JPH0474839B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、誘導加熱制御方法に係り、特に連続
鋳造におけるタンデイツシユ内溶鋼の温度制御方
法に関する。

Ｂ 発明の概要 本発明は、タンデイツシユ内溶鋼温度を誘導加
熱制御するにおいて、 非定常運転時にはプログラム制御し、定常運転
時にはフイードバツク制御し、このフイードバツ
ク制御における投入電力を決定する基準電力と比
例定数を目標温度と溶鋼温度の差及び温度の時間
変化率に従つて切り換えることにより、 連続鋳造における非定常運転時と定常運転時の
全区間に渡つて溶鋼の温度変動を小さくするもの
である。

Ｃ 従来の技術 連続鋳造におけるスラブの表面品質は、鋳造初
期、末期あるいは連々鋳における鍋交換時（継
目）などの非定常運転時では定常運転時に比べて
劣る。非定常運転時における表面品質劣化の一因
としてタンデイツシユ内溶鋼温度の低下があり、
タンデイツシユ内溶鋼温度は鋳込初期に著しく低
下し、中期で回復し、末期あるいは鍋交換時に再
び低下する。

そこで、従来からタンデイツシユ内溶鋼の連続
測温をし、鋳込温度を監視し、誘導加熱炉の加熱
量を調整して溶鋼温度を一定にする方法や、鋳込
初期のピンチング（投入電力の過多による加熱不
能）の回避のために特定の投入電力パターンを持
つて調整する方法が行われている。

Ｄ 発明が解決しようとする問題点 従来の加熱電力調整には実測温度と目標温度を
比較し、手動でタツプを切り換えて投入電力を調
整するという繁雑な操作になるものであつた。ま
た、電源にインバータを用い、実測温度と目標温
度の比較によるPID調節計を用いた単なるフイー
ドバツク制御方法においても鋳込初期や取鍋交換
時の非定常運転時においてはタンデイツシユ内の
温度センサが溶鋼湯面と離れるため自動制御がで
きない問題点や定常運転時においても単なるフイ
ードバツク制御では、目標温度に対して溶鋼温度
が低い場合には手段が０になり、誘導炉の溝内の
溶鋼が冷え、固まる問題を含め、目標温度に対し
ての制御の追従性を高め、またハンチングを抑え
て温度偏差を小さくすることは困難であり、溶鋼
温度を一定に保つのは難しいものであつた。

本発明の目的は非定常運転時と定常運転時の全
区間に渡つて溶鋼の温度変動を小さくした誘導加
熱制御方法を提供することにある。

Ｅ 問題点を解決するための手段 本発明は前記目的を達成するため、定常運転時
ではフイードバツク制御を行い、非定常運転時で
はタンデイツシユ内溶鋼量の変化に応じた投入電
力にするプログラム制御を行い、フイードバツク
制御時に投入電力を決定する基準電力と比例定数
を目標温度と溶鋼温度の差及び温度の時間変化率
に従つて切り換えるようにしたものである。

Ｆ 作用 非定常運転時には同じ投入電力に対してタンデ
イツシユ内溶鋼量の変化による温度の上昇、下降
の関係から投入電力を調整するプログラム制御に
よつて温度安定化を図り、定常運転時のフイード
バツク制御時には温度差の正負に応じて基準電力
を変えて応答性を高見、温度差が正負所定値を越
えたか否か及び温度差が大きくなろうとしている
か否かに応じて比例定数を変えてハンチングを抑
制する。

Ｇ 実施例 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

第１図は装置構成図を示す。タンデイツシユ１
内溶鋼２の加熱は、誘導炉１Ａのインダクタ３に
供給する交流電力によつて行われ、この交流電力
はインバータINV、コンバータCONからなる電
力変換器４によつて電力制御又は電圧制御され
る。制御装置５は投入電力指令Esに従つて電力
変換器４の出力電力又は電圧をフイードバツク制
御する。

投入電力指令Esは、切換スイツチ６によつて
プログラム制御時の指令Epと温度フイードバツ
ク制御時の指令Eoに切り換えられる。プログラ
ム制御は取鍋７からの注湯になる鋳込初期、鍋交
換期、鋳込末期など非定常運転時における溶鋼２
の湯面（溶鋼量）が著しく変化する期間に行わ
れ、温度フイードバツク制御はプログラム制御の
設定時間後又は溶鋼温度が目標温度に達したとき
の定常時に行われ、測温温度信号と目標温度との
比較演算によつて行われる。

タンデイツシユ内の溶鋼量が著しく変化する非
定常運転においては、該溶鋼量の変化が同じ投入
電力に対して溶鋼温度に著しく影響することか
ら、プログラム制御は、タンデイツシユ１内の溶
鋼量をその重量検出器８（もしくは溶鋼深さ検出
器）から得、この検出信号と目標温度θsに従つて
選択されるデータ群をプログラムデータテーブル
９から順次読み出して投入電力指令Epを得るよ
うにされる。

温度フイードバツク制御は、連続型温度計１０
による検出温度θrから平均演算部１１が平均温度
θaを検出し、この平均温度θaを消耗型温度計１
２による検出温度θ_Tに従つて補正演算部１３によ
つて随時補正し、この補正した平均温度θa₁と目
標温度θsとから投入電力演算部１４により投入電
力指令Eoを求めるようにされる。

投入電力演算部１４における演算は下記式によ
つて行われる。

Eo＝Ef（１＋ΣKΔθ／θs） ここで、Efは基準電力、Ｋは比例定数、Δθは
目標温度θsと平均温度θa₁の偏差であり、目標温
度θsに対する溶鋼温度との偏差Δθの比率を持つ
てサンプリング周期で基準電力Efを補正して投
入電力指令Eoを得る。

こうしたプログラム制御と温度フイードバツク
制御による投入電力指令Ep，Eoはリミツタ部１
５による制限がなされて指令Esとされ、ピンチ
効果抑制がなされる。

第２図は、第１図における温度制御態様を示す
図である。タンデイツシユ１への鋳込開始（時刻
t₁）にはプログラム制御を行い、溶鋼重さに見合
つた投入力電力指令Esをテーブル９から読み出
して投入電力を制御し、鋳込初期（期間T₁）の
溶鋼温度低下を防止する。鋳込開始から特定の時
間T₁（又は溶鋼温度が目標温度θs）に達したとき
（時刻t₂）、溶鋼の連続測温によるフイードバツク
制御になるよう切換スイツチ６をEo側に切り換
える。次に、鍋７の終了の特定時間前（時刻t₃）
になつたとき、再度プログラム制御に切り換えて
溶鋼重さに見合つた電力投入を行う（期間T₃）。
このプログラム制御における投入電力は鍋終了
（時刻t₄）で溶鋼重さが減り始め、これに追従し
て投入電力も下げて加熱過多を防止し、次鍋から
の注湯開始（時刻t₅）で溶鋼重さが増加するに従
つて投入電力も上げて行き、所定時間後又は溶鋼
温度が目標温度に達したとき（時刻t₆）にフイー
ドバツク制御に戻す。

こうした鍋交換によるプログラム制御期間を持
つて鍋交換時の溶鋼温度低下を防止し、同様に鋳
込終了前（時刻t₇）にはプログラム制御を行う。
この場合、鋳込終了時（時刻t₈）で溶鋼重さは減
り始め、タンデイツシユ１内の全部の溶鋼が排出
されるに追従して投入電力も下げる。

以上までのように、鋳込開始、鍋交換等の非定
常運転時にはフイードバツク制御では対応性の困
難さによる温度変動をプログラム制御によつて補
償し、定常運転時にはフイードバツク制御によつ
て精度良い温度制御を行う。第２図中、ΔTは目
標温度と溶鋼温度の偏差測定値を実線で示し、破
線はフイードバツク制御のみによる従来の測定値
を示し、従来方法に較べて温度変動が少なくなつ
ていることを示す。

ここで、本実施例では投入電力演算部１４の演
算に、基準電力Ef、比例定数Ｋとして以下に説
明する処理によつて調整し、フイードバツク制御
期間での応答性を良くしかもハンチング量の少な
い加熱制御を可能にする。基本的な考え方として
は溶鋼温度と目標温度の差Δθ（θs−θa₁）により、
基準電力Efを定め、さらにΔθの時間変化率
（dθ／dt）とΔθの関係により、基準電力Efに対して の調整分を考慮し、応答性と精度を高めている。

基準電力Efは第３図に示すように調整する。
目標温度θsと溶鋼温度θa₁の偏差Δθ（＝θs−θa₁）
が負、正の一定値Δθ₁以下及びΔθ₁を越える３つ
の領域によつて基準電力Efを下記のように切り
換える。

Δθ＜０ のときEf＝Ef₁ ０≦Δθ≦＋Δθ₁ のときEf＝Ef₂−Ef₁／Δθ₁Δθ
＋ Ef₁ ＋Δθ₁＜Δθ のときEf＝Ef₂ 但し、Ef₁，Ef₂はタンデイツシユの規模や投入
電力に対する溶鋼の加熱効率等から実験や経験に
よつて温度差０，Δθ₁との関係と共に予め定めら
れる値であり、Ef₁＜Ef₂にされる。

一方、比例定数Ｋは第４図に示すように調整す
る。Δθが＋Δθ₁と−Δθ₂を境とする３つの領域に
応じてかつ夫々の領域での溶鋼温度θの時間変化
率の正負に応じて下記のように切り換える。

Δθ＞＋Δθ₁，dθ／dt＜０ のときＫ＝K₁ Δθ＞＋Δθ₁，dθ／dt≧０ のときＫ＝０ Δθ＜−Δθ₂，dθ／dt≧０ のときＫ＝K₂ Δθ＜−Δθ₂，dθ／dt＜０ のときＫ＝０ −Δθ₂≦Δθ≦＋Δθ₁ のときＫ＝０ 但し、K₁，K₂は前述のEf₁，Ef₂と同様に温度
差−Δθ₂，＋Δθ₁と共に実験や経験によつて予め定
められている値であり、K₁＞K₂にされる。

こうした基準電力Efと比例定数Ｋの調整によ
り、目標温度θsと溶鋼温度θとの差Δθに応じて
投入電力指令出力Eoは以下のように決定される。

(a) Δθ＞＋Δθ₁かつdθ／dt＜０のとき Eo＝Ef₂（１＋ΣK₁Δθ／θs） このときは、溶鋼温度θが目標温度θsよりも＋
Δθ₁以上低く（溶鋼温度θが目標温度θsよりも低
い）、しかも溶鋼温度θが時間と共に低下してい
るため、高い基準電力Ef₂及び高い比例定数K₁に
よるフイードバツク制御を行うことで溶鋼温度θ
を目標温度θsに向けて早く上昇させようとする。

(b) Δθ＞＋Δθ₁かつdθ／dt≧０のとき Eo＝Ef₂ このときは、溶鋼温度θが時間と共に目標温度
に向かつて上昇しているため、温度差Δθに比例
した調整を行わず、高い基準電力Ef₂のみによる
固定制御を行い、目標温度に向かつた溶鋼温度の
上昇がやや緩やかになるよう出力Eoを絞る。

(c) ０≦Δθ≦＋Δθ₁のとき Eo＝Ef₂−Ef₁／Δθ₁Δθ＋Ef₁ このときは、溶鋼温度θが目標温度θsに対して
設定値＋Δθ₁になる少しの温度差内にあることか
ら、温度差Δθが小さくなるほど一定の傾斜で出
力EoをEf₂からEf₁まで絞り、フイードバツク制
御の固定により溶鋼温度θが目標温度θsから突出
しないよう即ちハンチングを越さないようにす
る。

(d) −Δθ₂≦Δθ＜０のとき Eo＝Ef₁ このときは、溶鋼温度θが目標温度θsを越えて
いるが、その差Δθが設定値−Δθ₂以内になる少し
の温度差にあることから、フイードバツク制御を
固定し、低い基準電力Ef₁により溶鋼温度θを目
標温度θsに向けて緩やかに低下させる。

(e) Δθ＜−Δθ₂かつdθ／dt≧０のとき Eo＝Ef₁（１＋ΣK₂Δθ／θs） このときは、溶鋼温度θが目標温度θsよりも−
Δθ₂以上高く、しかも溶鋼温度θが時間と共に上
昇しているため、低い基準電圧Ef₁よりもさらに
K₂・Δθ／θs（負）だけ下げたフイードバツク制御
により溶鋼温度θを目標温度θsに向けて早く低下
させる。

(f) Δθ＜−Δθ₂かつdθ／dt＜０のとき Eo＝Ef₁ このとき、溶鋼温度θが時間と共に目標温度θs
に向かつて低下しているため、低い基準電力Ef₁
に固定し、目標温度に向かつた溶鋼温度θの低下
をやや緩やかにする。

以上の説明から明らかなように、溶鋼温度θと
目標温度θsとの差が設定値＋Δθ₁，−Δθ₂の範囲内
にあるときは溶鋼温度θが目標温度θsに接近して
いることからフイードバツク制御を固定し、溶解
温度θが目標温度θsを突出しないよう即ちハンチ
ングを越さないようにする。そして、溶鋼温度θ
が目標温度θsに対して＋Δθ₁，−Δθ₂を越える大き
な差にあるときは、そのときの温度変化dθ／dtが
目標温度に向かう方向にあるか否かに応じて投入
電力指令Eoのフイードバツク制御を行うか、否
かの切換えを行い、溶鋼温度θが早く目標温度θs
に近づきかつ過不足を起こさないよう即ち目標温
度θsへの溶鋼温度θの制御の応答性を高めながら
目標温度に接近したときの温度変化を緩やかにす
る。このような制御を得るための設定値＋Δθ₁，
−Δθ₂は、溶鋼温度θが目標温度θsに近づいたと
きにフイードバツク制御を固定するか否かのしき
い値を与えるもので、前述のようにK₁，K₂や
Ef₁，Ef₂と共に実験や経験によつて予め定める。

なお、実施例における各部演算等による投入電
力指令Esの制御はコンピユータによるサンプリ
ング制御に限らず、アナログ演算手段によつて同
等の作用効果を得ることができるのは勿論であ
る。

Ｈ 発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、フイードバツ
ク制御では対応を困難にする非定常運転時では溶
鋼量に応じて投入電力をプログラム制御すること
で溶鋼温度の安定化を図り、定常運転時ではフイ
ードバツク制御を行うのに投入電力を決定する基
準電力と比例定数を温度差及び温度の時間変化率
に従つて切り換えることで応答性良くしかもハン
チングを小さくして溶鋼温度変動を小さくし、非
定常運転時と定常運転時の全区間に渡つて溶鋼の
温度変動を小さくし、高品質の構造を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す装置構成図、
第２図は第１図における制御態様を示す図、第３
図は第１図における演算部１４の基準電力切換特
性図、第４図は第１図における演算部１４の比例
定数切換特性図である。 １……タンデイツシユ、２……溶鋼、４，電力
変換器、５……制御装置、６……切換スイツチ、
７……取鍋、８……重量検出部、９……プログラ
ムデータテーブル、１０……連続型温度計、１１
……平均演算部、１２……消耗型温度計、１３…
…補償演算部、１４……投入電力演算部、１５…
…リミツタ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続鋳造用タンデイツシユの誘導炉への投入
   電力を非定常運転時にはタンデイツシユ内溶鋼量
   の変化に応じて投入電力Epを調整するプログラ
   ム制御をし、定常運転時にはタンデイツシユ内の
   溶鋼温度θと目標温度θsの偏差Δθと基準電力Ef
   と比例定数Ｋから次式 Eo＝Ef（１＋ΣKΔθ／θs） に従つて求める投入電力Eoでフイードバツク制
   御し、前記基準電力Efは前記偏差Δθが負と予め
   定められる正の設定値＋Δθ₁以下及び該設定値＋
   Δθ₁を越える３つの領域に応じて次の条件 Δθ＜０ のときEf＝Ef₁ ０≦Δθ≦＋Δθ₁のとき Ef＝Ef₂−Ef₁／Δθ₁Δθ＋Ef₁ ＋Δθ₁＜ΔθのときEf＝Ef₂ 但し、Ef1とEf2は予め定められる値であり、 Ef1＜Ef2にされる。 に従つて切り換え、前記比例定数Ｋは前記偏差
   Δθが設定値＋Δθ₁と予め定められる負の設定値−
   Δθ₂を境とする３つの領域と前記溶鋼温度θの時
   間変化率dθ／dtから次の条件 Δθ＞＋Δθ₁かつdθ／dt＜０のときＫ＝K₁ Δθ＞＋Δθ₁かつdθ／dt≧０のときＫ＝０ Δθ＜−Δθ₂かつdθ／dt≧０のときＫ＝K₂ Δθ＜−Δθ₂かつdθ／dt＜０のときＫ＝０ −Δθ₂≦Δθ≦＋Δθ₁ のときＫ＝０ 但し、K₁とK₂は予め定められる値であり、 K₁＞K₂にされる。 に従つて切り換えて前記投入電力Eoを調整する
   ことを特徴とする連続鋳造における誘導加熱制御
   方法。