JPH04327355A - モールドレベル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば連続鋳造設備等に
利用されるモールドレベル制御装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、連続鋳造設備では一定の品質の
製品を確保する観点からモールドレベルを一定値に制御
することが非常に重要な要件となっている。

【０００３】従来、かかる要望から第３図に示すような
モールドレベル制御装置が開発されている。すなわち、
この制御装置においては、タンディッシュ１の溶鋼がノ
ズル２からモールド３に注入され、ここでモールド壁の
冷却水により間接冷却されて凝固された鋼片４がモール
ド３下部からピンチロール５によって引き抜かれる構成
となっている。

【０００４】一方、レベル調節計６にあってはγ線また
は渦流式のレベル計７で測定されたモールド３内溶鋼レ
ベルと予め定めた設定レベルとを比較しその偏差を零と
するような演算を行って操作出力値を得た後、この操作
出力値をサーボアンプ８および油圧シリンダ９を介して
ストッパ１０のストロークを調節する。このようにして
、ノズル２から流出すべき溶鋼の量を可変することによ
り、モールドレベルが設定レベルになるように制御して
いる。１１は油圧ユニット、１２は開度計である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ようなモールドレベル制御装置では次のような問題が指
摘されている。

【０００６】一般に、ストッパ１０を用いた場合のノズ
ル流量特性はストッパストロークの変化に対する感度が
高いために、従来装置のフィードバック制御系では、フ
ィードバック制御ゲインを高くとることができず、モー
ルドレベルを一定値に保持することが非常に難しい。ま
た、この種の制御系では鋳込み速度の変動、タンディッ
シュ１の溶鋼量の変動、さらにはノズル２への溶鋼の付
着、欠落に伴うノズル流量の変動等からなる外乱が生じ
るが、レベル計７自体が比較的長い応答遅れや無駄時間
をもっていることから、レベル調節計６の制御周期を短
くしてもレベル制御の精度を上げることには限界があっ
た。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
、操作端側のゲインが高くてもフィードバック制御系の
制御ゲインを高くとることができ、しかも応答時間の遅
いレベル計であっても、モールドレベルを高精度に制御
しうるモールドレベル制御装置を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、レベル調節計を用いてストッパストローク
を調節することによりモールドレベルを一定値にフィー
ドバック制御するモールドレベル制御装置において、タ
ンディッシュ内の溶鋼重量によってノズル流量特性曲線
を補正する実効ノズル特性演算部と、この実効ノズル特
性演算部によって補正された実効ノズル流量特性を用い
て、鋳込み速度から求めたノズル流量に対応するストッ
パストロークの理論値を得るストッパストローク演算部
とを備え、このストッパストローク演算部の出力を前記
レベル調節計の出力であるフィードバック制御信号に重
畳させてモールドレベルを制御する構成である。

【０００９】

【作用】本発明は以上のような手段を講じたことにより
、新たに実効ノズル特性演算部およびストッパストロー
ク演算部を設け、実効ノズル特性演算部にてタンディッ
シュ内の溶鋼重量に基づいてノズル基本流量特性を補正
することによりノズル実効流量特性を得た後、これをス
トッパストローク演算部に送出する。このストッパスト
ローク演算部では、前記ノズル実効流量特性を用いて、
鋳込み速度に見合うノズル流量を得るためのストッパス
トロークを算出する。そして、このストッパストローク
を目標値とするフィードフォワード制御信号を、本来の
レベル制御を行うレベル調節計の出力に加えることによ
り、精度の高いモールドレベル制御を実現するものであ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。第１図は本発明の一実施例を示すブロック
図である。なお、同図において第３図と同一部分には同
一符号を付してその詳しい説明は省略する。この装置は
、タンデッシュ１およびノズル２を通してモールド３内
に溶鋼を注入し、かつ、このモールド３内の溶鋼をモー
ルド壁の冷却水で間接冷却しながらモールド３下部に行
くにしたがって徐々に凝固する鋼片４を得た後、モール
ド３下部にてピンチローラ５にて引く抜くこと、またレ
ベル調節計６の出力をサーボアンプ８で増幅した後、油
圧シリンダ９に導入してストッパ１０のストロークを制
御し、ノズル２から流出する溶鋼の流量を調節すること
等は何れも従来と同様である。１１は油圧シリンダ９に
油圧を供給する油圧ユニット、１２はストッパ１０のス
トロークを指示する開度計である。また、１３は鋼片４
の鋳込み速度を制御するためのピンチロール速度制御器
、１４はピンチロール５を駆動するモータ、１５は鋼片
４の鋳込み速度を測定するタコジェネレータである。

【００１１】本装置において特に異なるところは、タン
ディッシュ１内の溶鋼重量に基づいてノズル流量特性を
補正演算する実効ノズル特性演算部２０と、この実効ノ
ズル特性演算部２０で得られた実行流量特性からストッ
パストロークを演算するストッパストローク演算部３０
とを設けたことにある。

【００１２】この実効ノズル特性演算部２０は、ノズル
２のノズル基本流量特性を発生するノズル特性発生手段
２１、秤量器２２によって測定された溶鋼重量の変動に
よるノズル流出溶鋼の変動を考慮した補正係数を演算す
る開平演算手段２３、ノズル基本流量特性に前記補正係
数を乗じてノズル実効流量特性を得る乗算手段２４によ
って構成されている。

【００１３】前記ストッパストローク演算部３０におい
ては、鋳込み速度に見合うノズル流量を演算する流量演
算手段３１と、前記実効ノズル特性演算部２０で補正さ
れた前記ノズル実効流量特性と前記ノズル流量とからス
トッパ１０のストロークを演算するストローク演算手段
３２と、前記レベル調節計６の出力に前記ストローク演
算手段３２の出力を加算する加算手段３３とを有し、こ
の加算手段３３の出力を油圧シリンダ８に送出する構成
となっている。

【００１４】次に、上記装置の動作について説明するに
先立ち、ストッパの流量特性について第２図を参照して
説明する。この第２図はストッパストロークとノズル流
量との関係を示す図であって、横軸はストッパストロー
クを表し、ストッパストロークが大きくなるとノズル２
の開度が増大することを示している。縦軸はノズル２か
ら流出する溶鋼の流量（ノズル流量）を示す。縦軸はノ
ズル２から流出する溶鋼の流量（ノズル流量）を示して
いる。

【００１５】この図から明らかなように、ストッパ１０
の流量特性はＳ字特性を示すことが知られている。この
流量特性は、ノズル面への溶鋼その他の析出，欠落等に
より複雑に変化し、しかもその変化は全くランダムで予
測不可能であるので、タンディッシュ１の溶鋼重量を測
定し、この測定値に基づいてレベル調節計６の出力であ
るフィードバック制御系を補正し、結果として流量特性
を補正することにある。なお、曲線Ａはノズル特性発生
手段２１から出力するところのノズルの基本流量特性で
あって、ノズル２とストッパー１０との物理的寸法と形
状とによって一義的に定まる。

【００１６】一方、ノズル２からの流出量はベルヌーイ
の法則に従うことが知られている。すなわち、溶鋼重量
Ｗ０　の場合の基本流量特性をｆ０（ｘ）　　とすると
、溶鋼重量Ｗの場合の実効流量特性ｆ（ｘ）は、　　ｆ
（ｘ）＝ｆ０　（ｘ）　　Ｗ／Ｗ０　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　………（１）

【００１７】で表さ
れる。この式から実効流量特性ｆ（ｘ）は基本流量特性
に　　Ｗ／Ｗ０　を乗ずれば得られることが分かる。曲
線Ｂは以上のようにして求めたときの溶鋼重量Ｗの場合
のストッパストロークとノズル流量との関係を示してい
る。

【００１８】従って、本実施例は以上のような流量特性
に基づいてレベル制御を行うことにあり、以下、具体的
にその動作を説明する。今、秤量器２２によってタンデ
ッシュ１内の溶鋼重量Ｗを測定し開平演算手段２３に導
入すると、ここでは予め定められた定数となるべき溶鋼
重量Ｗ０　が入力されているので、この溶鋼重量Ｗ０　
を用いて前記（１）式の右辺の　　Ｗ／Ｗ０　なる演算
を行い、得られたＷ／Ｗ０　を乗算手段２４に供給する
。この乗算手段２４ではノズル特性発生手段２１から得
られた基本流量特性ｆ０　（ｘ）　　に、前記Ｗ／Ｗ０
　を乗じて実効流量特性ｆ（ｘ）を得た後、ストッパス
トローク演算部３０のストローク演算手段３２に送出す
る。

【００１９】ところで、モールド３のモールドレベルの
変動は、ノズル２から流出する溶鋼流量と引き抜かれる
溶鋼量との差によってのみ発生するので、（２）式が成
立する。 　　ｄＬ／ｄｔ＝Ｑ／Ａ−Ｖ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　…………（２）ここで、Ｌは
モールドレベル、Ｑはノズル流量、Ａはモールド３の断
面積、Ｖは鋳込み速度である。従って、モールドレベル
を一定値に保持するためには、ｄＬ／ｄｔ＝０より、 　　Ｑ＝ＡＶ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…………（３
）の関係が成立する。

【００２０】そこで、ストッパストローク演算部３０に
おける流量演算手段３１ではタコジェネレータ１５から
引き抜き速度（＝鋳込み速度）Ｖが入力されているので
、前記（３）式の演算式に基づいてノズル流量Ｑを求め
た後、ストローク演算手段３２に供給する。このストロ
ーク演算手段３２では乗算手段２４から入力された前記
実効流量特性ｆ（ｘ）と前記ノズル流量Ｑとから第２図
に示す動作点ＣのストッパストロークＸを求めた後、こ
のストッパストロークＸを加算手段２３に送出する。 この加算手段２３ではレベル調節計６から出力されるフ
ィードバック制御信号に前記ストッパストロークＸのフ
ィードフォワード制御信号を加え、得られた操作出力値
をサーボアンプ８で増幅した後、油圧シリンダ９に導入
する。油圧シリンダ９はサーボアンプ８の出力に基づい
てストッパ１０を指令どおりのストローク位置へ駆動す
る。

【００２１】従って、以上のような実施例の構成によれ
ば、ノズル流量を鋳込み速度に見合うようにフィードフ
ォワード制御を介してストッパストロークを調節するこ
とができるので、モールドレベルの変動を減少させるこ
とができる。しかも、フィードバック制御ゲインも大き
くすることができ、モールドレベルを高精度に制御する
ことができる。

【００２２】因みに、本発明のモールドレベル制御装置
においては時定数１．５秒のγ線レベル計７を使用した
ビレットの連続鋳造工程に適用した結果、従来例に比し
て制御性が大幅に改善された。通常、ストッパ１０の流
量特性はスライドノズルのそれに比べて傾斜が急であっ
てオン・オフ要素が強く、レベル調節計６のゲインを大
きくとりにくい欠点があるが、本発明装置では流量特性
により一次近似としての制御出力を決定し、フィードバ
ック系はその補正にしか使用していないので、フィード
バック系の偏差が小さく、ゲインを大きくとることがで
きる。

【００２３】なお、上記実施例では連続鋳造設備のモー
ルドレベル制御だけでなく、操作端の特性が予め理論的
に予測できさえすれば、種々のプロセスにおいても広く
適用できる。特に、早い応答速度が要求され、しかもプ
ロセス量の測定に長時間を要するプロセスに対して効果
的であることは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、鋳
込み速度に見合うノズル流量となるように、ノズル流量
特性曲線からストッパストロークを計算するフィードフ
ォワード制御をフィードバック制御と併用することによ
り外乱の影響を減少させることが可能となり、また応答
速度が遅いレベル計を使用してもフィードバック制御の
効果を高めることができる。よって、安定したモールド
レベルの制御を実現でき、生産性の向上および品質の安
定化に大きく貢献させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に係わるモールドレベル制御装置の
一実施例を示す構成図。

【図２】　　ストッパストロークとノズル流量の関係を
示す説明図。

【図３】　　従来装置の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１…タンディッシュ、２…ノズル、３…モールド、４…
鋼片、５…ピンチロール、６…レベル調節計、７…レベ
ル計、８…サーボアンプ、９…油圧シリンダ、１０…ス
トッパ、１２…開度計、１３…ピンチロール速度制御器
、１４…モータ、１５…タコジェネレータ、２０…実効
ノズル特性演算部、２１…ノズル特性発生手段、２２…
秤量器、２３…開平演算手段、２４…乗算手段、３０…
ストッパストローク演算部、３１…流量演算手段、３２
…ストローク演算手段、３３…加算手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レベル調節計を用いてストッパストロ
   ークを調節することによりモールドレベルを一定値にフ
   ィードバック制御するモールドレベル制御装置において
   、タンディッシュ内の溶鋼重量によってノズル流量特性
   曲線を補正する実効ノズル特性演算部と、この実効ノズ
   ル特性演算部によって補正された実効ノズル流量特性を
   用いて、鋳込み速度から求めたノズル流量に対応するス
   トッパストロークの理論値を得るストッパストローク演
   算部とを備え、このストッパストローク演算部の出力を
   前記レベル調節計の出力であるフィードバック制御信号
   に重畳させてモールドレベルを制御することを特徴とす
   るモールドレベル制御装置。