JPH07100631A - 溶融金属の注湯方法 - Google Patents
溶融金属の注湯方法Info
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- JPH07100631A JPH07100631A JP24802993A JP24802993A JPH07100631A JP H07100631 A JPH07100631 A JP H07100631A JP 24802993 A JP24802993 A JP 24802993A JP 24802993 A JP24802993 A JP 24802993A JP H07100631 A JPH07100631 A JP H07100631A
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- Casting Support Devices, Ladles, And Melt Control Thereby (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 溜鍋重量を同一に保持する。
【構成】 鋳込みごとに溜鍋の傾注開始時の溜鍋重量B
n、傾注終了時の溜鍋重量Cn、溜鍋重量目標値EとBnとの
偏差Fnを求め、その比例微分Gn=P1(ΔFn+T1Fn)(P1,T1:
定数、ΔFn=Fn-Fn-1)を演算部41で求め、Bnの変動速度H
n =P1・T2・Δ(ΔBn)(T2:定数,ΔBn=Bn-Bn-1,Δ(ΔBn)=
ΔBn-ΔBn-1)を演算部42で求め、In=In-1+Gn-Hnを今回
の流入量目標値Inとする。演算部37で流入量Dn =Tp・(B
n-Cn)/Ta(Ta:完全注入時間、Tp:鋳込み周期)を求める。
流入量偏差In-Dn=Jn、その比例微分Kn=P2(ΔJn+T3・Jn)
(P2,P3:定数、ΔJn=Jn-Jn-1)を求め、更に流入量変動速
度Ln=P2・T4・Δ(ΔDn)(T4:定数,ΔDn=Dn-Dn-1,Δ(Δ
Dn)=ΔDn-ΔDn-1)を求め、炉の傾転制御信号と対応した
値Mn=Mn-1+Kn-Lnを求める。
n、傾注終了時の溜鍋重量Cn、溜鍋重量目標値EとBnとの
偏差Fnを求め、その比例微分Gn=P1(ΔFn+T1Fn)(P1,T1:
定数、ΔFn=Fn-Fn-1)を演算部41で求め、Bnの変動速度H
n =P1・T2・Δ(ΔBn)(T2:定数,ΔBn=Bn-Bn-1,Δ(ΔBn)=
ΔBn-ΔBn-1)を演算部42で求め、In=In-1+Gn-Hnを今回
の流入量目標値Inとする。演算部37で流入量Dn =Tp・(B
n-Cn)/Ta(Ta:完全注入時間、Tp:鋳込み周期)を求める。
流入量偏差In-Dn=Jn、その比例微分Kn=P2(ΔJn+T3・Jn)
(P2,P3:定数、ΔJn=Jn-Jn-1)を求め、更に流入量変動速
度Ln=P2・T4・Δ(ΔDn)(T4:定数,ΔDn=Dn-Dn-1,Δ(Δ
Dn)=ΔDn-ΔDn-1)を求め、炉の傾転制御信号と対応した
値Mn=Mn-1+Kn-Lnを求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、金属精製炉を傾転
し、溶融金属たとえば精製粗銅等の非鉄金属を、連続的
に溜鍋へ供給し、その溜鍋から計量鍋に傾注し、その計
量鍋から例えば回転式連続鋳造機上の各鋳型に鋳込む溶
融金属の注湯方法に関する。
し、溶融金属たとえば精製粗銅等の非鉄金属を、連続的
に溜鍋へ供給し、その溜鍋から計量鍋に傾注し、その計
量鍋から例えば回転式連続鋳造機上の各鋳型に鋳込む溶
融金属の注湯方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】粗銅の精製に用いられる金属精製炉とし
て横型円筒形で傾転駆動装置により傾転可能な形式のも
のが一般的に用いられている。この金属精製炉から回転
式鋳造機上の各鋳型への溶融金属の鋳込みは次のように
行われている。図３に示すように、横型円筒形の金属精
製炉１１がその円筒の中心軸の回りに傾転可能に設けら
れ、金属精製炉１１の円筒面に設けられたタップ口（注
湯口）１２から流出した溶湯が流樋１３を流れて溜鍋１
４に供給される。溜鍋１４はあらかじめ定めた時間（１
サイクル）ごとに１回、矢印Ａの方向に傾けられ、溜鍋
１４内の溶湯が計量鍋１５内に供給され、その計量鍋１
５が１サイクルに１回矢印Ｃの方向に傾転されて計量鍋
１５内の溶湯が、鋳型１６に注入される。回転式連続鋳
造機の場合は複数の鋳型１６が回転テーブル１７上に、
その回転中心を中心とする円上に配列して設けられる。
溜鍋１４、計量鍋１５はそれぞれ傾転後、矢印Ｂ，Ｄ方
向に回動復帰される。
て横型円筒形で傾転駆動装置により傾転可能な形式のも
のが一般的に用いられている。この金属精製炉から回転
式鋳造機上の各鋳型への溶融金属の鋳込みは次のように
行われている。図３に示すように、横型円筒形の金属精
製炉１１がその円筒の中心軸の回りに傾転可能に設けら
れ、金属精製炉１１の円筒面に設けられたタップ口（注
湯口）１２から流出した溶湯が流樋１３を流れて溜鍋１
４に供給される。溜鍋１４はあらかじめ定めた時間（１
サイクル）ごとに１回、矢印Ａの方向に傾けられ、溜鍋
１４内の溶湯が計量鍋１５内に供給され、その計量鍋１
５が１サイクルに１回矢印Ｃの方向に傾転されて計量鍋
１５内の溶湯が、鋳型１６に注入される。回転式連続鋳
造機の場合は複数の鋳型１６が回転テーブル１７上に、
その回転中心を中心とする円上に配列して設けられる。
溜鍋１４、計量鍋１５はそれぞれ傾転後、矢印Ｂ，Ｄ方
向に回動復帰される。
【０００３】なお、精製炉１１は例えば直流サーボモー
タ１８で回転され、そのサーボモータ１８の回転速度が
速度検出器１９で検出され、この検出速度がサーボ増幅
器２１に負帰還され、サーボ増幅器２１の出力でサーボ
モータ１８を駆動する。またサーボ増幅器２１には制御
部２３から速度指令信号が与えられる。また精製炉１１
の傾転角度が傾転角度検出器２４で検出されて制御部２
３へ供給される。
タ１８で回転され、そのサーボモータ１８の回転速度が
速度検出器１９で検出され、この検出速度がサーボ増幅
器２１に負帰還され、サーボ増幅器２１の出力でサーボ
モータ１８を駆動する。またサーボ増幅器２１には制御
部２３から速度指令信号が与えられる。また精製炉１１
の傾転角度が傾転角度検出器２４で検出されて制御部２
３へ供給される。
【０００４】連続的に鋳込みを行うには、タップ口１２
からの溶湯の排出量と鋳型１６への鋳込み量とを同一に
する必要がある。しかし、金属精製炉１１は駆動装置の
回転速度を同じにして傾転した場合には、炉内の溶湯の
保有量の多寡により溶湯の排出量が異なる特性があり、
また、このほかに溶湯の表面に浮遊する浮さいによるタ
ップ口１２のつまりや、凝固した金属の付着によるタッ
プ口１２の狭隔化などによっても流出量が変化する。こ
れらに対応するために精製炉１１の傾転速度を調節する
ことが必要になる。
からの溶湯の排出量と鋳型１６への鋳込み量とを同一に
する必要がある。しかし、金属精製炉１１は駆動装置の
回転速度を同じにして傾転した場合には、炉内の溶湯の
保有量の多寡により溶湯の排出量が異なる特性があり、
また、このほかに溶湯の表面に浮遊する浮さいによるタ
ップ口１２のつまりや、凝固した金属の付着によるタッ
プ口１２の狭隔化などによっても流出量が変化する。こ
れらに対応するために精製炉１１の傾転速度を調節する
ことが必要になる。
【０００５】従来この目的を達成するために特開昭５７
−１００８４５号公報に示される方法が提案されてい
る。これは溜鍋１４に計重機３１を設け、計重機３１に
よる計量信号を制御部２３に入力し、制御部２３で溜鍋
１４内の溶湯が計量鍋１５に傾注された後、次回の傾注
までの間の傾注休止期間中に予め定めた時間間隔で計量
信号により金属精製炉１１から溜鍋１４への溶湯の単位
時間当たりの流入量を求め、この流入量と予め定めた流
入量とを比較してその偏差を補正する制御信号を発信
し、制御部２３から発信されたこの制御信号により金属
精製炉１１の傾転を制御するものである。この手法は多
数の鋳込みを繰り返すうちに金属精製炉からの溶湯の排
出量と鋳型への鋳込み量の偏差が積算されて溜鍋重量が
大きく変動してしまい、人手による補正操作が必要とな
る。また、鋳型の不良により鋳込み動作を１周期停止す
るような場合の溜鍋重量の変動を調整することができず
やはり人手による補正操作が必要となる。また、現在一
つの回転鋳造機に、鋳込み量の異なる鋳型を配置してこ
れに溶湯を鋳込む運転を行っており、従来の注湯方法で
は長時間の自動運転ができない状態となっている。
−１００８４５号公報に示される方法が提案されてい
る。これは溜鍋１４に計重機３１を設け、計重機３１に
よる計量信号を制御部２３に入力し、制御部２３で溜鍋
１４内の溶湯が計量鍋１５に傾注された後、次回の傾注
までの間の傾注休止期間中に予め定めた時間間隔で計量
信号により金属精製炉１１から溜鍋１４への溶湯の単位
時間当たりの流入量を求め、この流入量と予め定めた流
入量とを比較してその偏差を補正する制御信号を発信
し、制御部２３から発信されたこの制御信号により金属
精製炉１１の傾転を制御するものである。この手法は多
数の鋳込みを繰り返すうちに金属精製炉からの溶湯の排
出量と鋳型への鋳込み量の偏差が積算されて溜鍋重量が
大きく変動してしまい、人手による補正操作が必要とな
る。また、鋳型の不良により鋳込み動作を１周期停止す
るような場合の溜鍋重量の変動を調整することができず
やはり人手による補正操作が必要となる。また、現在一
つの回転鋳造機に、鋳込み量の異なる鋳型を配置してこ
れに溶湯を鋳込む運転を行っており、従来の注湯方法で
は長時間の自動運転ができない状態となっている。
【０００６】さらに、これまでの注湯法では回転式鋳造
機の鋳造動作を金属精製炉の注湯量の不足による溜鍋重
量の低下により中断することのないよう、また、注湯量
の過剰による溜鍋からの溶湯のあふれを起こさないよう
にする程度の調整しかできなかったが、回転式鋳造機の
鋳込み量のばらつきを極力小さくするためには溜鍋重量
を安定させることが必要となってくる。この要求に対し
ては、もはや熟練した作業員が常時補正操作を行っても
溜鍋重量を安定させることはきわめて難しく、溜鍋重量
を一定にできる注湯方法が必要になる。
機の鋳造動作を金属精製炉の注湯量の不足による溜鍋重
量の低下により中断することのないよう、また、注湯量
の過剰による溜鍋からの溶湯のあふれを起こさないよう
にする程度の調整しかできなかったが、回転式鋳造機の
鋳込み量のばらつきを極力小さくするためには溜鍋重量
を安定させることが必要となってくる。この要求に対し
ては、もはや熟練した作業員が常時補正操作を行っても
溜鍋重量を安定させることはきわめて難しく、溜鍋重量
を一定にできる注湯方法が必要になる。
【０００７】更に実公昭４９−４１４５９号公報に示さ
れる方法が提案されているが、制御対象の遅れ時間、む
だ時間に対応できていないために、溜鍋重量が周期的に
変動する現象をおさえきれず、溜鍋内の溶湯が満杯又は
空となり、自動運転を停止し手動調整をしなければなら
なかった。また特開昭５７−６２８５５号公報に示され
る方法も提案されているが、この方法も制御対象の遅れ
時間、むだ時間に対応できていないために溜鍋重量の周
期的な変動をおさえられない。つまり、この注湯系は、
精製炉１１の出湯系と、流樋１３の流湯系と、溜鍋１４
の系の３つにわけて考えられる。まず精製炉１１の出湯
系についていえば入力が傾転速度Ｎで、出力が出湯量ｑ
1 となる系でその特性は次式であらわされる。
れる方法が提案されているが、制御対象の遅れ時間、む
だ時間に対応できていないために、溜鍋重量が周期的に
変動する現象をおさえきれず、溜鍋内の溶湯が満杯又は
空となり、自動運転を停止し手動調整をしなければなら
なかった。また特開昭５７−６２８５５号公報に示され
る方法も提案されているが、この方法も制御対象の遅れ
時間、むだ時間に対応できていないために溜鍋重量の周
期的な変動をおさえられない。つまり、この注湯系は、
精製炉１１の出湯系と、流樋１３の流湯系と、溜鍋１４
の系の３つにわけて考えられる。まず精製炉１１の出湯
系についていえば入力が傾転速度Ｎで、出力が出湯量ｑ
1 となる系でその特性は次式であらわされる。
【０００８】ｑ1 ＝ＫＪ（２ｇＨ）、ｄＨ＝ｒｄθｃｏ
ｓθ、θ＝∫Ｎｄｔ Ｈは炉１１内の湯面とタップ口１２との高さの差、ｒは
炉１１の半径、θは炉１１の中心とタップ口１２を結ぶ
線が水平面となす角度。精製炉１１からの出湯量ｑ1 を
変更するためにはＨを変更すればよい。そのために傾転
角θを変更すればよいのであるが、変更できるのは傾転
速度Ｎだけであり、θはＮの積分で表わされる。したが
ってＮを変更しても、すぐには出湯量ｑ 1 は大きくなら
ず系は遅れ時間をもつ。さらにこのＮは全鋳造時間、８
時間で５０°程度しか傾転せずきわめて小さい値である
ため、この系の遅れ時間は大きなものとなる。
ｓθ、θ＝∫Ｎｄｔ Ｈは炉１１内の湯面とタップ口１２との高さの差、ｒは
炉１１の半径、θは炉１１の中心とタップ口１２を結ぶ
線が水平面となす角度。精製炉１１からの出湯量ｑ1 を
変更するためにはＨを変更すればよい。そのために傾転
角θを変更すればよいのであるが、変更できるのは傾転
速度Ｎだけであり、θはＮの積分で表わされる。したが
ってＮを変更しても、すぐには出湯量ｑ 1 は大きくなら
ず系は遅れ時間をもつ。さらにこのＮは全鋳造時間、８
時間で５０°程度しか傾転せずきわめて小さい値である
ため、この系の遅れ時間は大きなものとなる。
【０００９】次に流樋１３の流湯系であるがこの系は入
力ｑ1 で出力ｑ2 の系であり次式であらわされる。 ｑ2 （ｔ）＝ｑ1 （ｔ−Ｌ） すなわち、炉１１から出た溶湯は時間Ｌ後に溜鍋１４に
流入することになり、このＬをむだ時間という。このＬ
が大きくなると制御不能となる。
力ｑ1 で出力ｑ2 の系であり次式であらわされる。 ｑ2 （ｔ）＝ｑ1 （ｔ−Ｌ） すなわち、炉１１から出た溶湯は時間Ｌ後に溜鍋１４に
流入することになり、このＬをむだ時間という。このＬ
が大きくなると制御不能となる。
【００１０】次に溜鍋１４の系であるが、入力がｑ2 で
あり、出力は溜鍋の重量Ｗであり次式であらわされる。 Ｗ＝∫（ｑ2 −ｑ3 ）ｄｔ ｑ3 は溜鍋流出量、溜鍋重量Ｗは、溜鍋流入量ｑ2 と溜
鍋流出量ｑ3 の差の積分であらわされる。このためこの
系にも遅れ時間を有する。
あり、出力は溜鍋の重量Ｗであり次式であらわされる。 Ｗ＝∫（ｑ2 −ｑ3 ）ｄｔ ｑ3 は溜鍋流出量、溜鍋重量Ｗは、溜鍋流入量ｑ2 と溜
鍋流出量ｑ3 の差の積分であらわされる。このためこの
系にも遅れ時間を有する。
【００１１】ここまで述べてきたように溜鍋重量を傾転
速度で制御する場合、精製炉１１の出湯系と、流樋１３
の流湯系と、溜鍋１４の系がもつ遅れ時間、むだ時間を
総合したおくれ時間、むだ時間に対応する必要が生じ自
動連続運転をむずかしくしている。このように従来の溜
鍋重量を炉１１の傾転速度で制御する方式は前記遅れ時
間、むだ時間に全く対応していないためハンチングをし
ない安定した連続運転は不可能であった。
速度で制御する場合、精製炉１１の出湯系と、流樋１３
の流湯系と、溜鍋１４の系がもつ遅れ時間、むだ時間を
総合したおくれ時間、むだ時間に対応する必要が生じ自
動連続運転をむずかしくしている。このように従来の溜
鍋重量を炉１１の傾転速度で制御する方式は前記遅れ時
間、むだ時間に全く対応していないためハンチングをし
ない安定した連続運転は不可能であった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は上述
の欠点を除き、多数の鋳込みを繰り返した場合に金属精
製炉からの溶湯の排出量と、鋳型への鋳込み量の偏差が
積算されることによる溜鍋重量の変動を抑え、鋳型の不
良による鋳込み停止や、回転鋳造機に鋳込み量の異なる
鋳型を配置して鋳造する運転を行う場合においても、鋳
造開始時の操作を除く鋳造期間全体に渡って、人手によ
る余分な補正操作を要することなく、常時人手による補
正操作を行う場合よりも精度よく溜鍋の重量を同一に保
ちうるように金属精製炉の傾転用駆動装置の回転速度を
調節する溶融金属の注湯方法を提供することにある。
の欠点を除き、多数の鋳込みを繰り返した場合に金属精
製炉からの溶湯の排出量と、鋳型への鋳込み量の偏差が
積算されることによる溜鍋重量の変動を抑え、鋳型の不
良による鋳込み停止や、回転鋳造機に鋳込み量の異なる
鋳型を配置して鋳造する運転を行う場合においても、鋳
造開始時の操作を除く鋳造期間全体に渡って、人手によ
る余分な補正操作を要することなく、常時人手による補
正操作を行う場合よりも精度よく溜鍋の重量を同一に保
ちうるように金属精製炉の傾転用駆動装置の回転速度を
調節する溶融金属の注湯方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
にこの発明は金属精製炉からの溶湯を連続的に溜鍋に受
け、溜鍋から計量鍋に注入し、計量鍋から鋳型に鋳込む
際の溜鍋に、計重機を設け、計量鍋に傾注された後の溜
鍋重量と、次回溜鍋傾注開始時の溜鍋重量とを検出し、
これら検出重量より鋳込み一回分の注湯量を算出し、ま
た溜鍋傾注開始時の溜鍋重量をあらかじめ定めた溜鍋重
量目標値と比較し、鋳込み周期毎に溜鍋流入量目標値を
算出し、上記算出した溜鍋流入量目標値に対する偏差を
補正する制御信号を算出し、その制御信号により金属精
製炉の傾転用駆動装置の回転速度を変化させて、溜鍋重
量を鋳造期間のほぼ全域にわたって一定に保つようにす
る。
にこの発明は金属精製炉からの溶湯を連続的に溜鍋に受
け、溜鍋から計量鍋に注入し、計量鍋から鋳型に鋳込む
際の溜鍋に、計重機を設け、計量鍋に傾注された後の溜
鍋重量と、次回溜鍋傾注開始時の溜鍋重量とを検出し、
これら検出重量より鋳込み一回分の注湯量を算出し、ま
た溜鍋傾注開始時の溜鍋重量をあらかじめ定めた溜鍋重
量目標値と比較し、鋳込み周期毎に溜鍋流入量目標値を
算出し、上記算出した溜鍋流入量目標値に対する偏差を
補正する制御信号を算出し、その制御信号により金属精
製炉の傾転用駆動装置の回転速度を変化させて、溜鍋重
量を鋳造期間のほぼ全域にわたって一定に保つようにす
る。
【００１４】
【実施例】この発明に用いる装置は、外観上は図３に示
したものと同一である。この発明では制御部２３内の演
算に主な特徴がある。制御部２３には計重機３１の検出
溜鍋重量、つまり溜鍋１４自体の重量と溜鍋１４内の溶
湯の重量との和が端子３４を通じて入力され、また図に
示していない溜鍋駆動制御装置から溜鍋１４の傾注開始
信号と、反転完了信号とが入力され、更に金属精製炉１
１の傾転角度検出器２４からの傾転角度も従来と同様に
入力され、溜鍋重量目標値Ｅが端子３２より設定入力さ
れる。これらの信号により制御部２３は溜鍋１４の傾注
周期ごとに制御演算を実行し、サーボ増幅器２１に速度
指令信号を出力する。サーボ増幅器２１は、回転速度検
出器１９から出力された速度帰還信号を受けて、傾転用
サーボモータ１８の回転速度を検出しながら制御部２３
から入力される速度指令信号に対応する速度になるよう
傾転用サーボモータ１８を制御している。制御部２３に
は表示器３３が接続されており、溜鍋重量目標値を初め
とする制御用定数の設定及び制御状態の監視ができるよ
うになっている。
したものと同一である。この発明では制御部２３内の演
算に主な特徴がある。制御部２３には計重機３１の検出
溜鍋重量、つまり溜鍋１４自体の重量と溜鍋１４内の溶
湯の重量との和が端子３４を通じて入力され、また図に
示していない溜鍋駆動制御装置から溜鍋１４の傾注開始
信号と、反転完了信号とが入力され、更に金属精製炉１
１の傾転角度検出器２４からの傾転角度も従来と同様に
入力され、溜鍋重量目標値Ｅが端子３２より設定入力さ
れる。これらの信号により制御部２３は溜鍋１４の傾注
周期ごとに制御演算を実行し、サーボ増幅器２１に速度
指令信号を出力する。サーボ増幅器２１は、回転速度検
出器１９から出力された速度帰還信号を受けて、傾転用
サーボモータ１８の回転速度を検出しながら制御部２３
から入力される速度指令信号に対応する速度になるよう
傾転用サーボモータ１８を制御している。制御部２３に
は表示器３３が接続されており、溜鍋重量目標値を初め
とする制御用定数の設定及び制御状態の監視ができるよ
うになっている。
【００１５】次に図１を参照して制御部２３内部で実行
する制御演算、つまりこの発明の方法について説明す
る。計重機３１より端子３４を通じて制御部２３に入力
された溜鍋重量Ａは溜鍋１４の各傾注開始時にレジスタ
３５にサンプリングされ溜鍋重量Ｂn が保持される。ま
た、その溜鍋重量Ｂn をサンプリングする前の溜鍋１４
の反転終了時に溜鍋重量Ａがサンプリングされるレジス
タ３６に溜鍋重量Ｃn として保持される。流入量演算部
３７において反転終了時の溜鍋重量Ｃn を傾注開始時の
溜鍋重量Ｂn から減算し、つまり溜鍋１４の傾注終了か
ら次の傾注開始までの溶湯の流入量Ｂn −Ｃn を、溜鍋
反転終了時から次回の溜鍋傾注開始時までの溜鍋受け入
れ時間Ｔa で除算し、あらかじめ設定しておいた鋳込み
周期Ｔp を乗算して溜鍋流入量Ｄn をえる。
する制御演算、つまりこの発明の方法について説明す
る。計重機３１より端子３４を通じて制御部２３に入力
された溜鍋重量Ａは溜鍋１４の各傾注開始時にレジスタ
３５にサンプリングされ溜鍋重量Ｂn が保持される。ま
た、その溜鍋重量Ｂn をサンプリングする前の溜鍋１４
の反転終了時に溜鍋重量Ａがサンプリングされるレジス
タ３６に溜鍋重量Ｃn として保持される。流入量演算部
３７において反転終了時の溜鍋重量Ｃn を傾注開始時の
溜鍋重量Ｂn から減算し、つまり溜鍋１４の傾注終了か
ら次の傾注開始までの溶湯の流入量Ｂn −Ｃn を、溜鍋
反転終了時から次回の溜鍋傾注開始時までの溜鍋受け入
れ時間Ｔa で除算し、あらかじめ設定しておいた鋳込み
周期Ｔp を乗算して溜鍋流入量Ｄn をえる。
【００１６】Ｄn ＝（Ｂn −Ｃn ）・ＴP ／Ｔa また端子３２に与えられている設定された溜鍋重量目標
値Ｅから傾注開始時の溜鍋重量Ｂn を差回路３９で減算
し溜鍋重量偏差Ｆn をえる。その重量偏差Ｆnと、その
変化分とに対応する成分Ｇn が比例微分演算部４１で次
式の演算により得られる。
値Ｅから傾注開始時の溜鍋重量Ｂn を差回路３９で減算
し溜鍋重量偏差Ｆn をえる。その重量偏差Ｆnと、その
変化分とに対応する成分Ｇn が比例微分演算部４１で次
式の演算により得られる。
【００１７】Ｇn ＝（１００／ＰＢ1 ）｛ΔＦn ＋Ｆn
／ＴI1｝ ＰＢ1 ：定数， ＴI1：定数， ΔＦn ＝Ｆn −Ｆn-1 また傾注時の溜鍋重量Ｂn が重量変動速度演算部４２に
入力され、次式の演算により溜鍋重量Ｂn の変動速度成
分Ｈn が演算される。 Ｈn ＝（１００／ＰＢ1 ）・ＴD1・Δ（ΔＢn ） ＴD1：定数， ΔＢn ＝Ｂn −Ｂn-1 ，Δ（ΔＢn ）＝
ΔＢn −ΔＢn-1 流入量目標算出部４３において前回溜鍋流入量目標値Ｉ
n-1 に比例微分成分Ｇ n を加算し変動速度成分Ｈn を減
算して溜鍋流入量目標値Ｉn ＝Ｉn-1 ＋Ｇn −Ｈn をえ
る。この溜鍋流入量目標値Ｉn から演算部３７よりの溜
鍋流入量Ｄn を差回路４４で減算して溜鍋流入量偏差Ｊ
n ＝Ｉn −Ｄn をえる。
／ＴI1｝ ＰＢ1 ：定数， ＴI1：定数， ΔＦn ＝Ｆn −Ｆn-1 また傾注時の溜鍋重量Ｂn が重量変動速度演算部４２に
入力され、次式の演算により溜鍋重量Ｂn の変動速度成
分Ｈn が演算される。 Ｈn ＝（１００／ＰＢ1 ）・ＴD1・Δ（ΔＢn ） ＴD1：定数， ΔＢn ＝Ｂn −Ｂn-1 ，Δ（ΔＢn ）＝
ΔＢn −ΔＢn-1 流入量目標算出部４３において前回溜鍋流入量目標値Ｉ
n-1 に比例微分成分Ｇ n を加算し変動速度成分Ｈn を減
算して溜鍋流入量目標値Ｉn ＝Ｉn-1 ＋Ｇn −Ｈn をえ
る。この溜鍋流入量目標値Ｉn から演算部３７よりの溜
鍋流入量Ｄn を差回路４４で減算して溜鍋流入量偏差Ｊ
n ＝Ｉn −Ｄn をえる。
【００１８】その流入量偏差Ｊn が比例微分演算部４５
に入力され、その比例微分成分Ｋnが次式により演算さ
れる。 Ｋn ＝（１００／ＰＢ2 ）｛ΔＪn ＋Ｊn ／ＴT2｝ ＰＢ2 ：定数， ＴT2：定数， ΔＪn ＝Ｊn −Ｊn-1 また溜鍋流入量Ｄn が流入量変動速度演算部４６に入力
され、その変動速度成分Ｌn が次式で演算される。
に入力され、その比例微分成分Ｋnが次式により演算さ
れる。 Ｋn ＝（１００／ＰＢ2 ）｛ΔＪn ＋Ｊn ／ＴT2｝ ＰＢ2 ：定数， ＴT2：定数， ΔＪn ＝Ｊn −Ｊn-1 また溜鍋流入量Ｄn が流入量変動速度演算部４６に入力
され、その変動速度成分Ｌn が次式で演算される。
【００１９】Ｌn ＝（１００／ＰＢ2 ）・ＴD2・Δ（Δ
Ｄn ） ＴD1：定数， ΔＤn ＝Ｄn −Ｄn-1 ，Δ（ΔＤn ）＝
ΔＤn −ΔＤn-1 帰還設定値算出部４７において前回の傾転角度目標値Ｍ
n-1 に流入量偏差比例微分成分Ｋn を加算し流入量変動
速度成分Ｌn を減算して傾転回転数帰還設定値Ｍｎをえ
る。制御部２３に入力されている精製炉傾転角度θは、
変換部４８にて折れ線関数変換にて傾転回転数フィード
フォワード設定値Ｏn をえる。Ｏn は、鋳造開始時の手
動から自動にする時の回転数を基準にして炉の傾転角度
と流出量の関係の実績により任意に事前に設定したもの
である。加算回路４９で帰還設定値Ｍn とフィードフォ
ワード設定値Ｏn とを加算して傾転用駆動装置２１へ回
転数自動設定値Ｐn を与える。以上の制御演算を鋳込み
周期ごとに実行し精製炉１１を傾転させる。
Ｄn ） ＴD1：定数， ΔＤn ＝Ｄn −Ｄn-1 ，Δ（ΔＤn ）＝
ΔＤn −ΔＤn-1 帰還設定値算出部４７において前回の傾転角度目標値Ｍ
n-1 に流入量偏差比例微分成分Ｋn を加算し流入量変動
速度成分Ｌn を減算して傾転回転数帰還設定値Ｍｎをえ
る。制御部２３に入力されている精製炉傾転角度θは、
変換部４８にて折れ線関数変換にて傾転回転数フィード
フォワード設定値Ｏn をえる。Ｏn は、鋳造開始時の手
動から自動にする時の回転数を基準にして炉の傾転角度
と流出量の関係の実績により任意に事前に設定したもの
である。加算回路４９で帰還設定値Ｍn とフィードフォ
ワード設定値Ｏn とを加算して傾転用駆動装置２１へ回
転数自動設定値Ｐn を与える。以上の制御演算を鋳込み
周期ごとに実行し精製炉１１を傾転させる。
【００２０】なお図１中の各部の演算はコンピュータで
行ってもよい。
行ってもよい。
【００２１】
【発明の効果】数値例について述べると、溜鍋１４内の
溶湯重量は最大で２０００ｋｇであり、鋳込み周期Ｔp
ごとの鋳込み量を３６０ｋｇとする。一回の精製炉傾転
により１２００回程度の鋳込み動作を繰り返す。溜鍋重
量の目標値Ｅを１４００ｋｇに設定して自動運転を行っ
たときの溜鍋重量、傾転回転数帰還設定値の推移の一部
を図２Ａに示し、溜鍋流入量目標値、溜鍋流入量の推移
の一部を図２Ｂに示す。従来では人手による補正操作を
溜鍋重量目標値１４００ｋｇからの偏差が１５０ｋｇ以
上となった場合に行い、溜鍋重量は偏差約３００ｋｇで
周期的に変動していたが、この発明の方法によれば、ほ
ぼ偏差が１００ｋｇ以内に制御でき、これにより鋳込み
量のばらつきは、鋳込み量３６０ｋｇの百分率で表すと
１．２％から０．５％にまで抑えることができる。
溶湯重量は最大で２０００ｋｇであり、鋳込み周期Ｔp
ごとの鋳込み量を３６０ｋｇとする。一回の精製炉傾転
により１２００回程度の鋳込み動作を繰り返す。溜鍋重
量の目標値Ｅを１４００ｋｇに設定して自動運転を行っ
たときの溜鍋重量、傾転回転数帰還設定値の推移の一部
を図２Ａに示し、溜鍋流入量目標値、溜鍋流入量の推移
の一部を図２Ｂに示す。従来では人手による補正操作を
溜鍋重量目標値１４００ｋｇからの偏差が１５０ｋｇ以
上となった場合に行い、溜鍋重量は偏差約３００ｋｇで
周期的に変動していたが、この発明の方法によれば、ほ
ぼ偏差が１００ｋｇ以内に制御でき、これにより鋳込み
量のばらつきは、鋳込み量３６０ｋｇの百分率で表すと
１．２％から０．５％にまで抑えることができる。
【００２２】上記したようにこの発明は、溜鍋の重量を
目標値になるように調節するために、まず溜鍋重量制御
により溜鍋流入量目標値を算出し、溜鍋流入量が目標値
になるように溜鍋流入量制御により傾転駆動装置の回転
数を調節するようにし、溜鍋重量制御と、溜鍋流入量制
御とにおいて微分先行型ＰＩＤ制御を使用している。こ
れにより、従来の溜鍋重量制御にＰ（比例）制御を適用
した方法や、溜鍋流入量制御だけを行なう方法に比べ
て、溜鍋重量制御において制御対象となる系の遅れに対
応するだけでなく、精製炉の出湯系と流樋の流湯系の持
つ遅れ時間と無駄時間が二次制御系である溜鍋流入量制
御により改善され、一次制御系である溜鍋重量制御の遅
れが早まり、溜鍋重量制御の制御性が改善される。これ
により、炉内の熔湯の保有量の多寡による流出量の変化
や、熔湯の表面に浮遊する浮さいによるタップ口のつま
りや、凝固した金属の付着によるタップ口の狭隔化によ
る流出量の変化に対応し、溜鍋重量を安定して目標値に
調節できるのである。また、異形鋳型に同一鋳造機にて
鋳造する場合や、鋳型不良による鋳造のとばしが発生し
た場合の溜鍋重量の大きな変動、また、通常の鋳造運転
においても流入量と鋳造量の偏差が積算されて発生する
溜鍋重量の変動にも対応し、人手による補正操作を必要
とせず、人手により常時補正操作を行った運転に比べて
溜鍋重量を非常に精度よく一定に保つことが可能とな
る。さらに、溜鍋重量を一定に制御できることにより、
回転式鋳造機の鋳込み量のばらつきを、最も熟練した操
作員が鋳造機を調整しながら鋳造した場合の鋳込み量の
ばらつきに常時押さえることができるようになる。
目標値になるように調節するために、まず溜鍋重量制御
により溜鍋流入量目標値を算出し、溜鍋流入量が目標値
になるように溜鍋流入量制御により傾転駆動装置の回転
数を調節するようにし、溜鍋重量制御と、溜鍋流入量制
御とにおいて微分先行型ＰＩＤ制御を使用している。こ
れにより、従来の溜鍋重量制御にＰ（比例）制御を適用
した方法や、溜鍋流入量制御だけを行なう方法に比べ
て、溜鍋重量制御において制御対象となる系の遅れに対
応するだけでなく、精製炉の出湯系と流樋の流湯系の持
つ遅れ時間と無駄時間が二次制御系である溜鍋流入量制
御により改善され、一次制御系である溜鍋重量制御の遅
れが早まり、溜鍋重量制御の制御性が改善される。これ
により、炉内の熔湯の保有量の多寡による流出量の変化
や、熔湯の表面に浮遊する浮さいによるタップ口のつま
りや、凝固した金属の付着によるタップ口の狭隔化によ
る流出量の変化に対応し、溜鍋重量を安定して目標値に
調節できるのである。また、異形鋳型に同一鋳造機にて
鋳造する場合や、鋳型不良による鋳造のとばしが発生し
た場合の溜鍋重量の大きな変動、また、通常の鋳造運転
においても流入量と鋳造量の偏差が積算されて発生する
溜鍋重量の変動にも対応し、人手による補正操作を必要
とせず、人手により常時補正操作を行った運転に比べて
溜鍋重量を非常に精度よく一定に保つことが可能とな
る。さらに、溜鍋重量を一定に制御できることにより、
回転式鋳造機の鋳込み量のばらつきを、最も熟練した操
作員が鋳造機を調整しながら鋳造した場合の鋳込み量の
ばらつきに常時押さえることができるようになる。
【図１】この発明方法の要部の制御演算機能を示す図。
【図２】この発明の方法により鋳造運転をおこなったと
きの溜鍋重量、溜鍋流入量目標値、溜鍋流入量、傾転回
転数帰還設定値の推移を表した図。
きの溜鍋重量、溜鍋流入量目標値、溜鍋流入量、傾転回
転数帰還設定値の推移を表した図。
【図３】従来の溶融金属の注湯装置を示す図。
１１ 金属精製炉 １２ タップ口 １３ 流樋 １４ 溜鍋 １５ 計量鍋 １６ 鋳型 １７ 回転台 １８ ＤＣサーボモータ １９ 速度検出器 ２１ ＤＣサーボ増幅器 ２３ 制御部 ２４ 傾転角度検出器 ３１ 計重機 ３３ 表示器 ３５ 注入開始時サンプリング ３６ 反転終了時サンプリング ３７ 流入量演算部 ４１ 比例微分演算部 ４２ 重量変動速度演算部 ４３ 流入量目標算出部 ４５ 比例微分演算部 ４６ 流入量変動速度演算部 ４７ 帰還設定値算出部 ４８ 変換部
Claims (3)
- 【請求項１】 傾転用駆動装置により傾転可能な金属精
製炉を傾転して排出される溶湯を連続的に溜鍋に受け、
上記溜鍋から計量鍋に傾注し、上記計量鍋から鋳型に周
期的に鋳込む方法において、 溜鍋の重量を計量する計重機を設け、 上記計量鍋に傾注された後の溜鍋重量と、次回溜鍋傾注
開始時の溜鍋重量とを検出し、 これら検出溜鍋重量から、上記鋳込み周期ごとの金属精
製炉より上記溜鍋への流入量を検出し、 上記次回溜鍋傾注開始時の溜鍋重量をあらかじめ定めた
溜鍋重量目標値と比較してその偏差を補正する流入量目
標値を算出し、 上記流入量目標値と上記検出した流入量とを比較してそ
の偏差を補正する制御信号を算出し、 この制御信号により上記傾転用駆動装置を制御すること
により鋳造中の溜鍋重量を一定に保つよう金属精製炉の
傾転を自動制御することを特徴とする溶融金属の注湯方
法。 - 【請求項２】 上記溜鍋重量と上記溜鍋重量目標値との
偏差と、その偏差の変化分と、上記溜鍋重量の変化速度
とから上記流入量目標値の算出を行うことを特徴とする
請求項１記載の溶融金属の注湯方法。 - 【請求項３】 上記流入量目標値と上記流入量との偏差
と、その偏差の変化分と、上記流入量の変化速度とから
上記制御信号の算出を行うことを特徴とする請求項１又
は２記載の溶融金属の注湯方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24802993A JPH07100631A (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | 溶融金属の注湯方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24802993A JPH07100631A (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | 溶融金属の注湯方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07100631A true JPH07100631A (ja) | 1995-04-18 |
Family
ID=17172145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24802993A Pending JPH07100631A (ja) | 1993-10-04 | 1993-10-04 | 溶融金属の注湯方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07100631A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006272388A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 重力鋳造法に於ける給湯炉からの出湯制御方法及びその装置、出湯制御方法により製造するタイヤ加硫用金型の製造方法 |
-
1993
- 1993-10-04 JP JP24802993A patent/JPH07100631A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006272388A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 重力鋳造法に於ける給湯炉からの出湯制御方法及びその装置、出湯制御方法により製造するタイヤ加硫用金型の製造方法 |
| JP4650055B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-03-16 | 横浜ゴム株式会社 | 重力鋳造法に於ける給湯炉からの出湯制御方法及びその装置、出湯制御方法により製造するタイヤ加硫用金型の製造方法 |
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