JPH0214143B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は連続鋳造機のモールド内溶鋼レベル
を設定レベルに精度よく制御するための連続鋳造
機におけるモールド内溶鋼レベルの制御方法に関
する。

〔従来の技術〕

連続鋳造機におけるモールド内溶鋼レベル制御
方法の従来の技術としては、レベル検出器によつ
て検出されたモールド内溶鋼レベル値と溶鋼レベ
ルの設定値との偏差を比例・積分要素に入力し、
該要素からのスライデイングノズル開度指令値に
よつてスライデイングノズルを駆動するという制
御方法が、例えば川崎技報・68号（昭53.10）、
PP59−64、「ストツパ方式の溶鋼レベル制御シス
テムの研究」で知られている。しかし、このよう
な方法ではスライデイングノズルの摺動量が非常
に多くなり、該ノズルの寿命が短くなるという欠
点があつた。また、スライデイングノズル駆動機
構上避けられないシリンダーとスライデイングノ
ズルとの連結部のガタや、電動シリンダーを使用
する場合の該シリンダー部のバツクラツシユが大
きい場合にモールド内溶鋼レベルが大きくハンチ
ングするという問題もあつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はモールド内溶鋼レベルの制御精度を確
保しながらスライデイングノズルの摺動量を低減
して該ノズルの寿命を延ばし得ると共に、該ノズ
ルとシリンダーとの連結部のガタや電動シリンダ
ーを使用する場合の該シリンダー部のバツクラツ
シユによるモールド内溶鋼レベル制御精度の低下
が少ないモールド内溶鋼レベル制御方法を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要旨は、連続鋳造機のタンデイツシユ
のスライデイングノズルの開度を電動シリンダー
あるいは油圧シリンダーによつて調整することに
よりモールド内の溶鋼レベルを制御する方法にお
いて、レベル検出器によつて検出されたモールド
内溶鋼レベル値と溶鋼レベルの設定値との偏差を
位相遅れ要素と比例要素とを直列に結合した溶鋼
レベル調節器に入力し、該溶鋼レベル調節器から
のスライデイングノズル開度指令値と開度検出器
によつて検出されたスライデイングノズル開度と
の偏差を比例・微分要素からなるスライデイング
ノズル開度調節器に入力し、該スライデイングノ
ズル開度調節器の出力を不感帯要素と飽和要素と
を直列に結合した演算器に入力し、該演算器の出
力を電動シリンダーの電動機の速度制御回路に対
する速度指令値あるいは油圧シリンダーの電気油
圧サーボ弁に対する弁開度指令値としてモールド
内溶鋼レベルを制御することを特徴とする連続鋳
造機におけるモールド内溶鋼レベル制御方法であ
る。

〔作用〕

以下、本発明を図面に示す例によりさらに詳細
に説明する。ここではスライデイングノズルを電
動シリンダーで駆動する場合について説明する
が、油圧シリンダーで駆動する場合についても同
様の制御方法を採用できる。

第３図は本発明法の実施に用いる装置構成例を
示す。

連結鋳造機では、レードル１０内の溶鋼１１を
ノズル１２を通じてタンデイツシユ９に注入した
後、制御部３０からの指令で摺動させるスライデ
イングノズル３によつて溶鋼流量を調節してモー
ルド１に注入する。制御部３０では、レベル検出
器６によつて検出されたモールド内溶鋼レベル値
と溶鋼レベル設定値とを溶鋼レベル調節器２０に
入力し、該調節器２０の出力と開度検出器７によ
つて検出されたスライデイングノズル開度とをス
ライデイング開度調節器２１に入力し、該調節器
２１の出力を用いて演算器２２で速度指令値を演
算する。該速度指令値２２を速度制御回路５に入
力して電動シリンダー４を駆動し、該シリンダー
４と連結されているスライデイングノズル３を摺
動させてその開度を操作する。

前述のような装置構成のもとで制御部３０の溶
鋼レベル調節器２０とスライデイングノズル開度
調節器２１と演算器２２とを用いてつぎに記す方
法によつてモールド内溶鋼レベルを制御する。

第１図は制御部３０の全体構成を示すブロツク
線図である。まず、溶鋼レベル調節器２０では制
御を開始した時点における溶鋼レベルy₀を記憶
し、y₀と溶鋼レベル設定値γとの偏差γ−y₀なら
びにy₀と制御開始後の溶鋼レベルｙとの偏差ｙ−
y₀を演算する。つぎに、制御を開始するたびに内
部状態を零にリセツトしてある１次遅れ要素４１
に前記演算値γ−y₀を入力し、該要素４１の出力
と前記演算値ｙ−y₀との偏差を演算してその演算
結果を位相遅れ要素４２に入力し、該要素４２の
出力を比例要素４３に入力してスライデイングノ
ズル開度指令値w^を演算する。

スライデイングノズル開度調節器２１では制御
を開始した時点でのスライデイングノズル開度
w₀を記憶し、w₀と制御開始後のスライデイング
ノズル開度ｗとの偏差ｗ−w₀を演算してその演
算結果と前記スライデイングノズル開度指令値w^
との偏差を演算する。そして演算結果を比例・微
分要素（PD要素）４４に入力して演算器２２に
与える信号ｖを演算する。

演算器２２では該信号ｖを第２図に示す入出力
特性をもつ不感帯要素４５に入力して、さらに該
要素４５の出力を上限値Ｌ、下限値−Ｌの飽和要
素４６に入力して速度指令値ｕを演算する。演算
器２２の処理内容を数式で記述すればつぎの通り
である。

ｕ＝−Ｌ（ｖ≦−Ｌ） ｖ（−Ｌ＜ｖ≦−u₀） ０（−u₀＜ｖ＜u₀ ｖ（u₀≦ｖ＜Ｌ） Ｌ（Ｌ≦ｖ） 以下、溶鋼レベル調節器２０とスライデイング
ノズル開度調節器２１と演算器２２の作用につい
て詳述する。

まず溶鋼レベル調節器２０の作用について述べ
る。１次遅れ要素４１はモールド内溶鋼レベルの
手動操作による制御から本発明の制御方法に切替
える場合や、本発明の制御方法を適用中に溶鋼レ
ベル設定値を変更する場合に溶鋼レベルを精度よ
く徐々に溶鋼レベル設定値に移行させる作用を有
する。

つぎに、位相遅れ要素４２と比例要素４３は、
電動シリンダーとスライデイングノズルとの連結
部のガタや、シリンダーのバツクラツシユが大き
い場合の溶鋼レベル制御精度の低下を従来の比
例・積分要素を用いた場合よりも減少させること
ができる。その理由はつぎの通りである。すなわ
ち、スライデイングノズル開度制御系は、前述の
ガタやバツクラツシユの存在のために溶鋼レベル
調節器２０からのスライデイングノズル開度指令
値ｗ〓が正から負または負から正の値に変化した場
合、スライデイングノズルは一定時間停止した後
初めて逆方向に摺動する。したがつて、スライデ
イングノズル開度制御系そのものがバツクラツシ
ユ的特性を有している。また、スライデイングノ
ズルの開度によつてモールド内に注入される溶鋼
流量が調節され、モールドによつて該流量が積分
されて溶鋼レベルになることから制御対象は１個
の積分要素を含んでいる。そこで、溶鋼レベル調
節器２０の位相遅れ要素４２と比例要素４３の替
りに比例・積分要素を用いた場合には前向き伝達
関数はバツクラツシユと２個の積分要素を直列に
含むことになるが、このような前向き伝達関数を
もつフイードバツク制御系はバツクラツシユが大
きい場合には大きなハンチングを生じることから
知られている（例えば、F.G.SHINSKEY
「Process−Control System、Second Edition」
（1979）、Mc GRAWHILL、P.117）。そこで、本
発明のように溶鋼レベル調節器２０を積分要素の
ない位相遅れ要素と比例要素とで構成すれば前述
のハンチング現象は大幅に改善される。

つぎにスライデイングノズル開度調節器２１の
作用について述べる。該調節器２１はスライデイ
ングノズル開度制御系に対する調節器である。比
例・微分要素４４は積分要素を含んでいないこと
から、該制御系の前向き伝達関数がバツクラツシ
ユと電動シリンダーのボールネジによる積分要素
および調節器２１での積分要素との２個の積分要
素を直列に含むことから生じるスライデイングノ
ズルの大きなハンデイングを回避できる作用と、
微分要素の存在のためにバツクラツシユによる位
相の遅れを補償でき速応性を改善できる作用とを
有する。

つぎに演算器２２の作用について述べる。不感
帯要素４５は溶鋼レベル制御精度を確保しながら
スライデイングノズルの摺動量を低減する作用を
有する。この理由はつぎの通りである。すなわ
ち、ノズルの摺動量を低減するめには溶鋼レベル
の制御状態が良好な場合に制御部３０から零の速
度指令値を出すようにすればよい。良好な制御状
態とは溶鋼レベルｙと溶鋼レベル設定値γとの偏
差γ−ｙが小さいと共に、溶鋼レベルが平衡状態
に近く、溶鋼レベルの変化速度が小さいという状
態である。しかし、外乱を伴う溶鋼レベルの信号
から前述の溶鋼レベルの変化速度を推定すること
は困難であり、また仮に該変化速度を推定できた
としても該変化速度と前記γ−ｙとを組み合わせ
て溶鋼レベル制御精度を確保しながらスライデイ
ングノズルの摺動量を低減することは困難であ
る。しかるにスライデイングノズル開度調節器２
１の出力ｖの大きさは前記の制御状態の良好さと
強く相関関係をもつており、ｖが零に近い程制御
状態は良好である。したがつてｖを入力する不感
帯要素４５は、前述のことに加えて制御状態の良
好さの判定を直接的にスライデイングノズルの停
止と駆動に結び付けることができる簡単な方法で
あることから、溶鋼レベル制御精度を確保しなが
らスライデイングノズルの摺動量を効果的に低減
できる。

また、飽和要素４６はモールド内溶鋼表面の波
立ちによる溶鋼レベル検出外乱によつて生じ得る
制御中止に至る大きな溶鋼レベル変動を防止する
作用を有する。この理由はつぎの通りである。す
なわち、溶鋼レベル制御系にとつて最もダメージ
の大きな主に前記の波立ちに起因する溶鋼レベル
検出外乱の影響は、スライデイングノズルを開い
たときモールド内の平均溶鋼レベルは上昇してい
るにもかかわらず検出外乱の影響でレベル検出器
には溶鋼レベルは逆に下降したと検出された場合
である。このときスライデイングノズルは制御部
からの指令によつてさらに開かれ、その結果つぎ
の瞬間に溶鋼レベルが急上昇して大きな溶鋼レベ
ル変動を生じる。しかるに、このような溶鋼レベ
ルに大きな変動を生じさせ得る検出外乱は一過性
のものであり、飽和要素４６によつてスライデイ
ングノズルの摺動速度に制限をつけておけば、前
述のような最悪のタイミングで発生する一過性の
検出外乱の影響を抑制することができる。

〔実施例〕

電動シリンダーによつてスライデイングノズル
を操作して厚みが240mmで幅が980mmから2200mmあ
るスラブを鋳造する連続鋳造機に対して、本発明
のモールド内溶鋼レベル制御方法を実施した。

本実施例において、溶鋼レベル変動の標準偏差
が2.8mmで、単位時間あたりのスライデイングノ
ズル移動量の平均値が0.75mm／Ｓという良好な結
果を得た。

第４図はこの溶鋼レベル制御方法による制御結
果の１例を示す。本例では非常に少ないスライデ
イングノズルの摺動によつて140mmの溶鋼レベル
設定値に対して溶鋼レベルを−2.5mmから５mmま
での範囲内に良好に制御できた。また、本実施例
において、本発明のモールド内溶鋼レベル制御法
は前述したスライデイングノズルと電動機との連
結部のガタや電動シリンダー部のバツクラツシユ
ならびに検出外乱による溶鋼レベル制御精度の低
下を大幅に改善できた。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明のモールド内溶鋼
レベル制御方法は、スライデイングノズルの少な
い摺動によつてモールド内溶鋼レベルを精度よく
制御できるのでスライデイングノズルの寿命を大
幅に延ばすことができる。また、本制御方法は、
スライデイングノズルとノズルを駆動するための
シリンダーとの連結部のガタや、電動シリンダー
を使用する場合のシリンダー部のバツクラツシユ
による溶鋼レベル制御精度の低下を大きく改善で
きると共に、モールド内の溶鋼の波立ちに主に起
因する溶鋼レベル検出外乱によつて生じる大きな
溶鋼レベル変動を効果的に抑制できる等すぐれた
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモールド内溶鋼レベル制御方
法を詳細に例示するブロツク図、第２図は演算器
２２に用いる不感帯要素４５の入出力特性を示す
図、第３図は本発明法の実施に用いる装置構成例
を示す図、第４図は本発明の実施例における溶鋼
レベルとスライデイングノズルの挙動を示す図で
ある。 １：モールド、３：スライデイングノズル、
４：電動シリンダー、５：速度制御回路、６：レ
ベル検出器、７：開度検出器、９：ダンデイツシ
ユ、１０：レードル、１１：溶鋼、１２：ノズ
ル、２０：溶鋼レベル調節器、２１：スライデイ
ングノズル開度調節器、２２：演算器、３０：制
御部、４１：１次遅れ要素、４２：位相遅れ要
素、４３：比例要素、４４：比例・微分要素、４
５：不感帯要奏、４６：飽和要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 連続鋳造機のタンデイツシユのスライデイン
   グノズルの開度を電動シリンダーあるいは油圧シ
   リンダーによつて調整することによりモールド内
   の溶鋼レベルを制御する方法において、レベル検
   出器によつて検出されたモールド内溶鋼レベル値
   と溶鋼レベルの設定値との偏差を位相遅れ要素と
   比例要素とを直列に結合した溶鋼レベル調節器に
   入力し、該溶鋼レベル調節器からのスライデイン
   グノズル開度指令値と開度検出器によつて検出さ
   れたスライデイングノズル開度との偏差を比例・
   微分要素からなるスライデイングノズル開度調節
   器に入力し、該スライデイングノズル開度調節器
   の出力を不感帯要素と飽和要素とを直列に結合し
   た演算器に入力し、該演算器の出力を電動シリン
   ダーの電動機の速度制御回路に対する速度指令値
   あるいは油圧シリンダーの電気油圧サーボ弁に対
   する弁開度指令値としてモールド内溶鋼レベルを
   制御することを特徴とする連続鋳造機におけるモ
   ールド内溶鋼レベル制御方法。