JPH0586311B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、連続鋳造機溶鋼レベル制御の異常
監視装置に関するものである。

（従来技術とその問題点） タンデイツシユからノズルを介して鋳型内に溶
鋼を注入し、鋳型内での凝固・下流の冷却帯での
冷却により連続的に鋳鋼を形成する連続鋳造にお
いて、鋳型内の溶鋼レベルを安定に保つことが、
良好な鋳片を得る上で必要不可欠であり、この溶
鋼レベルを安定に制御する上で、鋳型に給湯され
る流量を安定に制御することが重要である。

このため、従来より油圧サーボによつてスライ
デイングノズルの開度を制御する方法が採られて
いるが、この際、スライデイングノズルの開度を
検出し、サーボ回路のフイードバツクとする必要
がある。この目的に充分な手段として、油圧シリ
ンダにノズル開度検出器としての位置検出器（例
えば差動トランス）を直結する方法がある。

ところが、この位置検出器等のフイードバツク
回路に断線・接触不良が発生すると、サーボ回路
へのフイードバツクが無くなるため、サーボアン
プの出力が振り切り、この結果、スライデイング
ノズルは使用位置から急激に全開あるいは全閉方
向に暴走し、溶鋼のオーバーフローなどの事故に
至る。そのため、この異常を即時に検知して油圧
サーボの切り離しや操作者へ警報を発する必要が
ある。

スライデイングノズル位置検出器の断線あるい
は接触不良を検出する方式として、第７図に示す
ように、検出用差動トランスに流れる交流電流に
対して直流を重畳し、断線すると直流電流が流れ
なくなるのを検出するＡ方式、あるいは差動トラ
ンス回路が断線すると、中立位置近傍の出力電流
となることを利用するＢ方式が考えられる。

しかしながら、従来の方式は、いずれもフイー
ドバツク回路に直接、検出装置を挿入し、その電
流変化を検知して、異常を知らせるものであつた
が、構成が複雑であり、検出範囲に制約が出たり
した。

さらに、最も解決しなければならない問題とし
て、従来は異常を検出するためにフイードバツク
回路に直列に検知回路を挿入したために、検知回
路自身に異常が発生するとサーボ回路にも影響を
与え、故障率を増加させることである。

したがつて、簡単な構成でかつ位置検出範囲の
全域で使用可能で、サーボ回路に影響を与えない
異常監視装置に改善しなければならない。

なお、特開昭60−83760号に、シリンダ位置値
が常に変動する場合は正常で、一定値で継続する
場合は異常とする方法が提案されているが、この
方法は加振法により常にシリンダを動かす場合に
は有効であるが、この加振法を使用せずシリンダ
を微動で位置制御（流量制御）させる通常方式の
場合には適用できない（現在は、湯面に波動を起
こす加振法は行なわれない傾向にある）。

さらに、特開昭57−159252号に、並列のシリン
ダを用いた制御法、特開昭59−30460号に、開口
面積を補正値として加える制御法等があるが、ワ
ークシリンダにポテンシヨメータ等を直結するの
が、最も精度が良く、異常検知さえ確実となれ
ば、自動化も充分信頼でき、湯面安定、品質向上
の効果は一段と大きい。

本出願人は、ワークシリンダに位置検出器に直
結した方式において、サーボ回路に影響を与える
ことなく、断線等の異常を確実に検出し得る注入
制御装置を既に出願している（実願昭61−173652
号、S61.11.12出願）。

この装置は、ノズル開度調整装置に設けたノズ
ル開度検出器の検出信号と、湯面レベル制御装置
からの出力とを比較し、この比較結果が所定値を
超えたとき出力を行う比較器と、外部から与えら
れる鋳込中信号と比較器の出力の論理積演算を行
う論理積演算器と、この演算器の出力が所定時間
以上継続された時点でノズル開度調整装置に緊急
閉指令を出力するタイマー回路から構成されてい
る。

この発明は、前述のような装置の改良に係り、
その目的は、断線等の異常をより確実に検出し得
る異常監視装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の異常監視装置８は、第１図に示すよう
に、タンデイツシユノズル２の開度を調整するノ
ズル駆動シリンダ３と、このシリンダ３に接続さ
れノズル開度を検出するノズル開度検出器４を有
し、湯面レベル制御用調節計５からのノズル開度
指令Vrefと、ノズル開度検出器４からの検出フ
イードバツク信号Vfbkを比較し、偏差ΔVに基づ
いてノズル駆動シリンダ３を制御するフイードバ
ツク回路に並列的に設けられる。

そして、この装置８は、第２図、第４図に示す
ように偏差ΔVが偏差検出レベルL₁を設定時間以
上越えると出力する偏差比較回路９Ｂと、偏差
ΔVを微分し、この微分値が微分値検出レベルL₂
を越えると出力する微分・比較回路１０Ｂを備
え、 二位置化回路９Ｃ，１０Ｃ，判別回路１１によ
り、偏差比較回路９Ｂと微分・比較回路１０Ｂが
同時に出力した時、異常として手動に切換えると
ともに警報を発し、いずれか一方だけが出力した
時には警報のみを発するよう構成されている。

（作用） フイードバツク回路が正常に作動している時に
は、偏差電圧ΔVが非常に小さく、偏差検出レベ
ルL₁以下であり、本装置８は作動しない。

フイードバツク回路に断線などの異常が発生
し、開度指令VrefにフイードバツクVfbkが追従
しなくなると、偏差電圧ΔVが偏差レベルL₁以上
になり、これが設定時間以上継続すると二位置化
回路９Ｃにより異常信号が出力される。

このような偏差電圧ΔVの監視だけでは誤動作
する可能性があるので、微分値dΔVが微分値検
出レベルL₂を越えると、ΔVが急激な変化を示し
たとして異常信号が出力され、両方の異常信号が
出力された時にのみ、異常発生と判断して必要な
処置がとられる。

（実施例） 以下、この発明を図示する一実施例に基づいて
説明する。

第１図に示すように、タンデイツシユ１の下部
に設けられたスライデイングノズル２の開度を調
整するノズル駆動シリンダ３と、このシリンダ３
に接続されノズル開度を検出するノズル開度検出
器４と、図示しない湯面レベル計からの湯面レベ
ル信号と目標湯面信号が入力される湯面レベル制
御用調節計５と、この調節計５からのノズル開度
指令Vrefと、ノズル開度検出器４からの検出フ
イードバツク信号Vfbkを比較して得られた偏差
ΔVを増幅して出力するサーボアンプ６と、この
偏差ΔVに基づいてシリンダ３を制御する油圧サ
ーボ回路７から溶鋼レベル制御のフイードバツク
回路が構成されている。

このようなフイードバツク回路の出側に本発明
の異常監視装置８を並列的に接続し、サーボ回路
７に影響を与えないようにしている。この異常監
視装置８は、第２図に示すように、偏差検出レベ
ルL₁を任意に設定できるようにした偏差検出レ
ベル設定回路９Ａ，サーボアンプ６の出力電圧
ΔVと偏差検出レベルL₁とを比較し、偏差検出レ
ベルL₁を越えると出力する比較回路９Ｂ，この
比較回路９Ｂの出力をリレー接点信号に変換し異
常信号を出力する二位置化回路９Ｃを有してい
る。

さらに、これらに加えて偏差ΔVの微分値dΔV
を出力する微分回路１０を設け、偏差の場合と同
様に微分値検出レベル設定回路１０Ａ，比較回路
１０Ｂ，二位置化回路１０Ｃを設け、微分値
dΔVが微分値検出レベルL₂を越えると異常信号
を出力するようにされている。

これら二位置化回路９Ｃ，１０Ｃからの異常信
号は判別回路１１に入力され、後述するような処
置がとられる。

以上のような構成において、異常監視装置８に
入力される電圧波形および出力信号は第３図のよ
うになる。

Vrefは鋳型の溶鋼レベル制御の結果得られス
ライデイングノズル２の開度制御に与えられる開
度指令であり、Vfbkは開度指令に追従し、シリ
ンダ３が駆動されることによつて同期して動作す
るノズル開度検出器４からの開度フイードバツク
である。ΔvはVrefとVfbkとの差を示し、サーボ
アンプ６に入力される偏差電圧であり、ΔVはサ
ーボアンプ６によつてΔvを演算し増幅された電
圧を示し、一般にΔvが数十倍以上に増幅された
ものとなる。

ここで、スライデイングノズル２のフイードバ
ツク回路が正常に作動している時は、開度フイー
ドバツクが開度指令に追従しているため、その偏
差電圧Δvもサーボアンプ６の出力電圧ΔVも非常
に小さく、偏差検出レベルL₁以下である。

しかし、フイードバツク回路に断線などの異常
が発生し、開度指令VrefにフイードバツクVfbk
が追従しなくなると、偏差電圧ΔVが偏差検出レ
ベルL₁以上になり、これが設定時間以上継続す
ると二位置化回路９Ｃにより異常信号が出力され
る。

ここで、サーボ弁は電気的制御量を機械的動き
に変える際、種々の原因で零調がずれることが多
いため、制御系としてはフイードバツク回路によ
り前記零調変動量を補正できるようにしている
が、この補正量がΔVの出力電圧量に影響するた
め、ΔVの値だけを監視し、設定レベル以上（あ
るいは以下）の場合を異常と判定するのは誤動作
となる場合がある。すなわち、第３図Ｆに示すよ
うに、補正量によりΔVが偏差検出レベルL₁を越
え、まだ正常であるにもかかわらず異常と判断し
てしまう。

このため、本発明では、ΔVが急激な変化を示
したか否かの判定条件を追加し、第３図Ｇに示す
ように、ΔVの微分値dΔVを求め、この微分値
dΔVが微分値検出レベルL₂を越えると、異常信
号を出力するようにしている。

そして、判別回路１１において偏差ΔVの異常
信号と微分値dΔVの異常信号のANDとORをと
り、両方が同時に出力された時には、スライデイ
ングノズル２を全閉とし、自動制御を停止させて
手動制御に切換えるとともに異常警報を発するよ
うにする。

いずれか一方が出力された時には、注意信号を
発するにとどめる。例えば、ΔVが設定レベルを
越えただけの場合は警報等の異常をオペレータに
知らせるのみとし、鋳込み末期であれば、次の鋳
込み時にはタンデイツシユ交換を行ない、初期、
中期であれば段取替えが整いしだい、ΔVがリミ
ツトで制御不能となつた時点で鋳込みを停止し、
タンデイツシユ替えを行なえばよい。要するに非
常停止の予告程度とし、その対応準備時間を得る
ことができる。

次に、第４図、第５図に具体例を示す。第４図
において、ノズル開度検出器として差動トランス
４を用い、シリンダ３に直結して作動されている
が、従来から使用されている同調シリンダを用い
た間接的な開度検出の方式、さらにはポテンシヨ
メーターを用いた方式でも本発明は適用できる。

この具体例では、差動トランス４の微弱な電圧
を外乱に強い電流信号に変換する変換器４Ａを有
し、サーボアンプ６にフイードパツクしている。
また、開度指令も電流信号で与えている。

サーボアンプ６は比例的に増幅しているもので
あり、その増幅率は10倍程度に調整されている
が、サーボアンプの特性は本発明では問題とせ
ず、全てのものを適用できる。すなわち、サーボ
アンプの比例ゲインが低い時には、設定回路９
Ａ，１０Ａの設定値を下げ、比例ゲインが高い時
には、設定値を高めにすればよい。本発明でこの
検出レベル設定を可変にしている理由もここにあ
る。

いずれにしても、この設定が重要なことである
が、サーボ回路７が正常に動作している時のサー
ボアンプ６の出力電圧の最大値よりも高めに設定
するようにすればよい。この具体例では、正常動
作時の最大値は±0.5Vであつたので、検出レベ
ルの設定値を±0.75Vと設定した。この時の異常
検出波形が第５図である。

また、第４図において直流アンプ１２を付加し
ているが、比較回路９Ｂ，１０Ｂの入力抵抗が十
分大きくサーボアンプ６に影響がなければ無用の
ものである。さらに、時間遅れ回路１３は異常が
ある程度長い時間続かないと検出されないように
するためのものであり、これも遅れを必要としな
ければ無用である。この具体例では、第５図に示
すように、110msecの遅れ時間を入れて開度フイ
ードバツク回路の微小な接触不良等による検出動
作をしないようにして、動作を安定させている。

なお、鋳込スタート、エンドにおける非定常部
では、流調は手動で行なうので、本発明の異常監
視装置８はOFFとしておき、自動鋳込み時のみ
ONとする。また、手動→自動切換えの瞬間に異
常値となるが、約0.1秒（100ms）程度で安定す
ることより、異常検出の遅れ量を110msと設定し
ている。

以上はサーボアンプの出力電圧を監視するよう
にした例を示したが、第６図に示すように、サー
ボアンプ６とは別に異常監視用の専用アンプ６′
を設けても良いことは当然のことであるが、サー
ボアンプ６を代用できれば、回路も簡単になり、
故障率も当然のことながら低くなり、ベターであ
る。

また、本発明は、従来より異常監視しようとし
ているフイードバツク側の断線や接触不良のよう
な異常ばかりでなく、フイードバツク回路全体内
に発生する全ての異常について監視できる。例え
ば、スライデイングノズルの摺動面固着等による
動作の不良や、油圧回路の油洩れ等に起因する動
作の不良など従来では検出し得なかつたサーボ回
路の異常までも正確に異常検出できる。

（発明の効果） 前述のとおり、この発明に係る異常監視装置
は、ノズル開度指令と検出フイードバツク信号の
偏差が偏差検出レベルを設定時間以上越えると異
常信号を出力するとともに、偏差の微分値が微分
値検出レベルを越えると異常信号を出力し、両方
の異常信号が出力された時にのみ異常発生と判断
するようにしたため、断線等の異常を正確に確実
に検出し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係るフイードバツク回路
を示す回路図、第２図は、その異常監視装置を示
す回路図、第３図は、その入力波形、出力信号を
示すグラフ、第４図は具体例を示す回路図、第５
図はその波形を示すグラフ、第６図はサーボアン
プ部分の変形例を示す回路図、第７図は従来の検
出方式を示す概略図である。 １……タンデイツシユ、２……タンデイツシユ
ノズル、３……シリンダ、４……ノズル開度検出
器、５……湯面レベル制御用調節計、６……サー
ボアンプ、７……油圧サーボ回路、８……異常監
視装置、９Ａ，１０Ａ……設定回路、９Ｂ，１０
Ｂ……比較回路、９Ｃ，１０Ｃ……二位置化回
路、１０……微分回路、１１……判別回路、１２
……直流アンプ、１３……時間遅れ回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タンデイツシユノズルの開度を調整するノズ
   ル駆動シリンダと、このシリンダに接続されノズ
   ル開度を検出するノズル開度検出器を有し、湯面
   レベル制御用調節計からのノズル開度指令と、前
   記ノズル開度検出器からの検出フイードバツク信
   号を比較し、この比較結果に基づいて前記ノズル
   駆動シリンダを制御するフイードバツク回路に、
   並列的に設けられる異常監視装置であつて、 前記ノズル開度指令と検出フイードバツク信号
   との偏差が偏差検出レベルを設定時間以上越える
   と出力する偏差比較回路と、前記偏差を微分し、
   この微分値が微分値検出レベルを越えると出力す
   る微分・比較回路を備え、 前記偏差比較回路と微分・比較回路が同時に出
   力した時、異常として手動に切換えるとともに警
   報を発し、いずれか一方だけが出力した時には警
   報のみを発するように構成したことを特徴とする
   連続鋳造機溶鋼レベル制御の異常監視装置。