JPS5847263B2 - 容鋼の注入流量制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶融金属の鋳型等への注入流量制御方法に関
するもので、クレーンスケール等の測定遅れの大きな流
量検出端を使用しても比較的短時間で正確な制御が可能
な方法を提案するものである。

従来から鋳型への注入流量を時間的に制御することは、
品質上重要なことであることは認められていたが、技術
的に困難だったためあ捷り行われていなかった。

すなわち従来の技術で造塊時に注入流量制御を行うには
、取鍋の重量を連続的に把握し、一定時間の減量から流
量を演算する流量検出端を使用し、操作端であるストッ
パーを操作、調節することが考えられる。

第１図を参照してこれを説明すると、１は取鍋、２はス
トッパー ３は鋳型、４はクレーンに取付けたロードセ
ル、５は増幅器、６は流量演算器、７は流量調節計、８
は流量設定器、９はストッパ操作装置、１０はストッパ
１駆動端であり、流量演算器６は取鍋１の重量減少によ
り注入流量を算出し、調節計７はこの実績流量と設定器
８からの設定流量とを比較し、両者が一致するように操
作装置９釦よび駆動端１０を介してストッパ２の開度を
調整する。

しかし、この方式では流量検出の遅れが大きくて所定の
流量を得るには長時間かかり、短い注入時間内での流量
制御は不可能であって、実用にならない。

また鋳型３の上面に超音波を利用した湯上り速度検出器
を設置し、その出力信号が所望の値になるように操作端
２を調節することも考えられている。

しかしこの方式も湯上り速度検出器の設置方法に問題が
あること、あるいは鋳型内で湯面がリミング状態にある
場合は速度検出が不可能であること等の理由により、問
題が多い。

本発明はか〜る点を改善し、比較的短時間で目標の流量
に達することが可能な流量制御方法を提案するものであ
る。

以下本発明を図面に基づき詳細に説明する。第２図は本
発明の構成を例示したブロック図である。

この図で第１図と同じ部分には同じ符号が付されており
、そして７ａは後述の如き数式を有する流量モデル、１
１は開度制御装置、１２は流量モデル初期パラメータ設
定器、１３は開度計算器、１４はストン・温度計である
。

捷ず始めに流量モデル７ａに流量設定器８から流量設定
値を、筐た流量モデル初期パラメータ設定器１２から流
量モデルの初期パラメータを与える。

更にロードセル４の増幅器５の出力から鍋１の溶鋼重量
も得られる。

以上のデータにより流量モデル７ａが確定し、開度計算
器１３はストッパの初期設定開度を計算する。

次に開度制御装置１１は、この計算した初期設定開度に
なるように操作装置９、駆動端１０を介してストッパー
２の開度制御を行う。

ストッパー開度は開度計１４により測定され、開度制御
装置１１へ帰還されて開度制御が正確に行なわれるよう
にすると共に、流量モデル７ａへも帰還される。

ストッパ２が開くと溶鋼注入が開始され、その結果はロ
ードセル４の出力変化となり、流量演算器６を通して流
量が再び流量モデル７ａに実績として入る。

ここで流量設定値と比較し、実績流量がある範囲内であ
れば制御を終える。

これに反してもし流量設定値との偏差が大きい場合には
、流量実績値と開度実績値からモデル７ａのパラメータ
を変更し、再び開度を計算し、新たに開度制御をするこ
とによって流量修正を行う。

以後必要があれば同様に修正動作を繰返す。

繰返しの回数はモデル７ａの精度によるが、テストの結
果では簡単な経験式にもかかわらず始めの１回の開度制
御で約７割が設定値の±５係に入ることが確められた。

渣た実績による修正も後述のように主となる未知パラメ
ータは一つで、原則的には１回の修正で制御を終了でき
る。

次に実施の１例として流量モデル７ａについて述べる。

第３図の取鍋１からの溶鋼流出流量について考えると、
ベルヌーイの定理と連続の式から（１）、 （２）式が
成立する。

なおこの図で１５は取鍋々底煉瓦、１６はストッパ上プ
レート、１７は同下プレート、１８は下交換ノズルであ
る。

こ＼にｈｒｓ：ストッパー２でのヘッド損失ｈｒ：その
他のヘッド損失 （１）式で溶鋼ヘッドＨ１は秤量機４の出力から常時算
定できる。

また全ノズル長さＨ２は一定値であるから、ヘッド損失
ｈｒがわかれば流出速度Ｖは決普る。

その他のヘッド損失ｈｒ’は流出速度Ｖ、摩擦係数λ、
鍋からノズルへの溶鋼流入に伴なって鍋の断面積からノ
ズルの断面積に急激に縮小することにより両者の面積比
にほぼ比例して変化する収縮係数Ｃａｌ およびノズ
ル径ｄの関数であり、の形式で表わされる。

ここにａは収縮係数Ｃａｌとノズル径ｄの関数、ｂはノ
ズル径ｄの関数である。

ノズル径ｄは実測可能であり、その溶損の影響は溶鋼の
通過量によってき１す、予め溶損速度を与えることがで
きる（初期パラメータ設定値）。

また収縮係数Ｃａ１ は一定値と考えてよい。

つぎにストッパでのヘッド損失ｈｒｓ はストッパ全開
ではｈｒ’に比べて無視できるが、ストッパ２の開度を
絞るに従って急激に大きくなり、（４）式％式％ Ｃａ２はノズルからストッパへ溶鋼流入に伴なって両者
の面積比にほぼ比例して変化する収縮係数、ｍはストッ
パでの絞り断面積比（ストッパ開度）である。

制御方法は、１ず操業開始時に設定器８により流量設定
値を与え、また設定器９により初期パラメータとしてノ
ズル溶損速度と収縮係数Ｃａ１ 。

Ｃａ２ を与える。

Ｃａｌ、Ｃａ２は経験的に得られている値とすればよい
。

以上より（１）〜（４）式から初期開度がきする。

つぎにロードセル４釦よび流量演算器６等により流量実
績を捉えてもし１回目の流量実績値から設定値に合致し
たならば一旦制御は完了し、その後ヘツド損失の変化に
よって流量実績が目標としている制御範囲外になった時
に再度制御を始める。

このよ゛うに修正の必要が生じたならば流量に大きな影
響を与えるヘッド損失ｈｒｓ のみに注目しくヘッド損
失ｈｒ’はヘッド損失ｈｒｓ に比べて無視できる）流
量実績とストッパ開度実績から収縮係数Ｃａ２ を求め
る。

ここで得られた収縮係数Ｃａ２によって再度ストッパ開
度ｍを計算し、開度修正を行なう。

ストッパ開放直後に行なわれるこの修正により流量誤差
は殆んど所定範囲（本発明では５％）内に入り、以後特
にモデル修正を行なうことなく所望の注入流量を得るこ
とができる。

勿論注入中も本制御系は作動しており、設定流量と実績
流量に所定値（５係）以上の差が生じれば直ちに上述の
モデル修正が行なわれる。

本制御方式の特徴としては、流量に大きく影響する未知
パラメータが収縮係数Ｃａ２一つであり、原則的には１
回の開度修正で所望の流量を得られることにある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法を説明するブロック図、第２図は本
発明の詳細な説明するブロック図、第３図は取鍋底部の
ストッパ部を説明する断面図である。 図面で１は取鍋、３は鋳型、７ａは流量モデル、２はス
トッパ、１３は開度計算器、４はロードセル、６は流量
演算器、１４はストッパ開度計である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 取鍋等の容器に収容した溶融金属を鋳型へ注入する
   際の注入流量制御に釦いて、渣ず流量設定値、ノズル溶
   損速度、鍋とノズルの断面比による収縮係数Ｃａｌ、ノ
   ズルとストッパーの断面比による収縮係数Ｃａ２ とか
   らストッパーの初期開度を求めて設定し、その後容器の
   重量を連続的に把握し、一定期間中の減量から流量実績
   を捉え、流量誤差が認められた場合には流量実績とスト
   ッパーの開度実績から流量モデルのパラメータを修正し
   てストッパー開度を求めてその値を基に開度制御装置、
   ストッパー操作装置を介してストッパー開度を制御する
   ことを特徴とする溶鋼の注入流量制御方法。