JP2647729B2 - 鋳造中の連鋳鋳片の幅変更方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、溶融金属の連続鋳造中に鋳型短辺を移動さ
せて、鋳片幅を拡大もしくは縮小する幅変更方法に関す
るものである。

＜従来の技術＞ 一般に、１回の幅変更をいくつかのステップに分割し
て各ステップごとの鋳型短辺（以下、短辺と略す）の目
標位置を予め決定し、鋳片幅の拡大もしくは縮小を行う
連続幅変更方法では、短辺の位置制御の精度上の問題や
その他事前に予測できない外乱の影響等によって、予め
決定した短辺の移動軌跡と実際の短辺の移動軌跡との間
にずれを生じる。このため、幅変更中の短辺の傾きが予
め決定した傾きと異なるものになり、短辺と鋳片の間の
エアギャップ量および／または鋳片押込み量を増大させ
てしまう。

従来の幅変更方法では各ステップごとの目標位置にお
いて短辺上下端の待ち合わせ処理を行うことによって短
辺の傾きのずれを修正し、短辺と鋳片の間のエアギャッ
プ量および／または鋳片押込み量を抑制していた。

このため、従来方法では各ステップごとの短辺移動量
を大きくすることができず、大移動量の幅変更の場合、
１回の幅変更を何回かに分割して行うため生産性を阻害
していた。

＜発明が解決しようとする課題＞ 上記した従来の幅変更方法のように、予め短辺の移動
軌跡を幅変更前に決定する場合、実際の短辺の移動軌跡
が短辺位置または速度制御上の問題などにより幅変更前
に予想していた軌跡とのずれを生じた場合、当然短辺と
鋳片との間のエアギャップ量および／または鋳片押込み
量は大きくなり、ブレークアウトの危険性が生じる。

この幅変更前に決定した短辺の移動軌跡と実際の短辺
の移動軌跡とのずれは幅変更量が大きくなるほど大きく
なり、このため１回の幅変更可能量の上限の制約となっ
ている。

本発明は、前記問題点を解決し、１回の幅変更可能量
を大きくできる幅変更の技術を提供するためになされた
ものである。

＜課題を解決するための手段＞ 本発明は、連続鋳造中に鋳型短辺を移動させることに
より連鋳鋳片の幅を拡大もしくは縮小する鋳造中の連鋳
鋳片の幅変更方法において、以下（１）、（２）、
（３）の各工程からなることを特徴とする鋳造中の連鋳
鋳片の幅変更方法である。

（１）鋳型短辺の下端を固定し、幅変更開始時のメニス
カス部の位置が鋳型短辺の下端に達するまでの間に、メ
ニスカス部の移動軌跡を連続的に検出するとともに該移
動軌跡から次式（１）を用いて鋳片形状の推定曲線であ
る収縮線Ｃ（x,t）を算出しながら、鋳型短片の上端を
拡縮いずれかの方向に所定の位置まで移動させる工程。

ここで、ｔは幅変更開始からの経過時間、ｘは時刻で
の鋳型内の鋳片位置、 V_Rは鋳込速度、Ｓは鋳片の収縮率、 におけるメニスカス部の鋳片中心からの実績幅、すなわ
ち移動軌跡。

（２）次いで、前記検出および算出を続行するとともに
算出された収縮線から推定される鋳片形状に基づき鋳片
と鋳型短辺間のエアギャップおよび／または鋳型短辺に
よる鋳片押込み量が最小になるように鋳型短辺下端位置
を制御しながら、メニスカス部の短辺間幅が目標鋳片幅
に対応する値になるまで、鋳型短辺を拡縮いずれかの方
向に連続的に平行移動させる工程。

（３）次いで、幅変更終了時のメニスカス部の位置が鋳
型短辺の下端に到達するまでの間に鋳型短辺の下端を所
定の位置まで移動させる工程。

＜作 用＞ 一般に、鋳片のブレークアウトの発生は短辺の傾きに
起因するところが大きい。このため幅変更前に短辺上の
１点の軌跡のみ決定し、短辺の傾きを決定する他の１点
の位置を実績の幅変更軌跡を用いて決定することにすれ
ば、幅変更中の短辺と鋳片の間のエアギャップおよび／
または鋳片押込み量を常に最小に抑えることができ、大
移動量の幅変更が可能となる。

すなわち、本発明によれば、予め短辺の１点のみの幅
変更軌跡を決定し、幅変更軌跡の実績値を用いて鋳型内
溶鋼のメニスカス部の移動軌跡を知り、鋳型内の鋳片形
状を推定し、短辺の傾きを決定する他の１点の軌跡を最
適なものとすることができるので、幅変更中の短辺と鋳
片との間のエアギャップを最小に抑えることができ、安
定して大移動量の幅変更が可能となる。

本発明方法による鋳片の幅変更方法を、第１図に示し
たフローに従って具体的に説明する。

まず幅変更の目標値を設定計算する。

ついで幅変更開始の指令を入力する。

鋳型短辺の下端を固定した状態で上端の移動を開始
し、鋳片幅の幅変更開始時のメニスカス部の位置が短辺
の下端に到達するまでの間に鋳型短辺の上達を所定の位
置まで移動させて、テーパを変更する。

鋳型短辺の上下端とも拡縮いずれかの方向に平行に
移動させつつ、短辺のメニスカス部の移動軌跡の実績を
収集する。

上記実績に基づき、鋳片形状を動的、かつ連続的に
算出する。

上記計算結果により、鋳片と鋳型短辺間のエアギャ
ップおよび／または短辺による鋳片押込み量が最小にな
るような短辺下端の所定位置を計算する。

上記計算結果に基づき、鋳片形状がメニスカス部の
目標幅に一致するまでステップ〜を動的、かつ連続
的に繰り返す。

鋳片のメニスカス部の目標幅が所定位置に達したら
短辺の拡縮を停止する。

幅変更終了時のメニスカス部の位置が短辺下端に達
するまでの間に、短辺上端を固定した状態で下端のみを
目標幅に応じたテーパとなるまで移動する。

さらに、本発明の中心となる鋳型内の鋳片形状の動的
な推定方法を、第２図の鋳型幅変更装置の模式図と第３
図の鋳型内鋳片の形状の推定方法を説明するための模式
図に基づいて説明する。

鋳片９がメニスカス部６より短辺１の下端10まで鋳込
まれる時間Ｔは、短辺１上のメニスカス部６から短辺下
端10までの間の長さをＬとし３鋳込速度をV_Rとすると、
下記（１）式で表わされる。

Ｔ＝L/V_R ……（１） このとき、鋳片形状は、鋳型内の時刻ｔで位置ｘにお
ける鋳型中心からの鋳片の収縮線の関数をＣ（x,t）と
すると、下記（２）式で表される。

ここでｔは短辺幅変更開始からの経過時間、ｘは時刻
ｔでの鋳型内の鋳片位置、Ｓは鋳片の収縮率、 における短片メニスカス部６の鋳片中心からの実績幅を
示し、 ｘはメニスカス部６で０、短辺下端10でＬである。

次に短辺下端10の位置の決定については、上記（２）
式により求めた鋳片形状を用いて、エアギャップ量ある
いは鋳片押込み量のどちから一方、あるいは両方を最小
にするように求める。

エアギャップ量、鋳片押込み量ともに最小にする鋳片
下端位置の算出法を以下に示す。

第４図に示すように、時刻ｔにおける鋳型中心からの
メニスカス部６の幅をＭ（ｔ）、鋳型中心からの短片下
端10の幅をＢ（ｔ）とするとき、時刻ｔで、位置ｘにお
ける短片１の幅Ｄ（x,t）は、下記（３）式で表すこと
ができる。

このとき、 としてＥを最小にするＢ（ｔ）を求めればよい。すなわ
ち、この（４）式に前出の（３）式を代入することによ
り、以下のように演算する。

そこで、下記（５）式のように簡略に表現する。

Ｅ＝α×Ｂ（ｔ）^２＋β×Ｂ（ｔ）＋γ ……（５） ここで、 ついで、最小二乗法に基づいて誤差を最小にするＢ
（ｔ）を求めるために、（５）式をＢ（ｔ）で偏微分し
て下記（６）式を得る。

したがって、Ｅを最小にするＢ（ｔ）は下記（７）式
で求められる。

以上の関係式にしたがってエアギャップ量、鋳片押込
量を最小にすることができる。

＜実施例＞ 本発明方法を生産量9000t/日、鋳片幅600〜1800mm、
平均鋳込速度1.6m/minの連続鋳造機に適用した。その結
果を従来法とともに第５図に示した。なお、従来法は10
0mmごとに幅変更を行ったものである。

この図から明らかなように、本発明法では幅変更移動
量に対し直線的に幅変更時間を変化させることができる
ことがわかる。これによって、従来不可能であった100m
m以上の幅変更が１回で可能となり、また数回に分けて
幅変更を行っていた従来法に比べて１回の幅変更につい
て約１分の時間短縮が可能となった。

本発明では、幅変更中短辺の移動軌跡から鋳型内の鋳
片形状を推定することによって、短辺と鋳片との間のエ
アギャップ量および／または鋳片押込み量を最小にする
ように短辺の位置をダイナミックに決定するよにしたの
で、安定した幅変更が可能となった。

また、このことによって短辺の移動速度制御精度上の
制約により、従来不可能であった相移動量の幅変更が可
能となる。

＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明方法によれば、鋳型短辺
による鋳片の大移動量の幅変更を安定して行うことが可
能となるから、連続鋳造の生産性の向上と鋳片の歩留り
向上に大いに寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法による鋳片幅変更方法のフロー
図、第２図は、鋳型幅変更装置の模式図、第３図は、鋳
型内鋳片形状推定方法を説明するための模式図、第４図
は、短辺下端位置の算出法の説明図、第５図は、本発明
実施例と従来法による幅変更時の幅変更移動量と幅変更
時間との関係を示した特性図である。 １……鋳型短辺、 ２……鋳型短辺上端駆動軸、 ３……鋳型短辺下端駆動軸、 ４……鋳片シェンル、 ５……サポートロール、 ６……溶鋼湯面（メニスカス部）、 ７……鋳片収縮、 ８……エアギャップ、 ９……鋳片、 10……短辺下端。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造中に鋳型短辺を移動させることに
   より連鋳鋳片の幅を拡大もしくは縮小する鋳造中の連鋳
   鋳片の幅変更方法において、以下の各工程からなること
   を特徴とする鋳造中の連鋳鋳片の幅変更方法。 （１） 鋳型短辺の下端を固定し、幅変更開始時のメニ
   スカス部の位置が鋳型短辺の下端に到達するまでの間
   に、メニスカス部の移動軌跡を連続的に検出するととも
   に該移動軌跡から次式（１）を用いて鋳片形状の推定曲
   線である収縮線Ｃ（x,t）を算出しながら、鋳型短辺の
   上端を拡縮いずれかの方向に所定の位置まで移動させる
   工程。 ここで、ｔは幅変更開始からの経過時間、ｘは時刻での
   鋳型内の鋳片位置、 V_Rは鋳込速度、Ｓは鋳片の収縮率、 におけるメニスカス部の鋳片中心からの実績幅、すなわ
   ち移動軌跡。 （２） 次いで、前記検出および算出を続行するととも
   に算出された収縮線から推定される鋳片形状に基づき鋳
   片と鋳型短辺間のエアギャップおよび／または鋳型短辺
   による鋳片押込み量が最小になるように鋳型短辺下端位
   置を制御しながら、メニスカス部の短辺間幅が目標鋳片
   幅に対応する値になるまで、鋳型短辺を拡縮いずれかの
   方向に連続的に平行移動させる工程。 （３） 次いで、幅変更終了時のメニスカス部の位置が
   鋳型短辺の下端に到達するまでの間に鋳型短辺の下端を
   所定の位置まで移動させる工程。