JPS59199155A - 連続鋳造設備における鋳片の表面温度制御方法 - 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】 本発明は連続鋳造設備における鋳片の表面温度制御方法
に関するものである。

従来より連続鋳造設備において鋳型から引き抜かれるス
ラブ等の鋳片をさらに冷却するための２次冷却水の制御
方法としては、 ｉｌ＋オペレータの手動設定による定値制御方法、ｆ２
１引き抜き速度によって総水量を決定し、各冷却ゾーン
に対しては一定比率で分配する速度カスケード制御法、 （３ン伝熱モデルを用いて各トラッキング面の砧１度分
布を刻々計算すると共に２次冷却ｇ４域を分割した各ゾ
ーンの出側における計算温度と実測温度との関係から学
習された熱伝達係数によって上記の伝熱モデルを修止し
て水田を決定する方法があった。

ｆｌ、ｌの方法の場合、鋳込み開始終了時やタンディノ
ソユ交換時の様に鋳造速度の変化や停止Ｇこ対し適切に
追従するのは不可能である。

又、（２）の方法の場合、冷却パターンを空間的に定め
てしまい、鋳片内における冷却プロセスという時間的７
′ざ楯念は考處しておら−４゛引き彷き速度が急変する
と、直ちにこれに対応し、凝固状態がそれ程変化してい
ない場合にも冷却水の散布量を急変させるので、冷却の
不均一、それに伴う鋳片の品質欠陥を発生させ−（いた
。

さらに（３）の方法の場合、鋳片内の冷却プロセスとい
う＋＋ｙ間的概念は考応、しているか、従来のようにメ
・ハ解析による温度予測を行うと、冷却水量を決定する
のに非常に複雑な演算を必要と１−１大型の電子計算機
を使わなけれは十分な応答時間か得られず、制御むだ時
間か大きかったり鋳片の鋳込中の変化事象（例えは熱伝
達率の変化）；こスｊするＪんＬじ性に欠点かある。

本発明はかかる欠点を解消するためになされたもので、
連続Ｕｆ造設備の２次冷却域で、該冷却域を通過する鋳
片に対して冷却水を散布して該鋳片の表面温度を制ｆａ
Ｎする方法において、該２次冷却域をいくつかの７′−
ンに分割して各ゾーンにおける／、！＋１１度および冷
Ｊ、１１水酬−の計測仙、から自己回ｊｊ：’＋七デル
による分析を行い、制イ８１１糸の状態遷移方程式（］
ノの影π係数ａ４、町を求め、ざらに、冷却水量決定方
程式（２）により鋳片表面のη、７Ｌ度予測および冷却
水量の制御を待つことを特徴と３−る。

状態遷移方程式 ％式％（１１ 十へ：峙刻〜と７−１の間の温度変化 Ｔ−２：それぞれのＩｌｆ刻ニこおけるある鋳片の表面
温度 Ｔい１．′：時刻ゎ第１における目標温度ｕ、−７，：
それぞれの時刻においである鋳片が存在したゾーンにお
ける水量設 定値 ａｊ（ん−ｏ、、ｍ）：自己回帰モデルによって１１　
＞　（、）　＝　ｏ　、　、　　ｊ！　）　　得られた
影響係数以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて説
明する。

まず第１図においてタンディツシュ１から鋳型２に注入
された溶鋼は鋳型壁面への伝熱によって１次冷却されつ
つ、徐々に凝固シェルを形成し、ガイドロール３に沿っ
て引き抜かれていく。引き抜かれてきた鋳片４の表面へ
スプレーノズル７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄによって冷却水
が散乱され、強制冷却による凝固シェルの発達に応しつ
つ少しずつわん曲される。このような２次冷却帯５はゾ
ーンａ、ｂ、ｃ、ｄ−ｅに分割されており、各ゾーンの
境界点く始点及び終点含む）には鋳片４の表面温度を検
知する温度計６（６ａ、６ｂ、６Ｃ１６ｄ、６ｅ）が配
置されている。

この場合において温度計６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ。

６ｅ）で鋳片表面温度が測定されて、電子計算機（ＣＰ
Ｕ　）８へその情報量が入力されると、２次冷却水の最
適水門が決定されスプレーノズル７　　（７ａ。

７ｂ、７ｃ、７６）から冷却水が鋳片４へ散布されて鋳
片４を冷却する。そしてさらに、コンソール９へ操業状
況が出力される。次に上述の温度予測と最適水量の制御
について簡単に述べると まず、鋳片の表面温度を状態量としてとらえ、鋳込中の
鋳片表面温度を収築して統計処理を加えて次式の自己回
帰モデルで分析して状態遷移方程式（ｌンで表す。

十−：時刻へとへ１．の間の温度変化 Ｔ、ミ　　　：それぞれの時刻におけるある鋳片の表面
温度 ａ＝（ｊ＝ｏ、、　ｍ）：自己回帰モデルによってｂふ
（ｉ＝ｏ、、　　β）　得られた影響係数そして、鋳片
を一定のトラッキング単位に分割し、そのトラッキング
単位の代表点について測温し、（１１式による温度予測
と ａ４、ｂ、二自己回帰モデルによって得られた影響系数 （２）式による水量制御を行い、目標温度パターンを実
現する。

そこである時刻における連続鋳造設備の制御系の状態遷
移方程式は次のように同値な式でｍ次の多入力多出力系
としてマトリックス表現することができる。

制御系の状態方程式 ％式％）（３） 制御系の出力方程式 ′丁ヘヤ、＝Ｔ久→−中Ｍ（４） −（Ｉ＋、Ｒ）’Ｉ’や＋’ＩＢびへ　　　　　（４゛
）Ａ：式（１）で求めた自己回帰モデルの温度による影
響係数を７１−リノクス表現したもの８：式（２）で求
めた自己回帰モデルの冷却水量による影響係数を７トリ
ノクス表現したものＴＭ＋ｌ　、Ｔ　”−１時刻ヶ５□
１．における鋳片の温度ベクトル リヘ　　　　　時刻やにおける鋳片の設定水量ベクトル この制御系が可制御であるためにはマトリックス Ｃ＝　（Ｊ３　＝Ａｉ１３８．　　、　　、Ａ”−’β
〕（５）の階数がｍであればよい。

ＲＡＮＫ　（の）−ｍ　　　　　　　　　　　　（６１
逆に自己回帰モデルによって作られるマトリックス瓜、
Ｂが式（６）を満足すれば制御可能である。

ある温度パターンを熱解析した結果について、本方法を
適用し、そのような爪、Ｂが存在することを検証した。

そこで表１および表２のような温度計測値、水量計測値
があると仮定すると、これを式（７）の形式で自己回帰
モデルを作成するとＴｍ＋ｌ　＝　ａ　ｏＴ　ｙ−＋　
ｂ　Ｕ　ヤ＋　ａ　１Ｔｙｙ−１（７１Ｔ八−ＡＴ醒十
ＴＢＵ［株］ となる。

ここでマトリックス ｃ−〔Ｂ、ＡＢ１Ａ２Ｂ、Ａ３Ｂ、ＮＢ〕、を求ゾ）て
可制御性を確かめると 貝１） となり、このマトリックス　は正規であるからＲＡＮＫ
　（Ｃａｌ　＝５ となりこの系は可制御性を満たす。

次に冷却水量の決定方法について述べると、いま時刻ｎ
における 目標温度をＴ“”＝　（１１５０９００８００７８０７
９０）実ペリ温度を’Ｌ”＝　（１４９８１１５１９０
２７９７７８０）水量をブ７丁−（１８０８０６０４０
２０）と仮定すると、次の時点の温度予測値は式（３１
ｆ４．１より ■、、：＝ｒｕ４７．２１９００．５６３　８０１．２
１５　７７９．２４８７９０．３１４） となるが、目標温度とは異なる。

ゆえに水量決定方程式より 口ＴＪ−−’ｒ、−ｒ＊　（皿ｒ４＋ＡＴＭ）、’−し
」′”　＝Ｂ　　（’１１”−−＋　　　（ＴＭ十！ｔ
７．、、）、’、Ｕ、、Ｔ−（１７９，５１２８０，０
７６９６０，１９０７３９，９０７６２０，０５７６）
となるこの方法で求められたＵｔＭＪで水量制御を行え
ば目標温度を実現できる。

ａ、ｚ、　ｂ人の値は温度計測値を使ってオンラインで
改良していくことができるので、適応性に富んだ制御系
が実現できる。このオンラインで状態遷移行列を改良し
ていくことによって冷却水のノズルづまり等の異常が起
きたときにもその異常を含んだ温度計測値によって状態
遷移行列が作成されるので、制御系が異常状態に追従で
きるようになっている。

次に本発明の２次冷却水の制御手順について第２図にも
とづいて述べると、表面温度計６（６ａ、６ｂ、６ｃ、
６ｄ）からの鋳片の表面温度、引込ロール１０およびパ
ルスゼネレータ１１からの鋳込長さ、タコセネレータ１
２からの鋳込速度の情報、キーボード１３からの鋼Ｍ（
物理定数）、鋳片サイズなどの情報をインターフェイス
１４を介して演算装置１５（ｃｐｕ　＞へ入力する。こ
れらの情報にもとづいてＣＰＩ１１５内部では演算し、
最適水量を決定する。決定された設定水量はＤ／Ａ変換
器１６を介して伝達され、スプレーノズルの調節弁１７
の制御を行う。さらにＣＰＵからはコンソール９へ鋳込
温度、鋳込速度パターン、表面温度パターン、冷却水温
度、設備定数等を出力して操業状況を指令する。

以下、本発明の一実施例を従来との比較において述べる
。電子計算機を用い鋳込中の全トラッキング単位につい
て温度予測を行い従来法との計算速度の比較を行った。

まず、従来の熱モデルによる制御について、実際の操業
時における制御を考えて、第３図のような構成のプログ
ラムを作成した。

いまトラッキングのサイ−クルタイムを２０秒として、
厚さ方向のメンシュと時間方向のメツシュ、および繰り
返し回数をかえて、／ｉｉｉ算時間の測定をおこなった
。その演算結果を下表に示す。

本発明の状態選移マトリンクスによる温度予測をすると
すれば、電子計算機でナス１−シたと同じ４５ｍ長の連
続鋳造機についてみてみると、ナＨ引Ｘ　　（２＋１　
　＋２＋１　　＋３　）　　Ｘ５０（鋳造ｔｏ　ｔａ　
Ｉ長さ全長）（１回の系全体の状態予測必要回数） Ｘ　　（３，Ｉ　　Ｘ１０＋３．７　　Ｘｌ０）　　＋
Ωユ」−（演算時間）（演算結果を配列にストアする時
間ｅｔｃ　） ＝０．３７５　　（ｓｅｃ　）　　Ｃ計算時間〕これに
よると、従来公知の熱モデル解析では１回２．８秒、本
願発明の形態遷移法では０．３〜０．４秒と約１／７と
なる。制御水量の決定までの応答時間は推定１／４の０
．８秒まで可能であることが判明した。又、本発明によ
る定常運転時の鋳片表面温度の温度予測値と鋳込時間と
の関係について、鋳込速度と比較して閉４図に示し、非
定常運転時のそれを第５図に示す。さらに、鋳片内部の
温度予測値と厚み方向との関係について第６図に示した
。

本発明によれは、非常に簡単な演算で計算結果が得られ
るので、制御の遅れ時間か小さく制御性が良化するので
製品品質が向上するはかりでなく、制御に使用する計算
機についても小型で十分実現でき、廉価なシステム構成
が可能であり、さらには計測温度値を時系列解析を行う
ごとによって異常（ノズルづまりなど）状態を監視でき
、その異常状態を状態遷移行列の中に紹み込むことによ
り異常状態に対応した水量設定が実現できる。したがっ
て製品品質の向上および後置のｆ４＞延工程におけるス
カーフ作業の省力化が図れるという効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の連続鋳造設備における２次冷却水の制
御システムの概略図、 第２図は、第１図の制御システムの制御手順、第３図は
、実際の操業時における制御のためのプログラム、 第４図および第５図はそれぞれ鋳込時間〜定常運転時お
よび非定常運転時の鋳片表面の温度予測値との関係を鋳
込速度に比較して示すグラフ、第６図は厚み方向−鋳片
内部の表面温度の温度予測値との関係を示すグラフであ
る。 （主な参照番号） １６．タンデソシュ、 ２０．鋳型、 ３９．ガイドレール、 ４１．鋳片、 ５８．２次冷却帯、 ６（６ａ〜６ｅ）　、　、鋳片表面温度計、７　（７ａ
〜７ｄ）　、　、スプレーノスル、８９．電子計算機（
ＣＰＵ　）、 ９９．コンソール、 １０、、、、引込ロール、 １１、、、パルスセネレータ １２１．、タコゼネレータ、 １３、、、キーボー１−１ １４、、、　　インターフェイス、 １５、、、（：Ｐｔｌ。 １６、、、　Ｄ／Ａ変換器、 １７、、、調節弁、 出願人　住友重機械工業株式会社 第４図 輌込四（今） 他如后闇（金）□ 第５図 日トＮ艷ηＷ倉ＩＬ中■Ｘ唆（タシ石１ンｌ気婢日！ト
）σ）３拐−１）づＦ’ｌｌｌイ（１昨ＷＲ（ｅ　’Ｉ
　一 時間（令） 手続補正書（方式） 昭和５８年８月２ｚ日 特許庁長官　若杉　和夫　殿 １、事件の表示　　　　　特願１１８５８−７３８７０
２、発明の名称 連続鋳造設備における鋳片の表面温度制御方法３、補正
をする者 事件との関係　　　特ｆ［出願人 住　　　　所　　　東京都千代田区大手町二丁目２番１
号名　　　　称（ｊｊｏ＞住友重機械工業株式会社４、
代理人 住　　　　所　　　東京都千代田区大手町二丁目２番１
目１）明ｍ書第１６ページ第９〜１０行の１第６図に示
した。」の次に以下のにｎ旬を挿入する。 「第６図において実線は非定常運転時９分複におｔづる
鋳片内部の温度予定値、また実線は定常運転詩、３分後
にお【プる鋳片内部の温度予定値をそれぞれ表わしてい
る。」２）同書第１７ページ第１２行目の（表面湿度の
」を削除する。 ３）図面第４図、第５図、第６図を別紙の通り補正づ゛
る。 第４図 朔込藺間（分） 偽込開閤Ｃ分）□ 開開（分） 開開（分）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 連続鋳造設備の２次冷却域で、該冷却域を通過する鋳片
   に対して冷却水を散布して該鋳片の表面温度を制御する
   方法において、該２次冷却域をいくつかのゾーンに分割
   して各ゾーンにおける温度および冷却水量の計測値から
   自己回帰モデルによる分析を行い、制御系の状態遷移方
   程式（１）の影響係数ａＡ、　ｂ７を求め、さらに冷却
   水量決定方程式（２）により鋳片表面の温度予測および
   冷却水量の制御を行うことを特徴とする連続鋳造設備に
   おける鋳片の表面温度制御方法。 冷却水量決定方程式 ％式％（２１ ↑１　　　　二時刻へと２，１間の温度変化Ｔヶ−ｂ　
   　　：それぞれの時刻における鋳片の表面温度 ＴＭ＋−：時刻、ヤ１における目標温度Ｕ　　　　：そ
   れぞれの時刻においである鋳片”−Ｊ が存在したゾーンにおける水量膜 定値 ａ＝、（ゐ−０，、ｍ）：自己回復モデルによっす、ｉ
   　　（、ｉ＝ｏ、、ｎ）　　で得られた影響係数