(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストッパロッドの弁座（６）に当接したストッパロッド（５）によって遮断可能な排出口（３）を有するタンディッシュ（１）と、ストッパロッド（５）とストッパロッドの移動を制御する駆動アクチュエータ（７）との間の機械的接続手段（８）と、排出口(3)から出た金属（２）を収容するインゴット金型（２０）とを含む鋳造装置で金属の連続鋳造操作を開始させる方法において、
下記(a)〜(g)を特徴とする方法：
鋳造開始前に、
(a)  ストッパロッド（５）をその自重効果のみで弁座（６）上に乗せ、駆動アクチュエータ（７）は非作動状態にしてストッパロッドの位置によって規定される初期位置（３１）にし、
(b)  駆動アクチュエータの初期位置を求め、
(c)  駆動アクチュエータによって加えられるスラストが所定値に達するまで、ストッパロッドがその弁座上に押圧される閉鎖方向に駆動アクチュエータを駆動して、駆動アクチュエータを上記初期位置から第１の距離だけ離れた超閉鎖位置にし、
(d)  タンディッシュに液体金属を満たし、
(e)  駆動アクチュエータを駆動して、駆動アクチュエータを初期位置に対して所定の第２の距離（ｄ２）だけ離れた制御された超閉鎖位置（３３）に位置させ、
鋳造開始時には、
(f)  時間を関数とする駆動アクチュエータの移動則（３４)に従って開口方向に駆動アクチュエータを駆動し、駆動アクチュエータが上記の制御された超閉鎖位置（３３）から初期位置へ変わるのに必要な時間を上記移動則を用いて計算して、鋳造開始時間（ｔ１）を求め、
(g)  金属がインゴット金型中に流入するように駆動アクチュエータの開口方向への駆動を続ける。
【請求項２】
ストッパロッドの弁座（６）に当接したストッパロッド（５）によって遮断可能な排出口（３）を有するタンディッシュ（１）と、ストッパロッド（５）とストッパロッドの移動を制御する駆動アクチュエータ（７）との間の機械的接続手段（８）と、排出口(3)から出た金属（２）を収容するインゴット金型（２０）とを含む鋳造装置で金属の連続鋳造操作を開始させる方法において、
下記(a)〜(g)を特徴とする方法：
鋳造開始前に、
(a)  ストッパロッド（５）をその自重効果のみで弁座（６）上に乗せ、駆動アクチュエータ（７）は非作動状態にしてストッパロッドの位置によって規定される初期位置（３１）にし、
(b)  駆動アクチュエータの初期位置を求め、
(c)  この初期位置から所定の第１の距離だけ離れた位置（３２）によって規定される超閉鎖位置に駆動アクチュエータが達するまで、ストッパロッドがその弁座上に押圧される閉鎖方向に駆動アクチュエータを駆動し、
(d)  タンディッシュに液体金属を満たし、
(e)  駆動アクチュエータを駆動して、駆動アクチュエータを初期位置に対して所定の第２の距離（ｄ２）だけ離れた制御された超閉鎖位置（３３）に位置させ、
鋳造開始時には、
(f)  時間を関数とする駆動アクチュエータの移動則（３４)に従って開口方向に駆動アクチュエータを駆動し、駆動アクチュエータが上記の制御された超閉鎖位置（３３）から初期位置へ変わるのに必要な時間を上記移動則を用いて計算して、鋳造開始時間（ｔ１）を求め、
(g)  金属がインゴット金型中に流入するように駆動アクチュエータの開口方向への駆動を続ける。
【請求項３】
鋳造開始時および制御手段を初期位置へ戻した後に、全開位置より下側に位置する充填位置（３５）までストッパロッドを開口し続け、インゴット金型を充填する間この充填位置を維持する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
インゴット金型内の金属のレベル（２３）が所定鋳造基準面に達する前に、レベル調整システムを使用して、金属のレベルが基準面に近いレベルに達した時に直ちにレベル調整ができるようにする請求項３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は金属、特に鋼の連続鋳造方法、特に取鍋等の輸送容器中に収容された溶融金属を鋳造装置に供給できるようになった状態から鋳造操作を開始する方法に関するものである。
【０００２】
一般的な鋳造装置はノズルを有するタンディッシュ（分配装置）と、インゴット金型とを備えている。タンディッシュにはさらにノズルを遮断したり、鋳造中の溶融金属の流量を調整するための「ストッパ−ロッド（quenouille）」といわれる遮断手段も備えられている。
鋳造開始前に、ダミーバー(mannequin)を鋳造装置内に配置し、ダミーバーの頭部をインゴット金型中に挿入して鋳型を一時的に閉じる。ストッパロッドは閉鎖位置に配置される。
【０００３】
鋳造開始時には取鍋中の金属をタンディッシュに注ぐ。次いで、ストッパロッドを開いてノズルを通して金属を流し、インゴット金型中に充填する。金属がインゴット金型内の所定高さ位置に達した時にダミーバーを下方に動かして、インゴット金型の冷却壁に接触して少なくとも部分的に凝固した鋳造物の引抜きを開始する。
【０００４】
この操作の一つの課題は、インゴット金型内での金属の所望高さ（レベル）と引抜き開始前に鋳造物が十分に凝固するのに必要な時間とを考慮して、引抜きを開始する瞬間をいかに定義するかにある。金属がインゴット金型内で所定高さに達する時間はノズル中の金属の流量、従ってストッパロッドの開口位置に依存する。
この開始操作を自動化するために、金属がインゴット金型内の所定高さに到達したことを検出するレベル検出器を用い、引抜きの開始時をこの検出器で制御することは既に公知である。
さらに、鋳造中のインゴット金型内の高さをほぼ一定に保つように、インゴット金型に設置したレベル検出器を用いて鋳造中の流量または引抜き速度を調節することも知られている。
【０００５】
しかし、これらのレベル検出器はインゴット金型の上端部にした設置できない。しかも、上記従来のレベル検出器は一般に検出距離が短く、鋳造中に基準高さ付近のレベル変化を測定するように設定されているので、金属が基準レベルに近づいている時のインゴット金型内のレベルしか検出しない。すなわち、インゴット金型がほぼ完全に満たされた時にには金属のレベルを制御できない。さらに、レベル検出器が金属の存在を検出し、引抜き開始を命令するまでに所定の時間が必要なため、金属のレベルが基準レベルを大幅に超えてしまう。これはストッパロッドの閉鎖を同時に命令して供給速度を落とすことによって部分的に避けることができるが、ストッパロッドの位置はアクチュエータによって行なわれるので、上記の問題をストッパロッドの反応時間によって完全に避けることはできない。さらに、流動金属およびストッパロッド制御手段の慣性のためにレベル変動が生じるため、調整（従って、金属のレベル）が安定し、鋳造が均等になるまでに所定の時間が必要である。
【０００６】
鋳造開始時の他の課題は、鋳造の有効開始時間すなわちストッパロッドの開口が命令された時にタンディッシュ中に収容された金属が流れ始める瞬間をいかに決定するかにある。この課題はインゴット金型中のレベルの上昇をいかに制御するかという課題にも関連している（既に述べたように、充填操作の大部分において金属のレベルを検出することはできなかった）。レベルの上昇を制御する唯一の手段はタンディッシュから流れ出る金属の流量を制御することであるが、そのためにはストッパロッドの正確な位置を知る必要がある。しかし、従来は、ストッパロッドの位置はストッパロッドそのものではなく、ストッパロッドの制御手段に取り付けた測定装置で決めていた。ストッパロッドをその制御手段に接続する機械的手段に遊びが存在するので、測定手段によって与えられる指標はストッパロッドの位置を正確に表わさない。従って、ストッパロッドの開口命令と実際の開口開始時（従って金属が流動を始める瞬間）との間にタイムラグがあるだけでなく、ストッパロッド位置の指標がその有効位置（金属の流量はこれに基づいて決定される）を正確に反映してもいない。すなわち、鋳造開始時間と流量とが正確に分かるまでは充填中のインゴット金型内のレベルを正確に決定できない。
【０００７】
ロール間連続鋳造法では引抜き開始時間を正確に決定することが特に重要であるので、上記の課題は特に重大である。すなわち、ロール間連続鋳造法では流出開始時と引抜き開始時との間の充填時間が短いため、流出開始時と充填流速とを正確に知ることが特に必要である。
【０００８】
本発明の目的は上記の各課題を解決して、鋳造有効開始時とインゴット金型への充填時の鋳造流量とを正確に決めることにある。
【０００９】
この目的を達成するために、本発明はストッパロッドの弁座に当接したストッパロッドによって遮断可能な排出口を有するタンディッシュと、ストッパロッドとストッパロッドの移動を制御する駆動アクチュエータとの間の機械的接続手段と、排出口から出た金属を収容するインゴット金型とを含む鋳造装置で金属の連続鋳造操作を開始させる方法を提供する。
【００１０】
本発明方法は下記(a)〜(g)を特徴とする：
鋳造開始前に、
(a)  ストッパロッド）をその自重効果のみで弁座上に乗せ、駆動アクチュエータは非作動状態にしてストッパロッドの位置によって規定される初期位置にし、
(b)  駆動アクチュエータの初期位置が求め、
(c)  ストッパロッドがその弁座上に押圧される閉鎖方向に駆動アクチュエータを駆動し、
(d)  タンディッシュに液体金属を満たし、
(e)  駆動アクチュエータを駆動して、初期位置に対して所定の距離に規定された制御された超閉鎖位置へ駆動アクチュエータをし、
鋳造開始時には、
(f)  時間を関数とする駆動アクチュエータの移動則に従って開口方向に駆動アクチュエータを駆動し、駆動アクチュエータが超閉鎖位置から初期位置へ変わるのに必要な時間を上記移動則を用いて計算して、鋳造開始時間を求め、
(g)  金属がインゴット金型中に流入するように駆動アクチュエータの開口方向への駆動を続ける。
【００１１】
以下の説明からよりよく理解できるように、本発明方法を用いることによって溶融金属がストッパロッドとその弁座との間を流れを開始する時間を正確に決めることができる。この時間はストッパロッドがその弁座を離れる丁度その瞬間である。
【００１２】
理論的にはストッパロッドをこの位置に正確に保持し、上方へ移動して、弁座から離れるようにすればよい。移動開始の正確な瞬間が鋳造開始の瞬間を規定する。
しかし、実際にはそうすることは不可能である。すなわち、ストッパロッドと駆動アクチュエータの機械的接続手段に存在する不可避な遊びおよびタンディッシュ内に収容された液体金属によってストッパロッド上に加わわるスラスト力のため、ストッパロッドの正確な位置は、特に機械的遊びの吸収や膨張現象のため、ストッパロッドがその弁座上に乗ったいわゆる駆動アクチュエータの固定された初期位置に保持されている時でも、タンディッシュが溶融金属で満たされた時に変化するということは明らかである。
従って、ストッパロッドの弁座に対する液密性は保証されず、タンディッシュを満ちる前に溶融金属の流出することになる。
【００１３】
これを防ぐための従来方法では、タンディッシュが満たされる前に操作者がストッパロッド駆動アクチュエータを操作してストッパロッドを弁座に強く押圧させていた。しかし、駆動アクチュエータの位置とストッパロッドの位置との間には先覚な対応関係が無いため、駆動アクチュエータを反対方向に操作する際にストッパロッドがいつその弁座の密封位置にあるか否かを操作者が正確に知ることは実質的には不可能であった。
【００１４】
本発明の原理は上記の対応関係を人為的に再構築することにある。すなわち、駆動アクチュエータがある方向、次いでそれとは別の方向に駆動された時にはストッパロッドの位置と駆動アクチュエータの位置との間には対応関係が無くても、一方向のみ(すなわち開口方向のみ)で考えればこの対応関係を再構築することができるという考えにもとずいている。
本発明では正確な測定が可能であり、駆動アクチュエータの位置（制御された超閉鎖位置、position de surfermeture）と、ストッパロッドの上昇移動に対応する駆動アクチュエータの移動法則とが規定される。
【００１５】
制御された超閉鎖位置はストッパロッドをその弁座から離す駆動アクチュエータの位置(初期位置)からの所定距離によって規定される。
この駆動アクチュエータの初期位置は操作者または駆動アクチュエータに対する任意の動作では規定されず、鋳造装置、特にストッパロッドに加わる重力によってのみで規定される。すなわち、駆動アクチュエータの初期位置を規定するのは弁座上のストッパロッドの接触状態である。また、鋳造中にストッパロッドの位置を固定するのは明らかに駆動アクチュエータであるのに対して、初期位置を決める時の駆動アクチュエータの位置を規定するのはストッパロッドである。
【００１６】
時間を関数とする駆動アクチュエータの移動制御則は実験的に規定され、鋳造装置および方法の特徴に応じて上昇してストップロッドがその弁座と接触しなくなってすぐに、駆動アクチュエータの移動とストッパロッドの移動の間の十分規定された関係を成立させるように規定される。しかし、従来はこのような十分規定された関係はなく、実際のストッパロッドの実際の位置がアクチュエータの位置とは関係ない駆動アクチュエータの位置で規定されていただけである。
【００１７】
この法則を用いることによって段階(f)の始めにストッパロッドの比例する動き無しでアクチュエータの移動を確実にすることができ、アクチュエータのこの移動はストッパロッドをその弁座に押圧する力によって生じる応力の解除に対応する。
応力が解除される時、つまりストップロッドがその弁座を離れる時間から、アクチュエータの動きが、ストッパロッドの動きを引き起こし、このためタンディッシュに含まれる金属の流動を引き起こすが、溶融金属の流量はアクチュエータに作用することによって制御され、アクチュエータの位置に依存する。
【００１８】
上記説明は本発明の原理を述べたものであり、かなり理論的である。特に接触面の寸法が理想的でなく、溶融金属の物理的特徴（流動性、表面張力等）が働くので、実際には金属流の実際の開始がストッパロッドがその弁座を離れる時に正確に対応するわけではない。このために、アクチュエータの移動法則は実験的に決められる。本発明の目的の一つは鋳造開始状態の再現性を保証できるようにすることある。
【００１９】
本発明の具体的構成では、段階(c)でストッパロッドが制御手段によって加えられるスラストが所定値に達するまで弁座に押圧される。或いは、制御手段が所定位置に達するまでストッパロッドがその弁座に押圧される。いずれの場合でも、溶融金属がタンディッシュ内に導入される前にストッパロッドに加えられるスラストが、ストッパロッドの弁座に対する完全な密封性を保証するのに十分であり、タンディッシュ充填中にこの密封性が損なわれる危険性がないことが必要である。この超閉鎖位置は閉鎖方向では制御された超閉鎖位置より上に位置する。
【００２０】
本発明の他の構成では、鋳造開始時および制御手段が初期位置に設定された後、ストッパロッドの自動開口が開口法則に従っていわゆる充填位置まで続けられる。この充填位置はインゴット金型を充填するまで維持される。この構造によって、インゴット金型の充填が制御された流量下でできるようになり、このためインゴット金型内の液体金属の上昇は緩やかに実施され、インゴット金型内の金属のレベルが基準面に近いレベルに達した時に、一般に公知のレベル調整をサージングの発生無しで滑らかに働かせることができる。このことによって金属がインゴット金型からあふれ出る危険性を全て防ぐことができる。また、開始段階(インゴット金型内のレベルがほぼ基準面に等しくなるまで)と引抜き開始時との間の滑らかな変化が保証される。
【００２１】
本発明の他の好ましい構造では、インゴット金型内の金属のレベルが所定の鋳造基準面に達する前にレベル調整機構を働かせて、金属レベルが基準面に近いレベルに達するとすぐにレベル調整できるようにする。金属のレベルが調整システムにおいて一般的に用いられるセンサで検出される十分前に、連続鋳造装置で公知のレベル調整を用いることができる。しかし、調整を飽和してストッパロッドの追加開口（通常は金属のレベルが通常レベル以下である）を引き起こさないようにする。しかし、調整回路はセンサがインゴット金型に注がれた金属を検出する前に既に作動しているため、調整システムは金属のレベルが検出されるとすぐに遅れずに働く。その結果、注入した金属が基準に近いレベルに達した時には調整により引き起こされた反応があまり激しくなくなり、ストッパロッドが急激に動いたり、鋳造速度が突然変化したりしなくなる。
【００２２】
本発明の上記以外の利点および特徴は以下に説明する本発明による鋼の連続鋳造装置の開始方法から明らかになろう。
図１はインゴット金型で鋼を連続鋳造する装置の概念図。
図２は時間を関数としたストッパロッド駆動アクチュエータの測定位置を示すグラフ。
【００２３】
図１に示した連続鋳造装置は溶融鋼２を収容するタンディッシュ１を有し、このタンディッシュ１はノズル４を有する排出孔３を備えている。排出孔３はストッパロッド５がその弁座６上に乗った時に遮断される。ストッパロッド５の移動は駆動アクチュエータ７によって行なわれる。この駆動アクチュエータはベアリング９に枢着されたレバー８のような機械的接続手段を介してストッパロッド５に接続されている。
【００２４】
連続鋳造装置は公知の状態でインゴット金型２０をさらに有している。このインゴット金型２０はノズル４を介してインゴット金型中に注がれた溶融金属を冷却、凝固するための強制冷却された壁を有している。通常の鋳造操作では、少なくとも部分的に凝固した金属、例えばスラブ２１の形の金属がモータ（図示せず）によって回転駆動される引抜きロール２２によってインゴット金型から引き抜かれる。
駆動アクチュエータ７は常にその正確な位置を測定する位置センサ１０を備えている。
連続鋳造装置は略図で示した調整システム１１をさらに有している。この調整システム１１はインゴット金型内の金属のレベル２３を検出し、測定するレベル検出器１２に接続されている。調整システム１１はさらに、アクチュエータの移動を制御するソレノイド弁１３またはその均等制御手段と、速度を制御する引抜きロール２２のモータとにも接続されている。
【００２５】
上記の手段は全て既存の鋳造装置で公知のものである。しかし、駆動アクチュエータは図１に示したアクチュエータ本体中を並進移動する通常のアクチュエータだけでなく、ストッパロッドに上記と同じ移動機能をさせることができる他の任意のアクチュエータでもよいということは理解できよう。
【００２６】
図２のグラフは本発明方法の一例を示し、ストローク開始前から通常の鋳造速度に達するまでの駆動アクチュエータ７の位置ｄを時間ｔの関数で示したものである。
プロット３１は駆動アクチュエータの初期位置”０”、つまりストッパロッド５がその弁座６にそれ自体の重量で載っている時のアクチュエータロッドの測定位置に対応している。駆動アクチュエータ７はソレノイド弁１３からの圧力を全く受けず、アクチュエータロッドの位置はストッパロッド５の位置によってのみ決定される、。図示された実施例ではストッパロッドの重量とアクチュエータロッドの重量とによってレバー８に下向きの力が加わるので、枢着部分に不可避な全ての遊びはストッパロッドおよびアクチュエータロッドの枢着部分５１、６１の場合にはレバーの所で上側にあり、レバーのピボット９の場合には鋳造装置の上側にあるということは理解できよう。
【００２７】
この位置からアクチュエータが駆動されると、ロッドは値ｄ１だけ移動して上記の各種遊びを補償し、ストッパロッドをその弁座に強く押圧する。この位置はプロット３２に示されるようにタンディッシュが金属で満たされる期間の間維持される。この段階でアクチュエータの位置ｄ１を規定する代わりに、既に述べたように駆動アクチュエータへの供給圧力または力を規定することもできる。タンディッシュが満たされた時に、駆動アクチュエータを駆動して、ストッパロッドが制御された超閉鎖（ｓｕｒｆｅｒｍｅｔｕｒｅ）位置（図２のプロット３３）まで移動させる。この位置は初期位置からの距離ｄ２によって規定される。この距離は例えば駆動アクチュエータの全ストロークの所定割合（％）、例えば３％にすることができる。実際にはこの距離は、長すぎず、ストッパロッドが弁座上に十分に押圧され、しかも、各枢着部分の遊びが全くなくなるように実験で決められる。
【００２８】
この位置を上記の開口則（ｌｏｉ  ｄｅ  ｏｕｖｅｒｔｕｒｅ）における駆動アクチュエータの制御開始点と考える。
この開口則は図２にプロット３４で示されている。図から分かるように、駆動アクチュエータロッドの移動を時間に対して一定にするこの開口則は線形である。しかし、そうすることは必須ではなく、開口則を表す曲線は線形から外し、駆動アクチュエータとストッパロッドとの間の接続手段の運動機構および以下で説明するインゴット金型充填流量条件を関数にすることもできる。
【００２９】
駆動アクチュエータの移動則、上記距離ｄ２および時間ｔ０（駆動アクチュエータの移動は移動則に従って制御される）が分かれば、正確な開始時間ｔ１を時間ｔ０+Δｔとして計算によって決めることができる（Δｔは駆動アクチュエータロッドが距離ｄ２を移動する時間）。この瞬間から駆動アクチュエータが移動すると、ストッパロッドによって加わっていた弁座に対する圧力が解除され、全て枢着部分の遊びがタンディッシュ充填前に駆動アクチュエータを加圧した時に生じたものとは反対方向に吸収される。駆動アクチュエータ、レバーおよびストッパロッドの集合体は初期状態とほぼ同じ状態になる。すなわち、初期状態に加わる力と実質的に同じ力が加わり、唯一違うのは駆動アクチュエータがストッパロッドを上方に引張ることだけである（初期状態ではストッパロッドが駆動アクチュエータを保持する）。
【００３０】
流出口は時間ｔ１から次第に開く。この開口操作は駆動アクチュエータの移動によって制御される。駆動アクチュエータの連続移動は距離ｄ３で規定された部分まで所定の規則に従って行なわれる。この距離ｄ３はストッパロッドの所定開口度に対応して決められる。通常の鋳造範囲で開口度を変えて、引抜き開始後のみに最大開口となるようにすることもできる。
タンディッシュ中に収容された金属は時間ｔ１から駆動アクチュエータがストッパロッドの開口度によって決まる流量でインゴット金型中に流入する。この流量は位置ｄ３に達するまで次第に大きくなり、その後はインゴット金型への充填が続く限り所定の値（プロット３５）で安定する。
【００３１】
インゴット金型が充填され且つ引抜きが開始する前の金属の流量は、金属がタンディッシュから出てインゴット金型中に流入する通常の流量とは違ったものになろう。公知のレベル調整で駆動アクチュエータ７を制御（必要な場合にはさらに引抜きロール２２の速度制御）し、引抜き速度に流量を合わせてインゴット金型内の金属をほぼ一定のレベルに保持するようになるのは、インゴット金型内の金属のレベルがレベル検出器１２の近くのレベルに達してからである。
【００３２】
本発明は例として説明した上記の開始方法に限定されるものではない。本発明方法は特にロール間連続鋳造装置で使用するのが有利である。
また、センサ１０を駆動アクチュエータに直接取り付けてロッドの位置を測定する代わりに、ストッパロッド制御手段の位置を正確に決めることができる他の任意の測定手段で位置を測定することもできる。
【図１】
0004224840.tif 000002
【図２】
0004224840.tif 000003