JPH04167954A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、モールドレベルを一定に保つためのモール
ドレベル制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に連続鋳造／ステムにおいて、安定な鋳造を行うに
は、モールド内の溶湯のレベルを一定に保ちながら鋳造
する必要があり、従来、このモ−ルドレベル制御のため
に第５図に示すような構成のモールドレベル制御装置が
用いられていた。

この従来のモールドレベル制御装置において、１はター
ンディツシュであって、ここにレードル（図示せず）か
ら溶湯が注入され、ここからノズル２を通してモールド
３に溶湯が出湯されるようになっている。そしてモール
ド３に注入された溶湯４はピンチローラ（図示せず）に
より冷却されながら引き出されることにより連続的に鋳
造されるようになっている。

そして、この溶湯４の連続鋳造が安定して円滑に行われ
るためには、モールド３に注入される溶湯４のレベルが
ほぼ一定に保たれなければならず、このモールドレベル
制御のために、モールドレベル検出用のレベルセンサ５
がモールド３に設けられ、ノズル２の出湯量を制御する
ためのノズル開閉装置６がノズルに設けられ、またこの
ノズル開閉装置６のノズル開閉量を制御するためのレベ
ル調節計７が備えられ、さらに鋳造速度を測定するため
の鋳造速度計８が備えられており、鋳造速度計８からの
測定信号がレベル調節計７に入力されるようになってい
る。

そこで、レベル調節計７は、モールドレベルをレベルセ
ンサ５のＰＶ値として読み込み、ＰＩＤ制御によるフィ
ードバック制御を実施する。その結果、ノズル開閉装置
６によってノズル２を開閉し、溶湯レベルを設定レベル
に保とうとする。また、モールド３内の溶湯は、鋳造速
度が増せばレベルが下がる方に働くので、鋳造速度計８
によって鋳造速度を計測し、その計測信号をレベル調節
計７に導き、鋳造速度が増せばその変化をとらえて早め
にノズル調節装置６によってノズルの開度を上げて出湯
量を増加させる方向に動かし、逆に鋳造速度が低下した
場合には、その逆にモールドレベルが上昇するのでノズ
ルの開度を下げて出湯量を減少させる方向に動かし、モ
ールドレベルが常にほぼ一定の高さに保てるようにフィ
ードフォワード制御するのである。

しかしながら、連続鋳造におけるモールドレベルは、次
のような理由によって乱されることが多い。

１）鋳造速度が生産状況によって常に変化する。

２）ターンディツシュ１からの出湯量は、ターンディツ
シュ１内の溶湯レベルによって変化する。

３）ノズル開閉装置６は、ノズル開度を一定にしていた
としても、ノズル２の内壁への付着物の付着、またその
付着物の離脱により実質的なノズル内径が時間的に変化
し、この結果として溶湯の出湯量が時間的に変化する。

ところが従来のモールドレベル制御装置では、このよう
な不確定要素を考慮することになく、上述のようにモー
ルドレベルによるフィードバック制御を主体とし、鋳造
速度をフィードフォワードの補正係数として加える程度
のモールドレベル制御しか行っておらず、モールドレベ
ル制御が十分に行えなかった。

（発明が解決しようとする課題） 上述のように、従来のモールドレベル制御装置では、モ
ールドレベルによるフィードバック制御を主体とし、鋳
造速度をフィードフォワードの補正係数として利用する
制御方式であったため、その他のターンディツシュレベ
ルの変化によるモールドレベル変動、ノズル付着物の付
着、離脱によるモールドレベルの時間的な変化要素を考
慮していなかったために、モールドレベル制御を十分に
正確に行えない問題点かあった。

この発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、ノズルの付着物の付着、離脱の時間的変化要素
、ターンディツシュレベルによる出湯量の変化要素、及
び鋳造速度変化によるモールドレベル変化をメンバーシ
ップ関数としてファジィ推論によりノズル開閉度の補正
を行い、常に一定のモールドレベルを安定して維持する
ことができるモールドレベル制御装置を提供することを
目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、連続鋳造システムのモールドレベル制御装
置において、ターンディツシュからのモールドへの出湯
量を制御するノズル開閉手段と、前記モールドの溶湯レ
ベルを検出するレベル検出手段と、このレベル検出手段
によるモールドの溶湯レベル検出値から前記ノズル開閉
手段によるノズル開閉量のフィードバック制御を行うノ
ズル制御手段と、前記ターンディツシュの溶湯レベルを
検出するターンディツシュレベル検出手段と、溶湯の鋳
造速度を検出する速度検出手段と、前記ノズル開閉手段
のノズル内へ器の付着物の付着とその離脱に起因する出
湯量の時間的変化をシミュレートするシミュレーション
手段と、前記ターンディツシュレベル検出手段からのタ
ーンディツシュレベル検出値と、前記鋳造速度検出手段
からの鋳造速度検出値と、前記シミュレーション手段か
らの出湯量の時間的変化量信号とをメンバーシップ関数
としてファジィ推論を行い、前記モールドの溶湯レベル
が一定になるように前記ノズル開閉手段のノズル開閉量
の補正量を算出し、前記ノズル制御手段のノズル制御出
力値に加えるファジィ推論手段とを備えたものである。

（作用） この発明のモールドレベル制御装置では、レベル検出手
段によってモールドレベルを検出シ、ノズル制御手段に
より、このレベル検出手段によるモールドレ、ル検出値
に基づくノズル開閉量のフィードバック制御を行う。

そして、ターンディツシュレベル検出手段によってター
ンディツシュレベルを検出し、速度検出手段によって鋳
造速度を検出し、さらにシミュレーション手段によって
該当する時刻のノズル詰まりによる出湯量の減少量ある
いは付着物の離脱に基づく出湯量の増加量を求め、これ
らの信号をファジィ推論手段に入力する。

ファジィ推論手段では、これらの入力信号からメンバー
シップ関数に照らしてノズル開閉量の補正量を算出し、
前記ノズル制御手段のノズル開閉量指令値に加え、モー
ルドレベルが常に一定のレベルに維持されるようにモー
ルドレベル制御を行う。

こうして、ノズル内に付着する付着物によるノズル詰ま
りやその付着物の離脱による出湯量の時間的変化要素、
ターンディツシュレベルによる出湯量の変化要素、さら
には鋳造速度によるモールドレベルの変化要素をファジ
ィ推論し、実際のモールドレベルの検出値に基づくノズ
ル開閉量のフィードバック制御に対してこれらの変化要
素を補正量として加え、モールドレベルが常に一定にな
るように制御することができる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図に基づいて詳説する。

第１図はこの発明の一実施例のブロック図であり、従来
例として示した第５図のモールドレベル制御装置と共通
する構成要素については同一の符号を付して示しである
。

第１図のモールドレベル制御装置では、溶湯を貯留する
ターンディツシュ１と、このターンディツシュ１から溶
湯を出湯するノズル２と、ノズル２から出湯される溶湯
４を受は入れて鋳造するためのモールド３を備えている
。そして、モールド３に注入された溶湯４は、ここで冷
却されながらピンチローラ（図示せず）によって連続的
に引き出されることにより鋳造されていくようになって
いる。

そしてこの連続鋳造される溶湯４のモールドレベルを常
時検出するためにレベル調節計５がモールド４に取り付
けられており、またノズル２にはターンディツシュ１か
らモールド３に出る出湯量を調節するためにノズル開閉
装置６が取り付けられ、このノズル開閉装置６の開閉度
を調節することにより出湯量を調節し、その結果として
モールドレベルを制御するためのレベル調節計７が設ケ
られている。

前記ノズル開閉装置６は、第２図に示すようにノズル２
に設けられており、穴明きスライダ６ａが穴明き固定板
６ｂに対して前後にスライドすることにより、上下の穴
の重なり部分大きさが調節され、その穴の大きさによっ
てそこを流下する溶湯量を制御することができるもので
ある。

レベル調節計７からノズル開閉装置６に対してなされる
ノズル開閉量の制御量に対して補正をがけるために、鋳
造速度を検出するための鋳造速度検出器８と、ターンデ
ィツシュ１の溶湯レベルを知るためのターンディツシュ
重量検出器９とを備えている。

さらにファジィ制御のために、前記鋳造速度検出器８か
らの鋳造速度検出値とレベル変化量との関係を規定する
メンバーシップ関数１０ａ、ターンディツシュ重量検出
器９からのターンディツシュ重量検出値と出湯量との関
係を規定するメンバーシップ関数１０ｂ、ノズル２の内
部に第２図に示すように付着物２ａが付着して出湯量が
減し、逆にある程度の時間が立てば付着物２ａが離脱し
て出湯量が増加するようになるその付着物の付着、離脱
に起因する出湯量の変化を時間関数として規定するメン
パーンツブ関数１０Ｃそれぞれを記憶するメンバーシッ
プ関数記憶部１０と、このメンバーシップ関数記憶部〕
０に記憶されているメンバーシップ関数１０ａ〜１０ｃ
から出湯量の補正値をファジィ推論により演算するファ
ジィ推論部１１とを備えている。

次に、上記の構成のモールドレベル制御装置の動作につ
いて説明する。

ターンディツシュ１に注入された溶湯は、ノズル２から
ノズル開閉装置６の開閉量に応した流量で流下し、モー
ルド３に注入されていく。

モールド３ては、冷却装置（図示せず）により溶湯４が
冷却されながら、ピンチローラ（図示せず）により連続
的に引き出されていくことにより連続鋳造されていく。

このときのモールドレベルは、連続鋳造されていく溶湯
量が注入されてくる溶湯量よりも少ないためにレベルの
下がり過ぎてはならず、逆に連続鋳造速度が遅いために
溶湯の消費量が注入量より少なくなってレベルが上がり
過ぎることがあってもならないために、レベル調節計７
がレベルセンサ６によってモールドレベルを常時監視し
ていて、所定のレベル範囲内にモールドレベルが保てる
ようにＰＩＤフィードバック制御によりノズル開閉量を
制御し、ターンディツシュ１のノズル２からの出湯量を
制御する。

ところが、同しノズル開閉量であっても、第３図に示す
ようにターンディツシュ１に貯留されている溶湯のレベ
ルＨか高ければ出湯量■は大きく、逆に貯留されている
溶湯のレベルＨが低ければ出湯量Ｖは小さくなるために
、単にモールドレベルに応じたノズル開閉量を与えるた
けては正確な出湯量が得られない。そこで、ターンディ
ツシュ重量検出器９によってターンデインシュ重量を検
出しく二のターンデインシュ重量は、ターンディツシュ
１に貯留されている溶湯レベルに比例するため、ひいて
はターンディツシュレベルを示すものでもある）、これ
をメンパーンノブ関数１．０　ａに与えて出？ＩＡ量の
補正量を求める。

また鋳造速度が速くなれば溶湯の消費量が速くなるため
に、出４ｉｌを増加させなければフィードバック制御が
きく前にモールドレベルが設定レベルから低くなり過ぎ
る二とになり、逆に鋳造速度が遅くなれば溶湯の消費量
が遅くなるために、出湯量を減少させなければモールド
レベルが設定レベルから上がり過ぎてしまう二とになる
。そこで、鋳造速度検出器８による鋳造速度検出値をメ
ンバーシップ関数１０ｂに与えて鋳造速度に基づく補正
量を求める。

さらに連続鋳造時間を計測してゆき、第４図に示すよう
なノズル２の詰まり具合に起因する出湯量の時間的な変
化に対応するメンバーシップ関数１０ｃから求める（あ
る時間だけ経過すれば、第２図に示すようにそれまで付
着していた付着物２ａがノズル２の内壁から離脱してノ
ズル内径を一時的に広げ、出湯量を増加させることがあ
る）。

こうして得られたメンバーシップ関数１０ａ〜１０Ｃに
基づく補正量をファジィ推論部１１に入力し、ここで各
メンパーンノブ関数に基づく補正量からファジィ推論に
より、レベル調節計７の出力するノズル開閉量制御量り
に対する補正量ΔＤを求め、これをレベル調町計７から
の出力値りに加算してノズル開閉量Ｗ６に与え、ノズル
開閉装置６のノズル開閉量を調節してターンディツシュ
１からの出湯量を調整し、モールドレベルが常に一定レ
ベルに保てるように制御する。

すなわち、ターンディツシュレベルか大きくて、これに
基づく出湯量が通常よりも大きい場合でも、連続鋳造速
度も大きくてモールド３内の溶湯の消費量も大きい場合
にはこれらのメンバーシップ関数からの補正量は互いに
打ち消し合うことになるので、レベル調節計７からのノ
ズル開閉制御量を補正することはない。ところが、この
場合でも、ノズル内壁の付着物の離脱時間に近ければ、
付着物の離脱により出湯量が増加することになるが、連
続鋳造速度が大きくても、このターンディツシュレベル
の増加に伴う出湯量の増加と付着物の離脱に伴う出湯量
の増加とを共に消費する事はできなくなり、モールドレ
ベルが上がり過ぎる危険があるために、それを未然に防
くべき、ファジィ推論部１１は出湯量を低下させる補正
指令を出力し、レベル調節計７からの出力に対して出湯
量をさらに絞るような補正をかけ、モールドレベルを設
定レベルに保つように制御するのである。

また逆に、ターンディツシュレベルが低下している場合
には出湯量は通常値によりも小さくなるが、このような
場合でも、連続鋳造速度も遅ければモールド３内の溶湯
の消費量が小さくなるためにノズル開閉量を大きくして
出湯量を上げる必要がなくなる。そこで、このような場
合には、ターンディツシュ重量検出器９からのターンデ
ィツシュ重量検出値が小さくなって出湯量を大きくする
補正がメンバーシップ関数１０ａから出力され、同時に
鋳造速度検出器８からの鋳造速度検出値も小さくなって
メンバーシップ関数１０ｂから出湯量を下げる補正か出
力され、これらがファジィ推論部１１に入力されること
により互いに打ち消し合い、ファジィ推論の結果として
補正出力はなく、レベル調節計７からのノズル開閉量制
御量がそのままノズル開閉装置６に与えられることにな
る。

そして、この場合でも、もしノズル内壁に付着した付着
物が離脱する時間であれば、出湯量が一時的に増加する
ためにモールドレベルは上ｉすることになり、これを補
償するためにメ〉バーシップ関数１０ｃからはノズル開
閉量を絞る補正が出力され、ファジィ推論部１１はこれ
を受けて、出湯量を絞る補正量を出力してモールドレベ
ルを常に一定に保つように制御することができるのであ
る。

こうして、通常のレベル検出値に基づ＜ＰＩＤフィード
バック制御と共に、このフィードバック制御量に対して
ターンディツシュレベル、鋳造速度、及び鋳造時間の各
外乱要素をファジィ推論することにより補正量を求めて
加え合わせ、これに基づいてノズル開閉量を制御するこ
とにより常にモールドレベルを設定値に維持する制御が
できるのである。

［発明の効果〕 以上のようにこの発明によれば、通常のモールドレベル
を検出してターンディツシュからの出湯量を制御するフ
ィードバック制御に対して、ターンディツシュレベルの
変化に起因する出湯量の変化、鋳造速度の変化に起因す
るモールド内の溶湯の消費量の変化、及びノズル内の付
着物の付着及びその離脱に起因する出湯量の時間的変化
といつ外乱を考慮にいれ、ファジィ推論によりノズル開
閉量の制御量に対する補正を行うようにしているため、
従来のように鋳造速度に関係した画一的な補正量をフィ
ードフォワード的に与える場合と違って、より実際的な
制御系を考慮した安定したモールドレベル制御が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図は上
記実施例におけるノズル開閉装置の断面図、第３図は一
般的なターンディツシュにおけるターンディツシュレベ
ルと出湯量との関係を説明する説明図、第４図は一般的
なノズル内壁に付着する付着物の増加とその離脱に（十
う出湯量の時間的変化を示すグラフ、第５図は従来例の
ブロック図である。 １・・・ターンディツシュ　２・・ノズル３・・モール
ド　　　　　４・溶湯 ５−・レベルセンサ　　　６・ノズル開閉装置７・−レ
ベル調節計　　　８・・鋳造速度検出器９・・ターンデ
ィツシュ重量検出器 １０・メンバーシップ関数記憶部 １トファジィ推論部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　連続鋳造システムのモールドレベル制御装置において
   、 ターンディッシュからモールドへの出湯量を制御するノ
   ズル開閉手段と、 前記モールドの溶湯レベルを検出するレベル検出手段と
   、 このレベル検出手段によるモールドの溶湯レベル検出値
   から前記ノズル開閉手段によるノズル開閉量のフィード
   バック制御を行うノズル制御手段と、 前記ターンディッシュ内の溶湯レベルを検出するターン
   ディッシュレベル検出手段と、 前記モールドから引き出される溶湯の鋳造速度を検出す
   る速度検出手段と、 前記ノズル開閉手段のノズル詰まりに起因する出湯量の
   時間的変化をシミュレートするシミュレーション手段と
   、 前記ターンディッシュレベル検出手段からのターンディ
   ッシュレベル検出値と、前記鋳造速度検出手段からの鋳
   造速度検出値と、前記シミュレーション手段からの出湯
   量の時間的変化量とをメンバーシップ関数としてファジ
   ィ推論を行い、前記モールドの溶湯レベルが一定になる
   ように前記ノズル開閉手段のノズル開閉量の補正量を算
   出し、前記ノズル制御手段のノズル制御出力値に加える
   ファジィ推論手段とを備えて成るモールドレベル制御装
   置。