JPH05293610A - 急冷薄帯製造における供給流量制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 溶融金属を、保持炉からタンディッシュを介
して移動冷却面へ供給して急冷薄帯を製造する際の供給
流量制御を、タンディッシュ内溶融金属重量の計測値が
正常か否かを判定し、正常の場合にはタンディッシュ内
溶融金属重量一定方式により、また、正常でない場合に
は保持炉からの溶融金属の流出速度一定方式により行な
う。 【効果】 安定した操業ができ、かつ、品質の優れた急
冷薄帯が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、急冷薄帯法によっ
て、薄帯特に極薄リボンを製造する際の溶融金属の供給
流量制御方法及びその装置を提案するものである。

【０００２】連続的に移動する冷却面、たとえば回転す
る冷却ロール表面などに溶融金属を連続供給することに
よって、ストリップやリボンなどの金属薄帯を直接製板
するいわゆる急冷薄帯法は、難加工性材料や非晶質金属
の製板に適していて、近年、実用化のための開発研究が
盛んに進められている。この急冷薄帯法においては、通
常厚さが５mm以下のストリップを製板するが、その厚さ
が薄くなれば薄くなるほど当然のことながら移動冷却面
へ供給する溶融金属の供給流量は極めて少なくなる。し
たがって、この微少供給流量をいかに精度よく、かつ安
定して制御するかが、急冷薄帯法の主要な開発課題の１
つになっている。

【０００３】

【従来の技術】これまで、供給流量の制御手段として
は、たとえば、タンディッシュ内溶融金属重量一定方式
（以下、単にT/D 重量モードという) として、特開昭64
-34550号公報に薄板鋳造における溶湯流量制御方法が開
示されている。この方法は、タンディッシュ内の溶融金
属の重量を、タンディッシュ下部に取り付けたロードセ
ルによりオンラインで測定し、該測定値と目標値との偏
差をもとに、溶融金属保持装置に備えたストッパ棒の昇
降速度及び位置を調整することにより溶湯流量制御を行
なうものである。

【０００４】しかしながらこの方法においては、タンデ
ィッシュのノズルと冷却ロールの間隙は極めて狭く通常
１mm以下であるため、耐火物の破片などの異物や、鋳造
された薄帯の一部がこの微少間隙部に挟まりタンディッ
シュを押し上げるという現象が往々にして発生する。こ
のような状態では、ロードセルの測定値はタンディッシ
ュ内溶湯重量の正しい値を示さなくなり、ストッパ棒は
誤った制御を行なうことになり、製品の板厚不良や操業
が中断するなどのトラブルが発生する。したがってこの
方法は、上記のような外乱に弱いという欠点を有してい
る。

【０００５】また、他の手段として周知のものに、保持
炉からの溶融金属流出速度一定方式（以下、単に炉流量
モードという）として、保持炉内の溶融金属重量の減少
速度すなわち保持炉からの溶融金属の流出速度を保持炉
下部に取り付けたロードセルによりオンラインで測定
し、該測定値と目標値との偏差をもとに、上記と同様に
ストッパ棒の昇降調整によって溶融金属の供給流量制御
を行なう方法がある。

【０００６】この方法では、保持炉とタンディッシュと
の間隔は十分に離すことができるので、上記方法のよう
に保持炉とタンディッシュの間に異物などが挟まるとい
う問題はない。しかし、一般に保持炉の全重量はタンデ
ィッシュ全重量よりはるかに重いため、測定誤差もそれ
だけ大きく応答性も悪くなり、測定精度・制御精度が上
記T/D 重量モードにくらべ劣るという問題を有してい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、前記した
問題点を有利に解決しようとするもので、前記したT/D
重量モード及び炉流量モードを適切に組合せ、それぞれ
の持つ長所を巧みに生かし、もって急冷薄帯特にリボン
の製造に要求される微少供給が安定してできる供給流量
制御方法及びその装置を提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記したタ
ンディッシュ内溶融金属重量の測定値が正常か否かを、
その測定値から判定できることを見出したことにより達
成したものである。

【０００９】すなわち、この発明の要旨は、保持炉内の
溶融金属をストッパー開閉器、タンディッシュ及びノズ
ルを介して冷却ロール等の移動冷却面へ連続的に供給
し、該冷却面で急冷凝固させて急冷薄帯を製造するにあ
たり、保持炉からの溶融金属の流出速度と、タンディッ
シュ内に滞留する溶融金属の重量をともにオンライン計
測し、溶融金属の重量が正常に計測されていると判定さ
れた時は目標の溶融金属重量値に合わすようにストッパ
ー開閉器をコントロールし、反対に、正常な計測が行わ
れていないと判定された時は保持炉からの溶融金属の流
出速度を目標の溶融金属流出速度に合わせるようにスト
ッパー開閉器をコントロールすることを特徴とする急冷
薄帯製造における供給流量制御方法であり、

【００１０】保持炉からの溶融金属の流出速度を測定す
る装置と、タンディッシュ内の溶融金属の重量を測定す
る装置及び該重量が正常に測定されているか否かを判定
する重量測定判定装置とをそなえ、該重量測定判定装置
の判定結果にしたがって、制御モードをタンディッシュ
内溶融金属重量一定方式か、保持炉からの流出速度一定
方式かに切り換える切り換え装置を組み込んだことを特
徴とする急冷薄帯製造における供給流量制御装置であ
る。

【００１１】ここに、タンディッシュ内溶融金属重量の
測定値が正常か否かの判定は、該測定値が目標値に対し
あるレベル以下に下った場合、該測定値の時間微分値が
あるレベル以下になった場合、又は上記両者が同時に生
じた場合を正常でないとすることでよい。また、移動冷
却面とは、冷却ロールの外、冷却床、冷却ベルトなどで
もよい。

【００１２】

【作用】この発明をさらに詳しく以下に述べる。前記し
たT/D 重量モードと炉流量モードを並列的に配し、さら
に、タンディッシュ内溶融金属重量の測定値が正常であ
るか否（異常）かを判断する重量測定判定装置を設け
る。

【００１３】そして、急冷薄帯を製造する際、その操業
中の供給流量制御は、上記重量測定判定装置が正常と判
定した場合には、より制御精度のよいT/D 重量モードで
制御して操業を続け、T/D 重量モードで操業中に、冷却
ロールとタンディッシュノズル間に異物や薄帯などが挟
まりタンディッシュ内溶融金属重量の正確な測定ができ
なくなり重量測定判定装置が異常と判定した場合には、
制御精度は劣るが異常値を測定することのない炉流量モ
ードに切り換えて制御し、上記異物や薄帯などが冷却ロ
ールとタンディッシュノズル間から排除され、タンディ
ッシュ内溶融金属流量の測定値が正常な値を示すと重量
測定判定装置が正常と判定し、再び制御精度のよいT/D
重量モードに切り換えて制御する。

【００１４】また、操業中に異物や薄帯などが冷却ロー
ルとタンディッシュノズル間に挟まると、これらがタン
ディッシュを押し上げることになり、タンディッシュ重
量（溶融金属重量を含む）は大幅にかつ急激に低下す
る。種々実験の結果、上記現象は、タンディッシュ内溶
融金属重量が目標値に対しあるレベル以下に低下した場
合、タンディッシュ内溶融金属重量の時間微分値がある
レベル以下になった場合、又は上記両者が同時に生じた
場合などでとらえることができることを確認した。した
がって重量測定判定装置は、上記した３つの場合のいず
れかを異常とするロジックを採用することが適切であ
る。

【００１５】以上のようにこの発明は、制御精度のよい
T/D 重量モードで操業し、異物や薄帯などが冷却ロール
とタンディッシュノズル間に挟まるというトラブルが発
生しタンディッシュ内溶融金属重量の計測値が異常値を
示すと、直ちに炉流量モードに移行するので制御精度は
低下するものの製品で板厚不良が発生するあるいは操業
が中断することなどがなく、また、上記トラブルが解消
すれば再び制御精度のよいT/D 重量モードに戻るので、
操業を中断することなく安定した操業ができ、かつ品質
の優れた製品を得ることができる。

【００１６】つぎにこの発明の実施態様を図面にもとづ
いて以下に説明する。図１に一例としてこの発明に適合
する装置及び制御系統の説明図を示す。

【００１７】図１において、溶融金属１は、保持炉２で
保持・保温され、ストッパ棒駆動装置12とストッパ棒３
で構成されるストッパ開閉器の操作によりタンディッシ
ュ４に給湯される。タンディッシュ４に給湯された溶融
金属１は、ここで一時滞留したのちノズル８を介して高
速で回転する冷却ロール９のロール表面に供給され、こ
こで瞬時に急冷薄帯10となってその下流に搬出される。

【００１８】上記において、保持炉２からの溶融金属１
の流出速度を測定する装置は、ロードセル５−１、演算
６−１及び微分器７−１で構成され、その溶融金属流出
速度は、保持炉２内の溶融金属重量を保持炉２の底部に
設けたロードセル５−１よりの出力信号を演算器６−１
で演算して求め、この演算値を微分器７−１で時間微分
することにより求められる。

【００１９】また、タンディッシュ４内の溶融金属１の
重量を測定する装置は、ロードセル５−２及び演算器６
−２とで構成され、その溶融金属重量は、タンディッシ
ュ４の底部に設けたロードセル５−２と演算器６−２と
によって求められる。さらにこの演算値を微分器７−２
で時間微分することで溶融金属重量の時間微分値が求め
られる。

【００２０】重量測定判定装置・切り換え装置11は、ロ
ードセル５−２及び演算器６−２によって測定されたタ
ンディッシュ４内の溶融金属重量が正常か異常かを判断
する。その判定基準としては、前記したように、演算
器６−２からの溶融金属重量信号がある定めた範囲を外
れた場合、微分器７−２からの溶融金属重量の時間微
分信号がある定められた範囲を外れた場合、上記及
びが同時に発生した場合、のいずれかを測定値が異常
と、逆に上記範囲内にある場合を正常とする基準が有効
である。

【００２１】また、重量測定判定装置・切り換え装置11
は、上記判定結果にもとづいて制御モードを切り換える
機能を有し、該判定結果が正常の場合にはT/D 重量モー
ドによる制御を、逆に異常の場合には炉流量モードによ
る制御をそれぞれ選択する。なお、重量測定判定装置・
切り換え装置11は、重量測定判定装置及び切り換え装置
として別個に設けてもよい。

【００２２】そして、T/D 重量モードを選択した場合
は、ストッパ棒駆動装置12は、重量測定判定装置・切り
換え装置11を介した演算器６−２からの溶融金属重量信
号値が目標値に一致するようにストッパ棒３を昇降操作
し、また炉流量モードを選択した場合には、ストッパ棒
駆動装置12は、重量測定判定装置・切り換え装置11を介
した微分器７−１からの溶融金属流出速度信号値が目標
値に一致するようにストッパ棒３を昇降操作し、それぞ
れ供給流量制御を行なうものである。

【００２３】

【実施例】Ｃ：0.03wt％、Si：0.15wt％、Mn：1.80wt
％、Cr：20.0wt％、Ni：10.5wt％の成分組成になるステ
ンレス溶鋼 500kgを、この発明に適合する前記した図１
に示した装置及び制御系統を用い、タンディッシュ内溶
鋼重量計測値の正常又は異常の判定基準をタンディッシ
ュ内溶鋼重量が目標値の70％以上を保持する場合を正常
とし、70％未満を異常として、板厚50μm 、幅 100mmの
急冷薄帯を製造した。

【００２４】ここに、保持炉では、溶鋼温度を1600℃で
保温し、保持炉からの溶鋼流出速度はその目標値を 0.7
kg／sec 、タンディッシュ内の溶鋼重量はその目標値を
70kgとし、冷却ロールには、ロール径 550mm、ロール幅
350mmの銅製ロールを用いた。

【００２５】上記条件で急冷薄帯を製造した際の、操業
経過時間及び制御モードとタンディッシュ内溶鋼重量と
の関係を図２に、操業経過時間及び制御モードと保持炉
内溶鋼重量との関係を図３に、操業経過時間及び制御モ
ードとストッパ棒開度との関係を図４に、又操業経過時
間及び制御モードと板厚との関係を図５に示す。

【００２６】この操業は、図２に示すＰ点で供給流量制
御をT/D 重量モードで操業を開始し、タンディッシュ内
溶鋼重量測定値を重量測定判定装置・切り換え装置が、
Ｑ点で異常と判定したため供給流量制御は保持炉流量モ
ードに切り換えられ、さらにＲ点で正常と判定したため
供給流量制御は再びT/D 重量モードに切り換えられＳ点
に至ったものである。

【００２７】上記図２において、図中Ｐ−Ｑ間及びＲ−
Ｓ間は、上記したように重量測定判定装置・切り換え装
置は測定値が正常と判定し供給流量制御をT/D 重量モー
ドに選択して操業している期間であり、タンディッシュ
内溶鋼重量の測定値が目標値近傍にありその変動幅も小
さくなっている。これらの期間は、タンディッシュ内溶
鋼重量測定値を目標値に合わす制御であるため、前述し
たように、応答性がよく、変動幅も少なく、精度よい供
給流量制御が行われている。すなわち、図４に示したよ
うに、ストッパ開度は狭い範囲で頻繁に動き、それに伴
って、図３から明らかなように保持炉から溶鋼流出速度
も変動幅が少なく、図５に示したように薄帯板厚もほぼ
目標値通りの値を示している。一方、図２のＱ−Ｒ間
は、Ｑ点直前でタンディッシュノズルと冷却ロールの間
に薄板の破片が挟まりタンディッシュを押し上げ、タン
ディッシュ内溶鋼重量の測定値が急激に減少し重量測定
判定装置・切り換え装置が異常と判定したため、供給流
量制御は保持炉流量モードに切り換えられ、その状態で
Ｒ点まで操業された期間である。

【００２８】さらに、Ｒ点では、上記薄帯の破片が除去
されたため、タンディッシュ内溶鋼重量の測定値が目標
値近傍に戻りその変動幅も減少して正常と判定され供給
流量制御が再びT/D 重量モードに切り換えられたもので
ある。

【００２９】上記のようにタンディッシュノズルと冷却
ロールの間に異物が挟まりタンディッシュ内溶鋼重量が
正しく計測できなくなった場合、供給流量制御を従来の
T/D重量モードのみで操業していると、タンディッシュ
内溶鋼重量が不足しているものと判定し、さらに重量を
増す方向に制御が働く。その結果薄帯厚さが許容範囲を
超えて厚く製品不良が発生するばかりでなく、操業が中
断するというトラブルなどが多々あった。

【００３０】この発明においては、このような場合、す
なわち図２に示すＱ−Ｒ間は、タンディッシュ内溶鋼重
量の測定値は目標値に対し大幅に低減しているものの供
給流量制御が炉流量モードに切り換えられるため、支障
なく操業でき、応答性、精度は多少劣るものの許容範囲
内での供給流量制御を行なうことができ、その結果とし
て、図５に示すように薄帯厚さは多少バラツキが大きい
が製品規格範囲内のものが得られた。

【００３１】

【発明の効果】この発明は、溶融金属を、保持炉からタ
ンディッシュを介して移動冷却面へ供給して急冷薄帯を
製造する際の供給流量制御を、タンディッシュ内溶融金
属重量の計測値が正常か否かを判定し、正常の場合には
タンディッシュ内溶融金属重量一定方式で、また正常で
ない場合には保持炉からの溶融金属流出速度一定方式で
行なうものであり、この発明によれば、安定した操業が
でき、かつ、品質の優れた急冷薄帯を製造することがで
き、急冷薄帯製造法の実用化に大きく貢献するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に適合する装置及び制御系統を示す説
明図である。

【図２】操業経過時間及び制御モードとタンディッシュ
内溶鋼重量との関係を示すグラフである。

【図３】操業経過時間及び制御モードと保持炉内溶鋼重
量との関係を示すグラフである。

【図４】操業経過時間及び制御モードとストッパ棒開度
との関係を示すグラフである。

【図５】操業経過時間及び制御モードと板厚との関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

１ 溶融金属 ２ 保持炉 ３ ストッパ棒 ４ タンディッシュ ５−１ ロードセル ５−２ ロードセル ６−１ 演算器 ６−２ 演算器 ７−１ 微分器 ７−２ 微分器 ８ ノズル ９ 冷却ロール 10 急冷薄帯 11 重量測定判定装置・切り換え装置 12 ストッパ棒駆動装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 行本 正雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者 山根 浩志 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究本部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 保持炉内の溶融金属をストッパー開閉
   器、タンディッシュ及びノズルを介して冷却ロール等の
   移動冷却面へ連続的に供給し、該冷却面で急冷凝固させ
   て急冷薄帯を製造するにあたり、 保持炉からの溶融金属の流出速度と、タンディッシュ内
   に滞留する溶融金属の重量をともにオンライン計測し、
   溶融金属の重量が正常に計測されていると判定された時
   は目標の溶融金属重量値に合わすようにストッパー開閉
   器をコントロールし、反対に、正常な計測が行われてい
   ないと判定された時は保持炉からの溶融金属の流出速度
   を目標の溶融金属流出速度に合わせるようにストッパー
   開閉器をコントロールすることを特徴とする急冷薄帯製
   造における供給流量制御方法。
2. 【請求項２】 保持炉からの溶融金属の流出速度を測定
   する装置と、タンディッシュ内の溶融金属の重量を測定
   する装置及び該重量が正常に測定されているか否かを判
   定する重量測定判定装置とをそなえ、該重量測定判定装
   置の判定結果にしたがって、制御モードをタンディッシ
   ュ内溶融金属重量一定方式か、保持炉からの流出速度一
   定方式かに切り換える切り換え装置を組み込んだことを
   特徴とする急冷薄帯製造における供給流量制御装置。