(57)【要約】【課題】ノズル詰まりが発生した場合にも湯面レベルの変動を従来よりも小さくし、湯面レベルを安定させることができるモールド内湯面レベル制御方法を提供する。【解決手段】モールド５への溶鋼注入量をノズル２のストッパー開度により制御する連続鋳造設備におけるモールド内湯面レベル制御方法である。溶鋼注入速度をストッパー開度Ｘの関数として求め、その溶鋼注入速度と引き抜き速度との差からモールド内湯面レベルの理論値を算出する。算出されたモールド内湯面レベルの理論値をレベルセンサーで検出された湯面レベル実測値と比較して偏差を算出し、この偏差からノズルの流量特性を求め、その流量特性を用いて演算されたモールド内湯面レベルの理論値が目標レベルとなるように、ストッパー開度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールドへの溶鋼注入量をノズルのストッパー開度により制御する連続鋳造設備におけるモールド内湯面レベル制御方法であって、
溶鋼注入速度をストッパー開度Ｘの関数として求め、その溶鋼注入速度と引き抜き速度との差からモールド内湯面レベルの理論値を算出し、
算出されたモールド内湯面レベルの理論値をレベルセンサーで検出された湯面レベル実測値と比較して偏差を算出し、
この偏差からノズルの流量特性を求め、その流量特性を用いて演算されたモールド内湯面レベルの理論値が目標レベルとなるように、ストッパー開度を制御する動作を一定周期で繰り返すことを特徴とするモールド内湯面レベル制御方法。
【請求項２】
モールド内湯面レベルを、ストッパー開度Ｘの積分値から演算される湯面レベル上昇量と、引き抜き速度の積分値から演算される湯面レベル下降量とに基づいて算出することを特徴とする請求項１に記載のモールド内湯面レベル制御方法。
【請求項３】
上記一定周期が１〜５秒であることを特徴とする請求項１に記載のモールド内湯面レベル制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鋼の連続鋳造設備におけるモールド内湯面レベル制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶鋼の連続鋳造は、タンディッシュから溶鋼をストッパーを備えたノズルを通じてモールド内に注入し、凝固させた鋳片をモールドの下方へ所定の鋳造速度Ｖｃで引き抜くことによって行われる。このような連続鋳造においては、モールド内の湯面レベルを一定の目標レベルに維持することが、操業の安定を図るとともに、鋳造品質を向上させるために重要である。
【０００３】
そこで従来から特許文献１に示すように、レベルセンサーによりモールド内湯面レベルを計測し、目標レベルとの偏差がゼロになるようにノズルのストッパー開度をフィードバック制御するモールド内湯面レベル制御が行なわれている。
【０００４】
しかしこのような従来のフィードバック制御法では、湯面レベルの変動が生じて偏差がある程度まで大きくなった後にノズルのストッパー開度を制御するため、湯面レベルを安定させることは容易ではなかった。特に溶鋼の連続鋳造設備においては、ときどきノズル詰まりが発生することがあるが、それによる湯面のレベル低下を検出してノズルのストッパー開度を大きくしても、ノズル詰まりによってノズルの流量特性が変化しているため、湯面レベルを目標レベルにまで復帰させるためにかなりの時間を要するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−６９５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、ノズル詰まりが発生した場合にも湯面レベルの変動を従来よりも小さくし、湯面レベルを安定させることができるモールド内湯面レベル制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、モールドへの溶鋼注入量をノズルのストッパー開度により制御する連続鋳造設備におけるモールド内湯面レベル制御方法であって、溶鋼注入速度をストッパー開度Ｘの関数として求め、その溶鋼注入速度と引き抜き速度との差からモールド内湯面レベルの理論値を算出し算出されたモールド内湯面レベルの理論値をレベルセンサーで検出された湯面レベル実測値と比較して偏差を算出し、この偏差からノズルの流量特性を求め、その流量特性を用いて演算されたモールド内湯面レベルの理論値が目標レベルとなるように、ストッパー開度を制御する動作を一定周期で繰り返すことを特徴とするものである。
【０００８】
なお請求項２のように、モールド内湯面レベルを、ストッパー開度Ｘの積分値から演算される湯面レベル上昇量と、引き抜き速度の積分値から演算される湯面レベル下降量とに基づいて算出することができる。また請求項３のように、上記一定周期を１〜５秒とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のモールド内湯面レベル制御方法では、溶鋼注入速度をストッパー開度Ｘの関数として求め、その溶鋼注入速度と引き抜き速度との差からモールド内湯面レベルの理論値を算出する。このモールド内湯面レベルの理論値をレベルセンサーで検出された湯面レベル実測値と比較して理論値と実測値との偏差を求め、この偏差からノズルの流量特性を求める。そしてその流量特性を用いて演算されたモールド内湯面レベルの理論値が目標レベルとなるように、ストッパー開度を制御する。上記した一連の動作を、１〜５秒程度の一定周期で繰り返す。
【００１０】
このように、本発明ではモールド内湯面レベルの理論値が目標レベルとなるように制御を行ない、レベルセンサーで検出された湯面レベル実測値は理論値の補正に使用するだけである。このため１〜５秒程度、あるいはそれ以下の短い周期でストッパー開度を制御することができ、ノズル詰まりが生じた場合にもノズルの流量特性の低下を直ちにストッパー開度の制御に反映させることができる。この結果、偏差が検出された後にストッパー開度を制御する従来法に比較して、湯面レベルの変動を小さくし、湯面レベルを安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】連続鋳造設備の要部を示す断面図である。
【図２】湯面レベルの理論値と湯面レベル実測値との偏差を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は実施形態の連続鋳造設備の要部を示す断面図であり、１は溶鋼が供給されるタンディッシュ、２はタンディッシュ１の底面に設けられた溶鋼注入用のノズルである。本実施形態の連続鋳造設備は２つのノズル２を持つツインストリームタイプであるが、ノズル２は単一であっても３本以上であっても差支えない。各ノズル２の上部にはストッパー３が設けられており、ストッパー駆動機構４により個別に昇降させてストッパー開度を調節し、ノズル２の溶鋼注入量を制御することができる。ストッパー駆動機構４の駆動源は例えばステッピングモータであるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
各ノズル２の下部には連続鋳造用のモールド５が設けられている。本実施形態では同時に２ストリームの連続鋳造が行なわれる。モールド５の下部には多数のピンチロール６が配置されており、モールド５の下部から凝固させた鋳片を所定の鋳造速度Ｖｃで引き抜いている。
【００１４】
モールド５の内部にはレベルセンサーとして熱電対温度計７が所定間隔で埋設されており、モールド内の湯面レベルを検出している。このほかモールド５の上部には渦流式レベルセンサー８も設けられ、湯面レベルを測定している。本発明では、これらのレベルセンサーにより得られた湯面レベルの実測値は、モールド内湯面レベルの理論値を補正するために使用される。
【００１５】
本発明では、先ずモールド５への溶鋼の注入体積速度Ｑｉｎを数１の式により計算する。この数１において、Ｈはタンディッシュヘッド位置（ｍｍ）、αはノズル流量特性（ｋｇ/（ｓ・ｍｍ））、ρは溶鋼密度（ｋｇ/ｍｍ３）、Ｘはストッパー開度（ｍｍ）である。このＱｉｎをモールドの内部面積（ｍｍ２）で割ると湯面上昇速度（ｍｍ/ｓ）となる。
【００１６】
【数１】
2014124637.tif 000003
【００１７】
引き抜き速度（ｍｍ/ｓ）をＶｃとし、目標湯面レベルを−１００（ｍｍ）とすると、モールド内湯面レベルの理論値は数２の式により表される。数２の式の右辺の第２項は湯面上昇量であり、ストッパー開度Ｘの積分値である。また右辺の第３項は湯面降下量であり、引き抜き速度Ｖｃの積分値である。このように本発明では、溶鋼注入速度と引き抜き速度との差からモールド内湯面レベルの理論値Ｌ（ｔ）を算出し、この数２の式により表されたモールド内湯面レベルの理論値Ｌ（ｔ）が常に目標湯面レベルとなるようにストッパー開度Ｘを調節する。
【００１８】
【数２】
2014124637.tif 000004
【００１９】
前記したように、連続鋳造設備においては地金付着によるノズル詰まりが発生することがあり、その場合にはストッパー開度Ｘから計算された溶鋼の注入体積速度Ｑｉｎよりも実際の溶鋼の注入体積速度は低下することとなる。そこで本発明では、レベルセンサーによってモールド内湯面レベルを検出し、検出された湯面レベル実測値とモールド内湯面レベルの理論値Ｌ（ｔ）とを比較して理論値と実測値との偏差を求める。
【００２０】
例えば図２のグラフに示すように、レベルセンサーによる湯面レベル実測値が湯面レベルの理論値Ｌ（ｔ）よりも低下し、その偏差がＫであったとすると、その間（ｎからｎ+１までの間）のノズルの流量特性はα（ｎ）は、それ以前の流量特性はα（ｎ−１）よりも低下しており、数３の式により表される。具体的には、Ｌ（ｔ）＝−１００（ｍｍ）、Ｋ＝２０（ｍｍ）であるとすると、α（ｎ）＝−１００／（−１００−２０）＝０.８３α（ｎ−１）となる。
【００２１】
【数３】
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【００２２】
このようにノズル詰まりにより流量特性α（ｎ）が正常時の８３％にまで低下したことが検出された場合には、ストッパー開度Ｘを大きくして注入速度を増加させる必要がある。そこでこの低下率（０.８３）の逆数βを算出して数４の式に代入し、モールド内湯面レベルの理論値Ｌ（ｔ）が目標レベルである−１００（ｍｍ）となるように、ストッパー開度Ｘを補正制御する。
【００２３】
【数４】
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【００２４】
本発明では、上記した一連の動作を１〜５秒程度の一定周期で繰り返すので、ノズル詰まりが生じた場合にもノズルの流量特性の低下を直ちにストッパー開度の制御に反映させることができ、従来法に比較して湯面レベルの変動を小さくし、湯面レベルを安定させることができる。なお本発明は定常運転状態において湯面レベルを一定に保つことを目的としたモールド内湯面レベル制御方法であり、湯面レベルを上昇させて行く鋳造開始時（オートスタート時）には、別の制御方法が用いられる。
【符号の説明】
【００２５】
１  タンディッシュ
２  ノズル
３  ストッパー
４  ストッパー駆動機構
５  モールド
６  ピンチロール
７  熱電対温度計
８  渦流式レベルセンサー
【図１】
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【図２】
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