JP2014200821A

JP2014200821A - プラズマ加熱制御装置とプラズマ加熱制御方法

Info

Publication number: JP2014200821A
Application number: JP2013079625A
Authority: JP
Inventors: 修至脇田; Nagayoshi Wakita; 孝栃原; Takashi Tochihara
Original assignee: NS Plant Designing Corp; Nippon Steel and Sumikin Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2014-10-27
Anticipated expiration: 2033-04-05
Also published as: JP6050173B2

Abstract

【課題】連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼の表面高さを精緻に特定し、プラズマトーチの先端と溶鋼の表面の間の距離を精緻に制御することのできるプラズマ加熱制御装置とプラズマ加熱制御方法を提供すること。
【解決手段】タンディッシュ１の蓋１ａの上方であって蓋１ａとは縁切りされた位置に設けられた支持フレーム２ａ、支持フレーム２ａに進退自在に取り付けられたプラズマトーチ４、プラズマトーチ４を進退させる進退制御部３、支持フレーム２ａに取付けられた距離計５、蓋１ａ上に規定された基準点１ｂと溶鋼表面Ｓまでの距離に相当する長さを少なくとも有する検出棒６から構成され、距離計５によって測定された距離計５から基準点１ｂまでの距離L1と、検出棒６によって測定された基準点１ｂから溶鋼表面Ｓまでの距離L2の総距離L3を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するプラズマ加熱制御装置１０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼をプラズマ加熱制御するプラズマ加熱制御装置とプラズマ加熱制御方法に関するものである。

連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼（溶融金属）の上部にプラズマトーチを設置し、プラズマトーチと溶鋼の間に発生したプラズマアークによって溶鋼を10000℃以上のアークで加熱するプラズマ加熱装置において、プラズマトーチの先端と溶鋼の表面の間の距離を所望の距離に制御することにより、この距離が長過ぎることに起因するプラズマアークの着火失敗を防止することができ、この距離が短過ぎることに起因するプラズマトーチの先端への溶鋼のスプラッシュの付着や溶鋼内へのプラズマトーチの浸漬を防止することができる。

上記するプラズマ加熱は、タンディッシュへの溶鋼の注入が安定し、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入がおこなわれ、この注入が安定してタンディッシュ内における溶鋼表面のレベルが一定となった段階以降であって、特に鋳造末期でタンディッシュ内の溶鋼温度が低下し始めた段階で実行されるのが一般的である。

ところで、タンディッシュ内の溶鋼の表面までの距離を距離計等を用いて直接測定することは、溶鋼の表面に保温・酸化防止用のスラグ層(厚さ20〜30mm)が形成されていることから、極めて困難である。

したがって、これまでの溶鋼表面までの距離の特定方法は、直接測定ではなくて、タンディッシュの重量測定結果から間接的にタンディッシュ内の溶鋼高さを換算する方法を適用している。しかしながら、タンディッシュが熱変形したり、その耐火物が浸食したり、あるいはタンディッシュの設置台車が変形することが往々にしてあり、これらを要因として溶鋼高さの換算値に誤差が生じるといった問題がある。

ここで、特許文献１には、加熱室頂部を基準面としてプラズマトーチの高さ位置を検出するとともにロードセルによってタンディッシュの自重を含めた溶鋼重量を測定し、これら検出高さ位置と測定重量に基づいてプラズマトーチを昇降制御し、プラズマトーチによるアーク長さを調整する、プラズマ加熱装置を備えたタンディッシュが開示されている。このタンディッシュを適用することで、タンディッシュ内の溶鋼レベルが変動してもアーク長さを一定に制御して、タンディッシュ内の溶鋼温度を所定の範囲に維持できるとしている。

しかしながら、特許文献１で開示するようにアーク電圧で相対距離を推定する方法では、加熱部分雰囲気の温度やガス組成等によって電圧が変化することから、測定結果に信頼性があるとは言い難い。

特開平３−２８５７４６号公報

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼の表面高さを精緻に特定することができ、もってプラズマトーチの先端と溶鋼の表面の間の距離を精緻に制御することのできるプラズマ加熱制御装置とプラズマ加熱制御方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明によるプラズマ加熱制御装置は、連続鋳造機のタンディッシュ内に満たされた溶鋼をプラズマ加熱制御するプラズマ加熱制御装置であって、タンディッシュの蓋の上方であって該蓋とは縁切りされた位置に設けられた支持フレームと、支持フレームに進退自在に取り付けられたプラズマトーチと、支持フレームに取付けられた距離計と、タンディッシュの蓋上に規定された基準点と、タンディッシュの蓋に開設された開口を通り、上端が基準点よりも高く、下端が溶鋼内に位置する長さを備えた検出棒と、から構成され、距離計によって測定された該距離計から基準点までの距離L1と、検出棒によって測定された基準点から溶鋼の表面までの距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するものである。

本発明のプラズマ加熱制御装置は、タンディッシュおよびタンディッシュ蓋が熱変形することを勘案し、タンディッシュの蓋に設けた基準点までの距離L1と、基準点から溶鋼の表面までの距離L2をそれぞれ測定し、それらの総距離にてプラズマトーチの先端位置を制御するものである。ここで、距離L1の測定は距離センサ等の距離計にて実行し、距離L2の測定は検出棒にて実行する。

基準点から溶鋼の表面までの距離L2の測定を検出棒にておこなうのは、記述するように、溶鋼の表面に保温・酸化防止用のスラグ層(厚さ20〜30mm)が形成されているために、距離センサ等で測定した場合には、このスラグ層の厚みも含めて距離の測定をおこなってしまい、このようなスラグ層を除いた溶鋼の表面までの精緻な距離測定が実行困難なためである。

したがって、この検出棒による距離L2の測定方法としては、たとえば、測定管理者によるマニュアル測定方法が好適である。

また、その他にも、メモリ付き検出棒をロボットハンドに設置しておき、ＣＣＤカメラで溶鋼面付近を撮像し、スラグ下の溶鋼面レベルを測定する方法などもある。

プラズマトーチが進退自在に取り付けられた支持フレームにおけるプラズマトーチの現在位置とプラズマトーチの長さからプラズマトーチの先端位置（距離計からプラズマトーチ先端までの距離L4）が特定され、距離L1と距離L2の総距離L3から距離L4を差し引くことでプラズマトーチの先端から溶鋼表面までの距離L5を精緻に特定することができる。

距離計が取り付けられ、かつプラズマトーチが進退自在に取り付けられた支持フレームはタンディッシュの上方でタンディッシュとは縁切りされた状態で配設されている。そのため、タンディッシュの熱変形によってタンディッシュの蓋上の基準点と距離計までの距離は変化するものの、支持フレームによって固定された距離計の絶対位置はタンディッシュの熱変形によって変化することはない。

したがって、仮にタンディッシュの蓋上の基準点までの距離L1がタンディッシュの熱変形にて変化した場合であっても、基準点から溶鋼表面までの距離L2は検出棒にて直接測定されており、かつ、距離計とプラズマトーチの先端位置までの距離L4もタンディッシュの熱変形の影響を受けることなく、プラズマトーチの位置に応じた距離L4が特定されることから、距離L3と距離L4にてプラズマトーチの先端から溶鋼の表面までの距離を精緻に特定することができる。

総距離L3と距離L4の差分を算定することでプラズマトーチの先端と溶鋼表面の間の距離L5が算定される。この算定結果に基づいてプラズマトーチを降下もしくは上昇させて、距離L5が所望値（たとえば300mm程度）になるように制御することができる。

また、本発明によるプラズマ加熱制御装置の好ましい実施の形態は、溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフが格納された第１の制御部と、溶鋼を含むタンディッシュの重量を測定するロードセルと、をさらに備え、ロードセルにおける計測データが第１の制御部に送信され、第１の制御部にて受信した計測データに応じた溶鋼の高さを前記関係グラフから特定し、特定された溶鋼の高さに応じて前記距離L2を補正して補正後の距離L2を特定し、前記距離L1と、補正後の距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するものである。

本実施の形態のプラズマ加熱制御装置は、まずプラズマ加熱をおこなう前に検出棒により距離L2を測定し、この時のタンディッシュの重量Wも測定し、両方を第１の制御部に送信しておく。この準備が完了した後にプラズマ加熱をおこない、金属鍋からタンディッシュへの溶鋼の提供や、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入によるタンディッシュ内での溶鋼量の変動（溶鋼面の変動）が発生した場合には、臨機に溶鋼面とトーチの距離を所望値に制御するべく、ロードセル（容器秤量計）にてタンディッシュの重量W’を随時計測しておき、この計測結果に基づく差分ΔW=W’-Wから距離L2の補正量ΔHを求め、補正後の距離L2’=L2+ΔHを用いてプラズマトーチの先端位置を溶鋼表面から所望の離間を確保した位置に制御するものである。

溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフを予め求めておき、これがデータ化されて第１の制御部に格納される。またプラズマ加熱をおこなう前に検出棒により距離L2を測定し、この時のタンディッシュの重量Wを測定し、両方を第１の制御部に送信しておく。

溶鋼を含むタンディッシュの重量W’が随時ロードセルにて計測され、計測データが第１の制御部に送信されて最も直近に検出棒で測定された時の重量Wとの差分ΔW=W’-Wを求め、関係グラフにより溶鋼表面の高さ補正量ΔHを計算し、その時点の距離L2’=L2+ΔHが特定される。

本実施の形態のプラズマ加熱制御装置によれば、溶鋼表面の変動に応じてプラズマトーチの先端と溶鋼表面の間の距離を所望の値に常時制御することが可能となる。

なお、予め作製される上記関係グラフは、新規なタンディッシュを使用した際のものであり、溶損したタンディッシュでは溶損の程度によって関係グラフの勾配（直線勾配や曲線勾配）が若干相違することになるが、重量の差分ΔWから溶鋼高さΔHの差分を計算するため、このような勾配の相違は誤差範囲であり、したがって新規なタンディッシュを使用して作成した関係グラフをタンディッシュの耐用期間に亘ってそのまま使用してもよい。

また、本発明によるプラズマ加熱制御装置の好ましい実施の形態は、タンディッシュ内に不活性ガスを提供する不活性ガス提供部と、前記距離L1の標準値L0と、距離L1と距離L0の誤差の許容値を格納する第２の制御部と、をさらに備え、距離L1の測定値が第２の制御部に送信され、距離L1が前記許容値を逸脱した際に第２の制御部から前記不活性ガス提供部へ通常よりも大量の不活性ガスをタンディッシュ内に提供する指令信号が送信されるようになっており、かつ、第２の制御部から警報部に警報を発する信号が送信されるようになっているものである。

プラズマ加熱に当たっては、加熱時のプラズマトーチ先端(材質がたとえばタングステンを主とした合金)の寿命確保のためにタンディッシュ内を不活性ガス雰囲気（アルゴンガス雰囲気）とするのが一般的である。

距離L1の標準値L0を予め決定しておき、測定された距離L1が標準値L0と比較して偏差が一定値以上の場合にはタンディッシュの蓋が熱変形している等の理由からアルゴンガスが漏洩していると特定することができる。そこで、このような場合には、距離L1と距離L0の誤差の許容値を格納するとともに受信した距離L1の測定値が許容値を逸脱していることを特定する第２の制御部から不活性ガス提供部へ通常よりも大量の不活性ガスをタンディッシュ内に提供する指令信号が送信される。たとえば、タンディッシュ内に吹込むアルゴンガス量を通常の1.5倍程度に増大させるような指令信号が送信され、このような制御が実行されるものである。

さらに、同時に警報を出し、タンディッシュの蓋の確認と必要に応じてメンテナンスを実施するように管理者に促すものである。

また、本発明はプラズマ加熱制御方法にも及ぶものであり、この制御方法は、連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼をプラズマ加熱制御するプラズマ加熱制御方法であって、タンディッシュの蓋の上方であって該蓋とは縁切りされた位置に設けられた支持フレームにプラズマトーチを進退自在に取り付けるとともに距離計を取付けておき、タンディッシュの蓋上に基準点を規定しておき、タンディッシュの蓋に開設された開口を通り、上端が基準点よりも高く、下端が溶鋼内に位置する長さを備えた検出棒を配設しておき、距離計にて該距離計から基準点までの距離L1を測定し、検出棒にて基準点から溶鋼の表面までの距離L2を測定し、距離L1とL2の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するものである。

本制御方法によれば、熱変形し得るタンディッシュの蓋上の基準点までの距離L1をタンディッシュの熱変形の影響を受けない距離計にて計測し、さらに基準点から溶鋼表面までの距離L2をたとえばマニュアルにて検出棒を使用して測定し、これらの総距離L3を求めた後、距離計からプラズマトーチの先端までの距離L4を特定し、これらL3とL4の差分を求めることでプラズマトーチの先端から溶鋼表面までの距離を精緻に特定することができ、また、所望の距離に制御することができる。

また、本発明によるプラズマ加熱制御方法においても、溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフを予め求めておき、ロードセルにて溶鋼を含むタンディッシュの重量を随時測定し、ロードセルにおける計測データを第１の制御部に送信し、第１の制御部にて受信した計測データに応じた溶鋼の高さを前記関係グラフから特定し、特定された溶鋼の高さに応じて前記距離L2を補正して補正後の距離L2を特定し、前記距離L1と、補正後の距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するのが好ましい。

また、タンディッシュ内を不活性ガス雰囲気としてプラズマ加熱が実行されるものであり、前記距離L1の標準値L0と、距離L1と距離L0の誤差の許容値を予め特定しておき、距離L1の測定値が前記許容値を逸脱した際にタンディッシュ内に通常よりも大量の不活性ガスを提供するとともに、タンディッシュから不活性ガスが漏洩していることを警報するのが好ましい。

以上の説明から理解できるように、本発明のプラズマ加熱制御装置とプラズマ加熱制御方法によれば、熱変形し得るタンディッシュの蓋上の基準点までの距離L1を距離計にて計測し、さらに基準点から溶鋼表面までの距離L2を検出棒にて直接測定し、これらの総距離L3を求めるとともに、距離計からプラズマトーチの先端までの距離L4を特定し距離L4と距離L3の差分にてプラズマトーチの先端から溶鋼表面までの距離L5を特定することで、タンディッシュの熱変形の影響を受けない精緻な距離測定が実現され、プラズマトーチの先端と溶鋼表面の間の距離L5を所望に制御することができる。

本発明のプラズマ加熱制御装置の実施の形態１の側面図である。図１のII矢視図である。距離L1の計測方法の別の実施の形態を説明した側面図である。本発明のプラズマ加熱制御装置の実施の形態２の側面図である。（ａ）は制御部内の構成を説明したブロック図であり、（ｂ）は第１の制御部内に内蔵された関係グラフを説明した図である。本発明のプラズマ加熱制御装置の実施の形態３の側面図である。制御部内の構成を説明したブロック図である。

以下、図面を参照して本発明のプラズマ加熱制御装置と制御方法の実施の形態１，２，３を説明する。

（プラズマ加熱制御装置と制御方法の実施の形態１）
図１は本発明のプラズマ加熱制御装置の実施の形態１の側面図であり、図２は図１のII矢視図である。

連続鋳造機の構成を図１，２を参照して概説すると、最上部にあって溶鋼Ｙが注入される取鍋Ｎと、操業床架構上に搭載されたタンディッシュ１と、タンディッシュ１から浸漬ノズル１ｃを経て溶鋼Ｙが注入される鋳型Ｍと、鋳型Ｍにて急冷凝固されて排出された（Ｘ２方向）鋼片ＳＰを搬送する不図示のロールとから大略構成されている。

高炉で作られた溶鋼は二次精錬を経て取鍋Ｎに注入される。そして、取鍋Ｎが連続鋳造機の最上部に設置された後、取鍋Ｎに収容されている溶鋼は取鍋Ｎの底部から下のタンディッシュ１へ注入され、このタンディッシュ１でも溶鋼中の介在物の一部は浮上分離にて除去される。

タンディッシュ１に収容された溶鋼Ｙは、次いでその底部にある浸漬ノズル１ｃから鋳型Ｍへ注入される。この鋳型Ｍは一般に銅製であり、常時水冷されていて、鋳型Ｍに接触した溶鋼は精緻に温度調整されながら冷やされる。鋳型Ｍの中で溶鋼は外側から微細な結晶からなる薄い凝固殻を形成しはじめ、微細な結晶はつながりあって大きな樹枝状晶へと成長し、鋼片ＳＰとなって鋳型Ｍの下方から搬送される（Ｘ２方向）。

鋼片ＳＰはロールで運ばれながら外側より凝固しはじめ、鋼片Ｓがスラブやブルームと呼ばれる大きなサイズの鋳片の場合にはロール列末端にある不図示のガス切断機で適度な長さに切断される。一方、鋼片Ｓがビレットと呼ばれる小さな鋳片の場合には不図示のシェアーによって切断され、適当な長さに整えられる。

次に、図１，２を参照してプラズマ加熱制御装置の実施の形態１の構成を説明する。

図示するプラズマ加熱制御装置１０は、タンディッシュ１と、タンディッシュ１の蓋１ａの上方であって蓋１ａとは縁切りされた位置に設けられた支持機構２と、支持機構２を構成する支持フレーム２ａに進退自在に取り付けられたプラズマトーチ４と、支持フレーム２ａに取付けられた所定長さの距離計固定具２ｃに固定された距離計５と、タンディッシュ１の蓋１ａ上に規定された基準点１ｂと、タンディッシュ１の蓋１ａに開設された開口１ａａを通り、上端が基準点１ｂよりも高く、下端が溶鋼Ｙ内に位置する長さを備えた検出棒６と、から大略構成されている。

支持フレーム２ａの上端には駆動モータ２ｂが載置されており、プラズマトーチ４を固定した移動台３が支持フレーム２ａを構成する縦部材に沿って、モータ２ｂの駆動に応じて昇降自在に取り付けられている（Ｘ１方向）。

タンディッシュ１の蓋１ａのうち、検出棒６が出し入れされる開口１ａａの近傍であって、支持フレーム２ａに固定された距離計５の鉛直下方位置には基準点１ｂが設定されている。距離計５から照射されたレーザＬａが基準点１ｂで反射し、反射波を距離計５が検知して距離計５と基準点１ｂの間の距離L1を測定する。なお、この開口１ａａは、プラズマを照射するプラズマトーチ４が通過する開口でもあり、したがって、この開口１ａａの下方領域がプラズマ加熱領域となる。

なお、図示するように、距離計５が固定された支持機構２と基準点１ｂが載置されたタンディッシュ１の蓋１ａとは縁切りされており、したがって、プラズマ加熱の際の高温雰囲気でタンディッシュ１が変形しても、距離計５の絶対位置はタンディッシュ１の熱変形によって影響を受けることはなく、熱変形後のタンディッシュ１の蓋１ａ上にある基準点１ｂまでの距離を計測することができる。

一方、タンディッシュ１内に収容された高さHの溶鋼Ｙの表面Ｓと基準点１ｂの間の距離L2は、管理者によるマニュアル操作にて検出棒６にて検出される。

検出棒６には不図示のメモリが付されており、検出棒６の一部を溶鋼Ｙに浸漬させて取り出した後、検出棒６に付着した溶鋼表面に残存するスラグ層の厚みを除いた溶鋼Ｙの表面までの精緻な距離L2が管理者にて測定される。

移動台３の位置は駆動モータ２ｂにて特定されており、移動台３に取り付けられたプラズマトーチ４の長さは既知であることから、任意時点でのプラズマトーチ４の先端の絶対位置は特定される。

距離計５にて測定された距離L1と検出棒６にてマニュアル測定された距離L2の総和L3を算出し、距離計５からプラズマトーチ４の先端までの距離L4を距離L3から差し引くことでプラズマトーチ４の先端から溶鋼Ｙの表面Ｓまでの距離L5が特定される。

このように、距離計５による基準点１ｂまでの距離L1の計測と、検出棒６を使用した基準点１ｂから溶鋼表面Ｓまでの距離L2の計測に基づいてプラズマトーチ４の先端位置と溶鋼表面Ｓまでの距離L5を特定することにより、タンディッシュ１が熱変形して溶鋼高さHが変化した場合であっても、測定時の距離L5を精緻に計測することができ、距離L5を所望値に制御することが可能となる。すなわち、特定された距離L5が所望値でない場合は、モータ２ｂを駆動してプラズマトーチ４を所望に昇降させ、距離L5が所望値となるような調整が図られる。

図３は、距離L1の計測方法の別の実施の形態を説明した側面図である。

図示する距離L1の計測方法は、図１で示す距離計固定具２ｃよりも長さの長い距離計固定具２ｃ’を適用してその先端に距離計５を固定し、タンディッシュ１の蓋１ａのうち、プラズマ加熱領域となる開口１ａａから離れた位置になる別途の開口１ａｂの近傍に基準点１ｂ’を設定しておき、距離計５からのレーザＬａを斜め方向に照射し、反射波を検知して距離L1’を計測するものである。

（プラズマ加熱制御装置と制御方法の実施の形態２）
図４は本発明のプラズマ加熱制御装置の実施の形態２の側面図であり、図５ａは制御部内の構成を説明したブロック図であり、図５ｂは第１の制御部内に内蔵された関係グラフを説明した図である。

図示するプラズマ加熱制御装置１０Ａは、タンディッシュ１の重量を計測するロードセル８と、制御部７Ａをさらに備えた装置である。

金属鍋Ｎからタンディッシュ１への溶鋼Ｙの提供や、タンディッシュ１から鋳型Ｍへの溶鋼Ｙの注入により、タンディッシュ１内での溶鋼量は常に変動し、これに応じて溶鋼Ｙの表面Ｓも変動している。そこで、常時変動する溶鋼の高さHを随時特定し、この特定結果に応じて距離L2を補正してプラズマトーチ４の先端から溶鋼表面Ｓまでの精緻な距離L5を随時特定することを目的としている。

ロードセル８における計測データは制御部７Ａに随時送信される。ここで、制御部７Ａには、溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフがデータ化されて格納された第１の制御部と、CPUとがバスにて繋がれ、検出棒により測定された距離L2とその時のタンディッシュ重量Wの最新値が格納され、また刻々と変化するロードセル８から送られてきたタンディッシュ重量W’の計測データが第１の制御部にて受信される（Ｕ１）。

この計測データW’により、検出棒でL2を測定した時の最新のタンディッシュ重量Wとの差分ΔW=W’-Wが計算され、第１の制御部内に格納された関係グラフを用いて検出棒で測定された時の溶鋼表面高さHからの変化量ΔHが図５ｂで示すように算出される。この値により、その時点の距離L2’=L2+ΔHとして特定される。

検出棒で測定した時の高さHがH’に変化した際には、プラズマトーチ４の先端から溶鋼表面Ｓまでの設定距離L2(この際の溶鋼高さはH)を、溶鋼高さH’に対応して補正し、補正後の距離L2’を設定距離L2になるようにトーチ先端位置を移動させる。たとえば当初高さHからH’が10mm上がった場合には、補正後の距離L2’は当初の距離L2に10mm減算した値とし、これに応じてプラズマトーチ４の先端位置も10mm上昇させる制御を実行することで溶鋼表面Ｓまでの距離を当初設定の所望値に維持することができる。

（プラズマ加熱制御装置と制御方法の実施の形態３）
図６は本発明のプラズマ加熱制御装置の実施の形態３の側面図であり、図７は制御部内の構成を説明したブロック図である。

図示するプラズマ加熱制御装置１０Ｂは、タンディッシュ１内に不活性ガスを提供する不活性ガス提供部９と、制御部７Ｂをさらに備えた装置である。

プラズマ加熱に当たっては、加熱時のプラズマトーチ４の先端(材質がたとえばタングステンを主とした合金)の寿命確保のために、タンディッシュ１内を不活性ガス雰囲気（アルゴンガス雰囲気）とするのが一般的である。そこで、タンディッシュ１内に不活性ガス提供部９を装備しておき、タンディッシュ１内を所望の不活性ガス雰囲気とする。

ところで、ある時刻において、距離計５にて計測された距離L1が既に設定されている標準値L0から一定値以上の偏差を有している場合は、タンディッシュ１の蓋１ａが熱変形している等の理由からアルゴンガスが漏洩している可能性があり、タンディッシュ１内が所望のアルゴンガス雰囲気となっていない可能性が高い。

そこで、図７で示すように、制御部７Ｂ内に第２の制御部を設けておき、距離計５からの計測データが第２の制御部にて受信されるように構成しておく（Ｕ２）。

制御部７Ｂ内には、距離L1の標準値L0格納部と、距離L1と標準値L0の誤差許容値格納部があり、これらの格納部から標準値L0と誤差許容値が第２の制御部にデータ送信される。第２の制御部では、受信した距離計５からの計測データ（ある時刻での距離L1）と標準値L0の偏差を算定し、算定された偏差と誤差許容値を比較し、誤差許容値を逸脱している場合にはアルゴンガスが漏洩していると特定する。

この場合、第２の制御部から、不活性ガス提供部９へ通常よりも大量の不活性ガスをタンディッシュ１内に提供する指令信号が送信される（Ｕ３）。たとえば、タンディッシュ内に吹込むアルゴンガス量を通常の1.5倍程度に増大させるような指令信号が送信され、このような制御が実行される。

さらに、同時に第２の制御部から警報部に警報信号指令を送信し、タンディッシュ１の蓋１aの確認と必要に応じてメンテナンスを実施するように管理者に警報を発する。

なお、図１，４で示したプラズマ加熱制御装置１０，１０Ａはプラズマ加熱制御装置１０Ｂのように不活性ガス提供部９が図示されていないが、これら装置１０，１０Ａは制御部７Ｂを具備しないまでも、不活性ガス提供部９を具備している形態が好ましい。

「製品品質確認試験とその結果」
本発明者等は、従来のプラズマ加熱制御装置を使用した場合と本発明のプラズマ加熱制御装置を使用した場合の双方において、製造される鋳片の品質を確認する実験をおこなった。なお、製品品質に関しては、製品内部における割れの有無や不純物の有無にて品質が良好か否かを峻別する。

実験の結果、従来装置ではプラズマトーチの着火失敗が25%であったのに対して、本発明の装置では2%と大きく改善している。このことにより、溶鋼鋳込み温度の狙い値からの変動を小さくすることができ、鋳片の品質も大きく改善している。具体的には、従来装置による製品の品質合格率が72%であったのに対して、本発明の装置による製品の品質合格率は94%にまで大きく改善している結果となった。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…タンディッシュ、１ａ…蓋、１ｂ、１ｂ’…基準点、１ｃ…浸漬ノズル、２…支持機構、２ａ…支持フレーム、２ｂ…駆動モータ、２ｃ、２ｃ’…距離計固定具、３…移動台、４…プラズマトーチ、５…距離計、６…検出棒、７Ａ，７Ｂ…制御部、８…ロードセル、９…不活性ガス提供部、１０，１０Ａ，１０Ｂ…プラズマ加熱制御装置、Ｎ…取鍋、Ｍ…鋳型、Ｙ…溶鋼、Ｓ…溶鋼の表面、ＳＰ…鋳片

Claims

連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼をプラズマ加熱制御するプラズマ加熱制御装置であって、
タンディッシュの蓋の上方であって該蓋とは縁切りされた位置に設けられた支持フレームと、
支持フレームに進退自在に取り付けられたプラズマトーチと、
支持フレームに取付けられた距離計と、
タンディッシュの蓋上に規定された基準点と、
タンディッシュの蓋に開設された開口を通り、上端が基準点よりも高く、下端が溶鋼内に位置する長さを備えた検出棒と、から構成され、
距離計によって測定された該距離計から基準点までの距離L1と、検出棒によって測定された基準点から溶鋼の表面までの距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するプラズマ加熱制御装置。
溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフが格納された第１の制御部と、
溶鋼を含むタンディッシュの重量を測定するロードセルと、をさらに備え、
ロードセルにおける計測データが第１の制御部に送信され、第１の制御部にて受信した計測データに応じた溶鋼の高さを前記関係グラフから特定し、特定された溶鋼の高さに応じて前記距離L2を補正して補正後の距離L2を特定し、
前記距離L1と、補正後の距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御する請求項１に記載のプラズマ加熱制御装置。
タンディッシュ内に不活性ガスを提供する不活性ガス提供部と、
前記距離L1の標準値L0と、距離L1と距離L0の誤差の許容値を格納する第２の制御部と、をさらに備え、
距離L1の測定値が第２の制御部に送信され、距離L1が前記許容値を逸脱した際に第２の制御部から前記不活性ガス提供部へ通常よりも大量の不活性ガスをタンディッシュ内に提供する指令信号が送信されるようになっており、かつ、第２の制御部から警報部に警報を発する信号が送信されるようになっている請求項１または２に記載のプラズマ加熱制御装置。
連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼をプラズマ加熱制御するプラズマ加熱制御方法であって、
タンディッシュの蓋の上方であって該蓋とは縁切りされた位置に設けられた支持フレームにプラズマトーチを進退自在に取り付けるとともに距離計を取付けておき、
タンディッシュの蓋上に基準点を規定しておき、
タンディッシュの蓋に開設された開口を通り、上端が基準点よりも高く、下端が溶鋼内に位置する長さを備えた検出棒を配設しておき、
距離計にて該距離計から基準点までの距離L1を測定し、検出棒にて基準点から溶鋼の表面までの距離L2を測定し、距離L1とL2の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するプラズマ加熱制御方法。
溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフを予め求めておき、
ロードセルにて溶鋼を含むタンディッシュの重量を随時測定し、
ロードセルにおける計測データを第１の制御部に送信し、第１の制御部にて受信した計測データに応じた溶鋼の高さを前記関係グラフから特定し、特定された溶鋼の高さに応じて前記距離L2を補正して補正後の距離L2を特定し、
前記距離L1と、補正後の距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御する請求項４に記載のプラズマ加熱制御方法。
タンディッシュ内を不活性ガス雰囲気としてプラズマ加熱が実行されるものであり、
前記距離L1の標準値L0と、距離L1と距離L0の誤差の許容値を予め特定しておき、
距離L1の測定値が前記許容値を逸脱した際にタンディッシュ内に通常よりも大量の不活性ガスを提供するとともに、タンディッシュから不活性ガスが漏洩していることを警報する請求項４または５に記載のプラズマ加熱制御方法。