JPH11277207A - 連続鋳造設備のステッピングシリンダのロッド位置制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステッピングシリンダのロッド位置制御に際
し、負荷の急激な変化に起因する脱調を防止する手段を
提供する。 【解決手段】 連続鋳造設備の鋳型への注湯量をステッ
ピングシリンダにて調節して当該鋳型内湯面レベルを制
御するに際し、パルスモータの回転に伴う内蔵スプール
の変位によりピストンの両側に生じる圧力差に応動する
ステッピングシリンダのロッド位置を所定の目標位置に
一致させるべく、両位置間の偏差に対応する駆動パルス
により前記パルスモータを回転駆動するステッピングシ
リンダのロッド位置制御方法において、ステッピングシ
リンダの現状のロッド位置と目標位置の偏差値に基づい
て脱調判定回路により脱調が検出された場合に、脱調回
避回路により連続鋳造鋳型への注湯ノズルに付設された
開閉手段の開閉指令を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連続鋳造設備の鋳
型内における湯面レベル制御の実施に際し、鋳型への注
湯量の調節手段として用いられているステッピングシリ
ンダのロッド位置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造設備の操業に際し、鋳型内の湯
面レベルを所定の目標レベルに保つべく行われる湯面レ
ベル制御は、前記鋳型内での溶鋼の冷却、凝固状態を安
定化させ、製品鋳片の品質を向上させると共に、ブレー
クアウト等、操業の停止を余儀なくされる各種の不都合
の発生を未然に防止するために極めて重要なものであ
る。

【０００３】この湯面レベル制御は、鋳型への注湯を行
う注湯ノズルに、スライディングノズル等の開閉手段を
付設する一方、鋳型内部の湯面レベルを渦流センサー等
で逐次検出し、これと目標湯面レベルとの偏差を解消す
べく前記開閉手段の開度を調節して、鋳型への注湯量を
加減する手順にて行われる。

【０００４】近年においては、鋳込速度の高速化に対応
すべく、前記開閉手段の開度調節をステッピングシリン
ダにより行うようにした連続鋳造設備が実用化されてい
る。ステッピングシリンダは油圧シリンダのピストンに
制御スプールを内蔵し、この制御スプールにパルスモー
タの回転を伝えて、前記ピストンと同方向に変位させる
ようになした直動型のアクチュエータであり、より詳し
くは、シリンダー内部に軸長方向へ摺動自在に嵌挿した
ピストンの一側に延びる出力ロッドをシリンダーの外側
に突出させる一方、ピストンの内部にこれと同軸をなし
てスプール室を形成し、このスプール室に軸長方向へ摺
動自在に内嵌した制御スプールの軸心に螺合するねじ軸
を出力ロッドと逆方向に延設し、シリンダ外側のパルス
モータの出力端に連結して構成している。

【０００５】このステッピングシリンダにおいては、ピ
ストンに連設された出力ロッドの進退位置 （ロッド位
置）は、制御スプールの変位に追従して変化する一方、
制御スプールの変位はその回転位置を高精度にて制御し
得るパルスモータの回転に応じて生じるから、出力ロッ
ドの位置を高精度にて位置決めができる。従って、鋳型
への注湯量の調節手段としてステッピングシリンダを用
いた場合、油圧配管が不要となることに加えて、湯面レ
ベル制御の精度および応答性の大幅な向上が実現され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ス
テッピングシリンダは、シリンダの位置フィードバック
が不要である等の有利な反面、オープンループ制御にて
行われているため、実際のシリンダ（ロッド）の動きが
指令通りに動作しない脱調現象が発生する可能性があ
る。この脱調現象の原因としては、例えばパルスモータ
コントローラに対する加減速指令不良、パルスモータに
対する励磁電流不足やモータトルク不足、ステッピング
シリンダの油漏れや油汚れによるバルブ不良、スライデ
ィングノズルにおけるノロ噛み込み等である。このた
め、従来よりステッピングシリンダにモーションディテ
クタ等を取付けて脱調を検出し、警報等によって知見す
る方法がとられている。しかし、連続鋳造設備の湯面レ
ベル制御では、上記方法により脱調を検出しても単に警
報によってそれを知見するのみであるから、鋳込み停止
を余儀なくされるという難点があった。そこでかかる対
策として、ステッピングシリンダのロッド位置制御を可
及的に高い応答性にて実現する方法が提案されている。

【０００７】例えば、ステッピングシリンダの駆動源と
なるパルスモータの駆動回路に駆動パルスを出力する複
数のパルス発生器を設け、この複数のパルス発生器より
ロッド位置変更量に対応する補正パルスを駆動回路に出
力することによってステッピングシリンダのロッド位置
を制御する方法（特開平５−１５９５９号公報参照）、
あるいはステッピングシリンダのシリンダ両側の圧力差
に関連して得られるシリンダ負荷を求め、この結果に対
応するパルス数を有する補正パルスを駆動回路に出力す
ることによってステッピングシリンダのロッド位置を制
御する方法（特開平６−１９３６０１号公報参照）等が
ある。

【０００８】しかし、上記のように補正パルスを加えて
ステッピングシリンダのロッドの位置を制御する方法
は、連続鋳造設備においてスライディングノズルにおけ
るノロ噛み込み等により急激な負荷増大が発生した場合
には有効ではない。このため脱調現象を起こさないレベ
ルにまでステッピングシリンダの応答を下げる必要があ
り、本来の湯面レベル制御の性能を発揮できない状況に
ある。

【０００９】この発明は、かかる実状に鑑みてなされた
もので、ステッピングシリンダのロッド位置を制御する
際、急激な負荷増大による脱調を効果的に防止し得るス
テッピングシリンダのロッド位置制御方法を提案しよう
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係るステッピ
ングシリンダのロッド位置制御方法は、連続鋳造設備の
鋳型への注湯量をステッピングシリンダにて調節して当
該鋳型内湯面レベルを制御するに際し、パルスモータの
回転に伴う内蔵スプールの変位によりピストンの両側に
生じる圧力差に応動するステッピングシリンダのロッド
位置を所定の目標位置に一致させるべく、両位置間の偏
差に対応する駆動パルスにより前記パルスモータを回転
駆動するステッピングシリンダのロッド位置制御方法に
おいて、ステッピングシリンダのロッド位置と目標位置
の偏差値に基づいて脱調判定回路により脱調が検出され
た場合に、脱調回避回路により連続鋳造鋳型への注湯ノ
ズルに付設された開閉手段（スライディングノズル）の
開閉指令を補正する方法を要旨とするものである。

【００１１】この発明において、ステッピングシリンダ
の現在のロッド位置と目標位置の偏差はモーションディ
テクタにより検出する。この発明ではこの検出値に基づ
いて脱調判定回路により脱調と判定した時に脱調回避回
路によりスライディングノズルの開閉指令を補正して脱
調を防止する方法である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るステッピング
シリンダのロッド位置制御方法の一実施例を示す連続鋳
造設備の湯面レベル制御システムの模式図、図２は同上
の湯面レベル制御システムにおける脱調回避回路ロジッ
クを示すフローチャートであり、１はタンディッシュ、
２はスライディングノズル、３は注湯ノズル、４は鋳
型、５はレベル検出器（渦流センサー等）、６はステッ
ピングシリンダ、７はパルスモータ、８はパルスモータ
制御部、９はモーションディテクタ、１０は脱調判定回
路、１１は脱調回避回路、１２は開度計算機、１３は溶
鋼である。

【００１３】すなわち、タンディッシュ１内の溶鋼１３
は、注湯ノズル３を介して鋳型４に注入され、該鋳型４
の内壁との接触により冷却されて外側を凝固シェルにて
被覆された鋳片となり、鋳型４の下方に連続的に引抜か
れる。そしてこの引抜きの間にさらに冷却されて、内側
にまで凝固が進行した後に適宜の寸法に切断され、圧延
等の後工程における素材となる製品鋳片が得られる。

【００１４】注湯ノズル３の中途には、長手方向と略直
交する面内でのゲート板２−１の摺動により該注湯ノズ
ル３を開閉して、鋳型４への注湯量を調節するスライデ
ィングノズル２が固設してある。このスライディングノ
ズル２のゲート板２−１は、ステッピングシリンダ６の
出力ロッド６−１の先端に連結され、該出力ロッドの進
退動作に伴うゲート板２−１の摺動によりスライディン
グノズル２の開度調節がなされ、鋳型４への注湯量が加
減される仕組みとなっている。

【００１５】以上のごとき構成の連続鋳造設備における
湯面レベル制御は、レベル検出器１４による湯面レベル
の検出結果に基づいてパルスモータ７に駆動指令を与
え、ステッピングシリンダ６の出力ロッドの進退位置
（ロッド位置）を制御することにより行われる。この制
御を行うための制御装置は、パルスモータ制御部８、モ
ーションディテクタ９、脱調判定回路１０、脱調回避回
路１１および開度計算機１２とから構成されており、開
度計算機１２には、レベル検出器５により検出された鋳
型４内の現状の湯面レベルと、予め設定された目標レベ
ルとの偏差が逐次与えられており、この偏差を解消する
ために必要な目標開度を算出し、この結果を開度指令と
してパルスモータ制御部８に出力するようになってい
る。また、パルスモータ制御部８は、開度計算機１２か
ら与えられた開度指令に応じてパルスモータ７の回転方
向および回転量を決定し、この結果に基づいてパルスモ
ータ７を正転方向または逆転方向に駆動するための駆動
パルスとして出力する動作を行う。

【００１６】一方、ステッピングシリンダ６の現状のロ
ッド位置と目標位置の偏差は、モーションディテクタ９
により検出し、この検出値が脱調判定回路１０に入力さ
れて脱調の有無を検出する。負荷増大による脱調を検出
した場合には、その結果が脱調回避回路１１に出力さ
れ、前記開度計算機１２から与えられる開閉指令が補正
される。すなわち、負荷増大による脱調は、シリンダー
ストローク偏差（ステッピングシリンダの現状のロッド
位置と目標位置の偏差）がある一定以上になると、機械
的なバルブスプールリミッタに引っ掛かり、指令が出て
いるにもかかわらずパルスモータ７は回転を停止してし
まうために起こる（ステーターの回転磁界のみ回転す
る）。そこで、この発明では図２に脱調回避回路ロジッ
クのフローチャートを示すごとく、−１０％→＋１０％
開度インチング指令を例えば２回繰返す開度指令をパル
スモータ制御部８に与える。その際平行して、前記モー
ションディテクタ９により偏差を検出し、脱調が収まっ
ていれば開度指令は通常の指令に戻すが、脱調が収まっ
ていない場合には脱調が収まるよう前記−１０％→＋１
０％開度インチング指令を例えば５度繰返す。そして、
最終的に前記インチング指令を５度繰返しても脱調が収
まらなかった場合には故障出力を発する。これにより急
激な負荷増大による脱調を防止することが可能となる。

【００１７】

【実施例】図１に設備構成による実施例の結果を図３に
示す。本実施例における脱調判定回路１０と脱調回避回
路１１はコンピューター内のソフト処理とし、脱調回避
回路１１のロジックは図２のフローチャートに則った。
本実施例では、タイミングａにてステッピングシリンダ
の現状のロッド位置と目標位置の偏差が２．７％（４ｍ
ｍ）を超えたため、脱調判定回路１０により脱調と判定
した。そこで、脱調回避回路１１で図２に示すロジック
に従い−１０％→＋１０％開度インチング指令を２回繰
返す開度指令をパルスモータ制御部８に入力した。その
結果、タイミングｂでは偏差が１．３％（２ｍｍ）に収
まったため、指令を通常開度指令に戻し、その後は安定
した。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明方法によ
れば、連続鋳造設備の鋳型内部における湯面レベル制御
の実施において、鋳型への注湯量の調節手段として用い
られているステッピングシリンダのロッド位置を制御す
る際、特にノロ噛み込み等により起こる急激な負荷増大
による脱調を防止できるので、安定な湯面レベル制御の
実現が可能となり、鋳型内での溶鋼の冷却、凝固状態を
安定化させ、製品鋳片の品質を向上させると共に、ブレ
ークアウト等、操業の停止を余儀なくされる各種の不都
合を未然に防止することが可能となる等、連続鋳造に多
大な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステッピングシリンダのロッド位
置制御方法の一実施例を示す連続鋳造設備の湯面レベル
制御システムの模式図である。

【図２】同上の湯面レベル制御システムにおける脱調回
避回路ロジックを示すフローチャートである。

【図３】本発明の実施例におけるスライディングノズル
の開度指令と開度実績を示すチャートである。

【符号の説明】

１ タンディッシュ ２ スライディングノズル ３ 注湯ノズル ４ 鋳型 ５ レベル検出器 ６ ステッピングシリンダ ７ パルスモータ ８ パルスモータ制御部 ９ モーションディテクタ １０ 脱調判定回路 １１ 脱調回避回路 １２ 開度計算機 １３ 溶鋼

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続鋳造設備の鋳型への注湯量をステッ
   ピングシリンダにて調節して当該鋳型内湯面レベルを制
   御するに際し、パルスモータの回転に伴う内蔵スプール
   の変位によりピストンの両側に生じる圧力差に応動する
   ステッピングシリンダのロッド位置を所定の目標位置に
   一致させるべく、両位置間の偏差に対応する駆動パルス
   により前記パルスモータを回転駆動するステッピングシ
   リンダのロッド位置制御方法において、ステッピングシ
   リンダの現状のロッド位置と目標位置の偏差値に基づい
   て脱調判定回路により脱調が検出された場合に、脱調回
   避回路により連続鋳造鋳型への注湯ノズルに付設された
   開閉手段の開閉指令を補正することを特徴とする連続鋳
   造設備のステッピングシリンダのロッド位置制御方法。