JPH04274855A - 連続鋳造鋳型の湯面レべル測定方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造機の操業に際し
、鋳型の内部の湯面レベルを、該鋳型の加振の影響を排
除して測定する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造機の操業は、上下に開口を有す
る筒型の鋳型に溶鋼を注入し、該鋳型の水冷内壁と接触
させて冷却，凝固せしめ、外側を凝固シェルにて被覆さ
れた鋳片を得て、これを鋳型の下方に連続的に引き抜き
つつ更に冷却し、内側にまで凝固が進行した段階にて所
定の長さに切断して、圧延工程等の後工程での素材とな
る製品鋳片を得る手順にて行われる。

【０００３】このような連続鋳造機の操業に際しては、
鋳型からの溶鋼の溢出、ブレークアウト等、操業の停止
を強いる種々の不都合の発生を未然に防止すると共に、
鋳型内部での冷却，凝固状態を安定化させて、製品鋳片
の品質向上を図るべく、鋳型内部の湯面レベルを適正な
レベルに維持する湯面レベル制御が行われている。

【０００４】また一方、鋳型の内壁に溶鋼の一部が焼付
き、この焼き付き部において健全な凝固シェルの成長が
阻害されることがあり、この場合、製品鋳片に種々の表
面欠陥が生じる上、鋳型からの引き抜き後に凝固シェル
が破断してブレークアウトを招来する難点がある。そこ
で従来から、焼付きの発生を未然に防止すべく、鋳型と
鋳片との間にパウダ，レプシードオイル等の潤滑剤を供
給すると共に、既に発生した焼付き部の脱落を促進すべ
く、油圧シリンダ等を用いてなる加振源に連結機構を介
して連結された振動台上に鋳型を固定し、該鋳型を上下
に連続的に加振（オッシレーション）することが行われ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて前述の湯面レベル
制御は、連続鋳造機の操業中に鋳型内の湯面レベルをオ
ンラインにて測定し、この検出レベルを予め設定された
目標レベルと比較して、両者の偏差を解消すべく前記鋳
型への注湯量を調節する手順にて実施されるため、制御
精度及び応答性の向上を図るためには、湯面レベルを高
精度にて測定することが重要である。

【０００６】湯面レベルの測定には、鋳型内部の溶鋼表
面に臨ませて配した誘導コイルへの通電により溶鋼表面
に渦電流を生ぜしめ、これに伴って生じる磁場の変化を
、前記誘導コイル又はこれと同軸的に配したプローブコ
イルの端子電圧の変化として検出する渦流レベル計が多
く用いられている。このレベル計は、一般的に鋳型の上
面に固定して用いられるが、この場合、前述の如く行わ
れる鋳型の加振に伴って前記レベル計もまた振動するた
め、図２に示す如く、湯面レベルの変動にレベル計の振
動成分が重畳された検出信号が得られ、測定誤差を招来
する難点があり、従来からこの振動成分を排除する試み
がなされている。

【０００７】第１の方法は、レベル計の検出信号中に含
まれる振動成分が湯面レベルの変動成分に比して高周波
数域にあることに着目し、レベル計の出力を低域通過フ
ィルタに通して振動成分を除去しようとする方法であり
、実施が容易なことから広く採用されている。ところが
、鋳型の加振周波数は鋳込速度に応じて設定されるため
、鋳込速度が低い連続鋳造機においては、加振に伴って
生じる前記振動成分と湯面レベルの変動成分との弁別が
難しくなる虞があり、また低域通過フィルタの通過に伴
う位相遅れが大きく、湯面レベル測定の応答性を低下さ
せる難点があった。

【０００８】第２の方法は、加振中の鋳型上ではなく、
該鋳型近傍の振動の少ない位置に前記レベル計を固定す
る方法である。この方法においては、レベル計の検出信
号を直接的に用いるため応答性が低下する虞はなく、ま
たレベル計の検出信号に重畳される振動成分が軽減され
るため測定精度の向上が図れるが、この振動成分は定量
化し得ない成分であり、これがそのまま測定誤差となる
結果、実際に得られる測定精度の向上効果が少ないとい
う難点がある。

【０００９】第３の方法は、図３に示す如く、鋳型Ｍ内
部の溶鋼２の表面に臨ませて該鋳型Ｍの上部にレベル計
２０を設置すると共に、前記加振に伴う鋳型Ｍの変位を
検出する変位計２１を該鋳型Ｍの上面に臨ませて配し、
両者の検出信号を差動アンプ２２に与え、変位計２１に
て検出される鋳型Ｍの振動をレベル計２０による検出結
果から差し引くことにより、レベル計２０の検出信号中
に含まれる振動成分を排除した真の湯面レベルを得よう
とする方法である。ところがこの方法においては、完全
に振動がない位置に前記変位計２１を固定し得ないこと
から、第２の方法におけると全く同様の難点が生じる上
、レベル計２０と変位計２１との間の特性差が測定誤差
となるため、両者の特性管理のための煩雑な保守作業を
強いられる難点がある。

【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、鋳型内部の湯面レベルを、該鋳型の加振に伴う
振動成分を有効に排除し、また応答性を低下させること
なく高精度にて測定し得る方法を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造鋳
型の湯面レベル測定方法は、加振源に伝達機構を介して
連結された鋳型を、前記加振源の動作により上下に加振
しつつ行う連続鋳造機の操業に際し、前記鋳型内部の湯
面レベルを連続的に測定する方法において、前記鋳型に
固定したレベル計にて湯面レベルを検出する一方、前記
加振源に設置した変位計の出力に前記伝達機構のメカニ
カルインピーダンスを乗じて前記鋳型の振動を求め、こ
れを前記レベル計の検出信号から減じて、前記加振の影
響を除いた真の湯面レベルを得ることを特徴とし、更に
、前記レベル計の出力から前記鋳型の振動成分を抽出し
、これと前記変位計の出力とを用いて前記メカニカルイ
ンピーダンスを適応修正することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明においては、鋳型の加振源に設置した変
位計により、該加振源の変位を検出し、この結果に加振
源と鋳型とを連結する伝達機構のメカニカルインピーダ
ンスを乗じて、鋳型の加振による振動を求め、これを鋳
型に固定したレベル計による湯面レベルの検出結果から
差し引いて真の湯面レベルを求める。また、レベル計の
検出信号から鋳型の振動成分を抽出して、変位計の出力
として得られる加振源の変位信号とを用い、伝達機構の
メカニカルインピーダンスを適応修正して、操業中に生
じるメカニカルインピーダンスの経時的な変化を補償し
、長期間に亘って安定した測定を行う。

【００１３】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は、本発明に係る連続鋳造鋳型の湯面
レベル制御方法（以下本発明方法という）の実施状態を
示す模式図である。

【００１４】図中Ｍは、上下に開口を有し筒形をなす連
続鋳造用の鋳型であり、該鋳型Ｍは圧肉の振動台５上に
固定支持してある。鋳型Ｍの内部には、これの上方に配
した図示しないタンディッシュから延設された注湯ノズ
ル１を経て溶鋼２が注入されており、この溶鋼２は、鋳
型Ｍの水冷された内壁との接触により冷却され、外側を
凝固シェルにて被覆された鋳片３となり、該鋳型Ｍの下
側開口部から連続的に引き抜かれる。鋳型Ｍの上部には
、該鋳型Ｍ内に滞留する溶鋼２の表面に臨ませてレベル
計４が設置してあり、該レベル計４が発する湯面レベル
の検出信号は、増幅器４０を経てレベル演算部１０に与
えられている。

【００１５】また図中６は、前記振動台５の支持台であ
り、該支持台６の上部には、リンクビーム６０の基端が
、また高さ方向中途部には、高い剛性を有する加振ビー
ム６１の中央部が、各別の枢支軸　６２，６３回りに鉛
直面内での揺動自在に枢支してある。リンクビーム６０
の先端及びこれと同側に延設された加振ビーム６１の一
端部は、前記振動台５に連結してあり、加振ビーム６１
の他端は、加振源たる加振シリンダ７の出力ロッドの先
端に連結してある。

【００１６】以上の構成により加振ビーム６１は、加振
シリンダ７の出力ロッドに生じる所定周期での進退動作
に応じて枢支軸６３を支点として揺動し、この揺動によ
り振動台４及びこれに固定された鋳型１は、リンクビー
ム６０の作用により水平状態を維持したまま上下方向に
加振される。

【００１７】前記加振シリンダ７には、これの出力ロッ
ドに生じる変位、即ち加振源の変位を検出すべく、差動
トランス，リニアポテンシオメータ等を用いてなる変位
計８が付設してあり、該変位計８による検出信号は、前
記レベル演算部１０に与えられている。なおこの変位計
８は、加振シリンダ７の駆動制御におけるフィードバッ
ク信号を得る手段として不可欠なものであり、本発明方
法の実施のために新たに設置する必要はない。

【００１８】レベル演算部１０は、レベル計４から増幅
器４０を介して与えられる鋳型Ｍ内の湯面レベルの検出
信号と、変位計８から与えられる加振源の変位の検出信
号とを用い、鋳型Ｍに加えられている加振の影響を排除
した真の湯面レベルを本発明方法に従って演算し、この
結果を出力するものであり、差動アンプ１１、演算器１
２、アダプティブ同定ロジック１３及び高域通過フィル
タ１４を備えてなる。

【００１９】増幅器４０の出力は、直接的に差動アンプ
１１に与えられ、また高域通過フィルタ１４を経てアダ
プティブ同定ロジック１３に与えられており、一方変位
計８の出力は、演算器１２を介して差動アンプ１１に与
えられ、また直接的にアダプティブ同定ロジック１３に
与えられている。

【００２０】前記演算器１２は、加振シリンダ７から鋳
型Ｍに至るまでの間の加振ビーム６１、リンクビーム６
０、振動台５を含む伝達機構全体の伝達関数Ｇ（ｓ）が
設定してあり、変位計８からの入力にこの伝達関数Ｇ（
ｓ）を乗じ、この結果を連続的に出力する動作をなし、
差動アンプ１１は、演算器１２から与えられるこの演算
結果をレベル計４にて検出される鋳型Ｍ内の湯面レベル
の検出値から減じて出力する動作をなす。

【００２１】前記伝達関数Ｇ（ｓ）は、加振源たる加振
シリンダ７の変位ｘと、前記伝達系の末端に位置する鋳
型Ｍの変位ｙとの関係を示すメカニカルインピーダンス
であり、前記伝達系の力学的な振動モデルの解析により
決定し、演算器１２に設定される。従って、該演算器１
２の出力は鋳型Ｍの振動にオンラインにて対応し、これ
が差動アンプ１１にてレベル計４の検出結果から減じら
れる結果、レベル演算部１０の出力は、レベル計４の検
出信号中に含まれる鋳型Ｍの振動成分が完全に排除され
た真の湯面レベルとなる。このとき差動アンプ１１には
、レベル計４及び変位計８の出力が夫々直接的に与えら
れるから、差動アンプ１１の出力、即ちレベル演算部の
出力は、高い応答性にて得られる。なお、レベル計４と
差動アンプ１１との間に介装された増幅器４０は、レベ
ル計の出力を演算器１２の出力に対応させるために必要
であり、該増幅器４０には、この対応を実現するために
必要な所定のゲインが設定されている。

【００２２】レベル演算部１０における演算はこのよう
に行われるが、連続鋳造機の操業が長期間継続された場
合、加振シリンダ７と鋳型Ｍとの間の伝達系の特性に経
時的な変化が生じることが避けられず、前記演算により
正しい湯面レベルを得るためには、演算器１２に設定さ
れた伝達関数（メカニカルインピーダンス）Ｇ（ｓ）を
、前記特性の変化に従って適応修正する必要がある。ア
ダプティブ同定ロジック１３は、変位計８の出力と高域
通過フィルタ１４の出力とを所定のタイミングにて取込
み、これらを用いて前記伝達関数Ｇ（ｓ）の修正演算を
行う。

【００２３】前述した如く、高域通過フィルタ１４には
レベル計４の検出信号が与えられており、前記図２に示
す如く、この検出信号中に含まれる鋳型Ｍの振動成分は
高い周波数を有しているから、高域通過フィルタ１４の
出力は鋳型Ｍの変位に相当する。従って、この出力と変
位計８の出力として得られる加振源の変位とから伝達関
数Ｇ（ｓ）の適応修正が可能となり、アダプティブ同定
ロジック１３にて得られた修正結果は演算器１２に与え
られ、演算器１２は、この結果に基づいて設定された伝
達関数Ｇ（ｓ）を逐次更新しつつ前述した動作を行う。 従って、長期間の操業に伴い伝達特性が変化した場合に
おいても、真の湯面レベルを高精度にて得ることができ
る。なお以上の過程において、高域通過フィルタ１４の
出力には所定の遅れが生じるが、アダプティブ同定ロジ
ック１３における取込みタイミングの設定によりこの遅
れは吸収される。

【００２４】なお、鋳型Ｍを加振するための伝達機構の
構成は本実施例中に示すものに限らないが、伝達機構の
構成の如何に拘わらず本発明方法の適用が可能であるこ
とは言うまでもない。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法においては
、鋳型の加振源の変位を検出し、これに伝達機構のメカ
ニカルインピーダンスを乗じて鋳型の振動を求め、これ
を鋳型に固定したレベル計による湯面レベルの検出結果
から差し引いて湯面レベルを得ており、前記変位及び湯
面レベルの検出信号を直接的に用いるから、鋳型の加振
の影響を排除した真の湯面レベルを、応答性の低下を招
来することなく、高精度にて測定できると共に、前記レ
ベル計の検出信号から鋳型の振動成分を抽出し、これと
加振源の変位信号とを用いて、前記メカニカルインピー
ダンスを適応修正するから、伝達機構の特性変化による
測定誤差が補償され、長期間に亘って高精度の湯面レベ
ル測定が可能となり、この測定結果を湯面レベル制御に
用いることにより、鋳込速度の高速化に対応でき、連続
鋳造機における生産性の向上に寄与できる等、本発明は
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施状態を示す模式図である。

【図２】鋳型に設置したレベル計による検出信号の一例
を示す図である。

【図３】従来の湯面レベル測定方法の実施状態の一例を
示す模式図である。

【符号の説明】

１　　注湯ノズル ２　　溶鋼 ３　　鋳片 ４　　レベル計 ５　　振動台 ６　　支持台 ７　　加振シリンダ ８　　変位計 １０　　レベル演算部 １１　　差動アンプ １２　　演算器 １３　　アダプティブ同定ロジック １４　　高域通過フィルタ ６１　　加振ビーム Ｍ　　鋳型

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　加振源に伝達機構を介して連結された
   鋳型を、前記加振源の動作により上下に加振しつつ行う
   連続鋳造機の操業に際し、前記鋳型内部の湯面レベルを
   連続的に測定する方法において、前記鋳型に固定したレ
   ベル計にて湯面レベルを検出する一方、前記加振源に設
   置した変位計の出力に前記伝達機構のメカニカルインピ
   ーダンスを乗じて前記鋳型の振動を求め、これを前記レ
   ベル計の検出信号から減じて、前記加振の影響を除いた
   真の湯面レベルを得ることを特徴とする連続鋳造鋳型の
   湯面レベル測定方法。
2. 【請求項２】　　前記レベル計の出力から前記鋳型の振
   動成分を抽出し、これと前記変位計の出力とを用いて前
   記メカニカルインピーダンスを適応修正する請求項１記
   載の連続鋳造鋳型の湯面レベル測定方法。