【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造設備のタンディシュ底部に設けられた浸漬ノズルの直上に配置され鋳型への注入湯量を操作するストッパーを支持昇降する操縦機の据え付けにおいて、据え付け状態を精度良く診断するための操縦機の据え付け診断方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼、アルミ合金等の連続鋳造においては、溶融金属よりなる湯を上下が開放された鋳型の上方から注入し、鋳型側面から冷却してその表面から一部を凝固せしめ、下方からロールで挟んで引抜きながら冷却することによって連続的に鋳造が行われる。

【０００３】鋳型への注入湯量の操作端としては、一般的にストッパーあるいはスライディングノズルが用いられている。 ストッパーはスライドプレートを有するスライディングノズルに比較して、耐火物コストが安価であり、湯に対して外気を完全にシールすることができる利点がある。 一方、流量特性がオンオフ的であるためストッパーによる鋳型内湯面制御を実施する上で、高精度なストッパー位置制御が必要となる。

【０００４】そこで、ストッパーによる鋳型内湯面制御を実施する上で、従来は、高分解能のデジタルシリンダーなどの採用、あるいは、流量特性変化を補償する適応制御の導入などの制御装置および制御ソフト面での高精度化に頼る傾向にあった。 しかし、注入湯量を操作するストッパーおよび操縦機の据え付け精度向上に注目した技術は見当たらない。 また、操縦機アーム部の撓みは測定方法が特開平２−２２０７５１号公報の（９）（１
０）項に述べられているが自動測定装置についての発明には至っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】連続鋳造における鋳型内湯面レベルの安定化は鋳片表面品質を大きく左右する重要な要因である。 したがって、鋳型内湯面レベルの変動は極力小さくする必要がある。 従来技術では、ストッパーによる鋳型内湯面制御を実施する場合に、制御装置および制御ソフト面での高精度化に頼る傾向にあったが、所詮は想定されるプロセス変動を許容すべく設計される故、プロセス変動に対し許容限界を持つこととなる。 したがって、プロセス変動を許容限界内に納める技術がなくては充分な効果を発揮しえないといえる。

【０００６】しかし、注入湯量制御の原点であるストッパー流量特性を決定する浸漬ノズルに対するストッパーの芯だし、操縦機アーム部の撓み、操縦機ガイド部の摩擦状況などは、タンディシュに操縦機およびストッパーを据え付ける作業者の技能に委ねられており、定量的な評価、診断が行われていなかった。 具体的には、ストッパーの芯だしはタンディシュ上部の離れた場所からの目視判定で行われており、操縦機ガイド部の給油状況は操縦機を手動ハンドルで昇降したときの作業者の感覚に委ねられていた。

【０００７】このような観点から、本発明の目的は、連続鋳造設備のタンディシュにストッパー操縦機を据え付ける作業において、操縦機に設けた駆動装置の動作状況、操縦機アーム部の撓み、操縦機ガイド部の摩擦状況、浸漬ノズルに対するストッパーの芯ずれ量を定量的に評価、診断し、ガイダンスすることで、ストッパー操縦機の据え付け精度を向上させ、鋳型内湯面制御の原点であるストッパー流量特性を所定の許容限界内に安定化させるストッパー操縦機の据え付け診断方法および装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るストッパー操縦機の据え付け診断方法および装置は、連続鋳造設備のタンディシュ１底部に設けられた浸漬ノズル２の直上に配置され鋳型への注入湯量を操作するストッパー３を支持昇降する操縦機の据え付けにおいて、前記操縦機に駆動装置１１を設け、予め定めた昇降パターンで駆動装置１１を運転するプログラム制御手段１２と、操縦機の移動量４１あるいは駆動装置の移動量１３を計測する手段と、ストッパー３の上下方向の移動量２１を計測する手段と、ストッパー３あるいはストッパーを含めた操縦機の荷重を計測する手段３２，３１とを具備し、予め定めた昇降パターンで駆動装置１１を運転し、その間に得られた操作指令と操縦機移動量４１あるいは駆動装置の移動量１３との関係から駆動装置の動作状況を評価する機能と、ストッパーの移動量２１と前記操縦機移動量４
１あるいは駆動装置の移動量１３との関係から操縦機アーム部４の撓みを演算し評価する機能と、ストッパーあるいはストッパーを含めた前記操縦機の荷重信号３２，
３１から前記操縦機ガイド部６の摩擦状況を評価する機能と、ストッパー３の上下方向の移動量２１を計測し、
ストッパー３と浸漬ノズル２との嵌合開始位置と嵌合終了位置との差から横方向のストッパー芯ずれ量を測定し評価する機能の内、少なくとも一つ以上の機能を有する診断装置を具備することを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明の方法および装置にあっては、連続鋳造設備のタンディシュにストッパー操縦機を据え付ける作業において、タンディシュにストッパー操縦機を据え付けた後に、操縦機に設けた駆動装置の動作状況、操縦機アーム部の撓み、操縦機ガイド部の摩擦状況、浸漬ノズルに対するストッパーの芯ずれ量を定量的に評価、診断し、ガイダンスするので、ストッパー操縦機の微調整を容易にし、且つ、操縦機の据え付け精度の向上を図ることができる。 そうすると、鋳型内湯面制御の原点であるストッパー流量特性を所定の許容限界内に安定化させることができ、鋳型内湯面制御の制御装置および制御ソフト面での高精度化を図った場合においても充分にその効果を発揮させることができる。

【００１０】図２，図３を用いて本発明の診断装置の各工程別の診断方法について説明する。 図２は、ストッパーを含めた操縦機の荷重信号３１の計測値である操縦機荷重、駆動装置１１となるシリンダー操作指令、開度、
ストッパー３の上下方向の移動量２１の計測値であるストッパー開度、の状態例を同時間軸で表した図であり、
図３は、ストッパー芯ずれ量測定原理を示す模式図である。

【００１１】先ず、第１の機能である駆動装置の動作状況を評価する工程について説明する。 シリンダー開度は、シリンダー操作指令と一致した動作となるのが正常であるので、両者の差が許容範囲を超えたならば異常と判定することができる。 例えばシリンダー本体の異常、
シリンダーに接続する動力源（油圧、電圧、等）の異常が考えられ、シリンダーの交換、あるいは、動力源の点検修理で異常復帰することができる。 図２のＣ ₁₀とＹ ₁₀ 、Ｃ ₁₁とＹ ₁₁ 、Ｃ ₂₀とＹ ₂₀ 、Ｃ ₂₁とＹ ₂₁ 、Ｃ ₃₀とＹ
₃₀ 、Ｃ ₃₁とＹ ₃₁とを各々付き合わせチェックし、各偏差および再現性を評価できる。

【００１２】次に第２の機能である操縦機アームの撓みを演算評価する工程について説明する。 撓み発生機構の概念および操縦機アームの撓み測定方法について特開平２−２２０７５１号公報の（９）（１０）項に述べられているが、自動測定装置についての発明には到っていない。 本説明では操縦機アームの撓み自動測定装置を提供するものである。 操縦機アームの撓みは、アームに加わる荷重により変化する。 従って操縦機据え付け後に該撓みを測定する際には、アームに加わる荷重を一定条件に整えた上で、該撓み量を測定し、許容範囲内にあるか、
を評価測定する。

【００１３】即ち、撓み測定開始前にストッパー締込荷重を目標値Ｗ ₀に制御し締込荷重がＷ ₀ ±ａkgに達したことを条件として、シリンダー開度およびストッパー開度およびシリンダー操作指令を同時に電気的ゼロ点に合わせ込む、ゼロイングを行った後に測定する。 そうすると締込荷重を基準として、各測定値のゼロ点が決定される故、何回測定しても、又、別の操縦機について測定しても、同一荷重条件に整えて比較することが可能となる。

【００１４】撓み量の演算は、得られた図２から（１）
式で求められる。 撓み量＝シリンダー上限開度−ストッパー上限開度 ……………（１） （Ｙ ₁₁ ，Ｙ ₂₁ ，Ｙ ₃₁ ）（Ｓ ₁₁ ，Ｓ ₂₁ ，Ｓ ₃₁ ） 図２では計３回の測定を行い、各測定撓みの平均値を代表値として、許容範囲内にあるか評価、判定することができる。 又、各測定撓みの測定毎のバラツキを求め、許容範囲内にあるか、評価判定することで、再現性の評価も行える。 撓み異常時にはアーム部の固定ボルトのゆるみが想定される故、各部ボルトの増締めを行って、許容撓みを得るよう調整することができる。

【００１５】次に第３の機能である操縦機ガイド部の摩擦状況を評価する工程について説明する。 操縦機ガイド部は上下動する昇降ロッドを支持するものである。 ストッパー先端の高精度の位置制御をするためガイド内の昇降ロッドとの隙間（以下、ガタと称す）は極力小さくする必要がある。

【００１６】但し、ガタが小さすぎると、昇降ロッドとの摩擦力が大きくなり、シリンダー負荷を超過し、作動不能となる。 したがって、ガタを小さくし、摩擦力を低減するため、ガイド内にはベアリング等を配置する手段がとられる。 しかし、ベアリングは給油が不足すると摩擦力が増加するため適時給油を施す必要がある。 また、
ベアリングを使用したとしても、そのベアリング自体を過剰に締付固定すれば、やはり摩擦力が増加することとなる。 従来このような摩擦力の増加は、操縦機ハンドル操作時の反力を手触で判断して行われており、永年の経験を必要とし又、個人差のあるものであった。

【００１７】本発明は、これを自動選定評価する手段を提供するものである。 ストッパー自重Ｗｇとすると、ガイドの摩擦力は（２），（３），（４）式のいずれかで測定することができる。 ガイド摩擦力＝操縦機上昇限荷重−ストッパー自重 ……………（２） （Ｗ ₁₁ ，Ｗ ₂₁ ，Ｗ ₃₁ ） （Ｗｇ） ガイド摩擦力＝ストッパー自重−操縦機下降中荷重 ……………（３） （Ｗｇ） （Ｗ ₁₂ ，Ｗ ₂₂ ，Ｗ ₃₂ ） ガイド摩擦力＝（操縦機上昇限荷重−操縦機下降中荷重）÷２…（４） （Ｗ ₁₁ ，Ｗ ₂₁ ，Ｗ ₃₁ )(Ｗ ₁₂ ，Ｗ ₂₂ ，Ｗ ₃₂ ） ストッパー自重が不明のときには（４）式で求めることができる。

【００１８】但し、（２），（３），（４）式が成立つのは、動摩擦力を無視できるように、シリンダーの移動速度を充分に遅くした静止摩擦状態に近い場合である。
実施例ではシリンダーの移動速度を０．１mm/secとして静止摩擦状態にて近い条件を実現して測定している。

【００１９】（２），（３），（４）式のいずれかを用いガイド摩擦力を測定し、許容範囲内にあるか評価判定することで、異常時には、ガイドの給油、あるいは締付けを調整することで許容範囲に修正することができる。

【００２０】続いて第４の機能であるがストッパー芯ずれ量を測定し評価する工程について説明する。 図３にて説明する。 ストッパーを上昇させ、ストッパー先端を浸漬ノズル上端より隔離した状態のストッパー先端位置を図中に示す。 次に、シリンダーを一定速度でシリンダーを下降させると、いずれストッパー先端が浸漬ノズル上端が接触する状態となる（この時のストッパー開度を嵌合開始位置とする。）。 この時のストッパー先端位置をで示す。 更にシリンダーを下降させると、ストッパーは浸漬ノズル上端に沿って下降し、やがてストッパー先端と浸漬ノズル上端は完全に嵌合する（この時のストッパー開度を嵌合終了位置とする。）。 この時のストッパー先端位置をで示す。

【００２１】ストッパーの嵌合開始位置と嵌合終了位置との差をｙとし、ストッパー先端の中心線から外輪線までの角度をθとすると、水平方向のストッパー芯ずれ量ｘは（５）式で求められる。 ｘ＝ｔａｎθ・ｙ …………………………………………………（５） 図３ではストッパー先端が円スイ状の場合を示したが、
釣鐘状のもの、半球状のもの等、ストッパー先端形状によっては（５）式はあてはまらないが、これらの場合はｘとｙの関係式を予め求めて適用することができる。

【００２２】前記、嵌合開始位置、嵌合終了位置の検出方法について図２を用いて説明する。 ストッパー先端を浸漬ノズル上端から隔離した、ストッパー上限開度（Ｓ
₁₁ ，Ｓ ₂₁ ，Ｓ ₃₁ ）から一定速度でシリンダーを下降させていくとストッパー先端と浸漬ノズル上端が接触する嵌合開始位置に達する。 以降操縦機荷重が、下降中荷重（Ｓ ₁₂ ，Ｓ ₂₂ ，Ｓ ₃₂ ）により低下し始める。 同時にストッパー開度変化もシリンダーと同じ下降勾配を示していたストッパー開度変化がゆるやかな下降勾配となり変曲点を示す。

【００２３】更にシリンダー一定速度で継続下降すると、ストッパー先端と浸漬ノズル上端とが完全に嵌合する、嵌合終了位置に達する。 以後、操縦機荷重は、アームの撓み反力を受けて急勾配で下降する。 同時にストッパー開度変化は停止し、一定となる。 以上の変化の特徴を利用しストッパーの嵌合開始位置および嵌合終了位置を求めるものである。

【００２４】先ず、方法（Ｉ）として、ストッパー開度変化率が、シリンダー開度変化率よりも低下する点を捉えて嵌合開始位置とし、シリンダー下降中にストッパー開度変化率がゼロとなる点を捉えて嵌合終了位置とする方法。

【００２５】次に、方法（II）として、操縦機荷重の変化率が、シリンダー下降中に変化率設定値を超えた時点で嵌合開始位置とし、変化率設定位置よりも大きい変化率設定値を超えた時点で嵌合終了位置とする方法（変化率設定位置，は予め設定する任意の値）。

【００２６】更に、方法(III）として、操縦機荷重の絶対値が、下降中荷重（Ｗ ₁₃ ，Ｗ ₂₃ ，Ｗ ₃₃ ）よりも設定値ｂ（kg）低下時点をとらえて嵌合開始位置とする方法（設定値ｂは予め設定する任意の値）。

【００２７】前記方法（Ｉ）（II）(III）のいずれか、
又は組合せにより嵌合開始位置と嵌合終了位置を求め、
その差ｙを求め（５）式に代入することでストッパー芯ずれ量ｘが測定できる。 測定した芯ずれが許容範囲にあるか判定評価し、調整を施すことができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説明する。 図１は本発明に係る連続鋳造用タンディシュのストッパー操縦機の据え付け診断方法および装置の実施状態を示す模式図である。

【００２９】図中、１はタンディシュであり、該タンディシュ１の底部には鋳型に注湯するための浸漬ノズル２
が配置され、該浸漬ノズル２の直上にはストッパー３が配設されている。 浸漬ノズル２の上端とストッパー３の先端が対向し嵌合可能な構造となっており、連続鋳造時にはストッパー３の上下動により生ずる隙間（以下ストッパー開度と称す）を制御して鋳型への注湯量が操作される。 ストッパー３はストッパー荷重計３２を介して操縦機アーム４に固定され、操縦機アーム４はタンディシュ１に固定された操縦機昇降ガイド６内を昇降する操縦機昇降ロッド５ａに接合される。 操縦機昇降ロッド５ａ
の下部には、操縦機操作ハンドル７ａ操縦機側に連結されるハンドル操作用ピニオン７ｂと噛み合わせ可能な操縦機昇降ラック５ｂが設けられている。

【００３０】したがって、ハンドル操作時には、操縦機操作ハンドル７ａを押し下げると操縦機昇降ラック５ｂ
を介して操縦機昇降ロッド５ａが上昇し、その結果として、操縦機アーム４に固定されたストッパー３が上昇する構造となっている。 また、反タンディシュ側の操縦機昇降ロッド５ａと操縦機昇降ガイド６との間に、操縦機昇降ロッド５ａが駆動可能な位置に駆動装置としてシリンダー１１を設けるとともに、シリンダー１１の下部に操縦機の全荷重が測定可能な位置に操縦機荷重計３１を設けている。

【００３１】シリンダー１１により操縦機を駆動する場合には、操縦機運転モードとして手動運転モードと自動運転モードがあり、手動運転モードは切換器８３を操作盤６１に設けた開閉ボタン６３の信号である手動操作指令を接続し、自動運転モードでは、切換器８３を切換器８４の出力である自動操作指令に接続する。 更に、自動運転では切換器８４を荷重制御装置７１に接続する荷重制御と、切換器８４をプログラム設定器１２に接続するプログラム制御を備えている。 荷重制御では、切換器８
１で選択された荷重信号をフィードバックし目標とするストッパー締込荷重が得られるようにシリンダー１１を制御する。

【００３２】ストッパー操縦機の据え付け診断実施時には、先ず、手動運転モードで操縦機を上昇させストッパー先端を浸漬ノズル上端より隔離する。 次に、操作盤６
１の測定開始ボタン６２を押すと、前記自動運転モードとなり、測定開始信号が荷重制御装置７１に入力され、
前記荷重制御を実施する。 そして、前記ストッパー締込荷重が所定範囲内に達した時点で、荷重制御装置７１から診断装置５１に対して起動信号を発し、診断装置５１
は初期条件を整えた上でプログラム設定器１２に対し起動信号を出力し、前記プログラム制御が開始されると同時に自動的にストッパー操縦機の据え付け診断が開始される。

【００３３】プログラム設定器１２からシリンダー１１
に対し、予め定めた昇降パターンで操作指令（以下、シリンダー操作指令と称する）を与え、シリンダー１１の移動量をシリンダー開度計１３で測定し、診断装置５１
に入力する。 同時に、操縦機移動量の代表値として操縦機ロッド上端の移動量を操縦機位置計４１で計測し、ストッパー移動量の代表値としてストッパー３に可能な限り接近した操縦機アーム上端の移動量をストッパー開度計２１で測定し、ストッパー３の自重およびストッパー３が浸漬ノズル２に接触した際に加わる荷重をストッパー荷重計３２で計測し、ストッパー３を含めた操縦機の全荷重を操縦機荷重計３１で計測し、これらの計測値を診断装置５１に入力すると共にシリンダー１１に与えたシリンダー操作指令を診断装置５１に入力する。

【００３４】診断装置５１では、これらの入力信号を組み合わせて、本発明の方法にしたがって総合的に評価し、操縦機の据え付け状況を診断し、結果と共に、不良箇所についてはその調整ポイントをガイダンスとして操縦機を据え付ける作業者に示すことで、操縦機を据え付け作業の効率化並びに据え付け精度の高位安定化を実現する。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
連続鋳造設備のタンディシュにストッパー操縦機を据え付ける作業において、操縦機に設けた駆動装置の動作状況、操縦機アームの撓み、操縦機ガイド部の摩擦抵抗、
浸漬ノズルに対するストッパーの芯ずれ量を自動測定し、定量的に評価、診断することができ、その結果に基づき据え付け作業者に調整項目をガイダンスすることができるので、ストッパー据え付け精度を向上させ、鋳型内湯面制御の原点であるストッパー流量特性を所定の許容限界内に安定させることができる。 したがって、鋳型内湯面制御を実施する上で精度向上のために行われる種々の制御装置、制御ソフト面での高精度化を図った場合においても、充分にその効果を発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】連続鋳造設備のタンディシュのストッパー操縦機の据え付け診断方法および装置の実施状態を示す模式図である。

【図２】本発明の方法および装置によって自動測定した時の測定チャートである。

【図３】本発明の方法および装置によるストッパー芯ずれ量測定原理を示す模式図である。

【符号の説明】

１ タンディシュ ２ 浸漬ノズル ３ ストッパー ４ 操縦機アーム ５ａ 操縦機昇降ロッド ５ｂ 操縦機昇降ラック ６ 操縦機昇降ガイド ７ａ 操縦機操作ハンドル ７ｂ 操作ハンドル用ピニオン １１ シリンダー １２ プログラム設定器 １３ シリンダー開度計 ２１ ストッパー開度計 ３１ 操縦機荷重計 ３２ ストッパー荷重計 ４１ 操縦機位置計 ５１ 診断装置 ６１ 操作盤 ６２ 測定開始ボタン ６３ 開閉ボタン