JPS61238453A - 連続鋳造設備における二次冷却水制御方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、連続鋳造設備における二次冷却水制御方法の
改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

連続鋳造法における鋳片の冷却は、鋳片の品質を大きく
左右する要因の１つである。この冷却としては、大きく
分けて鋳片（モールド）内の冷却（−次冷却）と、これ
に続くスプレー帯による水冷（二次冷却）及び放熱帯の
冷却とに区分することができるが、特に鋳片の凝固過程
を支配する前記二次冷却は、その冷却水量が微妙に鋳片
の品質に影響を与える。

従来、前記二次冷却水量の制御方法には、鋳片の長さ方
向に分割された冷却ゾーン単位ごとに、鋳片の引抜速度
に比例させて冷却水量を変化させるカスケード制御方法
やオペレータの手動設定制御方法が採用されている。

しかし、上記制御方法は、操業条件に変化がなく冷却水
量が一定の場合には安定した品質の鋳片を得ることがで
きるが、例えばし−ドルあるいはタンディツシュ交換時
のように操業条件が変更されると、これに伴って鋳片に
表面割れや断面割れ等の欠陥が生じる虞れがあった。　
　・更に詳述すれば、品質の安定した鋳片を得るために
は、鋳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
ゾーンでの鋳片断面が第３図に示すようになっている場
合、単位時間当たりの鋳片１の内部からの熱伝導量Ｈは
、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−（λ・（Ｔ１−Ｔ２））・ｖ／Ｄ・・・（１）但し
、（１）式において、Ｔｔ：Ｉ片固相線温度、Ｔ２：鋳
片表面温度、Ｄ：凝固シェル厚み、λ：鋳片の熱伝導率
、Ｖ：鋳片の引抜き速度である。

この熱伝導量目を冷却水量Ｑにより抜熱するとすれば、
ＱＣＸ：：）−１から Ｑ＝（α−λ（Ｔｔ　−Ｔ２　））　・ｖｌｏ−（２）
となる。但し、（２）式においてα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＝ＫＩｒｒ で表わされる。但し、上式において、Ｋ：凝固係数、ｔ
：鋳込後の時間である。これにより、上記（２）式は、 Ｑ−（α・λ・（Ｔｔ　−Ｔ２　）　）・ｖ／Ｋ（Ｔ・
・・（３） となる。従って、ある冷却ゾーンｉにおいて鋳片の表面
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。即ち、第４図から明らかなように ■、引抜速度が一定の定常状態では、鋳片がゾーン１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、鋳片
が冷却ゾーン１に到達するまでの時間ｔが変わるために
冷却水量を制御して行く必要がある。

このように、従来の冷却水制御方法では、鋳片の表面温
度を完全に制御することはできなかった。

そこで、以上のような不具合を解決するために、特開昭
５３−１０２８３３号では、定常状態における最適冷却
水量Ｑ＋として、 Ｑｉ　＝Ｆｐ　−ｋ−＋　　（ｖ）　　　　　　−（４
）なる式を用いて求め、冷却ゾーンｉでの鋳片の表面温
度をＴ２に維持するよう制御している。但し、（４）式
においてｐ：ｗＡ種区分、ｋ：操業区分、１　：冷却ゾ
ーン、■：鋳片引抜速度でおる。従って、この（４）式
は、鋼種別、操業区分別およびゾーン別に定義されたも
のでおって、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る。

しかし、連続鋳造した鋳片を高温状態で製造し再加熱す
ることなく圧延するプロセスにおいては、鋳片を高速で
鋳造するとともに、鋳片幅方向の冷却分布の変化をなく
するために鋳片幅方向の水量分布を変えて鋳片のエツジ
の過冷却を防いでいるが、鋳片内の未凝固部分の形状が
従来のものと異なり、一様なシェル厚さモデルでは断面
割れや中心偏析等が生じ、これら断面割れ等の発生を防
止することができなかった。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような点に着目してなされたもので、鋳
造速度および鋳片の幅等の変化に応じて冷却水量を変え
て欠陥の無い鋳片を得る連続鋳造設備における二次冷却
水制御方法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、連続鋳造設備における鋳片引抜速度の変更に
際して、二次冷却帯に設置された複数個の冷却ゾーンの
冷却水量を既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終るまで、 Ｑｉ　＝ＱｉＶ１　＋Ｇ＋　　（△ｌ　Ｘ　（Ｑｉｖ２
−Ｑｉｖｌ　）の式に基づいて段階的に変化させるが、
この時の前記Ｑｉｖｌ　、Ｑｉｖ２として予め冷却水量
パターンテーブルに記憶されている鋼種区分、操業区分
、冷却区分のほかに、速度区分、幅区分および１−ＩＤ
Ｒ（ホット・ダイレクト・ローリング）等区分のデータ
を用いて決定し、欠陥の無い鋳片を製造するものである
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について説明する。先ず、本発
明者等は、前記断面割れおよび中心偏析等の発生に対し
て実験検討するに、特に鋳片の幅ＷによってＴ２を変化
させた方がよく、また鋳造速度Ｖの大きざおよびＨＤＲ
等区分別Ｈによって凝固シェル厚みＤの補正即ち上記（
３）式のｋを変化させると、断面割れや中心偏析等の欠
陥が無くなることを見い出した。

そこで、本発明における二次冷却水制御方法としては、
前記（３）式の冷却水量Ｑに代えて、Ｑ−α・λ（Ｔ１
−７２　　（Ｗ＞） −ｖ／ｋ　（ｖ−Ｈ）　・ＪＴ　　　　　・・−（５）
の式をもって表わし、この冷却水量Ｑによって後熱する
ものである。なお、上式においてＴ２は幅Ｗの関数、ｋ
は速度ｖ、Ｈの関数である。ＨはＮＣＲ（ホット・チャ
ーシト・ローリング）とＨＤＲ（ホット・ダイレクト・
ローリング）の区分を示し、特にＨＣＲは鋳片温度より
も品質を重視する操業である。ＨＤＲは品質の限界で高
温鋳片を製造する操業である。

そして、上記（５）式の多項式を２次式に変換すると、
各冷却ゾーンｉごとに第１図に示す基本冷却水量パター
ンテーブルＦ（ｊ＞として、冷却水ＩＱ＋を、 Ｑｉ　＝ＡＶ２　＋ＢＶｌ　＋Ｃ−（６）の式に簡略化
でき、これを計算機に記憶させておく。そして、鋳片が
冷却ゾーンｉに達したとき、その基本冷却水量パターン
テーブルＦ（ｊ＞から該当するデータを読出して使用す
る。ｊはパターンＮを示す。

そして、上記（５）式に基づいて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。即ち、（５）式で示
したように、鋳片が冷却ゾーンｉに到達するまでの時間
ｔは、鋳片引抜速度■により決まるため各冷却ゾーンの
最適冷却水量Ｑ１は前記鋳片引抜速度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Ｑ１は、 Ｑｉ−Ｆ”ｋ・１　・Ｗ−Ｈ（Ｖ）　　　・−（７）で
表わすことができる。但し、ｐ：鋼種区分、ｋ：操業区
分、１　：冷却ゾーン、Ｗ：鋳片の幅、Ｈ：ＨＣＲ，Ｈ
ＤＲの区分、■＝ｖＩ片引扱速用法ある。

なお、上記には、ｋ−ｆ（鋳片用法長さ、頭固め信号、
博引法信号）である。

従って、鋳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および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ｆｉＱ＋が求められる。

また、引抜速度変更の過度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■が■１からｖ２に変化
した時の最適冷却水量Ｑ１は、第４図（ｂ）に一点鎖線
で示す軌跡で変化するのが望ましいが、本発明制御方法
は図中実線で示す階段状に近似させて制御する。具体的
には（５）式を次のように展開し、速度変更後の用法長
さ△２に対応させて冷却水量Ｑ１を順次Ｑｉｖ１からＱ
ｉｖ２に近づけてい行く。即ち、 Ｑｉ　”Ｑ・　＋Ｇｉ　　（Δｌ　Ｘ　（Ｑｉｖ２−Ｑ
ｉｖｌ）＋ｖｌ ・・・（８） 但し、Ｏ≦Δ℃≦Ｊ２１のときＧｉ　　（ΔＪ２）　＝
０１２１≦△２≦２２のときＧｉ　　（△１＝ｃ２２ｏ
−１≦△２≦ｎ、のときＧｉ　　（Δｇ＞　＝ｃ。

である。なお、ここで、Δｌ：引汰速度変更後の用法長
さ、λｊ　：冷却水量変更タイミング（ｊ＝１〜ｎ）、
Ｃｊ　：定数、Ｇｉ　：Δ２に対応する冷却水量の変化
率である。なお、第４図中２は鋳型から冷却ゾーン１ま
での距離である。

上記（８）式においてＱ・　、Ｑｉｖ２は引き汰１■１ き速度Ｖｌ　、ｖ２から（７）式により求めることがで
きる。

一方、引抜速度変更後の最適二次冷却水量Ｑｉは、鋳片
の移動長ざ△２が各々２１、Ｊ２２・・・・・・２にな
ったタイミングで（８）式に基づいて求めるが、この（
８）式の最適水”ｉｖｌ　、Ｑｉｖ２は、上記（５）式
に基づいて鋼種区分、操業区分、ゾーン区分のほか速度
区分、鋳片の幅区分、ＳＤＲ区分等を用いて決定する。

この場合、（５）式は計算機の記憶部に簡略化して記憶
した基本冷却水量パターンテーブルＦ（ｊ＞から読出し
て決定するものである。

また、鋼種には、第２図のように鋼種マスターテーブル
化されて記憶される。即ち、ＨＣＲ。

ＨＤＲごとに鋳片速度Ｖが１．４ｍ／分よりも大きい場
合と小さい場合とに分けられ、ＨＣＲにおいて■〉１゜
４は高能率操業、ＨＤＲにおいてｖ＜１゜４は事故トラ
ブル時の品質維持の歯止めとして用いられる。なお、ｊ
（奇数）、ｊ＋１（偶数）パターンのつなぎ速度ｖ＝１
．４ＴｒＬ／分のＱＨ（ｊ）＝Ｑ（ｊ、１）　十Ｖ＝　
１　、４である。

以上詳記したように本発明によれば、（８）式によって
求める最適冷却水量ＱｉにおけるＱｉｖｌ、Ｑｉｖ２と
して鋼種区分、操業区分、冷却区分の他に、速度区分、
幅区分およびＨＤＲ等区分を基本冷却水量パターンテー
ブル化して予め記憶し、鋳造速度、幅等の変化に応じて
基本冷却水量パターンテーブルから読抄出して最適水量
を求めるようにしたので、比較的簡単な手段にて冷却水
量を自動変更可能であり、鋳片の品質管理および速度管
理等を的確に行って欠陥の無い鋳片を製造し得る連続鋳
造設備における二次冷却水制御方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係わる連続鋳造設備にお
ける二次冷却水制御方法を説明するための図であって、
第１図は最適冷却推量を求めるための基本冷却水量パタ
ーンテーブル図、第２図は鋼種マスターテーブルのパタ
ーン図、第３図および第４図は従来例を説明するための
もので、第３図は鋳片内部からの熱伝導態様を示す説明
図、第４図（Ａ）は引抜速度と引抜長さとの関係を示す
図、同図（Ｂ）は冷却水量と引抜長さとの関係を示す図
である。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 塩３図 第４　図 （Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 連続鋳造設備における鋳片引抜速度の変更に際して、二
   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
   既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終るまで、 Ｑｉ＝Ｑ＿ｉ＿ｖ＿１＋Ｇ＿ｉ（Δｌ）×（Ｑ＿ｉ＿ｖ
   ＿２−Ｑ＿ｉ＿ｖ＿１）（但し、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：引抜速度変更後の引抜長
   さ、Ｇ＿ｉ：Δｌに対応する冷却水量の変化量）の式に
   基づいて段階的に変化させるが、この時の前記Ｑ＿ｉ＿
   ｖ＿１、Ｑ＿ｉ＿ｖ＿２として、予め冷却水量パターン
   テーブルに記憶されている鋼種区分、操業区分、冷却区
   分のほかに、速度区分、幅区分およびＨＤＲ（ホット・
   ダイレクト・ローリング）区分等のデータを用いて決定
   することを特徴とする連続鋳造設備における二次冷却水
   制御方法。