JPH0124592B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、たとえば溶鋼の連続鋳造におけるモ
ールド内のパウダー層の厚み、湯面レベルの位
置、モールド直下におけるスラグフイルム厚みお
よび鋳片の表面温度を測定し、この測定結果に基
づいてパウダーの投入量、投入時間、鋳片の引抜
速度およびモールドの振動周波数を操作して操業
を安定化する連続鋳造の制御装置に関する。 溶融金属の連続鋳造は、第１図に示すようにタ
ンデイツシユ１から所定の断面形状および寸法を
有するモールド２内に溶融金属４を注入し、モー
ルド２の下方より鋳片３として連続的に引出すこ
とによりなされている。このような連続鋳造にあ
つては、第２図に示すようにモールド２内の溶融
金属４の自由表面上にパウダーが供給され、パウ
ダーは溶融金属４の熱によつてパウダー粉末層５
（投入されたパウダーと同じ）、パウダー焼結層６
およびパウダー溶融層７を形成し、溶融したパウ
ダーはモールド２内の壁面と鋳片３表面間に流入
して潤滑剤としての役割を行なう。また、連続鋳
造においては第３図に示すようにモールド２を載
置した振動テーブルをバネを介して支持し、これ
をモータと偏心カムによつて周期的な上下運動を
させるモールド振動を行つている。これは、モー
ルド２に上下方向の振動を与えることによつてモ
ールド２内の溶融パウダーがモールド２の内壁面
と鋳片３表面間に流入にすることを助けるととも
に鋳片とモールドの焼付きを防止するためのよく
知られた手段である。 また、モールド２と鋳片３間の潤滑状態によつ
ては鋳片３の表面に疵や割れが発生したり、ブレ
ークアウト（以下B.O.と言う）を起すことがあ
る。これらのトラブルは、パウダーのモールド２
内壁面と鋳片３間への流入状態の良否に左右され
る。モールド２と鋳片３間への溶融パウダーの流
入状況は、溶融パウダー層の厚み、パウダーの全
体厚み及びパウダーの投入状態に関係するが、こ
れらの計測・評価手段および制御装置がなく、上
に述べたトラブルを防止するための有効な手段が
ないのが実情である。 モールド２と鋳片３間のパウダーの流入状況
（潤滑状態）の測定方法としてはモールド２を振
動させるときの振動状態から潤滑状態を間接的に
測定する方法がCRM社のM.L.Tektor法（特開昭
53−45628号、特開昭54−112338号）として提案
されている。モールドの振動状態からモールド２
と鋳片３間の潤滑状態を測定する方法は、パウダ
ーの流入状況を間接的に測定するものであり、し
かもその計測値は全体の潤滑状態を平均化したも
のである。従つてパウダーの流入状況によつて発
生する表面の疵や割れの場所の推定やパウダーの
投入量や流入状況を管理し制御することができな
い欠点がある。 本発明はパウダーの流入状況を直接的な手段で
計測し、流入状況を左右するモールド内のパウダ
ーの状況、溶融金属の湯面位置の測定およびパウ
ダー消費量の把握に基づいてパウダーの選択と投
入量、投入時間および操業条件の変更を行なつて
パウダーの流入状況を制御し表面疵やブレークア
ウトを防止することを目的とする。 この目的を達成するために、本発明の連続鋳造
制御装置はモールド２内における溶融金属の位置
および溶融パウダーの位置を測定する湯面レベル
計、パウダーの位置を測定するパウダーレベル
計、モールド２の直下のスラグフイルム厚みと表
面温度を測定するスラグフイルム厚み計、測定結
果に基づき各種演算を行なう信号処理装置、演算
結果に基づき各種の制御を行なう操作端およびパ
ウダー投入装置を備える。この装置によればパウ
ダーの流入状況の良否によつて発生する表面キズ
や割れおよびB.O.を防止しうる。 以下に図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。第４図に本発明の一実施例のブロツク図を示
す。モールド２内の溶融金属４の自由表面の位置
とパウダー溶融層７の表面の位置は検出器１０で
測定される。この測定は、電磁式の渦電流距離計
を用いている。渦電流式距離計は２つの測定周波
数を使用し、一方は溶融金属４の位置を測定する
周波数、他方はパウダー溶融層７の位置を測定す
る周波数である。これらの周波数は実験によつて
決定した。溶融パウダーの電気抵抗は溶融金属４
の電気抵抗によりかなり大きいのでこれに基づ
き、溶融金属４の位置を測定する周波数は溶融パ
ウダーに影響されない周波数f₁、溶融パウダーの
位置は、溶融金属４の位置にあまり影響されない
周波数f₂が選択されている。ここで各周波数f₁、
f₂はf₁＜f₂を満足するもので、望ましい条件は
10f₁＜f₂である。検出器１０には高周波発振器１
１により発振された２つの周波数の信号が混合さ
れ供給されている。検出器１０によつて検出され
た信号は、信号分離装置１２によつて信号分離さ
れ、溶融金属４の位置は湯面レベル計１３、パウ
ダー溶融層７の位置は溶融層レベル計１４にそれ
ぞれ入力されている。湯面レベル計１３は入力信
号を整流、増巾およびリニアライズして溶融金属
４の位置に比例した信号を信号処理装置４０と湯
面レベル制御システム６０に与えている。溶融層
レベル計１４は入力信号を整流、増巾およびリニ
アライズして溶融パウダー７の位置に比例した信
号を信号処理装置４０に与えている。湯面レベル
計１３と溶融層レベル計１４の出力差は溶融パウ
ダー層の厚みに比例する。 検出器２０とパウダーレベル計２２は静電容量
式距離計である。検出器２０は２枚の電極板とシ
ールドケースから構成され、１つの電極板には高
周波発振器２１が接続され、もう１つにはパウダ
ーレベル計２２が接続されている。電極板とパウ
ダー５間の静電容量は、その間隔の関数であり、
静電容量はパウダーレベル計２２内のチヤージ増
巾器で検出、増巾され、更に整流、増巾およびリ
ニアライズされてパウダー５の位置に比例した出
力信号を信号処理装置４０に与えている。 湯面レベル計１３とパウダーレベル計２２の出
力差はモールド２内のパウダー全体の厚み（粉末
層５、焼結層６、溶融層７）となる。 モールド２内に溶融したパウダーは鋳片３の表
面に付着してモールド２直下よりスラグフイルム
８となり流出している。モールド２直下の鋳片３
の放射エネルギーは、スラグフイルム８によつて
減衰しており、減衰の大きさは波長によつて異な
り、またスラグフイルム８の厚みの関数となつて
いる。検出器３０は２つの波長を検出する放射温
度計から構成されている。検出器３０で検出され
た２つの波長の放射エネルギーはそれぞれ変換器
３１に入力され、変換器３１では放射エネルギー
の差を求め演算増巾してスラグフイルム８の厚み
に比例した信号を変換器３２と信号処理装置４０
に与えている。変換器３２には、検出器３０によ
つて検出された２つの波長の放射エネルギーのう
ち１つが入力されている。変換器３２は、この放
射エネルギーからスラグフイルム８の厚みにより
減衰した放射エネルギー量を補正して鋳片３の表
面温度を算出し、リニアライズして信号処理装置
４０に信号を与えている。信号処理装置４０には
モールド２内における湯面の位置、溶融パウダー
の位置、パウダーの位置およびモールド直下の鋳
片３のスラグフイルム厚み、鋳片３の表面温度が
入力されている。信号処理装置４０は、まず湯面
の位置と溶融パウダーの位置により溶融層の厚み
を算出し、次に湯面と位置とパウダーの位置によ
りパウダー全体の厚みを算出する。 今、パウダーが投入されたとすると溶融層の厚
みは投入前のものであり、パウダー位置は投入後
の位置である。投入されたパウダー５は溶融金属
４の熱により焼結、溶融され、溶融パウダーとな
り、溶融層を形成する。溶融パウダーはモールド
２の振動と鋳片３の引抜作用によりモールド２と
鋳片３間に潤滑剤として流入し、鋳片３の表面に
付着してモールド２直下から流出している。パウ
ダー投入後ある時間経過したとすると、パウダー
は溶融し流出するからパウダー全体の厚みは薄く
なり、パウダー焼結層６、パウダー溶融層７の厚
みも変化する。 パウダー全体の厚み変化は、パウダーの単位時
間当りの消費量となり、溶融層の厚み変化は鋳片
３の表面欠陥に関係する指標となる。 溶鋼の連続鋳造におけるパウダの消費量は、鋼
種によつて決まるパウダの粘性η（poise）、鋳片
の引き抜き速度および鋳型振動数に依存してい
る。而して、パウダ消費量は、一般的に0.3〜0.7
Kg／m²の範囲が望ましいとされている。同じパウ
ダでも何等かの原因で消費量が少なくなると、パ
ウダ層厚の減少速度が小さくなるとともにパウダ
溶融層の厚さは増加傾向を示し、鋳片表面のスラ
グ・フイルム層が薄くなる。 鋳片表面疵の発生やブレイクアウトを防止すべ
く、鋳型内壁面と鋳片表面間にパウダの溶融物を
行き渡らせるために、パウダの消費量を増すに
は、第１表に示すように鋳片引き抜き速度および
鋳型振動数の少くとも一方を減ずる方向に制御す
る。

【表】 制御範囲は、そのときの鋳造条件（鋳片引き抜
き速度、鋳型振動数、パウダ粘性および鋼種）に
よつて決定されるが、通常は現時点の±20％の範
囲内で制御する。 パウダ消費量とパウダ溶融層の厚さは相対的な
関係にあるから、鋼の連続鋳造の実操業において
は、パウダ消費量：0.3〜0.7Kg／m²、パウダ溶融
層の厚さ：５〜10mmを目標範囲として鋳造条件を
制御する。 パウダ消費量をベースとして制御する場合は、
パウダ溶融層の厚さを５〜10mmの範囲内に維持す
るように鋳造条件を変化させる制御を行う。パウ
ダ溶融層の厚さをベースとして制御する場合は、
この逆である。 信号処理装置４０は、パウダー全体の厚み変化
によりパウダーの消費量、溶融層の厚み変化を把
握して操業者にパウダーの投入量、投入時間の指
示や引抜速度の変更、モールド振動数の変更等の
情報を表示装置４５により提供している。またパ
ウダー自動投入装置５０と結合されているのでパ
ウダーの自動投入も可能である。 モールド２直下におけるスラグフイルム８の厚
みはモールド振動数、引抜速度、パウダーの種類
と投入量および鋳造サイズ等によつて決まる結果
である。即ちパウダー投入量を入力とすればスラ
グフイルム厚みは出力である。スラグフイルム厚
みも鋳片の表面欠陥の検出の指標となり、スラグ
フイルム厚みは鋳片３の全体にわたつて均一であ
ることが望ましい。 スラグフイルム厚み計（検出器３０、変換器３
１，３２）によつてスラグフイルム８の厚み及び
表面温度は連続的に計測され、スラグフイルムの
厚み変化および表面温度の変化から表面欠陥の発
生検出、B.O.予知の情報提供が行なわれる。ス
ラグフイルム厚さを検出パラメータとする制御を
行う場合は、制御遅れが生じる。鋳型有効長を
Ｌ、鋳片引き抜き速度をVcとすると、制御遅れ
時間Ｔは、Ｔ＝Ｌ／Vcとなり、制御量はＴ時間
遅れて検出される。 鋳片表面のスラグフイルム（パウダの溶融物が
固化したもの）は、パウダ消費量に比例するか
ら、スラグフイルム厚さを検出し、その厚さを所
定範囲内とするように、鋳片引き抜き速度および
鋳型振動数の少くとも一方を変化させるフイード
バツク制御を行うこともできる。スラグフイルム
厚さの変動（バラツキ）は、パウダ溶融物の鋳型
内壁面と鋳片間への不均一流入の直接情報である
から、鋳片の表面欠陥やB.O.（ブレークアウト）
の発生を予知する確率が高い。 スラグフイルム厚さの変動を減少させる方向と
して経験的には、パウダ溶融層を厚くする。その
ためには、鋳片引き抜き速度を高くすることおよ
び鋳型振動数を増加させることの少くとも一方を
±10％の範囲内でスラグフイルム厚さのバラツキ
を監視しつつ制御する。スラグフイルム厚さが極
端に薄い箇所がある場合、B.O.の可能性がある
から、鋳片引き抜き速度と鋳型振動数を減少さ
せ、パウダ消費量を増加してスラグフイルム厚さ
を厚くする。更に鋳片３の全体のスラグフイルム
８の厚みと表面温度を計測することにより表面欠
陥発生の場所を推測することも可能である。ま
た、鋳片３の全体のスラグフイルム８の厚み情報
の集約により、単位時間当りのパウダー消費量を
把握することができ、信号処理装置４０はこの様
な機能も含んでいる。スラグフイルム厚みと鋳片
の表面温度の測定結果により信号処理装置４０
は、パウダーの投入量、投入時間、鋳片の引抜速
度およびモールド振動周波数を決定する情報を得
ている。 モールド内の湯面の位置、溶融パウダーの位
置、パウダーの位置の測定によるパウダー全体の
厚み、溶融層の厚み及びパウダー消費量に基づく
パウダー投入制御、操業条件制御はフイード・フ
オワード制御システムであり、スラグフイルム厚
み、鋳片の表面温度ならびにスラグフイルム厚み
の集約によるパウダー消費量に基づくパウダー投
入制御、操業条件制御はフイードバツク制御シス
テムである。本発明の装置は、フイードフオワー
ド制御システムとフイードバツク制御システムを
併用した制御装置である。 以上述べたように本発明は、パウダーに関する
総合的な計測を非接触で行ない、パウダーの消費
量が入力側と出力側で把握され、しかもモールド
と鋳片間の潤滑状態を直接的に測定するものであ
るから次に述べる利点がある。 (1) 鋳片の表面欠陥検出と防止、B.O.の予知と
防止が可能である。 (2) フイード・フオワード制御とフイードバツク
制御機能によりきわめて制御性がよい。 (3) パウダーに関する総合管理が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続鋳造設備の概要を示す断面図、第
２図はモールド内パウダーの状態を示す断面図、
第３図はモールド振動装置の概要を示す側面図、
第４図は本発明の一実施例の構成を示すブロツク
図である。 １：タンデイツシユ、２：モールド、３：鋳
片、４：溶融金属、５：パウダー粉末層、６：パ
ウダー焼結層、７：溶融パウダー層、８：スラグ
フイルム、１０：検出器、１１：高周波発振器、
１２：信号分離器、１３：湯面レベル計、１４：
溶融層レベル計、２０：検出器、２１：高周波発
振器、２２：パウダーレベル計、３０：検出器、
３１：変換器、３２：変換器、４０：信号処理装
置、４５：表示装置、５０：パウダー自動投入装
置、６０：湯面レベル制御システム。

【特許請求の範囲】

１ プランジヤチツプ及びカウンタチツプを有す
るダイカストマシンにおいて、加圧鋳造時の前記
プランジヤチツプの速度及び前記カウンタチツプ
の変位量を計測し、前記プランジヤチツプの速度
が所定値に達してから前記カウンタチツプの変位
量が所定値に達するまでの時間を計測し、該時間
が所定範囲内にあるか否かにより鋳造製品の品質
の良・不良を検査するダイカストマシンの鋳造製
品の品質検査方法。 ２ プランジヤチツプ及びカウンタチツプを有す
るダイカストマシンにおいて、前記プランジヤチ
ツプの速度を測る速度計と、前記カウンタチツプ
の変位量を測る変位計と、前記プランジヤチツプ
速度計の計測値が所定値に達してから前記カウン
タチツプ変位計の計測値が所定値に達するまでの
時間を計るタイマーと、前記タイマーの計測値が
所定の上下限範囲内に入るか否かを判断する判断
回路と、前記判断回路が“否”と判断した場合に
これを表示する表示装置とからなる鋳造製品の品
質検査装置。