JPH06285604A - 複層鋼板の連続鋳造における湯面レベル制御方法 - Google Patents

複層鋼板の連続鋳造における湯面レベル制御方法

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JPH06285604A
JPH06285604A JP7793493A JP7793493A JPH06285604A JP H06285604 A JPH06285604 A JP H06285604A JP 7793493 A JP7793493 A JP 7793493A JP 7793493 A JP7793493 A JP 7793493A JP H06285604 A JPH06285604 A JP H06285604A
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JP
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molten metal
level
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pouring
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JP7793493A
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Keihachiro Tanaka
中 啓 八 郎 田
Masayuki Araki
木 誠 之 荒
Atsushi Sadaki
木 淳 定
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 表,内層用の注湯量比を一定にして、注湯量
和で湯面レベルを制御することにより、湯面レベルと表
層,内層の境界位置を適正に維持する。 【構成】 湯面レベルと鋳造速度の設定値に基いて表層
厚を一定とする表,内層の注湯量比を算出し、表,内層
の注湯量補正係数比計算所定時間内での注湯量補正係数
比を算出して前記注湯量比を補正し、補正された注湯量
比に基づいてレベル計による検出湯面レベルが目標湯面
レベルを維持する表,内層用ストッパー等の開度調節手
段の設定開度を決定する。 【効果】 安定した注湯が実現される結果、鋳型への鋳
込みが安定して行え、表層,内層の界面が明瞭な高品質
の複層鋼板を得ることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、組成の異なる2種類の
溶鋼から直接、複層鋼板を連続鋳造する際の湯面レベル
制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】複層鋼板の連続鋳造設備の操業において
は、ブレークアウト等の操業事故の発生を未然に防止す
ると共に、表面欠陥の発生を低減させ、表層,内層の界
面が明瞭な高品質の複層鋼板を得る為の湯面レベル制御
が行われている。この湯面レベル制御は一般的に、両タ
ンディッシュの注湯羽口にストッパー等の開度調節手段
とタンディッシュ内の溶鋼重量を検出するロードセル、
及び鋳型内部の湯面レベルを検出するレベル計を設け、
タンディッシュ内溶鋼重量のロードセルによる検出重量
減少量と目標重量減少量との偏差、及びレベル計による
検出湯面レベルと目標湯面レベルとの偏差が解消するよ
うに前期開度調節手段を動作させ、鋳型への溶鋼注湯量
を調整する手順にて行われている。
【0003】また連続鋳造設備の操業に際しては、表層
溶鋼注湯量を一定にして内層溶鋼注湯量にて湯面レベル
を制御する方法、または内層溶鋼注湯量を一定にして表
層溶鋼注湯量にて湯面レベルを制御する方法等の対策
が、操業者の経験に基づいて行われている。
【0004】さらに、特開平3−243262号公報に
記載の複層鋼板連続鋳造における湯面レベル制御方法
は、複層鋼板の連続鋳造操業において内層注湯量および
表層注湯量の比を一定に保ち注湯量和操作によるモール
ド湯面レベルの制御を行う制御方法、また内層注湯量を
設定値に保ち表層注湯量操作によるモールド湯面レベル
制御により表層凝固レベルである1次メニスカスレベル
および内層凝固レベルである2次メニスカスレベルを設
定値に安定させる制御方法で、上記複層鋼板の連続鋳造
における湯面レベル制御方法の一つとして本出願人が先
に提案した方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この種の連
続鋳造設備の操業においては、目標湯面レベルの変更や
鋳造速度の設定値変更に応じて、表層,内層の注湯ノズ
ルからの注湯量比の目標値に対する変動を最小にするこ
とが重要であり、これが達成されない場合、鋳型内にお
いて表層,内層の溶鋼間に混合層が形成され、この混合
層は複層鋼板の品質低下を招来するという難点が生じ
る。
【0006】この注湯量比の目標値に対する変動の最小
化は、前述した湯面レベル制御により達成されるかの如
くであるが、タンディッシュ内溶鋼重量のロードセルに
よる重量減少量の検出遅れ時間や、注湯ノズルの流量特
性がノズル内部の溶損及び凝固金属の付着態様の相違に
より経時的に変化し、さらに注湯量はタンディッシュ内
の溶鋼深さによって影響されるため、前記湯面レベル制
御により注湯量比の目標値に対する変動の最小化を図る
ことは非常に困難なものであった。
【0007】また、タンディッシュに設置したロードセ
ルで検出したタンディッシュ内溶鋼重量は、ストッパー
等の開度調節手段の開閉動作による振動ノイズ,周辺設
備による誘導ノイズやその他のノイズ等の影響を受けて
変動する。そこで、従来の注湯量一定制御は、先ず検出
したタンディッシュ内溶鋼重量の平滑処理を移動平均フ
ィルターを用いて行い、次にロードセルの分解能と湯面
レベル制御に対する要求制御精度より決定された注湯量
検出計算所定時間内でのタンディッシュ内溶鋼重量の平
均重量減少量を求め、該平均重量減少量をもって注湯量
とするものであり、注湯量の検出に相当に大きな遅れ時
間を持つもので、外乱抑制力が低く、制御の安定性が低
いものであった。
【0008】さらに、操業者の経験に基づいて行われて
いる一方を注湯量一定にして、他方で湯面レベルを制御
する方法は、両者の制御精度、特に応答速度の差異が表
層,内層用溶鋼の注湯量比に大きな影響を与えるため、
目標湯面レベルの変更や鋳造速度の設定値変更に応じ
て、前記注湯量比の、目標値に対する変動を最小にする
ことは非常に困難であり、また熟練操業者を必要とする
ものであった。
【0009】従って本発明は、目標湯面レベルの変更や
鋳造速度の設定値変更に応じて、2本の注湯ノズルから
の注湯量比の目標値に対する変動の最小化を図りつつ、
これらの注湯ノズルにて注湯される鋳型内において、適
正な湯面レベルの維持を実現し得る複層鋼板の連続鋳造
における湯面レベル制御方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、異種溶鋼を2本の注湯ノズルを用
いて鋳型内部に注ぎ分け、両タンディッシュの注湯羽口
にストッパー等の開度調節手段と、タンディッシュ内の
溶鋼重量を検出するロードセル、及び鋳型内部の湯面レ
ベルを検出するレベル計を設け、さらに両溶鋼の混合抑
制のため直流磁界を作用させ、溶鋼から直接、表層,内
層の界面が明瞭で表面性状の優れた複層鋼板を連続鋳造
する方法において、目標湯面レベルと鋳造速度の設定値
に基づいて決定される表層厚を一定とする表層,内層用
溶鋼の目標注湯量比計算数式モデルにより目標注湯量比
を算出し、ロードセルの分解能と湯面レベル制御に対す
る要求制御精度より決定される表層,内層用溶鋼の注湯
量補正係数比計算所定時間と該所定時間内の注湯量補正
係数比計算数式モデル、及びレベル計による検出湯面レ
ベルを目標湯面レベルに維持する制御モデルを予め定め
て設けておき、目標湯面レベルと鋳造速度の設定値に基
づいて決定される表層厚を一定とする表層,内層用溶鋼
の目標注湯量比を算出すると共に、前記注湯量補正係数
比計算所定時間内でのタンディッシュ内溶鋼重量の平均
重量減少量,タンディッシュ内の平均溶鋼深さ,ストッ
パー等の開度調節手段の平均開度を用いて、表層,内層
用溶鋼の注湯量補正係数比を算出し、該注湯量補正係数
比と現在時刻におけるタンディッシュ内の溶鋼深さを用
いて前記目標注湯量比を補正し、該目標注湯量比の補正
値に基づいて、レベル計による検出湯面レベルが目標湯
面レベルを維持する表層,内層用ストッパー等の開度調
節手段の設定開度を決定することを特徴とする。
【0011】
【作用】複層鋼板の連続鋳造において、表層溶鋼は鋳型
上部に注湯され、内層溶鋼は鋳型下部、即ち直流磁界の
中心位置近傍に注湯される。表層溶鋼は湯面レベル位置
より凝固を開始し、内層溶鋼は直流磁界の中心位置近傍
より凝固を開始して複層鋼板を形成する。従って表層厚
は、凝固時間をt(分)として通常用いる√t則より、 D=K・√〔(Yr−H0)/Vs〕 ・・・(1) で表せる。ここで、 D:表層厚(mm) K:凝固速度係数〔√(mm/分)〕 Yr:目標湯面レベル(mm) Ho:直流磁界の中心位置(mm) Vs:鋳造速度の設定置(mm/分) である。
【0012】図2は、複層鋼板の断面を表す模式図で、
断面の面積収支より表層厚を一定とする表層目標注湯量
と内層目標注湯量は、 Qar=W・L・Vs−(W−2D)・(L−2D)・Vs ・・・(2) Qbr=(W−2D)・(L−2D)・Vs ・・・(3) で表せる。
【0013】ここで、 W:複層鋼板の板厚(mm) L:複層鋼板の板幅(mm) Qar:表層目標注湯量(mm3/分) Qbr:内層目標注湯量(mm3/分) である。従って表層,内層用溶鋼の目標注湯量比βr
(−)は、 βr=Qar/Qbr ・・・(4) となる。
【0014】ここで、両タンディッシュに装備したロー
ドセルで検出したタンディッシュ内の溶鋼重量減少量や
溶鋼深さは、ストッパー等の開度調節手段の開閉動作に
よる振動ノイズ,周辺設備による誘導ノイズやその他の
ノイズ等の影響を受けて変動する。そこで、ロードセル
の分解能と湯面レベル制御に対する要求制御精度より表
層,内層用溶鋼の注湯補正係数比計算所定時間を決定
し、該所定時間内でのタンディッシュ内溶鋼重量の平均
重量減少量〔ΔW(kg/sec)〕や、タンディッシュ内の
平均溶鋼深さ〔H(mm)〕及び、ストッパー等の開度調
節手段の平均開度〔S(mm)〕を算出し、表層,内層用
溶鋼の注湯量補正係数比Cα(−)を、 Cα=ΔWa・Sb・√(Hb)/(ΔWb・Sa・√(Ha)) ・・・(5) で算出し、該注湯量補正係数比と現在時刻におけるタン
ディッシュ内の溶鋼深さを用いて β=βr・√(hb)/(Cα・√(ha)) ・・・(6) で前記目標注湯量比βrを補正する。ここで、添え字a
は表層を、bは内層を表しha,hbは現在時刻における
表層用タンディッシュ内の平均溶鋼深さ(mm)と内層用
タンディッシュ内の平均溶鋼深さ(mm)である。また、
前記表層,内層用溶鋼の注湯量補正係数比計算所定時間
は、事前の解析によって決定されるが、概ね5〜10秒
程度を用いることにする。さらに、鋳型内部に装備した
レベル計による検出湯面レベルと目標湯面レベルとの偏
差をPI制御器またはPID制御器に入力して、湯面レ
ベル制御偏差を最小にするための、表層,内層用ストッ
パー等の開度調節手段の開度和U(mm)を求め、前記補
正された目標注湯量比(β)に基づいて、 Uas=β・U/(1+β) ・・・(7) Ubs=U/(1+β) ・・・(8) により、表層用ストッパー等の開度調節手段の設定開度
値Uas(mm)と内層用ストッパー等の開度調節手段の設
定開度値Ubs(mm)を決定して湯面レベルを制御するこ
とにより、目標湯面レベルと鋳造速度の設定値変更やタ
ンディッシュ内溶鋼重量のロードセルによる重量減少量
の検出遅れ時間、注湯ノズルの流量特性の経時的な変化
及び、タンディッシュ内の溶鋼深さに影響されずに、目
標湯面レベル変更や鋳造速度の設定値変更に応じて、2
本の注湯ノズルからの注湯量比の、目標値に対する変動
の最小化を図りつつ、これらの注湯ノズルにて注湯され
る鋳型内において適正な湯面レベルの維持を実現し得
る。つまり、各注湯ノズルにおいては、レベル計による
検出湯面レベルと目標湯面レベルとの偏差より、各注湯
ノズルにおける目標注湯量に対する偏差が認識され、こ
の偏差を最小にするストッパー等の開度調節手段の開度
調整が行われることによって、表層,内層の界面が明瞭
な高品質の複層鋼板を得ることが出来る。
【0015】
【実施例】図2は、本発明による処理手順を図式化した
ものである。ここで、両タンディッシュの注湯羽口に設
置されたストッパー等の開度調節手段は、各タンディッ
シュから鋳型への注湯量を調整するものであり、その駆
動系としては、電動サーボモータまたは油圧サーボモー
タ等、種々の形式のものが実用されているが、これらの
内から応答性を考慮して選定する。また鋳型内湯面レベ
ル制御において用いられるレベル計としては、放射線ま
たは熱線を利用するレベル計、渦流式,電磁式または磁
界式のレベル計、マイクロ波を利用するレベル計、更に
は湯面の撮像によりレベル認識を行うレベル計等、種々
の形式のものが実用されているが、これらの内から検出
精度及び応答性を考慮して選定する。さらに図中に示す
表層,内層の注湯プロセスは、表層,内層用ストッパー
等の開度調節手段の設定開度値を得て各開度調節手段の
開度を調整し、各タンディッシュから鋳型への注湯量を
調整するプロセスであり、湯面レベルプロセスは、タン
ディッシュからの鋳型への注湯量和と鋼板の引き抜き量
との差異を積分して湯面レベルを形成するプロセスであ
る。
【0016】ここで、本発明においては(1)〜(8)式に示
す目標湯面レベルと鋳造速度の設定値に基づいて決定さ
れる表層厚を一定とする表層,内層用溶鋼の目標注湯量
比計算数式モデルと、ロードセルの分解能と湯面レベル
制御に対する要求制御精度より決定した表層,内層用溶
鋼の注湯量補正係数比計算所定時間と該所定時間内の注
湯量補正係数比計算数式モデル、及びレベル計による検
出湯面レベルを目標湯面レベルに維持する制御モデルを
予め定めて設けておく。
【0017】以下本発明をその実施例を示す図1に基づ
いて詳述する。
【0018】図中〜は次のステップ1〜6に対応す
る。
【0019】ステップ1:目標湯面レベルと鋳造速度の
設定値より、凝固時間をt(分)として、√t則より、
表層厚を(1)式を用いて算出する。
【0020】ステップ2:複層鋼板の断面の面積収支よ
り、表層厚を一定とする表層目標注湯量を(2)式で、
内層目標注湯量を(3)式で算出して表層,内層用溶鋼
の目標注湯量比を(4)式で算出する。
【0021】ステップ3:タンディッシュ内溶鋼重量と
ストッパー等の開度調節手段の開度を検出し、表層,内
層用溶鋼の注湯量補正係数比計算所定時間内でのタンデ
ィッシュ内溶鋼重量の平均重量減少量、タンディッシュ
内の平均溶鋼深さ、ストッパー等の開度調節手段の平均
開度を算出し、注湯量補正係数比を(5)式で算出す
る。
【0022】ステップ4:注湯量補正係数比と現在時刻
におけるタンディッシュ内の溶鋼深さを用いて、前記目
標注湯量比を(6)式で補正し、目標注湯量比の補正値
を算出する。
【0023】ステップ5:レベル計による検出湯面レベ
ルと目標湯面レベルとの偏差をPI制御器またはPID
制御器に入力して、湯面レベル制御偏差を最小にするた
めの表層,内層用ストッパー等の開度調節手段の開度和
を求める。
【0024】ステップ6:表層,内層用ストッパー等の
開度調節手段の開度和、及び補正された目標注湯量比を
用いて、表層用開度調節手段の設定開度値を(7)式
で、内層用開度調節手段の設定開度値を(8)式で算出
して決定し、ストッパー等の開度調節手段を含む表層,
内層の注湯プロセスへ出力する。
【0025】注湯プロセスでは、ストッパー等の開度調
節手段の設定開度を得て開度調整を行い、各タンディッ
シュから鋳型への注湯量を調整する。
【0026】以上の処理を制御周期毎に繰り返し、目標
湯面レベル変更や鋳造速度の設定値変更に応じて、2本
の注湯ノズルからの注湯量比の、目標値に対する変動を
最小にしつつ、これらの注湯ノズルにて注湯される鋳型
内において検出湯面レベルを目標湯面レベルに維持す
る。
【0027】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法において
は、目標湯面レベルと鋳造速度の設定値に基づいて決定
される表層厚を一定とする表層,内層用溶鋼の目標注湯
量比を算出し、表層,内層用溶鋼の注湯量補正係数比計
算所定時間内での注湯量補正係数比を算出して前記目標
注湯量比を補正し、補正された目標注湯量比に基づい
て、レベル計による検出湯面レベルが目標湯面レベルを
維持する表層,内層用ストッパー等の開度調節手段の設
定開度値を決定して開度調整を行い、各タンディッシュ
から鋳型への注湯量を調整することにより、各注湯ノズ
ルにおいて生じる注湯量の目標値に対する変動を最小に
することができ、安定した注湯が実現される結果、鋳型
への鋳込みが安定して行え、表層,内層の界面が明瞭な
高品質の複層鋼板を得ることが出来る等、本発明は製品
鋼板の品質向上に優れた効果を奉する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による処理手順を図式化して示すフロ
−チャ−トである。
【図2】 複層鋼板の横断面を示す断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】異種溶鋼を2本の注湯ノズルを用いて鋳型
    内部に注ぎ分け、両タンディッシュの注湯羽口にストッ
    パー等の開度調節手段と、タンディッシュ内の溶鋼重量
    を検出するロードセル、及び鋳型内部の湯面レベルを検
    出するレベル計を設け、さらに両溶鋼の混合抑制のため
    直流磁界を作用させ、溶鋼から直接、表層,内層の界面
    が明瞭で表面性状の優れた複層鋼板を連続鋳造する方法
    において、 目標湯面レベルと鋳造速度の設定値に基づいて決定され
    る表層厚を一定とする表層,内層用溶鋼の目標注湯量比
    計算数式モデルにより目標注湯量比を算出し、ロードセ
    ルの分解能と湯面レベル制御に対する要求制御精度より
    決定される表層,内層用溶鋼の注湯量補正係数比計算所
    定時間と該所定時間内の注湯量補正係数比計算数式モデ
    ル、及びレベル計による検出湯面レベルを目標湯面レベ
    ルに維持する制御モデルを予め定めて設けておき、 目標湯面レベルと鋳造速度の設定値に基づいて決定され
    る表層厚を一定とする表層,内層用溶鋼の目標注湯量比
    を算出すると共に、前記注湯量補正係数比計算所定時間
    内でのタンディッシュ内溶鋼重量の平均重量減少量,タ
    ンディッシュ内の平均溶鋼深さ、およびストッパー等の
    開度調節手段の平均開度を用いて表層,内層用溶鋼の注
    湯量補正係数比を算出し、該注湯量補正係数比と現在時
    刻におけるタンディッシュ内の溶鋼深さを用いて前記目
    標注湯量比を補正し、該目標注湯量比の補正値に基づい
    てレベル計による検出湯面レベルが目標湯面レベルを維
    持する表層,内層用ストッパー等の開度調節手段の設定
    開度を決定することを特徴とする、複層鋼板の連続鋳造
    における湯面レベル制御方法。
JP7793493A 1993-04-05 1993-04-05 複層鋼板の連続鋳造における湯面レベル制御方法 Withdrawn JPH06285604A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112059135A (zh) * 2020-08-20 2020-12-11 张家港宏昌钢板有限公司 一种结晶器钢液面校正装置及其使用方法

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