JP2556769B2 - 水平連続鋳造設備の引抜き制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、断面形状が角や丸形
の棒状鋳片を間欠的に引抜いて長尺の鋳片を連続鋳造す
るようになされている水平連続鋳造設備の引抜き制御方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の水平連続鋳造設備では、モール
ド内での初期凝固の段階で、凝固しつつあるシエルが破
断する、いわゆるブレークアウトを生じ、それにともな
って溶湯が漏れ出してモールドを溶損する可能性があ
る。このようなブレークアウトおよび溶湯の漏れ出しを
未然に防ぐ方法として、従来、特公昭４９−２６８１２
号公報に開示されたような方法が知られている。

【０００３】上記公報に開示されている方法は、モール
ドの入口端部に設けられているブレークリングの背部に
相当するモールドチューブに熱電対を設けて、凝固状態
を熱電対による温度検知により監視し、異常が発生した
とき、引抜き速度を制御して、ブレークアウトおよび溶
湯の漏れ出しを防止する方法である。

【０００４】具体的には、図１１に示すように、引抜き
速度を第１の設定温度（ＴＬ）および第２の設定温度
（ＴＨ）と熱電対による検知温度との絶対温度差にもと
づいて、上昇または低下させるといった制御を行なう。
この制御によると、熱電対による検知温度が第１の設定
温度（ＴＬ）に達したら引抜き速度を低下させ、熱電対
による検知温度が上記第２の設定温度（ＴＨ）に戻った
とき引抜き速度を図１２のように直ちに元の速度Ｖｏに
復元させる方法が採用されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、熱電対によ
る検知温度は、モールドチューブの形状、鋳造鋼種毎に
異なる溶湯の溶融温度、鋳造速度等の種々の操業条件、
さらには引抜き条件等により時々刻々と変化するにもか
かわらず、従来の引抜き制御方法では、速度変更のため
の設定制御温度が一定に固定されたものであるから、実
際の温度と設定制御温度との差が常に一定であるため、
引抜き開始時点および定常時においても常に一定であ
り、操業条件を反映していなくて制御が不安定になりや
すい。

【０００６】それ故に、操業条件や引抜き条件等の条件
が変わる度に、上記制御温度の設定を変更しなければな
らない面倒がある。また、引抜き速度を元の速度に復帰
させる場合、設定温度になったならば、直ちに元の速度
に復元させるので、その復帰時にシェルに強い力を与え
て、ブレークアウトを修復したにもかかわらず、再びブ
レークアウトを発生する可能性がある。

【０００７】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、操業条件や引抜き条件等にかかわらず、適確かつ安
定のよい引抜き制御を実現することができる水平連続鋳
造設備の引抜き制御方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明による水平連続鋳造設備の引抜き制
御方法は、タンディッシュとモールドチューブとが密閉
接合され、鋳片を間欠的に引抜く水平連続鋳造設備の引
抜き制御方法であって、上記タンディッシュとモールド
との間に設けられるブレークリング近傍のモールドチュ
ーブ内に少なくとも１つの熱電対を設け、ある設定時間
に上記熱電対から周期的にサンプリングされた上記モー
ルドの検知温度の移動平均値を算出し、上記設定時間前
の移動平均値より設定温度をマイナスした値（ＴＬ）も
しくは設定温度をプラスした値（ＴＨ）を引抜き速度を
変更するための第１の制御温度に設定して、上記熱電対
による現在の検知温度がその第１の設定制御温度（Ｔ
Ｌ）以下になったとき、もしくは（ＴＨ）以上になった
とき引抜き速度を変更させ、その後、上記引抜き速度の
変更開始時の温度（ＴＬ）から設定温度をマイナスした
復帰条件温度（Ｔｒ）を引抜き速度を復元するための第
２の制御温度に設定して、上記熱電対による現在の検知
温度がその第２の設定制御温度を越え、かつ引抜き速度
の変更開始時点（Ｔａ）から所定時間（ｔ２）後に引抜
き速度を上昇させて元の速度に復元させ、もしくは変更
開始時の温度（ＴＨ）を越えて引抜き速度を変更した場
合はオペレータの介入によってのみ引抜き速度を復元さ
せることを特徴とする。

【０００９】また、請求項２に記載された発明に係る水
平連続鋳造設備の引抜き制御方法は、引抜き速度の復元
を複数段階におこなうものである。

【００１０】

【作用】請求項１に記載された発明によれば、操業中の
モールドチューブの温度を熱電対により監視し、モール
ドチューブ内のブレークリング近傍でブレークアウトが
発生したときの熱電対による周期的な検知温度の移動平
均値を求め、設定時間前の移動平均値より設定温度をマ
イナスした値（ＴＬ）もしくは設定温度をプラスした値
（ＴＨ）を引抜き速度を変更するための第１の制御温度
に設定し、また、上記引抜き速度の変更開始時の温度
（ＴＬ）から設定温度をマイナスした値を引抜き速度を
復元するため第２の制御温度に設定して、熱電対による
現在の検知温度が第１および第２の設定制御温度を越え
たとき引抜き速度を変更または復元させることにより、
操業条件や引抜き条件などの条件がどのように変化して
も、引抜き制御開始時点での設定制御温度と実際の温度
との相対温度差を常に一定にすることが可能となり、上
記の条件にかかわらず適確で、かつ安定の良い引抜き制
御をおこなわせることができる。

【００１１】特に、請求項２の発明によれば、引抜き速
度の復元を段階的におこなうことにより、その復元時に
シェルに急激に強い力を与えないで済む。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面にもとづい
て説明する。

【００１３】図１はこの発明の一実施例によるアジャス
タブル式モールドを使用した水平連続鋳造設備の引抜き
制御方法の構成図を示す。同図において、１はダンディ
ッシュで、溶湯Ｙを保持する。２は開閉ゲートで、その
ハウジング２Ａが上記ダンディッシュ１の出湯部１Ａの
外面に取り付けられており、スライディングゲート２Ｂ
およびフィードノズル２Ｃを備えている。３は強冷却部
となる固定のモールドチューブで、鋳片の断面とほぼ同
一の断面形状を有しその背面が水冷されるＢｅ−Ｃｕ筒
から構成されており、このモールドチューブ３の入口端
部には、このモールドチューブ３の内径よりも小さいセ
ラミック製のブレークリング４が嵌着されている。５は
アジャスタブルモールドで、潤滑性のよいカーボンが内
張りされ周方向に複数個に分割して径方向に移動可能な
緩冷却部に構成されている。６はピンチロールで、駆動
モータ７により駆動回転されて鋳片１７を矢印ｘ方向に
間欠的に引抜き移動させるものであ。１４はモールドケ
ーシングである。

【００１４】８は上記モールドチューブ３のブレークリ
ング４の背部のフランジ３Ｆの各辺部に埋込み設置され
た４本の熱電対で、初期の凝固状態を温度により監視す
る。１０は温度／電圧変換器で、上記熱電対８による検
知温度を入力し、それを電圧値に変換して出力する。１
１は演算器で、上記温度／電圧変換器１０からの出力を
受けて、初期の凝固段階および通常の引抜き操業段階と
いった時間を関数とする後述の演算を行ない制御信号を
出力する。１２はピンチロール駆動モータ７の制御用ユ
ニットで、上記演算器１１から出力される制御信号にも
とづいて上記駆動モータ７およびピンチロール６の回転
を制御するもので、この制御用ユニット１２と上記演算
器１１とにより、鋳片１７の引抜き制御部１３を構成し
ている。

【００１５】上記引抜き制御部１３における演算器１１
による演算内容を以下に説明する。まず、間欠引抜き駆
動時にブレークリング４の端部付近に凝固シェルが残さ
れ、ブレークアウトが発生した場合に引抜き速度を変更
するための第１の制御温度の設定について述べると、図
２に示すように、４本の熱電対８のそれぞれにおいて、
個別に例えば０．３秒のサンプリング周期での検知温度
の移動平均値を算出し、図２（ａ）のｔ１（たとえば、
１〜１０ｓｅｃ）時間前の移動平均値より、ある設定可
能な温度値α℃（たとえば、５〜２０℃）をマイナスし
た値をモールドチューブ３の各面の引抜き速度上昇用の
下限制御温度ＴＬに、また図２（ａ）のように、ｔ１時
間前の移動平均値に、ある設定温度β℃（たとえば、５
〜２０℃）をプラスした値をモールドチューブ３の各面
の引抜き速度低下用の上限制御温度ＴＨに設定する。

【００１６】また、引抜き速度を元の速度に復元させる
ための第２の制御温度は、図２（ｂ）に示すように、引
抜き速度変更開始時の温度ＴＬから、ある設定温度γ℃
（たとえば、１０〜５０℃）をマイナスした復帰条件温
度Ｔｒに設定しており、現在の移動平均温度が第２の制
御温度を越えたときで、かつ引抜き速度の変更開始時点
ｔａから所定時間ｔ２経過後に引抜き速度を上昇させて
復元が開始される。そして、図３に示すように、引抜き
速度の復元は、設定時間ｔ３ごとに複数段階におこなう
ようになしている。なお、温度が急上昇して上記制御温
度ＴＨを越えた場合は、引抜き速度の変更を行なうが、
引抜き速度の復元はオペレータの介入によってのみ行な
うようにする。これは、検出温度が高い場合は図１のブ
レークリング４の破損、損耗等の機械的要因が想定され
るため、自動的に引抜き速度を復元させないためであ
る。

【００１７】つぎに、上記構成の水平連続鋳造設備の引
抜き制御システムによる引抜き制御動作について説明す
る。まず、引抜き開始はダンディッシュ１内の溶湯Ｙが
モールドチューブ３内に流入して熱電対８が温度上昇を
検知した時点で、予めプログラムされた引抜きパターン
にもとづいて、図４に示すように、ダミーバー１４の引
抜き移動からスタートする。このとき、ダミーバー１４
の後端部にはモールドチューブ３内に流入してくる溶湯
を矢印ａで示すように、モールドチューブ３の周壁側に
偏流させる突起ガイド１４Ａが設けられているので、初
期凝固時の熱収縮を補正するとともに、ダミーバー１４
と鋳片１７との固着を十分にする。そして、上述のオー
トスタートの引抜きパターンが完了すると、自動的に通
常の引抜きパターンに移行する。

【００１８】通常の引抜きパターンでの引抜き作業が正
常な場合は、図５のように、ブレークリング４の背部に
おいて凝固が開始され、その凝固シェルＣは引抜き抵抗
力に十分に耐える厚さで連続して形成され、各引抜きス
トロークごとに新しい高温の溶湯Ｙが上記モールドチュ
ーブ３内に流入するために、熱電対８の検知温度は図６
のようにほぼ一定の高温状態にある。他方、凝固開始点
でのシェルＣとモールドチューブ３の内壁とのスチック
や溶着不良等に起因して、図７のようにシェルＣが破断
し、ブレークアウトＢ．Ｏが発生すると、前回の引抜き
ストローク時に凝固したシェルＣ１が残され、上記熱電
対８が低温化した上記シェルＣ１で被覆されて、新しい
高温の溶湯Ｙからの熱伝達を受けないために、上記熱電
対８による検知温度が図８で示すように大きく変化す
る。この大きな温度変化にもとづいて引抜き制御部１３
が動作し、鋳片１７の引抜き速度を自動的に変更する。

【００１９】このときの引抜き速度の自動制御は次のよ
うにおこなわれる。すなわち、熱電対８それぞれのサン
プリング周期での検知温度の移動平均値を求め、この移
動平均値にもとづいて設定された図９に示す制御温度Ｔ
Ｌ１，ＴＨ１，ＴＬ２，ＴＨ２，…ＴＬｉ，ＴＨｉに対
して、熱電対８による現在の検知温度が越えたとき、演
算器１１および制御用ユニット１２からなる引抜き制御
部１３を介して駆動モータ７およびピンチローラ６の回
転速度を制御する。詳しくは、図３のＳＴ．で示すよう
に、引抜きを一時停止するか、もしくは引抜き速度を低
速に変更して、モールドチューブ３内に部分的に流出し
た溶湯をモールドチューブ３内で冷却し凝固させる。こ
れにより、部分的に流出した溶湯がモールドチューブ３
の外部に漏れ出すこと、およびモールドチューブ３自体
の溶損も極力抑制することができる。ところで、検知温
度が上昇し始めてシェルＣ，Ｃ１が完全に連結された時
点で引抜き速度（引抜きサイクル）を上昇させた方が安
定操業であるが、引抜き速度を上昇させる時期が遅れる
程、引抜き速度を低下させたことに起因する間欠引抜き
ストローク時のシェル接続部に発生するコールドシャッ
トクラック（品質欠陥）が大きくなるため、図２（ｂ）
で示すような検知温度の変化（上昇）を予想して、復帰
条件温度Ｔｒを越え、かつ引抜き速度の変更開始時点Ｔ
ａから所定時間ｔ２後に引抜き速度を上昇させて操業す
ることにより品質欠陥を低減することができる。

【００２０】そして、上記のような引抜き速度の変更に
ともない、熱電対８による検知温度が上述した第２の制
御温度に達したならば、引抜き速度を図１０に示すよう
に、段階的に徐々に増大させて、元の引抜き速度Ｖｏに
戻すことにより、シェルＣに強い力を与えないですむ。

【００２１】なお、上記実施例では、４本の熱電対８を
配置して、これら各熱電対８の検知温度にもとづいて引
抜き制御をおこなうことにより、特に、角ビレットなど
鋳造断面の大きい鋳片１７を対象とした場合の制御にと
って有効であるけれども、１つの熱電対８のみを設け
て、同様な制御をおこなわせるもよい。また、上記実施
例では、通常の開放型アジャスタブル式モールドに適用
したが、モールドのほぼ全域を密閉状に包囲する密閉式
ケーシング（図示せず）を備えた密閉型のアジャスタブ
ル式モールドに適用することにより、一層効果的であ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、引抜
き速度の制御のための制御温度の設定に、熱電対による
周期的な検知温度の平均値を利用しているので、操業条
件や引抜き条件等の条件変化にともない、熱電対による
検知温度がどのように時々刻々と変化しようとも、引抜
き制御開始時点での設定制御温度と実際の温度との相対
温度差を常に一定にすることができるばかりでなく、瞬
間的に大きく変化する外乱状の温度変化を無視できる。
従って、所定の引抜き制御を応答性よく適確におこなう
ことができるとともに、制御の安定化を図ることができ
る。換言すると、操業条件等の異なる鋳造設備への適用
性を十分に広げることができる。

【００２３】特に、引抜き速度の変更後の復元を段階的
におこなうことにより、復元時にシェルに強い力を与え
ないですみ、これによって、ブレークアウト修復後に再
びブレークアウトを発生する可能性をいちじるしく減少
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるアジャスタブル式モ
ールドを使用した水平連続鋳造設備の引抜き制御システ
ムの構成図である。

【図２】引抜き速度変更のための制御温度の設定方法を
説明する図である。

【図３】引抜き速度の復元動作の説明図である。

【図４】引抜きスタート時の状況を示す要部の断面図で
ある。

【図５】正常な引抜き状況を説明するための要部の断面
図である。

【図６】図５のときの熱電対による検知温度の特性図で
ある。

【図７】ブレークアウト時の状況を説明するための要部
の断面図である。

【図８】図７のときの熱電対による検知温度の特性図で
ある。

【図９】熱電対の温度推移を示す説明図である。

【図１０】引抜き速度の復元時の速度推移を示す説明図
である。

【図１１】従来の引抜き制御方法による熱電対の温度推
移を示す説明図である。

【図１２】従来の引抜き速度の復元時の速度推移を示す
説明図である。

【符号の説明】

１ ダンディッシュ ３ モールドチューブ ４ ブレークリング ８ 熱電対 １３ 引抜き制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神代 初義 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 岩崎 央 山口県光市大字島田3434番地 新日本製 鐵株式会社 光製鐵所内 (72)発明者 末岡 和明 山口県光市大字島田3434番地 新日本製 鐵株式会社 光製鐵所内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュとモールドチューブとが
   密閉接合され、鋳片を間欠的に引抜く水平連続鋳造設備
   の引抜き制御方法であって、上記ダンディッシュとモー
   ルドとの間に設けられるブレークリング近傍のモールド
   チューブ内に少なくとも１つの熱電対を設け、ある設定
   時間に上記熱電対から周期的にサンプリングされた上記
   モールドの検知温度の移動平均値を算出し、上記設定時
   間前の移動平均値より設定温度をマイナスした値（Ｔ
   Ｌ）もしくは設定温度をプラスした値（ＴＨ）を引抜き
   速度を変更するための第１の制御温度に設定して、上記
   熱電対による現在の検知温度がその第１の設定制御温度
   （ＴＬ）以下になったとき、もしくは（ＴＨ）以上にな
   ったとき引抜き速度を変更させ、その後、上記引抜き速
   度の変更開始時の温度（ＴＬ）から設定温度をマイナス
   した復帰条件温度（Ｔｒ）を引抜き速度を復元するため
   の第２の制御温度に設定して、上記熱電対による現在の
   検知温度がその第２の設定制御温度を越え、かつ引抜き
   速度の変更開始時点（Ｔａ）から所定時間（ｔ２）後に
   引抜き速度を上昇させて元の速度に復元させ、もしくは
   変更開始時の温度（ＴＨ）を越えて引抜き速度を変更し
   た場合はオペレータの介入によってのみ引抜き速度を復
   元させることを特徴とする水平連続鋳造設備の引抜き制
   御方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、引抜き速度の復元を
   複数段階に行なうことを特徴とする水平連続鋳造設備の
   引抜き制御方法。