JP5328102B2

JP5328102B2 - 連続鋳造機の２次冷却水流量制御方法、装置及び連続鋳造方法、設備

Info

Publication number: JP5328102B2
Application number: JP2007002182A
Authority: JP
Inventors: 敏臣櫻; 章浩川島
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2027-01-10
Also published as: JP2008168308A

Description

本発明は、連続鋳造機の２次冷却水流量制御方法、装置及び連続鋳造方法、設備に係り、連続鋳造機で、制御装置故障時においても、安定的に鋳造を継続し、且つ、品質の良いスラブを生産することが可能な、連続鋳造機の２次冷却水流量制御方法、装置、及び、これらを用いた連続鋳造方法、設備に関するものである。

図１に、連続鋳造機の一例のイメージ図を示す。図において、１０は、溶鋼８を含む鋳込鍋、１４は、エアシールパイプ（ＡＳＰ）１２を介して溶鋼８が注入されるタンディッシュ、２０は、浸漬ノズル１６を介して注入された溶鋼８を１次冷却して鋳片２２とするためのモールド、２４は、該モールド２０の下方で冷却水等を吹き付けて２次冷却するためのスプレーノズル、２６は、２次冷却された鋳片２２を引き抜くためのピンチロール、２８は、鋳造開始時に鋳片２２の先端に装着されるダミーバー（図示省略）を鋳片２２から外して受入れるためのダミーバーレシーバー、３０はカッター前下テーブル、３２は、鋳片２２を所定長さでカットするためのカッターである。

このような連続鋳造機で安定な生産を行なうには、モールド振動のようなオシレーション機能や１、２次冷却といった溶鋼冷却機能の安定性が問題となる。これらの装置が何らかの原因によって異常となった場合、製品の品質問題や設備破壊を引き起こす可能性が有り、鋳造を中止しなければならない。２次冷却は、モールド２０で１次冷却を行なった後に、更に鋳片２２を冷却させ凝固を促進させるために、スプレーノズル２４から冷却水等を直接鋳片２２に吹き付ける冷却のことであり、溶鋼８を液体から固体へ変化させる最終冷却を行なう非常に重要な制御機能である。２次冷却では、冷却性能を向上させるため、空気を霧状にして水に混ぜたミストエアー冷却が行なわれることもある。

図２は、従来の２次冷却水の制御システムの一例のイメージ図を示している。この制御システムは、計算機４０、１ループコントローラ４２、流量調節弁４４で構成されている。１ループコントローラ４２は、各流量調節弁４４に対応して設置されている。計算機４０は、電気コントローラ４６から鋳造速度を取り込み、鋳込速度とパラメータによって構成される演算式によって２次冷却水の流量設定値を計算している。

計算機４０内部で計算された流量設定値は、計算機４０から１ループコントローラ４２に設定され、１ループコントローラ４２でフィードバック制御を行ないながら、計算機４０から伝送された流量設定値になるように制御を行なっている。

図３は、１ループコントローラ４２に代わってＤＣＳ（Distributed Control System）と呼ばれる大規模計装コントローラ（以下、ＤＣＳ）４８が流量制御機器として組み込まれたシステム構成を示す。このシステムでは、図２で１ループコントローラ４２で行なっていたフィードバック制御をＤＣＳ４８で行ない、計算機４０から伝送された流量設定値になるように制御している。

特開昭５７−２０６５５９号公報

これらのシステム構成では、計算機４０内に、流量設定値計算用のパラメータが保持されており、鋳造速度が変化する度に計算機４０が流量設定値を計算し、１ループコントローラ４２若しくはＤＣＳ４８に流量設定値を伝送する必要があった。

従って、計算機４０が故障した場合、流量設定値を算出、伝送することができなくなり鋳造を中止することになる。

このように、２次冷却水の流量設定値を計算するためのパラメータ選択と実際の流量設定を行なう装置が同一装置の場合、故障した場合、パラメータの選択ができない、流量設定ができないなど操業を中止せざるを得ない状況になり、問題となる。オペレータの手動操作によって指示流量の設定値計算を行ない、設定等をすることもできるが、指示流量は鋳込速度によって決定されるため、正確に指示流量を計算したり、鋳込速度の変化による設定値の変更を随時行なうのは困難であり、そうした適正な設定値流量で冷却されていない鋳片には品質上問題がある。

本発明と同じく連続鋳造設備の２次冷却水の流量制御に関する特許文献１では、いかに効率良く冷却効率を上げるか、又、安定的に冷却水を供給するかといった技術は開示されているが、流量設定値を計算設定する装置の異常時における安定鋳造技術についての開示は無かった。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、２次冷却水の制御システムが異常の場合においても、鋳込速度の変化を考慮した適切な２次冷却水設定を行なうことを可能とし、安定な鋳造をできる限り継続させることを課題とする。

本発明は、連続鋳造機の２次冷却水の流量を制御するに際して、流量計算用パラメータの設定を計算機で行ない、該計算機から独立した下位の計装コントローラで、該計算機から伝送される前記流量計算用パラメータを保持して流量制御の計算を行なうことにより、計算機故障時でも安定的に鋳造を継続することができるようにして、前記課題を解決したものである。

又、前記計装コントローラ内で、スラブの継ぎ目トラッキングや幅替トラッキングを行なうことができる。

本発明は、又、前記の制御方法により２次冷却水の流量を制御することを特徴とする連続鋳造方法を提供するものである。

又、連続鋳造機の２次冷却水流量制御装置において、流量計算用パラメータを設定するための計算機と、該計算機から伝送される前記流量計算用パラメータを保持して流量制御の計算を行うための、前記計算機から独立した下位の計装コントローラとを備え、計算機故障時でも安定的に鋳造を継続することができるようにして、前記課題を解決したものである。

本発明は、又、前記の２次冷却水流量制御装置を含むことを特徴とする連続鋳造設備を提供するものである。

本発明では、２次冷却水の制御設定方法を、計算機と計装コントローラ（例えばＤＣＳ）に機能分担し、機能の構築を行なったので、システム異常時でも、鋳込速度の変化を考慮した適切な指示流量計算が可能となり、安定鋳造及び高品質材の継続生産が可能となった。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態のシステム構成は図３と同じであるが、２次冷却水の流量設定値計算を行なっている制御機器が変更されている。即ち、図２や図３の従来システムでは、計算機４０内に流量設定値を計算するためのパラメータを保持しており、それを使用して設定値を計算し、それを１ループコントローラ４２（図２）若しくはＤＣＳ４８（図３）に設定している。

これに対し、図４に示す本実施形態のシステムでは、計算機４０からＤＣＳ４８に対して２次冷却水の流量設定値を伝送するのではなく、流量設定値を計算するための流量計算用パラメータを選択して伝送し、ＤＣＳ４８内で、該流量計算用パラメータを保持し、使用して流量設定値の計算を直接行なっている。従って、ＤＣＳ４８に鋳造速度を取り込む必要があり、電気コントローラ４６から取り込みを行なっている。

前記流量計算用パラメータは、例えば鋳造が開始されたタイミングで、計算機４０からＤＣＳ４８に伝送され、保持される。何杯もの鋳込鍋を連続して鋳造を行なう連連鋳の場合、前鋳込鍋の鋳造が終了し、次の鋳込鍋が鋳造位置にセットされたタイミングで、前述の流量計算用パラメータを伝送するようにしている。

ここで、計算機４０からＤＣＳ４８に伝送される流量計算用パラメータには、図５に例示する２次冷却水のパターン（２次冷却パターンと称する）概念図のように、例えば「鋳込初期」、「定常鋳込」、「頭固め」、「再引抜」、「事故」、「スプレー変更」の６モードがあり、これらを鋳込鍋１つに対するパターンとして考える。又、鋳造されるスラブの幅によって広幅と狭幅に区別されるため、１つの鋳込鍋につき広幅用と狭幅用の２種類のパターンを一まとまりとして考慮し、鋳込開始のタイミングで計算機４０からＤＣＳ４８へ伝送している。

鋳込鍋１杯だけの鋳造であれば、連続鋳造機の内部に１つの鋼種だけしか存在しないことになるが、連連鋳の場合、図６のイメージ図に示すように、連続鋳造機の内部に鋳込鍋と鋳込鍋の継ぎ目が複数個にわたって存在する可能性がある。スプレーノズル２４からの２次冷却水のパターンは、鋳込鍋毎に違うため、その都度、パターンを計算機４０からＤＣＳ４８に対して伝送する必要がある。又、ＤＣＳ４８としては、連連鋳を行なうために、数種類の２次冷却パターンを保持し、鋳込鍋と鋳込鍋の継ぎ目を判断し、その継ぎ目が連続鋳造機内を進んで行く状態をトラッキングして監視しながら、冷却水の制御を行なっている。図において、５０は幅替装置、５２は共通制御ＬＡＮである。

継ぎ目の検知は、例えば以下の方法で行なうことができる。鋳込鍋１０Ａ、鋳込鍋１０Ｂによる２連連鋳と仮定する。図７にイメージ図を示す。鋳造を開始し（図中（Ａ））図中（Ｂ）の状態を経て、鋳込鍋１０Ａ内の溶鋼８Ａが総てモールド２０内に注ぎ込まれた後（図中（Ｃ））、鋳込鍋１０Ａから鋳込鍋１０Ｂに交換され（図中（Ｄ））、鋳込鍋１０Ｂ内の溶鋼８Ｂが注ぎ始めたタイミングで、タンディッシュ１４内に残っている溶鋼８Ａの重量（溶鋼量）を記憶する。この重量は、鋳造が進むに従って減少していき、それが０トンになったタイミングを継ぎ目としている（図中（Ｅ））。減少量は、モールド厚、モールド幅、溶鋼密度、鋳造速度の積となる。

そして、継ぎ目の点の鋳込長を記憶し、連続鋳造機のどこに継ぎ目があるかトラッキングする。図８に継ぎ目トラッキングの信号処理経路を示す。

一方、幅替トラッキングは、以下の方法で行なっている。図９に幅替トラッキングの信号処理経路を示す。モールド２０の幅値が共通制御ＬＡＮ５２に乗っており、ＤＣＳ４８は常時それを監視している。鋳造中に幅替が完了したタイミングで幅替装置５０から幅替完了信号が出力されるため、その時点での幅値と鋳込長を記憶する。記憶した鋳込長から連続鋳造機内のどの部位に幅替え点があり、幅値がいくらなのかをトラッキングすることができる。これにより２次冷却の広幅、狭幅を切り替えている。

なお、前記実施形態においては、ＤＣＳ４８から流量調節弁４４に制御指令が直接出力されていたが、１ループコントローラ４２に制御指令を出力するようにしても良い。又、ＤＣＳ４８以外の計装コントローラを用いることもできる。

連続鋳造機の一例の全体構成図従来の２次冷却水設定方法の一例を示すブロック図同じく他の方法の例を示すブロック図本発明の実施形態の要部構成を示すブロック図前記実施形態で用いられている２次冷却パターンの例を示す概念図前記実施形態の全体構成図前記実施形態で用いられている連連鋳の継ぎ目検知方法を説明する断面図同じくスラブの継ぎ目トラッキング方法を説明するための構成図同じく幅替トラッキング方法を説明するための構成図

符号の説明

８…溶鋼
１０、１０Ａ、１０Ｂ…鋳込鍋
１４…タンディッシュ
１６…浸漬ノズル
２０…モールド
２２…鋳片
２４…スプレーノズル
２６…ピンチロール
４０…計算機
４２…１ループコントローラ
４４…流量調節弁
４６…電気コントローラ
４８…大規模計装コントローラ（ＤＣＳ）
５０…幅替装置
５２…共通制御ＬＡＮ

Claims

連続鋳造機の２次冷却水の流量を制御するに際して、
流量計算用パラメータの設定を計算機で行ない、
該計算機から独立した下位の計装コントローラで、該計算機から伝送される前記流量計算用パラメータを保持して流量制御の計算を行なうことにより、
計算機故障時でも安定的に鋳造を継続することができるようにしたことを特徴とする連続鋳造機の２次冷却水流量制御方法。
前記計装コントローラ内で、スラブの継ぎ目トラッキングや幅替トラッキングを行なうことを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造機の２次冷却水流量制御方法。
請求項１又は２に記載の制御方法により２次冷却水の流量を制御することを特徴とする連続鋳造方法。
流量計算用パラメータを設定するための計算機と、
該計算機から伝送される前記流量計算用パラメータを保持して流量制御の計算を行うための、前記計算機から独立した下位の計装コントローラと、
を備え、
計算機故障時でも安定的に鋳造を継続することができるようにされていることを特徴とする連続鋳造機の２次冷却水流量制御装置。
請求項４に記載の２次冷却水流量制御装置を含むことを特徴とする連続鋳造設備。