JPS6021811B2 - 連続鋳造における鋳型と鋳片間の潤滑状態制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融金属の連続鋳造法においてモールドと銭片
の間の潤滑状態を測定して、予め設定された値と比較し
て、偏差に応じて引抜速度の変更や、モールドの振動数
を変化させて、モールドと銭片間の潤滑状態を制御する
潤滑制御方法に関するものである。

一般に溶融金属の連続鋳造は、第１図に示すようにタン
ディシュ１を通し、所定の断面形状をもったモールド２
内に溶融金属４を注入し、下方から鍵片３として連続的
にピンチロール（以下ＰＲと云う）５によって引き出す
ことによりおこなわれている。

モールド２から銭片３を引き出す過程において第２図に
示すように、モールド振動装置７によってモールド２を
操業条件に適合した一定の周期で振動させ、モールド２
内の銭片３上のパウダー６を溶融金属４′の熱で融解し
つつ、融解されたパウダーがモールド２と銭片３との間
に、モールド振動を介しながら、流動し亨閏滑剤の役割
を果していることもよく知られている。

モールド２と銭片３との潤滑状態によって鏡片３の表面
にキズや割れが発生したり、ブレークアウト（以下ＢＯ
と云う）を起したりすることもよく知られている。

しかしながらモールド２と銭片３との間のパウダー潤滑
状態の測定方法や、測定結果を評価し、それに基ずし、
てモールド２と鏡片３との間の潤滑状態を制御して、表
面キズ発生の防止や、ＢＯ防止ができないのが実情であ
る。

これらの潤滑状態の測定して制御する方法がＭ比・ＴＥ
ＫＴＯＲ（ベルギー特許８６９０３２、３３、３４）か
ら提案されているが、次ろ欠点があると思われる。

‘１１ 潤滑状態測定方法について、構造は簡単である
が、ノイズの影響を受けやすく、操業条件の変動に精度
よく追従しない。

‘２｝ 制御方法の提案も簡単であり、プロセスの安定
性が悪い。

本発明は、これらの実情に鑑み潤滑状態を高精度に測定
し、安定して潤滑を制御することを目的とし、種々検討
した結果、モールド振動装置をシステムとしてとらえ、
モールド振動駆動部の動きを入力ｘ（ｔ）とし、モール
ド２の動きを出力ｙ（ｔ）として検出し、オンラインで
周波数伝達関係を求め、特定の周波数又はパターン変化
よりその成分の大きさ（周波数別の信号の大きさ）Ｇ（
ｆ）（以下ゲインと渦う）と位相の（ｆ）を連続又は間
欠的に求め、その変イひ伏態により、モールド２と銭片
３との間の潤滑状態を測定し、この情報に基ずし、て予
め設定された周波数に対するゲインＧｓ（ｆｓ）と位相
のｓ（ｆｓ）とを比較し、潤滑状態がある範囲内になる
ように、引抜速度およびモ−ルド振動周期を変更して、
モールドと鰭片との間の潤滑状態を制御する。

以下図面にて本発明を詳細に説明する。

第３図は、本発明によるモールドと銭片間の潤滑状態の
測定および制御をおこなう装置構成を示すものである。

モールド振動装置７は、モールド駆動部７ａ、モールド
振動伝達部７ｂによって構成され、モールド振動制御装
置８によってモールド振動駆動部７ａを動作させ、モー
ルド振動伝達部７ｂを通じてモールド２を振動させてい
る。ＰＲ装置は、ＰＲ５とＰＲ駆動部９とＰＲ制御装置
１０より構成され、ＰＲ制御装置１０１こよりＰＲ駆動
部９を稼動し、ＰＲ５を回転させて、銭片３を引抜いて
いる。

本発明は、モールド振動装置７を１つのシステムとして
考え、モールド駆動部７ａの動きを入力ｘ（ｔ）として
振動検出器１１ａによって検出し、増幅器１１ｂを通じ
て信号処理装置１３に入力する。

モールド２の動きは、モールド振動伝達部７ｂによって
伝達され、モールド２に取付けられた振動検出器１２ａ
によって出力ｙ（ｔ）として検出され増幅器１２ｂを通
じて信号処理装置に入力される。信号処理装置に入力さ
れたこれらの一つの信号ｘ（ｔ），ｙ（ｔ）は、信号処
理装置１１によって、各種演算を行い、伝達関数や相互
スペクトルを求め、あらかじめ設定又はプロセスの変動
に対応したある必要な周波数のゲインＧ（ｆ）と位相を
、記録表示装置１４と制御装置１５に入力している。制
御装置１５への入力設定は二種類の方法がある。１つは
オペレータが設定器１８を使用して目標とするゲインＧ
ｓ（ｆ）と位相のｓ（ｆ）を設定する場合と、オペレー
ターが計算機システムにより、過去に鋳造された鋼種の
履歴の潤滑状態（ゲインＧ（ｆ）位相の（ｆ）をターミ
ナル１９ｂより学習して設定値Ｇｓ（ｆ）、のｓ（ｆ）
を求め、計算機１９ａより設定器１８に設定値を入力す
る。

設定値はプロセスの変動に対応して変る。即ちモールド
振動周期の変化に追従する。制御装置１５は、潤滑状態
情報Ｇ（ｆ）、の（ｆ）と設定値Ｇｓ（ｆ）、のｓ（ｆ
）を比較し、演算し、結果の大きさによって制御装置１
５の出力信号を、引抜速度設定器１７および振動設定器
１６に単独又は同時に与えて、引抜速度や変更やモール
ド振動周期の変更を行って、潤滑状態設定値Ｇｓ（ｆ）
、のｓ（ｆ）の近くに潤滑状態情報Ｇ（ｆ）、の（ｆ）
が安定しかつ許容範囲内になるように制御する。

これらの結果は、計算機システム１９に記憶され次への
設定データとなる。ここで、鋳型と鏡片間における摩擦
力の挙動別ち潤滑状態を測定することならびに潤滑状態
を制御する手段について更に詳しく説明する。

鋳型振動装置ばね系モデルに置換すると、第６図の如く
である。

第６図に示すばね系モデルにおいて、入力ｘ（ｔ）と出
力ｙ（ｔ）の伝達関数日（ｆ）は、ｙ（ｔ）／ｘ（ｔ）
＝日（ｆ） ＝｛ａｋ／ゾ（ｋ−Ｍの）２ 十（Ｃ＋Ｒ）２の｝こ（
Ｃ＋Ｒ）２の／（ｋ一Ｍの２）………（１｝Ｇ（ｆ）＝
｛ａｋノノ（ｋ−Ｍ■）２ 十（Ｃ＋Ｒ）２の｝
・・・｛２）■（ｆ）ニねｎ
ｌ（Ｃ＋Ｒ）の／（ｋ一Ｍの２）．・・‘３｝ここで、
二は角度を示す言己号であり、また、Ｍ：鋳型重量Ｋ：
ばね定数 Ｃ：粘性係数 ａ：鋳型振動幅 Ｒ：摩擦 であって、Ｋ、Ｍ、Ｃ、ｗは既知であるから、Ｇ（ｆ）
、で（ｆ）は、Ｒの関数である。

鋳型と鎌片３間における摩擦力Ｆは、 押＝Ｒ・ｄｙ／ｄｔ で与えられる。

また摩擦力Ｆは、 Ｆニム．（Ｖ／ｈ）．Ｓ ＝ｋ‐り・Ｓ‐（ＶＣ−了）／ｈ ‐…‐‐‐‐‐【
４１ここで、仏：鋳型と銭片間における摩擦係数 Ｖ：鋳造速度と鋳型振動速度の差分 ｈ：鋳型内壁面と銭片間のギャップ Ｓ：鋳型内壁面と鰭片の接触面積 ｋ：定数 マ：鋳型振動速度 り：パウダ粘性係数 Ｖｃ：鋳型速度 である。

また、ｈ＝ｆ（ＶＣ、り、ｙ） Ｓ＝ｆ（Ｖｃ、ｙ） 夕＝ｄｙ／ｄｔ ｙ：鋳型振動変位 である。

以上から明らかな如く、鋳型内壁面と銭片間における摩
擦力は、鋳造速度Ｖｃ、鋳型振動数の、パウダ粘性等を
操作パラメータとして制御できる。

先に述べたように、Ｇ（ｆ）、Ｊ（ｆ）は、摩擦Ｒの関
数であるから、Ｇ（ｆ）、０（ｆ）の変化から摩擦力シ
を測定でき、さらにＧ（ｆ）、Ｊ（ｆ）の設定値Ｇｓ（
ｆ）、？ｓ（ｆ）と測定されたＧ（ｆ）、Ｊ（ｆ）とを
比較し、その偏差を消去すべ〈、鋳造速度Ｖｃおよび鋳
型振動数山の何れか一方又は双方を操作パラメータとし
て変化させる制御を行なう。

実施例 本発明の制御実施例は、製鋼工場のスラブ用達続鋳造設
備で行ったものである。

‘１１ 振動検出器 入力ｘ（ｔ）：過流式変位計出力
ｙ（ｔ）；加速度計‘２｝ 実施例の周波数帯 第４図
、第５図０．２〜４ＨＺのゲインＧ（ｆ）と位相の（ｆ
）‘３｝ 制御方法 鋼種と偏差状態によって決定第４
図に、本発明により、潤滑状態を制御した結果の一部を
示す。

この実施例は、ある特定周波数の位相の（ｆ）につい行
ったものである。第４図に示すように目標範囲内に対し
てＡ点で、位相の（ｆ）が大きくずれたために、モール
ド振動一定で引抜速度を若干遅くした結果約５坤妙後に
は、目標とする位相範囲内即ち目標とする潤滑状態にな
つた。第５図は、第４図と同様であるが位相の（ｆ）が
目標値に対して平均的にずれたために、モールド振動数
を若干遅くして、目標内に位相の（ｆ）が入るように制
御した結果を示すものでありゲインＧ（ｆ）についても
同様の結果を得ている。

本発明は、以上述べたように、モールド振動装置をシス
テムとして、入力ｘ（ｔ）と出力ｙ（ｔ）を測定し、こ
れらの相互関係（例えば周波数伝達関数）の変化ゲイン
Ｇ（ｆ）と位相の（ｆ）より、モールドと銭片との間の
潤滑状態を求める。また、オペレータが目標とする潤滑
状態、目標のゲインＧｓ（ｆ）、位相のｓ（ｆ）を過去
の実績と経験により計算機システム等で設定し、測定値
と設定値との偏差の状態に応じて、引抜速度制御や、モ
ールド振動制御を行って潤滑状態を制御するため、きわ
めて安定に、安全に制御できる。即ち次の特徴がある。
‘１｝ モールドと銭片間の潤滑状態をモールド振動装
置の入出力の関係で測定するため高精度で外乱の影響が
小さい。

｛２１ 過去の操作条件による潤滑状態の変化を計算機
にファイルし、これをオペレーターが学習して設定値を
決めるため、安全な設定値を算出できる。

｛３’ 測定値と設定値との偏差の度合に応じて引抜速
度制御やモールド振動制御を単独又は同時に行うため、
きわめて安定に制御出来る。

｛４１ プロセスの変動に自動的に追従して制御を行つ
ｏ

【図面の簡単な説明】

第１図は、一般的な連続鋳造設置のモールド部を示す断
面図であり、第２図はモールド振動装置とモールド内メ
ニスカス近傍の断面を示すものであり、第３図は、本発
明を実施する装置構成を示すブロック図であり、第４図
および第５図は本発明の制御事例データを示すグラフで
ある。 第６図は、鋳型振動装置をばね系モデルで示す説明図で
ある。１：タンデイシュ、２：モールド、３：銭片、４
：溶融金属、５：ピンチロール、６：パウダー、７：モ
ールド振動装置、７ａ：モールド駆動部、７ｂ：モール
ド振動伝達部、８：モールド振動制御装置、９：ピンチ
ロール駆動部、１０：ピンチロール制御装置、１１ａ：
振動検出器、１１ｂ：増幅器、１２ａ：振動検出器、１
２ｂ：増幅器、１３：信号処理装置、１４：記録表示装
置、１５：制御装置、１６：振動設定器、１７：引抜速
度設定器、１８：設定器、１９：計算機システム、１９
ａ：計算機、１９ｂ：ターミナル。 第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋳型を振動させつつ溶融金属を連続鋳造するに際し
   、振動駆動装置からの振動入力と、前記鋳型振動の相互
   間における位相および振幅の何れか一方または双方の変
   化から、鋳型と鋳片間の摩擦状態の変化を検出し、該検
   出結果に基づいて鋳片引抜速度および鋳型振動周期の何
   れか一方または双方を変化させて鋳型と鋳片間の潤滑状
   態を制御することを特徴とする連続鋳造における鋳型と
   鋳片の潤滑状態制御方法。