JPH0763826B2 - モールドレベル制御装置 - Google Patents
モールドレベル制御装置Info
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- JPH0763826B2 JPH0763826B2 JP8907690A JP8907690A JPH0763826B2 JP H0763826 B2 JPH0763826 B2 JP H0763826B2 JP 8907690 A JP8907690 A JP 8907690A JP 8907690 A JP8907690 A JP 8907690A JP H0763826 B2 JPH0763826 B2 JP H0763826B2
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- Japan
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- mold
- mold level
- tundish
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、連続鋳造プロセスにおけるモールド内の湯面
レベルを適切に制御するためのモールドレベル制御装置
に関する。
レベルを適切に制御するためのモールドレベル制御装置
に関する。
鉄鋼、アルミ合金等の連続鋳造においては、溶融金属よ
りなる湯を上下が開放されたモールドの上方から注入
し、モールド側面から冷却してその表面から一部を固化
せしめ、下方からロールではさんで引き出しながら冷却
することによって連続的に鋳造が行われる。
りなる湯を上下が開放されたモールドの上方から注入
し、モールド側面から冷却してその表面から一部を固化
せしめ、下方からロールではさんで引き出しながら冷却
することによって連続的に鋳造が行われる。
この連続鋳造プロセスにおいて、モールド内の湯面レベ
ルの制御状態が鋳片の品質を左右する重要な要因である
ことは良く知られており、特に湯面の変動量と変動速度
とを低く抑えることが肝要である（例えば特公昭63−16
218号公報参照）。
ルの制御状態が鋳片の品質を左右する重要な要因である
ことは良く知られており、特に湯面の変動量と変動速度
とを低く抑えることが肝要である（例えば特公昭63−16
218号公報参照）。
制御の方式は一般にPID演算による定値制御によってお
り、特に比例動作（Ｐ）および積分動作（Ｉ）を主体と
した制御が行なわれている。
り、特に比例動作（Ｐ）および積分動作（Ｉ）を主体と
した制御が行なわれている。
製品の品質および歩留りへの要求は年々厳しくなってき
ており、最近では安定時において発生する細かい持続振
動が問題とされる様になってきた。
ており、最近では安定時において発生する細かい持続振
動が問題とされる様になってきた。
また、しばしば湯面の急上昇が発生するが、この原因は
ノズル部分に付着したアルミナが剥離して開口面積が拡
がるために流入量が急上昇することによって起こる現象
とされている。従来の制御装置は湯面レベルを目標とす
るレベルに偏差無く一致させることに主眼を置いて設計
されており、前述した様にＰ動作およびＩ動作を主体と
した制御となっているので、外乱が入るたびに湯面の急
上昇、下降が起こり、湯面変動速度の観点からは好まし
い制御とは言えない。
ノズル部分に付着したアルミナが剥離して開口面積が拡
がるために流入量が急上昇することによって起こる現象
とされている。従来の制御装置は湯面レベルを目標とす
るレベルに偏差無く一致させることに主眼を置いて設計
されており、前述した様にＰ動作およびＩ動作を主体と
した制御となっているので、外乱が入るたびに湯面の急
上昇、下降が起こり、湯面変動速度の観点からは好まし
い制御とは言えない。
したがって本発明の目的は、安定時の持続振動がなく、
かつアルミナ剥離等を原因とする外乱に対して、湯面の
変動量および変動速度が最小であるモールドレベル制御
装置を提案することにある。
かつアルミナ剥離等を原因とする外乱に対して、湯面の
変動量および変動速度が最小であるモールドレベル制御
装置を提案することにある。
本発明のモールドレベル制御装置は、モールド内の溶融
金属のレベルを連続的に検出するモールドレベル検出手
段と、タンディッシュ内の溶融金属の重量を連続的に検
出するタンディッシュ重量検出手段と、タンディッシュ
からモールドへの溶融金属の注入経路の開度と該モール
ドレベル検出手段が検出するモールドレベルの値とから
むだ時間を推定するむだ時間同定演算手段と、該モール
ドレベル検出手段が検出するモールドレベル、該タンデ
ィッシュ重量検出手段が検出するタンディッシュ内溶融
金属重量、該注入経路の開度、該むだ時間演算手段が推
定したむだ時間、および鋳造速度からプロセスモデルの
各係数を推定するプロセスモデル同定演算手段と、該タ
ンディッシュ内溶融金属重量、該注入経路の開度、該む
だ時間、鋳造速度および該プロセスモデル同定演算手段
が推定した各係数とから、モールドレベルのむだ時間補
償値を演算するむだ時間補償値演算手段と、該むだ時間
補償値演算手段が演算したむだ時間補償値により該モー
ルドレベル検出値を補正するモールドレベル補償手段
と、該補正されたモールドレベルを入力としてPID演算
を行ない、該注入経路の開度の制御信号として出力する
PID演算手段とを具備することを特徴とするものであ
る。
金属のレベルを連続的に検出するモールドレベル検出手
段と、タンディッシュ内の溶融金属の重量を連続的に検
出するタンディッシュ重量検出手段と、タンディッシュ
からモールドへの溶融金属の注入経路の開度と該モール
ドレベル検出手段が検出するモールドレベルの値とから
むだ時間を推定するむだ時間同定演算手段と、該モール
ドレベル検出手段が検出するモールドレベル、該タンデ
ィッシュ重量検出手段が検出するタンディッシュ内溶融
金属重量、該注入経路の開度、該むだ時間演算手段が推
定したむだ時間、および鋳造速度からプロセスモデルの
各係数を推定するプロセスモデル同定演算手段と、該タ
ンディッシュ内溶融金属重量、該注入経路の開度、該む
だ時間、鋳造速度および該プロセスモデル同定演算手段
が推定した各係数とから、モールドレベルのむだ時間補
償値を演算するむだ時間補償値演算手段と、該むだ時間
補償値演算手段が演算したむだ時間補償値により該モー
ルドレベル検出値を補正するモールドレベル補償手段
と、該補正されたモールドレベルを入力としてPID演算
を行ない、該注入経路の開度の制御信号として出力する
PID演算手段とを具備することを特徴とするものであ
る。
安定時の持続振動および外乱に対して湯面変動が大きく
なるのは、主として流量調節個所からモールドに至る注
入経路のむだ時間が大きいことがその原因と考えられ
る。
なるのは、主として流量調節個所からモールドに至る注
入経路のむだ時間が大きいことがその原因と考えられ
る。
したがって、むだ時間同定演算手段によりむだ時間の値
を推定し、推定した値と他の観測可能な値とからプロセ
スモデル同定演算手段によりプロセスモデルの係数を推
定することによりプロセスモデルを確定し、確定したプ
ロセスモデルに基いて、むだ時間補償値演算手段によ
り、むだ時間の寄与分を算出し、これによって観測され
たモールドレベルを補正してPID演算を行なえば、むだ
時間の影響を補償したPID制御が可能となる。
を推定し、推定した値と他の観測可能な値とからプロセ
スモデル同定演算手段によりプロセスモデルの係数を推
定することによりプロセスモデルを確定し、確定したプ
ロセスモデルに基いて、むだ時間補償値演算手段によ
り、むだ時間の寄与分を算出し、これによって観測され
たモールドレベルを補正してPID演算を行なえば、むだ
時間の影響を補償したPID制御が可能となる。
第１図は本発明をスライディングノズル（SN）の開閉に
よってモールドレベルの制御を行なう連続鋳造設備に適
用した一実施例を示す図である。
よってモールドレベルの制御を行なう連続鋳造設備に適
用した一実施例を示す図である。
１はタンディッシュ、２は溶鋼である。溶鋼２は浸漬ノ
ズル３を通ってモールド４内に注入される。モールド４
内の溶鋼レベルはモールドレベル計５にて検知されその
信号をもとに制御部６からスライディングノズル（SN）
７を駆動する油圧シリンダ８の制御盤20に制御指令が出
力される。このとき、制御指令を演算するのに、スライ
ディングノズルの開度を検知するスライディングノズル
開度計９、タンディッシュ１内の溶鋼２の重量を検知す
るタンディッシュ重量計10および鋳片を引き抜くローラ
の回転速度を検知することによって鋳造速度を検知する
鋳造速度計11からの信号も使われる。
ズル３を通ってモールド４内に注入される。モールド４
内の溶鋼レベルはモールドレベル計５にて検知されその
信号をもとに制御部６からスライディングノズル（SN）
７を駆動する油圧シリンダ８の制御盤20に制御指令が出
力される。このとき、制御指令を演算するのに、スライ
ディングノズルの開度を検知するスライディングノズル
開度計９、タンディッシュ１内の溶鋼２の重量を検知す
るタンディッシュ重量計10および鋳片を引き抜くローラ
の回転速度を検知することによって鋳造速度を検知する
鋳造速度計11からの信号も使われる。
第２図は第１図の制御部６を機能ブロック図で表わした
ものである。
ものである。
むだ時間同定演算部12は、SN開度計９（第１図）から入
力される各時刻ｔのSN開度信号ｕ（ｔ）とモールドレベ
ル計５から入力されるモールドレベル信号ｙ（ｔ）より
各時刻ｔのむだ時間τ（ｔ）を算出する。算出過程の詳
細については後述する。
力される各時刻ｔのSN開度信号ｕ（ｔ）とモールドレベ
ル計５から入力されるモールドレベル信号ｙ（ｔ）より
各時刻ｔのむだ時間τ（ｔ）を算出する。算出過程の詳
細については後述する。
プロセスモデル同定演算部13においては、第１図のシス
テムのプロセスモデルとして、 Δｙ（ｔ）＝a0w（ｔ）｛ｕ（ｔ−τ）−u0｝ −｛ｖ（ｔ）−v0｝ （１） を仮定する。ここで、Δｙ（ｔ）はｙ（ｔ）の前回値と
今回値の差、すなわち、モールドレベルの変化量であ
り、ｗ（ｔ）はタンディッシュ重量計10からのタンディ
ッシュ重量信号、ｖ（ｔ）は鋳造速度計11からの鋳造速
度を表わし、u0は制御が平衡に達したときのSN開度、v0
はそのときの鋳造速度であり、a0は流量ゲインを表わす
係数である。
テムのプロセスモデルとして、 Δｙ（ｔ）＝a0w（ｔ）｛ｕ（ｔ−τ）−u0｝ −｛ｖ（ｔ）−v0｝ （１） を仮定する。ここで、Δｙ（ｔ）はｙ（ｔ）の前回値と
今回値の差、すなわち、モールドレベルの変化量であ
り、ｗ（ｔ）はタンディッシュ重量計10からのタンディ
ッシュ重量信号、ｖ（ｔ）は鋳造速度計11からの鋳造速
度を表わし、u0は制御が平衡に達したときのSN開度、v0
はそのときの鋳造速度であり、a0は流量ゲインを表わす
係数である。
（１）式は、 Δｙ（ｔ）＝a0w（ｔ）ｕ（ｔ−τ）＋a1−ｖ（ｔ）
（２） と変形することができる。ただし、 a1＝v0−a0u0w（ｔ） （２） である。a0は本来定数であり、a1もｗ（ｔ）の変化が小
さいことを考慮すれば、比較的短期間内では定数とみな
すことができる。したがって、これより、プロセスモデ
ル同定演算部13においては、（２）式に基づき、むだ時
間同定演算部12が推定したτ（ｔ）の値、そして、各時
刻ｔにおけるΔｙ（ｔ）,w（ｔ）,u（ｔ−τ）,v（ｔ）
の値から最小自乗法により係数a0,a1が推定される。こ
の場合において、各測定値には時間の新しいデータ程大
きくなる重みが付けられる。
（２） と変形することができる。ただし、 a1＝v0−a0u0w（ｔ） （２） である。a0は本来定数であり、a1もｗ（ｔ）の変化が小
さいことを考慮すれば、比較的短期間内では定数とみな
すことができる。したがって、これより、プロセスモデ
ル同定演算部13においては、（２）式に基づき、むだ時
間同定演算部12が推定したτ（ｔ）の値、そして、各時
刻ｔにおけるΔｙ（ｔ）,w（ｔ）,u（ｔ−τ）,v（ｔ）
の値から最小自乗法により係数a0,a1が推定される。こ
の場合において、各測定値には時間の新しいデータ程大
きくなる重みが付けられる。
プロセスモデル同定演算部13において推定された係数
a0,a1を用いれば（２）式のプロセスモデルは確定す
る。むだ時間補償演算部14は確定したプロセスモデルに
基づき、むだ時間τがあるときとないときのモールドレ
ベルｙ（ｔ）を算出し、両者の差τ（ｔ）を算出す
る。
a0,a1を用いれば（２）式のプロセスモデルは確定す
る。むだ時間補償演算部14は確定したプロセスモデルに
基づき、むだ時間τがあるときとないときのモールドレ
ベルｙ（ｔ）を算出し、両者の差τ（ｔ）を算出す
る。
加算器15は実際のモールドレベルｙ（ｔ）とこの
τ（ｔ）を加算することにより、むだ時間の影響を補償
で除いたモールドレベルを算出し、PID演算部１へ供給
する。
τ（ｔ）を加算することにより、むだ時間の影響を補償
で除いたモールドレベルを算出し、PID演算部１へ供給
する。
PID演算部16は、従来、モールドレベルの演算に使用さ
れているPID演算部であり、実際のモールドレベルの代
わりにむだ時間の影響が除かれモールドレベルが入力さ
れ、目標モールドレベルとの差に対してPID演算が施さ
れ、スライディングノズルの制御のための制御出力とし
て出力される。
れているPID演算部であり、実際のモールドレベルの代
わりにむだ時間の影響が除かれモールドレベルが入力さ
れ、目標モールドレベルとの差に対してPID演算が施さ
れ、スライディングノズルの制御のための制御出力とし
て出力される。
第３図はむだ時間同定演算部12における１回の演算周期
における処理のフローチャートである。
における処理のフローチャートである。
まず、SN開度の現在値ｕ（ｔ）とモールドレベルの現在
値ｙ（ｔ）がとり込まれ（ステップａ）、微少な変動を
抑えるため両者に対して、（３）（４）式の一次遅れフ
ィルタ処理が施される（ステップｂ）。
値ｙ（ｔ）がとり込まれ（ステップａ）、微少な変動を
抑えるため両者に対して、（３）（４）式の一次遅れフ
ィルタ処理が施される（ステップｂ）。
ｕ（ｔ）←pu（ｔ）＋（１−ｐ）ｕ（ｔ−１） （３） ｙ（ｔ）←py（ｔ）＋（１−ｐ）ｙ（ｔ−１） （４） ただし、ｐは共通のフィルタ定数であり、←は代入の意
である。次に Δｙ（ｔ）＝ｙ（ｔ）−ｙ（ｔ−１） （５） の演算でΔｙ（ｔ）が算出される（ステップｃ）。
である。次に Δｙ（ｔ）＝ｙ（ｔ）−ｙ（ｔ−１） （５） の演算でΔｙ（ｔ）が算出される（ステップｃ）。
ステップｅ〜ｉの処理ループのための初期値として、む
だ時間τ（ｔ）に０が代入され、パラメータｄに０が代
入される。ステップｅ〜ｉの処理は０からＤまでのｄの
各値について、ｃ個の区間についてΔｙ（ｔ）とｕ
（ｔ）の相関係数Ｓ（ｄ）を計算し、それが最大のとき
のｄの値をτ（ｔ）とするものである。相関係数Ｓ
（ｄ）の計算は、式 による。ただし、▲▼，はそれぞれ区間内のΔｙ
（ｉ）,u（ｉ）の平均値である。
だ時間τ（ｔ）に０が代入され、パラメータｄに０が代
入される。ステップｅ〜ｉの処理は０からＤまでのｄの
各値について、ｃ個の区間についてΔｙ（ｔ）とｕ
（ｔ）の相関係数Ｓ（ｄ）を計算し、それが最大のとき
のｄの値をτ（ｔ）とするものである。相関係数Ｓ
（ｄ）の計算は、式 による。ただし、▲▼，はそれぞれ区間内のΔｙ
（ｉ）,u（ｉ）の平均値である。
以上、スライディングノズルを用いてモールドレベルを
制御する方式について説明してきたが、タンディッシュ
の底を塞ぐストッパーの上下によりモールドレベルを制
御する方式についても本発明が容易に適用可能である。
制御する方式について説明してきたが、タンディッシュ
の底を塞ぐストッパーの上下によりモールドレベルを制
御する方式についても本発明が容易に適用可能である。
以上述べてきたように本発明によれば、流量調節個所か
らモールドに至る注入経路のむだ時間の影響を実質的に
除いた制御が実現され、安定時の持続振動および外乱が
入ったときのレベル変動が抑制されて、鋳片の品質が著
しく向上する。
らモールドに至る注入経路のむだ時間の影響を実質的に
除いた制御が実現され、安定時の持続振動および外乱が
入ったときのレベル変動が抑制されて、鋳片の品質が著
しく向上する。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を表わす図、 第２図は第１図の制御部６の機能を表わす機能ブロック
図、 第３図は第２図のむだ時間同定演算部12における処理の
フローチャート。 図において、 １……タンディッシュ、２……溶鋼、 ３……浸漬ノズル、４……モールド、 ７……スライディングノズル、 ８……油圧シリンダ、 10……タンディッシュ重量計、 11……鋳造速度計。
図、 第３図は第２図のむだ時間同定演算部12における処理の
フローチャート。 図において、 １……タンディッシュ、２……溶鋼、 ３……浸漬ノズル、４……モールド、 ７……スライディングノズル、 ８……油圧シリンダ、 10……タンディッシュ重量計、 11……鋳造速度計。
Claims (1)
- 【請求項１】モールド（４）内の溶融金属のレベルを連
続的に検出するモールドレベル検出手段（５）と、 タンディッシュ（１）内の溶融金属の重量を連続的に検
出するタンディッシュ重量検出手段（10）と、 タンディッシュ（１）からモールド（４）への溶融金属
の注入経路（7,3）の開度と該モールドレベル検出手段
（５）が検出するモールドレベルの値とからむだ時間を
推定するむだ時間同定演算手段（12）と、 該モールドレベル検出手段（５）が検出するモールドレ
ベル、該タンディッシュ重量検出手段（10）が検出する
タンディッシュ内溶融金属重量、該注入経路（7,3）の
開度、該むだ時間演算手段（12）が推定したむだ時間、
および鋳造速度からプロセスモデルの各係数を推定する
プロセスモデル同定演算手段（13）と、 該タンディッシュ内溶融金属重量、該注入経路（7,3）
の開度、該むだ時間、鋳造速度および該プロセスモデル
同定演算手段（13）が推定した各係数とから、モールド
レベルのむだ時間補償値を演算するむだ時間補償値演算
手段（14）と、 該むだ時間補償値演算手段（14）が演算したむだ時間補
償値により該モールドレベル検出値を補正するモールド
レベル補償手段（15）と、 該補正されたモールドレベルを入力としてPID演算を行
ない、該注入経路（7,3）の開度の制御信号として出力
するPID演算手段（16）とを具備することを特徴とする
モールドレベル制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8907690A JPH0763826B2 (ja) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | モールドレベル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8907690A JPH0763826B2 (ja) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | モールドレベル制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03291152A JPH03291152A (ja) | 1991-12-20 |
| JPH0763826B2 true JPH0763826B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=13960771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8907690A Expired - Fee Related JPH0763826B2 (ja) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | モールドレベル制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763826B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100899689B1 (ko) * | 2002-08-21 | 2009-05-28 | 주식회사 포스코 | 회전류 상부노즐의 토출량 제어방법 |
| JP4893068B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2012-03-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 連続鋳造鋳片の凝固完了位置制御方法及び装置並びに連続鋳造鋳片の製造方法 |
-
1990
- 1990-04-05 JP JP8907690A patent/JPH0763826B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03291152A (ja) | 1991-12-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |