JPH05200505A

JPH05200505A - タンディシュストッパー操縦機の据え付け精度診断装置および方法

Info

Publication number: JPH05200505A
Application number: JP1219292A
Authority: JP
Inventors: Shin Narita; 津成田; Takashi Seki; 孝史関; Akimasa Suzuki; 昭昌鈴木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-01-27
Filing date: 1992-01-27
Publication date: 1993-08-10

Abstract

(57)【要約】【目的】連鋳機のストッパーを支持昇降する操縦機の
据え付けにおいて据え付け状態を精度良く診断できる装
置および診断方法を提供する。【構成】連鋳機のストッパー操縦機あるいは駆動装置
の移動量、ストッパーの移動量、操縦機荷重を計測する
各手段とプログラム制御とを具備し、予め定めた昇降パ
ターンで駆動装置を運転し評価することにより、駆動装
置の動作状況、操縦機アームの撓み、操縦機ガイド部の
摩擦状況、ストッパー芯ずれ量等の据え付け状況を診断
し、作業の効率化並びに制御据え付け精度の高位安定か
を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造設備のタンデ
ィシュ底部に設けられた浸漬ノズルの直上に配置され鋳
型への注入湯量を操作するストッパーを支持昇降する操
縦機の据え付けにおいて、据え付け状態を精度良く診断
するための操縦機の据え付け診断方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼、アルミ合金等の連続鋳造において
は、溶融金属よりなる湯を上下が開放された鋳型の上方
から注入し、鋳型側面から冷却してその表面から一部を
凝固せしめ、下方からロールで挟んで引抜きながら冷却
することによって連続的に鋳造が行われる。

【０００３】鋳型への注入湯量の操作端としては、一般
的にストッパーあるいはスライディングノズルが用いら
れている。ストッパーはスライドプレートを有するスラ
イディングノズルに比較して、耐火物コストが安価であ
り、湯に対して外気を完全にシールすることができる利
点がある。一方、流量特性がオンオフ的であるためスト
ッパーによる鋳型内湯面制御を実施する上で、高精度な
ストッパー位置制御が必要となる。

【０００４】そこで、ストッパーによる鋳型内湯面制御
を実施する上で、従来は、高分解能のデジタルシリンダ
ーなどの採用、あるいは、流量特性変化を補償する適応
制御の導入などの制御装置および制御ソフト面での高精
度化に頼る傾向にあった。しかし、注入湯量を操作する
ストッパーおよび操縦機の据え付け精度向上に注目した
技術は見当たらない。また、操縦機アーム部の撓みは測
定方法が特開平２−２２０７５１号公報の（９）（１
０）項に述べられているが自動測定装置についての発明
には至っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】連続鋳造における鋳型
内湯面レベルの安定化は鋳片表面品質を大きく左右する
重要な要因である。したがって、鋳型内湯面レベルの変
動は極力小さくする必要がある。従来技術では、ストッ
パーによる鋳型内湯面制御を実施する場合に、制御装置
および制御ソフト面での高精度化に頼る傾向にあった
が、所詮は想定されるプロセス変動を許容すべく設計さ
れる故、プロセス変動に対し許容限界を持つこととな
る。したがって、プロセス変動を許容限界内に納める技
術がなくては充分な効果を発揮しえないといえる。

【０００６】しかし、注入湯量制御の原点であるストッ
パー流量特性を決定する浸漬ノズルに対するストッパー
の芯だし、操縦機アーム部の撓み、操縦機ガイド部の摩
擦状況などは、タンディシュに操縦機およびストッパー
を据え付ける作業者の技能に委ねられており、定量的な
評価、診断が行われていなかった。具体的には、ストッ
パーの芯だしはタンディシュ上部の離れた場所からの目
視判定で行われており、操縦機ガイド部の給油状況は操
縦機を手動ハンドルで昇降したときの作業者の感覚に委
ねられていた。

【０００７】このような観点から、本発明の目的は、連
続鋳造設備のタンディシュにストッパー操縦機を据え付
ける作業において、操縦機に設けた駆動装置の動作状
況、操縦機アーム部の撓み、操縦機ガイド部の摩擦状
況、浸漬ノズルに対するストッパーの芯ずれ量を定量的
に評価、診断し、ガイダンスすることで、ストッパー操
縦機の据え付け精度を向上させ、鋳型内湯面制御の原点
であるストッパー流量特性を所定の許容限界内に安定化
させるストッパー操縦機の据え付け診断方法および装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るストッパー
操縦機の据え付け診断方法および装置は、連続鋳造設備
のタンディシュ１底部に設けられた浸漬ノズル２の直上
に配置され鋳型への注入湯量を操作するストッパー３を
支持昇降する操縦機の据え付けにおいて、前記操縦機に
駆動装置１１を設け、予め定めた昇降パターンで駆動装
置１１を運転するプログラム制御手段１２と、操縦機の
移動量４１あるいは駆動装置の移動量１３を計測する手
段と、ストッパー３の上下方向の移動量２１を計測する
手段と、ストッパー３あるいはストッパーを含めた操縦
機の荷重を計測する手段３２，３１とを具備し、予め定
めた昇降パターンで駆動装置１１を運転し、その間に得
られた操作指令と操縦機移動量４１あるいは駆動装置の
移動量１３との関係から駆動装置の動作状況を評価する
機能と、ストッパーの移動量２１と前記操縦機移動量４
１あるいは駆動装置の移動量１３との関係から操縦機ア
ーム部４の撓みを演算し評価する機能と、ストッパーあ
るいはストッパーを含めた前記操縦機の荷重信号３２，
３１から前記操縦機ガイド部６の摩擦状況を評価する機
能と、ストッパー３の上下方向の移動量２１を計測し、
ストッパー３と浸漬ノズル２との嵌合開始位置と嵌合終
了位置との差から横方向のストッパー芯ずれ量を測定し
評価する機能の内、少なくとも一つ以上の機能を有する
診断装置を具備することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の方法および装置にあっては、連続鋳造
設備のタンディシュにストッパー操縦機を据え付ける作
業において、タンディシュにストッパー操縦機を据え付
けた後に、操縦機に設けた駆動装置の動作状況、操縦機
アーム部の撓み、操縦機ガイド部の摩擦状況、浸漬ノズ
ルに対するストッパーの芯ずれ量を定量的に評価、診断
し、ガイダンスするので、ストッパー操縦機の微調整を
容易にし、且つ、操縦機の据え付け精度の向上を図るこ
とができる。そうすると、鋳型内湯面制御の原点である
ストッパー流量特性を所定の許容限界内に安定化させる
ことができ、鋳型内湯面制御の制御装置および制御ソフ
ト面での高精度化を図った場合においても充分にその効
果を発揮させることができる。

【００１０】図２，図３を用いて本発明の診断装置の各
工程別の診断方法について説明する。図２は、ストッパ
ーを含めた操縦機の荷重信号３１の計測値である操縦機
荷重、駆動装置１１となるシリンダー操作指令、開度、
ストッパー３の上下方向の移動量２１の計測値であるス
トッパー開度、の状態例を同時間軸で表した図であり、
図３は、ストッパー芯ずれ量測定原理を示す模式図であ
る。

【００１１】先ず、第１の機能である駆動装置の動作状
況を評価する工程について説明する。シリンダー開度
は、シリンダー操作指令と一致した動作となるのが正常
であるので、両者の差が許容範囲を超えたならば異常と
判定することができる。例えばシリンダー本体の異常、
シリンダーに接続する動力源（油圧、電圧、等）の異常
が考えられ、シリンダーの交換、あるいは、動力源の点
検修理で異常復帰することができる。図２のＣ₁₀と
Ｙ₁₀、Ｃ₁₁とＹ₁₁、Ｃ₂₀とＹ₂₀、Ｃ₂₁とＹ₂₁、Ｃ₃₀とＹ
₃₀、Ｃ₃₁とＹ₃₁とを各々付き合わせチェックし、各偏差
および再現性を評価できる。

【００１２】次に第２の機能である操縦機アームの撓み
を演算評価する工程について説明する。撓み発生機構の
概念および操縦機アームの撓み測定方法について特開平
２−２２０７５１号公報の（９）（１０）項に述べられ
ているが、自動測定装置についての発明には到っていな
い。本説明では操縦機アームの撓み自動測定装置を提供
するものである。操縦機アームの撓みは、アームに加わ
る荷重により変化する。従って操縦機据え付け後に該撓
みを測定する際には、アームに加わる荷重を一定条件に
整えた上で、該撓み量を測定し、許容範囲内にあるか、
を評価測定する。

【００１３】即ち、撓み測定開始前にストッパー締込荷
重を目標値Ｗ₀に制御し締込荷重がＷ₀±ａkgに達した
ことを条件として、シリンダー開度およびストッパー開
度およびシリンダー操作指令を同時に電気的ゼロ点に合
わせ込む、ゼロイングを行った後に測定する。そうする
と締込荷重を基準として、各測定値のゼロ点が決定され
る故、何回測定しても、又、別の操縦機について測定し
ても、同一荷重条件に整えて比較することが可能とな
る。

【００１４】撓み量の演算は、得られた図２から（１）
式で求められる。撓み量＝シリンダー上限開度−ストッパー上限開度 ……………（１）（Ｙ₁₁，Ｙ₂₁，Ｙ₃₁）（Ｓ₁₁，Ｓ₂₁，Ｓ₃₁）図２では計３回の測定を行い、各測定撓みの平均値を代
表値として、許容範囲内にあるか評価、判定することが
できる。又、各測定撓みの測定毎のバラツキを求め、許
容範囲内にあるか、評価判定することで、再現性の評価
も行える。撓み異常時にはアーム部の固定ボルトのゆる
みが想定される故、各部ボルトの増締めを行って、許容
撓みを得るよう調整することができる。

【００１５】次に第３の機能である操縦機ガイド部の摩
擦状況を評価する工程について説明する。操縦機ガイド
部は上下動する昇降ロッドを支持するものである。スト
ッパー先端の高精度の位置制御をするためガイド内の昇
降ロッドとの隙間（以下、ガタと称す）は極力小さくす
る必要がある。

【００１６】但し、ガタが小さすぎると、昇降ロッドと
の摩擦力が大きくなり、シリンダー負荷を超過し、作動
不能となる。したがって、ガタを小さくし、摩擦力を低
減するため、ガイド内にはベアリング等を配置する手段
がとられる。しかし、ベアリングは給油が不足すると摩
擦力が増加するため適時給油を施す必要がある。また、
ベアリングを使用したとしても、そのベアリング自体を
過剰に締付固定すれば、やはり摩擦力が増加することと
なる。従来このような摩擦力の増加は、操縦機ハンドル
操作時の反力を手触で判断して行われており、永年の経
験を必要とし又、個人差のあるものであった。

【００１７】本発明は、これを自動選定評価する手段を
提供するものである。ストッパー自重Ｗｇとすると、ガ
イドの摩擦力は（２），（３），（４）式のいずれかで
測定することができる。ガイド摩擦力＝操縦機上昇限荷重−ストッパー自重 ……………（２）（Ｗ₁₁，Ｗ₂₁，Ｗ₃₁）（Ｗｇ）ガイド摩擦力＝ストッパー自重−操縦機下降中荷重 ……………（３）（Ｗｇ）（Ｗ₁₂，Ｗ₂₂，Ｗ₃₂）ガイド摩擦力＝（操縦機上昇限荷重−操縦機下降中荷重）÷２…（４）（Ｗ₁₁，Ｗ₂₁，Ｗ₃₁)(Ｗ₁₂，Ｗ₂₂，Ｗ₃₂）ストッパー自重が不明のときには（４）式で求めること
ができる。

【００１８】但し、（２），（３），（４）式が成立つ
のは、動摩擦力を無視できるように、シリンダーの移動
速度を充分に遅くした静止摩擦状態に近い場合である。
実施例ではシリンダーの移動速度を０．１mm/secとして
静止摩擦状態にて近い条件を実現して測定している。

【００１９】（２），（３），（４）式のいずれかを用
いガイド摩擦力を測定し、許容範囲内にあるか評価判定
することで、異常時には、ガイドの給油、あるいは締付
けを調整することで許容範囲に修正することができる。

【００２０】続いて第４の機能であるがストッパー芯ず
れ量を測定し評価する工程について説明する。図３にて
説明する。ストッパーを上昇させ、ストッパー先端を浸
漬ノズル上端より隔離した状態のストッパー先端位置を
図中に示す。次に、シリンダーを一定速度でシリンダ
ーを下降させると、いずれストッパー先端が浸漬ノズル
上端が接触する状態となる（この時のストッパー開度を
嵌合開始位置とする。）。この時のストッパー先端位置
をで示す。更にシリンダーを下降させると、ストッパ
ーは浸漬ノズル上端に沿って下降し、やがてストッパー
先端と浸漬ノズル上端は完全に嵌合する（この時のスト
ッパー開度を嵌合終了位置とする。）。この時のストッ
パー先端位置をで示す。

【００２１】ストッパーの嵌合開始位置と嵌合終了位置
との差をｙとし、ストッパー先端の中心線から外輪線ま
での角度をθとすると、水平方向のストッパー芯ずれ量
ｘは（５）式で求められる。ｘ＝ｔａｎθ・ｙ …………………………………………………（５）図３ではストッパー先端が円スイ状の場合を示したが、
釣鐘状のもの、半球状のもの等、ストッパー先端形状に
よっては（５）式はあてはまらないが、これらの場合は
ｘとｙの関係式を予め求めて適用することができる。

【００２２】前記、嵌合開始位置、嵌合終了位置の検出
方法について図２を用いて説明する。ストッパー先端を
浸漬ノズル上端から隔離した、ストッパー上限開度（Ｓ
₁₁，Ｓ₂₁，Ｓ₃₁）から一定速度でシリンダーを下降させ
ていくとストッパー先端と浸漬ノズル上端が接触する嵌
合開始位置に達する。以降操縦機荷重が、下降中荷重
（Ｓ₁₂，Ｓ₂₂，Ｓ₃₂）により低下し始める。同時にスト
ッパー開度変化もシリンダーと同じ下降勾配を示してい
たストッパー開度変化がゆるやかな下降勾配となり変曲
点を示す。

【００２３】更にシリンダー一定速度で継続下降する
と、ストッパー先端と浸漬ノズル上端とが完全に嵌合す
る、嵌合終了位置に達する。以後、操縦機荷重は、アー
ムの撓み反力を受けて急勾配で下降する。同時にストッ
パー開度変化は停止し、一定となる。以上の変化の特徴
を利用しストッパーの嵌合開始位置および嵌合終了位置
を求めるものである。

【００２４】先ず、方法（Ｉ）として、ストッパー開度
変化率が、シリンダー開度変化率よりも低下する点を捉
えて嵌合開始位置とし、シリンダー下降中にストッパー
開度変化率がゼロとなる点を捉えて嵌合終了位置とする
方法。

【００２５】次に、方法（II）として、操縦機荷重の変
化率が、シリンダー下降中に変化率設定値を超えた時
点で嵌合開始位置とし、変化率設定位置よりも大きい
変化率設定値を超えた時点で嵌合終了位置とする方法
（変化率設定位置，は予め設定する任意の値）。

【００２６】更に、方法(III）として、操縦機荷重の絶
対値が、下降中荷重（Ｗ₁₃，Ｗ₂₃，Ｗ₃₃）よりも設定値
ｂ（kg）低下時点をとらえて嵌合開始位置とする方法
（設定値ｂは予め設定する任意の値）。

【００２７】前記方法（Ｉ）（II）(III）のいずれか、
又は組合せにより嵌合開始位置と嵌合終了位置を求め、
その差ｙを求め（５）式に代入することでストッパー芯
ずれ量ｘが測定できる。測定した芯ずれが許容範囲にあ
るか判定評価し、調整を施すことができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づ
き具体的に説明する。図１は本発明に係る連続鋳造用タ
ンディシュのストッパー操縦機の据え付け診断方法およ
び装置の実施状態を示す模式図である。

【００２９】図中、１はタンディシュであり、該タンデ
ィシュ１の底部には鋳型に注湯するための浸漬ノズル２
が配置され、該浸漬ノズル２の直上にはストッパー３が
配設されている。浸漬ノズル２の上端とストッパー３の
先端が対向し嵌合可能な構造となっており、連続鋳造時
にはストッパー３の上下動により生ずる隙間（以下スト
ッパー開度と称す）を制御して鋳型への注湯量が操作さ
れる。ストッパー３はストッパー荷重計３２を介して操
縦機アーム４に固定され、操縦機アーム４はタンディシ
ュ１に固定された操縦機昇降ガイド６内を昇降する操縦
機昇降ロッド５ａに接合される。操縦機昇降ロッド５ａ
の下部には、操縦機操作ハンドル７ａ操縦機側に連結さ
れるハンドル操作用ピニオン７ｂと噛み合わせ可能な操
縦機昇降ラック５ｂが設けられている。

【００３０】したがって、ハンドル操作時には、操縦機
操作ハンドル７ａを押し下げると操縦機昇降ラック５ｂ
を介して操縦機昇降ロッド５ａが上昇し、その結果とし
て、操縦機アーム４に固定されたストッパー３が上昇す
る構造となっている。また、反タンディシュ側の操縦機
昇降ロッド５ａと操縦機昇降ガイド６との間に、操縦機
昇降ロッド５ａが駆動可能な位置に駆動装置としてシリ
ンダー１１を設けるとともに、シリンダー１１の下部に
操縦機の全荷重が測定可能な位置に操縦機荷重計３１を
設けている。

【００３１】シリンダー１１により操縦機を駆動する場
合には、操縦機運転モードとして手動運転モードと自動
運転モードがあり、手動運転モードは切換器８３を操作
盤６１に設けた開閉ボタン６３の信号である手動操作指
令を接続し、自動運転モードでは、切換器８３を切換器
８４の出力である自動操作指令に接続する。更に、自動
運転では切換器８４を荷重制御装置７１に接続する荷重
制御と、切換器８４をプログラム設定器１２に接続する
プログラム制御を備えている。荷重制御では、切換器８
１で選択された荷重信号をフィードバックし目標とする
ストッパー締込荷重が得られるようにシリンダー１１を
制御する。

【００３２】ストッパー操縦機の据え付け診断実施時に
は、先ず、手動運転モードで操縦機を上昇させストッパ
ー先端を浸漬ノズル上端より隔離する。次に、操作盤６
１の測定開始ボタン６２を押すと、前記自動運転モード
となり、測定開始信号が荷重制御装置７１に入力され、
前記荷重制御を実施する。そして、前記ストッパー締込
荷重が所定範囲内に達した時点で、荷重制御装置７１か
ら診断装置５１に対して起動信号を発し、診断装置５１
は初期条件を整えた上でプログラム設定器１２に対し起
動信号を出力し、前記プログラム制御が開始されると同
時に自動的にストッパー操縦機の据え付け診断が開始さ
れる。

【００３３】プログラム設定器１２からシリンダー１１
に対し、予め定めた昇降パターンで操作指令（以下、シ
リンダー操作指令と称する）を与え、シリンダー１１の
移動量をシリンダー開度計１３で測定し、診断装置５１
に入力する。同時に、操縦機移動量の代表値として操縦
機ロッド上端の移動量を操縦機位置計４１で計測し、ス
トッパー移動量の代表値としてストッパー３に可能な限
り接近した操縦機アーム上端の移動量をストッパー開度
計２１で測定し、ストッパー３の自重およびストッパー
３が浸漬ノズル２に接触した際に加わる荷重をストッパ
ー荷重計３２で計測し、ストッパー３を含めた操縦機の
全荷重を操縦機荷重計３１で計測し、これらの計測値を
診断装置５１に入力すると共にシリンダー１１に与えた
シリンダー操作指令を診断装置５１に入力する。

【００３４】診断装置５１では、これらの入力信号を組
み合わせて、本発明の方法にしたがって総合的に評価
し、操縦機の据え付け状況を診断し、結果と共に、不良
箇所についてはその調整ポイントをガイダンスとして操
縦機を据え付ける作業者に示すことで、操縦機を据え付
け作業の効率化並びに据え付け精度の高位安定化を実現
する。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連続鋳造設備のタンディシュにストッパー操縦機を据え
付ける作業において、操縦機に設けた駆動装置の動作状
況、操縦機アームの撓み、操縦機ガイド部の摩擦抵抗、
浸漬ノズルに対するストッパーの芯ずれ量を自動測定
し、定量的に評価、診断することができ、その結果に基
づき据え付け作業者に調整項目をガイダンスすることが
できるので、ストッパー据え付け精度を向上させ、鋳型
内湯面制御の原点であるストッパー流量特性を所定の許
容限界内に安定させることができる。したがって、鋳型
内湯面制御を実施する上で精度向上のために行われる種
々の制御装置、制御ソフト面での高精度化を図った場合
においても、充分にその効果を発揮させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続鋳造設備のタンディシュのストッパー操縦
機の据え付け診断方法および装置の実施状態を示す模式
図である。

【図２】本発明の方法および装置によって自動測定した
時の測定チャートである。

【図３】本発明の方法および装置によるストッパー芯ず
れ量測定原理を示す模式図である。

【符号の説明】

１タンディシュ２浸漬ノズル３ストッパー４操縦機アーム５ａ操縦機昇降ロッド５ｂ操縦機昇降ラック６操縦機昇降ガイド７ａ操縦機操作ハンドル７ｂ操作ハンドル用ピニオン１１シリンダー１２プログラム設定器１３シリンダー開度計２１ストッパー開度計３１操縦機荷重計３２ストッパー荷重計４１操縦機位置計５１診断装置６１操作盤６２測定開始ボタン６３開閉ボタン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造設備のタンディシュ底部に設け
られた浸漬ノズルの直上に配置された鋳型への注入湯量
を操作するストッパーを支持昇降する操縦機において、
該操縦機の駆動手段と、予め定めた昇降パターンで駆動
手段に操作指令を出力するプログラム制御手段と、スト
ッパーの昇降移動量を測定する手段と、操縦機または駆
動手段の移動量を測定する手段と、ストッパーに加わる
荷重を測定する手段と、駆動手段に加わる荷重を測定す
る手段を具備するとともに、前記操作指令と操縦機また
は駆動手段の移動量測定値を比較し限界判定する機能、
ストッパー昇降移動量測定値と操縦機または駆動手段の
移動量測定値の差値を使用して操縦機の変形量を演算し
且つ限界判定する機能、ストッパーに加わる荷重の測定
値と駆動手段に加わる荷重の測定値の差値を使用して操
縦機支承部の摩擦力を演算し且つ限界判定する機能、ス
トッパー昇降移動量測定値を使用してストッパーの芯ず
れ量を演算し且つ限界判定する機能の１種以上を有する
演算判定手段を具備したことを特徴とするタンディシュ
ストッパー操縦機の据え付け精度診断装置。
【請求項２】連続鋳造設備のタンディシュ底部に設け
られた浸漬ノズルの直上に配置され鋳型への注入湯量を
操作するストッパーを支持昇降する操縦機の据え付けに
おいて、ストッパーを所定の速さで昇降させ、上下方向
のストッパー移動量を測定し、該ストッパー移動量およ
び移動変化率からストッパーと浸漬ノズルとの嵌合開始
および終了位置を求め、この求めた嵌合開始位置と終了
位置の差からストッパーの横方向芯ずれ量を求めること
を特徴とするタンディシュストッパー操縦機の据え付け
精度診断方法。
【請求項３】連続鋳造設備のタンディシュ底部に設け
られた浸漬ノズルの直上に配置され鋳型への注入湯量を
操作するストッパーを支持昇降する操縦機の据え付けに
おいて、ストッパーを昇降させ、ストッパーに加わる荷
重を測定し、該ストッパー荷重および荷重変化率からス
トッパーと浸漬ノズルとの嵌合開始および終了位置を求
め、この求めた嵌合開始位置と終了位置の差からストッ
パーの横方向芯ずれ量を求めることを特徴とするタンデ
ィシュストッパー操縦機の据え付け精度診断方法。