JPH05104223A - 複層鋳片の連続鋳造における注入量制御方法 - Google Patents

複層鋳片の連続鋳造における注入量制御方法

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JPH05104223A
JPH05104223A JP26546191A JP26546191A JPH05104223A JP H05104223 A JPH05104223 A JP H05104223A JP 26546191 A JP26546191 A JP 26546191A JP 26546191 A JP26546191 A JP 26546191A JP H05104223 A JPH05104223 A JP H05104223A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複層鋳片の連続鋳造において、タンディッシ
ュから鋳型に供給される溶融金属の流量を正確かつ迅速
に把握し制御する注入量制御方法を提供する。 【構成】 表層タンディッシュ側の注入ノズルに装着し
た電磁流量計で計測された表層注入量と表層シェル厚と
鋳造速度により設定値計算して求められた表層流量設定
値とを比較して、両者が一致するようにストッパーを開
閉し、他方湯面レベル計によって検知された湯面レベル
と表層シェル厚と鋳造速度により設定値計算して求めら
れた湯面レベル設定値とを比較して、両者が一致するよ
うにストッパーを開閉してそれぞれ注入量を調整する注
入量制御方法である。 【効果】 ノイズによる零点変動の問題も解消し、正確
かつ迅速な注入量制御が可能となり、安定した操業と鋳
片の品質向上を図りうる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複層鋳片の連続鋳造鋳
型に溶融金属を供給する際の、タンディッシュから鋳型
に供給される溶融金属の注入量を適正に制御する方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造鋳型に溶融金属を供給して鋳造
する際に、タンディッシュから鋳型に供給する溶融金属
の注入量を制御する方法として、例えば図4の複層鋳片
プロセス制御方式の模式図に示す、ロードセルを使用し
た2本ノズル方式による複層鋳片の鋳造方法が採用され
ている。
【0003】図4において、別々に溶製された組成の異
なる溶鋼は、それぞれ表層タンディッシュ31a,内層
タンディッシュ31bから表層注入ノズル32a,内層
注入ノズル32bを介して鋳型30に注入される。
【0004】注入されたそれぞれの溶鋼は、電磁ブレー
キ33によって形成される境界層34によって溶鋼制動
力を受け、鋳型内にて上下に分離されて凝固を開始す
る。鋳型30内の湯面レベル35は通常の連続鋳造に於
ける大気と接する湯面であり、境界層34は表層と内層
の分離位置,即ち内層の凝固開始点に相当するものであ
る。
【0005】従って、鋳片の表層シェル36aの厚みは
これら溶鋼レベル35と境界層34の2つの層の間で成
長する凝固シェル厚で決定される。従って均一な厚みの
表層を有する複層鋳片を得るためには、タンディッシュ
31a,31bからのそれぞれの注入量を正確に制御す
る必要がある。なお図において、36bは内層シェルの
生成を示す。
【0006】上記それぞれのタンディッシュ31a,3
1bからの注入量を制御する技術として従来方法では、
先ず湯面レベルL1を湯面レベル計41によって検知し
てこれを湯面レベル調節器LCに入力し、湯面レベル設
定値L1rと比較して流量設定値Q2rを出力する。
【0007】FC1は表層注湯量調節器,FC2は内層
注湯量調節器であり、上記流量設定値Q2rは内層注湯
量調節器FC2に、また表層注湯量調節器FC1には一
定の比率αが乗ぜられて流量設定値Q1rとして入力さ
れる。
【0008】同時に表層タンディッシュ31aおよび内
層タンディッシュ31bに取り付けられたロードセル4
2a,42bにより検出されたタンディッシュ内の溶融
金属の重量より、これを流量演算器43a,43bに入
力し、各タンディッシュ31a,31bの流量Q1,Q
2を演算し、この値をそれぞれ表層注湯量調節器FC1
および内層注湯量調節器FC2に入力する。
【0009】表層注湯量調節器FC1では流量設定値Q
1rと流量Q1とより、また内層注湯量調節器FC2で
は流量設定値Q2rと流量Q2とより、この両者を比較
してそれぞれストッパー駆動装置44a,44bを駆動
してストッパー45a,45bを開閉し、上記流量Q
1,Q2が流量設定値Q1r,Q2rと一致するように
調整する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の制
御方法では、溶鋼注湯量を測定する方法として、タンデ
ィッシュ等の重量をロードセルで測定し、その重量の時
間的変化(変化速度)から流量を演算する。
【0011】この方法では、一般に測定重量の大きさに
較べて、例えば1秒間の重量変化は非常に小さい。従っ
て1秒毎の重量差から流量を演算したとすれば、機械系
あるいは制御回路に必然的に発生するノイズに比して流
量信号は非常に小さいために、この流量信号は制御に使
用できないことがある。
【0012】従ってこのノイズを流量信号に比して小さ
く抑えるためには、より大きな時間間隔の重量差から演
算することが必要であり、このことより流量検出遅れが
発生し、これが大型連続鋳造設備では5〜10秒の時間
遅れとなり、制御に悪影響を及ぼすとともに、鋳造され
る複層鋳片の品質上も好ましくない。
【0013】本発明は上記課題を解決し、複層鋳片の連
続鋳造において、タンディッシュから鋳型に供給される
溶融金属の流量を正確かつ迅速に把握し制御する注入量
制御方法を提供する。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、表層および内層タンディッシュから各注入ノズル
を介して鋳型内に溶融金属を注入し、注入したそれぞれ
の溶融金属に電磁ブレーキによって形成される境界層に
よって制動力を与え、鋳型内にて上下に分離して複層鋳
片を鋳造する連続鋳造において、表層タンディッシュ側
の注入ノズルに装着した電磁流量計で計測された表層注
入量と、表層シェル厚と鋳造速度により設定値計算して
求められた湯面レベル設定値とを比較して、両者が一致
するように表層用注入ノズルのストッパーを開閉して表
層注入量を調整し、他方湯面レベル計によって検知され
た湯面レベルと、表層シェル厚と鋳造速度により設定値
計算して求められた表層流量設定値とを比較して、両者
が一致するように内層用注入ノズルのストッパーを開閉
して内層注入量を調整することを特徴とする複層鋳片の
連続鋳造における注入量制御方法である。
【0015】
【作 用】電磁流量計は、一定の径の管路内を流動する
溶融金属の流量測定において、溶融金属が磁界中を通過
するときに、電磁誘導によって磁界方向と直角方向に誘
起する起電力を指数として利用する流量計である。従っ
て注入ノズル内を流下する溶融金属の流量が即時に計測
され、時間遅れ等を生ずることなく制御が迅速かつ正確
におこなわれる。
【0016】またこの電磁流量計は交流式を用いる方が
よい。その理由は、通常直流を用いた場合は電磁流量計
特有の問題として、物理的影響により真の流量信号にノ
イズ分が加わり、流量ゼロで流量信号上ゼロにならない
所謂零点変動の現象があり、この場合交流磁界を50〜
16Hzの比較的高い周波数で使用し、ノイズ分を相殺
すれば精度良く流量信号を検知することができる。
【0017】つぎに図2により本発明の作用につき説明
する。
【0018】物質バランスに基づけば、鋳型内の湯面レ
ベルL1,および境界層レベルL2は次式で表される。
【0019】
【数1】
【0020】
【数2】
【0021】
【数3】S1=W・B
【0022】
【数4】S2=(W−0.2d)(B−0.2d)
【0023】
【数5】
【0024】上記数1〜数5において、 L1 湯面レベル(mm) L2 境界層レベル(mm) Q1 表層注入量(kg/sec) Q2 内層注入量(kg/sec) V 鋳造速度(m/分) W 鋳型幅(cm) B 鋳型厚み(cm) ρ 溶鋼密度(g/cm3 ) S1 鋳型断面積(cm2 ) S2 境界層断面積(cm2 ) d 表層シェル厚(mm) K 凝固定数 n 凝固指数 τ 表面凝固時間(sec) L1r 湯面レベル設定値(mm) Q1r 表層流量設定値(kg/sec) である。
【0025】表層流量設定値Q1rの計算方法は、プロ
セスが安定しているときは、L1,L2とも変動しない
から、上記数1,数2において左辺は0であり、従って
数6,数7のようになる。
【0026】
【数6】
【0027】
【数7】
【0028】数7からQ2を求め、これを数6に代入
し、数3,数4を用いればQ1は数8となる。
【0029】
【数8】
【0030】この数8のQ1が求める表層流量設定値Q
1rである。一方湯面レベル設定値L1rは、次の数1
0で計算する。ただしプロセスが安定しているとき、即
ちL1,L2が一定のとき、数5のL1(t−τ)は数
9となる。
【0031】
【数9】L1(t−τ)=L1(t)
【0032】
【数10】L1=L2+V・(d/K)1/n
【0033】即ち数10に示すようになり、このL1が
求める湯面レベル設定値L1rである。このときL2は
一般に電磁ブレーキ帯の中央レベルが目標値として用い
られる。
【0034】上記数10で計算されるL1rを用いれ
ば、鋳造速度Vや表層厚みdが変化しても、境界層はい
つも電磁ブレーキ帯内の目標レベルに維持され、表内層
の分離が効果的に行われる。
【0035】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図1は本発明を実施するに好適な複層鋳片プロセス
制御方式の模式図を示す。
【0037】図1において連続鋳造設備は、前記従来例
で述べた設備と同様であり、表層タンディッシュ1a,
内層タンディッシュ1bから表層注入ノズル2a,内層
注入ノズル2bを介して鋳型10に注入される。注入さ
れたそれぞれの溶鋼は、電磁ブレーキ3によって形成さ
れる境界層4によって溶鋼制動力を受け、鋳型内にて上
下に分離されて凝固を開始する構造となっている。
【0038】先ず表層側の流量制御方法について説明す
る。表層タンディッシュ1a側の表層注入ノズル2aの
途中には電磁流量計11が装着され、この電磁流量計1
1でノズルを流下する表層用溶鋼が計測され、表層注入
量Q1として出力される。
【0039】また別に設定される表層シェル厚dと鋳造
速度Vにより設定値計算して求められた表層流量設定値
Q1rと上記表層注入量Q1とが、流量調節器QCに入
力される。
【0040】流量調節器QCでは、表層注入量Q1と表
層流量設定値Q1rとを比較してストッパー駆動装置1
4aを駆動し、Q1がQ1rに一致するようにストッパ
ー15aを開閉して流量を調整する。
【0041】また内層側の流量制御方法は、先ず湯面レ
ベルL1を湯面レベル計16によって検知してこれを湯
面レベル調節器LCに入力する。また同時に表層シェル
厚dと鋳造速度Vにより設定値計算して求められた湯面
レベル設定値L1rを湯面レベル調節器LCに入力す
る。
【0042】湯面レベル調節器LCでは湯面レベルL1
と湯面レベル設定値L1rとを比較し、ストッパー駆動
装置14bを駆動し、L1がL1rに一致するようにス
トッパー15bを開閉して流量を調整する。
【0043】図3は湯面レベルおよび境界層レベルの変
動を、時間を横軸として流量演算遅れの影響を計測した
図面である。
【0044】図3(A)は前記図1の設備で行った実施
例であり、t=50secで湯面レベルを−100mm
から−90mmに設定変更した場合である。また(B)
は図4の従来設備で実施した結果であり、t=60se
cで鋳造速度を1.0m/分から0.8m/分に変化し
た場合である。この結果から判るように本実施例におい
ては、迅速且つ安定した設定変更が可能である。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、特に交流
式の電磁流量計を使用した制御方法としているので、ノ
イズによる零点変動の問題も解消し、且つ正確迅速な制
御と湯面調整が可能となり、安定した操業と鋳片の品質
向上を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施するに好適な連続鋳造装置の要部
を示す側面図である。
【図2】本発明の作用を説明する鋳型の模式図である。
【図3】実施例(A)および比較例(B)の湯面制御安
定性試験の実施結果を示す図面である。
【図4】従来の複層鋳片プロセス制御方式の模式図であ
る。
【符号の説明】
1a 表層タンディッシュ 1b 内層タンディッシュ 2a 表層用浸漬ノズル 2b 内層用浸漬ノズル 3 電磁ブレーキ 4 境界層 5 湯面レベル 6a 表層シェル 6b 内層シェル 10 鋳型ディッシュ流出部 11 電磁流量計 QC 流量調節器 LC 湯面レベル調節器 14a,14b ストッパー駆動装置 15a,15b ストッパー 16 湯面レベル計
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年12月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、表層および内層タンディッシュから各注入ノズル
を介して鋳型内に溶融金属を注入し、注入したそれぞれ
の溶融金属に電磁ブレーキによって制動力を与え、鋳型
内に形成される境界層によって表内層金属を上下に分離
させて複層鋳片を鋳造する連続鋳造において、表層タン
ディッシュ側の注入ノズルに装着した電磁流量計で計測
された表層注入量と、表層シェル厚と鋳造速度により設
定値計算して求められた表層流量設定値とを比較して、
両者が一致するように表層用注入ノズルのストッパーを
開閉して表層注入量を調整し、他方湯面レベル計によっ
て検知された湯面レベルと、表層シェル厚と鋳造速度に
より設定値計算して求められた湯面レベル設定値とを比
較して、両者が一致するように内層用注入ノズルのスト
ッパーを開閉して内層注入量を調整することを特徴とす
る複層鋳片の連続鋳造における注入量制御方法である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 定木 淳 千葉県富津市新富20−1 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表層および内層タンディッシュから各注
    入ノズルを介して鋳型内に溶融金属を注入し、注入した
    それぞれの溶融金属に電磁ブレーキによって形成される
    境界層によって制動力を与え、鋳型内にて上下に分離し
    て複層鋳片を鋳造する連続鋳造において、表層タンディ
    ッシュ側の注入ノズルに装着した電磁流量計で計測され
    た表層注入量と、表層シェル厚と鋳造速度により設定値
    計算して求められた湯面レベル設定値とを比較して、両
    者が一致するように表層用注入ノズルのストッパーを開
    閉して表層注入量を調整し、他方湯面レベル計によって
    検知された湯面レベルと、表層シェル厚と鋳造速度によ
    り設定値計算して求められた表層流量設定値とを比較し
    て、両者が一致するように内層用注入ノズルのストッパ
    ーを開閉して内層注入量を調整することを特徴とする複
    層鋳片の連続鋳造における注入量制御方法。
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