JPH06218511A - 連続鋳造用鋳型の湯面レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加振信号の周期を変化させつつこれをゲート
の開閉信号に重畳するとにより、鋳型内の高周波の湯面
レベルの変動を低減する方法を提供すること。 【構成】 タンディッシュ１の底面に、その上端を開口
し下端を鋳型５内部に進入した溶湯ノズル３が固設され
ており、溶湯ノズル３にて鋳型５に注入された溶鋼２は
その下側開口部から連続的に引抜かれるようになされて
いる。溶湯ノズル３の途中にはゲート４が構成されてお
り、油圧シリンダ15に接続したゲート板4a摺動にて溶鋼
２の注入量を調節すべくなされている。鋳型５の上方に
は湯面レベル計７のプローブ7aが配設されており、加算
器11は湯面レベル計７はからのレベル信号と目標レベル
設定器８からの目標レベル信号との偏差信号を調節器９
に出力し、加算器12は調節器９からのゲート４の開閉信
号に加振信号発生器10からの経時的にその周期が変化す
る加振信号を重畳させサーボアンプ13に出力し、サーボ
アンプ13は油圧ユニット14をして油圧シリンダ15を振動
させつつ進退動作せしめ、ゲート４を開閉する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は連続鋳造を行う設備の鋳
型内へ注湯される溶鋼の湯面レベルを制御する方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】タンディッシュ内の溶鋼を、上下に開口
を有する鋳型に注入し、該鋳型に対応する断面を有する
鋳片を連続的に製造する連続鋳造方法においては、鋳型
内の溶鋼湯面レベルの変動が鋳片の表面疵，ブレークア
ウト等の操業トラブルを誘起する一因となっていること
は一般的に知られており、従来より湯面レベルの変動を
抑制してこれを一定に保つことが、品質向上，安定操業
には欠かせない重要な要素となっている。湯面レベル制
御は、γ線レベル計または渦流レベル計等の湯面レベル
計を用いて鋳型内の湯面レベルを測定し、得られたレベ
ル信号を制御装置にフィードバックし、目標値との間に
偏差があれば、両者との差に基づいて決定される調節信
号をサーボユニットに伝え、流量調節機構例えばスライ
ディングゲート（以下ゲートという）またはストッパの
開度を変更してタンディッシュより鋳型内に流れ込む溶
鋼の流量を調節するという基本的な方法が一般に採用さ
れている。

【０００３】前述したゲートは、タンディッシュの下部
から鋳型内部に配設された注湯ノズルの途中に、中央に
開口を有するゲート板を配し、これを注湯ノズルの軸心
に略直交する方向に摺動させて前記注湯ノズルを開閉す
るように構成されており、前記ゲート板の摺動は、これ
に連結された油圧シリンダの進退動作に応じて行わせる
ようになっている。しかしこのように構成されたゲート
には、ゲート板の摺動部分に存在するガタ，摺動時にゲ
ート板に作用する摩擦抵抗，油圧シリンダとゲート板と
の連結部におけるガタ及び油圧シリンダの動作に伴いこ
れの各部に発生する摩擦抵抗等、その機械系に非線型要
素を有しているため、ゲートの応答性が低く湯面レベル
を目標値に制御することに困難があった。

【０００４】そこで調節信号であるゲートの開閉信号
に、図４に示す如き高周波数で周期及び振幅が一定な矩
形波、または正弦波の加振信号を重畳させて、前記ゲー
ト板を短周期にて常時振動させることにより、ゲートの
機械系の応答性を向上させる方法が実施されている。こ
の加振信号は、前記非線型要素の影響を低減しかつ鋳型
内の湯面レベルに対する影響が少なくなるように、経験
的にその振幅及び周期を決定して用いている。

【０００５】ところがゲートの開閉信号に所定の加振信
号を重畳して鋳型内の湯面レベルを制御する方法では、
開閉信号に応じたゲートの開閉動作に伴って生じる低周
波の変動に、加振信号に応じたゲートの開閉動作に伴っ
て生じる高周波の変動が重畳された変動態様を示すが、
図５に示す如く重畳した加振信号の周期に応じた高周波
の湯面レベルの変動が生じる。これは重畳した加振信号
により鋳型内の溶鋼表面で共振現象が発生するため、湯
面レベルに大きな変動となって現れているからである。
実際この高周波の湯面レベル変動を測定すると、その周
期は前記加振信号の周期と同じであるが、振幅は前記加
振信号の振幅より大きい。そしてこの高周波の湯面レベ
ル変動は、製品鋳片の品質に悪影響を与えるのみなら
ず、例えば制御系に PID制御を用いている場合、ゲイン
を大きくすることができないため、湯面レベル制御の精
度が低下するという問題があった。

【０００６】一方特開平２−１９２８６３号公報に記載
されている如き方法が提案されている。この方法は、ゲ
ートの機械系の非線型要素に経時的な状態変化が生じた
場合、これに応じて湯面レベルの検出結果中に生じる高
周波の変動成分（加振成分）と、低周波の変動成分（湯
面レベル変動成分）とに変化が生じることを利用して、
湯面レベル計の検出結果を周波数分析し、高周波の変動
成分及び低周波の変動成分それぞれに所定の重み付けを
して加算した値が適性範囲内にあるように、ゲートの機
械系の状態変化に応じて加振信号における周期及び振幅
を変更することによって、前述した如くゲートの機械系
の非線型要素が経時的に変動しても、加振信号によるゲ
ートの応答性向上効果を維持するようにしたものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところでこのような従
来の方法にあっては、ゲートの機械系の状態変化に応じ
て加振信号における周期及び振幅を変更するため、ゲー
ト機械系の経時的な状態変化に拘わらず、初期の応答性
を維持し得るが、周波数分析を行うため湯面レベルの制
御系の構成が複雑になるという問題があり、また高周波
の湯面レベルの変動を抑制するという課題は未だ解決さ
れていない。

【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは加振信号の周期を変
化させつつこれをゲートの開閉信号に重畳することによ
り、鋳型内の高周波の湯面レベルの変動を低減すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造用
鋳型の湯面レベル制御方法は、連続鋳造設備の鋳型への
注湯量を調節する手段へ、前記鋳型内の湯面レベルに基
づいて求められる調節信号に、所定高周波数の加振信号
を重畳させて与え、前記鋳型内の湯面レベルを適性レベ
ルに制御する方法において、前記加振信号を、その周期
を変化させつつ前記調節信号に重畳させることを特徴と
する。

【００１０】

【作用】本発明の連続鋳造用鋳型の湯面レベル制御方法
にあっては、加振信号の周期を変化させつつこれを調節
信号に重畳させるため、加振信号によって生じる鋳型内
の湯面レベルの変動周期が経時的に変化する。そのため
溶鋼表面における共振現象が抑制され、高周波の湯面レ
ベルの変動が低減される。

【００１１】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図１は本発明に係る連続鋳造用鋳
型の湯面レベル制御方法（以下本発明方法という）の実
施状態を示す模式図であり、図中１は溶鋼２を一時貯溜
するタンディッシュである。タンディッシュ１の下方に
は、適長離隔させて鋳型５が配置されており、タンディ
ッシュ１の下部には、これの底面にその上端を開口させ
て、溶湯ノズル３が固設してあり、これの下端は、鋳型
５内部に適長進入させてある。タンディッシュ１内の溶
鋼２は、溶湯ノズル３を経て鋳型５内に注入されて、外
側を凝固殻6aにて被覆されたストランド６となり、鋳型
５の下側開口部から、図示しないピンチロールの回転に
より連続的に引抜かれつつ、内部に至まで凝固が完了し
た段階において、所定寸法に切断され、後工程での素材
となる鋳片が製造される。

【００１２】一方溶湯ノズル３の途中には、鋳型５への
注湯量を調節するためのゲート４（スライディングゲー
ト）が構成されている。ゲート４は、注湯ノズル３の内
側断面形状に相当する開口をその略中央に有するゲート
板4aを、注湯ノズル３の途中に、これの軸心に略直交す
る面内にて摺動自在に装着すると共に、該ゲート板4aの
一部を、油圧ユニット14にて駆動される油圧シリンダ15
に連結し、油圧シリンダ15の進退動作に応じてゲート板
4aを摺動させるように構成してある。従って溶湯ノズル
３の溶鋼通流量は、ゲート板4aの装着位置における開口
面積に対応し、この面積は、該ゲート板4aの移動位置、
換言すれば油圧シリンダ15の進退位置に応じて定まるか
ら、鋳型５への溶鋼注入量は、油圧シリンダ15の進退位
置に対応する。

【００１３】また鋳型５の上方には、該鋳型５内部の溶
鋼に臨ませて湯面レベル計７のプローブ7aが配置されて
おり、湯面レベル計７はプローブ7aから出力をこれに対
応する湯面レベル信号として後述する制御系に出力する
ようになされている。

【００１４】以上の如く構成された連続鋳造設備におい
て、本発明に従って湯面レベルの制御を行う制御系は、
湯面レベルを一定とするためのゲート４の開度を決定し
て決定した開度となすための開閉信号を出力する調節器
９、制御目標となる湯面レベルを設定するための目標レ
ベル設定器８、前記開閉信号に重畳される加振信号を発
生する加振信号発生器10、２つの加算器11,12 及び加振
信号が重畳された開閉信号に基づいて油圧ユニット14を
制御するサーボアンプ13から構成されている。

【００１５】本発明の特徴たる前記加振信号発生器10
は、その周波数，または周波数及び振幅が経時的に変化
する加振信号を発生すべくなされており、加振信号発生
器10から出力される信号の波形は、経時的に周波数変調
した短周期の正弦波または矩形波、または周波数及び振
幅がランダムな波形等であってよい。ただしその周波数
域帯は、ゲート４の動作応答の限度以下、及び溶鋼湯面
レベルの変動周波数より高い周波数となるように経験的
に適切な範囲を選択する。

【００１６】さて鋳型５内の湯面レベルに対応する前記
湯面レベル計７の出力信号は、加算器11に与えられる。
加算器11には目標レベル設定器８から、予め設定されて
ある目標レベルに相当する信号も与えられており、加算
器11は両信号の偏差に相当する偏差信号を調節器９へ出
力する。そして調節器９は、前記偏差信号に応じてゲー
ト４の開度を決定してこれを開閉信号として加算器12へ
出力する。加算器12には加振信号発生器10から周波数，
または周波数及び振幅が経時的に変化する加振信号も与
えられており、これを前記開閉信号に重畳してサーボア
ンプ13へ与えるる。サーボアンプ13は与えられた信号に
基づいて油圧ユニット14をして油圧シリンダ15を振動さ
せつつ進退動作せしめてゲート４の開度を調節する。

【００１７】次に本発明方法を用いて、連続鋳造の操業
中の湯面レベルを制御した結果について説明する。図２
は調節器９（図１参照）から出力される開閉信号に重畳
した加振信号の波形を示すものである。図２の如く加振
信号は、振幅が同じ短形波の周期をＴ₁ 〜Ｔ₅ （Ｔ₁ ＜
Ｔ₂ ＜Ｔ₃ ＜Ｔ₄ ＜Ｔ₅ ）まで経時的に変化させた。こ
のような加振信号を前述の如く開閉信号に重畳して湯面
レベルの制御を行った結果を図３に示す。図３のグラフ
の横軸は時間を，また縦軸は湯面レベルを表している。
図３から明らかな如く、破線で示した開閉信号に応じた
低周波成分に沿って実線で示した高周波成分が測定され
たが、高周波成分の振幅は非常に小さいものであった。
このように周期を経時的に変化させつつ開閉信号に重畳
させることによって、鋳型内の溶鋼表面における共振現
象が抑制され、それによって湯面レベルに与える加振信
号の影響が低減された。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明の連続鋳造用鋳
型の湯面レベル制御方法にあっては、ゲートの開閉信号
に重畳した加振信号によって生じる鋳型内の溶鋼表面に
おける共振現象が抑制されるため、該鋳型内の高周波の
湯面レベルの変動を低減して製品の品質の低下を防止
し、またPID 制御のゲインを大きくすることができ、湯
面レベルを高精度に制御し得る等、本発明は優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施状態を示す模式図である。

【図２】本発明方法の加振信号の波形を示すグラフであ
る。

【図３】本発明方法による湯面レベルの変動を示すグラ
フである。

【図４】従来方法の加振信号を波形を示すグラフであ
る。

【図５】従来方法による湯面レベルの変動を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ 溶鋼 ４ ゲート ５ 鋳型 ８ 目標レベル設定器 ９ 調節器 10 加振信号発生器 11,12 加算器 13 サーボアンプ 15 油圧シリンダ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造設備の鋳型への注湯量を調節す
   る手段へ、前記鋳型内の湯面レベルに基づいて求められ
   る調節信号に、所定高周波数の加振信号を重畳させて与
   え、前記鋳型内の湯面レベルを適性レベルに制御する方
   法において、 前記加振信号を、その周期を変化させつつ前記調節信号
   に重畳させることを特徴とする連続鋳造用鋳型の湯面レ
   ベル制御方法。