JPS6349589B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の目的は、特願昭56−27075号（特開昭
56−151156号）に開示された鋳造品を仮想断片要
素に分割する段階と、鋳込後経過時間の関数とし
て各断片要素に噴射すべき水量を定期的に計算す
る段階と、各セクシヨンへの給水量の目標値を決
定するために、２次冷却ゾーンの各セクシヨン内
にある全ての断片要素に対して計算される水量を
総和する段階と、制御装置によつて各セクシヨン
への給水量を各目標値と等しく保持する段階とを
包含することを特徴とする連続鋳造設備における
鋳造品の冷却制御方法を改良することである。こ
の先行発明の方法では各断片要素に噴射すべき水
量を計算するために、断片要素の滞留時間の関数
として前記値の変化を示す曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）及び
Ｔ＝ｇ（ｔ）を用いて、対応する断片要素から抽
出すべき熱量を決定し、熱交換係数を計算し、該
熱交換係数と比水量の関係を示す曲線によつて該
断片要素に対する比水量を求める。

該先行発明の方法によれば、対応する断片要素
が鋳型内に滞在する総時間数と該滞在中に該断片
要素から抽出される総熱量を座標にとつた点を通
過するまで、曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）を時間を表わす軸
に対して平行に移動させることによつて、鋳型か
ら抽出される熱量を考慮して水量計算することが
できる。鋳型の出口における鋳造品の表面温度
を、予め仮定で行う計算によつて作成される曲線
を用いて該値から計算可能な場合、先行発明の方
法によつて曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）を補正する時も、鋳
型から抽出される熱量を考慮する鋳造品の各断片
要素に対して鋳型から抽出される熱量を決定する
ためには、鋳型冷却水の流量及び温度上昇を連続
的に測定する。同様に、コンピユータの記憶装置
に記憶されたり実験によつて得られるデータ及び
想定計算によつて前述のことを決定してもよい。

ところがさまざまな理由で（潤滑粉の影響、凝
固金属の鋳縮み、鋳造開始時点の特殊事情等）、
鋳型によつて抽出される熱流の密度が、下部より
も上部で高い場合があり、その結果として、鋳型
から抽出される総熱量を測定した場合、鋳造の全
パラメータ、特に鋳型の冷却水の流量及び温度や
離型速度は、相応する断片要素が鋳型内に滞在し
ている間中常に一定である場合にのみ、各断片要
素の抽出熱量に関して正確な情報を送ることが出
来る。そうでない場合、それが一般的ではある
が、鋳造品の各断片要素が離型する時の熱量に関
して、及び熱量から温度を計算する場合の鋳型の
出口における鋳造品の表面温度に関して不正確な
情報しか得られない。

本発明の目的は、先行発明の方法に改良を加え
るものであり、これによつて、抽出される熱流の
鋳型高部から低部への進行を考慮すれば、鋳造品
の各仮想断片要素が鋳型を通過する時に該断片要
素の熱関係のことを更に正確に決定することが可
能となる。

本発明の目的を成す方法は、所定の法測に従つ
て、鋳型から抽出される総熱量を鋳型の上方から
下方へ配分する段階と、鋳造品の各仮想断片要素
が鋳型内で占める位置の関数として該断片要素の
抽出熱量を定期的に計算し、これによつて得られ
る計算値から、鋳型の出口において、各断片要素
に対して鋳型から抽出される総熱量を計算する段
階と、各断片要素の鋳込後経過時間の関数として
抽出熱量の変化を表わす曲線を補正するために、
対応する断片要素が２次冷却ゾーンに滞在してい
る間中、該断片要素に噴射すべき水量を計算する
時に前記計算値を使用する段階とを包含すること
を特徴とする。本発明の方法に従つて計算した各
断片要素の離型時の総熱量値は、想定計算の結果
から鋳型の出口における鋳造品の表面温度を決定
するために使用可能であり、このようにして得ら
れた値は、先行発明の方法により、各断片要素の
鋳込後経過時間の関数として表面温度の変化を示
す曲線を補正するために使用される。

鋳型から抽出される総熱量の配分法則は、実験
に基づく測定によつて作成される。

特に、鋳型の有効部分を複数個の冷却ゾーンに
分割可能であり、鋳型によつて抽出される総熱量
を該各冷却ゾーンに配分可能である。この場合、
冷却ゾーンの数は、例えば、２乃至20である。該
冷却ゾーンの数と長さ及び総熱量を各帯域に配分
する割合は、鋳型の上方から下方への熱効率の進
展度を考慮して決定され、予め実施した実験や測
定から推定される。各計算ごとに、鋳型の１冷却
ゾーンから抽出される熱量を、該冷却ゾーンにあ
る鋳造品の異なる仮想断片要素相互間に配分す
る。この配分は、各冷却ゾーンにおいて断片要素
の長さに比例するように実施される。

本発明の他の特徴及び利点は、本発明の実施例
を示す添付の図面を参照して以下に詳述する。

第１図に概略を示した鋼の連続鋳造設備は、主
として、鋳型１０と、ガイドローラ・ラツク１２
と、スラブ矯正装置１４と、セクシヨンごとに集
めて配置した噴射又は噴霧ノズル又は管とを包含
し、同一セクシヨンに設けるノズル又は管の全て
は、バルブ１６を備える給水管に平行に分岐さ
れ、該バルブの開口部は、コンピユータ２０によ
つて決定される目標流量に等しい給水量を保持す
るために制御装置１８によつて制御される。ノズ
ル又は管は鋳造スラブの全周に渡つて配置する
か、又は長方形断面を有するスラブの場合のよう
に広面部にのみ配置する。同一セクシヨンにある
他のノズル又は管相互間に、該セクシヨンへの給
水量の全量をノズル又は管の位置に応じて配分す
るように手動式制御装置を設ける。

本発明による装置は、コンピユータ２０に伝達
される情報を得るための各種計測装置を備える。
すなわち、タンデイシユ２４内の溶融金属の温度
を測定するための熱電対２２と、鋳型の入口及び
出口において鋳型１０の冷却用の水の温度を測定
するための温度計（熱電対プローブ）２６と、鋳
型冷却水の給水量を測定するための流量計２８
と、スラブの離型速度を測定し、スラブ要素の滞
留時間を計算するためのルス発生器３０と、矯正
個所付近におけるスラブの表面温度を測定するた
めの高温計３２等である。

コンピユータに記憶される該情報及びデータか
ら、コンピユータは、冷却装置の異なるセクシヨ
ンへの給水量の目標値を規則的な間隔にて演算算
出する。この規則的な時間間隔とは例えば１乃至
50秒である。

本発明の方法による冷却制御の原理は、鋳造設
備の作動状態のいかんにかかわらず、スラブの凝
固状態を時々刻々進展させることである。このた
めに、鋳造設備内に滞留する時間の関数としてキ
ロ当りの鋼によつて抽出される熱量の変化の法則
Ｃ＝ｆ（ｔ）（第３図）を適用する。この法則に
は、鋳造設備内に滞在する時間を関数とする表面
温度の変化の法則Ｔ＝ｇ（ｔ）（第２図）を附随さ
せる。これらの法則は主として鋼の特性、鋳造品
の形状及び鋳造速度に依存する。実際、所定寸法
のスラブの場合、鋼の特性、スラブの形状及び鋳
造速度に応じてそれぞれ分類される。

前述の全ての曲線は助変数方程式によつて又は
コンピユータに記憶させるように導入される正確
な値によつて決定される。鋼の特性及び鋳造品の
寸法に関するデータは、対応する１組の曲線の選
択を可能ならしめるように各鋳造の前にコンピユ
ータに導入される。鋳造速度はパルス発生器３０
によつて常時測定され、コンピユータは時々刻々
前記測定によつて求める平均速度に対応する曲線
の組を選択する。

選択した曲線組によつてコンピユータは、時々
刻々Ｃ及びＴから各スラブ断片要素の表面熱交換
係数ｋを絶えず計算可能であり、コンピユータの
記憶装置に記憶される曲線Ｋ＝ｈ（ｑ）によつて、
対応するスラブ要素の表面のユニツトに噴射され
又は噴射されるべき冷却水の比水量ｑを求めるこ
とができる。

該曲線は、全冷却ゾーンに適用できるが、冷却
ゾーンが種々のセクシヨンで構成される場合に
は、複数個の有効な異なる曲線セグメントで形成
してもよい。

該計算は、定期的例えば10秒ごとに実施可能で
あり、連続する２つの計算相互間の時間間隔中に
鋳造される断片要素と同じ長さを有する断片要素
にスラブを分割する。従つて、製造されると同時
に各断片要素につけられる順番によつてその滞留
時間及び鋳造設備内における位置を直ちに認識す
ることができる。

各々の仮想断片要素に対する比水量ｑを知るこ
とによつて、該断片要素の側面Ｓに噴射すべき水
量Ｑ＝ｑ×Ｓを計算することができる。

冷却ゾーン内に所定の瞬間にあるスラブの各断
片要素に噴射すべき給付の流量を計算した後、そ
の冷却ゾーンのさまざまなセクシヨンに供給され
る給水の全流量は、その瞬間に各冷却ゾーンにあ
る上記スラブの断片要素について計算されたすべ
ての給水の流量を次々に加算することによつて計
算され、計算された全流量は従来からの方法によ
り各制御装置１８について設定した値として用い
られる。

圧縮空気によつて噴射水が極めて細かい小滴に
分割されるような噴霧ノズル又は管を使用する場
合、２次冷却ゾーンの全水量を計算し、使用すべ
き全空気量をそこから求めるが、これは該２種類
の流量の相互関係を定める方程式又は曲線によつ
て実施する。２次冷却ゾーンに供給する全空気量
を各セクシヨンへ配分するのを手動式で制御する
ための装置を設ける。

上記の特願昭56−27075号に示す方法により２
次冷却ゾーン内において、スラブの各断片要素か
ら抽出すべき熱量を決定するためには、鋳型内の
金属から実際に抽出される熱量を考慮しなければ
ならない。このためには、動作状態（鋼の特性、
鋳造品の形状、鋳造速度）に対応する基本曲線Ｃ
＝ｆ（ｔ）（第３図にて実線で示す）を使用する。
この曲線を、その座標がそれぞれ鋳型内における
鋳造品が滞留時間t_lと、鋳型から実際に抽出され
る熱量C_lに等しい点Ａを通過するまで時間を表す
軸線に対して平行に移動する。こうして得られる
一般式Ｃ＝ｆ（ｔ−ａ）で示される新たな曲線を
第３図に点線で示す。

鋳型の出口端におけるスラブの表面温度は、予
めシユミレーシヨン処理によつて計算することに
よつて作成され、かつ鋳型から抽出される熱量の
関数としてこの温度の変化を示す曲線によつて各
断片要素ごとに計算される。この曲線は、コンピ
ユータの記憶装置に格納される。該温度T′_lが、
動作条件に対応する曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）（第２図に実
線で示す）を満たす理論上の温度T_lと異なる場
合、例えば、鋳型の出口（〜点t_l）から２次冷却
ゾーン上部の所定個所（第２図に点線で示す曲
線）までの温度の直線変化を見込むことによつて
該曲線の流れをコンピユータによつて訂正し、該
所定個所において理論上の温度に到達させる。２
次冷却ゾーンに対応する断片要素が滞在する間
中、コンピユータは、水量の目標値の計算に入れ
る表面温度を決定するために、前記補正曲線を使
用する。

各計算ごとに、コンピユータ２０は、鋳型の冷
却装置の入口及び出口において温度測定計２６及
び流量計２８によつて連続的に測定される温度値
及び水量値から又はシユミレーシヨン処理の計算
によつて得られる値を分類整理したものから、次
の計算を行うまでの間に鋳型から抽出される全熱
量を演算算出する。次に鋳型から抽出される熱量
の配分曲線を用いることによつて、対応する期間
だけ鋳型内にある各仮想断片要素の抽出熱量を演
算算出し、各断片要素の１個当りから抽出される
熱量を計算する。第４図に示す２種類の曲線は、
金属の自由表面への距離_lの関数として、鋳型壁
を通して鋳型内の金属から抽出される熱量C_lの変
化を示すものであり、前述の如く本発明を実施す
る上で使用可能である。実際に、第４図に実線の
曲線で示すように、抽出される熱量は、鋳型の有
効部分の１端から他端へ連続的に変化する。実
際、流量配分の法則（第４図に点線で示す曲線）
を概略で示す曲線を使用してもよく、鋳型の有効
部分を複数個のゾーン（図示例では４個）に分割
し、前記各ゾーンにおいて熱量を一定値に保持す
ることができる。

例えば第４図に示すように、鋳型を仮想的に４
つのセクシヨンに分割し、その長さをそれぞれ
l₁、l₂、l₃及びl₄とする。Ｑは所定の時間間隔にお
ける鋳型内の金属から抽出される熱の全量であ
る。Ｑは流量を測定しそして鋳型を通して流れる
冷却水の鋳型出口、入口の温度の差を測定して計
算される。鋳型のセクシヨン１，２，３及び４か
ら抽出される熱量は、それぞれk₁Q、k₂Q、k₃Q
及びk₄Qであり、k₁、k₂、k₃及びk₄はk₁＋k₂＋k₃
＋k₄＝１となるような定数である。l_cは鋳造品の
仮想断片要素の長さである。すなわち所定時間間
隔Δt中（例えばΔt＝10秒）の鋳造品の長さであ
る。

Q₁は鋳型のセクシヨン１における仮想断片要
素の滞留時間中に鋳型より抽出される熱の全量で
ある。

Q₂は鋳型のセクシヨン２における上記と同様
の量である。

Q₃は鋳型のセクシヨン３における上記と同様
の量である。

Q₄は鋳型のセクシヨン４における上記と同様
の量である。

その滞留時間中に上記仮想断片要素より抽出さ
れる熱量は次の通りである。

鋳型のセクシヨン１で k₁Q₁ 鋳型のセクシヨン２で k₂Q₂ 鋳型のセクシヨン３で k₃Q₃ 鋳型のセクシヨン４で k₄Q₄ 鋳型の滞留時間中上記仮想断片要素より抽出さ
れる熱の全量は k₁Q₁＋k₂Q₂＋k₃Q₃＋k₄Q₄である。

３つのセクシヨンにおいて仮想的に分割された
鋳型の場合には、以下のデータが例として示され
得る。

l₁＝0.3L（Ｌ＝鋳型の有効長さ） l₂＝0.3L l₃＝0.4L 及び k₁＝0.4 k₂＝0.3 k₃＝0.3 となる。

各計算工程において、鋳型の出口に位置するス
ラブの仮想断片要素を更に詳細に調査し、後断片
要素の滞留時間t_l及び鋳型内に滞在する間に１個
当りから抽出される熱量C_l、及びそれの表面温度
T′_lを計算する。曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）をずらせて前述
の如く曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）を補正するために、各計
算ごとに前記値を使用する。

以上に説明した方法により上記先行発明の方法
を補完することによつて、各仮想断片要素の鋳造
熱量をより正確に決定可能であるから、冷却制御
を改良することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による弯曲型連続鋳造設備及び
鋳造スラブの冷却制御装置の概略を示し、第２図
はスラブが連続鋳造設備を移動する間、該鋳造ス
ラブの表面温度の変化を時間の関数として表わす
曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）を示し、第３図は鋳型内にある
金属の自由表面から連続鋳造設備内で移動する
間、鋳造品の単位質量から抽出される熱量の変化
を時間の関数として表わす曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）を示
し、第４図は鋳型から抽出される熱量の配分曲線
である。 １８……制御装置、２０……コンピユータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鋳造品を仮想断片要素に分割する段階と、該
   断片要素の鋳込後経過時間の関数として各断片要
   素から抽出すべき熱量及びそれの表面温度の変化
   を示す曲線（Ｃ＝ｆ（ｔ）、Ｔ＝ｇ（ｔ））によつ
   て、これらの熱量及び表面温度を定期的に演算算
   出する段階と、前述の如く算出された値から熱交
   換係数(k)と対応する断片要素に対する比水量
   （ｑ）を計算する段階と、対応する断片要素に噴
   射すべき水量を計算する段階と、冷却ゾーンの各
   セクシヨンの給水量の目標値を決定するために、
   各セクシヨンに対応する時間だけ滞在する断片要
   素の全てに対して計算される給水量を総和する段
   階と、各セクシヨンへの給水量を常に各目標値と
   等しくする段階とを包含し、鋳込後経過時間の関
   数として各断片要素から抽出すべき熱量の変化を
   示す曲線（Ｃ＝ｆ（ｔ））を、各断片要素に噴射す
   べき水量をそれぞれ計算する以前に、鋳型内に該
   断片要素が滞在する総時間数t_lと該滞在中に該断
   片要素から抽出される熱量C_lとを座標にとつた点
   を通過するまで、時間を表わす軸に対して平行に
   移動させる連続鋳造設備における鋳造品の冷却方
   法において、鋳型内の各断片要素から抽出すべき
   熱量C_lを決定するために、鋳型から抽出される総
   熱量を定期的に演算算出し、該総熱量を所定の法
   則に基づいて、鋳型の有効な高さ全体に渡つて配
   分し、時々刻々鋳型内にある各断片要素から抽出
   される熱量を推定し、該断片要素が鋳型に滞在す
   る間に、定期的に演算算出される熱量を合計する
   ことによつて鋳型の出口において鋳型から抽出さ
   れる総熱量を、各断片要素に対して計算すること
   を特徴とする連続鋳造設備における鋳造品の冷却
   方法。 ２ 鋳型から抽出される各断片要素の総熱量の値
   を、鋳型の出口における該断片要素の表面温度を
   決定するために使用し、このようにして得られた
   値を、断片要素の鋳込後経過時間の関数として表
   面温度の変化を示す曲線を補正するために使用す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   方法。