JPH0368775B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は、薄鋳片連続鋳造における湯面レベル
の制御法、特に湯面レベルの変動に応じて鋳込量
を調節する、薄鋳片連続鋳造における湯面レベル
の制御法に関する。

（従来技術） 従来より連続鋳造は製鋼技術上重要な地歩を有
しており、その一般的傾向として大型鋳片から小
型の薄鋳片の連続鋳造へと変わつてきているのが
現状である。しかしながら、そのように薄鋳片の
鋳込みとなると、断面が小さくなるかばりでなく
巾に比べて厚さが薄くなるためわずかな鋳込み条
件の変動によつても鋳込み時の湯面レベルの変動
は大きくなり、また生産性を高めるには高速での
鋳込みが要請されることから上述のような大きな
湯面レベルの変動に対しても応答性のよい湯面レ
ベル制御が要求される。

従来にあつても大型鋳片の場合に例えば第１図
に示すように溶鋼流１を取鍋２からタンデイツシ
ユ３に供給し、次いでこのタンデイツシユ３から
モールド４に鋳込む連続鋳造法にあつては、湯面
レベル５を適宜検知手段６で検出し、鋳込む条件
の変動によつて目標値からの偏位、つまり乱れが
生じたときにはその信号を調節計７に送つて、そ
の量に応じて油圧サーボバルブ機構８を駆動して
タンデイツシユ３のスライデイングノズル９の弁
開度を調節する。これによりタンデイツシユ３か
らの溶鋼流１の鋳込流量が調節され湯面レベルの
制御が行われるのである。

（先行特許出願） 本発明者らは先に薄鋳片連続鋳造法として、大
タンデイツシユから、スライデイングノズルを介
して、小タンデイツシユへ注入された溶湯を、さ
らにこの小タンデイツシユから溢流させて、鋳込
樋を通じてベルト式連続鋳造機へ鋳込み、ベルト
移動により凝固した鋳片を引抜く、いわば三段給
湯法とも云うべき薄鋳片連続鋳造法を提案した。

かかる薄鋳片の連続鋳造方法に、前記の従来の
湯面レベル制御技術を応用した場合、先ず鋳造機
湯面レベルを測定し、目標設定値からのその偏位
量に応じて大タンデイツシユ出側ノズル弁の開度
を調節してその流量を制御することが考えられる
が、本発明者らの実験によると大タンデイツシユ
でのスライデイングノズルの弁開度操作に対する
湯面レベルの応答時間の遅れが大きいため、第１
図に示す従来の方法では0.1〜0.3秒程度の遅れで
済むのに対し、上述のような三段給湯方式による
場合にはその10倍以上の応答時間の遅れがある。
このように従来の単純な制御方式を利用する限
り、調節計の制御ゲインを如何に調整しても、制
御精度が悪く、実用上安定な操業が不可能に近い
ことが判明した。さらに同じく本発明者らの実験
結果によれば例えば、ノズル断面積が15％急に拡
大あるいは縮少する外乱があつた場合、単純なス
ライデイングノズル弁開度のみによる制御方式で
は、必要精度±３mmに対し最少17mmの湯面レベル
変動が生じた。ベルト式連続鋳造機の如く巾に比
べて厚さが薄い鋳片を高速で鋳込むような場合、
そのようにモールド内の湯面レベルが急速に低下
すると、上述のように応答の遅れが大きなときに
は制御しきれなくなり、極端な場合モールド内が
空になり連続鋳造が不能となつたり、モールドか
ら溶融金属がオーバーフローして非常に危険な状
態になつたりすることが分かつた。

（発明の目的） 本発明の一つの目的は、薄鋳片連続鋳造法にお
けるベルト式連続鋳造機の湯面レベルの応答性の
よい制御法を提供することである。

本発明の別の目的は、薄鋳片連続鋳造法におけ
るベルト式連続鋳造機への鋳込むに際して鋳込み
条件の変動による種々の外乱に応じて変動する鋳
造機の湯面レベルを目標設定値に応答性よく制御
する方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、三段給湯方式によ
る薄鋳片連続鋳造法におけるベルト式連続鋳造機
への鋳込みに際して給湯系、引抜き系でそれぞれ
発生する鋳込み条件の変動による種々の外乱に応
じて鋳込量を調節することにより、鋳造機の湯面
レベルを目標制定値に高精度でかつ応答性よく制
御する方法を提供することである。

（発明の要約） ここに、本発明は、大タンデイツシユからスラ
イデイングノズルを介して小タンデイツシユへ注
入された溶湯を、次いで該小タンデイツシユから
溢流させて、傾動可能な鋳込樋を通じてベルト式
連続鋳造機へ鋳込み、ベルト移動により溶湯の凝
固および得られる鋳片の引抜きを行う薄鋳片連続
鋳造において、前記ベルト式連続鋳造機の湯面レ
ベルを測定し、予め設定された目標値との偏差を
検出し、この偏差信号にもとづいて、傾動可能な
前記鋳込樋の樋傾動角を調節し、これにより前記
小タンデイツシユからの前記ベルト式連続鋳造機
への鋳込み量を制御すると同時に、樋傾動角を測
定し、水平角との偏差を検出し、この偏差信号に
もとづいて、前記大タンデイツシユの前記スライ
デイングノズルの弁の開度を調節し、前記小タン
デイツシユへの給湯量を制御し、前記の湯面レベ
ルの制御で変位した樋傾動角を常に水平レベルに
制御することにより該湯面レベルを設定目標値に
安定かつ精度よく制御することを特徴とする、薄
鋳片連続鋳造における湯面レベル制御法である。

ここに、上記レベル式連続鋳造機とは水平より
下向きに傾斜し、対向するツインベルトで区画さ
れた広巾モールドを有する、特に巾に比べて厚さ
の薄い薄鋳片の連続鋳込みに適する鋳造装置にい
う。また、薄鋳片とは一般的には巾に比べて厚さ
の薄い鋳片をいうが、狭義には厚さ５〜100mm程
度の鋳片を包含するものである。

（発明の態様） 以下、添付図面によつて本発明をさらに具体的
に詳述する。

第２図は、本発明に係る湯面制御法を適用する
薄鋳片連続設備の構成を示す模式図である。

すなわち、取鍋２１内の溶湯（溶鋼）２２はス
ライデイングノズルまたはストツパノズル２３を
介して、大タンデイツシユ２４内に注入され、さ
らに大タンデイツシユ２４の底部に取りつけたス
ライデイングノズル２５を介して、小タンデイツ
シユ２６に注入される。小タンデイツシユ２６の
上縁の出側には溢流口２７および鋳込樋２８が設
けられており、溶湯２２はこの鋳込樋２８を通じ
てベルト式連続鋳造機（以下、単にキヤスタある
いは鋳造機という）２９に注入される。鋳造機２
９では上下ベルトロール機構３０，３１の入側、
出側スプロケツト間には各々ベルト３２，３３が
張掛けられており、両ベルト間に小タンデイツシ
ユ２６からの溶湯２２が注入されるようになつて
おり、溶湯２２は注入後図示しない一次冷却スプ
レー帯により冷却され凝固する。上・下側ベルト
ロール機構３０，３１の入側スプロケツト３４に
は、駆動用モータ３５が連結されており、このモ
ーターの回転により、一次凝固した鋳片を鋳造機
２９の下流側に設置された複数ロールからなる二
次冷却帯３６へ送絡する。

鋳込み樋２８は、その傾動角の調節により小タ
ンデイツシユ２６からの鋳込量を制御しようとす
るものであることから、図示例のように小タンデ
イツシユ２６と一体に形成されるのが好ましく、
その場合、鋳込み樋２８の鋳込み先端を支点とし
て小タンデイツシユ２６全体を傾動させることに
よつて樋傾動角を調節する。このように、樋傾動
機構は鋳込先端を支点として小タンデイツシユ２
６全体を自在に傾動させ得れば特に制限されず、
モーターあるいは油圧等の駆動機構を設けて適宜
傾動できれば良く、またその場合例えば小タンデ
イツシユ２６全体を揺動自在に支持しておいても
よい。図示例にあつては小タンデイツシユ２６を
位置ＡおよびＢにおいて底部から支持し各位置
Ａ、Ｂにおけるタンデイツシユ底部の高さをモー
ター３７に回転力により駆動されるギヤー機構３
８，３９によつてそれぞれ調節する。両位置での
高さを一定比としながら小タンデイツシユ２６を
上下動させることによつて、全体を鋳込樋先端を
支点として傾動させることができる。したがつ
て、小タンデイツシユ２６の傾動角自体が樋傾動
角と同じになり、小タンデイツシユ２６の傾動角
であつて樋傾動角に代えることができる。なお、
図中、符号４０はスラグ切り板であり、小タンデ
イツシユ入側の湯面レベル変動を樋２８上に伝え
ない役目を果す。

第３図は上述の小タンデイツシユ２６の傾動角
の調整機構を拡大して示す略式説明図であつて、
同一符号は同一部材を表わす。地点４１，４２に
おいて可動支柱４３，４４によつて枢軸支持され
た小タンデイツシユ２６はモーター３７による駆
動されるギヤー３８，３９によつてウオーム機構
を経て一定比で上下動される。鋳込樋２８の樋傾
動角に相当する小タンデイツシユ２６の傾動角θ
は上述の機構を作用することにより湯面レベルの
変動に応じて速やかに調整することができる。

本発明は、上記の如き薄鋳片連続鋳造装置にお
ける鋳造機入側における湯面レベルの制御法に関
するものであるが、その具体的制御動作を説明す
ると以下の通りである。

なお、本発明におけるベルト式連続鋳造機の操
作開始に当つては、大タンデイツシユのスライデ
イングノズルを経て供給される溶湯注入量が当初
正確に計量できないため、定常運転に至るまで時
間を要するばかりでなく、その間も引抜き速度の
変動さらには湯面レベルの大巾な変動が経験され
ることがある。したがつて、本発明にあつても、
操作開始に当つては、大タンデイツシユから小タ
ンデイツシユに注入される溶湯流量を実測し、こ
の実測計画に基づき計算されたキヤスタへの鋳込
量を目標鋳込量に一致せしめるべくスライデイン
グノズルの開度を制御し、また、制御後の大タン
デイツシユから小タンデイツシユへの溶湯流量を
実測し、それに基づき計算によりキヤスタの鋳込
時の引抜速度を設定するのであつて、これにより
キヤスタの引抜速度および溶湯レベルをそれぞれ
の目標値に自動的に迅速に一致せしめ、速やかに
定常運転に移行させるのである。

() 樋傾動による湯面レベル制御； まず鋳込み樋傾動操作による鋳造機湯面レベ
ル制御について説明する。第２図において鋳造
機入側のモールド内の湯面レベルＨの検出は、
例えば光フアイバー１００、カメラ１０１およ
び位置演算回路１０２から構成される光学式測
定装置１０３を通じて行う。すなわち、図示例
の場合、ベルトダムブロツク側つまりモールド
内における湯面近傍の輝度の変化を光フアイバ
ー１００を通じて、カメラ１０１でとらえ、電
流に変換して、位置演算回路１０２に入力し、
位置信号を出力し、その信号を制御演算装置１
０４へ入力する。制御演算装置１０４では、予
め設定された目標湯面レベルＨ＊との比較を行
い、目標値との偏差にもとづいて、次式により
鋳込み樋傾動のためのモーター駆動装置１０５
に入力される制御信号U₁（ｔ）を計算する。

U₁（ｔ）＝Kp₁〔e₁（ｔ）＋ １／T_I1∫^t _pe₁（ｔ）dt＋T_D1de₁（ｔ）／dt〕……(
1) ｔ：時刻 e₁（ｔ）＝Ｈ＊−Ｈ（ｔ） Ｈ（ｔ）：鋳造機入側湯面レベル Ｈ＊ ： 〃 目標湯面レベル Kp₁、T_I1、T_D1：比例、積分、微分制御ゲイン U₁（ｔ）：樋傾動制御信号 上記(1)式により計算された信号U₁（ｔ）が、
上記樋傾動用モーター駆動装置１０５に入力さ
れ、モーター３７の回転を通じて、鋳込み樋、
つまり小タンデイツシユ２６が傾動され、小タ
ンデイツシユからの鋳込み量が調整され、湯面
レベルＨが、目標レベルＨ＊に制御される。す
なわち、湯面レベルＨが外乱により上昇する場
合は、その偏差の比例、積分、微分に応じた信
号U₁（ｔ）により規定される量だけ樋傾動角を
小さくし、これにより鋳込み量を減少させて湯
面レベルＨを目標レベルまで制御する。逆の場
合も樋傾動角を今度は大きくする点を除いて同
様である。樋傾動に対する鋳込み量の変化は非
常に速いので、迅速な湯面レベル制御が実現さ
れる。

() 樋傾動角θの制御： 次に、大タンデイツシユ２４の出側のスライ
デイングノズル２５の弁開度操作による樋傾動
角θ制御について説明する。

まず樋傾動角θ、つまり、小タンデイツシユ
２６の底部位置変化を検出装置１０６により検
出し、この検出された位置を電流信号に変え
る。電流信号を制御演算装置１０４に入力す
る。この検出装置１０６の機構は例えば光学的
に位置つまり角度を検出するものであつてもあ
るいは前述のモーター３７への制御信号U₁
（ｔ）から計算により求められるものであつて
もよい。制御演算装置１０４では、予め設定さ
れた目標角θ＊との比較を行い、目標値との偏
差e₂′（ｔ）を算出し、下記(2)式にもとづいて、
油圧制御装置１０７に入力される弁開閉のため
の制御信号U₂（ｔ）を計算する。

U₂（ｔ）＝Kp₂〔e₂（ｔ）＋ １／T_I2∫^t _pe₂（ｔ）dt＋T_D2de₂（ｔ）／dt〕……(
2) ｔ：時刻 e₂（ｔ）＝θ＊−θ（ｔ） θ＊ ：目標樋傾動角 θ（ｔ） ：樋傾動角 Kp₂、T_I2、T_D2：比例、積分、微分制御ゲイン U₂（ｔ）：弁開閉制御信号 上記(2)式で計算された弁開閉制御信号U₂
（ｔ）が油圧制御装置１０７に入力される。こ
の油圧制御装置では図示しない電磁弁、圧力制
御回路からなり、前記の制御信号にもとづいて
油圧シリンダー１０８へのロツド１０９の進
出、退入および各油室への送油量が制御され、
ロツド１０９が進退し、これに連結された弁ス
ライド部が進退し、スライデイングノズル２５
の弁が開閉する仕組みになつている。

弁開度はスライド部の位置検出器１１０によ
り、検出され、フイードバツク信号として、制
御演算装置１０４に入力される。上記のように
して弁開度が制御され、大タンデイツシユ２４
からの溶油供給量が調整され、樋傾動角θが所
定の目標値θ＊に制御される。通常、鋳込比は
水平（θ＊＝０）に戻るように制御される。

例えば、樋傾き角θが正の値である場合は、
その偏差の比例、積分、微分に応じた信号U₂
（ｔ）により弁が開き、小タンデイツシユへの
供給量が増加し、油面レベルが上昇するのでこ
れに伴い樋傾き角θが減少し、水平に戻るよう
に制御される。逆の場合も同様である。

以上説明した第１および第２の２つの連結制御
により、すなわち、まず鋳造機２９の湯面レベル
を応答性の速い樋傾動操作により制御し、次にこ
の第１の制御により変位した樋傾き角を通常の水
平レベルに戻すことにより、油面レベルを精度よ
く制御し、樋傾動角を常に水平近辺に保つことが
可能となるのである。

次に実施例によつて本発明をさらに説明する。

実施例 第２図に示す連続鋳造装置により、600mm×40
mm断面の薄鋳片を６ｍ／minの鋳込み速度で連続
的に鋳造した。このとき、大タンデイツシユから
小タンデイツシユへ溶鋼を給湯するスライデイン
グノズル断面積を15％急に拡大する外乱を加えた
場合の湯面レベルの変動をみた。比較のため同じ
装置を使い従来法として単純な弁開度操作による
油面レベル制御も行つた。従来法による制御結果
を第４図にグラフで示し、一方、本発明方法によ
る制御結果を第５図に同じくグラフで示す。

図示の結果からも明らかなように上記外乱によ
りノズルからの給湯量は瞬間的に増加し、ある時
間遅れで湯面レベルの上昇が起こりそれに伴つて
その後、制御機構が作用するにつれて徐々に回復
する。

従来法では第４図に示すように制御ゲインを如
何に調整しても必要精度±３mmに対して、最少17
mmのレベル変動が生じた。しかもその回復に80秒
以上の時間を要する。これに対して、本発明に係
る制御法ではまず外乱による供給量増加に対し、
湯面レベルの上昇が検出されると直ちに樋傾動角
θを上昇させて、鋳込み量をおさえる方法の制御
を行うと同時に、一方、角度θの上昇をおさえる
べく大タンデイツシユのスライデイングノズルの
弁開度が閉の方向に制御され、上述のように外乱
にもかかわらず、必要精度±３mmを十分に満足し
た制御が常に可能であり、全体として安定で、迅
速かつ精度よい制御が実現された。

すでに以上説明したところから当業者には明ら
かなように、本発明によれば、モールド内の湯面
レベルの変動に即応して小タンデイツシユからモ
ールドへの注湯量を増減しその補償を行うことが
でき、一方、モールドへの鋳込量変動に対する大
タンデイツシユから小タンデイツシユへの受湯量
の変動も上記鋳込量の変動に対応して直ちに応答
させるため感度のよい応答性を得ることができ、
これによつてモールド内の湯面レベル制御精度を
さらに向上させることができ、薄鋳片品質の一層
の向上が図られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の制御系を示す略式説明図；第
２図は、本発明において利用する連続鋳造設備の
概略説明図；第３図は、第２図における樋傾動機
構の一部を拡大して示す説明図；第４図は、従来
の制御系による湯面レベル制御の結果を示すグラ
フ；および第５図は、同じく本発明による結果を
示すグラフである。 ２１：取鍋、２２：溶湯、２４：大タンデイツ
シユ、２６：小タンデイツシユ、２８：鋳込樋、
２９：鋳造機、１０２：位置演算回路、１０４：
制御演算装置、１０５：モーター駆動装置、１０
６：検出装置、１０７：油圧制御装置、１１０：
位置検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 大タンデイツシユからスライデイングノズル
   を介して小タンデイツシユへ注入された溶湯を、
   次いで該小タンデイツシユから溢流させて、傾動
   可能な鋳込樋を通じてベルト式連続鋳造機へ鋳込
   み、ベルト移動により溶湯の凝固および得られる
   鋳片の引抜きを行う薄鋳片連続鋳造において、前
   記ベルト式連続鋳造機の湯面レベルを測定し、予
   め設定された目標値との偏差を検出し、この偏差
   信号にもとづいて、傾動可能な前記鋳込樋の樋傾
   動角を調節し、これにより前記小タンデイツシユ
   からの前記ベルト式連続鋳造機への鋳込み量を制
   御すると同時に、樋傾動角を測定し、水平角との
   偏差を検出し、この偏差信号にもとづいて、前記
   大タンデイツシユの前記スライデイングノズルの
   弁の開度を調節し、前記小タンデイツシユへの給
   湯量を制御し、前記の湯面レベルの制御で変位し
   た樋傾動角を常に水平レベルに制御することによ
   り該湯面レベルを設定目標値に安定かつ精度よく
   制御することを特徴とする、薄鋳片連続鋳造にお
   ける湯面レベル制御法。