JPH02263554A - 金属製品の連続鋳造機械の二次冷却調節方法 - 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 本発明は金属製品、特に鋼のスラブ、ブルームまたはビ
レット等を連続鋳造する装置の二次冷却調節方法に関す
るものである。

さらに詳細には、本発明は、連続鋳造装置の各領域での
冷却強度を決定するために、連続鋳造装置中を製品が通
る将来の速度を考慮に入れて二次冷却量を調節する形式
の二次冷却調節方法に関するものである。

従来の技術 一般に、金属製品の連続鋳造装置では、ノズル群から冷
却液（一般には水であり、場合によっては水と空気の混
合物）を金属製品に噴霧して二次冷却を行っている。

金属製品への冷却液の噴霧は鋳型の直ぐ下から開始され
、金属製品の矯正領域および引き抜き領域まで続けられ
ることもあるが、大抵の場合は、冷却液の噴霧は矯正領
域の前で中断される。

今日では、鋳造製品の最終的品質は、その二次冷却がど
のように行われたかに大きく影響されるということが分
かっている。この二次冷却を良好に調節することによっ
て得られる利点としては以下のものが挙げられる： （ａ）矯正加工または酸素アーク切断前に、製品を完全
に凝固させることができる。

（ｂ）連続鋳造装置に全長にわたって凝固表皮に優れた
機械的耐久性を与えることができ、特に表面温度が過度
に高（なることに起因する内部亀裂と大きな中央部の偏
析の原因となるバルジングの問題を無くすことができ、 （ｃ）金属製品が均一に冷却できるので、凝固先端部で
の割れ（内部亀裂）または表面亀裂の原因となる急激な
再加熱または冷却をしなくてよくなり、 （ｄ）矯正加工時の表面温度を金属に適した鍛造特性範
囲内に維持できるので、アーチ表面上での横方向割れを
防止することができる。

一般に、二次冷却は、鋳造製品に沿って設けられた一連
の噴霧領域に分割されて行われており、各噴霧領域内で
は、他の霧領領域とは独立して水の流れが調節できるよ
うになっている。優れた品質の製品を製造するためには
、各領域での水量を正しく決定しなければならず、特に
鋳造速度、換言すれば、連続鋳造装置からの製品の引き
抜き速度と関連させて各領域での水量を決定する必要が
ある。

鋳造速度が一定の場合に必要な二次冷却量と方法を決め
ることは簡単であり、特に問題はない。

また、この鋳造速度の変化がわずかであった場合には、
例えこの変化が急に生じた場合でも、金属製品の冷却が
定常の範囲として定義された理想的なプログラムかられ
ずかにそれるだけで、製品の品質にはほとんど影響を与
えない。

しかし、金属製品の移動速度が大きな振幅の遷移状態を
経て変化した場合には大きな問題となる。

こうした状態は、鋳造速度が増減した場合、特に、鋳造
速度が突然大幅に低下した場合または引き抜きが停止さ
れた場合に起こる。

このような遷移状態が起こると、連続鋳造装置中に存在
する製品は、所定の理想的プログラムからずれた乱れた
冷却を受ける。この乱れは、この遷移状態時に連続鋳造
装置の二次冷却終了位置と矯正位置との間の領域を通過
している金属製品の部分に特に影響を与える。すなわち
、一般に、この領域では金属製品に冷却水が噴霧されず
、自然冷却、特に放熱によって冷却が行われている。鋳
造速度が上記の遷移状態を経て変化するということは、
この自然冷却領域中での金属製品の滞在時間が変わると
いうことを意味し、従って、オペレータが金属製品のこ
の部分の冷却速度を制御できないと、この部分は、鋳造
速度が正常のままであったと仮定した場合の温度とは違
った温度で矯正領域に到達する。この現象は、遷移状態
時の鋳造速度が大幅に低下またはゼロになった場合に特
に重大である。すなわち、これらの場合には、金属製品
の冷却が強くなり過ぎるため、金属製品が過度に低温度
、従って、金属を良好に鍛造することができる範囲外の
温度で矯正領域に到達する恐れがある。

このような遷移状態は、連続鋳造装置の運転に事故があ
った場合に偶然起ることもあるが、大抵の場合（約９０
％の場合）は、予め予測可能な通常の運転時、特に、鋳
込み完了時とタンデイツシュの取替え時に起こる。

本出願人の欧州特許０１１６４９６号には従来の二次冷
却方法が説明されている。この方法では、二次冷却の各
領域での金属製品への冷却水の噴霧量を、それまで行わ
れてきたような現在および過去の金属製品の前進移動速
度のみを考慮に入れるだけでなく、いつ遷移状態が開始
し、それがどれくらい持続し、さらに、その後の前進移
動速度がどうなるかを予測できる場合には、その未来の
前進移動速度も考慮に入れて制御している。

実際には、現在の引き抜き速度の代わりに、現在の速度
と未来の速度との間の「疑似」速度を調節系に一時的に
入れることにより行う。すなわち、引き抜き速度を低下
させるか、引き抜きを停止して、鋳造速度の変化が起こ
る前に金属製品の冷却量を減少させることによって、予
測に基づいて付加的に冷却量を補うものである。鋳造速
度が急に増加することが予測される場合にも、これと同
様の論理を適用°して、冷却強度を予め増加させ且つ上
記の仮定速度を現在の速度より高く且つ未来の速度より
低い値にする。

この方法は、速度の変化があまり大きくない場合または
速度の変化が順次起こる場合には良く適用できるが、遷
移が極めて大きい場合、例えば、引き抜きが突然停止さ
れた場合には、二次冷却に対する作用を迅速には行えな
いため、金属製品の温度降下を充分に制限することはで
きない。事実、予測開始時に非常に低い仮定速度を与え
ることは遷移状態の作用を受ける部分には良いが、この
遷移状態の影響を受けない既に鋳造中の金属製品の部分
の冷却状態を過度に乱すため好ましくない。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、上記の場合と同様に鋳造速度の変化の
原因となる事象の予測を基にした二次冷却調節方法であ
るが、鋳造速度が急激に変化し且つこの変化の振幅が大
きい遷移領域の場合に現在の方法よりもより適応できる
方法を提案することにある。

課題を解決するための手段 従って、本発明の対象は、二次冷却が互いに独立したｎ
段階の領域で分割して行われ、各領域内で金属製品の鋳
造速度に応じた互いに異なる流量の冷却流体が金属製品
に噴霧され、鋳造距離がＨＤである矯正点のような、そ
れ以降は金属製品の温度管理が不要となる位置での金属
製品の表面温度の望ましくない変化を予測に基づいて補
償し、上記表面温度が、時間ｔ　ｖｏで始まる鋳造速度
の予測された、または予測可能な変化に起因するもので
あるであるような、連続鋳造装置で連続的に鋳造される
スラブ、ブルームまたはビレットのような金属製品、特
に、鋼製品の二次冷却方法において、 （ａ）時間ｔ　ｖｏにおいて上記の位置ＨＤに到達する
金属製品の部分が鋳型の上部で生まれた時間ｔｏを鋳造
速度から決定し、 （ｂ）上記時間ｔｏで生まれた金属製品の部分が二次冷
却の各領域１，．ｉ，．ｎを出る時間ｔ１．。

１、、、、１．を決定し、 （ｃ）時間１．になった時から、領域ｉに上記温度変化
の補償に適合した冷却流量を散布し、（ｄ）時間ｔ　ｖ
ｏになった時から、鋳造速度に応じて連続鋳造装置で通
常使用されている冷却モードに戻す ことを特徴とする方法にある。

下記の説明から理解できるように、本発明は、遷移状態
に影響される金属製品の各部分に、現在の鋳造速度と無
関係で且つ放置しておいた場合には遷移状態を原因とし
て生じる金属製品の各部分の冷却の過剰または不足を補
償するための特殊な冷却を施すものである。この特殊な
冷却モードは連続鋳造装置全体に一挙に施されるのでは
なく、二次冷却の各領域に順次施される。従って、金属
製品の所定部分にその過去の経歴に合った冷却モ−ドを
従来の冷却方法よりもさらに精密に施すことが可能であ
る。

本発明は添付図面を参照した以下の説明によってより明
確に理解されるであろう。

実施例 添付の単一の図面は２つの図で構成され、横座標軸は共
通である。上側の図は時間ｔに対する鋳造速度Ｖの変化
を示している。図示した実施例では、鋳造速度は時間ｔ
ｖｏまでは一定で、ゼロではない値Ｖ１であり、時間ｔ
　ｖｏでタンデイツシュを取り替えた等の事象によりゼ
ロとなる。この状態は時間ｔｖ＋まで続き、時間ｔＶｌ
で再び値Ｖ１に戻る。

下側の図の折れ線Ａ、Ｂ５Ｃ５Ｄ、Ｅは鋳型上部で各時
間ｔｏ．１ｔＳｊｃＳｊＤｓ　ｔｖｌ、に生まれた「部
分」と呼ばれる極めて薄い金属製品の各部分が、時間ｔ
の間に連続鋳造装置中を前進する進路を示している。こ
れらの折れ線上の１点の座標は、対応する部分が横座標
に示した時間に連続鋳造装置中に位置する位置Ｈを表し
ている。連続鋳造装置は、金属製品が順次通過する下記
の長さ方向の複数の領域に分割して表しである：（１）
位置０から位置Ｈ１までの、図上でして示し鋳型領域、 （２）位置Ｈ１から位置Ｈ２までの、図上で２１で示し
た二次冷却の第１領域、 （３）位置Ｈ２から位置ＨＲまでの、図上で２２で示し
た二次冷却の第２領域、 （４）金属製品に冷却水の噴霧がされずに、放熱により
自然冷却される位置ＨＲから位置ＨＤまでの、図上でＲ
で示した領域、 （５）「矯正点」といわれる、図上で位置ＨＤで始まる
Ｄで示した矯正領域。

領域りでは、金属製品の冷却方法が製品の品質に影響を
及ぼさないので、ここでの制御は問題にしない。

予測に基づく二次冷却操作は以下のような方法で行う。

先ず、時間（ｉＶｏ　　ｔａＮｔ　）で、連続鋳造装置
の運転を担当するオペレータに、将来の時点である時間
ｔｉ。で何らかの事象によって金属製品の引き抜きが中
止され、時間ｔｖｌまで引き抜きは再開されないという
ことが警告される。そこで、オペレータ（または二次冷
却を管理するコンピュータ）は、時間ｊＶｏにおいて位
置ＨＤすなわち矯正点に位置するであろう金属製品の極
めて薄い部分が、鋳型の上部（すなわち位置０〉で生ま
れた時に対応する時間ｔｏを決定する。従って、引き抜
きの停止が始まった・時には、時間ｔｏ以降に生まれた
各部分はまだ矯正点に到達しておらず、これらの部分は
修正された二次冷却を受けることになる。

次に、時間点ｔｏで生まれた部分が領域Ｚｌから出る時
間１．を決定し、領域Ｚｌにふいて時間点１１になった
時点から、所定の最小量の冷却水を噴霧する。この冷却
水の最小流量はゼロでもよく、また、この領域Ｚ１に技
術上許容される最小流量あるいはこれら２つの流量とは
異なる所定の最小流量でよい。この冷却水流量を時間ｔ
１からｔｖｏまでの全予測期の間中一定に維持する。こ
の最小流量は、鋳造の前に決定するが、連続鋳造装置の
安全性を損なわないようにすると同時に、弓き抜き停止
によって生じる矯正点での金属製品の温度変化が補償さ
れるように選択する。一般にはｔｏで生まれた部分が各
領域ｚ１から出る時間ｔｉいは二次冷却領域の数ｎ以下
の整数である）を決定し、時間１．以降は、領域Ｚｉに
上記の所定最小流量を散布する。この最小流量は各領域
で互いに異なっていてもよい。図示した実施例では、二
次冷却領域の数は２であるが、もちろん、これより大き
い値でもよい。時間ｊＶｏになった時に、上記の手順を
中断して、引き抜きが停止された場合に通常採用されて
いる冷却モードに戻って引き抜きを再開する。

次の２つの場合が考えられる： （１）　　（ｔｖｏ　　ｔＡＮｔ）の時点で、引き抜き
がｊＶａで停止され、この予測から導き出された時間ｔ
ｏは将来来るはずであることが予測される場合。この場
合には、予測による二次冷却手順は、ｔｏからｔＶｏま
での間に生まれた全ての部分に対して上記のようにして
行う。

（２）　　（ｔｖ。−ｔＡＮア）の時点で、引き抜きが
’ｊＶ。

で停止されることが予測されるだが、この予測から導き
出された時間ｔｏは既に過ぎている場合。この場合には
、予測による二次冷却手順を直ちに開始する。時間ｔｉ
を既に過ぎてしまった時間ｔ１の最後の時間とすると、
既に鋳造された金属製品の各部分の最先部分は、領域Ｊ
およびそれより前の領域の少なくとも一部で、本発明の
冷却モードではない通常の冷却モードを受けたことにな
る。従って、これらの部分は、矯正点で所望の範囲外の
温度になる恐れがある。しかし、予測による二次冷却手
順の適用が遅れたとしても、冷却に対して特別の措置を
取らなかった場合に比較すれば、金属製品のより長い部
分を良好な条件下で鋳造することができるという利点が
ある。

添付図面は、時間ｔｏの前に引き抜き停止が予測できた
場合を示している。折れ線Ａ、Ｂ、Ｃ。

Ｃ，Ｅの各部分の実線で示した部分は、金属製品の各部
分が通常の手順に従って噴霧された期間（ｔｏの前とｔ
Ｖ、の後はＶ＝Ｖ　１、ｔｉ。とｔＶＩの間はＶ−０に
対応する）を示しており、点線で示した部分は、金属製
品の各部分に予測手法に従って最小量の冷却水が噴霧さ
れた期間を示している。

この実施例では、上記予測手法の間中、鋳型に存在する
金属製品の各部分の冷却量は変更されないということは
理解できよう。

ｔｏに生まれた部分（曲線Ａ）は、その前の部分と同様
に、その進路全体にわたって通常の冷却を受ける。ｔＢ
に生まれた部分（曲線Ｂ）は、領域ｚ１を横断する最後
の段階と、領域Ｚ２を横断する最後の段階とで最小量の
噴霧を受ける。ｔｃに生まれた部分（曲線Ｃ）は、二次
冷却領域を通過するその全区間で最小量の噴霧を受ける
。ｔＩＩ＋に生まれた部分（曲線Ｄ）は、領域Ｚ１への
人口から領域Ｚ１内で不動化する時間ｔｖ０までの期間
最小量の噴霧を受ける。ｊＶｏに生まれた部分（曲線Ｅ
）は引き抜き停止の間中、位置０に止まっており、この
部分はｔｏに生まれて、その進路全体にわたって通常の
冷却手順（最初はＶ＝０、次はＶ＝Ｖ１）を受ける最初
の部分である。

鋳造速度の変更が引き抜きの停止による一時的変更では
なく、単純な速度の低下による一時的変更である場合に
も上記と同じ論理を適用することができる。

本発明の形式のモデルを実施する上で重要なことは、遷
移状態が開始する時点ｔｖ０を充分な確度で予測するこ
とである。すなむち、この時点ｔｖ０が予め予測した時
点より遅く起こった場合には、その間、金属製品の相当
部分が過度に弱い冷却を受けることになり、それによっ
て、金属製品のこれらの部分が不十分な凝固状態で矯正
点に到達し、矯正加工時に欠陥を生じる恐れがある。

この問題は、オペレータが時間ｔＶｏに確率「ＣＥＲＴ
Ｊを入れることによっである程度制限することができる
。この確率ｒｃＥＲＴ」は予測がまだ不確実であるとき
は先ず０とし、ｊＶｏを確実に決定できるとき１とする
。

本発明方法のこの変形モードでは、確率ｒＣＥＲＴ」が
０である間、二次冷却領域の１つまたは複数の最終領域
（例えば、６つの領域がある場合には、領域５と６）が
、予測冷却手法によって最小の冷却流量を受けることに
なる。これらの領域は、これら領域にある金属製品の各
部分が、作用を加えることがもはや不可能な領域Ｒに既
に入る最初の部分であるので、最も緊急の操作が要求さ
れる領域である。逆に、最後的に遷移が起こらなかった
場合または遷移状態がｊＶｏではなく、それより遅い時
点で始まった場合には、上記の各部分は、１つまたは複
数の最終領域だけで不適当な冷却を被ったことになり、
金属製品の品質への影響は、冷却が全領域で不適当であ
った場合に比べて少なくなる。

オペレータが遷移状態はｊＶｏに実際に始まるであろう
ことを確信した場合には、確率ｒｃＥＲＴｊ＝１をモデ
ルに与える。それによって、二次冷却手順は上記の手順
に従って行われる。

これに対し、オペレータが時点（ｔｖｏｔＡ、ｌｒ）の
後の時点（ｔ′、。−ｔ’ＡＭ？　）で、確率ｒＣＥＲ
Ｔ’ＪでｊＶａと異なる時点ｔ″ｖ０で遷移が始ま、る
であろうということを知った場合には、作動中の予測手
順を直ちに中断し、その時点（ｊ’　Ｖｏ　　ｊ’　Ａ
Ｍ？）でオペレータが得た新しいデータに基づいた手順
に代える。

本発明方法は、金属製品を矯正加工する必要がない直線
状製品の連続鋳造の場合にも当然適用することができる
。この場合には、上記論理によって、金属製品の切断点
、−船釣には金属製品の冷却モードがその品質にもはや
影響を及ぼさないと見積もられる時点を超えた任意の点
を上記矯正点の代わりに用いる。

の間に連続鋳造装置中を前進する進路を表す曲線ＡＳＢ
、ＣＳＤ、Ｅを示す図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）二次冷却が互いに独立したｎ段階の領域に分割さ
   れ、各領域内で金属製品の鋳造速度に応じた互いに異な
   る流量の冷却流体が金属製品に噴霧され、鋳造距離がＨ
   Ｄである矯正点のような、それ以降は金属製品の温度管
   理が不要となる位置での金属製品の表面温度の望ましく
   ない変化を予測に基づいて補償し、上記表面温度が、時
   間ｔ＿ｖ＿ｏで始まる鋳造速度の予測された、または予
   測可能な変化に起因するものであるであるような、連続
   鋳造装置で連続的に鋳造されるスラブ、ブルームまたは
   ビレットのような金属製品、特に、鋼製品の二次冷却方
   法において、 （ａ）時間ｔ＿ｖ＿ｏにおいて上記の位置ＨＤに到達す
   る金属製品の部分が鋳型の上部で生まれた時間ｔ＿ｏを
   鋳造速度から決定し、 （ｂ）上記時間ｔ＿ｏで生まれた金属製品の部分が二次
   冷却の各領域１，．ｉ，．ｎを出る時間ｔ＿１，．ｔ＿
   ｉ．．．ｔ＿ｎを決定し、 （ｃ）時間ｔ＿ｉになった時から、領域ｉに上記温度変
   化の補償に適合した冷却流量を散布し、 （ｄ）時間ｔ＿ｖ＿ｏになった時から、鋳造速度に応じ
   て連続鋳造装置で通常使用されている冷却モードに戻す ことを特徴とする方法。
2. （２）時間ｔ＿ｖ＿ｏ時点での予測に確率をいれ、この
   予測が不確実であるときは確率＝０とし、この予測が確
   実になった時点で確率＝１とし、且つ、確率＝０の場合
   には、二次冷却領域の最後の１つまたは複数の領域のみ
   に上記の予測に基づく二次冷却手順を施し、確率＝１の
   場合には、二次冷却領域全体を通じて上記の予測に基づ
   く二次冷却手順を施すことを特徴とする請求項１に記載
   の方法。