(57)【要約】  溶けた金属、特に鋼鉄材料の連続鋳造時に、鋳造ストランド（１）の湯溜り尖端部（１ａ）の位置を決定するための方法及び装置は、単位長当り又はストランド長全体に渡ってのコア部流動体領域の間接的な測定を、固定の又は調節可能なサポートロール対（７ａ）に関する力と行程の両方又は一方の信号（１０）により、調節するプロセスパラメータを直接測定することによって実施することと、これらの測定値にもとづき、湯溜り尖端部（１ａ）の瞬間的な位置に関するモデル計算（１５）を行って、それにもとづき、変化する鋳造パラメータを連続的に適合させることとによって、より精確な結果を生み出す。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造用鋳型（４）内でビレット、インゴット、インゴット半製品、プロフィル半製品、薄いブルーム又はブルーム状ストランドとして生成された鋳造ストランド（１）を、サポートロールセグメント（５）内に通して、冷却し、駆動サポートロール対（６）を備えたサポートロールセグメント（５）によって引き延ばす、溶けた金属、特に溶けた鋼鉄材料の連続鋳造時に鋳造ストランド（１）内の湯溜り尖端部（１ａ）の位置を決定するための方法において、
単位長当りのコア部流動体領域の移動可能な量の間接的な測定を、固定の又は調節可能な個別サポートロール（６ａ）、或いは固定の又は調節可能なサポートロール対（７ａ）のグループ（７）に関する力と行程の両方又は一方の信号（１０）により、調節するプロセスパラメータを直接測定することによって実施することと、
これらの測定値にもとづき、湯溜り尖端部（１ａ）の瞬間的な位置に関するモデル計算（１５）を行って、それにもとづき、変化する鋳造パラメータを連続的に適合させることを特徴とする方法。
【請求項２】
鋳造ストランドの厚さ（１ｂ）の局所的な変化の測定信号をベースとすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
連続鋳造用鋳型（４）の前のダンデッシュ（３）内におけるストッパー位置（８）又はスライダー位置の変化に関する測定信号をベースとすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
連続鋳造用鋳型（４）内における溶湯水準（９）の変化に関する測定信号をベースとすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
タンデッシュ（３）と連続鋳造用鋳型（４）間の溶けた金属の変化する供給容積をフィードバックするための測定信号をベースとすることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
サポートロール対（７ａ）間又はサポートロールセグメント側面（５ａ）間の型締め力の変化に関する測定信号をベースとすることを特徴とする請求項１から５までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
モデル計算（１５）に従って、サポートロールセグメント（５）又は調節サポートロール（６ａ）の自動的な調節を実施することを特徴とする請求項１から６までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
鋳造ストランド（１）に対する一貫したシステム方向における一連の位置又は力の変化を、下方から上方に又は上方から下方に加えることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
タンデッシュ（３）と、ビレット、インゴット、インゴット半製品、プロフィル半製品、薄いブルーム又はブルーム状ストランドの型（４ａ）に関する連続鋳造用鋳型（４）と、サポートロールセグメント（５）又は駆動サポートロール（６ａ）を備えたロール対（６）とを有する、溶けた金属、特に溶けた鋼鉄材料から成る鋳造ストランド（１）内の湯溜り尖端部（１ａ）の位置を決定するための装置において、
中央記憶・計算機ユニット（１２）と接続された信号変換器（１０）が、タンデッシュ（３）と、連続鋳造用鋳型（４）と、サポートロールセグメント（５）又は調整可能な空転する、或いは駆動される個別サポートロール（６ａ）の油圧式ピストン・シリンダーユニット（１１）とに配備されており、この中央記憶・計算機ユニットで、測定結果を処理して、内部が依然として流動的な鋳造ストランド（１）のコア部流動体領域の瞬間的な位置を生成するためのモデル計算（１５）を使用することを特徴とする装置。
【請求項１０】
場所及び時間に関して変化する湯溜り尖端部（１ａ）の位置及び幅（１ａ）に従って、可動側（１３ｂ）に独立して調節・駆動される個別サポートロール（６ａ）を備えていないサポートロールセグメント（５）を、ストランド進行方向（１４）に対して間隔を開けて配置した二つのピストン・シリンダーユニット（１１）を用いて、ストランド進行方向（１４）に対して斜め下方又は上方に調節することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
場所及び時間に関して変化するストランド湯溜り（１ｄ）の位置及び幅（１ｃ）に従って、当該のサポートロールセグメント（５）を更に調整するために、可動側（１３ｂ）の独立して調節・駆動される個別サポートロール対（６）を、一つのピストン・シリンダーユニット（１１）を用いて調節することを特徴とする請求項９又は１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、連続鋳造用鋳型内でビレット、インゴット、インゴット半製品、プロフィル半製品、薄いブルーム又はブルーム状ストランドとして生成された鋳造ストランドを、サポートロールセグメント内に通して、冷却し、駆動サポートロール対を備えたサポートロールセグメントによって引き延ばす、溶けた金属、特に溶けた鋼鉄材料の連続鋳造時に鋳造ストランド内の湯溜り尖端部の位置を決定するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続鋳造方法で前記の長い生産物を製造する場合、注入する原材料の内部品質に対して、高い要求が課されている。ストランドの中心と内部の割れ目で生じる可能性の有る有害な偏析無しに、ストランド横断面全体に渡って合金化添加物を出来る限り均一に分布させることが重要となっている。
【０００３】
電磁気的な攪拌方法が知られており、その方法では、そのようなストランド用攪拌器を端部の凝結領域に作用させて、それにより攪拌器の所望の作用を溶けているコア部溶融物に到達させようとする場合、湯溜り尖端部の位置に依存することとなる。湯溜り尖端部の位置が、分からない又は不確実であるため、すべての場合において、この装置をストランド進行方向に対して移動可能とする必要がある。
【０００４】
更に、所謂ソフトな低減方法が知られており、その方法では、端部の凝結領域におけるストランドの厚さを低減させて、それによって、合金化添加物を多く含む残留溶融物を押し戻すようにしている。
【０００５】
これらの周知の方法は、コア部溶融物を循環させる、或いは押し退けることを目標としている。
【０００６】
従って、湯溜り尖端部までの長さを出来る限り精確に決定する必要がある。これに関しては、既に、例えば、注入速度、冷却水量、鋼鉄の等級、鋼鉄の投入温度などの関連データにもとづく計算モデルが作成されている。この計算モデルの精度は、これらのプロセスデータが、どれ程信頼して利用可能であるかとモデル化されていないプロセスパラメータがどのような影響を及ぼすかに係っている。それには、鋳造ストランドの物理特性の変化又はその他のプロセス変量が加わる。即ち、完全に凝固させた鋳造ストランドの弾塑性挙動は、一部だけ凝固させた鋳造ストランドと相違する。同様に、例えば、連続鋳造機械のサポートロールシステムによる鋳造ストランドを引き延ばす力やセグメントロール又は駆動ロールの軸方向力の測定など、別の凝固度合いを決定する方法が利用可能である（特許文献１）。
【特許文献１】欧州特許出願公開明細書第１１９３００７−Ａ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明の課題は、すべての周知の方法と比べて、鋳造ストランド内の湯溜り尖端部位置のより精確な決定を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この設定した課題は、この発明にもとづき、単位長当りのコア部流動体領域の移動可能な量の間接的な測定を、固定の又は調節可能な個別サポートロール、或いは固定の又は調節可能なサポートロール対のグループに関する力と行程の両方又は一方の信号により、設定するプロセスパラメータを直接測定することによって実施することと、これらの測定値にもとづき、湯溜り尖端部の瞬間的な位置に関するモデル計算を行って、それにもとづき、変化する鋳造パラメータを連続的に適合させることとによって達成される。この原理は、連続鋳造用鋳型の直ぐ下の領域から、鋳造ストランドが完全に凝固する理論的な最大限の点までのストランドの移送に沿った異なる点での通常一定な鋳造条件の間に、サポートロールセグメント又は個別サポートロール、或いは別の構成要素の目的通りの動作による流動体領域の変化又は移動を検知することに基づいている。この場合、特に、鋳造ストランドが、所定の時点で所定の場所において、依然として流動性のコア部や、部分的により低い又はより高い凝固を有するのか、或いは完全に凝固しているのかを確認することができる。
【０００９】
この発明の実施形態では、測定信号は、鋳造ストランドの厚さの局所的な変化をベースとするものと規定する。この措置は、以下の幾つかの用途において有利である。ブルーム、インゴット及びビレット状ストランドの型の場合、部分的に凝固した鋳造ストランドの領域において、一つ以上の駆動ロールを動かすことによって、型の厚さを局所的に変化させることを示すことができる。ＣＳＰ設備（コンパクトストリッププラント）、セグメント構造の駆動圧延機段を備えたビレット連続鋳造機械及び（サイバーリンクセグメントを備えた）ブルーム鋳造機械に関して、部分的に凝固した鋳造ストランドの領域において、十分な速度で（独立して調節される駆動ロールを備えていない）サポートロールセグメントを動かすことによって、型の厚さを変化させることを示すことができる。ブルーム連続鋳造機械の場合、部分的に凝固した鋳造ストランドの領域において、十分な速度で（独立して調節される個別サポートロールを備えた）セグメントを動かすことによって、形状の厚さを変化させることが、流動性のコア部容積を移動させることを示している。
【００１０】
連続鋳造用鋳型の前のタンデッシュ内におけるストッパー位置又はスライダー位置の変化に関する測定信号をベースにすることによって、別の鋳造パラメータを考慮することができる。同様に、ストッパー位置の変化は、領域の移動を引き起こし、それを検出することが可能である。
【００１１】
別の測定手法は、連続鋳造用鋳型内の溶湯水準の変化に関する測定信号をベースとすることから得られる。この措置により、同様に、領域の移動を実証することができる。
【００１２】
更に、タンデッシュと連続鋳造用鋳型間の溶けた金属の変化する供給容積のフィードバックに関する測定信号をベースとするものと規定する。それによって、鋳造ストランドと鋳造湯溜りへの相応のフィードバックが行われる。
【００１３】
この場合、領域移動の間接的な測定は、サポートロール対又はサポートロールセグメント側面間の型締力の変化に関する測定信号をベースとする形で行われる。ここで、サポートロールセグメント又はサポートロール対が、コア部流動体領域の移動に積極的には関与していないけれども、この領域の移動を推測することが可能である。
【００１４】
別の実施形態は、モデル計算に従って、サポートロールセグメント又は調節サポートロールの自動的な調節を行うものと規定する。こうすることによって、変化する鋳造パラメータの前述した適合が可能となる。
【００１５】
測定結果を制御動作へのフィードバックとして活用することは、鋳造ストランドに対する一貫したシステム方向における一連の位置又は力の変化を、下方から上方に又はその逆に行うことで実現される。
【００１６】
溶けた金属、特に、溶けた鋼鉄材料から成る鋳造ストランド内における湯溜り尖端部の位置を決定するための装置は、周知のタンデッシュを出発点として、ビレット、インゴット、インゴット半製品、プロフィル半製品、薄いブルーム又はブルーム状ストランドの型に関する連続鋳造用鋳型と、サポートロールセグメント又は駆動サポートロールを備えたロール対を有する。
【００１７】
設定された課題は、この発明にもとづき、タンデッシュ、連続鋳造用鋳型、サポートロールセグメント又は調整可能な空転する、或いは駆動される個別サポートロールの油圧式ピストン・シリンダーユニットに、中央記憶・計算機ユニットと接続された信号変換器を配備し、この中央記憶・計算機ユニットで、測定結果を処理して、内部が依然として流動的な鋳造ストランドのコア部流動体領域の瞬間的な位置を生成するためのモデル計算を使用することによって解決される。こうすることによって、鋳造パラメータを間接的に測定するための手段とモデル計算を直接的に実行するための手段が得られる。
【００１８】
この装置の実施形態では、可動側に独立して調節・駆動される個別サポートロールを備えていないサポートロールセグメントを、場所と時間に関して変化する湯溜り尖端部の位置及び幅に依存して、ストランド進行方向に対して間隔を開けて配置したピストン・シリンダーユニットを用いて、ストランド進行方向に対して斜め下方又は上方に調節するものと規定する。
【００１９】
別の改善構成は、更に、当該のサポートロールセグメントを調整するために、可動側の独立して調節・駆動されるサポートロール対を、場所と時間に関して変化するストランド湯溜りの位置及び幅に依存して、一つのピストン・シリンダーユニットを用いて調節することによって得られる。こうすることで、活動状態から非活動状態への移行部により、湯溜り尖端部の位置を特定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明の実施例を図面に図示し、それらの図面にもとづき、この方法を詳しく説明する。
【００２１】
鋳造ストランド１内における湯溜り尖端部１ａの瞬間的な位置の決定方法を説明するためのベースとして、図１によるブルーム連続鋳造機械を用いる。溶けた鋼鉄材料は、制御された形で取鍋２からタンデッシュ３に排出され、そこから、鋼鉄は、連続鋳造用鋳型４に流し込まれる。型４ａは、ビレット、インゴット、インゴット半製品、プロフィル半製品、薄いブルーム又はブルーム状ストランドの型とすることができる。注ぎ込まれた鋳造ストランド１は、サポートロールセグメント５による二次冷却ゾーンを通って移動して行き、この場合、そのセグメントは、調節されないサポートロールセグメント５ｂである。このサポートロールセグメント５には、アーチ状に水平面に向かって配置された別のサポートロールセグメント５が続いている。これらのサポートロール５は、様々な形で構成することができる。
【００２２】
鋳造ストランド１は、駆動サポートロール対６と調節可能な形で駆動することができる、或いは駆動することができない個別サポートロール６ａを用いて、その中を運ばれて行く。サポートロール対６は、サポートロールのグループ７（図２Ａと２Ｂ）又はサポートロール対７ａでも構成される。更に、溶けた鋼鉄材料の注入は、様々なストッパー位置８によって制御することができる。これにより、連続鋳造用鋳型４内の溶湯水準９を制御する。ここに記載した構成要素、部品又は機能要素は、すべて信号変換器１０を備えている。ロール間隔の調節は、油圧式ピストン・シリンダーユニット１１によって行われ、シリンダー室には、同じくそのような信号変換器が、配置されている。信号変換器１０の信号は、中央記憶・計算機ユニット１２に送られる。更に、サポートロールセグメント５は、固定側１３ａ（左側）と可動側１３ｂ（右側）で構成される。
【００２３】
鋳造ストランド１は、連続鋳造用鋳型４から、連続したサポートロール圧延段５を通ってストランド進行方向１４に動いて行く。
【００２４】
この発明による方法は、ストランド湯溜り１ｄ内におけるコア部流動体領域の移動可能な量を間接的に測定することにもとづくものであり、この湯溜りは、図２Ａと３Ａの通り、湯溜り尖端部１ａの幅１ｃを鋳造ストランドの厚さ１ｂ内において、並びに厚さ１ｂ（と図面の面に対して垂直な見えていない幅）をストランド湯溜り１ｄ以内において変化させる可能性が有る。信号変換器１０は、（測定可能なストランド湯溜り１ｄの単位長毎に、或いは全長に対して）測定信号を送り出して、プロセスパラメータとして、中央記憶・計算機ユニット１２に供給している（図１）。これらの信号は、主として、固定の又は調節可能なサポートロール６ａ、或いは固定の又は調節可能な個別サポートロール対７ａのグループ７に対する力と行程の両方又は一方の測定によって得られる。これらの個々の又は複数の信号変換器１０の信号にもとづき、湯溜り尖端部１ａの瞬間的な位置に関するモデル計算（コンピュータプログラム）１５を行い、それにもとづき、特に必要な場合、測定した位置を、再び個々に又は相互に関連させた形でプロセス制御１６によって補正して、鋳造パレメータを変化した状況に適合させるものである。この場合、測定信号を、鋳造ストランドの厚さ１ｂの局所的な変化に対応させることができる。別の測定信号は、連続鋳造用鋳型４の前のタンデッシュ３内におけるストッパー位置８又はそこのスライダー位置の変化をベースとすることができる。別の測定信号は、連続鋳造用鋳型４内の溶湯水準８の変化に関して得られる。同様のことは、連続鋳造用鋳型４内の冷媒温度の測定信号でも行うことができる。この場合、タンデッシュ３と連続鋳造用鋳型４間の溶けた鋼鉄材料の変化する供給容積をフィードバックするための測定信号を考慮することもできる。基本的な測定信号は、サポートロール対７ａ間又はサポートロールセグメント側面５ａ間の型締め力の変化に関して得られる。モデル計算１５に従って、サポートロールセグメント５又は調節サポートロール６ａの自動的な調節をプロセス信号１７により実行する。最後に、鋳造ストランド１に対する一貫したシステム方向における一連の位置又は力の変化をストランド進行方向１４において下方から上方に又はその逆に加えることができる。
【００２５】
モデル計算１５に用いる測定信号の選定は、個々の測定信号として、選定した測定信号グループとして、或いはすべての測定信号全体として行うことができる。
【００２６】
図２Ａでは、サポートロールセグメント５が、固定側１３ａと可動側１３ｂに配備されており、そのロール間隔が、鋳造ストランドの厚さ１ｂを構成している。ストランド進行方向１４に動いて行く鋳造ストランド１内において、ストランド湯溜り１ｄの幅１ｃは、湯溜り尖端部１ａにまで連続的に低減して行く。サポートロールセグメント側面５ａでは、図２Ｂの通り、サポートロールセグメント５が、その端部に作用する油圧式ピストン・シリンダーユニット１１対によって、その時々の測定信号に応じて、下方を内側又は外側に振られる形で旋回されており、その場合平行的な調整（左の図面）、鋳造ストランド１が冷却されている場合に下方を内側に振られた位置（中央の図面）及び下方を外側に振られた位置（右の図面）も生じることができる。
【００２７】
図３Ａと３Ｂでは、前述した鋳造ストランド１ｂの局所的な変化を検知している。個別サポートロール６ａは、図２Ｂの調整運動の間に図３Ｂに図示した矢印の方向に重畳して、更に調整し直すことができる。
【００２８】
図４には、個別ロールを調節可能な形に構成したサポートロール対７ａを示している。そのような個別ロールは、駆動サポートロール６として実現することができ、その場合サポートロールの中の一つだけが調整可能である。鋳造ストランド１は、ストランド進行方向１４に対して平行に図示しているが、そのことは、ストランドを移送する垂直な領域とアーチ状領域の両方又は一方に関しても成り立つ。
【００２９】
図５では、そのような個別サポートロール６ａを空転する形（左）又は駆動される形（右）で使用している。更に、調整可能な駆動される個別サポートロール６ａは、駆動されないが、調整可能な個別サポートロール６ａと組み合わせて使用することができる。
【００３０】
以上の通り検出した湯溜り尖端部１ａの精確な位置は、鋳造ストランド１のその時々のストランド型４ａのコア部ゾーン内における合金化添加物の均一な分布という意味での最初に述べたストランド湯溜り１ｄの処理に繋がるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】信号変換器を備えたブルーム連続鋳造機械の側面図
【図２Ａ】独立して調節される駆動ロールを備えていないサポートロールセグメント              と流動性コア部及び湯溜り尖端部を持つ鋳造ストランド
【図２Ｂ】サポートロールセグメントの可動側の自由度
【図３Ａ】独立して調節される駆動ロールを備えたサポートロールセグメントと流動              性コア部及び湯溜り尖端部を持つ鋳造ストランド
【図３Ｂ】駆動ロールを備えたサポートロールセグメントの可動側の自由度
【図４】部分的に凝固したストランドに対する駆動部を備えた又は備えていない個別            サポートロール
【図５】駆動されない個別サポートロールと駆動される個別サポートロールの個々の            並びに組み合わせた自由度
【符号の説明】
【００３２】
１    鋳造スランド
１ａ  湯溜り尖端部
１ｂ  鋳造ストランドの厚さ
１ｃ  湯溜り尖端部の幅
１ｄ  ストランドの湯溜り
２    取鍋
３    タンデッシュ
４    連続鋳造用鋳型
４ａ  型
５    サポートロールセグメント
５ａ  サポートロールセグメント側面
５ｂ  調節されないサポートロールセグメント
６    駆動サポートロール対
６ａ  個別サポートロール
７    サポートロールグループ
７ａ  サポートロール対
８    ストッパー位置
９    連続鋳造用鋳型の溶湯水準
１０    信号変換器
１１    油圧式ピストン・シリンダーユニット
１２    中央記憶・計算機ユニット
１３ａ  固定側
１３ｂ  可動側
１４    ストランド進行方向
１５    モデル計算
１６    プロセス制御
１７    プロセス信号
【図１】
2007518572.tif 000003
【図２Ａ】
2007518572.tif 000004
【図２Ｂ】
2007518572.tif 000005
【図３Ａ】
2007518572.tif 000006
【図３Ｂ】
2007518572.tif 000007
【図４】
2007518572.tif 000008
【図５】
2007518572.tif 000009
【国際調査報告】
2007518572.tif 000010
2007518572.tif 000011
2007518572.tif 000012
2007518572.tif 000013
2007518572.tif 000014
2007518572.tif 000015
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2007518572.tif 000017
2007518572.tif 000018
2007518572.tif 000019
2007518572.tif 000020
2007518572.tif 000021
2007518572.tif 000022
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