JPH07232252A - 連続鋳造におけるモールド内溶融金属レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バルジング等の周期的外乱や、速い応答性が
要求される突発的な外乱に対して、モールド内溶融金属
レベル変動を抑制すると共に、溶融金属の流量変化を伴
わないようなモールド内溶融金属自由面の周期的変動に
対しては、アクチュエータの不要に過大な動作によるレ
ベル変動の助長を防止し、安定且つ良好なモールド内溶
融金属レベル制御を実現する。 【構成】 外乱オブザーバを備えた連鋳モールド内溶鋼
レベル制御において、外乱オブザーバの出力値の変動量
やレベル変動の周波数に応じて、オブザーバのゲインや
制御パラメータを自動調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造におけるモー
ルド内溶融金属レベル制御方法に係り、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、外乱によるモールド内溶融金属レベルの変動を
制御することができ、且つ、外乱のない状態においては
アクチュエータの不要に過大な動作を防止することが可
能なモールド内溶融金属レベル制御方法に関するもので
ある。

【０００２】

【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（以下鋳造機と称する）
は、例えば図１に示す如く構成されており、レードル１
２内の溶融金属１０は、タンディシュ１４及びノズル１
６を通って、モールド１８に注入される。

【０００３】例えば水冷されているモールド１８内で表
面層が凝固した溶融金属は、ピンチロール２０で引抜か
れ、更に冷却され、カッタ２２で切断されて鋳片２４と
なって後方の圧延工程に送られる。

【０００４】この連鋳機において、モールド１８内の溶
融金属１０のモールド内溶融金属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、モールド内溶融金属レベルの変動は、耐火
物、溶融スラグ等の介在物の溶融金属中への巻き込みを
生じ、凝固鋳片２４の表皮部に補足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。

【０００５】従って、一般に連続鋳造においては、モー
ルド１８内の溶融金属レベル（湯面レベルＬ）を検出す
るモールド内溶融金属レベル計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
チュエータとしたモールド内溶融金属レベル一定制御が
行われている。特に、最近の鋳造速度の高速化により、
モールド内溶融金属レベル制御の重要性は、ますます高
まっている。

【０００６】従来、モールド内溶融金属のレベル制御
は、例えば特開昭５９−３０４６０に開示されているよ
うに、図２に示す如く、タンディシュ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
内のモールド内溶融金属レベルＬを検出する前記モール
ド内溶融金属レベル計２６と、モールド内溶融金属レベ
ル目標設定器３２と、モールド内溶融金属レベルの目標
値と検出値とを比較し、その偏差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（ＰＩ
Ｄ）制御を行うＰＩＤ調節計３６と、からなるモールド
内溶融金属レベル制御系を用いて実施されるのが一般的
であった。

【０００７】このようなモールド内溶融金属レベル制御
系の動作は、図３に示す如くである。即ち、モールド内
溶融金属レベル計２６によってモールド内溶融金属レベ
ルＬが検出され、比較器３４によってモールド内溶融金
属レベルの目標値Ｌref と測定値Ｌ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 （図３の例では、ストッパ制御器３０の出力自体）と
モールド１８へ流入する溶融金属流量との関係を表わす
流量ゲインＧc によって決まる溶融金属流量q を調整す
ることにより、モールド内溶融金属レベルＬを制御して
いる。即ち、常にモールド内溶融金属レベル検出値Ｌを
監視し、それをフィードバックして制御を行っている。

【０００８】図３において、∂Ｑo ／∂Ｖ（Ｑo のＶに
よる偏微分）は、鋳込み速度Ｖから、モールドから流出
する溶融金属流量Ｑo への影響係数を表わす。

【０００９】モールドへの溶融金属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枚以上組み合わせ、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。

【００１０】実際の連鋳機においては、タンディシュ１
４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がれたりすること
により突発的な外乱が生じる。この際、タンディシュ１
４からモールド１８への溶融金属流入流量が大きく変動
し、モールド内溶融金属レベルが大きく変動する。又、
連鋳機下方において、鋳片２４が、これを支持するピン
チロール２０間で膨脹・収縮を周期的に繰り返す、バル
ジングと称する非定常現象のために、鋳片内の溶鋼が押
し上げられ、湯面レベル変動を引き起こすことがある。

【００１１】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。即ち、連続鋳造におけ
るモールド内溶融金属レベルの制御モデルは、モールド
への流入流量が積分されてモールド内溶融金属レベルと
なるため、積分が系の特性を支配するモデルとなる。従
って、微分動作がモールド内溶融金属レベル維持に有効
であるが、微分動作は一般にノイズの影響を強く受ける
ため、希望する高いゲインを使用することは困難であ
り、必ずしも単純なＰＩＤ調節計だけでは、安定で且つ
良好な結果を得られなかった。

【００１２】即ち、モールド内溶融金属レベル制御にお
いて、直接操作できる量は溶融金属の流量であり、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モ
ールド内溶融金属レベルの値となる。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、モールド内溶融金属レベ
ルの値だけを見てフィードバック制御しているのでは、
制御が後追いとなり、外乱の影響が大きく残るという性
質をもっている。

【００１３】例えば、ノズル内に付着したアルミナが突
然剥離すると、流量ゲインＧc が突発的に増加し、モー
ルド内に流入する流量は、図４（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、
モールド内溶融金属レベル（湯面レベル）は、図４
（Ｂ）に示す如く、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、図４（Ｃ）に示す如く、ステップ状に操作して、外
乱による流量変動を打ち消すことであるが、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
アクチュエータの操作は、図４（Ｄ）に示す如く緩慢な
ものとなり、図４（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。

【００１４】このような問題に対して、特開平５−６１
０２５においては、ノズル詰まりと判定される時は比例
ゲインを増加させ、ノズル詰まりの剥離と判定される時
は、比例ゲインを低減すると共に、積分時間を増加させ
るようにしている。

【００１５】又、特開平３−１７４９６１においては、
フィードバック制御量演算部が、フィードバック演算信
号を出力してモールド内溶融金属レベル実績値をモール
ド内溶融金属レベル目標値に一致させるべく作用すると
共に、外乱量打ち消し制御量演算部が、前記アクチュエ
ータの位置指令値又は実績値とモールド内溶融金属レベ
ル実績値とを用いて、モールド内溶融金属レベル変動を
引き起こす外乱量を推定し、該外乱推定値を用いて前記
外乱量を打ち消す補正信号を演算し、該補正信号を前記
フィードバック演算信号の補正信号として前記アクチュ
エータに加えることにより、前述のような突発的な外乱
に対してもモールド内溶融金属レベル変動を抑制し、モ
ールド内溶融金属レベルを安定化させるようにしてい
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平５−６
１０２５のように、比例ゲインや積分時間を単純に変更
するだけでは、十分な効果があげられない。

【００１７】又、特開平３−１７４９６１で用いられて
いる外乱量打ち消し制御量演算部は、溶融金属の流量変
化を伴わないようなモールド内溶融金属自由面の周期的
変動に対しては、誤った外乱推定を行い、不要に過大な
操作信号を出力し、アクチュエータが過大な動作をし、
モールド内溶融金属レベル変動を助長する場合がある。
この場合、溶融金属の流量変化を伴わないようなモール
ド内溶融金属自由面の周期的変動が発生する周波数域に
おいて、前記補正信号が小さくなるようなフィルタを設
けることも考えられるが、該フィルタを設けた場合、前
述の突発的な外乱や、溶融金属の流量変化を伴わないよ
うなモールド内溶融金属自由面の周期的変動と同様の周
期的特性をもつ周期的外乱に対して、モールド内溶融金
属レベル変動を抑制する効果が劣化するという問題があ
る。

【００１８】つまり、従来技術では、前述の様々な外乱
に対してモールド内溶融金属レベル変動を抑制しようと
すれば、溶融金属の流量変化を伴わないようなモールド
内溶融金属自由面の周期的変動に対してアクチュエータ
の動作が不要に過大になることがあり、その結果として
モールド内溶融金属レベル変動を助長する場合がある。

【００１９】一方、モールド内溶融金属レベル変動を助
長するような、不要に過大なアクチュエータの動作を防
止しようとすると、前記外乱に対するモールド内溶融金
属レベル変動の抑制が困難になるという問題があった。

【００２０】本発明は、前記従来の課題を解決するべく
なされたもので、バルジング等の周期的外乱や、速い応
答性が要求される突発的な外乱に対して、モールド内溶
融金属レベル変動を抑制すると共に、溶融金属の流量変
化を伴わないようなモールド内溶融金属自由面の周期的
変動に対しては、アクチュエータの不要に過大な動作に
よるモールド内溶融金属レベル変動の助長を防止し、安
定且つ良好なモールド内溶融金属レベル制御を実現する
ことが可能な、連続鋳造におけるモールド内溶融金属レ
ベル制御方法を提供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、モールド内の
溶融金属レベルを計測するセンサと、溶融金属のモール
ド内への流入流量を制御するアクチュエータと、前記レ
ベルの計測値を目標値に一致させるべく作用するフィー
ドバック演算信号を出力するフィードバック制御量演算
器を備えた連続鋳造装置において、溶融金属のモールド
内への流入流量を前記アクチュエータの実績値から推定
する第１の流入流量推定演算部と、溶融金属のモールド
内への流入流量を前記レベル計測値から推定する第２の
流入流量推定演算部と、前記第１の流入流量推定演算部
で推定した第１の流入流量推定値と前記第２の流入流量
推定演算部で推定した第２の流入流量推定値との偏差を
演算し、該流入流量推定値偏差に信号処理を施して外乱
量推定値を求める外乱量推定信号処理演算部と、該外乱
量推定値を用いて、外乱量を打ち消すためのアクチュエ
ータの補正量指令値を生成する外乱量打ち消し制御量演
算部とを備え、該補正量指令値に補正係数を乗じた値を
補正信号とし、該補正信号を前記フィードバック演算信
号に加えた信号によって前記アクチュエータの操作を行
う際に、前記第１の流入流量推定演算部で用いる演算パ
ラメータと、前記第２の流入流量推定演算部で用いる演
算パラメータと、前記外乱量推定信号処理演算部で用い
る演算パラメータと、前記補正係数の少なくとも一つ
を、制御実施中に修正することにより、前記目的を達成
したものである。

【００２２】又、前記補正信号と、前記アクチュエータ
の位置指令値と、前記アクチュエータの位置実績値と、
前記レベル実績値の少なくともいずれか一つを信号処理
した結果に応じて、前記補正係数の値を自動調整するよ
うにしたものである。

【００２３】又、前記信号処理を、前記補正量指令値の
単位時間あたりの変動量を求める処理としたものであ
る。

【００２４】又、前記補正信号と、前記アクチュエータ
の位置指令値と、前記アクチュエータの位置実績値と、
前記レベル計測値の少なくともいずれか１つを信号処理
した結果に応じて、前記外乱量推定信号処理演算部で用
いる演算パラメータを自動調整するようにしたものであ
る。

【００２５】

【作用】本発明においては、モールド内溶融金属レベル
を計測するセンサと、溶融金属のモールド内への流入流
量を制御するアクチュエータを備えた連続鋳造装置によ
る鋳片の連続鋳造に際して、溶融金属のモールド内への
流入流量を前記アクチュエータの実績値から推定する第
１の流入流量推定演算部で用いる演算パラメータと、溶
融金属のモールド内への流入流量を前記レベル計測値か
ら推定する第２の流入流量推定演算部で用いる演算パラ
メータと、前記第１の流入流量推定演算部で推定した第
１の流入流量推定値と前記第２の流入流量推定演算部で
推定した第２の流入流量推定値との偏差を演算し、該流
入流量推定値偏差に信号処理を施して外乱量推定値を求
める外乱量推定信号処理演算部で用いる演算パラメータ
と、前記外乱量推定値を用いて外乱量打ち消し制御量演
算部で生成された、外乱量を打ち消すためのアクチュエ
ータの補正量指令値に乗ぜられて、前記フィードバック
演算信号に加えられる補正信号を補正する補正係数−k
の少なくとも一つを、制御実施中に適宜修正するように
したので、制御結果に合った、最適な演算パラメータや
補正係数を得ることができる。

【００２６】具体的には、例えば前記補正信号と、前記
アクチュエータの位置指令値と、前記アクチュエータの
位置実績値と、前記レベル実績値の少なくともいずれか
一つを信号処理した結果（例えば補正信号の単位時間当
りの変動量）に応じて、前記補正係数−k の値を、例え
ば０．０以上１．０以下の実数の範囲内で自動調整する
ことができる。

【００２７】以下では、溶融金属の流量変化を伴わない
ようなモールド内溶融金属自由面の周期的変動を、仮
に、波立ちと呼ぶことにする。

【００２８】補正係数−k のk の値が１の場合、波立ち
の振幅が大きければ、前記外乱量打ち消し制御量演算部
で生成される補正信号が大きくなるので、前記アクチュ
エータを操作するための信号が大きくなり、該アクチュ
エータの動作量も大きくなるため、モールド内溶融金属
レベル変動が助長される。

【００２９】従って、前記補正量指令値の単位時間当り
の変化量を求め、該変化量が大きいときは、前記補正係
数−k のk の値を小さくし、該変化量が小さいときは、
該補正量−k のk の値を大きくする。

【００３０】よって、波立ちによるモールド内溶融金属
レベル変動が大きい場合でも、前記アクチュエータを操
作するための前記補正信号は小さくなる。従って、該ア
クチュエータが過大に動作することがないので、モール
ド内溶融金属レベル変動を助長することがなくなる。
又、波立ちによるモールド内溶融金属レベル変動が小さ
い場合には、上記補正係数−k のk の値は大きくなるの
で、バルジング等の周期的外乱や速い応答性が要求され
る突発的な外乱に対して、モールド内溶融金属レベル変
動を抑制することができる。

【００３１】以上のように、状況に応じて最適な補正係
数−k や演算パラメータが自動調整されることにより、
常に良好且つ安定なモールド内溶融金属レベル制御が実
現できる。

【００３２】

【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。

【００３３】図５は、本発明の第１実施例を示すブロッ
ク線図であり、本実施例には、前述した図１の連続鋳造
機が適用されている。本実施例では、アクチュエータが
ストッパ２８であり、又、モールド１８への流入量q
が、ストッパ位置実績値と比例関係で決定され（比例係
数は流量係数Ｇc （流量ゲイン））、流入流量q からモ
ールド内溶融金属レベルＬへの動特性が積分で表現され
る場合を例にとって説明する。

【００３４】図５中、３４は、モールド内溶融金属レベ
ルの目標値Ｌref とモールド内溶融金属レベル計２６で
検出したモールド内溶融金属レベル検出値Ｌとを比較し
て、その偏差e （＝Ｌref −Ｌ）を出力する比較器であ
る。

【００３５】４０は、フィードバック制御量演算器であ
り、比較器３４から入力された偏差e を零にするように
ストッパ２８の位置を指令するストッパ位置指令値Ｕ0
を演算して、加算器４２に出力する。

【００３６】加算器４２では、ストッパ位置指令値Ｕ0
と、後述するストッパ補正信号Ｕcとが加算され、スト
ッパ位置の実際の指令値u としてストッパ動特性４４に
出力される。

【００３７】該ストッパ動特性４４は、加算器４２から
入力されたストッパ位置指令値u によって制御されたス
トッパ２８の動特性を、一時遅れ（時定数Ｔ0 ）と仮定
して示したものである。該ストッパ動特性４４は、スト
ッパ位置指令値u によって制御されたストッパ２８の実
際の位置を、ストッパ位置実績値x として流量特性４６
に出力される。

【００３８】この流量特性４６は、モールド１８の流量
特性を示し、ノズル１６からモールド１８に流入する溶
融金属１０の流入流量q は、ストッパ動特性４４で決定
されるストッパ位置実績値x と比例関係（比例係数は流
量係数Ｇc ）を保って加算器４８に出力される。

【００３９】この加算器４８は、流量外乱が生じた場合
に、その流量外乱Ｑw が流入流量qに加わって、その総
流入流量Ｑの溶融金属１０が、モールド１８に流入す
る。

【００４０】図中５０は、総流入流量Ｑの溶融金属１０
が流入されたモールド１８内の現象を示し、モールド内
溶融金属レベルＬは、総流入流量Ｑによって決定され
る。ここで、Ａはモールド１８の断面積、s はラプラス
演算子である。

【００４１】以上の構成により、モールド内溶融金属レ
ベル検出値Ｌをモールド内溶融金属レベル目標値Ｌref
に一致させるべく作用するフィードバック制御ループが
形成されるが、本実施例は、更に補正信号演算器５２と
補正係数乗算器５４とで構成される外乱打ち消し制御量
演算部が内包され、しかも補正係数乗算器５４の補正係
数−k を調節して、該補正係数乗算器５４から前記加算
器４２への入力を調整する補正係数調節器５６が設けら
れている。

【００４２】前記補正信号演算器５２は、ストッパ動特
性４４で決定されるストッパ位置実績値x とモールド内
溶融金属レベル検出値Ｌとから流量外乱推定値Ｑw を演
算し、この推定値Ｑw から、ノズル１６の詰まりや、バ
ルジング等で生じる流量外乱Ｑw を打ち消すためのスト
ッパ補正量指令値ＵD を算出して出力する。即ち、この
補正信号演算器５２が、図６に示す如く、第１、第２の
流入流量推定演算部５２Ａ、５２Ｂと、外乱量推定信号
処理演算部５２Ｃと、外乱量打ち消し制御量演算部５０
Ｄの機能を有する。

【００４３】前記第１の流入流量演算部５２Ａは、アク
チュエータの位置実績値x と、流入流量との関係を表わ
す演算パラメータＧc を用いて、アクチュエータの位置
実績値x から流入流量を演算する。

【００４４】前記第２の流入流量演算部５２Ｂは、モー
ルド内溶融金属レベル検出値Ｌに微分演算を施し、更
に、モールドの断面積を表わす演算パラメータＡで除算
することにより流入流量を求める。モールドの断面積
は、鋳片の目標サイズに合わせて鋳造中に変化するた
め、演算パラメータＡを固定しておくとパラメータ誤差
により演算の精度が悪化する。よって、モールドの幅と
厚みの実績値からモールドの断面積の値を求め、その値
を演算パラメータＡとして用いる。

【００４５】前記外乱量推定信号処理演算部５２Ｃは、
演算パラメータα、βによって特性が決定される２次の
ローパスフィルタである。但し、本実施例では、２次の
ローパスフィルタを取りあげているが、２次以上の高次
のローパスフィルタを用いることは何ら差し支えなく、
その場合の演算パラメータはα、βのみならず、次数の
増加に合わせて増加する。

【００４６】この補正信号演算器５２では、次の状態方
程式で表現される制御モデルによってＱw を演算する。

【００４７】

【数１】

【００４８】ここで、d ／dtは微分演算子である。

【００４９】補正信号演算器５２は、この（１）式を演
算する機能を有し、ストッパ動特性４４で決定されたス
トッパ位置実績値x を入力して（１）式に代入し、モー
ルド内溶融金属レベルＬを算出する。算出されたモール
ド内溶融金属レベルＬは、モールド内溶融金属レベルの
推定値Ｌハットであり、補正信号演算器５２は、このモ
ールド内溶融金属レベル補正信号Ｌハットとモールド内
溶融金属レベル計５６を介して入力したモールド内溶融
金属レベル検出値との差を、式

【数２】 にて、逐次モデルにフィードバックして、モールド内溶
融金属レベルＬを、モールド内溶融金属レベルの推定値
Ｌハットと一致させるように機能することができる。こ
こで、Ｇ１＝α＋β Ｇ２＝Ａ・α・β である。

【００５０】そして、補正信号演算器５２は、このモデ
ルによる演算過程において流量外乱推定値Ｑw ハットを
算出し、この推定値Ｑw ハットに基づいて、流量外乱Ｑ
w を打ち消すストッパ補正指令値ＵD を式

【数３】 に従って演算し、補正係数乗算器５４に出力する。な
お、k １は流量係数Ｇc から決定される定数である。

【００５１】前記補正係数乗算器５４は、補正信号演算
器５２からのストッパ補正量指令値ＵD に補正係数−k
を乗じて、ストッパ補正信号Ｕc を加算器４２に出力す
るものである。即ち、補正係数乗算器５４から出力され
るストッパ補正信号Ｕc は、式 Ｕc ＝−k ・ＵD …（４） で示される。

【００５２】このとき、補正係数−k の値は、補正係数
調節器５６で決定され、該補正係数調節器５６から補正
係数乗算器５４に入力される。

【００５３】前記補正係数調節器５６は、補正信号演算
器５２から入力される補正量指令値ＵD の単位時間当り
の変化量ΔＵD を求め、該変化量ΔＵD に応じて補正係
数−k のk の値を、例えば０．０以上１．０以下の範囲
内で決定し、前記補正係数乗算器５４へ出力する。この
とき、k の値の決定方法は、

【数４】 に従う。

【００５４】但し、式（５）によりk ＞１．０となる場
合には、 k ＝１．０ とする。

【００５５】ここで、k ２は任意定数、Ｔは平滑化のた
めの一時遅れフィルタの任意の時定数、｜ΔＵD ｜はΔ
ＵD の絶対値を示す。

【００５６】従って、本実施例によれば、波立ちによる
モールド内溶融金属レベル変動が大きい場合でも、前記
アクチュエータを操作するための前記補正信号は小さく
なる。よって、該アクチュエータが過大に動作すること
がないので、モールド内溶融金属レベル変動を助長する
ことがなくなる。又、波立ちによるモールド内溶融金属
レベル変動が小さい場合には、上記補正係数−k のk の
値は大きくなるので、バルジング等の周期的外乱や、速
い応答性が要求される突発的な外乱に対して、モールド
内溶融金属レベル変動を抑制することができる。

【００５７】図７は、第１実施例を適用した場合の制御
特性を示し、図８は、フィードバック演算信号のみで制
御した場合の制御性を示し、図９は、演算パラメータ
α、βを、α1 、β1 に固定し、補正係数−k を−１に
固定したままフィードバック演算信号に加えた場合の制
御性を示している。

【００５８】図８では、突発的な外乱に対してモールド
内溶融金属レベル（湯面レベル）変動が１０mm程度にも
なることがわかる。一方、図９では、突発的な外乱に対
する湯面レベル変動は２．５mm程度に抑制されているも
のの、波立ちが大きいとき、アクチュエータの動作が過
大になり、湯面レベル変動が助長されている。

【００５９】これらに対して、第１実施例の図７によれ
ば、突発的な外乱に対する湯面レベル変動が４mm程度に
抑制されると共に、波立ちが大きい場合でも、アクチュ
エータの動作が過大になることはなく、湯面レベル変動
が助長されることもない。

【００６０】次に、本発明の第２実施例を詳細に説明す
る。

【００６１】図１０は、本発明の第２実施例を示すブロ
ック線図であり、この第２実施例においては、第１実施
例の補正係数調節器５６が省略され、代わりに、補正信
号演算器５２の演算パラメータα、βを調整する演算パ
ラメータ調節器５８が設けられている。

【００６２】この第２実施例においては、補正係数乗算
器５４における補正係数−k の値を、前出（５）、
（６）式によることなく、例えば０．０以上１．０以下
の範囲内で任意に決定する。

【００６３】前記演算パラメータ調節器５８は、モール
ド内溶融金属レベル計測値Ｌから、演算パラメータα、
βの値を決定し、前記補正信号演算器５２へ出力する。
このとき、α、βの値は、次式によって決定することが
できる。

【００６４】

【数５】

【００６５】ここで、 f （Ｌ−Ｌref ）＝g （s ）・｜Ｌ−Ｌref ｜ …（９） である。但しＬref は溶融金属レベル目標値である。こ
こで、｜Ｌ−Ｌref ｜はＬ−Ｌref の絶対値であり、g
（s ）は任意のローパスフィルタのゲイン特性であり、
g （s ）のカットオフ周波数は、バルジング等の周期的
外乱の周波数と波立ち等のノイズの周波数とを区別でき
るように設定する。これにより、f （Ｌ−Ｌref ）はバ
ルジング等のとき大きくなり、波立ち等のとき小さくな
る。よって、Ｋを両者の中間の値とすることにより、バ
ルジングと波立ちを区別できる。

【００６６】従って、本実施例によれば、バルジング等
の周期的外乱によりレベル変動が発生した場合には、外
乱を抑制するのに最適な制御パラメータが選択され、外
乱によるレベル変動を抑制し、波立ち等のノイズのみの
場合にはノイズの影響を受け難い制御パラメータが選択
されるので、ノイズによるアクチュエータの過剰動作を
防止できる。

【００６７】図１１は、α、βの調整の効果を示すゲイ
ン線図である。図中のＦ（s ）は、波立ち等のノイズが
溶融金属レベルの変動として現われる影響度を示してお
り、Ｆ（s ）のゲインが大きいほど影響度が大きい。一
方、図中の１−Ｆ（s ）は、流量外乱による溶融金属レ
ベルの変動への影響度を示しており、１−Ｆ（s ）のゲ
インが大きいほど、流量外乱によるレベル変動は大きく
なる。

【００６８】今、α、βを大きくすると、つまりα＝α
max 、β＝βmax とすると、図中の破線のようになり、
外乱の影響は受け易いが、ノイズの影響は受け難くな
る。逆に、α、βを小さくすると、つまりα＝αmin 、
β＝βmin とすると、図中の実線のように、ノイズの影
響は受け易いが、外乱の影響を受け難くなる。

【００６９】この第２実施例においても、図７に示した
第１実施例とほぼ同様な制御特性が得られた。

【００７０】なお、前記実施例においては、いずれも、
アクチュエータとしてストッパを用いた例を説明した
が、アクチュエータとしてスライディングノズルを用い
ても良いことは言うまでもない。

【００７１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、バルジング等の周期的外乱や、速い応答性が要求さ
れる突発的な外乱に対して、モールド内溶融金属レベル
変動を抑制すると共に、溶融金属の流量変化を伴わない
ようなモールド内溶融金属自由面の周期的変動に対して
は、アクチュエータの不要に過大な動作によるモールド
内溶融金属レベル変動の助長を防止し、安定且つ良好な
モールド内溶融金属レベル制御を実現することができ、
その結果良好な鋳片品質を保つことができると共に品質
欠陥の発生を防止して歩留り向上を図ることができると
いう優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】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

【図２】従来のモールド内溶融金属レベル制御装置の構
成を示す全体図

【図３】図２の装置を伝達関数で表わしたブロック線図

【図４】モールドへの溶融金属流量が突発的に変化した
場合のモールド内溶融金属レベル変動の一例を示す線図

【図５】本発明に係る連続鋳造におけるモールド内溶融
金属レベル制御方法の第１実施例の構成を示すブロック
線図

【図６】第１実施例で用いられている補正信号演算器の
概念的な構成を示すブロック線図

【図７】第１実施例による制御応答性の一例を示す線図

【図８】フィードバック演算信号のみで制御した場合の
制御応答性の一例を示す線図

【図９】フィードバック演算信号に、補正係数−k を−
１として外乱打ち消し補正信号を加えて制御した場合の
制御応答性の一例を示す線図

【図１０】本発明の第２実施例の構成を示すブロック線
図

【図１１】第２実施例における演算パラメータ調整の効
果を示すゲイン線図

【符号の説明】

１０…溶融金属 １４…タンディシュ １６…ノズル １８…モールド ２４…鋳片 ２６…モールド内溶融金属レベル計 ２８…ストッパ（アクチュエータ） ３４…比較器 ４０…フィードバック制御量演算器 ４２、４８…加算器 ４４…ストッパ動特性 ４６…流量特性 ５０…モールド内現象 ５２…補正信号演算器 ５２Ａ、５２Ｂ…流入流量推定演算部 ５２Ｃ…外乱量推定信号処理演算部 ５２Ｄ…外乱量打ち消し制御量演算部 ５４…補正係数乗算器 ５６…補正係数調節器 ５８…演算パラメータ調節器 Ｌ…モールド内溶融金属レベル検出値（実績値） Ｌref …モールド内溶融金属レベル目標値 q …流入流量 Ｑw …流量外乱 Ｑw ハット…流量外乱推定値 u …ストッパ位置指令値 Ｕc …ストッパ補正信号（補正信号） ＵD …ストッパ位置指令値（フィードバック演算信号） x …ストッパ位置実績値 α、β…演算パラメータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モールド内の溶融金属レベルを計測するセ
   ンサと、溶融金属のモールド内への流入流量を制御する
   アクチュエータと、前記レベルの計測値を目標値に一致
   させるべく作用するフィードバック演算信号を出力する
   フィードバック制御量演算器を備えた連続鋳造装置にお
   いて、 溶融金属のモールド内への流入流量を前記アクチュエー
   タの実績値から推定する第１の流入流量推定演算部と、 溶融金属のモールド内への流入流量を前記レベル計測値
   から推定する第２の流入流量推定演算部と、 前記第１の流入流量推定演算部で推定した第１の流入流
   量推定値と前記第２の流入流量推定演算部で推定した第
   ２の流入流量推定値との偏差を演算し、該流入流量推定
   値偏差に信号処理を施して外乱量推定値を求める外乱量
   推定信号処理演算部と、 該外乱量推定値を用いて、外乱量を打ち消すためのアク
   チュエータの補正量指令値を生成する外乱量打ち消し制
   御量演算部とを備え、 該補正量指令値に補正係数を乗じた値を補正信号とし、
   該補正信号を前記フィードバック演算信号に加えた信号
   によって前記アクチュエータの操作を行う際に、前記第
   １の流入流量推定演算部で用いる演算パラメータと、前
   記第２の流入流量推定演算部で用いる演算パラメータ
   と、前記外乱量推定信号処理演算部で用いる演算パラメ
   ータと、前記補正係数の少なくとも一つを、制御実施中
   に修正することを特徴とする、連続鋳造におけるモール
   ド内溶融金属レベル制御方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記補正信号と、前記
   アクチュエータの位置指令値と、前記アクチュエータの
   位置実績値と、前記レベル実績値の少なくともいずれか
   一つを信号処理した結果に応じて、前記補正係数の値を
   自動調整することを特徴とする、連続鋳造におけるモー
   ルド内溶融金属レベル制御方法。
3. 【請求項３】請求項２において、前記信号処理が、前記
   補正量指令値の単位時間あたりの変動量を求める処理で
   あることを特徴とする、連続鋳造におけるモールド内溶
   融金属レベル制御方法。
4. 【請求項４】請求項１において、前記補正信号と、前記
   アクチュエータの位置指令値と、前記アクチュエータの
   位置実績値と、前記レベル計測値の少なくともいずれか
   １つを信号処理した結果に応じて、前記外乱量推定信号
   処理演算部で用いる演算パラメータを自動調整すること
   を特徴とする、連続鋳造におけるモールド内溶融金属レ
   ベル制御方法。