JPH051104B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスライデイングノズル等の開度調整部
の開度を周期的に変化させつつ溶融金属を所定容
器に湯面レベルを一定に調節して注入する装置に
関する。

〔従来技術〕 近年にあつては、鋼材は一般に連続鋳造設備に
て製造されている。連続鋳造設備はタンデイツシ
ユ内溶鋼を鋳型内に注入するに際して、鋳型内に
注入された溶鋼の湯面位置を放射線、超音波、熱
電対、TVカメラ等を用いて測定し、この測定値
に基づき湯面が不感帯を設けた基準許容範囲内に
位置するようにスライデイングノズルの開度を自
動的に調節する湯面制御を行つて連続鋳造するよ
うに一般に構成されている。斯かる連続鋳造設備
における湯面制御は第７図に示すように、例えば
鋳型４の銅板裏側に湯面位置測定器５を取付け、
これにより鋳型４内湯面位置を検出し、この検出
値及び湯面位置設定器８に設定された基準許容範
囲が入力される調節器９は検出値が基準許容範囲
よりも高い場合にはスライデイングノズル１及び
その下に取付けられた浸漬ノズル６を通流する溶
鋼２の流量を減少させる信号をサーボアンプ１１
へ与え、サーボアンプ１１はサーボ弁１３を制御
してサーボシリンダ１２、パイロツトシリンダ１
２′及びワークシリンダ７を介してスライデイン
グノズル１を閉方向に調節して溶鋼２の通流路の
断面積を減少させる。逆に基準許容範囲よりも湯
面が低い場合にはスライデイングノズル１を通流
する溶鋼２の流量を増加させるべく、同様にサー
ボシリンダ１２、パイロツトシリンダ１２′及び
ワークシリンダ７を介してスライデイングノズル
１を開方向に調節し、溶鋼２の通流路の断面積を
増加させ、常に湯面がその基準許容範囲内に位置
するように調節している。しかしながらこのよう
な湯面制御を行つて溶鋼２を注入している場合に
注入時間が長時間になると、例えば注入開始から
約30分経過後には第８図にハツチングを付して示
すごとくスライデイングノズル１の上部固定板１
ｂと摺動プレート１ａとの隙間に差し込んだ地金
及びスライデイングノズル１内周壁と摺動プレー
ト１ａとの段差部に付着、成長した地金により摺
動プレート１ａの摺動に支障を招来し、又高温の
溶鋼２により摺動プレート１ａが加熱されて歪を
生じ、これにより摺動プレート１ａのスライド面
の摺動抵抗が増大して湯面制御の応答性が悪化
し、湯面が基準許容範囲を外れ易くなるという難
点があつた。

斯かる難点を防止すべく、第７図に破線にて示
すようにサーボアンプ１１の入力側に発振器１０
を設けてこれにサーボアンプ１１からスライデイ
ングノズル１に至るまでの制御系全体の機械的な
不感帯幅よりも大きい振幅の交流信号を設定し、
その交流信号を調節器９の出力信号、つまり湯面
制御信号に重畳してサーボアンプ１１へ与えるこ
とにより、スライデイングノズル等の開度調整部
をその開閉方向に周期的に振動させてノズル壁と
開度調整部とき隙間に差し込んだ地金を除去し、
またノズル内周壁と開度調整部との段差部への地
金の付着、成長を抑制し、或いは段差部の付着物
を脱落させて、鋳型、タンデイツシユ等の湯面制
御精度を向上させて注入する方法を本願出願人は
提案している（特願昭58−111441号）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

斯かる方法により溶融金属を注入する場合は、
発振器１０からの交流信号によりワークシリンダ
７のシリンダロツドの進出長を湯面制御系により
調整される基準長さを中心として同一長さで伸縮
し、湯面レベルを制御している。

ところで、摺動プレート１ａと上部固定板１ｂ
とは、通常第９図に示すように共に円穴が設けら
れていて、その円穴の重なり具合を調整して溶融
金属の通流部２０（ハツチングにて示す）の面積
を変えるようになつている。

したがつて、上述のように、基準長さを中心と
して同一長さでシリンダロツドを進出、退入した
場合にはその通流部２０の面積変化量は第１０図
に示す如く夫々１ｄ，１ｅとなり、1d＞1eとな
る。つまり、シリンダロツド進出のときのその進
出長の単位変化量当たりの通流部２０の面積変化
率が退入のときのそれよりも大きい。

このため、シリンダロツド進出長が基準長さ以
上となる期間の溶融金属注入量と基準長さ以下と
なる期間のそれとが異なり、湯面レベルが乱れる
という問題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は斯かる問題点を解決すべくなされたも
のであり、発振器１０からの交流信号のゼロレベ
ルをバイアス変更設定してシリンダロツド進出長
を基準長さ以下とするに寄与する側の振幅を、基
準長さ以上とするに寄与する側の振幅よりも大な
らしめてシリンダロツドを進退し、シリンダロツ
ド進出長が基準長さ以下となる間の溶融金属注入
量と基準長さ以上となる間のそれとを同一とする
溶融金属の注入装置を提供することを目的とす
る。

本発明に係る溶融金属の注入装置は、所定容器
に注入する溶融金属の注入量を調整するスライデ
イングノズルの開度調整部を駆動せしめる駆動装
置へ、所定容器内の溶融金属の湯面レベルを一定
に調整する制御信号及び発振器からの交流信号を
重畳して与え、開度調整部の開度を、前記制御信
号に基づく開度を基準としてその増加方向及び減
少方向に前記交流信号により周期的に変化させつ
つ、湯面レベルを一定に調節する注入装置におい
て、前記交流信号による基準の開度からの開度増
加による溶融金属の注入量増加分と開度減少によ
る溶融金属の注入量減少分とを同一とする直流信
号レベル及びスライデイングノズル開度の関係が
予め設定され、該関係及び基準の開度に基づいて
直流信号レベルを求めて出力する直流信号発生回
路と、該直流信号発生回路出力を前記交流信号に
重畳する回路とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明は、発振器から出力する交流信号のゼロ
レベルを、直流信号発生回路が出力する直流信号
をバイアスとして変更するので、基準長さ以上で
のシリンダロツド進出長の基準長さからの最大変
位量を、基準長さ以下でのシリンダロツド進出長
の基準長さからの最大変位量よりも短寸化し、シ
リンダロツド進出長が基準長さ以上の期間の溶融
金属注入量とシリンダロツド進出長が基準長さ以
下の期間のそれとを同一とする。

〔実施例〕

以下本発明を図面に基づき具体的に説明する。
第１図は本発明装置の実施例を示す模式図であ
り、タンデイツシユ３内溶融２はスライデイング
ノズル１、浸漬ノズル６を介して鋳型４内に注入
されている。

スライデイングノズル１はタンデイツシユ３の
底部に取付けられ、タンデイツシユ３内に貯留さ
れている溶鋼２の通流量、換言すれば鋳型４にお
ける湯面レベルの制御を行つて溶鋼２を鋳型４内
へ注入する注入量、を調整するものである。この
スライデイングノズル１は前述の第８図に示した
如く、摺動プレート１ａと、これを溶鋼２の通流
方向と直交する方向に摺動可能に保持する上部固
定板１ｂとからなつている。

摺動プレート１ａの中央位置には上部固定板１
ｂの円穴と略等大の円穴１ｃ（第８図に示す）が
設けられており、その一端にはワークシリンダ７
のロツド７ｃが接続されている。ワークシリンダ
７は複動型であつてロツド進出用の油室７ａ及び
ロツド退入用の油室７ｂを持ち、油室７ａはパイ
ロツトシリンダ１２′のロツド退入用の油室１
２′ａに、また油室７ｂはそのロツド進出用の油
室１２′ｂに夫々連通連結されている。

上記パイロツトシリンダ１２′はサーボシリン
ダ１２とロツド１２ｃを共用して連結されてお
り、サーボシリンダ１２は同様にロツド進出用の
油室１２ａ及びロツド退入用の油室１２ｂを有す
る。各油室１２ａ，１２ｂは４ポート３位置切換
型のサーボ弁１３の負荷側ポートに接続されてお
り、他のポートは圧油源１６及びタンク１４に接
続されている。サーボ弁１３は後述するサーボア
ンプ１１から出力される制御信号ｅに基づき図中
右側（又は左側）の切換位置１３ｃ（又は１３ａ）
に切換り、圧油源１６からの圧油をサーボシリン
ダ１２の油室１２ｂ（又は１２ａ）側へ送り、こ
れによつてワークシリンダ７の油室７ｂ（又は７
ａ）へ圧油を送つてロツド７ｃを退入（又は進
出）させ、スライデイングノズル１の摺動プレー
ト１ａを開（又は閉）方向へ移動させる。

シリンダロツド１２ｃにはその移動量を測定す
るための可変抵抗を利用したシリンダ移動量測定
器１５が付設されており、その測定信号ｆはサー
ボアンプ１１にフイードバツク信号として与えら
れる。ワークシリンダロツド７ｃにはその移動量
を測定するための可変抵抗器を用いたシリンダ移
動量測定器２１が付設されており、その測定信号
は直流信号発生回路１９に出力信号レベル設定信
号として与えられる。

なお、周囲環境の状態が悪くてワークシリンダ
ロツド７ｃにシリンダ移動量測定器が付設できな
い場合は、第２図に示すようにワークシリンダロ
ツド７ｃを延長させ、その先端の位置を差動トラ
ンスにて測定する差動トランス式移動量測定器２
２をワークシリンダ７に付設し、その測定信号を
用いてもよい。

鋳型４には公知の湯面位置測定器５が内設され
ており、これは鋳型４内に注入された溶鋼２の湯
面位置を測定するものであり、測定信号ａを湯面
を制御する調節器９に出力する。また湯面位置設
定器８は基準となる湯面位置或いは範囲を設定す
るためのものであり、設定した基準位置に関する
信号ｂを同じく調節器９に出力する。調節器９は
入力された上記測定信号ａ及び湯面の設定基準位
置に関する信号ｂとを基に、設定基準位置からの
測定信号ａの偏差を求め、この偏差を解消させる
制御信号ｃをサーボアンプ１１に送る。

発振器１０及び直流信号発生回路１９は、スラ
イデイングノズル１の摺動プレート１ａの振動周
期及びストロークを設定するためのものである。
発振器１０は発振信号ｇの周波数、振幅が夫々設
定されており、その発振信号ｇは重畳回路１７へ
送られる。なお波形としては正弦波、三角波、矩
形波等を用いる。

また、直流信号発生回路１９は前記シリンダ移
動量測定器２１からの測定信号の振幅の中点を求
める等の方法により前記基準の開度を求めるよう
になしてあり、またこの基準の開度と出力すべき
直流信号のレベルとの関係式が予め設定されてい
るものである。そしてシリンダ移動量測定器２１
から位置信号が入力されると基準の開度を求め、
これに対応するレベルの直流信号ｈを重畳回路１
７へ出力する。

重畳回路１７は発振器１０からの交流信号ｇ
〔第３図イ参照〕と直流信号発生回路１９からの
直流信号ｈ〔第３図ロ参照〕とを重畳し、重畳信
号ｄ〔第３図ハ参照〕をサーボアンプ１１へ出力
する。

サーボアンプ１１は制御信号ｃとフイードバツ
ク信号である測定信号ｆとの差を算出し、この算
出値に重畳信号ｄを加算して得た信号が、制御系
全体の不感帯の上、下限を外れた信号分を制御量
として出力するものであり〔第４図イ参照〕、出
力された制御信号ｅはサーボ弁１３へ与えられ
る。これによつてワークシリンダ７及び摺動プレ
ート１ａは第４図ロに示すように設定基準位置に
関する信号ｂと測定信号ａとの差を解消すべき運
動と重畳回路１７からの重畳信号ｄによる振動と
の複合運動を行うことになる。

このように本発明装置は構成されており、発振
器１０からの交流信号を直流信号発生回路１９に
てバイアス変更設定するので湯面レベルを一定に
維持した連続鋳造が可能である。即ち、溶融金属
の通流部２０（第９図に示す）の面積Ｓは、第５
図に示すようにスライデイングノズル１のストロ
ークｌと円穴１ｃの半径ｒとにより下記(1)、(2)式
にて表される。

Ｓ＝r²（2θ−sin2θ） ……(1) θ＝cos^-1｛（ｒ−ｌ／２）／ｒ｝……(2) 但し、θは両円穴中心を結ぶ線と、両円穴が交
わる一方の交点と円穴中心とを結ぶ線とのなす角
度 上記ｒは既知であり、またｌは測定信号ｆより
求まるので、面積Ｓは算出可能である。そして、
本発明ではｌの変化によりＳの変化率が異なり、
また第３図ハに示す如く開度を増加する期間と開
度を減少する期間とが異なり、またストローク量
が異なるため、ｌ又はＳと開度の増減に要する期
間とスライデイングノズル開閉時の実際のストロ
ーク変化特性とを考慮して、第３図ハに破線にて
示す如く開度が増加するときの溶融金属注入量の
増加分と、開度が減少するときの溶融金属注入量
の減少分とを同一とする直流信号ｈレベルとｌと
の関連性を求め、その関係式を予め直流信号発生
回路１９に設定している。

従つて本発明による場合は、スライデイングノ
ズルを周期的に変化させても湯面レベルを高精度
で一定に制御できる。

なお、上記実施例では重畳回路１７を設けてい
るが、本発明はこれに限らず重畳回路１７を用い
ずに発振器１０からの交流信号ｇと直流信号発生
回路１９からの直流信号ｈとを直接サーボアンプ
１１へ出力しても実施できることは勿論である。
この場合にはサーボアンプの両信号の重畳をする
回路を兼ねることになるのは言うまでもない。

また本発明は直流信号ｈについては、サーボア
ンプ１１の出力側に他のサーボアンプを介して与
えるようにしても実施できる。

更に本発明はレードル底層の注入開口部にスラ
イデイングノズルによる注入装置を取付けてタン
デイツシユへ溶融金属を注入し、この重畳をロー
ドセルにて管理して湯面高さ制御を行う場合にも
本発明装置を用いることがきるのは勿論である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明による場合は、発振器
からの交流信号にバイアス設定用の直流信号を重
畳して開度調整部の開度を周期的に変化させるの
で、湯面レベルを高精度で一定に制御できる優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す模式図、第２図
はシリンダ移動量の測定に使用可能な測定器例を
示す模式図、第３図は振動信号の処理内容説明
図、第４図はスライデイングノズルの開度を調整
する制御信号の内容説明図、第５図は通流部面積
の算出内容説明図、第６図は本発明を適用できる
他の開度調整部を示す模式図、第７図は従来技術
の説明図、第８図はスライデイングノズルを示す
模式的断面図、第９図はその溶融金属通流部を示
す平面図、第１０図は従来技術の問題説明図であ
る。 １……スライデイングノズル、１０……発振
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所定容器に注入する溶融金属の注入量を調整
   するスライデイングノズルの開度調整部を駆動せ
   しめる駆動装置へ、所定容器内の溶融金属の湯面
   レベルを一定に調整する制御信号及び発振器から
   の交流信号を重畳して与え、開度調整部の開度
   を、前記制御信号に基づく開度を基準としてその
   増加方向及び減少方向に前記交流信号により周期
   的に変化させつつ、湯面レベルを一定に調節する
   注入装置において、 前記交流信号による基準の開度からの開度増加
   による溶融金属の注入量増加分と開度減少による
   溶融金属の注入量増加分とを同一とする直流信号
   レベル及びスライデイングノズル開度の関係が予
   め設定され、該関係及び基準の開度に基づいて直
   流信号レベルを求めて出力する直流信号発生回路
   と、該直流信号発生回路出力を前記交流信号に重
   畳する回路とを備えたことを特徴とする溶融金属
   の注入装置。