JPH03174960A - Method and apparatus for controlling molten metal surface in continuous casting - Google Patents
Method and apparatus for controlling molten metal surface in continuous castingInfo
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Abstract
Description
本発明は、連続鋳造における湯面レベル制御方法及び装
置に係り、特に、ストッパあるいはスライディングノズ
ル等の溶融金属のモールドへの流入流量を制御するアク
チュエータを備えた連続鋳造機により、スラブ、ビレッ
ト等の鋳片を連続的に製造する際に用いるのに好適な、
ノズル詰まりやその剥離、非定常バルジング等の様々な
外乱に統一的に対処でき、モールド内の湯面レベル変動
を抑制することが可能な湯面レベル制御方法及び装置に
関するものである。The present invention relates to a method and apparatus for controlling the level of molten metal in continuous casting, and in particular to a continuous casting machine equipped with an actuator such as a stopper or a sliding nozzle that controls the flow rate of molten metal into a mold. Suitable for use when continuously manufacturing slabs,
The present invention relates to a method and apparatus for controlling the level of hot water in a mold, which can uniformly deal with various disturbances such as nozzle clogging, separation thereof, and unsteady bulging, and can suppress fluctuations in the level of hot water in a mold.
溶融金属からスラブ、ビレット等の鋳片を連続的に製造
する連続鋳造Ｉ！（以下、連鋳機と称する）は、例えば
第６図に示す如く構成されており、シードル１２内の溶
［１０は、タンデイツシュ１４及びノズル１６を通って
、モールド１８に注入される６例えば水冷されているモ
ールド１８内で表面層が凝固した溶鋼は、ロール２０で
引抜かれ、更に冷却されて凝固した後に、カッタ２２で
所定の長さに切断され、鋳片２４となって後方の圧延工
程に送られる。
この連＠機において、モールド１８内の溶鋼１０の湯面
レベルを安定に保つことは、良好な鋳片品質を確保する
上で極めて重要である。即ち、湯面レベルの変動は、耐
火物、溶融スラグ等の介在物の溶鋼中への巻込みを生じ
、凝固鋳片２４の表皮部に捕捉されてピンホール発生や
皮下介在物生成により欠陥をもたらしたり、不均一な抜
熱による割れが生じたりする。従って、一般に連続鋳造
においては、モールド１８内の湯面レベルを検出する湯
面レベル計２６からの信号を受け、ストッパ２８やスラ
イディングノズル等を流量制御アクチュエータとした湯
面レベル一定制御が行われている。特に、最近の鋳造速
度の高速化により、湯面レベル制御の重要性は、ますま
す高まっている。
従来、湯面レベル制御は、例えば特開昭６３−１９２５
４５に開示されているように、第７図に示す如く、タン
デイツシュ１４からモールド１８への流路を絞ることに
より流量を制御するアクチュエータである前記ストッパ
２８と、該ストッパ２８を所望位置に制御するストッパ
制御器３ｏと、モールド１８内の湯面レベルを検出する
前記湯面レベル計２６と、湯面レベル目標設定器３２と
、湯面レベルの目標値と測定値を比較して、その偏差ｅ
を出力する比較器３４と、予め定められた制御パラメー
タにより、該面差ｅを零とするようなストッパ位置指令
値Ｕを演算して、比例積分微分（ＰＩＤ）制御を行うＰ
ＩＤ調節計３６と、からなる湯面レベル制御系を用いて
実施されるのが一般的であった。
このような湯面レベルＭｔｌＪ系の動作は、第８図に示
す如くである。即ち、湯面レベル計２６によって湯面レ
ベルＬが測定され、比較器３４によって湯面レベルの目
標値Ｌｒｅｆと測定値りの偏差ｅ（＝Ｌｒｅｆ−Ｌ）が
算出され、この偏差ｅに基づいて、ＰＩＤ調節計３６が
ストッパ制御器３０に対し、ストッパ位置指令値Ｕを送
る。ストッパ制御器３０は、該指令値Ｕに従って、スト
ッパ２８を所定位置に制御し、該ストッパ位置× （第
８図の例では、ストッパ制御器３０の出力自体）とモー
ルドへ流入する溶鋼流量との関係を表わす流量ゲインＧ
によって決まる溶鋼流量ｑを調節することにより、湯面
レベルＬを制御している。即ち、常に湯面レベル測定値
りを監視し、それをフィードバックして制御を行ってい
る。なお、第８図において、ｑｗは以下に述べる外乱に
よる流量変動を表わす。
モールドへの溶鋼流量を制御するアクチュエータとして
は、スライディングノズルと称する丸い六の開いた板を
２枚組合わせ、それらをスライドさせるものもあるが、
基本的な制御方法はストッパの場合と同一である。
実際の連＠機においては、タンデイツシュ１４の出口の
ノズル１６内にアルミナが付着してノズル詰まりが生じ
たり、その付着物が突然剥れたり、あるいは、ストッパ
２８とタンデイツシュ１４の接触部付近へのアルミナの
付着、ストッパ２８やノズル１６の溶損等が生じる。こ
のために、モールドへ流入する流量が大きく変動する。
又、連鋳機下方において、鋳片２４が、これを支持する
ロール２０間で膨張・収縮を周期的に繰返す非定常バル
ジングと称する現象のために、鋳片内の溶鋼が押し上げ
られ、湯面レベル変動を引起こすことがある。しかしな
から、これらの現象が生じると、前記のような通常の湯
面レベル偏差によるＰＩＤ制御系では対処することがで
きず、大きな問題となっていた。
又、流量ゲインＧの変動に対しては、前記特開昭６３−
１９２５４５において、湯面レベル、ストッパ開度及び
鋳片鋳込み速度の各測定値を用いて推定した流量ゲイン
推定値Ｇ１を用いて、フィードバック制御手段の出力Ｕ
の修正値Ｕ′を次式により演算するゲイン補償手段を備
えた湯面レベル制御装置が提供されている。
ｔｌ’ ＝ （Ｋ＋ ｏ／Ｃｒ＋ ） ｕ ＝ （
１）ここで、Ｘ＋Ｏは正の定数である。
又、具体的な流量ゲインの推定方法としては、鋳込み速
度変化による流出流量変化量とストッパ開度変化量から
推定する方法や、前記特公昭６３−１６２１９のように
、現鋳込み速度に見合った流量と実開度からストッパ実
流量特性を推定する手段を用いて流量ゲインを推定する
方法等があるが、いずれも湯面レベルが安定していると
きに限定され、例えばノズル詰まりが剥離し、急激に湯
面レベルが上昇する場合のように、流入流量と流出流量
が等しくない過渡状態では適用できない等、制約が多い
、又、この方法では流量ゲインＧの変動以外の原因によ
って生じる湯面レベル変動には対処できないことは言う
までもない。
又、たとえ流量ゲインＧの推定が行えたとしても、′！
Ｒ遣的にはＰＩＤ制御系と変わるところはなく、以下の
ような本質的な問題を持っている。
湯面レベル制御において、直接操作できる量は溶鋼の流
量であり、それがモールドに蓄積された量、即ち積分量
が制御したい湯面レベルの値となる。即ち、もともと位
相遅れの大きい系であるため、外乱の影響が結果となっ
て現われるのに時間がかかり、湯面レベルの値だけを見
てフィードバック制御をしているのでは、制御が後追い
となり、外乱の影響が大きく残るという性質を持ってい
る。
例えば、ノズル内に付着したアルミナが突然剥離すると
、モールド内に流入する流量は、第９図（Ａ）に示す如
く、ステップ状に変化する。それに対して何も処置をし
ないと、湯面レベルは、第９図（Ｂ）の如く、ランプ状
に上昇する。これに対する望ましい処置は、ストッパ等
の流量制御アクチュエータを、第９図（Ｃ）の如く、ス
テップ状に操作して、外乱による流量変動を打消すこと
であるが、ＰＩＤ制御系のようなフィードバック制御系
では、湯面レベルに変化が現われてから初めて処置が行
われるため、流量制御アクチュエー夕の操作は、第９図
（Ｄ）の如く緩慢なものとなり、第９図（Ｅ）に示す如
く、大きな湯面レベル変動をもたらすことになる。
前記のような従来の湯面レベル偏差によるＰＩＤ制御系
での問題は、このような制御対象自体の性質に依存して
いるため、ＰＩＤ制御の改良だけでは、原理的に問題の
解決は不可能である。
このような問題に対しで、特公昭６０−１４４では、交
番電流で駆動される励磁コイルと検知コイルを使用し、
鋳湯をモールド内に注入するノズル内の流速を検出し、
該流速検出値と設定流速値との偏差に基づいてモールド
へ流入する注湯量を制御することにより、モールド内の
湯面レベルを設定レベルに保持する湯面レベル制御装置
が開示されている。Continuous casting I, which continuously produces slabs, billets, etc. from molten metal! A continuous casting machine (hereinafter referred to as a continuous casting machine) is configured as shown in FIG. The molten steel whose surface layer has solidified in the mold 18 is pulled out by rolls 20, further cooled and solidified, and then cut into a predetermined length by a cutter 22 to form slabs 24 that are sent to the rolling process in the rear. sent to. In this continuous machine, it is extremely important to maintain a stable level of the molten steel 10 in the mold 18 in order to ensure good slab quality. That is, fluctuations in the melt level cause inclusions such as refractories and molten slag to get caught in the skin of the solidified slab 24, causing defects due to pinholes and subcutaneous inclusions. or cracks may occur due to uneven heat removal. Therefore, in general, in continuous casting, a constant level control is performed using a stopper 28, a sliding nozzle, etc. as a flow rate control actuator in response to a signal from a level meter 26 that detects the level of the level in the mold 18. There is. In particular, with the recent increase in casting speed, the importance of controlling the level of the molten metal is increasing. Conventionally, hot water level control has been proposed, for example, in Japanese Patent Application Laid-open No. 1983-1925.
45, as shown in FIG. 7, the stopper 28 is an actuator that controls the flow rate by narrowing the flow path from the tundish 14 to the mold 18, and the stopper 28 is controlled to a desired position. The stopper controller 3o, the hot water level meter 26 that detects the hot water level in the mold 18, and the hot water level target setting device 32 compare the target value and the measured value of the hot water level, and determine the deviation e.
A comparator 34 that outputs , and a predetermined control parameter to calculate a stopper position command value U that makes the surface difference e zero, and perform proportional-integral-derivative (PID) control.
This was generally carried out using a hot water level control system consisting of an ID controller 36. The operation of such a hot water level MtlJ system is as shown in FIG. That is, the hot water level L is measured by the hot water level meter 26, and the comparator 34 calculates the deviation e (=Lref - L) between the target value Lref and the measured value of the hot water level, and based on this deviation e. , the PID controller 36 sends a stopper position command value U to the stopper controller 30. The stopper controller 30 controls the stopper 28 to a predetermined position according to the command value U, and calculates the difference between the stopper position x (in the example of FIG. 8, the output of the stopper controller 30 itself) and the flow rate of molten steel flowing into the mold. Flow rate gain G expressing the relationship
The molten metal level L is controlled by adjusting the molten steel flow rate q determined by . That is, the measured value of the hot water level is constantly monitored and controlled by feeding it back. In addition, in FIG. 8, qw represents the flow rate fluctuation due to the disturbance described below. Some actuators that control the flow rate of molten steel into the mold include a sliding nozzle that combines two round six-open plates and slides them together.
The basic control method is the same as for the stopper. In an actual continuous machine, alumina may adhere to the inside of the nozzle 16 at the outlet of the tundish 14, causing nozzle clogging, or the adhesion may suddenly peel off, or the alumina may adhere to the nozzle 16 at the outlet of the tundish 14, or the alumina may suddenly peel off, or the area near the contact area between the stopper 28 and the tundish 14 may become clogged. Adhesion of alumina, melting and damage to the stopper 28 and nozzle 16, etc. occur. For this reason, the flow rate flowing into the mold varies greatly. Further, below the continuous caster, the molten steel inside the slab is pushed up due to a phenomenon called unsteady bulging, in which the slab 24 periodically expands and contracts between the rolls 20 that support it, and the molten steel rises up. May cause level fluctuations. However, when these phenomena occur, they cannot be dealt with by the usual PID control system using the above-mentioned hot water level deviation, and this has become a major problem. Furthermore, regarding fluctuations in the flow rate gain G,
192545, the output U of the feedback control means is calculated using the estimated flow rate gain G1 estimated using the measured values of the hot water level, the stopper opening degree, and the slab casting speed.
A hot water level control device is provided which includes a gain compensator that calculates a correction value U' of U' according to the following equation. tl' = (K+ o/Cr+) u = (
1) Here, X+O is a positive constant. In addition, specific methods for estimating the flow rate gain include a method of estimating it from the amount of change in the flow rate due to changes in the pouring speed and the amount of change in the stopper opening, and a method of estimating the flow rate according to the current pouring speed, as in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 16219-1983. There are methods of estimating the flow rate gain using a means of estimating the stopper's actual flow rate characteristics from the actual opening degree, but these methods are limited to when the hot water level is stable. This method has many limitations, such as not being applicable in a transient state where the inflow flow rate and outflow flow rate are not equal, such as when the hot water level rises during a period of time.Also, this method cannot be applied to hot water level fluctuations caused by causes other than fluctuations in the flow rate gain G. Needless to say, it cannot be dealt with. Moreover, even if the flow rate gain G can be estimated, '!
In terms of R, there is no difference from a PID control system, and it has the following essential problems. In hot water level control, the amount that can be directly manipulated is the flow rate of molten steel, and the amount accumulated in the mold, that is, the integral amount, becomes the value of the hot water level that is desired to be controlled. In other words, since the system is originally a system with a large phase lag, it takes time for the influence of disturbance to become a result, and if feedback control is performed by looking only at the value of the hot water level, the control will be too late. It has the property that the influence of external disturbances remains large. For example, if alumina attached to the inside of the nozzle suddenly peels off, the flow rate flowing into the mold changes stepwise as shown in FIG. 9(A). If no action is taken, the hot water level will rise in a ramp-like manner as shown in FIG. 9(B). A desirable solution to this problem is to operate a flow rate control actuator such as a stopper in a stepwise manner as shown in FIG. In the system, the treatment is performed only after a change in the hot water level appears, so the operation of the flow rate control actuator is slow as shown in Figure 9(D), and as shown in Figure 9(E). This will result in large fluctuations in the hot water level. The problem with the conventional PID control system due to the hot water level deviation as described above depends on the nature of the controlled object itself, so it is theoretically impossible to solve the problem just by improving the PID control. It is. To solve this problem, the Japanese Patent Publication No. 60-144 used an excitation coil and a detection coil driven by an alternating current,
Detects the flow velocity in the nozzle that injects the casting metal into the mold,
A hot water level control device is disclosed that maintains the hot water level in the mold at a set level by controlling the amount of hot metal poured into the mold based on the deviation between the detected flow rate value and the set flow rate value.
しかしなから、前記のような湯面レベル制御方法では、
いずれも、ノズル詰まりや剥離、非定常バルジング等の
前述したような様々な外乱の全てに統一的に対応するこ
とはできず、湯面レベル変動は以前として残るという問
題点を有していた。
即ち、前記特公昭６０−１４４で開示されている湯面レ
ベル制御装置では、モールドに流入する流量だけを検出
しているため、前記非定常バルジングや鋳込み速度変動
など、モールドから流出する流量の変動による湯面レベ
ル変動には対処できず、又、精度良く流量を測定するに
は、環境対策、較正方法、メンテナンス等の問題があり
、そのために多くのコストもかかる。
このように、従来の技術では、前述のような様々な外乱
の全てに対して有効な湯面レベル制御方法はなく、その
ために、湯面レベル変動は依然として大きいまま残され
、鋳片品質の低下を招いていた。
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、ノズル詰まりやその剥離、非定常バルジング等の
様々な外乱に統一的に対処でき、湯面レベル変動を抑制
することが可能な、連続鋳造における湯面レベル制御方
法及び装置を提供することを課題とする。However, in the above-mentioned method of controlling the hot water level,
None of these methods can uniformly respond to all of the various disturbances mentioned above, such as nozzle clogging, peeling, unsteady bulging, etc., and they have had the problem that fluctuations in the melt level remain as before. In other words, the level control device disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 60-144 detects only the flow rate flowing into the mold, and therefore, fluctuations in the flow rate flowing out from the mold, such as the unsteady bulging and fluctuations in pouring speed, are detected. Furthermore, in order to accurately measure the flow rate, there are problems with environmental measures, calibration methods, maintenance, etc., which incurs a lot of cost. As described above, in the conventional technology, there is no effective method for controlling the level of the molten metal against all of the various disturbances mentioned above, and as a result, fluctuations in the level of the molten metal remain large, resulting in a decline in the quality of the slab. was inviting. The present invention was made to solve the above-mentioned conventional problems, and can uniformly deal with various disturbances such as nozzle clogging, peeling, unsteady bulging, etc., and can suppress fluctuations in the level of hot water. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for controlling the level of molten metal in continuous casting.
本発明は、溶融金属のモールドへの流入流量を制御する
アクチュエータを備えた連続鋳造機による鋳片の連続鋳
造に際して、第１図にその要旨を示す如く、モールド内
の湯面レベル測定値、及び前記流量制御アクチュエータ
の位置の測定値又は指令値のうち、少なくとも湯面レベ
ル測定値から、モールドへ流入、流出する溶融金属の流
量バランスの崩れによる流量変動を推定し、該推定した
流量変動推定値をフィードバックして前記流量制御アク
チュエータを操作することにより、前記課題を達成した
ものである。
又、前記流量変動推定値をフィードバックして流量制御
アクチュエータを操作するに際し、該流量変動推定値が
目標流量値と一致するように前記流量アクチュエータを
操作すると共に、モールド内湯面レベルが所定値となる
よう前記目原流量値を変更するようにしたものである。
又、前記流量変動推定値をフィードバックして流量制御
アクチュエータを操作するに際し、モールド内湯面レベ
ルの目標値と測定値の偏差に基づく前記流量制御アクチ
ュエータの操作量に、前記流量変動に係数を乗じたもの
を加算し、該加算後の操作量に基づいて前記流量制御ア
クチュエータを操作するようにしたものである。
又、溶融金属のモールドへの流量流量を制御するアクチ
ュエータを備えた連続鋳造機に適用される湯面レベル制
御装置において、モールド内の湯面レベルを測定する湯
面レベル計と、前記湯面レベル計の測定値、及び前記流
量制御アクチュエータ位置の指令値又は実績値から、モ
ールドへ流入、流出する溶融金属の流量バランスの崩れ
による流量変動を推定する流量変動推定器と、該推定し
た流量変動推定値が目標流量値と一致するように前記流
量制御アクチュエータの操作量を算出する流量制御器と
、モールド内湯面レベルの測定値が目標値と一致するよ
うに前記目標流量値を算出する湯面レベル制御器と、前
記流量制御アクチュエータの操作量に基づいて前記流量
制御アクチュエータを制御するアクチュエータ制御系と
、を備えることにより、前記課題を達成したものである
。
又、溶融金属のモールドへの流入流量を制御するアクチ
ュエータを備えた連続鋳造機に適用される湯面レベル制
御装置において、モールド内の湯面レベルを測定する湯
面レベル計と、前記湯面レベル計の測定値、及び前記流
量制御アクチュエータの位置の指令値又は実績値から、
モールドへ流入、流出する溶融金属の流量バランスの崩
れによる流量変動を推定する流量変動推定器と、該推定
した流量変動推定値にフィードバックゲインを乗じて流
量フィードバック信号を出力する流量フィードバックゲ
イン乗算器と、モールド内湯面レベルの測定値が目標値
と一致するように前記流量制御アクチュエータの操作量
を算出する湯面レベル制御器と、該湯面レベル制御器の
出力と前記流量フィードバック信号を加算して前記操作
量を補正する加算器と、該補正後の操作量に基づいて前
記流り制御アクチュエータを制御するアクチュエータ制
御系と、を備えることにより、同じく前記課題を達成し
たものである。As shown in FIG. 1, the present invention provides for continuous casting of slabs by a continuous casting machine equipped with an actuator that controls the flow rate of molten metal into the mold. Among the measured values or command values of the position of the flow rate control actuator, a flow rate fluctuation due to an imbalance in the flow rate of molten metal flowing into and out of the mold is estimated from at least a measured value of the hot water level, and the estimated flow rate fluctuation value is estimated. The above object has been achieved by feeding back the flow rate control actuator to operate the flow rate control actuator. Furthermore, when feeding back the estimated flow rate fluctuation value to operate the flow rate control actuator, the flow rate actuator is operated so that the estimated flow rate fluctuation value matches the target flow value, and the level of the molten metal in the mold reaches a predetermined value. The target flow rate value is changed accordingly. Further, when feeding back the flow rate fluctuation estimated value to operate the flow rate control actuator, the flow rate fluctuation is multiplied by a coefficient to the operation amount of the flow rate control actuator based on the deviation between the target value and the measured value of the melt level in the mold. The flow rate control actuator is operated based on the operation amount after the addition. Further, in a hot water level control device applied to a continuous casting machine that is equipped with an actuator that controls the flow rate of molten metal into a mold, a hot water level meter that measures a hot water level in the mold, and a hot water level meter that measures the hot water level in the mold, a flow rate fluctuation estimator for estimating a flow rate fluctuation due to an imbalance in the flow rate of molten metal flowing into and out of a mold from a measured value of a meter and a command value or actual value of the position of the flow rate control actuator; a flow rate controller that calculates the operation amount of the flow rate control actuator so that the value matches the target flow rate value; and a hot water level level that calculates the target flow rate value so that the measured value of the hot water level in the mold matches the target value. The above object has been achieved by including a controller and an actuator control system that controls the flow rate control actuator based on the operation amount of the flow rate control actuator. Further, in a hot water level control device applied to a continuous casting machine equipped with an actuator that controls the flow rate of molten metal into a mold, there is provided a hot water level control device that measures a hot water level in the mold, and a hot water level meter that measures the hot water level in the mold. From the measured value of the meter and the command value or actual value of the position of the flow control actuator,
a flow rate fluctuation estimator for estimating flow rate fluctuation due to an imbalance in the flow rate of molten metal flowing into and out of the mold; and a flow rate feedback gain multiplier for multiplying the estimated flow rate fluctuation estimate by a feedback gain and outputting a flow rate feedback signal. , a hot water level controller that calculates the operation amount of the flow rate control actuator so that the measured value of the hot water level in the mold matches the target value; and a hot water level controller that adds the output of the hot water level controller and the flow rate feedback signal. The above object is also achieved by including an adder that corrects the manipulated variable and an actuator control system that controls the flow control actuator based on the corrected manipulated variable.
本発明者等は、前述のような様々な外乱による湯面レベ
ル変動をモールドへ流入、流出する溶融金属の流量バラ
ジスの崩れによる流量変動に帰着させ、その流量変動を
推定し、それをフィードバックして流量制御アクチュエ
ータを操作するという新規な方法により、あらゆる外乱
に対処できる湯面レベル制御方法を考案したものである
。
即ち、湯面レベルはモールドに流入する流量とモールド
から流出する流量の差が積分された分だけ変動する。そ
の差が流量バランスの崩れであり、これが零であれば湯
面レベルは変動しない、この流入流量の変動をもたらす
外乱には、ノズル詰まりやその剥離、ストッパ溶損等が
ある。又、流出流量の変動をもたらす外乱には、非定常
バルジングや鋳込み速度変動等がある。
流量変動は上記のように、湯面レベルの微分値であり、
従来の湯面レベル偏差に基づくフィードバック系の内部
に新たに流量変動のフィードバックループを設けること
ができれば、外乱の影響が湯面レベルに大きく現れる前
に、その流量変動を吸収してしまうことができる。これ
を流量ゲイン変動について言えば、流量ゲインのような
、制御性に直接影響を与えるパラメータに対して、該パ
ラメータの前後にフィードバックループを付加して、該
パラメータ変動による制御性への影響度を小さくするこ
とに相当する。
しかしなから、従来は、流量変動を検知する有効な方法
がなかったため、上記方法を用いることができなかった
。これに対して本発明では、モールド内の湯面レベル測
定値、及び流量制御アクチュエータの位置の測定値又は
指令値のうち、少くともモールド内の湯面レベル測定値
を用いて流量変動を推定し、該推定した流量変動をフィ
ードバックして流量制御アクチュエータを操作すること
により、前記の流量変動のフィードバックループの構築
を達成している。具体的なフィードバックの手段として
は、該流量変動量が目標流量と一致するようなマイナー
ループにより前記流量制御アクチュエータを操作すると
共に、モールド内湯面レベルが所定値になるように前記
目標流量を変更するようにしたものである。又、モール
ド内湯面レベルの目標値と測定値の偏差に基づく前記流
量制御アクチュエータの操作量に、前記流量変動に係数
を乗じたものを加算し、該加算器の操作量に基づいて前
記流量制御アクチュエータを操作するようにしたもので
ある。
このように、本発明では、ノズル詰まりやその剥離及び
流量ゲイン変動や非定常バルジング等、性質の異なる様
々な外乱が引きおこすモールドへ流入、流出する溶融金
属の流量バランスの崩れによる流量変動の形でとらえ、
それを正確に推定して流量のフィードバック制御を行っ
ているので、あらゆる外乱に迅速に対処可能であり、湯
面レベルを常に安定に保つことができる。従って、良好
な鋳片品質を保つことが可能となり、又、歩留りも向上
することができる。The inventors attributed the fluctuations in the level of the molten metal caused by the various disturbances mentioned above to the fluctuations in the flow rate due to the collapse of the flow rate balance of the molten metal flowing into and out of the mold, estimated the flow fluctuations, and fed them back. We have devised a method for controlling the level of hot water that can cope with all kinds of disturbances by using a new method of operating the flow rate control actuator. That is, the hot water level changes by the integrated difference between the flow rate flowing into the mold and the flow rate flowing out from the mold. The difference is a flow imbalance, and if this is zero, the level of the molten metal will not change. Disturbances that cause fluctuations in the inflow flow include nozzle clogging, peeling, stopper melting, etc. In addition, disturbances that cause fluctuations in the outflow flow rate include unsteady bulging and fluctuations in pouring speed. As mentioned above, the flow rate fluctuation is a differential value of the hot water level,
If a new feedback loop for flow rate fluctuations can be established within the conventional feedback system based on surface level deviation, it will be possible to absorb the flow rate fluctuations before the influence of external disturbances becomes significant on the surface level. . Regarding flow rate gain variation, for parameters that directly affect controllability, such as flow rate gain, a feedback loop is added before and after the parameter, and the degree of influence of the parameter variation on controllability is calculated. This corresponds to making it smaller. However, in the past, there was no effective method for detecting flow rate fluctuations, so the above method could not be used. In contrast, in the present invention, the flow rate fluctuation is estimated using at least the measured value of the hot water level in the mold, out of the measured value of the hot water level in the mold and the measured value or command value of the position of the flow rate control actuator. By feeding back the estimated flow rate fluctuation and operating the flow rate control actuator, the above-mentioned flow rate fluctuation feedback loop is achieved. As a specific feedback means, the flow rate control actuator is operated by a minor loop such that the flow rate fluctuation amount matches the target flow rate, and the target flow rate is changed so that the level of the molten metal in the mold becomes a predetermined value. This is how it was done. Further, the flow rate fluctuation multiplied by a coefficient is added to the operation amount of the flow rate control actuator based on the deviation between the target value and the measured value of the level of the hot water in the mold, and the flow rate control is performed based on the operation amount of the adder. It is designed to operate an actuator. As described above, in the present invention, the flow rate fluctuations caused by the imbalance of the flow rate of molten metal flowing into and out of the mold caused by various disturbances of different nature such as nozzle clogging, separation, flow rate gain fluctuations, and unsteady bulging, etc. Seize it,
Since the flow rate is feedback-controlled by accurately estimating this, it is possible to quickly respond to any disturbance and maintain a stable hot water level at all times. Therefore, it is possible to maintain good quality of the slab, and the yield can also be improved.
以下、図面を参照して、本発明を流量制御アクチュエー
タとしてストッパが用いられた連＠機に適用した実施例
を詳細に説明する。
本発明の第１実施例に係る湯面レベル制御装置の構成を
第２図に示す、この装置は湯面レベル制御系４０を有し
、この制御系４０は、第２図に示す如く、湯面レベル目
標値Ｌ ｒｅｆと例えば湯面レベル計２６を用いて検出
される湯面レベル測定値りとを比較するための比較器４
２と、該比較器４２の出力に応じて流量目標値Ｑｒｅｆ
を算出する湯面レベル制御部４４と、該湯面レベル制御
部４４の出力の流量目標値Ｑ ｒｅｆと後出の流量変動
演算部５０によって算出される流量変動推定値娼〕−と
を比較する比較器４６と、該比較器４６から入カフ／＼
、
される流量の目標値Ｑｒｅｆと推定値Ｑｄの誤差によう
にストッパ制御器３０にストッパ位置指令値Ｕを出力す
る流量制御部４８と、該流量制御部４８出力のストッパ
位置指令値Ｕ （又はストッパ制御器３０によるストッ
パ位置実績値Ｘ）及び湯面レベル測定値しに応じて、流
量変動推定値Ｑｄを演算する流量変動演算部５０とから
構成されている。
なお、ここでは簡単のため、湯面レベル計２６は湯面レ
ベルを時間遅れなく測定できるものとし、その特性を１
としている。
以下、第１実施例の作用を説明する。
本実施例は、溶融金属のモールドへの流入流量を制御す
るアクチュエータとノズルを備えた、例えば第２図に示
したような連続鋳造機による鏡片の連続鋳造に際して、
モールドへ流入、流出する流量変動を、前記流量制御ア
クチュエータ（ストッパ）からモールドへ流入する流入
流量と、ノズル詰まり、ノズル溶損の影響による外乱流
量の加算量とし、該加算後の流量変動が積分されてモー
ルドの湯面レベルの変動分となるモデルを作成し、該モ
デルから予想される湯面レベルと実際の湯面レベルが一
致するように、両者の誤差を、該モデルにおける湯面レ
ベル、流入流量及び外乱流量の各項へ逐次フィードバッ
クする演算を行い、該演算過程において推定される流入
流量及び外乱流量から流量変動を推定し、該流量変動推
定値が目標流量値と一致するように前記流量アクチュエ
ータを操作すると共に、モールド内湯面レベルが所定値
となるよう前記目標流量値を変更するようにしたもので
ある。
以下、各構成要素の働きについて、数式を用いて具体的
に説明する。
前記比較器４２は、湯面レベル測定値りを湯面レベル目
標（Ｍ Ｌ ｒｅｆと比較し、両者の差を湯面レベル制
御部４４へ入力して、誤差を零とするような流量変動目
標値Ｑｒｅｆを算出する。一方、流量制御部４８からス
トッパ制御器３０への位置指令値Ｕ （又はストッパ制
御器３０によるストッパ位置実績値Ｘ）及び湯面レベル
測定値りを流量変動算する。
この流量変動演算部５０では、ストッパ制御器３０への
位置指令値Ｕ及び湯面レベル測定値りを・・・・・・・
・・ （２）
ここで、
Ａはモールド断面積、
Ｇ＋ 、Ｇ２．
３は湯面レベル誤差の収束ゲイン、Ｔはストッパの動特
性を表現する定数、Ｇは流量ゲイン推定値である。
又、ストッパ位置実績値Ｘ及び湯面レベル測定値りを入
力とする場合には、流量変動演算部５０・・・・・・・
・・ （３〉
この（２）式あるいは（３）式を逐次積分する／＼
ことにより、モールド内湯面レベル推定値りと測定値り
をほぼ一致させることができ、同時に各時点においてモ
ールド内へ流入するノズル詰まり、２／＼、
ノズル溶損の影響などによる外乱流量推定値Ｑｗ及び（
２）式の場合はモールドへの流入流量推定値分も求める
ことができる。
従って、（２）式を使用する場合は次の（４）式により
、（３）式を使用する場合には次の（５）／ｌ＼Ｎ
。
式により、流量変動推定値Ｑｄを求めることができる。
／ｉ 、Ａ、 ／＼
Ｑｄ ＝ Ｑ十 Ｑｗ ・・・・・
・・・・（４）へへ 八
Ｑｄ ＝Ｇ＊ｘ 十Ｑｗ ・・・・・・・・・（
５）このようにして流量変動演算部５０で算出されの目
標値Ｑｒｅｆと比較され、両者の誤差が流量制御部４８
に入力されて、両者の誤差に基づいてストッパ位置が制
御されて流入流量ｑが調整され、湯面レベル測定値りが
一定に制御される。
即ち、本実施例は、湯面レベルを目標値に一致させるた
めのフィードバックループの中に、流量バランスを目標
値に一致させるためのマイナー・ループを設けることに
より、応答性を高めたものである。
次に、本発明の第２実施例を詳細に説明する。
この第２実施例は、第３図に示す如く、第１実施例と同
様の湯面レベル制御装置において、流量制御部４８に替
えて流量フィードバックゲイン乗算器５２を設けたもの
で、比較器４６はこの場合加算器として働き、流量フィ
ードバックゲイン乗算器５２からの流量フィードバック
信号の符号を反転し、湯面レベル制御部４４からの信号
に加算する鋤きをする。第２実施例では、流量変動演算
部５０により、流量変動推定値石）を得るまでの処理は
第１実施例と同じであるが、得られた推定／へ＼
値Ｑｄに対し、流量フィードバックゲイン乗算器５２で
ゲインに日を乗じ、ストッパ位置目標値Ｕを補正してい
る点が異っている。即ち、例えば、湯面レベル制御部４
４が、ＰＩ調節器であり、Ｋｐ （１＋１／Ｔ目−ｓ
）（Ｋｐは比例ゲイン、Ｔ！は積分時間）で表される場
合は、ストッパ位置指令値Ｕは次式となる。
Ｕ ＝ＫＰ （１−１−１／Ｔｔ−ｓ ） −（Ｌ−
Ｌｒｅｆ ）／へ＼
に日・Ｑｄ ・・・（６）例し
て流量制御アクチュエータを操作するという状態フィー
ドバック制御を意味している。
ストッパ制御器３ｏは、前記（６）式がら求まるストッ
パ位置指令値Ｕに基づいて、ストッパ２８の位置Ｘを制
御し、モールド１８へ流入する流量ｑを調節する。その
結果、外乱により、流量変動が生じても、その流量変動
を解消する方向にストッパ２８が操作されるので、モー
ルド１８内の湯面レベルは迅速に定常レベルに復帰する
。従って、湯面レベル測定値りが一定に制御される。
以上詳述した本発明の構成においては、既設制御方法に
対する補正信号として付加できるため、設備改造が容易
であり、実機への適用に当り操業を阻害することなく、
現制御方法がらの切替が可能であるという利点もある。
第４図は、ノズル詰まりが剥離した場合の湯面レベル制
御について、従来例及び本発明の第１実施例による制御
性能を数値実験により調べた結果を示したものである。
即ち、第４図は、２通りの流量ゲインＧｏ（定数）、２
Ｇｏについて、流量ゲイン補正を行わない場合の従来の
制御方法と本発明による制御方法の効果を比較したもの
である。
第４図から明らかな如く、従来の制御方法と比較して、
本発明による制御方法においては、各段に速い応答を現
実すると共に、流量ゲインが２倍異っていても、良好な
制御性を保っていることがわわかる。
第５図は、非定常バルジングにより、モールドから流出
する流量が正弦波状に変動した場合の従来のＰＩ制御（
第５図〈Ａ〉）と本発明の第２実施例による制御（第５
図（Ｂ））の制御性能を数値実験により調べた結果を示
したものである。変動の振幅は、定常状態における流量
の１０％、周期は２０秒とした。第５図（Ａ）に示した
Ｐ Ｉ ＄Ｊ御では、湯面レベルが変動してがらストッ
パ位置が変更されるため、制御が遅れてしまい、その結
果、湯面レベルが−４，５７〜＋５．６５ｎの範囲で変
動し、変動幅は１０．２２ｎｍとなる。これに対して、
本発明による制御では、外乱が湯面レベル変動に現われ
る前に、直接的に流量差の形で捉えることができるので
、迅速に対応することができ、湯面レベル変動は、第５
図（Ｂ）に示す如く、−１，１４〜＋１．１４ｎｎで、
変動幅は２゜２８ｎｍとなり、従来のＰＩ制御の場合の
２２．３％に抑制されていることがわかった。
なお、以上の説明では、湯面レベル計２６の特性を１で
近似したが、これを−次遅れ系等で表わし、流量変動演
算部５０を構築するときにこの遅れを考慮することも可
能である。
又、前記実施例においては、流量制御アクチュエータと
してストッパが用いられており、ストッパ制御器に入力
される指令値Ｕにより流入流量ｑを求めていたが、本発
明の適用範囲はこれに限定されず、流量制御アクチュエ
ータとしてスライディングノズルを用いたものにも同様
に適用できる。
又、前記実施例において一流量変動演亘部５０において
は、注湯系のモデルを置き、そのモデルによる湯面レベ
ルと実際の湯面レベルと実際の湯面レベルの誤差をモデ
ルにフィードバックすることにより該誤差を零に漸近さ
せ、その演算過程において該モデルにおける流量変動を
もって流量変動の推定を行っている。この方法は、湯面
レベル測定値に含まれるノイズに対して強いという特徴
を持ち、この点から特に本発明に適用して好適である。
しかし、本発明では、湯面レベルを良好な信号雑音比で
測定することができれば、前記のようにモデルを使わず
に、湯面レベル測定値だけを用いて流量変動を推定する
こともできる。雑音が非常に少ない場合は、湯面レベル
測定値の微分値から流量変動を推定することもできる。
又、擬似微分、カルマン・フィルタなど公知の技術によ
り雑音の影響を軽減した微分値を用いることもできる。
又、鋳込み速度変更のような確定的な要因による流量変
動については、別途フィードフォワード制御を行うこと
ができ、本発明はこのフィードフォワード制御を併用す
ることもできる。
本発明においては、鋳込み速度変更による流量バランス
の崩れも流量変動推定値に反映されるので、鋳込み速度
の情報は特に必要としない、しかし、鋳込み速度変更に
よる流量変動を別扱いとし、流量変動演算部５０に鋳込
み速度の測定値あるいは指令値を与えて流量変動推定精
度を高めることも可能である。即ち、この場合は、流量
変動演算部５０で用いる注湯系のモデルに鋳込み速度を
考慮し、鋳込み速度変更が流量変動に与える影響を除外
して流量変動を推定しておき、その後に確定的な流量変
動として鋳込み速度変更による変動分を加算すればよい
。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a continuous machine using a stopper as a flow rate control actuator will be described in detail below with reference to the drawings. The configuration of the hot water level control device according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. 2. This device has a hot water level control system 40, as shown in FIG. A comparator 4 for comparing the surface level target value L ref with a hot water surface level measurement value detected using a hot water surface level meter 26, for example.
2, and the flow rate target value Qref according to the output of the comparator 42.
The hot water level control unit 44 that calculates the flow rate target value Q ref output from the hot water level control unit 44 is compared with the estimated flow rate fluctuation value Q ref calculated by the flow rate fluctuation calculation unit 50 to be described later. The comparator 46 and the input cuff from the comparator 46 /\
, a flow rate control unit 48 that outputs a stopper position command value U to the stopper controller 30 according to the error between the target value Qref and the estimated value Qd of the flow rate, and a stopper position command value U (or The flow rate fluctuation calculating section 50 calculates a flow rate fluctuation estimated value Qd according to the stopper position actual value X) by the stopper controller 30 and the measured value of the hot water level. For simplicity's sake, it is assumed here that the hot water level meter 26 can measure the hot water level without any time delay, and its characteristics are expressed as 1.
It is said that The operation of the first embodiment will be explained below. In this embodiment, when a mirror piece is continuously cast using a continuous casting machine as shown in FIG. 2, which is equipped with an actuator and a nozzle that control the flow rate of molten metal into the mold,
The fluctuation in the flow rate flowing into and out of the mold is defined as the sum of the flow rate flowing into the mold from the flow rate control actuator (stopper) and the disturbance flow rate due to the effects of nozzle clogging and nozzle erosion, and the flow rate fluctuation after the addition is integrated. A model is created to account for the variation in the mold's hot water level, and in order to match the predicted hot water level from the model with the actual hot water level, the error between the two is calculated using the hot water level in the model, Calculation is performed to feed back sequentially to each term of the inflow flow rate and disturbance flow rate, and the flow rate fluctuation is estimated from the inflow flow rate and disturbance flow rate estimated in the calculation process, and the flow rate fluctuation estimate value is adjusted to match the target flow rate value. By operating the flow rate actuator, the target flow rate value is changed so that the level of the hot water in the mold becomes a predetermined value. Hereinafter, the function of each component will be specifically explained using mathematical formulas. The comparator 42 compares the measured value of the hot water level with a hot water level target (M L ref), inputs the difference between the two to the hot water level control unit 44, and sets a flow rate fluctuation target that makes the error zero. The value Qref is calculated.Meanwhile, the flow rate fluctuation is calculated from the position command value U from the flow rate control unit 48 to the stopper controller 30 (or the actual stopper position value X by the stopper controller 30) and the measured value of the hot water level. The flow rate fluctuation calculating section 50 calculates the position command value U to the stopper controller 30 and the measured value of the hot water level.
... (2) Here, A is the mold cross-sectional area, G+, G2. 3 is the convergence gain of the hot water level error, T is a constant expressing the dynamic characteristics of the stopper, and G is the estimated flow rate gain. In addition, when the actual stopper position value X and the measured value of the hot water level are input, the flow rate fluctuation calculation section 50
... (3) By successively integrating Equation (2) or Equation (3), it is possible to make the estimated value of the level of molten metal in the mold almost equal to the measured value, and at the same time Estimated disturbance flow rate Qw and (
In the case of formula 2), the estimated value of the flow rate flowing into the mold can also be obtained. Therefore, when using equation (2), use the following equation (4), and when using equation (3), use the following equation (5)/l\N
. The estimated flow rate fluctuation value Qd can be determined by the formula. /i, A, /\Qd = Q10 Qw...
・・・・・・(4) 8Qd = G*x 10Qw ・・・・・・・・・(
5) The target value Qref calculated in this manner is compared with the flow rate fluctuation calculation unit 50, and the error between the two is calculated by the flow rate control unit 48.
is input, the stopper position is controlled based on the error between the two, the inflow flow rate q is adjusted, and the measured value of the hot water level is controlled to be constant. That is, in this embodiment, responsiveness is improved by providing a minor loop for matching the flow rate balance to the target value in the feedback loop for matching the hot water level to the target value. . Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail. As shown in FIG. 3, this second embodiment is a hot water level control device similar to that of the first embodiment, except that a flow rate feedback gain multiplier 52 is provided in place of the flow rate control section 48, and a comparator 46 acts as an adder in this case, inverting the sign of the flow rate feedback signal from the flow rate feedback gain multiplier 52 and adding it to the signal from the hot water level control section 44. In the second embodiment, the processing up to obtaining the estimated flow rate fluctuation value Qd by the flow rate fluctuation calculation unit 50 is the same as in the first embodiment, but the flow rate feedback gain is The difference is that the gain is multiplied by the day in a multiplier 52 to correct the stopper position target value U. That is, for example, the hot water level control section 4
4 is a PI regulator, Kp (1+1/Tth-s
) (where Kp is a proportional gain and T! is an integral time), the stopper position command value U is expressed by the following equation. U = KP (1-1-1/Tt-s) -(L-
Lref )/to\ に日・Qd (6) For example, it means state feedback control in which a flow rate control actuator is operated. The stopper controller 3o controls the position X of the stopper 28 and adjusts the flow rate q flowing into the mold 18 based on the stopper position command value U determined from the above equation (6). As a result, even if a flow rate fluctuation occurs due to a disturbance, the stopper 28 is operated in a direction that eliminates the flow rate fluctuation, so that the level of the hot water inside the mold 18 quickly returns to a steady level. Therefore, the measured value of the hot water level is controlled to be constant. In the configuration of the present invention described in detail above, since it can be added as a correction signal to the existing control method, it is easy to modify the equipment, and when applied to the actual machine, it can be applied without disturbing the operation.
Another advantage is that the current control method can be switched. FIG. 4 shows the results of a numerical experiment on the control performance of the conventional example and the first embodiment of the present invention regarding hot water level control when a nozzle blockage is removed. That is, FIG. 4 shows two types of flow rate gains Go (constant), 2
Regarding Go, the effects of the conventional control method without flow rate gain correction and the control method according to the present invention are compared. As is clear from Fig. 4, compared to the conventional control method,
It can be seen that the control method according to the present invention achieves a fast response at each stage and maintains good controllability even if the flow rate gain differs by a factor of two. Figure 5 shows the conventional PI control (
Fig. 5 (A)) and control according to the second embodiment of the present invention (Fig. 5
This figure shows the results of numerical experiments investigating the control performance in Figure (B)). The amplitude of the fluctuation was 10% of the flow rate in the steady state, and the period was 20 seconds. In the P I $J control shown in Fig. 5 (A), the stopper position is changed while the hot water level fluctuates, so the control is delayed, and as a result, the hot water level changes from -4,57 to It fluctuates within a range of +5.65n, and the fluctuation width is 10.22nm. On the contrary,
In the control according to the present invention, since disturbances can be directly detected in the form of flow rate differences before they appear in the level fluctuations, it is possible to respond quickly.
As shown in Figure (B), from -1.14 to +1.14nn,
It was found that the fluctuation width was 2°28 nm, which was suppressed to 22.3% of that in the case of conventional PI control. In the above explanation, the characteristic of the hot water level meter 26 is approximated by 1, but it is also possible to express this as a -order lag system, etc., and take this lag into consideration when constructing the flow rate fluctuation calculating section 50. be. Further, in the above embodiment, a stopper is used as the flow rate control actuator, and the inflow flow rate q is determined by the command value U input to the stopper controller, but the scope of application of the present invention is not limited to this. , the present invention can be similarly applied to a flow control actuator using a sliding nozzle. Further, in the above embodiment, the first flow rate variation operating section 50 is equipped with a model of the pouring system, and the error between the hot water surface level according to the model, the actual hot water surface level, and the actual hot water surface level is fed back to the model. The error is asymptotic to zero, and in the calculation process, the flow rate fluctuation is estimated using the flow rate fluctuation in the model. This method has the characteristic of being robust against noise contained in the measured value of the hot water level, and from this point of view it is particularly suitable for application to the present invention. However, in the present invention, if the hot water level can be measured with a good signal-to-noise ratio, the flow rate fluctuation can be estimated using only the measured hot water level without using a model as described above. If the noise is very low, it is also possible to estimate the flow rate fluctuation from the differential value of the measured value of the hot water level. Further, it is also possible to use a differential value in which the influence of noise is reduced by known techniques such as pseudo-differentiation and Kalman filter. Furthermore, feedforward control can be performed separately for fluctuations in flow rate due to deterministic factors such as changes in casting speed, and the present invention can also use this feedforward control in combination. In the present invention, information on the casting speed is not particularly required because the flow rate imbalance caused by changing the casting speed is also reflected in the estimated flow rate fluctuation value.However, the flow rate fluctuation due to changing the casting speed is treated separately, and It is also possible to provide a measured value or a command value of the casting speed to the section 50 to improve the accuracy of estimating the flow rate fluctuation. That is, in this case, the pouring speed is taken into account in the model of the pouring system used in the flow rate fluctuation calculating section 50, and the flow rate fluctuation is estimated by excluding the influence of changing the pouring speed on the flow rate fluctuation, and then the It is sufficient to add the variation due to the change in pouring speed as the flow rate variation.
第１図は、本発明に係る連続鋳造における湯面レベル制
御方法の要旨を示す流れ図、
第２図は、本発明を実施するための湯面レベル制御装置
の第１実施例の構成を示すブロック線図、第３図は、前
記湯面レベル制御装置の第２実施例の構成を示すブロッ
ク線図、
第４図は、ノズル内の付着物が剥離した場合の従来のＰ
ＩＩＩＪｔｎと本発明に係る制御の制御性能を比較した
数値実験結果を示す線図、
第５図は、非定常バルジングに対する従来のＰＩ制御と
本発明に係る制御の制御性能を比較した数値実験結果を
示す線図、
第６図は、本発明が適用される連続鋳造機の一例の構成
を示す全体図、
第７図は、従来の湯面レベル制御装置の構成を示すブロ
ック線図、
第８図は、第７図の装置を伝達関数で表わしたブロック
線図、
第９図は、ノズル内の付＠物が剥離した場合の湯面レベ
ル変動の一例を示す線図である。
１０・・・溶鋼、
１４・・・タンデイツシュ、
１６・・・ノズル、
１８・・・モールド、
２６・・・湯面レベル計−
Ｌ・・・湯面レベル、
２８・・・ストッパ、
３０・・・ストッパ制御器、
Ｘ・・・ストッパ位置、
３２・・・湯面レベル目標設定器、
Ｌｒｅｆ・・・湯面レベル目標値、
３４・・・比較器、
３６・・・ＰＩＤ調節計、
Ｕ・・・ストッパ位置指令値、
４０・・・湯面レベル制御系、
４２．４６・・・比較器（加算器）
４４・・・湯面レベル制御部、
Ｑｒｅｆ・・・流量目標値、
４８・・・流量制御部、
５ｏ・・・流量変動演算部、
６〕゛・・・流量変動推定値、
ｑ・・・流入流量、
ｑｗ・・・外乱流量、
Ｑｄ・・・流量変動、
５２・・・流量フィードバックゲイン乗算器。FIG. 1 is a flowchart showing the gist of the method for controlling the level of hot water in continuous casting according to the present invention. FIG. Fig. 3 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the hot water level control device, and Fig. 4 shows the conventional P
Figure 5 shows the results of a numerical experiment comparing the control performance of the conventional PI control and the control according to the present invention for unsteady bulging. 6 is an overall diagram showing the configuration of an example of a continuous casting machine to which the present invention is applied. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a conventional hot water level control device. is a block diagram showing the apparatus shown in FIG. 7 using a transfer function, and FIG. 9 is a diagram showing an example of fluctuations in the hot water level when the attachment inside the nozzle is peeled off. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Molten steel, 14... Tundish, 16... Nozzle, 18... Mold, 26... Hot water level meter - L... Hot water level, 28... Stopper, 30...・Stopper controller, ... Stopper position command value, 40... Hot water level control system, 42.46... Comparator (adder) 44... Hot water level control section, Qref... Flow rate target value, 48...・Flow rate control unit, 5o...Flow rate variation calculation unit, 6゛...Flow rate variation estimated value, q...Inflow flow rate, qw...Disturbance flow rate, Qd...Flow rate variation, 52... Flow feedback gain multiplier.
Claims (5)
チュエータを備えた連続鋳造機による鋳片の連続鋳造に
際して、 モールド内の湯面レベル測定値、及び前記流量制御アク
チュエータの位置の測定値又は指令値のうち、少くとも
湯面レベル測定値から、モールドへ流入、流出する溶融
金属の流量バランスの崩れによる流量変動を推定し、 該推定した流量変動推定値をフィードバックして前記流
量制御アクチュエータを操作することを特徴とする連続
鋳造における湯面レベル制御方法。(1) When continuously casting slabs by a continuous casting machine equipped with an actuator that controls the flow rate of molten metal flowing into the mold, a measured value of the level of the molten metal in the mold, and a measured value or command of the position of the flow rate control actuator. Among the values, at least the measured value of the hot water surface level is used to estimate the flow rate fluctuation due to an imbalance in the flow rate of molten metal flowing into and out of the mold, and the estimated flow rate fluctuation value is fed back to operate the flow rate control actuator. A method for controlling the level of molten metal in continuous casting, characterized by:
ドバックして流量制御アクチュエータを操作するに際し
、 該流量変動推定値と目標流量値とが一致するように前記
流量アクチュエータを操作すると共に、モールド内湯面
レベルが所定値となるよう前記目標流量値を変更するよ
うにした連続鋳造における湯面レベル制御方法。(2) In claim 1, when operating the flow rate control actuator by feeding back the estimated flow rate fluctuation value, the flow rate actuator is operated so that the estimated flow rate fluctuation value matches the target flow rate value, and A method for controlling a melt level in continuous casting, the method comprising changing the target flow rate value so that the surface level becomes a predetermined value.
ドバックして流量制御アクチュエータを操作するに際し
、 モールド内湯面レベルの目標値と測定値の偏差に基づく
前記流量制御アクチュエータの操作量に、前記流量変動
推定値に係数を乗じたものを加算し、該加算後の操作量
に基づいて前記流量制御アクチュエータを操作するよう
にした連続鋳造における湯面レベル制御方法。(3) In claim 1, when the flow rate control actuator is operated by feeding back the estimated flow rate fluctuation value, the operation amount of the flow rate control actuator based on the deviation between the target value and the measured value of the mold level level is set to the flow rate. A method for controlling a melt level in continuous casting, comprising adding a coefficient multiplied to an estimated variation value, and operating the flow rate control actuator based on the operation amount after the addition.
と、 前記湯面レベル計の測定値、及び流量制御アクチュエー
タ位置の指令値又は実績値から、モールドへ流入、流出
する溶融金属の流量バランスの崩れによる流量変動を推
定する流量変動推定器と、該推定した流量変動推定値が
目標流量値と一致するように前記流量制御アクチュエー
タの操作量を算出する流量制御器と、 モールド内湯面レベルの測定値が目標値と一致するよう
に前記目標流量値を算出する湯面レベル制御器と、 前記流量制御アクチュエータの操作量に基づいて前記流
量制御アクチュエータを制御するアクチュエータ制御系
と、 を備えたことを特徴とする連続鋳造における湯面レベル
制御装置。(4) A hot water level meter that measures the hot water level in the mold, and a flow rate of molten metal flowing into and out of the mold based on the measured value of the hot water level meter and the command value or actual value of the flow rate control actuator position. a flow rate fluctuation estimator that estimates flow rate fluctuation due to imbalance; a flow rate controller that calculates a manipulated variable of the flow rate control actuator so that the estimated flow rate fluctuation value matches a target flow rate value; a hot water level controller that calculates the target flow rate value so that the measured value of matches the target value; and an actuator control system that controls the flow rate control actuator based on the operation amount of the flow rate control actuator. A molten metal level control device in continuous casting, characterized by the following.
と、 前記湯面レベル計の測定値、及び流量制御アクチュエー
タの位置の指令値又は実績値から、モールドへ流入、流
出する溶融金属の流量バランスの崩れによる流量変動を
推定する流量変動推定器と、該推定した流量変動推定値
にフィードバックゲインを乗じて流量フィードバック信
号を出力する流量フィードバックゲイン乗算器と、 モールド内湯面レベルの測定値が目標値と一致するよう
に前記流量制御アクチュエータの操作量を算出する湯面
レベル制御器と、 該湯面レベル制御器の出力と前記フィードバック信号を
加算して前記操作量を補正する加算機と、該補正後の操
作量に基づいて前記流量制御アクチエータを制御するア
クチュエータ制御系と、を備えたことを特徴とする連続
鋳造における湯面レベル制御装置。(5) A level meter for measuring the level of molten metal in the mold; and a control system for measuring the amount of molten metal flowing into and out of the mold based on the measured value of the level meter and the command value or actual value of the position of the flow control actuator. a flow rate fluctuation estimator that estimates flow rate fluctuation due to a collapse of the flow balance; a flow rate feedback gain multiplier that multiplies the estimated flow rate fluctuation estimate by a feedback gain and outputs a flow rate feedback signal; a hot water level controller that calculates the manipulated variable of the flow rate control actuator to match a target value; an adder that adds the output of the hot water level controller and the feedback signal to correct the manipulated variable; A molten metal level control device for continuous casting, comprising: an actuator control system that controls the flow rate control actuator based on the corrected operation amount.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7586790A JPH0773778B2 (en) | 1989-09-04 | 1990-03-26 | Method and apparatus for controlling molten metal level in continuous casting |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-229088 | 1989-09-04 | ||
| JP22908889 | 1989-09-04 | ||
| JP7586790A JPH0773778B2 (en) | 1989-09-04 | 1990-03-26 | Method and apparatus for controlling molten metal level in continuous casting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03174960A true JPH03174960A (en) | 1991-07-30 |
| JPH0773778B2 JPH0773778B2 (en) | 1995-08-09 |
Family
ID=26417029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7586790A Expired - Fee Related JPH0773778B2 (en) | 1989-09-04 | 1990-03-26 | Method and apparatus for controlling molten metal level in continuous casting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773778B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253490A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Nippon Steel Corp | Apparatus and method for controlling mold molten metal surface level in continuous casting machine |
Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR101664171B1 (en) * | 2012-06-07 | 2016-10-24 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | Method for controlling in-mold molten steel surface level |
-
1990
- 1990-03-26 JP JP7586790A patent/JPH0773778B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010253490A (en) * | 2009-04-22 | 2010-11-11 | Nippon Steel Corp | Apparatus and method for controlling mold molten metal surface level in continuous casting machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0773778B2 (en) | 1995-08-09 |
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