JP3072115B2 - 鋼の連続鋳造における鋳片幅変更方法 - Google Patents

鋼の連続鋳造における鋳片幅変更方法

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、鋼の連続鋳造において、連続鋳造中に鋳造
幅を変更する際の鋳片幅変更方法に関する。
従来技術 近年、鋼の連続鋳造においては、生産性や歩留り向上
の見地から鋳造を停止させることなく鋳片幅の変更を行
う連続鋳造法が実施されるようになり、特に最近は連続
鋳造工程と圧延工程を効率よく直結化するために連続鋳
造中に幅変更をすることが非常に重要となってきた。
連続鋳造において、鋳片幅を変更する際には一般に第
1図に示すように、固定長辺1と両固定長辺間に進退可
能に配置される短辺2からなる鋳型と、短辺2を進退さ
せるための作動装置3からなる幅変更装置が用いられ、
短辺2を進退させて鋳造長5〜10mの鋳片1本で10〜100
mmの鋳片幅変更を行い、短辺の進退は平行移動により行
われてきた。
ここで短辺2の移動速度は次式で与えられる。
Vu:短辺上端の移動速度 VL:短辺下端の移動速度 w :現時点の鋳片幅 W :目標鋳片幅 LT:幅変更所要鋳造長 vC:鋳造速度 鋳片幅を変更する際には、幅が変化する鋳造長をでき
る限り短かくし、要求される幅に直ちに変更することが
望ましく、そのためには短辺の移動速度を上げることが
必要であるが、移動速度を上げると、幅縮小時に鋳型内
での凝固シェルの変形抵抗力よりも歪速度が大きくな
り、また幅拡大時には鋳片と短辺2との間に隙間、すな
わちエアーギャップが形成されることにより鋳片の冷却
不足を生じ、ブレークアウト(以下BOという)が発生し
易くなる。そのため鋳片幅変更は上述するように100mm
以下に制約されていた。第2図の実線で示す線図は幅縮
小時において短辺を一定速で移動させたときの鋳型幅の
変化を時間t及び鋳造長Lとの関係について表わしたも
のである。
BOや鋳片割れ等の鋳造欠陥を生じさせることなく幅変
更を最小時間で行わせる方法として特開昭61−115656号
には、短辺の移動を鋳型中心側へ順次傾ける前傾期と鋳
型反中心側へ順次傾ける後傾期とに区分し、各期間にお
ける短辺上下端部の水平方向移動速度の増速率αを予め
許容シェル変形抵抗力をパラメータとして求めるととも
に短辺の移動速度の下記制御式(2)〜(6)式を定
め、増速率α及び上下端部の移動速度の差ΔVを一定に
維持して幅変更を行う方法が提案されている。
VU1 =αt+ΔV ……(2) VL1 =αt ……(3) VU2 =−αt+αTr ……(4) VL2 =−αt+αTr+ΔV ……(5) ΔV=α・hm/vc ……(6) ここで VU1:前傾期の短辺上端移動速度(mm/min) VL1:前傾期の短辺下端移動速度(mm/min) VU2:後傾期の短辺上端移動速度( 〃 ) VL2:後傾期の短辺下端移動速度( 〃 ) t:幅変更開始からの経過時間(min) Tr:全幅変更量に要する時間の半量に当る時間( 〃
) ΔV:短辺上端と下端の速度差(mm/min) α :短辺上下端の増速率(mm/min2) hm:鋳型の短辺長さ(mm) vc:鋳造速度(mm/min) 第3図の実線で示す線図は、本方法による場合の幅縮
小時における鋳型幅と時間t及び鋳造長Lとの関係を表
わしたものである。
本方法によれば、鋳型短辺の上下端を時間に関して線
型的に増減速させ、かつ上記(6)式から求めた速度差
ΔVを一定値に維持することにより鋳型と鋳片間のエア
ーギャップをなくし、かつ歪速度を一定に保つことが可
能となり、鋳片幅の変更時間を少なくすることができ
た。
以上のように、連続鋳造中の幅変更は、短辺の平行移
動方法に始まり、現在では短辺移動速度が100mm/minま
で可能な高速幅変更方法が実施されてきている。
発明が解決しようとする課題 連続鋳造装置の稼動率を上げるには、連続鋳造チャー
ジ数を増加させることが重要であり、そのために、前工
程の転炉や二次精錬操業との鋳造速度の調整による時間
マッチングを行ったり、異鋼種や異幅の鋳片を接続する
ことが必要となる。異鋼種で、かつ異幅の鋳片を接続す
るには、成分の変更部で鋳型内に鉄板を挿入し、成分の
混りを防止する必要があり、その前後に鋳造速度が増減
するが、余分な幅の鋳片を作らないためには、鋳造速度
の変動部において幅変更を行う必要がある。
以上のように、連続鋳造チャージ数を増大し、かつ歩
留まりを向上させるには、幅変更中に鋳造速度を変更で
きるようにする必要があるが、上述する従来の方法はい
づれも幅変更中の鋳造速度は一定という前提のもとに幅
変更開始前の鋳造速度に基づいて短辺の移動速度を決定
している。そのため幅変更中に鋳造速度を変更すると、
エアーギャップが発生したり、歪速度が大きくなってBO
の発生を招きがちとなる。このことを幅縮小時の場合を
例に取って更に詳しく述べると、第2図及び3図の破線
で示すように、幅変更中に鋳造速度vcを減少させたと
き、鋳造長Lに対する短辺の移動軌跡が破線で示される
ようになり、予定鋳造長よりも速く幅変更が終了するこ
とになる。その結果、歪速度が急激に増大し、BOを発生
させる。
また短辺の基準位置を時間の関数として幅変更開始前
に予め決定しておき、幅変更中は短辺の基準位置と実績
位置との偏差量が0となるように短辺の移動速度指令を
補正制御するようにしても鋳造速度が変化すれば上記と
同様の問題を生ずる。
本発明は、幅変更中、鋳造速度は一定でなければなら
ないという制約を解除することを目的としてなされたも
ので、幅変更中に鋳造速度を変更しても上述するような
問題が生ずることのないようにしたものである。
課題の解決手段 本発明はそのため、幅変更開始前の幅変更条件に基づ
いて鋳造長に対し、鋳型短辺の動く軌跡を決定し、鋳造
速度が変化してもその軌跡が変化しないように制御する
ようにしたものである。
すなわち本発明は、鋼の連続鋳造中に鋳型短辺を移動
させて鋳片幅を拡大又は縮小する鋳片幅の変更方法にお
いて、幅変更開始前に予め幅変更量、幅変更所要鋳造
長、鋳造速度等の幅変更条件に基づいて鋳造長に対する
短辺移動基準速度と短辺基準位置とを決定し、短辺移動
基準速度による幅変更中、短辺の位置を連続的に検出し
て基準位置との偏差量を求め、該偏差量が0となるよう
に偏差量に応じて短辺移動速度を補正することを特徴と
するものである。
作用 本発明の幅変更は、短辺の移動が従来法のように時間
の関数である短辺移動速度に基づいて行われるのではな
く、鋳造長の関数である短辺基準位置に基づいて行われ
る。
鋳造長に対する短辺基準位置の軌跡は、次のようにし
て求められる。
短辺の平行移動による幅変更において、鋳造長に対す
る短辺移動量ΔWは、上記(1)式より として求められる。
高速幅変更においては、上記(3)及び(5)式から と表わされ、これより短辺移動量ΔWは、 として求められる。
以上のようにして求められた(7)(10)及び(11)
式の鋳造長に対する短辺基準位置の軌跡に対し、幅変更
中計測された短辺実績位置との偏差量が0となるよう
に、偏差量に応じて短辺移動速度が補正される。
第4図は短辺2を進退させる作動装置3の制御装置を
示すもので、短辺の位置を計測する位置検出装置4と、
短辺の基準速度指令を出力するコントローラ5と、基準
速度を補正する補正指令を出力なコントローラ6と、コ
ントローラ5より出力される短辺基準速度と、コントロ
ーラ6で決定された補正量との合計より短辺移動速度指
令値を決定し、それを作動装置3に出力する出力装置7
とからなっており、各コントローラ5及び6は図示して
いないが、いづれもメモリーとCPUとを有し、コントロ
ーラ5のメモリーには鋳造長を関数とする短辺の移動速
度の上記数式(1)或いは(8)、(9)等が予め入力
し記憶されている。CPUはメモリーに記憶される上記数
式より鋳造長に対応する各速度を算出し出力する機能を
有している。
一方、コントローラ6のメモリーには、鋳造長に対す
る短辺基準位置の軌跡に関する上記数式(7)或いは
(10)、(11)と、第5図に示すような短辺基準位置に
対する偏差量と短辺移動速度の補正量との関係式とが予
め入力して記憶されており、またCPUは位置検出装置4
より入力された鋳造長に対する短辺2の実績位置と上記
基準位置との偏差量並びに該偏差量に対応する短辺移動
速度の補正量を算出し出力する機能を有している。
以上のようにして基準位置と実績位置の偏差量に対応
して補正量が求められ、基準速度が補正される。これに
より幅変更開始前の幅変更条件に基づいて決められる鋳
造長に対する鋳型短辺の動く軌跡を仙って短辺が動かさ
れる。
第6図は短辺が平行移動する場合、第7図は高速幅変
更による場合の幅縮小時における線図を示すもので、鋳
造速度が点線で示すように半減したとき短辺の上下端の
移動速度VU、VLが点線で示すように減少し、かつ所定幅
に減少するまでの時間tが増加する様子を示している。
第8図は制御装置の他の例を示すもので、第6図に示
す制御装置に更にコントローラ6から出力される補正量
を積算する演算器8と、鋳造長に対する短辺移動基準速
度と時間とを積算して短辺基準位置を求める演算器9と
を設け、演算器8で積算された補正量をコントローラ5
より出力される短辺基準速度に加えたものが出力装置7
より作動装置3に出力されるようになっており、また演
算器9で演算された短辺基準位置がコントローラ6に入
力され、上記と同様、位置検出装置4より計測された実
績位置との偏差量及び該偏差量に対応した速度補正量が
求められる。
前者の補正量を積算する方法及び後者の基準位置を積
算する方法のいづれの方法においても幅変更中に鋳造速
度が大きく変化したときでも鋳造速度変化時の補正後の
短辺移動速度を新たな基準速度として補正することによ
り、より精度よく短辺位置を制御することができる。
なお、鋳造速度の変化に短辺移動速度を追従させる方
法としては鋳造長に対する短辺移動速度の上記数式
(1)或いは(8)、(9)に幅変更中逐次鋳造速度を
入力して短辺移動速度を計算し出力する方法も考えられ
るが、基準位置との偏差量を求め、それを解消する本発
明による方が鋳造速度一定の場合でも予め決められた鋳
型短辺の動く軌跡を仙り制御精度を高めることができ
る。
実施例 彎曲型スラブ用連続鋳造装置において、高炭素鋼の鋳
造中に本発明の短辺平行移動による幅変更を実施した。
この連続鋳造設備の設備仕様及び操業条件は第1表に示
すとおりである。また幅変更の条件は第2表に示す通り
で、幅変更中に鋳造速度を1.0より0.6m/min及び0.6より
0.4m/minに2度変更した。
幅変更開始前の鋳造条件に基づく短辺の移動速度Vu
びVLは、上記(1)式より としてそれぞれ求められる。また幅変更開始前の鋳造条
件に基づく鋳造長に対する短辺基準位置(短辺移動量)
は、上記(7)式より として求められる。
以上のように、短辺移動速度を5.0mm/minとし、幅変
更中は(12)式による短辺基準位置と短辺実績位置との
偏差量を100mm secごとに把握し、第8図の関係に基づ
いて最大150mm/minの範囲内で短辺移動速度の補正制御
を行った。その結果、第9図の破線で示すように、鋳造
速度の変化に追従して短辺移動速度が適切に補正制御さ
れ、鋳造長に対する短辺移動軌跡は予定していた(12)
式の軌跡を確保し、何ら問題なく幅変更を行うことがで
きた。
発明の効果 本発明の幅変更方法によれば、鋳型短辺が平行移動す
るものはもとより高速幅変更を行うものにおいても幅変
更中は鋳造速度一定という制約を解除することができる
ため異鋼種接続やタンディッシュ交換直後の鋳造速度変
更時の幅変更をエアーギャップやBOの発生を招くことな
く行うことができ、また幅変更を気にせずに前或いは後
工程との時間マッチングを行うことができる。
しかも本発明方法によれば、基準位置との偏差量を連
続的に求めて、これを解消するようにしたことにより鋳
造速度一定の幅変更中においても所定の軌跡より外れる
ことがなくなり、短辺移動の制御精度を高めることがで
き、また必要によっては制御可能範囲の下限短辺移動速
度以下の幅変更も精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は幅変更を行う鋳型の斜視図、第2図は短辺平行
移動による従来の幅縮小時の線図、第3図は高速幅変更
による従来の幅縮小時の線図、第4図は本発明方法で使
用される短辺作動装置の制御機能の機能ブロック図、第
5図は短辺位置偏差量と短辺移動速度補正量との関係を
示す線図、第6図は短辺平行移動による本発明の幅縮小
時の線図、第7図は高速幅変更による場合の線図、第8
図は制御機構の他の例の機能ブロック図、第9図は短辺
平行移動による実施例の線図である。 1……長辺、2……短辺、3……作動装置 4……位置検出装置、5、6……コントローラ 7……出力装置、8、9……演算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B22D 11/16 106 B22D 11/05

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鋼の連続鋳造中に鋳型短辺を移動させて鋳
    片幅を拡大又は縮小する鋳片幅の変更方法において、幅
    変更開始前に予め幅変更量、幅変更所要鋳造長、鋳造速
    度等の幅変更条件に基づいて鋳造長に対する短辺移動基
    準速度と短辺基準位置とを決定し、短辺移動基準速度に
    よる幅変更中、短辺の位置を連続的に検出して基準位置
    との偏差量を求め、該偏差量が0となるように偏差量に
    応じて短辺移動速度を補正することを特徴とする鋼の連
    続鋳造における鋳片幅変更方法。
  2. 【請求項2】上記補正量が積算され、予め設定された短
    辺移動基準速度を補正する請求項1記載の鋼の連続鋳造
    における鋳片幅変更方法。
  3. 【請求項3】基準速度と時間とを積算して短辺基準位置
    を求め、検出された短辺の位置と積算された基準位置と
    の偏差量を求める請求項1記載の鋼の連続鋳造における
    鋳片幅変更方法。
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