JPH03174961A - 連続鋳造における湯面レベル制御方法及び装置 - 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］ 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、更にアクチュエータのガタに対しても安定且つ良好に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。 【従来の技術】

溶融金属からスラブ、ビレット等の鋳片を連続的に製造
する連続鋳造機（以下、連鋳機と称する〉は、例えば第
１１図に示す如く構成されており、シードル１２内の溶
鋼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０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
引抜がれ、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。 この連鋳機において、モールド１８内の溶ｆＩ４１０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なりする。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１２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３０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３
２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、該偏差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ＰＩＤ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制御系の動作は、第１３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Ｌ　ｒｅｆ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Ｘ　（第
１３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。第１３図において、ａ　Ｑ　ｏ　／　ａ　Ｖは、
鋳込み速度Ｖから、モールドから流出する溶鋼流量Ｑｏ
への影Ｉ＃係数を表わす。 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穴の開いた板を
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。 実際の連鋳機においては、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、その付着物が突然側れたり、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
がら、これらの現象が生じると、前記のような通常のＰ
ＩＤｆｌｉｌＪ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。 このような問題に対して、前記特開昭６３−１９２５４
５においては、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Ｇ
１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ている
。 Ｕ’　＝　（Ｋ＋　ｏ／Ｇｔ　）　　１１　　・＝−−
（１）ここで、ＫＩＧは正の定数である。 又、日本鉄鋼協会第１１７回（春季）講演大会（平成元
年４月４日〜６日）の予稿集第３０８頁の講演番号２４
５の講演に対する予稿（以下、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ−２
４５と表わす）においては、非定常バルジングに起因す
る周期的な湯面レベル変動に対処するべく、渦流式レベ
ル計の測定値から、湯面レベルの変動量と周期を演算処
理し、各々が設定範囲内である場合に湯面変動を打消す
ように補正出力を算出し、これを湯面変動の周期に合わ
せてＰＩＤｔＡ節計の出力に加算することによって、湯
面レベル変動を安定化させるようにしたものが開示され
ている。

【発明が達成しようとする課題】

しかしながら、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、湯面レベル変動は依然として残るという問
題点を有していた。 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１４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１４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１４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がら初めて処
置が行われるため、流量制御アクチュエータの操作は、
第１４図（Ｄ）の如く緩慢なものとなり、第１４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。 前記特開昭６３−１９２５４５において提案されている
湯面レベル制御装置は、このような流量ゲインの変動を
推定してフィードバック制御出力を修正ゲイン補償手段
を備えたことを特徴としているが、これが有効に作用す
るのは、ノズル内にアルミナが付着していく過程等、流
量ゲインの変化が極めて遅い場合だけである。従って、
たとえ補償手段を備えたにせよ、フィードバック制御に
は変わりはなく、前述のような突発的な流入流量変動に
は、原理的に対処することが不可能であり、又、非定常
バルジング等の外乱に対しても、この方法は通常のＰＩ
Ｄ制御系と何ら変わるところはないため、全く同等の制
御性しか持ち得ない。 一方、前記ＣＡＭＰ−Ｉ　ＳＩ　Ｊ−２４５で提案され
ている湯面レベル制御方法は、ＰＩＤ制御系とは別に補
正出力の算出手段を持つものであり、湯面レベルを測定
して、非定常バルジングに起因する周期変動分の変動量
と周期を算出し、これを湯面レベル変動の周期に合わせ
てＰＩＤＨ節計の出力に加算することによって、変動を
打消そうとするものである。しかしながら、この方法で
は、−量制御が始まって湯面レベルの周期変動が減少し
てしまうと、湯面レベルだけを測定していたのでは非定
常バルジングが一見収束したがのように観測されるため
、時々刻々の補正値を正確に算出できない場合があると
いう問題が生じる。又、この方法では、非定常バルジン
グ以外の外乱には全く対処できないのは言うまでもない
。 又、もう１つの大きな問題として、ストッパーやスライ
ディングノズルのガタの影響による湯面レベル変動があ
る。近年、特に連鋳機の大型化、高速化が進むに従い、
ノズル内流速が大きくなっている。そのため、ストッパ
ーあるいはスライディングノズルの僅がな設定ミスが湯
面変動を引き起こし易くなっており、一種の無制御状態
にある上記ガタが湯面レベル変動を発生させる原因とな
ったり、ＰＩＤ制御ゲインを大きくできない原因となっ
ている。しかし、これに対する有効な対処方法は、前述
の従来技術においては示されていない 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。

【課題を達成するための手段】

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、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、及び鋳込み速度測定値のうち、
少なくとも湯面レベル測定値、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から、モールドへ流
入、流出する溶融金属の外乱による流量変動を推定し、
該推定した流量外乱を相殺するのに必要な前記流量制御
アクチュエータの操作量を求め、該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ことにより、前記
課題を達成したものである。 又、前記外乱による流量変動の推定方法を、前記流量制
御アクチュエータの位置からモールドへ流入する流量へ
の特性及び該流量制御アクチュエータの位置の制御開始
時からの変動分によって決まる流入流量変動に前記外乱
による流量変動が加算されたものがモールドに蓄積され
ることによって決まる湯面レベル変動と、前記外乱によ
る流量変動との時間的変動を表わすモデルを持ち、前記
湯面レベル測定値及び流量制御アクチュエータ位置測定
値を前記モデルに入力し、該モデルから得られる湯面レ
ベル推定値と測定値との誤差をフィードバックして該モ
デルの入力に加算することにより両者を一致せしめると
共に、その演算過程における前記湯面レベル推定値と測
定値の誤差を積分して、前記外乱による流量変動を推定
するものとしたものである。 又、前記外乱による流量変動の推定方法を、前記流量制
御アクチュエータの位置指令値、該流量制御アクチュエ
ータの制御系の特性、及び該流量制御アクチュエータの
位置からモールドへ流入する流量への特性及び該流量制
御アクチュエータの位置の制御開始時からの変動分によ
って決まる流入流量変動に前記外乱による流量変動が加
算されたものがモールドに蓄積されることによって決ま
る湯面レベル変動と、前記外乱による流量変動との時間
的変動を表わすモデルを持ち、前記湯面レベル測定値及
び流量制御アクチュエータ位置指令値を前記モデルに入
力し、該モデルから得られる湯面レベル推定値と測定値
との誤差をフィードバックして該モデルの入力に加算す
ることにより両者を一致せしめると共に、その演算過程
における前記湯面レベル推定値と測定値の誤差を積分し
て、前記外乱による流量変動を推定するものとしたもの
である。 又、前記外乱による流量変動の推定方法を、前記流量制
御アクチュエータの位置からモールドへ流入する流量へ
の特性及び該流量制御アクチュエータの位置の制御開始
時からの変動分によって決まる流入流量変動と、該流入
流量変動と鋳込み速度の制御開始時からの変動分によっ
て決まる流出流量変動との差に前記外乱による流量変動
が加算されたものがモールドに蓄積されることによって
決まる湯面レベル変動と、前記外乱による流量変動との
時間的変動を表わすモデルを持ち、前記湯面レベル測定
値、流量制御アクチュエータ位置測定値及び鋳込み速度
測定値を前記モデルに入力し、該モデルから得られる湯
面レベル推定値と測定値との誤差をフィードバックして
該モデルの入力に加算することにより両者を一致せしめ
ると共に、その演算過程における前記湯面レベル推定値
と測定値の誤差を積分して、前記外乱による流量変動を
推定するものとしたものである。 又、前記外乱による流量変動の推定方法を、前記流量制
御アクチュエータの位置指令値、該流量制御アクチュエ
ータの制御系の特性、及び該流量制御アクチュエータの
位置からモールドへ流入する流量への特性及び該流量制
御アクチュエータの位置の制御開始時からの変動分によ
って決まる流入流量変動と、該流入流量変動と鋳込み速
度の制御開始時からの変動分によって決まる流出流量変
動との差に前記外乱による流量変動が加算されたものが
モールドに蓄積されることによって決まる湯面レベル変
動と、前記外乱による流量変動との時間的変動を表わす
モデルを持ち、前記湯面レベル測定値、流量制御アクチ
ュエータ位置指令値及び鋳込み速度測定値を前記モデル
に入力し、該モデルから得られる湯面レベル推定値と測
定値との誤差をフィードバックして該モデルの入力に加
算することにより両者を一致せしめると共に、その演算
過程における前記湯面レベル推定値と測定値の誤差を積
分して、前記外乱による流量変動を推定するものとした
ものである。 又、前記外乱による流量変動の推定方法を、前記流量制
御アクチュエータの位置指令値からモールドへの流入流
量までの動特性を記述するモデルを持ち、前記流量制御
アクチュエータの位置指令値を前記モデルに入力して、
モールドへの流入流量を推定すると共に、モールド内湯
面レベル測定値、アクチュエータの位置測定値及び同指
令値のうち、少なくとも湯面レベル測定値からモールド
における流量バランスの崩れを総流量変動として推定し
、該推定した総流量変動と上記モールドへの流入流量推
定値との差から、前記外乱による流量変動を推定するも
のとしたものである。 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の湯面レベル制ｆｊ４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、前記流量制御アクチュエータの位置を測定する
アクチュエータ位置測定器と、前記湯面レベル計及びア
クチュエータ位置測定器の各測定値から、モールドへ流
入、流出する溶融金属の外乱による流量変動を推定する
流量外乱推定器と、該推定した流量外乱を相殺するのに
必要な前記流量制御アクチュエータの操作量を算出する
補正量算出器と、該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の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
ュエータへの位置の指令値から、モールドへ流入、流出
する溶融金属の外乱による流量変動を推定する流量外乱
推定器と、該推定した流量外乱を相殺するのに必要な前
記流量制御アクチュエータの操作量を算出する補正量算
出器と、該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の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、前記流量制御アクチュエータの位置を測定するアク
チュエータ位置測定器と、鋳込み速度を測定する鋳込み
速度測定器と、前記湯面レベル計、アクチュエータ位置
測定器及び鋳込み速度測定器の各測定値から、モールド
へ流入、流出する溶融金属の外乱による流量変動を推定
する流量外乱推定器と、該推定した流量外乱を相殺する
のに必要な前記流量制御アクチュエータの操作量を算出
する補正量算出器と、該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
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の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、鋳込み速度を測定する鋳込み速度測定器と、前記湯
面レベル計、鋳込み速度測定器の各測定値及び前記流量
制御アクチュエータへの位置の指令値から、モールドへ
流入、流出する溶融金属の外乱による流量変動を推定す
る流量外乱推定器と、該推定した流量外乱を相殺するの
に必要な前記流量制御アクチュエータの操作量を算出す
る補正量算出器と、該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る
ことにより、同じく前記課題を達成したものである。

【作用及び効果】

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、全て外乱による流量変動に帰着させ、その流
量変動を推定し、それを相殺するべく流量制御アクチュ
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
の差が零であれば湯面レベルは変動しない、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、流量アクチュエータのガタ等がある。 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。 次に、このような流量変動を推定する方法であるが、前
述のように流入出量の差の積分が湯面レベル変動となる
ので、−見、湯面レベルを測定してその値を微分すれば
よいと思われる。しかしながら、実際には、測定雑音が
重畳している測定値を微分しても良い推定値を得ること
はできない。 又、ＣＡＭＰ−ＩＳＩＪ−２４５で提案されている湯面
レベル制御系について前述した問題点と同様に、制御を
行っている系で、その出力だけを観測しているのでは、
その内部の量を推定することはできない。 そこで、本発明では、湯面レベル測定値、及びストッパ
、スライディングノズル等の流量制御アクチュエータの
位置の測定値あるいは指令値から、流量変動をもたらす
外乱を推定する。このように、外乱推定に流量制御アク
チュエータの位置の測定値あるいは指令値を考慮するこ
とによって、制御により湯面レベルが安定化されてしま
っても、外乱の値は引続き正確に推定することができる
。 次いで、推定した流量変動から、それを相殺するために
必要な流量制御アクチュエータの操作量を求め、それに
基づいてストッパ、スライディングノズル等の流量制御
アクチュエータをフィードフォワード的に操作して、外
乱による流量変動を相殺することにより、流量変動に迅
速に対処して湯面レベル変動を抑制する。 このように、本発明では、ノズル詰まりやその剥離、非
定常バルジング、流量制御アクチュエータのガタ等、性
質の異なる様々な外乱を、それが引起こす流量変動とい
う観点から統一的に捉えているため、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。

【実施例】

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明す
る。 本発明に係る湯面レベル制御を実施するための湯面レベ
ル制御装置の第１実施例は、第２図に実線で示す如く、
従来例（第１３図）と同様の湯面レベル目標設定器３２
、比較器３４、ＰＩＤ調節計３６、ストッパ制御器３０
、流量ゲインＧ、モールド１８、湯面レベル計２６等を
有する湯面レベル制御装置において、更に、ストッパ２
８の実開度Ｘを測定するストッパ開度測定器４２と、前
記湯面レベル計２６及びストッパ開度測定器４２の各出
力り、Ｘから、モールド１８へ流入、流出する溶鋼の外
乱による流量変動Ｑｗを推定する流量外乱推定器４４と
、該流量外乱推定器４４出力の外乱推定値Ｑｗを相殺す
るのに必要な流量変化をモールド１８に与えるためのス
トッパ位置変更量Ｃを算出する補正量算出器４６と、該
補正量算出器４６の出力Ｃを前記ＰＩＤ調節計３６の出
力Ｕに加算して、ストッパ制御器３０に指令値Ｐ「とし
て入力する加算器４８とを備えたものである。 以下、第１実施例の作用を説明する。 前記湯面レベル計２６で測定されたモールドレベルの測
定値りとストッパ開度測定器４２で測定されたストッパ
開度の測定＠Ｘは前記流量外乱推定器４４に入力される
。 該流量外乱推定器４４は一湯面レベル測定値し及びスト
ッパ開度測定値Ｘに基づいて、流量外乱／＼ 推定値Ｑｗを算出して、補正量算出器４６に入力する。 この流量外乱推定器４４における流量外乱の推定は、例
えば、請求項２を適用して、ストッパ２８の位置と流量
ゲインによって決まる流入流量ｑに、前記外乱による流
量変動Ｑｗが加算されたものがモールド１８に蓄積され
ることによって決まる湯面レベルＬと、前記外乱による
流量変動Ｑｗとの時間的変動を表わすモデルを作成し、
前記湯面レベル測定値し及びストッパ位置測定値Ｘを前
記モデルに入力し、該モデルから得られる湯面レベル推
定値と測定値との誤差をフィードバックして該モデルの
入力に加算することにより両者を一致せしめる（該誤差
を零に１減させる〉と共に、その演算過程における前記
湯面レベル推定値と測定値との誤差を積分して、前記外
乱による流量変動Ｑｗを推定することによって、行うこ
とができる。 なお、以上の説明で、流入流量ｑ及び湯面レベルＬは本
発明による湯面レベル制御を開始した時点からのそれぞ
れの変動を表わすものであり、それぞれ流入流量変動量
及び湯面レベル変動量と表わすべきものであるが、ここ
では簡単のため、適宜、前記の如く変動量という語を用
いずに表現した。従って、本発明による湯面レベル制御
を開始した時点では（１＝ｏ、Ｌ＝Ｏである。又、外乱
による流量変動Ｑｗについても、同時点が基準となるた
め、Ｑｗ＝Ｏとなる。又、以下の説明においても、全て
の変数は本発明による湯面レベル制御を開始した時点か
らの変動を表わすものとする。 前記補正量算出器４６は、該流量外乱推定器４、／＼、 ４で算出された流量外乱推定値Ｑｗに基づいて、／＼ 該推定値Ｑｗを相殺するために必要なストッパ位置変更
量Ｃを算出する。具体的には、流量外乱推へ 定値Ｑｗに、次式に示す如くゲインＧ′を乗じれば補正
量Ｃが得られる。 八 Ｃ＝Ｇ’　　・　Ｑｗ　　　　　　　　　・・・・・・
・・・（２〉前記ゲインＧ′としては、ストッパ開度か
ら流人流量への特性Ｇ（第２図の流量ゲイン）の逆数を
とって、 Ｇ’＝−１／Ｇ　　　　　　　・・・・・・・・・（３
）とすると、流量外乱Ｑｗは、モールド１８の入口では
、 ７／＼、 ｑｗ　　　（１／Ｇ）　　・　Ｑｗ−Ｇ＝Ｏ＝・（４）
となって流量外乱ｑｗを相殺することができる。 加算器４８は、補正量算出８４６の出力ＣとＰＩＤ調節
計３６の出力Ｕを加算し、該加算した値ｐｒ　　（＝　
ｕ＋ｃ　）をストッパ位置指令値としてストッパ制御器
３０に送る。 ストッパ制御器３０は、前記ストッパ位置指令値Ｐ「に
基づいて、ストッパ２８の位置×を制御し、モールド１
８へ流入する流入流量ｑを調節する。その結果、流量外
乱Ｑｗが加わっても、モールド１８内の湯面レベルＬは
一定に維持される。 なお、ストッパ制御器３０は、ＰＩＤ調節計３６の出力
Ｕと補正量算出器４６の出力Ｃが加算されて入力されて
いるが、実際には補正量Ｃが中心となって作用し、ＰＩ
Ｄ調節計３６の出力Ｕは、推定誤差の補償及び湯面レベ
ル目標値Ｌｒｅｆの変更に対応するものとなる。 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、前記第１実施例と同様の湯面レベル
制御装置において、ストッパ開度測定器４２を省略して
、第２図に破線で示した如く、ストッパ制御器３０への
位置指令値Ｐｒから、流量変動Ｑｗを推定するようにし
たものである。 この第２実施例における流量外乱による流量変動Ｑｗの
推定は、請求項３を適用して、前記ストッパ２８の位置
指令値Ｐｒと、ストッパ制御器３０の特性、及び、スト
ッパ２８の位置から流量への特性によって決まる流入流
量ｑに、前記外乱による流量変動ｑｗが加算されたもの
がモールド１８に蓄積されることによって決まる湯面レ
ベルＬと、前記外乱による流量変動ｑｗどの時間的変動
を表わすモデルを作成し、前記湯面レベル測定値し及び
ストッパ位置指令値ｐｒを前記モデルに入力し、該モデ
ルから得られる湯面レベル推定値と測定値との誤差をフ
ィードバックして該モデルの入力に加算することにより
両者を一致せしめると共に、その演算過程における前記
湯面レベル推定値と測定値の誤差を積分して、前記外乱
による流量変動Ｑｗを推定することによって行われてい
る。 以下、第２実施例における流量外乱推定について、数式
を用いて詳細に説明する。 第３図は、第２図に示した湯面レベル制御装置を伝達関
数で表わしたものである。ここで、モールド１８は、モ
ールド幅をＷ、モールド厚さをＺとして、１／Ｗ−Ｚ−
ｓなる特性で表わされる。 ここで、Ｓはラプラス演算子である。又、ストッパ開度
×から流入流ｉｑへの特性は、開度と流量が比例すると
近似して流量ゲインＧ（定数）と置くことができる。更
に、前記ストッパ制御器３０は、時定数Ｔｓの一次遅れ
系として、１／（１十Ｔｓ−３）で近似することができ
る。又、湯面レベル計２６の特性は１で近似し、湯面レ
ベルＬはそのまま測定できるものとする。又、前記ＰＩ
Ｄ調節計３６は、比例ゲインをＫ、積分時間をＴ、微分
ゲインを零（ＰＩ制御の場合で説明）として、Ｋ・（１
＋１／Ｔ−ｓ　）で表わす。 以上のように仮定すると、ストッパ位置指令値Ｐｒ、ス
トッパ位置Ｘ、モールド１８へ流入する溶鋼流量ｑ、流
量外乱Ｑｗ、湯面レベルＬの間には、次式の関係が成立
する。 ｘ＝　（１／　（１＋Ｔｓ−ｓ　）　ｌ　・Ｐｒ　　−
（５）ｑ＝Ｇ−ｘ　　　　　　　　　　　　　・・・・
・・・（６）Ｌ＝　（１／　（Ｗ−Ｚ−ｓ　＞１　・（
Ｑ＋　Ｑｗ）・・・・・・・・・（７〉 ここで、流量外乱Ｑｗの時間変動Ｑｗは、事前には予測
できないので、次式に示す如く、ひとまず零と仮定する
。 ａＷ＝Ｏ・・・・・・・・・（８） すると、（５）〜（８）式は、まとめて次式で表わせる
。 ・・・・・・・・・　（９） ここで、Ｌ等の・は時間に関する微分を表わしている。 この（９）式は、湯面レベルし、モールド１８へ流入す
る溶鋼流量ｑ、流量外乱Ｑｗの時間変化を表わすモデル
である。 今、流量外乱推定器４４における湯面レベルＬ、流入流
量ｑ、流量外乱Ｑｗの推定値を、それぞれへへ　八 り、Ｑ、ｑｗとすると、各推定値は、（９）式に湯面レ
ベルの推定誤差をフィードバックすることによって、次
式に示すように得られる。 （ ０） ここで、ｇｌ、ｇｌ、ｇ３は、湯面レベルＬとその推定
値りの誤差Ｌ−Ｌをフィードバックして、該誤差を零に
漸近させるためのフィードバックゲインである。 ・・・・・・・・・　（１１） この（１１〉式は、湯面レベルＬ及びストッパ位置指令
値Ｐｒから湯面レベル推定値し、流入流量推定値ｑ、及
び流量外乱推定値Ｑｗを求める微ハハ　ハ 分方程式であり、これを解けば、Ｌ、Ｑ、Ｑｗの多量を
求めることができる。 流量外乱推定値Ｑｗに関して説明すれば、（１１）式よ
り、 ／＼ Ｑｗ＝　　Ｑ３　・　（Ｌ−Ｌ）　　　・・・・・−・
（１２）となるから、これより、 へ Ｑｖｖ＝ｆ　　Ｑ３・（Ｌ　　Ｌ）ｄｔ　　−＜１３）
となり、湯面レベルの推定誤差を時間で積分して求める
ことができる。ここで、ｇｌ、ｇｌ、ｇ３は、上記のよ
うにして構成した流量外乱推定器４４の特性を決めるパ
ラメータであるので、注湯系全体の特性を考慮して、適
当に選ぶことができる。 この第２実施例のように、ストッパ位置指令値Ｐ「を用
いて流量外乱推定値Ｑｗを求めるようにした場合には、
前記ストッパ開度測定器４２を省略することができる。 従って、構造上の問題や保守の問題等で、ストッパ開度
測定器４２を設置するのが困難な場合に好適である。 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、これらを−次遅れ系等で表わし、流量外乱
推定器４４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。 第４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Ｐ　Ｉ　′
ＮＩ御（第４図（Ａ））と本発明による制御（第４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１
０％、周期は２０秒とした。第４図（Ａ）に示したＰ　
Ｉ　ＩＩＪ御では、湯面レベルが変動してからストッパ
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〜＋５．６５ｍｍの範囲で変
動し、変動幅は１０．２２ｍｍ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、直接的に流量変動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４図（Ｂ）に示す如く、−〇。 ８６〜＋〇、８６ｕで、変動幅は１．７２匝となり、従
来のＰＩ制御の場合の１６．８％に抑制されていること
がわかった。 又、第５図は、ストッパからの流入流量が１０％ステッ
プ状に増加した場合の、従来のＰＩ制御〈第５図（Ａ）
）と本発明の制御（第５図（Ｂ〉）の制御性能を数値実
験により調べた結果を示す。 これは、ノズルに付着したアルミナ等が突然剥離した場
合のシミュレーションに相当する。ＰＩ制御だけの場合
には、第５図（Ａ）に示す如く、湯面レベルは−０，２
９〜＋４．６８ｍ５＋で変動しており、変動幅は４．９
７ｍｍとなった。これに対して、本発明による制御では
、第５図（Ｂ）に示す如く、湯面レベルは−０，１７〜
＋０．９０ｎ１で変動幅は１．０７ｕであり、従来のＰ
Ｉ制御の場合の２１．５％に抑制されていることがわか
った。 次に、本発明の第３実施例を詳細に説明する。 一般に、連続鋳造においては、種々の操業上の要請から
、鋳込み速度が操業中に変更されることがあり、その変
更も流量外乱となる１本発明方法では、全ての外乱を一
括して扱うことができるので、鋳込み速度変動にも対応
でき、鋳込み速度変更の情報は特に必要としない、しか
し、鋳込み速度は人為的に操作する量であるから、その
変更による流量外乱は予め確定的に求められる量である
。 従って、通常、鋳込み速度変更による流量外乱について
は、鋳込み速度のフィードフォワード制御によって湯面
レベルＬの変動を抑制することができる。 この第３実施例は、鋳込み速度のフィードフォワード制
御を併用した場合の例であり、前記第２図に相当する第
６図に実線で示す構成からなる。 本実施例は、前記第１実施例の湯面レベル制御装置に、
鋳込み速度Ｖを測定する鋳込み速度測定器４０を更に組
込んだ構成を有している。即ち、湯面レベル目標設定器
３２、比較器３４、ＰＩＤ調節計３６、ストッパ制御器
３０、流量ゲインＧ、モールド１８、湯面レベル計２６
等を有する湯面レベル制御装置において、更に、前記鋳
込み速度測定器４０と、ストッパ２８の実開度×を測定
するストッパ開度測定器４２と、前記湯面レベル計２６
及びストッパ開度測定器４２及び鋳込み速度測定器４０
の各出力Ｌ、×、■から、モールド１８へ流入、流出す
る溶鋼の外乱による流量変動ｑＷを推定する流量外乱推
定器４４と、該流量外乱／＼ 推定器４４出力の外乱推定値Ｑｗを相殺するのに必要な
流量変化をモールド１８に与えるためのストツパ位置変
更量Ｃを算出する補正量算出器４６と、該補正量算出器
４６の出力Ｃを前記ＰＩＤ調節計３６の出力Ｕに加算し
て、ストッパ制御器３０に指令値Ｐｒとして入力する加
算器４８とを備えたものである。 以下、第３実施例の作用を説明する。 前記鋳込み速度測定器４０は、鋳込み速度Ｖを測定し、
該測定＠Ｖを流量外乱推定器４４に出力する。又、前記
湯面レベル計２６で測定されたモールドレベルの測定値
りとストッパ開度測定器４２で測定されたストッパ開度
の測定値Ｘも前記流量外乱推定器４４に入力される。 該流量外乱推定器４４は、鋳込み速度測定値■、湯面レ
ベル測定値し、ストッパ開度測定値Ｘに基／′＼ づいて、流量外乱推定値Ｑｗを算出して、補正量算出器
４６に入力する。 この流量外乱推定器４４における流量外乱の推定は、例
えば、請求項３を適用して、ストッパ２８の位置と流量
ゲインによって決まる流入流量ｑと、該流入流量ｑの鋳
込み速度■によって決まる流出流量Ｑｏとの差に前記外
乱による流量変動ｑＷが加算されたものがモールド１８
に蓄積されることによって決まる湯面レベルＬと、前記
外乱による流量変動Ｑｗとの時間的変動を表わすモデル
を作成し、前記湯面レベル測定値し、ストッパ位置測定
値×及び鋳込み速度測定ｆＭｖを前記モデルに入力し、
該モデルから得られる湯面レベル推定値と測定値との誤
差をフィードバックして該モデルの入力に加算すること
により両者を一致せしめると共に、その演算過程におけ
る前記湯面レベル推定値と測定値との誤差を積分して、
前記外乱による流量変動Ｑｗを推定することによって、
行うことができる。 それ以降は、前記第１実施例の場合と同様にして、モー
ルド１８内の湯面レベルＬを一定に維持することができ
る。 本実施例のように請求項３を適用した場合、鋳込み速度
Ｖの影響による流量変動を別途考慮して／／＼ いるために、流量変動推定値ｑｗの中には鋳込み速度■
の寄与分は含まれていない、そこで鋳込み速度のフィー
ドフォワード制御を併用する場合には、補正量算出器４
６には、Ｑｗに、鋳込み速度のフィードフォワード環を
加算したものを入力すればよく、その詳細については、
第４実施例で説明する。 次に、本発明の第４実施例を詳細に説明する。 この第４実施例は、前記第３実施例と同様の湯面レベル
制御装置において、ストッパ開度測定器４２を省略して
、第６図に破線で示した如く、ストッパ制御３ｉ３０へ
の位置指令値Ｐｒから、流量変動Ｑｗを推定するように
したものである。 この第４実施例における流量外乱による流量変動Ｑｗの
推定は、請求項４を適用して、前記ストッパ２８の位置
指令値Ｐ「によって決まる流入流量ｑと、ストッパ制御
器３０の特性、及び、ストッパ２８の位置から流量への
特性によって決まる流入流量ｑと、該流入流量ｑと鋳込
み速度Ｖによって決まる流出流量Ｑｏとの差に前記外乱
による流量変動Ｑｗが加算されたものがモールド１８に
蓄積されることによって決まる湯面レベルＬと、前記外
乱による流量変動Ｑｗどの時間的変動を表わすモデルを
作成し、前記湯面レベル測定値Ｌ、ストッパ位置指令値
Ｐｒ及び鋳込み速度測定値Ｖを前記モデルに入力し、該
モデルから得られる湯面レベル推定値と測定値との誤差
をフィードバックして該モデルの入力に加算することに
より両者を一致せしめると共に、その演！過程における
前記湯面レベル推定値と測定値と測定値の誤差を積分し
て、前記外乱による流量変動Ｑｗを推定することによっ
て行われている。 以下、第４実施例における流量外乱推定について、数式
を用いて詳細に説明する。 第７図は、第６図に示した湯面レベル制御装置を伝達関
数で表わしたもので、前記第２実施例で示した第３図に
相当する図である。ここで、Ｑ。 は鋳込み速度〈変動ｉ）Ｖによって生じた流出流量の変
動を表わし、ａ　Ｑ　ｏ　／　ｃ）　Ｖは鋳込み速度Ｖ
から流出変動量ＱＯへの影響係数を表わす、この影ｆ係
Ｒａ　Ｑ　ｏ　／　ａ　Ｖ　ハ、−１：−ルドＱＷ、モ
ールド厚さ２、及び固体と液体の鋼の密度比ρＳ／ρ１
を用いて、（ρＳ／ρぶ）・ｗ−２で表わされる。又、
鋳込み速度測定器４０の特性は１で近似し、鋳込み速度
Ｖはそのまま測れるものとする。 その他、前記第２実施例の場合と同様に仮定すると、ス
トッパ位置指令値Ｐｒ、ストッパ位置Ｘ、モールド１８
へ流入する溶＃ｌ流量ｑ、流量外乱ｑＷ、湯面レベルＬ
の間には、次式の関係が成立する。 Ｘ−（１／　（１＋Ｔｓ−８）ｌ　・Ｐｒ　・・・・・
・（１４）ｑ＝Ｇ−ｘ　　　　　　　　　　　　　・・
・・・・・・・（１５）Ｌ＝１／　（Ｗ−Ｚ−３） Ｘ　＋　　Ｑ−＜ρｓ／１）１２）−Ｗ−Ｚ−Ｖ＋　Ｑ
ｗ）・・・・・・・・・（１６ン ここで、流量外乱Ｑｗの時間変動６ｗは、前記（８）式
と同様にひとまず零と仮定する。 Ｑｗ　＝　Ｏ・・・・・・・・・（１７）すると、前記
（１４）〜（１７）式は、まとめ・・・・・・・・・　
（１８） この（１８）式は、湯面レベルし、モールド１８への流
入流量ｑ、流量外乱Ｑｗの時間変化を表わすモデルであ
り、前記（９）式に相当するものである。 上記（１８）式に基づいて前記第２実施例の場合と同様
に処理すると前記（１１）式に相当する・・・・・・・
・・　（１９） この場合も前記第３実施例と同様に、流量外乱Ｑｗ及び
その推定値Ωは、鋳込み速度Ｖによる流量外乱を含んで
いないので、鋳込み速度のフィードフォワード制御とは
容易に組合わせることができ、その場合の構成をブロッ
ク線図で表わすと、前記第７図にフィードフォワードゲ
イン５０及びフィードフォワード信号を加算する加算器
５２を付加した第８図のようになる。そして、鋳込み速
度■からのフィードフォワードゲイン５０の特性ＧＶＲ
は、次式となる。 Ｇｖｐ＝　＜ｐｓ／ｐｉ＞　・Ｗ−Ｚ／Ｇ・・・・・・
・・・　（２０） このように、鋳込み速度のフィードフォワード制御を組
合わせる場合は、ＰＩＤｇ節計３６からの出力Ｕと補正
ｔＸ出器４６の出力Ｃとの和に、鋳込み速度Ｖの変更量
に上記ゲインＧＶＲを乗じたものを更に加算し、ストッ
パ位置指令＠Ｐｒとしてストッパ制御器３ｏに送る。 なお、以上の説明では、湯面レベル計２６、鋳込み速度
測定器４０等の特性を１で近似したが、これらを−次遅
れ系等で表わし、流産外乱推定器４４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。 第９図は、鋳込み速度を１０％ステップ状に増加させた
場合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。第９図（Ａ）は、従来のＰＩ制御系のみの場
合、第９図（Ｂ）は、第３図の構成により、鋳込み速度
Ｖの変動を流量外乱推定値Ｑｗに含めた場合（前記第２
実施例）、第９図（Ｃ）は、前記第８図の構成により、
Ｑｗ自体にはＶの変動による流量変動を含めず、別途フ
ィードフォワード制御と組合わせた場合（本実施例）で
ある、ＰＩ制御系のみでは、第９図（Ａ）に示す如く、
−２，４８〜ｏ５５２圓で変動幅が３、ＯＯｎｍである
のに対し、本発明による第３図の構成の制御系では、第
９図（Ｂ）に示す如く、−１，０９〜０．５４■で変動
幅は１．６３ｔ＋ｍ、第８図の構成の制御系では−０，
５９〜０．２９１１１で変動幅は０．８８ｍｍと、それ
ぞれ上記ＰＩ制御系の場合の５４％、２９％に抑制され
ており、本発明が鋳込み速度変更時の湯面レベルの変動
抑制にも優れた制御性能を発揮することがわかった。 なお、前述の第１及び第２実施例では、以上詳述した第
３及び第４実施例と異なり、外乱流量推定値Ｑｗに鋳込
み速度Ｖの変動による流量外乱を含んでいるので、敢え
て鋳込み速度のフィードフォワードを行う必要はないが
、もし併用する場合には、重複を避けるため、外乱流ｆ
ｆｉＱｗの推定に用いる流量制御アクチュエータの位置
の指令値Ｐｒ又はその測定値×は、実際のＰｒ又はＸの
値から、鋳込み速度のフィードフォワード成分を差引い
たものにしておけばよい。 以上詳述した各実施例では、注湯系の動特性を表わすモ
デルをおき、注湯系の入出力、即ちストッパ位置指令値
Ｐ「あるいはストッパ位置測定値Ｘ、湯面レベル測定値
Ｌ、第３及び＠４の実施例では、更に鋳込み速度Ｖを該
モデルに入力し、得られる湯面レベル推定値と実際の湯
面レベルとの誤差を該モデルの入力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、その演算過程のモ
デルにわける流量外乱値によって外乱による流量変動を
推定するものであった。しかし、本発明はこのようなモ
デルの使用方法に限定されるものではない。 次に、本発明の第５実施例を鋪込み速度変更による影響
を省略した第１０図を用いて説明する。 本実施例は、請求項６を適用した例であり、湯面レベル
制御装置は、ストッパ位置指令値Ｐ「から流入流量推定
値を算出するためのストッパ動特性モデル５２及び流量
ゲインと、湯面レベルＬからモールドにおける総流量変
動の推定値を算出する総流量変動推定器５４と、上記流
入流量推定値と総流量変動推定値との差から外乱による
流量変動推定値を算出し、且つ、補正量算出器４６に出
力する減算器５６とを備えているものである。 今、モールド１８における総流量変動をＱｉｎとすると
、Ｑｉｎと流入流量変動ｑ、外乱流量Ｑｗとの間には、
次式の関係が成立する。 Ｑ　ｉｎ＝　Ｑ＋　ＱＷ　　　　　　−−−−−・−・
−（２１）制御開始時を基準として、Ｑｉｎ＝　Ｑｗ＝
Ｑ　＝０であるとすると、ストッパ位置指令値Ｐ「をス
トッパ動特性モデル５２に入力すれば、該モデル５２及
び流量ゲイン推定値から前記流入流量変動ｑの推定値↑
を得ることができる。従って、総流量変動Ｑｉｎを推定
できれば、次式に示すように外乱へ 流量推定値Ｑｗを求めることができることになる。 ハハ Ｑｗ　＝　Ｑ　＋ｎ−Ｑ　　　＝　（２２）す、Ｑｗは
例えば、 できる。 （２２〉式は、 式で表現される。 ＱＷ＝Ｗ−Ｚ−Ｓ−Ｌ −Ｇ／　（１＋Ｔ５３−ｓ　）　−Ｐｒ・・・・・・・
・・（２３） この（２３）式に従って、ストッパ位置指令値次 〜（７）式より、 次のようにして求めることが （５） 前記 Ｐｒ、湯面レベルＬから外乱流量ｑｗを求めることがで
きる。この場合、湯面レベルＬの微分値が必要になり、
しに雑音が含まれている場合に実用的でなくなるが、し
かし、これは次式のように近似することにより、雑音を
除去すればよい。 ｓ−Ｌ＝　ｓ／　（１＋ＴＬ−３）　・Ｌ　　−（２４
）ただし、ＴＬは適当な正の値である。 又、（１１）式を実行して得られる流入流量変動 除去手段を用いてＱ＋ｎを求めてもよい。 又、ストッパ制御系の特性ら前記（２３）式に示した１
次遅れモデルに限らなくてよく、例えば機械系のガタ、
電気系の伝送遅れ等を考慮して、流量外乱Ｑｗを次式で
表わすこともできる。但し、Ｔｄは無駄時間である。 ＱＷ＝Ｗ−Ｚ　−ｓ　−Ｌ −Ｇ−ｅ−”　　／　（１＋Ｔｓ−３）　　・Ｐｒ（２
５） 上記外乱流量推定値Ωは、流入流量ｑの定義から明らか
なように一前記基準時点からのノズル詰り、その剥離、
鋳込み速度の変化、バルジング等による流量への影響、
即ち流量変動を表わしている。 従って、以下のようにして、湯面レベルＬを目標値に制
御することが達成される。 性モデル５２及び流量ゲイン推定値がら求めた流ハ 入流量推定値ｑとを用い、減算器５６にて（２２）式を
実行して外乱流量推定値Ｑｗを求め、次いで／＼ 補正量算出器４６を通して該外乱流量推定値Ｑｗを打ち
消すための補正信号Ｃを作成する。その後、湯面レベル
をその目標値に一致させるためにＰＩＤｉ節計３６から
出力される指令値Ｕに上記補正信号Ｃを加算器４８にて
加算し、ストッパ位置指令（ｉｉＰｒとすることにより
、湯面レベル変動が起こる前に外乱流量を抑制すること
が可能となり、結果として湯面レベル変動を抑制するこ
とが可能となる。 即ち、本発明は、前記（２２）式等で表わされるように
、モールドに流入−流出する流量変動のうち、制御自体
による変動分を差引いた、外乱による変動分だけを抽出
し、これをフィードフォワードする点に特徴があり、他
のフィードバック制御系では見られない優れた制御性を
有するものである。 以上のように、本発明では、種々の外乱を全て流量外乱
の形で直接的に捉えて制御するため、従来のフィードバ
ック制御系には見られない優れた制御性を有することが
確認できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る連続＠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、本発明に係る湯面レベル制御装置の実施例の
構成を示すブロック線図、 第３図は、流量外乱推定器における流量外乱推定方法を
説明するための、湯面レベル制御装置を伝達関数で表わ
したブロックｍ図、 第４図は、非定常バルジングに対する従来のＰＩ副制御
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、ノズル内の付着物が剥離した場合の従来のＰ
Ｉ副制御本発明に係る制御の制御性能を比較した数値実
験結果を示す線区、 第６図は、本発明に係る湯面レベル制御装置の他の実施
例の構成を示すブロック線図、第７図は、流量外乱推定
器における流量外乱推定方法を説明するための、湯面レ
ベル制御装置を伝達関数で表わしたブロック線図、 第８図は、鋳込み速度のフィードフォワード制御を組合
わせた場合の、第７図に相当するブロック線図、 第９図は、鋳込み速度を１０％ステップ状に変化させた
場合の従来のＰＩ副制御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１０図は、本発明
に係る湯面レベル制御装置の更に他の実施例の構成を示
すブロック線図、第１１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１２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１３図は、第１２図の装置を伝達関数で表わしたブロ
ック線図、 第１４図は、ノズル内の付着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・・・湯面レベル測定値、 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・・・調節計出力、 ４０・・・鋳込み速度測定器− ■・・・鋳込み速度、 ４２・・・ストッパ開度測定器、 ４４・・・流量外乱推定器、 ／＼ Ｑｗ・・・流量外乱推定値、 ４６・・・補正量算出器、 Ｃ・・・補正蓋、 ４８・・・加算器、 Ｐｒ・・・ストッパ位置指令値、 ｑ・・・流入流量、 Ｑｏ・・・流出流量、 ５０・・・フィードフォワードゲイン、５２・・・スト
ッパ動特性モデル、 ５４・・・総流量変動推定器、 ５６・・・減算器、 Ｑｉｎ・・・総流量変動。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、 モールド内の湯面レベル測定値、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、及び鋳込み速度測定
   値のうち、少なくとも湯面レベル測定値、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から、モ
   ールドへ流入、流出する溶融金属の外乱による流量変動
   を推定し、該推定した流量外乱を相殺するのに必要な前
   記流量制御アクチュエータの操作量を求め、 該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。
2. （２）請求項１において、前記外乱による流量変動の推
   定方法が、 前記流量制御アクチュエータの位置からモールドへ流入
   する流量への特性及び該流量制御アクチュエータの位置
   の制御開始時からの変動分によつて決まる流入流量変動
   に前記外乱による流量変動が加算されたものがモールド
   に蓄積されることによつて決まる湯面レベル変動と、前
   記外乱による流量変動との時間的変動を表わすモデルを
   持ち、前記湯面レベル測定値及び流量制御アクチュエー
   タ位置測定値を前記モデルに入力し、 該モデルから得られる湯面レベル推定値と測定値との誤
   差をフィードバックして該モデルの入力に加算すること
   により両者を一致せしめると共に、その演算過程におけ
   る前記湯面レベル推定値と測定値の誤差を積分して、前
   記外乱による流量変動を推定するものであることを特徴
   とする連続鋳造における湯面レベル制御方法。
3. （３）請求項１において、前記外乱による流量変動の推
   定方法が、 前記流量制御アクチュエータの位置指令値、該流量制御
   アクチュエータの制御系の特性、及び該流量制御アクチ
   ュエータの位置からモールドへ流入する流量への特性及
   び該流量制御アクチュエータの位置の制御開始時からの
   変動分によつて決まる流入流量変動に前記外乱による流
   量変動が加算されたものがモールドに蓄積されることに
   よつて決まる湯面レベル変動と、前記外乱による流量変
   動との時間的変動を表わすモデルを持ち、 前記湯面レベル測定値及び流量制御アクチュエータ位置
   指令値を前記モデルに入力し、 該モデルから得られる湯面レベル推定値と測定値との誤
   差をフィードバックして該モデルの入力に加算すること
   により両者を一致せしめると共に、その演算過程におけ
   る前記湯面レベル推定値と測定値の誤差を積分して、前
   記外乱による流量変動を推定するものであることを特徴
   とする連続鋳造における湯面レベル制御方法。
4. （４）請求項１において、前記外乱による流量変動の推
   定方法が、 前記流量制御アクチュエータの位置からモールドへ流入
   する流量への特性及び該流量制御アクチュエータの位置
   の制御開始時からの変動分によつて決まる流入流量変動
   と、該流入流量変動と鋳込み速度の制御開始時からの変
   動分によつて決まる流出流量変動との差に前記外乱によ
   る流量変動が加算されたものがモールドに蓄積されるこ
   とによつて決まる湯面レベル変動と、前記外乱による流
   量変動との時間的変動を表わすモデルを持ち、前記湯面
   レベル測定値、流量制御アクチュエータ位置測定値及び
   鋳込み速度測定値を前記モデルに入力し、 該モデルから得られる湯面レベル推定値と測定値との誤
   差をフィードバックして該モデルの入力に加算すること
   により両者を一致せしめると共に、その演算過程におけ
   る前記湯面レベル推定値と測定値の誤差を積分して、前
   記外乱による流量変動を推定するものであることを特徴
   とする連続鋳造における湯面レベル制御方法。
5. （５）請求項１において、前記外乱による流量変動の推
   定方法が、 前記流量制御アクチュエータの位置指令値、該流量制御
   アクチュエータの制御系の特性、及び該流量制御アクチ
   ュエータの位置からモールドへ流入する流量への特性及
   び該流量制御アクチュエータの位置の制御開始時からの
   変動分によつて決まる流入流量変動と、該流入流量変動
   と鋳込み速度の制御開始時からの変動分によつて決まる
   流出流量変動との差に前記外乱による流量変動が加算さ
   れたものがモールドに蓄積されることによつて決まる湯
   面レベル変動と、前記外乱による流量変動との時間的変
   動を表わすモデルを持ち、 前記湯面レベル測定値、流量制御アクチュエータ位置指
   令値及び鋳込み速度測定値を前記モデルに入力し、 該モデルから得られる湯面レベル推定値と測定値との誤
   差をフィードバックして該モデルの入力に加算すること
   により両者を一致せしめると共に、その演算過程におけ
   る前記湯面レベル推定値と測定値の誤差を積分して、前
   記外乱による流量変動を推定するものであることを特徴
   とする連続鋳造における湯面レベル制御方法。
6. （６）請求項１において、前記外乱による流量変動の推
   定方法が、 前記流量制御アクチュエータの位置指令値からモールド
   への流入流量までの動特性を記述するモデルを持ち、 前記流量制御アクチュエータの位置指令値を前記モデル
   に入力して、モールドへの流入流量を推定すると共に、
   モールド内湯面レベル測定値、アクチュエータの位置測
   定値及び同指令値のうち、少なくとも湯面レベル測定値
   からモールドにおける流量バランスの崩れを総流量変動
   として推定し、該推定した総流量変動と上記モールドへ
   の流入流量推定値との差から、前記外乱による流量変動
   を推定するものであ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。
7. （７）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、 前記流量制御アクチュエータの位置を測定するアクチュ
   エータ位置測定器と、 前記湯面レベル計及びアクチュエータ位置測定器の各測
   定値から、モールドへ流入、流出する溶融金属の外乱に
   よる流量変動を推定する流量外乱推定器と、 該推定した流量外乱を相殺するのに必要な前記流量制御
   アクチュエータの操作量を算出する補正量算出器と、 該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。
8. （８）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ユエ
   ータへの位置の指令値から、モールドへ流入、流出する
   溶融金属の外乱による流量変動を推定する流量外乱推定
   器と、 該推定した流量外乱を相殺するのに必要な前記流量制御
   アクチュエータの操作量を算出する補正量算出器と、 該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。
9. （９）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、 前記流量制御アクチュエータの位置を測定するアクチュ
   エータ位置測定器と、 鋳込み速度を測定する鋳込み速度測定器と、前記湯面レ
   ベル計、アクチュエータ位置測定器及び鋳込み速度測定
   器の各測定値から、モールドへ流入、流出する溶融金属
   の外乱による流量変動を推定する流量外乱推定器と、 該推定した流量外乱を相殺するのに必要な前記流量制御
   アクチュエータの操作量を算出する補正量算出器と、 該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。
10. （１０）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、 鋳込み速度を測定する鋳込み速度測定器と、前記湯面レ
    ベル計、鋳込み速度測定器の各測定値及び前記流量制御
    アクチュエータへの位置の指令値から、モールドへ流入
    、流出する溶融金属の外乱による流量変動を推定する流
    量外乱推定器と、該推定した流量外乱を相殺するのに必
    要な前記流量制御アクチュエータの操作量を算出する補
    正量算出器と、 該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。