JP2789211B2 - 鋳型内湯面レベルの検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造装置の鋳型内湯面レベルを、鋳型壁
面に埋設した感温素子により検出する鋳型内湯面レベル
検出方法に関する。

〔従来の技術〕

周知のように鋳型内の湯面レベルを計測する手段とし
て、鋳型壁面の高さ方向に所定間隔で感温素子を埋設
し、この感温素子による温度検出値を予め決められた方
式に基づいて演算処理し、前記鋳型内の湯面レベルを検
出する方法が広く採用されている。

例えば特公昭53−31375号公報では、感温素子として
熱電対を採用し、鋳型高さ方向に所定間隔で埋設した複
数個の熱電対の温度パターンより、その温度の最高値を
求め、この最高温度値に予め定めた係数を掛けた値と一
致する温度値を鋳型上部より捜し求めて、その温度が一
致する位置を鋳型内湯面レベル値とする演算装置が開示
されている。また、鋳型高さ方向に所定間隔で埋設され
た複数個の感温素子の温度値を、鋳型上部より計測し、
その温度値、或は温度変化量が予め定められた域値を超
えた位置を湯面レベルにする方法も広く知られている。

前記感温素子としては一般的に熱電対を使用すること
が多いが、サーミスター，熱流速計等の感温素子を使用
する方法も知られている。

この様に従来の感温素子を使用した湯面レベル計で
は、感温素子の温度値や温度パターンを使用してレベル
演算を行なっていた。しかし、従来の感温素子を使用し
た湯面レベル計では、湯面レベルの検出遅れがあり、し
かもその検出遅れは湯面の上昇時と下降時では度合が変
化し、湯面レベルの一定制御を行なう上で悪影響を及ぼ
していた。

また、従来は前記湯面レベルの検出遅れを補うため、
演算された湯面レベル値に対して種々遅れ補正演算を行
なったりしていたが、前述のごとく湯面レベル計の検出
遅れ時間が一定でないため、あまり良い効果が発揮でき
ていなかった。

湯面レベルの検出遅れが一定しないのは、前記感温素
子の温度信号を鋳型で計測する場合に検出遅れが生じる
ことに起因する。しかも、湯面レベルが上昇して溶鋼が
鋳型壁面に接し該溶鋼よりの入熱を受けて感温素子が温
度上昇する時と、湯面レベルが下降して溶鋼よりの入熱
が無くなり冷却水による抜熱で温度が下降する時とで、
その熱量が異なるため、温度の検出遅れに差が生じる。
この異なった温度検出における検出遅れより、該温度値
を使用して演算を行なう湯面レベル計においても、湯面
の上昇時と下降時で異なった検出遅れを生じるという欠
点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来手段における感温素子を使用した鋳型内湯面レベ
ル検出方法では、温度検出の遅れに起因した湯面レベル
の検出遅れが生じるため、湯面レベルを安定して一定に
制御することが困難であった。特に小サイズ鋳片の鋳
造、即ち鋳型断面積が小さいときには、湯面レベル制御
における操作端であるスライディングノズル，ノズルス
トッパー，あるいは鋳造速度制御器のゲインが高く、少
しの操作でも路面レベルの変化が大きくなる。この結果
湯面レベルの検出遅れによる湯面レベル制御への影響が
大きく、前記湯面レベル制御の不良で著しく湯面レベル
が乱れ、鋳片の品質欠陥を生じたり、ブレークアウト等
のトラブルを生じていた。

本発明は従来の問題点を解決するため創案されたもの
であり、前記感温素子を使用した鋳型内湯面レベル検出
を検出遅れが生じることなく行い、湯面レベル制御を安
定して良好に行なうことに寄与し、品質的に良好な鋳片
を製造する手段を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

前述した課題を解決するための本発明は、連続鋳造鋳
型の壁面高さ方向に所定間隔で感温素子を埋設し、この
感温素子による温度検出値を予め決められた方式に基づ
いて演算処理して前記鋳型内の湯面レベルを検出する方
法において、前記湯面レベルの上昇過程および下降過程
における前記感温素子の検出ゲインを、当該設備条件及
び操業条件より予め求めて、上昇過程の温度補正係数K
u、下降過程の温度補正係数Kdをそれぞれ設定し、連続
鋳造中に検出される前記温度検出値から当該操業時の検
出温度が上昇過程にあるか下降過程にあるかを判断し、
前記温度検出値を、上昇過程にあるときは前記温度補正
係数Kuで、下降過程にあるときは前記温度補正係数Kdで
補正したのち、予め決められた方式に基づいて演算処理
することを特徴とする鋳型内湯面レベルの検出方法に関
する。

〔作用および実施例〕

次に実施例に基づいて本発明の作用を説明する。

第１図は、周知の連続鋳造設備に本発明を適用した一
実施例を示すもので、鋳型近傍の部分断面図である。こ
の第１図において取鍋１に貯留された溶鋼３は、タンデ
ィッシュ２に注入され、さらにノズル４を介して鋳型５
に注入されて鋳片12を製造する。41はノズル４に設けら
れたスライディングノズルであり、該スライディングノ
ズル41をシリンダー７で開閉することで鋳型５内に注入
される溶鋼３の量を調整する。また、スライディングノ
ズル41には開度計８が設置してあり、湯面レベル制御装
置10によりスライディングノズル41の開度をフィードバ
ック制御している。鋳型５には、感温素子としての熱電
対９が高さ方向に所定間隔で複数個埋設されており、こ
の熱電対９による温度検出値はマイクロコンピュータ等
の装置で構成されるレベル演算器11に入力される。本実
施例のレベル演算器11では前述したように温度パターン
より、その都度の最高値を求め、この最高温度値に予め
定めた係数を掛けた値と一致する温度値を鋳型上部より
捜し求めて、その温度が一致する位置を演算処理して求
め、鋳型内湯面レベル６を検出する。レベル演算器11で
検出された湯面レベル値は湯面レベル制御装置10に入力
さ、前述したスライディングノズル41の開度を調整し、
鋳型内湯面レベル６を予め決められた所定の範囲内に保
つよう制御する。

ところで本発明者は、前記熱電対式レベル計（前記感
温素子として熱電対を用いた湯面レベル計を熱電対式レ
ベル計と言い、以下この熱電対式レベル計を具体例とし
て本発明のレベル検出方法を説明する）における前述し
た検出遅れの実体を確認するために、前記第１図の熱電
対式レベル計で検出される湯面レベル値と、実際の湯面
を電磁波等を利用して検出した湯面レベル値（以下レベ
ル真値と言う）とを比較調査した。この結果、熱電対式
レベル計の検出遅れは一定でなく、例えば第３図に示す
ように湯面レベルが上昇過程にある時は検出遅れは極く
小さいが、湯面レベルが下降過程にある時には検出遅れ
は著しく大きいという知見を得た。

そこでさらに研究を重ねた結果、鋳型壁面に埋設した
熱電対は、湯面レベルが上昇過程にあり熱電対の温度が
上昇する時には溶鋼の多大な熱量で直ちに熱せられ、そ
の温度に敏感に反応する。即ち熱電対の検出ゲインは大
きくなる。ところが湯面が下降過程にあると熱電対埋設
部周囲温度はなかなか冷めず、それに影響されて熱電対
の反応も遅くなる、つまり検出ゲインが小さくなるもの
と推定された。この湯面レベルの変化に対応する熱電対
の検出ゲインの変化は、鋳型の構造（鋳型銅板の厚み，
冷却水溝の構造）や、熱電対の形状，取付状態等の設備
条件、および鋳造速度等の操業条件によってもそれぞれ
変化し、この設備条件、操業条件が一定であれば前記検
出ゲインも一定となることが他の実験で確認された。

そこで本発明者は、当該設備条件、操業条件等に応じ
て前述した実験を数多く実施し、前記熱電対の検出ゲイ
ンを求め、この検出ゲインをもとにして湯面レベルの上
昇過程における温度補正係数Kuと、下降過程における温
度補正係数Kdをそれぞれを求めた。本実施例における鋳
片サイズは、幅が600〜1300mm、厚が250mmで、鋳造速度
は0.5〜1.8mm/minである。また設備条件としての鋳型は
パイプ冷却水溝を有する銅板構造で、銅板の厚みは約50
mm、また熱電対は前記鋼板に溶接固定されている。この
ような条件での温度補正係数KuおよびKdを以下のように
して求めた。

即ち熱電対式レベル計のレベル値と、前述した電磁波
等を利用したレベル計で検出されるレベル真値を比較
し、両者の値が一致するよう補正係数を種々変化させて
最適な補正係数、つまり前記温度補正係数KuおよびKdを
求めた。この結果、温度上昇時の温度補正係数Kuは1.
1、温度下降時の温度補正係数Kdは1.5であった。

而してこのようにして検出ゲインをもとに温度補正係
数KuおよびKdを予め設定しておき、連続鋳造中に時々刻
々検出される温度検出値を温度補正係数KuおよびKdで補
正することにより、湯面レベルの変動に対応した正確な
温度を検出することが可能となる。この結果この温度検
出値をもとに求められる温度パターンは実際の湯面レベ
ルと的確に対応したものとなり、正確な湯面レベルの検
出が可能となる。

この温度補正係数の設定法としては、前記方法の他に
鋳型銅板の表面に熱を与えて熱電対の応答を計測する方
法，銅板の形状及び入熱，抜熱条件を与えて伝熱解析，
シミュレーションを行い求める方法等を利用することも
可能である。

尚、前記温度補正係数Ku,Kdは、前述したように設備
条件や操業条件が変化すると変化するが、通常操業にお
いては使用する鋳型の機械条件や操業条件はあまり極端
には変化しないため、通常操業時の条件で前記補正係数
Ku,Kdを一度求めておけば良い。

第２図は、本発明による温度検出値の補正方法の一例
を示した概念図で、破線は温度の検出値を示し、実線は
温度上昇時と温度下降時で異なった補正、つまり前述し
た温度補正係数Ku,Kdで補正を行なった結果を示した図
である。

補正の方法は、例えば、レベル演算器11により一定周
期、例えば1sec周期で熱電対からの温度検出値を読み込
み、（イ）．前回読み込み値と今回読み込み値を比較し
て温度が上昇過程か下降過程かを判断する。（ロ）．次
に前回読み込み値と今回読み込み値の差温度ΔＴを計算
する。（ハ）．温度が上昇過程か下降過程かに対応させ
て温度上昇時の補正係数Ku、又は温度下降時の補正係数
Kdで補正した差温度ΔTd（ΔTd＝Ku×ΔＴ、ΔTd＝Kd×
ΔＴ）を演算する。（ニ）．更に、補正した差温度ΔTd
を前回読み込み値に加え合わせて今回の補正後温度値と
する。

この温度値の補正を高さ方向に埋設した複数の熱電対
からの温度検出値全てについて行ない、該複数熱電対の
温度パターンにより湯面レベル演算を行う。

第４図は、本発明に基づき補正した温度で演算した湯
面レベル値の一例であり、前述した第３図の補正を行な
わない場合に比べてレベル真値との差異なが殆ど無くな
り、画期的に改善されることが確認できた。

第５図は、従来法と本発明によるレベル値を比較調査
した結果の一例を示すもので、湯面レベルを意識的に正
弦波状に変化させたときのレベル値である。この第５図
において破線は前述した方法で検出したレベル真値であ
り、本発明の温度補正を行なったものでは実線で示すよ
うに前記レベル真値に極めて近似したレベル値であっ
た。これに対し従来法の温度補正を行なわないものでは
２点鎖線で示すように前記レベル真値と大きくずれたレ
ベル値となり、誤差の大きいことが判った。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明の実施により、鋳型内湯面
レベルを検出の遅れを生じることなく正確に検出するこ
とが可能となり、また、該湯面レベル信号を使用した湯
面レベルの自動制御を良好に実施することができ、鋳片
の品質向上に著しく貢献することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は周知の連続鋳造設備に本発明を適用した一実施
例を示すもので、鋳型近傍の部分断面図である。第２図
は本発明による温度検出値の補正方法の一例を示した概
念図、第３図は従来の補正を行なわない場合の湯面レベ
ル値の一例を示す図表、第４図は本発明に基づき補正し
た温度で演算した湯面レベル値の一例を示す図表、第５
図は従来法と本発明によるレベル値を比較調査した結果
の一例を示す図表である。 1:取鍋、2:タンディシュ、3:溶鋼、4:ノズル、41:スラ
イディングノズル、5:鋳型、6:鋳型内湯面レベル、7:シ
リンダー、8:開度計、9:熱電対、10:レベル制御装置、1
1:レベル演算器、12:鋳片。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01F 23/00 G01F 23/22 B22D 11/16 G01K 7/00 G01K 1/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造鋳型の壁面高さ方向に所定間隔で
   感温素子を埋設し、この感温素子による温度検出値を予
   め決められた方式に基づいて演算処理して前記鋳型内の
   湯面レベルを検出する方法において、前記湯面レベルの
   上昇過程および下降過程における前記感温素子の検出ゲ
   インを、当該設備条件及び操業条件より予め求めて、上
   昇過程の温度補正係数Ku,下降過程の温度補正係数Kdを
   それぞれ設定するとともに、連続鋳造中に検出される前
   記温度検出値から当該操業時の検出温度が上昇過程にあ
   るか下降過程にあるかを判断し、前記温度検出値を、上
   昇過程にあるときは前記温度補正係数Kuで、下降過程に
   あるときは前記温度補正係数Kdで補正したのち、予め決
   められた方式に基づいて演算処理することを特徴とする
   鋳型内湯面レベルの検出方法。