JP2625596B2 - 連鋳鋳片の連続鍛圧における鋳型内湯面変動防止方法 - Google Patents

連鋳鋳片の連続鍛圧における鋳型内湯面変動防止方法

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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、連続鋳造における未凝
固鋳片の連続鍛圧において、鋳型内の湯面レベルを一定
に保つ連鋳片の連続鍛圧における鋳型内湯面変動防止
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、連続鋳造における鋳片の連続鍛圧
に関しては、例えば特開昭63−183765公報,特
開平2−15857公報に記載されているものがある。
この従来例は、連続鋳造で得られた鋳片において発生す
る凝固界面における割れや鋳片の厚み中心部に生じる強
い負偏析等を防止するために、鋳片の凝固完了点前の段
階で鋳片を一定の傾斜面を備えた金型で一定の周期で圧
下する連続鍛圧する方法に関するものであって、鋳型内
湯面変動については言及していない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の連続鋳造における鋳片の連続鍛圧方法にあっては、
連続鍛圧は、未凝固鋳片を金型で連続的、周期的に鍛圧
するものであるが、凝固完了点前の圧下であるため、圧
下時、未凝固溶鋼が上流側に絞り出され、鋳型内におい
て周期的な湯面変動となって現れる。湯面変動の度合
は、一回当たりの鍛圧による未凝固溶鋼の絞り出し量
(Qi )と鋳型の面積(A)によって決まり、一回当た
りの湯面変動量(ΔH)は、ΔH=Qi /A で求まる
(図2参照)。溶鋼絞り出し量(Qi)は、図3におけ
る未凝固断面積(AL )に略比例するので、湯面変動量
ΔHは、ΔH=K・AL /A=K・AL /(ab)、即
ち、鋳片断面積(A)に対する未凝固部面積(AL )に
比例する。図3に示すように、ブルームの場合は、短辺
部の影響でAL /Aが小さいが、スラブの場合は、AL
/Aが大きいため湯面変動が問題になることが多い。
【0004】そして、通常、連続鋳造における鋳型内湯
面レベル制御に関しては、例えば特開昭62−1686
52公報,特開昭63−72458公報に記載されてい
るものが実施されている。この従来例は、連続鋳造にお
いて鋳型内の湯面レベルを検出して、スライディングノ
ズル開度若しくは鋳片の引抜速度を調節することによ
り、鋳型内の湯面レベルを目標レベルに保持するように
フィードバック制御している。
【0005】しかし、連続鋳造において未凝固鋳片を連
続鍛圧した場合、湯面変動は鍛圧に同期して発生するた
め、上記従来例の湯面レベル制御では追従することがで
きず、圧下時、未凝固溶鋼が上流側に絞り出され、鋳型
内において周期的な湯面変動となって現れ、表面欠陥等
の原因となるという未解決の課題があった。そこで、こ
の発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされ
たものであり、湯面変動は圧下の時期に呼応して発生す
るので、この時期に合わせてタンディッシュから鋳型へ
の溶鋼注入量を調整し、湯面変動を未然に防止すること
ができる連鋳片の連続鍛圧における鋳型内湯面変動防
止方法を提供することを目的としている。
【0006】
【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に係る連鋳片の連続鍛圧における鋳型内
湯面変動防止方法は、連続鋳造における未凝固鋳片を連
続鍛圧するに当たり、鍛圧金型の圧下時期及び圧下量
検出し、これら圧下時期及び圧下量検出値に基づいてタ
ンディッシュからの溶鋼注入流量をフィードフォワード
制御するようにしたことを特徴としている。
【0007】また、請求項2に係る連鋳片の連続鍛圧
における鋳型内湯面変動防止方法は、連続鋳造における
未凝固鋳片を連続鍛圧するに当たり、鍛圧金型の圧下時
期及び圧下量を検出し、これら圧下時期及び圧下量検出
値に基づいてタンディッシュからの溶鋼注入流量をフィ
ードフォワード制御すると共に、鋳型内湯面レベルを検
出し、この鋳型内湯面レベル検出値に基づき前記溶鋼注
入流量をフィードバック制御することを特徴としてい
る。
【0008】さらに、請求項3に係る連鋳片の連続鍛
圧における鋳型内湯面変動防止方法は、連続鋳造におけ
る未凝固鋳片を連続鍛圧するに当たり、鍛圧開始時期に
同期して、溶鋼注入流量を制御するノズル開度を、鍛圧
金型の圧下サイクル、圧下速度に応じて圧下開始時点か
らの経過時間を変数とする予め記憶された時間−開度パ
ターンをもとにフィードフォワード制御することを特徴
としている。
【0009】
【作用】請求項1に係る連続鋳片の連続鍛圧における鋳
型内湯面変動防止方法においては、鍛圧金型の圧下時期
と圧下量を検出し、この検出信号に基づいて、タンディ
ッシュからの溶鋼注入流量をフィードフォワード制御す
るので、鍛圧金型の圧下量に応じてノズルの開度量の調
整を行うことができる。
【0010】請求項2に係る連続鋳片の連続鍛圧におけ
る鋳型内湯面変動防止方法においては、鍛圧金型の圧下
時期と圧下量を検出し、この検出信号に基づいて、タン
ディッシュからの溶鋼注入流量をフィードフォワード制
御すると共に、鋳型内湯面レベルを検出し、この検出レ
ベルに基づいてタンディッシュからの溶鋼注入流量をフ
ィードバック制御するので、鍛圧金型の圧下量に応じて
ノズルの開度量の調整を行うことができると共に、湯面
の偏差に応じてノズルの開度量の補正を行うことができ
る。
【0011】請求項3に係る連鋳片の連続鍛圧におけ
る鋳型内湯面変動防止方法においては、予め記憶された
鍛圧金型の圧下サイクル及び圧下速度に応じてノズルの
開度を経過時間を変数とする「時間−開度」パターンで
設定するので、金型の圧下時点からの時間の推移に応じ
てノズルの開度量の調整を行うことができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、本発明の実施例を示す概略系統図であ
る。図1において、連続鋳造部1は、溶鋼2aを入れた
タンディッシュ3の溶鋼取出口に、溶鋼流量制御装置4
により駆動される油圧シリンダ5によって操作されるス
ライディングノズル6を配設し、このスライディングノ
ズル6によってタンディッシュ3から下方に突出するノ
ズル7の開度を調節することにより、ノズル7から鋳型
8内に注入される溶鋼量を調節しながら、鋳片2を連続
鋳造する。
【0013】連続鋳造部1の下流に設けられた連続鍛圧
部9には、溶鋼2aと凝固シェル2bとでなる鋳片2を
連続鍛圧するために圧下用油圧シリンダ10で圧下され
る鍛圧金型11が配設され、この金型11には圧下量を
検出するための変位計12が配設されている。変位計1
2の出力は圧下検出制御装置13に供給され、圧下検出
制御装置13の出力は溶鋼流量制御装置4に供給され
る。また、鋳型8内部には、湯面レベルを計測するため
の湯面レベル計14が配設されており、その出力は圧下
検出制御装置13に供給されている。
【0014】そして、金型11における連続的、周期的
な鋳片2の鍛圧による鋳型8内の湯面変動の防止は、圧
下検出制御装置13において次のように行われる。湯面
変動は圧下の時期に呼応して発生するので、この時期に
合わせてタンディッシュから鋳型への溶鋼注入量を調整
する。そのため、スライディングノズル6の制御は、圧
下開始による溶鋼絞り出しが湯面変動となって現れるま
での時間遅れT0 を見込んで、変位計12からの信号を
圧下検出制御装置13が受信してから時間T0 後のタイ
ミングに行われる。スライディングノズル6の開度調整
は、変位計12からの圧下量の信号に基づいて圧下検出
制御装置13で絞り流量を算出し、溶鋼流量制御装置4
に信号を送り、油圧シリンダ5を介して行われる。
【0015】すなわち、図2に示すように、湯面変動の
度合は、一回当たりの鍛圧による未凝固溶鋼の絞り出し
量(Qi )と鋳型8の面積(A)によって決まり、一回
当たりの湯面変動量(ΔH)は、ΔH=Qi /Aで求め
ることが出来る。そして、未凝固溶鋼の絞り出し量(Q
i )は、鋳片外面に与えた圧下容積(QO )に比例す
る。さらに、鋳片外面に与えた圧下容積(QO )は、圧
下量に比例するため、湯面変動量(ΔH)は圧下量に比
例することになる。したがって、一回当たりの鍛圧によ
る未凝固溶鋼の絞り出し量(Qi )は、圧下量に比例す
ることになる。
【0016】そのため、絞り流量(F1 )は、下記(1)
式で表される。 F1 =K・D/(T1 −T0 ) ………… (1) ここで、K:比例係数 D:圧下量 T1 :圧下時間に遅れ時間を加えた時間(設定値) T0 :遅れ時間(設定値) T1 −T0 :圧下時間 そこで、一定の遅れ時間T0 後から、(1) 式に基づいて
スライディングノズル8の開度を絞り込むフィードフォ
ワード制御を行うことにより、圧下サイクルに合わせて
鋳型8内の湯面変動の防止が可能になる。
【0017】なお、上記の構成だけでも、実用的には制
御可能な場合が多いが、さらに制御精度を上げるため
に、上記フィードフォワード制御後の湯面変動量を湯面
レベル計14で測定し、これを圧下検出制御装置13に
フィードバックすることにより、スライディングノズル
6の開度補正機能を付加することもできる。すなわち、
鋳型2内の湯面レベルを湯面レベル計14で実測し、ス
ライディングノズル6による溶鋼制御量に過不足が生じ
た場合、その偏差量を圧下検出制御装置13にフィード
バックし、偏差に応じて絞り流量(F2 )を算出して、
スライディングノズル6に送る開度量に補正を加える。
これにより、湯面制御精度は一層向上するので、特に厳
しい品質が要求される鋼種でも対応が可能となる。
【0018】そして、フィードバック制御における絞り
流量(F2 )は、例えば下記(2) 式で表すことができ
る。 F2 =G・Δh・A/( 圧下サイクル) ………… (2) ここで、G:フィードバック利得 Δh:湯面レベルの偏差量 A:鋳型の面積 圧下サイクル:設定値 そのため、フィードバック制御も併せて実施した場合の
絞り流量(F)は、下記(3) 式で表される。
【0019】 F=F1 +F2 ……………………… (3) なお、遅れ時間T0 については、鍛圧位置から湯面まで
の距離Lを溶鋼中の圧力の伝播速度vで除して求めるこ
とができる。次に、上記実施例の動作を圧下検出制御装
置13の処理手順を示す図4のフローチャートを伴って
説明する。なお、図4の処理はタイマ割込により所定時
間毎に実行する。
【0020】すなわち、ステップS1で、連続鍛圧を実
行中か終了しているのか判断する。終了しているのであ
れば、そのまま、メインプログラムへリターンする。実
行中であればステップS2へ移行する。ステップS2で
は、変位計12から供給される位置検出情報(圧下開始
信号,前回圧下量等)を読込み、次いでステップS3に
おいて、湯面レベル計14から供給される湯面レベルの
偏差量Δhを読込み、ステップS4に移行する。ステッ
プS4では、圧下開始信号に基づいて、圧下開始時点で
あるか否かを判断する。圧下開始時点であればステップ
S5へ移行し、圧下開始時点でなければステップS6へ
移行する。
【0021】ステップS5では、圧下開始時点からの経
過時間を計時するタイマTをスタートさせ、次いでステ
ップS6で圧下開始時点からの経過時間Tが圧下開始か
ら湯面変動となって現れるまでの時間遅れT0 (設定
値)を計時したか否かを判断する。T≧T0 であればス
テップS7へ移行し、T<T0 であればステップS13
へ移行する。
【0022】ステップS7では、圧下開始時点からの経
過時間Tが圧下時間に遅れ時間T0 を加算した時間T1
(設定値)を計時したか否かを判断する。T≧T1 であ
ればステップS12へ移行し、T<T1 であればステッ
プS8へ移行する。ステップS8では、最初の圧下サイ
クル時には圧下量の設定値を、2回目以降は前回の圧下
量の実績値を使用して、前記(1) 式に基づいて、フィー
ドフォワード制御におけるスライディングノズルの絞り
流量F1 を算出する。そして、ステップS9において前
記(2) 式に基づいて、フィードバック制御におけるスラ
イディングノズルの絞り流量F2 を算出する。このと
き、湯面レベルの偏差量Δhは、ステップS3で読込ん
だ値を使用する。次いでステップS10において前記
(3) 式に基づいてスライディングノズルの絞り流量の合
計値Fを算出し、ステップS11へ移行する。
【0023】ステップS6で、T<T0 であれば圧下に
よる湯面変動は、未だ現れていないのであるから、フィ
ードフォワード制御におけるスライディングノズルの絞
り流量F1 の算出は行わずに、ステップS13において
ステップS9と同様にフィードバック制御におけるスラ
イディングノズルの絞り流量F2 の算出を行って、ステ
ップS11へ移行する。
【0024】ステップS7で、T≧T1 であれば圧下に
よる湯面変動の影響はなくなっているのであるから、ス
テップS12で圧下開始時点からの経過時間を計時する
タイマTの計時を終了させクリアして、ステップS13
に移行し、ステップS9と同様にフィードバック制御に
おけるスライディングノズルの絞り流量F2 の算出を行
って、ステップS11へ移行する。
【0025】次いで、ステップS11において、溶鋼流
量制御装置4へスライディングノズルの絞り流量を出力
することにより、溶鋼流量制御装置4はスライディング
ノズル6の開度を調節し、タンディッシュ3から鋳型8
への溶鋼注入量を調整する。したがって、今、圧下検出
制御装置13に電源が投入され、図4のタイマ割込処理
が実行された時に、連続鍛圧が開始されていないか又は
終了後であれば、ステップS1からそのままタイマ割込
処理を終了するのでスライディングノズル6の開度調節
は行われない。この状態から連続鍛圧が開始されると、
図4のタイマ割込処理が実行されたときに、スライディ
ングノズル6の開度調節処理を実行する。
【0026】スライディングノズル6の開度調節処理
は、ステップS1を経て、ステップS2で変位計12か
らの位置検出情報(圧下開始信号,前回圧下量等)、ス
テップS3で湯面レベル計14からの湯面レベル偏差量
を読込んだ後、ステップS4〜ステップS7において圧
下開始信号とタイマTの計時状況に基づき、(1) 圧下開
始時点,(2) 圧下開始時点から湯面変動の現れるまでの
期間,(3) 圧下による湯面変動が現れた後湯面変動が解
消するまでの期間,(4) 圧下による湯面変動が解消した
後の期間に分けて行われる。
【0027】先ず、圧下開始時点である場合、ステップ
S4からステップS5へ移行し、圧下開始時点からの経
過時間を計時するタイマTをスタートさせる。次いでス
テップS6においてタイマTの計時が遅れ時間T0 を経
過したか否かの判断が行われるが、この場合は経過して
いないのでステップS13へ移行する。ステップS13
では、前記(2) 式に基づいて、フィードバック制御にお
けるスライディングノズルの絞り流量F2 を算出する。
この(2) 式において、湯面レベルの偏差量Δhは、ステ
ップS3で読込んだ値を使用する。次いでステップS1
1に移行して溶鋼流量制御装置4へスライディングノズ
ルの絞り流量F2 を出力する。
【0028】次に、圧下開始時点から湯面変動の現れる
までの期間である場合、ステップ4からステップS6へ
移行し、タイマTの計時が圧下による湯面の変動が現れ
るまでの遅れ時間T0 を経過したか否かの判断が行われ
るが、この場合も上記と同じくT0 を経過していないの
でステップS13へ移行して、前記(2) 式に基づいて、
フィードバック制御におけるスライディングノズルの絞
り流量F2 を算出し、次いでステップS11に移行して
溶鋼流量制御装置4へスライディングノズルの絞り流量
2 を出力する。
【0029】次に、圧下による湯面変動が現れた後湯面
変動が解消するまでの期間である場合、ステップS4か
らステップS6へ移行し、ステップS6ではタイマTの
計時が遅れ時間T0 を経過していると判断するのでステ
ップS7へ移行する。ステップS7では、タイマTの計
時が圧下時間に遅れ時間T0 を加算した時間T1 を経過
したか否かを判断する。この場合はT1 を経過しておら
ず未凝固溶鋼が上方に押し戻されて鋳型8内において湯
面変動を起こすタイミングであるので、ステップS8へ
移行し、前記(1) 式に基づいて、フィードフォワード制
御におけるスライディングノズルの絞り流量F1 を算出
する。この(1) 式において圧下量Dは、最初の圧下サイ
クル時には圧下量の設定値を、2回目以降は前回の圧下
量の実績値を使用する。次いで、ステップS9において
前記(2) 式に基づいて、フィードバック制御におけるス
ライディングノズルの絞り流量F2 を算出する。次いで
ステップS10において前記(3) 式に基づいてスライデ
ィングノズルの絞り流量の合計値Fを算出し、ステップ
S11へ移行して溶鋼流量制御装置4へスライディング
ノズルの絞り流量Fを出力する。
【0030】次に、圧下による湯面変動が解消した後の
期間である場合、ステップS4からステップS6へ移行
し、ステップS6でタイマTの計時は遅れ時間T0 を経
過しているのでステップS7へ移行する。ステップS7
ではタイマTの計時は圧下時間に遅れ時間T0 を加算し
た時間T1 を経過しているので、ステップS12へ移行
する。ステップS12では、圧下開始時点からの経過時
間を計時するタイマTの計時を終了させタイマの内容を
クリアし、ステップS13へ移行して、前記(2) 式に基
づいて、フィードバック制御におけるスライディングノ
ズルの絞り流量F2 を算出し、次いでステップS11に
移行して溶鋼流量制御装置4へスライディングノズルの
絞り流量F2 を出力する。
【0031】以上の処理によって出力された絞り流量に
基づいて、溶鋼流量制御装置4は油圧シリンダ5を制御
して、スライディングノズル6の開度を調節するので、
タンディッシュ3から鋳型8への溶鋼2aの注入量が絞
られ、湯面変動を打ち消すことができる。上記実施例に
よる実施結果を以下に示す。
【0032】適用材 鋼種 :厚板50キロ鋼
(0.14 %C,1.45%Mn ) サイズ :260×2200 加工条件 鋳造速度:0.7m /min 鍛圧条件……圧下量 :80mm 未凝固厚:35mm 1回当たりの送り量:60mm 圧下位置:L=13mm なお、上記実施例における経過時間と遅れ時間等との比
較及び(1) 式による絞り流量算出の処理に代えて、シス
テムの外乱である湯面変動を、予め記憶させてある、金
型の圧下サイクル,圧下速度に応じてスライディングノ
ズル6の開度を圧下開始時点からの経過時間を変数とす
る「時間−開度」のパターンで、圧下開始時期に同期し
て抑制制御することにより、フィードフォワード制御を
簡易に実施することができる。
【0033】また、上記実施例の構成の変形として、変
位計12を省略し、圧下タイミングの信号は直接金型2
の駆動装置である圧下用油圧シリンダ10の圧下信号か
ら取り、設定した圧下量に応じてスライディングノズル
6の開度をフィードフォワード制御をすることもでき
る。さらに、上記実施例において、遅れ時間T0 ,圧下
時間に遅れ時間T0 を加算した時間T1 ,及び圧下サイ
クルは、圧下検出制御装置13の内部設定値として表現
してあるが、これに限るものではなく、圧下検出制御装
置13の外部で設定された値を読込んで使用してもよ
い。
【0034】さらにまた、上記実施例において、溶鋼注
入量の制御はスライディングノズルにより行ったが、こ
れに限るものではなく、ストッパー等を使用してもよ
い。
【0035】
【発明の効果】本発明は、上述のように構成されている
ので、次に記載する効果を奏する。請求項1の連鋳片
の連続鍛圧における鋳型内湯面変動防止方法において
は、鍛圧金型の圧下時期と圧下量に基づいてタンディッ
シュからの溶鋼注入流量をフィードフォワード制御する
ことにより、鍛圧金型の圧下量に応じてノズルの開度量
の調整を行うので、湯面変動を少なくすることができる
という効果がある。
【0036】請求項2の連鋳片の連続鍛圧における鋳
型内湯面変動防止方法においては、フィードフォワード
制御に加えて、鋳型内湯面レベルに応じてタンディッシ
ュからの溶鋼注入流量をフィードバック制御することに
より、湯面の偏差量に応じたノズルの開度量の補正も行
うので、湯面変動をさらに少なくすることができ、厳し
い品質要求にも対応できるという効果がある。
【0037】請求項3の連鋳片の連続鍛圧における鋳
型内湯面変動防止方法においては、鍛圧金型の圧下サイ
クル及び圧下速度に応じてノズルの開度を、予め記憶さ
れている「時間−開度」パターンで与えてフィードフォ
ワード制御するので、金型の圧下時点からの時間の推移
に応じてノズルの開度量の調整が容易にできるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の概略系統図である。
【図2】連鋳片の連続鍛圧における湯面変動の発生原
理図である。
【図3】鋳片断面の比較図である。
【図4】実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
1 連続鋳造部 2 鋳片(2a:溶鋼,2b:凝固シェル) 3 タンディッシュ 4 溶鋼流量制御装置 5 油圧シリンダ 6 スライディングノズル 7 ノズル 8 鋳型 9 連続鍛圧部 10 圧下用油圧シリンダ 11 金型 12 変位計 13 圧下検出制御装置 14 湯面レベル計

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連続鋳造における未凝固鋳片を連続鍛圧
    するに当たり、鍛圧金型の圧下時期及び圧下量を検出
    し、これら圧下時期及び圧下量検出値に基づいてタンデ
    ィッシュからの溶鋼注入流量をフィードフォワード制御
    するようにしたことを特徴とする連鋳片の連続鍛圧に
    おける鋳型内湯面変動防止方法。
  2. 【請求項2】 連続鋳造における未凝固鋳片を連続鍛圧
    するに当たり、鍛圧金型の圧下時期及び圧下量を検出
    し、これら圧下時期及び圧下量検出値に基づいてタンデ
    ィッシュからの溶鋼注入流量をフィードフォワード制御
    すると共に、鋳型内湯面レベルを検出し、この鋳型内湯
    面レベル検出値に基づき前記溶鋼注入流量をフィードバ
    ック制御することを特徴とする連鋳片の連続鍛圧にお
    ける鋳型内湯面変動防止方法。
  3. 【請求項3】 連続鋳造における未凝固鋳片を連続鍛圧
    するに当たり、鍛圧開始時期に同期して、溶鋼注入流量
    を制御するノズル開度を、鍛圧金型の圧下サイクル、圧
    下速度に応じて圧下開始時点からの経過時間を変数とす
    る予め記憶された時間−開度パターンをもとにフィード
    フォワード制御することを特徴とする連鋳片の連続鍛
    圧における鋳型内湯面変動防止方法。
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EP0798061A4 (en) * 1995-10-18 1999-06-30 Sumitomo Metal Ind METHOD FOR MONITORING THE MELT LEVEL IN A CONTINUOUS CASTING PLANT

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JPH05104222A (ja) 1993-04-27

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