JPH01162553A - 連続鋳造機溶鋼レベル制御の異常監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、連続鋳造機溶鋼レベル制御の異常監視装置
に関するものである。

（従来技術とその問題点） タンデイツシュからノズルを介して鋳型内（τ溶鋼を注
入し、鋳型内での凝固・下流の冷却帯での冷却により連
続的に鋳鋼を形成する連続鋳造において、鋳型内の溶鋼
レベルを安定に保つことが、良好な鋳片を得る上で必要
不可欠であり、この溶鋼レベルを安定に制御する上で、
鋳型に給湯される流量を安定に制御することが重要であ
る。

このため、従来より油圧サーボによってスライディング
ノズルの開度を制御する方法が採られているが、この際
、スライディングノズルの開、度を検出し、サーボ回路
のフィードバックとする必要がある。この目的に充分な
手段として、油圧シリンダにノズル開度検出器としての
位置検出器（例えば差動トランス）を直結する方法があ
る。

ところが、この位置検出器等のフィードバック回路に断
線・接触不良が発生すると、サーボ回路へのフィードバ
ックが無くなるため、サーボアンプの出力が振り切り、
この結果、スライディングノズルは使用位置から急激に
全開あるいは全閉方向に暴走し、溶鋼のオーバーフロー
などの事故に至る。そのため、この異常を即時に検知し
て油圧サーボの切り離しや操作者へ警報を発する必要が
ある。

スライディングノズル位置検出器の断線あるいは接触不
良を検出゛する方式として、第７図に示すように、検出
用差動トランスに流れる交流電流に対して直流を重畳し
、断線すると直流電流が流れなくなるのを検出するＡ方
式、あるいは差動トランス回路が断線すると、中立位置
近傍の出力電流となることを利用するＢ方式が考えられ
る。

しかしながら、従来の方式は、いずれもフィードバック
回路に直接、検出装置を挿入し、その電流変化を検知し
て、異常を知らせるものであったが、構成が複雑であシ
、検出範囲に制約が出たりした。

さらに、最も解決しなければならない問題として、従来
は異常を検出するためにフィードバック回路に直列に検
知回路を挿入したために、検知回路自身に異常が発生す
るとサーボ回路にも影響を与え、故障率を増加させるこ
とである。

したがって、簡単な構成でかつ位置検出範囲の全域で使
用可能で、サーボ回路に影響を与えない異常監視装置に
改善しなければならない。

なお、特開昭６０−８３７６０号に、シリンダ位置値が
常に変動する場合は正常で、一定値で継続する場合は異
常とする方法が提案されているが、この方法は加振法に
より常にシリンダを動かす場合には有効であるが、この
加振法を使用せずシリンダを微動で位置制御（流量制御
）させる通常方式の場合には適用できない（現在は、湯
面に波動を起こす加振法は行なわれない傾向にある）。

さらば、特開昭５７−１５９２５２号に、並列のシリン
ダを用いた制御法、特開昭５９−３０４６０号すて、開
口面積を補正値として加える制御法等があるが、ワーク
シリンダにボテ／シミメータ等を直結するのが、最も精
度が良く、異常検知さえ確実となれば、自動化も充分信
頼でき、湯面安定、品質向上の効果は一段と大きい。

本出願人は、ワークシリンダに位置検出器を直結した方
式において、サーボ回路に影響を与えることなく、断線
等の異常を確実に検出し得る注入制御装置を既に出願し
ている（実願昭６１−１７３６５２号、Ｓ６１．１１．
１２出願）。

この装置は、ノズル開度調整装置に設けたノズル開度検
出器の検出信号と、湯面レベル制御装置からの出力とを
比較し、この比較結果が所定値を超えたとき出力を行う
比較器と、外部から与えられる鋳込中信号と比較器の出
力の論理積演算を行う論理積演算器と、この演算器の出
力が所定時間以上継続された時点でノズル開度調整装置
に緊急閉指令を出力するタイマー回路から構成されてい
る。

この発明は、前述のような装置の改良に係り、その目的
は、断線等の異常をよシ確実に検出１．得る異常監視装
置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の異常監視装置８は、第１図に示すように、タン
ディツシュノズル２の開度を調整するノズル駆動シリン
ダ３と、このシリンダ３に接続されノズル開度を検出す
るノズル開度検出器４を有し、湯面レベル制御用調節計
５からのノズル開度指令Ｖｒｅｆ　　と、ノズル開度検
出器４からの検出フィードバック信号Ｖｆｂｋを比較し
、偏差ΔＶに基づいてノズル駆動シリンダ３を制御する
フィードバック回路に並列的に設けられる。

そして、この装置８は、第２図、第４図て示すように偏
差ΔＶが偏差検出レベルＬ１　　を設定時間以上越える
と出力する偏差比較回路９Ｂと、偏差ΔＶを微分し、こ
の微分値が微分値検出レベルＬ２　を越えると出力する
微分・比較回路１０Ｂを備え、 二位置化回路９Ｃ，ｉ０Ｃ，判別回路１１により、偏差
比較回路９Ｂと微分・比較回路１０Ｂが同時に出力した
時、異常として手動に切換えるとともに警報を発し、い
ずれか一方だけが出力した時には警報のみを発するよう
構成されている。

（作　用） フィードバック回路が正常に作動している時には、偏差
電圧ΔＶが非常に小さく、偏差検出レベルＬ、以下であ
り、本装置８は作動しない。

フィードバック回路に断線などの異常が発生し、開度指
令ＶｒｅｆにフィードバックＶｆｂｋが追従しなくなる
と、偏差電圧ΔＶが偏差レベルＬ、以上になり、これが
設定時間以上継続すると二位置化回路９Ｃにより異常信
号が出力される。

このような偏差電圧ΔＶの監視だけでは誤動作する可能
性があるので、微分値ｄΔＶが微分値検出レベルＬ２　
　を越えると、ΔＶが急激な変化を示したとして異常信
号が出力され、両方の異常信号が出力された時にのみ、
異常発生と判断して必要な処置がとられる。

（実　施　例） 以下、この発明を図示する一実施例に基づいて説明する
。

第１図に示すように、タンデイツシュ１の下部に設けら
れたスライディングノズル２の開度を調整するノズル駆
動シリンダ３と、このシリンダ３に接続されノズル開度
を検出するノズル開度検出器４と、図示しない湯面レベ
ル計からの湯面レベル信号と目標湯面信号が入力される
湯面レベル制御用調節計５と、この調節計５からのノズ
ル開度指令Ｖｒｅｆ　と、ノズル開度検出器４からの検
出フィードバック信号Ｖｆｂｋを比較して得られた偏差
ΔＶを増幅して出力するサーボアンプ６と、この偏差Δ
Ｖに基づいてシリンダ３を制御する油圧サーボ回路７か
ら溶鋼レベル制御のフィードバック回路が構成されてい
る。

このようなフィードバック回路の出側に本発明の異常監
視装置８を並列的に接続し、サーボ回路７に影響を与え
ないようにしている。この異常監視装置８は、第２図に
示すように、偏差検出レベルＬ１　を任意に設定できる
ようにした偏差検出レベル設定回路９Ａ、サーボアンプ
６の出力電圧ΔＶと偏差検出レベルＬ、とを比較し、偏
差検出レベルＬ１　　を越えると出力する比較回路９Ｂ
、この比較回路９Ｂの出力をリレー接点信号に変換し異
常信号を出力する二位置化回路９Ｃを有している。

さらに、これらに加えて偏差ΔＶの微分値ｄΔＶを出力
する微分回路１０を設け、偏差の場合と同様に微分値検
出レベル設定回路１０Ａ、比較回路１０Ｂ、二位置化回
路１０Ｃを設け、微分値ｄΔＶが微分値検出レベルＬ２
　　を越えると異常信号を出力するようにされている。

これら二位置化回路９Ｃ，ＩＯＣからの異常信号は判別
回路１１に入力され、後述するような処置がとられる。

以上のような構成において、異常監視装置８に入力され
る電圧波形および出力信号は第３図のようになる。

Ｖｒｅｆ　は鋳型の溶鋼レベル制御の結果得られスライ
ディングノズル２の開度制御に与えられる開度指令であ
り、Ｖｆｂｋは開度指令に追従し、シリンダ３が駆動さ
れることによって同期して動作するノズル開度検出器４
からの開度フィードバックである。ΔＶはＶｒｅｆとＶ
ｆｂｋとの差を示し、サーボアンプ６に入力される偏差
電圧であり、ΔＶはサーボアンプ６によってΔＶを演算
し増幅された電圧を示し、一般にΔＶが数十倍以上に増
幅されたものとなる。

ここで、スライディングノズル２のフィードバック回路
が正常に作動している時は、開度フィードバックが開度
指令に追従しているため、その偏差電圧ΔＶもサーボア
ンプ６の出力電圧ΔＶも非常に小さく、偏差検出レベル
Ｌ、以下である。

しかし、フィードバック回路に断線などの異常が発生し
、開度指令ＶｒｅｆにフィードバックＶｆｂｋが追従し
なくなると、偏差電圧ΔＶが偏差検出レベルＬ１　以上
になり、これが設定時間以上継続すると二位置化回路９
Ｃにより異常信号が出力される。

ここで、サーボ弁は電気的制御量を機械的動きに変える
際、種々の原因で零調がずれることが多いため、制御系
としてはフィードバック回路により前記零調変動量を補
正できるようにしているが、この補正量がΔＶの出力電
圧量に影響するため、ΔＶの値だけを監視し、設定レベ
ル以上（あるいは以下）の場合を異常と判定するのは誤
動作となる場合がある。すなわち、第３図（Ｆ）に示す
ように、補正量によシΔＶが偏差検出レベルＬ１　　を
越え、才だ正常であるにもかかわらず異常と判断してし
まう。

このため、本発明では、ΔＶが急激な変化を示したか否
かの判定条件を追加し、第３図（Ｇ）に示すように、Δ
Ｖの微分値ｄΔＶを求め、この微分値ｄΔＶが微分値検
出レベルＬ２　　を越えると、異常信号を出力するよう
にしている。

そして、判別回路１１において偏差ΔＶの異常信号と微
分値ｄΔＶの異常信号のＡＮＤとＯＲをとり、両方が同
時に出力された時には、スライディングノズル２を全閉
とし、自動制御を停止させて手動制御に切換゛えるとと
もに異常警報を発するようにする。

いずれか一方が出力された時には、注意信号を発するに
とどめる。例えば、ΔＶが設定レベルを越えただけの場
合は警報等の異常をオペレータに知らせるのみとし、鋳
込み末期であれば、次の鋳込み時にはタンデイツシュ交
換を行ない、初期、中期であれば段取替えが整いしだい
、ΔＶがリミットで制御不能となった時点で鋳込みを停
止し、タンデイツシュ替えを行なえばよい。要するに非
常停止の予告程度とし、その対応準備時間を得ることが
できる。

次に、第４図、第５図に具体例を示す。第４図において
、ノズル開度検出器として差動トランス４を用い、シリ
ンダ３に直結して作動されているが、従来から使用され
ている同調シリンダを用いた間接的な開度検出の方式、
さらにはポテンショ　゛メーターを用いた方式でも本発
明は適用できる。

この具体例では、差動トランス４の微弱な電圧を外乱に
強い電流信号に変換する変換器４Ａを有し、サーボアン
プ６にフィードバックしている。

また、開度指令も電流信号で与えている。

サーボアンプ６は比例的に増幅しているものであり、そ
の増幅率はｌＯ倍程度に調整されているが、サーボアン
プの特性は本発明では問題とせず、全てのものを適用で
きる。すなわち、サーボアンプの比例ゲインが低い時に
は、設定回路９Ａ。

１０Ａの設定値を下げ、比例ゲインが高い時には、設定
値を高めにすればよい。本発明でこの検出レベル設定を
可変にしている理由もここにある。

いずれにしても、この設定が重要なことであるが、サー
ボ回路７が正常に動作している時のサーボアンプ６の出
力電圧の最大値よりも高めに設定するようにすればよい
。この具体例では、正常動作時の最大値は±０．５Ｖで
あったので、検出レベルの設定値を±０．７５Ｖと設定
した。この時の異常検出波形が第５図である。

才だ、第４図において直流アンプ１２を付加しているが
、比較回路９Ｂ、ＩＯＢの入力抵抗が十分大きくサーボ
アンプ６に影響がなければ無用のものである。さらに、
時間遅れ回路１３は異常がある程度長い時間続かないと
検出されないようにするためのものであシ、これも遅れ
を必要としなければ無用である。この具体例では、第５
図に示すように、１１０　ｍ５ｅｃの遅れ時間を入れて
開度フィードバック回路の微小な接触不良等による検出
動作をしないようにして、動作を安定させている。

なお、鋳込スタート、エンドにおける非定常部では、流
調は手動で行なうので、本発明の異常監視装置８はＯＦ
Ｆとしておき、自動鋳込み時のみＯＮとする。また、手
動→自動切換えの瞬間に異常値となるが、約０．１秒（
１００ｍｓ）　程度で安定することより、異常検出の遅
れ量を１１０ｍ５と設定している。

以上はサーボアンプの出力電圧を監視するようにした例
を示したが、第６図に示すように、サーボアンプ６とは
別に異常監視用の専用アンプ６′を設けても良いことは
当然のことであるが、サーボアンプ６を代用できれば、
回路も簡単になシ、故障率も当然のことながら低くなり
、ペターである。

また、本発明は、従来より異常監視しようとしているフ
ィードバック側の断線や接触不良のような異常ばかりで
なく、フィードバック回路全体内に発生する全ての異常
について監視できる。例えば、スライディングノズルの
摺動面固着等による動作の不良や、油圧回路の油洩れ等
に起因する動作の不良など従来では検出し得なかったサ
ーボ回路の異常までも正確に異常検出できる。

（発明の効果） 前述のとおり、この発明に係る異常監視装置は、ノズル
開度指令と検出フィードバック信号の偏差が偏差検出レ
ベルを設定時間以上越えると異常信号を出力するととも
に、偏差の微分値が微分値検出レベルを越えると異常信
号を出力し、両方の異常信号が出力された時にのみ異常
発生と判断するようにしたため、断線等の異常を正確に
確実に検出し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るフィードバック回路を示す回
路図、第２図は、その異常監視装置を示す回路図、第３
図は、その入力波形、出力信号を示すグラフ、第４図は
具体例を示す回路図、第５図はその波形を示すグラフ、
第６図はサーボアンプ部分の変形例を示す回路図、第７
図は従来の検出方式を示す概略図である。 １・・タンデイツシュ、２・・タンディツシュノズル、
３・・シリンダ、４・・ノズル開度ｔｌｌ器、５・・湯
面レベル制御用調節計 ６・・サーボアンプ、７・・油圧サーボ回路８・・異常
監視装置、 ９Ａ、ＩＯＡ・・設定回路 ９Ｂ、ＩＯＢ・・比較回路 ９Ｃ，ＩＯＣ・・二位置化回路 １０・・微分回路、１１・・判別回路 １２・・直流アンプ、１３・・時間遅れ回路」〒 ゛（で Δ　　Δ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タンデイッシユノズルの開度を調整するノズル駆
   動シリンダと、このシリンダに接続されノズル開度を検
   出するノズル開度検出器を有し、湯面レベル制御用調節
   計からのノズル開度指令と、前記ノズル開度検出器から
   の検出フィードバック信号を比較し、この比較結果に基
   づいて前記ノズル駆動シリンダを制御するフィードバッ
   ク回路に、並列的に設けられる異常監視装置であつて、 前記ノズル開度指令と検出フィードバック信号との偏差
   が偏差検出レベルを設定時間以上越えると出力する偏差
   比較回路と、前記偏差を微分し、この微分値が微分値検
   出レベルを越えると出力する微分・比較回路を備え、 前記偏差比較回路と微分・比較回路が同時に出力した時
   、異常として手動に切換えるとともに警報を発し、いず
   れか一方だけが出力した時には警報のみを発するように
   構成したことを特徴とする連続鋳造機溶鋼レベル制御の
   異常監視装置。