JPH02259528A - 鋳型内湯面レベルの検出方法 - 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〕 本発明は連続鋳造装置の鋳型内湯面レベルを、鋳型壁面
に埋設した感温素子により検出する鋳型内湯面レベル検
出方法に関する。

〔従来の技術〕

周知のように鋳型内の湯面レベルを計測する手段として
、鋳型壁面の高さ方向に所定間隔で感温素子を埋設し、
この感温素子による温度検出値を予め決められた方式に
基づいて演算処理し、前記鋳型内の湯面レベルを検出す
る方法が広く採用されている。

例えば特公昭５３−３１３７５号公報では、感温素子と
して熱電対を採用し、鋳型高さ方向に所定間隔で埋設し
た複数個の熱電対の温度パターンより、その温度の最高
値を求め、この最高温度値に予め定めた係数を掛けた値
と一致する温度値を鋳型上部より捜し求めて、その温度
が一致する位置を鋳型内湯面レベル値とする演算装置が
開示されている。また、鋳型高さ方向に所定間隔で埋設
された複数個の感温素子の温度値を、鋳型上部より計測
し、その温度値、或は温度変化量が予め定められた域値
を超えた位置を湯面レベルにする方法も広く知られてい
る。

前記感温素子としては一般的に熱電対を使用することが
多いが、サーミスター、熱流速針等の感温素子を使用す
る方法も知られている。

この様に従来の感温素子を使用した湯面レベル針では、
感温素子の温度値や温度パターンを使用してレベル演算
を行なっていた。しかし、従来の感温素子を使用した湯
面レベル計では、湯面レベルの検出遅れがあり、しかも
その検出遅れは湯面の上昇時と下降時では度合が変化し
、湯面レベルの一定制御を行なう上で悪影響を及ぼして
いた。

また、従来は前記湯面レベルの検出遅れを補うため、演
算された湯面レベル値に対して種々遅れ補正演算を行な
ったりしていたが、前述のごとく湯面レベル計の検出遅
れ時間が一定でないため、あまり良い効果が発揮できて
いなかった。

湯面レベルの検出遅れが一定しないのは、前記感温素子
の温度信号を鋳型で計測する場合に検出遅れが生じるこ
とに起因する。しかも、湯面レベルが上昇してｉｇ鋼が
鋳型壁面に接し該溶鋼よりの入熱を受けて感温素子が温
度上昇する時と、湯面レベルが下降して溶鋼よりの入熱
が無くなり冷却水による抜熱で温度が下降する時とで、
その熱量が異なるため、温度の検出遅れに差が生じる。

この異なった温度検出における検出遅れより、該温度値
を使用して演算を行なう湯面レベル計においても、湯面
の上昇時と下降時で異なった検出遅れを生じるという欠
点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来手段における感温素子を使用した鋳型内湯面レベル
検出方法では、温度検出の遅れに起因した湯面レベルの
検出遅れが生じるため、湯面レベルを安定して一定に制
御することが困難であった。

特に小サイズ鋳片の鋳造、即ち鋳型断面積が小さいとき
には、湯面レベル制御における操作端であるスライディ
ングノズル、ノズルストッパー、あるいは鋳造速度制御
器のゲインが高く、少しの操作でも湯面レベルの変化が
大きくなる。この結果湯面レベルの検出遅れによる湯面
レベル制御への影響が大きく、前記湯面レベル制御の不
良で著しく湯面レベルが乱れ、鋳片の品質欠陥を生じた
り、ブレークアウト等のトラブルを生じていた。

本発明は従来の問題点を解決するため創案されたもので
あり、前記感温素子を使用した鋳型内湯面レベル検出を
検出遅れが生じることなく行い、湯面レベル制御を安定
して良好に行なうことに寄与し、品質的に良好な鋳片を
製造する手段を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

前述した課題を解決するための本発明は、連続鋳造鋳型
の壁面高さ方向に所定間隔で感温素子を埋設し、この感
温素子による温度検出値を予め決められた方式に基づい
て演算処理して前記鋳型内の湯面レベルを検出する方法
において、前記湯面レベルの上昇過程および下降過程に
おける前記感温素子の検出ゲインを、当該設備条件、操
業条件等より予め求めて、上昇過程の温度補正係数Ｋｕ
。

下降過程の温度補正係数Ｋｄをそれぞれ設定し、連続鋳
造中に検出される前記温度検出値を前記温度補正係数Ｋ
ｕまたはＫｄで補正したのち、予め決められた方式に基
づいて演算処理することを特徴とする鋳型内湯面レベル
の検出方法に関する。

〔作用および実施例〕

次に実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は、周知の連続鋳造設備に本発明を通用した一実
施例を示すもので、鋳型近傍の部分断面図である。この
第１図において取鍋１に貯留された溶鋼３は、タンデイ
ツシュ２に注入され、さらにノズル４を介して鋳型５に
注入されて鋳片１０を製造する。４１はノズル４に設け
られたスライディングノズルであり、該スライディング
ノズル４１をシリンダー７で開閉することで鋳型５内に
注入される溶鋼３の量を調整する。また、スライディン
グノズル４１には開度計８が設置してあり、湯面レベル
制御装置１０によりスライディングノズル４１の開度を
フィードバック制御している。

鋳型５には、感温素子としての熱電対９が高さ方向に所
定間隔で複数個埋設されており、この熱電対９による温
度検出値はマイクロコンピュータ等の装置で構成される
レベル演算器１１に入力される。本実施例のレベル演算
器１１では前述したように温度パターンより、その温度
の最高値を求め、この最高温度値に予め定めた係数を掛
けた値と一致する温度値を鋳型上部より捜し求めて、そ
の温度が一致する位置を演算処理して求め、鋳型内湯面
レベル６を検出する。レベル演算器１１で検出された湯
面レベル値は湯面レベル制御装置１０に入力さ、前述し
たスライディングノズル４１の開度を調整し、鋳型内湯
面レベル６を予め決められた所定の範囲内に保つよう制
御する。

ところで本発明者は、前記熱電対式レベル計（前記感温
素子として熱電対を用いた湯面レベル針を熱電対式レベ
ル計と言い、以下この熱電対式レベル計を具体例として
本発明のレベル検出方法を説明する）における前述した
検出遅れの実体を確認するために、前記第１図の熱電対
式レベル計で検出される湯面レベル値と、実際の湯面を
電磁波等を利用して検出した湯面レベル値（以下レベル
真値と言う）とを比較調査した。この結果、熱電対式レ
ベル計の検出遅れは一定でなく、例えば第３図に示すよ
うに湯面レベルが上昇過程にある時は検出遅れは掻く小
さいが、湯面レベルが下降過程にある時には検出遅れは
著しく大きいという知見を得た。

そこでさらに研究を重ねた結果、鋳型壁面に埋設した熱
電対は、湯面レベルが上昇過程にあり熱電対の温度が上
昇する時には溶鋼の多大な熱量で直ちに熱せられ、その
温度に敏感に反応する。即ち熱電対の検出ゲインは大き
くなる。ところが湯面が下降過程にあると熱電対埋設部
周囲温度はなかなか冷めず、それに影響されて熱電対の
反応も遅くなる、つまり検出ゲインが小さくなるものと
推定された。この湯面レベルの変化に対応する熱電対の
検出ゲインの変化は、鋳型の構造（鋳型鋼板の厚み、冷
却水溝の構造）や、熱電対の形状。

取付状態等の設備条件、および鋳造速度等の操業条件に
よってもそれぞれ変化し、この設備条件、操業条件が一
定であれば前記検出ゲインも一定となることが他の実験
で確認された。

そこで本発明者は、当該設備条件、操業条件等に応じて
前述した実験を数多〈実施し、前記熱電対の検出ゲイン
を求め、この検出ゲインをもとにして湯面レベルの上昇
過程における温度補正係数Ｋｕと、下降過程における温
度補正係数Ｋｄをそれぞれを求めた。本実施例における
鋳片サイズは、幅が６００〜１３００＋ｎ、厚が２５０
　ｍｍで、鋳造速度は０．５〜１．８　ｗｍ／　ｍｉｎ
である。また設備条件としての鋳型はパイプ冷却水溝を
有する鋼板構造で、鋼板の厚みは約５０１１、また熱電
対は前記鋼板に溶接固定されている。このような条件で
の温度補正係数ＫｕおよびＫｄを以下のようにして求め
た。

即ち熱電対式レベル針のレベル値と、前述した電磁波等
を利用したレベル計で検出されるレベル真値を比較し、
両者の値が一致するよう補正係数を種々変化させて最適
な補正係数、つまり前記温度補正係数ＫｕおよびＫｄを
求めた。この結果、温度上昇時の温度補正係数Ｋｕは１
．１、温度下降時の温度補正係数Ｋｄは１．５であった
。

而してこのようにして検出ゲインをもとに温度補正係数
ＫｕおよびＫｄを予め設定しておき、連続鋳造中に時々
刻々検出される温度検出値を温度補正係数ＫｕおよびＫ
ｄで補正することにより、湯面レベルの変動に対応した
正確な温度を検出することが可能となる。この結果この
温度検出値をもとに求められる温度パターンは実際の湯
面レベルと的確に対応したものとなり、正確な湯面レベ
ルの検出が可能となる。

この温度補正係数の設定法としては、前記方法の他に鋳
型鋼板の表面に熱を与えて熱電対の応答を計測する方法
、鋼板の形状及び入熱、抜熱条件を与えて伝熱解析、シ
ミュレーションを行い求める方法等を利用することも可
能である。

尚、前記温度補正係数Ｋｕ、Ｋｄは、前述したように設
備条件や操業条件が変化すると変化するが、通常操業に
おいては使用する鋳型の機械条件や操業条件はあまり極
端は変化しないため、通常操業時の条件で前記補正係数
Ｋｕ、Ｋｄを一度求めておけば良い。

第２図は、本発明による温度検出値の補正方法の一例を
示した概念図で、破線は温度の検出値を示し、実線は温
度上昇時と温度下降時で異なった補正、つまり前述した
温度補正係数Ｋｕ、Ｋｄで補正を行なった結果を示した
図である。

補正の方法は、例えば、レベル演算器１１により一定周
期、例えば１　ｓｅｃ周期で熱電対からの温度検出値を
読み込み、（イ）、前回読み込み値と今回読み込み値を
比較して温度が上昇過程か下降過程かを判断する。（ロ
）８次に前回読み込み値と今回読み込み値の差温度ΔＴ
を計算する。（ハ）、温度が上昇過程か下降過程かに対
応させて温度上昇時の補正係数Ｋｕ、又は温度下降時の
補正係数Ｋｄで補正した差温度ΔＴｄ　（ΔＴｄ＝　Ｋ
ｕＸΔＴ１ΔＴｄ−Ｋｄ×ΔＴ）を演算する。（ニ）、
更に、補正した差温度ΔＴｄを前回読み込み値に加え合
わせて今回の補正後温度値とする。

この温度値の補正を高さ方向に埋設した複数の熱電対か
らの温度検出値全てについて行ない、該複数熱電対の温
度パターンにより湯面レベル演算を行う。

第４図は、本発明に基づき補正した温度で演算した湯面
レベル値の一例であり、前述した第３図の補正を行なわ
ない場合に比べてレベル真値との差異なが殆ど無くなり
、画期的に改善されることが確認できた。

第５図は、従来法と本発明によるレベル値を比較調査し
た結果の一例を示すもので、湯面レベルを意識的に正弦
波状に変化させたときのレベル値である。この第５図に
おいて破線は前述した方法で検出したレベル真値であり
、本発明の温度補正を行なったものでは実線で示すよう
に前記レベル真値に極めて近似したレベル値であった。

これに対し従来法の温度補正を行なわないものでは２点
鎖線で示すように前記レベル真値と大きくずれたレベル
値となり、誤差の大きいことが判った。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明の実施により、鋳型内湯面レ
ベルを検出の遅れを生じることなく正確に検出すること
が可能となり、また、該湯面レベル信号を使用した湯面
レベルの自動制御を良好に実施することができ、鋳片の
品質向上に著しく貢献することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は周知の連続鋳造設備に本発明を通用した一実施
例を示すもので、鋳型近傍の部分断面図である。第２図
は本発明による温度検出値の補正方法の一例を示した概
念図、第３図は従来の補正を行なわない場合の湯面レベ
ル値の一例を示す図表、第４図は本発明に基づき補正し
た温度で演算した満面レベル値の一例を示す図表、第５
図は従来法と本発明によるレベル値を比較調査した結果
の一例を示す図表である。 １：取鍋、２：タンデイシュ、３：溶鋼、４：ノズル、
４１ニスライデイングノズル、５：鋳型、６：鋳型内湯
面レベル、７：シリンダー、８：開度計、９：熱電対、
ｌＯニレベル制御装置、１１ニレベル演算器、１２：鋳
片。 出　願　人　　新日本製鐵株式会社 代理人弁理士　　青　柳　　　　稔 手続補正書 （自発） １、事件の表示 平成１年特許願第８２５９０号 ２、発明の名称 鋳型内湯面レベルの検出方法 ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所　東京都千代田区大手町二丁目６番３号名称　（６
６５）新日本製鐵株式会社 代表者　　ｍ’ｓ　　　　　　裕 ４、代　　理　　人　　　〒１０１　　　酋０３　（８
６３）　０２２０住　所　　東京都千代田区岩本町３丁
目４番５号第−東ビル８、補正の内容 （１）明細書第８頁１３〜１４行、第９頁７行、８行、
頁９行、１０行の「鋼板」を「銅板」に補フΦ ４１Ｏ頁１６行の「極端は」を「極端には」に補正する
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、連続鋳造鋳型の壁面高さ方向に所定間隔で感温素子
   を埋設し、この感温素子による温度検出値を予め決めら
   れた方式に基づいて演算処理して前記鋳型内の湯面レベ
   ルを検出する方法において、前記湯面レベルの上昇過程
   および下降過程における前記感温素子の検出ゲインを、
   当該設備条件、操業条件等より予め求めて、上昇過程の
   温度補正係数Ｋｕ、下降過程の温度補正係数Ｋｄをそれ
   ぞれ設定し、連続鋳造中に検出される前記温度検出値を
   前記温度補正係数ＫｕまたはＫｄで補正したのち、予め
   決められた方式に基づいて演算処理することを特徴とす
   る鋳型内湯面レベルの検出方法。