JPH03291152A - モールドレベル制御装置 - 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、連続鋳造プロセスにおけるモールド内の場面
レベルを適切に制御するためのモールドレベル制御装置
に関する。

〔従来の技術］ 鉄鋼、アルミ合金等の連続鋳造においては、熔融金属よ
りなる湯を上下が開放されたモールドの上方から注入し
、モールド側面から冷却してその表面から一部を固化せ
しめ、下方からロールではさんで引き出しながら冷却す
ることによって連続的に鋳造が行われる。

この連続鋳造プロセスにおいて、モールド内の場面レベ
ルの制御状態が鋳片の品質を左右する重要な要因である
ことは良く知られており、特に場面の変動量と変動速度
とを低く抑えることが肝要である（例えば特公昭６３−
１６２１８号公報参照）。

制御の方式は一般にＰＩＤ演算による定植制御によって
おり、特に比例動作（Ｐ）および積分動作（１）を主体
とした制御が行なわれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

製品の品質および歩留りへの要求は年々厳しくなってき
ており、最近では安定時において発生する細かい持続振
動が問題とされる様になってきた。

また、しばしば場面の急上昇が発生するが、この原因は
ノズル部分に付着したアルミナが剥離して開口面積が拡
がるために流入量が急上昇することによって起こる現象
とされている。従来の制御装置は場面レベルを目標とす
るレベルに偏差無く一致させることに主眼を置いて設計
されており、前述した様にＰ動作およびＩ動作を主体と
した制御となっているので、外乱が入るたびに場面の急
上昇、下降が起こり、場面変動速度の観点からは好まし
い制御とは言えない。

したがって本発明の目的は、安定時の持続振動がなく、
かつアルミナ剥離等を原因とする外乱に対して、場面の
変動量および変動速度が最小であるモールドレベル制御
装置を提案することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のモールドレベル制御装置は、モールド内の溶融
金属のレベルを連続的に検出するモールドレベル検出手
段と、タンディツシュ内の溶融金属の重量を連続的に検
出するタンディツシュ重量検出手段と、タンディツシュ
からモールドへの溶融金属の注入経路の開度と該モール
ドレベル検出手段が検出するモールドレベルの値とから
むだ時間を推定するむだ時間同定演算手段と、該モール
ドレベル検出手段が検出するモールドレベル、該タンデ
ィツシュ重量検出手段が検出するタンディツシュ内溶融
金属重量、該注入経路の開度、該むだ時間演算手段が推
定したむだ時間、および鋳造速度からプロセスモデルの
各係数を推定するプロセスモデル同定演算手段と、該タ
ンディツシュ内溶融金属重量、該注入経路の開度、該む
だ時間、鋳造速度および該プロセスモデル同定演算手段
が推定した各係数とから、モールドレベルのむだ時間補
償値を演算するむだ時間補償値演算手段と、該むだ時間
補償値演算手段が演算したむだ時間補償値により該モー
ルドレベル検出値を補正するモールドレベル補償手段と
、該補正されたモールドレベルを入力としてＰＩＤ演算
を行ない、該注入経路の開度の制御信号として出力する
ＰＩＤ演算手段とを具備することを特徴とするものであ
る。

〔作　用〕

安定時の持続振動および外乱に対して場面変動が大きく
なるのは、主として流量調節個所からモールドに至る注
入経路のむだ時間が大きいことがその原因と考えられる
。

したがって、むだ時間同定演算手段によりむだ時間の値
を推定し、推定した値と他の観測可能な値とからプロセ
スモデル同定演算手段によりプロセスモデルの係数を推
定することによりプロセスモデルを確定し、確定したプ
ロセスモデルに基いて、むだ時間補償値演算手段により
、むだ時間の寄与分を算出し、これによって観測された
モールドレベルを補正してＰＩＤ演算を行なえば、むだ
時間の影響を補償したＰＩＤ制御が可能となる。

〔実施例〕

第１図は本発明をスライディングノズル（ＳＮ）の開閉
によってモールドレベルの制御を行なう連続鋳造設備に
適用した一実施例を示す図である。

１はタンディツシュ、２は溶鋼である。溶鋼２は浸漬ノ
ズル３を通ってモールド４内に注入される。モールド４
内の溶鋼レベルはモールドレベル計５にて検知されその
信号をもとに制御部６からスライディングノズル（ＳＮ
）７を駆動する油圧シリンダ８の制御盤２０に制御指令
が出力される。

このとき、制御指令を演算するのに、スライディングノ
ズルの開度を検知するスライディングノズル開度計９、
タンディツシュ１内の溶鋼２の重量を検知するタンディ
ツシュ重量計ｌＯおよび鋳片を引き抜くローラの回転速
度を検知することによって鋳造速度を検知する鋳造速度
計１１からの信号も使われる。

第２図は第１図の制御部６を機能ブロック図で表わした
ものである。

むだ時間同定演算部１２は、ＳＮ開度計９（第１図）か
ら入力される各時刻ｔのＳＮ開度信号ＵＤ）とモールド
レベル計５から入力されるモールドレベル信号ｙ　（ｔ
）より各時刻ｔのむだ時間τＤ）を算出する。算出過程
の詳細については後述する。

プロセスモデル同定演算部１３においては、第１図のシ
ステムのプロセスモデルとして、Δｙ（ｔ）＝ａｏ賀（
ｔ）　（ｕ　（ｔ−τ）　　ｕｏ）　　　（ｖ（ｔ）−
ν。）　（１）を仮定する。ここで、Δｙ　（ｔ）はｙ
　（ｔ）の前回値と今回値の差、すなわち、モールドレ
ベルの変化量であり、ｗ（ｔ）はタンディツシュ重量計
１０からのタンディツシュ重量信号、ｖ　（ｔ）は鋳造
速度計１１からの鋳造速度を表わし、Ｕ。は制御が平衡
に達したときのＳＮ開度、ｖｏはそのときの鋳造速度で
あり、ａｏは流量ゲインを表わす係数である。

（１）式は、 Δｙ（１＝ａｏ　ｗ（ｔ）ｕ（ｔ−ｒ）　＋ａ＋−ｖ（
ｔ）（２）と変形することができる。ただし、 ａｌ　＝ｖ、−ａｏ　ｕｏ　ｗ（ｔ）　　　　　　　（
２）である。ａｏは本来定数であり、ａｌもｗ（ｔ）の
変化が小さいことを考慮すれば、比較的短期間内では定
数とみなすことができる。したがって、これより、プロ
セスモデル同定演算部１３においては、（２）式に基づ
き、むだ時間同定演算部１２が推定したτ（Ｌ）の値、
そして、各時刻ｔにおけるΔ）Ｉ　（ｔ）、Ｗ　（ｔ）
、ｕ（ｔ−τ）、Ｖ（ｔ）の値から最小自乗法により係
数ａ（＋＋ａｌが推定される。この場合において、各測
定値には時間の新しいデータ程大きくなる重みが付けら
れる。

プロセスモデル同定演算部１３において推定された係数
ａＯ＋ａｌを用いれば（２）式のプロセスモデルは確定
する。むだ時間補償演算部１４は確定したプロセスモデ
ルに基づき、むだ時間τがあるときとないときのモール
ドレベルｙ　（ｔ）を算出し、両者の差７ｒ（ｔ）を算
出する。

加算器１５は実際のモールドレベルｙ　（ｔ）とこの７
ｖＤ）を加算することにより、むだ時間の影響を補償で
除いたモールドレベルを算出し、ＰＩＤ演算部１６へ供
給する。

ＰＩＤ演算部１６は、従来、モールドレベルの演算に使
用されているＰＩＤ演算部であり、実際のモールドレベ
ルの代わりにむだ時間の影響が除かれモールドレベルが
入力され、目標モールドレベルとの差に対してＰＩＤ演
算が施され、スライディングノズルの制御のための制御
出力として出力される。

第３図はむだ時間同定演算部１２における１回の演算周
期における処理のフローチャートである。

まず、ＳＮ開度の現在値ｕ　（ｔ）とモールドレベルの
現在値ｙ　（Ｌ）がとり込まれ（ステップａ）、微少な
変動を押えるため両者に対して、（３）（４）式の一次
遅れフィルタ処理が施される（ステップｂ）。

ｕ　（ｔ）←ｐｕ　（ｔ）＋　（１−ｐ）ｕ　（ｔ−１
）（３）ｙ　（ｔ）←ｐｙ　（ｔ）＋　（１−ｐ）ｙ　
（ｔ−１）（４）ただし、ｐは共通のフィルタ定数であ
り、←は代入の意である。次に Δｙ　（ｔ）＝ｙ　（ｔ）　−ｙ　（ｔ−１）　　　　
（５）の演算でΔｙ　（ｔ）が算出される（ステップＣ
）。

ステップｅ　−ｉの処理ループのための初期値として、
むだ時間τ（１）に０が代入され、パラメータｄにＯが
代入される。ステップｅ　−ｉの処理はＯからＤまでの
ｄの多値について、０個の区間についてΔｙ　（ｔ）と
ｕ　（ｔ）の相関係数Ｓ　（ｄ）を計算し、それが最大
のときのｄの値をτ（１）とすものである。相関係数Ｓ
　（ｄ）の計算は、式による。ただし、τｙ、マはそれ
ぞれ区間内のΔｙ　（ｉ）　　、　ｕ　（ｉ）の平均値
である。

以上、スライディングノズルを用いてモールドレベルを
制御する方式について説明してきたが、タンディツシュ
の底を塞ぐストッパーの上下によりモールドレベルを制
御する方式についても本発明が容易に適用可能である。

〔発明の効果〕

以上性べてきたように本発明によれば、流量調節個所か
らモールドに至る注入経路のむだ時間の影響を実質的に
除いた制御が実現され、安定時の持続振動および外乱が
入ったときのレベル変動が抑制されて、鋳片の品質が著
しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を表わす図、第２図は第１図
の制御部６の機能を表わす機能本発明の一実施例 ＄１図 ブロック図、 第３図は第２図のむだ時間同定演算部１２における処理
のフローチャート。 図において、 １・・・タンディツシュ、２・・・溶鋼、３・・・浸漬
ノズル、　　　４・・・モールド、７・・・スライディ
ングノズル、 ８・・・油圧シリンダ、 １０・・・タンディツシュ重量計、 １１・・・鋳造速度計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、モールド（４）内の溶融金属のレベルを連続的に検
   出するモールドレベル検出手段（５）と、タンディッシ
   ュ（１）内の溶融金属の重量を連続的に検出するタンデ
   ィッシュ重量検出手段（１０）と、 タンディッシュ（１）からモールド（４）への溶融金属
   の注入経路（７、３）の開度と該モールドレベル検出手
   段（５）が検出するモールドレベルの値とからむだ時間
   を推定するむだ時間同定演算手段（１２）と、 該モールドレベル検出手段（５）が検出するモールドレ
   ベル、該タンディッシュ重量検出手段（１０）が検出す
   るタンディッシュ内溶融金属重量、該注入経路（７、３
   ）の開度、該むだ時間演算手段（１２）が推定したむだ
   時間、および鋳造速度からプロセスモデルの各係数を推
   定するプロセスモデル同定演算手段（１３）と、 該タンディッシュ内溶融金属重量、該注入経路（７、３
   ）の開度、該むだ時間、鋳造速度および該プロセスモデ
   ル同定演算手段（１３）が推定した各係数とから、モー
   ルドレベルのむだ時間補償値を演算するむだ時間補償値
   演算手段（１４）と、該むだ時間補償値演算手段（１４
   ）が演算したむだ時間補償値により該モールドレベル検
   出値を補正するモールドレベル補償手段（１５）と、該
   補正されたモールドレベルを入力としてＰＩＤ演算を行
   ない、該注入経路（７、３）の開度の制御信号として出
   力するＰＩＤ演算手段（１６）とを具備することを特徴
   とするモールドレベル制御装置。