(57)【要約】【課題】鋳型出口直下で発生する微小な湯漏れを検出し、さらに、湯漏れ部分を支持することで、湯漏れによる被害を抑制する湯漏れ拡大防止装置を提供する。【解決手段】同期式鋳型を有する連続鋳造機の鋳型出口１０直下に設置され、鋳型出口１０直下の鋳片１７の搬送方向をガイドし、湯漏れ発生時には、湯漏れ部分を支持可能な湯漏れ支持治具１６と、湯漏れ支持治具１６の鋳片１７との接触面に埋設され、湯漏れ支持治具１６内部の測温を行うことで、鋳片１７の測温を間接的に行う温度検出器１８と、温度検出器１８により検出された温度変化に基づいて、湯漏れ発生の有無を判別する演算部１９とを備えることで、鋳型出口直下で発生する微小な湯漏れを検出し、さらに、湯漏れ部分を支持することで、湯漏れによる被害を抑制する湯漏れ拡大防止装置を提供することができる。【選択図】図１
2014172044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の冷却ドラムの間に形成された湯溜まり部に溶鋼を連続的に注湯し凝固させて鋳片を鋳造する双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置であって、
前記湯溜まり部へ注湯するための溶鋼を溜めておくタンディッシュと、
前記タンディッシュ内の溶鋼を前記湯溜まり部に注湯する注湯ノズルと、
前記注湯ノズルの溶鋼注湯流量を決定する開度であるノズルストッパ開度を有する、ストッパロッド型のノズルストッパと、
ノズルストッパ押付機構に変位量を与えるノズルストッパ開閉モータと、
前記ノズルストッパ開閉モータと前記ノズルストッパとを連結し、前記変位量が与えられることで、前記ノズルストッパに押付荷重を与え、前記ノズルストッパ開度を制御する前記ノズルストッパ押付機構と、
前記ノズルストッパ押付機構の温度を計測する温度センサと、
前記押付荷重を計測する荷重センサと、
前記湯溜まり部に注湯された溶鋼の所定の高さにある湯面を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像した前記湯面から湯面レベルを検出する湯面レベル画像処理部と、
予め、前記ノズルストッパ押付機構の機械剛性及び前記ノズルストッパ押付機構と前記ノズルストッパとの係合部分のガタ量と、前記温度との関係が設定され、鋳造開始から、前記湯面が前記所定の高さとなり前記カメラにて検知可能となるまでは、鋳造開始時刻において前記温度センサによって計測した温度から、前記機械剛性及び前記ガタ量を算出し、さらに、鋳造開始時刻において前記荷重センサで計測した前記押付荷重から、前記ノズルストッパ開度と設定開度との開度誤差を算出し、前記ノズルストッパ開閉モータに対し、前記開度誤差を前記設定開度に加えた分の前記ノズルストッパ開度を与える前記モータ変位量を発生するように駆動指令を行う演算部とを備えることを特徴とする双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置。
【請求項２】
前記演算部は、鋳造開始までは、前記押付荷重を任意の一定値に制御することを特徴とする請求項１に記載の双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は双ドラム式連続鋳造機の冷却ドラム近傍を表す概略図であり、図１１は図１０におけるＡ‐Ａ矢視図である。図１０，１１に示すように、双ドラム式連続鋳造機とは、一対の第１冷却ドラム２１と第２冷却ドラム２２の両端面に、一対のサイド堰２３を押し付けて湯溜まり部２４を形成し、湯溜まり部２４に溶鋼２８を連続的に注湯しながら、当該図中の破線矢印のように第１冷却ドラム２１と第２冷却ドラム２２を互いに反対方向に回転させ、第１冷却ドラム２１と第２冷却ドラム２２の周面にそれぞれ沿って生成した一対の凝固シェルをドラム最小ギャップ部２９で圧着して鋳片２７とし、下方の出口から送出するものである。
【０００３】
また、このような双ドラム式連続鋳造機の一形態として、袋とじ双ドラム式連続鋳造機がある。図１２は袋とじ双ドラム式連続鋳造機の冷却ドラム近傍を表す概略図であり、図１３は図１２におけるＢ‐Ｂ矢視図である。図１２，１３に示すように、袋とじ双ドラム式連続鋳造機とは、第２冷却ドラム２２ａにおいて両端面の径に比べ他の径が小さい形状であり、ドラム最小ギャップ部２９の下方の出口から送出された鋳片２７を、搬送ロール２６によって第２冷却ドラム２２ａの周面に予め決めた長さにわたって巻き付けた後に、第２冷却ドラム２２ａから離して引き出すものである。この袋とじ双ドラム式連続鋳造機では、ドラム最小ギャップ部２９の下方の出口から送出された鋳片２７が、内部に未凝固の溶鋼を含んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−１１８３４３号公報
【特許文献２】特開平７−１３２３４９号公報
【特許文献３】特開平２−２６８９５２号公報
【特許文献４】特開平１１−１０３００号公報
【特許文献５】特開平２−２２０７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１１，１３に示すように、双ドラム式連続鋳造機（袋とじ双ドラム式連続鋳造機を含む。以下同様）の上方には、ＣＣＤカメラ３７が設けられている。ＣＣＤカメラ３７の画像データを処理することで、湯溜まり部２４に溜まった溶鋼２８の湯面レベルを検知する。このような双ドラム式連続鋳造機では、湯面２８ａがＣＣＤカメラ３７の視野範囲である所定高さとなるまで、湯面レベルを検知することはできない。また、ここでの所定高さとは、第１冷却ドラム２１又は第２冷却ドラム２２の中心と湯面２８ａとを結ぶ直線と、同じくドラム最小ギャップ部２９とを結ぶ直線とのなす角度θが、およそ２０°以上となる高さを指す。
【０００６】
図１４は冷却ドラム上方のタンディッシュ近傍を表す概略図である。当該図中には、タンディッシュ３０、注湯ノズル３１、ノズルストッパ３２、ノズルストッパ開閉モータ３３及びノズルストッパ押付機構３４を示している。
【０００７】
上述のタンディッシュ３０は、第１冷却ドラム２１と第２冷却ドラム２２の上方に設けられており、図示していないが、溶鋼を予め溜めておく槽である。
【０００８】
上述の注湯ノズル３１は、タンディッシュ３０内の溶鋼を湯溜まり部２４に注湯するためのノズルである。注湯ノズル３１の溶鋼注湯流量は、上述のノズルストッパ３２の開度（以下、ノズルストッパ開度と記載）によって決定する。なお、ノズルストッパ３２には、ストッパロッド型とスライディングノズル型の２種類あるが、以下ではストッパロッドを用いることを前提として説明する。
【０００９】
上述のノズルストッパ開閉モータ３３は、上述のノズルストッパ押付機構３４に変位量（以下、モータ変位量と記載）を与えるものである。
【００１０】
上述のノズルストッパ押付機構３４は、ノズルストッパ開閉モータ３３とノズルストッパ３２とを連結し、ノズルストッパ開閉モータ３３からモータ変位量が与えられることで、ノズルストッパ３２を上下動させることで、ノズルストッパ開度を制御するものである。
【００１１】
上述のように、ＣＣＤカメラによる湯面レベル検知は湯面が所定高さに達しないと行うことができない。よって、湯面レベル検知前はノズルストッパ開度をプリセット制御することになり、湯面レベル検知後に湯面レベルのフィードバック制御に切り替える。
【００１２】
このとき、ノズルストッパ開度の零点調整は、タンディッシュ３０内に溶鋼を注湯する前に実施するが、タンディッシュ３０内に溶鋼を注湯することで、タンディッシュ３０及びノズルストッパ３２が熱変形し、この熱変形量Δｌ（Ｔ）（熱変形量は、温度Ｔの関数であることを表すため（Ｔ）を付す。以下同様）分はノズルストッパ押付機構３４の変形にて吸収される。ただし、Δｌ（Ｔ）は、ガタ量を含まないものとする。
【００１３】
また、ノズルストッパ押付機構３４とノズルストッパ３２との係合部分にはガタがあり、図１４に示すように、ガタ量Δｄ（Ｔ）（ガタ量は、温度Ｔの関数であることを表すため（Ｔ）を付す。以下同様）の範囲においては、ノズルストッパ押付機構３４を移動させてもノズルストッパ３２に動力が伝達しない。従来の連続鋳造機ではガタ量Δｄ（Ｔ）による開度誤差は問題視されていなかったが、双ドラム式連続鋳造機では後述するように、注湯流量及び冷却ドラム回転開始時刻により凝固シェル厚を制御することが重要であるため、高精度のノズルストッパ開度を必要とする。したがって、ガタ量Δｄ（Ｔ）による開度誤差も無視できない。
【００１４】
上述の熱変形量Δｌ（Ｔ）及びガタ量Δｄ（Ｔ）を含んだ状態で、湯溜まり部２４への溶鋼注湯を開始（以下、鋳造開始と記載）する場合、ノズルストッパ開閉モータ３３に対して、ノズルストッパ開度が所望の設定開度Ｌoとなるようなモータ変位量を発生する駆動指令を行ったとしても、実際のノズルストッパ開度Ｌと設定開度Ｌoとの間に開度誤差（以下、開度誤差ΔＬと記載）が発生してしまう。このとき、開度誤差ΔＬ＝Ｌo−Ｌ＝Δｌ（Ｔ）＋Δｄ（Ｔ）となる。
【００１５】
また、熱変形量Δｌ（Ｔ）は、溶鋼温度、あるいはタンディッシュ３０内への溶鋼注湯開始から鋳造開始までの時間といった操業状態に依存し、操業ごとにばらつきを生じる。
【００１６】
以下、タンディッシュ３０の予熱から鋳造開始直後までの状態を、既出の図１４及び図１５〜１７を用いて説明する。
【００１７】
図１５は、タンディッシュ３０内に溶鋼を溜める前の状態を表す概略図である。溶鋼がタンディッシュ３０内から流出しないように、ノズルストッパ３２で栓をするための初期押付けを行う。このとき、ノズルストッパ押付機構３４の位置は固定される。
【００１８】
図１６は、鋳造開始直前のタンディッシュ３０近傍を示す概略図である。タンディッシュ３０内に溶鋼２８を注湯し、待機する。このとき、溶鋼２８からの入熱によるノズルストッパ３２とタンディッシュ３０の熱変形量Δｌ（Ｔ）分、ノズルストッパ押付機構３４が変形する。
【００１９】
図１７は、鋳造開始直後のタンディッシュ３０近傍を表す概略図である。上記熱変形量Δｌ（Ｔ）及びガタ量Δｄ（Ｔ）を考慮せず、ノズルストッパ開閉モータ３３に駆動指令を与えた場合、実際のノズルストッパ開度Ｌと設定開度Ｌoとの間に開度誤差ΔＬが発生してしまう。
【００２０】
このように、双ドラム式連続鋳造機においては、上記熱変形量Δｌ（Ｔ）及びガタ量Δｄ（Ｔ）により、ノズルストッパ開度の初期押付け状態を安定させることが困難である。
【００２１】
上述のように、ノズルストッパ開度のプリセット制御時に、注湯流量の制御不足により、もし、注湯流量が設定流量よりも少なくなった場合、凝固シェル厚不足によりブレークアウトを引き起こす可能性がある。また、注湯流量が設定流量よりも多くなった場合、凝固シェル厚過大により鋳片のコブを増大させ、製品の歩留まり低下を引き起こす可能性がある。これらの問題は、双ドラム式連続鋳造機であればいずれも発生するものであるが、特に袋とじ双ドラム式連続鋳造機では、鋳片２７内部に未凝固の溶鋼を含んでいるため、より顕著な問題となる。
【００２２】
図１８〜２３は、実際のノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoと異なるときの、ノズルストッパ開度、湯面レベル、冷却ドラム（図１０〜１３における第１冷却ドラム２１及び第２冷却ドラム２２）出口の鋳片２７（図１１，１３）の凝固シェル厚と、時間ｔとの関係を、それぞれ示している。また、横軸の時間ｔ1は鋳造開始時刻、時間ｔ2は冷却ドラム回転開始時刻、時間ｔ3，ｔ4は湯面レベルフィードバック制御開始時刻を表す。
【００２３】
図１８は、実際のノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoよりも小さい場合を示すグラフであり、縦軸はノズルストッパ開度の値を、横軸は時間ｔを表している。また、当該グラフ中の一点鎖線は、ノズルストッパの設定開度Ｌoを、実線は、実際のノズルストッパ開度Ｌを表している。当該グラフに示すように、時間ｔ1〜ｔ3においては、実際のノズルストッパ開度Ｌは設定開度Ｌoよりも小さくなっており、時間ｔ3にて湯面レベルフィードバック制御を開始するため、しだいに設定開度Ｌoに近づく。
【００２４】
図１９は、実際のノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoよりも小さい場合（図１８の場合）のグラフであり、縦軸は湯面レベルの値を、横軸は時間ｔを表しており、湯面レベルが縦軸のｆ以上となると、ＣＣＤカメラ３７にて検知可能となるものとする。また、当該グラフ中の一点鎖線は、設定開度Ｌoによる目標湯面レベルを、実線は、実際のノズルストッパ開度Ｌによる湯面レベルを表している。当該グラフに示すように、時間ｔ1〜ｔ3においては、ノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoよりも小さいため、実際の湯面レベル２８ａ（図１１，１３）も小さくなる。
【００２５】
しかし、実際の湯面レベル２８ａが漸増し、ｆ以上となる時間ｔ3以降は、湯面レベルフィードバック制御が開始されることで、実際のノズルストッパ開度Ｌがしだいに設定開度Ｌoに近づき、一致するため、湯面レベル２８ａもしだいに目標湯面レベルに近づき、一致する。
【００２６】
図２０は、実際のノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoよりも小さい場合（図１８の場合）のグラフであり、縦軸は冷却ドラム出口直後の鋳片２７の凝固シェル厚の値を、横軸は時間ｔを表している。また、当該グラフ中の一点鎖線は、設定開度Ｌoによる目標凝固シェル厚を、実線は、実際のノズルストッパ開度Ｌによる凝固シェル厚を表している。当該グラフに示すように、鋳片２７が冷却ドラム出口から出てくるのは冷却ドラム回転開始時刻である時間ｔ2からであるため、凝固シェル厚のグラフは時間ｔ2から現れる。なお、設定開度Ｌoのときの目標凝固シェル厚は略一定となる。
【００２７】
ところが、図１８に示したように、時間ｔ1〜ｔ2において、実際のノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoよりも小さい状態が続いているため、時間ｔ1〜ｔ2において冷却されて凝固シェルとなるべき溶鋼２８（図１０〜１３参照）の注湯流量が少なくなり、それが時間ｔ2以降に、実際の凝固シェル厚と目標凝固シェル厚との差となって表れてくる。よって実際の凝固シェル厚は、時間ｔ2から間もなく漸減し、時間ｔ3以降は、図１８，１９で示した実際のノズルストッパ開度Ｌ及び湯面レベルが、設定開度Ｌo及び目標湯面レベルと一致した後しばらくすると、実際の凝固シェル厚もしだいに目標凝固シェル厚に近づき、一致する。
【００２８】
図２１は、実際のノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoよりも大きい場合を示すグラフであり、縦軸はノズルストッパ開度を、横軸は時間ｔを表している。また、当該グラフ中の一点鎖線は、ノズルストッパの設定開度Ｌoを、実線は、実際のノズルストッパ開度Ｌを表している。当該グラフに示すように、時間ｔ1から漸増した実際のノズルストッパ開度Ｌは設定開度Ｌoを超え、時間ｔ2の前に湯面レベルフィードバック制御が開始される。この時間ｔ4以降にて一旦ストッパ開度が０になり、実際の湯面レベルの増大に伴い設定開度Ｌoに近づく。
【００２９】
図２２は、実際のノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoよりも大きい場合（図２１の場合）のグラフであり、縦軸は湯面レベルを、横軸は時間ｔを表しており、湯面レベルが縦軸のｆ以上となると、ＣＣＤカメラ３７にて検知可能となるものとする。また、当該グラフ中の一点鎖線は、設定開度Ｌoによる目標湯面レベルを、実線は、実際のノズルストッパ開度Ｌによる湯面レベルを表している。当該グラフに示すように、時間ｔ1から漸増した実際の湯面レベル２８ａは時間ｔ2となる前にｆに達し、湯面レベルフィードバック制御が開始される。この時間ｔ4以降においては、実際のノズルストッパ開度Ｌがしだいに設定開度Ｌoに近づき、一致するため、湯面レベル２８ａもしだいに設定値に近づき、一致する。
【００３０】
図２３は、実際のノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoよりも大きい場合（図２１の場合）のグラフであり、縦軸は冷却ドラム出口直後の鋳片２７の凝固シェル厚を、横軸は時間ｔを表している。また、当該グラフ中の一点鎖線は、設定開度Ｌoによる目標凝固シェル厚を、実線は、実際のノズルストッパ開度Ｌによる凝固シェル厚を表している。当該グラフに示すように、鋳片２７が冷却ドラム出口から出てくるのは冷却ドラム回転開始時刻である時間ｔ2からであるため、凝固シェル厚のグラフは時間ｔ2から現れる。
【００３１】
ところが、図２１に示したように、時間ｔ1〜ｔ4において、実際のノズルストッパ開度Ｌが設定開度Ｌoよりも大きい状態が一定時間続いたため、時間ｔ1〜ｔ4において冷却されて凝固シェルとなるべき溶鋼２８の注湯流量が多くなり、それが時間ｔ2以降に実際の凝固シェル厚と目標凝固シェル厚との差となって表れてくる。よって、実際の凝固シェル厚は、時間ｔ2から間もなく漸増し、時間ｔ2後一定時間経過してから、時間ｔ4において実際のノズルストッパ開度Ｌ及び湯面レベルが設定開度Ｌo及び目標湯面レベルと一致したことが反映され、しだいに目標凝固シェル厚に近づき、一致する。
【００３２】
以上説明した如く、ＣＣＤカメラの画像データ処理による湯面レベル検出方法を採用する双ドラム式連続鋳造機では、ノズルストッパ開度のプリセット制御により鋳造を開始し、ＣＣＤカメラの視野範囲に湯面レベルが達した時点で湯面レベルフィードバック制御に移行するが、プリセット制御時の注湯流量が設定流量と異なる場合には、湯面レベルフィードバック制御によって実際の凝固シェル厚が目標凝固シェル厚と一致するまでに、ある程度の時間を要する。換言すれば、実際の凝固シェル厚と目標凝固シェル厚とが異なる部分が発生してしまう。そして当該部分により、製品の歩留まり低下、さらにはブレークアウトを引き起こす可能性がある。
【００３３】
上記特許文献１には、溶鋼金属保持装置の重量をオンラインで計測し、重量の変化速度の計測値と目標値との差によるノズルストッパ速度制御を行う技術が開示されているが、当該技術では、数トンレベルの重量をもつタンディッシュと溶鋼の重量を用いるため、精度のよい流量の把握は困難である。
【００３４】
上記特許文献２には、タンディッシュからドラムへの溶鋼注湯を開始してから湯面レベル検出値を用いてノズルストッパの開閉を制御する技術が開示されているが、溶鋼注湯開始直後は、カメラの視野範囲以下の湯面レベルであり、視野範囲に入ってからの制御では上記課題を解決できない。
【００３５】
上記特許文献３には、ノズルストッパの上下動を制御する油圧シリンダをタンディッシュから切り離すことで、タンディッシュの鉄皮等が熱変形してもその影響を受けないようにする技術が開示されているが、実際には、ノズルストッパも熱変形を生じるとともに、初期押付荷重による変形の影響もあることから、当該技術では、上記課題を解決できない。
【００３６】
上記特許文献４には、ノズルストッパの零点調整時には油圧を低圧、ノズルストッパセット後は溶鋼注湯時と同じ押付荷重に戻し、押付荷重が設定値を超えないようにする技術が開示されているが、当該技術では、押付荷重による機械の変形量が考慮されておらず、上記課題を解決できない。
【００３７】
上記特許文献５には、ノズルストッパに加わる荷重計を具備し、ノズルストッパ押付機構の変形量を算出し、目標値を補正する技術が開示されているが、当該技術は上述のようなガタ量について考慮されていない。また、変形量とガタ量の温度依存性も考慮されていないことから、当該技術では、上記課題を解決できない。さらに、上記特許文献１〜５のいずれの公知例及びその組み合わせにおいても、高温環境下におかれるタンディッシュ及びノズルストッパの変形及びガタによるノズルストッパ開度誤差を解決することはできない。
【００３８】
そこで本発明では、熱変形量及びガタ量を計算式に用いる演算部を備えることで、鋳造開始直後において、湯溜まり部への溶鋼注湯流量の、実際のノズルストッパ開度による流量と設定開度による流量との誤差を減少させ、安定した凝固シェル厚を得ることを可能とし、鋳片におけるコブの発生及びブレークアウトを防止する双ドラム式連続鋳造機の注湯流量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】
【００３９】
上記課題を解決する第１の発明に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置は、
一対の冷却ドラムの間に形成された湯溜まり部に溶鋼を連続的に注湯し凝固させて鋳片を鋳造する双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置であって、
前記湯溜まり部へ注湯するための溶鋼を溜めておくタンディッシュと、
前記タンディッシュ内の溶鋼を前記湯溜まり部に注湯する注湯ノズルと、
前記注湯ノズルの溶鋼注湯流量を決定する開度であるノズルストッパ開度を有する、ストッパロッド型のノズルストッパと、
ノズルストッパ押付機構に変位量を与えるノズルストッパ開閉モータと、
前記ノズルストッパ開閉モータと前記ノズルストッパとを連結し、前記変位量が与えられることで、前記ノズルストッパに押付荷重を与え、前記ノズルストッパ開度を制御する前記ノズルストッパ押付機構と、
前記ノズルストッパ押付機構の温度を計測する温度センサと、
前記押付荷重を計測する荷重センサと、
前記湯溜まり部に注湯された溶鋼の所定の高さにある湯面を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像した前記湯面から湯面レベルを検出する湯面レベル画像処理部と、
予め、前記ノズルストッパ押付機構の機械剛性及び前記ノズルストッパ押付機構と前記ノズルストッパとの係合部分のガタ量と、前記温度との関係が設定され、鋳造開始から、前記湯面が前記所定の高さとなり前記カメラにて検知可能となるまでは、鋳造開始時刻において前記温度センサによって計測した温度から、前記機械剛性及び前記ガタ量を算出し、さらに、鋳造開始時刻において前記荷重センサで計測した前記押付荷重から、前記ノズルストッパ開度と設定開度との開度誤差を算出し、前記ノズルストッパ開閉モータに対し、前記開度誤差を前記設定開度に加えた分の前記ノズルストッパ開度を与える前記モータ変位量を発生するように駆動指令を行う演算部とを備えることを特徴とする。
【００４０】
上記課題を解決する第２の発明に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置は、
上記第１の発明に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置において、
前記演算部は、鋳造開始までは、前記押付荷重を任意の一定値に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
上記第１の発明に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置によれば、熱変形量及びガタ量を計算式に用いる演算部を備えることで、鋳造開始直後において、湯溜まり部への溶鋼注湯流量の、実際のノズルストッパ開度による流量と設定開度による流量との誤差を減少させ、安定した凝固シェル厚を得ることが可能となり、鋳片におけるコブの発生及びブレークアウトを防止することができる。
【００４２】
上記第２の発明に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置によれば、さらに、演算部が、鋳造開始までは、押付荷重を任意の一定値に制御することで、ノズルストッパに生じる押付荷重が過大に生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１，２に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置を表す概略図である。
【図２】本発明の実施例１におけるノズルストッパ押付機構の温度及び熱変形量と時間との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１におけるノズルストッパ押付機構の押付荷重と時間との関係を表すグラフである。
【図４】本発明の実施例１におけるノズルストッパ開閉モータがノズルストッパ押付機構に与える変位量と時間との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２におけるノズルストッパ押付機構の温度及び熱変形量と時間との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２におけるノズルストッパ押付機構の押付荷重と時間との関係を表すグラフである。
【図７】本発明の実施例２におけるノズルストッパ開閉モータがノズルストッパ押付機構に与える変位量と時間との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例１，２における演算部の処理である、ノズルストッパ押付機構の機械剛性及びガタ量と温度との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例１，２における演算部の処理である、ノズルストッパ押付機構の押付荷重と開度誤差との関係を示すグラフである。
【図１０】双ドラム式連続鋳造機の冷却ドラム近傍を表す概略図である。
【図１１】図１０におけるＡ‐Ａ矢視図である。
【図１２】袋とじ双ドラム式連続鋳造機の冷却ドラム近傍を表す概略図である。
【図１３】図１２におけるＢ‐Ｂ矢視図である。
【図１４】双ドラム式連続鋳造機における、予熱終了後のタンディッシュ近傍を表す概略図である。
【図１５】双ドラム式連続鋳造機における、溶鋼を溜める前のタンディッシュ近傍を表す概略図である。
【図１６】双ドラム式連続鋳造機における、鋳造開始直前のタンディッシュ近傍を表す概略図である。
【図１７】双ドラム式連続鋳造機における、鋳造開始直後のタンディッシュ近傍を表す概略図である。
【図１８】実際のノズルストッパ開度が設定開度よりも小さい場合のノズルストッパ開度と時間との関係を示すグラフである。
【図１９】実際のノズルストッパ開度が設定開度よりも小さい場合の湯面レベルと時間との関係を示すグラフである。
【図２０】実際のノズルストッパ開度が設定開度よりも小さい場合の冷却ドラム出口の凝固シェル厚と時間との関係を示すグラフである。
【図２１】実際のノズルストッパ開度が設定開度よりも大きい場合のノズルストッパ開度と時間との関係を示すグラフである。
【図２２】実際のノズルストッパ開度が設定開度よりも大きい場合の湯面レベルと時間との関係を示すグラフである。
【図２３】実際のノズルストッパ開度が設定開度よりも大きい場合の冷却ドラム出口の凝固シェル厚と時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置は、袋とじ双ドラム連続鋳造機を含む双ドラム連続鋳造機に用いられるものである。
【００４５】
以下、本発明に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置を実施例にて図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００４６】
本発明の実施例１に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置について図面を用いて説明する。図１は本装置の概略図である。当該図に示すように、本装置は、タンディッシュ３０、注湯ノズル３１、ノズルストッパ３２、ノズルストッパ開閉モータ３３、ノズルストッパ押付機構３４、温度センサ３５、ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６、ＣＣＤカメラ３７、湯面レベル画像処理部３８及び演算部３９を備える。
【００４７】
上述のタンディッシュ３０、注湯ノズル３１、ノズルストッパ開閉モータ３３及びノズルストッパ押付機構３４は、既に説明した従来技術と同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００４８】
上述のノズルストッパ３２には、ストッパロッド型を用いる。
【００４９】
上述の温度センサ３５は、ノズルストッパ押付機構３４の温度を計測する温度センサである。
【００５０】
上述のノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６は、ノズルストッパ開閉モータ３３の駆動による、ノズルストッパ押付機構３４のノズルストッパ３２への押付荷重を計測するロードセルである。
【００５１】
上述のＣＣＤカメラ３７は、湯溜まり部２４に注湯される溶鋼の、所定高さの湯面を撮像するものである。図１中の一点鎖線はＣＣＤカメラ３７の視野範囲を表している。
【００５２】
上述の湯面レベル画像処理部３８は、ＣＣＤカメラ３７で撮像した湯面から湯面レベルを検出するものである。
【００５３】
図２〜４は、ノズルストッパ３２の温度Ｔ、ノズルストッパ３２の熱変形量Δｌ（Ｔ）、ノズルストッパ押付機構３４の押付荷重、モータ変位量と、時間ｔとの関係を示すグラフである。当該グラフの横軸の時間ｔ0はタンディッシュ３０への溶鋼注湯開始時刻、時間ｔ1は鋳造開始時刻を表している。
【００５４】
図２は、ノズルストッパ３２の温度Ｔ及び熱変形量Δｌ（Ｔ）と時間ｔとの関係を示すグラフである。縦軸はノズルストッパ３２の温度Ｔと熱変形量Δｌ（Ｔ）を、横軸は時間ｔを表し、当該グラフ中の実線は熱変形量Δｌ（Ｔ）を、一点鎖線は温度Ｔを表している。当該グラフに示すように、時間ｔ0〜ｔ1にかけて、溶鋼２８をタンディッシュ３０に注湯することにより温度Ｔが上昇し、それと共に熱変形量Δｌ（Ｔ）も漸増する。
【００５５】
図４は、モータ変位量と時間ｔの関係を示すグラフである。縦軸はモータ変位量を、横軸は時間ｔを表しており、当該グラフ中のｐは、ノズルストッパ３２を設定開度Ｌoとするモータ変位量を、ｑは開度誤差ΔＬ分の開度を与えるモータ変位量をそれぞれ表している。演算部３９は、当該グラフのように、ノズルストッパ開閉モータ３３に対し、後述する方法にて算出する開度誤差ΔＬを設定開度Ｌoに加えた分のノズルストッパ開度を与えるモータ変位量を発生するように駆動指令を行う。
【００５６】
本装置では、まず、ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６によってノズルストッパ押付機構３４の押付荷重を計測する。図３は、ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６よって計測したノズルストッパ押付機構３４の押付荷重と時間ｔとの関係を示すグラフである。縦軸は押付荷重を、横軸は時間ｔを表し、縦軸のＰgは鋳造開始時の押付荷重を表している。ノズルストッパ３２及びタンディッシュ３０の熱変形によりノズルストッパ３２とノズルストッパ押付機構３４の係合部が上側に押し上げられることで、ノズルストッパ押付機構３４は変形し、当該グラフに示すように、時間ｔ0〜ｔ1にかけて、押付荷重は漸増する。その後、時間ｔ1にて湯溜まり部２４への注湯を開始（鋳造開始）するためノズルストッパ３２を開くことで押付荷重は急激に下がり０となる。
【００５７】
本装置では、ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６によって計測したノズルストッパ押付機構３４の押付荷重、後述するノズルストッパ押付機構３４の機械剛性Ｋ（Ｔ）（機械剛性Ｋは、温度Ｔの関数であることを表すため（Ｔ）を付す。以下同様）、及びノズルストッパ３２とノズルストッパ押付機構３４の係合部分のガタ量Δｄ（Ｔ）を用いて、開度誤差ΔＬを算出する。また、ノズルストッパ押付機構３４に取り付けた温度センサ３５は、溶鋼２８をタンディッシュ３０に注湯することで、ノズルストッパ押付機構３４が昇温し変化する機械剛性Ｋ（Ｔ）及びガタ量Δｄ（Ｔ）を求めるために用いる。
【００５８】
図８は、温度センサ３５で計測した温度Ｔと機械剛性Ｋ（Ｔ）とガタ量Δｄ（Ｔ）との関係を表すグラフである。当該グラフ中の実線が機械剛性Ｋ（Ｔ）、一点鎖線がΔｄ（Ｔ）を表す。なお、当該グラフの縦軸は機械剛性Ｋ（Ｔ）とガタ量Δｄ（Ｔ）を、横軸は温度Ｔを表している。上述の演算部３９は、予め、図８のグラフに示すような、温度センサ３５で計測した温度Ｔと機械剛性Ｋ（Ｔ）とガタ量Δｄ（Ｔ）との関係を設定しておく。なお、図８のグラフはあくまで一例であり、部材の構成次第で変化する。
【００５９】
そして、時間ｔ1にて温度センサ３５によって計測した温度Ｔから、上記関係に基づき、機械剛性Ｋ（Ｔ）及びガタ量Δｄ（Ｔ）を算出する。
【００６０】
ところで、上述の熱変形量Δｌ（Ｔ）は押付荷重Ｐgを機械剛性Ｋ（Ｔ）で除することによって算出される。よって演算部３９では、ΔＬ＝Δｌ（Ｔ）＋Δｄ（Ｔ）＝（Ｐg／Ｋ（Ｔ））＋Δｄ（Ｔ）の式より、ΔＬを算出する。図９は、開度誤差ΔＬ、押付荷重Ｐg、機械剛性Ｋ（Ｔ）の関係を示すグラフである。当該グラフ中の実線の傾きが機械剛性Ｋ（Ｔ）となる。
【００６１】
すなわち、演算部３９は、時間ｔ1におけるノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６の計測値と上述の機械剛性Ｋ（Ｔ）とガタ量Δｄ（Ｔ）を用いて、ΔＬ＝（Ｐg／Ｋ（Ｔ））＋Δｄ（Ｔ）の式にて開度誤差ΔＬを算出し、開度誤差ΔＬ（図４中のｑ）を設定開度Ｌo（図４中のｐ）に加えた分のノズルストッパ開度を与えるモータ変位量を発生するように駆動指令を行う。
【００６２】
その後、湯面２８ａ（図１０，１３参照）が、ＣＣＤカメラ３７の視野範囲まで上昇し、検知可能となると、演算部３９は、湯面レベル画像処理部３８で検出した溶鋼の湯面レベルが所定値になるように、ノズルストッパ開閉モータ３３に駆動指令を行うものである。
【００６３】
なお、本装置では、ノズルストッパ開閉モータ３３の代わりに、シリンダと位置計と圧力調整弁を用いてもよい。その場合、押付荷重の計測はシリンダの圧力から求めてもよい。すなわち、ノズルストッパ押付機構３４によりノズルストッパ３２に押付荷重を与え、当該押付荷重を計測できればよく、その手段はモータやロードセルに限定されるものではない。
【００６４】
以上、本発明の実施例１に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置について説明したが、換言すれば、本装置は、一対の冷却ドラム２１，２２（２２ａ）の間に形成された湯溜まり部２４に溶鋼２８を連続的に注湯し凝固させて鋳片２７を鋳造する双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置であって、湯溜まり部２４へ注湯するための溶鋼２８を溜めておくタンディッシュ３０と、タンディッシュ３０内の溶鋼２８を湯溜まり部２４に注湯する注湯ノズル３１と、注湯ノズル３１の溶鋼注湯流量を決定する開度であるノズルストッパ開度を有する、ストッパロッド型のノズルストッパ３２と、ノズルストッパ押付機構３４に変位量を与えるノズルストッパ開閉モータ３３と、ノズルストッパ開閉モータ３３とノズルストッパ３２とを連結し、変位量（モータ変位量）が与えられることで、ノズルストッパ３２に押付荷重を与え、ノズルストッパ開度を制御するノズルストッパ押付機構３４と、ノズルストッパ押付機構３４の温度を計測する温度センサ３５と、上記押付荷重を計測する荷重センサ（ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６）と、湯溜まり部２４に注湯された溶鋼２８の所定の高さにある湯面２８ａを撮像するカメラ（ＣＣＤカメラ３７）と、カメラで撮像した湯面２８ａから湯面レベルを検出する湯面レベル画像処理部３８と、予め、ノズルストッパ押付機構３４の機械剛性Ｋ（Ｔ）及びノズルストッパ押付機構３４とノズルストッパ３２との係合部分のガタ量Δｄ（Ｔ）と、温度Ｔとの関係が設定され、鋳造開始から、湯面２８ａが所定の高さとなりカメラにて検知可能となるまでは、鋳造開始時刻において温度センサ３５によって計測した温度から、機械剛性Ｋ（Ｔ）及びガタ量Δｄ（Ｔ）を算出し、さらに、鋳造開始時刻において荷重センサで計測した押付荷重Ｐgから、ノズルストッパ開度と設定開度との開度誤差ΔＬを算出し、ノズルストッパ開閉モータ３３に対し、開度誤差ΔＬを設定開度に加えた分のノズルストッパ開度を与える変位量を発生するように駆動指令を行う演算部３９とを備えるものである。
【００６５】
上述のようにして本装置では、鋳造開始直後において、湯溜まり部２４への溶鋼注湯流量の、実際のノズルストッパ開度による流量と設定開度による流量との誤差を減少させることができる。すなわち、図１８〜２３において、各実線（実際のノズルストッパ開度Ｌ、当該Ｌによる湯面レベル、当該Ｌによる凝固シェル厚）を各一点鎖線（設定開度Ｌo、当該Ｌoのときの湯面レベル、当該Ｌoのときの凝固シェル厚）に略一致させることができる。これにより、安定した凝固シェル厚を得ることが可能となり、鋳片２７におけるコブの発生及びブレークアウトを防止することができる。
【実施例２】
【００６６】
本発明の実施例２に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置について図面を用いて説明する。本装置は実施例１に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置の一部を変更したものである。
【００６７】
図１に示すように、本装置は、タンディッシュ３０、注湯ノズル３１、ノズルストッパ３２、ノズルストッパ開閉モータ３３、ノズルストッパ押付機構３４、温度センサ３５、ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６、ＣＣＤカメラ３７、湯面レベル画像処理部３８及び演算部３９を備える。
【００６８】
上述のタンディッシュ３０、注湯ノズル３１、ノズルストッパ３２、ノズルストッパ開閉モータ３３、ノズルストッパ押付機構３４、温度センサ３５、ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６、ＣＣＤカメラ３７及び湯面レベル画像処理部３８は、実施例１に係る双ドラム連続鋳造機の注湯流量制御装置と共通するため、説明は省略する。
【００６９】
図５〜７は、ノズルストッパ３２の温度Ｔ、ノズルストッパ３２の熱変形量Δｌ（Ｔ）、ノズルストッパ押付機構３４の押付荷重、モータ変位量と、時間ｔとの関係を示すグラフである。当該グラフの横軸の時間ｔ0はタンディッシュ３０への溶鋼注湯開始時刻、時間ｔ1は鋳造開始時刻を表している。
【００７０】
図５は、ノズルストッパ３２の温度Ｔ及び熱変形量Δｌ（Ｔ）と時間ｔとの関係を示すグラフである。縦軸はノズルストッパ３２の温度Ｔと熱変形量Δｌ（Ｔ）を、横軸は時間ｔを表し、当該グラフ中の実線は熱変形量Δｌ（Ｔ）を、一点鎖線は温度を表している。当該グラフに示すように、時間ｔ0〜ｔ1にかけて、溶鋼２８をタンディッシュ３０に注湯することにより温度が上昇し、それと共に熱変形量Δｌ（Ｔ）も漸増する。
【００７１】
図７は、モータ変位量と時間ｔの関係を示すグラフである。縦軸はモータ変位量を、横軸は時間ｔを表しており、当該グラフ中のｒは、ノズルストッパ３２を設定開度Ｌoとするモータ変位量を、ｓは開度誤差ΔＬ分を与えるモータ変位量をそれぞれ表している。演算部３９は、当該グラフのように、ノズルストッパ開閉モータ３３に対し、後述する手法にて算出する開度誤差ΔＬを設定開度Ｌoに加えた分のノズルストッパ開度を与えるモータ変位量を発生するように駆動指令を行う。
【００７２】
本装置では、まず、ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６によって鋳造開始時におけるノズルストッパ押付機構３４の押付荷重を計測する。図６は、ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６よって計測したノズルストッパ押付機構３４の押付荷重と時間ｔとの関係を示すグラフである。縦軸は押付荷重を、横軸は時間ｔを表し、縦軸のＰGは鋳造開始時の押付荷重を表している。上述のように、押付荷重が一定となるように、演算部３９によりノズルストッパ開閉モータ３３に駆動指令を行うため、当該グラフに示すように、時間ｔ0〜ｔ1にかけて、押付荷重はＰGと略一致し、時間ｔ1にて湯溜まり部２４への注湯を開始（鋳造開始）するためノズルストッパ３２を開くことで押付荷重は急激に下がり０となる。
【００７３】
上述の演算部３９は、タンディッシュ３０への溶鋼注湯開始時から、ノズルストッパ押付機構３４による押付荷重が一定となるように、ノズルストッパ開閉モータ３３に駆動指令を行う。
【００７４】
さらに、演算部３９では、予め、図８のグラフに示すような、ノズルストッパ押付機構３４の機械剛性Ｋ（Ｔ）及びノズルストッパ押付機構３４とノズルストッパ３２との係合部分のガタ量Δｄ（Ｔ）と、温度センサ３５によって計測したノズルストッパ押付機構３４の温度Ｔとの関係を設定しておく。
【００７５】
そして、時間ｔ1にて温度センサ３５によって計測した温度Ｔから、上記関係に基づき、機械剛性Ｋ（Ｔ）及びガタ量Δｄ（Ｔ）を算出する。
【００７６】
さらに、押付荷重ＰGを用いて、ΔＬ＝（ＰG／Ｋ（Ｔ））＋Δｄ（Ｔ）の式（図９参照）より、ΔＬを算出する。
【００７７】
すなわち、演算部３９は、時間ｔ1におけるノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル３６の計測値と上述の機械剛性Ｋ（Ｔ）とガタ量Δｄ（Ｔ）を用いて、ΔＬ＝（ＰG／Ｋ（Ｔ））＋Δｄ（Ｔ）の式にて開度誤差ΔＬを算出し、開度誤差ΔＬ（図４中のｓ）を設定開度Ｌo（図４中のｒ）に加えた分のノズルストッパ開度を与えるモータ変位量を発生するように駆動指令を行う。
【００７８】
その後、湯面２８ａ（図１１，１３参照）が、ＣＣＤカメラ３７の視野範囲まで上昇し、検知可能となると、演算部３９は、湯面レベル画像処理部３８で検出した溶鋼の湯面レベルが所定値になるように、ノズルストッパ開閉モータ３３に駆動指令を行うものである。
【００７９】
以上、本発明の実施例２に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置について説明したが、換言すれば、本装置は、実施例１に係る双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置の一部を変更し、演算部３９は、鋳造開始までは、ノズルストッパ押付機構３４による押付荷重を任意の一定値ＰGに制御するものである。
【００８０】
上述のようにして本装置では、ノズルストッパ３２に生じる押付荷重が過大に生じることを防止しながら、鋳造開始直後において、湯溜まり部２４への溶鋼注湯流量の、実際のノズルストッパ開度による流量と設定開度による流量との誤差を減少させることができる。すなわち、図１８〜２３において、各実線（実際のノズルストッパ開度Ｌ、当該Ｌによる湯面レベル、当該Ｌによる凝固シェル厚）を各一点鎖線（設定開度Ｌo、当該Ｌoのときの湯面レベル、当該Ｌoのときの凝固シェル厚）に略一致させることができる。これにより、安定した凝固シェル厚を得ることが可能となり、鋳片２７におけるコブの発生及びブレークアウトを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は双ドラム式連続鋳造機の注湯流量制御装置として好適である。
【符号の説明】
【００８２】
２１  第１冷却ドラム
２２，２２ａ  第２冷却ドラム
２３  サイド堰
２４  湯溜まり部
２５  油圧シリンダ
２６  搬送ロール
２７  鋳片
２８  溶鋼
２８ａ  （湯溜まり部に溜まった溶鋼の）湯面
２９  ドラム最小ギャップ部
３０  タンディッシュ
３１  注湯ノズル
３２  ノズルストッパ
３３  ノズルストッパ開閉モータ
３４  ノズルストッパ押付機構
３５  温度センサ
３６  ノズルストッパ押付荷重計測用ロードセル
３７  ＣＣＤカメラ
３８  湯面レベル画像処理部
３９  演算部
【図１】
2014172044.tif 000003
【図２】
2014172044.tif 000004
【図３】
2014172044.tif 000005
【図４】
2014172044.tif 000006
【図５】
2014172044.tif 000007
【図６】
2014172044.tif 000008
【図７】
2014172044.tif 000009
【図８】
2014172044.tif 000010
【図９】
2014172044.tif 000011
【図１０】
2014172044.tif 000012
【図１１】
2014172044.tif 000013
【図１２】
2014172044.tif 000014
【図１３】
2014172044.tif 000015
【図１４】
2014172044.tif 000016
【図１５】
2014172044.tif 000017
【図１６】
2014172044.tif 000018
【図１７】
2014172044.tif 000019
【図１８】
2014172044.tif 000020
【図１９】
2014172044.tif 000021
【図２０】
2014172044.tif 000022
【図２１】
2014172044.tif 000023
【図２２】
2014172044.tif 000024
【図２３】
2014172044.tif 000025