JPH04167950A - 双ロール式連続鋳造機の制御方法および装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は双ロール法による連続鋳造機の自動運転を行な
う場合の制御方法および装置に係り、特に極めて良好な
板厚精度の製品ストリップか定常的に得られるようにし
た双ロール式連続鋳造機の制御方法および装置に関する
ものである。

（従来の技術） 近年、鉄鋼、および非鉄の薄板の新しい製造方法として
、各種のストリップキャスティングが注目され、多方面
に渡った実用化研究と開発が進められている。しかし、
実用化については、開発が進むとともにいくつかの問題
点か明確になってきており、これらの問題点を解決して
いくことにより、初めて生産設備として確立され、有用
性が実証されると言える。

もちろん、これらの問題点は、ストリップキャスティン
グそのものの硼値を減じる訳ではないが、いずれにせよ
、生産設備としての高効率（設備効率などの軽便さにお
いて）がストリップキャスティングの大きな利点とされ
ている以上、どのような問題点も避けて通れないことは
間違いないと考えられる。

ところで、数關厚のストリップを製造する方法としては
、一般に双ロール法が代表的なものとされている。この
双ロール法は、一対の回転するロール（多くの場合、何
らかの内部水冷手段を備える）の間隙に金属溶湯を注ぎ
、ロールと溶湯の接触域において、溶湯を凝固させるこ
とにより、所望のストリップを得る方法である。

この場合、ロール入側の溶湯の湯面高さと溶湯温度、ロ
ール周速（回転数）、およびロールギャップなどが主た
る操作端であり、良好な品質のストリップを安定して得
るための各操作因子の制御については、これまでにいく
つかの方法か提案されてきている。

すなわち、例えば、湯面高さを検出し、この湯面高さに
略比例してロールの回転数を増減する方法（“特開昭６
３−４９３７４号″　「双ロール回転数制御方法」）、
あるいは板厚をオンラインで検出し、この板厚と目標板
厚との偏差に基づいて、ロール回転数を増減させるとと
もに、機械的手段を用いて湯面高さを目標高さとなるよ
うに制御する方法（“特開平１−１５４８０号″　「双
ロール式連続鋳造機の板厚制御方法」）などがある。

しかしながら、この種の従来技術における板厚制御は、
いずれもが湯面高さとロール回転数を操作端として、板
厚検出値のフィードバックを行なうか、あるいは開度を
操作端として用いる場合でさえも、双ロール法によるス
トリップキャスティングにおいて、不可避的に発生する
ロール反力（圧延荷重：もちろんロール周速を十分に速
くすれば、ロール反力は発生しないか、はとんど零とな
るが、その場合は得られるストリップの材質上の問題が
あるため、常にある程度のロール反力を与えてストリッ
プキャスティングする場合が一般である）の効果を考慮
していないために、板厚制御の手段としては不完全てあ
り、したがって制御精度も悪いという問題があった。

すなわち、双ロール法によるストリップキャスティング
においては、各ロールと溶湯が接触し、溶湯のロールと
の接触部に、いわゆる凝固シェルが生成して、シェルの
厚みを増しながら各凝固シェルがロールバイト内のある
位置において圧着することにより、双ロール出側にスト
リップを形成せしめるものであるが、双方の凝固シェル
の圧着する点（キス点とも呼ばれる）のストリップの長
手方向位置は、入側溶湯温度、ロール回転数、初期ロー
ルギャップなどのさまざまなパラメータによって、複雑
に変動する。そして、この圧着点の位置により、ロール
に生じるロール反力は大きく変化する。つまり、圧着点
より下流側においては、２つの凝固シェルは圧着されて
既に１枚のストリップとなっており、通常の圧延に類似
した応力状態となっているため、圧着点の長手方向位置
の変動は、圧延の大要の変動と同じような現象として、
ロール反力の変動の起因となる訳である。

一方、双ロール式のストリップキャスティング装置のロ
ールは、通常、内部水冷されるため、−体形のロールよ
りも剛性が低いため、ロール反力によってロールギャッ
プが大きく変動する。したがって、ロール反力を定量的
に検出しながら、ロールギャップを適切に制御しないと
、連続的に生成される製品ストリップの板厚精度が、ロ
ール反力によるギャップの変化の影響を直接的に受ける
ため、非常に悪くなる。

また、このロール反力は、圧着点よりも下流におけるス
トリップの温度分布状態、ロールとストリップ間の摩擦
状態などによっても影響されるため、実際の自動運転に
おいては、圧着点の位置をできるだけ安定させるととも
に、発生するロール反力を一定に保つことか、良好な板
厚精度のストリップを得るために重要である。

しかしながら、従来の技術では、ロールギャップは溶湯
注湯前に、ある所定のロール押し付は力を与えた後に、
ロールを回転させて注湯を開始するが、注湯開始後は、
ロール入側に形成される湯だまりの湯面高さと回転数を
、例えば出側板厚の測定値に応じて変更することは行な
われていたが、注湯後に発生するロール反力については
、まったく補償されないことから、ロール反力が変動す
ると出側の板厚が変動し、板厚精度が悪化するという重
大な問題点かあった。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように、従来の双ロール式連続鋳造機の制御方法
においては、板厚精度の高い製品ストリップを、定常的
に得ることができないという問題があった。

本発明の目的は、ロール反力の板厚におよほす効果をロ
ール反力の検出値に基づいて適切に考慮し、さらにロー
ル入側の湯だまりの湯面高さと出側ストリップの板厚の
検出値に基づいてロール回転数とロールギャップを制御
することにより、極めて良好な板厚精度の製品ストリッ
プを定常的に得ることが可能な双ロール式連続鋳造機の
制御方法、および装置を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明では、双ロール式連
続鋳造機を制御する装置を、双ロールに設置され、荷重
（ロール反力）を検出する荷重検出手段と、荷重検出手
段による荷重実測値と荷重基準値との偏差に基づいて、
荷重実測値が荷重基準値に一致するためのギャップ変更
量を出力する定荷重制御手段と、定荷重制御手段からの
ギャップ変更量とギャップ基準値とを加算して得られる
ギャップ基準変更値に基づいて、双ロールのギャップを
所定の値に制御するギヤツブ制御手段と、双ロールの出
側に設置され、出側板厚を検出する板厚検出手段と、板
厚検出手段からの出力と板厚目標値との偏差に基づいて
、ロール周速（回転数）の変更量を出力する板厚偏差／
速度制御手段と、ロール入側の４面高さを検出する湯面
高さ検出手段による湯面高さ実測値と湯面高さ目標値と
の偏差に基づいて、ロール周速の変更量を出力する湯面
高さ／′速度制御手段と、ロール周速基準値に各ロール
周速の変更量を加算して得られるロール周速基準変更値
に基づいて、双ロールの回転数を所定の値に制御する速
度調整手段とを備えて構成している。

（作用） 従って、本発明においては、双ロールに設置された荷重
（ロール反力）検出手段による荷重実測値と荷重基準値
との偏差に基づいて、定荷重制御手段によりギャップ変
更量が出力され、所定のギャップ基準変更値で運転され
ることにより、荷重実測値が荷重基準値に一致し、した
がってロ−ル／ミルの弾性変形量が常に一定となり、出
厚が安定することになる。

また、双ロールの出側に設置された板厚検出手段からの
出力と板厚目標値との偏差に基づいて、板厚偏差／速度
制御手段によりロール周速（回転数）の変更量が求めら
れる。さらに、ロール入側の湯面高さ検出手段により湯
面高さ実測値が検出され、この湯面高さ実測値と湯面高
さ目標値との偏差に基づいて、湯面高さ／速度制御手段
によりロール周速の変更量が求められる。そして、ロー
ル周速基準値に、上記各ロール周速の変更量が加算され
てロール周速基準変更値が求められ、双ロールの回転数
が所定の値に制御される。

これにより、荷重実測値がほぼ一定に保持された場合の
、出厚の変化に及ぼす荷重以外の因子の効果を、おのお
の独立した検出／制御手段にて考慮することとなり、荷
重の板厚のおよほす効果を考慮して、極めて良好な板厚
精度の製品ストリップを得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して詳細に
説明する。

第１図は、本発明による双ロール式連続鋳造機の制御方
法を実現するための制御装置の構成例を示すブーロック
図である。第１図において、双ロール１，２に設置され
たロードセル等からなる荷重（ロール反力）検出器３に
よる直接の荷重実測値ｐＡＣＴと、図示しない上位計算
機からの荷重基準値ｐ　ＲＥＰとの偏差ΔＰの出力に基
づき、定荷重制御装置４により荷重実測値ｐＡＣＴが荷
重基準値ｐ　ＲＥＰに一致するためのギャップ変更量Δ
Ｓを出力し、さらにこのギャップ変更量ΔＳと上位計算
機からのギャップ基準値３１ＥＦとを加算して、ギャッ
プ基準変更値Ｓ、Ｎ、　ＲＨＰを求め、このギャップ基
準変更値Ｓ、Ｎ、　ＲＥＰを双ロール１，２に設置され
たギャップ制御装置５へ出力するようにしている。

一方、双ロール１．２の出側に設置された板厚検出器６
からの出力ｈＡｃＴと、上位計算機からの板厚目標値ｈ
ＡＩＭとの偏差Δｈに基づき、板厚偏差／速度制御装置
７によりロール周速（回転数）の変更１ｌ（ｈ）ΔＶｈ
を求めるようにしている。

また、ロール入側の湯面高さ検出器８により湯面高さ実
測値Ｆ　ＡＣＴを検出し、この湯面高さ実測値Ｆ　ＡＣ
Ｔと上位計算機からの湯面高さ目標値１［−ＡＩＭとの
偏差ΔＦに基づき、湯面高さ／速度制御装置９によりロ
ール周速の変更量（Ｆ）ΔＶＦを求めるようにしている
。

さらに、上位計算機からのロール周速基準値ＶＲＥＰに
、上記ロール周速（回転数）の変更量ΔＶ、とロール周
速の変更量ΔｖＦとを加算して、ロール周速基準変更値
ｙ　ｔＮＩ　ＲＲＰを求め、このロール周速基準変更値
Ｖい　ＲＥＦを双ロール１．２の主機モータ１０の速度
レギュレータ１１に出力して、双ロール］、２の回転数
を制御するようにしている。

次に、以上のように構成した本実施例による双ロール式
連続鋳造機の制御装置の作用について説明する。

第１図において、双ロール１，２に設置された荷重検出
器３による荷重実測値ｐ　ＡＣＴと、上位計算機からの
荷重基準値ｐ　ＲＥＰとの偏差ΔＰに基づいて、定荷重
制御装置４ではＰＩ制御などにより、ギャップ変更量Δ
Ｓが求められる。これにより、圧着点がほぼ同一の位置
にある安定操業状態（板圧延において、大要変動のない
状態に該当する。）においては、連続して注湯している
ときに生じるロール反力ｐ　ＡＣＴが荷重基準値ｐ　Ｒ
ＥＰに一致し、一定に保たれる。従って、ロール反力に
基づくロールギャップの変動はなく、注湯中のギャップ
は一定値に収束し、保持されることになる。

一方、双ロール１，２の出側に設置された板厚検出器４
からの出力ｈＡＣＴと、上位計算機からの板厚目標値ｈ
ＡＩＭとの偏差Δｈに基づいて、板厚偏差／速度制御装
置７では、ロール周速（回転数）の変更量（ｈ）Δ■、
が求められる。

これにより、ロール反力によるギャップの変動なども含
めて、出厚ｈ＾０Ｔの変動要因のうち、変形抵抗（ロー
ル周速による冷却速度の差に基づく板の変形抵抗の変化
により、ロール反力が変動してギャップが変動するため
、出厚ｈＡＣＴが変動する効果）分を補償することがで
きる。

また、ロール入側の湯面高さ検出器８により、湯面高さ
実測値ｐ　ＡＣＴが検出され、この湯面高さ実測値ｐＡ
ＣＴと上位計算機からの湯面高さ目標値ＦＡＩＭとの偏
差ΔＦに基づいて、湯面高さ／速度制御装置９では、ロ
ール周速の変更量（Ｆ）ΔＶｐが求められる。

これにより、出厚ｈＡＣＴの変動要因のうち、溶湯温度
／圧力（注湯量の変動とロール周速の変動により、溶湯
と凝固シェル部の温度と溶湯の静圧が変動し、ロール入
側の条件が変動するため、出厚が変動する効果）分を、
確実に補償することができる。

さらに、このようにして求められたロール周速（回転数
）の変更量ΔＶ、と、ロール周速の変更量ΔＶＦとが、
上位計算機からのロール周速基準変更値ＶＲＥＦに加算
されて、ロール周速基準変更値ｙ、Ｎ、ＲＥＰが求めら
れ、このロール周速基準変更値ｙ、Ｎ、ＲＥＰが双ロー
ル１．２の主機モータ１０の速度レギユレータ１１に出
力され、双ロール１，２の回転数が制御される。

これにより、荷重の板厚におよぼす効果を考慮して、極
めて良好な板厚精度の製品ストリップを得ることができ
る。

第２図は、ロール周速が変化した場合の板厚に及はす影
響を示す模式図である。第２図において、初期設定ギャ
ップに対し、ロール周速ＶＡＣＴが低速になるに伴って
、板厚実績値ｈＡｃＴは増加していることがわかる。

また、第３図は、ロール周速が変化した場合のロール反
力に及はす影響を示す模式図である。第３図においても
、第２図と同様に、ロール周速ｙＡＣＴが低速になるに
従って、ロール反力ｐＡｃＴは増加していることがわか
る。

なお、双方の図中に、板厚が初期設定ギャップよりも厚
くなる点をＡ点として示しているか、これはロール反力
が０てなくなる点に相当しており、したがって板厚か初
期設定ギャップよりも厚くなる原因は、ロール反力によ
るロールギャップの増大であると言える。Ａ点の状態に
おいては、２つの凝固シェルの圧着点が、はぼロールバ
イト出側の近傍に位置する状態であると考えられる。

このように、ロール周速の変化によって板厚が直接的に
変化するのは、ロールバイト内での圧着点の位置の変化
が、ロール反力に大きく影響しているためである。従っ
て、従来の制御方法のようにロールバイトに流入する溶
湯流量とロール周速のバランスによって、製品ストリッ
プの板厚を制御することだけでは、十分な板厚精度を得
ることは不可能である。

この点、本実施例では、ロール周速（による冷却効果）
と溶湯の温度／静圧によるロールバイト入側の要因の結
果を、おのおのロール周速と溶湯の湯面高さを操作端と
して制御し、さらにロール反力の効果を定荷重制御して
一定のロール反力が保持されるように制御することによ
り、極めて良好な板厚精度の製品ストリップを初めて得
ることかできる。

上述したように、本実施例では、双ロール式連続鋳造機
を制御する装置を、双ロール１．２に設置され、荷重（
ロール反力）を検出する荷重検出手段である荷重検出器
３と、荷重検出器３による荷重実測値ｐ　ＡＣＴと荷重
基準値ｐ　ＲＥＦとの偏差ΔＰに基づいて、荷重実測値
ｐ　ＡＣＴが荷重基準値ｐ　ＲＥＦに一致するためのギ
ャップ変更量ΔＳを出力する定荷重制御装置４と、定荷
重制御装置４からのギャップ変更量ΔＳとギヤノブ基準
値ＳＲ１！Ｐとを加算して得られるギャップ基準変更値
Ｓい　ＲＥＰに基づいて、双ロール１．２のギャップを
所定の値に制御するギャップ制御装置５と、双ロール１
，２の出側に設置され、出側板厚ｈＡＣＴを検出する板
厚検出手段である板厚検出器６と、板厚検出器６からの
出力ｈＡＣＴと板厚目標値ｈＡＩＭとの偏差Δｈに基づ
いて、ロール周速（回転数）の変更量ΔＶ、を出力する
板厚偏差／速度制御装置７と、ロール入側の湯面高さを
検出する湯面高さ検出手段である湯面高さ検出器８によ
る湯面高さ実測値１：”　ＡＣＴと湯面高さ目標値Ｆ　
ＡＩＭとの偏差ΔＦに基づいて、ロール周速の変更量Δ
■２を出力する湯面高さ／速度制御装置９と、ロール周
速基準値ｙＲＥＰに各ロール周速の変更量ΔＶ７．ΔＶ
、を加算して得られるロール周速基準変更値■い　ＲＥ
Ｐに基づいて、双ロール１゜２の主機モータ１０の回転
数を所定の値に制御する速度調整手段である速度レギュ
レータ１１とを備えて構成したものである。

従って、ロール反力の板厚におよぼす効果がロール反力
の検出値に基づいて適切に考慮され、さらにロール入側
の湯だまりの湯面高さと出側ストリップの板厚の検出値
に基づいてロール回転数とロールギャップが制御される
ため、極めて良好な板厚精度の製品ストリップを定常的
に得ることが可能となる。

尚、上記実施例においては、湯面高さの一定制御を、ロ
ール周速の基準値に加算する形態の方式について説明し
たが、何らこれに限られるものではない。

第４図は、本発明による双ロール式連続鋳造機の制御方
法を実現するための制御装置の他の構成例を示すブロッ
ク図であり、第１図と同一部分には同一符号を付して示
している。

第４図において、双ロール１，２に設置された荷重（ロ
ール反力）検出器３による荷重実測値ｐ　ＡＣＴと、図
示しない上位計算機からの荷重基準値ｐＲＲＰとの偏差
ΔＰに基づき、定荷重制御装置４により荷重実測値ｐ　
ＡＣＴが荷重基準値ｐ　ＲＥＰに一致するためのギャッ
プ変更量ΔＳを出力し、さらにこのギャップ変更量ΔＳ
と、上位計算機からのギャップ基準値５　ＲＥＰとを加
算して、ギャップ基準変更値Ｓ　＋Ｎｌ　””を求め、
このギャップ基準変更値５　、Ｎ、　ＲＥＦを双ロール
１．２に設置されたギャップ制御装置５へ出力するよう
にしている。

一方、双ロール１，２の出側に設置された板厚検出器６
からの出力ｈＡＣＴと、上位計算機からの板厚目標値ｈ
ＡＩＭとの偏差Δｈに基づき、板厚偏差／速度制御装置
７により、ロール周速（回転数）の変更量（ｈ）ΔＶｈ
を求めるようにしている。

また、上位計算機からのロール周速基準値ｙＲＥＰに、
上記ロール周速（回転数）の変更量ΔＶ、を加算して、
ロール周速基準変更値ｙ、Ｎ、ＲＥＰを求め、このロー
ル周速基準変更値Ｖい　ＲＥＦを双ロール１，２の主機
モータ１０の速度レギュレータ１１に出力して、双ロー
ル１．２の回転数を制御するようにしている。

さらに、ロール入側の湯面高さ検出器８により湯面高さ
実測値ｐ　ＡＣＴを検出し、この湯面高さ実測値ＦＡＣ
Ｔと、上位計算機からの湯面高さ目標値ＦＡＩＭとの偏
差ΔＦに基づき、湯面高さ／圧力制御装置９ａにより、
湯面高さを一定にすべく、ロール入側湯溜り部に付設さ
れた圧力ポンプ９ｂに給湯室内圧力の変更値ｐＬ１１８
ｗを出力し、湯面高さの制御を行なうようにしている。

従って、本実施例のように、板厚偏差Δｈに基づくロー
ル周速の制御と、湯面高さの偏差ΔＦに基づく湯面高さ
の制御を、独立した系で行なうようにしても、上記第１
図の実施例の場合と同様に、荷重の板厚に及ぼす効果を
考慮して、極めて良好な板厚精度の製品ストリップを得
ることが可能となる。

一方、上記実施例では、荷重（ロール反力）検出器３と
して、ロードセルを用いて荷重を直接に検出する場合に
ついて説明したが、これに限らず荷重検出器３として、
例えば歪みゲージを用いて荷重を間接に検出するように
してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ロール反力の板厚
におよぼす効果をロール反力の検出値に基づいて適切に
考慮し、さらにロール入側の湯だまりの湯面高さと出側
ストリップの板厚の検出値に基づいてロール回転数とロ
ールギヤツブを制御するようにしたので、極めて良好な
板厚精度の製品ストリップを定常的に得ることが可能な
双ロール式連続鋳造機の制御方法および装置が提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による双ロール式連続鋳造機の制御方法
を実現するための制御装置の一実施例を示すブロック図
、 第２図は同実施例におけるロール周速度の出側板厚に及
はす影響を示す模式図、 第３図は同実施例におけるロール周速のロール反力に及
ぼす影響を示す模式図、 第４図は本発明による双ロール式連続鋳造機の制御方法
を実現するための制御装置の他の実施例を示すブロック
図である。 １．２・・・双ロール、３・・・荷重検出器、４・・・
定荷重制御装置、５・・・ギャップ制御装置、６・・・
板厚検出器、７・・・板厚偏差／速度制御装置、８・・
・湯面高さ検出器、９・・・湯面高さ／速度制御装置、
９ａ・・・湯面高さ／圧力制御装置、９ｂ・・・圧力ポ
ンプ、１０・・・主機モータ、１１・・・速度レギュレ
ータ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第２図 第３図 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）双ロール式連続鋳造機を制御する方法において、 双ロールに設置された荷重検出手段による荷重実測値と
   荷重基準値との偏差に基づいて、前記荷重実測値が荷重
   基準値に一致するためのギャップ変更量を演算し、 次に、前記ギャップ変更量とギャップ基準値とを加算し
   てギャップ基準変更値を求め、このギャップ基準変更値
   に基づいて前記双ロールのギャップを所定の値に制御し
   、 一方、前記双ロールの出側に設置された板厚検出手段か
   らの出力と板厚目標値との偏差に基づいて、ロール周速
   （回転数）の変更量を求め、また前記ロール入側の湯面
   高さ検出手段による湯面高さ実測値と湯面高さ目標値と
   の偏差に基づいて、ロール周速の変更量を求め、 次に、ロール周速基準値に前記各ロール周速の変更量を
   加算してロール周速基準変更値を求め、このロール周速
   基準変更値に基づいて、前記双ロールの回転数を所定の
   値に制御するようにしたことを特徴とする双ロール式連
   続鋳造機の制御方法。
2. （２）双ロール式連続鋳造機を制御する装置において、 双ロールに設置され、荷重（ロール反力）を検出する荷
   重検出手段と、 前記荷重検出手段による荷重実測値と荷重基準値との偏
   差に基づいて、前記荷重実測値が荷重基準値に一致する
   ためのギャップ変更量を出力する定荷重制御手段と、 前記定荷重制御手段からのギャップ変更量とギャップ基
   準値とを加算して得られるギャップ基準変更値に基づい
   て、前記双ロールのギャップを所定の値に制御するギャ
   ップ制御手段と、 前記双ロールの出側に設置され、出側板厚を検出する板
   厚検出手段と、 前記板厚検出手段からの出力と板厚目標値との偏差に基
   づいて、ロール周速（回転数）の変更量を出力する板厚
   偏差／速度制御手段と、 前記ロール入側の湯面高さを検出する湯面高さ検出手段
   による湯面高さ実測値と湯面高さ目標値との偏差に基づ
   いて、ロール周速の変更量を出力する湯面高さ／速度制
   御手段と、ロール周速基準値に前記各ロール周速の変更
   量を加算して得られるロール周速基準変更値に基づいて
   、前記双ロールの回転数を所定の値に制御する速度調整
   手段と、 を備えて成ることを特徴とする双ロール式連続鋳造機の
   制御装置。