JPH04339552A - 連続鋳造機の溶鋼レベル制御方法 - 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】本発明は連続鋳造機の鋳型内の溶
鋼レベルを制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続鋳造機の操業は、上下に開口を有す
る筒型の鋳型に溶鋼を注入し、該鋳型の水冷内壁と接触
させて冷却，凝固せしめ、外側を凝固シェルにて被覆さ
れた鋳片を得て、これを鋳型の下方に連続的に引き抜き
つつ更に冷却し、内側にまで凝固が進行した段階にて所
定の長さに切断して、圧延工程等の後工程での素材とな
る製品鋳片を得る手順にて行われる。このような連続鋳
造機の操業に際しては、鋳型からの溶鋼の溢出、ブレー
クアウト等、操業の停止を強いる種々の不都合の発生を
未然に防止すると共に、鋳型内部での冷却，凝固状態を
安定化させて、製品鋳片の品質向上を図るべく、鋳型内
部の溶鋼レベルを適正なレベルに維持する溶鋼レベル制
御が行われている。

【０００３】従来の溶鋼レベル制御においては、ＰＩＤ
　制御が用いられていた。このＰＩＤ　制御では、レベ
ル検出器によって溶鋼レベルを検出し、検出された溶鋼
レベルが予め定められた設定値になるように、鋳型に溶
鋼を注入するスライディングノズルのノズル開度をＰＩ
Ｄ　制御器により調節し、溶鋼レベルのフィードバック
制御を行っていた。

【０００４】このような従来の溶鋼レベル制御で、制御
精度を向上させる方法としては、所定の条件において前
記ＰＩＤ　制御器のゲインを増加させる方法が提案され
ている（特開昭６２−１９２２４６　号公報）　。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述の如き
ＰＩＤ　制御器のゲインを増加させる方法では、ＰＩＤ
　制御器のゲインを大きくすると、溶鋼レベルが設定値
からオーバーシュートし易くなり、制御が悪化するとい
う問題と、溶鋼レベルの変動等により生じるバルジング
量の増大とロールのたわみとに起因する周期的なレベル
変動に対しては、溶鋼レベルが大きくハンチングすると
いう問題とがあった。また、この他にも、従来の溶鋼レ
ベル制御においては、前記スライディングノズルに詰ま
りが生じても、これに詰まりが生じていないと仮定して
制御が行われるので、スライディングノズルに詰まりが
生じた場合は、制御精度が悪化するという問題があった
。

【０００６】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、スライディングノズルの詰まり状態に関わらず
良好な制御精度で溶鋼レベルを制御することが可能であ
る連続鋳造機の溶鋼レベル制御方法を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造機
の溶鋼レベル制御方法は、鋳型内に溶鋼を注入するスラ
イディングノズルの開度を調節することによって、鋳型
内での溶鋼レベルを制御する連続鋳造機の溶鋼レベル制
御方法において、前記スライディングノズルの詰まり状
態に関連して求められる最適制御ゲインをその制御要素
として設定するようにしてあり、溶鋼レベル，スライデ
ィングノズルの開度及び鋳込み速度に基づいて前記スラ
イディングノズルの最適な開度調節量を求めるための最
適制御則を予め定めると共に、スライディングノズルの
詰まり状態と前記最適制御ゲインとの相関関係を予め定
めておき、前記溶鋼レベル，スライディングノズルの開
度及び鋳込み速度を検出し、検出された溶鋼レベルと、
検出されたスライディングノズルの開度及び鋳込み速度
に関連して求められる溶鋼レベルとの差に関連してスラ
イディングノズルの詰まり状態を推定し、推定したスラ
イディングノズルの詰まり状態に基づき前記相関関係を
用いて前記最適制御則の最適制御ゲインを求め、求めた
最適制御ゲインを前記最適制御則に設定し、この最適制
御則を用い前記溶鋼レベル，スライディングノズルの開
度及び鋳込み速度の検出結果に基づいてスライディング
ノズルの開度調節量を求め、求めた開度調節量に基づい
てスライディングノズルの開度を調節することを特徴と
する。

【０００８】

【作用】本発明にあっては、スライディングノズルの詰
まり状態に関連して求められる変更される最適制御ゲイ
ンを制御要素として設定するようにしてある最適制御則
を用いてスライディングノズルの開度調節量が求められ
るようになっている。この最適制御則の最適制御ゲイン
は、検出された溶鋼レベルと、検出されたスライディン
グノズルの開度及び鋳込み速度に関連して求められる理
想的な溶鋼レベルとの差に関連して推定されるスライデ
ィングノズルの詰まり状態に応じて変更される。前記最
適制御ゲインは、スライディングノズルの詰まりが大き
くなるに従って、大きくなされ、これによって、スライ
ディングノズルの詰まりにより低下するスライディング
ノズルの流量が補償される。また、バルジング量の増大
とロールのたわみとに起因する周期的なレベル変動は、
溶鋼レベルの変動に関連して生じ易いので、このように
溶鋼レベルが良好な精度で制御されると前記バルジング
量の増大とロールのたわみとに起因する周期的なレベル
変動も未然に防がれる。

【０００９】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係る連続鋳造機の溶鋼レベ
ル制御方法（以下本発明方法という）の実施状態を示す
模式図的ブロック図である。

【００１０】図中１はタンディッシュである。タンディ
ッシュ１内の溶鋼は、油圧シリンダ３によって駆動され
るスライディングノズル２を介してモールド４内に注入
されるようになっている。モールド４内に注入された溶
鋼は、モールド４の内壁との接触により冷却されて外側
を凝固シェル５０にて被覆された鋳片５となり、ピンチ
ロール６，６の回転によってモールド４の下方に連続的
に引き抜かれる。

【００１１】モールド４の上方には、モールド４内の溶
鋼レベルを検出する渦流レベル計よりなる溶鋼レベル検
出器７が配設されており、該溶鋼レベル検出器７の検出
信号は、スライディングノズル２の開度指令を算出する
スライディングノズル開度指令算出装置９へ与えられる
ようになっている。また、油圧シリンダ３には、そのス
トロークを検出することにより、スライディングノズル
２のノズル開度を検出する開度検出器３０が設けられて
おり、該開度検出器３０の検出信号は、油圧シリンダ３
のストロークを調節することによってスライディングノ
ズル２のノズル開度を制御する開度制御器８と、前記ス
ライディングノズル開度指令算出装置９とへ与えられる
ようになっている。

【００１２】モールド４の下方には、ピンチロール６，
６の回転数を検出することによって溶鋼の鋳込み速度を
検出する鋳込み速度検出器６０が設けられている。該鋳
込み速度検出器６０の検出信号は、前記スライディング
ノズル開度指令算出装置９へ与えられるようになってい
る。 また、スライディングノズル開度指令算出装置９には、
前述の如き各種の検出結果の他に溶鋼レベルの目標値で
ある溶鋼レベル設定値が与えられるようになっており、
スライディングノズル開度指令算出装置９では、後述す
る方法により、スライディングノズル２の開度の目標値
であるスライディングノズル開度指令値を求めるように
なっている。スライディングノズル開度指令算出装置９
で求められたスライディングノズル開度指令値は、スラ
イディングノズル開度指令信号として、開度制御器８に
与えられると共にスライディングノズル開度指令算出装
置９にフィードバックされるようになっている。

【００１３】次に、スライディングノズル開度指令算出
装置９の構成について説明する。図２はスライディング
ノズル開度指令算出装置９の構成を示す模式図的ブロッ
ク図である。

【００１４】スライディングノズル開度指令算出装置９
において、溶鋼レベル検出信号，スライディングノズル
開度検出信号，鋳込み速度検出信号及びスライディング
ノズル開度指令信号は、ノズル詰まり指数算出部９１及
びノズル開度指令変更量算出部９３に与えられるように
なっている。また、溶鋼レベル設定値信号はノズル開度
指令変更量算出部９３に与えられるようになっている。

【００１５】ノズル詰まり指数算出部９１では、前述の
如き入力信号に基づいてスライディングノズル２の詰ま
り状態を表すノズル詰まり指数を求め、求めたノズル詰
まり指数のデータを制御ゲイン選択部９２に与えるよう
になっている。制御ゲイン選択部９２には、後述する最
適制御則に定められる各最適制御ゲインを、与えられた
ノズル詰まり指数に基づいて選択し、選択した制御ゲイ
ンのデータをノズル開度指令変更量算出部９３へ与える
ようになっている。

【００１６】ノズル開度指令変更量算出部９３では、ス
ライディングノズル２の開度の変更量であるノズル開度
指令変更量を求めるための後述するような最適制御則が
予め記憶されており、前記最適制御則の各最適制御ゲイ
ンを、制御ゲイン選択部９２で選択された最適制御ゲイ
ンの値に定め、溶鋼レベル設定値，溶鋼レベル検出値，
スライディングノズル開度検出値，鋳込み速度検出値及
びスライディングノズル開度指令値に基づき、前記最適
制御則を用いてノズル開度指令変更量を算出し、算出し
たノズル開度指令変更量をノズル開度指令修正部９４へ
与えるようになっている。ノズル開度指令修正部９４で
は、与えられたノズル開度指令変更量に基づいてスライ
ディングノズル開度指令値を修正し、修正したスライデ
ィングノズル開度指令値を開度制御器８へ与えるように
なっている。

【００１７】次に、スライディングノズル開度指令算出
装置９でのスライディングノズル開度指令値の算出方法
について詳述する。

【００１８】スライディングノズル２のノズル開度指令
値Ｕに対するスライディングノズル２のノズル開度Ｘの
応答特性は下記（１）　式によって表される。

【００１９】 　　Ｘｎ　＝ａ１　Ｘｎ−１　＋ａ２　Ｘｎ−２　＋ｂ
１　Ｕｎ−１　＋ｂ２　Ｕｎ−２　　　…（１）　　　

【００２０】但し、前記（１）　式において、ａ１　，
ａ２　，ｂ１　，ｂ２　は応答特性の各項目における定
数、ｎは制御周期である。

【００２１】また、ノズル開度Ｘ及び鋳込み速度Ｖに対
する溶鋼レベルＹの応答特性は下記（２）　式によって
表される。

【００２２】 　　Ｙｎ　＝ｃ１　Ｙｎ−１　＋ｃ２　Ｙｎ−２　＋ｄ
１　Ｘｎ−２　＋ｄ２　Ｘｎ−３　＋ｆ１　Ｖｎ−１　
　　　　　　　　＋ｆ２　Ｖｎ−２　　　…（２）　　
　但し、前記（２）　式において、ｃ１　，ｃ２　，ｄ
１　，ｄ２　，ｆ１　，ｆ２　は応答特性の各項目にお
ける定数、ｎは制御周期である。

【００２３】そして、下記（３）　式に示される如き評
価関数Ｊを最小にする、スライディングノズル開度指令
値Ｕの変更量であるノズル開度指令変更量ΔＵ＊　を求
めると、下記（４）　式に示される如き、出力・状態フ
ィードバック制御及び鋳込み速度フィードフォワード制
御よりなる積分型最適レギュレータに基づく最適制御則
が得られる。

【００２４】

【数１】

【００２５】

【数２】

【００２６】前記（４）　式における最適制御ゲインｋ
１　〜ｋ９　は、前記（１）　式及び（２）　式から状
態マトリックスを求め、求めた状態マトリックスに基づ
きリカッチの方程式を解くことによって求められる。

【００２７】また、スライディングノズル２のノズル詰
まり状態は、下記（５）　式の如く求められるスライデ
ィングノズル詰まり指数Ｋｍ　にて表される。

【００２８】

【数３】

【００２９】前記（５）　式に示されるスライディング
ノズル詰まり指数Ｋｍ　は、スライディングノズル２に
おける所定のノズル開度での実際のノズル流速と、これ
に対応するその理想的なノズル流速との比を表すもので
ある。 スライディングノズル２に詰まりがない場合は、スライ
ディングノズル詰まり指数Ｋｍ　は１であり、詰まりが
大きくなるに従ってスライディングノズル詰まり指数Ｋ
ｍ　は１から小さくなるようになっている。

【００３０】スライディングノズル２の詰まり状態が変
化することによりスライディングノズル詰まり指数Ｋｍ
　が変化すると、ノズル開度Ｘに対する溶鋼レベルの応
答特性が変化するので、これに応じて前記定数ｄ１　，
ｄ２　が変化することとなる。また、最適制御ゲインｋ
１　〜ｋ９　は、前記（１）　式及び（２）　式から求
められるので、このように定数ｄ１　，ｄ２　が変化す
ると、最適制御ゲインｋ１　〜ｋ９　が変化する。即ち
、スライディングノズル詰まり指数Ｋｍ　が変化すると
、これに応じて最適制御ゲインｋ１　〜ｋ９　が変化す
る。

【００３１】スライディングノズル開度指令算出装置９
においては、前述の如く求められるスライディングノズ
ル詰まり指数Ｋｍ　と、これに対応する最適制御ゲイン
ｋ１　〜ｋ９　との関係を示すデータテーブルを作成し
ておき、作成したデータテーブルを制御ゲイン選択部９
２に予め記憶させておく。

【００３２】溶鋼レベル制御を行う場合、まず、ノズル
詰まり指数算出部９１では、前記（５）式を用いてスラ
イディングノズル詰まり指数Ｋｍ　が求められる。求め
られたスライディングノズル詰まり指数Ｋｍ　のデータ
は制御ゲイン選択部９２へ与えられる。制御ゲイン選択
部９２では、前記データテーブルに基づいて、与えられ
たスライディングノズル詰まり指数Ｋｍ　のデータから
その値に応じた最適制御ゲインｋ１　〜ｋ９　が選択さ
れる。選択された最適制御ゲインｋ１　〜ｋ９　のデー
タはノズル開度指令変更量算出部９３へ与えられる。

【００３３】ノズル開度指令変更量算出部９３では、与
えられた最適制御ゲインｋ１　〜ｋ９　のデータを前記
最適制御則に設定し、その最適制御則に基づいてノズル
開度指令変更量ΔＵ＊　が求められる。求められたノズ
ル開度指令変更量ΔＵ＊　のデータはノズル開度指令修
正部９４へ与えられる。ノズル開度指令修正部９４では
、与えられたノズル開度指令変更量ΔＵ＊　のデータに
基づいてスライディングノズル開度指令値Ｕの前回の制
御値を修正する。 修正されたスライディングノズル開度指令値Ｕは開度制
御器８へ与えられる。開度制御器８では、与えられたス
ライディングノズル開度指令値Ｕに基づいて油圧シリン
ダ３を駆動し、スライディングノズル２の開度を制御す
る。

【００３４】以上に説明した本発明方法では、最適制御
ゲインｋ１　〜ｋ９　はスライディングノズル２の詰ま
り状態に応じて適正に選択される。このため、スライデ
ィングノズル２の開度はその詰まり状態に応じて適正に
制御されるので、溶鋼レベルは精度良く制御される。

【００３５】次に、前述したような本発明方法を用いて
実際に溶鋼レベル制御を行った場合の結果について説明
する。図３は本発明方法及び従来方法を用いて溶鋼レベ
ル制御を行った場合の溶鋼レベルのタイムチャートであ
り、図３（ａ）　は本発明方法の制御結果を示し、図３
（ｂ）　は従来方法の制御結果を示している。

【００３６】図３から明らかな如く従来方法では±３．
０ｍｍ　の溶鋼レベル変動があったが、本発明方法では
、溶鋼レベル変動が±１．５ｍｍ　に抑制されており、
溶鋼レベルの制御精度が従来方法よりも向上した。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法においては
、予め定められた最適制御則を用いてスライディングノ
ズルの開度調節量が求められる。この最適制御則の最適
制御ゲインは、スライディングノズルの詰まり状態に応
じて求められるので、これによってスライディングノズ
ルの詰まりによって低下するスライディングノズルの流
量が補償され、溶鋼レベルが良好な精度で制御できる。 また、バルジング量の増大とロールのたわみとに起因す
る周期的なレベル変動は、溶鋼レベルの変動に関連して
生じ易いので、このように溶鋼レベルが良好な精度で制
御されると前記バルジング量の増大とロールのたわみと
に起因する周期的なレベル変動も未然に防がれる等、本
発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る連続鋳造機の溶鋼レベル制御方法
の実施状態を示す模式図的ブロック図である。

【図２】スライディングノズル開度指令算出装置の構成
を示す模式図的ブロック図である。

【図３】図３は本発明方法及び従来方法を用いて溶鋼レ
ベル制御を行った場合の溶鋼レベルのタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

２　　スライディングノズル ４　　モールド ７　　溶鋼レベル検出器 ８　　開度制御器 ９　　スライディングノズル開度指令算出装置３０　　
開度検出器 ６０　　鋳込み速度検出器 ９１　　ノズル詰まり指数算出部 ９２　　制御ゲイン選択部 ９３　　ノズル開度指令変更量算出部 ９４　　ノズル開度指令修正部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋳型内に溶鋼を注入するスライディン
   グノズルの開度を調節することによって、鋳型内での溶
   鋼レベルを制御する連続鋳造機の溶鋼レベル制御方法に
   おいて、前記スライディングノズルの詰まり状態に関連
   して求められる最適制御ゲインをその制御要素として設
   定するようにしてあり、溶鋼レベル，スライディングノ
   ズルの開度及び鋳込み速度に基づいて前記スライディン
   グノズルの最適な開度調節量を求めるための最適制御則
   を予め定めると共に、スライディングノズルの詰まり状
   態と前記最適制御ゲインとの相関関係を予め定めておき
   、前記溶鋼レベル，スライディングノズルの開度及び鋳
   込み速度を検出し、検出された溶鋼レベルと、検出され
   たスライディングノズルの開度及び鋳込み速度に関連し
   て求められる溶鋼レベルとの差に関連してスライディン
   グノズルの詰まり状態を推定し、推定したスライディン
   グノズルの詰まり状態に基づき前記相関関係を用いて前
   記最適制御則の最適制御ゲインを求め、求めた最適制御
   ゲインを前記最適制御則に設定し、この最適制御則を用
   い前記溶鋼レベル，スライディングノズルの開度及び鋳
   込み速度の検出結果に基づいてスライディングノズルの
   開度調節量を求め、求めた開度調節量に基づいてスライ
   ディングノズルの開度を調節することを特徴とする連続
   鋳造機の溶鋼レベル制御方法。