JPH01241362A - 連続鋳造鋳片の表面温度制御方法 - 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〕 本発明は連続鋳造機の２次冷却帯における鋳片の表面温
度を制御する方法に関する。

〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕スラブ連
続鋳造鋳片のような偏平比（鋳片断面の幅と厚さとの比
）が大きい鋳片では連続鋳造機内において幅方向に均一
な２次冷却を施さんとしても、実際には冷却用スプレー
のノズル位置による不均一、ノズル詰まり、モールド内
での浸漬ノズルからの吐出流などの影響により鋳片幅方
向は必ずしも均一な表面温度にはならない。第８図は鋳
片の幅方向温度分布を示し、中央部に比し両端部が高温
になる。これは従来の表面温度制御が鋳片幅方向は中央
部の温度を算出しているだけであり、しかも２次冷却帯
の給水系統が鋳片の長さ方向には分割されているが、幅
方向に分割さていないためであり、幅方向の冷却水分布
を変更することができないからである。

本発明は斯かる事情に漏みてなされたものであり、幅方
向の複数列の表面温度を求めこれに対応する冷却水吐出
を可能とすることにより鋳片の幅方向温度分布を改善し
てその品質の向上を図り得る表面温度制御方法を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る連続鋳造鋳片の表面温度制御方法は、連続
鋳造鋳片の幅方向に分割された？！数の領域の夫々に対
する、連続鋳造機の２次冷却水量を、各領域別に調節し
得るべくなしておき、連続鋳造鋳片の幅方向中央部及び
その両側２カ所における連続鋳造鋳片の厚み方向の１次
元伝熱計算を行い、前記両側の表面温度の最高値（又は
最低値）を中央部のそれよりも所定値高く　（又は低（
）すべ（２次冷却水量を調節することを特徴とする。

〔作用〕

鋳片の幅方向中央部とその両側部との温度を算出し、両
側部の表面温度の最高値（又は最低値）を中央部のそれ
よりも所定値だけ高く　（又は低（）する。これにより
第８図に示す如き両側部の高温部（ホットバンド）が解
消する。

〔実施零〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。

第１図は本発明方法の実施杖態を示す模式図である。ｆ
ｉｌｆｉ４はレードル１からタンデイツシュ２を経てモ
ールド３に注入され、ここで１次冷却されて凝固殻を有
する鋳片４は下方へ引き出されていき、２次冷却される
９２次冷却部には第２図に模式的に示すように鋳片４の
幅方向に３つの領域に区画され、長さ方向には２つの領
域に区画されて、６つのループを形成させる如くに冷却
水吐出のための配管５．５・・・が設けられている。（
図には長さ方向に２つの領域のみを示した。）なお図中
の黒丸はノズルを示している。各ループにはその配管に
対する供給水量を制御する流量調整弁６が設けられてお
り、プロセスコンピュータからなる演算制御部１０から
与えられる水量制御信号で開度、つまり冷却水量が制御
される。流量調整弁６は流量計を備えており、測定流量
は演算制御部１０へ入力される。

２次冷却帯の更に下流側には鋳片４の幅方向の温度を測
定する温度計７が配されている。この温度計７は鋳片４
の幅方向を視野とするように配した１次元の配列を備え
ており（たとえば、ＣＣＤリニア・アレイなど）、マイ
クロプロセッサからなり、温度計７出力を温度値に変換
し、また放射率、バラツキ等の補正をする演算回路８に
入力される。

このような演算の結果は実測温度のフィードハック情報
として演算制御部ＩＯへ入力される。

更に温度計７の下流には鋳込速度検出のためのタッチロ
ール９が設けられており、鋳片４に転接してその移動速
度、つまり鋳込速度を検出し、これを演算制御部１０に
入力する。

演算制御部１０には上位コンピュータから鋳込サイズ等
の操業情報が入力される。また放射温度計（図示せず）
が測定したモールド３内の溶鋼の温度が演算制御部１０
へ入力される。

而して演算制御部１０は下記の伝熱モデルを用いて第３
図に示すように鋳片４の幅方向中央部及びその両側の３
点につき厚み方向の温度を計算する。

この伝熱モデルは厚み方向に１次元の計算を行うモデル
であり計算のメソシュ点ｉを表面から１゜２・・・ｎと
している。

八　Ｅ Ｑ、＝ｈ　（Ｔｗ　　　Ｔｔ　）　　　　　　　；ｉ・
１（表面）■、；メソシュ点ｉでの含熱量 に、：メソシュ点ｉでの熱伝導率 Ｈ５′　；メツシュ点ｉでのΔＬ時間後の含熱量Ｔ、；
　メソシュ点ｉでの温度 Δｔ；計算時間間隔 Δｌ；ｌ；メツ９距離 ρ；溶鋼の比重 Ｔｏ；冷却水温又は気温 Δシ：メソシュ体積 ｈ：表面での熱伝導率 Ｑ、；流入出熱量 ｎ；メソシュ数 両側部の伝熱計算位置はホットバンドが生じ易い位置例
えば幅２０００龍、厚さ２００　龍の鋳片の場合エツジ
から２０（ｈｍ程度中央へ寄った位置をｉハ択する。

メソシュ数ｎは少なくとも３を必要とする。演算制御部
１０の容量にもよるが３〜９程度とするのが精度上好ま
しい。

第４図は演算制御部１０の演算の手順を示している。ま
ず上述の如く温度計算した後、タッチロール９からの入
力に基づいて各点の温度のトラッキングを行う。トラン
キングは鋳片４の移動量が一定値となる都度行う。この
移動量は実用的には０．２５＋＋＋〜１．２５ｍとする
のがよい。０　、２５ｍ以下では演算制御部ＩＯの負担
が過大となる。また１　、　２５ｍ以上では鋳片長さ方
向の温度分布を十分な精度で表せない。

而して第５図に示すように鋳片の移動後路には制御基準
位置Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄが設定されておりこの位置における
制御目標温度がＴｃＡ（中央）、ＴＩＩＡ　（右側）。

ＴＬＡ　（左側）・・’　ＴＤＣ＋ＴＤＩＩ＋ＴＤＬの
ように設定されている。

一方トラッキング温度ちは（Ｔｌ　（中央）。

Ｔ＊、ｒ　（右側）、　ＴＬｊ　（左側）、（但しｊ＝
Ｌ２．・・・ｍ））と表される。ｊはトランキングのた
めに分割された単位ブロックの番号を示し、ＴＣｊ等は
そのブロックの上面の温度を表す。而してこの面のすべ
てが制御点Ａに各到達する時の温度ＴｃＪ等を算出し、
次に制御点Ａに設定された目標温度ＩＡ　（ＴＣＡ、Ｔ
ＲＡ。

ＴＬＡ）との差εＪ　（εＣ１ＲＪ　＋　　ε１．）を
算出すε る。

ε、　＝　Ｔｊ−ＴＡ 次に１Σｓｉｇｎ（ε、）εＪ′１ が最小となるように２次冷却水量を決定し、演算制御部
１０は流量調整弁６へこれを実現するための信号を発す
る。

前記演算制御部１０は同様の計算を制御点Ｂ、Ｃ，Ｄに
ついても行う。

上述のようにｌ　ｓｉｇｎ（ε、）ε、′　１を最小と
することは、１つの配管ループでの吐出冷却水による冷
却で各ブロックのＡ点に到達した時点での温度が目標温
度ＴＡとの差の総和を最も小さくすることを意味してい
る。

なお制御のサイクルは１０〜４０秒、望ましくは２０秒
とするのがよい。１０秒以下では冷却水量の変化に対し
て表面温度の変化が十分に調整できない。

逆に４０秒以上では制御周期が長過ぎ、精度が低下する
。

而して本発明方法は上記した基本的制御に加えて冷却水
量を補正すべき制御を行う。

即ち制御点ＡにおいてＴｌｊ＋ＴＬｊと中央部の温度Ｔ
ＣＪとの差ΔＴを求めこれにα（０〈αく１）を乗じた
値αΔＴだけＴＩＩＡ又はＴＬＡを低下させるべく、換
言すればＴＣｉ＋ΔＴ（１−α）になすべく冷却水量を
変更させる。これはＴＣＡＩ　Ｔｌ１Ａ＋　ＴＬＡを一
定として前述の如くして導出した冷却水量を補正するこ
ととして行っても、また目標温度ＴＲＡ＋ＴＬＡを補正
することとして行ってもよい。

ここにおいて両側部の温度ＴＲｊ＋ＴＬｊをＴＣｊに一
致させるべく、即ちΔＴだけ降温させるべく冷却させな
い理由につき説明する。本発明の目的は鋳片の幅方向温
度分布の改善にあるが、これを正確に検出するためには
温度算出を精細なメソシュで行えばよい。しかるところ
演算制御部１０の容量、演算速度上の制約があり現実に
は最も高い温度となると予測される両側部の適宜位置の
温度計算をすることとするのである。而して最も高い温
度となり得る部分の温度を算出するのはその温度の温度
分布の良否を最もよく表し得る温度だからである。

しかしながらそれを中央部の温度と一致させるべく冷却
水を増すと、その位置より低温の部分での過冷却が生じ
る。第６図（イ）は本発明方法を適用しなかった場合の
、第６図（ロ）は温度差ΔＴを解消すべく制御した場合
、第６図（ハ）は本発明方法による場合の各温度分布を
示す。図示のように本発明によれば幅方向の温度分布は
最も均一となるのに対し、第６図（ロ）では過冷却がみ
られる。

而してこの実施例では温度計７のデータをフィードバッ
クして冷却水量制御に用いている。演算制御部１０は前
述のデータによって温度計７測定位置の温度Ｔｃｍ、を
算出し、これと実測温度Ｔ、との偏差を制御周期毎に平
均化処理して平均推定誤差度７を求める。

但しｐは平均処理のためのサンプル数 次に７を用いてフィードバックを考慮した予測値τＦ、
を求める。

Ｔｙｍ＝　Ｔｃａｌ　　＋　ｅ このＴＦｌｌを用いて適宜の補正を行うのである。

第７図は本発明方法による場合の制御結果を示している
。１８分経過時に温度計７の測定結果によりホットバン
ドが発見されたので爾後本発明方法を適用した。グラフ
には表面温度及び使用冷却水量の時間変化を中央部と側
部（一方のみを示す）とについて示しており、共に２つ
の制御ヅーン１゜２（制御点Ａ、Ｂ等で区画される領域
）について示している。

図から明らかな如く本発明によれば中央部と側部との温
度差に激減する。

〔効果〕

以上の如き本発明方法による場合は連続鋳造鋳片の幅方
向の温度の不均一を解消できこれにより鋳片品質の向上
を図れる。

また本発明では１次元伝熱計算によって表面温度を求め
ているので演算制御部のコンピュータの負担が軽い。

そして２次元伝熱計算に依らないことによる精度低下は
比較的小さく５℃程度であり実用上は１分な精度が得ら
れる。

なお連続鋳造においては両側部が他よりも低温のコール
ドハンドが生成されることもあるがこの場合にも本発明
を適用できる。そしてこの場合は最低温となる部分の伝
熱計算を行いこれを中央部の温度よりも少し低い温度に
なすべく冷却水量の制御を行えばよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式的ブロック図
、第２図は冷却水配管の配置図、第３図は１次元伝熱計
算の説明図、第４図は演算制御部の処理手順を示すフロ
ーチャート、第５図はトラッキングの説明図、第６図、
第７図は本発明の効果を示すグラフ、第８図はホットハ
ンドの説明図である。 ３・・・モールド　６・・・流量制御弁　７・・・温度
計１０・・・演算制御部 代理人　弁理士　　河　　野　　登　　人並　　１　　
図 第　　２　　図 第　　３　　図 簗４図 簗　　５　　図 犀　８　図 （イ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１（′Ｃ〕 端部　　　　　中央 （Ｉ−１ 疎　６　図 真　７　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、連続鋳造鋳片の幅方向に分割された複数の領域の夫
   々に対する、連続鋳造機の２次冷却水量を、各領域別に
   調節し得るべくなしておき、連続鋳造鋳片の幅方向中央
   部及びその両側２カ所における連続鋳造鋳片の厚み方向
   の１次元伝熱計算を行い、前記両側の表面温度の最高値
   （又は最低値）を中央部のそれよりも所定値高く（又は
   低く）すべく２次冷却水量を調節することを特徴とする
   連続鋳造鋳片の表面温度制御方法。