JPS6345905B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連続鋳造設備内における鋳造品の冷
却制御方法に関する。

この連続鋳造設備は、鋼ブルーム、スラブ又は
ビレツトのような金属製品を鋳造するための溶融
金属の入る鋳型と、連続した冷却セクシヨンを有
する２次冷却ゾーンを備えている。この連続した
冷却セクシヨンにより、鋳造品は、鋳型からの取
出し点から鋳造品の凝固ゾーンまで導かれる。鋳
造品の各連続要素は、設備内におけるその位置の
関数である鋳込後経過時間を常に有している。こ
のような連続鋳造設備においては、溶融金属が鋳
型内で凝固しはじめて鋳造品のまわりに比較的薄
い表皮が形成され、そして、適当な水噴霧手段を
含む冷却セクシヨンを備えた２次冷却ゾーンにお
いて、連続的に内部に向つて凝固し続ける。

２次冷却ゾーンにおける冷却の役割は、この２
次冷却ゾーンにおける予め決められた滞留時間の
終りの時点で鋳造品が所定の形で完全に凝固する
まで、鋳型の中で形成された表皮が規則正しく成
長することを保証することである。鋳造品の表皮
の温度を充分低い値に保持して適当な機械的抵抗
力を備えさせるに充分な冷却水を鋳造品に噴射し
なければならない。

他方、冷却水の給水量が余りにも大きすぎる場
合は、鋳造品が冷却される通常弯曲された案内ラ
ツクの終端における鋳造品の温度は低くなり過ぎ
て、弯曲された案内路から矯正ゾーンにおける直
線路に案内する間、鋳造品を充分柔軟に保つこと
ができない。弯曲された鋳造品が矯正ゾーンにお
いて受ける変形が冷却された鋳造品に許容される
限界を越えるという事実の故に、このような金属
の柔軟性低下は許容できない。一般に、鋳造品を
無制御で冷却すれば、鋳造品に重大な冶金学的な
欠陥、特に、内部及び表面の亀裂の原因となる。

従つて、連続鋳造設備内の鋳造品の冷却を制御
することは、高品質の鋳造品を得るために非常に
重要であり、この冷却制御を実現するために種々
のシステムが提案されている。

例えば、設備内の冷却水の総量を鋳造品の鋳造
速度に比例するように保持することが提案されて
いる。この場合、連続する各冷却セクシヨンにお
ける給水量は所定の割合で配分される。他の設備
においては噴霧率（給水量／金属供給量）を鋳造
速度に比例するように保持し、鋳造速度に対応し
て冷却水の流量が制御される。

他の公知の連続鋳造設備においては、全冷却水
の給水量を定期的に制御する。すなわち、２次冷
却ゾーンにおける１個又は複数個の冷却セクシヨ
ンにおける水の部分給水量が各冷却セクシヨンに
おける鋳造品の要素の鋳込後経過時間に対応して
制御される。これらの要素は、制御の間隔に等し
い時間間隔において仮想的に形成される。この目
的のために、鋳造品の鋳込後経過時間の関数とし
て流量の変化を与える１個又はそれ以上の曲線を
使用することが提案されている。これらの曲線
は、実験的な結果または計算に基づいて予め選定
される。

これらすべての公知の制御システムは、異なつ
てはいるが常に予め決められた法則に従つて変化
する冷却水の流量を単に維持するものであつて、
実際の冷却プロセスを無視しており、ある種のプ
ロセス・パラメータの変化、特に鋳型から抽出さ
れる熱量及び鋳造品の熱的プロフイルの変化を考
慮していない。

本発明の主たる目的は、連続鋳造設備内の鋳造
品の実際の挙動及び熱的経歴を考慮に入れた鋳造
金属品の冷却方法を提供することである。

前述及び他の目的は、本発明によれば、鋳型内
及び２次冷却ゾーン内の滞留時間の関数として鋳
造品の単位質量から抽出される熱量の変化を与え
る第１の理論的曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）と、熱的挙動の
法則により第１の理論的曲線に関係し、設備的の
滞留時間の関数として鋳造品の表面温度の変化を
表す第２の理論的曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）に基づいて流
量を定期的に算出することにより達成される。こ
れらの曲線は、実験結果により標準化された鋳造
品の熱的挙動のシユミレーシヨン数学的モデルを
使用して決め決定される。

鋳造品を仮想断片要素に分割し、各断片要素の
鋳込後経過時間を定期的に演算算出することで、
これらの曲線を用いて各断片要素から抽出される
熱量と各断片要素の表面温度が計算され、その
後、各断片要素の熱交換係数が計算される。冷却
水の比水量の変化を熱交換係数の関数として表す
曲線を用いて、各断片要素に噴射すべき給水量が
決定され、次に、２次冷却ゾーンの各冷却セクシ
ヨンの流量が、各冷却セクシヨンに丁度その時点
で存在する全断片要素が示す流量を総和すること
により計算される。異なる冷却セクシヨンに送ら
れる冷却水の流量は、それが計算された値を保持
するように制御される。

抽出される熱量と表面温度に関する曲線を作成
する際の基礎となる方程式は、鋳造金属の特性及
び鋳造品の形状のように、各鋳造毎に変化するパ
ラメータを含んでいる。それ故、金属の各種類及
び設備内で鋳造される製品の各形状に対して有効
な１組の曲線を用意することが必要である。

これらの曲線の線形は、また鋳型から抽出され
る熱量によつても左右されるが、本発明の方法を
用いることによつてこのパラメータを考慮に入れ
ることが容易になる。実際、計算によれば、鋳型
の熱効率は、抽出される熱量の曲線を単に時間軸
に関して移動させるだけであることが示される。
すなわち、２次冷却ゾーンにおいて抽出される熱
量の変化の各異なる曲線は、曲線を時間軸に沿つ
て単に移動することにより導き出される。

本発明によれば、先ず鋳型から抽出される熱量
が決定され、この抽出される熱量の曲線は、鋳造
品の鋳型内における滞留時間と鋳型から抽出され
る熱量を座標とする点を通るように、時間軸に対
して平行に移動することにより修正され、この修
正された曲線を用いて流量が計算される。

鋳型から抽出される熱量は、鋳型に対する流量
及び冷却水に対する加熱量、すなわち鋳型の４面
における流量及び冷却水に対する加熱量を測定す
ることにより決定される。

同様に、コンピユータの記憶装置に格納され、
シユミレーシヨンの予測に基づく計算又は試験あ
るいはこの両者によつて作成されたデータによつ
て、鋳型から抽出される熱量を決定することがで
きる。

出口すなわち鋳型からの取出し点における鋳造
品の実際の表面温度が表面温度の曲線を示す温度
と異なる場合、この曲線は、鋳型の滞留時間と鋳
型の出口における鋳造品の表面温度とを座標とす
る点を、直線若しくは２次曲線又は３次曲線を用
いて２次冷却ゾーンの上方セクシヨンに相応する
曲線上の点に連結することにより修正される。給
水の流量は、この修正された曲線に基づいて計算
される。

鋳型の出口における鋳造品の表面温度は、光学
的な高温度計で測定されるか、又は、シユミレー
シヨンの予測に基づく計算により作成した曲線を
利用し、鋳型から抽出される熱量より計算され
る。

通常、２次冷却ゾーンに課される表面温度のプ
ロフイルは、２次冷却ゾーンの終端の温度、特に
連続鋳造設備におけるスラブの矯正点の温度を希
望する温度に到達させることを可能とする。しか
しながら、冷却装置の効率は、例えば、水噴霧ノ
ズルに生じる堆積や摩耗により偶発的に変化する
場合がある。

本発明の好ましい他の特徴によれば、２次冷却
ゾーンの終端、すなわち弯曲されたガイド・ラツ
クを使用する場合の矯正ゾーンの近辺におけるス
ラブ表面温度が希望温度と定期的に比較される。
もし、これらの温度間の差が所定値以上であれ
ば、２次冷却ゾーンの最終冷却セクシヨンにおけ
る流量が修正される。最初、矯正装置に隣接する
最終冷却セクシヨンの流量が修正される。この修
正の度合は、比較された２つの温度の差の関数で
ある。もし、所定時間が経過した後においてもこ
の差が依然として極めて大きい場合は、矯正装置
における鋳造品の測定された表面温度と所望表面
温度の差が所定の許容範囲内のものとなるまで、
更に手前の１個または複数の冷却セクシヨンの流
量を修正する。

冶金学上の要請を維持するために、異なる鋳造
速度に対応する抽出される熱量と表面温度に関す
る１群の曲線が使用される。本発明の更に他の特
徴によれば、幾つかのクラスの鋳造速度が定めら
れ、これら定められた各鋳造速度クラスに対し
て、抽出される熱量と表面温度を表わす１組の曲
線が対応付けられる。

１つの鋳造速度が与えられると、この与えられ
た鋳造速度が属する鋳造速度クラスに対応する１
組の曲線に基づいて給水量が計算される。

鋳造速度が短い時間（例えば、ほぼ２〜４分）
変化し、その後で最初の鋳造速度に戻る場合は、
最初の鋳造速度に対応する曲線に基づいて、この
過渡期間中の流量が計算される。しかしながら、
鋳造速度が、所定の下限値（例えば、約５分）を
越える期間に渡つて最初の鋳造速度から変化する
場合は、この所定超過期間経過後に、最初と最後
の鋳造速度に対応する２組の曲線に基づいて、表
面温度の変化速度を所定値（例えば、10℃／分か
ら200℃／分）に制限するような流量変化の法則
を作成する。この法則を適用して、新しい鋳造速
度に対応する流量が得られるまで、流量の計算が
行われる。

同様に、鋳造品を仮想断片要素に分割し、各連
続する断片要素の鋳込後経過時間を定期的に演算
算出し、これら断片要素のそれぞれに対する平均
鋳造速度を計算し、この平均鋳造速度に対応する
１組の曲線に基づいて各断片要素に噴霧される比
水量を計算し、２次冷却ゾーンにおける各冷却セ
クシヨンに対する流量を当該冷却セクシヨンにお
けるすべての断片要素に対して算出された流量を
総和することにより計算することができる。鋳造
品の断片要素のこの平均鋳造速度は、連続鋳造設
備内で断片要素が通過する距離（その断片要素に
割当てられる順番によつて求められる）とその断
片要素の鋳込後経過時間の商として定義される。

２次冷却ゾーンの任意の冷却セクシヨン内の断
片要素の平均鋳造速度は、最初の鋳造速度から最
終の鋳造速度まで漸進的に変化するので、異なる
各冷却セクシヨンにおける流量は、前述の方法で
その流量が定期的に計算されるたびに、徐々に変
化する。

鋳造品を連続する要素すなわちスライスに仮想
的に分割することは通常の冷却方法と同様に使用
され、ある所定の瞬間における異なる断片要素の
鋳込後経過時間すなわち、抽出すべき熱量、表面
温度、熱交換係数及び２次冷却ゾーンの異なる冷
却セクシヨンに割り当てられた比水量の計算のた
めの基礎となる情報を演算算出する。

本発明の前記及び他の目的、利点及び特徴は、
各図面を参照して次に説明する実施例の詳細な説
明から明らかになるであろう。

第１図は、鋼製スラブを鋳造する一般的な連続
鋳造設備を示したものである。

第１図において、タンデイシユ２４は溶融金属
を、水冷却された鋳型１０の中に供給する。連続
鋳造品は鋳型１０から出て、ガイドロール・ラツ
ク１２を通過してスラブ矯正装置１４に達する。
ガイドロール・ラツク１２は、鋳造品に対する冷
却ゾーンを構成する。この目的のために、噴霧ヘ
ツダがラツク１２に沿つて配置され、各ヘツダの
噴霧ノズル又は噴霧ランプは、それらが並列に接
続される給水管から給水を受ける。各ヘツダへの
給水量は、制御装置１８によつて開閉が制御され
るバルブ１６によつて制御される。コンピユータ
２０の出力が制御装置１８に接続され、このコン
ピユータ２０から送られる制御信号により、噴霧
ヘツダへの流量が決定される。噴霧ノズル又は噴
霧ランプは、ガイドロール・ラツク１２を通過す
る鋳造品の全周囲に渡つて配置されるが、長方形
断面のスラブを鋳造する場合は、スラブの２つの
広い面だけに配置してもよい。各ヘツダの全給水
量を異なる噴霧ノズル又は噴霧ランプに手動で分
配するための手動操作手段が設けられている。
「鋼の製造、成形及び処理」（The Making、
Shaping and Treating of Steel）の第713頁に
記載されているように、ユーエススチール コー
ポレーシヨン社のゲイリー ワークス工場（U.S.
Steel CorporationのGary Works）は、デイジ
タル・コンピユータによつて制御される水噴霧ス
ラブ冷却システムを配置している。このシステム
は、デイジタル・コンピユータがスプレイ・チヤ
ンバの中の異なる位置において所望のスラブ表面
温度が得られるように、スプレイ・チヤンバの至
る所における給水量を計算し、給水量を自動的に
設定する。給水量の設定は、鋳造される鋼の特性
及び鋳造開始時の鋳造速度に合わせて変えられ
る。コンピユータは、引き続き重点箇所の温度を
監視し、鋳造速度をチエツクして、所望のスラブ
表面温度を保持するように給水量を自動的に調整
する。

本発明の特有かつ修正された冷却制御システム
を次に詳細に説明する。この冷却制御システム
は、鋳造動作を監視するための特殊な測定装置を
有し、入力信号を供給するためにコンピユータ２
０に接続される。

熱電対２２は、タンデイシユ２４中の溶融金属
の温度を測定し、対応する入力信号をコンピユー
タ２０に供給する。

温度計（熱電対プローブ）２６は、鋳造冷却シ
ステムの入口及び出口における鋳型１０冷却用の
水の温度をそれぞれ測定し、修正用入力をコンピ
ユータ２０に供給する。

流量計２８は、鋳型冷却システムを通過する冷
却水の給水量を測定し、対応する信号をコンピユ
ータ２０に供給する。

パルス発生器３０は、スラブの引出し速度（鋳
造速度）を測定し、パルス発生器３０を通過する
スラブ要素の鋳込後経過時間を計算し、対応する
入力信号をコンピユータ２０に供給する。

最後に高温計３２は、スラブ矯正装置１４の領
域中のスラブの表面温度を冷却ゾーンの終端点で
測定し、対応する入力信号をコンピユータ２０に
供給する。

連続鋳造における前述の動作パラメータに対応
する各入力信号及びコンピユータ２０のメモリ中
に格納されている予め決められた定数に基づい
て、コンピユータ２０は、バルブ１６の制御装置
１８に規則的な間隔で出力信号を送り、水噴霧ヘ
ツダの流量を制御させて冷却ゾーンの異なるセク
シヨンへの給水量を決定させる。コンピユータ２
０によつて発生されるこの制御信号間の規則的な
間隔は、例えば１〜５秒である。

本発明による冷却制御の原理は、スラブを連続
的に凝固させる期間中、連続鋳造設備の特殊な操
作に関係なく維持される。この目的のために、コ
ンピユータ２０からの制御信号は、設備内での対
流時間ｔの関数として鋼のキロ当りのスラブから
抽出される熱量Ｃの変化の法則（第３図）に支配
される。この法則に関係するものとして、同じく
設備内での滞留時間ｔの関数として、スラブの表
面温度Ｔの変化の法則（第２図）がある。これら
の法則は、鋳造される鋼の種類、スラブ又は、ビ
レツトの形状及び鋳造速度によつて実質的に左右
される。実際には、与えられた鋳造品の形状に対
して、鋼の種類及び鋳造速度が様々なグループに
分けられる。鋼の種類に対して分けられるクラス
の数は、製鋼プラントによつて左右される。鋳造
速度は、例えば３つのグループ、すなわち高速、
中速及び低速に分けられる。従つて、各鋳造品の
形状及び鋼の種類の各クラスに対して、３組の曲
線Ｃ＝ｆ（ｔ）及びＴ＝ｇ（ｔ）が規定されなけれ
ばならない。

第４図及び第５図は、与えられた鋳造品の形状
及び所定のクラスの鋼の種類に対する異なる鋳造
速度V₁、V₂及びV₃に対応する曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）
及びＣ＝ｆ（ｔ）の群をそれぞれ示したものであ
る。ここでV₁＜V₂＜V₃である。

曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）におけるスラブ表面温度は、
スラブの１面の中線上の１点の温度でもよいし、
スラブの４面の中線上の温度の平均値、又はスラ
ブの１面の幅あるいは全周における平均値でもよ
い。同様に、スラブの１面の中央部における平均
温度でもよいし、スラブの４面の中央部における
平均温度の平均値でもよい。

各曲線はすべて、コンピユータ２０のメモリ中
に格納されたパラメータ方程式又は各点の値によ
つて定められる。鋼の種類及び鋳造品の形状によ
つて決まる定数は、各鋳造が行われる前にコンピ
ユータ２０に格納されており、これにより、コン
ピユータ２０は、対応する曲線の１組を選択する
ことができる。鋳造速度は、パルス発生器３０に
よつて常時測定され、コンピユータ２０は、この
パルス発生器３０による測定値から、平均鋳造速
度に対応する曲線の組を、各測定値毎に選択す
る。

選択した組の曲線より、コンピユータ２０によ
り時々刻に抽出される熱量Ｃ及びスラブ面温度Ｔ
を基礎にして、スラブ断片要素ごとの表面熱交換
係数Ｋを時間ごとに計算した値Ｋ（ｔ）を計算す
ることができ、コンピユータのメモリに蓄積され
第６図に示される曲線Ｋ＝ｈ（ｑ）によつて、考
慮中のスラブ要素の単位表面に対して噴射されあ
るいは噴霧される冷却水の比水量を決定する制御
信号を発生する。この曲線は、冷却ゾーンの全体
に対し適用してもよいし、あるいは、冷却ゾーン
の異なるセクシヨンに適用される複数の異なる曲
線部分で形成してもよい。図の３つの曲線は、構
造（ノズルの数と種類）及び効率に関して相互に
異なる冷却装置を備えた２次冷却ゾーンの各種の
セクシヨンに対応する。例えば、曲線の第６図の
下部に当る部分は鋳造設備の最下部の冷却セクシ
ヨンに設けた効率の小さい冷却装置に対応する。
この曲線Ｋ＝ｈ（ｑ）は、全体の冷却現象が考慮
される場合、鋳造品の全外面に関係する。また、
この曲線は、スラブ外面上の局部的冷却現象が考
慮される場合は、スラブの４面の中央部分に関係
する。

コンピユータ２０における計算は、例えば10秒
毎に遂行される。そして、鋳造品は仮想断片要素
に分割されるが、その長さは、２回の連続する計
算の時間間隔における鋳造部分の長さに等しい。
鋳造品の製造の開始時点から、鋳造品の各仮想断
片要素に順番が割り当てられ、これにより、各仮
想断片要素の鋳造設備内の鋳込後経過時間及び位
置を時々刻々に知ることができる。すなわち10秒
に等しいものと仮定する定常時間間隔でコンピユ
ータは、形成されたばかりの断片要素の長さl₁、
l₂を計数する。値l₁、l₂……l_oを計数するため、コ
ンピユータは第１、第２……第ｎ時間間隔（10秒
間隔）中スピードメータ（パルス発生器３０）に
よつて与えられる鋳造速度v₁、v₂……v_oを使用す
る（l₁＝v₁×10s、l₂＝v₂×10s……）。時間t₀＋（ｎ
−１）×10秒において、順番１を有する断片要素
は鋳型の液体金属の液面より距離l₂＋l₃＋……l_o-1
にある。鋳造設備内の位置はこれによつて演算算
出され、この方法により各10秒ごとに各断片要素
の鋳造設備内の位置を知ることができる。第１番
目の断片要素の時間t₀×ｎ×10秒における鋳込後
経過は明らかにｎ×10sである。任意の断片要素
ｋの鋳込後経過は（ｎ−ｋ）×10秒である。

いま、スラブの１つの仮想断片要素に対し、曲
線Ｃ＝ｆ（ｔ）とＴ＝ｇ（ｔ）が、滞留時間t₁のと
きに値がC₁及びT₁で、滞留時間t₂＝t₁＋△ｔのと
きにC₂及びT₂であると仮定すれば、時間△ｔの
間にこのスラブ断片要素の単位質量から抽出され
る熱量は、△Ｃ＝C₂−C₁である。

このスラブ断片要素の長さがＬ、ｌがスラブの
幅、ｅがスラブの厚さ、ｆが金属の比重とすれ
ば、時間△ｔの間にこのスラブ要素から抽出され
る熱流量は、次の式で表される。

φ＝ΔC×Ｌ×ｌ×ｅ×ρ／Δt このスラブ断片要素の外周面中の側面Ｓから抽
出される熱流量の密度は次の式で表わされ、 ψ＝φ／Ｓ＝ΔC×ｌ×ｅ×ρ／2Δt×（ｌ
＋ｅ） 又、該断片要素の外周面における熱交換係数
は、次の式で表され、 Ｋ＝φ／Ｔ＝ΔC×ｌ×ｅ×ρ／2T×Δt×（ｌ
＋ｅ） この場合Ｔ＝T₁＋T₂／２で、スラブ断片要素の平 均表面温度である。

曲線Ｋ＝ｈ（ｑ）から、このスラブ断片要素に
ついての比水量ｑを割り出し、このスラブ断片要
素の側面に噴射すべき給水量Ｑ＝ｑ×Ｓを計算す
ることができる。

スラブの面を冷却するのにスラブの幅全体に水
を噴射しない場合は前記方法を僅かに変更させれ
ばよい。この場合、断片要素の面の中央部のみを
考慮するだけでよい。すなわち、Ｓはこの中央部
の全表面のみを示し、Ｔは該表面における平均表
面温度である。

冷却ゾーン内に所定の瞬間にあるスラブの各断
片要素に噴射すべき給水の流量を計算した後、そ
の冷却ゾーンのさまざまなセクシヨンに供給され
る給水の全流量は、その瞬間に各冷却ゾーンにあ
る上記スラブの断片要素について計算されたすべ
ての給水の流量を次々に加算することによつて計
算され、計算された全流量は、従来からの方法に
より各制御装置１８について設計した値として用
いられる。

圧縮空気によつて水流を極めて細い小滴にする
ためのノズル又は噴霧管を使用する場合、冷却ゾ
ーンの全給水量を計算し、それから使用すべき全
空気量を差し引くが、この時に該給水量と空気量
との相互関係を表す曲線又は方程式を用いる。２
次冷却ゾーンに供給する全空気量を各セクシヨン
に配分する作業を手動式に制御するための装置を
設ける。

２次冷却ゾーンにおいて、スラブの各断片要素
から抽出すべき熱量を決定するためには鋳型内の
金属から実際に抽出される熱量を考慮しなければ
ならない。このために、動作条件（鋼の特性、鋳
造品の形状、鋳造速度）に対応する基本曲線Ｃ＝
ｆ（ｔ）（第３図に実線で示す）を使用する。この
曲線をその座標がそれぞれ鋳型内における鋳造品
が滞留時間t_lと、鋳型から実際に抽出される熱量
C_lに等しい点Ａを通過するまで時間を表す軸線に
対して平行に移動する。こうして得られる一般式
Ｃ＝ｆ（t_l−ａ）で示される新たな曲線を第３図
に点線の曲線Cpで示す。

計算の各間隔ごとに、流量計２８によつて連続
測定される冷却媒体の供給率及び温度計２６によ
つて連続的に測定される鋳型の冷却媒体の入口及
び出口温度によつて、あるいは予めシユミレーシ
ヨン処理によつて計算された値の表に基づいて、
コンピユータ２０が鋳型から抽出される熱量を決
定し、この決定に基づいて、コンピユータにより
２次冷却ゾーンにおいて抽出すべき熱量を決定す
るために考慮しなければならない曲線の移動分を
そこから差し引く。

鋳型の出口端におけスラブの表面温度は、光学
的高温計によつて測定されるか又は、予めシユミ
レーシヨン処理によつて計算することによつて作
成され、鋳型において抽出される熱量の関数とし
てこの温度の変化を示す曲線によつて計算され
る。この曲線は、コンピユータの記憶装置に格納
される。この温度T′lが、動作条件に対応する曲
線Ｔ＝ｇ（ｔ）（第２図に実線で示す）によつて与
えられる理論上の温度Tlと異なる場合、例えば、
鋳型の出口から２次冷却ゾーン上部の所定個所ま
での温度の直線変化（第２図の点線の曲線Tp）
を見込むことによつて、コンピユータにより該曲
線の初めの部分を修正し、当該所定個所において
理論上の温度に到達させる。コンピユータはこの
修正ずみの曲線を利用して給水量の値を計算する
ための表面温度を決定する。

矯正装置１４の近くで測定したスラブの表面温
度は高温計３２によつて連続的にコンピユータに
伝達される。この値が希望値から過度に相違する
場合（例えばこの差が50℃以上の場合）、コンピ
ユータによつて２次冷却ゾーンの１またはそれ以
上の最終セクシヨンに対する計算値を修正する。
コンピユータは先ず、最終冷却セクシヨンの流量
の値を修正する。この修正の度合は、高温計３２
による測定温度と希望温度の差の関数にある。次
にスラブの矯正装置１４に対する最終冷却セクシ
ヨンの位置に依存するある時間の経過後スラブ表
面の測定温度と希望温度の温度差が依然として大
きい場合、コンピユータは、最終の２個の冷却セ
クシヨンの流量の値を修正する。スラブの矯正装
置１４に対する最終から１つ手前の冷却セクシヨ
ンの位置に依存する更に次のある時間の経過後、
コンピユータは、冷却ゾーンの最終の２個のセク
シヨンの修正された流量の値を維持し続けること
もあるし、そうでない場合もある。場合によつて
は、冷却ゾーンの先行する複数のセクシヨンの流
量の値をこのようにして徐々に修正することが出
来る。鋳造速度が変化する時には２種類の過程が
考えられる。すなわち (1) ほぼ２乃至４分の短い時間に速度が変化した
後で再び元の値に戻る場合、この速度の過渡期
に、元の速度に対応する熱的プロフイルＣ＝ｆ
（ｔ）及びＴ＝ｇ（ｔ）が要求される。すなわ
ち、コンピユータは元の速度が属する速度のク
ラスに対応する組の曲線を使用し続ける。これ
は、たとえば、鋳鍋や配分器の交換中に生ず
る。

(2) これに反して、鋳造速度が新たな値をとり、
所定の時間（例えば５分間）を超える時間にわ
たつて該値を保持する場合この時間が経過した
後には、この新たな鋳造速度に対応する熱的プ
ロフイルが必要となる。実際は、コンピユータ
によつて決定される、かつ表面加熱速度又は冷
却速度を10℃／分乃至200℃／分の範囲の最大
値に制限する法則に従つて、最初の速度に対応
する熱的プロフイルは、新たな速度に対応する
熱的プロフイルに徐々に移される。

元の熱的プロフイルから新たな熱的プロフイル
へ徐々に移動する過程は同様に、次の方法でも実
施可能である。すなわち、各計算ごとに、設備の
ガイドロール・ラツク中の位置とその鋳込後経過
時間の関数である平均速度をコンピユータにより
スラブの仮想的に分割した断片要素の各々に与
え、この平均速度が属するクラスの速度に対応す
る組の曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）及びＴ＝ｇ（ｔ）を使用す
ることによつて対応する断片要素に噴射すべき給
水量を計算させる。冷却ゾーンの各セクシヨンへ
配分される給水量の値は、対応するセクシヨン内
にある各断片要素に対して計算される流量を総和
することによつて計算される。この平均速度は、
漸進的に変化して最終的には新たな速度に等しく
なるので、この新たな速度が安定であると仮定し
て冷却ゾーンの各セクシヨンへの流量の値は、元
の速度における値から新たな速度に対応する値ま
で徐々に変化する。

更に、冷却ゾーンの異なるセクシヨンへの流量
の、又場合によつては水を噴霧するために使用す
る圧縮空気の全体量の外に、コンピユータは次の
ような別の情報を供給することが可能である。す
なわち鋳造金属の特性、鋳造品の形状及び配分器
内の金属の温度に依存する最適鋳造速度、配分器
内の鋼の温度が必要な限度を超える場合の警戒信
号、計算された給水量が所定の最大値を超える場
合の指示、測定流量と計算流量との差が例えば10
％を超える場合の指示、実際の鋳造速度が最適値
を超える場合の指示、矯正装置における表面速度
が低すぎる場度の指示、その他の指示。

同様に、２つの鋳造処理相互間における２次冷
却装置の状態を制御するためにコンピユータを効
果的に使用することが出来る。このために、異な
る冷却セクシヨンに冷却水を供給することになろ
う。コンピユータによつて流量の値を固定した後
で、実際の流量と実際の圧力を測定し、測定値と
計算値とを比較する。冷却装置が良好な状態（摩
耗、詰まり、漏れのない状態）であれば、測定値
は少なくとも計算値に接近していなければならな
い。特に給水量が所定の値であれば、測定圧力と
計算した圧力とは一致しなければならない。計算
圧力はコンピユータの記憶装置に格納され、実験
結果と計算によつて予め作成されている圧力−流
量曲線を用いてコンピユータによつて決定され
る。

本発明による鋳造品の２次冷却の自動制御の効
果を最大限に発揮するためには、次の条件を満た
さなければならない。すなわち、鋳造品の凝固状
態の制御を良好なものにするために、２次冷却ゾ
ーンの長さを十分に取らなければならない。特
に、矯正装置付近におけるスラブの表面温度を、
冶金学的要請に基づく必要な温度にできるだけ近
づけるように、該ゾーンの下流端の位置を該矯正
装置に最も接近させなければならない。

冷却を正確に制御し、課せられた熱交換法則に
出来るだけ従うように、２次冷却ゾーンを分割す
る時に、別々に給水するセクシヨンの数を出来る
だけ多くしなければならない。

２次冷却ゾーンにおいて使用する噴霧装置の水
量制御範囲を広くしなければならない。実際、必
要な熱的プロフイルは、鋳造品の形状、金属の特
性及び鋳造速度に依存しており、噴霧装置をさま
ざまに制御して定常状態及び過渡状態において、
広範囲な金属の特性及び鋳造速度に適応可能にし
なければならない。従つて、冷却ゾーンの各セク
シヨンに対して広範な冷却制御範囲を得るように
しなければならない。この目的を満たすために
は、フランス特許第2256790号、第2264598号、第
2335268号及び第2369038号に開示された型の冷却
水噴霧装置を使用すれば効果的である。実際、従
来の噴霧ノズルは水量変化が１対３の範囲でしか
なかつたのに対し、これらの噴霧装置では、１対
６の範囲、更に１対10の範囲においてすら変化可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による連続鋳造設備とこの設備
における鋳造スラブの冷却制御装置の概略図、第
２図は鋳造スラブが連続鋳造設備内を移動する
間、該鋳造スラブの表面温度の変化を時間の関数
として表わす曲線を示すグラフ、第３図は鋳型内
の金属の自由表面から連続鋳造設備内で移動する
間、鋳造品の単位質量から抽出される熱量の変化
を時間の関数として表わす曲線を示すグラフ、第
４図は鋳造スラブの引出し速度が異なる場合にお
ける表面温度の変化を時間の関数として表わす複
数の曲線を示すグラフ、第５図は鋳造スラブの引
出し速度が異なる場合における抽出熱量の変化を
時間の関数として表わす複数個の曲線を示すグラ
フ、第６図は冷却ゾーンの異なるセクシヨン内に
おいて有効な表面の熱交換係数の変化を比水量の
関数として表わす曲線を示すグラフである。 １０……鋳型、１２……ガイドロール・ラツ
ク、１４……矯正装置、１６……バルブ、１８…
…制御装置、２０……コンピユータ、２２……熱
電対、２４……タンデイシユ、２６……温度計、
２８……流量計、３０……パルス発生器、３２…
…高温計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融金属を含む鋳型と鋳造品が案内される連
   続する冷却セクシヨンを有する２次冷却ゾーンか
   らなる連続鋳造設備における鋳造品の冷却制御方
   法にして、冷却水をそれぞれの流量において前記
   の連続する各冷却セクシヨンに供給する段階と、
   鋳造品を仮想断片要素に分割し各断片要素の鋳込
   後経過時間t₁，t₂……t_oを定期的に演算算出する
   段階と、該連続鋳造設備内に前記断片要素が滞留
   する時間ｔの関数として該断片要素の単位質量の
   鋳造品から抽出される熱量Ｃの変化を表わす第１
   の理論的曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）を用いて各断片要素か
   ら抽出すべき熱量C₁，C₂……C_oを上記鋳込後経
   過時間t₁，t₂……t_oの演算算出ごとに決定する段
   階と、以下の計算に先立つて鋳型内の溶融金属か
   ら実際に抽出された熱量Cpに直接依存して前記
   第１の理論的曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）を修正する段階と、
   該連続鋳造設備内に断片要素が滞留する時間ｔの
   関数として鋳造品の表面温度Ｔの変化を表わす第
   ２の理論的曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）を用いて前記断片要
   素の表面温度を上記鋳込後経過時間t₁，t₂……t_o
   の演算算出ごとに決定する段階と、前述のごとく
   決定された熱量Ｃと表面温度Ｔに基づいて前記断
   片要素の熱交換係数Ｋ（ｔ）を計算する段階と、
   冷却系の仕様に基づく、かつ比水量ｇの変量を熱
   交換係数Ｋの関数として表わす所定曲線Ｋ＝ｈ
   （ｑ）によつて前記の断片要素の比水量ｑを決定
   する段階と、この比水量ｑに基づいて前記２次冷
   却ゾーンにおける各冷却セクシヨン相当範囲にあ
   る各断片要素ごとに噴射すべき流量を計算する段
   階と、２次冷却ゾーンの各連続冷却セクシヨンの
   流量を決定するために各連続冷却セクシヨンの各
   断片要素の流量を総和する段階と、連続する各冷
   却セクシヨンへの冷却水の供給を制御して該決定
   された流量においてそこへ水を供給する段階とを
   含むことを特徴とする該冷却制御方法。 ２ 溶融金属の鋳型における滞留時間t_lと鋳型か
   ら抽出された熱量Ｃを座標とする点まで該第１の
   理論的曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）を時間の軸線と平行にず
   らすことによつて該第１の理論的曲線を修正する
   ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載
   の冷却制御方法。 ３ 鋳造品の形状及び金属の種類に応じて、鋳造
   品の鋳造速度を複数の群に分類する段階と、各速
   度群ごとに１組の第１及び第２の理論的曲線Ｃ＝
   ｆ（ｔ）、Ｔ＝ｇ（ｔ）を設ける段階と、鋳造速度
   を測定する段階と、該測定速度が包含されている
   速度群に対応する組の曲線を使用することによつ
   て流量を計算する段階とを含むことを特徴とする
   前記特許請求の範囲第１項に記載の冷却制御方
   法。 ４ 鋳造品の鋳造速度が変化し所定暫定期間の終
   了において初期の値を取り戻さない場合には、そ
   の終了時において新たな鋳造速度に対応する組の
   曲線の代りに前記初期鋳造速度に対応する組の曲
   線のみを代用することを特徴とする前記特許請求
   の範囲第５項記載の冷却制御方法。 ５ 鋳造品の表面温度の変化速度が１分間当り10
   ℃から200℃の範囲になるように、一方の組の曲
   線を他方の組の曲線に徐々に取替えることを特徴
   とする前記特許請求の範囲第４項記載の冷却制御
   方法。 ６ 連続する断片要素の鋳込後経過時間を定期的
   に演算算出する段階と、各断片要素の平均鋳造速
   度を計算する段階と、該平均鋳造速度に対応する
   組の曲線を用いて前記断片要素用の流量を計算す
   る段階とを含むことを特徴とする前記特許請求の
   範囲第３項記載の冷却制御方法。 ７ 前記第２の理論的曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）が滞留時
   間の関数として鋳造品の１面の少くとも１つの中
   線部の平均表面温度（Ｔ）の変化を表わすことを
   特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の冷却
   制御方法。 ８ 前記第２の理論的曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）が鋳造品
   の少くとも１面の全幅にわたる平均表面温度Ｔの
   変化を滞留時間の関数として表わすことを特徴と
   する前記特許請求の範囲第１項記載の冷却制御方
   法。 ９ 前記第２の理論的曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）が前記鋳
   造品の少くとも１面の中線部における表面温度Ｔ
   の変化を滞留時間の関数として表わすことを特徴
   とする前記特許請求の範囲第１項記載の冷却制御
   方法。 １０ 前記第２の理論的曲線が表面温度の変化を
   鋳造品の４面の中線における表面温度の平均とし
   て滞留時間の関数として表わし、前記鋳造品が方
   形の断面を有するスラブであることを特徴とする
   前記特許請求の範囲第１項記載の冷却制御方法。 １１ 前記２次冷却ゾーンが細い小滴の冷却水を
   供給する装置を含み、そして加圧空気を前記冷却
   水供給装置に供給して水を小滴に分割する段階
   と、前記２次冷却ゾーンにおける水供給装置に供
   給される空気の総量を前記冷却ゾーンにおける空
   気と水の供給量の関係を示す等式の助けで計算す
   る段階とを含むことを特徴とする前記特許請求の
   範囲第１項記載の冷却制御方法。 １２ 溶融金属を含む鋳型と鋳造品が案内される
   連続する冷却セクシヨンを有する２次冷却ゾーン
   からなる連続鋳造設備における鋳造品の冷却制御
   方法にして、冷却水をそれぞれの流量において前
   記の連続する各冷却セクシヨンに供給する段階
   と、鋳造品を仮想断片要素に分割し各断片要素の
   鋳込後経過時間t₁，t₂……t_oを定期的に演算算出
   する段階と、該連続鋳造設備内に前記断片要素が
   滞留する時間ｔの関数として該断片要素の単位質
   量の鋳造品から抽出される熱量Ｃの変化を表わす
   第１の理論的曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）を用いて各断片要
   素から抽出すべき熱量C₁，C₂……C_oを上記鋳込
   後経過時間t₁，t₂……t_oの演算算出ごとに決定す
   る段階と、以下の計算に先立つて鋳型内の溶融金
   属から実際に抽出された熱量Cpに直接依存して
   前記第１の理論的曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）を修正する段
   階と、該連続鋳造設備内に断片要素が滞留する時
   間ｔの関数として鋳造品の表面温度Ｔの変化を表
   わす第２の理論的曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）を用いて前記
   断片要素の表面温度を上記鋳込後経過時間t₁，t₂
   ……t_oの演算算出ごとに決定する段階と、前述の
   ごとく決定された熱量Ｃと表面温度Ｔに基づいて
   前記断片要素の熱交換係数Ｋ（ｔ）を計算する段
   階と、冷却系の仕様に基づく、かつ比水量ｇの変
   量を熱交換係数Ｋの関数として表わす所定曲線Ｋ
   ＝ｈ（ｑ）によつて前記の断片要素の比水量ｑを
   決定する段階と、この比水量ｑに基づいて前記２
   次冷却ゾーンにおける各冷却セクシヨン相当範囲
   にある各断片要素ごとに噴射すべき流量を計算す
   る段階と、２次冷却ゾーンの各連続冷却セクシヨ
   ンの流量を決定するために各連続冷却セクシヨン
   の各断片要素の流量を総和する段階と、連続する
   各冷却セクシヨンへの冷却水の供給を制御して該
   決定された流量においてそこへ水を供給する段階
   と、鋳型の出口における鋳造品の表面温度を測定
   する段階と、そして該温度が第２の理論的曲線Ｔ
   ＝ｇ（ｔ）によつて与えられる対応する温度と異
   なる場合、鋳型における滞留時間と該表面温度と
   を座標とする点を直線または２次曲線あるいは３
   次曲線によつて第２冷却ゾーンの上方のセクシヨ
   ンに対応する該第２の理論的曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）上
   の１点に連結して、流量をそれぞれ計算する以前
   に該第２の理論的曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）を修正する段
   階を含むことを特徴とする該冷却制御方法。 １３ 溶融金属を含む鋳型と鋳造品が案内される
   連続する冷却セクシヨンを有する２次冷却ゾーン
   からなる連続鋳造設備における鋳造品の冷却制御
   方法にして、冷却水をそれぞれの流量において前
   記の連続する各冷却セクシヨンに供給する段階
   と、鋳造品を仮想断片要素に分割し各断片要素の
   鋳込後経過時間t₁，t₂……t_oを定期的に演算算出
   する段階と、該連続鋳造設備内に前記断片要素が
   滞留する時間ｔの関数として該断片要素の単位質
   量の鋳造品から抽出される熱量Ｃの変化を表わす
   第１の理論的曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）を用いて各断片要
   素から抽出すべき熱量C₁，C₂……C_oを上記鋳込
   後経過時間t₁，t₂……t_oの演算算出ごとに決定す
   る段階と、以下の計算に先立つて鋳型内の溶融金
   属から実際に抽出された熱量Cpに直接依存して
   前記第１の理論的曲線Ｃ＝ｆ（ｔ）を修正する段
   階と、該連続鋳造設備内に断片要素が滞留する時
   間ｔの関数として鋳造品の表面温度Ｔの変化を表
   わす第２の理論的曲線Ｔ＝ｇ（ｔ）を用いて前記
   断片要素の表面温度を上記鋳込後経過時間t₁，t₂
   ……t_oの演算算出ごとに決定する段階と、前述の
   ごとく決定された熱量Ｃと表面温度Ｔに基づいて
   前記断片要素の熱交換係数Ｋ（ｔ）を計算する段
   階と、冷却系の仕様に基づく、かつ比水量ｇの変
   量を熱交換係数Ｋの関数として表わす所定曲線Ｋ
   ＝ｈ（ｑ）によつて前記の断片要素の比水量ｑを
   決定する段階と、この比水量ｑに基づいて前記２
   次冷却ゾーンにおける各冷却セクシヨン相当範囲
   にある各断片要素ごとに噴射すべき流量を計算す
   る段階と、２次冷却ゾーンの各連続冷却セクシヨ
   ンの流量を決定するために各連続冷却セクシヨン
   の各断片要素の流量を総和する段階と、連続する
   各冷却セクシヨンへの冷却水の供給を制御して該
   決定された流量においてそこへ水を供給する段階
   と、前記冷却ゾーンの出口において測定した鋳造
   品の表面温度とその希望温度とを定期的に比較す
   る段階と、そしてこれら２個の値の差が所定値以
   上であれば、出口端付近の連続するセクシヨンの
   少くとも１つへの流量を修正する段階を含むこと
   を特徴とする該冷却制御方法。