JP2593026B2 - モールドレベル制御装置 - Google Patents

モールドレベル制御装置

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JP2593026B2 JP18836792A JP18836792A JP2593026B2 JP 2593026 B2 JP2593026 B2 JP 2593026B2 JP 18836792 A JP18836792 A JP 18836792A JP 18836792 A JP18836792 A JP 18836792A JP 2593026 B2 JP2593026 B2 JP 2593026B2
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丸 聡 杉
藤 琢 巳 近
藤 祐 一 加
川 哲 明 黒
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造プロセスにお
けるモールド内の湯面レベルを適切に制御するためのモ
ールドレベル制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼,アルミニウム合金の連続鋳造にお
いては、溶融金属からなる湯を、上下が解放されたモー
ルドの上方から注入し、モールド側面から冷却して、そ
の表面を固化せしめ、下方からロールではさんで引出し
ながら冷却することによって連続的に鋳造が行なわれ
る。
【0003】この時に、鋳片に生じる矯正歪により表面
欠陥や内部欠陥が生じる事は良く知られており、その解
決策としては、鋳片出側にて鋳片を矯正する際に、矯正
点で鋳片に鋳造方向と平行に圧縮力を付与して鋳片に生
じる矯正歪を軽減させることが行われる(例えば特開昭
58−61957号公報参照)。しかし、この方法を適
用することに依って、モールドの湯面レベルに乱れが生
ずる事が知られている。
【0004】一方、連続鋳造プロセスにおいて、モール
ド内の湯面レベルの制御状態が鋳片の品質を左右する重
大な要因であることは、良く知られており、特に、湯面
の変動量と、変動速度とを低く抑えることが肝要である
(例えば特公昭63−16218号公報参照)。
【0005】湯面レベル制御の方式は一般にPID演算
による定値制御によっており、特に比例動作(P)およ
び積分動作(I)を主体とした制御が行なわれている。
【0006】しかしながら、製品の品質および歩留まり
への要求は年々厳しくなってきており、最近では鋳造の
安定時において発生する細かい湯面レベルの持続振動が
問題とされるようになってきた。
【0007】従来の制御装置は湯面レベルを、目標とす
るレベルに偏差なく一致させることを主眼に置いて設計
されており、前述したようにP動作およびI動作を主体
とした制御となっているので、外乱が入るたびに湯面の
急上昇,下降が起こり、湯面変動の観点からは好ましい
制御とは言えない。
【0008】そこで特願平2−89076号において、
上記の持続振動の主な要因は、系内に存在しかつ時間的
にその大きさが変動するむだ時間要素であるものとし、
流入量の変動は、流量係数の変動としてとらえ、これら
むだ時間および流量係数を動的に同定して補償する適応
制御の手法が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋳片出
側にて鋳片を矯正する際に、矯正点で鋳造方向と平行に
圧縮力を付与して鋳片に生じる矯正歪を軽減させる制御
(以降CPC制御と呼ぶ)を行った場合、鋳造する溶融
金属の種類によっては、前述の適応制御によっても品質
を確保するのに十分な湯面レベルの安定性が得られない
場合があった。これはたとえ鋳造速度が一定でも、鋳片
にかかる冷却水が部分的に不均一になるなどの原因で、
凝固シェルに不均一が生じると、矯正歪を軽減し一定に
保つCPC制御に伴う応力の変化に湯面が反応するため
と考えられる。つまり鋳造速度が一定でも、引き抜き抵
抗が増加した場合に鋳片が引き抜けない方向になり、湯
面が上昇し、引き抜き抵抗が減少した場合に湯面が下降
する現象が観察される。
【0010】したがって、本発明の目的は、鋳片出側に
て鋳片を矯正する際に、矯正点で鋳片に鋳造方向と平行
に圧縮力を付与して鋳片に生じる矯正歪を軽減させる連
続鋳造機において、スライディングノズルまたはストッ
パーの制御に、鋳片の引き抜き抵抗変化をフィードフォ
ワードする事により、モールド内の湯面レベルを品質に
影響のない変動量に制御することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】前述の目的を達成する本
発明のモールド制御装置は、わん曲部を有する、鋳型に
引き続く鋳片引き抜きロール配列と、鋳片出側にて鋳片
を矯正する際に矯正点で鋳片に鋳造方向と平行に圧縮力
を付与して鋳片に生じる矯正歪を軽減させるための制動
ロール及び押し込み駆動ロールを有する連続鋳造機の、
モールド内の溶融金属のレベルを連続的に検出するモー
ルドレベル検出手段と、制動ロールより鋳片の引き抜き
抵抗を連続的に検出する手段と、該検出する手段が検出
した鋳片引き抜き抵抗の値とモールドレベル検出手段が
検出したモールドレベルの値から、モールド内へ注入さ
れる溶融金属の注入量の操作量を算出する操作量算出手
段と、該操作量算出手段が算出した操作量に応じてスラ
イディングノズルまたはストッパーを操作する制御手段
と、を備える。
【0012】
【作用】本発明による湯面レベル制御を行なわない場
合、一定周期のモールド湯面変動を起こし、その変動量
は、約±15mmとなる。この湯面変動量はモールド内
の凝固シェルにモールドパウダーを巻き込む原因とな
る。モールドパウダーはスラブ表面近傍の皮下介在物と
して存在し、圧延工程を経て最終製品の表面疵の原因と
なる。
【0013】このモールド湯面変動の原因を調査した結
果、たとえ鋳造速度が一定でも、鋳片にかかる冷却水が
部分的に不均一になるなどの原因で、凝固シェルに不均
一が生じると、引き抜き抵抗が変化し、矯正歪を軽減し
一定に保つCPC制御を行なっていても、引き抜き抵抗
の変化に湯面が反応することが判明した。
【0014】最終製品で表面疵を出さない限界の湯面変
動量は、±5mmと言われており、本発明による、湯面
レベルへの引き抜き抵抗力のフィードフォワードを行な
った場合、この基準が十分に達成できることが判明し
た。
【0015】図1に本発明を一態様で実施する連続鋳造
機を示す。これにおいては、溶融金属の注入量制御にス
ライディングノズルを用いている。溶融金属の注入量制
御にストッパーを用いた場合でも本質的な差は生じな
い。図1において、タンディッシュ1に満たされた溶融
金属2は、タンディッシュ1の底部の穴よりスライディ
ングノズル7および浸漬ノズル3を経てモールド4へ注
入される。モールド4へ注入された溶融金属は、モール
ド壁面から冷却され、表層部から凝固しつつ下方へ、一
定速度で引き抜かれる。鋳片出側にて鋳片を矯正する際
に、矯正点で鋳片に鋳造方向と平行に圧縮力を付与して
鋳片に生じる矯正歪を軽減させるために、一定駆動力で
回転する駆動ロール17と必要圧縮力を与える制動ロ−
ルおよびこれを駆動するモ−タ14によって、CPC制
御は実現される。
【0016】油圧シリンダ8によってスライディングノ
ズルの開度を調節することによって、モールド4への溶
融金属2の注入量は、調節される。モールド4内の湯面
レベルは、レベル計5で連続的に測定される。鋳片の引
き抜き抵抗は、制動ロール駆動モータ14の電流検出器
18に接続された引き抜き抵抗計算部13によって連続
的に測定される。制御部6は、レベル計5と引き抜き抵
抗計算部13から得られた計算値から、後述する演算に
より、モールド4内のレベルを一定に保つための操作量
を演算し、油圧シリンダ8に出力する。
【0017】ここに、本発明で使用する引き抜き抵抗計
算部13(図1)の演算を示す。
【0018】鋳片を押し込むために必要な駆動ロールの
モータートルクは、(1)式で表わされる。 CO =PB +PS −RB −CL ←押込側バランス =BR +RH −CL −TM ←制動側バランス ・・・(1) CO :CPC制御の必要圧縮力 PB :押込側ロー
ルの押込力 PS :鋳片自重のロール接線成分 RB :押込側ロー
ルの引き抜き抵抗 CL :補償圧縮力 BR :制動側ロー
ルの制動力 RH :制動側ロールの引き抜き抵抗 TM :矯正抵抗。
【0019】(1)式を変形すると下式のようになる。 BR =PB −RB −RH +PS +TM ・・・(2) 更に(2)式の時間微分を取ると、 (δBR /δt)=(δPR /δt)+〔δ(RB +RH )/δt〕 −(δPS /δt)−(δTM /δt) ・・・(3) ここで、 δPB /δt=0 (押込側の駆動力は一定に制御) δPS /δt=0 (鋳片自重は時間に依存しない) δTM /δt=0 (矯正抵抗はマシーンプロファイル
に依って決まる)。
【0020】よって(3)式は以下のようになる。 (δBR /δt)=〔δ(RB +RH )/δt〕 ・・・(4) (RB +RH )は、連続鋳造機内の全引き抜き抵抗であ
る。
【0021】従って(4)式は、「制動ロール(を駆動す
るモ−タ)14の制動力(トルク)の変化は、全引き抜
き抵抗の変化に等しい」ことを示している。引き抜き抵
抗計算部13は、制動ロ−ル駆動モ−タ14の、電流検
出器18が検出した電流値(モ−タトルクを表わす)の
変化より引き抜き抵抗の変化を算出し、これを制御部6
に与える。
【0022】本発明では、制御部6が、制動ロール駆動
力から算出した鋳片引き抜き抵抗をスライディングノズ
ルまたはストッパー操作量にフィードフォワードするの
で、モールド内の湯面が安定化する。
【0023】
【実施例】図1に本発明の一実施例を示し、図2に、図
1に示す連続鋳造機とそれに結合した制御装置の組合せ
にかかる湯面制御システムの機能を示す。図2のブロッ
ク21は、制御装置6(図1)の伝達特性を表わす。図
2のブロック22は油圧装置の伝達特性を表わす。ブロ
ック23はスライディングノズル7(図1)の伝達特性
を表わす。ブロック24は、モールド1(図1)および
浸漬ノズル3(図1)の伝達特性を表わす。ブロック2
5は、レベル計5(図1)の伝達特性を表わす。 図2
のブロック26は、制動ロ−ル駆動モ−タ14のトルク
出力を示す。ブロック27で電流検出器18が検出した
出力(モ−タトルク)に基づいて引き抜き抵抗変化を計
算する。ブロック28およびブロック29で、一次遅れ
の演算を行い制御系に加算することによりフィードフォ
ワードが成立する。すなわち、制動ロールの駆動モータ
14のトルク変化を湯面レベルにフィードフォワードす
ることにより、湯面の安定化を図る。
【0024】本発明による制御を行なわない場合、引き
抜き抵抗の変化が周期80秒で±35トンのとき湯面変
動は、±15mmとなる。
【0025】図3の(A)は引き抜き抵抗を制御に反映
させない場合の例、図3の(B)は引き抜き抵抗を制御
に反映させた場合の例である。図3の(A),(B)と
もに、君津2号連鋳機において、2200mm幅のスラブを1.
2m/分で鋳造した例である。鋳造速度が一定でも引き抜
き抵抗に変動が生ずるため、図3の(A)の、引き抜き
抵抗を制御に反映させない場合は、±15mmの湯面変
動があるのに対し、図3の(B)の、引き抜き抵抗を制
御に反映させた場合は、±5mmの湯面変動となる。よ
って、引き抜き抵抗を制御に反映することにより湯面レ
ベルの大幅な安定が図られることが分かる。
【0026】図4に、本発明のもう1つの実施例を示
す。この実施例の連続鋳造機は、図1のスライディング
ノズルをストッパーに置き換えたものである。図5に
は、図4に示す連続鋳造機と制御装置の組合せでなる湯
面レベル制御系の機能を示す。この実施例でも、図1お
よび図2に示す実施例と同様な効果が得られる。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来のモールドレベル制御装置に、引き抜き抵抗を連続的
に検出する手段を備え、鋳片引き抜き抵抗の変化をスラ
イディングノズルまたはストッパー操作量にフィードフ
ォワードするレベル制御を行なうことによって、モール
ド内の湯面変動を品質に悪影響を与えない水準以下に制
御し得るモールドレベル制御装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図2】 図1に示す連続鋳造機と制御装置の組合せで
なる湯面レベル制御系の機能を示すブロック図である。
【図3】 図1に示す実施例による制御結果を示すグラ
フである。
【図4】 本発明のもう1つの実施例を示すブロック図
である。
【図5】 図4に示す連続鋳造機と制御装置の組合せで
なる湯面レベル制御系の機能を示すブロック図である。
【符号の説明】
1:タンディッシュ 2:溶融金属 3:浸漬ノズル 4:モールド 5:モールドレベル計 6:制御部 7:スライディングノズル 8:油圧シリン
ダ 9:スライディングノズル開度計 11:油圧制御盤 12:油圧源電磁弁 13:引き抜き
抵抗計算部 14:制動ロール及びモータ 15:ストッパ 16:ストッパ開度計 17:押し込み
ロ−ルおよびモ−タ 18:モ−タ電流検出器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】わん曲部を有する、鋳型に引き続く鋳片引
    き抜きロール配列と、鋳片出側にて鋳片を矯正する際に
    矯正点で鋳片に鋳造方向と平行に圧縮力を付与して鋳片
    に生じる矯正歪を軽減させるための制動ロール及び押し
    込み駆動ロールを有する連続鋳造機の、モールド内の溶
    融金属のレベルを連続的に検出するモールドレベル検出
    手段と、 制動ロールより鋳片の引き抜き抵抗を連続的に検出する
    手段と、 該検出する手段が検出した鋳片引き抜き抵抗の値とモー
    ルドレベル検出手段が検出したモールドレベルの値か
    ら、モールド内へ注入される溶融金属の注入量の操作量
    を算出する操作量算出手段と、 該操作量算出手段が算出した操作量に応じてスライディ
    ングノズルまたはストッパーを操作する制御手段と、を
    備えるモ−ルドレベル制御装置。
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KR101255068B1 (ko) * 2008-08-22 2013-04-17 주식회사 포스코 탕면 자동제어 점검장치
JP5509426B2 (ja) * 2009-09-18 2014-06-04 株式会社神戸製鋼所 ピンチロールに加わるトルクに基づいて連続鋳造での品質及び設備の異常を検知する異常検知方法

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