JPH10305352A - 双ロール式連続鋳造機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 板厚推定値に基づくギャップ調整量を板厚実
測値を用いて補正し、補正値に基づいてロールギャップ
を調整することにより、推定誤差を抑制し、板厚実測値
に不可避的に含まれる時間遅れを抑制し、板厚を安定化
することができる双ロール式連続鋳造機の制御方法を提
供する。 【解決手段】 ロール荷重実測値Ｐａｃｔ及び板厚実測
値Ｈａｃｔを取込み、前記ロール荷重実測値Ｐａｃｔに
基づいて板厚を推定し、板厚推定値及び板厚目標値Ｈａ
ｉｍの偏差に基づいて第１ギャップ修正量を演算し、前
記板厚実測値Ｈａｃｔ及び前記板厚目標値Ｈａｉｍの偏
差に基づいて第２ギャップ修正量を演算し、第１ギャッ
プ修正量及び第２ギャップ修正量に基づいてギャップ変
更量Ｓｒｅｆを演算し、該ギャップ変更量Ｓｒｅｆに基
づいてロールギャップを調整する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、双ロール式連続鋳
造機の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼、非鉄金属の薄板の鋳造方法とし
て、各種のストリップキャスティング方法が注目され、
鋼板を始めとする各種金属板の鋳造に適用されている。
その中でも、厚さ数mm程度の薄板を鋳造する場合には、
双ロール式連続鋳造方法（以下、双ロール法という）が
代表的な方法として利用されている。

【０００３】双ロール法は、内部冷却手段を備えた一対
の水平ロール（双ロール）を数mm離隔させて並設し、各
々の水平ロールを上側から巻き込む方向に回転させなが
ら前記水平ロール間の間隙へ上側から金属溶湯を注入す
ることにより、各水平ロール周面への接触により溶湯を
連続的に冷却し、その外側部分にて厚みを増していく凝
固シェルを前記水平ロールの最接近位置（キス点）近傍
にて前記水平ロール間の押圧により圧接し、前記水平ロ
ール出側にて薄板状の鋳片を形成させるものである。

【０００４】この双ロール法により、厚さ数mm程度の非
常に薄い鋳片が連続的に鋳造できるという利点を活か
し、加工の効率化、省エネルギの観点から、そのまま冷
間圧延して製品厚さまで加工するという試みがなされて
おり、このため、鋳造段階での高い板厚精度が要求され
るようになった。

【０００５】双ロール法における板厚精度は、鋳片中心
部の凝固シェルの生成状態により変動し、溶湯レベル、
溶湯温度、ロール周速度、ロールギャップ、ロール荷重
等の様々な操業条件により複雑に変化する。板厚精度の
高い薄板鋳片を安定して得るためには、これらの操業条
件を適正に制御することが必要となり、これまで幾つか
の制御方法が紹介されている。

【０００６】例えば、特開平４−１６７９５０号公報で
は、ロール荷重を検出し、これが目標値に一致するよう
に双ロールを水平方向に移動させてロールギャップを変
更する。同時に、鋳片の板厚及び溶湯レベルを検出し、
検出された板厚及び目標板厚の偏差と、検出された溶湯
レベル及び目標溶湯レベルの偏差とに基づいてロール周
速度を増減することにより、鋳片板厚を一定にする制御
方法が開示されている。

【０００７】この制御方法において板厚を検出する板厚
計には、Ｘ線等による放射線式、差動トランス、空気マ
イクロ式、レーザ式等の様々な板厚計を用いることが考
えられるが、ブレークアウト等の操業中のトラブルによ
り溶湯を被る虞があるため、いずれの方式の板厚計にせ
よ双ロールの下流側にて、できるだけ離れた場所に設置
される。

【０００８】ところが、板厚計から検出される板厚の検
出値はフィードバックされて上述の如き制御に用いられ
るので、双ロールからの設置距離に応じて制御に時間遅
れが生じる。この時間遅れによる制御精度の低下を抑制
するためには、制御ゲインを大きくすることが考えられ
るが、制御が不安定になり易いため、検出値に時間遅れ
のない場合と同程度までには制御ゲインを大きくするこ
とができない。このように、板厚の実測値による板厚制
御は制御性を向上することが難しいという欠点があっ
た。

【０００９】また、特公平７−５１２５６号公報では、
板厚を実測することなしにロールギャップ、ロール荷
重、ロール冷却水温度、双ロールを支持するフレームの
冷却水温度から、フレームのたわみ量、フレーム及び双
ロールの熱変形量を演算し、これにより算出された理論
的ロールギャップから板厚を推定し、推定結果を用いて
制御を行なう方法が開示されている。この方法では板厚
制御の時間遅れは生じないが、推定誤差により鋳込方向
の板厚平均が目標板厚と一致しない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、斯かる事情
に鑑みてなされたものであり、板厚推定値に基づくロー
ルギャップ調整量を板厚実測値を用いて補正し、補正し
た値に基づいてロールギャップを調整することにより、
推定誤差を抑制し、板厚実測値に不可避的に含まれる時
間遅れを抑制し、板厚を安定化することができる双ロー
ル式薄板連続鋳造機の制御方法を提供することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１発明に係る双ロール
式連続鋳造機の制御方法は、適長離隔させて並設した双
ロールを回転させながら双ロール間の間隙へ金属溶湯を
注入し、内部冷却手段を備えた双ロールとの接触により
凝固した溶湯を圧下し、所望の厚さの板状鋳片を得る双
ロール式連続鋳造機の制御方法において、実測した双ロ
ールの圧下荷重及び実測した鋳片の板厚を取込む第１ス
テップと、取込んだ圧下荷重に基づいて鋳片の板厚を推
定する第２ステップと、推定した板厚及び目標板厚の偏
差に基づいて、双ロールの間隙寸法を補正するための第
１ギャップ修正量を演算する第３ステップと、第１ステ
ップにて取込んだ板厚及び前記目標板厚の偏差に基づい
て、双ロールの間隙寸法を補正するための第２ギャップ
修正量を演算する第４ステップと、第１ギャップ修正量
及び第２ギャップ修正量に基づいて、双ロールの間隙寸
法を補正するためのギャップ変更量を演算する第５ステ
ップと、該ギャップ変更量に基づいて双ロールの間隙寸
法を調整する第６ステップとを有することを特徴とす
る。

【００１２】第２発明に係る双ロール式連続鋳造機の制
御方法は、第１発明に係る双ロール式連続鋳造機の制御
方法に加えて、更に、第１ステップにて取込んだ圧下荷
重及び目標圧下荷重の偏差に基づいて双ロールの周速度
補正値を演算する第７ステップと、該周速度補正値に基
づいて双ロールの周速度を調整する第８ステップとを有
することを特徴とする。

【００１３】第１発明に係る双ロール式連続鋳造機の制
御方法を次に説明する。まず、時間遅れを含まないロー
ル荷重実測値に基づいて板厚を推定し、この板厚推定値
及び板厚目標値の偏差に基づいて第１ギャップ修正量を
演算する。

【００１４】この第１ギャップ修正量に基づいて双ロー
ル間の間隙寸法たるロールギャップを調整することによ
り、時間遅れの影響を受けずにロール荷重の変動によっ
て生じる双ロール及びフレームの弾性変形による変動を
補正し、板厚を安定化することができるが、ロール荷重
に基づいた板厚推定値による制御では、板厚推定値及び
実際の板厚の間に推定誤差が生じることは避けられな
い。

【００１５】そこで次に、板厚を実測し、この板厚実測
値及び前記板厚目標値の偏差に基づいて第２ギャップ修
正量を演算し、この第２ギャップ修正量により、第１ギ
ャップ修正量に含まれた推定誤差を補正したギャップ変
更量を演算する。そして、このギャップ変更量に基づい
てロールギャップを調整することにより、上述の如き板
厚の推定誤差を排除することができる。

【００１６】第２発明に係る双ロール式連続鋳造機の制
御方法によれば、ロール周速度の高低に応じて小大とな
るロール荷重の特性を利用し、第１発明に係る双ロール
式連続鋳造機の制御方法に加えて、荷重実測値及び荷重
目標値の偏差に基づいてロール周速度を調整することに
より荷重を安定化することができ、板厚精度を更に向上
させ、ブレークアウト及び鋳片の破断を抑制することが
できる。

【００１７】図４は、第１発明に係る双ロール式連続鋳
造機の制御方法を示すフローチャートである。まず、実
測したロール荷重及び実測した板厚を取込み（ステップ
１）、取込んだロール荷重実測値に基づいて板厚を推定
する（ステップ２）。

【００１８】板厚及びロール荷重の関係は、次の関係式
で表わすことができる。なお、ｈは板厚を、Ｐはロール
荷重を、Ｓはロールギャップを、Ｈは湯面レベルを、Ｖ
ｃはロール周速度を夫々示している。

【００１９】ｈ＝ｈ（Ｐ，Ｓ，Ｈ，Ｖｃ） … （１）

【００２０】（１）式を微小変化の範囲で線形化した場
合、（２）式の如く表わされ、ロール荷重の変化により
板厚を推定することができる。なお、Δｈは板厚変動
量、ΔＰはロール荷重変動量、ΔＳはロールギャップ変
動量、ΔＨは湯面レベル変動量、ΔＶｃはロール周速度
変動量を夫々示している。

【００２１】

【数１】

【００２２】ここで、湯面レベルＨを本発明の制御系か
ら独立させることにより、湯面レベル変動量ΔＨは微小
であるものとして無視することができる。また、ロール
ギャップＳ及びロール周速度Ｖｃには予め実験的に求め
られた適正な値が用いられるものとし、これらの変動量
の板厚変動量Δｈへの影響は微小であり、演算簡略化の
ためにロールギャップ変動量ΔＳ及びロール周速度変動
量ΔＶｃは無視することができる。これにより、ロール
荷重変動量ΔＰを知ることにより板厚変動量Δｈを推定
することができる。

【００２３】次に、ステップ２で推定した板厚及び板厚
目標値の偏差に基づいて、ＰＩ演算等の演算により第１
ギャップ修正量を演算する（ステップ３）。

【００２４】そして、ステップ１で取込んだ板厚実測値
及び前記板厚目標値の偏差に基づいて、ＰＩ演算等の演
算により第２ギャップ修正量を演算する（ステップ
４）。なお、ステップ４にて用いられた板厚実測値によ
る時間遅れの影響を更に抑制するためには、制御対象の
モデルを演算に組込んで時間遅れを閉ループ内から追い
出すスミス法等の制御系設計法による時間遅れ補償を行
なうことが望ましい。

【００２５】ステップ４で演算した第２ギャップ修正量
及びステップ３で演算した第１ギャップ修正量に基づい
て、ＰＩ演算等の演算によりギャップ変更量を演算し
（ステップ５）、演算したギャップ変更量に基づいてロ
ールギャップを調整する（ステップ６）。

【００２６】以上の構成により、板厚実測値を用いるこ
とによる時間遅れの影響を抑制し、板厚推定値を用いる
ことによる推定誤差の影響を抑制して、鋳片の板厚を安
定化することができる。

【００２７】図５は、第２発明に係る双ロール式連続鋳
造機の制御方法を示すフローチャートである。前記ステ
ップ１から前記ステップ６に加えて、前記ステップ１で
取込んだロール荷重実測値及びロール荷重目標値の偏差
に基づいてロール周速度の変更量たる周速度変更量を演
算し（ステップ７）、演算した周速度変更量に基づいて
双ロールの周速度を調整する（ステップ８）。これによ
り、ロール荷重が安定し、板厚を更に安定化することが
できる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る双ロー
ル式連続鋳造機の要部の構成を示すブロック図である。

【００２９】図１において双ロール式連続鋳造機は、内
部冷却手段を備えた一対の水平ロール１１，１１を数mm
離隔させて並設してなる双ロール１を、図示しない一対
のフレームによって支持し、各水平ロール１１，１１を
上側から巻き込む方向に回転させながら、その上方に設
けられて溶湯２１を貯留するタンディッシュ２から、そ
の下方へ延設された浸漬ノズル３を介して、水平ロール
１１，１１の間隙へ溶湯２１を注入し、各水平ロール１
１，１１の周面への接触により溶湯２１を連続的に冷却
することにより、その外側部分で厚みを増していく凝固
シェルを水平ロール１１，１１の最接近位置近傍にて水
平ロール１１，１１間の押圧により圧接して、双ロール
１出側にて薄板状の鋳片４を形成させるものである。

【００３０】一方の水平ロール１１は、その回転軸を水
平ロール１１，１１の対向方向への移動を許容して設け
られており、前記回転軸に設けられたサーボ１２によ
り、この方向へ駆動されて水平ロール１１，１１の間隙
寸法たるロールギャップを変更するようになっている。
また、双ロール１は回転軸を回転駆動する主機モータ１
３に繋げられており、双ロール１を所定の回転速度で駆
動している。

【００３１】ロードセル、歪みゲージ等からなる荷重計
１４が双ロール１の回転軸に設けられており、双ロール
１の圧下荷重たるロール荷重を検出し、その検出結果を
板厚制御部５に与えている。

【００３２】また、放射線方式、レーザ方式等の板厚計
１５が双ロール１出側の適宜の位置に設けられており、
鋳片４の厚さ寸法（板厚）を検出し、その検出結果を板
厚制御部５に与えている。

【００３３】オンライン・コンピュータからなる板厚制
御部５は、上述の如く荷重計１４から与えられるロール
荷重実測値Ｐａｃｔと、板厚計１５から与えられる板厚
実測値Ｈａｃｔとに加えて、図示しない上位計算機から
与えられるロール荷重目標値Ｐａｉｍ及び板厚目標値Ｈ
ａｉｍを入力端とし、これらの入力結果に基づいて水平
ロール１１，１１の間隙寸法の変更量たるロールギャッ
プ変更量Ｓｒｅｆをサーボコントローラ５ａへ、双ロー
ル１の周速度の変更量たる周速度変更量Ｖｒｅｆを速度
レギュレータ（ＡＳＲ）５ｂへ夫々出力している。

【００３４】サーボコントローラ５ａは、与えられるロ
ールギャップ変更量Ｓｒｅｆに応じてサーボ１２に通電
されているサーボ電流を増減することにより、前記水平
ロール１１を移動させてロールギャップを調整する。

【００３５】速度レギュレータ５ｂは、与えられる周速
度変更量Ｖｒｅｆに応じて主機モータ１３に通電されて
いるモータ電流を増減することにより、双ロール１の回
転速度を調整する。

【００３６】以上の制御系とは別に湯面レベルを制御す
るための制御系が設けられ、湯面レベルを一定に保持し
ている。この制御系は、水平ロール１１，１１間の湯だ
まり部直上に設けられたカメラ等からなる溶湯レベル検
出手段６１により前記湯だまり部の溶湯２１の表面高さ
から溶湯レベル実測値Ｆａｃｔを検出し、この検出結果
を取込んだ溶湯レベル制御部６により、所定の湯面レベ
ル目標値Ｆａｉｍとの偏差に基づいて、溶湯レベル制御
部６がストッパ２２の開度を演算し、この演算結果に基
づいた開閉信号を、ストッパ２２を動作させるストッパ
制御手段２３に通電することにより、ストッパ２２の開
度を調整し、溶湯レベルを一定に保持している。

【００３７】図２は、板厚制御部５の詳細を示すブロッ
ク図である。荷重計１４から与えられたロール荷重実測
値Ｐａｃｔに基づく双ロール１及びフレームの変形量か
ら、板厚推定部５１は板厚を推定し、板厚推定値Ｈｐｒ
ｄを第１ギャップ修正量演算部５２に与える。第１ギャ
ップ修正量演算部５２は、与えられた板厚推定値Ｈｐｒ
ｄ及び図示しない上位計算機から与えられた板厚目標値
Ｈａｉｍに基づいて、ＰＩ演算等の演算則を用い、例え
ば次式の如き入出力特性の関係式を用いて第１ギャップ
修正量Ｓ１を演算する。なお、Ｋｐ₁ ，Ｔｉ₁は定数を
示す。

【００３８】

【数２】

【００３９】前記板厚目標値Ｈａｉｍ及び板厚計１５か
ら与えられた板厚実測値Ｈａｃｔの偏差ΔＨに基づい
て、第２ギャップ修正量演算部５３はＰＩ演算等の演算
則を用い、例えば次式の如き入出力特性の関係式を用い
て第２ギャップ修正量Ｓ２を演算する。なお、Ｋｐ₂ ，
Ｔｉ₂ は定数を示す。

【００４０】

【数３】

【００４１】第１ギャップ修正量Ｓ１及び第２ギャップ
修正量Ｓ２に基づいて、ギャップ変更量演算部５４はＰ
Ｉ演算等の演算則を用い、例えば次式の如き入出力特性
の関係式を用いてギャップ変更量Ｓｒｅｆを演算し、サ
ーボコントローラ５ａに出力する。なお、Ｋｐ，Ｔｉは
定数を示す。

【００４２】

【数４】

【００４３】荷重計１４から与えられたロール荷重実測
値Ｐａｃｔ及び図示しない上位計算機から与えられたロ
ール荷重目標値Ｐａｉｍの偏差ΔＰに基づいて、周速度
変更量演算部５５は周速度変更量Ｖｒｅｆを演算し、速
度レギュレータ５ｂに出力する。

【００４４】図３は、双ロール式連続鋳造機の制御結果
を示すグラフであり、横軸は鋳込時間（ｓｅｃ）を示
し、板厚変動量（ｍｍ）及びロール荷重変動量（ｔｏ
ｎ）及びロール周速度変動量（ｍ／ｍｉｎ）を縦軸とし
て前記横軸に対応させて併記している。

【００４５】図中、実線による波形は本実施例の制御結
果を示し、破線による波形は従来例として特開平４−１
６７９５０号公報の制御結果を示している。なお、板厚
目標値は２（ｍｍ）、ロール荷重目標値は１０（ｔｏ
ｎ）、周速度目標値は５０（ｍ／ｍｉｎ）としている。

【００４６】図３に示す如く、従来例の制御方法では板
厚変動量が前記板厚目標値を基準として±０．０５４
（ｍｍ）であったものが、本発明の制御方法では±０．
０２２（ｍｍ）へと減少し、より板厚精度が向上してい
ることが分かる。また、ロール荷重変動量及びロール周
速度についても従来例の制御方法では±１．２０（ｔｏ
ｎ），±３．３０（ｍ／ｍｉｎ）であったものが、本発
明の制御方法では±１．０（ｔｏｎ），±２．９８（ｍ
／ｍｉｎ）へと夫々減少し、ロール荷重及びロール周速
度の変動も抑制されていることが分かる。このように本
発明によれば、板厚を安定化することができるばかりで
なく、ロール荷重及びロール周速度の変動も抑制するこ
とができる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明に係る双ロー
ル式連続鋳造機の制御方法においては、板厚実測値を用
いても制御への時間遅れの影響が少なく、また、板厚推
定値を用いても制御への推定誤差の影響が少なく、高精
度に鋳片の板厚を安定化することができる。

【００４８】また、双ロールの圧下荷重に基づいて双ロ
ールの周速度を安定化させることにより、圧下荷重の変
動を抑制し、鋳片の破断、ブレークアウト等が抑制され
操業の安定化が実現できる等、本発明は優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る双ロール式連続鋳造機の要部の構
成を示すブロック図である。

【図２】板厚制御部の詳細を示すブロック図である。

【図３】双ロール式連続鋳造機の制御結果を示すグラフ
である。

【図４】第１発明に係る双ロール式連続鋳造機の制御方
法を示すフローチャートである。

【図５】第２発明に係る双ロール式連続鋳造機の制御方
法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 双ロール ２ タンディッシュ ３ 浸漬ノズル ４ 鋳片 ５ 板厚制御部 ６ 溶湯レベル制御部 １２ サーボ １３ 主機モータ １４ 荷重計 １５ 板厚計 ２１ 溶湯 ２２ ストッパ ２３ ストッパ開閉手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 適長離隔させて並設した双ロールを回転
   させながら双ロール間の間隙へ金属溶湯を注入し、内部
   冷却手段を備えた双ロールとの接触により凝固した溶湯
   を圧下して所望の厚さの板状鋳片を得る双ロール式連続
   鋳造機の制御方法において、 実測した双ロールの圧下荷重及び実測した鋳片の板厚を
   取込む第１ステップと、取込んだ圧下荷重に基づいて鋳
   片の板厚を推定する第２ステップと、推定した板厚及び
   目標板厚の偏差に基づいて、双ロールの間隙寸法を補正
   するための第１ギャップ修正量を演算する第３ステップ
   と、第１ステップにて取込んだ板厚及び前記目標板厚の
   偏差に基づいて、双ロールの間隙寸法を補正するための
   第２ギャップ修正量を演算する第４ステップと、第１ギ
   ャップ修正量及び第２ギャップ修正量に基づいて、双ロ
   ールの間隙寸法を補正するためのギャップ変更量を演算
   する第５ステップと、該ギャップ変更量に基づいて双ロ
   ールの間隙寸法を調整する第６ステップとを有すること
   を特徴とする双ロール式連続鋳造機の制御方法。
2. 【請求項２】 第１ステップにて取込んだ圧下荷重及び
   目標圧下荷重の偏差に基づいて双ロールの周速度補正値
   を演算する第７ステップと、該周速度補正値に基づいて
   双ロールの周速度を調整する第８ステップとを更に有す
   ることを特徴とする請求項１記載の双ロール式連続鋳造
   機の制御方法。