JPH04270049A - 連続鋳造機のストッパ装置及び湯面レべル制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造用の鋳型への
注湯量を調節すべく用いるストッパ装置、及びこのスト
ッパ装置を用いた湯面レベル制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造機の操業に際しては、鋳型から
の溶鋼の溢出、ブレークアウト等、操業の休止を強いる
各種の不都合の発生を未然に防止すると共に、鋳型内で
の溶鋼の冷却，凝固状態を安定化させて、製品鋳片の品
質向上を図るべく、鋳型内部の湯面レベルを適正なレベ
ルに維持する湯面レベル制御が行われている。

【０００３】この湯面レベル制御は、鋳型内部の溶鋼表
面に臨ませてレベル計を配すると共に、該鋳型への注湯
ノズルにこれの開閉手段を付設して、前記レベル計にて
検出された現状の湯面レベルを所定の目標レベルと比較
し、両者間の偏差を解消すべく前記開閉手段の開度調節
を行い、鋳型への注湯量を加減する手順にて行われてい
る。

【０００４】前記開閉手段としては、タンディッシュか
ら鋳型に向けて延設された注湯ノズルの中途にこれの軸
心に直交させてゲート板を配し、該ゲート板の配設面内
での摺動により注湯ノズルを開閉するスライディングノ
ズルが一般的に用いられているが、このスライディング
ノズルを鋳型への注湯量が定常的に少ない小断面の連続
鋳造機に採用した場合、ゲート板の摺動部位に溶鋼が凝
固して付着し、詰まりを生じ易い難点があり、小断面の
連続鋳造機においては、スライディングノズルに代わる
開閉手段として、図３に示す如きストッパ装置が用いら
れている。

【０００５】本図に示す如く従来のストッパ装置２は、
溶鋼３を貯留するタンディッシュＴの内部に、該タンデ
ィッシュＴの底面に開口する注湯ノズル４の開口部にそ
の下端を臨ませてストッパ棒２０を配し、溶鋼３の表面
上に突出せしめたこのストッパ棒２０の上端と、タンデ
ィッシュＴの外部に固設されたワークシリンダ２１の出
力ロッドとを連結杆２２を介して連結してなり、ワーク
シリンダ２１の進退動作により注湯ノズル４の軸心線に
沿ってストッパ棒２０を昇降させ、該ストッパ棒２０の
先端により注湯ノズル４の開口部を開閉する構成となっ
ている。

【０００６】即ちこのストッパ装置２においては、スト
ッパ棒２０の昇降位置に応じて定まるノズル開度の如何
に拘わらず、常にストッパ棒２０の全周に溶鋼３の流れ
が存在するため、詰まりを生じ難く、少流量域における
注湯量の調節を安定して行うことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが一方、前述の
如くストッパ棒２０の全周において溶鋼３の流れが生じ
るストッパ装置２においては、スライディングノズルと
比較した場合、単位動作量に対する注湯量変化の割合（
流量ゲイン）が大きく、図中にＬとして示す限られた昇
降ストローク内での微細な位置調整が必要となり、スト
ッパ棒２０の昇降に際し、極めて高い位置決め精度の実
現が要求される難点がある。

【０００８】そこで近年においては、ステッピングシリ
ンダ等の分解能に優れた直動型シリンダをワークシリン
ダ２１として用い、前述した要求に対応しようとしてい
るが、ステッピングシリンダによる分解能の向上には限
界がある上、ストッパ棒２０の位置決めに際しては、こ
れとワークシリンダ２１とを連結する連結杆２２の撓み
が外乱として作用するため、ステッピングシリンダを用
いた場合においても満足すべき位置決め精度が得られて
ないのが実状であり、このストッパ装置２にて注湯量の
調節を行う湯面レベル制御においては、湯面レベルを高
精度にて安定化することが難しく、鋳込速度の高速化に
対応し得ないという難点があった。

【０００９】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、注湯ノズルの開閉手段として機能するストッパ
棒を高精度にて位置決めし得るストッパ装置を提供し、
またこのストッパ装置を用いることにより、湯面レベル
を高精度にて安定化し得る湯面レベル制御装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造機
のストッパ装置は、鋳型への注湯ノズルのタンディッシ
ュ内への開口端にその先端を臨ませたストッパ棒とこれ
の昇降機構とを備え、該昇降機構の動作に応じたストッ
パ棒の昇降により前記開口部を開閉して、前記鋳型への
注湯量を調節する連続鋳造機のストッパ装置において、
前記昇降機構は、前記ストッパ棒の基端に同軸的に連設
されたねじ軸と、該ねじ軸に螺合するナット部材と、該
ナット部材に軸心回りの回転力を付与する油圧モータと
を具備することを特徴とし、また本発明に係る湯面レベ
ル制御装置は、前記ストッパ装置を備えた連続鋳造機の
操業に際し、鋳型内部の湯面レベルを検出し、これと所
定の目標レベルとの偏差を解消すべく前記昇降機構を動
作させて、前記鋳型への注湯量を調節する連続鋳造機の
湯面レベル制御装置において、前記油圧モータへの送給
油圧をそのスプールの移動により制御する４方向スプー
ル弁と、前記スプールに移動力を付与するパルスモータ
と、該パルスモータの回転方向及び回転量を前記偏差に
基づいて演算する演算制御部とを具備することを特徴と
する。

【００１１】

【作用】本発明においては、ストッパ棒の基端に同軸的
に連設したねじ軸に螺合するナット部材を油圧モータに
より回転駆動し、該ナット部材に対して生じる前記ねじ
軸の螺進によりストッパ棒を昇降せしめて、該スプール
棒の先端にて注湯ノズルを開閉する。また、鋳型内部の
湯面レベルの検出結果と目標レベルとの偏差に基づいて
駆動されるパルスモータと、これの回転に応じて動作す
るスプールを備えた４方向スプール弁とを設け、この４
方向スプール弁からの送給油圧にて油圧モータを回転さ
せてストッパ棒を昇降せしめ、鋳型内部の湯面レベルを
高精度及び高応答にて調節する。

【００１２】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係るストッパ装置を備えた
連続鋳造機における湯面レベル制御の実施状態を示す模
式図である。

【００１３】図中Ｔは、図示しない取鍋から供給される
溶鋼３を一旦貯留し、流量を調節して送り出すタンディ
ッシュである。該タンディッシュＴの下方に適長離隔し
た位置には、筒型をなす鋳型Ｍが上下に開口を有して配
設されており、鋳型Ｍの内部には、タンディッシュＴの
底面にその基端を開口させた注湯ノズル４が延設されて
いる。而して、タンディッシュＴ内の溶鋼３は、注湯ノ
ズル４を経て鋳型Ｍ内に注入され、該鋳型Ｍの水冷内壁
と接触して冷却されて外側を凝固シェル５０にて被覆さ
れた鋳片５となり、鋳型Ｍの下側開口部から連続的に引
抜かれる。

【００１４】鋳型Ｍの上部には、該鋳型Ｍ内に滞留する
溶鋼３の表面に臨ませてレベル検出器３０が配設してあ
り、以上の如く行われる連続鋳造機の操業の間、鋳型Ｍ
内の湯面レベルは、このレベル検出器３０にて検出され
ており、この検出レベルと予め設定された所定の目標レ
ベルとの偏差がレベル制御部６に与えられている。レベ
ル制御部６は、前記偏差を解消すべく後述する如き演算
を行い、鋳型Ｍへの注湯量を加減する動作をなす。

【００１５】タンディッシュＴから鋳型Ｍへの溶鋼３の
注入量は、本発明に係るストッパ装置１の動作により調
整される。このストッパ装置１は、タンディッシュＴの
上部に固設されたギアボックス１１から垂下され、タン
ディッシュＴ内における注湯ノズル４の開口部にその下
端を臨ませたストッパ棒１０を、前記ギヤボックス１１
に取付けた油圧モータ１２の回転により昇降させて、前
記開口部を開閉する構成となっている。

【００１６】ストッパ棒１０の上端は、ギアボックス１
１内に上下方向への摺動自在に支承されたねじ軸１３に
ジョイント１４を介して同軸的に連結してあり、このね
じ軸１３には、ギアボックス１１の内部においてナット
部材１５が螺合せしめてある。ナット部材１５の外周は
平歯車となっており、前記油圧モータ１２の回転軸に嵌
着された平歯車１６に噛合させてある。而して油圧モー
タ１２の回転は平歯車１６を介してナット部材１５に伝
達され、これに伴うナット部材１５の回転がねじ軸１３
の摺動に変換されて、該ねじ軸１３に連設されたストッ
パ棒１０が昇降する。なお、この昇降を滑らかに行わせ
油圧モータ１２の発生トルクを軽減するため、ねじ軸１
３及びナット部材１５はボールねじとするのが望ましい
。

【００１７】油圧モータ１２は、パルスモータ７の回転
に応じて動作するスプールを備えた４方向スプール弁８
からの送給油圧により正，逆両方向に回転駆動され、ス
トッパ棒１０は、油圧モータ１２の正転に応じて上動し
、逆転に応じて下動するようになしてあり、この上下動
に応じて注湯ノズル４の開口部が開閉されるから、油圧
モータ１２の回転制御により鋳型Ｍへの注湯量を変更し
得ることになる。そしてこのとき、油圧モータ１２の回
転は、ねじ軸１３とナット部材１５とからなるねじ機構
を介してストッパ棒１０の昇降動作に変換されるから、
油圧モータ１２の単位回転量に対するストッパ棒１０の
昇降量はわずかであり、ストッパ棒１０の昇降位置を微
細に調節できる上、油圧モータ１２とストッパ棒１０と
の間の前述した伝動系に、位置決めに際しての外乱とな
る撓みが生じる虞が少なく、ストッパ棒１０の昇降位置
及びこれに応じて定まる鋳型Ｍへの注湯量を高精度にて
調節し得る。

【００１８】油圧モータ１２への送給油圧を制御する前
記４方向スプール弁８は、図２に示す如く、ハウジング
８０の軸心位置に形成された円形断面を有する弁室８１
内にスプール８２を内嵌してなる。スプール８２は、弁
室８１の一側に連設された案内室８３内にてその回転を
拘束され、軸長方向への摺動のみが可能となっている。 またスプール８２の他側には、これと同軸的にねじ軸８
４が連設されており、このねじ軸８４に螺合するナット
部材８５が、ハウジング８０の同側端部に固設された前
記パルスモータ７の回転軸に嵌着されている。而してパ
ルスモータ７が回転した場合、これに伴うナット部材８
５の回転によりねじ軸８４が螺進し、該ねじ軸８４に連
設されたスプール８２が摺動する。

【００１９】弁室８１の内周には、軸長方向に相等しい
間隔を隔てて５本の環状溝　８１ａ〜　８１ｅが形成し
てあり、中央に位置する環状溝　８１ｃは前記油圧モー
タ１２への送給油圧を発生する油圧源Ｐ（図１参照）に
、相互に連通された両側の環状溝　８１ａ，８１ｅは低
圧状態に維持された油タンクに、残りの２本の環状溝　
８１ｂ，８１ｄは前記油圧モータ１２の２つの導圧ポー
ト（正転ポート及び逆転ポート）に夫々連通させてある
。またこの弁室８１内にて摺動する前記スプール８２の
外周には、軸長方向に所定長離隔して２本の環状溝　８
２ａ，８２ｂが図示の如く形成してある。

【００２０】図２は、スプール８２が摺動範囲の中央（
中立位置）にある場合を示しており、スプール８２外周
の環状溝　８２ａ，８２ｂはこのとき、弁室８１内周の
環状溝　８１ｂ，８１ｄに夫々連通し、油圧源Ｐに連な
る環状溝　８１ｃ及び油タンクに連なる環状溝　８１ａ
，８１ｅはいずれもスプール８２の外周にて閉止される
ため、油圧モータ１２への油圧の送給はなされず、該油
圧モータ１２は動作せず、ストッパ装置１のストッパ棒
１０は現状の昇降位置に保たれる。

【００２１】一方、スプール８２が前記中立位置から、
図における上向きに摺動した場合、該スプール８２外周
の一方の環状溝　８２ａが、弁室８１内周の環状溝　８
１ｂと環状溝　８１ｃとに連通し、油圧源Ｐから環状溝
　８１ｃに導入される油圧は、環状溝　８２ａ及び　８
１ｂを経て前記正転ポートに送給され、この送給油圧に
より生じる油圧モータ１２の正転に応じてストッパ棒１
０が上動し、鋳型Ｍへの注湯量が増すことになる。逆に
、ストッパ８２の摺動が下向きに生じた場合、油圧モー
タ１２の逆転に応じてストッパ棒１０が下動し、鋳型Ｍ
への注湯量が減じられる。

【００２２】レベル検出器３０による検出レベルと目標
レベルとの偏差が与えられる前記レベル制御部６は、４
方向スプール弁８の駆動源たる前記パルスモータ７の単
位回転によりストッパ装置１の駆動源となる油圧モータ
１２に生じる回転量、及びこれにより生じるストッパ棒
１０の単位昇降量を記憶しており、まず、前記偏差を用
いた速度型のＰＩＤ演算によりストッパ装置１に必要な
開度変更量、即ちストッパ棒１０の昇降量を求め、次い
で、これを前記単位昇降量にて除してパルスモータ７に
必要な回転方向と回転量とを演算し、この演算結果に対
応する正転パルス又は逆転パルスを前記パルスモータ７
の駆動回路７０に与えて該パルスモータ７を駆動せしめ
る動作をなす。

【００２３】またレベル制御部６には、前記油圧モータ
１２の回転軸に取付けた回転量検出器１７から、該油圧
モータ１２の回転位置、即ち、ストッパ装置１における
現状の開度が、また鋳片５の引抜き速度が夫々与えられ
ており、レベル制御部６は、これらのフィードバック信
号、並びに、各制御時点における開度変更量及びレベル
検出器３０による検出レベルとを用い、ストッパ装置１
におけるパラメータを同定し、前述の演算における各種
のゲインを修正するモデル規範型の適応制御を行うよう
になしてある。ストッパ装置１におけるストッパ棒１０
は、タンディッシュＴ内の溶鋼３中に常時曝されており
、比較的短期間にて溶損するが、この溶損に伴う流量特
性の変化は前述した適応制御により補償されるから、長
期間に亘っての高精度での湯面レベル制御が可能となる
。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係るストッパ
装置は、ストッパ棒に同軸的に連設したねじ軸をナット
部材に螺合させ、このナット部材を油圧モータにて回転
駆動して、該ナット部材に対する前記ねじ軸の螺進によ
りストッパ棒を昇降させるから、従来に比較して大幅に
高い分解能を得ることができ、限定された昇降ストロー
ク内での微細な位置調節が可能となる。またこのストッ
パ装置を用いた本発明に係る湯面レベル制御装置におい
ては、パルスモータにて駆動されるスプールを備えた４
方向スプール弁により前記油圧モータへの送給油圧を制
御するから、該油圧モータを高応答性にて回転駆動する
ことができ、これに伴って生じるスプール棒の昇降によ
り鋳型への注湯量を精度良く調節でき、鋳型内部の湯面
レベルを高精度にて安定化することが可能となり、鋳込
速度の高速化に余裕をもって対応でき、生産性の向上に
寄与できる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るストッパ装置を備えた連鋳機にお
ける湯面レベル制御の実施状態を示す模式図である。

【図２】本発明に係るストッパ装置への送給油圧を制御
する４方向スプール弁の縦断面図である。

【図３】従来のストッパ装置の模式図である。

【符号の説明】

１　　ストッパ装置 ３　　溶鋼 ４　　注湯ノズル ６　　レベル制御部 ７　　パルスモータ ８　　４方向スプール弁 １０　　ストッパ棒 １１　　ギアボックス １２　　油圧モータ １３　　ねじ軸 １５　　ナット部材 ８１　　弁室 ８２　　スプール Ｍ　　鋳型 Ｔ　　タンディッシュ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋳型への注湯ノズルのタンディッシュ
   内への開口端にその先端を臨ませたストッパ棒とこれの
   昇降機構とを備え、該昇降機構の動作に応じたストッパ
   棒の昇降により前記開口部を開閉して、前記鋳型への注
   湯量を調節する連続鋳造機のストッパ装置において、前
   記昇降機構は、前記ストッパ棒の基端に同軸的に連設さ
   れたねじ軸と、該ねじ軸に螺合するナット部材と、該ナ
   ット部材に軸心回りの回転力を付与する油圧モータとを
   具備することを特徴とする連続鋳造機のストッパ装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載のストッパ装置を備えた
   連続鋳造機の操業に際し、鋳型内部の湯面レベルを検出
   し、これと所定の目標レベルとの偏差を解消すべく前記
   昇降機構を動作させて、前記鋳型への注湯量を調節する
   連続鋳造機の湯面レベル制御装置において、前記油圧モ
   ータへの送給油圧をそのスプールの移動により制御する
   ４方向スプール弁と、前記スプールに移動力を付与する
   パルスモータと、該パルスモータの回転方向及び回転量
   を前記偏差に基づいて演算する演算制御部とを具備する
   ことを特徴とする連続鋳造機の湯面レベル制御装置。