JP2012170984A - Apparatus and method for controlling molten metal surface level within continuous casting machine mold - Google Patents

Apparatus and method for controlling molten metal surface level within continuous casting machine mold Download PDF

Info

Publication number
JP2012170984A
JP2012170984A JP2011035530A JP2011035530A JP2012170984A JP 2012170984 A JP2012170984 A JP 2012170984A JP 2011035530 A JP2011035530 A JP 2011035530A JP 2011035530 A JP2011035530 A JP 2011035530A JP 2012170984 A JP2012170984 A JP 2012170984A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mold
level
frequency
molten metal
hot water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011035530A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Arai
淳 荒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2011035530A priority Critical patent/JP2012170984A/en
Publication of JP2012170984A publication Critical patent/JP2012170984A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and method for controlling the molten metal surface level within a continuous casting machine mold, capable of appropriately suppressing fluctuations of the molten metal level having different frequency bands.SOLUTION: By performing PI control by obtaining a deviation of a detection value of a molten metal surface level detected by a molten metal surface level meter 21 from its target value, fluctuation of a molten metal surface level in a mold 3 is suppressed. By subjecting a molten metal surface level detection signal to a frequency spectrum analysis then, a peak frequency between fluctuation of a bulging molten metal surface level and fluctuation of a dummy bar-nature molten metal surface level is detected, and a differential filter 12 functioning as a disturbance compensator is switched by the peak frequency. The differential filter 12 has a characteristic for extracting an signal component of a frequency (peak frequency) intended to be suppressed from the deviation to be output by advancing its phase characteristic by 90°.

Description

本発明は、連続鋳造機のモールド内の湯面レベルを制御するモールド内湯面レベル制御装置及び制御方法に関する。   The present invention relates to a mold level control apparatus and a control method for controlling a mold level in a mold of a continuous casting machine.

連続鋳造機において、モールド内の溶融金属(溶鋼)の湯面レベルの変動を抑止して、湯面レベルが一定になるように制御することは、操業の安定上のみならず、鋳片の品質管理上からも極めて重要なことである。
従来、モールド内湯面レベル制御方法としては、モールド内の溶鋼の湯面レベルを湯面レベル計によって計測し、この計測値に基づいてスライディングノズルの開度を調節することで、モールドから引き抜かれていく溶鋼とタンディッシュから注入される溶鋼とのマスバランスを釣り合わせるという方法がとられている。
In a continuous casting machine, controlling the molten metal level in molten metal (molten steel) to keep the molten metal level constant and controlling the molten metal level to be constant is not only stable, but also the quality of the slab. This is also extremely important from an administrative standpoint.
Conventionally, as the mold level control method in the mold, the molten metal level in the mold is measured by a molten metal level meter, and the opening of the sliding nozzle is adjusted based on the measured value, and the mold is pulled out of the mold. The method of balancing the mass balance between the molten steel and the molten steel injected from the tundish is taken.

モールド内の溶鋼の湯面レベルが変動する最も大きな要因は、ガイドロールやピンチロールなどの鋳片支持ロールの間で生じる鋳片の厚み方向への膨らみ(バルジング)に起因する湯面レベル変動(バルジンク性湯面変動)であるといわれている。
このようなバルジング性湯面変動を抑制するものとして、例えば特許文献1に記載の技術がある。この技術は、湯面レベルの目標値と検出値との偏差に基づいて、スライディングノズルの開度指令を出力するPI制御器と、上記偏差からバルジング性湯面変動を抽出し、且つその位相特性を90度進ませて出力する特性を有する帯域微分を用いた外乱補償器とを併用して、湯面レベルが一定になるように制御するものである。ここでは、過去の鋳造速度のデータを利用してバルジング性湯面変動の周波数を求め、その周波数を用いて外乱補償器を制御することで、鋳造速度変更中にバルジング性湯面変動が発生した場合であっても外乱補償を有効に行うようにしている。
The biggest factor that fluctuates the molten steel surface level in the mold is the fluctuation of the molten steel surface level caused by bulging in the thickness direction of the slab that occurs between the slab support rolls such as guide rolls and pinch rolls (bulging) ( It is said that this is a vardinque hot water surface fluctuation).
As a technique for suppressing such bulging surface level fluctuation, for example, there is a technique described in Patent Document 1. This technology is based on the deviation between the target value and the detected value of the molten metal level, and outputs a sliding nozzle opening command, extracts the bulging fluctuation level from the deviation, and its phase characteristics Is used together with a disturbance compensator using a band derivative having the characteristic of advancing the angle 90 degrees and outputting so as to control the molten metal surface level to be constant. Here, using the data of the past casting speed, the frequency of the bulging hot water surface fluctuation was obtained, and the disturbance compensator was controlled using that frequency, so that the bulging hot water surface fluctuation occurred during the casting speed change. Even in this case, disturbance compensation is effectively performed.

特開2009−160647号公報JP 2009-160647 A

しかしながら、モールド内の溶鋼の湯面レベルが変動する要因には、バルジング性湯面変動の他にダミーバー性湯面変動がある。ダミーバー性湯面変動とは、ダミーバーによって鋳片を引き抜いて連続鋳造を開始する連続鋳造開始時において、ダミーバーが鋳片支持ロールに引っかかることに起因して発生する湯面レベル変動である。このダミーバー性湯面変動の周波数帯域は、バルジング性湯面変動の周波数帯域とは異なる。   However, the factors that cause the molten steel surface level of the molten steel in the mold to fluctuate include a dummy bar property surface variation in addition to the bulging property surface variation. The variation in the molten metal level of the dummy bar is a variation in the molten metal surface level caused by the dummy bar being caught by the slab support roll at the start of continuous casting in which the slab is pulled out by the dummy bar to start continuous casting. This frequency band of the dummy bar level fluctuation is different from the frequency band of the bulging level fluctuation.

そのため、上記特許文献1に記載のモールド内湯面レベル制御方法にあっては、周波数帯域の低いバルジング性湯面変動は抑制できるが、バルジング性湯面変動の周波数帯域よりも高い周波数帯域のダミーバー性湯面変動については抑制することができない。
そこで、本発明は、異なる周波数帯域をもつ湯面変動を適切に抑制することができる連続鋳造機のモールド内湯面レベル制御装置及び制御方法を提供することを課題としている。
Therefore, in the mold level control method described in Patent Document 1, bulging level fluctuation in a low frequency band can be suppressed, but dummy bar characteristics in a frequency band higher than the frequency band of bulging level fluctuation. It is not possible to suppress the hot water level fluctuation.
Then, this invention makes it the subject to provide the mold level control apparatus and the control method in a mold of the continuous casting machine which can suppress appropriately the mold level fluctuation | variation which has a different frequency band.

上記課題を解決するために、本発明に係る連続鋳造機のモールド内湯面レベル制御装置は、連続鋳造機のモールド内の湯面レベルを制御する連続鋳造機のモールド内湯面レベル制御装置であって、前記モールド内の湯面レベルを検出する湯面レベル計と、前記湯面レベル計で検出した湯面レベル検出信号と所定の湯面レベル目標値との偏差信号に基づいて、タンディッシュに設けられたスライディングノズルの開度指令を出力するPI制御器と、バルジング性湯面変動の周波数帯域とダミーバー性湯面変動の周波数帯域を包含する周波数帯域を対象として、前記湯面レベル計で検出した湯面レベル検出信号を周波数スペクトル解析し、湯面変動のピーク周波数を検出するピーク周波数検出器と、前記偏差信号から前記ピーク周波数検出器で検出したピーク周波数の信号成分を抽出し、且つその位相特性を90度進ませて出力する外乱補償器と、前記外乱補償器の出力信号を前記PI制御器が出力する前記開度指令に加算して最終的な前記開度指令とし、スライディングノズルの開度を調整するスライディングノズル制御器と、を備えることを特徴としている。   In order to solve the above problems, a mold level control apparatus in a mold of a continuous casting machine according to the present invention is a mold level control apparatus in a mold of a continuous casting machine that controls the mold level in a mold of a continuous casting machine. The hot water level meter for detecting the hot water surface level in the mold, and a tundish provided based on a deviation signal between the hot water surface level detection signal detected by the hot water surface level meter and a predetermined hot water surface level target value. The PI controller that outputs the sliding nozzle opening command and the frequency range including the frequency band of the bulging hot water surface fluctuation and the frequency band of the dummy bar hot water surface fluctuation are detected by the hot water level meter. A frequency spectrum analysis is performed on the molten metal level detection signal to detect the peak frequency of the molten metal level fluctuation, and the deviation frequency signal is detected by the peak frequency detector. A disturbance compensator that extracts a signal component having a peak frequency and outputs the phase characteristic by 90 degrees, and adds the output signal of the disturbance compensator to the opening command output by the PI controller. A sliding nozzle controller that adjusts the opening of the sliding nozzle as the final opening command is provided.

これにより、バルジング性湯面変動のピーク周波数とダミーバー性湯面変動のピーク周波数と適切に求め、そのピーク周波数の外乱を補償するように外乱補償器を切り替えることができる。したがって、PI制御器に併せてこの外乱補償器を用いてスライディングノズルの開度を調整することで、異なる周波数帯域のバルジング性湯面変動とダミーバー性湯面変動とを効果的に抑制することができる。ここで、外乱補償器の周波数特性を、ピーク周波数の信号成分を抽出し、且つその位相特性を90度進ませて出力する特性とするので、単純な微分制御器を適用する場合のような高周波ノイズの影響を排除して位相遅れを改善することができる。   Accordingly, the disturbance compensator can be switched so as to appropriately obtain the peak frequency of the bulging hot water surface fluctuation and the peak frequency of the dummy bar hot water surface fluctuation and compensate for the disturbance of the peak frequency. Therefore, by adjusting the opening of the sliding nozzle using this disturbance compensator in combination with the PI controller, it is possible to effectively suppress bulging level fluctuation and dummy bar level fluctuation in different frequency bands. it can. Here, since the frequency characteristic of the disturbance compensator is a characteristic that extracts the signal component of the peak frequency and advances the phase characteristic by 90 degrees and outputs it, the high frequency as in the case where a simple differential controller is applied. The phase delay can be improved by eliminating the influence of noise.

また、上記において、前記外乱補償器は、前記偏差信号から制御対象の周波数の信号成分を抽出し、且つその位相特性を90度進ませて出力する特性を有し、前記制御対象の周波数がそれぞれ異なる複数の制御器を備えており、前記ピーク周波数検出器で検出したピーク周波数が前記制御対象の周波数となっている前記制御器のみを有効とするように構成されていることを特徴としている。
これにより、比較的簡易な構成で、周波数スペクトル解析により検出した湯面変動のピーク周波数に応じて外乱補償器を切り替えることができる。
Further, in the above, the disturbance compensator has a characteristic of extracting a signal component of a frequency to be controlled from the deviation signal and advancing the phase characteristic by 90 degrees and outputting the same, and the frequency of the control target is respectively A plurality of different controllers are provided, and only the controller whose peak frequency detected by the peak frequency detector is the frequency to be controlled is made valid.
Thereby, a disturbance compensator can be switched with a comparatively simple structure according to the peak frequency of the molten metal surface level detected by frequency spectrum analysis.

さらに、本発明に係る連続鋳造機のモールド内湯面レベル制御方法は、連続鋳造機のモールド内の湯面レベルを制御する連続鋳造機のモールド内湯面レベル制御方法であって、湯面レベル計で検出した湯面レベル検出信号と所定の湯面レベル目標値との偏差信号に基づいて、PI制御によりタンディッシュに設けられたスライディングノズルの開度指令を出力し、バルジング性湯面変動の周波数帯域とダミーバー性湯面変動の周波数帯域を包含する周波数帯域を対象として、前記湯面レベル計で検出した湯面レベル検出信号を周波数スペクトル解析することで、湯面変動のピーク周波数を検出し、前記偏差信号から前記ピーク周波数の信号成分を抽出し、且つその位相特性を90度進ませた信号を、前記PI制御により出力した前記開度指令に加算して最終的な前記開度指令とし、スライディングノズルの開度を調整することを特徴としている。
これにより、異なる周波数帯域をもつ湯面変動を適切に抑制することができる連続鋳造機のモールド内湯面レベル制御方法とすることができる。
Further, the method for controlling the level in the mold of the continuous casting machine according to the present invention is a method for controlling the level in the mold of the continuous casting machine for controlling the level of the molten metal level in the mold of the continuous casting machine. Based on the deviation signal between the detected molten metal level detection signal and the predetermined molten metal level target value, the opening command of the sliding nozzle provided in the tundish is output by PI control, and the frequency band of the bulging molten metal level fluctuation And frequency band analysis of the molten metal level detection signal detected by the molten metal level meter for the frequency band including the frequency band of the dummy bar characteristic molten metal surface fluctuation, to detect the peak frequency of the molten metal surface fluctuation, The opening command that extracts the signal component of the peak frequency from the deviation signal and outputs a signal obtained by advancing the phase characteristic by 90 degrees by the PI control Adding to the final the opening command, it is characterized by adjusting the sliding nozzle opening.
Thereby, it can be set as the hot_water | molten_metal surface level control method in a mold of the continuous casting machine which can suppress appropriately the hot_water | molten_metal surface fluctuation | variation which has a different frequency band.

本発明によれば、周波数の低い(周期の長い)バルジング性湯面変動や周波数の高い(周期の短い)ダミーバー性湯面変動など、異なる周波数帯域をもつ湯面変動を適切に抑制することができる。そのため、連続鋳造機におけるモールド内の溶鋼の湯面レベルを目標値で一定とすることができ、鋳片品質の安定性を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to appropriately suppress molten metal surface fluctuations having different frequency bands, such as bulging surface variations with a low frequency (long cycle) and dummy bar surface variations with a high frequency (short cycle). it can. Therefore, the surface level of the molten steel in the mold in the continuous casting machine can be made constant at the target value, and the stability of the slab quality can be improved.

本実施形態における連続鋳造機のモールド周辺部の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the mold peripheral part of the continuous casting machine in this embodiment. モールド内湯面レベル制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the mold surface level control system in a mold. 湯面レベル変動の周波数解析結果を示す図である。It is a figure which shows the frequency analysis result of a hot_water | molten_metal surface level fluctuation | variation. 微分フィルタの周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of a differential filter. 本実施形態の効果を示すシミュレーション結果の一例である。It is an example of the simulation result which shows the effect of this embodiment.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態における連続鋳造機のモールド周辺部の構成を示す断面図である。
図中、符号1は溶鋼であり、符号2は溶鋼1が満たされたタンディッシュである。タンディッシュ2はモールド3の上部に配置されており、タンディッシュ2の底部にはスライディングノズル(以下、一部SNと略記)4が取り付けられている。スライディングノズル4の下面側には浸漬ノズル5が取り付けられており、タンディッシュ2内に満たされた溶鋼1は、スライディングノズル4、浸漬ノズル5を経てモールド3内へ注入される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the mold peripheral part of the continuous casting machine in the present embodiment.
In the figure, reference numeral 1 is molten steel, and reference numeral 2 is a tundish filled with molten steel 1. The tundish 2 is arranged on the upper part of the mold 3, and a sliding nozzle (hereinafter abbreviated as SN) 4 is attached to the bottom of the tundish 2. An immersion nozzle 5 is attached to the lower surface side of the sliding nozzle 4, and the molten steel 1 filled in the tundish 2 is injected into the mold 3 through the sliding nozzle 4 and the immersion nozzle 5.

モールド3内へ注入された溶鋼1は、モールド3の側面より冷却されることで、表面から凝固してシェル6を形成しつつ、ピンチロール7によって下方に引き抜かれ鋳片8となる。この引抜速度は、ピンチロール制御装置(図示せず)によりほぼ一定に制御されている。
モールド3内に注入される溶鋼量は、スライディングノズル4の開度により決まる。スライディングノズル開度(SN開度)の調整は、制御装置10が油圧シリンダなどの図示しないアクチュエータ(スライディングノズル制御器)を駆動することで行う。
The molten steel 1 injected into the mold 3 is cooled from the side surface of the mold 3, and is solidified from the surface to form a shell 6, and is drawn downward by a pinch roll 7 to become a slab 8. This drawing speed is controlled to be substantially constant by a pinch roll control device (not shown).
The amount of molten steel injected into the mold 3 is determined by the opening degree of the sliding nozzle 4. Adjustment of the sliding nozzle opening (SN opening) is performed by the control device 10 driving an actuator (sliding nozzle controller) (not shown) such as a hydraulic cylinder.

SN開度は、モールド3内に注入される溶鋼量と下方へ引き抜かれる量とがバランスするように制御される。その制御は、モールド3内の湯面22のレベル(モールド内湯面レベル)が、予め設定された湯面レベル目標値で一定となるようにスライディングノズル4の開度指令値(SN開度指令値)を設定することで実現される。モールド内湯面レベルは湯面レベル計21によって検出され、その検出値は制御装置10に入力される。   The SN opening is controlled so that the amount of molten steel injected into the mold 3 and the amount drawn downward are balanced. The control is such that the opening command value (SN opening command value) of the sliding nozzle 4 is set so that the level of the molten metal surface 22 in the mold 3 (the molten metal surface level in the mold) becomes constant at a preset molten metal surface level target value. ) Is set. The hot water level in the mold is detected by the hot water level meter 21, and the detected value is input to the control device 10.

図2は、モールド内湯面レベル制御系を示すブロック図である。
図2に示すように、湯面レベル計21から得られる湯面レベルLと所定の湯面レベル目標値Lrefとの偏差(Lref−L)は、PI(比例+積分)制御器11と外乱補償器として機能する微分フィルタ12とにそれぞれ入力される。PI制御器11は、入力された偏差を零にするようなSN開度指令値を出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing a mold level control system in the mold.
As shown in FIG. 2, the deviation (Lref−L) between the molten metal level L obtained from the molten metal level meter 21 and the predetermined molten metal level target value Lref is determined by the PI (proportional + integral) controller 11 and the disturbance compensation. Are input to the differential filter 12 functioning as a detector. The PI controller 11 outputs an SN opening command value that makes the input deviation zero.

微分フィルタ12は、上記偏差から制御対象である特定周波数の信号成分を抽出すると共に、その位相特性を90度進ませる処理を行うものであり、制御対象の周波数がそれぞれ異なる複数の制御器から構成されている。微分フィルタ12は、FFT解析13の周波数解析結果に応じて、複数の制御器のうち1つが有効となるように切り替えられる。
FFT解析13は、湯面レベル計21で検出した湯面レベルLを入力し、湯面レベル変動の周波数スペクトル解析を行うFFT(高速フーリエ変換)機能を有する。このように、ここではFFTによるオンライン解析(信号を取り込みながらの解析)を行う。このFFT解析13により、湯面レベルの変動周波数に対する変動振幅の関係(周波数スペクトル)が得られ、変動振幅が最大となる変動周波数を湯面変動のピーク周波数として特定できる。すなわち、FFT解析13は、ピーク周波数検出器として機能する。
The differential filter 12 extracts a signal component of a specific frequency as a control target from the deviation and performs a process of advancing the phase characteristic by 90 degrees, and is composed of a plurality of controllers having different control target frequencies. Has been. The differential filter 12 is switched according to the frequency analysis result of the FFT analysis 13 so that one of the plurality of controllers becomes effective.
The FFT analysis 13 has an FFT (Fast Fourier Transform) function that inputs the molten metal level L detected by the molten metal level meter 21 and performs frequency spectrum analysis of the molten metal level fluctuation. As described above, online analysis by FFT (analysis while capturing a signal) is performed here. By this FFT analysis 13, the relationship (frequency spectrum) of the fluctuation amplitude with respect to the fluctuation frequency of the molten metal surface level is obtained, and the fluctuation frequency that maximizes the fluctuation amplitude can be specified as the peak frequency of the molten metal surface fluctuation. That is, the FFT analysis 13 functions as a peak frequency detector.

図3は、湯面レベル変動の周波数解析結果の一例を示す図であり、(a)はバルジング性湯面変動発生時の周波数解析結果、(b)はダミーバー性湯面変動発生時の周波数解析結果である。
ここで、バルジングとは、モールド3を通過した後の鋳片8内部の未凝固の溶鋼の静鉄圧(溶湯圧)により、鋳片8の表面に形成されたシェル6が鋳片8を支持するピンチロール7間で厚み方向に膨らむ現象である。このように、所定間隔で配置されたピンチロール7を通過していく過程で、シェル6ひいては内部の未凝固の溶鋼が厚み方向に膨らんだり押し込まれたりを繰り返すことに起因して発生する湯面レベル変動が、バルジング性湯面変動である。このバルジング性湯面変動は、湯面レベル変動の主な原因となっており、その変動周波数はピンチロール間隔や鋳造速度によって決まる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the frequency analysis result of the molten metal surface level fluctuation. (A) is the frequency analysis result when the bulging hot water surface fluctuation occurs, and (b) is the frequency analysis when the dummy bar hot water surface fluctuation occurs. It is a result.
Here, bulging means that the shell 6 formed on the surface of the slab 8 supports the slab 8 by the static iron pressure (molten metal pressure) of the unsolidified molten steel inside the slab 8 after passing through the mold 3. This is a phenomenon in which the pinch rolls 7 swell in the thickness direction. Thus, in the process of passing through the pinch rolls 7 arranged at a predetermined interval, the molten metal surface generated due to the shell 6 and thus the unsolidified molten steel inside is repeatedly expanded or pushed in the thickness direction. The level fluctuation is bulging hot water level fluctuation. This bulging level fluctuation is the main cause of the level fluctuation, and the fluctuation frequency is determined by the pinch roll interval and the casting speed.

一方、連続鋳造機では、鋳片8をダミーバーによって引き抜くことで鋳造を開始するが、この鋳造開始時において、ダミーバーがピンチロール7に引っかかることに起因して湯面レベル変動が発生する。これがダミーバー性湯面変動である。ダミーバー性湯面変動の変動周波数は、鋳造速度に依存せず溶鋼1の種類等によって決まる。
バルジング性湯面変動とダミーバー性湯面変動とは変動周波数が異なり、バルジング性湯面変動の周波数帯域は比較的低く(0.04〜0.07Hz程度)、ダミーバー性湯面変動の周波数帯域は比較的高い(0.25程度)。そのため、周波数スペクトル解析により、バルジング性湯面変動発生時には、図3(a)に示すようにピーク周波数が比較的低く測定され(この例では0.05Hz)、ダミーバー性湯面変動発生時には、図3(b)に示すようにピーク周波数が比較的高く測定される(この例では0.25Hz)。
On the other hand, in the continuous casting machine, casting is started by pulling out the slab 8 with a dummy bar. At the start of casting, the molten metal surface level fluctuation occurs due to the dummy bar being caught by the pinch roll 7. This is the fluctuation of the dummy bar surface. The fluctuation frequency of the dummy bar hot water surface fluctuation is determined by the type of the molten steel 1 and the like without depending on the casting speed.
Fluctuation frequency is different between bulging level fluctuation and dummy bar level fluctuation, the frequency band of bulging level fluctuation is relatively low (about 0.04-0.07 Hz), and the frequency range of dummy bar level fluctuation is Relatively high (about 0.25). Therefore, the frequency spectrum analysis shows that when the bulging hot water level fluctuation occurs, the peak frequency is measured to be relatively low as shown in FIG. 3A (0.05 Hz in this example). As shown in 3 (b), the peak frequency is measured relatively high (in this example, 0.25 Hz).

なお、FFT解析13では、バルジング性湯面変動の変動周波数帯域とダミーバー性湯面変動の変動周波数帯域とを包含する周波数帯域(例えば、0.04Hz〜0.3Hz)を対象として、周波数スペクトル解析を行う。すなわち、湯面レベル計21で検出した湯面レベル検出値を、解析対象の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタに通し、その結果に対して周波数スペクトル解析を行うようにする。これにより、バルジング性湯面変動とダミーバー性湯面変動とのピーク周波数を適切に測定することができる。   In the FFT analysis 13, a frequency spectrum analysis is performed for a frequency band (for example, 0.04 Hz to 0.3 Hz) including a fluctuation frequency band of bulging hot water surface fluctuation and a fluctuation frequency band of dummy bar hot water surface fluctuation. I do. In other words, the detection value of the molten metal level detected by the molten metal level meter 21 is passed through a band-pass filter that passes the frequency band to be analyzed, and the frequency spectrum analysis is performed on the result. Thereby, the peak frequency of the bulging hot water surface fluctuation and the dummy bar hot water surface fluctuation can be appropriately measured.

そして、FFT解析13によって測定された湯面変動のピーク周波数を、湯面レベル制御において抑制したい湯面変動の周波数とし、上記微分フィルタ12を、上述した偏差信号から当該ピーク周波数の信号成分を抽出し、且つその位相特性を90度進ませる特性を有するように切り替える。
図4は、微分フィルタ12の周波数特性の一例を示す図であり、抑制したい周波数(湯面変動のピーク周波数)が0.3Hzの場合を示している。図4に示すように、抑制したい周波数のゲインを0dBとし、低周波領域及び高周波領域においてゲインを0dBよりも低くすることで、抑制したい周波数の信号成分のみを抽出し、さらにその位相を90度進めるようにしている。本実施形態では、例えば0.01Hz毎に抑制したい周波数が設定された上記特性の制御器を複数用意しておき、これらの制御器の有効/無効を湯面変動のピーク周波数によって切り替えるものとする。
Then, the peak frequency of the molten metal surface fluctuation measured by the FFT analysis 13 is set as the frequency of the molten metal surface fluctuation to be suppressed in the molten metal surface level control, and the differential filter 12 extracts the signal component of the peak frequency from the deviation signal. And the phase characteristics are switched so as to have a characteristic of advancing by 90 degrees.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the frequency characteristic of the differential filter 12, and illustrates a case where the frequency to be suppressed (the peak frequency of the molten metal surface fluctuation) is 0.3 Hz. As shown in FIG. 4, by setting the gain of the frequency to be suppressed to 0 dB and lowering the gain below 0 dB in the low frequency region and the high frequency region, only the signal component of the frequency to be suppressed is extracted, and the phase is 90 degrees. I am trying to proceed. In the present embodiment, for example, a plurality of controllers having the above-described characteristics in which a frequency to be suppressed every 0.01 Hz is set are prepared, and the validity / invalidity of these controllers is switched according to the peak frequency of the molten metal level fluctuation. .

微分フィルタ12による演算結果は、SN開度補正値としてPI制御器11から出力されるSN開度指令値に加算され、その結果が最終的なSN開度指令値となる。すなわち、図2に示すモールド内湯面レベル制御系は、湯面レベルLとその目標値Lrefとの偏差が零となるように、PI制御器11と併せて、上記偏差から特定周波数の湯面変動成分(バルジング性湯面変動成分及びダミーバー性湯面変動成分)を抽出し、その位相特性を90度進ませて出力する特性を有する微分フィルタ12によりSN開度を制御することで、湯面レベルの変動を抑制している。   The calculation result by the differential filter 12 is added to the SN opening command value output from the PI controller 11 as the SN opening correction value, and the result becomes the final SN opening command value. In other words, the mold level control system in the mold shown in FIG. 2 is used in conjunction with the PI controller 11 so that the deviation between the melt level L and the target value Lref becomes zero. By extracting the components (bulging surface level fluctuation component and dummy bar surface level fluctuation component) and controlling the SN opening by the differential filter 12 having the characteristic that the phase characteristic is advanced by 90 degrees, The fluctuation of the is suppressed.

すなわち、SN開度指令値が出力されると、所定の無駄時間を経て(むだ時間14)SN開度が調節されることでモールド3への溶鋼1の流入流量が制御される(SN特性15)。すると、その流入流量に流量外乱として湯面レベル変動(湯面レベル外乱)が加わった総流入流量の溶鋼1がモールド3に流入する。このとき、モールド3への流入流量を積分したものがモールド3内の湯面レベルLとなり(流量積分16)、これが湯面レベル計21によって検知される(センサ特性17)。
このようにして、湯面レベルLを湯面レベル目標値Lrefに一致させるべく作用するフィードバック制御ループが形成される。
That is, when the SN opening command value is output, the flow rate of the molten steel 1 flowing into the mold 3 is controlled by adjusting the SN opening after a predetermined dead time (dead time 14) (SN characteristic 15). ). Then, the molten steel 1 of the total inflow flow rate in which the molten metal surface level fluctuation (melt surface level disturbance) is added to the inflow flow rate as a flow rate disturbance flows into the mold 3. At this time, the flow rate level L in the mold 3 is obtained by integrating the flow rate flowing into the mold 3 (flow rate integration 16), and this is detected by the melt level meter 21 (sensor characteristic 17).
In this way, a feedback control loop is formed that acts to make the hot water surface level L coincide with the hot water surface level target value Lref.

一般に、モールド内湯面レベル制御系では、湯面レベルの検出値とその目標値との偏差を0にするためにPI制御器を用いていたり、モールドへの流入流量が積分されてモールド内の湯面レベルとなったりするため、積分動作が系の特性を支配する。ところが、積分動作は90度の位相遅れを伴う動作であるため、この位相遅れを改善して適切な制御を行うためには、位相を90度進ませる動作が必要となる。   In general, in the mold level control system in the mold, a PI controller is used to make the deviation between the detected value of the mold level and its target value zero, or the inflow flow rate into the mold is integrated and the hot water in the mold is integrated. The integration operation dominates the system characteristics because the surface level is reached. However, since the integration operation is an operation with a phase delay of 90 degrees, in order to improve the phase delay and perform appropriate control, an operation for advancing the phase by 90 degrees is required.

通常、90度の位相進みを実現するためには、D(微分)制御が用いられる。しかしながら、単純な微分動作は、ノイズの影響を受けやすく、また高周波となるほどゲインが高くなる特性を有することから、上記PI制御器に代えて単純にPID制御器を用いてしまうと、高周波成分の信号を不必要に抑制してしまい、適切な湯面レベル制御を行うことができない。   Normally, D (differential) control is used to achieve 90-degree phase advance. However, since the simple differential operation is susceptible to noise and has a characteristic that the gain increases as the frequency becomes higher, if a PID controller is simply used instead of the PI controller, the high frequency component The signal is unnecessarily suppressed, and appropriate hot water level control cannot be performed.

そこで、本実施形態では、図4に周波数特性の一例を示すように、抑制したい特定周波数で位相を90度進めるような微分フィルタ12を、外乱補償器として付加する。この微分フィルタ12としては、抑制したい特定周波数よりも高周波領域でゲインを低くするような特性を有する制御器を適用する。これにより、単純なD制御器を適用した場合のように、高周波成分の湯面変動を不必要に抑制することがなく、抑制すべき特定周波数の湯面変動を適切に抑制することができる。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 4 as an example of frequency characteristics, a differential filter 12 that advances the phase by 90 degrees at a specific frequency to be suppressed is added as a disturbance compensator. As the differential filter 12, a controller having a characteristic that lowers the gain in a high frequency region than a specific frequency to be suppressed is applied. Thereby, like the case where a simple D controller is applied, the molten metal surface fluctuation | variation of the specific frequency which should be suppressed can be suppressed appropriately, without suppressing the molten metal surface fluctuation | variation of a high frequency component unnecessarily.

図5は、本実施形態の効果を示すシミュレーション結果の一例である。ここで、図5の実線aは、微分フィルタ12を適用せず、PI制御器11のみでSN開度を制御するシステムにおけるシミュレーション結果である。一方、図5の破線bは、PI制御器11と併せて微分フィルタ12を適用した本実施形態におけるシミュレーション結果である。この図5からもわかるように、微分フィルタ12を併用することで、湯面レベルの変動幅低減効果(25%程度の変動幅低減効果)が得られる。
このように、本実施形態では、バルジング性湯面変動の周波数帯域とダミーバー性湯面変動の周波数帯域を包含する周波数帯域を対象として、湯面レベル計で検出した信号を周波数スペクトル解析するので、周波数帯域の異なるバルジング性湯面変動とダミーバー性湯面変動のピーク周波数をそれぞれ適切に検出することができる。
FIG. 5 is an example of a simulation result showing the effect of the present embodiment. Here, a solid line a in FIG. 5 is a simulation result in a system in which the SN opening is controlled only by the PI controller 11 without applying the differential filter 12. On the other hand, a broken line b in FIG. 5 is a simulation result in the present embodiment in which the differential filter 12 is applied together with the PI controller 11. As can be seen from FIG. 5, the combined use of the differential filter 12 can provide an effect of reducing the fluctuation level of the molten metal surface level (an effect of reducing the fluctuation range of about 25%).
Thus, in the present embodiment, since the frequency band including the frequency band of the bulging hot water surface fluctuation and the frequency band of the dummy bar hot water surface fluctuation is the object, the frequency spectrum analysis is performed on the signal detected by the hot water surface level meter. It is possible to appropriately detect the peak frequency of bulging level fluctuation and dummy bar level fluctuation in different frequency bands.

そして、検出したピーク周波数によって微分フィルタを切り替え、微分フィルタの出力によってPI制御器が出力するSN開度指令を補正する。ここで、微分フィルタは、入力信号から特定周波数の信号成分を抽出し、且つその位相特性を90度進ませて出力する特性を有するものとする。このような微分フィルタをピーク周波数によって切り替えることで、湯面変動の周期変化(湯面変動の原因)に応じた外乱補償を実現することができ、異なる周波数特性をもつ湯面変動を適切に抑制することができる。   Then, the differential filter is switched according to the detected peak frequency, and the SN opening degree command output from the PI controller is corrected by the output of the differential filter. Here, the differential filter has a characteristic of extracting a signal component of a specific frequency from an input signal and advancing its phase characteristic by 90 degrees and outputting it. By switching such a differential filter according to the peak frequency, it is possible to realize disturbance compensation according to the period change of the molten metal surface fluctuation (cause of the molten metal surface fluctuation), and appropriately suppress the molten metal surface fluctuation with different frequency characteristics. can do.

また、微分フィルタによって90度の位相進みを実現することができるので、PI制御器の積分動作による位相遅れを改善し、適切な位相で湯面レベル制御を行うことができる。さらに、微分フィルタのゲイン特性を、上記特定周波数よりも高周波領域でゲインを低くする特性とするので、単純なD制御器を適用した場合に発生する高周波ノイズの影響を排除することができる。
以上のように、異なる周波数特性を持つ湯面変動を効果的に抑制し、モールド内の湯面レベルを目標値で一定に保つことができるので、品質の安定性を向上させて良好な鋳片を製造することができる。
In addition, since the phase advance of 90 degrees can be realized by the differential filter, the phase delay due to the integration operation of the PI controller can be improved, and the molten metal level control can be performed with an appropriate phase. Furthermore, since the gain characteristic of the differential filter is a characteristic that lowers the gain in a higher frequency region than the specific frequency, it is possible to eliminate the influence of high frequency noise that occurs when a simple D controller is applied.
As described above, it is possible to effectively suppress the fluctuation of the molten metal surface having different frequency characteristics and to keep the molten metal surface level in the mold constant at the target value. Can be manufactured.

1…溶鋼、2…タンディッシュ、3…モールド、4…スライディングノズル(SN)、5…浸漬ノズル、6…シェル、7…ピンチロール、8…鋳片、10…制御装置、21…湯面レベル計、22…湯面   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Molten steel, 2 ... Tundish, 3 ... Mold, 4 ... Sliding nozzle (SN), 5 ... Immersion nozzle, 6 ... Shell, 7 ... Pinch roll, 8 ... Slab, 10 ... Control device, 21 ... Hot water level Total, 22 ...

Claims (3)

連続鋳造機のモールド内の湯面レベルを制御する連続鋳造機のモールド内湯面レベル制御装置であって、
前記モールド内の湯面レベルを検出する湯面レベル計と、
前記湯面レベル計で検出した湯面レベル検出信号と所定の湯面レベル目標値との偏差信号に基づいて、タンディッシュに設けられたスライディングノズルの開度指令を出力するPI制御器と、
バルジング性湯面変動の周波数帯域とダミーバー性湯面変動の周波数帯域を包含する周波数帯域を対象として、前記湯面レベル計で検出した湯面レベル検出信号を周波数スペクトル解析し、湯面変動のピーク周波数を検出するピーク周波数検出器と、
前記偏差信号から前記ピーク周波数検出器で検出したピーク周波数の信号成分を抽出し、且つその位相特性を90度進ませて出力する外乱補償器と、
前記外乱補償器の出力信号を前記PI制御器が出力する前記開度指令に加算して最終的な前記開度指令とし、スライディングノズルの開度を調整するスライディングノズル制御器と、を備えることを特徴とするモールド内湯面レベル制御装置。
A mold level control device in a mold of a continuous casting machine for controlling a mold level in a mold of a continuous casting machine,
A hot water level meter for detecting the hot water level in the mold;
A PI controller that outputs an opening command of a sliding nozzle provided in the tundish based on a deviation signal between a hot water level detection signal detected by the hot water level meter and a predetermined hot water level target value;
For the frequency band that includes the frequency band of bulging level fluctuations and the frequency range of dummy bar level fluctuations, frequency spectrum analysis is performed on the level detection signal detected by the level gauge, and the peak level A peak frequency detector for detecting the frequency;
A disturbance compensator that extracts a signal component of the peak frequency detected by the peak frequency detector from the deviation signal and advances the phase characteristic by 90 degrees and outputs the signal,
A sliding nozzle controller that adds the output signal of the disturbance compensator to the opening command output from the PI controller to obtain a final opening command, and adjusts the sliding nozzle opening. Mold hot water level control device.
前記外乱補償器は、前記偏差信号から制御対象の周波数の信号成分を抽出し、且つその位相特性を90度進ませて出力する特性を有し、前記制御対象の周波数がそれぞれ異なる複数の制御器を備えており、前記ピーク周波数検出器で検出したピーク周波数が前記制御対象の周波数となっている前記制御器のみを有効とするように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のモールド内湯面レベル制御装置。   The disturbance compensator has a characteristic of extracting a signal component of a frequency to be controlled from the deviation signal and advancing the phase characteristic by 90 degrees and outputting the same, and a plurality of controllers having different frequencies to be controlled 2, wherein only the controller whose peak frequency detected by the peak frequency detector is the frequency to be controlled is configured to be valid. Mold level control device in mold. 連続鋳造機のモールド内の湯面レベルを制御する連続鋳造機のモールド内湯面レベル制御方法であって、
湯面レベル計で検出した湯面レベル検出信号と所定の湯面レベル目標値との偏差信号に基づいて、PI制御によりタンディッシュに設けられたスライディングノズルの開度指令を出力し、
バルジング性湯面変動の周波数帯域とダミーバー性湯面変動の周波数帯域を包含する周波数帯域を対象として、前記湯面レベル計で検出した湯面レベル検出信号を周波数スペクトル解析することで、湯面変動のピーク周波数を検出し、
前記偏差信号から前記ピーク周波数の信号成分を抽出し、且つその位相特性を90度進ませた信号を、前記PI制御により出力した前記開度指令に加算して最終的な前記開度指令とし、スライディングノズルの開度を調整することを特徴とするモールド内湯面レベル制御方法。
A mold level control method in a mold of a continuous casting machine for controlling a mold level in a mold of a continuous casting machine,
Based on the deviation signal between the hot water level detection signal detected by the hot water level meter and the predetermined hot water level target value, an opening command of the sliding nozzle provided in the tundish by PI control is output,
By analyzing the frequency spectrum of the molten metal level detection signal detected by the molten metal level meter for the frequency band including the frequency band of the bulging molten metal level fluctuation and the frequency band of the dummy bar type molten metal level fluctuation, Detect the peak frequency of
Extracting the signal component of the peak frequency from the deviation signal and adding a signal obtained by advancing its phase characteristic by 90 degrees to the opening command output by the PI control is used as the final opening command, A mold level control method in the mold, wherein the opening degree of the sliding nozzle is adjusted.
JP2011035530A 2011-02-22 2011-02-22 Apparatus and method for controlling molten metal surface level within continuous casting machine mold Pending JP2012170984A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011035530A JP2012170984A (en) 2011-02-22 2011-02-22 Apparatus and method for controlling molten metal surface level within continuous casting machine mold

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011035530A JP2012170984A (en) 2011-02-22 2011-02-22 Apparatus and method for controlling molten metal surface level within continuous casting machine mold

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012170984A true JP2012170984A (en) 2012-09-10

Family

ID=46974382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011035530A Pending JP2012170984A (en) 2011-02-22 2011-02-22 Apparatus and method for controlling molten metal surface level within continuous casting machine mold

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012170984A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014111267A (en) * 2012-12-05 2014-06-19 Nippon Steel & Sumitomo Metal Molten-metal surface level controller, method, and program for continuous casting machine
CN104281166A (en) * 2013-07-04 2015-01-14 中国钢铁股份有限公司 Liquid level control method of continuous casting machine
JP2015182100A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 Jfeスチール株式会社 Control apparatus and control method for continuous casting machine
JP2016022522A (en) * 2014-07-23 2016-02-08 新日鐵住金株式会社 State estimation method for molten metal surface variation in continuous casting mold
JP2018086666A (en) * 2016-11-29 2018-06-07 Jfeスチール株式会社 Control device of continuous casting machine, control method of continuous casting machine and continuous casting method of steel
US10722824B2 (en) 2016-10-18 2020-07-28 Ecolab Usa Inc. Device to separate water and solids of spray water in a continuous caster, and method to monitor and control corrosion background
CN113305278A (en) * 2021-05-07 2021-08-27 中国重型机械研究院股份公司 Control device and method for no-slip pulling of dummy bar during starting

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006263812A (en) * 2005-02-25 2006-10-05 Jfe Steel Kk Mold level control method for continuous caster and manufacturing method of cast piece by continuous caster

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006263812A (en) * 2005-02-25 2006-10-05 Jfe Steel Kk Mold level control method for continuous caster and manufacturing method of cast piece by continuous caster

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014111267A (en) * 2012-12-05 2014-06-19 Nippon Steel & Sumitomo Metal Molten-metal surface level controller, method, and program for continuous casting machine
CN104281166A (en) * 2013-07-04 2015-01-14 中国钢铁股份有限公司 Liquid level control method of continuous casting machine
JP2015182100A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 Jfeスチール株式会社 Control apparatus and control method for continuous casting machine
JP2016022522A (en) * 2014-07-23 2016-02-08 新日鐵住金株式会社 State estimation method for molten metal surface variation in continuous casting mold
US10722824B2 (en) 2016-10-18 2020-07-28 Ecolab Usa Inc. Device to separate water and solids of spray water in a continuous caster, and method to monitor and control corrosion background
JP2018086666A (en) * 2016-11-29 2018-06-07 Jfeスチール株式会社 Control device of continuous casting machine, control method of continuous casting machine and continuous casting method of steel
CN113305278A (en) * 2021-05-07 2021-08-27 中国重型机械研究院股份公司 Control device and method for no-slip pulling of dummy bar during starting
CN113305278B (en) * 2021-05-07 2022-07-22 中国重型机械研究院股份公司 Control device and method for no-slip pulling of dummy bar during starting

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012170984A (en) Apparatus and method for controlling molten metal surface level within continuous casting machine mold
JP3318742B2 (en) Mold level control device for continuous casting equipment
US8788084B2 (en) Control method for the meniscus of a continuous casting mold
KR102460212B1 (en) Control devices, methods and programs for continuous casting
KR102386742B1 (en) Method and apparatus for controlling a strand casting system
JPH10314911A (en) Device for controlling molten metal surface level in mold of continuous caster
JP5779978B2 (en) Light reduction method of slab in continuous casting
JP6065865B2 (en) Control device and control method for continuous casting machine
JP5831145B2 (en) Continuous casting machine mold level control device and control method
JP5751144B2 (en) Control device and control method for continuous casting machine
JP2007253170A (en) Method and device for controlling molten metal surface level in mold for continuous casting machine
JP5637007B2 (en) Molten steel surface level control method in mold
JP4725291B2 (en) Method for controlling level of mold surface in continuous casting machine and method for producing continuous cast slab
JP6555234B2 (en) Continuous casting machine control device, continuous casting machine control method, and steel continuous casting method
JP5141258B2 (en) Continuous casting machine mold level control device and control method
JP5347402B2 (en) Method for level control in mold of continuous casting machine
KR100711439B1 (en) Apparatus of controlling molten metal level which is robust for periodic disturbance
JP6531618B2 (en) Low pass filter design method
Jabri et al. Suppression of periodic disturbances in the continuous casting process
KR101664171B1 (en) Method for controlling in-mold molten steel surface level
JP4479499B2 (en) Continuous casting machine mold level control apparatus and method
JPH03174961A (en) Method and apparatus for controlling molten metal surface in continuous casting
JP4277725B2 (en) Continuous casting machine mold level control method and apparatus
JP2011245497A (en) Method for continuously casting metal piece
KR100529062B1 (en) Apparatus for controlling mold level in liquid core reduction

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130823

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140819

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20141010

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150203