JPH091304A - 連続鋳造装置における鋳造初期鋳型内湯面レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鋳型内溶鋼保持時間を確保し、定値レベル制
御への移行を円滑になし得る連続鋳造装置における鋳造
初期鋳型内湯面レベル制御方法を提供する。 【構成】 ダミーバーヘッドが装着された鋳型内に溶鋼
流量制御装置により溶鋼の注入を開始するとともに、湯
面が予め設定された引抜き開始レベルに達したことを検
出した時点で前記ダミーバーヘッドの引抜きを開始する
他、予め設定された湯面レベルに達すると、定値レベル
制御に移行する鋳造初期鋳型内湯面レベル制御方法にお
いて、予め設定した湯面レベルからダミーバー引抜き開
始湯面レベルまでの範囲は、予め設定した面上昇速度と
実際の湯面上昇速度との偏差を求め、この偏差を無くす
ように湯面上昇速度を閉ループ制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造装置の鋳型内
に注ぎ込まれる溶鋼の鋳造初期における鋳型内湯面レベ
ル制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に連続鋳造装置では、図１に示すよ
うに、タンディッシュ１に一旦貯えられた溶鋼２が、ス
ライドバルブ３の開度調整により、浸漬ノズル11を通じ
て鋳型４内へ供給される。連続鋳造中には鋳型４内の溶
鋼２の湯面レベルが一定となるようにスライドバルブ３
の開度が制御される。また、鋳型４により鋳造された鋳
片（図示せず）は、ダミーバー５（連続鋳造中は鋳片）
に接するピンチロール13によって鋳造速度が制御され
る。

【０００３】ところで、上述のような連続鋳造に際し
て、定常時の鋳造作業は従来より自動化がなされてお
り、また鋳造開始および鋳造終了の作業も、従来オペレ
ータの経験に頼って手動により行われていたのが、本出
願人が特開平 1−254361号公報に提案したように自動化
がなされ始めている。

【０００４】上記公報に提案されている従来の鋳造初期
における鋳型内湯面レベル制御についてその概要を図１
を参照して説明する。

【０００５】鋳型４内の湯面レベルの検出手段として
は、鋳型４内の上部に設けられた渦流センサ８と、鋳型
４の鉛直方向温度分布を検出し得る適当な間隔で鋳型壁
に埋設された複数の熱電対14とが用いられ、渦流センサ
８は、定常時の鋳造作業用であって、定常操業レベル近
傍の湯面レベル（以下定値レベルとも言う）を連続的に
検出するものであり、一方、熱電対14は、鋳型４の下部
から渦流センサ８の位置までの鉛直方向温度分布を検出
するものである。

【０００６】上記のように湯面レベルの検出手段を備え
る鋳型４を用い、鋳造初期においては、ダミーバーヘッ
ド12がセットされた鋳型４内にスライドバルブ３を一定
開度開いて、タンディッシュ１から溶鋼２を注入する。
この後、注入に伴い上昇する溶鋼２の湯面2aまでの鉛直
方向温度分布を熱電対14で検出し、この温度分布から湯
面レベルを演算し、この演算により求めた湯面レベル
と予め設定された湯面レベルとの差に応じてスライド
バルブ３の開度信号を決定し、上昇する湯面レベルの閉
ループ制御（図３参照）が行われる。ここで、予め設定
された湯面レベルとは時間との関数Ｌ(t) が用いられ
ている。

【０００７】上記のように制御された湯面2aが、図３に
示すように、ある湯面になると鋳型４は振動を開始し、
次いである湯面(L3)に達した時、ピンチロール13がダミ
ーバー５の引抜きを開始するとともに、渦流センサ８に
よる湯面レベル計測が行われ定値レベル制御に移行す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで鋳造初期の湯
面レベル制御においては、次の２つの点で満足する必要
がある。すなわち、１点目は、鋳型内へ溶鋼の注入を開
始後、湯面が所定のレベルに達するとダミーバーが引抜
きを開始する。この場合において、ダミーバー引抜き開
始時には、湯面が所定のレベルに達していること、およ
び注入開始後の経過時間が所定の範囲内であって凝固状
態が適切であることの必要がある。経過（保持）時間が
少なすぎると、凝固殻の生成が不十分なことから引抜き
力で凝固殻が破断するブレークアウトが発生し、鋳造を
続行することが不可能となる。一方、保持時間が過大に
なると凝固殻がダミバーヘッドと焼き付き、両者の切離
しが困難となる。

【０００９】もう１点は、湯面レベルが定値レベル制御
に入る前には、最適な湯面上昇速度であれば、定値レベ
ル制御に移行してからの湯面レベルのハンチング現象が
小さくて済むため、定値レベル制御前に湯面上昇速度を
所定の速度に整える必要がある。ここで、所定の速度と
はダミーバー引抜き開始時の初期引抜き速度で決定され
る湯面上昇速度である。

【００１０】以上のような精密な湯面レベル制御のため
には、湯面レベルを連続的に検出し、閉ループ制御を行
うことが最良である。上記従来技術で述べた設定レベル
Ｌ(t) を定める湯面レベル制御方法では、湯面レベルが
引抜き開始レベル(L3)に達した時には、鋳型内溶鋼保持
時間を確保できる。しかし、定値レベル制御前(L2)から
前記(L3)間を、時間ｔに関して所定の湯面上昇速度に設
定しても、地金付着によるスライドバルブの吐出量の変
化、浸漬ノズルの中での溶鋼の偏流、および溶鋼温度、
溶鋼成分、鋳造速度、タンディッシュ内溶鋼ヘッド圧な
どの外乱により湯面レベルが変動すると湯面レベルコン
トローラが補正動作に入り、その補正動作はその時刻で
の設定レベルＬ(t) を目標とするため、必ずしもねらっ
た上昇速度にはならず、予定の湯面レベルになるように
スライドバルブは調整され、その結果として、湯面上昇
時間は予定のカーブに乗ってくるが、ダミーバー引抜き
時の湯面上昇速度は予定とは異なることがある。その場
合、湯面のオーバーシュートやハンチング現象が起こ
る。

【００１１】本発明は、上記の事情に基づいてなされた
ものであって、その目的は、鋳型内溶鋼保持時間を確保
し得るとともに、定値レベル制御への移行を円滑になし
得る連続鋳造装置における鋳造初期鋳型内湯面レベル制
御方法を提供するものである。

【００１２】

【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、本発明に係る連続鋳造装置における鋳造初期鋳型
内湯面レベル制御方法は、ダミーバーヘッドが装着され
た鋳型内に溶鋼流量制御装置により溶鋼の注入を開始す
るとともに、その鋳型内の溶鋼湯面を検出し、湯面が予
め設定された引抜き開始レベルに達したことを検出した
時点で前記ダミーバーヘッドの引抜きを開始する他、予
め設定された湯面レベルに達すると、定値レベル制御に
移行する連続鋳造装置における鋳造初期鋳型内湯面レベ
ル制御方法において、予め設定した湯面レベルからダミ
ーバー引抜き開始湯面レベルまでの範囲は、予め設定し
た湯面上昇速度と実際の湯面上昇速度との偏差を求め、
この偏差を無くすように湯面上昇速度を閉ループ制御す
るものである。

【００１３】そして、上記連続鋳造装置における鋳造初
期鋳型内湯面レベル制御方法においては、予め設定した
湯面レベルまでは、予め設定した時間関数の湯面レベル
パターンを目標値として湯面レベルを閉ループ制御する
ものであってもよい。

【００１４】また、上記連続鋳造装置における鋳造初期
鋳型内湯面レベル制御方法においては、湯面上昇速度の
閉ループ制御をスライドバルブの開度調整により行うも
のであってもよい。

【００１５】

【作用】本発明の鋳造初期鋳型内湯面レベル制御方法で
は、予め設定した湯面レベルからダミーバー引抜き開始
湯面レベルまでの範囲は、鋳型内断面積より求められる
湯面上昇速度の設定値を目標とし、各時刻における湯面
上昇速度実績とで閉ループ制御（湯面上昇速度制御と言
う）するので、ダミーバー引抜き開始湯面レベルとほぼ
同時に行われる定値レベル制御への円滑な移行ができ、
移行時に生じる湯面のオーバーシュートやハンチング現
象が抑制できるとともに、鋳型内溶鋼保持時間も比較的
容易に確保することができる。

【００１６】そして、上記作用をより効果的に得るに
は、鋳型への注湯開始から上記予め設定した湯面レベル
に到るまでは、時間−湯面レベルパターンで決まる各時
刻における湯面レベル設定値を目標値とし、各時刻の湯
面レベル実績とで閉ループ制御（以下湯面レベルパター
ン制御と言う）をすることができ、これにより、適正な
鋳型内溶鋼保持時間を確保することができ、ブレークア
ウトあるいは凝固殻のダミバーヘッドへの焼き付きなど
の心配が軽減される。

【００１７】また、上述の如き作用効果を享受するのに
湯面上昇速度制御を行う範囲は、特に限定するものでは
ないが、最も短い範囲として、ダミーバー引抜き開始湯
面レベルまでの湯面レベル制御の大半を第１段階として
湯面レベルパターン制御を行い、次いで、ダミーバー引
抜き開始湯面レベル直前の最後の部分を第２段階として
湯面上昇速度制御を行うようにしてもよく、このような
２段階の切り換えを行うことによっても、所定の溶鋼保
持時間を確保し得るとともに、定値レベル制御移行時に
生じる湯面のオーバーシュート、ハンチングを抑えるこ
とができる。また、湯面上昇速度制御の開始を浸漬ノズ
ルの先端近傍より行い、湯面が浸漬ノズルの溶鋼吐出孔
を通過する間をゆっくりとした上昇速度の湯面上昇速度
制御で通過させることにより、溶鋼のスプラッシュが防
止でき、これによりスプラッシュによる渦流センサへの
付着によるトラブル防止や、鋳塊の表面性状の改善が期
待される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明に係る鋳造初期鋳型内湯面レベル
制御方法に適用した連続鋳造装置の概要図であって、従
来より用いられているものと同じ構成のものである。図
２は、図１に示す装置を用いて実施される鋳造初期鋳型
内湯面レベル制御方法の湯面レベルチャートである。

【００１９】図１において、タンディッシュ１に貯えら
れた溶鋼２が、ある重量になると、溶鋼レベルコントロ
ーラ10に予め設定された開度パターンに従いスライドバ
ルブ３が開口され、ダミーバーヘッド12がセットされた
鋳型４内に注入される。鋳型４内に注入された溶鋼２の
湯面2aのレベルが上昇し、熱電対14の下端で温度上昇が
検出されると、鋳型鉛直方向の温度勾配により、溶鋼レ
ベルコントローラ10で湯面レベルが演算される。

【００２０】湯面レベルが演算により検出されると、溶
鋼レベルコントローラ10に予め設定された湯面レベルパ
ターンを目標値として湯面レベルフィードバック制御が
開始され、開度調整信号がバルブ開度コントローラ９を
介してステッピングシリンダ６に指令されスライドバル
ブ３の開度が調整される。この後、湯面2aが、図２に示
すように、ある湯面(L2') に達した時、鋳型４は振動を
開始し、その時点の湯面レベル(L2') とピンチロール13
がダミーバー５を引抜き開始するダミーバー引抜き開始
湯面レベル〔ほぼ定置レベル制御開始湯面レベル〕(L
3') の間を、初期のダミーバー引抜き速度と鋳型内断面
積より求められる所望の湯面上昇速度設定値を目標と
し、渦流センサ８による湯面レベル計測による各時刻に
おける湯面上昇速度実績とで湯面上昇速度制御した後、
定値レベル制御に移行する。なお、符号７は開度計であ
ってスライドバルブ３の開度量を計測し、その量をバル
ブ開度コントローラ９に入力する。

【００２１】次に、上記の如く構成された装置にて実施
される溶鋼レベルの制御方法について、図２により説明
する。図２において、開度パターン制御から湯面レベル
パターンに切り換えられる湯面レベル(L0') に達したと
きは、予定の湯面上昇カーブよりも熱電対14により演
算して求められる実際の湯面が上方にあり、予定の湯
面レベルより大きく超えてしまったが修正動作に入り、
湯面上昇速度制御開始レベル(L2') に到る間にスライド
バルブ３の開度調整により、予定の湯面レベルパターン
に収束しつつある。

【００２２】次に、湯面レベル(L2'=L3'−10mm) で、湯
面レベル検出を熱電対14から渦流式レベル計８に切り換
え、この湯面レベル(L2') で湯面レベル制御を湯面レベ
ルパターン制御から湯面上昇速度制御に移行する。この
とき、予め設定された上昇速度ΔLSV3よりも、上昇速度
実績は速かったが、スライドバルブ３の開度修正動作に
入り、すぐさま、目標上昇速度に収束した。そしてこの
後、湯面レベル(L3')でダミーバー５の引抜きを開始
し、湯面レベル制御は定値レベル制御に切り換えられ、
ハンチング現象のない良好な定値レベル制御に入った。

【００２３】このように、湯面レベル制御の大部分を時
間関数による湯面レベルパターン閉ループ制御を用いる
ことにより、溶鋼保持時間を確保し、定値レベル制御開
始湯面レベルつまりダミーバー引抜き開始湯面レベル直
前は、湯面上昇速度閉ループ制御を行うことにより、湯
面レベルのハンチング現象を抑え、品質劣化の防止およ
び良好な形での自動化が可能となった。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の湯面レベ
ル制御方法によれば、鋳造初期の溶鋼保持時間を確保し
つつ、湯面レベル変動を抑えることができる。特に、自
動スタート制御が容易に且つ安定して行われ、鋳造初期
の製品品質が改善され歩留りの大幅な向上が期待でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鋳造初期鋳型内湯面レベル制御方
法に適用した連続鋳造装置の概要図である。

【図２】図１に示す装置を用いて実施される鋳造初期鋳
型内湯面レベル制御方法の湯面レベルチャートである。

【図３】従来の鋳造初期鋳型内湯面レベル制御方法の湯
面レベルチャートである。

【符号の説明】

１：タンディッシュ ２：溶鋼 2
a：湯面 ３：スライドバルブ ４：鋳型
５：ダミーバー ６：ステッピングシリンダ
７：バルブ開度計 ８：渦流センサ ９：開度コントローラ 10：溶鋼レベルコントローラ 1
1：浸漬ノズル 12：ダミーバーヘッド 13：ピンチロール 1
4：熱電対 L0', L1', L2', L3'：湯面レベル ：予定の湯面上昇カーブ ：実際の湯面上昇速度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダミーバーヘッドが装着された鋳型内に
   溶鋼流量制御装置により溶鋼の注入を開始するととも
   に、その鋳型内の溶鋼湯面を検出し、湯面が予め設定さ
   れた引抜き開始レベルに達したことを検出した時点で前
   記ダミーバーヘッドの引抜きを開始する他、予め設定さ
   れた湯面レベルに達すると、定値レベル制御に移行する
   連続鋳造装置における鋳造初期鋳型内湯面レベル制御方
   法において、予め設定した湯面レベルからダミーバー引
   抜き開始湯面レベルまでの範囲は、予め設定した湯面上
   昇速度と実際の湯面上昇速度との偏差を求め、この偏差
   を無くすように湯面上昇速度を閉ループ制御することを
   特徴とする連続鋳造装置における鋳造初期鋳型内湯面レ
   ベル制御方法。
2. 【請求項２】 予め設定した湯面レベルまでは、予め設
   定した時間関数の湯面レベルパターンを目標値として湯
   面レベルを閉ループ制御する請求項１記載の連続鋳造装
   置における鋳造初期鋳型内湯面レベル制御方法。
3. 【請求項３】 湯面上昇速度の閉ループ制御をスライド
   バルブの開度調整により行う請求項１記載の連続鋳造装
   置における鋳造初期鋳型内湯面レベル制御方法。