JPH08117945A - 連続鋳造の鋳造初期制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳造初期における湯面上昇時の非定常湯面か
ら定常湯面に達するまでの湯面レベル制御を自動的に行
う。 【構成】 鋳型４の上下方向に配設された複数の測温器
11a,11a,11b,11c,12a,12b,12c,13a,13b,13c の測温結果
を第１，第２，第３の測温結果処理部14，15，16にて演
算処理し、その演算処理結果に基づいて、湯面レベル計
10が湯面レベルを検出できない領域における湯面レベル
の上昇速度を演算部17にて求め、求めた上昇速度に応じ
て制御部５の制御によりストッパ７またはスライディン
グノズル21の開度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造において、溶
鋼の注入開始からダミーバーの引抜き開始までの鋳造初
期における制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造設備においては、搬送された溶
鋼をタンディッシュに一旦貯留し、このタンディッシュ
から浸漬ノズルを介して鋳型に注入することにより鋳造
が行われる。そして、鋳型内への溶鋼の流量の制御は、
ストッパまたはスライディングノズル等の流量制御装置
にて行う。

【０００３】このような連続鋳造用の鋳型は上下に開放
されているので、ダミーバーを装着して下側の開口部を
閉栓した後に、鋳型内への溶鋼の流入を開始する。そし
て、鋳造初期における定常湯面に達するまでの湯面制御
は、湯面検出器の検出範囲が狭いので、作業者が湯面を
監視しながら流量制御装置の開度を調節する。そして、
湯面検出器の検出範囲に湯面レベルが入ったことを確認
すると、ダミーバーの引抜き開始指令を出して、湯面レ
ベルが定常湯面で安定した後は流量制御装置の自動モー
ドに切り換えている。

【０００４】上述した制御方法では、鋳造初期の定常湯
面に達するまでに熟練した作業者の監視が必須であると
いう問題があった。そこで、鋳造初期の湯面上昇時の非
定常湯面から定常湯面に達するまでの湯面制御を自動的
に行うようにした制御方法が、特公平５−71340 号公報
に開示されている。

【０００５】この制御方法では、鋳型内の上下方向に複
数の熱電対などの測温器を設けておき、湯面レベルの上
昇に伴ってこれらの測温器の測定温度が上昇するので、
これらの測温器の測温結果に所定のしきい値を設定し、
そのしきい値を越えたタイミングを湯面レベルが該当す
る測温器の設置位置に到達した時点と判定し、隣合う測
温器への湯面レベルの到達時間の差を演算し、その演算
値にて隣合う測温器間の距離を除算することにより湯面
レベルの上昇速度を求め、この求めた上昇速度に基づい
てストッパ，スライディングノズル等の流量制御装置の
開度を調整している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、湯面検出器
の連続的なレベル検出可能範囲に湯面レベルが達してダ
ミーバーの引抜き開始指令を出した際に、湯面レベルが
整定するかまたは少し上昇するように、定常湯面検出器
の検出範囲に達するまでの間において流量制御装置の開
度を調整して湯面上昇速度を制御している。従って、こ
の際の湯面上昇速度の制御精度が悪いと、湯面レベルが
湯面検出器の検出範囲に達したときのアンバランス量が
大きくなり、その後の湯面検出器の検出結果に基づく湯
面レベル制御では補償しきれずに、ダミーバーの引抜き
開始後の湯面レベルの上昇速度が所望値に比べて大きく
なりすぎて湯面レベルが変動する原因となる。そして、
ダミーバーの引抜きを開始した時点の給湯量〔ｃｍ³ ／
秒〕（＝引抜き開始直前の湯面上昇速度〔ｃｍ／秒〕×
浸漬ノズルの断面積〔ｃｍ² 〕）と、引抜き開始時点で
の引抜き量〔ｃｍ³ ／秒〕（＝ダミーバーの断面積〔ｃ
ｍ² 〕×引抜き速度〔ｃｍ／秒〕）とが、それぞれの設
定値とアンバランスとなって、オーバーシュートが発生
する。

【０００７】従って、湯面検出器の検出範囲に達するま
での間における湯面上昇速度の制御精度を高めることが
重要である。しかしながら、上述した特公平５−71340
号公報に開示された制御方法では、熱電対の温度が上昇
する応答遅れがあるので、求められる湯面上昇速度もそ
の分だけ遅れることになり、正確な湯面上昇速度を測定
できない。また、各熱電対に湯面レベルが達したことを
決定するためのしきい値の設定が不適当であると、冷却
水の温度等の影響により下方からの伝熱による温度上昇
が大きく異なるので、その湯面上昇速度の遅れは各熱電
対において異なってしまい、測定精度の誤差が大きくな
るという問題がある。よって、従来の特公平５−71340
号公報に開示された制御方法では、湯面検出器の検出結
果に基づく湯面レベル制御では補償しきれずに、オーバ
ーシュートまたはアンダーシュートが発生してオーバー
フローまたはブレークアウトの原因となる可能性があっ
た。

【０００８】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、鋳型の上下方向に配置した複数の測温器の測定
結果を演算処理して湯面レベルの上昇速度を求めること
により、測温器の温度が上昇する応答遅れを解消して、
正確な湯面レベルの上昇速度を求めることができ、鋳造
初期の制御を精度良く行える連続鋳造の鋳造初期制御方
法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造の
鋳造初期制御方法は、ダミーバーが装着された鋳型に流
量制御装置にて流量を制御して溶鋼を注入し、湯面レベ
ルが定常湯面に達したことを検出した時点で前記ダミー
バーの引抜きを開始する連続鋳造の鋳造初期制御方法に
おいて、定常湯面近傍の湯面レベルを検出する検出器
と、前記鋳型の湯面レベル変化方向に配された複数の測
温器とを設け、該測温器の中から複数の測温器を組み合
わせて複数組の測温系を構成し、各測温系において測温
器の測温結果に応じてその内の１個の測温器への湯面レ
ベルの到達時間を求め、それぞれの測温系にて求めた到
達時間に基づいて、前記検出器が湯面レベルを検出でき
ない領域における湯面レベルの上昇速度を求め、求めた
上昇速度に応じて前記流量制御装置による流量制御を行
うことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明では、鋳型の深さ方向に複数の測温器を
設け、これらの測温器の測温結果の演算処理によって湯
面レベルの上昇速度を求める。これらの測温器の中から
近接している複数の測温器ずつを組み合わせて複数の測
温器からなる複数組の測温系を構成し、各測温系におけ
る複数個の測温器の測定結果に基づいてその中の１個の
測温器に湯面レベルが到達した時間を求め、各測温系に
おいて求めた到達時間と到達時間を求めた異なる測温系
に属する２個の測温器間の距離とに基づいて湯面レベル
の上昇速度を算出する。具体的には、例えば隣合う２組
の測温系において求めた到達時間の時間差（ｔ）と、こ
の隣合う２組の各測温系にあって到達時間を求めた２個
の測温器間の距離（Ｌ）とを用いて、湯面レベルの上昇
速度（ｖ）を以下のように演算する。 ｖ＝Ｌ÷ｔ 本発明では、鋳型に配置した複数個の測温器の測定結果
によりこれらの中の１個の測温器における到達時間を求
めているので、１個の測温器の測定結果によりこの測温
器に湯面レベルが到達する時間を求めていた従来の方法
に比べて、測定誤差が小さく抑えられ、この結果、より
正確な湯面レベルの上昇速度を算出できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
いて具体的に説明する。

【００１２】図１は、本発明の制御方法を実施するため
の装置の構成図であり、図中１は図示しない取鍋から溶
鋼２が装入されるタンディッシュである。タンディッシ
ュ１の下面には溶鋼流出孔1aが貫通されており、溶鋼流
出孔1aにはスライディングノズル21を介して、タンディ
ッシュ１内の溶鋼２を鋳型４に鋳込むための浸漬ノズル
３が介装されている。タンディッシュ１内には、タンデ
ィッシュ１から鋳型４への溶鋼２の流量を調整するスト
ッパ７が設けられている。ストッパ７の基端は、その一
端がシリンダ９に接続されたレバー８の他端に連結され
ている。そして、シリンダ９の駆動によるレバー８の作
動によって、ストッパ７を溶鋼２の深さ方向（図１では
上下方向）に移動させて、溶鋼流出孔1aの開度を調節し
てタンディッシュ１から鋳型４への溶鋼２の流量を制御
するようになっている。

【００１３】タンディッシュ１から鋳型４への溶鋼２の
流量を調整するスライディングノズル21は、中央に開孔
部22をそれぞれ有する３枚の板状部材23, 24, 25を上下
に積層した構成をなし、真ん中の板状部材24のみがシリ
ンダ６に接続されて水平方向（図１では左右方向）に移
動するようになっている。そして、シリンダ６の駆動に
より真ん中の板状部材24を水平方向に移動させて、上，
中，下の板状部材23,24, 25における各開孔部22の共通
面積を変化させ、溶鋼流出孔1aの開度を調節してタンデ
ィッシュ１から鋳型４への溶鋼２の流量を制御するよう
になっている。

【００１４】鋳型４内の上部には、鋳型４内の溶鋼２の
湯面レベルを計測する渦流式, レーザ式の湯面レベル計
10が設けられており、湯面レベル計10は、計測したレベ
ル信号を後述する制御部５へ出力する。

【００１５】鋳型４の内壁には、３組の測温系11, 12,
13が上下方向に等間隔に設けられている。第１の測温系
11は、上下方向に等間隔に鋳型４の内壁に埋め込まれた
３個の熱電対等の測温器11a, 11b, 11c から構成され、
他の第２の測温系12、第３の測温系13もそれぞれ、第１
の測温系11と同様な、３個の測温器12a, 12b, 12c 、測
温器13a, 13b, 13c から構成されている。第１の測温系
11の各測温器11a, 11b, 11c はそれぞれの設置位置にお
ける鋳型４内の温度を測定し、その測温結果を第１の測
温結果処理部14へ出力する。同様に、第２の測温系12及
び第３の測温系13の各測温器12a, 12b, 12c 及び各測温
器13a, 13b, 13c は、それぞれの設置位置における鋳型
４内の温度を測定し、その測温結果を第２の測温結果処
理部15及び第３の測温結果処理部16へ出力する。各第
１，第２，第３の測温結果処理部14，15，16は、測温器
11b, 12b, 13b への湯面レベルの到達時間を求めて、そ
の到達時間を演算部17へ出力する。演算部17は、第１，
第２，第３の測温結果処理部14，15，16の出力及び測温
器の設置間隔に基づいて、鋳型４内の湯面上昇速度を演
算して、その演算結果を制御部５へ出力する。なお、各
第１，第２，第３の測温結果処理部14，15，16における
処理及び演算部17の演算の詳細については後に詳述す
る。

【００１６】また、鋳型４下方の鋳片の引抜き域には、
ダミーバー18及び鋳片を引き抜くためのピンチローラ19
が設けられている。ピンチローラ19には駆動用の電動機
20が連結されており、電動機20の駆動によってピンチロ
ーラ19の回転速度が調整されて、ダミーバー18の引抜き
速度が制御されるようになっている。

【００１７】そして、制御部５は、演算部17からの演算
結果と湯面レベル計10による検出結果とを入力し、スト
ッパ７駆動用のシリンダ９及びスライディングノズル21
駆動用のシリンダ６を制御して鋳型４への流入溶鋼の流
量を制御すると共に、ピンチローラ19駆動用の電動機20
を制御して鋳型４からダミーバー18の引抜き速度を制御
するようになっている。

【００１８】次に、動作について説明する。まず、ダミ
ーバー18のヘッド部により鋳型４の下部を密栓し、スト
ッパ７を上昇させると共にスライディングノズル21を開
いて、タンディッシュ１から浸漬ノズル３を介して鋳型
４への溶鋼注入を開始する。溶鋼の注入に伴って、溶鋼
湯面は図２に示すように上昇していく。図２において、
横軸，縦軸はそれぞれ時間，湯面レベルを示し、縦軸の
符号は３組の測温系11, 12, 13の合計９個の測温器11a,
11b, 11c, 12a, 12b, 12c, 13a, 13b, 13c の設置位置
を表し、ハッチングを付した領域は定常湯面近傍におけ
る湯面レベル計10の検出範囲を表している。

【００１９】そして、溶鋼の注入に伴って、鋳型４内の
温度も上昇し、鋳型４の内壁に埋め込まれた９個の測温
器11a, 11b, 11c, 12a, 12b, 12c, 13a, 13b, 13c の測
定温度も図３に示すように上昇する。図３において、横
軸，縦軸はそれぞれ時間，測定温度を示す。

【００２０】第１の測温系11の３個の測温器11a, 11b,
11c による測温結果は、第１の測温結果処理部14へ出力
されて、以下に示すようにして、中央の測温器11b に湯
面レベルが達した時間が求められる。図４はこの到達時
間の求め方を説明するための図であり、図４（ａ）に
は、３個の測温器11a, 11b, 11c の測温結果（横軸ｔ：
時間，縦軸Ｅ：測定温度）を拡大して示す。ここで、各
測温器11a, 11b, 11c の測温結果をそれぞれＥ₁ ，
Ｅ₂ ，Ｅ₃ とした場合に、以下の式（１）にて示される
Ｅ′の経時変化（横軸ｔ：時間，縦軸Ｅ′：温度）を図
４（ｂ）に示す。 Ｅ′＝２Ｅ₂ −（Ｅ₁ ＋Ｅ₃ ） …（１） この式（１）にて示されるＥ′のレベルが０になったタ
イミングを、湯面レベルが中央の測温器11b に到達した
タイミングとして検出する。そして、この検出したタイ
ミングを到達時間として第１の測温結果処理部14から演
算部17に出力される。

【００２１】全く同様にして、第２の測温系12の中央の
測温器12b に湯面レベルが到達したタイミングが第２の
測温結果処理部15にて検出されると共に、第３の測温系
13の中央の測温器13b に湯面レベルが到達したタイミン
グが第３の測温結果処理部16にて検出され、それぞれの
到達時間が第２，第３の測温結果処理部15，16から演算
部17に出力される。

【００２２】演算部17では、以下のようにして湯面レベ
ルの上昇速度が演算される。第１，第２の測温結果処理
部14，15で得られた測温器11b, 12bへの湯面レベル到達
時間をそれぞれｔ₁ ，ｔ₂ とした場合に、その時間差Ｔ
₁₂（＝ｔ₂ −ｔ₁ ）を求め、予め計測しておいた２個の
測温器11b, 12b間の距離Ｄ₁₂をこの時間差Ｔ₁₂で除算し
た値をこの間の湯面レベルの上昇速度ｖ₁₂として演算す
る。具体的には、ｖ₁₂は以下の式（２）のようにして求
められる。 ｖ₁₂＝Ｄ₁₂／Ｔ₁₂ …（２）

【００２３】演算された湯面レベルの上昇速度は制御部
５に出力され、この上昇速度と所定の上昇速度との偏差
に応じてスライディングノズル21の開度の制御量が以下
のようにして求められて、シリンダ６の駆動によりスラ
イディングノズル21の開度が調整される。図５はこの制
御のタイミングチャートであり、図５（ａ）は湯面レベ
ルの経時変化を示し、図５（ｂ）はスライディングノズ
ル21の開度の経時変化を示し、図５（ｃ）はストッパ７
の開度の経時変化を示す。

【００２４】図５（ａ）において、実線Ａは実際の湯面
レベルの変化を表し、破線Ｂは所定の湯面レベルの変化
を表しており、縦軸のｄ₁ ，ｄ₂ はそれぞれ測温器11b,
12bの設置位置を示す。図５（ｂ）にあって、鋳型４内
への溶鋼の注入開始と共にスライディングノズル21を大
きく開き、その後、湯面レベルがｄ₁ からｄ₂ に到るま
での期間はその開度をＳ₀ で固定する。また、湯面レベ
ルがｄ₂ を越えると、所定の上昇速度ｖ₀ を実際の上昇
速度ｖ₁₂にて除したＫ（＝ｖ₀ ／ｖ₁₂）だけスライディ
ングノズル21の開度を調整する。つまり、湯面レベルが
ｄ₂ を越えると、スライディングノズル21の開度をＫ・
Ｓ₀ に設定する。

【００２５】一方、ストッパ７は、図５（ｃ）に示すよ
うに、鋳型４内への溶鋼の注入タイミングのみで開閉が
制御されるだけであり、注入開始と共に上昇させてその
開状態を持続する。

【００２６】また、第２，第３の測温結果処理部15，16
で得られた測温器12b, 13bへの湯面レベル到達時間に基
づいて、上述した例と全く同様にして、湯面レベルの上
昇速度が演算されて、スライディングノズル21の開度が
制御される。

【００２７】以上のようにして、演算した湯面レベルの
上昇速度に基づいてストッパ７及びスライディングノズ
ル21の開度を制御して、鋳型４内への溶鋼注入量を調整
しながら、湯面レベル計10の検出範囲内まで湯面レベル
を上昇させる。そして、湯面レベル計10の検出範囲に湯
面レベルが達して定常湯面まで到達した場合には、ダミ
ーバー18の引抜きを開始し、湯面レベル計10の計測値に
基づいて湯面レベルを定常湯面に保持制御させる。

【００２８】なお、上述した実施例では、溶鋼の流量制
御装置としてストッパ７及びスライディングノズル21の
両方を備えている場合について説明したが、ストッパ単
独またはスライディングノズル単独である場合について
も、同様に行えることは勿論である。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の制御方法
では、鋳型内の湯面レベルを計測するレベル計の計測可
能領域まで湯面レベルが達するまでの期間において、鋳
型に配置した複数の測温器の測定結果を演算処理して湯
面レベルの上昇速度を自動的に求め、これに基づいて鋳
型内への溶鋼の流入量を調整するので、鋳造初期の制御
を自動化でき、省力化を図れる。

【００３０】また、本発明の制御方法では、近接配置し
た複数個の測温器の測定結果によりこれらの中の１個の
測温器における到達時間を求めているので、１個の測温
器の測定結果により湯面レベルの到達時間を求めていた
従来の方法に比べて、測定誤差が小さく抑えられ、この
結果、より正確な湯面レベルの上昇速度を算出でき、精
度良く鋳型内への溶鋼の流入量を調整でき、鋳造初期に
おける操業条件のバラツキがなくなり、品質の安定化を
図れると共に、オーバーフロー，ブレークアウト等のト
ラブルを防止できて生産性の向上を図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の連続鋳造の鋳造初期制御方法を実施す
るための装置の構成図である。

【図２】鋳型内の溶鋼湯面レベルの経時変化を示すグラ
フである。

【図３】鋳型に設置した測温器による測定温度の経時変
化を示すグラフである。

【図４】本発明における鋳型内の溶鋼湯面レベルの上昇
速度を算出するための説明図である。

【図５】本発明における鋳型内の溶鋼湯面レベルとスト
ッパの開度とスライディングノズルの開度との関係を示
すタイミング図である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ 溶鋼 ３ 浸漬ノズル ４ 鋳型 ５ 制御部 ７ ストッパ 10 湯面レベル計 11 第１の測温系 12 第２の測温系 13 第３の測温系 11a,11b,11c,12a,12b,12c,13a,13b,13c 測温器 14 第１の測温結果処理部 15 第２の測温結果処理部 16 第３の測温結果処理部 17 演算部 18 ダミーバー 19 ピンチローラ 20 電動機 21 スライディングノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダミーバーが装着された鋳型に流量制御
   装置にて流量を制御して溶鋼を注入し、湯面レベルが定
   常湯面に達したことを検出した時点で前記ダミーバーの
   引抜きを開始する連続鋳造の鋳造初期制御方法におい
   て、定常湯面近傍の湯面レベルを検出する検出器と、前
   記鋳型の湯面レベル変化方向に配された複数の測温器と
   を設け、該測温器の中から複数の測温器を組み合わせて
   複数組の測温系を構成し、各測温系において測温器の測
   温結果に応じてその内の１個の測温器への湯面レベルの
   到達時間を求め、それぞれの測温系にて求めた到達時間
   に基づいて、前記検出器が湯面レベルを検出できない領
   域における湯面レベルの上昇速度を求め、求めた上昇速
   度に応じて前記流量制御装置による流量制御を行うこと
   を特徴とする連続鋳造の鋳造初期制御方法。