JPS60203351A - 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湯面レベルの制御法
、特に湯面レベルの変動に応じて引抜き速度を調節する
、薄鋳片連続鋳造における湯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
、その一般的傾向として大型鋳片が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場
面レベルの変動に対しても応答性のよい場面レベル制御
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がらタンディツシュ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、場面レベル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、
つまり乱鶴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サーボバルブ機構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。

（先行特許出願） 本発明者らは先に薄鋳片連続鋳造法として、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、さらにこの小タンディツ
シュから溢流させて、鋳造機を通じてベルト式連続鋳造
機へ鋳込み、ベルト移動により凝固した鋳片を引抜く、
いわば三段給湯方式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量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グノ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。さらに同じ（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開度のみによる制御方式では
、必要精度±３鶴に対し最少１７１ｍの場面レベル変動
が生じた。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（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富に危険
な状態になったりすることが分かった。

一方、弁開度操作でなく引抜き速度を調節して湯面レベ
ルを制御する方法も考えられるが、引抜き速度を変動さ
せることは鋳片品質上、望ましくはなく、単純な引抜き
による方法も実用上適切でない。

（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
ト式連続鋳造機の湯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く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する鋳込み条件の
変動による種々の外乱に応じて引抜き速度を調節するこ
とにより、鋳造機の場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・７シユから溢流させて、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、前記ヘルド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、ベルトを移動させるモータ
駆動装置を作動させ、引抜き速度を制御し、これにより
該場面レベルを設定目標値に精度よく制御すると同時に
、前記小タンディツシュ内の溶湯重量を測定し、設定目
標値との偏差を検出し、この設定目標値との偏差の信号
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て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
た引抜き速度を常に一定に制御することにより該場面レ
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巾モール
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。

ずなわち、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、大クン
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
には各々ヘルド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からの溶湯２２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・下ベルト
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、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い。図中、符号３７はス
ラグ切り板であり、小タンディツシュ入側の湯面変動を
鋳造機２８上に伝えない役目をもつ。

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大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湯面レベルの大巾な変
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、次いで、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）引抜き速度による場面レベル制御：まずベルト式
連続鋳造機の引抜き速度を調整することによる鋳造機場
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湯面レベル（
Ｈ）の検出は、例えば光ファイバー１００、カメラ１０
１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、ベ
ルトダムブロッ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１
０１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１
０４へ入力する。制御演算装置１０４では、予め設定さ
れた目標場面レベル（Ｈ＊）との比較を行い、目標値と
の偏差にもとづいて、次式により引抜き速度調節のため
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。

Ｕｉ　（ｔ）＝ＫＩ）ｔ　［ｅｔ　（ｔ）＋上記ｆｉ１
式により計算された信号Ｕ１　（ｔ）が、上記の引抜き
速度調節用モーター駆動装置１０５に入力され、モータ
ー３５の回転を通じて、引抜き速度が制御され、つまり
キャスタからの引抜き量が調整され、湯面レベル（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
される量だけ引抜き速度を大きくし、これにより引抜き
量を増加させて場面レベル（Ｈ）を目標レベルまで下げ
るように制御する。逆の場合も引抜き速度を今度は小さ
くする点を除いて同様である。引抜き速度変化に対する
引抜０ き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）キャスタ鋳込量を制御して行う引抜き速度（Ｖ
）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引抜き速度（ｖ　）制御に
ついて説明する。

まず小タンディシュ重量輛）を検出装置１０６により検
出し、この検出された量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の機構は例えば機械的手段によって重量変化を
検出するものであってもあるいは給湯量と鋳込み量とか
ら計算によりめるものであってもよい。

制御演算装置１０４では、予め設定された小タンディシ
ュ重量（Ｗ＊）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１０７に入力される弁開閉のための制御信号Ｕ２　
（ｔ）を計算する。

すなわち、小タンディシュからの鋳込み量は鋳込橋上の
溶鋼高さに依存するから小タンディシュ重量を検出し、
目標重量からの偏差に応じて大ダンディツシュのスライ
ディングノズルの開度を調節するこ１ とにより、所定の鋳込み量を確保することができ、した
がって、そのときの引抜き速度も所定のものに回復する
のである。

Ｕ２　（ｔ）＝Ｋｐ２　（ｅ２　（ｔ）＋上記（２）式
で計算された弁開閉制御信号０２　（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１０
９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１０４に
入力される。上記のようにして弁開度が制御２ され、大タンディツシュ２４からの溶湯供給量が調整さ
れ、小タンディシュ重量（ｗ　＞が所定の目標小タンデ
ィシュ重量（誓＊）に制御される。

例えば、キャスタへの鋳込み量が増大した場合、前述の
（ｉ　）の制御によって引抜き速度（ｖ　）が目標設定
値より大きくなるが、前述の（ｉｆ）の制御によりその
ときの小タンディシュ重量（−）の設定目標値との偏差
の比例、積分、微分に応した信号Ｕ２（１）により弁が
閉じ、小タンディツシュへの供給量が減少し、鋳込み量
も減少して湯面レベルが下降するのでこれに伴い引抜き
速度（ｖ　）が小さくなり、目標の引抜き速度に戻るよ
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つの連結制御を行う場
合、すなわち、まず鋳造機２９の場面レベルを応答性の
速い引抜き速度調節操作により制御し、次にこの第１の
制御により変位した引抜き速度を通常の目標引抜き速度
に戻すべく、キャスタへの注入量を大タンディシュのス
ライディングノズルの弁開度を調節することにより、場
面レベルを精度よく制御し、引抜き速度を常に目標値近
辺に保つことが可能となるのである。

３ 次に実施例によって本発明をさらに説明する。

実詣拠 第２図に示す連続鋳造装置により、６００　＊ｗ　ｘ　
４０１１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
ンディツシュへ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場面レベ
ルの変動をみた。比較のため同じ装置を使い従来法とし
て単純な引抜き速度の変更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３図にグラフで示し
、一方、本発明方法による制御結果を第４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上記外乱によりノズル
からの給湯量は瞬間的に増加し、ある時間遅れで場面レ
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３図に示すように湯面レベルに関しては必
要精度±３１１を確保することができたが、引抜き速度
がドリフトした状態となり鋳片品質上好ましくない。こ
れに対して、本発明に係る制御法ではます外乱による供
給量増加に対し、湯面レベルの上昇が検出されると直ち
に引抜き速度（ν）を増大させて、場面レベルの変動を
一層レベルに調節すると同時に、一方、引抜き速度（ｖ
　）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、必要湯面レベル精度±３Ｎを
十分に満足し、かつ引抜き速度を目標値近傍に制御する
ことが常に可能であり、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、モールド内の場面レベルの変動に
即応して引抜き速度（ｖ　）を変動させその補償を行う
ことができ、一方、モールドへの供給量変動に対する大
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
も上記引抜き速度（ｖ　）に直ちに対応するため感度の
よい応答性を得ることができ、これによってモールド内
の湯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； ５ 第３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 第４図は、同じ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　− ６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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、鋳造樋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、ベルトを移動させるモータ駆動装置を作動させ、
   引抜き速度を制御し、これにより該場面レベルを設定目
   標値に精度よく制御すると同時に、前記小タンディツシ
   ュ内の溶湯重量を測定し、設定目標値との偏差を検出し
   、この設定目標値との偏差の信号にもとづいて、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
   を調節して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引抜き速度を常に一
   定に制御することにより該場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。