(57)【要約】薄ストリップ連続鋳造プロセスでの鋳造ロール作動温度を割出すために、モデル準拠の策が提供される。第１温度センサが、鋳造ロールに供給される冷却液体の温度を示す第１温度信号を発し、第２温度センサが、鋳造ロールを出る冷却液体の温度を示す第２温度信号を発する。コンピュータが、第１温度信号及び第２温度信号の関数として熱流束値を割出し、熱流束値、第２温度信号及び薄ストリップ連続鋳造プロセスの固定値作動パラメータにより定められるいくつかの定数の関数として鋳造ロールの作動温度を算出する。鋳造ロール温度の関数として薄ストリップ連続鋳造プロセスの１つ又は複数の作動パラメータを修正する制御策も提供される。
2005524536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを介し循環する冷却液体の入口温度(TI)と出口温度(TO)とを割出し、
冷却システムにより前記少なくとも１つの鋳造ロールから除去される熱量を示す熱流束値(Q)を入口温度及び出口温度の関数として算出し、
前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度(TROLL)を熱流束値と出口温度の関数として算出することからなる、
薄ストリップ鋳造プロセスの少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度監視方法。
【請求項２】
表面温度が第１閾値温度を超えた場合に信号を発する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
表面温度が第１閾値温度を超えた場合に警報装置を発動させる段階を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
表面温度が第１閾値温度を超えた場合に、薄ストリップ鋳造プロセス内の溶融材料溜め高さと前記少なくとも１つの鋳造ロールの鋳造速度のうち１つを減少させる段階を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
表面温度が第１閾値温度よりも高い第２閾値温度を超えた場合に警報装置を発動させる段階を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
表面温度が第１閾値温度よりも高い第２閾値温度を超えた場合に薄ストリップ鋳造プロセス内の溶融材料流を中断させる段階を更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
表面温度が第２温度閾値よりも高い第３温度閾値を超えた場合に薄ストリップ鋳造プロセスを終了させる段階を更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
熱流束値(Q)を算出する段階が、更に冷却液体に関連したいくつかの物理的特性の関数として熱流束値を算出することを含む、請求項１に記載の方法。 
【請求項９】
熱流束値を算出する段階が、式 Q = FR * DN * SH *（TO - TI）に従って熱流束値を算出することを含む(但し、FRは冷却液体の流量、DNは冷却液体の濃度、SHは冷却液体の比熱である)、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度を算出する段階が、
前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度と、熱流束値と出口温度との相関関係を解明し、
相関関係に従って前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度を算出する
段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
相関関係を解明する段階が式 TROLL = A * Q + B * TO + C に従って相関関係を解明することを含む(但し、A，B，Cは薄ストリップ鋳造プロセスの作動状態に応じた定数である)、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
発した信号により薄ストリップ鋳造プロセスの作動パラメータを変更して前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度を減少させる段階を更に含む 、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
冷却システムを介して循環する液体の流量を割出す段階を更に含み、
熱流束値を算出する段階が更に冷却システムを介して循環する液体の流量の関数として、熱流束値を算出することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
表面温度が第１閾値温度を超えた場合に信号を発する段階を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
表面温度が第１閾値温度を超えた場合に警報装置を発動させる段階を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
割出し段階と両算出段階を連続的に行ない、前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度の、リアルタイムで連続的にアップデートする監視を提供する段階を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
両割出し段階と両算出段階を連続的に行ない、前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度の、リアルタイムで連続的にアップデートする監視を提供する段階を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムに入る冷却液体の温度を示す第１温度信号(TI)を発する第１温度センサと、
前記少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを出る冷却液体の温度を示す第２温度信号(TO)を発する第２温度センサと、
冷却システムにより前記少なくとも１つの鋳造ロールから除去される熱量を示す熱流束値(Q)を前記第１温度信号及び第２温度信号の関数として算出し、前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度(TROLL)を前記第２温度信号及び前記熱流束値の関数として算出するコンピュータとからなる、
薄ストリップ鋳造プロセスの少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度を監視するシステム。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度が閾値温度を超えた場合に制御信号を発するようコンピュータが構成されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度を表示するモニターを更に含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
信号に基づいて薄ストリップ鋳造プロセスの少なくとも１つの作動パラメータを修正するようコンピュータが構成されている、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
更に警報装置を含み、
前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度が閾値温度を超えた場合に警報装置を発動させるようコンピュータが構成されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを介して流れる冷却流体の流量を示す流れ信号を発する流れセンサを更に含み、
熱流束値を更に流れ信号の関数として算出するよう、コンピュータが構成されている、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度が閾値温度を超えた場合に制御信号を発するよう、コンピュータが構成されている、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
更に警報装置を含み、
前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度が閾値温度を超えた場合に警報装置を発動させるようコンピュータが構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを介して循環する冷却液体の入口温度(TI)と出口温度(TO)を割出し、
冷却システムにより前記少なくとも１つの鋳造ロールから除去される熱量を示す熱流束値(Q)を入口温度及び出口温度の関数として算出し、
前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度(TROLL)と、熱流束値と出口温度との間の相関関係を解明し、
相関関係を用いて第１閾値表面温度〜第１閾値出口温度をマッピングし、
出口温度を監視し、
出口温度が閾値出口温度を超えた場合に信号を発し、それによりその信号が、第１閾値表面温度を超えた前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度を示す、
段階からなる、薄ストリップ鋳造プロセスの少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度の監視方法。
【請求項２７】
出口温度が第１閾値出口温度を超えた場合に警報装置を発動させる段階を更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
出口温度が第１閾値出口温度を超えた場合に薄ストリップ鋳造プロセス内の溶融材料の溜め高さと前記少なくとも１つの鋳造ロールの鋳造速度のうち１つを減少させる段階を更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
第１閾値表面温度より高い第２閾値表面温度〜第１閾値出口温度より高い第２閾値出口温度を、相関関係を用いてマッピングし、
表面温度が第２閾値出口温度を超えた場合に警報装置を発動させる、
段階を更に含む請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
表面温度が第２閾値出口温度を超えた場合に薄ストリップ鋳造プロセス内の溶融材料の流れを中断する段階を更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
第２閾値表面温度より高い第３閾値表面温度〜第２閾値出口温度より高い第３閾値出口温度を、相関関係を用いてマッピングし、
表面温度が第３出口温度閾値を超えた場合に薄ストリップ鋳造プロセスを終了させる、段階を更に含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
熱流束値(Q)を算出する段階が、更に冷却液体に関連したいくつかの物理的特性の関数として、熱流束値を算出することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
熱流束値を算出する段階が、式 Q = FR * DN * SH * (TO - TI) により熱流束値を算出する(但し、FR は冷却液体の流量、DNは冷却液体の濃度、SHは冷却液体の比熱である)ことを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
相関関係を解明する段階が 式 TROLL =A * Q + B * TO + C に従って相関関係を解明することを含む (但し、A，B，Cは薄ストリップ鋳造プロセスの作動状態に応じた定数である)、請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
発生した信号により薄ストリップ鋳造プロセスの作動パラメータを変更して前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度を減少させる段階を更に含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
冷却システムを介して循環する液体の流量を割出す段階を更に含み、
熱流束値を算出する段階が、更に冷却システムを介して循環する液体の流量の関数として、熱流束値を算出することを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
表面温度が第１閾値温度を超えた場合に信号を発する段階を更に含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
表面温度が第１閾値温度を超えた場合に警報装置を発動させる段階を更に含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムに入る冷却液体の温度を示す第１温度信号(TI)を発する第１温度センサと、
前記少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを出る冷却液体の温度を示す第２温度信号(TO)を発する第２温度センサと、
冷却システムにより前記少なくとも１つの鋳造ロールから除去される熱量を示す熱流束値(Q)を前記第１温度信号及び第２温度信号の関数として算出し、前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度(TROLL)を熱流束値及び第２温度信号に相関させるコンピュータとからなり、前記コンピュータが相関関係を用いて第１閾値表面温度〜第１閾値出口温度をマッピングし、第２温度信号が閾値出口温度を超えた場合に制御信号を発し、制御信号はそれにより第１閾値表面温度を超えた前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度を示すことからなる、薄ストリップ鋳造プロセスの少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度監視システム。
【請求項４０】
制御信号に基づき薄ストリップ鋳造プロセスの少なくとも１つの作動パラメータを修正するようコンピュータが構成されている、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
更に警報装置を含み、
第２温度信号が閾値出口温度を超えた場合に警報装置を発動させるようコンピュータが構成されている、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを介し流れる冷却流体の流量を示す流れ信号を発生させる流れセンサを更に含み、
更に流れ信号の関数として、熱流束値を算出するよう、コンピュータが構成されている、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４３】
更に警報装置を含み、
第２温度信号が閾値出口温度を超えた場合に警報装置を発動させるようコンピュータが構成されている、請求項４２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄鋼ストリップ連続鋳造方法全般に関連し、特に、鋳造ロール作動温度を割出し、それの関数として１つ又は複数の薄ストリップ鋳造プロセスパラメータを制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
双ロール鋳造機での連続鋳造による金属ストリップ鋳造が公知である。斯かるプロセスにおいては、１対の相互回転する水平冷却鋳造ロール間に溶融金属を導入することにより金属殻が動いているロール表面上に凝固し、それらがロール間隙にて合わされ、ロール間隙から下方に送給される凝固ストリップ品を生み出す。溶融金属は、タンディッシュと、タンディッシュから金属流を受けてロール間隙へと向かわしめるようタンディッシュ下方に位置した金属供給ノズルシステムとを介し２つのロール間のロール間隙に導かれ、ロール間隙直上のロール鋳造表面に支持される鋳造溜めを形成できる。この鋳造溜めは、鋳造溜め両端からの溢流を堰止めるようロール端面に係合保持された側部板又は側部堰間に画成できるが、この目的のために電磁バリヤ等の代替手段も提案されている。
【０００３】
上記タイプの双ロール鋳造機で薄鋼ストリップを鋳造する場合、鋳造溜め内の溶鋼は一般に１５００℃程度又はそれ以上の温度であり、鋳造ロール表面全体にわたり非常に高い冷却速度が達成される。このため、通常、鋳造ロールの表面付近を均一に液冷することで薄金属ストリップの急速凝固を促進するようにしている。双ロール鋳造プロセスで鋳造ロール表面温度が高くなり過ぎると鋳造ロールの劣化を促進し、冷却液体が鋳造溜めに漏出することにより破滅的な爆発が引起こされる恐れがあるので、過剰な鋳造ロール表面温度を避けるよう注意しなければならない。従って、この薄ストリップ鋳造プロセスでは鋳造ロール表面温度を制御することが重要である。
【０００４】
鋳造ロール表面温度をうまく制御することの主な障害となってきたのは、鋳造ロール表面温度又は作動温度の正確な測定又は推定が困難なことである。一般に鋳造ロール温度は３６０℃程度又はそれ以上であり、現在入手可能な温度センサでこの温度を測定するのは非現実的である。他方、鋳造ロール温度を推定する公知技術は嵩張り、オンラインで、即時鋳造ロール温度情報を提供するコンピュータ化制御システムを実行するのは容易でない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
必要なのは、ソフトウエアでの実行が容易であって、容易に測定される作動状態に基づく鋳造ロール作動温度割出しに正確に準拠している鋳造ロール作動温度割出しシステムである。斯かるシステムは鋳造ロール作動温度をオンライン、リアルタイムで監視することを可能にし、更には、鋳造ロール作動温度に基づき予想及び診断を行う可能性の土台を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上述の先行技術の欠点に対処している。本発明の１局面によれば、少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを介して循環する冷却液体の入口温度(TI)と出口温度(TO)を割出し、冷却システムにより前記少なくとも１つの鋳造ロールから除去される熱量を示す熱流束値(Q)を、入口温度及び出口温度の関数として算出し、前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度（TROLL）を熱流束値及び出口温度の関数として算出するという段階からなる方法が提供される。
【０００７】
本発明の別の局面によれば、少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムに入る冷却液体の温度を示す第１温度信号(TI)を発する第１温度センサと、前記少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを出る冷却液体の温度を示す第２温度信号(TO)を発する第２温度センサと、冷却システムにより前記少なくとも１つの鋳造ロールから除去される熱量を示す熱流束値(Q)を前記第１温度信号及び第２温度信号の関数として算出し、前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度(TROLL)を前記第２温度信号及び前記熱流束値の関数として算出するコンピュータとからなるシステムが提供される。
【０００８】
本発明の更なる局面によれば、少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを介して循環する冷却液体の入口温度(TI)と出口温度(TO)を割出し、冷却システムにより前記少なくとも１つの鋳造ロールから除去される熱量を示す熱流束値(Q)を入口温度及び出口温度の関数として算出し、前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度(TROLL)と熱流束値と出口温度との相関関係を解明し（developing）、相関関係を用いて第１閾値表面温度〜第１閾値出口温度をマッピングし、出口温度を監視し、出口温度が閾値出口温度を超えた場合に信号を発し、それによりその信号が第１閾値表面温度を超えた前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度を示す、段階からなる方法が提供される。
【０００９】
本発明の更に別の局面によれば、少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムに入る冷却液体の温度を示す第１温度信号(TI)を発する第１温度センサと、前記少なくとも１つの鋳造ロールの冷却システムを出る冷却液体の温度を示す第２温度信号(TO)を発する第２温度センサと、冷却システムにより前記少なくとも１つの鋳造ロールから除去される熱量を示す熱流束値(Q)を前記第１温度信号及び第２温度信号の関数として算出し、前記少なくとも１つの鋳造ロールの表面温度(TROLL)を熱流束値及び第２温度信号に相関させ、相関関係を用いて第１閾値表面温度〜第１閾値出口温度をマッピングして、第２温度信号が閾値出口温度を超えた場合に制御信号を発することによりその制御信号が表面温度を示す、コンピュータとからなるシステムが提供される。
【００１０】
本発明は、薄ストリップ鋳造プロセスでの鋳造ロール作動温度を割出すモデル準拠システムを提供する。
【００１１】
本発明は、鋳造ロール作動温度の関数として、鋼鋳造プロセスに関する１つ又は複数の作動パラメータを修正する薄ストリップ鋳造制御システムをも提供する。
【００１２】
本発明のこれら及びその他の目的は、好適実施例に関する以下の記述から更に明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の原理の理解を促すため、図面に示したいくつかの好適な実施例について以下に言及し、明確な表現を用いてそれらを記述する。しかしながら、それにより本発明の範囲を制限する意図は全くなく、本発明の関する技術分野の当業者なら当然するように、図示した実施例の変更や更なる修正、説明した本発明の原理の更なる応用が考えられると理解すべきである。
【００１４】
本発明は、ストリップ連続鋳造機での鋼ストリップ製造に基づいており、ストリップ連続鋳造機として双ロール鋳造機を用いた薄ストリップ製造の分野における広範な研究を基礎としている。一般に言って、双ロール鋳造機での鋼ストリップの連続鋳造には、内部が液冷された１対の相互回転する水平鋳造ロール間に溶融材料を導入することにより金属殻が動いているロール表面上に凝固し、それらがロール間のロール間隙で合わされて、ロール間のロール間隙から下方に送給される凝固ストリップが生み出されることが含まれる。「ロール間隙」という用語は、ロール同士が最接近している領域全般を指すものとして用いる。溶融金属は取鍋から小容器に注がれ、そこからロール間隙上方に位置した金属供給ノズルを介して流れ、ロール間のロール間隙へと向かい、ロール間隙直上にあってロール間隙長さ方向に沿って延びるロール鋳造表面に支持された溶融金属の鋳造溜めを形成することができる。通常、この鋳造溜めを画成するのはロール端に隣接係合保持されて鋳造溜め両端からの溢流を堰き止める側部板又は側部堰であるが、電磁バリヤ等の代替手段も提案されている。この種の双ロール鋳造機での薄ストリップ鋳造は、例えば、アメリカ特許第５，１８４，６６８号、第５，２７７，２４３号及び第５，９３４，３５９号に開示されており、ここで言及することによりそれらの全てを明示的に組入れる。この種の薄ストリップ連続鋳造機に関する追加の詳細は同時係属のアメリカ特許出願第０９／９６７，１６３号、第０９／９６８，４２４号、第０９／９６６，１８４号、第０９／９６７，１０５号、及び第０９／９６７，１６６号（代理人整理番号はそれぞれ２９６８５−６９００８、２９６８５−６９００９、２９６８５−６９０１０、２９６８５−６９０１１及び２９６８５−６８９７７である）に開示されており、それら全ては本発明の譲受人に譲渡されており、ここで言及することによりそれらの開示全てを明示的に組入れる。
【００１５】
図１には、本発明による鋼ストリップを製造できる製造ラインの連続する部分として薄ストリップ連続鋳造装置／プロセス５０が示されている。図１及び図２に全般に参照番号５４で示されている双ロール鋳造機の製造する鋳造ストリップ５６が、移行路５２を通ってガイドテーブル５８にわたり、ピンチロール６０Ａで構成されたピンチロールスタンド６０に至る。ピンチロールスタンド６０を出た直後に、ストリップは１対の圧下ロール６２Ａ、バックアップロール６２Ｂで構成された熱間圧延機６２に入り、熱間圧延されて減厚される。圧延されたストリップはランアウトテーブル６４で水噴流６６により強制冷却でき、１対のピンチロール７０Ａ，７０Ｂで構成されたピンチロールスタンド７０を経てコイラ６８に至る。
【００１６】
次いで図２に関し、双ロール鋳造機５４を構成する主機フレーム７２は、それぞれ鋳造表面７４Ａ，７４Ｂを有する１対の平行鋳造ロール７４，７４’を支持する。鋳造作業時に溶融金属等の溶融材料が取鍋（図示せず）からタンディッシュ８０に、そして、タンディッシュ弁８１の制御によりタンディッシュ８０から耐火シュラウド８２を介し分配器８４へと供給される。次いで、溶融金属は金属供給ノズル８６を介し鋳造ロール７４，７４’間のロール間隙８８へと送られる。このようにしてロール間隙８８に送給された溶融材料はロール間隙８８上方に溜め９２を形成し、この溜め９２をロール端に隣接して画成するのが１対の側部堰又は側部板９０であり、それらには、側部板ホルダに接続された油圧シリンダユニットからなる１対のスラスタ（図示せず）が当てられる。溜め９２の上面（一般に「メニスカスレベル」と呼ばれる）は供給ノズル８６の下端より上方にあってもよく、その場合、供給ノズル８６下端はこの溜め９２に浸漬する。双ロール鋳造機５４はアメリカ特許第５，１８４，６６８号及び第５，２７７，２４３号又はアメリカ特許第５，４８８，９８８号に幾分詳細に図示され、記述された種類のものとすることができ、ここで言及することによりそれらの開示各々を明示的に組入れる。
【００１７】
鋳造ロール７４，７４’は制御可能に冷却されるので、殻が動いているロール表面上に凝固し、ロール間のロール間隙８８で合わされ、ロール７４，７４’間のロール間隙８８から下方に送給される凝固ストリップ５６を生み出す。本発明は如何なる公知技術に応じて鋳造ロール７４，７４を制御可能に冷却することも考慮に入れているが、図示した一実施例では鋳造ロール７４，７４’は図３及び図４に示すように冷却液体を通すよう構成された冷却システムによって冷却される。
【００１８】
図３及び図４に関し、冷却液体源１１０は入口導管１１２を介しロール７４，７４’の液体入口端に流体連通しており、ロール７４，７４’の液体出口端は出口導管１１４に流体連通している。ロール７４，７４’各々は多数の液体通路１１６を内部に構成しており、液体通路１１６はロール７４，７４’一端で入口導管１１２と、ロール７４，７４’他端で出口導管１１６と流体連通している。一実施例では、液体通路１１６が図４に示すようにロール７４，７４’の各表面７４Ａ，７４Ｂにほぼ隣接して円形に配されているが、本発明ではその他の形の液体通路１１６も考慮に入れている。
【００１９】
いずれにしろ、液体は冷却液体源１１０から導管１１２を介し各鋳造ロール７４，７４’の液体通路１１６に向かい、ロール７４，７４’から導管１１４を通る。一実施例では、冷却液体源１１０は冷却水を供給するよう構成された冷却ユニットである。この実施例では、出口導管１１４の自由端が源１１０に流体連通することで水を再冷却してロール７４，７４’に通すことができる。又は、冷却液体源１１０は従来の井戸、又は、加圧水を公知の仕方で供給するよう作動可能な上水道ステーションでもよい。この実施例では、出口導管１１４は再循環するか、又は、排水として装置／プロセス５０から除去できる。更に又は、源１１０により供給される冷却液体は内燃機関の冷却に一般に使われる公知の化学組成を持つ従来の冷却液体等の公知の冷却液体であってもよい。この場合、導管１１４は源１１０に流体連通して冷却液体の再循環・再冷却を行う。いずれの場合も、ロール７４，７４’を通る液体の流量は従来手段により制御される。
【００２０】
冷却液体のタイプがどのようなものであり、又、冷却液体源１１０の構成配置がどのようなものであるかに関わらず、入口導管１１２は、それと流体連通し、信号路１２０に電気接続する公知構成の第１温度センサ１１８を含む。公知構成の第２温度センサ１２２は出口導管１１４に流体連通し、信号路１２４に電気接続して配している。温度センサ１１８，１２２各々は導管１１２，１１４夫々に沿った適宜位置に配することができ、センサ１１８は、入口導管１１２から鋳造ロール７４，７４’のいずれか一方又は両方の液体入口に流入する冷却液体の温度を示す第１温度信号を発するよう作動可能であり、センサ１２２は、ロール７４，７４’のいずれか一方又は両方の液体出口から出口導管１１４を介し流出する冷却液体の温度を示す第２温度信号を発するよう作動可能である。
【００２１】
冷却液体流量機構１１５は源１１０により供給される冷却液体の流れに整合して配され、信号路１１７に電気接続される。一実施例では、機構１１５は図３に示すような冷却液体源１１０に関連した公知構成の冷却液体流量制御機構であり、機構１１５は従来公知なように冷却液体が源１１０から導管１１２に所望の流量で供給されるよう制御調節できる。この実施例において、機構１１５は、源１１０から導管１１２に供給される冷却流体の流量を示す流量信号を信号路１１７上で発するよう作動可能な従来の流量センサをも含む。替わりの実施例では、機構１１５は流れ制御構成部品を含まず、従って、源１１０により供給される冷却液体の流量は変動し得る。この実施例では、機構１１５は従来の流体流れセンサであって、源１１０から流れる冷却液体と導管１１２を介し、鋳造ロール７４，７４’のいずれかを介し、及び／又は導管１１４を介し流体連通する適宜位置に配することができる。いずれの実施例でも、流体流量センサは源１１０から導管１１２に供給される冷却流体の流量を示す流量信号を信号路１１７上で発するよう作動可能である。一実施例では、流体流量センサはオリフィス板を含み、板の片側で液体と流体連通配置した圧力センサと、板の他側で液体と流体連通するもう一つの圧力センサを有することができ、この場合、オリフィス板を通る流体流量は２つの圧力センサの発する圧力信号間の差異と板に画成される流れオリフィスの断面積の公知の関数である。しかしながら、本発明はその他の公知流体流量センサ又は感知システムを用いることも考慮に入れており、斯かるその他のセンサ又は感知システムも本発明の範囲内であると意図していると理解すべきである。従って、流量機構１１５は源１１０により供給される冷却流体の流量を調節する制御機構を含んでいてもいなくてもよいが、いずれにしろ、鋳造ロール冷却システムを介し流れる冷却液体の流量を監視する流体流量センサを含んでいる。
【００２２】
次に図５に関し、本発明による、全般的には鋳造ロール７４，７４’のいずれか一方又は両方の作動温度を割出す、より明細には、ロール表面７４Ａ，７４Ｂのいずれか一方又は両方の温度を割出す、システム１５０の図示的な一実施例を示す。システム１５０の中央にあるのが多目的コンピュータ１５２であり、以下に記述するような仕方で作動するよう構成されている従来のディスクトップコンピュータ（ＰＣ）、ラップトップ又はノートブックコンピュータ等の公知の多目的コンピュータでよい。コンピュータ１５２は少なくとも３つのアナログ・デジタル変換（Ａ／Ｄ）入力を有し、そのうちの１つが信号路１２０に、別の１つが信号路１１７に、残りの１つが信号路１２４に接続されている。従って、コンピュータ１５２は、流量機構１１５の発したアナログ流量信号と、温度センサ１１８，１２２の発した２つのアナログ温度信号を受けるよう構成されている。しかしながら、本発明は温度センサ１１５，１１８及び１２２がデジタル信号を発するよう構成され、信号路１１７，１２０及び１２４に接続されるコンピュータ１５２の入力がデジタル入力である場合も考慮に入れている。
【００２３】
システム１５０は更に、情報を記憶し、本技術で公知なように内部でソフトウエアアルゴリズムを実行可能な従来のメモリー１５４を含む。キーボード１５６は、コンピュータ１５２に電気接続され、以下でより詳細に説明するように装置／プロセス５０の作動に関する特定の情報をメモリー１５４に入力するのに用いることができる。コンピュータ１５２は従来のモニター１５８にも電気接続され、コンピュータ１５２が鋳造ロール７４，７４’のいずれか一方又は両方の算出温度を表示するように構成されている。モニター１５８は更に、メモリー１５４に装置／プロセス５０の作動に関する情報を入力する代替手段としてタッチセンサタイプのスイッチを備えるよう構成することもできる。音響等の警報装置１６０も含まれており、コンピュータ１５２に電気接続され、警報装置１６０は公知の仕方でコンピュータ１５２の指示を受けて発動できる。
【００２４】
以下でより詳細に記述するように、一実施例ではコンピュータ１５２は、鋳造ロール７４，７４’のいずれか一方又は両方の算出表面温度に基づいて装置／プロセス５０の制御に関する情報を表示するように構成できる。この実施例では、装置／プロセス５０のオペレータは表示情報を監視する必要があり、鋳造ロール表面温度の関数として装置／プロセス５０を制御するために表示情報で要求されるアクションを何でも物理的に行なう。替わりの実施例では、コンピュータ１５２は図５に点線で示すように信号路の数Ｎを介してストリップ連続鋳造装置／プロセス５０に電気接続され、この場合、Ｎは任意の正の整数とすることができる。この実施例では、コンピュータ１５２は公知の制御技術に応じて装置／プロセス５０に関連した１つ又は複数の作動パラメータを自動制御するよう作動可能であり、コンピュータ１５２はこの実施例では、算出された鋳造ロール表面温度に基づいてこれらの作動パラメータの１つ又は複数を自動修正し、それにより、以下でより詳細に記述するように鋳造ロール表面温度の関数として装置／プロセス５０を制御するよう構成できる。いずれの場合も、コンピュータ１５２は更に、鋳造ロール表面温度が温度閾値を超えた場合には常に警報装置１６０を発動させるよう作動可能である。
【００２５】
次に図６Ａ及び図６Ｂは、本発明に従い、鋳造ロール７４，７４’のいずれか一方又は両方の表面温度を割出して、ロール表面温度の関数として装置／プロセス５０の作動に関する情報を提供する、ソフトウエアアルゴリズム２００の一つの好適実施例を示すフローチャートを示している。アルゴリズム２００はメモリー１５４に記憶され、公知の仕方によりコンピュータ１５２で実行可能である。アルゴリズム２００は段階２０２で始まり、段階２０４ではコンピュータ１５２は、装置／プロセス５０一般に関連した、鋳造ロール７４、７４’の構造と作動に関連した、特に構造に関連した固定物理的パラメータに対応するいくつかの固定作動パラメータ(FOP)を受けるよう作動可能である。一実施例では、装置／プロセス５０のオペレータは、キーボード１５６、タッチスクリーンモニター１５８及び／又はその他公知のデータ入力機構を介して斯かる固定作動パラメータ(FOP)情報をメモリー１５４に入れることにより段階２０４を行なう。又は、斯かる情報は既にメモリー１５８内に存在していてもよく、この場合、段階２０４は省略可能である。いずれにしろ、本発明により鋳造ロール７４，７４’の片方又は両方の表面温度を割出すのに有益であると判明している固定作動パラメータとして、鋳造ロール７４，７４’の径D（一般に単位はｍ）、鋳造ロール７４，７４’の長さL（一般に単位はｍ）、冷却液体の比熱SH（一般に単位はＪ／ｋｇ℃）、冷却液体の濃度DN（一般に単位はｋｇ／ｍ3）及びロール温度の変換からロール径の変化に関する可変パラメータS（一般的に単位は℃／ｍ）があるが、必ずしも、これらに限定されない。ロール７４，７４’の径Dは摩耗、機械加工等により経時変化を受けるので、パラメータSを含めるのはロール７４，７４’のロール径の変化に相応した熱伝達の変化を計上するためである。一般的に言って、DとLは容易に測定可能であり、SHとDNは公表されている表から探出すことが可能であり、及び／又は冷却液体の供給業者から入手可能であり、Sは一般に測定可能であり及び／又は鋳造ロールの製造業者から入手可能である。いずれにしろ、前述の作動パラメータは全般に、測定等で一度だけ確かめる必要のある固定値パラメータを表しており、又、ロール径Dの場合、ロール径に重大な変化が起きた場合は常に、アルゴリズム２００の段階２０４でメモリー１５６に入力される。
【００２６】
アルゴリズム２００が段階２０４から段階２０６に進み、コンピュータ１５２は、物理的固定作動パラメータ値FOP並びにロール７４及び／又は７４’に入る冷却液体の温度とロール７４及び／又は７４’を出る冷却液体の温度の関数として鋳造ロール表面温度を算出する基本式を生成するよう作動可能である。本発明によれば、鋳造ロール７４及び／又は７４’の作動表面温度TOPのための斯かる基本式が薄ストリップ鋳造装置／プロセス５０の一実施例用に解析されており、一般に次のような形である。
TOP = 1197 * Q/L + 27.3 + (TO - 35) + S * (D - 0.5)       (1)
ここで、Qは冷却液体によりロール表面から除去される全熱量（単位はＭＷ）であり、定数1197、27.3、35は薄ストリップ鋳造装置／プロセス５０の特定の一実施例を反映している。当業者は、斯かる定数が本発明のロール表面温度割出しシステムを実行する当の薄ストリップ鋳造プロセス次第で変動し得ること、そして斯かる定数が過度の実験なしに容易に確認可能であることを理解するであろう。いずれにしろ、アルゴリズムの実行は段階２０６から段階２０８に進み、コンピュータ１５２は、冷却液体入口温度TI、冷却液体出口温度TO（いずれも、一般に単位は℃）及び液体源１１０により供給される冷却液体の流量FR（一般に単位はｍ3／時）を測定可能である。図１〜図５に関して上記した実施例では、コンピュータ１５２は、信号路１２０、１２４上でそれぞれ第１温度信号及び第２温度信号を読み、信号路１１７上で冷却液体流量信号を読むことにより、段階２０８を行なうよう作動可能である。しかしながら、本発明は、その他の公知機構又は技術を介してロール７４，７４’に入る冷却液体の温度、ロール７４，７４’を出る冷却液体の温度、及び／又は鋳造ロール冷却システムを流れる冷却流体の流量を割出すことも考慮に入れていると理解される。いずれにしろ、アルゴリズムの実行は段階２０８から段階２１０に進み、コンピュータ１５２は、冷却流体流量FR及びTIとTOの差の関数として、流通する冷却液体によりロール表面から除去される全熱量Q（以下では、熱流束又は熱伝達として言及する）を算出するよう作動可能である。一実施例では、コンピュータ１５２は段階２１０で次式によりQを算出するよう作動可能である。
Q = FR * DN * SH * (TO - TI)                       (2)
ここで、DNとSHは上記で限定される定数である。しかしながら、当業者は、コンピュータ１５２が、冷却流体流量値FRに対応する、及び温度差の値TO-TIに対応するQの適宜値に関した１つ又は複数の所定の表、チャート及び／又はグラフに従いQを割出すようにも構成可能であることを理解するであろう。
【００２７】
いずれにしろ、アルゴリズムの実行は段階２１０から段階２１２に進み、コンピュータ１５２は上記の式(1)及び式(2)に基づく鋳造ロール表面温度TROLL算出の反復式を定義するのに用いられる３つの定数A，B，Cをアップデートするよう作動可能である。斯かる式の一実施例は次の形をとる。
TROLL = A * Q + B * TO + C                          (3)
ここでQとTOは上記で限定されており、定数A，B，Cはアップデートされた定数を限定する。最初、定数A，B，Cは式(1)の適宜の代数的な取扱いで定義され、アルゴリズム２００の一連の各パスで、定数A，B，Cが以前の値に基づいて、従って、現在のQ及びTO値にも基づいてアップデートされる。一実施例では、定数A，B，Cは公知の帰納的技術でアップデートされるが、本発明はこれらの定数を値AU，BU，CUにアップデートするのためにその他の公知技術を用いることも考慮に入れている。段階２１２に続いて、アルゴリズム２００は段階２１４に進んで、コンピュータ１５２はアップデートされた定数値AU，BU，CUを用いた式(3)に従い、即ち、以下の式に従い鋳造ロール表面温度TROLLを算出するよう作動可能である。
TROLL = AU * Q + BU * TO + CU                        (4)
コンピュータ１５２は更に段階２１４でTROLLの現在の値をシステム１５０のモニター１５８に表示するよう作動可能である。
【００２８】
段階２１４に続き、アルゴリズムの実行は段階２１６に進み、コンピュータ１５２は段階２１４で算出された鋳造ロール表面温度TROLLを第１温度閾値Ｔ１と比較するよう作動可能である。TROLLがＴ１以下である限り、アルゴリズムの実行は段階２０８にループバックする。従って、TROLLがＴ１以下に留まる限り、コンピュータ１５２は連続してTROLLを算出し、その現在値をモニター１５８上に表示するよう作動可能である。
【００２９】
段階２１６で、TROLLがＴ１を超えたことをコンピュータ１５２が割出した場合、アルゴリズム２００は段階２１８に進み、コンピュータ１５２は、鋳造ロール表面温度TROLLを第２温度閾値Ｔ２と比較するよう作動可能である。TROLLがＴ１を超えたがＴ２よりは小である場合、アルゴリズム２００は段階２２０に進み、コンピュータ１５２が警報装置１６０を発動させ、薄ストリップ鋳造装置／プロセス５０に関わる１つ又は複数の作動パラメータを修正する指示を発する。一実施例では、例えば、コンピュータ１５２は段階２２０で、溜め９２高さ（図２及び図４）を減らす及び／又は鋳造ロール７４，７４’の回転速度を減らす適宜手段をとるよう、装置／プロセス５０のオペレータに指示するメッセージをモニター１５８に表示するよう作動可能である。又は、コンピュータ１５２が薄ストリップ鋳造装置／プロセス５０を自動制御するよう構成されている実施例では、コンピュータ１５２は段階２２０で溜め９２高さを減少させる及び／又は鋳造ロール７４，７４’の回転速度を減少させるように装置／プロセス５０を制御するよう作動可能である。これらの手段の一方又は両方は鋳造ロール温度を所望閾値温度Ｔ１より低くに落とすことを意図している。いずれの場合も、アルゴリズム２００は段階２２０から段階２０８にループバックして新しい鋳造ロール表面温度値TROLLを算出する。
【００３０】
段階２１８で、TROLLがＴ２を超えたことをコンピュータ１５２が割出した場合、アルゴリズム２００は段階２２２に進み、コンピュータ１５２は鋳造ロール表面温度TROLLを第３温度閾値Ｔ３と比較するよう作動可能である。TROLLがＴ２を超えたが、Ｔ３よりは小である場合、アルゴリズム２００が段階２２４に進んで、コンピュータ１５２は、警報装置１６０を発動し、薄ストリップ鋳造装置／プロセス５０に関連した別の１つ又は複数の作動パラメータを修正する指示を発するよう作動可能である。一実施例では、例えば、コンピュータ１５２は段階２２４で装置／プロセス５０のオペレータに、適宜の手段をとって溜め送給ゲートを閉じるよう、即ち、ノズル８６、タンディッシュ弁８１（図２参照）等を閉じるよう指示するメッセージをモニター１５８に表示するよう作動可能である。又は、コンピュータ１５２が鋼ストリップ鋳造装置／プロセス５０を自動制御するよう構成されている実施例においては、コンピュータ１５２は段階２２４で上記したような溜め送給ゲートを閉じるよう装置／プロセス５０を制御するよう作動可能である。この手段は溶融材料が溜め92に流れるのを中断し、それにより冷却液体が鋳造ロール７４及び７４’中を流れてその表面温度を減少させることを意図している。いずれの場合も、アルゴリズム２００は段階２２４から段階２０８にループバックして新しい鋳造ロール作動温度値TROLLを算出する。
【００３１】
段階２２２でコンピュータ１５２が、TROLLがＴ３を超えたのを割出した場合、アルゴリズム２００は段階２２６に進んで、コンピュータ１５２は、一実施例では装置／プロセス５０のオペレータに、適宜の手段をとって装置／プロセス５０の作動を終了させ、従って、薄ストリップ鋳造作業を終了させるよう指示するメッセージをモニター１５８上に表示するよう作動可能である。又は、コンピュータ１５２が鋼ストリップ鋳造装置／プロセス５０を自動制御するよう構成されている実施例では、コンピュータ１５２は段階２２６で装置／プロセス５０の作動を自動的に終了するよう作動可能である。一般に温度閾値Ｔ３としては、Ｔ３より上の鋳造ロール表面温度であるということが、装置／プロセス５０の損傷及び/又は破壊を防ぐには装置／プロセス５０を直ちに終了する必要がある、装置／プロセス５０の危険な作動又は制御できない作動を示している、そういう閾値Ｔ３が選択される。
【００３２】
以上において、本発明を図面及び記述で詳細に図示・説明してきたが、それは例示的なものであって限定的性格のものではなく、単に好適な実施例を示し、記述しただけであって、本発明の範囲内に入る全ての変更及び改変の保護が所望されると理解すべきである。例えば、段階２１６，２１８，２２２を修正して鋳造ロール表面温度TROLLを冷却液体出口温度TOに置換え、従ってコンピュータ１５２が鋳造ロール表面温度ではなく鋳造ロール７４，７４’を出る冷却液体の出口温度を監視するよう作動可能とすることが可能である。この実施例では、上記した表面温度閾値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は上記の相関関係式(4)を用いて適宜の出口温度閾値Ｔ１〜Ｔ３にマッピングされる。その場合、段階２２０，２２４，２２６は冷却液体出口温度が種々の出口温度閾値Ｔ１〜Ｔ３を超える場合に行われる。アルゴリズム２００の斯かる修正は充分に当業者の知識の範囲内であり、過度の実験なしに容易に実施可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】薄ストリップ連続鋳造装置の一実施例の概略図である。
【図２】図１の装置の双ロールストリップ鋳造機の詳細の一部を示す概略図である。
【図３】専用の冷却システムを示す、図１及び２の双ロール鋳造機の斜視図である。
【図４】図３の切断線４−４に沿った、双ロール鋳造機の断面図である。
【図５】図１〜図４に示した双ロールの少なくとも一方の作動温度を割出し、それの関数としてストリップ鋳造プロセス制御情報を提供するよう作動可能な、多目的コンピュータシステムのブロック図である。
【図６Ａ】図１〜図４に示した双ロールの少なくとも一方の作動温度を割出し、それの関数としてストリップ鋳造プロセス制御情報を提供するソフトウエアアルゴリズムの一実施例を示すフローチャートである。
【図６Ｂ】図１〜図４に示した双ロールの少なくとも一方の作動温度を割出し、それの関数としてストリップ鋳造プロセス制御情報を提供するソフトウエアアルゴリズムの一実施例を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図３】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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