JPH01170568A - 溶鋼湯面のレベル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製鉄所の連続鋳造設備における鋳込み初期の
モールド湯面レベル制御に関するもの、即ちタンディツ
シュからモールドへの溶鋼（溶湯とも云う）の注入を開
始してから、該溶湯がセンサにより計測可能となるモー
ルド内の第１のレベルを超えて所定の目標レベルに達し
たことにより、モールド内溶湯レベル（湯面レベルとも
云う）のセンサによる計測結果に基づき、タンディツシ
ュからモールドへの溶湯注入量を制御して湯面レベルを
制御する湯面レベル自動制御へ移行するまでの鋳込み初
期のモールド湯面レベル制御に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は連続鋳造設備の概念図である。同図において、
１はタンディツシュ、４はモールド、５はダミーバー、
６はストッパ、である。

第３図を参照して、連続鋳造設備における従来の鋳込み
初期のモールド湯面レベル制御について説明する。

先ず鋳込み初期においても一番最初は、モールド４の中
は空である。次にストッパ６の開度をそれまでの操業上
の経験に基づいて成る一定開度に開いてタンディツシュ
１から溶湯をモールド４内に注入する。すると、注入さ
れた溶湯は、モールド４内に溜まってゆく。そしてその
湯面レベルが、成る所定のレベルＬ１に達したことを、
図示せざるオートスタート用モールドレベルセンサによ
って検出したら、今度はストッパ６の開度を一定値まで
絞ることにより湯面の上昇速度を緩やかにし、湯面レベ
ルが次の所定のレベルＬ２に達したらそのことを図示せ
ざるモールドレベル制御レベルセンサにより検出する。

それ以後は、ダミーパー５の引き抜き（鋳片の引き抜き
）を開始し、成るプログラム設定値に従って鋳造速度を
増加させ、かつ前記制御レベルセンサが前記所定のレベ
ルＬ２を検出した時点で湯面レベルのフィードバック制
ｉ（つまり湯面レベルが成る目標レベルに一定に維持さ
れるように調節計によりストッパ６の開度を制御するこ
と）が行われる。

ここで前述の湯面レベルが上昇しでレベルＬ１に達した
後は、ストッパ６の開度を一定値にまで絞って湯面の上
昇速度を緩やかにするのは、次に湯面レベルがレベルＬ
２に達して湯面レベルのフィードバック制御に入る際、
湯面の上昇速度が早過ぎると、フィードバック制御に入
った際１．ハンチングなどを起こしスムーズにフィード
バック制御に入ることができないからである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明したように、従来の鋳込み初期のモールド湯面
レベル制御では、湯面レベルのフィードバック制ｊＢ　
用に用いるモールドレベル制御レベルセンサ（湯面レベ
ルのセンサ）の他、特にモールド４の下部に取り付ける
ことを要するオートスタート用モールドレベルセンサを
設けなければならず、その分コストが嵩むことと、また
該センサはモールド４の下部に取り付けられている関係
でその保守が困難であること等の問題があった。

本発明の目的は、特別にオートスタート用モールドレベ
ルセンサを設けることを要せず、フィードバック制御用
のレベルセンサを用いるのみで、鋳込み初期のモールド
湯面レベル制御において自動的かつ安定的に湯面レベル
のフィードバック制御へ移行することのできる溶鋼湯面
のレベル制御方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本発明では、鋳込み初期のモール
ド湯面レベル制御において、 タンディツシュからモールドへの溶湯の注入を開始して
から、該溶湯がセンサにより計測可能となるモールド内
の前記第１のレベルに達するまでの所要時間を計測する
段階と、計測された該所要時間を用いてそれまでの湯面
レベルの変化する変化率を求め、それと所与の規定の湯
面レベルの変化率とから、それまでの湯面レベル変化率
から規定の湯面レベル変化率へ移行させるに必要な、溶
湯のタンディツシュからモールドへの注入量についての
補正量を算出する段階と、算出された該補正量に従って
タンディツシュからモールドへの注入量を制御して湯面
レベルが規定の変化率に従って変化するように制御する
段階と、次に湯面レベルが前記モールド内の所定のレベ
ルに達したとき、そのことを検出して前記の湯面レベル
自動制御へ移行する段階と、を実現する手段を備えてい
る。

〔作用〕

本発明では、鋳込み初期のモールド湯面レベルＩＩＪＷ
において、タンディツシュからモールドへの溶湯の注入
を開始してから該溶湯がセンサにより計測可能となるモ
ールド内の前記第１のレベルに達するまでの所要時間を
計測し、計測された該所要時間を用いてそれまでの湯面
レベルの変化する変化率を求め、それと所与の規定の湯
面レベルの変化率とから、それまでの湯面レベル変化率
から規定の湯面レベル変化率へ移行させるに必要な、溶
湯のタンディツシュからモールドへの注入量についての
補正量を算出し、算出された該補正量に従ってタンディ
ツシュからモールドへの注入量を制御して湯面レベルが
規定の変化率に従って変化するように制御し、次に湯面
レベルが前記モールド内の所定のレベルに達したとき、
そのことを検出して湯面レベルの自動制御へ移行する。

〔実施例〕

次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

同図において、１はタンディツシュ、２は溶鋼、３は浸
漬ノズル、３Ａは上ノズル、４はモールド、５はダミー
パー、６はストッパ、７は湯面レベル計（フィードバッ
ク制御用のレベルセンサ）、８はピンチロール、９はピ
ンチロール駆動装置、１０は操作シリンダ、１１は制御
盤、１２は加算器、１３は開度／ストローク変換器、１
４は開度演算器、１５はＰＩＤコントローラ、１６は湯
面レベル判定器、１７は時間判定器、１８はタンディツ
シュ・ヘッド計、１９はパターン設定器、である。

第２図は、第１図における各部の動作状況を示すタイム
チャートである。即ち時間の経過と共に、ストッパ６の
ストローク（開度）がどう変化するか、モールド４内の
湯面レベルがどう変化するか、鋳造速度（ダミーパー５
の引き抜き速度）がどう変化するか、を示している。

以下、第１図、第２図を参照して鋳込み初期のモールド
湯面レベル制御動作を説明する。

第１図において、溶鋼は図示せざるし一ドルからタンデ
ィツシュ１に注入された後、該タンディツシュ１より上
ノズル３Ａを経て、浸漬ノズル３を通り、モールド４内
に鋳込まれモールド４内での溶鋼の凝固に伴い凝固殻を
形成し、該モールド４の下方にセットされたダミーパー
５とかみ合うことにより、ピンチロール８によりダミー
パー５を介して引き抜かれる。

そこで先ず、モールド４内への鋳込開始のタイミング（
第２図における時刻ｔｌ）で操作シリンダ１０によりス
トッパ６の開度（ストローク）を所定開度に設定すると
、溶鋼の鋳込みが開始され、モールド内の湯面レベルは
第２図に見られる様に、ダミーパー５のヘッド位置から
スタートして上昇を開始し、やがてモールド湯面レベル
計７の検出範囲（レベルＬ１及びそれを趨えた範囲）に
到達する。

時間判定器１７は、モールド４内への鋳込み開始のタイ
ミングｔ１を制御盤１１から与えられ、また湯面レベル
がレベルＬ１に達した時刻ｔ２を湯面レベル計７から与
えられるので、その間の時間長Ｔ（＝ｔ２−ｔ１）を求
め、開度演算器１４へ送る。開度演算器１４では、モー
ルド４の底面積は定数として与えられているので、湯面
レベルがモールド４内でダミーパー５のヘッド位置から
レベルＬ１に達するに要した時間長Ｔが与えられれば、
それによりストッパ６のそのときの所定開度（この開度
は浸漬ノズル３を流れる溶鋼の流量に比例する）を逆算
することができる。つまり、このときまでのモールド４
内の湯面レベルの上昇速度（上昇率）とストッパ６の開
度が求まるわけである。

次にモールド４内の湯面レベルがＬ２に達すると、湯面
レベルのフィードバック制御へ移行するわけであるから
、それに備えて、湯面レベルがＬｌに達した後は、それ
以後の湯面レベルの上昇速度（上昇率）を規定通りの緩
やかな上昇率ΔＬに変えてやらなくてはならない。そこ
でこの緩やかな上昇率ΔＬに変えてやるためには、スト
ッパ６の開度をどれだけ増減したら良いか、その増減開
度を求める必要がある。規定通りの緩やかな上昇率ΔＬ
そのものは既知の値として知られているので、開度演算
器１４では、先に逆算したレベルＬ１に達する時点まで
の湯面レベルの上昇速度（上昇率）とストッパ６の開度
を使ってこの増減開度を求めることができる。

こうして求まった増減開度は開度／ストローク変換器１
３によりストローク量に変換され、加算器１２を介し、
制御盤１１を介して操作シリンダ１０に与えられ、スト
ッパ６の開度をその増減開度骨だけ増減する。

このことは、第２図において、時刻ｔ２以後、ストッパ
６のストロークが補正開度骨だけ増加されることとして
表されている。その結果、湯面レベルも、時刻ｔ２以前
の急激な上昇率から時刻ｔ２以後の緩やかな上昇率ΔＬ
へと変化していることが第２図において認められるであ
ろう。

他方、湯面レベル判定器１６でレベルＬ１を検出すると
、そのことがパターン設定器１９へ伝えられ、パターン
設定器１９は、一定速度での鋳片の引き抜き（鋳造）と
いう制御パターンを設定してピンチロール駆動装置９に
渡すので、その制御パターンに従ってピンチロール８は
駆動され、ダミーバー５（ひいては鋳片）を一定速度で
引き抜く。

湯面レベルが更に上昇してＬ２に達すると、そのことが
湯面レベル判定器１６により検出され、その結果スイッ
チＳＷが閉じてＰＩＤコントローラ１５の出力が加算器
１２に加わることとなり、湯面レベル計７から始まり、
ＰＩＤコントローラ１５、加算器１２、制御盤１１、操
作シリンダ１０を経てストッパ６へと至る湯面レベルの
フィードバック制御系が動作を開始する。

その後、湯面レベルが目標値Ｌ３に達すると、そのこと
が湯面レベル判定器１６を介してパターン設定器１９へ
伝えられ、パターン設定器１９は、制御パターン２を設
定してビンチロール駆動装置９に渡し、その制御パター
ンに従ってピンチロール８は駆動されダミーバー５（ひ
いては鋳片）を引き抜いてゆく。

次に開度演算器１４において行われる演算について以下
、数式的に説明する。

今、タンディツシュ１においてストッパ６を開いた時点
ｔ１から湯面が湯面レベルＬ１に到達する迄の時間長を
Ｔとすると、その間にモールド４内へ注入される湯量Ｑ
０は、下式で表わされる。

Ｑ、＝に−Ｆ、　　・Ｔ君５ゴ曹　　　・・・・・・（
１）ここでに：流入係数、Ｆｏ　：ノズル・ス）７パ間
開度（ノズル開度）、ｇ：重力加速度、Ｈ：タンディツ
シュ溶鋼ヘッド 上記（１）式よりストッパ開度Ｆ０は となるが、ノズル開度を制御するストッパ６の制御装置
としての操作シリンダ１０に対しては、ノズル開度に置
き換える量としてストッパ６のストローク量を操作量と
している為、上記（２）式にて演算されたノズル開度Ｆ
０を得るストッパ６のストローク量を求める必要がある
。

このストローク量は、あらかじめ設備の構造から決まっ
た下式の様なストローク／開度特性（関数ｆ）より換算
して求める。

ＳＴｏ　＝　ｆ　（Ｆｏ　） 但ＬＳＴ０　：ノズル開度Ｆ０を得る為のストッパ６の
ストローク量 ここで、規定の湯面レベル変化率ΔＬは次の式で表わさ
れる。すなわち引抜き開始時刻ｔ２において速度Ｖ、で
、タミーバー５を引き抜く（−緒に鋳片も引抜かれる。

）ものとすると次の式が成立する。

・・・・・・（３） ここでＡ：モールド４の断面積（底面積）ΔＦ：速度ｖ
、で引抜いた時に湯面レベルの変化率ΔＬを得る為に要
する増減ノズル開度 上記（３）式から となり、ΔＦの増減ノズル開度を得る為に必要なストッ
パ６のストローク量を（ＳＴ＋５Ｔｏ）とすると、 ＳＴＩ　　　ＳＴＯ＝　ｆ　（Ｆｏ　＋ΔＦ）−ｆ（Ｆ
Ｏ）となり、これを制御盤１１へ加算してやると、所定
の湯面レベル変化率ΔＬを得ることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、モー
ルド内で湯面レベル計の測定範囲に湯面レベルが到達し
た時点で、ストッパの開度の補正を行って湯面レベルの
規定の上昇率（緩やかな上昇率）を確保してから湯面レ
ベルのフィードバック制御に入ることにしたので、湯面
レベルフィードバック制御をハンチングなどの乱れなし
に、また操作員の介在を必要とせず、自動的に良好な制
御性のもとで実施できる。

又、本方法によれば、湯面レベル計として通常のフィー
ドバック制御用の湯面レベル計を用いるだけで足り、従
来必要としていたモールドの下方の湯面レベル測定用の
レベル計が不要となり、その公安価に鋳込自動スタート
制御ができるようになるとともに、保守の面でもレベル
計が一つ減った分だけ楽になるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図における各部の動作状況を示すタイムチャート、
第３図は連続鋳造設備の概念図、である。 符号の説明 １・・・タンディツシュ、２・・・溶鋼、３・・・浸漬
ノズル、３Ａ・・・上ノズル、４・・・モールド、５・
・・ダミーバー、６・・・ストッパ、７・・・湯面レベ
ル計（フィードバック制御用のレベルセンサ）、８・・
・ピンチロール、９・・・ピンチロール駆動装置、１０
・・・操作シリンダ、１１・・・制御盤、１２・・・加
算器、１３・・・開度／ストローク変換器、１４・・・
開度演算器、１５・・・ＰＩＤコントローラ、１６・・
・湯面レベル判定器、１７・・・時間判定器、１８・・
・タンディツシュ・ヘッド針、１９・・・パターン設定
器 代理人　弁理士　並　木　昭　夫 代理人　弁理士　松　崎　　　清 第　２　図 璽３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）タンデイッシュからモールドへの溶鋼（溶湯とも云
   う）の注入を開始してから、該溶湯がセンサにより計測
   可能となるモールド内の第１のレベルを超えて所定の目
   標レベルに達したことにより、モールド内溶湯レベル（
   湯面レベルとも云う）のセンサによる計測結果に基づき
   、タンデイッシュからモールドへの溶湯注入量を制御し
   て湯面レベルを制御する湯面レベル自動制御へ移行する
   までの鋳込み初期のモールド湯面レベル制御において、 タンデイッシュからモールドへの溶湯の注入を開始して
   から、該溶湯がセンサにより計測可能となるモールド内
   の前記第１のレベルに達するまでの所要時間を計測する
   段階と、計測された該所要時間を用いてそれまでの湯面
   レベルの変化する変化率を求め、それと所与の規定の湯
   面レベルの変化率とから、それまでの湯面レベル変化率
   から規定の湯面レベル変化率へ移行させるに必要な、溶
   湯のタンデイッシュからモールドへの注入量についての
   補正量を算出する段階と、算出された該補正量に従って
   タンデイッシュからモールドへの注入量を制御して湯面
   レベルが規定の変化率に従って変化するように制御する
   段階と、次に湯面レベルが前記モールド内の所定の目標
   レベルに達したとき、そのことを検出して前記の湯面レ
   ベル自動制御へ移行する段階と、から成ることを特徴と
   する溶鋼湯面のレベル制御方法。