量を算出し、電磁ブレーキ装置を駆動して鋼の流れ方向と逆向きの外乱力を生じさせ、形成されたばかりの表面凹状渦を抑制し、貫通渦の形成を遅らせ、ひいてはスラグ排出の発生を遅らせ、取鍋内に残留する溶鋼を低減し;
(9)渦破壊の制御プロセスであって、即ち貫通渦が形成された後の最適化制御プロセスであり;測定された渦面のサイズ、渦の高さ、スライディングノズルの開度のようなデータを取得した後に、溶鋼の粘度特性を組み合わせ、渦破壊の最適化モデルによってスライディングノズルの制御量と電磁作用力を算出し、スライディングノズルを制御し、かつ電磁ブレーキ装置を駆動して、既に形成された貫通渦を打ち散らし又は移動させ、渦の吸着力を低減させ、スラグ巻込みの発生を避け、鋼スラグが取鍋に残すように溶鋼を流出させる。
前記取鍋重量測定器が重量を測るセンサーであり、取鍋の回転テーブルに取り付けられ、現在注湯中の取鍋の重量をリアルタイムに測定すると同時に、重量値を最適化制御モデル算出ユニットに出力し;前記溶鋼流れ場分布検出器が取鍋内に設置された測定装置であり、現在の取鍋内の溶鋼渦の形成状況を測定し、渦の渦面サイズ及び渦の高さを測定し、その測定結果をリアルタイムに最適化制御モデル算出ユニットに転送し;前記電磁ブレーキが電磁力を発生させる装置であり、取鍋の出鋼口付近に設置され、溶鋼の流れ方向と逆向きの作用力の発生に使用され、最適化制御モデル算出ユニットにより出力制御され;前記鋼スラグ検出器が鋼スラグの百分率含有量を測定するセンサーであり、スライディングノズルの上方に設置され、現在にスライディングノズルを流れる鋼流れに含まれる鋼スラグの量をリアルタイムに測定すると同時に、その測定結果を最適化制御モデル算出ユニットに出力し;前記スライディングノズル制御器がスライディングノズルの移動を駆動する装置であり、スライディングノズルの開閉動作を制御することに使用され、最適化制御モデル算出ユニットにより出力制御され;前記スライディングノズル開度検出器が現在のスライディングノズル開度の大きさを検出する装置であり、その検出結果もリアルタイムに最適化制御モデル算出ユニットに出力され;溶鋼がスライディングノズルを通して取鍋からタンディッシュへ流出し、スライディングノズル開度の大きさとは流れた溶鋼のフラックスの量を指し;前記プロセス信号インターフェースユニットが現在注湯中の鋼種類の信号情報をコードに変換することと、現在注湯中の取鍋の正味重量信号を受信することとの2つの機能を有し、これらの情報を最適化制御モデル算出ユニットに出力する信号変換装置であり;前記最適化制御モデル算出ユニットがデータ取得と、最適化モデル算出と、制御出力との機能を有するコンピュータ装置であり、取鍋重量検出器、溶鋼流れ場分布検出器、鋼スラグ検出器、スライディングノズル開度検出器、プロセス信号インターフェースユニットによって送信された関連信号及びデータを受信し、最適化制御モデルによって算出し、分析することで、対応する最適化制御策略を得て、電磁ブレーキ及びスライディングノズル制御器に出力して、スラグ巻込みの抑制を制御する。
図1を参考して、連続鋳造取鍋の注湯末期におけるスラグ巻込みの抑制のための制御装置は、取鍋重量検出器4、溶鋼流れ場分布検出器5、電磁ブレーキ6、鋼スラグ検出器7、スライディングノズル制御器8、スライディングノズル開度検出器9、プロセス信号インターフェースユニット10、最適化制御モデル算出ユニット11を含む。
第2のステップ:取鍋1の回転テーブルに取り付けられた取鍋重量検出器4によって現在の取鍋の重量を測定し、その測定結果を最適化制御モデル算出ユニット11に出力し、最適化制御モデル算出ユニット11が既存の取鍋の自体重量によって、現在の取鍋の溶鋼の正味重量を算出し、取鍋の形状及びサイズを組み合わせて現在の取鍋内の溶鋼の液面の高さhを算出し;
第3のステップ:最適化制御モデル算出ユニット11は、現在の溶鋼の液面の高さがスラグ巻込みの制御条件に達するかを判断し、即ち、溶鋼の液面の高さhがHより小さくなるかを判断し;Hは定数であり、具体的な連続鋳造生産ラインの特徴に応じて設定される高さの値であり;溶鋼の液面の高さhがスラグ巻込みの制御条件に達する時に、第4の工程に進み、そうでなければ、第2の工程にジャンプし;
第4のステップ:溶鋼流れ場分布検出器5によって現在の取鍋内の溶鋼の渦面サイズ及び渦の高さを測定すると同時に、測定結果を最適化制御モデル算出ユニット11に出力し;
第5のステップ:スライディングノズル開度検出器9によって現在のスライディングノズル2の開度の大きさを測定すると同時に、測定結果を最適化制御モデル算出ユニット11に出力し;
第6のステップ:鋼スラグ検出器7によって現在にスライディングノズルを流れる鋼スラグの量sを測定すると同時に、測定結果を最適化制御モデル算出ユニット11に出力し;
第7のステップ:鋼スラグの含有量によってスラグが排出されたかどうかを判断し、即ち、現在の鋼スラグの含有量sがSより大きくなるかどうかを判断し;Sは現在の連続鋳造生産の要求に応じて設定されたスラグ排出警報値であり;鋼スラグの含有量sがスラグ排出の条件に満足する時に、第9のステップである渦破壊の制御プロセスに進み、そうでなければ、第8のステップである渦抑制の制御プロセスに進み;
第8のステップ:渦抑制の制御プロセスであって、出鋼口の上方に表面凹状渦が生じたばかりの時から貫通渦の形成までの制御である。当該プロセスで渦の形成を抑制する方法を採用しており、即ち、貫通渦の形成を遅らせ、これによってスラグ排出の発生を遅らせることができ、取鍋内に残留する溶鋼を低減できる。具体的な制御過程は、渦面のサイズ、渦の高さ、スライディングノズルの開度及び鋼スラグの含有量のようなデータを取得した後に、溶鋼の粘度特性を組み合わせ、渦抑制の最適化モデルによって制御量を算出し、電磁ブレーキ6を駆動して鋼の流れ方向と逆向きの外乱力を生じさせ、形成されたばかりの表面凹状渦を抑制し、その増大や増強を遅らせ、貫通渦の形成を遅らせる。外乱力の制御量の算出式は、以下の通りである。
Kは外乱力の計算補正係数であり、当該係数は取鍋の底部における出鋼口の大きさにより確定され、定数であり;
Dvは現在の渦の渦面直径の大きさであり;
Hvは現在の渦の高さであり;
hは現在の取鍋内の溶鋼レベルの高さであり;
Osは現在のスライディングノズル開度の大きさであり;
sは現在にスライディングノズルを流れる鋼スラグの含有量であり;
μは現在注湯中の溶鋼の粘度であり;
m、n、a、b、cは、それぞれ渦面の直径、渦の高さ、ノズル開度、鋼スラグの含有量、溶鋼の粘度補正係数である。これらの補正係数は、具体的な連続鋳造機の設備パラメーターによって確定され、全てが定数である。そのうち、m、nは取鍋の底部の直径により確定され;aはスライディングノズルが完全に開けられた時の大きさにより確定され;bは出鋼口の大きさにより確定され;cは取鍋内の溶鋼の温度範囲により確定される。
Mはノズル制御量の計算補正係数であり、当該パラメーターは使用者に設定された制御レベルにより確定され、定数であり;
Dvは現在の渦の渦面直径の大きさであり;
Hvは現在の渦の高さであり;
Osは現在のスライディングノズル開度の大きさであり;
μは現在注湯中の溶鋼の粘度であり;
i、j、e、f、gは、それぞれ渦面の直径、渦の高さ、ノズル開度、ノズル開度補正、溶鋼の粘度補正係数である。これらの補正係数は、具体的な連続鋳造機の設備パラメーターによって確定され、全てが定数である。そのうち、i、jは取鍋の底部の直径により確定され;e、fはノズルが完全に開けられた時の大きさ及びノズルの総行程により確定され;gは取鍋内の溶鋼の温度範囲により確定される。
Nは外乱力の計算補正係数であり、当該係数は取鍋の底部における出鋼口の大きさにより確定され、定数であり;
Dvは現在の渦の渦面直径の大きさであり;
Hvは現在の渦の高さであり;
Osは現在のスライディングノズル開度の大きさであり;
sは現在にスライディングノズルを流れる鋼スラグの含有量であり;
μは現在注湯中の溶鋼の粘度であり;
p、q、h、r、tは、それぞれ渦面の直径、渦の高さ、ノズル開度、鋼スラグの含有量、溶鋼の粘度補正係数である。これらの補正係数は、具体的な連続鋳造機の設備パラメーターによって確定され、全てが定数である。そのうち、p、qは取鍋の底部の直径により確定され;hはスライディングノズルが完全に開けられた時の大きさにより確定され;rは出鋼口の大きさにより確定され;tは取鍋内の溶鋼の温度範囲により確定される。
Claims (5)
- 以下のステップ:
(1)現在注湯中の鋼種類のコード及び取鍋の自体重量を採取し、溶鋼の粘度特性及び取鍋の自体重量を得り;
(2)取鍋の総重量を測定し、取鍋の自体重量を引いて溶鋼の正味重量を得て、取鍋の形状、サイズによって取鍋内の溶鋼の実際のレベル高さを算出し;
(3)溶鋼のレベル高さによって注湯プロセスがスラグ巻込みの制御プロセスに入る必要があるかどうかを判断し、条件を満足すれば次のステップに進み、そうでなければ、ステップ(2)に戻して測定し続く;
(4)溶鋼流れ場分布検出装置によって現在の溶鋼の渦面のサイズと渦の高さを測定し;
(5)取鍋のスライディングノズル開度検出装置によって、ノズル開度の大きさを測定し;
(6)鋼スラグ検出装置によって、現在の鋼スラグの含有量を測定し;
(7)鋼スラグの含有量によってスラグが排出されたかどうかを判断し、スラグが既に排出された条件を満足すれば、ステップ(9)である渦破壊の制御プロセスに進み、そうでなければ、ステップ(8)である渦抑制の制御プロセスに進み;
(8)渦抑制の制御プロセスであって、即ち、出鋼口の上方に表面凹状渦が生じたばかりの時から貫通渦の形成までの最適化制御プロセスであり;測定された渦面のサイズ、渦の高さ、スライディングノズルの開度及び鋼スラグの含有量のようなデータを取得した後に、溶鋼の粘度特性を組み合わせ、渦抑制の最適化モデルによって制御量を算出し、電磁ブレーキ装置を駆動して鋼の流れ方向と逆向きの外乱力を生じさせ、形成されたばかりの表面凹状渦を抑制し、貫通渦の形成を遅らせ、ひいてはスラグ排出の発生を遅らせ、取鍋内に残留する溶鋼を低減し;
(9)渦破壊の制御プロセスであって、即ち貫通渦が形成された後の最適化制御プロセスであり;測定された渦面のサイズ、渦の高さ、スライディングノズルの開度のようなデータを取得した後に、溶鋼の粘度特性を組み合わせ、渦破壊の最適化モデルによってスライディングノズルの制御量と電磁作用力を算出し、スライディングノズルを制御し、かつ電磁ブレーキ装置を駆動して、既に形成された貫通渦を打ち散らし又は移動させ、渦の吸着力を低減させ、スラグ巻込みの発生を避け、鋼スラグが取鍋に残すように溶鋼を流出させること、を含むことを特徴とする連続鋳造取鍋の注湯末期におけるスラグ巻込みの抑制のための制御方法。 - 前記渦抑制の最適化モデルにおいて外乱力の制御量の算出式が以下の通りであり、
Kは外乱力の計算補正係数であり;
Dvは現在の渦の渦面直径の大きさであり;
Hvは現在の渦の高さであり;
hは現在の取鍋内の溶鋼レベルの高さであり;
Osは現在のスライディングノズル開度の大きさであり;
sは現在にスライディングノズルを流れる鋼スラグの含有量であり;
μは現在注湯中の溶鋼の粘度であり;
m、n、a、b、cは、それぞれ渦面の直径、渦の高さ、ノズル開度、鋼スラグの含有量、溶鋼の粘度補正係数であることを特徴とする請求項1に記載の連続鋳造取鍋の注湯末期におけるスラグ巻込みの抑制のための制御方法。 - 取鍋重量検出器(4)、溶鋼流れ場分布検出器(5)、電磁ブレーキ(6)、鋼スラグ検出器(7)、スライディングノズル制御器(8)、スライディングノズル開度検出器(9)、プロセス信号インターフェースユニット(10)、最適化制御モデル算出ユニット(11)を含み、
前記取鍋重量検出器(4)が重量を測るセンサーであり、取鍋(1)の回転テーブルに取り付けられ、現在注湯中の取鍋の重量をリアルタイムに測定すると同時に、重量値を最適化制御モデル算出ユニット(11)に出力し;
前記溶鋼流れ場分布検出器(5)が取鍋(1)内に設置された測定装置であり、現在の取鍋内の溶鋼渦の形成状況を測定し、渦の渦面サイズ及び渦の高さを測定し、その測定結果をリアルタイムに最適化制御モデル算出ユニット(11)に転送し;
前記電磁ブレーキ(6)が電磁力を発生させる装置であり、取鍋(1)の出鋼口付近に設置され、溶鋼の流れ方向と逆向きの作用力の発生に使用され、最適化制御モデル算出ユニット(11)により出力制御され;
前記鋼スラグ検出器(7)が鋼スラグの百分率含有量を測定するセンサーであり、スライディングノズル(2)の上方に設置され、現在にスライディングノズルを流れる鋼流れに含まれる鋼スラグの量をリアルタイムに測定すると同時に、その測定結果を最適化制御モデル算出ユニット(11)に出力し;
前記スライディングノズル制御器(8)がスライディングノズル(2)の移動を駆動する装置であり、スライディングノズルの開閉動作を制御することに使用され、最適化制御モデル算出ユニット(11)により出力制御され;
前記スライディングノズル開度検出器(9)は、現在のスライディングノズル開度の大きさを検出する装置であり、その検出結果もリアルタイムに最適化制御モデル算出ユニット(11)に出力され;溶鋼がスライディングノズル(2)を通して取鍋(1)からタンディッシュ(3)へ流出し、スライディングノズル開度の大きさとは流れた溶鋼のフラックスの量を指し;
前記プロセス信号インターフェースユニット(10)が現在注湯中の鋼種類の信号情報をコードに変換することと、現在注湯中の取鍋の正味重量信号を受信することとの2つの機能を有し、これらの情報を最適化制御モデル算出ユニット(11)に出力する信号変換装置であり;
前記最適化制御モデル算出ユニット(11)がデータ取得と、最適化モデル算出と、制御出力との機能を有するコンピュータ装置であり、取鍋重量検出器(4)、溶鋼流れ場分布検出器(5)、鋼スラグ検出器(7)、スライディングノズル開度検出器(9)、プロセス信号インターフェースユニット(10)によって送信された関連信号及びデータを受信し、最適化制御モデルによって算出し、分析することで、対応する最適化制御策略を得て、電磁ブレーキ(6)及びスライディングノズル制御器(8)に出力して、スラグ巻込みの抑制を制御することを特徴とする連続鋳造取鍋の注湯末期におけるスラグ巻込みの抑制のための制御装置。
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