JPS61273246A - 鋳型内湯面レベル制御装置 - 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〕 本発明は複数ストランドの連続鋳造鋳片を少なくとも２
ストランド共通の引抜装置にて引抜くように構成した連
続鋳造設備における鋳型内湯面レベル制御装置に関する
。

〔従来技術〕

連続鋳造設備は、生産性向上を図るべく多くのものが複
数のストランドを備えている。このような連続鋳造設備
の１タイプとしては、第３図（２ストランドのものを示
す）に示す如く各ストランド別に設けた２個の鋳型６．
２６に対応させてスライディングノズル４．２４を底部
に取付けたタンディツシュ３内の溶湯、例えば熔＃Ｈ２
をスライディングノズル（以下単にノズルという）４．
２４を介して鋳型６，２６へ注入し、形成された２本の
連続鋳造鋳片（以下単に鋳片と、いう）１．２１夫々に
各ストランド共通駆動の引抜装置４０にてすべて同一速
度で下方（白抜矢符方向）に引抜く構成のものがある。

これは一般に比較的小断面寸法の１本当たりの引抜駆動
力が小さくて済むプルーム、ビレソト鋳片を連続鋳造す
るのに使用されており、生産性向上を狙ったものである
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

斯かる連続鋳造設備にて鋳造する際の鋳造開始時、或い
はタンディツシュ交換後の鋳造再開時等の場合は、鋳型
６．２６に下方からその一側端部を少し挿入されたダミ
ーバ１０１．１２１　　（第３図参照）上に、或いは交
換前のタンディツシュ内の溶鋼に係る鋳片１，２１上に
、／８鋼が注入されて鋳型の所定高さレベルに湯面が到
達すると引抜きを開始する。

この引抜開始の際、上記所定高さレベル以上に湯面が上
昇したときに引抜を開始した場合は、鋳型上端から溶鋼
が溢れ出るという所謂オーバーフローが発生する。これ
に対して湯面が所定高さレベルよりも低すぎる場合には
鋳片が鋳型を出るまでに鋳型にて十分冷却されず、この
ため鋳片の外枠たる凝固シェルの厚さが不足して溶鋼静
圧により凝固シェルが破れ、そこから溶鋼が漏出すると
いう所謂ブレークアウトが発生する虞れがある。

このため引抜開始時の溶鋼の湯面レベルは厳格な管理が
望まれている。

また上記ブレークアウトを予防するためには、鋳型内の
湯面上昇速度を所定値以下に維持する必要がある。これ
は前記所定高さレベルで引抜きを開始してもそれまでの
湯面上昇速度が速いと鋳型による冷却時間が短くなり、
凝固シェル厚が不足するからである。

ところで、前述の連続鋳造設備は複数ストランドの鋳片
の引抜きを開始する場合、各鋳型の湯面を同時に所定高
さレベルに一致させることは困難であり、安定した引抜
開始は望めなかった。

これを以下に詳述する。鋳型には一般に湯面レベルセン
サ７．２７が取付けられるようになっており（第３し１
参照）、この湯面レベルセンサ７．２７の検出内容に基
づいて通常、引抜開始後の安定引抜時の鋳型内湯面レベ
ルは制御できる。しかし、湯面レベルセンサ７．２７に
よる湯面レベル制御範囲は１５０龍程度であり（第３図
にハツチングにて示す）、それよりも長い鋳型（約９０
０龍）の全域に亘る湯面レベル制御は不可能であった。

つまり湯面レベルセンサは鋳型の上端側に寄った位置に
設置されるため、引抜開始時のように湯面が例えばダミ
ーバの上面位置から徐々に上昇していきその検出範囲内
となるまで無監視状態である。

即ち、湯面レベルセンサの検出範囲内に入るまでは、ノ
ズルの開度を一定にせざるを得ないが、ノズルの開度に
対する有効断面積は取付は精度、使用開始後に生ずる位
置ずれ、ガタ或いはノズル内での溶鋼の付着、詰り等に
より、各ノズル毎に異なっており、このため同一のノズ
ル開度となるようにこれを調整しても各ノズルから注入
される溶鋼流量は夫々違ったものとなっていて、湯面上
昇速度を各ストランドで同速度とすることができず、湯
面レベルセンサの検出範囲内に入ってからの制御では間
に合わない場合が多くあった。

このような理由に依り、各ストランドの湯面上昇速度と
引抜開始時の各鋳型内の湯面レベルとを夫々の所定値に
制御できず、安定した引抜開始は望めなかった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、安定
引抜時の湯面レベル制御に使用する湯面レベルセンサの
鋳型取付は位置よりも下方に複数のスポット的湯面検出
器を設け、その検出器を湯面が通過する時間差により湯
面上昇速度を求め、求めた速度値に基づいてノズルの開
度を調整する機構とすることにより、鋳造開始時、鋳造
再開時等であっても安定した引抜きを可能とし得る鋳型
内湯面レベル制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る鋳型内湯面レベル制御装置は、複数ストラ
ンドの各別に設けられた鋳型に、その上方の容器に設け
られたノズルを介して注入された溶融金属から生成され
る連続鋳造鋳片を、少なくとも２ストランド共通の引抜
装置にて引抜くように構成した連続鋳造設備において、
各ストランドの鋳型に複数設けた鋳型内溶融金属湯面を
検出する湯面検出器と、該湯面検出器による湯面検出タ
イミングに基づいて各ストランドの鋳型内湯面しベルを
同一とすべき前記ノズルの開度を算出する算出手段と、
該算出手段の出力信号に基づいて各ストランドのノズル
を前記開度に制御する制御器とを具備することを特徴と
する。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明を２ストランドの連続鋳造設備に適用し
た場合の実施例を示す模式図であり、図中３はタンディ
ツシュを示す。クンディツシュ３にはその上方の図示し
ないし一ドルから溶鋼２が注入されるようになっており
、タンディツシュ３内の溶鋼２はタンディツシュ３の底
部に取付けられた２（固のノズル４．２４を介して、ノ
ズル４，２４の下側部が挿入されている鋳型６，２６へ
注入される。

鋳型６，２６への溶鋼注入量の制御は、ノズル４゜２４
の一部である開度調整部４ａ、２４ａにシリンダロンド
が取付けられた駆動シリンダ４ｂ、２４ｂをサーボアン
プ１１．３１にて進出、退入させて開度調整部４ａ。

２４ａの開度を調整することによってなされ、開度調整
部４ａ　、　２４ａの開度は開度検出器５，２５にて検
出され、検出値は夫々の駆動装置たるサーボアンプ１１
．３１及びノズル開度演算器５０へ与えられる。

上記鋳型６．２６には下方からダミーバ１０１，１２１
の上端側が所定長さ挿入されており、鋳型６．２６内へ
注入された溶鋼２は鋳型６，２６にて１次冷却されて外
側部分に凝固シェルを有した鋳片１，２１となる。この
鋳片１，２１は鋳型６，２６の下方に設けられた２次冷
却帯（図示せず）にて更に冷却されて凝固シＬルの厚さ
を増しながら、ピンチロール等の引抜装置４０にてダミ
ーバ１０１，１２１又は鋳片１．２Ｉ自体が引抜かれる
ことにより下方（白抜矢符方向）へ送られる。

鋳型６．２６は夫々鋳片１，２１と接触してい°る銅板
の外側の一ヒ端寄りの位置に、従来より取付けられてい
る湯面検出範囲の広い湯面レベルセンサ７゜２７を内蔵
しており、更にその下方に湯面検出範囲が狭いスポット
である湯面定点検知センサ８，９及び２８．２９を各２
個通当な高さだけ離隔して内蔵している。湯面定点検知
センサ８．　９．２８．２９は湯面の上昇、下降時にセ
ンサ設置高さレベルを湯面が通過したことを検出できる
ものを使用する。例えば超音波発信受信器、放射線発生
検知器、熱電対等の測温素子或いは溶融により断線又は
ショートすることを利用して検出する電極等を使用する
。

鋳型６．２６内に注入された溶鋼２の湯面は注入に伴っ
て上昇していき、その高さレベルに応じてまず湯面定点
検知センサ９，２９にて検知され、次いでその上の湯面
定点検知センサ８．２８にて検知される。湯面定点検知
センサ８．　９．２８．２９の検出信号は夫々第１．第
２ストランド用の湯面上昇速度演算器１０．３０へ与え
られるようになっており、湯面上昇速度演算器１０．３
０はその入力信号に基づいて入力時点を検出して湯面の
上昇速度を算出し、算出値を夫々ノズル開度演算器５０
へ出力する。

ノズル開度演算器５０は湯面上昇速度演算器１０．３０
から信号を入力すると、その入力信号及び前記間、度検
出器５．２５からの入力信号に基づき適当な注入量とす
べき開度調整部４ａ　、　２４ａの開度を算出し、算出
値をサーボアンプ１１．３１へ出力する。サーボループ
１１．３１はこの入力信号と前記開度検出器５゜２５か
らの入力信号とに基づき駆動シリンダ４ｂ、　２４ｂを
作動させて開度調整部４ａ＋２４ａの開度を調整し、ノ
ズル４，２４を通流する溶鋼流量を調節する。

前記湯面レベルセンサ７．２７は引抜きが安定した段階
における湯面レベルを検出するためのものであり、その
検出範囲を安定引抜時の湯面レベルが中心値となるよう
にしている。検出値はノズル開度演算器５０へ与えられ
、従来同様の一定湯面レベル制御に使用される。

このように構成された連続鋳造設備による本発明の鋳型
内湯面レベル制御内容について以下に詳述する。まずノ
ズル４，２４の開度を夫々予め定めた初期開度ｘａに固
定しく第２図ｆａｔ参照）、ダミーバ１０１，１２１が
挿入された鋳型６．２６へタンディツシュ３内の溶鋼２
を注入開始する（第２図（ｂｌ参照）。

そして注入開始後、鋳型６．２６内の熔ｍ２湯面は上昇
していく。第１ストランドの湯面上昇速度αａ１及び第
２ストランドの湯面上昇速度αａ２は、夫々湯面定点検
知センサ９，２９の鋳型内湯面検出位置をＭＬａ　　（
破線）、湯面定点検知センサ８゜２８のそれをＭＬｂ　
　（破線）とし、また湯面上昇速度演算器１０による湯
面検出時点をｌａ３．　ｔｂ１％湯面上昇速度演算器３
０によるそれを’２１　ｔｂｌとすると、下記（ｌａ）
、　　（Ｉｂ）式にて算出可能であり、αａ　１＝　（
ＭＬｂ　−ＭＬａ　）　／　（ｔｂｌ−ｔａｌ）　・＝
　（ｌａ）αａ２−　（ＭＬｂ　　ＭＬａ　）　／　（
ｔｂｌ　　ｌａ２　）　−（Ｉｂ）この（ｌａ）　、　
　（ｌｂ）武人々が湯面上昇速度演算器１０．３０に設
定されている。

湯面上昇速度演算器１０．３０は、夫々（ｌａ）　。

（ｌｂ）式及び湯面定点検知センサ９，２９．８，２８
からの入力信号に基づいてαａｌ、　　αａ２を算出す
ると、続いて注入開始後の目標時刻ｔＡにおいて、各ス
トランド間で共通の目標湯面レベルＭＬＡに各鋳型６，
２６内の湯面レベルを同時に到達させる第１、第２スト
ランドの湯面上昇速度αｂ１．αｂ２を下記（２ａ）　
、　　（２ｂ）式により求める。

α　ｂ＋　　＝　　（ＭＬＡ　　　　ＭＬｂ　　）　　
／　　（ｔＡ　　　ｔＪ　　）　　−（２ａ）α　ｂ　
　２　＝（ＭＬＡ　−ＭＬｂ　　）　　／　　（ｔＡ　
　　ｔｂｌ　）　　・・・　（２ｂ）なお、上記ＭＬＡ
、ｔＡは夫々引抜装置４０にて引抜きが、開始される前
のレベル及び時間値であり、ＭＬＡは例えば湯面レベル
センサ７．２７にて可能な湯面レベル制御範囲（第２図
中）に１点鎖線にて示す）の下限値に近い値とする。ま
た、鋳型内の湯面レベル上昇速度が大きすぎる場合には
鋳片の凝固シェル厚さが十分に発達し得す、前述のブレ
ークアウトが発生する虞れがあるため、湯面上昇速度演
算器１０．３０に適当値を定める。例えば厚さ＝２１（
ｂｍ、幅：　１８００鶴のスラブ鋳片を長さ９００寵の
鋳型にて鋳造する場合は、ｔＡは９０秒程度となる値に
、また外径：　　２１３ｆｉｍの丸ビレツト鋳片を同じ
く長さ９００龍の鋳型にて鋳造する場合はｔＡは３０秒
程度となる値にしている。

湯面上昇速度演算器１０．３０は求めた湯面上昇速度α
ｂ１．αｂ２をノズル開度演算器５０へ出力する。ノズ
ル開度演算器５０はαｂ１．αｂ２とすべ（各ストラン
ドにおけるノズル開度を算出する。

ノズル４，２４での溶鋼流ｔＱ＋　、Ｑ２は下記（３ａ
）　。

（３ｂ）式にて求まり、 Ｑ、＝αｔｉｔ　ｘ［）、　　　＋＋　（３ａ）Ｑ２＝
αｂ２×Ｄ２　　・・・（３ｂ）但し、Ｄ、、Ｄ２　：
鋳型６．２６内断面積（３ａ）　、　　（３ｂ）式はノ
ズル開度演算器５０に予め設定されている。

ノズル開度演算器５０はαｂ１．αｂ２を入力するとα
ｂ１．αｂ２及び（３ａ）　、　　（３ｂ）式に基づき
Ｑ、、Ｑ２を算出し、またＱ、、Ｑ２と比例関係にある
ノズル内有効断面積ｓ、、ｓ２を下記（４ａ）　、　　
（４ｂ）式により求める。

３１　＝ＫＸＱＩ　　　・（４ａ） Ｓ２　＝Ｋ　ＸＱ２　　−　（４ｂ） 但し、Ｋ：タンディツシュ内の溶鋼ヘッド高さにて決定
される定数 そして、ノズル開度演算器５０はＳ、、Ｓ２を求めると
、これと一義的な関係を有するノズル開度Ｘｂ’　ｌ　
＋　Ｘｂ’　２を下記（５ａ）　、　　（５ｂ）式にて
求め、ｘｂ’　１−Ｆ　（Ｓｔ　）　　　＝　（５ａ）
ｘｂ’　２−Ｆ　（３２）　　　・・・（５ｂ）但し、
Ｆ　（Ｓｔ）、　Ｆ　（３２）　：Ｓｔ、　３２の関数 次いで開度検出器５．２５から入力した開度信号Ｘａｌ
、　Ｘａ２に基づきｘｂ’　ｌ　＋　Ｘｂ’　２を補正
する。

これを詳述すると、開度信号ＫａＩ　＋　Ｘａ２と、前
記αａＩ　＋　　αａ２に基づき上述のようにして算出
したノズル開度ｘａ’　ｌ　＋　Ｘａ’　２との差を下
記（６ａ）　。

（６ｂ）式により求め、これにより開度＠差ΔＸｉ。

Δｘ２を算出する。

Δｘ　１＝ｘａ１−ｘａ　’　ｌ−（６ａ）Δｘ　２　
＝Ｘａ２−Ｘａ　’　２　　−　（６ｂ）ここで開度誤
差はノズル毎に求めるべきノズル開度”ｌ　＋　ｘｂ２
は、前記ノズル開度ｘｂ’　ｌ　＋　Ｘｂ’　２に夫々
開度誤差ΔＸｌ、　Δｘ２を加算する下記（７ａ）　、
　　（７ｂ）式にて表わされる。

ｘｂｌ　＝にｔ）’、、＋Δｘ１ ＝Ｆ（Ｓｔ）＋ΔＸ　１−　（７ａ） ｘｂ２−Ｆ　（３２）＋ΔＸ２−　（７ｂ）従ってノズ
ル開度演算器５０は湯面上昇速度演算器１０．３０から
の入力信号αｂｌ、αｂ２及び（３ａ）　。

（３ｂ）、（４ａ）　、　　（４ｂ）、（５ａ）　、　
　（５ｂ）、（６ａ）　。

（６ｂ）、（Ｔａ）　、　　（７ｂ）式に基づいてｘｂ
Ｉ　＋　ｘｂ２を求め、求められた値”ｌ　’＋　ｘｂ
２を夫々サーボアンブ１１．３１へ出力する。

サーボアンプ１１．３１は夫々の入力信号に基づき駆動
シリンダ４ｂ、２４ｂを駆動して開度調整部４’ａ＋２
４ａの開度を夫々Ｘａ１−ｘｂ１、ｘａ２−＋ｘｂ２に
凋整する。

これにより各ストランドの鋳型６．２６内の湯面（第２
図（ｂＪに第１ストランドの湯面推移を実線、第２スト
ランドのそれを２点鎖線で示す）は、ＭＬａ　。

？ＩＬｂの高さレベルに到達するまでの時間が異なって
いても夫々注入を開始してｔＡ後に同時に目標湯面レベ
ルＭＬＡとなる。その後前記湯面レベルセンサ７．２７
による従来の湯面レベル制御が作動し始め、そして例え
ば安定引抜時の湯面レベル制御範囲（１点鎖線）の中心
値に達した時点で鋳片の引抜を開始する（第２図（Ｃ１
参照）。これにより第１第２ストランドにおいて前記オ
ーバーフロー、ブレークアウトの発生の虞れのない鋳造
が可能となる。

なお、上記実施例では鋳型の長さ方向に湯面定点検知セ
ンサを２個取付けているが、本発明はこれに限らず、そ
れを３個以上取付けて、湯面上昇速度の算出をより短期
間毎に求めるようにしても実施できる。このようにした
場合は各ストランド間の湯面上昇速度を一致させること
ができ、またＬＡ時点で各ストランドの湯面レベルをＭ
ＬＡに同時に到達させ得、制御精度を向上できる。

なお、上記実施例では（Ｉａ）　、　　（Ｉｂ）式によ
りαａｌ、　　αａ２を求めたのちαｂ１．αｂ２を算
出し、この算出値により湯面レベル制御を行っているが
、本発明はこれに躍らず、湯面定点検知センサ８，２８
又は９，２９からの信号入力時間差に基づイテ直接（２
ａ）　、　　（２ｂ）式によりｔｘｔ）、　、　　αｂ
２を算出しても同様に実施できることは勿論である。

そして、また上記実施例では２ストランドの連続鋳造設
備に適用しているが、本発明はこれに限らず、３ストラ
ンド以上の連続鋳造設備にも適用できるのは勿論である
。

更に、上記実施例ではスライディングノズルを用いた連
続鋳造設備に適用しているが、本発明はこれに限らず、
ロークリ式ノズル等を用いた連続鋳造設備にも適用でき
、また例えば３ストランドの連続鋳造設備においてその
内の２ストランドが共通の引抜装置で残り１ストランド
が別の単独の引抜装置である連続鋳造設備等にも適用で
きるのは勿論である。

そして、更に、本発明は溶鋼に限らず・、溶融金属一般
を注入できることは勿論である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明による場合は、鋳型の鋳片引抜
方向に異なる２位置以上←湯面定点ネ★出センサを設け
、それによる湯面の検出タイミングにより湯面上昇速度
を算出して調整するので、鋳造開始時、鋳造再開時等で
あっても安定した引抜開始が可能であり、これによりオ
ーバーフロー。

ブレークアウト等の事故を防止できる等、本発明は優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す模式図、第２図は本発明
装置の制御内容説明図、第３図は従来技術の内容説明図
である。 １．２１・・・連続鋳造鋳片　２・・・溶鋼　４．２４
・・・スライディングノズル　４ａ、２４ａ・・・開度
調整部４ｂ、２４ｂ・・・駆動シリンダ　６．２６・・
・鋳型８、　９．２８．２９・・・湯面定点検知センサ
ｔｏ、３０・・・湯面上昇速度演算器　４０・・・引抜
装置５０・・・ノズル開度演算器　６０・・・ノズル開
度制御装置時　許　出願人　　住友金属工業株式会社代
理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫１着Ｍ４ＩＩ ＄　２　国 算　３　図 手続補正書（自発） 昭和６１年１月２４日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数ストランドの各別に設けられた鋳型に、その上
   方の容器に設けられたノズルを介して注入された溶融金
   属から生成される連続鋳造鋳片を、少なくとも２ストラ
   ンド共通の引抜装置にて引抜くように構成した連続鋳造
   設備において、 各ストランドの鋳型に複数設けた鋳型内溶 融金属湯面を検出する湯面検出器と、 該湯面検出器による湯面検出タイミングに 基づいて各ストランドの鋳型内湯面レベルを同一とすべ
   き前記ノズルの開度を算出する算出手段と、 該算出手段の出力信号に基づいて各ストラ ンドのノズルを前記開度に制御する制御器とを具備する
   ことを特徴とする鋳型内湯面レ ベル制御装置。