JPH0361536B2

JPH0361536B2 -

Info

Publication number: JPH0361536B2
Application number: JP2181686A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamashita; Morio Saito; Jun Yamashita; Kazufumi Matsumura
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1986-02-03
Publication date: 1991-09-20
Also published as: JPS62179859A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、連続鋳造機、特にビレツト連続鋳
造機のように小断面鋳片用連続鋳造機に好適のオ
ートスタート制御方法に関する。

［従来の技術］連続鋳造においては、第９図に示すように、取
鍋１内の溶鋼がエアーシールノズル２を介してタ
ンデイツシユ３内に注入され、タンデイツシユ３
内の溶鋼はスライデイングノズル４により注入量
を調整されつつ、浸漬ノズル５を介して鋳型６内
に注入される。溶鋼は鋳型６内で冷却され、内部
に未凝固溶鋼を残存させた状態で鋳片７は鋳型６
から引抜かれる。

このような連続鋳造において、スラブ連続鋳造
のように、大断面鋳片を製造する連続鋳造機にお
いては、自動鋳造開始（以下、オートスタートと
いう）技術が実用化されている。第１０図ａ，
ｂ，ｃは、横軸に時間をとり、縦軸に夫々タンデ
イツシユスライデイングノズルの開度、鋳型内の
溶鋼レベル、引抜速度をとつて、このオートスタ
ート技術を説明するタイミングチヤートである。
スライデイングノズルが全開の状態で鋳型内へ溶
鋼が注入され、溶鋼レベルが所定位置まで上昇し
た時点でノズル開度の制御が開始され、湯面が所
定の上昇曲線に沿つて上昇するようにノズル開度
が制御される。これは、鋳型内に注入された溶鋼
が十分に凝固するための時間を確保するためであ
る。そして、湯面レベルが所定の湯面レベルに到
達した時点で、鋳片の引抜きが開始される。その
後、湯面レベルが定常レベルに到達した後、湯面
が定常レベルになるようにスライデイングノズル
の開度を調節して湯面制御がなされる。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、このようなスラブ連続鋳造の湯
合のオートスタート方法をそのままビレツト連続
鋳造のように小断面鋳片を製造する連続鋳造に適
用すると、以下のような問題点がある。

先ずビレツト連続鋳造においては、鋳型内の湯
面上昇速度がスラブのように大断面鋳片の連続鋳
造の場合の約10倍と早い。このため、タンデイツ
シユから鋳型内に溶鋼の注入を開始した後、定常
鋳込みに移るまでの時間が、スラブの場合には90
乃至120秒であるのに対し、ビレツトの場合には
約10秒と短い。従つて、このような短時間の間
に、湯面レベルを所定の曲線に沿つて上昇させる
ことは困難である。また、湯面の上昇速度が速い
ため、制御系の応答が間に合わず、湯面上昇から
定常レベルにおける湯面制御に移行することが困
難である。

また、ビレツト連続鋳造のような小断面鋳片用
鋳型においては、鋳型内の空間が狭いと共に鋳型
の大きさが小さいために、使用可能の湯面レベル
計が制限される。一般的に知られている小断面鋳
型用レベル計としては、渦流式レベル計と、放射
性同位元素を使用したレベル計とがある。前者
は、高精度かつ高応答性であるが、測定可能距離
が100mmと短いという難点があり、後者は、測定
可能距離を長くすることができるが、設備費が高
いという欠点がある。このため、従来のオートス
タート技術のように、湯面レベルを長距離に亘つ
て検知しつつ湯面の上昇速度を制御するために
は、多額の費用を要する。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたもので
あつて、小断面鋳型製造用の連続鋳造機において
も、鋳造開始作業を比較的低コストで自動化する
ことができ、省力化することが可能の連続鋳造機
のオートスタート方法を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る連続鋳造機のオートスタート方
法は、取鍋からタンデイツシユに注入された溶鋼
を、ダミーバーを挿入してある鋳型に鋳込み開始
し、定常引抜き速度の鋳込み状態の湯面レベルと
タンデイツシユスライデイングノズル開度とピン
チロール引抜き速度とに調整する連続鋳造機のオ
ートスタート制御方法において、湯面が鋳型上端
から150mm以上の二つの定位置を通過することを
検出する複数の第１のレベル計と、実測湯面が定
常レベル位置近傍に位置するときにこの位置を追
跡検出する第２のレベル計と、タンデイツシユス
ライデイングノズル開度を湯面上昇速度の制御目
標に一致させるように予測制御する手段と、前記
複数の第１のレベル計の相互間における実測湯面
上昇速度の算出手段と、を準備する工程と、鋳型
内に溶鋼を注入開始する時点のタンデイツシユス
ライデイングノズル開度をほぼ全開の開度として
鋳込み開始する工程と、前記複数の第１レベル計
の相互間における実測湯面上昇速度を算出し、こ
の結果に基づきタンデイツシユスライデイングノ
ズル開度を調節する工程と、前記定常レベル位置
より所定距離低いレベルを湯面が通過した信号に
基づきピンチロールによる鋳片引抜きを開始する
工程と、ピンチロール引抜き開始後、所定時間経
過した時点で、前記第２のレベル計により検出さ
れる実測湯面位置と、前記定常レベル位置との偏
差によりタンデイツシユスライデイングノズル開
度を修正する工程と、を有することを特徴とす
る。

［作用］この発明においては、先ず、タンデイツシユ等
から溶湯が鋳型に注入されると、鋳型内にて湯面
が上昇してくる。そして、この湯面の上昇速度が
所定速度に一致するように注入速度が制御され
る。この場合に、湯面が上昇する過程で、少なく
とも２位置で湯面の到達を検出し、この検出結果
に基づいて、そのときの湯面上昇速度を求め、こ
の湯面上昇速度を基に、〓後の湯面上昇速度が前
記所定速度に一致するように注入速度を修正して
予測制御することにより、湯面上昇速度を所定速
度に一致させることができる。

次いで、湯面レベルが定常レベルよりも所定距
離、例えば、20mmだけ低いレベルまで上昇した時
点で所定の引抜き速度で鋳片の引抜きを開始す
る。そうすると、湯面は約20mmオーバーシユート
して引抜き開始時のレベルよりも上昇するが、溶
湯注入速度が引抜き速度とほぼ一致しているの
で、引抜き速度が定常状態に落着くと、湯面は所
定の定常レベルの近傍でほぼ一定のレベルにな
る。このように、湯面レベルの過渡状態が過ぎ、
定常レベルに近くなつたときに、つまり、引抜き
開始後所定時間（例えば、１秒）経過した後、湯
面を定常レベルに制御する湯面制御を開始する。
このようにして、湯面上昇と、定常レベルでの湯
面制御とを連結し、湯面上昇速度が速い小断面連
続鋳造においても円滑にオートスタートすること
ができる。

［実施例］以下、添付の図面を参照して、この発明の実施
例について説明する。第１図は、この発明の実施
状態を示す模式図である。取鍋１１内の溶鋼は、
取鍋底部に設置されたエアーシールノズル１２を
介してタンデイツシユ１３内に注入され、タンデ
イツシユ１３に取付けられたスライデイングノズ
ル１４及び浸漬ノズル１６を介して鋳型１７内に
注入される。スライデイングノズル１４はシリン
ダ１５により開閉駆動され、その開度を調節する
ことによりタンデイツシユ１３から鋳型１７への
溶鋼注入速度を調節するようになつている。溶鋼
は鋳型１７に注入されて鋳型により冷却され、凝
固殻が形成される。そして、内部に未凝固溶鋼が
残存する状態で、鋳片２０はピンチロール２１に
より鋳型１７から引抜かれる。

鋳型１７内の鋳型上端から20mm下方の位置に
は、例えば、渦流レベル計１８が設置されてお
り、湯面が所定の定常レベルにて測定される場合
に湯面レベルを検出してその検出結果を制御系に
送出するようになつている。また、鋳型１７内に
は、３本の電極を有する電極式レベルセンサ１９
が設置されている。渦流レベル計１８及び電極式
レベルセンサ１９の検出信号はレベル制御装置２
２に入力される。レベル制御装置２２はこの検出
結果に基づいてスライデイングノズル１４の所要
開度を算出し、スライデイングノズル開度制御用
油圧装置２４に開度信号を出力する。この油圧装
置２４はシリンダ１５に送給する油圧を調節して
ノズル開度を所定の開度に制御する。一方、レベ
ル制御装置２２は所定の引抜き開始時点で引抜速
度制御装置２３に引抜開始信号を出力し、制御装
置２３はこの引抜き開始信号を入力すると、ピン
チロール２１を駆動して鋳片２０を引抜く。

次ぎに、この発明の実施例に係るオートスター
ト制御方法について説明する。

() 溶鋼注入量予測制御溶鋼注入開始時には、鋳型内において溶鋼の
湯面が所定の引抜速度と同一の速度で上昇する
ように、溶鋼注入量を制御する。この湯面上昇
速度V₀は、下記(1)式にて現される。

V₀＝μ₀（１／Ａ）ｆ(L)√2（） (1) 但し、μ₀；流出係数Ｌ；スライデイングノズル開度ｆ(L)；スライデイングノズル開口面積ｇ；重力定数Ｗ；タンデイツシユ重量Ｈ（Ｗ）；タンデイツシユ内溶鋼ヘツド高さＡ；鋳片断面積この(1)式において、ヘツド差Ｈ（Ｗ）と流出
係数μとが未知数である。本願発明者等の実験
結果によると、このヘツド差Ｈ（Ｗ）は、スラ
イデイングノズル１４が全開の場合と、絞られ
た状態とで異なることがわかつた。つまり、第
４図及び第５図に示すように、タンデイツシユ
１３の底壁３０にスライデイングノズル１４の
キヤツプ部分３２が嵌合されており、このキヤ
ツプ部分３２及びスライデイングノズル１４を
介してタンデイツシユ１３内の溶鋼が鋳型１７
に流出する。本願発明者等は、スライデイング
ノズル１４が全開の場合（第４図）には、ヘツ
ド差Ｈ（Ｗ）をタンデイツシユ１３内の溶鋼湯
面とキヤツプ部分３２の最小径部との先の距離
にし、スライデイングノズル１４が絞られた状
態（第５図）では、ヘツド差Ｈ（Ｗ）をタンデ
イツシユ１３内の溶鋼湯面とスライデイングノ
ズル１４との間の距離にすると、前記(1)式との
実際の流出速度とが良く一致することを見出し
た。従つて、レベル制御装置２２はスライデイ
ングノズル１４の開閉状態に応じて前記(1)式の
ヘツド差Ｈ（Ｗ）を適宜選択して溶鋼の流出速
度V₀を算出する。

また、流出係数μ₀はノズルの詰まり状況によ
つて変化する。従つて、この発明においては、
このようなμ₀の変動要因を注入当初に湯面の上
昇速度を実測することにより除去する。

次ぎに、この実測湯面上昇速度によりμ₀を補
正する方法について説明する。タンデイツシユ
から鋳型への溶鋼注入時に、鋳型１７内に、ダ
ミーバをその上端が鋳型上端から450mmの位置
になるように挿入し、タンデイツシユ１３のス
ライデイングノズル１４を全開にして、タンデ
イツシユ１３から溶鋼を鋳型１７に注入する。
第２図ａ，ｂ，ｃは、横軸に時間をとり、縦軸
に夫々湯面レベル、スライデイングノズル開
度、引抜き速度をとつて、それらの関係を示す
タイミングチヤート図である。このように、ス
ライデイングノズルが全開になると、鋳型内の
溶鋼湯面レベルが急速に上昇する。第３図は、
縦軸に鋳型上端からの距離をとつて、電極式セ
ンサ１９の湯面レベル検出位置を示す模式図で
ある。電極式センサ１９の３個の電極の下端は
夫々鋳型上端から300mm、150mm、90mmの位置に
設定されている。湯面が上昇して電極の下端に
接触すると、その導通により、湯面が電極下端
の位置に到達したことが検出される。そこで、
湯面レベル制御装置２２は、先ず、最下端の電
極（鋳型上端から300mm）からの導通信号を入
力して計時を開始し、鋳型上端から150mmの位
置の電極からの導通信号を入力してその計時を
停止し、その間の時間間隔を求める。そして、
制御装置２２はこの両電極の下端位置間の距離
をその時間間隔で除すことにより、湯面の上昇
速度Ｖを算出する。

このようにして実測された湯面上昇速度Ｖを
基に、ノズル詰まりが生じている場合の実際の
流出係数μは下記(2)式にて算出される。

μ＝μ₀（V/V₀） (2) 従つて、前述のヘツド差補正値をｈとする
と、実使用状態における湯面上昇速度Ｖは下記
数式(3)にて現される。

Ｖ＝μ（１／Ａ）ｆ(L) √｛2（）＋｝ (3) レベル制御装置２２はこの(3)式に基づき、こ
の湯面上昇速度Ｖが鋳片の所定の引抜速度に一
致する場合のスライデイングノズルの開度Ｌを
算出し、スライデイングノズル開度制御用油圧
装置２４にスライデイングノズル１４の所要開
度Ｌを出力する。油圧装置２４はスライデイン
グノズル１４の開度がＬになるように、シリン
ダ１５を作動させる。このようにして、湯面の
上昇速度がＶである場合の開度Ｌが求められ、
換言すれば、開度Ｌにおける湯面上昇速度が予
測演算される。第２ステツプにおいては、この
予測された湯面上昇速度（鋳片の引抜速度）に
て湯面が上昇する。なお、湯面上昇速度の制御
目標は、このように鋳片の所定引抜速度に限ら
ず、それに近いものであればよい。なお、この
湯面上昇速度を鋳片の引抜速度に対応させるの
は、湯面の上昇速度と引抜速度とが一致すれ
ば、原理的に、湯面が一定レベルに静止するか
らである。

() 引抜き開始制御鋳型内の湯面の定常レベルが鋳型上端から70
mmの位置にあるとすると、電極センサ１９の第
３の電極はその下端が鋳型上端から、例えば、
90mmの位置になるように設置される。そして、
この電極は湯面が鋳型上端から90mmの位置にま
で上昇してきたときに導通し、その検出信号を
レベル制御装置２２に出力する。制御装置２２
はこの検出信号を入力すると、引抜速度制御装
置２３に引抜き制御信号を出力し、制御装置２
３はピンチロール２１を動作させてダミーバ及
び鋳片２０の引抜駆動を開始する。この引抜き
速度は前述の制御（）にて湯面の予測制御の
基準にされたものである。

次ぎに、このように鋳片の引抜き開始を定常
湯面レベルよりも20mm下方の位置に湯面が上昇
したときにする理由について説明する。第６図
は横軸に引抜き開始後の時間をとり、縦軸に湯
面レベルを引抜き開始時点の湯面レベルを基準
にしてとつて、湯面レベルの変化を示すグラフ
図である。図中、一点鎖線は鋳型内に溶鋼を注
入せずに1.2ｍ／分で鋳片を引抜いた場合の湯
面の降下速度を示し、破線は鋳片を引抜かずに
溶鋼を鋳型内に注入した場合の各湯面上昇速度
を示す。実線は、破線と一点鎖線とを合成した
もので、鋳型内への溶鋼注入開始後、引抜き開
始時点からの湯面レベルの変化を示す。この第
６図から明らかなように、引抜きを開始しても
鋳片（又はダミーバ）が所定の引抜き速度にな
るまでにタイムラグが存在し、この引抜きの過
渡状態の存在のために、湯面レベルは引抜き開
始後約20mm上昇する。このように、湯面レベル
のオートシユートのために、鋳片の引抜き開始
は湯面が所定の定常湯面レベルに到達した時点
ではなく、この定常湯面レベルよりも20mm下方
の位置に湯面が到達した時点とする。

() 湯面レベル制御引抜き開始後、所定時間、例えば、１秒経過
した後、湯面レベルを所定の定常湯面レベルに
制御する湯面制御を開始する。

第６図から明らかなように、引抜きを開始し
ても溶鋼の湯面レベルは約20mmオーバシユート
し、この期間は湯面レベルが変動する。この場
合に、このような湯面レベルの変動は引抜き開
始後、約１秒間の期間において著しい。このた
め、この過渡期間である引抜き開始後の１秒間
を避けて湯面の定常レベル制御に入ることが好
ましい。このような理由で、この発明において
は、引抜き開始後、所定時間経過した後、湯面
制御に入る。

この湯面制御は、通常のPID制御によればよ
い。つまり、渦流レベル計１８を、例えば、鋳
型上端から20mmの位置に設置し、このレベル計
１８により湯面レベルを検出しつつ、その検出
結果をレベル制御装置２２に入力する。レベル
制御装置２２は、所定のサンプリング周期で、
湯面レベルの検出結果と所定の定常湯面レベル
（制御目標値）との間でPID演算をし、スライ
デイングノズル１４の開度の所要修正量を求め
てそれを油圧装置２４に出力する。油圧装置２
４はこの制御量に基づいてシリンダ１５を介し
てノズル開度を開閉操作する。

なお、スラブのような大断面鋳片の連続鋳造
においては、引抜き開始後の湯面上昇が緩かな
ので、引抜き開始とともに湯面制御を開始して
も不都合はない。

このように、この実施例においては、先ず、
鋳型内にダミーバが鋳型上端から450mmの位置
まで挿入され、スライデイングノズル１４が全
開にされて溶鋼の注入が開始される。電極セン
サ１９は鋳型上端から300mm及び150mmの位置に
溶鋼湯面が上昇したことを検知して溶鋼の上昇
速度を求める。これにより、レベル制御装置２
２はノズル詰まり等による注入速度の誤差を補
正し、スライデイングノズル開度制御用油圧装
置２４及びシリンダ１５を介してスライデイン
グノズルの開度を調整し、〓後、所定の湯面上
昇速度（例えば、鋳片の所定引抜速度）で湯面
が上昇するように注入速度を予測制御する。

湯面が鋳型上端から90mmの位置まで上昇した
ことを電極センサ１９が検知すると、レベル制
御装置２２は引抜速度制御装置２３に引抜き開
始信号を出力し、制御装置２３はピンチロール
２１を駆動して鋳片の引抜きを開始する。そし
て、この引抜き開始後、１秒経過した後、レベ
ル制御装置２２は渦流レベル計１８の出力を基
に湯面レベルを所定の定常レベルに制御する。

第７図及び第８図は断面直径が夫々210mm及
び170mmビレツト鋳片を連続鋳造するに際し、
この発明によりオートスタートした場合の制御
結果を示すグラフ図である。図中、スライデイ
ングノズルの開度変化及び引抜速度変化ととも
に、鋳型内の溶鋼湯面レベルの変化を示す。こ
の図から明らかなように、この発明により、安
定してかつ確実に鋳造のオートスタートを実施
することができる。

［発明の効果］この発明によれば、湯面の上昇速度が極めて早
い小断面鋳片用連続鋳造においても、確実にかつ
安定して、鋳造をオートスタートすることができ
る。従つて、このような小断面鋳片の連続鋳造
を、鋳造の開始時から終了まで自動化することが
できるので、この発明は極めて実用性が高い。ま
た、このような自動化のために、高価なセンサを
使用する必要がないので、低コストで自動連続鋳
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施状態を示す模式図、第
２図ａ，ｂ，ｃは湯面レベル、ノズル開度、引抜
速度の関係を示すグラフ図、第３図は電極センサ
の検出位置を示す模式図、第４図及び第５図はヘ
ツド差を示す図、第６図は湯面レベルの変動を示
すグラフ図、第７図及び第８図はこの発明の効果
を示すグラフ図、第９図及び第１０図は従来のオ
ートスタート方法を示す図である。１１；取鍋、１３；タンデイツシユ、１４；ス
ライデイングノズル、１５；シリンダ、１７；鋳
型、１８；渦流レベル計、１９；電極センサ、２
０；鋳片、２１；ピンチロール、２２；レベル制
御装置、２３；引抜速度制御装置、２４；スライ
デイングノズル開度制御用油圧装置。

Claims

【特許請求の範囲】１取鍋からタンデイツシユに注入された溶鋼
を、ダミーバーを挿入してある鋳型に鋳込み開始
し、定常引抜き速度の鋳込み状態の湯面レベルと
タンデイツシユスライデイングノズル開度とピン
チロール引抜き速度とに調整する連続鋳造機のオ
ートスタート制御方法において、湯面が鋳型上端から150mm以上の二つの定位置
を通過することを検出する複数の第１のレベル計
と、実測湯面が定常レベル位置近傍に位置すると
きにこの位置を追跡検出する第２のレベル計と、
タンデイツシユスライデイングノズル開度を湯面
上昇速度の制御目標に一致させるように予測制御
する手段と、前記複数の第１のレベル計の相互間
における実測湯面上昇速度の算出手段と、を準備
する工程と、鋳型内に溶鋼を注入開始する時点のタンデイツ
シユスライデイングノズル開度をほぼ全開の開度
として鋳込み開始する工程と、前記複数の第１のレベル計の相互間における実
測湯面上昇速度を算出し、この結果に基づきタン
デイツシユスライデイングノズル開度を調節する
工程と、前記定常レベル位置より所定距離低いレベルを
湯面が通過した信号に基づきピンチロールによる
鋳片引抜きを開始する工程と、ピンチロール引抜き開始後、所定時間経過した
時点で、前記第２のレベル計により検出される実
測湯面位置と、前記定常レベル位置との偏差によ
りタンデイツシユスライデイングノズル開度を修
正する工程と、を有することを特徴とする連続鋳
造機のオートスタート制御方法。２第１のレベル計が、電極式のレベル計である
ことを特徴とする請求項１記載の連続鋳造機のオ
ートスタート制御方法。３定常レベル位置より低いレベルまでの前記所
定距離は、20mmであることを特徴とする請求項１
記載の連続鋳造機のオートスタート制御方法。４引抜き開始後の前記所定時間は、１秒間であ
ることを特徴とする請求項１記載の連続鋳造機の
オートスタート制御方法。