JPH04300056A - タンディッシュに設置したプラズマトーチの 昇降制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマア−ク長を精
度よく維持できるタンディッシュ内の溶鋼加熱用プラズ
マト−チに関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼の連続鋳造においては、溶鋼を加熱し
その温度を適正に維持する操作が行われている。溶鋼加
熱手段の一つとしてプラズマア−クによる加熱があり、
このプラズマ加熱技術としては、実開昭６１−５３０５
２号公報に示されたものがある。

【０００３】図９において、１はタンディッシュ、２は
取鍋に接続されるロングノズル、３は溶鋼をモ−ルドに
注入するための浸漬ノズルであり、４は溶鋼を示す。タ
ンディッシュ１はカバ−５で覆われており、その一部が
堰７で区画され、且つ加熱室カバ−８で覆われた加熱室
６になっている。又、加熱室６には、加熱室カバ−８を
貫通させて陰極であるプラズマト−チ９が挿入され、タ
ンディッシュ内の溶鋼４に接する位置に陽極１０が配置
されている。１２は電源である。そして、プラズマト−
チ９と陽極１０と接している溶鋼４との間にプラズマア
−ク１１を発生させ、溶鋼４を適度に加熱するようにな
っている。この溶鋼の加熱温度は投入電力によって決定
されるので、溶鋼４の加熱中には、投入電力を調節する
操作が行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した投入電力の調
節は、プラズマア−ク長（即ち、プラズマト−チ９と溶
鋼の湯面１３との間隔であり、以下、単にア−ク長と言
う）を適切な距離に保って、プラズマ状態をできるだけ
一定に維持した状態にし、電流値の変更操作を行うこと
によってなされる。この際、加熱室６は加熱室カバ−８
で覆われており、ア−ク長の観察はではないので、プラ
ズマア−ク電圧・電流の指示値等を目安にしてプラズマ
ト−チ９を昇降させている。このため、ア−ク長を所定
長さに維持することは困難である。

【０００５】本出願人は、このような問題に対処し、先
に、特願平２−８８６８４号（以下、先願と言う）とし
て、湯面１３の変動に追従してア−ク長を一定にするこ
とができるプラズマ加熱装置を提案している。

【０００６】図８は先願の一実施例を示す図である。図
８において、１はタンディッシュ、６は加熱室、８は加
熱室カバ−、９はプラズマト−チ、１４はト−チ昇降機
構であり、４は溶鋼を示す。この装置には、タンディッ
シュ１と受け入れた溶鋼４の全重量を測定する重量検出
器であるロ−ドセル１５と、プラズマト−チの挿入位置
検出器１６、及び制御機構１７が備えられている。なお
、この図においては、溶鋼の湯面４の高さをＨ、プラズ
マト−チ９の挿入長さをＹ、ア−ク長をＬとして表示し
ている。

【０００７】この装置においては、ロ−ドセル１５によ
ってタンディッシュ１内の溶鋼４の重量を求め（タンデ
ィッシュ１自体の重量は事前に測定しておき）これによ
って溶鋼４の湯面高さを求める。又、ト−チ挿入位置検
出器１６によって得たト−チ挿入長さを得る。そして、
上述の湯面高さとト−チ挿入長さとを制御機構１７に入
力し、演算によってア−ク長が連続的に求められる。次
いで、演算によって求めたア−ク長に基づいて、ア−ク
長が一定値になるように、制御機構１７がト−チ昇降機
構１４を作動させてプラズマト−チ９を昇降させる。

【０００８】上記のように、先願の装置は、タンディッ
シュ１内の溶鋼の湯面１３が変動しても、ア−ク長を一
定に制御する構成になっている。

【０００９】しかし、上記先願の装置においても、なお
改良すべき問題が残されている。即ち、制御精度に限界
があり、又、溶鋼の湯面１３が絶えず変動するタンディ
ッシュ内において、ア−ク長を一定に維持するためには
、ト−チ昇降機構１４の動作が非常に小刻みに繰り返さ
れることになり、機械的疲労を助長する。

【００１０】本発明は、従来技術の問題点を解決すると
共に、先願の装置をも改良し、ト−チ昇降機構の起動頻
度を少なくすることができるタンディッシュ内の溶鋼加
熱用プラズマト−チを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、第一の発明は、吊り下げ昇降式のプラズマト−チ
において、タンディッシュ内の溶鋼の湯面高さを検出す
る重量式湯面検出器と、タンディッシュ内へのプラズマ
ト−チの挿入長さを検出するト−チ位置検出器と、ア−
ク長制御を行うためにプラズマト−チを昇降させるト−
チ昇降指令器よりなる昇降機構を備え、ト−チ昇降指令
器は、ト−チ位置検出器によって得たト−チ挿入長さと
湯面検出器によって得た湯面高さとから求めたア−ク長
と設定ア−ク長との差を求める偏差算定器と、この偏差
算定器で求めたア−ク長の偏差値が予め設定されたア−
ク長の制御不感帯幅の上下限界値を逸脱した際にプラズ
マト−チを上昇又は下降させる偏差比較器よりなる。

【００１２】又、第二の発明は、上記第一の発明におけ
るト−チ昇降指令器に、プラズマト−チが昇降運動中の
場合と、昇降運動をしていない場合とによってア−ク長
の制御不感帯幅を変える制御不感帯幅切換器が接続され
ている。

【００１３】

【作用】タンディッシュ内溶鋼のプラズマア−ク加熱に
おいて、ア−ク長は必ずしも厳密に一定である必要はな
く、ある範囲内に収まっていればよい。従って、本発明
では、ア−ク長を許容される管理幅内に精度よく維持さ
せることを図っている。

【００１４】第一の発明においては、昇降機構にト−チ
昇降指令器を設け、このト−チ昇降指令器に制御不感帯
幅（ア−ク長が変化してもプラズマト−チの昇降動作を
行わない範囲）を設定し、設定ア−ク長と実際のア−ク
長との偏差が、上記制御不感帯幅の上限又は下限を逸脱
するまでの間はプラズマト−チの昇降動作は行わない。 このため、プラズマト−チを昇降させる起動頻度を減少
し、ア−ク長の精度を上記制御不感帯幅のレベルで維持
できる。

【００１５】第二の発明は、上記第一の発明を更に改良
したものである。第二の発明においては、ト−チ昇降指
令器に制御不感帯幅の切換器を接続している。この制御
不感帯幅の切換器とは、プラズマト−チが昇降運動中の
場合と、停止中の場合とによって制御不感帯幅を異なっ
た値に切り換える機器である。このため、プラズマト−
チは、昇降停止する時には狭い管理幅で制御され、停止
後に起動する時には広い管理幅で制御されて運転が始ま
る。従って、頻度は更に減少し、ア−ク長の精度も一層
向上する。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示す図であ
る。図１において、タンディッシュについては、その構
造が図９の場合と同様であるので、タンディッシュに関
する同一の構成部分については同じ符号を付し説明を省
略する。

【００１７】本実施例は吊り下げ式の昇降機構を備えた
プラズマト−チであって、ト−チ昇降機構１８は、ワイ
ヤによって吊り下げられたプラズマト−チ９を巻き上げ
たり、巻き戻したりする巻上機１９、巻上機１９を駆動
させるト−チ昇降駆動機２０、及びタンディッシュ１内
におけるプラズマト−チ９の挿入長さＬｎ　を検出する
ト−チ位置検出器２１よりなる。２２は支持フレ−ムで
ある。

【００１８】そして、ト−チ昇降機構１８は、湯面検出
器２３、演算器２６によって求めたア−ク長Ｌｇ　に基
づき、ト−チ昇降指令器２７によって制御される。

【００１９】タンディッシュ内の溶鋼の湯面高さＬｈ　
を検出する湯面検出器２３は重量式であり、タンディッ
シュ１と受け入れた溶鋼４の重量を計る重量検出器２４
と、この重量検出器２４の検出信号を受けて溶鋼４の湯
面高さＬｈ　に変換する湯面変換器２５よりなる。又、
２６は演算器であり、タンディッシュ１の底面と加熱室
カバ−８との間の距離Ｌ０　を基準として、湯面変換器
２５によって得た湯面高さＬｈ　の信号及びト−チ位置
検出器２１によって得たト−チ挿入長さＬｎ　の信号に
基づいて演算しア−ク長Ｌｇ　（実績値）を求める。そ
して、ト−チ昇降指令器２７は、演算器２６で求められ
たア−ク長Ｌｇ　とア−ク長設定器２８に設定された設
定ア−ク長Ｌｒ　との関係に基づいて、ト−チ昇降駆動
機２０を起動又は停止させる。

【００２０】図２は図１におけるト−チ昇降機構の制御
回路を示す図である。図２においては、ト−チ昇降指令
器２７の詳細について説明する。ト−チ昇降指令器２７
は、ア−ク長の偏差算定器２９、ア−ク長の偏差比較器
３０、及びア−ク長の偏差値に基づいてト−チ昇降駆動
機２０に送る指令の切替えスイッチ３１よりなる。

【００２１】ト−チ昇降機構の制御は、次のように行わ
れる。偏差算定器２９では、ア−ク長設定器（ディジタ
ルスイッチ）２８に設定された設定ア−ク長Ｌｒ　と演
算器２６で求められたア−ク長Ｌｇ　との偏差ΔＬを求
める。このア−ク長の偏差ΔＬは偏差比較器３０に送ら
れ、下記の基準によってト−チ昇降駆動機２０へ、プラ
ズマト−チ下降、停止、又は上昇の指令を送る。

【００２２】 　　　　−Ｄ　　≦　　ΔＬ　　≦　　＋Ｄ　　　　…
（１）式　　　　ト−チ停止　　　　　　　　　　　　
　　ΔＬ　　＜　　−Ｄ　　　　…（２）式　　　　ト
−チ下降　　　　　　　　　　　　　　ΔＬ　　＞　　
＋Ｄ　　　　…（３）式　　　　ト−チ上昇ここで、 ΔＬ（設定ア−ク長に対する実際ア−ク長の偏差）＝Ｌ
ｒ　（設定値）−Ｌｇ　（実績値）Ｄ＝制御不感帯幅で
正の数値（許容するア−ク長の偏差ΔＬの上下限値）

【００２３】即ち、 （１）設定ア−ク長Ｌｒ　に対する偏差ΔＬが制御不感
帯幅の下限−Ｄと上限＋Ｄの範囲にある間は、プラズマ
ト−チの昇降は行わない。…（１）式 （２）設定ア−ク長Ｌｒ　に対する偏差ΔＬが負側に偏
り、制御不感帯幅の下限−Ｄを逸脱した時点でト−チ昇
降駆動機２０にト−チ下降指令を送って、プラズマト−
チの先端と溶鋼湯面との間隔をつめ、実際のア−ク長Ｌ
ｇ　を短くする。…（２）式 （３）設定ア−ク長Ｌｒ　に対する偏差ΔＬが正側に偏
り、制御不感帯幅の下限＋Ｄを逸脱した時点でト−チ昇
降駆動機２０にト−チ上昇指令を送って、プラズマト−
チを上げ、実際のア−ク長Ｌｇ　を長くする。…（３）
式

【００２４】図５は図１のプラズマト−チを用いたタ
ンディッシュ内の溶鋼加熱におけるア−ク長の制御経過
を示した図である。図５において、曲線ａは溶鋼の湯面
高さＬｈ　の推移、曲線ｂは設定ア−ク長Ｌｒ　と湯面
高さＬｈ　を加算した値であり、プラズマト−チ先端部
のタンディッシュ底面にからの望ましい高さ位置の推移
を示し、曲線ｃは実際ア−ク長Ｌｇ　を設定ア−ク長Ｌ
ｒ　に対して偏差が±Ｄ以内になるように制御すること
によるプラズマト−チ先端部の高さの推移を示し、曲線
ｄは設定ア−ク長Ｌｒ　に対する実際ア−ク長Ｌｇ　の
偏差ΔＬの推移を示す。

【００２５】この図で明らかなように、溶鋼の湯面の変
動があっても、実際ア−ク長Ｌｇ　は基準範囲内（制御
不感帯幅内）に制御することができる。ここでは、理解
し易いように、湯面高さＬｈ　の変動速度よりもプラズ
マト−チの昇降速度の方が遙に速いものとし、演算及び
制御結果が即座に実際のプラズマト−チの位置に表れる
ものとして示されている。

【００２６】なお、曲線ｄにおいて、〇印を付した箇所
はプラズマト−チを起動（下降又は上昇）させた時点を
示す。

【００２７】曲線ｃにおいて、階段状推移をしている部
分は偏差ΔＬが−Ｄ（又は＋Ｄ）の臨界線近傍で湯面高
さＬｈ　が一様に降下（又は一様に上昇）するときに生
ずる。この階段状推移は図７（ａ）、図７（ｂ）により
説明できる。図７（ａ）、図７（ｂ）において、Ｒｄｎ
は下降行き過ぎ長さを示し、Ｒｕｐは下降行き過ぎ長さ
を示す。

【００２８】図７（ａ）のように、湯面高さが一様に降
下するとき、偏差ΔＬが−Ｄを飛び越す（ΔＬのジグザ
グ線の黒塗り三角部分）毎にプラズマト−チは降下動作
をするが、一瞬の動作で不感帯領域に入り、降下指令は
遮断される。昇降機は制御時間遅れのため、下降行き過
ぎ長さＲｄｎだけ行き過ぎて停止する。この後、湯面が
更に降下すれば、上述の動作が繰り返される。

【００２９】図７（ｂ）のように、湯面高さが一様に上
昇する場合には、偏差ΔＬが階段状に上昇し、図７（ａ
）で行われたのと同様の動作（上昇動作）が行われる。

【００３０】上述のような繰り返し起動停止は、偏差Δ
Ｌが不感帯幅を超過して修正動作後も不感帯の限界域に
あるため、短時間内で偏差ΔＬが再び不感帯幅を逸脱す
るため、予想外の高頻度インチング運転となることがあ
る。

【００３１】図３は本発明の他の実施例の構成を示す図
である。図３において、図１において説明済の部分につ
いては同一の符号を付し説明を省略する。

【００３２】本実施例においては、ト−チ昇降指令器２
７に制御不感帯幅切換器３２が接続されている。制御不
感帯幅切換器３２はト−チ昇降駆動機２０が昇降運動中
の場合と、昇降運動していない場合とによって、ア−ク
長偏差ΔＬの制御不感帯幅を変える構成になっている。

【００３３】ト−チ昇降機構１８は、湯面検出器２３、
演算器２６によって求めたア−ク長Ｌｇ　に基づき、ト
−チ昇降指令器２７によって制御されるが、基準となる
ア−ク長の制御不感帯幅は、制御不感帯幅切換器３２に
よってト−チ昇降駆動機２０の起動又は停止の都度それ
ぞれ切り換えられる。

【００３４】図４は図３におけるト−チ昇降機構の制御
回路を示す図である。図４においては、図２と同じ構成
部分については同一の符号を付して説明を省略し、制御
不感帯幅切換器３２及びト−チ昇降指令器２７の詳細に
ついて説明する。

【００３５】この装置のト−チ昇降機構の制御において
は、制御不感帯幅を２種類に分けて、切替制御不感帯幅
とし、その切替制御不感帯幅を次の如くにする。

【００３６】ト−チ昇降駆動機が運転中の場合には　　
±δｓ ト−チ昇降駆動機が停止中の場合には　　±δｍここで
、δｍ　＞δｓ　であるが、 例えば、δｓ　＝２／５δｍ　のように定める。

【００３７】従って、偏差比較器３０からト−チ昇降駆
動機２０への指令は、表１のように行われる。

【００３８】

【表１】

【００３９】図６は図３のプラズマト−チを用いたタン
ディッシュ内の溶鋼加熱におけるア−ク長の制御状況を
示した図である。図６において、曲線ａ、曲線ｂ、曲線
ｃ、及び曲線ｄはそれぞれ図５の場合と同じ項目の推移
を示す。又、曲線ｄにおいて、〇印を付した箇所はプラ
ズマト−チを起動（下降又は上昇）させた時点を示す。

【００４０】前述のように、この図における各曲線の推
移を運転開始時から見ると、ΔＬが−δｍ　になった段
階でト−チ昇降駆動機の作動が始まってプラズマト−チ
が上昇し、ΔＬが−δｓ　まで上昇するとト−チ昇降駆
動機の作動が停止する。そして、ΔＬが再び−δｍ　に
なるとト−チ昇降駆動機が作動してプラズマト−チが上
昇する。このようにして、ΔＬが上限値である＋δｍ　
になると、ト−チ昇降駆動機が作動してプラズマト−チ
を下降させる。

【００４１】次に、図６の結果と図５の結果を比較して
見ると、ΔＬ（曲線ｄ）の変動は図５の場合より図６の
場合の方が小さく、安定している。ここで、曲線ｄに付
したト−チ昇降駆動機が起動する点である〇印の数は、
図５より図６の方が多い。但し、図５の〇印の場合には
、図７（ａ）、図７（ｂ）で説明したような一連の繰り
返し起動の数を省略し、１つの〇印時点の起動だけで済
ませている。この一連の繰り返し起動を考慮すると、図
６におけるト−チ昇降駆動機の作動頻度は大幅に減少し
、駆動機の機械的寿命が延長される。

【００４２】

【発明の効果】第一の発明においては、ア−ク長の制御
を行うためにプラズマト−チを昇降させる昇降機構を有
しており、この昇降機構にはト−チ昇降指令器を備え、
そして、このト−チ昇降指令器は制御不感帯幅を設定し
てその上下限値を基準としてア−ク長を制御する制御回
路を有する。このため、ア−ク長の変動をその許容変動
幅内にすることができる。

【００４３】又、第二の発明においては、上記ト−チ昇
降指令器に、プラズマト−チが昇降運動中の場合と、昇
降運動していない場合とによってア−ク長の制御不感帯
幅を変える制御不感帯幅切換器が接続されている。この
ため、ト−チ昇降駆動機の起動頻度が減少してその耐用
期間が長くなると共に、ア−ク長の距離精度が向上する
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す図である。

【図２】図１におけるト−チ昇降機構の制御回路を示す
図である。

【図３】本発明の他の実施例の構成を示す図である。

【図４】図３におけるト−チ昇降機構の制御回路を示す
図である。

【図５】図１のプラズマト−チを用いたタンディッシュ
内の溶鋼加熱におけるア−ク長の制御経過を示した図で
ある。

【図６】図３のプラズマト−チを用いたタンディッシュ
内の溶鋼加熱におけるア−ク長の制御経過を示した図で
ある。

【図７】（ａ）は図５において、曲線ｃが下降方向に階
段状で示された区間におけるト−チ昇降駆動機の起動停
止状態を模式的に表した図である。 （ｂ）は図５において、曲線ｃが上昇方向に階段状で示
された区間におけるト−チ昇降駆動機の起動停止状態を
模式的に表した図である。

【図８】先願の一実施例を示す図である。

【図９】タンディッシュ内における溶鋼をプラズマ加熱
する装置の従来の一例を示す図てある。

【符号の説明】

１　　タンディッシュ ４　　溶鋼 ６　　加熱室 ９　　プラズマト−チ １０　　陽極 １１　　プラズマア−ク １８　　昇降機構 １９　　巻上機 ２０　　ト−チ駆動機 ２１　　ト−チ位置検出器 ２３　　湯面検出器 ２４　　重量検出器 ２５　　湯面変換器 ２６　　演算器 ２７　　ト−チ昇降指令器 ２８　　ア−ク長設定器 ２９　　偏差算定器 ３０　　偏差比較器 ３２　　制御不感帯幅切替器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吊り下げ昇降式のプラズマト−チにお
   いて、タンディッシュ内の溶鋼の湯面高さを検出する重
   量式湯面検出器と、前記タンディッシュ内へのプラズマ
   ト−チの挿入長さを検出するト−チ位置検出器と、ア−
   ク長制御を行うために前記プラズマト−チを昇降させる
   ト−チ昇降指令器よりなる昇降機構を備え、前記ト−チ
   昇降指令器は、前記ト−チ位置検出器によって得たト−
   チ挿入長さと前記湯面検出器によって得た湯面高さとか
   ら求めたア−ク長と設定ア−ク長との差を求める偏差算
   定器と、この偏差算定器で求めたア−ク長の偏差値が予
   め設定されたア−ク長の制御不感帯幅の上下限界値を逸
   脱した際に前記プラズマト−チを上昇又は下降させる偏
   差比較器よりなることを特徴とするタンディッシュ内の
   溶鋼加熱用プラズマト−チ。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の吊り下げ昇降式のプラ
   ズマト−チにおいて、ト−チ昇降指令器に、前記プラズ
   マト−チが昇降運動中の場合と、昇降運動をしていない
   場合とによってア−ク長の制御不感帯幅を変える制御不
   感帯幅切換器が接続されたことを特徴とするタンディッ
   シュ内の溶鋼加熱用プラズマト−チ。