JPH0335474Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は連続鋳造用鋳型内溶湯レベル制御装置
に関するものである。

（従来の技術） 連続鋳造においては、通常鋳型上方にタンデイ
ツシユと呼ぶ中間鍋を持ち、タンデイツシユ下部
に設けられた注湯口から一定流量で溶湯を鋳型内
に注湯し、鋳型内で凝固を開始した溶湯は一定速
度で鋳型下方へ引き抜かれる。この時、タンデイ
ツシユ下部注湯口と鋳型内溶湯の間は、溶湯の空
気酸化防止のため鋳型内溶湯に浸漬した耐火物製
のパイプ（浸漬ノズル）で大気からしや断される
事が多い。

鋳片の品質向上、鋳造操業異常防止のため、鋳
型内溶湯面レベルは常に一定レベルを保つように
制御される必要がある。このため、湯面レベルを
制御量、注湯口開度を操作量とするフイードバツ
ク制御系が種々考案され、実用に供している。

例えば、連続鋳造湯面レベル検知法として、鋳
型側壁に流体噴出細孔を設け、流体を細孔から噴
出させた時の背圧を測定する方法が知られている
（特公昭54−42845号公報）。また、鋳型上部は高
圧ガスを放出するパイプを設置し、湯面が上昇し
てパイプに接近した時背圧変化でそれを検知する
方法も知られている（特公昭49−29609号公報）。

（考案が解決しようとする問題点） これらの従来技術は、いずれも鋳型内に注入を
完了した湯面のレベルを検知することを目的とし
て、流速のほとんど失われた溶湯面付近に強制的
に流体を噴出させ、流体背圧を測定しようとする
ものである。このように現在までの技術の主眼は
湯面レベル検知技術の向上及び流量調整機構の精
度向上、開度と流量の非線形性補償等に向けら
れ、制御系そのものは単純なフイードバツク系が
使用されるのみであつた。

更に、タンデイツシユから鋳型までの溶湯の流
れにおいては、浸漬ノズル内壁への非金属介在物
の堆積とその突然の脱落、あるいは浸漬ノズル内
の気泡充填度の変動など、外乱要因が多く、それ
がために単純なフイードバツク制御のみでは十分
に湯面制御を行うことは困難であつた。そして、
いかにすぐれた方法で湯面レベルを検知し、その
信号でフイードバツク制御を行つても、外乱その
ものを検知し、制御系に組み込まない限り精密な
レベル制御は行えないという問題があつた。

（問題点を解決するための手段） 本考案はこのような従来技術の問題点を有利に
解決するためになされたものであり、タンデイツ
シユから鋳型内溶湯まで浸漬ノズルを介して溶湯
を導くと共にノズル開度を自動制御する鋳型内溶
湯レベル制御装置において、該浸漬ノズル内の圧
力を測定する圧力計とこの圧力計による圧力測定
値に基づいてノズル開度を制御する制御装置とを
設けたことを特徴とする連続鋳造用鋳型内溶湯レ
ベル制御装置である。

（作用、実施例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本考案の作
用を説明する。

第１図は本考案の実施例を示す説明図である。

本考案は、第１図に示すように、タンデイツシ
ユ２から鋳型１内溶湯まで浸漬ノズル３を介して
大気から遮断した状態で溶湯を導くと共に、スト
ツパー５の開度を自動制御する連続鋳造用鋳型内
溶湯レベル制御装置において、浸漬ノズル３内の
圧力を測定する圧力計８を設けると共に、この圧
力計８により得られる圧力測定値に基づいてスト
ツパー５の開度を制御する制御装置１１を設けた
ことを特徴とするものである。

ノズル開度は第１図に示すようなストツパー５
によつて調整するもののほか、第２図に示したよ
うなスライデイングノズル６によつて調整するも
のであつてもよい。

本考案により鋳型内溶湯レベルを制御する原理
を以下に説明する。

タンデイツシユ２から鋳型１までの溶湯の運動
は次式に示すとおりである。

ｐ／γ＋υ²／２ｇ＋Z₁＋ｈ＝Ｈ（定数） …(1) ここでｐは圧力（ｋｇ／m²），υは流速（ｍ／
sec），Z₁は基準水平面からの高さ（ｍ），γは流
体の単位体積の重さ（ｋｇ／m²）、ｇ＝9.8m／
sec²，ｈは損失水頭（ｍ），Ｈは定数である。

第１図において、浸漬ノズル３内の流速をυ、
浸漬ノズル３内気泡総体積をＶ、浸漬ノズル３の
内径をｒ、ストツパー５での損失水頭を h₁＝ζ₁υ²／２ｇ …(2) 浸漬ノズル３内非金属介在物１０の堆積による損
失水頭を h₂＝ζ₂υ²／２ｇ …(3) その他の管内摩擦及び湯出口４での損失水頭を h₃＝ζ₃υ²／２ｇ …(4) とおく。

浸漬ノズル３内の気泡の存在によりストツパー
５から鋳型１内湯面A₂までの位置水頭Z₂はZ₂′に
変化し、 Z₂′＝Z₂−Z₃ …(5) Z₃＝Ｖ／πr² …(6) となる。

ζ₁はストツパー５の開度Ｘにより決定し （ζ₁＝ｆ（ｘ）），ζ₂は非金属介在物１０の付着
状況によつて変動し、ζ₃は一定である。タンデイ
ツシユ内湯面A₁から鋳型内湯面A₂までのベルヌ
イ式を立てると、 Z₁＋Z₂′＝Z₁＋Z₂−Z₃＝h₁＋h₂＋h₃＝（ζ₁＋ζ₂＋
ζ₃）υ²／２ｇ …(7) ここで、Z₃とζ₂が時々刻々変化する中でυを一
定に保つために ζ₁＝２ｇ／υ²（Z₁＋Z₂−Z₃）−ζ₂−ζ₃，ζ₁＝ｆ
（ｘ） …(8) に従つてストツパー５の開度Ｘをコントロールす
る必要があり、従来技術においてはZ₃，ζ₂共に未
知であるため、鋳型内湯面A₂のレベル測定値か
らフイードバツク制御にてストツパー５の開度コ
ントロールを行つて来た。

今、湯流出開閉部直下の圧力計８の圧力ｐとす
ると、タンデイツシユ内湯面A₁からタンデイツ
シユ内の湯流出開閉部７までのベルヌイの式は、 Z₁＝ｐ／γ＋υ²／２ｇ＋h₁＝ｐ／γ＋υ² ／２ｇ＋
ζ₁υ²／２ｇ …(9) となる。ここでｐが測定できれば残りの変数は既
知であり、 ζ₁＝２ｇ／υ²（Z₁−ｐ／γ−υ²／２ｇ） …(10) により所要のストツパー５の開度を精度良く推定
する事ができる。

この情報をもとにストツパー５の開度調整を行
えば、Z₃あるいはζ₂の突然の変化に際して、湯面
の変動を察知してはじめてストツパー５の開度調
整を行う従来法に比較し、著しい湯面レベル制御
性の向上をはかる事ができる。

注湯量調整用開閉装置が第２図のようにスライ
デイングノズル６であり、かつスライデイングノ
ズル６上方に気泡注入源が存在する場合には、圧
力計９でスライデイングノズル６直上の圧力p₁を
圧力計８でスライデイングノズル６直下の圧力p₂
を測定し、 p₁／γ＝p₂／γ＋ζ₁υ²／２ｇ …（11） に従つてスライデイングノズル開閉制御を行う必
要がある。

管路断面積が急激に変化するスライデイングノ
ズル６の直下は溶湯流が縮流となり静圧も安定し
ない。よつて圧力計８の静圧測定孔は注湯量調整
装置の直下は避け、通常浸漬ノズル内半径の４〜
10倍の距離を離して設けるのが適切である。

制御装置１１は、圧力計８から時々刻々入力さ
れる圧力検出値から１０式に基づいて ストツパ
ー５の開度を決定する係数ζ₁を求め、この係数に
基づき図示しないストツパー５の開閉駆動装置を
駆動してストツパー５の開度を制御する。第２図
のようにスライデイングノズル６による流量制御
の場合には、圧力計８及び９の測定値を１１式に
基づいて演算してスライデイングノズル６の開閉
制御を行う。

（考案の効果） 本考案によれば、浸漬ノズル内圧力をノズル開
度制御に用いるので、鋳型内溶湯レベル制御の精
度を向上させることが可能である。

なお、本考案における浸漬ノズル内の圧力計と
しては、専用の圧力測定孔を設けてもよいし、浸
漬ノズルへのArガス吹込配管の吹込圧力の変動
から推定する圧力計でもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す説明図、第２図
は本考案の他の実施例を示す説明図である。 １……鋳型、２……タンデイツシユ、３……浸
漬ノズル、４……湯出口、５……ストツパー、６
……スライデイングノズル、７……タンデイツシ
ユ内の湯流出開閉部、８，９……圧力計、１０…
…非金属介在物、１１……制御装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. タンデイツシユから鋳型内溶湯まで浸漬ノズル
   を介して溶湯を導くと共にノズル開度を自動制御
   する鋳型内溶湯レベル制御装置において、該浸漬
   ノズル内の圧力を測定する圧力計と、この圧力計
   による圧力測定値に基づいてノズル開度を制御す
   る制御装置とを設けたことを特徴とする連続鋳造
   用鋳型内溶湯レベル制御装置。