JP5012860B2 - 連続鋳造の鋳造作業訓練シミュレータ装置 - Google Patents
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Description
ここで、溶鋼上の未溶融又はスラグ状のモールドパウダと鋳型との境界からは、湯面2が下降するときに溶鋼の色や発する光、又は炎が見える場合がある。例えば湯面レベル計3が故障したときには、連続鋳造機の操作者がノズル開度を手動制御するが、その際に、鋳型1・湯面2間に生じるこのような発光現象等を手がかりとして湯面を把握して、ノズル開度を調整する。
請求項1に記載の発明は、製造設備における操作者の手動制御作業を教育訓練するためのシミュレータであって、鋳造速度を設定する手段である鋳造速度入力装置と、溶鋼流入量を調整するノズルの開度を入力指示する手段であるノズル開度手動入力装置と、湯面高さ演算、吐出流の演算、スプラッシュの発生演算、および火花発生量演算を行う演算手段と、演算手段による演算結果に基づいて、一定周期ごとに、アニメーション表示のための映像を生成する映像化処理を行い、訓練者と鋳型との位置関係、並びに浸漬ノズル、タンディッシュおよび制御盤等鋳型周辺設備の幾何学的配置に基づいて、訓練者の視点から見た連続鋳造機の鋳型周辺の装置、鋳型の内部を見た映像として、リアルタイムアニメーションで視覚的に認識できる表示装置と、を備え、演算手段の湯面高さ演算では、鋳造速度入力装置およびノズル開度手動入力装置が接続され、鋳造速度入力装置からの信号に基づく溶鋼流出量を算出し、ノズル開度手動入力装置からの信号に基づくノズル開度を計算して溶鋼流入量を算出し、溶鋼流出量および溶鋼流入量から溶鋼流入量と溶鋼流出量との鋳型内溶鋼流入出収支差を湯面高さの変動速度として算出し、この変動速度を処理周期ごとに逐次積分した値を湯面高さとして算出し、演算手段の吐出流の演算では、溶鋼流入量に基づく溶鋼吐出流量と吐出流径との関係、および溶鋼吐出流量と湯面高さと吐出流の湯面への落下点位置との関係を数表として記憶させ、補間処理にて任意の溶鋼吐出流量および湯面高さ流量に対する吐出流径又は落下点位置を算出し、演算手段のスプラッシュの発生演算では、溶鋼吐出流量と、吐出口の高さと、ダミーバーヘッド最上端と、の間の距離に基づき、吐出流がダミーバーヘッドに衝突して跳ね返るスプラッシュの単位時間あたり発生量および跳ね返り高さの平均値を算出し、跳ね返り高さ平均値を平均とする予め定めた確率分布に基づき乱数を発生させてスプラッシュの跳ね返り高さを決定し、単位時間あたり発生量平均値と計算周期時間の積を平均値とする予め定めた確率分布に基づき乱数を発生させてスプラッシュの発生個数を決定し、演算手段の火花発生量演算では、吐出流量、吐出口の高さ、開口面積、および湯面高さから算出した吐出口が湯面で隠れる部分の割合に基づき単位時間あたりの火花発生量の平均値を定め、該火花発生量の平均値と計算周期の積を平均値とする予め定めた確率分布とに基づき、不規則に火花発生個数を逐次算出する、連続鋳造機の鋳造作業訓練シミュレータ装置を提供することにより前記課題を解決する。
図1からわかるように、シミュレータ10は、鋳造速度入力装置11、ノズル開度手動入力装置12、演算装置20、映像表示装置13、ノズル開度表示器14、および湯面レベル表示器15を備えている。
映像表示装置としては、本実施形態のように投影型の表示装置であるいわゆるプロジェクタの形態でもよいし、ディスプレイ装置であってもよい。また、当該表示装置は演算手段と一体に形成されていてもよい。
ノズル開度応答演算S102では、ノズル開度指令演算S101で算出したノズル開度指令に、むだ時間遅れが作用するという演算と、この結果に対して1次遅れが作用した演算との結果を付加して処理周期ごとに逐次算出する。むだ時間遅れの遅れ時間および1次遅れの時定数は、実機を測定しておくこと等により予めパラメータとして与えておく。
一方、ノズル溶損パラメータが作用する場合には、図5(b)のように、破線で示した本来のスライディングプレートの孔形状K4に対して溶損して広がった口径をK5を用いる。この場合、スライディングプレートの孔は均一に拡大する。ここで、ノズル内径は正常時と同じものとして開口面積を算出する。
また、湯面高さ演算S109の演算結果は、湯面位置高さを入力とする1次遅れ系の関係式に基づき、レベル測定値を出力として算出される。湯面レベル表示器の測定範囲や測定値原点は1次遅れ系の時定数などモデルパラメータは対象とする連続鋳造機のレベル表示器計に合わせて調整する。また、実際の操業で発生する湯面高さレベル計の故障を適切なパラメータを与えて模擬してもよい。これにより訓練者の習熟度に合わせたシミュレーションができる。本実施形態では湯面レベル表示器をモデル計算機に信号出力装置を介して接続し、湯面レベル計出力を逐次算出結果を表示する。
11 鋳造速度入力装置
12 ノズル開度手動入力装置
13 映像表示装置(表示手段)
14 ノズル開度表示器
15 湯面レベル表示器
20 演算装置(演算手段)
Claims (6)
- 製造設備における操作者の手動制御作業を教育訓練するためのシミュレータであって、
鋳造速度を設定する手段である鋳造速度入力装置と、
溶鋼流入量を調整するノズルの開度を入力指示する手段であるノズル開度手動入力装置と、
湯面高さ演算、吐出流の演算、スプラッシュの発生演算、および火花発生量演算を行う演算手段と、
前記演算手段による演算結果に基づいて、一定周期ごとに、アニメーション表示のための映像を生成する映像化処理を行い、訓練者と鋳型との位置関係、並びに浸漬ノズル、タンディッシュおよび制御盤等鋳型周辺設備の幾何学的配置に基づいて、前記訓練者の視点から見た連続鋳造機の鋳型周辺の装置、前記鋳型の内部を見た映像として、リアルタイムアニメーションで視覚的に認識できる表示装置と、を備え、
前記演算手段の前記湯面高さ演算では、前記鋳造速度入力装置および前記ノズル開度手動入力装置が接続され、前記鋳造速度入力装置からの信号に基づく溶鋼流出量を算出し、前記ノズル開度手動入力装置からの信号に基づくノズル開度を計算して溶鋼流入量を算出し、前記溶鋼流出量および前記溶鋼流入量から前記溶鋼流入量と前記溶鋼流出量との鋳型内溶鋼流入出収支差を湯面高さの変動速度として算出し、この変動速度を処理周期ごとに逐次積分した値を湯面高さとして算出し、
前記演算手段の前記吐出流の演算では、前記溶鋼流入量に基づく溶鋼吐出流量と吐出流径との関係、および前記溶鋼吐出流量と前記湯面高さと吐出流の湯面への落下点位置との関係を数表として記憶させ、補間処理にて任意の溶鋼吐出流量および湯面高さ流量に対する吐出流径又は落下点位置を算出し、
前記演算手段の前記スプラッシュの発生演算では、前記溶鋼吐出流量と、吐出口の高さと、ダミーバーヘッド最上端と、の間の距離に基づき、吐出流がダミーバーヘッドに衝突して跳ね返るスプラッシュの単位時間あたり発生量および跳ね返り高さの平均値を算出し、跳ね返り高さ平均値を平均とする予め定めた確率分布に基づき乱数を発生させてスプラッシュの跳ね返り高さを決定し、単位時間あたり発生量平均値と計算周期時間の積を平均値とする予め定めた確率分布に基づき乱数を発生させてスプラッシュの発生個数を決定し、
前記演算手段の前記火花発生量演算では、前記吐出流量、前記吐出口の高さ、開口面積、および前記湯面高さから算出した吐出口が湯面で隠れる部分の割合に基づき単位時間あたりの火花発生量の平均値を定め、該火花発生量の平均値と計算周期の積を平均値とする予め定めた確率分布とに基づき、不規則に火花発生個数を逐次算出する、
連続鋳造機の鋳造作業訓練シミュレータ装置。 - 前記演算手段には湯面レベル表示器が接続され、該湯面レベル表示器は、前記演算手段による前記湯面高さの演算の結果が表示できるとともに、
該演算結果の代わりに、外乱による溶鋼流出の原因となる異常現象として、鋳型内凝固シェルが破断してできた開口部からの溶鋼流出量や、鋳込開始時のダミーバー引抜速度変動等による溶鋼引抜き外乱による溶鋼流出量を処理周期ごとに逐次算出して得られる値を前記演算手段中の溶鋼流出量演算に考慮し、前記演算結果とは異なる値を表示できることを特徴とする請求項1に記載の鋳造作業訓練シミュレータ装置。 - 前記表示装置は、前記演算手段に接続された投影型表示装置であることを特徴とする請求項1又は2に記載の鋳造作業訓練シミュレータ装置。
- 前記表示装置は、前記演算手段に接続された又は一体に設けられたディスプレイ表示装置であることを特徴とする請求項1又は2に記載の鋳造作業訓練シミュレータ装置。
- 前記ノズル開度手動入力装置、前記鋳造速度入力装置、および前記表示装置が、前記演算手段と一体に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の鋳造作業訓練シミュレータ装置。
- 前記一体に設けられた前記ノズル開度手動入力装置、前記鋳造速度入力装置、および前記表示装置は、訓練対象者が携帯でき、片手又は両手で前記ノズル開度手動入力装置の操作ができることを特徴とする請求項5に記載の鋳造作業訓練シミュレータ装置。
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