JPH0745090B2 - 薄板鋳造における溶湯流量の制御方法 - Google Patents

薄板鋳造における溶湯流量の制御方法

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JPH0745090B2
JPH0745090B2 JP62275109A JP27510987A JPH0745090B2 JP H0745090 B2 JPH0745090 B2 JP H0745090B2 JP 62275109 A JP62275109 A JP 62275109A JP 27510987 A JP27510987 A JP 27510987A JP H0745090 B2 JPH0745090 B2 JP H0745090B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/06Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
    • B22D11/0637Accessories therefor
    • B22D11/064Accessories therefor for supplying molten metal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
本発明は、薄板鋳造における溶湯流量の制御方法に係
り、特に、冷却ロールに溶融金属を注いで凝固させ、直
接的に板を製造する急冷薄帯プロセス等、比較的微量の
溶融金属を連続的に供給する必要のある設備に用いるに
好適な、溶融金属を、連続的に冷却体に供給する際の流
量制御方法に関する。
【従来の技術】
薄板の連続鋳造、例えば冷却ロール等の連続的に移動す
る冷却体に溶融金属を注いで凝固させ、直接的に板を製
造する急冷薄帯プロセス等において、注湯ノズルより供
給する溶湯流量を正確に制御することは、製品板厚を一
定に保つために不可欠の技術である。 従つて、例えば溶解炉等の溶湯保持設備に注湯ノズルを
取付けて、溶湯保持装置(溶解炉)自体の重量を測定
し、その重量変化速度が一定になるようにストツパ棒の
位置を調整して、注湯速度を一定に保つ方法が考えられ
る。 この方法は、高速で回転するロール等の冷却体等への連
続注湯が比較的簡単な機器構成で可能であり、又、注湯
ノズルを具備したタンデイツシユへ注湯し、そのノズル
から冷却体への溶湯の供給を行う方法にも利用でき、非
常に有用であるものの、一方、特に10kg/S以下程度の比
較的少流量の場合には正確な制御を行うことが困難であ
るという問題点を有していた。 又、溶湯の供給を制御する他の方法として、炉等の溶湯
保持装置自体を傾動させて注湯する方法や、スライデイ
ングノズルから注湯する方法等も用いられている。 しかしながら、前者は、注湯量の脈動や注湯口での一部
凝固のための正確な制御が困難であるという問題点を有
し、後者も、設備が大規模で高価であるばかりでなく、
ノズル詰まり防止のためノズル孔内に砂込めが必要とな
り、このような介在物のタンデイツシユ内の混入が、微
量注湯系では注湯ノズルの詰まりや製板への妨害等の悪
影響を無視できない等の問題点を有しており、その利用
が制限されてきた。 又、特開昭61−296942及び特開昭61−296943において
は、タンデイツシユ又はタンデイツシユからのノズルが
貫通する箱体を気密構造にすると共に、該タンデイツシ
ユの注湯ノズルにタンデイツシユストツパ棒を設け、タ
ンデイツシユ内又は箱体内の圧力調整とタンデイツシユ
ストツパ棒の開度調整の組合わせ、即ち、溶鋼レベルの
比較的速い変動を圧力調整によつて低減し、比較的遅い
変動はタンデイツシユストツパ棒の開度調整によつて低
減する方法が開示されている。
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、比較的狭い領域に設置されたタンデイツ
シユにストツパ棒を設けることは設備上の困難を伴い、
又、タンデイツシユ内や箱体内を加減圧するには、高温
融体を含むタンデイツシユや箱体を完全な気密構造にし
なければならず、大掛りな設備が必要となつて、構造が
複雑になるという問題点を有していた。特にタンデイツ
シユ内に連続的に溶湯を送りながら、タンデイツシユに
設けられたノズルから注湯する場合、この問題はとりわ
け難点となつていた。 従つて、比較的設備上の制約が少いストツパ棒方式によ
る注湯方式において、高精度の注湯制御を行うために、
溶解炉等の溶湯保持装置に注湯ノズルを取付けて溶湯保
持装置自体の重量を測定し、その重量変化速度を一定に
保つように制御を行うことが重要であるが、従来は、ス
トツパ棒位置(ストツパ開度)のオンオフ制御により断
続的な注湯を行う流量調節は行われているものの、制御
性が低いため、微少流量の正確な制御には用いることが
できなかつた。 なお、特開昭58−58964には本発明と類似の構成が開示
されているが、本発明のように薄板鋳造に関するもので
はなく、具体的な構成も異なるものであつた。
【発明の目的】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、ストツパ棒の速度をオンオフ的に制御することに
よつて、ストツパ棒の位置をPID制御する場合よりも、
簡単な制御で、微少流量を正確に制御することが可能な
薄板鋳造における溶湯流量の制御方法を提供することを
目的とする。
【問題点を解決するための手段】
本発明は、注湯ノズルと、該注湯ノズルへの溶湯供給量
を制御するストツパ棒を有する溶融金属保持装置を備え
た注湯設備を用いて薄板を鋳造する際に、第1図に要旨
を示す如く、前記溶融金属保持装置の重量をオンライン
で測定し、測定された重量の変化速度が目標値より小さ
い場合には、ストツパ棒を上昇させ、逆に測定された重
量の変化速度が目標値より大きい場合には、ストツパを
下降させるような速度指示を与えることによつて、前記
目的を達成したものである。 又、本発明の実施態様は、前記ストツパ棒の移動位置
に、少くとも下限値又は上限値のいずれか一方を設定し
たものである。
【作用】
本発明は、一般的には耐火物で造られる炉底開口部とス
トツパ棒先端との間隙を厳密に調節することが困難であ
るため、比較的大きな脈動も許容できる大流量注湯系に
は採用できても、微少流量を正確に制御する必要がある
微量注湯系には適しないと従来考えられていたストツパ
棒方式を更に詳細に検討することによつてなされたもの
である。 即ち、溶解炉等の溶湯保持装置より、下方の冷却体やタ
ンデイツシユに溶湯を供給する速度を、溶湯保持装置の
重量変化速度を目標値に保つように制御することによつ
て、鋳造した板の板厚やタンデイツシユの場面レベルを
一定に保つことができる。 この湯面レベルを溶湯保持装置に設けたストツパ棒によ
つて一定に保つ際には、ストツパ棒の位置の制御方法が
重要となるが、本発明では、ストツパ棒の速度を、溶湯
重量変化速度の目標値からの偏差に応じてオンオフ的に
制御することにより、溶融金属を連続的に溶湯保持装置
から安定して注湯するようにして、注湯量の正確な制御
を可能としたものである。 以下、難加工性合金等の薄板鋳造に用いる双ロール法に
本発明を適用した場合を例にとつて、本発明の具体的構
成を説明する。 第2図は、前記双ロール法の例を模式的に示したもの
で、下方の注湯ノズル12への溶湯10の供給量を制御する
ストツパ棒14を溶湯保持装置16に設け、該溶湯保持装置
16に、例えばDCサーボモータのような制御が容易な駆動
部を用いたストツパ棒駆動装置18を取付ける。又、前記
溶湯保持装置16に、例えばロードセル20を取付け、該溶
湯保持装置16と共に内部の溶湯10の重量を測定できるよ
うにする。 図において、24は制御装置、26は一対の冷却ロール、28
は薄帯である。 鋳造に際しては、前記ロードセル20で検出される溶湯保
持装置16の全重量の変化速度が目標値になるように、ス
トツパ棒14の昇降速度を制御する。即ち、第1図に示し
た如く、測定された変化速度が目標値より小さい場合に
は、ストツパ棒14を上昇させ、逆に測定重量変化速度が
目標値より大きい場合には、ストツパ棒14を下降させる
ような速度指示を与える。 例えば測定重量変化速度と目標値との偏差に比例して変
化させる、いわゆる比例制御によつてストツパ棒14の速
度を決定し指示することによつて、ストツパ棒の位置の
比例制御によつてそのまま変化させる場合に見られるよ
うな定常偏差を生じることもなく、又、高い追従性も得
られる。又、この方法は、特に複雑な論理を用いないた
め、比較的安価な制御回路で実現することが可能であ
り、しかも、注湯中の目標変化速度の変更に対して迅速
に応答し、又、ストツパ棒先端のスラグ溶着や破損等の
トラブルに対しても比較的容易に対処できるという利点
を有する。 ここで問題となるのは、ストツパ棒14の開度が非常に小
さくなつた場合に、ストツパ棒14とストツパ座16A(炉
底開口部周囲の、溶湯の供給停止時にストツパ棒14と接
触する部分)との間に溶湯が一時的に滞留して温度低下
により凝固し、ストツパ棒14がストツパ座16Aに溶着し
てしまう可能性のあることである。例えば、速度の比例
制御の場合のゲインのような、制御に用いるパラメータ
の設定によつては、このような状況が考えられるため、
ストツパ開度に下限値を設けることができる。この場合
には、溶着を回避し、操業の安定性を向上することがで
きる。なお、短時間で溶着が起こる際の流量はほとんど
零であるので、下限値を設けても制御性を著しく損うこ
とはない。 又、ストツパ棒制御の場合、ストツパ開度と溶湯の供給
速度の関係は単純な比例関係ではなく、ストツパ開度が
大きくなると溶湯流量はストツパ座16Aの開口部面積に
律速されるため、供給速度が飽和する。例えば速度の比
例制御の場合のゲインを大きくした場合のように、制御
に用いるパラメータの設定によつては、このような飽和
した状態もしくはストツパ開度の増加に対する供給速度
の増加が極めて小さな状態になつても、ストツパの開度
を更に大きくするような無駄な操作をさせる場合があ
り、ストツパ棒の移動速度に制約があるため、制御性が
低下してしまうことがある。このような場合には、スト
ツパ棒の開度に上限値を設けることで、前記のような制
御性の低下を避けることが可能となる。 実際の制御にあたつては、ストツパ棒の速度制御、例え
ば、目標重量変化速度と実測重量変化速度との偏差を基
にストツパ棒14の速度を比例制御により決定する方法に
よつて、比較的簡単な制御論理で正確な流量制御を行う
ことができる。 なお、注湯中にストツパ棒先端が大きく破損した場合等
は、ストツパ開度を小さくしても注湯量が多くて、実際
の重量変化が目標値を超えてしまうという状況がある。
このような場合には、一時的にストツパ棒14を移動可能
な最下限まで下げて、溶湯の供給を一時中断し、平均重
量変化速度(注湯速度)が目標値近くまで減少してから
再び制御を開始する方法によつて、鋳造を続行すること
ができる。 なお、前記の説明では、溶湯保持装置16の重量をロード
セル20によつて測定していたが、重量の測定方法はこれ
に限定されず、ロードセル以外の荷重計を用いることも
できる。
【実施例】
第2図に示したように、溶湯保持装置16として、DCモー
タによつて駆動するストツパ棒14を取付けた溶解炉を用
い、ストツパ棒14を上昇させることによつて、溶解炉下
部の注湯ノズル12より、冷却ロール26に溶湯10を供給す
る装置に、本発明の制御方法を適用した。即ち、Fe−Si
系合金の溶湯を前記溶湯保持装置16(溶解炉)で1520℃
に保持し、先端が半球状で、直径が60mmのストツパ棒14
を用いて、直径が30mmの孔より、下方の冷却ロール26に
スリツト状の注湯ノズル12を通して平均3.5kg/Sの速度
で注湯した。溶解炉16に取付けたロードセル20からの重
量信号を、制御装置24のマイクロプロセツサに送り、予
め書込んだプログラムに従つて、重量変化速度(注湯速
度)が目標値となるようにDCモータの電流を制御するこ
とによつて、ストツパ棒14の速度をオンオフ的に制御し
た。 従来行われてきた、ストツパ棒を下げて溶湯保持装置の
ノズル孔を閉じた状態とストツパ開度を充分大きくして
溶湯を大量に供給する状態とを繰返すというオンオフ制
御の場合と、本発明で提案した速度制御によりストツパ
棒開度を制御するに際して、開度に制限を設けない場
合、下限値(3mm)のみを設けた場合、上下限値(上限
値7mm、下限値3mm)を設けた場合について、ストツパ開
度と注湯速度の変化状況の例をそれぞれ第3図、第4
図、第5図に示す。 従来のオンオフ制御(破線)の場合と比べて、本発明に
よるストツパ棒の速度制御(実線又は1点鎖線)では、
注湯速度の偏差が小さくなつていることが明らかであ
る。なお、第3図に一点鎖線で示した如く、本発明によ
つても、ストツパ棒開度に制限を設けない場合には、ス
トツパ棒開度が小さくなつた場合にストツパ棒の溶着を
起こすことがある。これは、従来のオンオフ制御の場合
も同様である。しかしながら、第4図に実線で示す如
く、ストツパ開度に下限を設けた場合には、ストツパ棒
とストツパ座の溶着も無く、かなり良好な制御が行われ
ている。更に、第5図に実線で示す如く、上限値も設定
した場合には、制御性が更に改善されていることが明ら
かである。 なお、前記実施例においては、本発明が一対の冷却ロー
ルを備えた連続薄板製造設備に適用されていたが、本発
明の適用範囲はこれに限定されない。
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、薄板連続注湯設備
において、ストツパ棒速度のオンオフ的な制御という比
較的簡単な方法で正確な注湯量制御が可能となる。従つ
て、板厚が均一になり、表面性状も改善されるという優
れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る溶湯流量制御方法の基本的な手
順を示す流れ図、第2図は、本発明が適用された連続注
湯装置の一例の構成を示す断面図、第3図は、ストツパ
開度のオンオフ制御による従来例及び本発明でストツパ
開度に制限を設けなかつた実施例の、ストツパ開度と注
湯速度の目標値と実測値との偏差の時間変化を比較して
示す線図、第4図は、同じく従来例及び本発明でストツ
パ開度に下限値を設けた実施例の、ストツパ開度と注湯
速度の目標値と実測値との偏差の時間変化を比較して示
す線図、第5図は、同じく従来例と本発明でストツパ開
度に上下限値を設けた実施例の、ストツパ開度と注湯速
度の目標値と実測値との偏差の時間変化を比較して示す
線図である。 10……溶湯、12……注湯ノズル、14……ストツパ棒、16
……溶湯保持装置(溶解炉)、18……ストツパ棒駆動装
置、20……ロードセル、24……制御装置、26……冷却ロ
ール、28……薄帯。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森戸延行 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 三宅 苞 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 林 靜男 三重県鈴鹿市南玉垣町5520番地 富士電機 株式会社鈴鹿工場内 (56)参考文献 特開 平1−53736(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】注湯ノズルと、該注湯ノズルへの溶湯供給
    量を制御するストツパ棒を有する溶融金属保持装置を備
    えた注湯設備を用いて薄板を鋳造する際に、 前記溶融金属保持装置の重量をオンラインで測定し、 測定された重量の変化速度が目標値より小さい場合に
    は、ストツパ棒を上昇させ、 逆に測定された重量の変化速度が目標値より大きい場合
    には、ストツパを下降させるような速度指示を与えるこ
    とを特徴とする薄板鋳造における溶湯流量の制御方法。
  2. 【請求項2】前記ストツパ棒の移動位置に、少くとも下
    限値又は上限値のいずれか一方を設定したことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の薄板鋳造における溶湯
    流量の制御方法。
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KR101067480B1 (ko) * 2004-06-28 2011-09-27 주식회사 포스코 쌍롤형 박판 제조 장치에서 용강높이 제어방법

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