JPH02142659A - 連続鋳造スタートアップ時の湯面制御装置 - 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、連続鋳造プロセスのスタートアップ時におい
て湯面レベルの上昇速度を適切に制御するための連続鋳
造スタートアップ時の湯面制御装置に関する。

〔従来の技術〕

鉄鋼、アルミ合金等の連続鋳造においては、溶融金属よ
りなる湯を上下が開放されたモールドの上方から注入し
、モールド側面から冷却してその表面から一部を固化せ
しめ、下方からロールではさんで引き出しながら冷却す
ることによって連続的に鋳造が行われる。

モールド内の湯面レベルは製品の品質を大きく左右する
重要な要因であるから、精密に制御する必要がある。そ
のため、以下に述べるセンサによって検知した湯面レベ
ルに応じてＰＩＤ制御によりモールド内への湯の注入量
が制御される。

モールド内の湯面レベルの検知手段としてはいくつかの
形式のものが実用化されている。その１つは渦流式湯面
レベルセンサである。これは湯面上方に送信コイルと受
信コイルを設け、送信コイルに高周波の電流を流すこと
により湯の表面に渦電流を生ぜしめ、これにより受信コ
イル側に発生する電流の強弱がセンサと湯面との距離に
対応することを利用して湯面レベルを検知するものであ
る。また、感温素子例えば熱電対を使用した湯面レベル
センサ（例えば特開昭６２−５４５６２号公報参照）で
は、モールド側面の銅板内に深さ方向に多数の熱電対を
埋め込み、それぞれの熱電対の示す温度から湯面レベル
を算出するものである。その他に、ｒ線を使って湯面レ
ベルを検知する方式のものもある。

以上は湯面レベルを連続的に検知することのできるセン
サであるが、本質的に不連続なレベル検知を行うものと
しては、特開昭６２−１７９６１２号公報に記載の電極
式の湯面センサがある。

また、モールド内へ注入する湯の量を増減する手段とし
ては、モールドの上方に湯を一時貯蔵あるいは供給する
ためのタンデイツシュあるいは樋を設置し、その底に湯
をモールドへ供給するための穴を設け、その穴をふさぐ
ことのできる棒状のストッパーを上下させて注入量を増
減するもの、あるいはモールドへ湯を供給する供給路を
スライディングノズル（ＳＮ）プレートで絞って調節す
る方式のもの等がある。

ところで、この連続鋳造プロセスの運転を開始する際に
は、モールドの底をダミーパーのヘッドによりふさいで
渦を注入し、所定のレベルに達したら底から徐々にダミ
ーパーを引き抜いていって、連続運転へと移行すること
が行われる。この場合において、ダミーパー引き抜き開
始時には湯面が所定のレベルに達しているだけでなく、
注入開始後の経過時間が所定の範囲内であって凝固状態
が適切である必要がある。この条件が満たされないと、
凝固殻の形成が不充分で凝固殻が破断しいわゆるブレー
クアウトが発生するか、逆にダミーバーヘッドが焼き付
いて切り離しが困難となる不具合を生じる。このような
不具合を防止すべく、所定の時間で所定のレベルを達成
するための注入量の制御方法は例えば特開昭５６−６８
５７０号公報、特開昭５８−８４６５２号公報、特開昭
６２−５４５６２号公報、及び特開昭６２−１８３９５
２号公報に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

運転開始時の湯面の上昇速度の制御が精密であればある
程、運転開始時の製品の歩留まりが向上し、またその後
の連続運転への移行もスムーズに行うことができて生産
性が向上する。そのためには運転開始初期の比較的湯面
レベルの低い時期から湯面レベルを検知しそれを制御に
フィードバックすることが最良と言える。

以上の観点から前述の文献を検討してみると、特開昭５
８．−８４６５２号公報記載の方式は連続操業時の湯面
レベルに達するまでは満面レベルからのフィードバック
制御を行っておらず、したがってそのための満面レベル
検知手段に関する記載もない。

特開昭５６−６８５７０号公報及び特開昭６２−１８３
９５２号公報にもそのように湯面レベルの低い時期から
の検知が可能なレベル検知手段に関する明瞭な記載はみ
られない。特開昭６２−５４５６２号公報には鋳造方向
に対して適宜な間隔で埋設された感温素子で構成して広
い範囲の湯面レベルを連続的に検知する湯面レベル検知
手段が記載され、それによる湯面上昇速度の連続的な制
御について記載されている。

しかし、品質向上のため電磁撹拌方式を採用したプロセ
スでは、モールドの熱伝導率が低く、感温素子による湯
面レベル計では遅れが大きすぎて使用できないという問
題がある。また、電極式の湯面センサについて記載され
た前述の特開昭６２−１７９６１２号公報にはスタート
アップ時の湯面制御方法について具体的なことは何ら記
載されていない。

したがって本発明の目的は、熱伝導率の低いモールドを
備えた連続鋳造プロセスに対しても、スタートアップ時
の湯上り制御を良好に行うことの可能な湯面制御装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の連続鋳造スタートアップ時の湯面制御
装置の原理図である。図において、本発明の装置は連続
鋳造用モールド５０内に設けられ、それぞれ相異なる所
定の湯面レベルに到達したことを検知する複数の湯面レ
ベル検知手段１２と、該モールド５０内への湯の注入経
路の開度を増減し注入量を増減する注入量増減手段１４
と、鋳造スタートアップ時に、各湯面レベル検知手段１
２が湯面レベルを検知する毎に、その時点における該注
入量増減手段１４の開度と１つ前の検知もしくは最初の
検知である時は湯の注入開始からの所用時間との関係か
ら、開度と注入量との関係を算出する注入特性算出手段
２０と、該注入特性算出手段２０の算出に続いて、それ
までに得られた開度と注入量との関係と、それまでの所
用時間とから最適湯上り速度を達成する開度を算出し、
該注入量増減手段１４に設定する開度修正手段２２とを
具備することを特徴とするものである。

〔作　用〕

湯面レベル検知手段１２が湯面レベルの到達を検知する
毎に注入特性算出手段２０が開度と注入量の関係を見出
し、同時にそれまでに得られた開度と注入量の関係すな
わち注入特性をもとにして開度修正手段２２が最適湯上
り速度を達成すべく開度を修正することによって、良好
なスタートアップ時の湯上り制御が達成される。

〔実施例〕

第２図は本発明に係る制御演算装置を鉄鋼の連続鋳造プ
ロセスに適用した例を表す図である。

本図において、溶鋼を満たした取鍋３０２がタンデイツ
シュ３０５の上方に置かれ、取鍋３０２内の溶鋼はその
底部のスライディングノズル３０３を経てタンデイツシ
ュ３０５内に注がれる。タンデイッシ、、　３０５内の
溶鋼の量は重量計３０４でタンデイフシ５３０５全体の
重量を測定することにより測定され、ＰＩＤ演算を行う
タンデイツシュ重量制御装置３０１を介してスライディ
ングノズル３０３の開度にフィードバックすることによ
り一定値に保たれる。タンデイツシュ３０５内の溶鋼は
タンデイツシュ３０５底部の穴をふさぐストッパ１４３
がシリンダ１４２で駆動されて上方に動けばモールド５
０１内に注入される。モールド５０１は底部も開放され
ており、その中の溶鋼は冷却水が供給されるモールド５
０１の側壁で冷却されて外側から凝固し、さらに冷却さ
れながらピンチローラ４０２で連続的に引き出される。

鋳造スタート時にはモールド５０１内は空であるからダ
ミーパー（図示せず）でモールド５０１の底をふさぎ、
モールド５０１内の湯面レベルが所定値に達したらダミ
ーパーが徐々に下から引き抜かれ、連続運転へ移行する
。モールド上部には１対のコイルよりなる渦流式湯面セ
ンサ１０２が設けられその信号は渦流レベル計演算装置
１０１で湯面レベル１に変換されて制御演算装置２０１
へ送られる。

さらにＬＯｌ、　ＬＯ２，ＬＯ３（ＬＯＩ＜ＬＯ２＜Ｌ
Ｏ３）の位置にセットされた３本の電極を具備する電極
式湯面センサ１２１が設けられており、その信号も制御
演算装置２０１へ人力される。ピンチロール駆動装置４
０１は制御演算装置２０１からの制御信号に応じてピン
チロール４０２を駆動する。ストッパ駆動装置１４１は
制御演算装置２０１からのストッパ開度信号に応じてシ
リンダ１４２を動かしてストッパ１４３を駆動する。制
御演算装置２０１は次の様な制御演算を行い各装置へ制
御信号を送る。

第３図は第２図の制御演算装置２０１鋳造スタ一ト時に
おける動きを表す図である。図中箱（１）欄はタンデイ
フシ５３０５内のレベルを、第（２）欄はストッパ１４
３の開度を、第（３）欄はモールド５０１内の溶鋼のレ
ベルを第（４）欄はピンチロール４０２の制御状態を表
している。また第（３）槽中右側のＸは渦流式湯面セン
サ１０２の測定範囲を表している。

第２図及び第３図を参照して以下に鋳造スタート時の制
御を説明する。鋳造スタート直前には前述のようにモー
ルド５０１の底部はダミーパーのヘッドでふさがれてい
る。溶鋼で満たされた取９３０２がクンデイフシ５３０
５上部の所定の位置に設定され、タンデイツシュ重量制
御装置３０１に所定の制御目標値が設定されるとスライ
ディングノズル３０３が開き、タンデイフシ５３０５内
に溶鋼が注入され、第３図第（１）欄に示す様にそのレ
ベルが上昇していく。タンディッシ５３０５のレベルが
タンデイツシュ重量制御装置３０１内に設定された値Ｗ
旧に達すると制御開始信号が出力され、制御演算装置２
０１は一連のシーケンスを開始する。まずストッパ１４
３に対して開動作の指令を出力し、ストッパ１４３が開
き始める。（第（２）欄）モールド５０１内に溶鋼が注
入され始めたのをオペレータが確認して押しボタンを押
すことにより、注入開始時刻ｔ０が記憶される（第（３
）欄）。時刻ｔ０秒から１１秒後にストッパ開動作停止
の指令が出され、ストッパ１４３は一定開度５ＴＯＩと
なる。

最も深い位置（Ｌｏｔ）に設置された電極が湯面の到達
を検知したら、この時の時刻をｔ２秒として１．−１．
秒間のストッパの平均開度５Ｔａｌとその間の湯上り速
度ｆ１との関係を求める。スト、。

パの平均開度ＳＴａ　１を求めるには、始めの１６秒間
におけるストッパ１４３の実効的な開度は０から５ＴＯ
Ｉまで時間に対して直線的に増加し、その後−定となる
ものとして（第（２）欄参照）、より計算される。また
、平均湯上り速度ｆ、はダミーパーレベルをＤＢＬとし
て ｆ、　＝（ＬＯＩ−ＤＢＬ）／（ｔ、　−ｔｏ）で計算
される。したがって、開度と注入量との関係として、原
点を通る傾きｆ　＋　／５Ｔａｌの直線が得られる（第
４Ａ図）。次に目標湯上り速度（Ｔ２秒後にＬ０３）を
達成するための開度５ＴＯ２は、次式で計算される第１
の修正湯上り速度ｆｏ１を表す直線と前記の直線との交
点における開度の値となる（第４Ａ図）。

ｆ、＝（ＬＯ３−ＬＯＩ）／（Ｔ２−ｔ、−ｔ、））Ｓ
ｒＯ２が算出されたら、この開度までストッパ１４３が
開かれるように指令を出力する（第３図第（２）欄）。

ＬＯ２の深さの位置に設置された電極が湯面の到達を検
知したら、この時の時刻をｔ２秒として、前述と同様に
して１．−１．秒間のストッパの平均開度５Ｔａ２とそ
の間の湯上り速度ｆ２とを算出し、第４Ａ図にこのデー
タを追加して第４Ｂ図に示すように開度と注入量の関係
を更新する。

この場合において、第４Ｂ図に示すように、原点及び算
出された２点を結ぶ折れ線としても良く、また３点を通
る滑らかな曲線としても良い。前と同様にして ｒ　ｏｚ＝（ｔ、０３−ｔ、０２）／Ｔ２−ｔ２−ｔｏ
））より第２の修正湯上り速度ｆ０２を算出し、ｆ０２
を表す直線と前記折れ線または曲線との交点から５ＴＯ
３を算出しく第４Ｂ図参照）、出力する（第３図第（２
）欄参照）。

ＬＯ３の深さの位置に設置された電極が湯面の到達を検
知したら、ピンチロールをスタートシ（第３図第（４）
欄）、この時刻をｔ３秒として前述と同様にして１．−
１．秒間のストッパの平均開度ｓ’ｒａａとその間の湯
上り速度ｆ、を算出し、第４Ｂ図にこのデータを追加し
て開度と注入量の関係を更新する。次に、鋳造速度から
求めた修正湯上り速度ｆ。３を表す直線との交点から５
ＴＯ４を算出し、出力する（第３図第（２）欄参照）。

その後、渦流式湯面センサ１０２がモールド上端から１
３０ｍｍの位置を検知したら渦流式湯面レベルセンサ１
０２からの値によりフィードバック制御を開始し、１０
０ｍｍで定値制御に移行する（第（３）欄）。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、熱電対式の湯面
レベルセンサが使用できない熱伝導率の悪い連続鋳造用
モールドにおいても、スタートアップ時の湯上り制御を
良好に行うことのできる湯面制御装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の実施例を表す図、 第３図は本発明の装置による制御を説明するタイミング
チャート、 第４Ａ図及び第４Ｂ図は注入特性の一例を表す図。 図において、 １２．１２１・・・湯面レベル検知手段、１０２・・・
渦流式湯面レベルセンサ、１４３・・・ストッパ、５０
，５０１・・・モールド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、連続鋳造用モールド（５０）内に設けられ、それぞ
   れ相異なる所定の湯面レベルに到達したことを検知する
   複数の湯面レベル検知手段（１２）と、該モールド（５
   ０）内への湯の注入経路の開度を増減し注入量を増減す
   る注入量増減手段（１４）と、鋳造スタートアップ時に
   、各湯面レベル検知手段（１２）が湯面レベルを検知す
   る毎に、その時点における該注入量増減手段（１４）の
   開度と１つ前の検知もしくは最初の検知である時は湯の
   注入開始からの所用時間との関係から、開度と注入量と
   の関係を算出する注入特性算出手段（２０）と、該注入
   特性算出手段（２０）の算出に続いて、それまでに得ら
   れた開度と注入量との関係と、それまでの所用時間とか
   ら最適湯上り速度を達成する開度を算出し、該注入量増
   減手段（１４）に設定する開度修正手段（２２）とを具
   備することを特徴とする連続鋳造スタートアップ時の湯
   面制御装置。