JPS6016300B2 - 連続鋳造設備における２次冷却水制御方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、連続鋳造設備における２次冷却水量制御方
法及びその装置に関するものである。

連続鋳造法における鏡片の冷却は、銭片の品質を大きく
左右する要因の一つである。上記冷却には、大きく分け
て鋳型（モールド）内での冷却（１次冷却）と、これに
続くスプレー帯による水冷（２次冷却）及び放冷帯での
冷却に区分されるが、特に銭片の凝固過程を支配する前
記２次冷却は、その冷却水量が微妙に銭片の品質に影響
を与える。

従来、前記２次冷却水量の制御方法には、銭片の長さ方
向に分割した冷却ゾーン単位に、水量を鏡片の引抜速度
に比例させて変化させるカスケ−ド制御方法やオペレー
ターの手動設定制御方法が採用されていた。

しかし、上記方法は操業条件に変化がなく冷却水量が一
定であるような場合には安定した品質の銭片を得ること
ができるが、例えば、レードルあるいはタンディッシュ
交換時のように操業条件が変わり、これに付随して冷却
水量が変更される過渡期においては、鏡片に表面割れ、
断面割れ等の欠陥が生じる虜れがあった。

更に詳述すれば品質の安定した銭片を得るためには、銭
片の長さ方向の表面温度の分布が一定のパターンになる
ように冷却することが必要である。

今、ある冷却ゾーンでの銭片断面が第１図に示されるよ
うになっていた場合、単位時間当りの鏡片１の内部から
の熱伝導量印ま、次式で与えられる。

なお、図において、２は凝固シェル、３は溶鋼を示す。
Ｈ＝＾‐生−Ｔ２）Ｖ…‐‐‐‐‐‐‘１’但し、‘１
’式において、Ｔ，：銭片園相線温度、 Ｌ：鏡片表面温度、 Ｄ：凝固シェル厚み、 入：鏡片の熱伝導率、 Ｖ：銭片の引抜速度である。

この熱伝導量日を冷却水量Ｑにより抜熱するとすれば、
Ｑ戊日から、Ｑ：Ｑ‐＾、吉・−Ｔ２ＺＶ………【２，
となる。

但し、‘２１式において、Ｑは鋼種により決定される係
数である。

一方、凝固シェルの厚みＤは、 Ｄ＝Ｋノｔ で表わされる。

但し、上式において、Ｋ：凝固係数、 ｔ：錆込後の時間である。

これにより、上記■式は、 Ｑ＝ヱム４１‐Ｔ２）ｖ………【３， Ｋゾて となる。

従って、ある冷却ゾーンｉで銭片の表面温度を常にＴ２
に維持するためには、‘３｝式は次のことを意味してい
る。

すなわち、■ 引抜速度が一定の定常状態では、鍵片が
ゾーンｉに到達するまでの時間ｔは引抜速度Ｖにより決
まるので冷却水量Ｑは一定である。

■ 操業条件の変更により引抜速度が変わる場合は、鏡
片が冷却ゾーンｉに到達するまでの時間ｔが変わるため
冷却水量を制御して行く必要がある。

即ち、上記■から前述したように、従釆の冷却水制御方
法では、銭片の表面温度を完全に制御することはできな
かったのである。

この発明は、上述の従来の問題点を解決するためになさ
れたものであって、連続鋳造における各冷却ゾーンの最
適な綾片冷却水量を鋳造開始から引抜き完了までの全鋳
造工程において、各種操業状態信号、引抜速度および引
抜長さを常時監視し、その鋼種、引抜速度および操業状
態の変更時も各タイミングに応じて各冷却ゾーンに冷却
水量を自動設定することに特徴を有する。

この発明の２次冷却水制御方法を以下に説明する。

まず、定常状態における最適冷却水量は以下のように決
定する。

すなわち、前記第｛３｝式で示したように、鏡片が冷却
ゾーンｉに到達するまでの時間ｔは、綾片引抜速度Ｖに
より決まるため各冷却ゾーンの最適冷却水量Ｑｉは前記
銭片引抜速度Ｖの関数となる。

これから定常状態における最適冷却水量Ｑｉは、Ｑｉ＝
Ｅｐ・ｋ・ｉ（Ｖ）………‘４１として表わすことがで
きる。

但し、【４’式において・ Ｐ：鋼種区分 ｋ：操業区分 ｉ：冷却ゾーン Ｖ：銭片引抜速度 Ｆｐ・ｋ・ｉ：鋼種別、操業区分別およびゾ−ン別に定
義された‘３’式、即ち、冷却ゾーンｉ鋼種区分ｐ及び
操業区分ｋ における冷却水量計算式であり、各 鋼種、操業区分別にすべて計算機に 記憶される。

なお、上記ｋは、ｋ＝ｆ（鍵片引抜長さ、頭固め信号、
再引抜信号）である。

従って、鏡込開始前に鋼種区分ｐを与えればプロセスか
らの情報Ｖ及びｋから、オンラインリアルタイムでゾー
ンｉの最適冷却水量Ｑ，が求められる。

また、引抜速度変更の過渡期における最適冷却水量は以
下のように決定する。

引抜速度Ｖがｖ，からｖ２に変化した時の最適冷却水量
Ｑｉは、第２図ｂに一点鎖線で示されるような軌跡で変
化させるのが良いのであるが、この発明では連続的な最
適冷却水量の変化を図中実線で示されるように階段状に
近似して制御する。

具体的には前記‘３１式を次のように展開し、速度変更
後の引抜長さ△のこ対応させて冷却水量Ｑｉを順次ＱＭ
からＱ他に近づけて行く。すなわち、Ｑ，＝ＱＭ＋Ｇｉ
（△夕）Ｘ（ＱｉＶ２一ＱＭ）…【５’但し、ｏＳ△そ
Ｓ夕，のとき Ｇｉ（△夕）＝Ｃ，そ，Ｓ△〆≦夕２の
ときＧ，（△そ）＝Ｃ２ ： ： クｎ‐，Ｓ△そＳそｎのとき Ｇｉ（△〆）：Ｃｎ である。

なお、ここで、△〆：引抜速度変更後の引抜長さ、 公：冷却水量変更タイミング、（ｊ＝１〜ｎ） Ｃｉ：定数、 Ｇ，：Ａのこ対応する冷却水量の変化率 である。

なお、第２図中のま鋳型から冷却ゾーンｉまでの距離で
ある。

上記【５｝式において、ＱＭ，Ｑｉｖ２は引抜速度ｖ，
，ｖ２から‘４’式で求めることができる。

一方、引抜速度変更後の最適２次冷却水量Ｑｉは、銭片
の移動長さ△〆が各々そ，，夕２・・・・・・夕になっ
たタイミングで‘５’式から求めることができる。

以上の考え方は操業区分や鋼種区分を変更する場合にも
適用される。

第３図には、この実施例の２次冷却水量制御装置の概略
図が、第４図には、同実施例の制御フロー図が示されて
いる。

図において、４は、計算機である。

前記計算機４は各種鋳造鋼種、操業状況、銭片引抜速度
及びそれぞれの変更内容によって銭片方向に分割された
各冷却ゾーンにおける冷却水量計算式を記憶すると共に
、各種操業状態信号、銭片引抜速度信号及び引抜長さ信
号によって各冷却ゾ−ンの冷却水量を前記‘４’及び■
式に基づいて演算するものである。なお、前記冷却水量
計算式は予めオンラインバッチシステムによりカードで
計算機４に入力されている。５は、鋼種設定盤であり、
計算機４に記憶されている各冷却水量計算式から鋳造す
べき鋼種について使用する一連の計算式を選択するもの
である。

６はピンチロール７に設置された銭片引抜長さ及び引抜
速度計であり、その測定データは各々計算機４に入力さ
れるようになっている。

８は、流量調節制御装置であり、計算機４の演算結果に
基づいて各冷却ゾーンにおけるスプレーノズル９からの
冷却水量を調節弁１０を介して調節するものである。

１１は、冷却水のメインバルブ、１２は冷却水の流量計
である。

このように構成されているので、これから鋳造する鋼種
区分が設定盤５から計算機４に入力されると、計算機４
はこの鋼種区分の冷却水量を決定する一連の計算式を種
々の計算式の中から選択し、この計算式と前記４式及び
鰭片長さ計及び引抜速度計６からの各信号により各冷却
ゾーンの最適冷却水量を計算する。

そして、この計算結果が流量調節制御装置８に入力され
、これにより、各論節弁１０はスプレーノズル９からの
冷却水量が最適流量になるように制御される。この結果
、鏡片１は最適冷却水量で冷却されることになる。一方
、上述のように定常状態で鋳込みが行なわれていく過程
で操業状態が変化する場合、すなわちレードル交換、タ
ンディッシュ交換時等の場合には、鎌片の引抜速度を変
化させる必要がある。この場合には、計算機４は引抜長
さ計及び引抜速度計６からのデータと前記‘５｝式に基
づいて引抜速度変更の過渡期における各冷却ゾーンの冷
却水量を引抜長さの変化に伴なつて計算する。この計算
結果は流量調節制御装置８に順次入力され、これにより
各調節弁１川まスプレーノズル９からの冷却水量が第２
図ｂ中実線で示されるように段階的に変化し、最終的に
銭片引抜速度変更後の最適冷却水量になるように制御さ
れる。この結果、銭片１は引抜速度が変化しても急激に
冷却されることなく各冷却ゾーンを通過しおれるまで常
に最適冷却水量で引抜速度が定常状態になるまで冷却さ
れるで表面割れ等の欠陥の発生は皆無となる。なお、操
業状態が変化する場合には、上記しードル交換、タンデ
ィッシュ交換時以外にも第４図に示されるように異鋼種
連々銭時、頭固め時、再引抜き時等があるが、これ等の
場合にも上記制御方法を適用できることは勿論である。
また、この実施例では何らかの異常が銭片および設備に
重大な影響を与えるような要素は全て網羅されている。

具体的には各入出力信号（引抜速度信号、引抜長さ信号
、設定実績値、実流量等）のチェックシステム、異常自
動処置システム、オペレーターへのアラーム表示システ
ム等である。第５図ａ，ｂには、従来の２次冷却水制御
方法とこの発明の制御方法による銭片引抜速度変更時の
銭片表面温度の変動結果が示されている。第５図から明
らかなように、この発明によれば、銭片表面温度はほぼ
一定の値を維持することから銭片に発生する表面割れ、
断面割れ等の欠陥を完全に防止できるという工業上極め
て有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、銭片内部からの熱伝導態様を示す説明図、第
２図ａは、引抜速度と引抜長さとの関係を示す図、同ｂ
は、冷却水量と引抜長さとの関係を示す図、第３図は、
この発明の２次冷却水制御装置の実施例を示す概略図、
第４図は、同実施例の制御フロー図、第５図ａ，ｂは、
従来の制御方法とこの発明の制御方法による銭片引抜速
度変更時の銭片表面温度の変動結果を示す図である。 図面において、１・・・銭片、２・・・凝固シェル、３
・・・溶鋼、４・・・計算機、５・・・鋼種設定盤、６
・・・銭片引抜長さ計及び引抜速度計、７・・・ピンチ
ロール、８・・・流量調節制御装置、９・・・スプレー
ノズル、１０…調節弁、１１…メインバルブ、１２…流
量計。完！図 第２図 第３図 票４図 完５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続鋳造設備における鋳片引抜速度の変更に際して
   、２次冷却帯に設置された複数個の冷却ゾーンの冷却水
   量をすでに鋳込まれている鋳片に対し、前記鋳片が前記
   複数個の冷却ゾーンを通過しおわるまで、次式： Ｑ＿
   ｉ＝Ｑ＿ｉ＿ｖ＿１＋Ｇ＿ｉ（Δｌ）×（Ｑ＿ｉ＿ｖ＿
   ２−Ｑ＿ｉ＿ｖ＿１）（ただし、上式において、 Ｑ＿
   ｉ：冷却ゾーンｉの最適冷却水量、 Ｑ＿ｉ＿ｖ＿１：
   引抜速度ｖ＿１における最適冷却水量、 Ｑ＿ｉ＿ｖ＿
   ２：引抜速度ｖ＿２における最適冷却水量、 Δｌ：引
   抜速度変更後の鋳片引抜長さ、 Ｇ＿ｉ：Δｌに対応す
   る冷却水量の変化量をそれぞれ示す）に基づいて段階的
   に変化させることを特徴とする連続鋳造設備における２
   次冷却水量制御方法。 ２ 各種鋳造鋼種、操業状況、鋳片引抜速度及びそれぞ
   れの変更内容によって鋳片方向に分割された各冷却ゾー
   ンにおける冷却水量計算式を記憶すると共に、各種操業
   状態信号、鋳片引抜速度信号及び引抜長さ信号によって
   前記冷却ゾーンの冷却水量を前記冷却水量計算式に基づ
   いて演算する計算機と、 前記計算機に鋼種区分を入力
   する鋼種設定盤と、 鋳片の引抜長さ及び引抜速度を測
   定するための鋳片引抜長さ及び引抜速度計と、 前記計
   算機の演算結果に基づいて前記各冷却ゾーンにおける冷
   却水の流量を制御する流量調節制御装置とを備えたこと
   を特徴とする連続鋳造設備における２次冷却水量制御装
   置。