JP6531618B2 - Low pass filter design method - Google Patents
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Description
本発明は、ローパスフィルタの設計方法に関し、特に、連続鋳造機における鋳型内の金属溶湯の表面の高さ位置を検出する際に用いるローパスフィルタを設計するために用いて好適なものである。 The present invention relates to a method of designing a low pass filter, and is particularly suitable for designing a low pass filter used in detecting the height position of the surface of molten metal in a mold in a continuous casting machine.
連続鋳造機の操業に際し、鋳型内の金属溶湯の湯面レベルを目標レベルに保つべく、湯面レベル制御を行うことは、鋳型内での金属溶湯の冷却と凝固状態とを安定化させることによって、製造される鋳片の品質を向上させる観点から極めて重要である。また、このような湯面レベル制御を行うことは、鋳型からの金属溶湯の溢れ出しや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観点からも極めて重要である。 In order to keep the surface level of molten metal in the mold at the target level during the operation of the continuous casting machine, performing the surface level control is to stabilize the state of cooling and solidification of the molten metal in the mold. It is extremely important from the viewpoint of improving the quality of cast slabs produced. In addition, by performing such level control, the production efficiency can be improved by preventing various disadvantages that inhibit stable operation, such as overflow of molten metal from the mold and occurrence of breakout. It is also very important from the point of view.
かかる湯面レベル制御では、鋳型への金属溶湯の注入量を調整する装置として、スライディングノズル或いはストッパーを配置するとともに、湯面レベルを検出するレベル計を鋳型内の金属溶湯の湯面の上方に配置する。そして、鋳型内の金属溶湯の湯面レベルをレベル計で常時検出し、レベル計で検出した湯面レベルに基づいて、スライディングノズル或いはストッパーの開度をフィードバック制御することでタンディッシュから鋳型内へ注入する金属溶湯の注入量を調整する。このように連続鋳造機では、鋳型内の金属溶湯の湯面レベルを可及的に一定の目標レベルに保持する自動制御が実施される。 In this level control, a sliding nozzle or stopper is disposed as a device for adjusting the injection amount of molten metal into the mold, and a level meter for detecting the level of molten metal is provided above the level of the molten metal in the mold. Deploy. Then, the level level of molten metal in the mold is constantly detected by a level meter, and based on the level level detected by the level meter, feedback control of the opening degree of the sliding nozzle or the stopper is performed from the tundish into the mold Adjust the injection amount of molten metal to be injected. As described above, in the continuous casting machine, automatic control is performed to keep the surface level of the molten metal in the mold as constant as possible.
鋳型内の金属溶湯の湯面レベルを検出するレベル計として渦流式レベル計がある。渦流式レベル計は、例えば、交流電源と、コイル面が湯面と略平行になるように配置された一次コイルと、一次コイルの上下にそれぞれコイル面が湯面と略平行になるように配置された2つの二次コイルと、を有する。 There is an eddy current level meter as a level meter for detecting the level level of molten metal in a mold. The eddy current type level meter, for example, is disposed so that an alternating current power supply, a primary coil disposed so that the coil surface is substantially parallel to the molten metal surface, and a coil surface substantially parallel to the molten metal surface above and below the primary coil. And two secondary coils.
一次コイルに交流電力を供給することにより一次コイルから交流磁界が発生する。この交流磁界は二次コイルに鎖交すると共に、鋳型内の金属溶湯にも鎖交する。これにより鋳型内の金属溶湯に渦電流が発生し、この渦電流により、一次コイルから発生した交流磁界とは逆極性の交流磁界が発生する。この逆極性の交流磁界は、一次コイルおよび二次コイルに鎖交する。この交流磁界により、一次コイルで発生した交流磁界が減少する。この交流磁界が減少する度合いは、2つの二次コイルと金属溶湯との距離が異なるために異なる。従って、それぞれの二次コイルに誘起される電圧には差が生じる。以下の説明では、この電圧の差を必要に応じて差電圧と称する。 An AC magnetic field is generated from the primary coil by supplying AC power to the primary coil. This AC magnetic field interlinks with the secondary coil and also interlinks with the molten metal in the mold. As a result, an eddy current is generated in the molten metal in the mold, and the eddy current generates an alternating magnetic field of the reverse polarity to the alternating magnetic field generated from the primary coil. The alternating magnetic field of this reverse polarity interlinks with the primary coil and the secondary coil. The alternating magnetic field reduces the alternating magnetic field generated by the primary coil. The degree to which the alternating magnetic field decreases is different because the distances between the two secondary coils and the molten metal are different. Therefore, a difference occurs in the voltage induced in each secondary coil. In the following description, this voltage difference is referred to as a differential voltage as needed.
差電圧は、一次コイルおよび2つの二次コイルと、鋳型内の金属溶湯の湯面との距離に対応して変化する。従って、SUS板等の金属板の高さ位置を鋳型内の金属溶湯の湯面レベルと見立てて、渦流式レベル計により、金属板の各高さ位置における差電圧を測定し、測定した差電圧と金属板の高さ位置との関係を、差電圧と鋳型内の金属溶湯の湯面レベルとの関係として予め調査しておき、その後、実際の操業において検出された差電圧この関係に与えることにより、鋳型内の金属溶湯の湯面レベルを測定することができる。 The differential voltage changes corresponding to the distance between the primary coil and the two secondary coils and the surface of the molten metal in the mold. Therefore, the height position of the metal plate such as SUS plate is regarded as the surface level of the molten metal in the mold, and the difference voltage at each height position of the metal plate is measured by the eddy current level meter, and the measured difference voltage The relationship between the pressure and the height position of the metal plate is previously investigated as the relationship between the differential voltage and the surface level of the molten metal in the mold, and then the differential voltage detected in the actual operation is given to this relationship. Thus, the surface level of molten metal in the mold can be measured.
ところで、連続鋳造機の鋳型内の金属溶湯の外周側の領域(相対的に鋳型に近い領域)は鋳型等により冷却され、凝固殻(凝固シェル)となる。この凝固殻の厚みは鋳型の下方であるほど厚くなる。この凝固殻が鋳型に固着することを防止するために、鋳型内の金属溶湯の湯面上には潤滑用のパウダーを与え、一定の周期で鋳型を上下動させ、パウダーを鋳型と凝固殻との間に流入させる(この鋳型の上下動をオシレーションという)。オシレーションにより二次コイルで検出される磁界には、オシレーションの周期および振幅に応じた正弦波の磁界が外乱として加わる。従って、特許文献1、2に記載のように、ローパスフィルタを用いることにより、この外乱を低減することが行われている。尚、渦流式レベル計では、パウダーの影響を受けることなく、鋳型内の金属溶湯の湯面レベルを測定することができる。
By the way, the area on the outer peripheral side (relatively close to the mold) of the molten metal in the mold of the continuous casting machine is cooled by the mold or the like to form a solidified shell (solidified shell). The thickness of the solidified shell becomes thicker the lower the mold. In order to prevent this solidified shell from sticking to the mold, a powder for lubrication is provided on the surface of the molten metal in the mold, the mold is moved up and down in a fixed cycle, and the powder is made into the mold and the solidified shell Flow up and down (this movement of the mold is called oscillation). The magnetic field detected by the secondary coil by oscillation is added as a disturbance with a sinusoidal magnetic field according to the period and amplitude of the oscillation. Therefore, as described in
ところで、渦流式レベル計の老朽化や設計変更等が生じると、渦流式レベル計を更新する必要がある。更新前の渦流式レベル計のコイル構造(サイズ・形・配置等)と、更新後の渦流式レベル計のコイル構造とが異なる場合には、更新後の渦流式レベル計を用いて前述した調査を行い、差電圧と鋳型内の金属溶湯の湯面レベルとの関係を更新することになる。 By the way, when deterioration or design change of the eddy current level meter occurs, it is necessary to update the eddy current level meter. If the coil structure (size, shape, arrangement, etc.) of the eddy current level meter before updating differs from the coil structure of the eddy current level meter after updating, the investigation described above using the eddy current level meter after updating To update the relationship between the differential voltage and the surface level of the molten metal in the mold.
しかしながら、更新前の渦流式レベル計の二次コイルに重畳されるオシレーションによる外乱の振幅と、更新後の渦流式レベル計の二次コイルに重畳されるオシレーションによる外乱の振幅は、コイル構造の変化により、オシレーションの振幅が同じであっても異なることになる。従って、渦流式レベル計の更新前後におけるオシレーションの振幅が同じであっても、鋳型内の金属溶湯の湯面レベルに含まれるオシレーションによる外乱は、渦流式レベル計の更新前後で異なるものとなる。さらに、渦流式レベル計の更新によって、差電圧と鋳型内の金属溶湯の湯面レベルとの関係における曲線の傾き(鋳型内の金属溶湯の湯面レベルの変化量/差電圧の変化量)が小さくなる場合には、鋳型内の金属溶湯の湯面レベルのS/N比が悪くなるので、オシレーションによる外乱の影響が鋳型内の金属溶湯の湯面レベルに顕著に表れることになる。 However, the amplitude of the disturbance due to oscillation superimposed on the secondary coil of the vortex level meter before updating and the amplitude of the disturbance due to oscillation superimposed on the secondary coil of the vortex level meter after updating are the coil structures. The change in, even though the amplitude of the oscillation is the same, will be different. Therefore, even if the amplitude of the oscillation before and after the renewal of the vortex level meter is the same, the disturbance due to the oscillation included in the surface level of the molten metal in the mold is different from that before and after the renewal of the vortex level meter. Become. Furthermore, the slope of the curve (the amount of change in the surface level of molten metal in the mold / the amount of change in the differential voltage) in the relationship between the differential voltage and the surface level of molten metal in the mold is updated by updating the eddy current level meter. If it becomes smaller, the S / N ratio of the surface level of the molten metal in the mold becomes worse, so the influence of the disturbance due to the oscillation appears notably on the surface level of the molten metal in the mold.
また、ストッパーを駆動させる方式として、ストッパーを駆動する油圧シリンダーのロッドの移動速度に、上下限値が規定された整数を乗じたパルス幅を有するパルス信号を生成して出力する方式がある。このような方式を採用した場合に、前述したオシレーションによる外乱の影響が大きくなると、パルス幅がその上限値を上回り易くなる。そうすると、本来抑制したい鋳型内の金属溶湯の湯面レベルの変動を抑制することができず、事実上、鋳型内の金属溶湯の湯面レベルを制御することができなくなる虞がある。鋳型内の金属溶湯の湯面レベルをハイゲイン制御する場合にこのような傾向が表れやすくなる。 Further, as a method of driving the stopper, there is a method of generating and outputting a pulse signal having a pulse width obtained by multiplying the moving speed of the rod of the hydraulic cylinder driving the stopper by an integer defining upper and lower limit values. When such a method is adopted, if the influence of the disturbance due to the above-mentioned oscillation becomes large, the pulse width is likely to exceed the upper limit value. As a result, it is not possible to suppress the fluctuation of the surface level of the molten metal in the mold that is originally intended to be suppressed, and there is a possibility that the level of the molten metal in the mold can not be practically controlled. Such a tendency is likely to appear in the case of high gain control of the surface level of the molten metal in the mold.
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、渦流式センサの更新後において、オシレーションによる外乱の影響が更新前と可及的に同じなるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to make the influence of disturbance due to oscillation as possible as possible after updating, after updating the eddy current sensor. Do.
本発明のローパスフィルタの設計方法は、鋳型と、前記鋳型内の金属溶湯の表面の高さ位置を測定する渦流式レベル計と、前記渦流式レベル計から出力される信号と、前記金属溶湯の表面の高さ位置との関係に基づいて、前記渦流式レベル計から出力された信号を、前記金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号に変換するレベル変換手段と、前記金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号または前記金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号に基づく信号である高さ位置信号に含まれるノイズを低減するためのローパスフィルタと、を有する連続鋳造機における、前記渦流式レベル計および前記レベル変換手段の更新に伴って更新される前記ローパスフィルタの設計方法であって、前記高さ位置信号が前記ローパスフィルタを通過しない状態にし、且つ、前記金属溶湯が内部にない状態で前記鋳型内の所定の高さ位置に金属板が配置された状態にし、且つ、前記鋳型を一定の周波数fosc[Hz]で上下動させた状態にしたうえで、更新前の前記渦流式レベル計および更新前の前記レベル変換手段を用いて、前記高さ位置信号を取得する第1の工程と、前記第1の工程により取得された前記高さ位置信号の時系列データから、前記高さ位置信号の振幅ΔYO[mm]を導出する第2の工程と、前記高さ位置信号が前記ローパスフィルタを通過しない状態にし、且つ、前記金属溶湯が内部にない状態で前記鋳型内の前記所定の高さ位置に金属板が配置された状態にし、且つ、前記鋳型を前記一定の周波数fosc[Hz]で上下動させた状態にしたうえで、更新後の前記渦流式レベル計および更新後の前記レベル変換手段を用いて、前記高さ位置信号を取得する第3の工程と、前記第3の工程により取得された前記高さ位置信号の時系列データから、前記高さ位置信号の振幅ΔYN[mm]を導出する第4の工程と、以下の(A)式により更新後の更新後の前記ローパスフィルタのカットオフ周波数fcutN[Hz]を導出する第5の工程と、を有し、前記渦流式レベル計は、コイル面が前記金属溶湯の表面と略正対するように、前記金属溶湯の表面と間隔を有して配置され、交流電圧が印加される一次コイルと、コイル面が前記金属溶湯の表面と略正対するように、前記金属溶湯の表面と間隔を有して配置され、前記一次コイルから発生する磁界により前記金属溶湯内に生じる渦電流に基づく磁界を少なくとも検出する少なくとも1つの二次コイルとを有することを特徴とする。
(A)式において、fcutOは、更新前の前記ローパスフィルタのカットオフ周波数[Hz]であり、kは、前記第2の工程で導出される前記高さ位置信号の振幅ΔYO[mm]に対する前記第4の工程で取得される前記高さ位置信号の振幅ΔYN[mm]の比ΔYN/ΔYO[mm/mm]である。
The low-pass filter design method of the present invention comprises a mold, an eddy current level meter for measuring the height position of the surface of molten metal in the mold, a signal output from the eddy current level meter, and the molten metal Level conversion means for converting the signal output from the eddy current level meter into a signal indicating the height position of the surface of the molten metal based on the relationship with the height position of the surface, and the surface of the molten metal The vortex flow in a continuous casting machine having a low-pass filter for reducing noise contained in a height position signal which is a signal indicating a height position or a signal based on a signal indicating the height position of the surface of the molten metal And a method of designing the low pass filter which is updated along with the update of the equation level meter and the level conversion means, wherein the height position signal does not pass through the low pass filter, and After which the molten metal is in a state where the metal plate is disposed in a state not inside a predetermined height position within said mold, and was in a state of the mold was moved up and down at a constant frequency f osc [Hz] A first step of acquiring the height position signal using the eddy current level meter before update and the level conversion means before update; and the height position signal acquired in the first step A second step of deriving the amplitude ΔY O [mm] of the height position signal from the time-series data, and making the height position signal not to pass through the low-pass filter, and the molten metal inside After the metal plate is placed at the predetermined height position in the mold in the absence state, and the mold is moved up and down at the constant frequency f osc [Hz], after updating Of the eddy current level meter and after Using said level converting means, the amplitude ΔY in the third step and the third from the time-series data of the acquired height position signal by the process, the height position signal to obtain the height position signal It has the 4th process of deriving N [mm], and the 5th process of deriving the cutoff frequency f cutN [Hz] of the above-mentioned low pass filter after the update after updating by the following (A) The eddy current level meter is disposed at a distance from the surface of the molten metal such that the coil surface substantially faces the surface of the molten metal, and a primary coil to which an alternating voltage is applied, and a coil surface At least detecting a magnetic field based on an eddy current generated in the molten metal by a magnetic field generated from the primary coil, disposed at a distance from the surface of the molten metal so as to substantially face the surface of the molten metal. One secondary And having a yl.
In the equation (A), fcutO is the cutoff frequency [Hz] of the low pass filter before updating, and k is the amplitude ΔY O [mm] of the height position signal derived in the second step. The ratio ΔY N / ΔY O [mm / mm] of the amplitude ΔY N [mm] of the height position signal acquired in the fourth step with respect to
本発明によれば、渦流式センサの更新後において、オシレーションによる外乱の影響を更新前と可及的に同じにすることができる。 According to the present invention, after updating of the eddy current sensor, the influence of disturbance due to oscillation can be made as same as before updating as much as possible.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態を説明する。
図1は、連続鋳造機の構成の一例を示す図である。尚、各図に示すX−Y−Z座標は、各図における向きの関係を示すものである。
図1において、連続鋳造機は、タンディッシュ11と、浸漬ノズル12と、ストッパー13と、鋳型(モールド)14と、ピンチロール15と、冷却スプレー16とを有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First Embodiment
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a view showing an example of the configuration of a continuous casting machine. In addition, the XYZ coordinates shown in each figure show the relationship of the direction in each figure.
In FIG. 1, the continuous casting machine has a tundish 11, an
タンディッシュ11は、不図示の取鍋から供給された溶鋼(金属溶湯)17を一時的に貯留する。
鋳型14は、タンディッシュ11と間隔を有して、タンディッシュ11の下方に配置される。鋳型14は、例えば筒形状を有する。また、鋳型14は水冷される。
浸漬ノズル12は、タンディッシュ11に貯留されている溶鋼17を鋳型14の内部に注入する。浸漬ノズル12は、その基端がタンディッシュ11の底面に位置するとともに、先端側の所定の領域が鋳型14の内部に位置するように配置される。また、浸漬ノズル12の内部とタンディッシュ11の内部は連通している。
The tundish 11 temporarily stores molten steel (molten metal) 17 supplied from a ladle (not shown).
The
The
ストッパー13は、タンディッシュ11から浸漬ノズル12に供給される溶鋼17の供給量を制御するためのアクチュエータであり、タンディッシュ11と浸漬ノズル12との接続部分に配置される。ストッパー13は、高さ方向(図1のZ軸方向)に移動する。ストッパー13が最も低い位置にあるときに、タンディッシュ11と浸漬ノズル12との接続部分は全閉する。ストッパー13が当該位置よりも高い位置に位置するほど、タンディッシュ11と浸漬ノズル12との接続部分の開口面積が増加する。ストッパー13が所定の上限位置まで上昇すると、タンディッシュ11から浸漬ノズル12に供給される溶鋼17の供給量は最大となる。
The
鋳型14から下方に引き出された鋼(の相互に対向する端部)の搬送経路に沿うように、複数対のピンチロール15が配置される。ピンチロール15の外側には、鋳型14から下方に引き出された鋼を冷却するための冷却水を当該鋼に対して噴射する複数の冷却スプレー16が配置される。
このように、鋳型14の内部の注入された溶鋼は、鋳型14で冷却され、その表面から凝固殻18が形成されて凝固する。表面は凝固殻18となっているが内部は凝固していない鋼が、ピンチロール15によって挟まれながら鋳型14の下端部から連続的に引き出される。このようにして鋳型14から引き出される過程で、冷却スプレー16から噴射される冷却水によって鋼の冷却を進めることで、内部まで鋼を凝固させる。このようにして凝固した鋼は、図示しない連続鋳造機の下流側で所定の大きさに切断され、スラブ、ブルーム、ビレッド等、断面の形状が異なる鋳片が製造される。
A plurality of pairs of pinch rolls 15 are disposed along the transport path of (the mutually opposite ends of) the steel drawn downward from the
Thus, the injected molten steel inside the
以上のような連続鋳造機の鋳型14の内部に滞留する溶鋼の表面(湯面)を臨むように、鋳型14の上方に、渦流式レベル計19が配置される。渦流式レベル計19は、鋳型14の内部に滞留する溶鋼17の表面の高さ位置を検出する。鋳型14の内部に滞留する溶鋼の表面は、凝固殻18が鋳型14に固着することを防止するためのパウダーによって覆われる。尚、以下の説明では、溶鋼17の表面の高さ位置を必要に応じて湯面レベルと称する。本実施形態では、湯面レベルは、鋳型14の上面からの距離[mm]で表されるものとする。ただし、湯面レベルは、溶鋼17の表面の高さを特定するものであれば、必ずしもこのように表さなくてもよい。例えば、地面からの高さを湯面レベルとしてもよい。
A
図2は、渦流式レベル計19の一例を示す図である。
図2において、渦流式レベル計19は、発振回路19aと、一次コイル19bと、二次コイル19c、19dと、同期検波回路19eとを有する。
FIG. 2 is a view showing an example of the eddy
In FIG. 2, the eddy
発振回路19aは、一次コイル19bの両端に交流電圧を印加する。
一次コイル19bは、そのコイル面が溶鋼の表面(湯面)と略正対するように、溶鋼の表面(湯面)と間隔を有した位置に配置される。
The
The
二次コイル19cは、そのコイル面が溶鋼の表面(湯面)と略正対するように、一次コイル19bの下側の位置であって、溶鋼の表面(湯面)と間隔を有した位置に配置される。
二次コイル19dは、そのコイル面が溶鋼の表面(湯面)と略正対するように、一次コイル19bの上側の位置であって、溶鋼の表面(湯面)と間隔を有した位置に配置される。
The
The
ここで、コイル面とは、コイルの巻回軸に垂直な方向の面である。発振回路19aから一次コイル19bに交流電圧が印加されると、一次コイル19bから交流磁界Hが発生する。二次コイル19c、19dは、一次コイル19bから発生する交流磁界Hが鎖交する位置に配置される。一次コイル19bおよび二次コイル19c、19dの巻回軸が略一致するように、一次コイル19bおよび二次コイル19c、19dが配置されるのが好ましい。
Here, the coil surface is a surface in a direction perpendicular to the winding axis of the coil. When an alternating voltage is applied from the
背景技術で説明したように、一次コイル19bから発生した交流磁界Hは、溶鋼にも鎖交する。そうすると、溶鋼内に渦電流Iが、交流磁界Hを打ち消す方向に発生し、この渦電流Iにより交流磁界Hを打ち消す方向に交流磁界H´が発生する。この交流磁界H´は、一次コイル19bおよび二次コイル19c、19dに鎖交し、一次コイル19bで発生した交流磁界Hが減少する。この交流磁界Hが減少する度合いは、二次コイル19c、19dと溶鋼の湯面との距離が異なるために異なる。従って、それぞれの二次コイル19c、19dに誘起される電圧には差(差電圧[V])が生じる。
同期検波回路19eは、同期検波により、二次コイル19c、19dで検出された電圧の差(差電圧)を直流電圧[V]に変換する。本実施形態では、以上のようにして渦流式レベル計19から差電圧が出力される。
As described in the background art, the alternating magnetic field H generated from the
The
図1の説明に戻り、アンプ盤100は、レベル変換部110と、ローパスフィルタ(LPF)120とを有する。
レベル変換部110は、渦流式レベル計19から出力された差電圧を、溶鋼の湯面レベルに変換する。レベル変換部110は、差電圧と溶鋼の湯面レベルとの関係を示す情報を予め記憶している。以下の説明では、差電圧と溶鋼の湯面レベルとの関係を示す情報を、必要に応じて、電圧−湯面レベル変換特性と称する。
Returning to the description of FIG. 1, the
The
以下に、電圧−湯面レベル変換特性を導出する方法の一例を説明する。
図3は、電圧−湯面レベル変換特性を導出する方法の一例を示す図である。
図3において、連続鋳造機の操業を止め、鋳型14内に溶鋼がない状態にする。この状態で、溶鋼の湯面を模擬するために、金属板310を鋳型14内に配置する。金属板310は、例えば、SUS板(ステンレス鋼板)または鉛板により構成される。金属板310の上側表面の高さ位置が溶鋼の湯面レベルに対応する。また、操業時と同じ条件で鋳型14を上下動させる(すなわちオシレーションを行う)。
Hereinafter, an example of a method of deriving the voltage-melt level conversion characteristic will be described.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a method of deriving a voltage-hot-water level conversion characteristic.
In FIG. 3, the operation of the continuous casting machine is stopped, and there is no molten steel in the
以上のようにした状態で、渦流式レベル計19を動作させ、差電圧を測定する。このような測定を、金属板310の高さ位置を異ならせて行う。これにより、金属板310の上側表面の高さ位置である板レベルと、差電圧との関係が得られる。この関係を示す情報が電圧−湯面レベル変換特性になる。金属板310の高さ位置は、例えば、等ピッチで変更するのが好ましい。
In the state as described above, the eddy
図4(a)は、電圧−湯面レベル変換特性の一例を示す図である。
図4(a)において、前述したようにして測定した差電圧と、当該差電圧が測定されたときの板レベルにより定まる点を、差電圧および溶鋼の湯面レベルを軸とする2次元座標上にプロットする。そして、プロットした点に基づいて、差電圧と溶鋼の湯面レベルとの関係を示す関数を、電圧−湯面レベル変換特性として導出する。差電圧と溶鋼の湯面レベルとの関係を示す関数は、例えば、公知のカーブフィッティングの技術を用いることにより導出することができる。尚、関数としてではなく、差電圧と溶鋼の湯面レベルとを相互に関連付けて記憶するテーブルを電圧−湯面レベル変換特性として導出してもよい。電圧−湯面レベル変換特性は、例えば、差電圧と板レベルの情報をコンピュータに入力し、コンピュータが前述した導出方法を記述したプログラムを実行することにより得ることができる。
FIG. 4A is a diagram showing an example of the voltage-hot-water level conversion characteristic.
In FIG. 4 (a), a point determined by the differential voltage measured as described above and the plate level when the differential voltage is measured is on a two-dimensional coordinate with the differential voltage and the surface level of molten steel as axes. Plot to Then, based on the plotted points, a function indicating the relationship between the differential voltage and the surface level of molten steel is derived as a voltage-level conversion characteristic. A function indicating the relationship between the differential voltage and the surface level of molten steel can be derived, for example, by using a known curve fitting technique. A table storing the differential voltage and the surface level of the molten steel in association with each other may be derived as a voltage-level level conversion characteristic, not as a function. The voltage-to-melt level conversion characteristic can be obtained, for example, by inputting the information on the differential voltage and the plate level into a computer and executing the program describing the above-described derivation method.
以上のようにして導出した電圧−湯面レベル変換特性をレベル変換部110に設定(記憶)する。
本実施形態では、以上のようにして、更新前の渦流式レベル計に対する第6の工程および第7の工程が実現される。
The voltage-melt surface level conversion characteristic derived as described above is set (stored) in the
In the present embodiment, as described above, the sixth step and the seventh step for the vortex level meter before updating are realized.
その後、鋳型14内に溶鋼が注入され、渦流式レベル計19から差電圧が出力されると、レベル変換部110は、当該差電圧に対応する溶鋼の湯面レベルを電圧−湯面レベル変換特性から導出し、ローパスフィルタ120に出力することと、オペレータに報知するためにコンピュータディスプレイ等に表示することとを実行する。
Thereafter, when molten steel is injected into the
図4(b)は、電圧−湯面レベル変換特性から得られる溶鋼の湯面レベルと表示レベルとの関係の一例を示す図である。表示レベルとは、オペレータに報知するためにコンピュータディスプレイ等に表示される溶鋼の湯面レベルをいう。電圧−湯面レベル変換特性を予め記憶しておき、渦流式レベル計19から出力された差電圧から溶鋼の湯面レベルを導出することにより、図4(b)に示すように、溶鋼の湯面レベルと表示レベルとの関係が1:1の線形関数になり、渦流式レベル計19から出力された差電圧から、溶鋼の湯面レベルの表示値を得ることができる。
FIG.4 (b) is a figure which shows an example of the relationship between the surface level of molten steel and display level which are obtained from a voltage-melting-surface level conversion characteristic. The display level refers to the surface level of molten steel displayed on a computer display or the like to notify the operator. As shown in FIG. 4 (b), the voltage-hot-water level conversion characteristics are stored in advance, and the hot-water level of molten steel is derived from the differential voltage output from the eddy
レベル変換部110は、渦流式レベル計19から差電圧を入力する度に、以上のようにして溶鋼の湯面レベルを導出する。これにより、溶鋼の湯面レベルの時系列データ(各時刻における溶鋼の湯面レベルのデータ)が得られる。本実施形態では、レベル変換部110が、レベル変換手段の一例である。
The
図1の説明に戻り、ローパスフィルタ120は、そのカットオフ周波数において、レベル変換部110から出力された溶鋼の湯面レベルの信号の振幅を、ゲインG倍に増幅する(ゲインGは1未満であるので実質的には減衰する)。本実施形態では、溶鋼の湯面レベルの信号が、高さ位置信号(金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号)の一例である。
ローパスフィルタ120は、レベル変換部110から出力された溶鋼の湯面レベルに含まれるノイズであって、主にオシレーションにより起因するノイズを除去するためのものである。
ローパスフィルタ120のゲインGは、以下の(1)式〜(3)式で表される。
Returning to the explanation of FIG. 1, the
The
The gain G of the
(1)式および(2)式において、foscは、オシレーションの周波数[Hz]である。また、(1)式において、Tは時定数[sec]であり、(1)式および(3)式においてfcutは、ローパスフィルタのカットオフ周波数[Hz]である。
(1)式に示すように、カットオフ周波数fcutを小さくするほどゲインGは小さくなる。しかしながら、カットオフ周波数fcutを小さくすると、溶鋼の湯面レベルの信号の遅れが大きくなる。従って、オシレーションにより起因するノイズを抑制することと、溶鋼の湯面レベルの信号の遅れを抑制することとのバランスを考慮してゲインGが設定される。
In the equations (1) and (2), f osc is the oscillation frequency [Hz]. Further, in equation (1), T is a time constant [sec], and in equations (1) and (3), f cut is a cutoff frequency [Hz] of the low pass filter.
As shown in the equation (1), the gain G decreases as the cutoff frequency f cut decreases. However, when the cut-off frequency f cut is reduced, the signal delay of the molten metal level is increased. Therefore, the gain G is set in consideration of the balance between the suppression of noise caused by the oscillation and the suppression of the signal delay of the surface level of the molten steel.
湯面レベル制御装置200は、アンプ盤100から出力された溶鋼の湯面レベルの信号PVを入力し、ストッパー13の開度の変更分を表すパルス信号である開閉パルス信号を出力する。湯面レベル制御装置200は、減算器210と、ローパスフィルタ(LPF)220と、制御部230と、を有する。
The molten metal
減算器210は、溶鋼の湯面レベルの設定値(目標値)SVから溶鋼の湯面レベルの信号の実績値PVを減算し、溶鋼の湯面レベルの偏差の信号を出力する。本実施形態では、減算器210が、偏差導出手段の一例である。
ローパスフィルタ220は、減算器210から出力された溶鋼の湯面レベルの偏差の信号の振幅を、そのカットオフ周波数において、ゲインG´倍に増幅する(ゲインG´は1未満であるので実質的には減衰する)。ゲインG´は、前述した(1)式〜(3)式と同様にして導出される。本実施形態では、ローパスフィルタ220の更新は行わない。
以上のように本実施形態では、ローパスフィルタ120が、更新の対象となるローパスフィルタの一例であり、ローパスフィルタ220が、第2のローパスフィルタの一例である。
The
Low-
As described above, in the present embodiment, the
制御部230は、ローパスフィルタ220から出力された溶鋼の湯面レベルの偏差の信号を入力とするPI演算を一定の制御周期で行うことで、当該偏差を解消するために必要なストッパー13の目標開度を生成する。さらに、制御部230は、このストッパー13の目標開度に基づいて、油圧シリンダー400のロッドの移動速度に、上下限値が規定された整数を乗じたパルス幅を有するパルス信号を開閉パルス信号として生成し、ST制御装置300に出力する。開閉パルス信号を生成する方法は、例えば、特許文献3に記載の公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。尚、PI制御の代わりに例えばPID制御を行ってもよい。本実施形態では、制御部230が、制御手段の一例である。
The
開閉パルス信号のパルス幅を制御周期よりも長くすることはできない。このため、ストッパー13の目標開度から導出される前述した整数が、その上限値を上回る場合、油圧シリンダー400のロッドの移動速度に、当該整数の上限値を乗じたパルス幅を有するパルス信号が開閉パルス信号として生成される。このことをパルスの飽和と呼ぶ。
The pulse width of the switching pulse signal can not be made longer than the control period. Therefore, when the above-mentioned integer derived from the target opening of the
ST制御装置300は、油圧シリンダー400を動作させるためのパルスモータの駆動回路を備える。ST制御装置300は、湯面レベル制御装置200から出力された開閉パルス信号を入力して、当該駆動回路等による処理を行った後の開閉パルス信号を、油圧シリンダー400に出力する。尚、湯面レベル制御装置200は、開閉パルス信号の代わりに、当該開閉パルス信号に含まれる情報を表すアナログ信号をST制御装置300に出力することができる。この場合、ST制御装置300は、湯面レベル制御装置200から出力されたアナログ信号に基づいて開閉パルス信号を生成して油圧シリンダー400に出力する。
The
油圧シリンダー400は、パルスモータを備える。パルスモータは、ST制御装置300から送信される開閉パルス信号に基づいて回転し、この回転により、油圧シリンダー400のロッドの位置を変更する。油圧シリンダー400は、開閉パルス信号のパルス幅と油圧シリンダー400のロッドの移動速度とを乗算した値に応じて、ストッパー13を上下方向(Z軸方向)に移動させる。油圧シリンダー400は、公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
The
以上のような連続鋳造機において、渦流式レベル計を、当該渦流式レベル計とはコイル構造が異なる別の渦流式レベル計に更新する場合について説明する。コイル構造とは、例えば、コイルの大きさ、形状、および配置の少なくとも1つを含む。例えば、渦流式レベル計の老朽化に伴い、省スペース化および省電力化を図るために、更新後の渦流式レベル計の一次コイルおよび二次コイルを、更新前の渦流式レベル計の一次コイルおよび二次コイルよりも小型化することが考えられる。また、省スペース化を図るために、特許文献2に記載の技術のように、水平方向に一次コイルおよび二次コイルを並べて配置する構成を、図2に示すように一次コイルの上下に二次コイルを配置する構成に変更することも考えられる。 In the continuous casting machine as described above, the case of updating the eddy current level meter to another eddy current level meter having a coil structure different from that of the eddy current level meter will be described. The coil structure includes, for example, at least one of coil size, shape, and arrangement. For example, in order to save space and save power with the aging of the eddy current level meter, the primary coil and secondary coil of the eddy current level meter after updating are replaced with the primary coil of the eddy current level meter before updating. It can be considered to be smaller than the secondary coil. In addition, in order to save space, as shown in FIG. 2, the primary coil and the secondary coil are arranged side by side in the horizontal direction as in the technique described in Patent Document 2, as shown in FIG. It is also conceivable to change the configuration to arrange the coil.
図5(a)は、コイル構造が異なる渦流式レベル計における電圧−湯面レベル変換特性の一例を示す図である。図5(a)において、電圧−湯面レベル変換特性510は、更新前の渦流式レベル計における電圧−湯面レベル変換特性の一例であり、電圧−湯面レベル変換特性520は、更新後の渦流式レベル計における電圧−湯面レベル変換特性の一例である。
Fig.5 (a) is a figure which shows an example of the voltage-hot-water level conversion characteristic in the eddy type | formula level meter from which coil structure differs. In FIG. 5 (a), the voltage-melt
このようにコイル構造が変わることにより、電圧−湯面レベル変換特性が異なることがある。従って、更新後の渦流式レベル計を用いて、前述したように電圧−湯面レベル変換特性を導出し、レベル変換部110における電圧−湯面レベル変換特性を更新する。このようにすることにより、図5(b)に示すように、渦流式レベル計の更新があっても、溶鋼の湯面レベルと表示レベルとの関係を1:1の線形関数に揃えることができる。このことは、オシレーションがない状態では、電圧−湯面レベル変換特性を更新すれば、更新後の渦流式レベル計でも、更新前の渦流式レベル計と同様にして溶鋼の湯面レベルを測定することができることを意味する。
Due to the change of the coil structure in this manner, the voltage-melt level conversion characteristics may differ. Therefore, as described above, the voltage-level data conversion characteristic is derived using the updated eddy current level meter, and the voltage-level data conversion characteristic of the
しかしながら、更新前の渦流式レベル計と更新後の渦流式レベル計とでコイル構造が異なる場合、同一の高さ位置に金属板310を配置して同一のオシレーションを実行した場合でも、渦流式レベル計から出力される差電圧に含まれる、オシレーションに起因するノイズの振幅は、更新前の渦流式レベル計を用いた場合と更新後の渦流式レベル計を用いた場合とで異なる。更新後の渦流式レベル計を用いた方が、更新前の渦流式レベル計を用いた場合よりも、渦流式レベル計から出力される差電圧に含まれる、オシレーションに起因するノイズの振幅が大きくなる場合、電圧−湯面レベル変換特性を更新するだけでは、レベル変換部110から出力される溶鋼の湯面レベルの信号に、オシレーションに起因するノイズとして大きな振幅のノイズが含まれることになる。その結果、ローパスフィルタ120により、オシレーションに起因するノイズを十分に除去することができず、湯面レベル制御装置200において前述したパルスの飽和が発生しやすくなる。
However, in the case where the coil structure is different between the vortex level meter before updating and the vortex level meter after updating, even if the
このようなパルスの飽和が発生すると、開閉パルス信号のパルス幅は、オシレーションに起因するノイズに大きく依存してしまう。そうすると、本来抑制したい鋳型内の金属溶湯の湯面レベルの変動を抑制することができず、事実上、鋳型内の金属溶湯の湯面レベルを制御することができなくなる虞がある。鋳型内の金属溶湯の湯面レベルをハイゲイン制御する場合にこのような傾向が表れやすくなる。
ここで、パルスの飽和を避けるために、制御ゲインを下げてしまうと、本来の目的である溶鋼の湯面レベルの制御を適切に行うことができなくなる虞がある。また、前述したPI演算を行う制御器の設計を試行錯誤的に変更するのには多大な労力を要する。
When such pulse saturation occurs, the pulse width of the switching pulse signal largely depends on the noise caused by the oscillation. As a result, it is not possible to suppress the fluctuation of the surface level of the molten metal in the mold that is originally intended to be suppressed, and there is a possibility that the level of the molten metal in the mold can not be practically controlled. Such a tendency is likely to appear in the case of high gain control of the surface level of the molten metal in the mold.
Here, if the control gain is lowered in order to avoid pulse saturation, there is a possibility that the control of the surface level of molten steel, which is the original purpose, can not be properly performed. In addition, it takes a great deal of effort to change the design of the controller that performs the PI operation described above on a trial and error basis.
以上のような知見の下、本発明者らは、更新前の渦流式レベル計を用いた場合と、更新後の渦流式レベル計を用いた場合とで、ローパスフィルタを通過した後のオシレーションに起因するノイズの振幅を同じにすれば、オシレーションが行われる状況でも、更新前の渦流式レベル計と同様にして溶鋼の湯面レベルを測定することができるということに想到した。 Based on the above findings, the present inventors used the eddy current level meter before updating and the eddy current level meter after updating, and the oscillation after passing through the low-pass filter. By making the amplitude of the noise caused by the same, it was conceived that the level level of molten steel can be measured in the same manner as the eddy current level meter before updating even in the situation where the oscillation is performed.
本実施形態では、以上の知見に基づき、以下のようにして、更新前の渦流式レベル計を用いた場合と、更新後の渦流式レベル計を用いた場合とで、ローパスフィルタを通過した後のオシレーションに起因するノイズの振幅が同じになるように、更新後のローパスフィルタカットオフ周波数を変更する。 In this embodiment, based on the above findings, after passing through the low-pass filter in the case of using the eddy current level meter before updating and in the case of using the eddy current level meter after updating as follows. The low pass filter cutoff frequency after update is changed so that the amplitude of the noise due to the oscillation of the same becomes the same.
図7は、渦流式レベル計19およびアンプ盤100を更新する様子の一例を概念的に示す図である。図7に示すように、ここでは、渦流式レベル計19に対しコイルの大きさが小さい渦流式レベル計19´に渦流式レベル計19を変更し、これに伴い、以下の説明するようにして定まるカットオフ周波数を有するローパスフィルタ120´にローパスフィルタ120を変更する場合を例に挙げて説明する。尚、湯面レベル制御装置200内のローパスフィルタ220については変更しない。また、図7に示すように、レベル変換部110についてもレベル変換部110´に更新し、アンプ盤100をアンプ盤100´に更新する。レベル変換部110の更新方法は、図5を参照しながら説明した通りである。本実施形態では、このようにして更新後の渦流式レベル計に対する第6の工程および第7の工程が実現される。
FIG. 7: is a figure which shows notionally an example of a mode that the eddy
以下に、更新後のローパスフィルタのカットオフ周波数を変更する方法の一例を説明する。
まず、図3を参照しながら説明したように、連続鋳造機の操業を止め、鋳型14内に溶鋼がない状態にする。この状態で、溶鋼の湯面を模擬するために、金属板310を鋳型14内に配置する。このとき、金属板310の高さ位置を所定位置(例えば、鋳型140の上面から100mmの位置)とする。
Below, an example of the method to change the cutoff frequency of the low-pass filter after an update is demonstrated.
First, as described with reference to FIG. 3, the operation of the continuous casting machine is stopped, and there is no molten steel in the
そして、操業時と同じ条件で鋳型14を一定の周波数で上下動させる(すなわちオシレーションを行う)。また、ローパスフィルタ120を"切"の状態にする。すなわち、ローパスフィルタ120を通さずに、レベル変換部110からの出力(溶鋼の湯面レベル(表示レベル))が得られるようにする。例えば、ローパスフィルタ120の設定を変更してもよいし、ローパスフィルタ120を取り外してもよい。また、ローパスフィルタ120をそのままの状態とし、レベル変換部110から出力され、ローパスフィルタ120に入力される前の信号を取り出してもよい。
Then, the
以上の状態で、渦流式レベル計19を動作させて差電圧を測定し、レベル変換部110により板レベル(表示レベル)を導出する。所定の期間、この板の導出を行い、板レベルの所定の期間における時系列データ(各時刻における板レベルのデータ)を得る。尚、前述したように、板レベルは、金属板310の上側表面の高さ位置である。尚、オシレーションの周波数[Hz]は、鋳型14を周波数であるので既知である。
本実施形態では、以上のようにして第1の工程が実現される。
In the above state, the eddy
In the present embodiment, the first step is realized as described above.
次に、渦流式レベル計19、アンプ盤100(レベル変換部110およびローパスフィルタ120)を、それぞれ新しい渦流式レベル計19´、アンプ盤100(レベル変換部110´およびローパスフィルタ120´)とし、更新前の渦流式レベル計19およびアンプ盤100を用いた場合と同じ条件でオシレーションを行い、前述したのと同様にして板レベルの所定の期間における時系列データを得る。
本実施形態では、以上のようにして第3の工程が実現される。
Next, the eddy
In the present embodiment, the third step is realized as described above.
以上のようにして更新前の板レベルの時系列データと、更新後の板レベルの時系列データが得られると、それらの板レベルの時系列データの振幅(peak to peak値:最大値と最小値の差の絶対値)をそれぞれ導出する。
本実施形態では、以上のようにして第2の工程および第4の工程が実現される。
As described above, when the time-series data of the board level before updating and the time-series data of the board level after updating are obtained, the amplitude (peak to peak value: maximum value and minimum value) of the time-series data of those board levels Derivate each of the difference between the values).
In the present embodiment, the second and fourth steps are realized as described above.
図6は、更新前の板レベルの時系列データ610と、更新後の板レベルの時系列データ620の一例を示す図である。
図6に示すように、更新前の板レベルの時系列データ610の波形の振幅ΔYOと、更新後の板レベルの時系列データ610の波形の振幅ΔYNとが導出される。この振幅は、例えば、更新前後の板レベルの時系列データをコンピュータに入力し、時系列データの振幅の導出方法が記述されたプログラムをコンピュータが実行することにより得ることができる。このようにする場合、コンピュータは、更新前の板レベルの時系列データ610の波形の振幅ΔYOと、更新後の板レベルの時系列データ610の波形の振幅ΔYNとを出力する(例えば、コンピュータディスプレイに表示する)ことができる。尚、図6では、更新後の板レベルの時系列データ610の波形の振幅ΔYNが、更新前の板レベルの時系列データ610の波形の振幅ΔYOよりも大きい場合を例に挙げて示す。しかしながら、これらの大小関係は逆であってもよい。
FIG. 6 is a diagram showing an example of plate-level time-
As shown in FIG. 6, the amplitude ΔY O of the waveform of the plate level
前述したように、更新前の渦流式レベル計19を用いた場合と、更新後の渦流式レベル計19´を用いた場合とで、ローパスフィルタ120、120´を通過した後のオシレーションに起因するノイズの振幅が同じになるようにする必要がある。従って、以下の(4)式が成り立つ必要がある。
ΔYN×GN=ΔYO×GO ・・・(4)
(4)式において、GN、GOは、それぞれ、更新後のローパスフィルタ120´のゲインG、更新前のローパスフィルタ120ゲインGであり、前述した(1)式〜(3)式で表される。従って、(1)式および(4)式より、以下の(5)式が得られる。
As described above, due to the oscillation after passing through the low-
ΔY N × G N = ΔY O × G O (4)
In the equation (4), G N and G O are the gain G of the
(5)式において、fcutN、fcutOは、それぞれ、更新後のローパスフィルタ120´のカットオフ周波数、更新前のローパスフィルタ120のカットオフ周波数である。尚、前述したように、foscは、オシレーションの周波数[Hz]であり、既知の値(一定値)である。
(5)式において、ΔYN/ΔYO[mm/mm]をkとすると、更新後のローパスフィルタ120´のカットオフ周波数fcutNは、以下の(6)式で表される。
In the equation (5), f cutN and f cut O are the cutoff frequency of the
In the equation (5), assuming that ΔY N / ΔY o [mm / mm] is k, the cutoff frequency f cutN of the updated low-
従って、更新前のローパスフィルタ120のカットオフ周波数fcutO、オシレーションの周波数fosc、更新前の板レベルの時系列データ610の波形の振幅ΔYO、および更新後の板レベルの時系列データ610の波形の振幅ΔYNから、(6)式の計算を行うことにより、更新後のローパスフィルタ120´のカットオフ周波数fcutNが導出される。このようにして更新後のローパスフィルタ120´のカットオフ周波数fcutNを導出すれば、更新前の渦流式レベル計19を用いた場合と、更新後の渦流式レベル計19´を用いた場合とで、ローパスフィルタ120、120´を通過した後のオシレーションに起因するノイズの振幅を同じにすることができる。
Therefore, the cutoff frequency f cutO of the low-
更新後のローパスフィルタ120´のカットオフ周波数fcutNの導出は、例えば、コンピュータが、(6)式の演算が記述されたプログラムを実行することにより実現することができる。このようにする場合、コンピュータは、更新後のローパスフィルタ120´のカットオフ周波数fcutNを出力する(例えば、コンピュータディスプレイに表示する)ことができる。そして、このカットオフ周波数fcutNを有するように、更新後のローパスフィルタ120´を構成する。この際、オペレータは、前述したようにしてコンピュータから出力された振幅ΔYO、ΔYNから、kの値を求め、求めたkの値を、コンピュータのユーザインタフェースを用いて、コンピュータに入力することができる。
本実施形態では、以上のようにして第5の工程が実現される。
Derivation of the cutoff frequency f cutN of the low-
In the present embodiment, the fifth step is realized as described above.
以上のように本実施形態では、更新前の渦流式レベル計19を用いた場合と、更新後の渦流式レベル計19´を用いた場合とで、ローパスフィルタ120、120´を通過した後のオシレーションに起因するノイズの振幅が同じになるように、更新後のローパスフィルタ120´のカットオフ周波数fcutNを導出する。従って、渦流式レベル計19を更新する際に、オシレーションに起因するノイズを抑制するためのローパスフィルタ120の設定を更新後のシステムに移す(コンバートする)ことができ、渦流式センサの更新後において、オシレーションによる外乱の影響が更新前と可及的に同じなるようにすることができる。よって、更新後の渦流式レベル計19´の計測値の再現性・信頼性を損なうことを可及的に抑制することができる。これにより、渦流式レベル計を更新しても、既存のシステムにおける計測・制御性能を可及的に維持することができる。また、湯面レベル制御装置200のローパスフィルタ220および制御部(制御器)230を再調整する必要がなくなるので、更新の際に要する手間を軽減することができる。
As described above, in the present embodiment, after the low-
尚、渦流式レベル計は、本実施形態で説明したものに限定されず、例えば、特許文献1、2に記載の渦流式レベル計を用いることができる。すなわち、コイル面が溶鋼の湯面と略正対するように、溶鋼の湯面と間隔を有して配置され、交流電圧が印加される一次コイルと、コイル面が溶鋼の湯面と略正対するように、溶鋼の湯面と間隔を有して配置され、一次コイルから発生する磁界により溶鋼内に生じる渦電流に基づく磁界を少なくとも検出する少なくとも1つの二次コイルとを有していればよい。二次コイルが1つである場合には、前述した説明において、差電圧を、二次コイルに誘起される電圧に置き換えればよい。
The eddy current level meter is not limited to the one described in the present embodiment, and, for example, the eddy current level meter described in
また、本実施形態では、鋳型14に供給される溶鋼の供給量を調整するためのアクチュエータがストッパー13である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、かかるアクチュエータはストッパー13に限定されず、スライディングノズルであってもよい。
Further, in the present embodiment, the case where the actuator for adjusting the supply amount of molten steel supplied to the
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、湯面レベル制御装置200のローパスフィルタ220を更新せずにアンプ盤100のローパスフィルタ120を更新する場合を例に挙げて説明した。これに対し、本実施形態では、アンプ盤100のローパスフィルタ120を更新せずに、湯面レベル制御装置200のローパスフィルタ220を更新する場合を例に挙げて説明する。このように本実施形態と第1の実施形態とは、更新の対象となるローパスフィルタが異なる点が主として異なる。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図7に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the low-
図8は、渦流式レベル計19、アンプ盤100、および湯面レベル制御装置200を更新する様子の一例を概念的に示す図である。図8は、図7に対応する図である。
本実施形態では、更新前の渦流式レベル計19を用いた場合と、更新後の渦流式レベル計19´を用いた場合とで、ローパスフィルタ220、220´を通過した後のオシレーションに起因するノイズの振幅を同じにする。従って、以下の(7)式が成り立つ必要がある。
ΔYN×GN1×GN2=ΔYO×GO1×Go2 ・・・(7)
FIG. 8 is a diagram conceptually showing an example of how the eddy
In this embodiment, the oscillation after passing through the low-
ΔY N × G N1 × G N2 = ΔY O × G O1 × G o2 (7)
(7)式において、ΔYOは、更新前の板レベルの時系列データの波形の振幅である。ΔYNは、更新後の板レベルの時系列データの波形の振幅である。GN1、GO1は、ローパスフィルタ120のゲインGである。GN2、GO2は、それぞれ、更新後のローパスフィルタ220´のゲインG、更新後のローパスフィルタ220´のゲインGである。
In equation (7), ΔY O is the amplitude of the waveform of the plate level time series data before updating. ΔY N is the amplitude of the waveform of the plate level time series data after updating. G N1 and G O1 are the gain G of the
尚、更新前の湯面レベル制御装置200と更新後の湯面レベル制御装置200´とで制御部230は同じものを使用する。また、第1の実施形態で説明したように、渦流式レベル計19の渦流式レベル計19´への更新に合わせ、レベル変換部110をレベル変換部110´に更新する。このとき、アンプ盤100をアンプ盤100´に取り替える。ただし、アンプ盤100、100´に含まれるローパスフィルタ120は同じ機能を有するものとする。尚、アンプ盤100全体を取り替えることなく、レベル変換部110だけを取り替えてもよい。
The
本実施形態では、ローパスフィルタ120を更新しないので、ゲインGN1、GO1は、同じ値になる。従って、(7)式は、第1の実施形態で説明した(5)式と同じ形になる。そうすると、更新後のローパスフィルタ220´のカットオフ周波数も、第1の実施形態で説明した(6)式で表される。
ただし、fcutN、fcutOは、ローパスフィルタ120´、120ではなく、それぞれ、ローパスフィルタ220´、220のカットオフ周波数である。
In this embodiment, since the
However, fcutN and fcutO are not the low pass filters 120 'and 120, but are the cutoff frequencies of the low pass filters 220' and 220, respectively.
以上のように湯面レベル制御装置200のローパスフィルタ220を更新しても、第1の実施形態で説明した(6)式と同じ演算を行って、更新後のローパスフィルタ220´のカットオフ周波数fcutNを導出することにより、更新前の渦流式レベル計19を用いた場合と、更新後の渦流式レベル計19´を用いた場合とで、ローパスフィルタ220、220´を通過した後のオシレーションに起因するノイズの振幅を同じにすることができる。従って、第1の実施形態で説明したのと同様の効果が得られる。
As described above, even if the
ただし、第1の実施形態では、渦流式レベル計19、アンプ盤100(レベル変換部110およびローパスフィルタ120)を、それぞれ新しい渦流式レベル計19´、アンプ盤100´(レベル変換部110´およびローパスフィルタ120´)とする。これに対し、本実施形態では、渦流式レベル計19とアンプ盤100(レベル変換部110)に加え、湯面レベル制御装置200(ローパスフィルタ220)を、それぞれ新しい渦流式レベル計19´、アンプ盤100´(レベル変換部110´)、湯面レベル制御装置200´(ローパスフィルタ220´)とする。
However, in the first embodiment, the eddy
尚、本実施形態においても、第1の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
また、第1の実施形態と第2の実施形態とでは、更新の対象となるローパスフィルタと第2のローパスフィルタとの関係が逆になる。すなわち、第1の実施形態では、ローパスフィルタ120が、更新の対象となるローパスフィルタの一例である場合について説明した(前述したようにこの場合、ローパスフィルタ220が、第2のローパスフィルタの一例である)。これに対し、本実施形態では、ローパスフィルタ220が、更新の対象となるローパスフィルタの一例であり、ローパスフィルタ120が、第2のローパスフィルタの一例である。このように、ローパスフィルタ120が、更新の対象となるローパスフィルタの一例である場合には、ローパスフィルタ220が、第2のローパスフィルタの一例になり、ローパスフィルタ220が、更新の対象となるローパスフィルタの一例である場合には、ローパスフィルタ120が、第2のローパスフィルタの一例になる。
また、減算器210から出力される溶鋼の湯面レベルの偏差の信号が、高さ位置信号(金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号に基づく信号、偏差を示す信号)の一例である。
The various modifications described in the first embodiment can be adopted also in this embodiment.
Further, in the first embodiment and the second embodiment, the relationship between the low pass filter to be updated and the second low pass filter is reversed. That is, in the first embodiment, the
The signal of the deviation of the surface level of the molten steel output from the
尚、以上説明した本発明の実施形態のうち、コンピュータにより行える処理は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
Note that among the embodiments of the present invention described above, processing that can be performed by a computer can be realized by the computer executing a program. In addition, a computer readable recording medium recording the program and a computer program product such as the program can be applied as an embodiment of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a non-volatile memory card, a ROM or the like can be used.
In addition, any of the embodiments of the present invention described above is merely an example of implementation for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted limitedly by these. It is a thing. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.
11:タンディッシュ、12:浸漬ノズル12、13:ストッパー、14:鋳型(モールド)、15:ピンチロール、16:冷却スプレー、100・100´:アンプ盤、110・110´:レベル変換部、120・120´:ローパスフィルタ、200・200´:湯面レベル制御装置、210:減算器、220・220´:ローパスフィルタ、230:制御部
11: Tundish, 12:
Claims (5)
前記鋳型内の金属溶湯の表面の高さ位置を測定する渦流式レベル計と、
前記渦流式レベル計から出力される信号と、前記金属溶湯の表面の高さ位置との関係に基づいて、前記渦流式レベル計から出力された信号を、前記金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号に変換するレベル変換手段と、
前記金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号または前記金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号に基づく信号である高さ位置信号に含まれるノイズを低減するためのローパスフィルタと、
を有する連続鋳造機における、前記渦流式レベル計および前記レベル変換手段の更新に伴って更新される前記ローパスフィルタの設計方法であって、
前記高さ位置信号が前記ローパスフィルタを通過しない状態にし、且つ、前記金属溶湯が内部にない状態で前記鋳型内の所定の高さ位置に金属板が配置された状態にし、且つ、前記鋳型を一定の周波数fosc[Hz]で上下動させた状態にしたうえで、更新前の前記渦流式レベル計および更新前の前記レベル変換手段を用いて、前記高さ位置信号を取得する第1の工程と、
前記第1の工程により取得された前記高さ位置信号の時系列データから、前記高さ位置信号の振幅ΔYO[mm]を導出する第2の工程と、
前記高さ位置信号が前記ローパスフィルタを通過しない状態にし、且つ、前記金属溶湯が内部にない状態で前記鋳型内の前記所定の高さ位置に金属板が配置された状態にし、且つ、前記鋳型を前記一定の周波数fosc[Hz]で上下動させた状態にしたうえで、更新後の前記渦流式レベル計および更新後の前記レベル変換手段を用いて、前記高さ位置信号を取得する第3の工程と、
前記第3の工程により取得された前記高さ位置信号の時系列データから、前記高さ位置信号の振幅ΔYN[mm]を導出する第4の工程と、
以下の(A)式により更新後の更新後の前記ローパスフィルタのカットオフ周波数fcutN[Hz]を導出する第5の工程と、を有し、
前記渦流式レベル計は、コイル面が前記金属溶湯の表面と略正対するように、前記金属溶湯の表面と間隔を有して配置され、交流電圧が印加される一次コイルと、コイル面が前記金属溶湯の表面と略正対するように、前記金属溶湯の表面と間隔を有して配置され、前記一次コイルから発生する磁界により前記金属溶湯内に生じる渦電流に基づく磁界を少なくとも検出する少なくとも1つの二次コイルとを有することを特徴とするローパスフィルタの設計方法。
(A)式において、fcutOは、更新前の前記ローパスフィルタのカットオフ周波数[Hz]であり、kは、前記第2の工程で導出される前記高さ位置信号の振幅ΔYO[mm]に対する前記第4の工程で取得される前記高さ位置信号の振幅ΔYN[mm]の比ΔYN/ΔYO[mm/mm]である。
An eddy current level meter for measuring the height position of the surface of molten metal in the mold;
Based on the relationship between the signal output from the eddy current level meter and the height position of the surface of the molten metal, the signal output from the eddy current level meter is the height position of the surface of the molten metal Level conversion means for converting into a signal shown by
A low pass filter for reducing noise included in a height position signal which is a signal based on the signal indicating the height position of the surface of the molten metal or the signal indicating the height position of the surface of the molten metal;
A method of designing the low pass filter, which is updated along with the updating of the eddy current level meter and the level conversion means, in a continuous casting machine having
The height position signal does not pass through the low pass filter, and the metal plate is placed at a predetermined height position in the mold without the molten metal inside, and the mold is First, the height position signal is acquired using the eddy current level meter before updating and the level converting means before updating after being moved up and down at a constant frequency f osc [Hz]. Process,
A second step of deriving an amplitude ΔY O [mm] of the height position signal from the time-series data of the height position signal acquired in the first step;
The height position signal does not pass through the low pass filter, and the metal plate is disposed at the predetermined height position in the mold without the molten metal inside, and the mold The height position signal is obtained by using the eddy current level meter after updating and the level converting means after updating, after vertically moving at a constant frequency f.sub.osc [Hz]. 3 processes,
A fourth step of deriving an amplitude ΔY N [mm] of the height position signal from the time-series data of the height position signal acquired in the third step;
And a fifth step of deriving a cutoff frequency f cutN [Hz] of the low-pass filter after update by the following equation (A):
The eddy current level meter is disposed at a distance from the surface of the molten metal such that the coil surface substantially faces the surface of the molten metal, and a primary coil to which an alternating voltage is applied, and the coil surface At least one of a magnetic field generated from the primary coil and a magnetic field based on an eddy current generated by the magnetic field generated from the primary coil, disposed at a distance from the surface of the molten metal so as to substantially face the surface of the molten metal. Method of designing a low pass filter characterized by comprising two secondary coils.
In the equation (A), fcutO is the cutoff frequency [Hz] of the low pass filter before updating, and k is the amplitude ΔY O [mm] of the height position signal derived in the second step. The ratio ΔY N / ΔY O [mm / mm] of the amplitude ΔY N [mm] of the height position signal acquired in the fourth step with respect to
前記連続鋳造機は、前記ローパスフィルタを通過した前記金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号と、前記金属溶湯の表面の高さ位置の目標値との偏差を示す信号を導出する偏差導出手段と、
前記偏差導出手段により導出された前記偏差を示す信号に含まれるノイズを低減する第2のローパスフィルタと、
前記第2のローパスフィルタを通過した前記偏差を示す信号に基づいて、前記鋳型に供給される前記金属溶湯の供給量を調整するためのアクチュエータを動作させるための信号を生成する制御手段と、を更に有し、
前記渦流式レベル計および前記レベル変換手段を更新する際に、前記第2のローパスフィルタを更新しないことを特徴とする請求項1に記載のローパスフィルタの設計方法。 The low pass filter reduces noise contained in a signal indicating the height position of the surface of the molten metal output from the level conversion means ,
The continuous casting machine is a deviation deriving means for deriving a signal indicating a deviation between a signal indicating the height position of the surface of the molten metal that has passed through the low pass filter and a target value of the height position of the surface of the molten metal. When,
A second low pass filter for reducing noise contained in the signal indicating the deviation derived by the deviation deriving means;
Control means for generating a signal for operating an actuator for adjusting the supply amount of the molten metal supplied to the mold based on the signal indicating the deviation that has passed through the second low pass filter; In addition,
The lowpass filter design method according to claim 1, wherein the second lowpass filter is not updated when the eddy current level meter and the level conversion means are updated.
前記第2のローパスフィルタを通過した前記金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号と、前記金属溶湯の表面の高さ位置の目標値との偏差を示す信号を導出する偏差導出手段と、
前記ローパスフィルタを通過した前記偏差を示す信号に基づいて、前記鋳型に供給される前記金属溶湯の供給量を調整するためのアクチュエータを動作させるための信号を生成する制御手段と、を更に有し、
前記ローパスフィルタは、前記金属溶湯の表面の高さ位置を示す信号に基づく信号として前記偏差導出手段により導出された前記偏差を示す信号に含まれるノイズを低減し、
前記渦流式レベル計および前記レベル変換手段を更新する際に、前記第2のローパスフィルタを更新しないことを特徴とする請求項1に記載のローパスフィルタの設計方法。 The continuous casting machine includes a second low pass filter for reducing noise included in a signal indicating the height position of the surface of the molten metal output from the level conversion means;
Deviation deriving means for deriving a signal indicating a deviation between a signal indicating the height position of the surface of the molten metal passing through the second low pass filter and a target value of the height position of the surface of the molten metal;
And control means for generating a signal for operating an actuator for adjusting the supply amount of the molten metal supplied to the mold based on the signal indicating the deviation that has passed through the low pass filter. ,
The low pass filter reduces noise included in the signal indicating the deviation derived by the deviation deriving means as a signal based on a signal indicating the height position of the surface of the molten metal,
The lowpass filter design method according to claim 1, wherein the second lowpass filter is not updated when the eddy current level meter and the level conversion means are updated.
前記渦流式レベル計は、前記二次コイルに誘起される電圧の差に基づく信号を出力することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のローパスフィルタの設計方法。 The secondary coils are disposed one by one above and below the primary coil, respectively.
The design method of the low pass filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the eddy current level meter outputs a signal based on a difference in voltage induced in the secondary coil.
前記鋳型内の複数の高さ位置のそれぞれにおいて前記渦流式レベル計から出力される信号に基づいて、前記渦流式レベル計から出力される信号と、前記金属溶湯の表面の高さ位置との関係を導出することを、更新前の前記渦流式レベル計と更新後の前記渦流式レベル計とのそれぞれについて行う第7の工程と、を更に有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のローパスフィルタの設計方法。 When the metal plate is disposed in the mold without the molten metal inside, the signal output from the eddy current level meter is acquired by making the height position of the metal plate in the mold different. A sixth step of performing the step for each of the eddy current level meter before updating and the eddy current level meter after updating;
Relationship between the signal output from the eddy current level meter and the height position of the surface of the molten metal based on the signal output from the eddy current level meter at each of a plurality of height positions in the mold The method according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a seventh step of performing the derivation of the eddy current level meter before updating and the eddy current level meter after updating, respectively. The low pass filter design method according to item 1.
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