JPS60203349A - 薄鋳片連続鋳造における湯面レベル制御法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、薄鋳片連続鋳造における場面レベルの制御法
、特に場面レベルの変動に応じて鋳込量を調節する、薄
鋳片連続鋳造における場面レベルの制御法に関する。

（従来技術） 従来より連続鋳造は製鋼技術上重要な地歩を有しており
、その一般的仰向として大型鋳片から小型の薄鋳片の連
続鋳造へと変わってきているのが現状である。しかしな
がら、そのように薄鋳片の鋳込みとなると、断面が小さ
くなるばかりでなく巾に比べて厚さが薄くなるためわず
かな鋳込み条件の変動によっても鋳込み時の湯面レベル
の変動は大きくなり、また生産性を高めるためには高速
での鋳込みが要請されることから上述のような大きな湯
面レベルの変動に対しても応答性のよい湯面レベル制御
が要求される。

従来にあっても大型鋳片の場合に例えば第１図に示すよ
うに溶鋼流１を取鍋２からタンディツシュ３に供給し、
次いでこのタンディツシュ３からモールド４に鋳込む連
続鋳造法にあっては、湯面レベル５を適宜検知手段６で
検出し、鋳込み条件の変動によって目標値からの偏位、
つまり乱れが生じたときにはその信号を調節計７に送っ
て、その量に応じて油圧ザーボパルブ機構８を駆動して
タンディツシュ３のスライディングノズル９の弁開度を
調節する。これによりタンディツシュ３からの溶鋼流１
の鋳込流量が調節され湯面レベルの制御が行われるので
ある。

（先行特許出Ｍ） 本発明者らは先に薄鋳片連続鋳造法として、大クンディ
ツシュから、スライディングノズルを介して、小タンデ
ィツシュへ注入された溶湯を、さらにこの小タンディツ
シュから溢流させて、鋳造機を通してベルト式連続鋳造
機へ鋳込め、ヘルド移動により凝固した鋳片を引抜く、
いわば三段給湯法とも云うべき薄鋳片連続鋳造法を提案
した。

かかる薄鋳片の連続鋳造方法に、前記の従来の湯面レベ
ル制御技術を応用した場合、先ず鋳造機湯面レベルを測
定し、目標設定値からのその偏位置に応じて大タンディ
ツシュ出側ノズル弁の開度を調節してその流量を制御す
ることが考えられるが、本発明者らの実験によると大タ
ンディツシュでのスライディンクリズルの弁開度操作に
対する湯面レベルの応答時間の遅れが大きいため、第１
図に示す従来の方法では０．１〜０．３秒程度の遅れで
済むのに対し、上述のような三段給湯方式による場合に
はその１０倍以上の応答時間の遅れがある。このように
従来の単純な制御方式を利用する限り、調節計の制御ゲ
インを如何に調整しても、制御精度が悪く、実用上安定
な操業が不可能に近いことが判明した。さらに同しく本
発明者らの実験結果によれば例えば、ノズル断面積が１
５％急に拡大あるいは縮少する外乱があった場合、単純
なスライディングノズル弁関度のみによる制御方式では
、必要精度±３龍に対し最少１７　璽＊の湯面レベル変
動が生した。ベルト式連続鋳造機の如く巾に比べて厚さ
が薄い鋳片を高速で鋳込むような場合、そのようにモー
ルド内の湯面レベルが急速に低下すると、上述のように
応答の遅れが大きなときには制御しきれなくなり、極端
な場合モールド内が空になり連続鋳造が不能となったり
、モールドから溶融金属がオーバーフローして非常に危
険な状態になったりすることが分かった。

（発明の目的） 本発明の一つの目的は、薄鋳片連続鋳造法におけるベル
ト式連続鋳造機の場面レベルの応答性のよい制御法を提
供することである。

本発明の別の目的は、薄鋳片連続鋳造法におけるヘルド
式連続鋳造機への鋳込みに際して鋳込み条件の変動によ
る種々の外乱に応じて変動する鋳造機の場面レベルを目
標設定値に応答性よ（制御する方法を提供することであ
る。

本発明のさらに別の目的は、三段給湯方式による薄鋳片
連続鋳造法におけるベルト式連続鋳造機への鋳込みに際
して給湯系、引抜き系でそれぞれ発生ずる鋳込み条件の
変動による種々の外乱に応じて鋳込量を調節することに
より、鋳造機の湯面レベルを目標設定値に高精度でかつ
応答性よく制御する方法を提供することである。

（発明の要約） ここに、本発明は、大タンディツシュからスライディン
グノズルを介して小タンディツシュへ注入された溶湯を
、次いで該小タンディツシュから溢流させて、傾動可能
な鋳造機を通じてヘルド式連続鋳造機へ鋳込み、ベルト
移動により溶湯の凝固および得られる鋳片の引抜きを行
う薄鋳片連続鋳造において、前記ベルト式連続鋳造機の
場面レベルを測定し、予め設定された目標値との偏差を
検出し、この偏差信号にもとづいて、傾動可能な前記鋳
造機の樋傾動角を関節し、これにより前記小タンディツ
シュからの前記ベルト式連続鋳造機への鋳込み量を制御
することにより該湯面レベルを設定目標値に精度よく制
御することを特徴とする、薄鋳片連続鋳造における場面
レベル制御法である。

さらに１つの特徴によれば、本発明は、大タンディツシ
ュからスライディングノズルを介して小タンディツシュ
へ注入された溶湯を、次いで該小タンディツシュから溢
流させて、傾動可能な鋳造機を通じてベルト式連続鋳造
機へ鋳込み、ベルト移動によりｆ６湯の凝固および得ら
れる鋳片の引抜きを行う薄鋳片連続鋳造において、前記
ベルト式連続鋳造機の湯面レベルを測定し、予め設定さ
れた目標値との偏差を検出し、この偏差信号にもとづい
て、傾動可能な前記鋳造機の樋傾動角を調節し、これに
より前記小タンディツシュからの前記ベルト式連続鋳造
機への鋳込め量を制御すると同時に、樋傾動角を測定し
、水平角との偏差を検出し、この偏差信号にもとづいて
、前記大タンディツシュの前記スライディングノズルの
弁の開度を調節し、前記小タンディツシュへの給湯量を
制御し、前記の湯面レベルの制御で変位した樋傾動角を
常に水平レベルに制御することにより該湯面レベルを設
定目標値に安定かつ精度よ（制御することを特徴とする
、薄鋳片連続鋳造における湯面レベル制御法である。

ここに、上記ベルト式連続鋳造機とは水平より下向きに
傾斜し、対向するツインベルトで区画された広ｌ］モー
ルドを有する、特に巾に比べて厚さの薄い薄鋳片の連続
鋳込みに適する鋳造装置をいう。また、薄鋳片とは一般
的には巾に比べて厚さの薄い鋳片をいうが、狭義には厚
さ５〜１００　ｍｍ　程度の鋳片を包含するものである
。

（発明の態様） 以下、添付図面によって本発明をさらに具体的に詳述す
る。

第２図は、本発明に係る湯面制御法を適用する薄鋳片連
続設備の構成を示す模式図である。

すなわち、取鍋２１内の溶湯（溶鋼）２２はスライディ
ングノズルまたはストッパノズル２３を介して、大タン
ディツシュ２４内に注入され、さらに大タンディツシュ
２４の底部に取りつけたスライディングノズル２５を介
して、小タンディツシュ２６に注入される。小タンディ
ツシュ２６の上縁の出側には溢流口２７および鋳造機２
８が設けられており、溶湯２２はこの鋳造槽２８を通じ
てベルト式連続鋳造機（以下、単にキャスタあるいは鋳
造機という）２９に注入される。鋳造機２９では上下ベ
ルトロール機構３０．３１の入側、出側スプロケット間
には各々ベルト３２．３３が張掛けられており、両ベル
ト間に小タンディツシュ２６からの溶１Ａ２２が注入さ
れるようになっており、溶湯２２は注入後図示しない一
次冷却スプレー帯により冷却され凝固する。上・下側ヘ
ルドロール機構３０．３１の入側スプロケット３４には
、駆動用モータ３５が連結されており、このモーターの
回転により、−次凝固した鋳片を鋳造機２９の下流側に
設置された複数ロールからなる二次冷却帯３６へ送路す
る。

鋳込み樋２８は、その傾動角の調節により小タンディツ
シュ２６からの鋳込量を制御しようとするものであるこ
とから、図示例のように小タンディツシュ２６と一体に
形成されるのが好ましく、その場合、鋳込み樋２８の鋳
込み先端を支点として小タンディツシュ２６全体を傾動
させることによって樋傾動角を調節する。このように、
樋傾動機構は鋳込先端を支点として小タンディツシュ２
６全体を自在に傾動させ得れば特に制限されず、モータ
ーあるいは油圧等の駆動機構を設けて適宜傾動できれば
良く、またその場合例えば小タンディツシュ２６全体を
揺動自在に支持しておいてもよい。図示例にあっては小
タンディツシュ２６を位置ＡおよびＢにおいて底部から
支持し各位置Ａ、Ｂにおけるタンディツシュ底部の高さ
をモーター３７の回転力により駆動されるギヤー機構３
８．３９によってそれぞれ調節する。再位置での高さを
一定比としながら小タンディツシュ２６を上下動させる
ことによって、全体を鋳込樋先端を支点として１頃動さ
せることができる。したがって、小タンディツシュ２６
の傾動角自体が樋傾動角と同じになり、小タンディツシ
ュ２６の傾動角でもって樋傾動角に代えることができる
。なお、図中、符号４０はスラグ切り板であり、小タン
ディツシュ入側の湯面レベル変動を樋２８上に伝えない
役目を果す。

第３図は上述の小タンディツシュ２６の傾動角の調整機
構を拡大して示す略式説明図であって、同一符号は同一
部材を表わす。地点４１．４２において可動支柱４３．
４４によって枢軸支持された小タンディツシュ２６はモ
ーター３７により駆動されるギヤー３８．３９によって
ウオーム機構を経て一定比で上下動される。鋳造機２８
の樋傾動角に相当する小タンディツシュ２６の傾動角（
θ）は上述の機構を採用することにより場面レベルの変
動に応じて速やかに調整することができる。

本発明は、上記の如き薄鋳片連続鋳造装置における鋳造
機入側における場面レベルの制御法に関するものである
が、その具体的制御動作を説明すると以下の通りである
。

なお、本発明におけるベルト式連続鋳造機の操作開始に
当っては、大タンディツシュのスライディングノズルを
経て供給される溶湯注入量が当初正確に計量できないた
め、定常運転に至るまで時間を要するばかりでなく、そ
の間も引抜き速度の変動さらには場面レベルの大中な変
動が経験されることがある。

したがって、本発明にあっても、操作開始に当っては、
大タンディツシュから小タンディツシュに注入される溶
湯流量を実測し、この実測結果に基づき計算されたキャ
スタへの鋳込量を目標鋳込量に一致せしめるべくスライ
ディングノズルの開度を制御し、また、制御後の大タン
ディツシュから小タンディツシュへの溶湯流量を実測し
、それに基づき計算によりキャスタの鋳込時の引抜速度
を設定するのであって、これによりキャスタの引抜速度
および溶湯レベルをそれぞれの目標値に自動的に迅速に
一致せしめ、速やかに定常運転に移行させるのである。

（ｉ）樋傾動による場面レベル制御； まず鋳込み１ｆｆＩ傾動操傾動上る鋳造機満面レベル制
御について説明する。第２図において鋳造機入側のモー
ルド内の場面レベル（Ｈ）の検出は、例えば光ファイバ
ー１００、カメラ１０１および位置演算回路１０２から
構成される光学式測定装置１０３を通じて行う。

すなわち、図示例の場合、ヘルトダムプロソク側つまり
モールド内における場面近傍の輝度の変化を光ファイバ
ー１００を通じて、カメラ１０１　でとらえ、電流に変
換して、位置演算回路１０２に入力し、位置信号を出力
し、その信号を制御演算装置１０４へ入力する。制御演
算装置１０４では、予め設定された目標湯面レベル（Ｈ
＊）との比較を行い、目標値との偏差にもとづいて、次
式により鋳込み樋傾動のためのモーター駆動装置１０５
に入力される制御信号Ｕ１　（ｔ）を計算する。

Ｕｔ　（ｔ）　−Ｋｐｉ　（ｅｔ　（ｔ）＋上記（１）
式により計算された信号Ｕ１　（ｔ）が、」二記樋傾動
用モーター駆動装置１０５に入力され、モーター３７の
回転を通じて、鋳込み樋、つまり小タンディツシュ２６
が傾動され、小タンディツシュからの鋳１ 込み量が調整され、場面レベル（Ｈ）が、目標レベル（
Ｈ＊）に制御される。すなわち、場面レベル（Ｈ）が外
乱により上昇する場合は、その偏差の比例、積分、微分
に応じた信号Ｕ１　（ｔ）により規定される量だけｔｉ
　（’Ｊｉ動角を小さくし、これにより鋳込み量を減少
させて湯面レベル（Ｈ）を目標レベルまで制御する。逆
の場合も樋傾動角を今度は大きくする点を除いて同様で
ある。樋傾動に対する鋳込み量の変化は非常に速いので
、迅速な湯面レベル制御が実現される。

（ｉｉ）樋傾動角（θ）の制御： 次に、大タンディツシュ２４の出側のスライディングノ
ズル２５の弁開度操作による樋傾動角（θ）制御につい
て説明する。

まず樋傾動角（θ）、つまり、小タンディツシュ２６の
底部位置変化を検出装置１０６により検出し、この検出
された位置を電流信号に変える。電流信号を制御演算装
置１０４に入力する。この検出装置１０６の機構は例え
ば光学的に位置つまり角度を検出するものであってもあ
るいは前述のモーター３７への制御信号Ｕｔ（ｔ）から
計算によりめるものであってもよい。制御演算装置１０
４では、予め設定された目標３ ２ 角（θ＊）との比較を行い、目標値との偏差ｅ２（ｔ）
を算出し、下記（２）式にもとづいて、油圧制御装置１
０７に入力される弁開閉のための制御信号Ｕ２　（ｔ）
を計算する。

Ｕ２　（ｔ）　−Ｋｐ２　（ｅ２　（ｔ）＋上記（２）
式で計算された弁開閉制御信号Ｕ２　（ｔ）が油圧制御
装置１０７に入力される。この油圧制御装置では図示し
ない電磁弁、圧力制御回路からなり、前記の制御信号に
もとづいて油圧シリンダー１０８へのロッド１０９の進
出、退入および各油室への送油量が制御され、ロッド１
０９が進退し、これに連結された弁スライド部が進退し
、スライディングノズル２５の弁が開閉する仕組みにな
っている。

弁開度はスライド部の位置検出器１１０により、検出さ
れ、フィードバック信号として、制御演算装置Ａ １０４に入力される。上記のようにして弁開度が制御さ
れ、大タンディツシュ２４からの溶湯供給量が調整され
、樋傾動角（θ）が所定の目標値（θ＊）に制御される
。通常、鋳造機は水平（ｂ＊−０）に戻るように制御さ
れる。

例えば、樋傾き角（θ）が正の値である場合は、その偏
差の比例、積分、微分に応じた信号Ｕ２　（ｔ）により
弁が開き、小タンディツシュへの供給量が増加し、場面
レベルが上昇するのでこれに伴い樋傾き角（θ）が減少
し、水平に戻るように制御される。

逆の場合も同様である。

以上説明した第１および第２の２つの連結制御により、
すなわち、まず鋳造機２９の湯面レベルを応答性の速い
樋１頃動操作により制御し、次にこの第１の制御により
変位した樋傾き角を通常の水平レベルに戻すことにより
、湯面レベルを精度よく制御し、樋傾動角を常に水平近
辺に保つことが可能となるのである。

次に実施例によって本発明をさらに説明する。

、実Ｊ釦］列 第２図に示す連続鋳造装置により、６００　＋ｎ　Ｘ　
４０ｍｍ断面の薄鋳片を６ｍ／ｍｉｎの鋳込み速度で連
続的に鋳造した。このとき、大タンディツシュから小タ
ンディツシュ−・溶鋼を給湯するスライディングノズル
断面積を１５％急に拡大する外乱を加えた場合の湯面レ
ベルの変動をみた。比較のため同じ装置を使い従来法と
して単純な弁開度操作による湯面レベル制御も行った。

従来法による制御結果を第４図にグラフで示し、一方、
本発明方法による制御結果を第５図に同じくグラフで示
す。

図示の結果からも明らかなように」二記外乱によりノズ
ルからの給湯量は瞬間的に増加し、ある時間遅れで湯面
レベルの上昇が起こりそれに伴ってその後、制御機構が
作用するにつれて徐々に回復する。

従来法では第４図に示すように制御ゲインを如何に調整
しても必要精度±３１ｍに対しで、最小１７龍のレベル
変動が生じた。しかもその回復に８０秒以」二の時間を
要する。これに対して、本発明に係る制御法ではまず外
乱による供給量増加に対し、湯面レベルの上昇が検出さ
れると直ちに樋傾動角θを−Ｌ昇さセて、鋳込み量をお
さえる方向の制御を行うと同時に、一方、角度θの上昇
をおさえるべく大タンディツシュのスライディングノズ
ルの弁開度が閉の方向に制御され、上述のような外乱に
もかかわらず、必要精５ 度±３　ｍｍを十分に満足した制御が常に可能であり、
全体として安定で、迅速かつ精度よい制御が実現された
。

すでに以上説明したところから当業者には明らかなよう
に、本発明によれば、モールド内の湯面レベルの変動に
即応して小タンディツシュからモールドへの注湯量を増
減しその補償を行うことができ、一方、モールドへの鋳
込量変動に対する大タンディツシュから小タンディツシ
ュへの受湯量の変動も上記鋳込量の変動に対応して直ち
に応答させるため感度のよい応答性を得ることができ、
これによってモールド内の場面レベル制御精度をさらに
向上させることができ、薄鋳片品質の一層の向上が図ら
れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の制御系を示す略式説明図；第２図は、
本発明において利用する連続鋳造設備の概略説明図； 第３図は、第２図における樋傾動機構の一部を拡大して
示す説明図； 第４図は、従来の制御系による湯面レベル制御の結果を
示すグラフ；および ７ ６ 第５図は、同しく本発明による結果を示すグラフである
。 ２１：取鍋　２２：溶湯 ２４　：　大タンディツシュ　２６：小タンディツシュ
２８：鋳込樋　２９：鋳造機 １０２：位置演算回路　１０４：制御演算装置１０５：
モーター駆動装置１０６：検出装置１０７：油圧制御装
置　１１０：位置検出器出願人　住友金属工業株式会社 代理人　弁理士　広　瀬　章　− １只

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）大タンディツシュからスライディングノズルを介
   して小タンディツシュへ注入された溶湯を、次いで該小
   タンディツシュから溢流させて、傾動可能な鋳造機を通
   じてベルト式連続鋳造機へ鋳込み、ベルト移動により溶
   湯の凝固および得られる鋳片の引抜きを行う薄鋳片連続
   鋳造において、前記ベルト式連続鋳造機の湯面レベルを
   測定し、予め設定された目標値との偏差を検出し、この
   偏差信号にもとづいて、傾動可能な前記鋳造機の樋傾動
   角を調節し、これにより前記小タンディツシュからの前
   記ベルト式連続鋳造機への鋳込み量を制御することによ
   り該場面レベルを設定目標値に精度よく制御することを
   特徴とする、薄鋳片連続鋳造における湯面レベル制御法
   。
2. （２）大タンディツシュからスライディングノズルを介
   して小タンディツシュへ注入された溶湯を、次いで該小
   タンディツシュから溢流させて、傾動可能な鋳造機を通
   じてベルト式連続鋳造機へ鋳込み、ベルト移動により溶
   湯の凝固および得られる鋳片の引抜きを行う薄鋳片連続
   鋳造において、前記ベルト式連続鋳造機の湯面レベルを
   測定し、予め設定された目標値との偏差を検出し、この
   偏差信号にもとづいて傾動可能な前記鋳造機の樋傾動角
   を調節し、これにより前記小タンディツシュからの前記
   ベルト式連続鋳造機への鋳込み量を制御すると同時に、
   樋傾動角を測定し、水平角との偏差を検出し、この偏差
   信号ニモトツいて、前記大タンディツシュの前記スライ
   ディングノズルの弁の開度を調節し、前記小タンディツ
   シュへの給湯量を制御し、前記の湯面レベルの制御で変
   位した樋傾動角を常に水平レベルに制御することにより
   該湯面レベルを設定目標値に安定かつ精度よく制御する
   ことを特徴とする、薄鋳片連続鋳造における場面レベル
   制御法。