JP2014200821A - Apparatus for and method of controlling plasma heating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼をプラズマ加熱制御するプラズマ加熱制御装置とプラズマ加熱制御方法に関するものである。 The present invention relates to a plasma heating control device and a plasma heating control method for controlling plasma heating of molten steel accommodated in a tundish of a continuous casting machine.
連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼(溶融金属)の上部にプラズマトーチを設置し、プラズマトーチと溶鋼の間に発生したプラズマアークによって溶鋼を10000℃以上のアークで加熱するプラズマ加熱装置において、プラズマトーチの先端と溶鋼の表面の間の距離を所望の距離に制御することにより、この距離が長過ぎることに起因するプラズマアークの着火失敗を防止することができ、この距離が短過ぎることに起因するプラズマトーチの先端への溶鋼のスプラッシュの付着や溶鋼内へのプラズマトーチの浸漬を防止することができる。 A plasma heating device that installs a plasma torch above the molten steel (molten metal) housed in the tundish of a continuous casting machine, and heats the molten steel with an arc of 10000 ° C or higher by a plasma arc generated between the plasma torch and molten steel In this case, by controlling the distance between the tip of the plasma torch and the surface of the molten steel to a desired distance, the ignition failure of the plasma arc due to this distance being too long can be prevented, and this distance is too short. Therefore, it is possible to prevent the splash of molten steel from adhering to the tip of the plasma torch and the immersion of the plasma torch in the molten steel.
上記するプラズマ加熱は、タンディッシュへの溶鋼の注入が安定し、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入がおこなわれ、この注入が安定してタンディッシュ内における溶鋼表面のレベルが一定となった段階以降であって、特に鋳造末期でタンディッシュ内の溶鋼温度が低下し始めた段階で実行されるのが一般的である。 In the plasma heating described above, the molten steel is stably injected into the tundish, and the molten steel is injected from the tundish into the mold. This injection is stabilized and the level of the molten steel surface in the tundish is constant. After that, it is generally performed at the stage where the molten steel temperature in the tundish starts to decrease particularly at the end of casting.
ところで、タンディッシュ内の溶鋼の表面までの距離を距離計等を用いて直接測定することは、溶鋼の表面に保温・酸化防止用のスラグ層(厚さ20〜30mm)が形成されていることから、極めて困難である。 By the way, to measure the distance to the surface of the molten steel in the tundish directly using a distance meter etc., a slag layer (thickness 20-30mm) for heat insulation and oxidation prevention is formed on the surface of the molten steel Therefore, it is extremely difficult.
したがって、これまでの溶鋼表面までの距離の特定方法は、直接測定ではなくて、タンディッシュの重量測定結果から間接的にタンディッシュ内の溶鋼高さを換算する方法を適用している。しかしながら、タンディッシュが熱変形したり、その耐火物が浸食したり、あるいはタンディッシュの設置台車が変形することが往々にしてあり、これらを要因として溶鋼高さの換算値に誤差が生じるといった問題がある。 Therefore, the conventional method for specifying the distance to the molten steel surface is not a direct measurement, but a method of indirectly converting the molten steel height in the tundish from the weight measurement result of the tundish. However, the tundish is often thermally deformed, its refractory is eroded, or the tundish installation cart is often deformed, which causes the error in the converted value of the molten steel due to these factors. There is.
ここで、特許文献1には、加熱室頂部を基準面としてプラズマトーチの高さ位置を検出するとともにロードセルによってタンディッシュの自重を含めた溶鋼重量を測定し、これら検出高さ位置と測定重量に基づいてプラズマトーチを昇降制御し、プラズマトーチによるアーク長さを調整する、プラズマ加熱装置を備えたタンディッシュが開示されている。このタンディッシュを適用することで、タンディッシュ内の溶鋼レベルが変動してもアーク長さを一定に制御して、タンディッシュ内の溶鋼温度を所定の範囲に維持できるとしている。
Here, in
しかしながら、特許文献1で開示するようにアーク電圧で相対距離を推定する方法では、加熱部分雰囲気の温度やガス組成等によって電圧が変化することから、測定結果に信頼性があるとは言い難い。
However, as disclosed in
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼の表面高さを精緻に特定することができ、もってプラズマトーチの先端と溶鋼の表面の間の距離を精緻に制御することのできるプラズマ加熱制御装置とプラズマ加熱制御方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and can precisely specify the surface height of the molten steel accommodated in the tundish of the continuous casting machine, so that the tip of the plasma torch and the surface of the molten steel can be identified. It is an object of the present invention to provide a plasma heating control device and a plasma heating control method capable of precisely controlling the distance between them.
前記目的を達成すべく、本発明によるプラズマ加熱制御装置は、連続鋳造機のタンディッシュ内に満たされた溶鋼をプラズマ加熱制御するプラズマ加熱制御装置であって、タンディッシュの蓋の上方であって該蓋とは縁切りされた位置に設けられた支持フレームと、支持フレームに進退自在に取り付けられたプラズマトーチと、支持フレームに取付けられた距離計と、タンディッシュの蓋上に規定された基準点と、タンディッシュの蓋に開設された開口を通り、上端が基準点よりも高く、下端が溶鋼内に位置する長さを備えた検出棒と、から構成され、距離計によって測定された該距離計から基準点までの距離L1と、検出棒によって測定された基準点から溶鋼の表面までの距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するものである。 In order to achieve the above object, a plasma heating control apparatus according to the present invention is a plasma heating control apparatus that controls plasma heating of molten steel filled in a tundish of a continuous casting machine, and is provided above a tundish lid. The lid has a support frame provided at a position where it is cut off, a plasma torch attached to the support frame so as to be able to advance and retreat, a distance meter attached to the support frame, and a reference point defined on the tundish lid And a detection rod having a length passing through an opening formed in the tundish lid, the upper end being higher than the reference point and the lower end being located in the molten steel, and the distance measured by a distance meter The tip position of the plasma torch is controlled using the total distance of the distance L1 from the meter to the reference point and the distance L2 from the reference point measured by the detection rod to the surface of the molten steel It is.
本発明のプラズマ加熱制御装置は、タンディッシュおよびタンディッシュ蓋が熱変形することを勘案し、タンディッシュの蓋に設けた基準点までの距離L1と、基準点から溶鋼の表面までの距離L2をそれぞれ測定し、それらの総距離にてプラズマトーチの先端位置を制御するものである。ここで、距離L1の測定は距離センサ等の距離計にて実行し、距離L2の測定は検出棒にて実行する。 The plasma heating control device of the present invention takes into account that the tundish and the tundish lid are thermally deformed, and calculates the distance L1 from the reference point provided on the tundish lid and the distance L2 from the reference point to the surface of the molten steel. Each is measured, and the tip position of the plasma torch is controlled by the total distance. Here, the distance L1 is measured by a distance meter such as a distance sensor, and the distance L2 is measured by a detection rod.
基準点から溶鋼の表面までの距離L2の測定を検出棒にておこなうのは、記述するように、溶鋼の表面に保温・酸化防止用のスラグ層(厚さ20〜30mm)が形成されているために、距離センサ等で測定した場合には、このスラグ層の厚みも含めて距離の測定をおこなってしまい、このようなスラグ層を除いた溶鋼の表面までの精緻な距離測定が実行困難なためである。 As described, the distance L2 from the reference point to the surface of the molten steel is measured with a detection rod. A slag layer (thickness 20 to 30 mm) for heat insulation and oxidation prevention is formed on the surface of the molten steel. Therefore, when measured with a distance sensor or the like, the distance is measured including the thickness of the slag layer, and it is difficult to perform precise distance measurement to the surface of the molten steel excluding such a slag layer. Because.
したがって、この検出棒による距離L2の測定方法としては、たとえば、測定管理者によるマニュアル測定方法が好適である。 Therefore, as a method for measuring the distance L2 by the detection rod, for example, a manual measurement method by a measurement manager is preferable.
また、その他にも、メモリ付き検出棒をロボットハンドに設置しておき、CCDカメラで溶鋼面付近を撮像し、スラグ下の溶鋼面レベルを測定する方法などもある。 In addition, there is a method in which a detection rod with a memory is installed in a robot hand, the vicinity of the molten steel surface is imaged with a CCD camera, and the molten steel surface level under the slag is measured.
プラズマトーチが進退自在に取り付けられた支持フレームにおけるプラズマトーチの現在位置とプラズマトーチの長さからプラズマトーチの先端位置(距離計からプラズマトーチ先端までの距離L4)が特定され、距離L1と距離L2の総距離L3から距離L4を差し引くことでプラズマトーチの先端から溶鋼表面までの距離L5を精緻に特定することができる。 The tip position of the plasma torch (distance L4 from the distance meter to the tip of the plasma torch) is identified from the current position of the plasma torch and the length of the plasma torch on the support frame to which the plasma torch is attached so as to be able to move forward and backward, and the distance L1 and the distance L2 By subtracting the distance L4 from the total distance L3, the distance L5 from the tip of the plasma torch to the molten steel surface can be precisely specified.
距離計が取り付けられ、かつプラズマトーチが進退自在に取り付けられた支持フレームはタンディッシュの上方でタンディッシュとは縁切りされた状態で配設されている。そのため、タンディッシュの熱変形によってタンディッシュの蓋上の基準点と距離計までの距離は変化するものの、支持フレームによって固定された距離計の絶対位置はタンディッシュの熱変形によって変化することはない。 The support frame to which the distance meter is attached and the plasma torch is attached so as to be able to advance and retreat is disposed above the tundish and is separated from the tundish. Therefore, although the distance between the reference point on the lid of the tundish and the distance meter changes due to the thermal deformation of the tundish, the absolute position of the distance meter fixed by the support frame does not change due to the thermal deformation of the tundish. .
したがって、仮にタンディッシュの蓋上の基準点までの距離L1がタンディッシュの熱変形にて変化した場合であっても、基準点から溶鋼表面までの距離L2は検出棒にて直接測定されており、かつ、距離計とプラズマトーチの先端位置までの距離L4もタンディッシュの熱変形の影響を受けることなく、プラズマトーチの位置に応じた距離L4が特定されることから、距離L3と距離L4にてプラズマトーチの先端から溶鋼の表面までの距離を精緻に特定することができる。 Therefore, even if the distance L1 from the reference point on the lid of the tundish changes due to thermal deformation of the tundish, the distance L2 from the reference point to the molten steel surface is directly measured by the detection rod. In addition, the distance L4 from the distance meter to the tip position of the plasma torch is not affected by the thermal deformation of the tundish, and the distance L4 corresponding to the position of the plasma torch is specified. Thus, the distance from the tip of the plasma torch to the surface of the molten steel can be specified precisely.
総距離L3と距離L4の差分を算定することでプラズマトーチの先端と溶鋼表面の間の距離L5が算定される。この算定結果に基づいてプラズマトーチを降下もしくは上昇させて、距離L5が所望値(たとえば300mm程度)になるように制御することができる。 The distance L5 between the tip of the plasma torch and the molten steel surface is calculated by calculating the difference between the total distance L3 and the distance L4. Based on the calculation result, the plasma torch can be lowered or raised to control the distance L5 to a desired value (for example, about 300 mm).
また、本発明によるプラズマ加熱制御装置の好ましい実施の形態は、溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフが格納された第1の制御部と、溶鋼を含むタンディッシュの重量を測定するロードセルと、をさらに備え、ロードセルにおける計測データが第1の制御部に送信され、第1の制御部にて受信した計測データに応じた溶鋼の高さを前記関係グラフから特定し、特定された溶鋼の高さに応じて前記距離L2を補正して補正後の距離L2を特定し、前記距離L1と、補正後の距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するものである。 In addition, a preferred embodiment of the plasma heating control apparatus according to the present invention includes a first control unit storing a relationship graph between the weight of the tundish containing molten steel and the height of the molten steel in the tundish, A load cell for measuring the weight of the dish, the measurement data in the load cell is transmitted to the first control unit, and the height of the molten steel according to the measurement data received by the first control unit from the relation graph Identify and identify the corrected distance L2 by correcting the distance L2 according to the specified molten steel height, and use the total distance of the distance L1 and the corrected distance L2 of the plasma torch The tip position is controlled.
本実施の形態のプラズマ加熱制御装置は、まずプラズマ加熱をおこなう前に検出棒により距離L2を測定し、この時のタンディッシュの重量Wも測定し、両方を第1の制御部に送信しておく。この準備が完了した後にプラズマ加熱をおこない、金属鍋からタンディッシュへの溶鋼の提供や、タンディッシュから鋳型への溶鋼の注入によるタンディッシュ内での溶鋼量の変動(溶鋼面の変動)が発生した場合には、臨機に溶鋼面とトーチの距離を所望値に制御するべく、ロードセル(容器秤量計)にてタンディッシュの重量W’を随時計測しておき、この計測結果に基づく差分ΔW=W’-Wから距離L2の補正量ΔHを求め、補正後の距離L2’=L2+ΔHを用いてプラズマトーチの先端位置を溶鋼表面から所望の離間を確保した位置に制御するものである。 The plasma heating control apparatus of the present embodiment first measures the distance L2 with the detection rod before plasma heating, and also measures the weight W of the tundish at this time, and transmits both to the first control unit. deep. After this preparation is completed, plasma heating is performed, and molten steel is supplied from the metal pan to the tundish, and the amount of molten steel in the tundish (fluctuation of the molten steel surface) occurs due to the injection of molten steel from the tundish to the mold. In this case, in order to control the distance between the molten steel surface and the torch to a desired value, the tundish weight W ′ is measured at any time with a load cell (container weighing meter), and the difference ΔW = The correction amount ΔH of the distance L2 is obtained from W′−W, and the tip position of the plasma torch is controlled to a position that ensures a desired separation from the molten steel surface using the corrected distance L2 ′ = L2 + ΔH.
溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフを予め求めておき、これがデータ化されて第1の制御部に格納される。またプラズマ加熱をおこなう前に検出棒により距離L2を測定し、この時のタンディッシュの重量Wを測定し、両方を第1の制御部に送信しておく。 A relationship graph between the weight of the tundish including the molten steel and the height of the molten steel in the tundish is obtained in advance, and this is converted into data and stored in the first control unit. Further, before the plasma heating is performed, the distance L2 is measured by the detection rod, the weight W of the tundish at this time is measured, and both are transmitted to the first control unit.
溶鋼を含むタンディッシュの重量W’が随時ロードセルにて計測され、計測データが第1の制御部に送信されて最も直近に検出棒で測定された時の重量Wとの差分ΔW=W’-Wを求め、関係グラフにより溶鋼表面の高さ補正量ΔHを計算し、その時点の距離L2’=L2+ΔHが特定される。 The weight W 'of the tundish containing the molten steel is measured at any time by the load cell, and the difference from the weight W when the measurement data is sent to the first control unit and measured most recently by the detection rod ΔW = W'- W is obtained, the height correction amount ΔH of the molten steel surface is calculated from the relationship graph, and the distance L2 ′ = L2 + ΔH at that time is specified.
本実施の形態のプラズマ加熱制御装置によれば、溶鋼表面の変動に応じてプラズマトーチの先端と溶鋼表面の間の距離を所望の値に常時制御することが可能となる。 According to the plasma heating control apparatus of the present embodiment, the distance between the tip of the plasma torch and the molten steel surface can be constantly controlled to a desired value in accordance with the fluctuation of the molten steel surface.
なお、予め作製される上記関係グラフは、新規なタンディッシュを使用した際のものであり、溶損したタンディッシュでは溶損の程度によって関係グラフの勾配(直線勾配や曲線勾配)が若干相違することになるが、重量の差分ΔWから溶鋼高さΔHの差分を計算するため、このような勾配の相違は誤差範囲であり、したがって新規なタンディッシュを使用して作成した関係グラフをタンディッシュの耐用期間に亘ってそのまま使用してもよい。 The above-mentioned relationship graph prepared in advance is obtained when a new tundish is used, and the gradient (linear gradient or curve gradient) of the relationship graph is slightly different depending on the degree of erosion in the melted tundish. However, since the difference in the steel height ΔH is calculated from the difference in weight ΔW, such a difference in gradient is an error range, so the relationship graph created using the new tundish can be represented in the tundish. You may use as it is over a lifetime.
また、本発明によるプラズマ加熱制御装置の好ましい実施の形態は、タンディッシュ内に不活性ガスを提供する不活性ガス提供部と、前記距離L1の標準値L0と、距離L1と距離L0の誤差の許容値を格納する第2の制御部と、をさらに備え、距離L1の測定値が第2の制御部に送信され、距離L1が前記許容値を逸脱した際に第2の制御部から前記不活性ガス提供部へ通常よりも大量の不活性ガスをタンディッシュ内に提供する指令信号が送信されるようになっており、かつ、第2の制御部から警報部に警報を発する信号が送信されるようになっているものである。 Further, a preferred embodiment of the plasma heating control apparatus according to the present invention includes an inert gas providing unit that provides an inert gas in the tundish, a standard value L0 of the distance L1, and an error between the distance L1 and the distance L0. A second control unit that stores an allowable value, and a measured value of the distance L1 is transmitted to the second control unit, and when the distance L1 deviates from the allowable value, the second control unit A command signal for providing a larger amount of inert gas than usual in the tundish is transmitted to the active gas providing unit, and a signal for issuing an alarm is transmitted from the second control unit to the alarm unit. It is something that has come to be.
プラズマ加熱に当たっては、加熱時のプラズマトーチ先端(材質がたとえばタングステンを主とした合金)の寿命確保のためにタンディッシュ内を不活性ガス雰囲気(アルゴンガス雰囲気)とするのが一般的である。 In plasma heating, the inside of the tundish is generally an inert gas atmosphere (argon gas atmosphere) in order to ensure the life of the tip of the plasma torch (the material is mainly composed of tungsten, for example) during heating.
距離L1の標準値L0を予め決定しておき、測定された距離L1が標準値L0と比較して偏差が一定値以上の場合にはタンディッシュの蓋が熱変形している等の理由からアルゴンガスが漏洩していると特定することができる。そこで、このような場合には、距離L1と距離L0の誤差の許容値を格納するとともに受信した距離L1の測定値が許容値を逸脱していることを特定する第2の制御部から不活性ガス提供部へ通常よりも大量の不活性ガスをタンディッシュ内に提供する指令信号が送信される。たとえば、タンディッシュ内に吹込むアルゴンガス量を通常の1.5倍程度に増大させるような指令信号が送信され、このような制御が実行されるものである。 If the standard value L0 of the distance L1 is determined in advance and the measured distance L1 is larger than the standard value L0 and the deviation exceeds a certain value, the tundish lid is thermally deformed, etc. It can be identified that gas is leaking. Therefore, in such a case, the second control unit that stores the allowable value of the error between the distance L1 and the distance L0 and specifies that the received measured value of the distance L1 deviates from the allowable value is inactive. A command signal for supplying a larger amount of inert gas than usual into the tundish is transmitted to the gas supply unit. For example, a command signal that increases the amount of argon gas blown into the tundish to about 1.5 times the normal amount is transmitted, and such control is executed.
さらに、同時に警報を出し、タンディッシュの蓋の確認と必要に応じてメンテナンスを実施するように管理者に促すものである。 At the same time, it alerts the administrator to check the tundish lid and perform maintenance if necessary.
また、本発明はプラズマ加熱制御方法にも及ぶものであり、この制御方法は、連続鋳造機のタンディッシュ内に収容された溶鋼をプラズマ加熱制御するプラズマ加熱制御方法であって、タンディッシュの蓋の上方であって該蓋とは縁切りされた位置に設けられた支持フレームにプラズマトーチを進退自在に取り付けるとともに距離計を取付けておき、タンディッシュの蓋上に基準点を規定しておき、タンディッシュの蓋に開設された開口を通り、上端が基準点よりも高く、下端が溶鋼内に位置する長さを備えた検出棒を配設しておき、距離計にて該距離計から基準点までの距離L1を測定し、検出棒にて基準点から溶鋼の表面までの距離L2を測定し、距離L1とL2の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するものである。 The present invention also extends to a plasma heating control method. This control method is a plasma heating control method for controlling plasma heating of molten steel contained in a tundish of a continuous casting machine, and includes a tundish lid. A plasma torch is attached to a support frame provided at a position where the lid is cut off from the lid, and a distance meter is attached to the support frame, and a reference point is defined on the tundish lid. A detection rod having a length passing through an opening formed in the lid of the dish, the upper end being higher than the reference point, and the lower end being located in the molten steel, is arranged from the distance meter with a distance meter. The distance L1 from the reference point to the surface of the molten steel is measured with a detection rod, and the tip position of the plasma torch is controlled using the total distance L1 and L2.
本制御方法によれば、熱変形し得るタンディッシュの蓋上の基準点までの距離L1をタンディッシュの熱変形の影響を受けない距離計にて計測し、さらに基準点から溶鋼表面までの距離L2をたとえばマニュアルにて検出棒を使用して測定し、これらの総距離L3を求めた後、距離計からプラズマトーチの先端までの距離L4を特定し、これらL3とL4の差分を求めることでプラズマトーチの先端から溶鋼表面までの距離を精緻に特定することができ、また、所望の距離に制御することができる。 According to this control method, the distance L1 to the reference point on the tundish lid that can be thermally deformed is measured with a distance meter that is not affected by the thermal deformation of the tundish, and the distance from the reference point to the molten steel surface L2 is measured manually using a detection rod, and after obtaining these total distances L3, the distance L4 from the distance meter to the tip of the plasma torch is specified, and the difference between these L3 and L4 is obtained. The distance from the tip of the plasma torch to the molten steel surface can be specified precisely, and can be controlled to a desired distance.
また、本発明によるプラズマ加熱制御方法においても、溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフを予め求めておき、ロードセルにて溶鋼を含むタンディッシュの重量を随時測定し、ロードセルにおける計測データを第1の制御部に送信し、第1の制御部にて受信した計測データに応じた溶鋼の高さを前記関係グラフから特定し、特定された溶鋼の高さに応じて前記距離L2を補正して補正後の距離L2を特定し、前記距離L1と、補正後の距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するのが好ましい。 Also in the plasma heating control method according to the present invention, a relationship graph between the weight of the tundish containing molten steel and the height of the molten steel in the tundish is obtained in advance, and the weight of the tundish containing molten steel is measured at any time using a load cell. Then, the measurement data in the load cell is transmitted to the first control unit, the height of the molten steel corresponding to the measurement data received by the first control unit is specified from the relation graph, and the height of the specified molten steel is determined. Accordingly, it is preferable to correct the distance L2 to identify the corrected distance L2, and to control the tip position of the plasma torch using the total distance of the distance L1 and the corrected distance L2.
また、タンディッシュ内を不活性ガス雰囲気としてプラズマ加熱が実行されるものであり、前記距離L1の標準値L0と、距離L1と距離L0の誤差の許容値を予め特定しておき、距離L1の測定値が前記許容値を逸脱した際にタンディッシュ内に通常よりも大量の不活性ガスを提供するとともに、タンディッシュから不活性ガスが漏洩していることを警報するのが好ましい。 In addition, plasma heating is performed with the inside of the tundish as an inert gas atmosphere, and the standard value L0 of the distance L1 and the allowable value of the error between the distance L1 and the distance L0 are specified in advance, and the distance L1 When the measured value deviates from the allowable value, it is preferable to provide a larger amount of inert gas than usual in the tundish and to warn that the inert gas is leaking from the tundish.
以上の説明から理解できるように、本発明のプラズマ加熱制御装置とプラズマ加熱制御方法によれば、熱変形し得るタンディッシュの蓋上の基準点までの距離L1を距離計にて計測し、さらに基準点から溶鋼表面までの距離L2を検出棒にて直接測定し、これらの総距離L3を求めるとともに、距離計からプラズマトーチの先端までの距離L4を特定し距離L4と距離L3の差分にてプラズマトーチの先端から溶鋼表面までの距離L5を特定することで、タンディッシュの熱変形の影響を受けない精緻な距離測定が実現され、プラズマトーチの先端と溶鋼表面の間の距離L5を所望に制御することができる。 As can be understood from the above description, according to the plasma heating control apparatus and the plasma heating control method of the present invention, the distance L1 to the reference point on the tundish lid that can be thermally deformed is measured with a distance meter, The distance L2 from the reference point to the surface of the molten steel is directly measured with a detection rod to obtain the total distance L3, and the distance L4 from the distance meter to the tip of the plasma torch is specified and the difference between the distance L4 and the distance L3 By specifying the distance L5 from the tip of the plasma torch to the molten steel surface, precise distance measurement that is not affected by thermal deformation of the tundish is realized, and the distance L5 between the tip of the plasma torch and the molten steel surface is desired. Can be controlled.
以下、図面を参照して本発明のプラズマ加熱制御装置と制御方法の実施の形態1,2,3を説明する。
(プラズマ加熱制御装置と制御方法の実施の形態1)
図1は本発明のプラズマ加熱制御装置の実施の形態1の側面図であり、図2は図1のII矢視図である。
(
FIG. 1 is a side view of
連続鋳造機の構成を図1,2を参照して概説すると、最上部にあって溶鋼Yが注入される取鍋Nと、操業床架構上に搭載されたタンディッシュ1と、タンディッシュ1から浸漬ノズル1cを経て溶鋼Yが注入される鋳型Mと、鋳型Mにて急冷凝固されて排出された(X2方向)鋼片SPを搬送する不図示のロールとから大略構成されている。
The configuration of the continuous casting machine will be outlined with reference to FIGS. 1 and 2. From the ladle N at the top where the molten steel Y is poured, the
高炉で作られた溶鋼は二次精錬を経て取鍋Nに注入される。そして、取鍋Nが連続鋳造機の最上部に設置された後、取鍋Nに収容されている溶鋼は取鍋Nの底部から下のタンディッシュ1へ注入され、このタンディッシュ1でも溶鋼中の介在物の一部は浮上分離にて除去される。
Molten steel made in the blast furnace is injected into the ladle N through secondary refining. And after the ladle N is installed in the uppermost part of the continuous casting machine, the molten steel accommodated in the ladle N is poured into the
タンディッシュ1に収容された溶鋼Yは、次いでその底部にある浸漬ノズル1cから鋳型Mへ注入される。この鋳型Mは一般に銅製であり、常時水冷されていて、鋳型Mに接触した溶鋼は精緻に温度調整されながら冷やされる。鋳型Mの中で溶鋼は外側から微細な結晶からなる薄い凝固殻を形成しはじめ、微細な結晶はつながりあって大きな樹枝状晶へと成長し、鋼片SPとなって鋳型Mの下方から搬送される(X2方向)。
The molten steel Y accommodated in the
鋼片SPはロールで運ばれながら外側より凝固しはじめ、鋼片Sがスラブやブルームと呼ばれる大きなサイズの鋳片の場合にはロール列末端にある不図示のガス切断機で適度な長さに切断される。一方、鋼片Sがビレットと呼ばれる小さな鋳片の場合には不図示のシェアーによって切断され、適当な長さに整えられる。 The steel slab SP begins to solidify from the outside while being carried by a roll, and when the steel slab S is a large slab called slab or bloom, it is appropriately lengthened by a gas cutter (not shown) at the end of the roll row. Disconnected. On the other hand, when the steel piece S is a small slab called billet, it is cut by a shear (not shown) and adjusted to an appropriate length.
次に、図1,2を参照してプラズマ加熱制御装置の実施の形態1の構成を説明する。 Next, the configuration of the first embodiment of the plasma heating control apparatus will be described with reference to FIGS.
図示するプラズマ加熱制御装置10は、タンディッシュ1と、タンディッシュ1の蓋1aの上方であって蓋1aとは縁切りされた位置に設けられた支持機構2と、支持機構2を構成する支持フレーム2aに進退自在に取り付けられたプラズマトーチ4と、支持フレーム2aに取付けられた所定長さの距離計固定具2cに固定された距離計5と、タンディッシュ1の蓋1a上に規定された基準点1bと、タンディッシュ1の蓋1aに開設された開口1aaを通り、上端が基準点1bよりも高く、下端が溶鋼Y内に位置する長さを備えた検出棒6と、から大略構成されている。
The illustrated plasma
支持フレーム2aの上端には駆動モータ2bが載置されており、プラズマトーチ4を固定した移動台3が支持フレーム2aを構成する縦部材に沿って、モータ2bの駆動に応じて昇降自在に取り付けられている(X1方向)。
A
タンディッシュ1の蓋1aのうち、検出棒6が出し入れされる開口1aaの近傍であって、支持フレーム2aに固定された距離計5の鉛直下方位置には基準点1bが設定されている。距離計5から照射されたレーザLaが基準点1bで反射し、反射波を距離計5が検知して距離計5と基準点1bの間の距離L1を測定する。なお、この開口1aaは、プラズマを照射するプラズマトーチ4が通過する開口でもあり、したがって、この開口1aaの下方領域がプラズマ加熱領域となる。
In the
なお、図示するように、距離計5が固定された支持機構2と基準点1bが載置されたタンディッシュ1の蓋1aとは縁切りされており、したがって、プラズマ加熱の際の高温雰囲気でタンディッシュ1が変形しても、距離計5の絶対位置はタンディッシュ1の熱変形によって影響を受けることはなく、熱変形後のタンディッシュ1の蓋1a上にある基準点1bまでの距離を計測することができる。
As shown in the figure, the
一方、タンディッシュ1内に収容された高さHの溶鋼Yの表面Sと基準点1bの間の距離L2は、管理者によるマニュアル操作にて検出棒6にて検出される。
On the other hand, the distance L2 between the surface S of the molten steel Y having a height H accommodated in the
検出棒6には不図示のメモリが付されており、検出棒6の一部を溶鋼Yに浸漬させて取り出した後、検出棒6に付着した溶鋼表面に残存するスラグ層の厚みを除いた溶鋼Yの表面までの精緻な距離L2が管理者にて測定される。
The
移動台3の位置は駆動モータ2bにて特定されており、移動台3に取り付けられたプラズマトーチ4の長さは既知であることから、任意時点でのプラズマトーチ4の先端の絶対位置は特定される。
Since the position of the moving table 3 is specified by the
距離計5にて測定された距離L1と検出棒6にてマニュアル測定された距離L2の総和L3を算出し、距離計5からプラズマトーチ4の先端までの距離L4を距離L3から差し引くことでプラズマトーチ4の先端から溶鋼Yの表面Sまでの距離L5が特定される。
The total L3 of the distance L1 measured with the
このように、距離計5による基準点1bまでの距離L1の計測と、検出棒6を使用した基準点1bから溶鋼表面Sまでの距離L2の計測に基づいてプラズマトーチ4の先端位置と溶鋼表面Sまでの距離L5を特定することにより、タンディッシュ1が熱変形して溶鋼高さHが変化した場合であっても、測定時の距離L5を精緻に計測することができ、距離L5を所望値に制御することが可能となる。すなわち、特定された距離L5が所望値でない場合は、モータ2bを駆動してプラズマトーチ4を所望に昇降させ、距離L5が所望値となるような調整が図られる。
Thus, based on the measurement of the distance L1 to the
図3は、距離L1の計測方法の別の実施の形態を説明した側面図である。 FIG. 3 is a side view for explaining another embodiment of the method for measuring the distance L1.
図示する距離L1の計測方法は、図1で示す距離計固定具2cよりも長さの長い距離計固定具2c’を適用してその先端に距離計5を固定し、タンディッシュ1の蓋1aのうち、プラズマ加熱領域となる開口1aaから離れた位置になる別途の開口1abの近傍に基準点1b’を設定しておき、距離計5からのレーザLaを斜め方向に照射し、反射波を検知して距離L1’を計測するものである。
The distance L1 shown in the figure is measured by applying a
(プラズマ加熱制御装置と制御方法の実施の形態2)
図4は本発明のプラズマ加熱制御装置の実施の形態2の側面図であり、図5aは制御部内の構成を説明したブロック図であり、図5bは第1の制御部内に内蔵された関係グラフを説明した図である。
(
FIG. 4 is a side view of the second embodiment of the plasma heating control apparatus of the present invention, FIG. 5a is a block diagram illustrating the configuration in the control unit, and FIG. 5b is a relationship graph built in the first control unit. FIG.
図示するプラズマ加熱制御装置10Aは、タンディッシュ1の重量を計測するロードセル8と、制御部7Aをさらに備えた装置である。
The illustrated plasma
金属鍋Nからタンディッシュ1への溶鋼Yの提供や、タンディッシュ1から鋳型Mへの溶鋼Yの注入により、タンディッシュ1内での溶鋼量は常に変動し、これに応じて溶鋼Yの表面Sも変動している。そこで、常時変動する溶鋼の高さHを随時特定し、この特定結果に応じて距離L2を補正してプラズマトーチ4の先端から溶鋼表面Sまでの精緻な距離L5を随時特定することを目的としている。
Due to the supply of molten steel Y from the metal pan N to the
ロードセル8における計測データは制御部7Aに随時送信される。ここで、制御部7Aには、溶鋼を含むタンディッシュの重量とタンディッシュ内における溶鋼の高さの関係グラフがデータ化されて格納された第1の制御部と、CPUとがバスにて繋がれ、検出棒により測定された距離L2とその時のタンディッシュ重量Wの最新値が格納され、また刻々と変化するロードセル8から送られてきたタンディッシュ重量W’の計測データが第1の制御部にて受信される(U1)。
Measurement data in the
この計測データW’により、検出棒でL2を測定した時の最新のタンディッシュ重量Wとの差分ΔW=W’-Wが計算され、第1の制御部内に格納された関係グラフを用いて検出棒で測定された時の溶鋼表面高さHからの変化量ΔHが図5bで示すように算出される。この値により、その時点の距離L2’=L2+ΔHとして特定される。 Based on this measurement data W ', the difference ΔW = W'-W from the latest tundish weight W when measuring L2 with the detection rod is calculated and detected using the relation graph stored in the first control unit The amount of change ΔH from the molten steel surface height H when measured with a rod is calculated as shown in FIG. 5b. With this value, the current distance L2 '= L2 + ΔH is specified.
検出棒で測定した時の高さHがH’に変化した際には、プラズマトーチ4の先端から溶鋼表面Sまでの設定距離L2(この際の溶鋼高さはH)を、溶鋼高さH’に対応して補正し、補正後の距離L2’を設定距離L2になるようにトーチ先端位置を移動させる。たとえば当初高さHからH’が10mm上がった場合には、補正後の距離L2’は当初の距離L2に10mm減算した値とし、これに応じてプラズマトーチ4の先端位置も10mm上昇させる制御を実行することで溶鋼表面Sまでの距離を当初設定の所望値に維持することができる。
When the height H measured with the detection rod changes to H ', the set distance L2 (the molten steel height at this time is H) from the tip of the
(プラズマ加熱制御装置と制御方法の実施の形態3)
図6は本発明のプラズマ加熱制御装置の実施の形態3の側面図であり、図7は制御部内の構成を説明したブロック図である。
(
FIG. 6 is a side view of
図示するプラズマ加熱制御装置10Bは、タンディッシュ1内に不活性ガスを提供する不活性ガス提供部9と、制御部7Bをさらに備えた装置である。
The illustrated plasma heating control apparatus 10B is an apparatus further provided with an inert gas providing unit 9 that provides an inert gas into the
プラズマ加熱に当たっては、加熱時のプラズマトーチ4の先端(材質がたとえばタングステンを主とした合金)の寿命確保のために、タンディッシュ1内を不活性ガス雰囲気(アルゴンガス雰囲気)とするのが一般的である。そこで、タンディッシュ1内に不活性ガス提供部9を装備しておき、タンディッシュ1内を所望の不活性ガス雰囲気とする。
In plasma heating, the inside of the
ところで、ある時刻において、距離計5にて計測された距離L1が既に設定されている標準値L0から一定値以上の偏差を有している場合は、タンディッシュ1の蓋1aが熱変形している等の理由からアルゴンガスが漏洩している可能性があり、タンディッシュ1内が所望のアルゴンガス雰囲気となっていない可能性が高い。
By the way, when the distance L1 measured by the
そこで、図7で示すように、制御部7B内に第2の制御部を設けておき、距離計5からの計測データが第2の制御部にて受信されるように構成しておく(U2)。
Therefore, as shown in FIG. 7, a second control unit is provided in the
制御部7B内には、距離L1の標準値L0格納部と、距離L1と標準値L0の誤差許容値格納部があり、これらの格納部から標準値L0と誤差許容値が第2の制御部にデータ送信される。第2の制御部では、受信した距離計5からの計測データ(ある時刻での距離L1)と標準値L0の偏差を算定し、算定された偏差と誤差許容値を比較し、誤差許容値を逸脱している場合にはアルゴンガスが漏洩していると特定する。
In the
この場合、第2の制御部から、不活性ガス提供部9へ通常よりも大量の不活性ガスをタンディッシュ1内に提供する指令信号が送信される(U3)。たとえば、タンディッシュ内に吹込むアルゴンガス量を通常の1.5倍程度に増大させるような指令信号が送信され、このような制御が実行される。
In this case, a command signal for providing a larger amount of inert gas than usual in the
さらに、同時に第2の制御部から警報部に警報信号指令を送信し、タンディッシュ1の蓋1aの確認と必要に応じてメンテナンスを実施するように管理者に警報を発する。
At the same time, an alarm signal command is transmitted from the second control unit to the alarm unit, and an alarm is issued to the administrator so that the
なお、図1,4で示したプラズマ加熱制御装置10,10Aはプラズマ加熱制御装置10Bのように不活性ガス提供部9が図示されていないが、これら装置10,10Aは制御部7Bを具備しないまでも、不活性ガス提供部9を具備している形態が好ましい。
The plasma
「製品品質確認試験とその結果」
本発明者等は、従来のプラズマ加熱制御装置を使用した場合と本発明のプラズマ加熱制御装置を使用した場合の双方において、製造される鋳片の品質を確認する実験をおこなった。なお、製品品質に関しては、製品内部における割れの有無や不純物の有無にて品質が良好か否かを峻別する。
“Product Quality Confirmation Test and Results”
The present inventors conducted an experiment to confirm the quality of the slab to be manufactured both when the conventional plasma heating control device is used and when the plasma heating control device of the present invention is used. In addition, regarding the product quality, whether or not the quality is good is distinguished according to the presence or absence of cracks in the product and the presence or absence of impurities.
実験の結果、従来装置ではプラズマトーチの着火失敗が25%であったのに対して、本発明の装置では2%と大きく改善している。このことにより、溶鋼鋳込み温度の狙い値からの変動を小さくすることができ、鋳片の品質も大きく改善している。具体的には、従来装置による製品の品質合格率が72%であったのに対して、本発明の装置による製品の品質合格率は94%にまで大きく改善している結果となった。 As a result of the experiment, the ignition failure of the plasma torch in the conventional device was 25%, whereas the device of the present invention was greatly improved to 2%. As a result, the fluctuation of the molten steel casting temperature from the target value can be reduced, and the quality of the slab is greatly improved. Specifically, while the product quality acceptance rate with the conventional device was 72%, the product quality acceptance rate with the device of the present invention was greatly improved to 94%.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1…タンディッシュ、1a…蓋、1b、1b’…基準点、1c…浸漬ノズル、2…支持機構、2a…支持フレーム、2b…駆動モータ、2c、2c’…距離計固定具、3…移動台、4…プラズマトーチ、5…距離計、6…検出棒、7A,7B…制御部、8…ロードセル、9…不活性ガス提供部、10,10A,10B…プラズマ加熱制御装置、N…取鍋、M…鋳型、Y…溶鋼、S…溶鋼の表面、SP…鋳片
DESCRIPTION OF
Claims (6)
タンディッシュの蓋の上方であって該蓋とは縁切りされた位置に設けられた支持フレームと、
支持フレームに進退自在に取り付けられたプラズマトーチと、
支持フレームに取付けられた距離計と、
タンディッシュの蓋上に規定された基準点と、
タンディッシュの蓋に開設された開口を通り、上端が基準点よりも高く、下端が溶鋼内に位置する長さを備えた検出棒と、から構成され、
距離計によって測定された該距離計から基準点までの距離L1と、検出棒によって測定された基準点から溶鋼の表面までの距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するプラズマ加熱制御装置。 A plasma heating control device for controlling plasma heating of molten steel contained in a tundish of a continuous casting machine,
A support frame provided above the tundish lid and at a position cut off from the lid;
A plasma torch attached to the support frame so as to freely advance and retract;
A rangefinder attached to the support frame;
A reference point defined on the tundish lid,
A detection rod having a length passing through an opening formed in the tundish lid, the upper end being higher than the reference point and the lower end being located in the molten steel,
The tip position of the plasma torch is controlled by using the total distance of the distance L1 from the distance meter measured by the distance meter to the reference point and the distance L2 from the reference point measured by the detection rod to the surface of the molten steel. Plasma heating control device.
溶鋼を含むタンディッシュの重量を測定するロードセルと、をさらに備え、
ロードセルにおける計測データが第1の制御部に送信され、第1の制御部にて受信した計測データに応じた溶鋼の高さを前記関係グラフから特定し、特定された溶鋼の高さに応じて前記距離L2を補正して補正後の距離L2を特定し、
前記距離L1と、補正後の距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御する請求項1に記載のプラズマ加熱制御装置。 A first control unit storing a relationship graph between the weight of the tundish containing molten steel and the height of the molten steel in the tundish;
A load cell for measuring the weight of the tundish containing molten steel, and
The measurement data in the load cell is transmitted to the first control unit, the height of the molten steel corresponding to the measurement data received by the first control unit is specified from the relation graph, and the height of the specified molten steel is determined. Correct the distance L2 to identify the corrected distance L2,
The plasma heating control device according to claim 1, wherein the tip position of the plasma torch is controlled using a total distance of the distance L1 and the corrected distance L2.
前記距離L1の標準値L0と、距離L1と距離L0の誤差の許容値を格納する第2の制御部と、をさらに備え、
距離L1の測定値が第2の制御部に送信され、距離L1が前記許容値を逸脱した際に第2の制御部から前記不活性ガス提供部へ通常よりも大量の不活性ガスをタンディッシュ内に提供する指令信号が送信されるようになっており、かつ、第2の制御部から警報部に警報を発する信号が送信されるようになっている請求項1または2に記載のプラズマ加熱制御装置。 An inert gas providing unit for providing an inert gas in the tundish;
A second control unit for storing a standard value L0 of the distance L1 and an allowable value of an error between the distance L1 and the distance L0;
The measured value of the distance L1 is transmitted to the second control unit, and when the distance L1 deviates from the allowable value, a larger amount of inert gas than usual is tundished from the second control unit to the inert gas providing unit. The plasma heating according to claim 1 or 2, wherein a command signal to be provided is transmitted, and a signal for issuing an alarm is transmitted from the second control unit to the alarm unit. Control device.
タンディッシュの蓋の上方であって該蓋とは縁切りされた位置に設けられた支持フレームにプラズマトーチを進退自在に取り付けるとともに距離計を取付けておき、
タンディッシュの蓋上に基準点を規定しておき、
タンディッシュの蓋に開設された開口を通り、上端が基準点よりも高く、下端が溶鋼内に位置する長さを備えた検出棒を配設しておき、
距離計にて該距離計から基準点までの距離L1を測定し、検出棒にて基準点から溶鋼の表面までの距離L2を測定し、距離L1とL2の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御するプラズマ加熱制御方法。 A plasma heating control method for controlling plasma heating of molten steel contained in a tundish of a continuous casting machine,
A plasma torch is attached to a support frame provided at a position above the lid of the tundish and cut from the lid, and a distance meter is attached,
Define a reference point on the tundish lid,
Through the opening opened in the lid of the tundish, a detection rod having a length where the upper end is higher than the reference point and the lower end is located in the molten steel,
The distance L1 from the distance meter to the reference point is measured with a distance meter, the distance L2 from the reference point to the surface of the molten steel is measured with a detection rod, and the tip of the plasma torch is measured using the total distance L1 and L2. Plasma heating control method for controlling position.
ロードセルにて溶鋼を含むタンディッシュの重量を随時測定し、
ロードセルにおける計測データを第1の制御部に送信し、第1の制御部にて受信した計測データに応じた溶鋼の高さを前記関係グラフから特定し、特定された溶鋼の高さに応じて前記距離L2を補正して補正後の距離L2を特定し、
前記距離L1と、補正後の距離L2と、の総距離を用いてプラズマトーチの先端位置を制御する請求項4に記載のプラズマ加熱制御方法。 Obtain in advance a relationship graph between the weight of the tundish containing molten steel and the height of the molten steel in the tundish,
Measure the weight of the tundish containing molten steel at any time with the load cell,
The measurement data in the load cell is transmitted to the first control unit, and the height of the molten steel corresponding to the measurement data received by the first control unit is specified from the relation graph, and according to the specified height of the molten steel Correct the distance L2 to identify the corrected distance L2,
The plasma heating control method according to claim 4, wherein the tip position of the plasma torch is controlled using the total distance of the distance L1 and the corrected distance L2.
前記距離L1の標準値L0と、距離L1と距離L0の誤差の許容値を予め特定しておき、
距離L1の測定値が前記許容値を逸脱した際にタンディッシュ内に通常よりも大量の不活性ガスを提供するとともに、タンディッシュから不活性ガスが漏洩していることを警報する請求項4または5に記載のプラズマ加熱制御方法。 Plasma heating is performed with an inert gas atmosphere in the tundish,
The standard value L0 of the distance L1 and the tolerance value of the error between the distance L1 and the distance L0 are specified in advance,
5. When the measured value of the distance L1 deviates from the permissible value, a larger amount of inert gas than usual is provided in the tundish and an alarm is given that the inert gas is leaking from the tundish. 5. The plasma heating control method according to 5.
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