JPS61165256A - 連続鋳造用タンデイツシユの予熱制御方法 - 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】 産業上の利用分野 この発明は鋼等の連続鋳造設備におけるタンディッシュ
の予熱技術に関し、特にタンディツシー〇予熱のために
投入される熱量を最適量に制御する方法に関するもので
ある。

従来の技術 周知のように鋼の連続鋳造においては、第８図に示すよ
うに取鍋１からタンディツシュ２に溶鋼３を注入し、さ
らにそのタンプイノシー２から浸漬ノズル等のノズル４
を介して溶鋼３を水冷モールド５内に連続゛注入して、
鋳片６を連続的に鋳造することが行なわれている。

ところで連続鋳造のスタート時の如く、タンディツシュ
に峡初に溶鋼を注入する際には、タンプイソシ、−の炉
壁耐大物によって溶鋼の熱が抜熱されて溶鋼の温度降下
が生じ、この温度時１’ｔが大きい場合には、ノズル４
の付近で溶鋼が凝固してノズル詰りか生じることがある
。このようなノズル詰りを防止するためには、最初に溶
銅をタンディッシュに注入する際におけるタンディッシ
ュの炉壁耐大物からの抜熱着を小さくする必要がある。

そこで従来一般には、溶鋼注入前にタンディツシュ内を
ガス燃焼バーナーによって予熱して、タンディッシュの
炉壁耐火物に蓄熱させておくことが行なわれている。こ
こで、予熱によるタンディッシュの炉壁耐火物の蓄熱量
が操業ごとに異なれば、スタート時の溶鋼からの抜熱縁
がばらついて溶鋼温度降丁敏にばらつきが生じ、操業の
不安定化を招くから、予熱による蓄熱量は一定の値とす
ることが望ましく、そのため従来のガス燃焼バーナーに
よる予熱においても、蓄熱量を一定とするべく一定のガ
ス量、一定の加熱時間とする方策が採用されている。

発明が解決すべき問題点 前述のようにタンディッシーの予熱にあたっては、タン
ディッシーの炉壁耐火物の蓄積量を一定にすることが望
ましいが、実際には予熱前の炉壁耐火物の含水量にはば
らつきがあシ、そのため水分の蒸発に消費される熱量に
ばらつきが生じるから、一定のガス甘で一定の時間加熱
しても蓄熱量を一定にすることは困難であった。また実
際の連続鋳造操業においてはｆ＃鋼注入時刻の変更等に
よって一定の予熱時間を確保することができないことも
あるなど、予熱条件を常に一定に保つことは困難であり
、このことも蓄熱量を予め定めた一定値とすることを困
難にしている原因の一つであつた。したがって従来は、
既に述べたように予熱の際の蓄熱−のばらつきによって
スタート時の溶鋼温度降下曖のばらつきが生じることを
完全に防止することはできず、そのためスタート時の操
業の不安定化を招かざるを得ないのが実情であった。

まだ従来は、ノズル詰りに対する安全サイドを見込んで
過剰に予熱することが多く、そのため無駄なエネルギー
消費の問題も避は得なかった。

このような問題を解決するだめの方策としては、予熱時
において蓄熱量を測定しつつ予熱条件を制御する方法が
考えられる。しかしながら実際には予熱時にその場でタ
ンディツシュの炉壁耐火物の蓄熱量を゛直接測定するこ
とは困難であった。すなわち蓄熱量を測定するだめの一
つの方法として、熱電対等の温度検出器を耐火物内に埋
設しておくことが考えられるが、耐火物はその熱抵抗が
著しく大きいから、耐火物に埋設した温度検出器の指示
値は、耐火物内の熱量変化に迅速に追随できず、したが
って前記温度検出器の指示値からは予熱時の蓄熱状況の
変化を把握することは困難であって、その温度検出器の
指示値に基いて予熱条件を制御することも困難とされて
いた。したがって従来は一定の予熱条件に設定するかあ
るいはオペレータの経験と勘によって予熱条件を制御卸
せざるを得す、そのため前述のようなスタート時の溶鋼
温度降下量のばらつきによる操業の不安定化や無駄な過
剰エネルギー消費を招いていたのである。

この発明は以上の事情を背景としてなされたものであり
、連続鋳造のスタート時においてタンディッシーを予熱
するに際し、タンディツシュの炉壁耐火物に蓄積される
熱量が予め定めた一定の値となるように、耐火物に流入
する熱量を制御して、スタート時における俗調温度降下
量を一定とし、これによってノズル詰りの発生防止と操
業の安定化とを同時に達成するとともに、過剰な予熱に
よる無駄なエネルギー消費を防止して省エネルギーを図
るようにしたタンディッシー予熱制御方法を提供するこ
とを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 本発明者等は上述の目的を達成するべく種々実験・検討
を直ねた結果、タンディッシー内壁耐火物中に埋設した
温度検出器による検出温度の２次時間微分値、すなわち
検出温度の経時変化の加速度を制御パラメータとして利
用することによって、タンディッシーの炉壁耐火物に流
入する熱量を制御でき、ひいては耐火物の蓄熱・鎗を一
定に制御し得ることを見出し、この発明をなすに至った
。

すなわちこの発明のタンディッシー予熱制御方法は、連
続鋳造用タンディツシュをガス燃焼バーナ等の加熱装置
によって予熱するにあたり、タンディッシーの炉壁耐大
物に温度検出器を埋設してその耐火物の内部温度を連続
検出し、その検出温度の２次時間微分値を逐次算出して
、その２次時間微分値に応じて前記加熱装置による加熱
量を連続制御し、これによってタンディツシュ内に流入
して炉壁耐大物に蓄熱される熱量を一定にすることを特
徴とするものである。

発明の実施のだめの具体的説明 第１図に、この発明の方法を実施する設備の一例を示す
。第１図において、タンディッシ−２の炉壁耐火物（以
下単に耐火物と記す）１０内には、熱電対等の温度検出
器１１が埋設されており、その温度検出器１１によって
耐火物ｌＯの内部温度が連続的に検出されるように構成
されている。そしてこの温度検出器１１による検出値（
温度）は後述する演算装置１２に入力される。一方タン
ディッシ、、−２の開口部２人には、加熱装置例えばガ
ス燃焼バーナ１３が臨まされており、このガス燃焼バー
ナ１３には、燃料ガス配管１５および空気配管１６から
プロパンガスあるいはブタンガス等の燃料ガスおよび燃
焼用空気が加熱量制御手段としての燃料ガス飾縁および
空気量制御装置を介して供給され、燃料ガスを燃焼させ
ることによって前記タンディフシ−２内の耐火物１０を
加熱する。

前記ガス燃焼バーナ１３による加熱量は、前記演算装置
１２からの加熱量設定信号に基づき、前記燃料ガス流量
および空気量制御装置１１４によって燃料ガス針および
空気量を調整することによって制御される。より詳細に
は、前記演算装置１２においては、温度検出器１１によ
る温度検出値の２次時間微分値を逐次算出し、さらにそ
の２次時間微分値に応じて目標とする時間内に目標とす
る熱量が耐火物１０に蓄熱されるように連続的に加熱値
の設定を行なう。そしてこの加熱量設定信号が前記燃料
ガス流量および空気量制御装置１４に連続的に与えられ
、その加熱量が得られるように燃料ガス流量および空気
量が制御される。

この発明の方法においては上述のように耐火物１０の内
部に埋設した温度検出器１１の温度検出値をそのまま制
御パラメータに用いるのではなく、その温度検出値の２
次時間微分値を逐次算出し、その２次時間微分値に応じ
て加熱量を制御する。

このように２次時間微分値を制御パラメータとすること
の有効性について次に説明する。

第２図〜第５図は、タンディッシーの予熱をガス燃焼バ
ーナによって５０分間行ない、その後バーナを停止させ
て放熱させた場合のタンディツシュ耐火物の温度等の推
移例を示すものである。先ず第２図は、耐火物表面温度
の経時変化を示すものであって、この表面温度は、加熱
開始とともに直ちに上昇を始め、加熱を停止して放熱を
開始した直後に急降下１〜、その後援やかに低下して行
くことが判る。一方第３図は耐火物中に埋設した温度検
出器による検出温度の経時変化を第２図に対応して示す
ものであり、この検出温度すなわち耐火物内部温度は、
耐火物の熱抵抗のために第２図に示す耐火物表面温度の
変化に対して大幅に遅れて変動する。すなわち耐火物内
部温度は、加熱開始後直ちには上昇せず、１０分程度経
過してから緩やかに上昇し、加熱停止後もしばらくの間
は上昇が継続し、加熱停止後４０〜５０分経過してから
徐々に低下が開始される。このような耐火物表面温度横
出値の時間遅れおよび変化の緩慢さが、既に述べたよう
にタンディツシュの加熱状況の把握とそれによる制御を
困難にしていたのである。

そこで本発明者等は、タンディッシーの耐火物中に埋設
した温度検出器の検出値信号に何らかの処理を加えて、
タンディツシュ内の加熱状況を迅速に把握できるパラメ
ータを見出すべく検討を重ねた結果、耐火物中に埋設し
た温度検出器による検出値の２次時間微分値に耐火物内
の熱流変化に対する応答が敏感にあられれ、その２次時
間微分値を用いることによってタンディツシー耐火物の
熱抵抗による検知時間遅れを解消し、耐火物加熱状況を
迅速に把握できることを見出したのである。

すなわち第４図は、第３図に示した耐火物内部は検出温
度Ｔ＊の変化の加速度、すなわちＴ＊の時間第２図に示
す耐火物表面での温度が加熱停止に伴なって急激に低下
した際に、それに対しわずかな遅れで低下傾向を示し始
め、第３図に示す耐火物内部の検出温度Ｔ＊が低下傾向
を示し始めた時点での耐火物が加熱されているか否かの
バロメータにはなり得るものの、その絶対値による入熱
、出熱（ｌＯ） 状況の定量化は困難である。ところが第５図に示には、
加熱状況の変化による耐火物内の熱流変化に対する応答
が敏感にあられれ、したがってその温度加速度を制御パ
ラメータとして用いることによって、タンディツシー耐
火物の蓄熱量を一定に用いたこの発明の方法による制御
の原理と具体的制御方法について以下に説明する。

タンディツシュの耐火物表面から耐火物内部に流入する
熱流束をＱ　［ｋｃｎｌｌ／ｉ・ｈｒｌとすれば、耐火
物内部の検出温度Ｔ＊と熱流束ｑとの関係は、簡単には
次の（１）式で表わせる。

ここでρ：密度、Ｃｐ：耐火物比熱、ｖ：体積、Ａ：面
積、τ：待時 間１）式をさらに時間τで微分すれば、次の（２）式が
得られる。

入する熱流束と一意的に対応するため、その温度加速度
は耐火物の含熱状況の変化に関係し、したがって投入加
熱にの制御に利用することができるのである。

そして上述の原理によって耐火物内の温度加速度を用い
て投入加熱量を制御するにあたっては、第１図に示すよ
うにバーナー１３の燃焼による予熱期間中に、耐火物１
０中に埋設した温度検出器１２によって耐火物内部温度
Ｔ＊を連続検出し、演加速度に基いて、目標とする時間
内に必要とされる蓄熱量を８！４るための単位時間当り
の投入熱量を決定し、その設定熱着信号によって前記燃
料ガス流址および空気量制御装置１４を制御する。この
ような制御によって、目標とする予熱時間で目標とする
蓄熱量を自動的に得ることが可能となる。

もちろん実際の制御にあたっては、目標とする予熱時間
、および目標とする最終的な蓄熱量を演算装置ｔ１２に
入力させ、それに応じて前記温度加速度に基づき設定投
入熱量を決定する。

なおここでｍ度加速度に基いて設定投入熱量を決定する
具体的手法としては、例えば予め両者の関係式を実験等
によって定めておき、その関係式によって投入熱−畦を
決定したり、あるいは予め実験等によって両者の関係を
表わすグラフもしくはチーグルを作成してそのグラフも
しくはテーブルを記憶装置に記憶させておき、そのグラ
フもしくはテーブルを参照して投入熱量を決定したりす
れば良い。

実施例 以下に温度加速度を用いてタンディツシュ予熱制御を行
ないつつ溶鋼の連続鋳造操業を行なった操業実績の二側
を示す。

第１図に示す通り、タンディッシ−２の耐火物１０中に
温度検出器１１としての熱電対を埋設しておき、タンデ
ィツシュ２に溶鋼を注入する前にガス燃焼バーナ１３に
よってタンディツシュ内を予熱するにあたり、前記熱電
対によって連続的に耐火物内部温度を検出してその検出
信号を演算装置１２に入力させ、演算装置１２内におい
て逐次２次時間微分値（温度加速度）を算出した。さら
に予め実験により求めておいだ第６図に示すような温度
加速度とタンディッシー内への加熱投入熱ｉｔｔとの関
係に従って温度加速度に対応する加熱投入熱量を求め、
その信号を演算装置１２から燃料ガス流計および空気量
制御装置１４へ送り、目標とする時間内に必要とする蓄
熱量が得られるようにバーナ１３の燃焼を自動制御した
。

このように予熱を行なった後、直ちに取鍋からタンディ
ッシー内への溶鋼の注入を開始し、連続鋳造を行なった
。そｊ〜でタンディッシ・、への溶鋼注入開始後２分経
過時のタンディッシー内溶鋼温度と、取鍋内溶鋼温度と
を調べ、両者の差、すなわち溶鋼注入開始後２分の時点
における溶鋼温度降下量を求めた。そして多数のチャー
ジにおいて同様な予熱制御および溶鋼温度降下量を調べ
た結果（本発明法の場合）を、溶鋼温度降下量の分布と
して第７図に示す。またこの発明の方法による制御を行
なわずに予熱した場合（従来法の場合）についても同様
に溶鋼温度降下量を調べ、その分布を第７図に併せて示
した。

第７図から明らかなように、この発明の制御方法を適用
してタンディッシーの予熱を行なった場合には、この発
明の制御を適用しなかった場合と比較して、溶鋼温度降
下量のばらつきが格段に少なくなシ、またノズル詰シも
発生しなかった。

さらに、予熱のための燃料ガス消費祉についても調べた
ところ、この発明の制御方法を適用した場合には、従来
よりも約１０％の燃料消費削減が達成されることが確認
された。

発明の効果 以上の実施例からも明らかなように、この発明のタンデ
ィッシュ予熱制御方法によれば、タンディッシーに最初
に溶鋼等の溶融金属を注入する前に予めバーナ等の加熱
装置でタンディッシー内を予熱しておくにあたり、タン
ディッシーの炉壁耐人物の蓄熱量を予め定めた一定値と
することができ、そのためタンディッシー内への溶融金
属注入時における溶融金属温度降下量のばらつきを著し
く小さくすることができ、したがってノズル詰りの発生
を防止することができると同時に、スタート時の操業を
安定化することができ、特に操業スケジー−ルの変更に
より予熱時間を変えざるを得ないような場合でもその予
熱時間に応じて加熱量を制御することによって蓄熱量を
一定とすることができるから、操業スケジー−ルの変更
によりスタート時の操業の不安定化を招く事態の発生を
有効に防止することができる。さらにこの発明の予熱制
御方法によれば、自動的に最適な蓄積針となるように加
熱を制御するため、過剰な予熱によって無駄なエネルギ
ー消費を招くことがなく、シたかって予熱のだめの燃料
費の削減も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の方法を実施するだめの装置の一例を
示す略解図、第２図はタンディッシーの炉壁耐火物の表
面温度の推移を示す線図、第３図は炉壁耐火物の内部温
度Ｔ＊の推移を示す線図、第における温度加速度と加熱
投入熱量との関係を示す線図、第７図はタンディッシー
に溶鋼注入を開始してから２分後における溶鋼温度降下
量（取鍋内溶鋼温度とタンディッシー内溶鋼温度との差
）の分布を示すグラフ、第８図は連続鋳造設備の概要を
示す略解図である。 ２・・・タンディツシュ、ＩＯ・・・炉壁耐大物、ｌｌ
・・・温度検出器、１２・・・演算装置、１３・・・加
熱装置としてのガス燃焼バーナ、１４・・・加熱量制御
手段としての燃料ガス流量および空気量制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続鋳造用タンディッシュ内を加熱装置によって予熱す
   るにあたり、タンディッシュの炉壁耐火物中に温度検出
   器を埋設してその耐火物の内部温度を連続検出し、その
   検出温度の２次時間微分値を逐次算出して、その２次時
   間微分値に応じて前記加熱装置による加熱量を連続制御
   し、これによりタンディッシュ内に流入して炉壁耐火物
   に蓄熱される熱量を一定にすることを特徴とする連続鋳
   造用タンディッシュの予熱制御方法。