JPH0255652A - 鋳片のクレータエンド位置の制御方法 - 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、連続鋳造される鋳片のクレータエンド位置の
制御方法に関する。

連続鋳造設備では鋳片の未凝固部末端（クレータエンド
、ＣＥ）の位置の制御が品質管理、鋳片温度確保（省エ
ネルギ）などの点で重要である。

〔従来の技術］ 第６図にＣＥ位置制御例を示す。１０は連続鋳造される
鋳片、１０ａはその凝固部、１０ｂは未凝固部、ＣＥは
その端即ちクレータエンドである。

１２はモールド、１４はロール群である。１６がシェル
（凝固部）厚み測定装置で、鋳片１０のＣＥのや＼手前
で超音波を送受信し、シェル厚みを測定する。１８はＣ
Ｂ位置推定装置で、シェル厚み測定結果からクレータエ
ンドＣＥの位置を推定する。ＣＥ位置及び形状の推定方
法は例えば特開昭５７−１３９４５７に開示されている
。２２はＣＥ位置変化指示・演算装置で、Ｃ，Ｅが所定
位置にあるように鋳片引出し速度及び又は冷却度を制御
するその制御信号を演算し、ピンチロールモータ２４お
よび又は２次冷却ノズル２６へ出力する。２０は表示／
作業指示用のデイスプレィである。

凝固厚み測定装置の例を第７図に示す。企図を通してそ
うであるが、他の図と同じ部分には同じ符号が付しであ
る。３０は高電圧パルサで、送゛信器３２に高電圧パル
スを与えて鋳片表面に電磁超音波を発生させる。３４は
受信器で、鋳片を透過した超音波を電磁的に受信し、受
信出力を増幅器３６を介して演算器３８に与え、該演算
器は超音波の送信、受信タイミングから超音波が鋳片を
透過するに要した時間を測定する。４２は鋳片厚み計（
高さセンサ）、４４は鋳片厚み（全厚）を出力する増幅
器である。また４６は走査型放射表面温度計、４８は該
温度計の出力を用いて鋳片中の超音波の速度を求める音
速演算器である。４０は凝固厚演算器で、次式により凝
固厚Ｓを演算する。

こ−でては演算器３８が求めた超音波の鋳片透過時間、
Ｄは増幅器４４が出力した鋳片厚み、Ｖｇは溶銑中（未
凝固部）の超音波の速度、Ｖｓはシェル中（凝固部）の
超音波の速度である。Ｖｓ。

ｖｌは演算器４８が出力する。

凝固厚Ｓは鋳片幅方向で均一ではなく、そこで凝固厚測
定は鋳片幅方向で複数箇所、例えば中央とその両側の計
３箇所、または中央とその両側の各２箇所、計５箇所で
行なう。各測定点でＣＥ位置を推定し、ＣＥ位置の鋳片
幅方向分布を求め、これにより、ＧＥ位置を所望位置に
する制御を行なう。

前記の特開昭５７−１３９４５７では次のようにしてＣ
Ｅ位置と形状を求めその制御を行なう。即ち、凝固厚の
成長方程式は Δτ で表わされ（但し、Ｘは凝固厚、τは経過時間、Ｋは鋳
片の物性に関するパラメータ、Ａは鋼片厚、Ｂは鋳片幅
）、これは ｄＸ／ｄτ＝Ｋ”／２Ｘ　　　　　　　　　・・・・・
・（３）またはｄＸ／ｄτ＝Ｃ／　（Ｄ−Ｘ）　　　　
・・・・・・（４）で近似でき（但しＤは１／２鋳片厚
、Ｃはパラメータ）、これらの（１ン〜（３）弐を解く
と、Ｘ＝Ｆ　（τ、Ｘ０．τ。）　　　　　　　・・・
・・・（５）が得られるから（Ｘｏ、τ。は初期値）、
Ｘ＝Ｄになるτ＝τｉを求め、該７．時のＺ工（モー、
ルドから当該鋳片部分までの長さ）を求めれば、ＣＥ位
置が求まる。また各測定点でこの処理を行なえば鋳片幅
方向のＣＥ分布状況が求まる。

また幅方向各位置での凝固厚をＸ８、冷却の強さをＷ、
とすると、鋳片幅方向各部の凝固厚の成長方程式は、（
２）式を書き換えて、 Ｌ（ｋ　＋　１）＝　ｆ　（Ｌ（ｋ、＋　ｖｉ（ｋ）ｌ
　Ｌｆｋｌ、　Ｔ）・・・・・・（６） とすることができ、評価規範を Ｊ＝ＪＸ＋Ｊｖ　＋Ｊｖ→最小　　　　　・・・・・・
（７）として（Ｊ、は位置偏差、ＪＶは先端形状偏差、
Ｊｖは操作量変化量に対応する量）、上記（６）式の挙
動のもとに（７）式を最小とするＶ、　、Ｗ、を求めて
これを制御に用いると、ＣＥ位置とＣＥ形状の制御を行
なうことができる、とする。

〔発明が解決しようとする課題〕

計算により、ＣＥ位置および形状が求まり、鋳造速度及
び又は冷却強さの調整量を決めることができるが、実際
とはずれを生じるのは避は難い。

本発明は実測データに基づいて鋳造速度の制御を行ない
、高精度のＣＥ位置制御を行なうことを目的とするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕 第１図に示すように、本発明ではクレータエンド（ＣＥ
）位置制御を次の如く行なう。

■電磁超音波計ＨＭｔｌＳＴより、電磁超音波が鋳片１
０を透過するに要した時間τを出力する。

■メニスカス（モールド）よりＥＭＵＳＴまで鋳片が移
動するに要した時間（経過時間）ｔｉを用いて、式Ｓ　
＝Ｋｃａｌ、／ｒνにより、鋳片の凝固速度！（ｃａｌ
を算出する。

■上記の算出した凝固速度Ｋｃａ　ｌを用いて、ＥＭＵ
ＳＴ位置で鋳片の凝固厚を目標値に等しくするための経
過時間ｔａｉｍを式Ｓａｔｍ＝ＫｃａｌＦπＥより算出
する。

■ＥＭＵＳＴより距離Ｘ１だけ上流の点Ｑの位置におけ
る鋳片１０の、メニスカスよりの経過時間をｔＥＩとし
て、弐ＶＺＩ　＝　Ｘ　＋／　（ｔａｔｍ　　ｔ　！ｌ
　）より鋳造速度（鋳片移動速度）ｖ２．を求める。

■この求めた鋳造速度ＶＺＩに、現在の鋳造速度を変更
する。

■この鋳造速度Ｖ２１は、鋳造長がｘ１増加するまで、
即ち上記■でＶＺＩを計算した鋳片部分がＢＭＵＳＴに
到達す゛るまで、保持する。

■到達後は再び■■■■■を実行して新ＶＺＩを求め、
鋳造速度を新ＶＺＩに変更し、これは鋳片の新Ｖ２１計
算部分がＥＭＵＳＴに到達するまで保持する。

以下同様に■〜■を繰返す。

〔作用〕

上記ステップ■■は第７図のそれと同様であり、ＢＭＵ
ＳＴは第７図の３０．３２，３４．３６に相当し、τ算
出は演算器３８が行なう。

ステップ■では凝固速度にｃａｌの算出を行なうが、こ
れは前記先行例では計算により求めているものである。

計算によっても求まるが、実際値とのずれが出るのは避
は難い。本発明では、測定した凝固厚Ｓと、メニスカス
（モールド１２）かう凝固厚計測点ＥＭＵＳＴ　（同じ
符号を使用する）までの経過時間１１（これは鋳片のト
ラッキングにより計測できる）から、Ｓ　＝ＫｃａｌＪ
この既知の式でＫｃａ　１を求めるので、実際値とのず
れを可及的に抑えることができる。

ステップ■では、いわば実測した凝固速度Ｋｃａ　１を
用いて、計測点で目標シェル厚を得るに必要な経過時間
を、ステップ■で用いたのと同じ式で算出する。

所要経過時間Ｌ□が求まれば鋳造速度■２の制御を行な
うが、勿論、全凝固厚測定をした鋳片部位を所要経過時
間ｔｅｌにすることは不可能であるから、それより上流
の部位につきこの制御を行なう。

ステップ■〜■がそれであり、Ｅ？ＩＵＳＴより距離ｘ
ｌ、たけ上流の点Ｑにあった（該計測時点で）鋳片部位
を制御対象にし、該部位が計測点ＥＭ［ＩＳＴに到達す
る時点では目標ｔａｉｍが達せられるように、直ちに、
鋳造速度を所望速度ＶＺＩにする。以後これを繰り返す
（■）。

距離Ｘ１ｌｌは、弐Ｖ　ｚＨ＝　Ｘ　１１％／　（ｔａ
ｉｍ　　ｔ　Ｅ＋　）’より明らかなように、これを小
さくすると分母が小さくなってＶＺＩが大になり、他の
制約がらＶＺＩをそのような高速に達することができな
くなる。また、Ｘｌを大にすればＶＺＩは大にならない
が、制御外となる部分が大になるから、Ｘｌは適切に定
めるのがよい。

ＣＥ位置の鋳片幅方向形状は冷却パターンの制御により
行なう。計測点は鋳片幅方向複数箇所で行ない、最先端
のＣＥが目標位置にくるようにする。

〔実施例〕

第２図は、凝固厚Ｓが許容範囲なら鋳造速度制御はせず
、許容範囲を越えて始めて制御するようにした例を示す
。

即ち目標Ｃ２位置が設定され■、目標シェル厚Ｓａｉｍ
が決定され■、シェル厚Ｓを測定し■、そのΔＴ時間の
移動平均をとって■、現在の実際のシェル厚Ｓが得られ
たら、該ＳとＳａ　ｉｎとの差ΔＳを計算する■。そし
て差ΔＳが許容■ｓｃ以上が否かをチエツクし■、Ｎｏ
なら鋳造速度制御には入らず、■■■・・国のステップ
を繰り返す。ΔＳ≧Ｓｃなら制御に入るが、前回速度変
更でリセットされた鋳片長カウンタの計数値ΔＸをチエ
ツクして■、それがシェル厚補正長χ、（第１図のｘ　
＋ｍ）以下であれば制御開始せず、ΔＸ≧Ｘｃで制御を
開始する■。

Ｋｃａ　ｌ算出■、ｔａｉｍ算出［相］、ΔＴ算出０、
Ｖｃａｉｍ算出＠、鋳造速度変更■は第１図と同じであ
る。

なおＴｆＸｃは第１図のｊＥｌｓＸｃは同ｘ１、Ｖｃａ
ｉｍは同Ｖ　Ｚ　＋に対応する。鋳造速度を変更すると
、鋳片長カウンタをリセットする［相］。

第３図はＧＥ制御の様子を説明する図である。

ＣＥａｉｍは目標Ｃ２位置である。（ａ）はシェル厚偏
差ΔＳありの状態で、ＣＥがＣＥａ　ｉ　ｍの手前にあ
り、シェル厚ＳはΔＳだけ３＞Ｓａｉｍである。（ｂ）
は、そこで鋳造速度を変更してＣＥが下流へ伸びて行く
状態を示す。鋳造長はＸ６未満で、まだΔＳがある。（
Ｃ）は鋳造長がＸｃになり、５＝ＳａｉＩ１１従ってΔ
Ｓ＝０になり、ＣＥはＣＥａｉｍになった状態を示す。

第４図および第５図に本発明の効果を示す、第４図（ａ
）に示すようにＣＥＥ置制御をしない場合は、例えばＣ
Ｅ位置の変動周期は約２０分、変動幅は２ｍである。鋳
造速度は１．２ｍ／ｍｉｎであるので、鋳片長にして約
２４ｍ毎にＣＥ位置が動いている。

ｘｃ＝１２ｍとすると、鋳造速度の変更代は０．２ｍ／
分であり、１０分毎にこの程度の補正を行なうと、結果
は同図（ｂ）になり、ＣＥ位置の変動幅は０．３〜０．
４ｍになって、これは許容範囲である。

ＣＥ位位置変動色変動周期により、許容できる鋳造速度
の変更代を予め定めておき、Ｘｃ（＝Ｘ＋ａ＋）を演算
装置などで自動的に決定するようにしてもよい。

第５図はＣＥＥ置管理の品質効果を示す図で、セミマク
ロ偏析粒径が、ＣＥ制御をすると、０．２５以下が８０
％、０．５以下が２０％、０．５以上は０％となるのに
対し、ＣＥ制御をしないと０．２５以下が３０％、０．
５以下が６０％、０．５以上が１０％となる。

内部割れについてはＣＥ制御をすると０％、ＣＥ制御を
しないと１０％であった。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、実測値に基づ（凝
固速度決定、鋳造速度制御をするので、実際とのずれが
少ない、確実なＣ２位置制御をすることができ、連続鋳
造される鋳片の品質管理、工程管理等に甚だ有効である
。制御は比較的簡単であり、計算機負荷をそれ程増大さ
せない効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＣＥＥ置制御方法の説明図、第２図は
本発明の詳細な説明図、 第３図はＣＥ位置制？１１態様の説明図、第４図はＣＥ
位置についての本発明の詳細な説明図、 第５図は鋳片品質についての本発明の詳細な説明図、 第６図は従来例の説明図、 第７図は第６図の要部詳細を示す説明図である。 第１図で１０は鋳片、１２はメニスカス、１゜ａは凝固
部、１２ｂは未凝固部、ＥＭＵＳＴは電磁超音波計であ
る。 出　願　人　新日本製鐵株式会社 代理人弁理士　　青　　柳　　　　　　稔第１図 〈α２５ ＜０．５ ｊＩＺ図 時間 Ｏ５く ≦０．２５　　　≦０．５ セミマクロ偏析粒径（ｍａｎ） 第５図 ０５く Ｎ３図 手続補正書（自発） 昭和６３年１０月２Ｃ日 一丁 １Ｇ、′Ｉ 特許庁長官　　吉　１）文　毅　殿　　−１、事件の表
示 昭和６３年特許願第２０７８８８号 ２、発明の名称 鋳片のクレータエンド位置の制御方法 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　　齋　　藤　　　　　裕 ４、代　　理　　人　　　〒１０１　　　　ｆｌ　０３
（８６３）０２２０住　所　　東京都千代田区岩本町３
丁目４番５号第−東ビル６、補正により増加する請求項
の数　　　な　し　　　　　　　　−一７、補正の対象
　　　明細書の特許請求の範囲の欄、発明の詳細な説明
の欄、図面の簡単な説明の欄および図面別紙 （１）明細書の特許請求の範囲を次の様に補正する。 「１．連続鋳造される鋳片（１０）のクレータエンド（
ＣＥ）位置の制御方法において、電磁超音波図ム土１計
を用いて該鋳片の凝固厚（Ｓ）を計測し、 計測した凝固厚（Ｓ）と、メニスカスより電磁超音波計
までの経過時間（ｔ、）を用いて鋳片の凝固速度（Ｋｃ
ａｌ）を算出し、 算出した凝固速度（Ｋｃａｌ）を用いて、目標シェル厚
（Ｓａｉｍ）にするための所要経過時間（ｔａｉｍ）を
算出し、 電磁超音波計より所定長（Ｘ、、）上流の位置（Ｑ）の
ｉｔ片部位のメニスカスよりの経過時間（ｔＥ＋）を用
いて、該鋳片部位が電磁超音波計に到達した時点で前記
所要経過時間（ｔａｉｍ）が達成されるように鋳造速度
（Ｖｚ）を制御することを特徴とする鋳片のクレータエ
ンド位置の制御方法。」 （２）同第４頁２行の「溶銑」を「溶鋼」に補正する。 （３）同第４頁３行の「速度」を「平均速度」に補正す
る。 （４）同第６頁１２行の「電磁超音波計ＥＭＵＳＴ　ｊ
を「電磁超音波シェル厚計」に補正する。 （５）同第６頁１４行の「式Ｓ＝（τ−一）」を■見 １２行、１５行、１９行、第８頁６行、２０行、第９頁
２行のｒ　ＥＭＵＳＴ　Ｊを「電磁超音波シェル厚計」
に補正する。 （７）同第９頁１５行の「最先端〜位置」を「計測点全
ての位置でのＣＥが目標範囲」に補正する。 （８）同第１０頁７行の「ΔＳ」を「１ΔＳ１」に補正
する。 （９）同第１３頁７行〜８行の「、ＥＭＵＳＴ〜である
。」を「である。」に補正する。 ＧＯ）図面第１図、２図、３図を別紙のとおり補正する
。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続鋳造される鋳片（１０）のクレータエンド（Ｃ
   Ｅ）位置の制御方法において、 電磁超音波計（ＥＭＵＳＴ）を用いて該鋳片の凝固厚（
   Ｓ）を計測し、 計測した凝固厚（Ｓ）と、メニスカスより電磁超音波計
   までの経過時間（ｔ＿Ｅ）を用いて鋳片の凝固速度（Ｋ
   ｃａｌ）を算出し、 算出した凝固速度（Ｋｃａｌ）を用いて、目標シェル厚
   （Ｓａｉｍ）にするための所要経過時間（ｔａｉｍ）を
   算出し、 電磁超音波計より所定長（ｘ＿ｉ＿ｍ）上流の位置（Ｑ
   ）の鋳片部位のメニスカスよりの経過時間（ｔ＿Ｅ＿１
   ）を用いて、該鋳片部位が電磁超音波計に到達した時点
   で前記所要経過時間（ｔａｉｍ）が達成されるように鋳
   造速度（Ｖｚ）を制御することを特徴とする鋳片のクレ
   ータエンド位置の制御方法。