JP3063763B1 - 連続鋳造機の湯面レベル制御方法及び湯面レベル制御装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 連続鋳造機の鋳型内部に生じる周期的な湯面
レベルの変動を、既存の設備の大がかりな変更を強いる
ことなく有効に抑制する。 【解決手段】 鋳型１から引き抜かれる鋳片３に転接す
るガイドロール５，５…の夫々に対応させて対応させて
設けた助長指数演算部80，80…は、目標レベル設定部72
に設定された目標レベルから各ガイドロール５，５…ま
での距離Ｌと、変動周期検出部82により検出された鋳型
１内部の湯面レベルの変動周期Ｔと、鋳込み速度Ｖ_c と
を用いて、式 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝ｎ＋α （ｎ：整数、０≦α＜
１） により助長指数αを求める。目標変更量決定部81は、夫
々の助長係数αが０．５を含む所定範囲内に含まれない
ように目標レベルの変更量を決定し、目標レベル設定部
72における目標レベルの設定値を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造機の鋳込
み操業中に、鋳型内部の湯面レベルを予め定めた目標レ
ベルに保つべく制御する湯面レベル制御方法、及びその
実施に用いる湯面レベル制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造機の操業は、上下に開口を有す
る筒形の鋳型に溶融金属（溶湯）を注入（注湯）し、該
鋳型の水冷された内壁に接触せしめて冷却し、その外側
を凝固シェルにて被覆された鋳片となし、該鋳片を、こ
れの外側に転接する複数対のガイドロールにより案内し
て前記鋳型の下側開口部から連続的に引き抜きつつ、こ
の引き抜き経路に配されたスプレー帯から噴射される冷
却水により冷却し、前記凝固が鋳片の内側にまで進行し
た後に所定の寸法に切断して、圧延等の後工程の素材と
なる製品鋳片を得る手順にて行われる。なお鋳片の引き
抜きは、ガイドロールよりも引き抜き方向下流側におい
て、内部に至るまで凝固が進行した鋳片の外側に転接す
る一又は複数対のピンチロールの回転制御により、所定
の鋳込み速度を保って行われている。

【０００３】このような連続鋳造機においては、鋳型上
部からの溶湯の溢出、ブレークアウトの発生等、安定操
業を阻害する各種の不都合を未然に防止して生産能率の
向上を図ると共に、鋳型内での冷却、凝固状態を安定化
させ、製品鋳片の品質向上を図るため、鋳型の内部に滞
留する溶湯の表面レベル（湯面レベル）を適正レベルに
維持することが重要であり、従来から、鋳型内部の湯面
レベルを予め定めた目標レベルに保つための湯面レベル
制御が行われている。

【０００４】この湯面レベル制御は、渦流レベル計等の
適宜のレベル計により鋳型内部の湯面レベルを検出し、
この検出レベルを予め定めた目標レベルと比較して、両
者の偏差に基づくＰＩＤ演算により、鋳型への注湯のた
めの注湯手段（スライディングゲート、ストッパ装置
等）の目標動作位置を求め、この目標動作位置を実現す
べく前記注湯手段のアクチュエータ（油圧シリンダ等）
を動作させ、注湯量を調節するフィードバック制御によ
り行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、連続鋳造機
の操業においては、例えば、注湯手段の流量ゲインの変
化、鋳型から引き抜かれる鋳片のバルジング等、湯面レ
ベルの変動を引き起こす種々の外乱が存在し、これらの
外乱に起因する湯面レベルの変動が特定の周期にて発生
したとき、この変動が成長しつつ継続して、鋳型内部の
湯面レベルが周期的に変動するという問題があった。

【０００６】このような周期的なレベル変動は、その変
動幅が小さいことから、前述した溶湯の溢出、ブレーク
アウトの発生等、連続鋳造機の安定操業に支障を来す重
大な問題を引き起こす虞れは小さいが、このレベル変動
が生じた場合、以下の如き問題が発生する。

【０００７】図７は、周期的な湯面レベルの変動により
引き起こされる問題点の説明図である。図中１は、上下
に開口を有する筒形の鋳型であり、該鋳型１の内部に
は、図示しない注湯手段から注湯された溶湯２が滞留し
ており、この溶湯２は、鋳型１の水冷された内壁との接
触により外側から冷却されて凝固し、凝固シェル3aによ
り外側を被覆された鋳片３となって鋳型１の下方に連続
的に引き抜かれる。

【０００８】前記凝固シェル3aは、鋳型１の上部から下
部に向けて成長し、鋳型１の下側開口部においては、内
部の溶湯２の圧力に耐え、鋳片３として引き抜きに支障
のない厚さに達するが、溶湯２の表面近傍においては、
わずかな厚さしか有しておらず、内部の溶湯２により支
えられた状態にある。

【０００９】ここで、鋳型１内部の溶湯２の湯面レベル
が、図７（ａ）に示す最高レベルから図７（ｂ）に示す
最低レベルに下降し、その後、図７（ｃ）に示す最高レ
ベルに戻るように変動した場合、図７（ａ）の状態にお
いて溶湯２の表面近傍に生成された薄肉の凝固シェル3a
は、最低レベルへの下降に伴って内側の溶湯２による支
えを失い、図７（ｂ）に示す如く、鋳型１の内側に倒れ
込む現象が発生する。

【００１０】一方、前記溶湯２の表面上には、鋳型１の
内壁との間の潤滑性の向上を図ると共に、外気との接触
による前記表面の酸化を防止すべく、パウダと称される
潤滑剤（図示せず）が供給されており、図７（ｂ）に示
す如く、凝固シェル3aの倒れ込みが生じた場合、これに
より鋳型１の内壁との間に形成される空間に前記パウダ
が侵入し、次に湯面レベルが上昇したとき、前記パウダ
の侵入部分への溶湯２の侵入が阻害されて、図７（ｃ）
に示す如く、鋳片３の表面に凹所3bが形成される。

【００１１】従って、前述の如き湯面レベルの変動が周
期的に発生した場合、この間に形成される鋳片３には、
その表面に前記変動の周期に対応した間隔にて並ぶ複数
の凹所3bが形成されることとなり、凝固完了後の製品鋳
片に形状欠陥が生じ、また夫々の凹所3bの近傍には、前
述した生成過程でのパウダの巻き込みに伴う表皮下欠陥
が生じ易く、製品鋳片の品質が低下するという不都合が
あり、特に、高い製品品質が要求される連続鋳造機にお
いては、前述の如く発生する周期的な湯面レベルの変動
を抑制することが重要な課題となっている。

【００１２】このような湯面レベルの周期的な変動の発
生要因については、従来から種々の説がとなえられてお
り、現状においては、特公平４-65742号公報に開示され
ているように、鋳型の下方に引き抜かれる鋳片に発生す
るバルジングが原因であるとされている。

【００１３】このバルジングは、引き抜き途中の鋳片３
の外側を被覆する凝固シェル3aが、その内部に含まれる
未凝固の溶湯の圧力により、該鋳片３を案内する複数の
ガイドロール間にて「樽形」をなして外側に膨れ出す現
象であり、このバルジングが発生した場合、凝固シェル
3aの膨れ出しにより鋳片３の内容積が増し、この影響に
より上流側の鋳型１内の湯面レベルが下降することとな
り、この膨れ出し部がガイドロールにより外側から挾持
されたとき、鋳片３の内容積が減少して、前記湯面レベ
ルが上昇することとなる。

【００１４】前記特公平４-65742号公報においては、バ
ルジングに伴う以上の如き湯面レベルの下降及び上昇
が、複数のガイドロール間を通過する周期にて繰り返し
生じる結果、鋳型１内部の湯面レベルの周期的な変動が
発生するとし、鋳型１の下方に並ぶガイドロールのピッ
チ（配設間隔）を不均一とし、更に、鋳片３の両側のガ
イドロールの位置をずらせることにより、湯面レベルの
周期的な変動が抑制できるとしてある。

【００１５】ところがこの方法は、既存の連続鋳造機に
おいて実施する場合、数十対にも及ぶガイドロールの配
置を変える大がかりな設備変更を強いられることとな
り、その実現が難しいという問題がある。また、ガイド
ロールの配設間隔が元来均一ではない連続鋳造機が存在
するが、この種の連続鋳造機の操業においても前述の如
き湯面レベルの周期的な変動が発生することがあり、特
公平４-65742号公報に開示された方法は、実現できたと
しても十分な効果が得られるものではない。

【００１６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、連続鋳造機の鋳型内部における周期的な湯面レ
ベルの変動要因を、新たな視点により明らかとし、この
変動を、既存の設備の大がかりな変更を強いることなく
低減し得る連続鋳造機の湯面レベル制御方法及び湯面レ
ベル制御装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造機
の湯面レベル制御方法は、鋳型から所定の鋳込み速度に
て引き抜かれる鋳片を、この引き抜き経路に沿って並設
された複数対のガイドロールにより案内する連続鋳造機
の操業中に、前記鋳型の内部の湯面レベルを所定の目標
レベルに保つべく制御する連続鋳造機の湯面レベル制御
方法において、前記鋳型の内部に発生する湯面レベルの
周期的な変動の周期を検出し、検出された変動周期Ｔ
と、前記鋳込み速度Ｖ_c と、前記鋳型の内部の所定位置
から前記複数対のガイドロール夫々までの離隔距離Ｌと
を用いて、下式Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝ｎ＋α （ｎ：整
数、０≦α＜１）により助長指数αを求め、各ガイドロ
ールに対して求めた助長指数αが０．５を含む所定の範
囲にあるとき、該範囲から外すべく前記目標レベルを変
更することを特徴とする。

【００１８】また本発明に係る連続鋳造機の湯面レベル
制御装置は、鋳型から所定の鋳込み速度にて引き抜かれ
る鋳片を、この引き抜き経路に沿って並設された複数対
のガイドロールにより案内する連続鋳造機の操業中に、
前記鋳型の内部の湯面レベルを所定の目標レベルに保つ
べく制御する連続鋳造機の湯面レベル制御装置におい
て、前記鋳型の内部に発生する湯面レベルの周期的な変
動の周期を検出する手段と、該手段により検出された変
動周期Ｔと、前記鋳込み速度Ｖ_c と、前記鋳型の内部の
所定位置から前記複数対のガイドロール夫々までの離隔
距離Ｌとを用いて、下式 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝ｎ＋α （ｎ：整数、０≦α＜
１） により助長指数αを演算する手段と、該手段により求め
た助長指数αが０．５を含めて予め設定された所定の範
囲にあるか否かを判定する手段と、該判定手段の判定に
従って前記目標レベルを変更する手段とを具備すること
を特徴とする。

【００１９】本発明においては、鋳型内部の所定位置、
例えば、湯面レベル制御の目標となすべく予め設定され
た目標レベル位置を用い、連続鋳造機の操業中に鋳型の
内部に発生する湯面レベルの周期的な変動の周期Ｔを検
出し、目標レベルとガイドロール夫々までの離隔距離Ｌ
を、前記周期Ｔと鋳込み速度Ｖ_c との積により除算して
得られた商の小数部分を助長指数αとして求め、この助
長指数αが０．５を含む所定の危険範囲にあるとき、前
記周期的な変動が助長される状態にあると判定し、湯面
レベル制御の目標レベルを変更し、前記離隔距離Ｌを増
して前記助長指数αを危険範囲から外すことにより、周
期的な湯面レベルの変動を抑制する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。本発明に係る連続鋳造機の
湯面レベル制御方法（以下本発明方法という）は、鋳型
内部に前述の如く発生する周期的な湯面レベル変動の抑
制を図るものであり、まず、本発明方法において着目し
た周期的な湯面レベル変動の発生メカニズムについて述
べる。

【００２１】図１は、周期的なレベル変動の発生メカニ
ズムの説明図である。図中１は、上下に開口を有する筒
形の鋳型であり、該鋳型１の内部には、図示しない注湯
手段から注湯された溶湯２が滞留しており、該溶湯２
は、鋳型１の水冷された内壁との接触により外側から冷
却されて凝固し、凝固シェル3aにより外側を被覆された
鋳片３となって鋳型１の下方に連続的に引き抜かれる。

【００２２】鋳片３の引き抜きは、鋳型１の下方に十分
離隔して配置され、内部に至るまで凝固が進行した鋳片
３に、これの両側を挾持するように転接する一対のピン
チロール４，４の回転制御により、予め定めた鋳込み速
度を保って行われている。このピンチロール４，４と鋳
型１との間には、引き抜きの経路に沿って複数対のガイ
ドロール５，５…が所定の間隔毎に並設されており、こ
れらは、内部に未凝固の溶湯を含む鋳片３の外側に転接
せしめられ、該鋳片３を、鋳型１からピンチロール４，
４に導く案内作用をなすように構成されている。

【００２３】このような連続鋳造機の操業中に、鋳型１
内部の湯面レベルが変動した場合、前記図７（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す如く、湯面レベルの下降時に溶湯
２の表面近傍にて発生する凝固シェル3aの倒れ込みに起
因して、鋳型１の内壁に接する鋳片３の表面に凹所3b，
3b…が形成され、このような凹所3b，3b…の形成部は、
前記鋳片３の引き抜きに伴って下方に移動し、鋳型１の
下方に前述の如く設定されたガイドロール５，５…の並
設域に達する。

【００２４】ここで、鋳片３の長手方向における前記凹
所3b，3b…の形成位置間の間隔が、前記ガイドロール
５，５…の並設間隔と略等しい場合、図１（ａ）に示す
如く、相隣するガイドロール５，５…が前記凹所3b，3b
…の夫々に転接した状態となることがあり、このとき、
前記ガイドロール５，５…の夫々と鋳片３との間での転
動抵抗が増大する。

【００２５】またこのとき、ガイドロール５，５…の下
位置に配されたピンチロール４，４においては、一定の
鋳込み速度を保つための回転制御が行われており、前述
の如くガイドロール５，５…において転動抵抗が増大し
た場合、この転動抵抗の増大に抗して前記鋳込み速度を
維持すべく、図中に白抜矢符により示す如く、ピンチロ
ール４，４の回転トルクを増す制御が行われる。

【００２６】ガイドロール５，５と鋳片３との間の転動
抵抗は、図１（ｂ）に示す如く、前記凹所3b，3bの下方
への抜け出しにより減少するが、このとき前記ピンチロ
ール４，４は大なる回転トルクを有した状態にあり、該
ピンチロール４，４の回転速度が増す結果、図中に白抜
矢符にて示す如く鋳込み速度が上昇して、この速度上昇
の影響により鋳型１内部の湯面レベルが下降する。

【００２７】このような湯面レベルの下降が生じると、
図１（ｃ）に示す如く、溶湯２の表面上に先に生成され
た凝固シェル3aの倒れ込みが発生し、この後の湯面レベ
ルの上昇時に、図１（ｄ）に示す如く新たな凹所3bが形
成される。このように形成された凹所3bは、鋳片３の引
き抜きに伴って鋳型１の下方に引き出され、ガイドロー
ル５に転接して、その後は、図１（ａ）〜（ｄ）の過程
が繰り返されるから、鋳型１内での溶湯２の表面レベル
の変動は、その周期性を保ち、変動幅を増しつつ継続す
ることとなる。

【００２８】ここで、以上の如き周期的なレベル変動の
発生メカニズムを検証する。鋳型１内での周期的なレベ
ル変動の要因となるのは、鋳片３の表面に形成された凹
所3bであり、この凹所3bは、図１（ｃ）に示す如く、鋳
型１の内部にて溶湯２の表面レベルが下降したとき、こ
のレベルよりも上位置に先に形成された凝固シェル3aが
倒れ込むことににより発生する。即ち、前記凹所3bは、
鋳型１内の湯面レベルが最も下降したとき、溶湯２の表
面位置において発生する。

【００２９】また、以上の如く発生する凹所3bがレベル
変動を引き起こすのは、該凹所3bがガイドロール５の配
設位置に達したとき、このガイドロール５の転動抵抗が
増すためであり、このような転動抵抗の増大が、鋳型１
内での周期的なレベル変動を助長する条件（以下助長条
件という）は、鋳型１内に先に発生しているレベル変動
により湯面の位置が最高となったタイミングにて凹所3b
とガイドロール５の転接が生じ、この転接に応じた鋳込
み速度の上昇が、前記最高位置からの湯面の下降タイミ
ングにおいて生じることであると考えられる。

【００３０】ここで、鋳型１内部の湯面レベルの変動周
期をＴとし、鋳片３の移動速度である鋳込み速度をＶ_c
とすると、該鋳片３の表面に前述の如く形成される凹所
3b，3bの並設ピッチは、（Ｖ_c ×Ｔ）となる。このと
き、図１（ａ）に示す如く、鋳型１内部にて適正なレベ
ルを有する溶湯２の表面から所定のガイドロール５（図
においては最上部のガイドロール５）までの距離をＬと
した場合、この距離Ｌが前記（Ｖ_c ×Ｔ）の整数倍であ
るとき、前記凹所3bのガイドロール５への転接が、鋳型
１内部の溶湯２の表面レベルが適正レベルにあるタイミ
ング、即ち、最高レベルと最低レベルとの略中央にある
タイミングにて生じることとなり、前記助長条件が満た
されることはない。このことを逆に言えば、前記Ｌを前
記（Ｖ_c ×Ｔ）にて除算して得られる商の小数部、即
ち、次式により与えられるα（助長指数）が０．５に近
い値となったとき、前記助長条件が満たされることとな
る。

【００３１】 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝ｎ＋α …（１） 但し、ｎは整数、０≦α＜１

【００３２】（１）式中のＬは、連続鋳造機の操業条件
として予め定められた鋳型１内部の適正な湯面レベル値
と、連続鋳造機の設備仕様として与えられる鋳型１の下
面から各ガイドロール５，５…までの離隔距離の和とし
て、複数のガイドロール５，５…の夫々について予め求
めることができ、また鋳込み速度Ｖ_c は、連続鋳造機の
操業条件として予め定められる値である。

【００３３】従って、鋳型１の内部に実際に生じている
レベル変動の変動周期Ｔを検出し、この検出結果を用い
て各ガイドロール５，５…について前記（１）式の演算
を行い、夫々に対して求められた助長指数αの値が０．
５に近い値となるか否かを調べることにより、現状にお
いて発生している周期的なレベル変動が助長される虞れ
があるか否かと、この助長が複数のガイドロール５，５
…のいずれに起因して発生するかとを判定することがで
きる。

【００３４】ここで（１）式の左辺の各値の内、湯面レ
ベルの変動周期Ｔは、直接的な変更が不可能な値であ
る。また鋳込み速度Ｖ_c は、変更可能ではあるが、操業
条件に応じて予め定められた値であって、これの変更
は、引き抜き経路上での鋳片３の冷却条件の変化を伴う
ことから望ましくない。

【００３５】そこで本発明方法においては、（１）式に
より求められる助長指数αが０．５に近く、周期的なレ
ベル変動が助長され得る危険範囲にあると判定された場
合、前記（１）式の左辺に含まれる残りの値Ｌを変更
し、該当するガイドロール５における助長指数αを危険
範囲から外すことにより、周期的なレベル変動の抑制を
図ることとする。

【００３６】なお前記Ｌは、前述の如く、鋳型１内部に
て適正なレベルを有する溶湯２の表面から各ガイドロー
ル５，５…までの離隔距離であり、鋳型１に対するガイ
ドロール５，５…の相対位置の変更は難しいことから、
鋳型１の内部における溶湯２の表面の適正レベル、即
ち、鋳型１内にて一定に維持すべき目標レベルを変更し
て周期的なレベル変動の抑制を図る。この目標レベル
は、連続鋳造設備の操業開始に際し、鋳型１内での溶湯
２の冷却、及び凝固シェル3aの形成が良好に行われるよ
うに予め設定される値であることから、大幅な変更は難
しいが、前記助長指数αは、（１）式の左辺の演算によ
り得られる商の小数部であることから、前記目標レベル
のわずかな変更により、前記助長指数αを前記危険範囲
から外し、周期的なレベル変動を抑制することができ
る。

【００３７】ここで前記危険範囲は、０．５の前後に適
宜の幅を有して設定すればよく、例えば、 ０．２５＜α＜０．７５ …（２） とすればよい。

【００３８】また、図１（ａ）に示す如く、鋳片３の長
手方向に並ぶ凹所3b，3b…が、複数のガイドロール５，
５…に同時に転接する状態となったとき、前述した転動
抵抗が更に増す結果、周期的なレベル変動は一層助長さ
れる。このような現象は、次式に示す如く、ガイドロー
ル５，５…間の間隔Ｄ（図１参照）が、鋳片３の長手方
向における凹所3b，3bの並設ピッチ（Ｖ_c ×Ｔ）の整数
（ｍ）倍となったとき発生する。

【００３９】 Ｄ＝ｍ×Ｖ_c ×Ｔ …（３）

【００４０】従って、ロール間隔Ｄを種々の整数ｍで除
して得られる長さｄ（＝Ｄ／ｍ）の夫々について、次式
により求まる影響指数βが０．５に近いとき、周期的な
レベル変動は一層助長されると判定される。

【００４１】 Ｌ／ｄ＝ｎ＋β …（４）

【００４２】（４）式中のｄは、連続鋳造機の設備仕様
により予め定まる値であり、その変更は難しいことか
ら、各ガイドロール５，５…において求められた影響指
数βが０．５に近い危険範囲にあるとき、距離Ｌを変更
してβの値を変更するのが望ましい。この変更は、連続
鋳造設備の操業前における前記目標レベルの設定を、各
ガイドロール５，５…に対して求まる影響指数βが、助
長指数αと同様に設定された次式にて示す危険範囲に含
まれないようにすることにより実現できる。

【００４３】 ０．２５＜β＜０．７５ …（５）

【００４４】図２は、以上の如き本発明方法の実施に用
いる湯面レベル制御装置の実施の形態を示す模式的ブロ
ック図である。図中１は、上下に開口を有する筒形の鋳
型であり、該鋳型１の上方には、溶湯２を貯留するタン
ディッシュ６が配してある。該タンディッシュ６の下面
には、注湯ノズル60が連設され、前記鋳型１の内部にま
で延長されており、タンディッシュ６内の溶湯２は、注
湯ノズル60の基部に構成されたスライディングゲート61
を経て鋳型１内に注湯され、該鋳型１の水冷された内壁
との接触により外側から冷却されて凝固し、凝固シェル
により外側を被覆された鋳片３となって鋳型１の下方に
連続的に引き抜かれる。

【００４５】鋳片３の引き抜きは、鋳型１の下方に十分
離隔して配置された一対のピンチロール４，４の回転制
御により予め定めた鋳込み速度Ｖ_c を保って行われてい
る。また、前記ピンチロール４，４と鋳型１との間に
は、鋳片３の引き抜き経路に沿って複数対（４対のみ図
示）のガイドロール５，５…が所定の間隔毎に並設され
ており、鋳型１から引き抜かれる鋳片３は、これの外側
に転接するガイドロール５，５…に案内されてピンチロ
ール４，４に導かれ、この間に、図示しないスプレ帯か
ら噴射される冷却水により冷却されて前記凝固シェルの
厚みを増し、内部にまで凝固が進行した段階にて前記ピ
ンチロール４，４間に噛み込まれるようにしてある。

【００４６】以上の如く構成された連続鋳造機において
は、鋳型１内部の溶湯２の表面レベルを予め設定された
所定の目標レベルに維持するための湯面レベル制御が行
われている。この湯面レベル制御は、鋳型内部の湯面レ
ベルの検出値と目標レベルとの偏差を求め、この偏差を
解消すべく鋳型１への注湯手段としてのスライディング
ゲート61の開度を変更するフィードバック制御により行
われている。

【００４７】このフィードバック制御系の構成について
述べる。鋳型１の内部の溶湯２の表面レベルは、この表
面に臨ませた渦流レベル計70により検出され、この検出
レベルは加算器71に与えられている。該加算器71には、
目標レベル設定部72に設定された制御目標となる目標レ
ベルが与えられており、加算器71は、前記検出レベルと
前記目標レベルとの偏差を求め、求められた偏差に対応
する偏差信号をレベル制御部７に出力する動作をなす。

【００４８】レベル制御部７は、前記加算器71からの入
力、即ち、検出レベルと目標レベルとの偏差を用い、例
えば、この偏差に基づくＰＩＤ演算を実施してスライデ
ィングゲート61の目標開度を求め、この目標開度を実現
すべく、前記スライディングゲート61のアクチュエータ
（油圧シリンダ等）62に開閉指令を発し、この開閉指令
に応じたアクチュエータ62の動作によりスライディング
ゲート61の開度を加減し、鋳型１への注湯量を調節する
動作をなす。

【００４９】図示の装置は、以上の如きフィードバック
制御により解消し得ない鋳型１内部の湯面レベルの周期
的な変動を、本発明方法に従って抑制すべく動作する周
期変動制御部８を備えている。この周期変動制御部８
は、前記（１）式により助長指数αを演算する助長指数
演算部80，80…と、これらの演算結果に基づいて前記目
標レベルの変更量を決定する目標変更量決定部81と、前
記渦流レベル計70による検出レベルに含まれる周期的な
変動成分を抽出し、この変動成分の周期を検出する変動
周期検出部82とを備えてなる。

【００５０】変動周期検出部82は、例えば、渦流レベル
計70の出力信号に高速フーリエ変換処理を施し、鋳型１
内部の溶湯２の表面に発生しているレベル変動を周期性
を有する変動成分に分割し、これらの内、振幅が最大と
なる支配的な変動成分の周期Ｔを求め、この周期Ｔを、
前記（１）式に従う助長指数αの演算に用いるべく助長
指数演算部80，80…に与える。

【００５１】助長指数演算部80，80…は、鋳片３の引き
抜き経路に沿って並設された複数のガイドロール５，５
…の夫々に対応させて設けてあり、これらには、変動周
期検出部82の出力として与えられるレベル変動の周期Ｔ
と共に、鋳込み速度Ｖ_c と、鋳型１内の溶湯２の表面か
ら各ロールまでの距離Ｌとが与えられており、これらの
各値を前記（１）式に適用することにより、各ガイドロ
ール５，５…における助長指数αを演算し、この結果を
目標変更量決定部81に与える。

【００５２】なお、前記鋳込み速度Ｖ_c は、鋳片３の引
き抜き用のピンチロール４，４の回転速度を図示しない
回転検出器により検出した結果から求めることができ
る。また前記距離Ｌは、目標レベル設定部72から与えら
れる現状の目標レベルと、鋳型１の下面から各ガイドロ
ール５，５…までの距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ …とを加算した値と
して求めることができ、前記距離Ｌ₁ ，Ｌ₂ …は、連続
鋳造機の設備仕様に従って各ガイドロール５，５…に対
して予め求め、各別の助長指数演算部80，80…に記憶さ
せておく。

【００５３】目標変更量決定部81は、助長指数演算部8
0，80…から与えられる各ガイドロール５，５…の助長
指数αの夫々が前記（２）式に示す危険範囲に含まれる
か否かを調べ、助長指数αが危険範囲に含まれているガ
イドロール５が存在する場合には、この助長指数αを危
険範囲から外すために必要な目標レベルの変更量を決定
し、この結果を前記目標レベル設定部72に与える。目標
レベル設定部72は、目標変更量決定部81からの入力に従
って先に設定された目標レベルを変更する動作を行い、
これ以降は、変更された目標レベルと渦流レベル計70の
検出レベルとの偏差に基づくレベル制御部７の動作によ
り、前述した湯面レベル制御が行われる。

【００５４】なお目標変更量決定部81における目標レベ
ルの変更量の決定は、当該ガイドロール５以外の各ガイ
ドロール５，５…について求められた助長指数αも併せ
て参照し、これらの助長指数α，α…が目標レベルの変
更後に危険範囲内となることのないように行われる。ま
た、前記（４）式に従って各ガイドロール５，５…の影
響指数βを求め、これらの内の一又は複数が前記（５）
式に示す危険範囲に含まれる場合には、助長係数αの危
険範囲を拡大し、可及的に０に近くなるように目標レベ
ルの変更量を定めるようにするのが望ましい。

【００５５】なお以上の実施の形態においては、助長指
数αの演算に、鋳型１の内部に設定された目標レベル位
置から各ガイドロール５までの離隔距離Ｌを用いている
が、鋳型１内部の所定位置と各ガイドロール５までの離
隔距離Ｌを用いることも可能である。

【００５６】次に、以上の如き本発明方法を実際の連続
鋳造機の湯面レベル制御に適用した実施例について述べ
る。

【００５７】〔実施例１〕図３に示す如く、鋳片３の引
き抜き経路に沿って 300mmの等間隔にてガイドロール
５，５…を並設して構成された連続鋳造機を、最上部の
ガイドロール５からの距離Ｌが1050mmとなる目標レベル
を設定し、鋳込み速度Ｖ_c を1.2m/secに設定して操業し
たところ、図４に示す如く、鋳型１内部の溶湯２の表面
レベルの検出値に周期Ｔ＝３sec なるレベル変動が発生
した。

【００５８】ここで、（１）式において、 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝1050／（1200/60 ×３）＝17.5 となることから、助長指数αは 0.5であり、（２）式に
示す危険範囲の略中央にある。

【００５９】また前記（４）式において、 Ｌ／ｄ＝1050／300 ＝3.5 となることから、影響指数βもまた 0.5であり、（５）
式に示す危険範囲の略中央にある。

【００６０】従って図３に示す連続鋳造機を前述した条
件下にて操業した場合、３sec なる周期を有するレベル
変動が助長されることとなり、このレベル変動は、図４
に示す如く、その変動幅を徐々に増して継続し、発生時
点から略 40sec経過後の変動幅は、±９mmにも達した。

【００６１】本発明方法においては、前記助長指数α及
び影響指数βが共に危険範囲にあることから、以上の如
きレベル変動の検出に伴う目標レベルの変更が、前記レ
ベル変動の発生時点から略 50secの経過後に実行され、
図４に示す如く、初期の目標レベルよりも30mm低い新た
な目標レベルが設定された。この結果、前記レベル変動
は徐々に収束し、設定変更から略 50secが経過した時
点、即ち、変動開始時点から略100sec後における変動幅
は、図４に示す如く、± 1.6mmに抑制された。

【００６２】ここで、新たに設定された目標レベルと最
上部のガイドロール５との間の離隔距離Ｌが1020mmであ
り、これを用いて前記（１）式の演算を行うと、 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝1020／（ 1200/60×３）＝17 となる。

【００６３】また他のガイドロール５，５…について
は、最上部からｘ番目のガイドロール５において、 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（1020＋ 300ｘ）／（ 1200/60×
３）＝17＋５ｘ となり、いずれのガイドロール５，５…についても助長
係数αが０であり、前記危険範囲から外れていることが
わかる。

【００６４】〔実施例２〕図５に示す如く、鋳型１の下
方の２番目から６番目までのガイドロール５，５…が、
夫々、240mm ，300mm ，360mm ，420mm なる不等な間隔
を隔てて並設された連続鋳造機を、２番目のガイドロー
ル５からの距離Ｌが1240mmとなる目標レベルを設定し、
鋳込み速度Ｖ_c を0.9m/secに設定して操業したところ、
図６に示す如く、鋳型１内部の溶湯２の表面レベルの検
出値に周期Ｔ＝４sec なるレベル変動が発生した。

【００６５】ここで、２番目のガイドロール５について
（１）式の演算を行うと、 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝1240／（ 900/60 ×４）＝20.67 となり、同様に３〜６番目の各ガイドロール５について
は、 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（1240＋240 ）／（ 900/60 ×４）＝24.67 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（1240＋540 ）／（ 900/60 ×４）＝29.67 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（1240＋900 ）／（ 900/60 ×４）＝35.67 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（1240＋1020）／（ 900/60 ×４）＝37.67 となり、これらの助長指数αは共に0.67であり、（２）
式に示す危険範囲に含まれている。

【００６６】従って図５に示す連続鋳造機を前述した条
件下にて操業した場合、４sec なる周期を有するレベル
変動が助長されることとなり、このレベル変動は、図６
に示す如く、その変動幅を徐々に増して継続し、この変
動幅は、図４に示す実施例と同様、発生時点から略 40s
ec経過後には±９mmにも達した。

【００６７】本発明方法においては、前記助長指数αが
危険範囲にあることから、レベル変動の発生時点から略
50sec 経過後に目標レベルの変更が実行され、初期の目
標レベルよりも30mm低い新たな目標レベルが設定され
た。この結果、前記レベル変動は徐々に収束し、設定変
更から略 50secが経過した時点、即ち、変動開始時点か
ら100sec後における変動幅は、図６に示す如く、± 2.8
mmに抑制された。

【００６８】ここで、新たに設定された目標レベルを用
い、２〜６番目のガイドロール５，５…について前記
（１）式の演算を行うと、 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（1240−30）／（ 900/60 ×４）＝20.17 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（1480−30）／（ 900/60 ×４）＝24.17 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（1780−30）／（ 900/60 ×４）＝29.17 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（2140−30）／（ 900/60 ×４）＝35.17 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝（2260−30）／（ 900/60 ×４）＝37.17 となり、いずれの助長係数αも前記危険範囲から外れて
いることがわかる。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係る連続鋳造
機の湯面レベル制御方法及び湯面レベル制御装置におい
ては、連続鋳造機の鋳型内部における周期的な湯面レベ
ルの変動の要因が、この変動により鋳片の表面に形成さ
れる凹所が各ガイドロールを通過するときに発生する転
動抵抗の増加により発生し、この転動抵抗の増加タイミ
ングと、鋳型内部において湯面が最高レベルから下降す
るタイミングとが一致したとき前記変動が助長されると
判定して、この状態を、湯面レベル制御の目標となる目
標レベルを変更することにより解消するから、鋳型内部
に発生するレベル変動を既存の設備の大がかりな変更を
強いることなく効果的に抑制することができ、このよう
なレベル変動に起因する製品鋳片の形状欠陥及び表皮下
欠陥の発生を防止して、良質が製品鋳片を安定して製造
することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において着目した周期的な湯面レベル変
動の発生メカニズムの説明図である。

【図２】本発明方法の実施に用いる湯面レベル制御装置
の実施の形態を示す模式的ブロック図である。

【図３】本発明方法の実施例１に用いた連続鋳造機にお
けるガイドロール配置を示す図である。

【図４】図３に示す連続鋳造機における湯面レベルの変
動の様子を示す図である。

【図５】本発明方法の実施例２に用いた連続鋳造機にお
けるガイドロール配置を示す図である。

【図６】図５に示す連続鋳造機における湯面レベルの変
動の様子を示す図である。

【図７】周期的な湯面レベルの変動により引き起こされ
る問題点の説明図である。

【符号の説明】

１ 鋳型 ２ 溶湯 ３ 鋳片 3a 凝固シェル 3b 凹所 ４ ピンチロール ５ ガイドロール ６ タンディッシュ ７ レベル制御部 ８ 周期変動制御部 70 渦流レベル計 72 目標レベル設定部 80 助長指数演算部 81 目標変更量決定部 82 変動周期検出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 正彦 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−320059（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−290251（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−333551（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−170021（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−314911（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−146658（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−29408（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−147044（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−234705（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−174961（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−169163（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−235056（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 11/18 B22D 11/16 104

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳型から所定の鋳込み速度にて引き抜か
   れる鋳片を、この引き抜き経路に沿って並設された複数
   対のガイドロールにより案内する連続鋳造機の操業中
   に、前記鋳型の内部の湯面レベルを所定の目標レベルに
   保つべく制御する連続鋳造機の湯面レベル制御方法にお
   いて、前記鋳型の内部に発生する湯面レベルの周期的な
   変動の周期を検出し、検出された変動周期Ｔと、前記鋳
   込み速度Ｖ_c と、前記鋳型の内部の所定位置から前記複
   数対のガイドロール夫々までの離隔距離Ｌとを用いて、
   下式 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝ｎ＋α （ｎ：整数、０≦α＜
   １） により助長指数αを求め、各ガイドロールに対して求め
   た助長指数αが０．５を含む所定の範囲にあるとき、該
   範囲から外すべく前記目標レベルを変更することを特徴
   とする連続鋳造機の湯面レベル制御方法。
2. 【請求項２】 鋳型から所定の鋳込み速度にて引き抜か
   れる鋳片を、この引き抜き経路に沿って並設された複数
   対のガイドロールにより案内する連続鋳造機の操業中
   に、前記鋳型の内部の湯面レベルを所定の目標レベルに
   保つべく制御する連続鋳造機の湯面レベル制御装置にお
   いて、前記鋳型の内部に発生する湯面レベルの周期的な
   変動の周期を検出する手段と、該手段により検出された
   変動周期Ｔと、前記鋳込み速度Ｖ_c と、前記鋳型の内部
   の所定位置から前記複数対のガイドロール夫々までの離
   隔距離Ｌとを用いて、下式 Ｌ／（Ｖ_c ×Ｔ）＝ｎ＋α （ｎ：整数、０≦α＜
   １） により助長指数αを演算する手段と、該手段により求め
   た助長指数αが０．５を含めて予め設定された所定の範
   囲にあるか否かを判定する手段と、該判定手段の判定に
   従って前記目標レベルを変更する手段とを具備すること
   を特徴とする連続鋳造機の湯面レベル制御装置。