JPH0214142B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は連続鋳造プロセスにおいて、溶鋼の注
入開始からダミーバーの引抜きを開始するまでの
鋳造初期における制御方法に関するものである。 〔従来の技術〕 周知のように、連続鋳造においては取鍋等で搬
送された溶鋼をタンデイツシユに一旦貯留し、該
タンデイツシユから浸漬ノズルを介して鋳型に注
入することによつて鋳造が行われる。前記浸漬ノ
ズルはスライデイングノズル等の流量制御装置を
備えていることが普通である。 連続鋳造用の鋳型はその上下が開放されている
ことから、鋳造を開始するにあたつては先ず鋳型
にダミーバーのヘツド部（以下、ダミーバーヘツ
ドと云う）を装着し、鋳型の下端部を閉栓した
後、溶鋼の注入が開始される。鋳型に注入された
溶鋼は鋳型壁に接する表面より冷却され凝固殻が
順次生成されていくが、溶鋼の注入が開始され、
前記凝固殻が所定厚みになると共に鋳型内におけ
る湯面が予め設定されたレベルに達したらダミー
バーの引抜きが開始される（鋳型への溶鋼の注入
開始からダミーバーの引抜き開始までの間を本発
明では鋳型内溶鋼保持時間と称し、以下単に保持
時間と言う。）。 ところで一般的に、保持時間が少なすぎると凝
固殻の生成が不充分なことから鋳片の引抜き力で
凝固殻が破断するブレークアウトが発生し、鋳造
を続行することが不可能となる。一方、保持時間
が過大になると凝固殻がダミーバーヘツドと焼き
付き、両者の切り離しが困難となる。しかしなが
ら保持時間が過大なときの被害に対して過少であ
るときの被害は比較にならない程大きいことか
ら、従来の鋳造初期における制御はブレークアウ
トを回避するために必要な保持時間を過去の経験
より設定し、この保持時間を確保することを第１
条件として引抜き開始のタイミングを決定するこ
とが一般的であつた。また特開昭58−84652号公
報に示されるように、保持時間を確保するために
予め定めた鋳型内湯面の上昇パターンを基にタン
デイツシユ内の溶鋼深さから溶鋼の注入量とそれ
に対応するスライデイングノズルの開度を時々
刻々算出し、それに従つて溶鋼注入量制御を実施
する技術も提案されている。 ところが、実際の操業においてはノズル特性の
ばらつきやタンデイツシユ内の溶鋼深さ、溶鋼温
度、成分、或いはノズルの作動不良等の異常など
によつて鋳型に注入される溶鋼の流速、流量に変
動が生じやすい。このため前者の方法では注入量
の変動に追従できず、湯面レベルが後述する適正
な範囲とならない状態で引抜きが開始される事態
がしばしば発生していた。また、後者の方法でも
時々刻々の湯面レベルと予め定めた湯面上昇パタ
ーンとの比較を行つていないため、注入溶鋼の流
速が予め定めた流速と合致しない状態が生じても
そのまま注入されるために保持時間を確保できな
かつたり、或いは保持時間が過大となつた後に引
抜きが開始される事態が発生していた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 前記従来法はいずれも鋳型に注入される溶鋼の
実際の流速を考慮せずに溶鋼の注入制御、つまり
鋳型内の湯面レベル上昇速度制御を行つていたた
め、種々の外乱より保持時間を一定とすることが
困難であり、この結果、ブレークアウト等のトラ
ブルや通常操業の湯面レベル制御への移行がスム
ーズに行えない等の問題があつた。 本発明は前記従来法における問題点の抜本的な
解決を可能ならしめる制御法を提供するものであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 前記問題点を解決するための本発明の手段は、
ダミーバーヘツドが装着された鋳型に流量制御装
置を備えた浸漬ノズルを介して溶鋼の注入を開始
し、前記鋳型内における湯面が予め設定された引
抜き開始レベルに達したことを検出した時点で前
記ダミーバーヘツドの引抜きを開始する連続鋳造
の鋳造初期制御方法において、前記溶鋼注入開始
よりダミーバーヘツド引抜き開始までの鋳型内溶
鋼保持時間を予め当該操業条件下における凝固殻
生成速度から決定すると共に、実際に溶鋼注入を
開始してから前記湯面が前記引抜き開始レベルに
到達するまでの所要時間を検出し、該所要時間が
前記保持時間に達しない際には、前記湯面が前記
引抜き開始レベルに達したことをトリガーとして
流量制御装置の開度をその制御特性および操業条
件より設定される緊急処理開度まで絞り、前記保
持時間を確保した後引抜きを開始することを特徴
とする連続鋳造の鋳造初期制御方法である。 〔作用〕 第１図は本発明の基本的構成を説明するための
装置例を示すもので、周知の連続鋳造設備におけ
る鋳型近傍の構造図である。 図において１は溶鋼２を貯留したタンデイツシ
ユであり、３は浸漬ノズル、４は鋳型である。鋳
型４にはダミーバーヘツド５が装着されている。
浸漬ノズル３は溶鋼２の流量制御装置であるスラ
イデイングノズル６を介して前記タンデイツシユ
１の底部に装着されており、スライデイングノズ
ル６の開度を調整することにより鋳型４に流入す
る溶鋼の流量が制御される。鋳型４には、湯面レ
ベル検出装置７が設けられている。この湯面レベ
ル検出装置７としては、例えば鋳造方向に対して
適宜な間隔で感温素子７ａを埋設して構成したも
の、或いは放射線または磁力線を利用した周知の
レベル計等を用いればよい。またタンデイツシユ
１には残留溶鋼の深さを把握するために重量検出
装置８が設置されている。 タンデイツシユ１から鋳型４へ溶鋼２の注入を
開始する際の浸漬ノズル近傍の溶鋼温度は一般的
に低くなつていることから、注入開始時のスライ
デイングノズル６の開度は溶鋼のノズル詰まりを
防止する上からも極力大きくすることが好まし
い。しかしながらその開度を維持したままである
と流量が多すぎ、湯面レベルの上昇つまり湯上が
りが速すぎるため、注入開始より或る時間が経過
し、初期のノズル詰まりの恐れがなくなつたらノ
ズル開度を絞る必要がある。 一方、鋳型４に注入された溶鋼２は前述したよ
うに鋳型４の壁面４ａに接する部分より凝固し、
凝固殻９を生成する。この凝固殻９の生成速度は
製造される鋳片のサイズ、鋼種、或いはダミーバ
ーヘツドの形状、鋳型４の材質、冷却条件等の操
業条件によつて変化する。またダミーバー５０の
引抜きを開始した際に生じる引抜力で破断を生じ
ないための凝固殻９の厚みも操業条件によつて変
化する。 従つて、凝固殻生成速度および引抜き力に抗す
る凝固殻厚みを各種の操業条件下において追跡調
査し、予め求めておくことによつて、当該操業条
件下における凝固殻生成速度から引抜力に抗する
凝固厚みが生成する保持時間を決定することがで
きる。 また、ダミーバーヘツド５を停止した状態で溶
鋼の注入を継続すると鋳型内の湯面ａは順次上昇
していく。通常操業においては湯面ａが常に第１
図に示す制御範囲Ａ（上限をL₁、下限をL₂で表
す）内の所定のレベルになるように鋳造速度或い
は溶鋼の流量を制御するいわゆるレベル制御が行
われている。湯面レベル検出装置７は通常、制御
範囲Ａに加えて制御範囲Ａの下方、所定位置L₃
から上方の湯面ａを検出できるよう構成されてい
る。従つて、一般的には溶鋼注入を開始して湯面
が上昇し、湯面ａが制御範囲Ａに達したらダミー
バーヘツドの引抜きが開始され、この引抜き開始
信号が得られたら湯面上昇速度制御から前述した
レベル制御へ切り替えられる。以上のように、引
抜き開始レベルは制御範囲Ａ内の任意のレベルに
設定されることが一般的であり、湯面レベル検出
装置７は少なくとも前記L₁〜L₃の範囲の湯面レ
ベルが検出できるよう構成されている。 ところで、鋳型内における湯上がり速度は鋳型
４に流入する溶鋼の単位時間当たりの量と鋳型の
断面積から決定され、鋳造サイズ、タンデイツシ
ユ内の溶鋼深さ、溶鋼の温度および成分などの鋳
造条件によつて設定できる。 従つて、保持時間が決定されるとその保持時間
とほぼ同時に湯面ａが前述した引抜き開始レベル
に到達するための基本湯上がりパターンを当該鋳
造条件から設定することが可能である。 一方、実際の操業における湯上がり速度は前述
したような様々な外乱要因によつて変動すること
が多く、予め設定された前記基本湯上がりパター
ンから偏倚する事態がしばしば発生する。そこで
本発明者らは、前記基本湯上がりパターンを当該
鋳造条件より設定すると共に、前記基本湯上がり
パターンに対する実際の湯上がり速度を、湯面ａ
が引抜き開始レベルまでのおおよそ中間部に達し
た時点で把握し、その結果偏差が生じていた場合
には湯上がりパターンを修正することによつて前
述した保持時間を確保する方法を発明し、特願昭
60−193430号として先に出願した。 第２図は前記基本湯上がりパターンの一例を示
すもので、横軸に溶鋼注入開始からの経過時間
を、縦軸に湯面レベルを表す。保持時間がTcで
決定され、また引抜き開始レベルを制御範囲Ａ内
のL₂₁に設定した。前述したように注入開始時の
スライデイングノズル６の詰まりを防止するため
に極力その開度を大きく設定した状態（以下、こ
の状態を初期状態と言い、その時の開度を初期開
度と言う）の湯上がりパターンが初期状態におけ
るノズルの設定開度と前記鋳造条件からx₁のよう
に決定される。また、初期状態におけるノズル詰
まりの懸念がなくなり通常の湯面上昇速度制御状
態に移行したらノズルの開度を溶鋼詰まりを生じ
させない範囲で極力小さくし、安定した湯上がり
速度を確保する必要がある。従つて、初期開度の
状態の湯上がりパターンx₁と、前記通常状態に移
行した後の安定した湯上がり速度を確保しつつ
Tcにおいて湯面がL₂₁のレベルに達するパターン
x₂とを決定することによつて基本湯上がりパター
ンＸが設定される。第２図においてT₀が初期開
度から通常状態の開度に切り替えるまでの時間で
あり、L₀がその時の湯面レベルである。 基本湯上がりパターンＸが設定されると、この
パターンに基づく湯上がり速度となるようにスラ
イデイングノズル６の開度が制御される。第１図
において１２は演算制御装置であり、前述した諸
条件より基本湯上がりパターンＸの設定や後述す
る各種の演算を行う。１３は開度制御装置であ
り、演算制御装置１２の演算結果に基づいてスラ
イデイングノズル６の開度設定指令を発する。従
つて演算制御装置１２の開度設定指令によりスラ
イデイングノズルの駆動装置１０が駆動され、ス
ライデイングノズル６の開度が制御される。 溶鋼注入開始の検出は、スライデイングノズル
６が開となつた状態を開度検出器１４により検出
すること、図示はしないけれども開閉用ストツパ
ーを設けたものにおいてはストツパーの上昇開始
を検出すること、或いは鋳型４のダミーバーヘツ
ド５の直上レベルにレベル検出器１１を設置し、
このレベル検出器１１によつて溶鋼の到達を確認
した時点を注入開始として検出することでもよ
い。本発明者らの経験ではスライデイングノズル
６を開としても溶鋼が直ちに流下を開始しないこ
とが度々あり、かかる点よりレベル検出器１１で
鋳型内の所定レベルに実際に溶鋼が到達したこと
を検出する手段を採用することが注入開始を確実
に把握でき、その後の制御精度を高めるうえで効
果的であつた。 第２図の２点鎖線Ｚは基本湯上がりパターンＸ
より実際の湯上がり速度が偏倚した例を示すもの
で、基本湯上がりパターンＸより湯上がりの速い
例である。第２図の例において湯面レベル検出装
置７に、湯面レベルL₀と引抜き開始レベルL₂₁と
の間に予め設定された湯面レベルLy（該レベルLy
を中間確認レベルと言い、以下、単に確認レベル
と云う）に湯面が達する迄の時間はTy₁であり、
基本湯上がりパターンＸに基づく確認レベルLy
に達する迄の時間Tyより△Ｔ短くなる。このた
め予め設定された基本湯上がりパターンＸに従つ
て溶鋼注入を継続すると保持時間Tcにならない
内に引抜き開始レベルL₂₁に達する結果となる。
従つて、このような場合には実際に溶鋼の注入を
開始して確認レベルLyに達するまでの所要時間
Ty₁を検出し、このTy₁と、基本湯上がりパター
ンに基づく所要時間Tyとを比較してその偏差を
求める。偏差が生じていない場合は基本湯上がり
パターンに従つて流量制御を行えばよいが、第２
図のようにTy＞Ty₁の場合にはその後の湯上が
り速度を基本湯上がりパターンより低くし、保持
時間Tcを確保した時点で湯面が引抜き開始レベ
ルL₂₁に達するように湯上がりパターンを一点鎖
線で示すx₂₁のように修正する。この修正された
湯上がりパターンx₂₁に追従するようにスライデ
イングノズル６の開度を調整して溶鋼流量を制御
することによつて、ダミーバーの引抜きを開始す
る迄の間に前記偏差を解消することができる。 ところが、溶鋼の注入を開始した直後は前述し
たようにノズル近傍の溶鋼温度が低くなつてお
り、またタンデイツシユやノズル等の予熱不足に
よりノズル、或いはスライデイングノズルが詰ま
り気味となつていることがある。このような場
合、注入開始後或る時間が経過した時点で、例え
ばノズル等に付着していた地金等が再溶解して詰
まりが解消し、急激に流量が増大するような事態
が発生する。このような現象が発生すると湯上が
り速度も著しく増大し、前述したような湯上がり
パターンの修正のみでは、基本湯上がりパターン
Ｘに追従させることができない。前記現象は湯面
ａが確認レベルに達した後に生じることもあり、
前述したような方法では全く制御不能となり、必
要とする保持時間を確保できない事態となる。更
にスライデイングノズルの実際の開度と制御指令
開度とにずれが生じ、注入開始直後から溶鋼の流
量が設定流量より大きくなることによつても前述
と同様な現象が発生する。 本発明はこのような状態が生じた際にも効果的
に対処でき、ブレークアウトを生じさせることな
く、安定した操業を継続実施しうる鋳造初期にお
ける制御方法を提供するものである。 第３図は前述したような鋳造初期の状態で湯上
がり速度が急激に上昇した例を示すものであつ
て、第３図ａは湯面ａが確認レベルLyを通過後
に湯上がり速度が基本湯上がりパターンより急激
に上昇した例を示すものである。また、第３図ｂ
は注入開始直後の初期状態において湯上がり速度
が著しく速くなり、確認レベルLyに達した時点
で湯上がりパターンを修正したにかかわらず初期
状態の高速の影響で実際の湯上がりが速くなつた
例を示すものである。 このような場合、保持時間Tcに達する遥か前
に湯面ａは引抜き開始レベルL₂₁に到達してしま
う。つまり、湯面ａが溶鋼の注入を実際に開始し
てから引抜き開始レベルL₂₁に達するまでの所要
時間Tsは保持時間Tcよりも短くなり、この結果
凝固殻が十分生成されていない状態で引抜きを開
始することになつて、ブレークアウトの原因とな
る。また、その状態で保持時間Tcを確保しよう
とすると、溶鋼が鋳型４よりオーバーフローする
事故に繋がる恐れがある。 而して本発明においては、予め流量制御装置の
制御特性および当該操業条件よりノズル詰まりを
生じることなく最小限の流量で溶鋼の流出が行な
える流量制御装置の開度を求めておき、それを緊
急処理開度として設定することとした。この緊急
処理開度はスライデイングノズル６あるいはスト
ツパーなどの流量制御装置の構造上より決まる制
御特性や当該操業時の鋳片サイズ、鋼種、タンデ
イツシユ内の溶鋼深さ、溶鋼温度等に応じて理論
的な計算や過去の経験より設定すればよい。 実際に溶鋼の注入が開始されたら、その開始時
点よりの所要時間Tsを時々刻々検出すると共に
湯面ａのレベルを検出する。湯面ａが引抜き開始
レベルL₂₁に達したらそれまでの所要時間Tsと保
持時間Tcとを比較し、Ts＜Tcであれば直ちに流
量制御装置に緊急処理開度指令を発し、流量制御
装置の開度を絞り、湯上がり速度を遅くする。第
３図における太実線x₀がその制御状態を示すもの
で、緊急処理開度を保持時間Tcに達するまで維
持し、しかるのち引抜きを開始する。 このような操業を行うことによつて鋳型内にお
いて必要とする凝固殻の生成を行わしめることが
でき、ブレークアウトや鋳型からの溶鋼のオーバ
ーフロー等のトラブルを生じることなく安定した
操業を継続することが可能となる。 〔実施例〕 月産能力16万屯の湾曲型連続鋳造設備において
低炭アルミキルド鋼を製造する際に本発明を実施
した。 本実施例における操業条件および鋳造条件は第
１表に示す通りであり、該操業条件下における凝
固殻生成速度より決定される保持時間は40〜50秒
であつた。従つて本実施例では保持時間Tcを50
秒とし、また引抜き開始レベルL₂₁は鋳型上端よ
り150mmのレベルとした。確認レベルLyは前述の
理由を考慮して鋳型上端より300mmのレベルに設
定した。また本実施例では流量制御装置として直
径70mmのスライデイングノズルを用いた。該スラ
イデイングノズルの制御特性と当該操業条件より
緊急処理開度は10％に設定した。 第４図は本実施例の制御状況を示す線図であ
り、第４図ａが湯面の推移状況、第４図ｂがスラ
イデイングノズルの開度を示すものである。

【表】

〔発明の効果〕

本発明の実施により、通常操業では到底予測で
きない湯上がり速度の著しい変動が生じてもそれ
に応じた適切な制御が的確に行なえるようにな
る。このため、必要な保持時間を確保しつつ溶鋼
のオーバーフローを防止でき、ブレークアウト等
を生じさせることなくレベル制御へのスムーズな
移行による安定した操業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を説明するための
装置例を示すもので、周知の連続鋳造設備におけ
る鋳型近傍の構造図、第２図は基本湯上がりパタ
ーンの一例および該基本湯上がりパターンより実
際の湯上がり速度が速い方向に偏倚した例を示す
線図第３図は鋳造初期の状態で湯上がり速度が急
激に上昇した例を示す線図、第４図は本発明に基
づく実施例の鋳造初期の制御状況を示す線図であ
り、第４図ａが湯面の推移状況、第４図ｂがスラ
イデイングノズルの開度を示すものであり、第５
図は第４図の実施例に用いたダミーバーヘツドの
形状を示す正面図（第５図ａ）、及び側断面図
（第５図ｂ）である。 １……タンデイツシユ、２……溶鋼、３……浸
漬ノズル、４……鋳型、５……ダミーバーヘツ
ド、５０……ダミーバー、６……スライデイング
ノズル、７……湯面レベル検出装置、８……重量
検出装置、９……凝固殻、１０……スライデイン
グノズルの駆動装置、１１……レベル検出器、１
２……演算制御装置、１３……流量制御装置、１
４……開度検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ダミーバーヘツドが装着された鋳型に流量制
   御装置を備えた浸漬ノズルを介して溶鋼の注入を
   開始し、前記鋳型内における湯面が予め設定され
   た引抜き開始レベルに達したことを検出した時点
   で前記ダミーバーヘツドの引抜きを開始する連続
   鋳造の鋳造初期制御方法において、前記溶鋼注入
   開始よりダミーバーヘツド引抜き開始までの鋳型
   内溶鋼保持時間を予め当該操業条件下における凝
   固殻生成速度から決定すると共に、実際に溶鋼注
   入を開始してから前記湯面が前記引抜き開始レベ
   ルに到達するまでの所要時間を検出し、該所要時
   間が前記保持時間に達しない際には、前記湯面が
   前記引抜き開始レベルに達したことをトリガーと
   して流量制御装置の開度をその制御特性および操
   業条件より設定される緊急処理開度まで絞り、前
   記保持時間を確保した後引抜きを開始することを
   特徴とする連続鋳造の鋳造初期制御方法。