JPH03110052A - 連続鋳造用鋳型の湯面レベル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続鋳造設備における鋳型内部の湯面■ノベ
ルを適正レベルに制御する連続鋳造用鋳型の湯面レベル
制御装置に関する。

〔従来技術〕

連続鋳造法は、クンディッシェ内の溶湯を上下に開口を
有する筒形の鋳型に注入し、水冷された内壁面との接触
により凝固させ、外側を凝固シェルにて被覆されてなる
鋳片を得て、この鋳片を、前記鋳型の下＠開口部から連
続的に引抜ぎっつ更に冷却し、内側に至るまで凝固が進
行した段階にて所定の長さに切断して、圧延等の後工程
における素材を得る方法である。

このよ・うな連続鋳造法においては、鋳型からの溶湯の
濡出及びブレークアウトの発生を未然に防止すると共に
、製品鋳片の表面品質を確保するため、操業中、鋳型内
部の湯面レベルを適正レベルに維持することが重要な課
題となっており、鋳型内部の湯面レベルを検出するレベ
ル計を設け、このレベル計の検出結果に基づいて前記注
湯ノズルの開度を調節して、鋳型への注湯量を適正化す
ることにより前記適正レベルを維持する湯面レベル制御
が従来から行われている。

また、連続鋳造法の操業開始は、前記鋳型の下側開口部
をダミーパーにて閉塞しておき、この鋳型内部への注湯
を開始し、湯面レベルが所定レベルに達した時点にて前
記ダミーバーと共に鋳片の引抜きを開始する手順にて行
われている。この際、前記所定レベル（操業開始レベル
）への到達が速やかに行われることが望ましく、注湯開
始からしばらくの間は、速やかなレベル上昇を図るべ（
比較的多くの注湯量を確保し、その後は、鋳型からの溶
湯の濡出を防止すると共に、操業開始レベルへの確実な
到達を優先して、注湯量を減じることが必要であり、注
湯ノズルの開度を所定の開度パターンに従って自動調節
して、前述の如きレベルの上昇態様を実現する湯面レベ
ル制御が行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

さて、操業中に実施される湯面レベル制御においては、
種々の要因によって顧繁に生じる湯面変動に対し高い応
答性にて追随することが要求され、この要求の実現のた
めには、開度の変化に対し大きい注湯量変化が生じる注
湯ノズルの使用が切望される。ところが、この種の注湯
ノズルにおいては、開度に対する注湯量の対応関係、即
ち流量特性が一定しないという難点があり、この注湯ノ
／ズルの開度調節により操業開始時における前述の湯面
レベル制御を行った場合、流量特性の変動により、初期
の注湯量が過大であり、鋳型からの溶湯の濡出を招来し
たり、逆に、初期の注湯量が過小であり、注湯量を減じ
た後、操業開始レベルへの到達に多大の時間を要する等
、操業開始レベルの確実且つ速やかな実現が困難となる
難点があった。

このような難点は、タンデイツシュに複数の注湯ノズル
を設け、これらの１つの開度調節により操業開始時の湯
面レベル制御を行い、また全てのノズルの同時的な開度
調節により操業中の湯面レベル制御を行う構成により解
消可能である。ところがこの構成においては、各ノズル
からの溶湯の流出により鋳型内部に不安定な流動状態が
生じ、各ノズル間において渦が発生し易く、溶湯表面に
供給されるパウダの巻込みにより、鋳片品質の悪化を招
来する等の問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、操業
中の湯面レベル制御における高い応答性と、操業開始時
の湯面レベル制御における操業開始レベルへの確実且つ
速やかな到達とを共に実現でき、しかも鋳型内部におけ
る不安定な流動状態が生じることのない湯面レベル制御
装置を提供することを目的とする。

〔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装置は、
連続鋳造用鋳型に注湯ノズルを経て溶湯を注入するに際
し、該注湯ノズルの開度調節により注湯量を変化させ、
前記鋳型内部の湯面レベルを適正化する連続鋳造用鋳型
の湯面レベル制御装置において、前記注湯ノズルは、そ
の開度変化に対して生じる注湯量の変化が大゛キ（、前
記鋳型からの鋳片の引抜き開始後に開度調節される第１
ノズルと、その開度変化に対して生じる注湯量の変化が
小さく、前記鋳型前にて前記第１ノズルと一体化されて
おり、前記引抜き開始前に開度調節される第２ノズルと
を具備することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、その開度変化に対する注湯量の変化
が大きい第１ノズルと、同じく小さい第２ノズルとを鋳
型前にて一体化してなる注湯ノズ／ ルを用い、操業開始時、即ち鋳片の引抜き開始前におけ
る湯面レベル制御を前記第２ノズルの開度調節により行
い、操業開始レベルへの確実且つ速やかな到達を可能と
し、また、操業開始後における湯面レベル制御を第１ノ
ズルの開度調節により行い、操業中に生じる湯面変動に
対する高い応答性を実現し、更に前記一体化により、第
１．第２ノズルのいずれが開度調整されている場合にお
いても鋳型への注湯は１箇所にて行われ、該鋳型内部に
は、常に安定した流動状態が得られる。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述ジる
。第１図は本発明に係る連続鋳造用鋳型の湯面レベル制
御装置（以下本発明装置という）の構成を示すブロック
図である。

図中１は、図示しない取鍋（レードル）から供給される
溶湯２を一旦貯留し、流量を調節して送り出すためのタ
ンデイツシュである。また図中３は、図示しない水冷構
造を備え、上下に開口を有する筒形の鋳型であり、前記
タンデイツシュ１の下方に適長離隔して配設されている
。タンデイツシュ１の底部には、溶湯２を鋳型３に注入
するための注湯ノズル４が固設しである。注湯ノズル４
ば、タンデイツシュ１の底面に夫々の上端を開口させた
第１ノズル４１と第２ノズル４２とを備えてなり、これ
らは下部において相互に一体化され、鋳型３の内部に適
長侵入させである。而してタンデイツシュ１内の溶湯２
は、注湯ノズル４を経て鋳型３内に注入され、該鋳型３
の内壁との接触により冷却されて、外側を凝固シェル５
ａにて被覆された鋳片５となり、これを鋳型３の下方に
おいて挟持するピンチロール６．６の回転により引抜か
れる。

ざて、注湯ノズル４を構成する第１ノズル４１及び第２
ノズル４２の中途には、夫々のノズル開度を変更し、鋳
型３への注湯量を調節するためのスライディングゲー１
−７．８が夫々装着されている。

スライディングゲート７は、第１ノズル４１の中途にこ
れの軸心と略直交する面内にて摺動自在に装着された平
板状をなすゲート板７０と、これの一部に連結されてそ
の進退動作によりゲート板７０を摺（ｈせしめる駆動シ
リンダ７１．とを備えてなり、駆動シリンダ７１の進出
（又は進入）に応じてゲート板７０は、第１ノズル４１
を閉鎖（又は開放）する方向に摺動する。スライディン
グゲート８も同様に、ゲート板８０とこれを駆動する駆
動シリンダ８１とから構成され”でいる。

第２図は、スライディングゲー１−７．８の装着位置に
おける第１ノズル４１及び第２ノズル４２の横断面図で
ある。

本図に示す如く１．第１ノズル４１は、長さ１．に略等
しい１Ｆｉｉ　Ｗ　ｌを有する略正方形断面をなしてお
り、これを開閉するスライディングゲート７のゲート板
７０もまた、第１ノズル４１の全面を覆い得る大きさの
略正方形の平板どなっている。そしてゲート板７０は、
これの各辺が第１ノズル４１の各辺と平行をなすように
配してあり、駆動シリンダ７１の進退に応じて、第１ノ
ズル４１の長さ方向に摺動するようになしであるや一方
、第２ノズル４２は、第１ノズル４１と略等しい長さし
とこれよりも十分小さい幅Ｗ、とを有し、縦横比が大な
る長方形断面をなしており、これを開閉するスライディ
ングゲート８のゲート板８０もまた、第２ノズル４２の
全面を覆い得る大きさの長方形の平板となっている。そ
してゲート板８０ば、これの長辺と第２ノズル４２の長
辺とが平行をなすように配してあり、駆動シリンダ８１
の進退動作に応じて、第２ノズル４２の長さ方向に摺動
するようになしである。従って、スライディングゲート
７のゲート板７０が、図中に実線にて示す位置から２点
鎖線にて示す位置まで距離Ｓだけ摺動した場合、この摺
動前後に第１ノズル４１に生じる開口面積の変化量は、
該ノズル４１の幅ＷＩと摺動距離Ｓとの積となり、該ノ
ズル４１における溶湯流最、即ぢ鋳型３への注湯量もま
た、この面積変化に対応して変化するのに対し、スライ
ディングゲート８のゲート板８０が同距離Ｓだげ摺動し
たときに第２ノズル４２に生じる開口面積の変化は、該
ノズル４２の輻Ｗ、と摺動距離Ｓとの積となり、該ノズ
ル４２を経て生じる鋳型３への溶湯量もまたこの面積変
化に対応して変化する。一方、第１ノズル４１と第２ノ
ズル４２とは共に矩形断面を有しているから、ゲート板
７０．８０の摺動により両ノズル４１．４２に生じる開
度変化は、前記距離Ｓに比例的に対応し、両ノズル４１
．４２の長さが！、であることから、ゲート板７０．８
０の距離Ｓなる摺動により両ノズル４１．４２に生じる
開度変化は共に、Ｓ／Ｌである。以上のことから、相等
しい開度変化に対して生じる注湯量の変化は、第１ノズ
ル４１において第２ノズル４２におけるよりも大となる
ことが明らかである。

第３図は、第ｊ、第２ノズル４１．４２における開度変
化に対する注湯量の変化Ｂ様を示すグラフである。この
ように本発明装置は、その開度変化に対して生じる注湯
量変化が大きい第１ノズル４１と、同じく注湯量変化が
小さい第２ノズル４２とが、鋳型３前にて一体化されて
注湯ノズル４が構成されていることを特徴とする。

さて、スライディングゲート７による第１ノズル４１の
開閉は、開閉制御部１０からの開度指令信号に応じて行
われる。開閉制御部１０が発するこの信号は、サーボア
ンプ１１にて現状の開度と比較され、該サーボアンプ１
１が両者の偏差を相殺すべく発する駆動信号により前記
駆動シリンダ７１が動作し、これに伴うゲート板７０の
摺動により前述した如く第１ノズル４１の開度が調節さ
れる。第１ノズル４１の開度は、ゲート板７０の摺動位
置、即ち駆動シリンダ７１の進退位置に対応するから、
サーボアンプ１１に入力される現状の開度を示す信号は
、例えば、駆動シリンダ７１にこれの進退位置を検出す
べ（装着された開度検出器１２にて得ることができる。

スライディングゲート８による第２ノズル４２の開閉も
また、開閉制御部２０、サーボアンプ２１及び開度検出
器２２の動作により、第１ノズル４１におけるそれと全
く同様に行われる。

開閉制御部１０．２０は、連続鋳造設備全体のレベル制
御を司るレベル制御部９から動作指令信号が与えられた
場合に、後述する如き夫々の動作を行う。

第１ノズル４１の開閉制御を行う開閉制御部ｌＯには、
鋳型３内の溶湯表面に臨ませて配されたレベル計１３か
ら鋳型３内部の湯面レベルが、またタンデイツシュ１に
装着された重量検出器１４からタンデイツシュ１内部の
溶湯重量が、更にはピンチロール６．６の回転軸に装着
された回転検出器１５から鋳片５の引抜き速度が夫々与
えられている。第１ノズル４１を経て生じる鋳型３への
注湯量は、該ノズル４１の開度とタンデイツシュ１内の
溶湯深さとにより求めることができ、開閉制御部１０は
、この溶湯量の演算モデルを式又は数表の形で記憶して
いる。

レベル制御部９から動作指令が与えられた場合、開閉制
御部１０は、まず所定のパターンに従って増加する開度
指令を前記サーボアンプ１１に与え、第１ノズル４１の
開度を所定の基準開度に達するまで漸増させる。次いで
、レベル検出器１３の検出結果として得られる鋳型３内
の湯面レベルと、予め設定された操業中における適正な
湯面レベルとを比較し、両者間に差異が生じている場合
、重量検出器１４の検出結果から算出されるタンデイツ
シュ１内の溶湯深さを用い、この差異を解消するために
必要な開度変更量を前記演算モデルに基づいて演算し、
前記溶湯深さ及び回転検出器１５の検出結果として得ら
れる鋳片５の引抜き速度に生じている変化状態により前
記演算結果を補正し、この結果として得られた開度指令
をサーボアンプ１１に与える。そしてこの開度指令に従
って、スライディングゲート７が駆動され、第１ノズル
４１の開度が前述した如く調節されて、これに伴って生
じる注湯量の変化により、鋳型３内の湯面レベルが前記
適正レベルに維持される。

開閉制御部１０のこの動作は、ピンチロール６゜６の回
転による鋳片５の引抜き開始に合わせて後述する如く開
始され、以降の操業中に連続して行われる。開閉制御部
ｌＯからの開度指令に従って開閉される第１ノズル４１
は、開度変化に対して生じる溶湯量変化が大きいノズル
、換言すれば大なる流量ゲインを有するノズルであるか
ら、該ノズル４１の開度調節により行われる前述の如き
レベル制御は高応答性にて行われ、操業中に種々の外乱
に起因して生じる鋳型３内の湯面レベルの変動を確実に
抑止することが可能である。また開閉制御部１０は、第
１ノズル４１における開度変化と、これに伴って生じる
鋳型３内のレベル変化とを常時比較し、この結果に基づ
いて第１ノズル４１における前記演算モデルの更新を行
っている。流量ゲインが大きい第１ノズル４１において
は、局所的なつまり等により、その流量特性が大きく変
化することがあるが、このような流量特性の変化に起因
して前述の湯面レベル制御に生じる精度低下は、前記更
新により保証される。従って、第１ノズル４１としては
、開度変化に対して生じる注湯量変化が従来に比較して
大きいものを用いることができ、湯面レベル制御におけ
る更なる高応答性が実現され、これにより引抜き速度の
高速化が図れて、連続鋳造設備における操業能率が向上
するという付加的な効果がある。

一方、第２ノズル４２の開閉制御を行・）開閉制御部２
０には、前記レベル計１３から鋳型３内部の湯面レベル
が、また前記重量検出器１４からタンデイツシユ１内部
の溶湯Ｍ愛が夫々与えられているやまた開閉制御部２０
は、第２ノズル４２の開度とこれによって得られる鋳型
３への注湯量との間の相関関係を、タンデイフシ、、２
．１内における種々の溶湯深さに対応させて記憶してい
る。レベル制御部９から動作指令が与えられた場合の開
閉制御部２０の動作は、前述した開閉制御部１０の動作
と異なる。開閉制御部２０はまず、重量検出器１４の検
出結果から算出されるタンデイツシュ１内の溶湯深さを
用い９３所定の注湯量を得るのに必要な第２ノズル４２
の開度を求め、この結果として得られた開度指令を前記
ザーボアンブ２１に与える。そしてこの開度指令に従っ
て、第２ノズル４２の開度が前述した如く調節され、該
ノズル４２から所定量の溶湯が鋳型３に注入される。開
閉制御部１０はこの開度指令を所定時間維持した後、次
いで１、十分に小さい所定開度に至るまで開度指令値を
減少し３、この開度を維持しつつ、前記レベル計１３の
検出結果を監視して、鋳型３内の湯面レベルが操業開始
に適正な所定のレベルに達した時点から前記開度を更に
所定時間維持し、その後、０量度となるまで開度指令を
漸減せしめ、第２ノズル４２を完全に閉止してその動作
を終了する。開閉制御部２０の以上の動作により、第２
ノズル４２は、まずタンデイツシユ１内の？＠湯深さか
ら算出される大開度を所定時間維持し、次いで所定の小
開度となるまで開度を減少し、鋳型３内の湯面レベルが
操業開始レベルに達した後、更に開度を漸減して０量度
となる一連の開閉パターンに従って開閉されることにな
る。

開閉制御部２０のこの動作は、操業開始、即ちタンデイ
ツシユ、１から鋳型３への注湯開始と共に行われ、操業
開始時における注湯は、開度変化に対する注湯量変化が
小ざい、即ち流量ゲインが小さい第２ノズル４２の開度
調節によ、って行われる。流量ゲインが小さいノズルに
おいては、列部によって流量特性に生じる変化は小さい
から、前述の如き開閉パターンに従って第２ノズル４２
を開閉せしめた場合においても、この間の鋳型３への累
積注湯量に大きい誤差が生じることはなく、前記大開度
の維持により操業開始レベル近（への速やかな到達が実
現され、更には鋳型３内部の湯面レベルを監視しつつ行
われる小開度の維持により、操業開始レベルへの確実な
到達が実現される。

さて前記レベル制御部９は、開閉制御部１０．２０への
動作指令を発すると共に、ピンチロール６゜６の駆動系
を制御して鋳片５の引抜き速度を調節し、また、図示し
ないし一ドルからタンデイツシュ１への溶湯供給系を制
御してタンデイフシ＝＝、　１内の溶湯２量を変更する
動作をなすものであり、該レベル制御部９には、前記レ
ベル計１３から鋳型３内部の湯面レベルが、また前記重
量検出器１４からタンデイツシュ１内 記回転検出器１５から鋳片５の引抜き速度が夫に与えら
れているや 第４図は以十の如（構成された本発明装置の動作説明の
ためのタイムチャートである。前記レベル制御部９は、
ｉ！続鋳造設備の操業開始に先立ち、鋳型３に図示しな
いダミーパーが挿入されて、該鋳型３の下＠開口部がこ
のダミーパーにて閉塞された状態を確認した後、例えば
作業者による動作開始スイッチの操作に応じて動作を開
始する。そして、まずタンデイフシ．ｉｌへの溶湯供給
系を制御して、タンデイ・７シ５，１内部の溶湯２のレ
ベルを操業開始時における所定の低レベルに維持すべく
動作し、このレベルの実現を重量検出器１４による検出
結果により確ｔ２後、開閉制御部２０へ動作指令を発す
る．第４図の時間軸はこの時点を０としており、前記動
作指令に従って行われる開閉制御部２０の前述した動作
により、第２ノズル４２の開度は図示の如（変化し、大
開度を所定時間維持した後、小開度に移行しこの状態を
維持する。この間、図示の如く、タンデイツシュ１内の
溶湯レベルは低レベルに維持されており、前記ダミーパ
ーを度似底とする鋳型３への注湯は、少量の溶湯２を保
持するタンデイツシュ１から小さい流量ゲインを有する
第２ノズル４２の開閉により行われるから、注湯量の管
理が精度良く行われ、鋳型３内の湯面レベルは、図示の
如く、速やかに且つ確実に前記操業開始レベルへ到達す
る。

この到達は前記レベル計１３の検出結果により確認され
、図中に破線にて示すこの確認時点において、レベル制
御部９は、ピンチロール６．６の駆動系への動作指令を
行う。この動作指令によりピンチロール６，６は、所定
時間、所定の低速度にて駆動され、同じくこの間、開閉
制御部２０の前述の動作により、第２ノズル４２は前記
小開度を維持する。即ち、図示の如く、鋳型３からの鋳
片５の引抜きは、一定速度にて緩やかに開始され、この
間の鋳型３には、第２ノズル４２を経て所定量の注湯が
なされる。その後レベル制御部９は、ピンチロール６．
６の駆動系に新たな動作指令を発する一方、開閉制御部
１０へ動作指令を発する。ピンチロール６．６はこの動
作指令に応じて、鋳片５の引抜き速度を操業時における
定常速度に至るまで直線的に増大せしめるべくその回転
速度を逐次増大し、定常速度に到達後、この回転速度を
維持する。第４図中における鋳片５の引抜き速度は、タ
ンデイツシュ１及び鋳型３内の溶湯レベル、並びに第１
．第２ノズル４１．４２の開度とは逆に、下方を正方向
（速度が増大する方向）として示しであるが、これは、
引抜き速度の増大が湯面レベルの低下を招来するためで
ある。

また開閉制御部１０は、前記動作指令に従って前述の如
く動作し、この動作により第１ノズル４１は、鋳片５の
引抜き速度の増大の間、所定の基準開度に至るまで所定
のパターンに従って開放される。

また、第２ノズル４２の開度は、開閉制御部２ｏの前述
の動作により、第１ノズル４１の開放開始と共に、０開
度に至るまで漸減せしめられ、この漸減の間にて第２ノ
ズル４２から第１ノズル４１への切換えが行われ、第２
ノズル４２が完全閉止された後、鋳型３への注湯量は第
１ノズル４１の開度によって支配される。レベル制御部
９は、この時点において、タンデイツシュ１への溶湯供
給系の制御内容を代え、タンデイツシュ１内部の溶湯２
の目標レベルを逐次高める。これによりタンデイツシュ
１内においては、引抜き速度が前記定常速度に達し、第
１ノズル４１の開度が前記基準開度に達するのと略同時
的に、操業時における定常レベルが実現される。このよ
うに、前記切換えの後、第１ノズル４１の開度増加と共
にタンデイツシュ１内の溶湯レベルもまた増大すること
になるから、第１ノズル４１の開放パターンは、前記切
換え前後において図示の如く異ならせである。

第１ノズル４１の基準開度への到達の後、開閉制御部１
０は、前述した如く、レベル計１３の検出結果に基づき
鋳型３内のレベル変動を抑制すべく第１ノズル４１の開
閉制御を行う。このとき、タンデイツシュ１内の湯面レ
ベルは高レベルに維持されており、この後に行われる鋳
型３への注湯は、多量の溶湯２を保持するタンデイツシ
ュｌがら大きい流量ゲインを有する第１ノズル４１の開
閉により行われることになり、鋳型３内のレベル変動に
高い応答性にて追随しての湯面レベル制御が可能である
。

なお本発明の特徴たる第１ノズル４１及び第２ノズル４
２の構成は、第２図に示す如き矩形断面を有するものに
限らず、他の構成であってもよく、第１ノズル４１から
第２ノズル４２への切換え手順もまた、本実施例中に示
すものに限らない。

〔効果〕

以上詳述した如（本発明装置においては、開度変化に対
して生じる注湯量変化が大きい第１ノズルと、同じく注
湯量変化が小さい第２ノズルとを備えた注湯ノズルを用
いており、操業開始時における湯面レベル制御を第２ノ
ズルの開閉により、操業中における湯面レベル制御を第
１ノズルの開閉により夫々行っているから、前者におい
ては、操業開始レベルへの確実且つ速やかな到達が、後
者においてはレベル変動に対する高い応答性が実現され
、連続鋳造設備の操業開始から操業停止に至るまで常時
安定した湯面レベル制御が行える上、前記第１．第２ノ
ズルが鋳型前にて一体化されているから、各ノズルの開
閉により鋳型内部に不安定な流動状態が生じることがな
く、製品鋳片の品質悪化が生じる虞もない等、本発明は
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の構成を示すブロック図、第２図は
第１ノズル及び第２ノズルの一例を示す横断面図、第３
図は第１ノズルと第２ノズルにおける開度変化に対する
注湯量変化を示すグラフ、第４図は本発明装置の動作説
明のためのタイムチャー１・である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、連続鋳造用鋳型に注湯ノズルを経て溶湯を注入する
   に際し、該注湯ノズルの開度調節により注湯量を変化さ
   せ、前記鋳型内部の湯面レベルを適正化する連続鋳造用
   鋳型の湯面レベル制御装置において、 前記注湯ノズルは、その開度変化に対して生じる注湯量
   の変化が大きく、前記鋳型からの鋳片の引抜き開始後に
   開度調節される第１ノズルと、 その開度変化に対して生じる注湯量の変化が小さく、前
   記鋳型前にて前記第１ノズルと一体化されており、前記
   引抜き開始前に開度調節される第２ノズルと を具備することを特徴とする連続鋳造用鋳型の湯面レベ
   ル制御装置。