JPH0142788B2 - - Google Patents

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JPH0142788B2
JPH0142788B2 JP8559283A JP8559283A JPH0142788B2 JP H0142788 B2 JPH0142788 B2 JP H0142788B2 JP 8559283 A JP8559283 A JP 8559283A JP 8559283 A JP8559283 A JP 8559283A JP H0142788 B2 JPH0142788 B2 JP H0142788B2
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JP
Japan
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cooling
zone
amount
casting speed
water
Prior art date
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JP8559283A
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JPS59212157A (ja
Inventor
Juji Senda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
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Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連鋳々片の冷却に関し、鋳片の一定
単位長さ(切片)毎に冷却履歴情報を持ち、これ
に基づき最適水量を決定する冷却水量計算モデル
(以下冷却制御モデルと称する)で求めた値を流
量制御装置へ設定する冷却制御方法に関するもの
であり、冷却制御モデルの安全性が高く、制御性
が向上する最適2次冷却水制御を行なうことを目
的とするものである。
連鋳の2次冷却で近年多く採用されている流量
制御は、例えば特公昭55−40344号公報に示され
ているように、連鋳々片を一定単位長さの切片
(40〜80cm程度)の集合体として仮想し、各切片
毎に鋳型への溶鋼注入時点から凝固終了まで冷却
履歴情報を作成し、これをもとに目標冷却パター
ンと一致する様に冷却制御モデルで冷却水量を計
算し、その値を流量制御装置に設定して冷却を行
なうものである。
第1図は前記方法の全体説明図である。同図に
おいて、1は取鍋を、2はタンデイシユを、3は
鋳型を、4は鋳片を、5―1〜5―nは鋳片長手
方向に分割された冷却制御ゾーンを表わす。6は
流量演算制御部、7は冷却制御モデル、8―1〜
8―nは流量制御装置、9―1〜9―nはバル
ブ、10―1〜10―nは流量計である。S1
S2,S3……Soは各一定単位長さ毎の鋳片(切片)
を表わす。
各ゾーンの長さは、少なくとも切片の長さより
長く、通常はその数倍の長さにとつてある。取鍋
1内の溶鋼は、タンデイシユ2を経由して鋳型3
に注入され、徐々に下方に引き抜かれて鋳片4と
なる。この時、一定単位長さ毎の鋳片(切片)
S1,S2,S3……So夫々について一定周期T(数10
秒)毎に温度履歴を推定計算する。即ち、流量演
算制御部6内の冷却制御モデルに、切片毎の凝固
厚、表面温度、引抜速度及び冷却ゾーンによつて
異なる熱伝達係数等を入力し、これらを基に鋳片
表面温度が目標と一致するように各冷却ゾーンの
水量を求め、この値を流量制御装置8―1〜8―
nに設定して設定値に従つてバルブ9―1〜9―
nを開閉し最適水量による冷却を行なう。
この冷却制御モデルは、前述のように一定周期
T毎に鋳片一定単位長さ毎の切片冷却実績を計算
して冷却履歴情報を作成し、この情報を基に最適
水量Qを決定し、流量制御装置へ設定するが、鋳
片長さ方向多数の点について計算を繰り返す為、
計算周期Tは10数秒〜数10秒程度が限界である
(この周期Tをモデル計算周期という)。
本発明は、このような2次冷却制御モデルの計
算周期T内に生じた鋳造速度変動など、鋳造速度
の変更時の過渡状態に対して、制御性および安全
性をそこなうことなく、冷却水量の制御を行なわ
せるものである。
第2図は、冷却制御モデルの計算周期T内にお
ける鋳造速度VNが変動した時の最適水量Qの状
態を表わしたもので、鋳造速度VNがある時点A
点で上昇した場合、水量Qはこれに追従してある
時点B点で流量を上げるのが最適である。しか
し、この追従において遅れ時間ΔTは、鋳片長さ
方向に分割した冷却制御ゾーン毎に異なつた値と
する必要があり、夫々冷却制御ゾーンに適応した
設定を行なう必要がある。
すなわち、変動する鋳造速度や各冷却制御ゾー
ンでの冷却水量に対応して、各鋳片S1,S2,……
のそれぞれにつき、それらが鋳型3、第1冷却制
御ゾーン5―1、第2冷却制御ゾーン5―2,…
…第n冷却制御ゾーン5―nと進む間に受ける冷
却水量(冷却履歴量)を計算すると共に、該鋳片
S1,S2,……が各冷却制御ゾーンに進入するタイ
ミングで、各冷却制御ゾーンの冷却水量を、それ
らの冷却履歴量に対応した適値に切換える。
ここで、第1図に於て鋳造速度VNが変化した
ときに鋳型3にあつた鋳片S1に着目すると、鋳型
3(鋳片S1)に最も近い冷却ゾーン5―1では遅
れ時間ΔTを出来るだけ小さな値とし、鋳造速度
VNの変動に合せて冷却水量を変動させるのが良
い。これは、鋳片温度が高い部位であり、鋳造速
度VNが上昇した時、冷却水量を増加させなけれ
ば生成量が少なく薄い凝固層が破れるなどの事故
(ブークアウト)を生ずることがあるのでこれを
防止するためである。
しかし、冷却制御ゾーンが鋳片長手方向の中間
部の場合は、鋳造速度VNが変化したときに鋳型
3にあつた鋳片S1の最適冷却制御のためには、速
度変化があつたときの該鋳片S1が鋳型3から該冷
却制御ゾーンに進入するまでにかなりの時間があ
るので、前述の場合より遅れ時間ΔTを大きく
し、更に冷却制御ゾーンが第1図に於ける5―n
のように鋳型から最も遠い位置の場合は、鋳造速
度VNが変化したときに鋳型3にあつた鋳片S1
最適冷却制御のためには、速度変化があつたとき
の該鋳片S1が鋳型3から該冷却制御ゾーンに進入
するまでに長い時間がかかるので、更に遅れ時間
ΔTを大きくとるのが良い。
しかしながら、各ゾーンにおける遅れ時間ΔT
は、それぞれの最適値を別個の演算装置によつて
求めることは不可能ではないが、刻々変わる鋳造
速度VNに対応するためには高度の演算機能を組
込む必要があり、設備費用が嵩むため実際上困難
である。
したがつて、各ゾーンにおけるそれぞれの最適
な遅れ時間ΔTは仮想のものとし、モデル計算周
期Tの計算タイミングK1,K2,K3,……Koのう
ち、各ゾーン毎の最適な遅れ時間ΔTに近似する
いずれかのタイミングを各ゾーン毎にあらかじめ
選定しておき、すなわち鋳造速度VNが変化して
から、変化した鋳造速度VN対応の冷却制御モデ
ル算出水量QMを各ゾーンに設定するまでの各ゾ
ーン毎の遅れ時間(ΔT)を各ゾーン毎に冷却制
御モデル計算周期Tの整数倍で近似するのが好ま
しい。これによれば、鋳造速度VNが変化してか
ら整数(各ゾーン毎に設定)回の後のモデル計算
タイミングで、QMを更新設定すればよいので、
高度の演算機能を組込む必要がなくなり、設備費
用が嵩まない。
しかし、鋳造速度の変化からこのようにQM
更新設定するまでの、鋳造速度の変更時の過渡状
態において、各ゾーン毎の遅れ時間の近似誤差に
より、各ゾーンで冷却水量誤差を生ずる。
そこで本発明では、冷却水量Qを鋳造速度VN
の変化に追従して変化する項目と鋳造速度の変化
に追従しない項目に分けて設定できるようにしそ
の両者の配分比率を冷却ゾーン毎に変えて設定し
て各ゾーン毎の遅れ時間の近似誤差による冷却水
量設定誤差を補償して、鋳造速度の変更時の過渡
状態における各ゾーンの冷却水量を目標冷却パタ
ーンに一致せしめる。
すなわち、第1図における流量制御装置8―1
〜8―nへの流量設定方法には、大きく分けて2
種類の方式がある。一つは冷却制御モデル7で計
算した値QMをそのまま設定する方式であり、他
の方式は、冷却制御モデルで計算した値QMに鋳
造速度の要因を加味して設定する方式である。こ
の2つの方式を使い分けることにより、前記ゾー
ン毎に異なる遅れ時間ΔTに合せて冷却水量を制
御することが出来る。以下にその具体例を示す。
第3図は、冷却制御モデル計算周期間に発生し
た鋳造速度変動に対する流量変化を各設定方式毎
に示したものであり、第3図のaは鋳型に最も近
い冷却制御ゾーンの場合であり、bは中間部のゾ
ーンの場合であり、cは鋳型から最も離れたゾー
ンの場合である。これらの図面において、鋳造速
度vの下に示した最適水量Qは目標冷却パターン
を維持する為のものであり、速度変化よりの遅れ
時間ΔTは各ゾーンによつて異なる。一点鎖線で
示す縦軸K1,K2,K3,……Koは、周期Tの冷却
制御モデル計算タイミングを表わす。冷却制御モ
デルが求めた最適水量QM(/min)を流量制御
装置へそのまま設定する方式の場合、冷却制御モ
デル計算周期T内で速度変動があつても実際の冷
却水量は、第3図のa,b,cの,′,″に
実線で示すように変化しない。この場合、鋳型に
近い冷却制御ゾーンの場合鋳造速度の上昇によつ
ても冷却水量は変らず前述のようにブレークアウ
ト等が発生する心配がある。
そこで、鋳造速度を加味した流量設定をする。
即ち第3図に示す周期Tの冷却制御モデル計算タ
イミングK1,K2,……で冷却制御モデルで求め
た水量をQMとし、モデル計算時の鋳造速度をVM
として、QM/VMの形で流量制御装置へ設定値を
出力し、流量制御装置の方でモデル計算周期Tよ
りも短周期で、QM/VMにそのとき(時々刻々)
の鋳造速度VNを乗じて設定値を求める方式を採
る。この場合、実際の冷却水量は Q=(QM/VM)×VN となり、速度VNの変化に追従して水量が変化す
る。この方法であると、第3図のaのに実線で
示すような冷却水量となり、目標水量に近いもの
となる。破線で示すものが目標水量である。第3
図のbは、鋳片長手方向中間部の冷却ゾーンの場
合であり、鋳造速度vの上昇に伴つて最適水量Q
は遅れ時間ΔTをもつて追従するのが良いが、
′のQM設定では実線のごとくになり、又、′
のQM/VM設定でも実線のごとくで、いずれも破
線で示す最適水量とは差異を生じるので、′の
ごとくQM設定と(QM/VM)×VN設定を夫々50
%,50%で設定することにより目標水量に近いも
のとすることができる。第3図のcの様な鋳型か
ら最も遠い下位ゾーンでは、鋳造速度変化要因を
含まない冷却制御モデルによる″に示す計算値
QMのみの設定にするのが良い。″に示す
(QM/VM)×VN設定では、実線のごとくとなり、
破線で示す目標水量と大きく異るほか、速度に追
従してかけすぎた水を次回計算時に減らす為、流
量のハンチングを生じたりして制御性を悪化させ
る。
本発明は、鋳造速度の過渡状態における、上述
のような冷却制御モデルの安全性及び制御性の向
上を計るものであり、速度変化に追従する項
(QM/VM)×VNと速度変化に無関係な項QMの2
項目に分けて、すなわち時々刻々の冷却水量を Q=a・(QM/VM)・VN+b・QM ……(1) として、2項目(QM/VM)・VN,QMの配分比
(a:b)を冷却制御ゾーン毎に変えるものであ
る。
すなわち、第3図の例では、aは(QM
VM)・VN設定を100%(a=1,b=0)で、b
は(QM/VM)・VNとQMを50%づつ(a=0.5,b
=0.5)で、またcはQM設定を100%(a=0,
b=1)で制御した場合を夫々示す。それぞれの
ゾーンで最適水量に最も近い冷却水量の設定が行
なわれている。
この様に各ゾーン毎に配分比〔(1)式のa:b〕
を変化出来る様にし、それぞれのゾーン毎に最適
の配分比を設定することによつて、2次冷却帯全
ゾーンにおいて2次冷却制御モデルを使用した制
御性の高い最適流量制御が費用の嵩む演算装置を
要せずして可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施する鋳片冷却制御システ
ムの全体を示すブロツク図、第2図は冷却制御モ
デルの計算周期内における鋳造速度と最適水量の
関係を示すグラフ、第3図は冷却ゾーン毎の冷却
水量設定のタイミングを示すタイムチヤートであ
る。 1:取鍋、2:タンデイシユ、3:鋳型、4:
鋳片、5―1〜5―n:冷却ゾーン、6:流量演
算制御部、7:冷却制御モデル、8―1〜8―
n:流量制御装置、9―1〜9―n:バルブ、1
0―1〜10―n:流量計、S1,S2,…So:一定
単位長さの鋳片(切片)、K1,K2,Ko:計算周
期。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 連鋳鋳片を冷却ゾーン長さより短い分割され
    た一定単位長の切片の集合体と仮想し、各切片毎
    に冷却履歴情報を持ち、この冷却履歴情報を基に
    2次冷却制御モデルで所定周期(T)で2次冷却
    水量(Q)を計算して流量制御装置へ目標とする
    水量を冷却ゾーン毎に設定する冷却水の制御方法
    において、 流量制御装置に対する目標水量設定値(Q)の
    設定を、鋳造速度(VN)の変化に追従して変化
    する項目と鋳造速度(VN)の変化に追従しない
    項目(QM)に分けて設定できるようにし、その
    両者の配分比率を鋳片長手方向に分割した複数の
    冷却ゾーン毎に変えて設定して鋳造速度の変更時
    の過渡状態における冷却水量の目標冷却パターン
    に一致せしめるように制御することを特徴とする
    連鋳2次冷却水の制御方法。
JP8559283A 1983-05-16 1983-05-16 連鋳2次冷却水の制御方法 Granted JPS59212157A (ja)

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