JPH1076355A - 連続鋳造設備におけるレードル注湯制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】開度センサーを用いずにレードルからタンディ
ッシュへの注湯量を制御する方法を提供する。 【解決手段】タンディッシュ４の溶鋼重量の基準重量か
らの偏差とその重量変化速度を一定の周期（例えば、１
０秒毎）で測定し、これらの測定値に応じ、あらかじめ
定めた設定値に基づいて注湯用ノズル（例えば、ロータ
リーノズル３）の開度を調節し、前記タンディッシュの
溶鋼重量の基準重量からの偏差が目標範囲内に入るよう
にタンディッシュへの注湯量を制御する。スラグ検知装
置１２によりレードルからのスラグの流出を検知し、注
湯用ノズルを所定時間（例えば、３秒）閉止する直入回
路１３が作動するので、スラグのタンディッシュ内への
混入を最小限に止めることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造設備にお
いて、溶鋼をタンディッシュへ供給（注湯）する際のレ
ードル注湯制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造設備においては、取鍋（以下、
レードルという）からタンディッシュへ溶鋼を供給する
に際し、タンディッシュ内の溶鋼量が常に一定になるよ
うに、注湯量の制御が行われている。そのため、レード
ルには、ロータリーノズル方式やスライディングノズル
方式の注湯装置が設けられている。

【０００３】図３は、ロータリーノズルを備えた連続鋳
造設備において従来用いられているレードル注湯制御シ
ステムの一例の構成を示す図であり、図４は、レードル
の底部に装着されたロータリーノズルの一例の概略下面
図である。

【０００４】図３に示すように、レードル１内の溶鋼２
は、レードル１の底部に設けられているロータリーノズ
ル３を介してタンディッシュ４へ注湯され、スライディ
ングノズル１１を経てモールド６へ供給される。

【０００５】ロータリーノズル３は、図４に示したよう
に、レードルの底部に、中心であるＡ点を軸として回動
可能に装着された円盤状のノズルであって、常用の小径
のノズル３−1 と開孔用の大径のノズル３−2 が一つの
同心円上に穿設されている。図中の符号１−1 はレード
ルの底部に設けられているレードル注湯孔で、前記のノ
ズル３−1 および３−2 と同じ同心円上に位置してい
る。

【０００６】図示した状態は、ノズル３−1 または３−
2 が注湯孔１−1 と通じておらず、ロータリーノズル３
が閉止された状態（「閉」の状態）を示している。この
状態から、ロータリーノズル３を図中に矢印で示した開
の方向へ９０゜回転させてノズル３−1 を注湯孔１−1
と一致させる（「開」の状態にする）と、レードル１内
の溶鋼２はタンディッシュ４内へ流入する。この状態か
ら逆に閉の方向へ９０゜回転させると図示した状態にな
り、タンディッシュ４内への溶鋼２の流入は停止され
る。つまり、ロータリーノズル３の回転位置を調節する
ことによってロータリーノズル３を「開」の状態または
「閉」の状態、あるいは半開ないしはわずかに開いた状
態等、ロータリーノズル３の開度を調節することができ
る。

【０００７】図３に示したように、上記のロータリーノ
ズル３には開度センサー１４が近接して設置されてお
り、この開度センサー１４によってロータリーノズル３
の回転位置が検出され、その信号がロータリーノズル制
御装置１５へ送られる。一方、ロードセル５と接続して
いるタンディッシュ重量計８の測定値に基づいて開度補
正信号が同じくロータリーノズル制御装置１５へ送ら
れ、レードル１からタンディッシュ４への注湯量の制御
が行われるようになっている。なお、開度センサー１４
としては、マイクロスイッチや、信号発生器等の検出器
が用いられている。

【０００８】しかしながら、ロータリーノズルに近接し
て設置されている開度センサーを利用してレードルから
の注湯量の制御を行う方法では、以下のような欠点があ
る。これは、ロータリーノズル方式に限らず、例えばス
ライディングノズル方式においても同様である。

【０００９】すなわち、開度センサーが高温の悪環境に
曝されるので、信頼性を確保するためには高頻度のメン
テナンスが必要である。また、開度センサーの耐熱対策
のための冷却エアーや、窒素ガス等が必要とされること
もある。さらに、開度センサーは注湯装置毎に、すなわ
ちレードル毎に設置されるため複数台必要であり、メン
テナンスに多大なコストを要する。このように、開度セ
ンサーを利用して注湯量の制御を行う従来の方法では、
イニシャルコスト、ランニングコストともに大きいもの
となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、連続鋳造設
備において、タンディッシュへのレードル注湯量を制御
するに際しての上記従来の欠点を解消するためになされ
たもので、開度センサーによる注湯用ノズルの回転位置
ないしは開度の検出を行わずに、タンディッシュへの注
湯量の制御を行う方法を提案することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために検討を重ねた結果、タンディッシュ
の溶鋼重量の基準重量からの偏差とその重量変化速度を
一定の周期（例えば、１０秒間隔）で測定し、これらの
測定値、すなわち、タンディッシュの溶鋼重量の基準重
量からの偏差とその重量変化速度（重量変化の方向と大
きさ）に応じて注湯用ノズルを「開」方向、または
「閉」方向へ作動させる時間を調節することによりその
制御が可能であることを確認した。

【００１２】本発明の要旨は、下記（１）および（２）
のレードル注湯制御方法にある。

【００１３】（１）連続鋳造設備におけるレードル注湯
制御方法であって、タンディッシュの溶鋼重量の基準重
量からの偏差とその重量変化速度を一定の周期で測定
し、これらの測定値に応じ、あらかじめ定めた設定値に
基づいて注湯用ノズルの開度を調節し、前記タンディッ
シュの溶鋼重量の基準重量からの偏差が目標範囲内に入
るようにタンディッシュへの注湯量を制御することを特
徴とする連続鋳造設備におけるレードル注湯制御方法。

【００１４】（２）レードルからのスラグの流出が検知
されたときは、注湯用ノズルを所定時間閉止することを
特徴とする上記（１）に記載の連続鋳造設備におけるレ
ードル注湯制御方法。

【００１５】前記の重量変化速度とは、上記のように、
重量変化の方向（すなわち、タンディッシュの溶鋼重量
が増加する方向にあるか、減少する方向にあるか）およ
びその大きさをいう。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、上記（１）および（２）
のレードル注湯制御方法（本発明方法）について、ロー
タリーノズルを備えた連続鋳造設備を例にとって詳細に
説明する。

【００１７】図１は、上記（１）の方法を実施するため
のレードル注湯制御システムの一例の構成を示す図であ
る。この図において、レードル１内の溶鋼２は、図３に
示した従来のレードル注湯制御システムの場合と同様
に、レードル１の底部に設けられているロータリーノズ
ル３を介してタンディッシュ４へ注湯され、スライディ
ングノズル１１を経てモールド６へ供給される。

【００１８】この図１に示した注湯制御システムでは、
ロータリーノズル３の回転位置を検出するための開度セ
ンサーは設置されておらず、タンディッシュ４に取り付
けられたロードセル５と接続しているタンディッシュ重
量計８によって、タンディッシュ４の溶鋼重量の基準重
量からの偏差（ΔＷ）とタンディッシュ４の溶鋼重量変
化速度（ｄＷ／ｄｔ）が一定の周期で測定され、その信
号（ΔＷおよびｄＷ／ｄｔ）が自動注湯制御装置９へ送
られる。なお、一定の周期としては、基準重量の目標範
囲内への制御の安定性を確保するために、例えば１０秒
程度とするのが好適である。

【００１９】自動注湯制御装置９は、上記タンディッシ
ュ重量計８からの出力信号を受け、注湯用ノズル制御装
置１０に対して所定の動作信号を出力する。すなわち、
自動注湯制御装置９には、タンディッシュ４の溶鋼重量
の基準重量からの偏差（ΔＷ）と、タンディッシュの溶
鋼重量変化速度（ｄＷ／ｄｔ）の方向およびその大きさ
に応じ、ロータリーノズルの動作方向を「開」方向とす
るか「閉」方向とするか、さらに、そのときの作動時間
（「開」方向へ、または「閉」方向へ作動させる時間。
以下、これを「ロータリーノズルの開閉運転時間」、ま
たは単に「開閉運転時間」という）をどの程度とする
か、についてあらかじめ定めた設定値（これについては
後述する）が入力されており、この設定値に基づいて、
前記自動注湯制御装置９に入力された信号（ΔＷおよび
ｄＷ／ｄｔ）に応じロータリーノズルの動作方向および
開閉運転時間（つまり、動作信号）が出力される。

【００２０】注湯用ノズル制御装置１０は、上記自動注
湯制御装置９からの出力信号を受け、ロータリーノズル
３が開動作（「開」方向への回転）、または閉動作
（「閉」方向への回転）を行うように、モータ（図示せ
ず）に対して信号を出力する。モータはこの信号によっ
て稼働し、ロータリーノズルの開度の調節が行われる。
なお、注湯用ノズル制御装置１０には、ロータリーノズ
ルの回転速度を低速化して注湯量制御の精度を高めるた
めに、インバーター回路（図示せず）が取り付けられて
いる。

【００２１】これによって、タンディッシュの溶鋼重量
偏差（ΔＷ）があらかじめ定めた目標範囲内に入るよう
にタンディッシュへの注湯量の制御（これを、「タンデ
ィッシュ溶鋼重量自動制御」という）が行われる。な
お、あらかじめ定めておく目標範囲としては、例えば、
後に実施例で述べるように、ΔＷ≦±０．５ｔとすれば
よい。タンディッシュ内の溶鋼量がこの程度の重量偏差
で一定に保たれていれば、タンディッシュ内の溶鋼滞留
時間が安定するので介在物の浮上に要する時間を確保す
ることができ、鋳片品質の悪化が防止できる。

【００２２】表１は、上記（１）の方法を実施するに際
してのロータリーノズルの開閉運転時間制御表の一例
で、上記のあらかじめ自動注湯制御装置９に入力してお
く設定値の一例である。

【００２３】この表は、最大溶鋼重量２７ｔのタンディ
ッシュに対して、その溶鋼重量偏差（ΔＷ）と溶鋼重量
変化速度（ｄＷ／ｄｔ）の測定の周期（この周期を「サ
ンプリング時間」という）を１０秒として用いるもの
で、溶鋼重量偏差（ΔＷ）は左欄に示したように５段階
に分け、溶鋼重量変化速度（ｄＷ／ｄｔ）は上欄に示し
たように７段階に分けている。なお、上記のサンプリン
グ時間の中に、ロータリーノズルの開閉運転時間は含め
ない。溶鋼重量変化速度（ｄＷ／ｄｔ）が−で表示され
ているのはタンディッシュの溶鋼重量変化が減少方向に
あり、＋で表示されているのは、逆に増加方向にあるこ
とを表している。

【００２４】また、表中の数字は、ロータリーノズルの
開閉運転時間、すなわちロータリーノズルを「開」方向
へ、または「閉」方向へ作動させる時間（これを、「制
御パルス幅」ともいう）を表し、この制御パルス幅に付
した−の符号は、各サンプリング時間毎に得られた溶鋼
重量変化速度（ｄＷ／ｄｔ）に応じて、ロータリーノズ
ルに閉動作を行わせることを、＋の符号は、これとは逆
に、開動作を行わせることを表す。表中の０は、ロータ
リーノズルの操作を行わないことを意味する。

【００２５】なお、表１に例示した設定値に基づいてタ
ンディッシュ溶鋼重量自動制御を行うに際し、ロータリ
ーノズルの使用頻度の増大に伴うノズルの形状の変化等
に起因して正常なレードル注湯量の制御が行われなくな
る場合が懸念される。すなわち、閉動作あるいは開動作
が連続して行われているにもかかわらずその効果が現れ
ないような場合で、例えばノズル内を通過する溶鋼によ
ってノズルの形状が変化したり、あるいはノズルが詰ま
ったりすると、開度調節の効果は期待できない。

【００２６】このような予期し得ない状況に対処するた
めには、例えば、ｄＷ（ｎ）／ｄｔ＞ｄＷ（ｎ−１）／
ｄｔ（ただし、ｄＷ（ｎ）／ｄｔは今回測定値、ｄＷ
（ｎ−１）／ｄｔは前回測定値を意味する）が３回連続
して生じた場合は閉動作を停止させ、逆に、ｄＷ（ｎ）
／ｄｔ＜ｄＷ（ｎ−１）／ｄｔが３回連続して生じた場
合は開動作を停止させるとともに、警報を発するように
しておくことが考えられる。これによって、直ちに手動
に切り換える等の処置をとり、異常事態に対処すること
が可能である。

【００２７】

【表１】

【００２８】上記（１）の方法によれば、タンディッシ
ュへのレードル注湯量を制御するに際して開度センサー
は必要とはされない。そのため、設備が簡素になるとと
もに、メンテナンスが不要で、イニシャルコストおよび
ランニングコストを大幅に低減させることができる。

【００２９】前記（２）の方法は、（１）の方法を実施
するに際し、レードルからのスラグの流出が検知された
場合は、ロータリーノズルを所定時間閉止するレードル
注湯制御方法である。すなわち、以下に述べるように、
スラグ検知システムを活用してスラグのタンディッシュ
内への混入を最小限に止めることができる注湯制御方法
である。

【００３０】図２は、（２）の方法を実施するためのレ
ードル注湯制御システムの一例の構成を示す図である。
前記の図１に示したレードル注湯制御システムとの違い
は、レードル１内にスラグ検知装置１２が取り付けられ
るとともに、直入回路１３が設けられていることであ
る。

【００３１】スラグ検知装置１２でスラグの流出が検知
されると、その信号は自動注湯制御装置９へ出力され
る。自動注湯制御装置９は、この出力信号を受けると、
直入回路１３に対してロータリーノズル全閉指令（信
号）を発する。直入回路１３は図２に示したＯＦＦの状
態からＯＮの状態となり、ロータリーノズル全閉信号は
注湯用ノズル制御装置１０（インバーター回路内蔵）を
経ずにモータ（図示せず）へ送られ、ロータリーノズル
３に閉動作を行わせてこれを閉止する。この閉止状態に
保持する時間は、確実に閉止可能な時間、すなわち、直
入回路で９０゜回転させるのに必要な時間を考慮してあ
らかじめ定めておく。通常は、３秒程度とするのが好ま
しい。

【００３２】スラグ検知装置としては、溶鋼の透磁率変
化検出センサー等が使用できる。

【００３３】直入回路は、ロータリーノズルのモータを
可逆（開閉）運転できる回路であればよい。なお、この
直入回路への切り換えは手動でも行うことができる。例
えば、後述する実施例で示すように、タンディッシュへ
連続して溶鋼を供給するためにレードルの交換を行う場
合等においては、自動制御から手動による制御に切り換
える。

【００３４】上記（２）の方法によれば、レードルから
スラグの流出が検知されたとき、直ちにロータリーノズ
ルを閉止して、スラグのタンディッシュ内への混入を最
小限に止めることが可能となる。

【００３５】

【実施例】最大溶鋼重量２７ｔのタンディッシュを備え
た連続鋳造設備において、前記の図２に示したレードル
注湯制御システムにより本発明方法を実施した。

【００３６】タンディッシュの基準溶鋼重量を２３ｔと
し、タンディッシュの溶鋼重量偏差（ΔＷ）の目標範囲
は±０．５ｔとした。また、タンディッシュの溶鋼重量
偏差（ΔＷ）および溶鋼重量変化速度（ｄＷ／ｄｔ）を
測定するに当たってのサンプリング時間は１０秒とし
た。

【００３７】ロータリーノズルの開閉運転時間の制御
は、前記の表１に示した設定値に基づいて行った。な
お、自動制御中は注湯量制御の精度を高めるためにイン
バーターの周波数設定値を１５Ｈｚとしてロータリーノ
ズルの回転速度を低速化した。

【００３８】制御状況の一例を図５に示す。図中のロー
タリーノズル開指令は、ロータリーノズルに、図中に垂
直上向きの線で示した制御パルス幅の開動作を行わせた
ことを表し、ロータリーノズル閉指令は、同じくロータ
リーノズルに、垂直下向きの線で示した制御パルス幅の
閉動作を行わせたことを表す。すなわち、前記表１の設
定値に基づいてロータリーノズルを所定時間「開」方向
へ、または「閉」方向へ回転させたことを示している。
また、タンディッシュ溶鋼重量自動制御中とは、その時
間帯でタンディッシュ溶鋼重量自動制御が行われている
ことを表し、タンディッシュ溶鋼重量自動制御切とは、
自動制御から手動に切り換えたことを表す。

【００３９】この図から明らかなように、タンディッシ
ュ内の溶鋼の重量偏差（ΔＷ）は、自動制御を行ってい
る間、常に目標範囲である±０．５ｔの範囲内であっ
た。なお、この場合は、前記（２）の方法は使用しなか
った。

【００４０】図６に、（２）の方法を使用した場合の制
御状況の一例を示す。用いたレードル注湯制御システ
ム、ならびにタンディッシュの基準溶鋼重量、タンディ
ッシュの溶鋼重量偏差（ΔＷ）の目標範囲、サンプリン
グ時間等はすべて上記と同じである。

【００４１】図６（ａ）はスラグの検知の有無を表す図
で、図中の「スラグ検知信号」はしきい値を超えるスラ
グが検知されたことを示している。この信号によりレー
ドル注湯制御システムの直入回路が作動してロータリー
ノズルが閉止された状態が、図６（ｂ）中に「ロータリ
ーノズル全閉」と表示されている。なお、この場合のロ
ータリーノズルの閉止時間は３秒とした。

【００４２】図示されるように、この場合も、タンディ
ッシュ内の溶鋼の重量偏差（ΔＷ）は、目標範囲（±
０．５ｔ）内であった。

【００４３】

【発明の効果】本発明の注湯制御方法により、レードル
からタンディッシュへの注湯量の制御を行うことができ
る。この方法は、開度センサーを必要としないため、設
備が簡素になるとともに、メンテナンスが不要で、イニ
シャルコストおよびランニングコストを大幅に低減させ
ることができる。また、レードル鋳込み終了時にスラグ
の流出を検知し、直ちにロータリーノズルを閉止してス
ラグのタンディッシュ内への混入を最小限に止めること
も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を実施するためのレードル注湯制御
システムの一例の構成を示す図である。

【図２】本発明方法を実施するためのレードル注湯制御
システムの他の例で、さらにスラグ検知装置と直入回路
が設けられた制御システムの構成を示す図である。

【図３】ロータリーノズルを備えた連続鋳造設備におい
て従来用いられているレードル注湯制御システムの一例
の構成を示す図である。

【図４】レードルの底部に装着されたロータリーノズル
の一例の概略下面図である。

【図５】本発明方法によるレードル注湯制御状況の一例
を示す図である。

【図６】本発明方法によるレードル注湯制御状況の他の
例を示す図で、（ａ）はスラグの流出の検知を示す図、
（ｂ）はスラグ検知前のレードル注湯制御状況を示す図
である。

【符号の説明】

１：レードル １−1 ：レードル注湯孔 ２：溶鋼 ３：ロータリーノズル ３−1 ：小径ノズル ３−2 ：大径ノズル ４：タンディッシュ ５：ロードセル ６：モールド ７：鋳片 ８：タンディッシュ重量計 ９：自動注湯制御装置 １０：注湯用ノズル制御装置 １１：スライディングノズル １２：スラグ検知装置 １３：直入回路 １４：開度センサー １５：ロータリーノズル制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続鋳造設備におけるレードル注湯制御方
   法であって、タンディッシュの溶鋼重量の基準重量から
   の偏差とその重量変化速度を一定の周期で測定し、これ
   らの測定値に応じ、あらかじめ定めた設定値に基づいて
   注湯用ノズルの開度を調節し、前記タンディッシュの溶
   鋼重量の基準重量からの偏差が目標範囲内に入るように
   タンディッシュへの注湯量を制御することを特徴とする
   連続鋳造設備におけるレードル注湯制御方法。
2. 【請求項２】レードルからのスラグの流出が検知された
   ときは、注湯用ノズルを所定時間閉止することを特徴と
   する請求項１に記載の連続鋳造設備におけるレードル注
   湯制御方法。