JPH0119993B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶融金属の注入装置に備えられたス
ライデイングノズル等の開度調整部の開度を調整
することにより、注入装置に一旦貯留された溶融
金属を他の容器、鋳型等に注入する方法に関し、
更に詳述すれば、開度調整部における溶融金属の
凝固、付着等を防止して制御精度の向上を可能と
した溶融金属の注入方法に関する。

〔従来技術〕

連続鋳造機のタンデイツシユ内溶融金属を鋳型
内に注入するに際して、鋳型内に注入された溶融
金属の湯面位置を放射線、超音波、熱電対、TV
カメラ等を用いて測定し、この測定値に基づき湯
面が不感帯を設けた基準許容範囲内に位置するよ
うにスライデイングノズルの開度を自動的に調節
する湯面制御を行つて連続鋳造する方法は良く知
られている。この湯面制御は第７図に示すよう
に、例えば鋳型４の銅板裏側に湯面位置測定器５
を取付け、これにより鋳型４内湯面位置を検出
し、この検出値が湯面位置設定器８に設定された
基準許容範囲よりも高い場合には、タンデイツシ
ユ３の下面に設けられたスライデイングノズル１
及びその下に取付けられた浸漬ノズル６を通流す
る溶融金属２の流量を減少させるべく、調節器９
により求められた制御信号をサーボアンプ１１に
与えてサーボ弁１３を作動させてサーボシリンダ
１２、パイロツトシリンダ１２′及びワークシリ
ンダ７を介してスライデイングノズルＹ１を閉方
向に調節して溶融金属２の通流路の断面積を減
じ、逆に基準許容範囲よりも湯面が低い場合には
スライデイングノズル１を通流する溶融金属２の
流量を増加させるべく同様にサーボシリンダ１
２、パイロツトシリンダ１２′及びワークシリン
ダ７を介してスライデイングノズル１を開方向に
調節し、溶融金属２の通流路の断面積を増加さ
せ、常に湯面がその基準許容範囲内に位置するよ
うに調節している。しかしながらこのような湯面
制御を行つて溶融金属２を注入している場合に注
入時間が長時間になると、例えば注入開始から約
30分経過後には第８図にハツチングを付して示す
ごとくスライデイングノズル１の上部固定板１ｂ
と摺動プレート１ａとの隙間に差し込んだ地金及
びスライデイングノズル１内周壁と摺動プレート
１ａとの段差部に付着、成長した地金により摺動
プレート１ａの摺動に支障を招来し、又高温の溶
融金属２により摺動プレート１ａが過熱されて歪
を生じ、これにより摺動プレート１ａのスライド
面の摺動抵抗が増大して湯面制御の応答性が悪化
し、湯面が基準許容範囲を外れ易くなる。これを
詳述すると、調節器９により求められた基準許容
範囲に対する湯面位置の差（以下湯面偏差とい
う）を解消すべくサーボアンプ１１から出力され
た開度指令信号〔第９図ａ〕に応答して第９図ｂ
に示す如く作動するサーボシリンダ１２の動きに
対して、上部固定板１ｂと摺動プレート１ａとの
間隙に差し込んだ地金、付着、成長した地金及び
熱歪により増加した摺動抵抗が原因でワークシリ
ンダ７は第９図ｃに示す如く忠実に追従せず第９
図ｄに示すように湯面位置の制御精度が低下し、
湯面が基準許容範囲を外れるという問題点があつ
た。

斯かる問題点を解決すべく本願出願人は特願昭
58−111441号の方法を提案している。この方法は
第１０図に示す如く第７図の制御装置に加えて発
振器１０を用い、この発振器１０にて出力せしめ
た正弦波信号等の周期的に変化する信号を湯面制
御信号に重畳してスライデイングノズルの開度を
周期的に変化させ、この周期的変化により摺動プ
レートとその上部のノズル壁との段差部への地金
の付着、成長、上部固定板と摺動プレートとの隙
間への地金の差し込みを抑制し、或いは段差部の
付着物を脱落させて湯面制御精度を向上させ得る
ようにした方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら注入に伴つてスライデイングノズ
ルは熱により歪を生じ、この歪によりスライデイ
ングノズルの摺動抵抗が増大するため、長時間の
注入を行う場合には上記特願昭58−111441号の方
法によつても湯面制御の応答性が悪化するという
問題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであ
り、開度調整部が開度変更時に受ける抵抗を検出
し、検出信号と湯面制御のための信号とを重畳し
てこの重畳信号に基づいて開度調整部の開度を変
化させることにより、開度調整部の周囲での地金
の付着、凝固を防止でき、また開度調整部に熱歪
が生じた場合にあつても鋳型、タンデイツシユ等
の湯面制御を高精度で行い得る溶融金属の注入方
法を提供することを目的とする。

本発明に係る溶融金属の注入方法は、溶融金属
の注入量の調整を可能になした注入装置の開度調
整部の開度を周期的に変化させて溶融金属を所定
容器に注入する方法において、前記開度調整部が
その開度を周期的に変化させる際に受ける抵抗を
検出し、この検出値に基づいて前記変化の振幅を
変更することを特徴とし、更に前記容器内の湯面
レベルを検出し、この検出値と抵抗の検出値とに
基づき前記変化の振幅を変更することを特徴とす
る。

〔実施例〕

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図で
あり、タンデイツシユ３内溶鋼２はスライデイン
グノズル１、浸漬ノズル６を介して鋳型４内に注
入されている。スライデイングノズル１はタンデ
イツシユ３の底部に取付けられ、タンデイツシユ
３内に貯留されている溶鋼２の通流量、換言すれ
ば鋳型４における湯面レベル制御を行つて溶鋼２
を鋳型４内へ注入させるものである。このスライ
デイングノズル１は前述の第８図に示した如く、
摺動プレート１ａと、これを溶鋼２の通流方向と
直交する方向に摺動可能に保持する上部固定板１
ｂとからなつている。

摺動プレート１ａの中央位置には上部固定板１
ｂの円穴と略等大の円穴１ｃが設けられており、
その一端にはワークシリンダ７のロツド７ｃが接
続されている。ワークシリンダ７は複動型であつ
てロツド進出用の油室７ａ及びロツド退入用の油
室７ｂを持ち、進出用油室７ａはパイロツトシリ
ンダ１２′のロツド退入用の油室１２′ａに、また
退入用油室７ｂはそのロツド進出用の油室１２′
ｂに、夫々連通連結されている。このワークシリ
ンダ７のロツド７ｃにはその移動量、即ちスライ
デイングノズル１の摺動プレート１ａの位置を測
定するための可変抵抗を利用したシリンダ移動量
測定器２０が付設されており、その測定信号ｇは
加振信号最適設定制御装置１７に与えられる。

また、ワークシリンダ７の進出用油室７ａとパ
イロツトシリンダ１２′の退入用油室１２′ａとの
間、及びワークシリンダ７の退入用油室７ｂとパ
イロツトシリンダ１２′の進出用油室１２′ｂとの
間それぞれを連通する油圧配管には圧力検出器１
８，１９がそれぞれ介装されている。

これらの圧力検出器１８，１９は、ワークシリ
ンダ７の両油室７ａ，７ｂに供給される作動油の
圧力を検出することにより、スライデイングノズ
ル１の摺動プレート１ａの往復両方向の摺動抵抗
を検出するものであり、それぞれの検出信号ｈ，
ｉは加振信号最適設定制御装置１７に与えられ
る。

パイロツトシリンダ１２′はサーボシリンダ１
２とロツド１２ｃを共用して連結されている。サ
ーボシリンダ１２は同様にロツド進出用の油室１
２ａ及びロツド退入用の油室１２ｂを持ち、各油
室１２ａ，１２ｂは４ポート３位置切換型のサー
ボ弁１３の負荷側ポートに接続されており、サー
ボ弁１３の他のポートは圧油源１６及びタンク１
４に接続されている。

サーボ弁１３は後述するサーボアンプ１１から
出力される制御信号ｅに基づき図中右側（又は左
側）の切換え位置１３ｃ（又は１３ａ）に切換り、
圧油源１６からの圧油をサーボシリンダ１２の油
室１２ｂ（又は１２ａ）側へ送り、これによつて
ワークシリンダ７の油室７ｂ（又は７ａ）へ圧油
を送つてロツド７ｃを退入（又は進出）させ、ス
ライデイングノズル１の摺動プレート１ａを開方
向（又は閉方向）へ移動させる。

シリンダロツド１２ｃにはその移動量を測定す
るための可変抵抗を利用したシリンダ移動量測定
器１５が付設されており、その測定信号ｆはサー
ボアンプ１１にフイードバツク信号として与えら
れる。

鋳型４には公知の湯面位置測定器５が内設され
ており、これは鋳型４内に注入された溶鋼２の湯
面位置を測定するものであり、測定信号ａを、湯
面を制御する調節器９及び加振信号最適設定制御
装置１７に出力する。また湯面位置設定器８は基
準となる湯面位置或いは範囲を設定するためのも
のであり、設定した基準位置に関する信号ｂを同
じく調節器９及び加振信号最適設定制御装置１７
に出力する。調節器９は入力された上記測定信号
ａ及び湯面の設定基準位置に関する信号ｂとを基
に、設定基準位置からの測定信号ａの偏差を求
め、この偏差を解消させる制御信号ｃをサーボア
ンプ１１に送る。

発振器１０はスライデイングノズル１の摺動プ
レート１ａを周期的に振動させるための信号ｄを
発するものであり、摺動プレート１ａの振動周期
及び振動幅は発振器１０からサーボアンプ１１に
与えられる加振信号ｄの周波数、振幅及び波形に
より規定される。そして、この加振信号ｄの振幅
は、前述の湯面位置検出器５の測定信号ａ、湯面
位置設定器８からの信号ｂ、ワークシリンダ７の
ロツド７ｃの移動量測定器２０の測定信号ｇ、及
び圧力検出器１８，１９の検出信号ｈ，ｉを基に
加振信号最適設定制御装置１７により決定され、
発振器１０に与えられる。

加振信号最適設定制御装置１７は、マイクロコ
ンピユータシステム又はアナログ演算装置にて構
成されており、発振器１０からサーボアンプ１１
に与えられる加振信号ｄの周波数（摺動プレート
１ａの振動周期を規定する）、振幅（摺動プレー
ト１ａの振動幅を規定する）、波形（正弦波、矩
形波、三角波等）を設定するものであり、周波
数、波形は、例えばオペレータにより設定され
る。

加振信号最適設定制御装置１７には、予め変換
テーブル又は計算式の形で第２図及び第３図に示
す如く摺動プレート１ａの振動幅が与えられてい
る。即ち、両圧力検出器１８，１９により作動圧
力の変化として検出されているスライデイングノ
ズル１の摺動プレート１ａの摺動抵抗に応じた摺
動プレート１ａの振動幅が第２図に示す如く摺動
抵抗が大であればある程度振幅も大に、また湯面
位置測定器５により測定されている鋳型４内の湯
面位置と湯面位置設定器８による設定湯面位置と
の偏差（具体的には信号ａとｂとの差）に応じた
摺動プレート１ａの振動幅が第３図に示す如く湯
面レベル偏差が大であればある程度振幅も大にそ
れぞれ設定されている。そして、たとえば摺動抵
抗に応じた振動幅を７／10、湯面レベル偏差に応
じた振動幅を３／10の割合で加重平均して摺動プ
レート１ａの振動幅の設定値が求められ、これに
対応する信号の振幅（電圧）が発振器１０に設定
される。

従つて、たとえば溶鋼２がスライデイングノズ
ル１の摺動間隙あるいは段差部等に付着凝固して
摺動抵抗が増大した場合、又は溶鋼２の熱により
摺動プレート１ａ等に歪が生じて摺動抵抗が増大
した場合、更には鋳型４内の湯面レベルの偏差が
大となつた場合には、摺動プレート１ａはより大
きな振動幅で振動される。

一方、加振信号ｄの波形は、正弦波、三角波、
矩形波等のいずれでもよいが、一般的には正弦波
を用いれば油圧系の動作が円滑となり、トラブル
の発生は少ない。また、加振信号ｄの周波数（摺
動プレート１ａの振動周期）に関しては、正弦波
では0.2〜1.2Hz、矩形波では0.2〜0.6Hz、三角波
では0.2〜1.0Hzが好ましい。これは、加振信号ｄ
の周波数が上述の下限以下では摺動プレート１ａ
の動きが遅いため溶鋼２の摺動プレート１ａにお
ける付着、凝固の防止に対する効果が無く、逆に
上述の上限以上では油圧系の動作が追従しないた
めである。加振信号ｄの振幅については、これに
より制御される摺動プレート１ａの振幅が１〜20
mmとなるように定める。これは振幅が１mm以下の
ときにはスライデイングノズル１における溶鋼２
の付着、凝固の防止に効果がなく、逆に20mm以上
のときには鋳型４内の湯面レベル調整に悪影響が
及ぶからである。

サーボアンプ１１は調節器９から与えられた制
御信号ｃとフイードバツク信号であるワークシリ
ンダ１２のシリンダロツド１２ｃの移動量測定器
１５からの測定信号ｆとの差を求め、これに加振
信号ｄを加算して得られた信号を制御量として出
力するものであり、出力された制御信号ｅはサー
ボ弁１３へ送られる。これによつてスライデイン
グノズル１の摺動プレート１ａは設定基準位置に
関する信号ｂと測定信号ａとの差を解消すべき運
動と発振器１０の加振信号ｄによる複合運動を行
うことになる。

〔作用〕 次に本発明方法の実施例につき具体的に説明す
る。ブルーム連続鋳造機にてタンデイツシユ３内
に入つている、例えば鋼種SWCH12Aの溶鋼２を
内径60mmφのスライデイングノズル１を用いて鋳
型４内に注入し、鋳片を0.6ｍ／分の引抜速度で
引抜いた。鋳型４内に注入された溶鋼２の湯面位
置は湯面位置測定器５により測定され、この測定
信号ａは調節器９及び加振信号最適設定制御装置
１７に送られる。調節器９は上記測定信号ａと設
定基準位置に関する信号ｂに基づき、 湯面が基準位置よりも高い場合（又は低い場
合）には摺動プレート１ａを閉（又は開）方向と
する開度になる制御信号ｃをサーボアンプ１１に
送る。

また、サーボアンプ１１には発振器１０から加
振信号ｄが与えられる。この加振信号ｄの周波
数、振幅（電圧）、波形は加振信号最適設定制御
装置１７により設定されるが、周波数及び波形は
適宜入手を介して選択設定され、振幅は前述した
如く各入力信号ａ，ｂ，ｇ，ｈ，ｉ等を基に摺動
プレート１ａの振動幅としてまず求められ、この
求められた振動幅に対応する加振信号ｄの振幅
（電圧）が発振器１０に設定される。

さて、発振器１０からサーボアンプ１１に与え
られる加振信号ｄの周波数を１Hz、波形を正弦波
として設定する。サーボアンプ１１は、調節器９
から与えられる湯面位置測定器５の測定信号ａと
湯面位置設定器８の設定信号ｂとの差である制御
信号ｃと、シリンダ移動量測定器１５の測定信号
ｆとの差信号〔第４図ａに示されている長波長の
信号〕を求め、これと発振器１０から与えられる
加振信号ｄとを重畳してサーボアンプ１１が出力
する制御信号ｅを得る。

加振信号ｄの基準の振幅（たとえば、注入開始
時の振幅）は、制御系全体の不感帯幅よりもやや
大きくなるように設定されている。このため、湯
面レベルが湯面位置設定器８による設定値に維持
されている場合にもワークシリンダ７、従つて摺
動プレート１ａはその差に相当する振幅で振動す
る。

いま、サーボアンプ１１からワークシリンダ７
間の不感帯幅を第４図ａに示す２本の破線の範囲
とすると、サーボアンプ１１が出力する制御信号
ｅは前述の差の分だけ不感帯幅より大きいから、
ワークシリンダ７は第４図ｂに示す如く短周期の
振動を反復しつつ制御信号ｃと測定信号ｆとの差
信号の周期に相当する周期にて位置を変化させ
る。サーボ弁１３は制御信号ｅに従つて作動して
サーボシリンダ１２のロツド進出用の油室１２
ａ、ロツド退入用の油室１２ｂに交互に圧油を供
給し、サーボシリンダ１２は第５図ａに示す如く
そのロツド１２ｃを作動させる。これにより第５
図ｂに示す如くワークシリンダ７が実質的に作動
されてスライデイングノズル１の摺動プレート１
ａは周期的にその開度を開、閉方向に変化しつつ
閉（又は開）方向に移動する。このようなスライ
デイングノズル１の摺動プレート１ａの移動によ
り、スライデイングノズル１の壁と摺動プレート
１ａとの間隙への溶鋼２の侵入、凝固、スライデ
イングノズル１の内周壁と摺動プレート１ａとの
段差部への溶鋼２の付着、凝固等は制御され、あ
るいは一旦付着した場合にも容易に脱落するた
め、制御の応答性が向上し、これに加えて見かけ
上の不感帯がない制御が行われるため、湯面位置
設定器８により設定された基準湯面位置にほぼ制
御され、従来は湯面偏差が±７mm程度であつたも
のが、±1.5mm程度にまで向上した。

ところで、上述のような湯面レベルの制御が行
われている間に、たとえばスライデイングノズル
１の摺動部間隙に溶鋼２が侵入凝固し、あるいは
溶鋼２の熱により摺動プレート１ａに歪が生じる
等の場合に、摺動プレート１ａの摺動抵抗が増大
して制御精度が低下するが、摺動抵抗の増大は両
圧力検出器１８，１９により検出され、その検出
信号ｈ，ｉは加振信号最適設定制御装置１７に与
えられているため、前述した如く、摺動プレート
１ａの振動幅を大とするように制御が行われる。
一方、湯面レベルが変化した場合にも、湯面位置
測定器５により検出され、その測定信号ａは加振
信号最適設定制御装置１７に与えられているた
め、湯面レベルの偏差が±３mm以上になつた場合
には摺動プレート１ａの振動幅を大とするように
制御が行われる。そして、加振信号最適設定制御
装置１７は両者を７：３の割合で加重平均し、摺
動プレート１ａの振動幅に相当する振幅（電圧）
を加振信号ｄの振幅として発振器１１に設定す
る。

上述のような制御が行われることにより、摺動
プレート１ａの振動幅が大となる。具体的には第
４図ａに示した加振信号ｄの振幅が２本の破線で
示した制御系全体の不感帯幅を超えて大となる。
実質的には摺動プレート１ａは湯面制御のための
開度を中心として摺動抵抗に基づいた開度に周期
的に変化する。このためサーボアンプ１１からサ
ーボ弁１３に与えられる制御信号ｅは第４図ｂに
示されているよりもより大きく不感帯を超えて上
下両側へ振動し、摺動プレート１ａの振動幅が大
となる。

このような制御が行われることにより、スライ
デイングノズル１の摺動プレート１ａの周囲に溶
鋼２が付着凝固したとしても容易に脱落するた
め、摺動プレート１ａの摺動抵抗は減少し、元の
状態に戻るため、制御精度は維持される。

ところで、上述の如き摺動プレート１ａの振動
幅を大とする制御が行われた場合、摺動プレート
１ａの位置及び振動幅によつては危険が生じる場
合があり得るが、ワークシリンダ７のロツド７ｃ
の移動量測定器２０がワークシリンダ７のロツド
７ｃの位置、即ち摺動プレート１ａの位置を常に
測定してその測定信号ｇを加振信号最適設定制御
装置１７に与えているため、ワークシリンダ７あ
るいは摺動プレート１ａに無理な力が加わるよう
な状態となつた場合には、加振信号最適設定制御
装置１７により発振器１０に対して加振信号ｄの
幅の制限が行われる。

なお以上の説明では溶鋼を例に挙げているが他
の溶融金属でもよく、またワークシリンダ７の駆
動にサーボシリンダ１２とパイロツトシリンダ１
２′を用いているが、サーボシリンダ１２のみを
使用して駆動させても良く、或いはサーボ弁１３
とワークシリンダ７を連結させて駆動させるよう
にしても差し支えない。

本発明はスライデイングノズルに限ることな
く、第６図に示す如く溶融金属の通流口１０７′
を開設した回転板１０７を回動させて流量調節す
るロータリ式ノズルであつても良い。

また開度調整部の振動機構として油圧装置にの
み限られるのではなく電動装置を用いて行つても
良く、或いは機械的に振動させるようにして良い
ことは勿論である。更にレードル底層の注入開口
部にスライデイングノズル、ロータリ式ノズル等
による注入装置を取付けてタンデイツシユへ溶融
金属を注入し、この重量をロードセルにて管理し
て湯面高さ制御を行う場合、開度調整部を一定に
保ち、鋳片引抜速度又はタンデイツシユ内の溶融
金属重量を変化させて鋳型湯面制御を行う場合或
いはこれらを組合わせた場合にも本発明方法を用
いることができ、そして、更に自動注入制御の場
合に限らず手動注入の場合であつても本発明方法
を使用できるのは勿論である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明は、開度調整部が開度
変更時に受ける抵抗に基づいて開度調整部の開度
を、湯面制御のために設定された開度を中心とし
て周期的に変化させて溶融金属を注入するので、
開度調整部の周囲における地金の差し込み及び地
金の付着、成長を抑制でき、或いは付着物を脱落
せしめ得、更に開度調整部に熱歪が生じた場合に
あつても湯面制御の応答性の低下を防止して高い
精度で湯面制御できる等優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図、
第２図、第３図は加振信号の設定方法を示すグラ
フ、第４図は本発明の溶融金属の注入方法の湯面
制御のための制御信号を示すグラフ、第５図は本
発明による湯面制御状態を示すグラフ、第６図は
本発明方法の適用が可能な他の開度調整部を示す
模式図、第７図は従来の溶融金属の注入方法の説
明図、第８図はその開度調整部（スライデイング
ノズル）の構造及び溶融金属の凝固、付着等の状
態を示す模式図、第９図は従来方法の湯面制御状
態を示すグラフ、第１０図は従来の他の溶融金属
の注入方法の説明図である。 １……スライデイングノズル、１ａ……摺動プ
レート、１７……加振信号最適設定制御装置、１
８，１９……圧力検出器、２０……移動量測定
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融金属の注入量の調整を可能になした注入
   装置の開度調整部の開度を周期的に変化させて溶
   融金属を所定容器に注入する方法において、前記
   開度調整部がその開度を周期的に変化させる際に
   受ける抵抗を検出し、この検出値に基づいて前記
   変化の振幅を変更することを特徴とする溶融金属
   の注入方法。 ２ 溶融金属の注入量の調整を可能になした注入
   装置の開度調整部の開度を周期的に変化させて溶
   融金属を所定容器に注入する方法において、前記
   開度調整部がその開度を周期的に変化させる際に
   受ける抵抗及び前記容器内の湯面レベルを検出
   し、各検出値に基づいて前記変化の振幅を変更す
   ることを特徴とする溶融金属の注入方法。