JPS63212056A - 連続鋳造における溶鋼注入制御方法 - 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】

本発明は、連続鋳造における溶鋼注入制御方法に係り、
特に、鋳造開始時のモールド内の溶融金属のレベル制御
に用いて好適な、タンディツシュから流量調節手段を介
しモールドへ溶鋼を注入し、モールド内溶鋼レベルが鋳
片引抜きの開始設定レベルに達した段階をもって鋳造を
開始する連続鋳造における溶鋼注入＆１ｊＩ＃方法の改
良に関する。

【従来の技術】

連続鋳造においては周知の通り、第４図に示す如く、タ
ンディツシュ１中に滞留した溶鋼２は、浸漬ノズル３を
通じてモールド４に注入され、このモールド４内で溶鋼
２は表面が凝固しシェルが形成されて鋳片５となり、こ
の鋳片５はピンチロール６により引抜かれる。又、この
ピンチロール６による引抜き開始の間に、モールド内溶
鋼レベルを所定値にまで達しさせ、その後溶鋼レベルを
所定値に維持する注入量制御が行われる。 このような連続鋳造設備において、鋳造開始を自動で行
う（以下オートスタートと称する）従来の方法を説明す
る。ここで、鋳造を開始するとは、モールド４内に溶ｒ
Ａ２が注入され始め、これとほぼ同期して前記ビンチロ
ール６が駆動され始めて、これにより鋳片５が引抜かれ
始めることをいう。 この鋳造開始時において、例えば、モールド内溶鋼レベ
ルの制御が良好でなくその程度が軽い場合には、品質不
良が発生する。又、その程度が甚だしい場合には、モー
ルド４の上部より溶鋼２が溢れ出るオーバフローや、モ
ールド４の下部より鋳片５が破断して溶鋼２が流出する
ブレークアウトが発生する。これらオーバフローやブレ
ークアウトが一度発生すると、操業停止となる不都合の
他に、設備的被害や安全性の問題等の面における不都合
も甚大なものがある。 従って、鋳造開始時におけるモールド内溶鋼レベルの制
御は重要となる。このことを考慮して、オートスタート
の制御技術が開発されてきている。 従来のオートスタートを第４図及び第５図を参照して説
明する。まず、制御系の構成を説明する。 モールド４内の溶鋼２のレベルはガンマ線レベル計１４
によって検出される。又、モールド４内の溶鋼レベルを
調節するモールドレベルＷＡ節計１５は、前記ガンマ線
レベル計１４の出力信号（以下実測レベルと称する）に
基づいて、サーボアンプ１３に対し、設定スライデング
ノズル開度を出力するように構成されている。 前記サーボアンプ１３は、油圧シリンダ９の位置検出器
１２の信号と設定スライデングノズル開度の信号の突合
せ結果に基づいてサーボ弁１０を１１ｍするように構成
されている。 前記サーボ弁１０は、油圧源１１から油圧配管１６を介
して流れる油量を調節して前記油圧シリンダ９のピスト
ン及びロンド位置を制御するように構成されている。従
って、スライデングノズル８の開度を設定スライデング
ノズル開度に等しくなるように制御することができる。 又、ビンチロール６の回転数を検出し、鋳込み速度制御
器１８の信号に基づいて、ピンチロール駆動用モータ７
を制御し、演算器１７の出力する前記設定されたノズル
開度から得られた注入量に見合った設定鋳込み速度とな
るようにＩＩ（制御するようにしている。 又、前記演算器１７は、レベル調節計１５にモールド内
溶鋼レベルの設定値を出力することも行っている。 次に、従来のオートスタートの制御方式を第４図及び第
５図を参照して説明する。 まず、浸漬ノズル３を介してモールド４内に溶ｍ２が注
入され、モールド４内の溶鋼レベルが上昇する。このモ
ールド４内への溶ｔＪ４２の注入において、第５図に示
されるように、図中実線Ａで示される前記実測レベルが
制御開始レベルｙ１に達するまでは、前記スライデング
ノズル８の開度は一定あるいはフィードフォワード的に
前記レベル調節計１５により制御されている。 前記実測レベルが制御開始レベルｙ１を越えると、これ
以降は、図中破線Ｂで示される設定レベルを次第に上昇
させ、鋳造中の所定レベルである最終目標レベルｙ２に
修正し、これにより溶鋼レベルを上昇せしめ、滑かに前
記ＲＨ目標レベルｙ２に達しめる。この間、モールド内
溶鋼レベルは、レベル調節計１５によって設定レベルに
等しくなるように制御されている。このようにしてオー
トスタートが行なわれることになる。 又、モールドから鋳片の引抜きを開始した後、モールド
内溶鋼レベルを所定値に安定化するために、例えば、特
開昭５８−９７５７号公報において、レベル制御を開始
した時点で、スライデングノズルの開度を制御を開始す
る以前のもの、即ち鋳造量とバランスする注入量が得ら
れるような開度に切換える方法が開示されている。

【発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記従来のいずれの方法を用いても、レ
ベル制御において必要とされる２つの機能である、 （１）ｖＩ造足とバランスする注入量が得られるような
開度とする、 （２）実測レベルを滑かに且つ速やかに目標レベルに収
束させる、 ことを同時に実現することが困難であるという問題点が
ある。 即ち、従来法を、特にブルーム乃至、ビレットを鋳造す
るようなモールドの断面積が小さい連続鋳造機に適用し
たところ、最終目標レベルに実測レベルが達するのが遅
くなり、又、第６図に示す如く、実測レベルが最終目標
レベルを越えて落着くオーバシュート、あるいは、第７
図に示す如く、実測レベルが最終目標レベルに達する前
に落着くアンダシュートが発生した。 このように最終目標レベルに実測レベルが達するのが遅
くなったり、又、オーバシュートやアンダシュートが発
生するのは、技術的には、以下のような理由により説明
することができる。 萌述したようにオートスタート時のスライデングノズル
の開度υ制御には上記（１）、（２）の２つの機能があ
る。特に、小断面のモールドの場合、前記オーバフロー
、ブレークアウト等を防止するために上記（１）の機能
が優先される。従って、レベル調節計１５のパラメータ
調整が上記（１）の機能を優先するように決定されてい
るためである。 このように上記（１）の機能を優先するような調整を行
うのは、以下の理由による。 まず、理由の１つとしては、溶融金属の品種、鋳造温度
、浸漬ノズルの予熱具合等によりモールド内の溶鋼レベ
ルの制御を開始した時点での注入量が変化し、鋳造量と
バランスするスライデングノズル開度を予め設定するこ
とができないからである。 又、他の理由としては、モールドの断面積が小さい場合
には、注入量と鋳造量のわずかな不均衡が前記オーバフ
ロー、ブレークアウトにつながり易いためである。 従って、上記のように（１）の機能を優先する調整を行
った場合には、上記（２）の機能即ち、目標レベルに実
測レベルを収束させるということが困難になる。 即ち、具体的には、上記（１）の機能を優先する調整を
行った場合には、スライデングノズルの開度は、鋳造量
と注入量とをバランスさせる開度に迅速になる。この結
果、モールド内の溶鋼レベルは安定し、はとんど変化し
なくなる。この時たまたま、溶融金属のレベルが目標レ
ベルと異なる位置にある場合には、オフセットを生じ、
極めてゆっくりとしか目標レベルに収束せず、前記オー
バシュートあるいはアンダシュートとなる。 以上のように、上記従来のオートスタート時における制
御方法によっては、レベル！１１６０の２つの機能であ
る、（１）鋳造量とバランスする注入像が得られるよう
な開度とする機能、及び（２）実測レベルを滑かに且つ
速やかに目標レベルに収束させる機能を共に実現するこ
とが困難であるという問題点がある。 【発明の目的】 本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、レベル制御における上記（１）、（２）の機能を共
に実現して、ブレークアウトやオーバフローの発生を抑
制し、且つ鋳片の品質を向上することのできる、連続鋳
造における溶鋼注入１ｂｌＪ　ｍ方法を提供することを
目的とする。 （１？！１題点を解決するための手段］本発明は、タン
ディツシュから流量調節手段を介しモールドへ溶鋼を注
入し、モールド内溶鋼レベルが鋳片引抜きの開始設定レ
ベルに達した段階をもって鋳造を開始する連続鋳造にお
ける溶鋼注入制御方法において、注入開始時は鋳造量と
バランスづ“る注入量が得られるような前記流量調節手
段の開度として前記設定レベルを一定に制御し、該設定
レベルの制御安定化を侍って、前記流量調節手段の開度
を一定開度増開し、該増開操作によるモールド内溶鋼レ
ベルの最終目標レベルまでの到達を待って、最終目標レ
ベルに達した段階で前記一定開度の増開量と等しい開度
分だけ前記流量調節手段のｒＩａＦ！１を絞り、以降、
最終目標レベルを維持するレベルｉ制御を行うことによ
り、前記目的を達成するものである。

【作用】

本発明においては、オートスタートの制御を２つの時期
に分け、まず最初に、上記（１）の機能を実現する制御
を行い、次いで上記（２）の機能を実現する制御を行う
ようにしている。 即ち、オートスタートの時期を前期と後期に分け、前期
においては、鋳造用とバランスする注入量が得られるよ
うな流量調節手段の開度として設定レベルを一定に制御
する。又、後期においては、前期にＪ３ける設定レベル
の制御安定化を待って、前記流量調節手段の開度を一定
開度増量し、該増開操作によるモールド内溶鋼レベルの
最終目標レベルまでの到達を待って、Ｒ終目標レベルに
達した段階で前記一定開度の増量聞と等しい開度分だけ
前記流量調節手段の開度を絞るようにしている。 従って、レベル制御における上記２つの機能、即ち（１
）鋳造量とバランスする注入量が得られるような開度と
する機能、及び（２）実測レベルを滑かに且つ速やかに
目標レベルに収束させる機能を、上記（１）の機能を優
先させつつ共に実現づることができる。 即ち、前期の制御において、溶鋼レベルの安定化を図る
時点で、前述したような問題点、つまり溶融金属の品種
、鋳造温度、浸漬ノズルの予熱具合等によりモールド内
の溶鋼レベルの制御を開始した時点での注入量が変化し
、これにより鋳造用とバランスするスライディングノズ
ル開度を予め設定することができないという問題点を解
消し、続いて、後期の制御に移行することにより、オー
バシュート、アンダシュートへの変化を防止するもので
ある。 これにより、モールド内の溶鋼レベルを安定化すること
ができ、オーバフロー、ブレークアウト等の発生を抑制
すると共に、鋳片の品質を向上することができる。

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 なお、本実施例において、その制御装置は前記従来の制
御装置とほぼ同様であり、従来の制ｔＩｌｌ装置と同一
構成部材には同一符号を付してその説明を省略する。 第１図に示す如く、本実施例の制御装置において従来の
ものと異なる点は、従来のレベル調節計１５に替えて、
３台のレベル調節計１５Ａ〜１５Ｃを備えていることで
ある。このように、３台のレベル調節計１５Ａ〜１５Ｇ
を設けているのは、後述する如く各制御ステージにおい
てその制御パラメータが異なるからである。 前記３台のレベル調節計１５Ａ〜１５Ｇの信号は、前記
演算器１７の信号によって切換えられ、前記サーボアン
プ１３に出力される。 以下、本実施例の制御パターンを第２図を参照して説明
（る。なお、第２図に示される制御パターンは断面２７
０　ｕ　Ｘ　３４０　ｎの連鋳機に適用した場合のもの
である。 本実施例においては、オートスタートにおける前記２つ
の機能、即ち、（１）鋳造用とバランスする注入量が得
られるようなスライディングノズル開度とすること、（
２）実測レベルを滑かに且つ速やかに目標レベルに収束
させることを、（１）の機能を優先させつつ共に実現す
るために、オートスタートの制御を２つの時期に分け、
まず最初に（１）の機能を実現する制御を行い、次いで
、（２）の機能を実現する制御を行う。 即ち、オートスタートの時期を前期と後期に分け、前期
では、設定レベルを一定のままとして比例動作及び微分
動作のみによるフィードバック制御を行う。又、後期で
は、先ず、一定開度だけスライデングノズルを増量し、
設定レベルを目標レベルに漸近させながらフィードバッ
ク制御を行い、次いで目標レベルに設定レベルが収束し
た時点で、後期の制御開始時点で増量した開度分だけス
ライデングノズルを閉じる制御を行う。このように、前
期では設定レベルを上昇させず、後期でのみ設定レベル
を上昇させ、目標とするレベルに到達させるようにする
。 以下、具体的に説明する。 まず、実測レベルが制御開始レベル以下にあるときは、
前記した従来技術と同様にスライデングノズル８の開度
を一定とするυＪｉｌｔ、又はフィードフォワード制御
を行う。 次に、実測レベルが制御開始レベルを越えた場合には、
第２図に示す如く、前期の制御であるステージＩの制御
を行う。 このステージエの制御は、＆１ＪａＯ開始レベルを設定
レベルとした制御であり、注入量及び鋳造量をバランス
させる制御である。 ここで、制御開始レベルとは、制御が可能になったレベ
ルを言う。即ち、レベル計１４においては余りに下位の
レベルを計測することは不可能である。従って、計測の
下限値を越えたレベルに達した段階からレベル計測が可
能となり、この可能となった時のレベル、即ち下限値よ
り少し上位を取るレベルを制御開始レベルとしている。 このステージ■の制御においては、前記レベル調節計１
５Ａの信号を用いて制御するようにしている。 このレベル調節計１５Ａのパラメータ調整は以下のよう
にして行なわれている。即ち、比例帯Ｐを制御系が不安
定にならない範囲で小さく取る。 又、積分時間Ｉを設定可能な範囲で大きく取る、あるい
は用いない。更には、微分時間りをノイズを拾わない範
囲で大きく取る。 このように各パラメータを決定することで、このステー
ジエの制御においては、ゲインをきかせてのモールド内
溶鋼レベルの安定化を目指づ制御が可能となる。 このステージエの制御において、タイマカウントアツプ
により一定時間経過した時点、又はこれに加えて実測レ
ベルの変動がある値を下回った時点（安定した時点）で
、後期の１．ｌｌ’ｌであるステージ■の制御を開始す
る。 このように、一定時間経過後あるいは実測レベルの変動
がある値を下回った安定した時点で後期の制御を開始す
るのは、以下の理由による。 スラブ連鋳機と比べてブルーム連鋳機は一般にモールド
の断面積が小さく、モールド内への溶鋼注入開始後の溶
鋼レベルの上昇が急である。従って、厳密なレベルｕｌ
’ｍを行う必要がある。一方、スライデングノズル８の
開度ｕ制御において、各ノズル８の開度差によるばらつ
きも生じ易く、このばらつきがレベル制御に影響する。 従って、ステージエにおいては、ノズル開度の誤差等が
実測レベルに従う開度制御により吸収されるように、レ
ベルの安定を待ち、その後、次の後期の１ｂ１１ｔＩｌ
であるステージ■の制御に移行するようにしている。 このステージＩからステージ■への切換えは、前記演算
器１７により行われる。即ち、演算器１７は、サーボア
ンプ１３へ出力する信号をステージ■のレベル調節計１
５Ａのものからステージ■用のレベル調節計１５Ｂのも
のへと切換えると同時に、設定レベルを線形的に最終目
標レベルソ２まで上昇させる。 上記切換えにより、ステージ■用のレベル調節計１５Ｂ
によりステージ■の制御が行われることになる。 このステージＩにおいて、設定レベルを線形的に最終目
標レベルｖ２まで上昇させる間、前記ステージ■用のレ
ベル調節計１５Ｂの出力×　（％）は、次式の関係に基
づき算出される。 ｘｍｘｚ　＋Δｘ　　＋　　（１００／Ｐ）　　（（Ｖ
　　ｓ　−Ｖ　　）ここで、×２はステージＩＩＩ始時
点のスライディングノズル開度（％）、ΔＸは補正する
開度（％）、Ｐは比例帯（％）、■は積分時間（秒）、

【２はステージ■開始時点（秒）、ｔは現時点（秒）、
Ｖｓは設定レベル（％）、ｙは実測レベル（％）をそれ
ぞれ示す。 このステージ■におけるレベル調節計１５Ｂのパラメー
タ調整は以下のようにして行われる。即ち、比例帯Ｐを
定常状態での最適値より大きく取る。又、積分時間Ｉは
定常状態での値より大きめに取る。更には、微分時間り
はこのステージ■においては用いない。 このようなパラメータに決定されることにより、ステー
ジ■においては、ΔＸ％の開度だけ増量することを主体
として、フィードバック制御は、モールド内溶鋼レベル
の急変動を防止することができる程度のものとされる。 これにより、実測レベルを滑かに且つ速やかに目標レベ
ルに収束することができる。 このステージ■において、実測レベル■がｆｉｉ終目標
レベしベ２に達した時点でステージ■の制御を終了し、
ステージ■用のレベル調節計１５８の出力Ｘを前記増量
補正開度ΔＸ％だけ小さくして、スライデングノズル８
の開度をΔＸ％閉じるようにする。これにより、ステー
ジ■のＩＩＪ　ｔｌｌを終了して、定常状態の制御に移
行する。この移行は、ステージ■用のレベル調節計１５
８から定常状態用のレベル調節計１５０に演算器１７に
より切換えることで行われる。 なお、前出第２図に示される制御パターンにおいては、
上記各レベル調節計１５Ａ、１５Ｂにおけるパラメータ
を次のように決定している。即ち、ステージＩ用のレベ
ル調節計１５Ａにおいては、比例帯Ｐ−２５０％、積分
時間Ｉ：不使用、微分時間Ｄ−１秒とし、ステージ■用
しベル調第計１５Ｂにおいては、比例帯Ｐ＝７００％、
積分時間ｒ−ｓｏ秒、微分時間Ｄ；不使用とした。又、
ステージ■の時間は、タイマにより２０秒とした。 又、ステージ■における設定レベルＶｓ（％）の上昇は
、次式を用いて行うことにした。 Ｖ　ｓ＝１．０　（ｔ　−ｔ　２）＋Ｉ／　Ｏ＝＜２＞
ここで、【２はステージ■開始時点（秒）、【は現時点
（秒）％Ｖ　ｏはステージ■開始時点での設定レベルを
示す。又、前記増量補正開度ΔＸは０．５％とした。 この結果、第２図に示ず如く、ステージエにおいては、
設定レベルよりも若干高いレベルで実測レベルが安定し
、ステージ■においては、設定レベルが目標レベルに達
する直前に実測レベルが目標レベルに到達しており、極
わずかにオーバシュートしたものの、安定して定常状態
に移行したことがわかる。従って、オートスタート時に
おけるモールド内溶鋼レベルを安定的に制御することが
できた。 第３図に、本発明の効果として、ｔｉ１１御開始してか
ら６０秒後の目標レベルと設定レベルとの偏差の月平均
の推移を示す。同図からも明らかなように、本発明を２
ケ月ぐらい実施し、各ステージにおけるパラメータの調
整が進むと、実施前はその偏差が１５１ｍ前後であった
ものが２〜３■となり、大きく改善されていることがわ
かる。 次に、本発明の操業上の効果を表にして示す。 上記表はブレークアウト、オーパフ０−、スタート失敗
、及び最ボトム不良率の各項目に付き、本発明実施前と
実施後に分けてその発生率を示したものである。なお、
スタート失敗とは、オペレータが危険と判断して鋳造を
停止した場合を言い、最ボトム不良率とは、鋳込みスタ
ート時における鋼片の不良率を言う。 又、上記表において実施前とは、本発明実施前１年間の
平均値を言い、実施２ケ月以降とは、本発明実施後の２
ケ月以降６ケ月間の平均値を言う。 上記表からも明らかなように、極めて安定した操業開始
が可能となり、ブレークアウト、オーバフローの事故発
生もほとんどなくなった。更には、鋳ｆＩ開始時点にお
けるモールド内溶鋼レベルが安定して、鋼片の品質を向
上することができた。 又、本発明の実施により、鋳造開始時の自動化の水準が
向上して、従来のようにオペレータがつきつきりで操業
する必要がなくなり、省力化を達成することができた。 なお、上記実施例において、各ステージにおける制御を
行うため３台のレベル調節計１．５　Ａ〜１５Ｃを設け
たが、本発明はこれに限定されることなく、３台のレベ
ル調節計を設ける替わりに、前記演算器１７とレベル調
節計１５Ａ〜１５Ｃが一体となったマイクロコンピュー
タからなるいわゆるマルチループコントローラによって
各ステージの制御を行うものとしてもよい。 又、上記実施例において、モールド内の溶鋼しベルを制
御するためにモールドへ溶鋼を注入する際、流ｆｆ１５
Ｊ節手段としてスライデングノズル８を用いるものとさ
れたが、本発明はこれに限定されることなく、前記スラ
イデングノズル８に替えて、ストッパスリーブ等の他の
流量調節手段としてもよい。 又、上記実施例において、モールド４内溶鋼レベルを検
出するものとして、ガンマ線レベル計１４が用いられた
が、本発明はこれに限定されることなく、渦電流を利用
したものや、熱雷対を利用したものを用いるものとして
もよい。 【発明の効果】 以上説明した通り、本発明によれば、鋳造量とバランス
する注入量が得られるような開度に早期に設定すること
ができ、且つ実開レベルを滑かに且つ速やかに目標レベ
ルに収束させることができ、ブレークアウト、オーバフ
ロー等の事故発生を抑制しつつ、極めて安定した鋳造開
始を行うことができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る連続鋳造における溶鋼注入υ１
部方法の実施例を示す一部ブロック線図を含む正面図、
第２図は、同実施例における設定レベル及び実測レベル
の変化と、スライデングノズル開度の変化とを示す線図
、第３図は、本発明の詳細な説明するための、時間変化
に伴う偏差の推移を示す線図、第４図は、従来の連続鋳
造設備を示す一部ブロック線図を含む正面図、第５図乃
至第７図は、従来の制御方法の一例を示す線図である。 １・・・タンディツシュ、　　２・・・溶鋼、３・・・
浸漬ノズル、　　　　４・・・モールド、５・・・鋳片
、　　　　　　　６・・・ピンチロール、８・・・スラ
イデングノズル（流量調節手段）、９・・・油圧シリン
ダ、　　　１０−・・サーボ弁、１２・・・位置検出器
、 １３・・・サーボアンプ、 １４・・・レベル計、 １５．１５Ａ〜１５Ｇ・・・レベル調節計、１７・・・
演算器、 １８・・・鋳込み速度制御Ｉｌ器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タンデイツシユから流量調節手段を介しモールド
   へ溶鋼を注入し、モールド内溶鋼レベルが鋳片引抜きの
   開始設定レベルに達した段階をもつて鋳造を開始する連
   続鋳造における溶鋼注入制御方法において、 注入開始時は鋳造量とバランスする注入量が得られるよ
   うな前記流量調節手段の開度として前記設定レベルを一
   定に制御し、 該設定レベルの制御安定化を待つて、前記流量調節手段
   の開度を一定開度増開し、 該増開操作によるモールド内溶鋼レベルの最終目標レベ
   ルまでの到達を待つて、最終目標レベルに達した段階で
   前記一定開度の増開量と等しい開度分だけ前記流量調節
   手段の開度を絞り、 以降、最終目標レベルを維持するレベル制御を行うこと
   を特徴とする連続鋳造における溶鋼注入制御方法。