JP2768886B2 - 連続鋳造機における鋳型内湯面レベル制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造機における鋳
型内の湯面レベルを目標湯面レベルに高精度で保持・制
御するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、連続鋳造機における鋳型内の
湯面レベルを目標湯面レベルに保持させるようにした鋳
型内湯面レベル制御装置としては、例えば、図７に示す
ようなものが知られている。

【０００３】図７は従来の鋳型内湯面レベル制御装置を
そなえた連続鋳造機を示す構成図であり、この図７にお
いて、５１は溶鋼鍋で、この溶鋼鍋５１の下方に設置さ
れたタンディッシュ５２の下面には、このタンディッシ
ュ５２の溶鋼流出孔５２ｃと同口径の貫通孔５３ａを有
するボトムプレート５３が固着されている。このプレー
ト５３の下方の所定間隔を隔てた位置には、溶鋼流出孔
５２ｃと同口径の貫通孔５４ａを有するシールプレート
５４が配設され、さらに、両プレート５３，５４の間
に、タンディッシュ５２の溶鋼流出孔５２ｃと同口径の
貫通孔５５ａが設けられたスライドバルブ５５が介装さ
れている。

【０００４】スライドバルブ５５は、タンディッシュ５
２から鋳型５６内に注入されて鋳片５７となる溶鋼量を
調節するためのもので、後述する鋳型内湯面レベル制御
装置によって鋳型５６内の湯面レベルを目標湯面レベル
に保持させるように、その貫通孔５５ａの位置を他のプ
レート５３，５４の貫通孔５３ａ，５４ａに対してスラ
イド駆動することにより、その貫通孔５５ａの開度を修
正・調節されるものである。

【０００５】そして、従来の鋳型内湯面レベル制御装置
の構成を説明すると、タンディッシュ５２の側面には上
ブラケット５２ａが固着され、この上ブラケット５２ａ
に油圧シリンダ６１が揺動可能に取り付けられている。
また、上ブラケット５２ａよりも下方のタンディッシュ
５２の側面には下ブラケット５２ｂが固着され、この下
ブラケット５２ｂにリンク６２が揺動自在に取り付けら
れ、このリンク６２の一端側に、油圧シリンダ６１のピ
ストンロッド６１ａの先端部がピン連結されている。さ
らに、リンク６２の他端側は、連結ロッド６３を介して
スライドバルブ５５に連結されている。

【０００６】また、６４は油圧シリンダ６１のピストン
ロッド６１ａの位置を検出するための差動トランスであ
り、その本体が図示しない支持部材により油圧シリンダ
６１等固定されるとともに、その棒状コアがピストンロ
ッド６１ａと共に移動され、ピストンロッド６１ａの位
置に応じて電圧信号を出力するようになっている。

【０００７】さらに、６５は鋳型５６内の湯面レベルを
検出するための渦電流式，電極追従式等からなるレベル
計、６５ａはレベル計６５のアンプ、６６は目標湯面レ
ベルを設定するための目標湯面レベル設定器、６７はア
ンプ６５ａを介したレベル計６５の出力と目標湯面レベ
ル設定器６６の出力とを入力としこれらの偏差をＰＩＤ
演算回路等によって演算し両出力の差に応じた動作指令
値を出力するバルブ開度指令部、６８は通常の方向制御
弁，サーボアンプ等から構成されるシリンダ制御部であ
って、このシリンダ制御部６８は、バルブ開度指令部６
７の出力(動作指令値)と位置決め制御のために用いられ
る差動トランス６４の出力とを入力とし、バルブ開度指
令部６７の出力に応じて鋳型５６内の湯面レベルを目標
湯面レベルに保持させるように油圧シリンダ６１の作動
を制御するためのものである。

【０００８】次に、上述のごとく構成された従来の鋳型
内湯面レベル制御装置の動作を説明すると、スライドバ
ルブ５５を通して鋳型５６内に注入される溶鋼量と鋳片
５７の引き抜き量とにアンバランスが生じ、レベル計６
５の出力と目標湯面レベル設定器６６の出力とに偏差を
生じると、バルブ開度指令部６７からこの両出力の差に
応じた出力がシリンダ制御部６８に与えられる。

【０００９】シリンダ制御部６８はこれに応じて油圧シ
リンダ６１を作動させる。例えば、鋳型５６内の湯面レ
ベルが目標湯面レベルよりも高い場合は、油圧シリンダ
６１のピストンロッド６１ａを伸ばして、リンク６２お
よび連結ロッド６３を介してスライドバルブ５５を摺動
させその開度を小さくし、鋳型５６内に注入される溶鋼
量を減少させるように調節している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の鋳型内湯面レベル制御装置は、鋳型内の湯面レ
ベルを目標湯面レベルに保持・制御するために有用なも
のではあるが、未だ以下に説明するような湯面レベルの
制御精度上の課題がある。

【００１１】即ち、油圧シリンダ６１を作動させ、リン
ク６２や連結ロッド６３等の連結部を介してスライドバ
ルブ５５を摺動させてその開度修正を行なうようにして
いるので、この連結部に存在する隙間による機械系のガ
タによって油圧シリンダ６１のピストンロッド６１ａの
伸縮量とスライドバルブ５５の摺動量とにずれが生じ、
精度のよい湯面レベル制御を行なえない。

【００１２】特に、湯面レベルの制御にとって重要であ
るスライドバルブ５５の摺動方向を変更する時、つま
り、油圧シリンダ６１の作動方向を変化させる時、この
連結部のガタにより制御の遅れが生じて湯面レベルの変
動が大きくなり、その結果、鋳片５７の品質低下を招い
てしまう。

【００１３】なお、この連結部のガタの値は、鋳造開始
前のその値に対し鋳造時に高温雰囲気になることにより
変動し、また、スライドバルブ５５，リンク６２や連結
ロッド６３等はタンディッシュ５２とともに交換される
ものであって、交換される毎にその値が異なるため、予
めその値を一定値として把握しておくことが困難な性質
のものである。

【００１４】そこで、前述した機械系ガタの値をオンラ
インで自動演算し補償することも考えられるが、その
際、流量特性の変化等の制御系のパラメータが変化する
と、最適なガタ補償値を演算することが困難になるなど
の課題もあった。

【００１５】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、オンラインで機械系ガタを一括して制御系
に組み込み、制御系のパラメ−タの変化によることなく
機械系ガタを自動的に補正できるようにして、鋳型内の
湯面レベルを鋳造の全長に亘って最適な状態に高精度で
保持できる連続鋳造機における鋳型内湯面レベル制御装
置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の連続鋳造機における鋳型内湯面レベル制御
装置は、タンディッシュから鋳型内に注入する溶鋼量を
調節するスライドバルブの開度をピストンロッドを伸縮
させて調節する油圧シリンダと、前記ピストンロッドの
位置を検出する位置検出器と、前記鋳型内の湯面レベル
を検出するレベル計と、該レベル計の検出結果と目標湯
面レベルとの偏差を演算し該偏差に応じた動作指令値を
出力するバルブ開度指令部とをそなえ、前記バルブ開度
指令部の出力に応じて前記油圧シリンダを作動させるこ
とにより前記鋳型内の湯面レベルを前記目標湯面レベル
に保持・制御するものにおいて、前記油圧シリンダを
作動させる方向を前記バルブ開度指令部の出力に基づい
て判別し作動方向を変化させるときの前記バルブ開度指
令部の出力に所定のガタ補正値を加算するガタ補正制御
手段と、前記バルブ開度指令部からの出力が最も長時
間に亘って一定値に保持された際における前記のスライ
ドバルブとピストンロッドとの間に存在する機械系ガタ
を、前記所定のガタ補正値として演算し前記ガタ補正制
御手段へ出力するガタ補正値演算手段とをそなえたこと
を特徴としている。

【００１７】

【作用】上述した本発明の連続鋳造機における鋳型内湯
面レベル制御装置では、制御系の変化によらず制御が良
好な状態の場合、換言すればガタ補正値が最適の場合、
油圧シリンダの操作量つまりバルブ開度指令部の出力値
が変化しない時間が長くなることに着目して、最適なガ
タ補正値を演算している。

【００１８】つまり、ガタ補正値演算手段において、ス
ライドバルブとピストンロッドとの間に存在する機械系
ガタを演算し、バルブ開度指令部からの出力が最も長時
間に亘って一定値に保持された際の機械系ガタが、所定
のガタ補正値として演算される。

【００１９】そして、ガタ補正制御手段では、油圧シリ
ンダを作動させる方向がバルブ開度指令部の出力に基づ
いて判別され、その作動方向が変化するときのバルブ開
度指令部の出力に、ガタ補正値演算手段からのガタ補正
値が加算されることにより、機械系ガタがオンラインで
一括して制御系に組み込まれ、そのガタが制御系の変化
によることなく自動的に補正されて、油圧シリンダのピ
ストンロッドの伸縮動作によってスライドバルブの開度
を確実に精度よく修正できる。

【００２０】

【実施例】以下、図面により本発明の一実施例としての
鋳型内湯面レベル制御装置について説明すると、図１は
その鋳型内湯面レベル制御装置をそなえた連続鋳造機を
示す構成図で、この図１において連続鋳造機は図７にて
説明したものと同様の構成であり、１は溶鋼鍋、２はタ
ンディッシュ、３はボトムプレート、４はシールプレー
ト、５は後述する鋳型内湯面レベル制御装置によってそ
の貫通孔５ａの開度が調節されるスライドバルブ、６は
鋳型、７は鋳片である。なお、スライドバルブ５を挾む
プレート３，４にも、貫通孔５ａと同口径の貫通孔３
ａ，４ａがそれぞれ形成されており、タンディッシュ２
の溶鋼流出孔２ｃと連通するようになっている。

【００２１】そして、図１に示すように、鋳型内湯面レ
ベル制御装置の構成としては、タンディッシュ２の側面
に上ブラケット２ａが固着され、この上ブラケット２ａ
に油圧シリンダ８が揺動可能に取り付けられている。ま
た、上ブラケット２ａよりも下方のタンディッシュ２の
側面に下ブラケット２ｂが固着され、この下ブラケット
２ｂにリンク９が揺動自在に取り付けられ、このリンク
９の一端側に、油圧シリンダ８のピストンロッド８ａの
先端部がピン連結されている。さらに、リンク９の他端
側は、連結ロッド１０を介してスライドバルブ５に連結
されている。

【００２２】また、１１は油圧シリンダ８のピストンロ
ッド８ａの位置(変位)を検出するための差動トランス
(位置検出器)で、その本体が図示しない支持部材により
油圧シリンダ８等固定されるとともに、その棒状コアが
ピストンロッド８ａと共に移動され、ピストンロッド８
ａの位置に応じて電圧信号を出力するものである。１２
は鋳型６内の湯面レベルを検出するレベル計、１２ａは
レベル計１２のアンプである。

【００２３】１３はアンプ１２ａを介したレベル計１２
の出力(レベル検出結果)に移動平均処理を施してレベル
検出結果にのる２次的な振動成分を除去して実際のレベ
ル変動成分を出力する移動平均処理部、１４は目標湯面
レベルを設定するための目標湯面レベル設定器、１５は
アンプ１２ａおよび移動平均処理部１３を介して入力さ
れたレベル計１２の出力と目標湯面レベル設定器１４の
出力との偏差をＰＩＤ演算回路等によって演算し両出力
の差に応じた値ＭＶを出力するバルブ開度指令部であ
る。

【００２４】そして、１６は図６により後述する手順に
従ってバルブ開度修正信号を出力するガタ補正制御部
で、このガタ補正制御部１６は、油圧シリンダ８を作動
させる方向をバルブ開度指令部１５の出力ＭＶに基づい
て判別するシリンダ作動方向判定部１６ａと、このシリ
ンダ作動方向判定部１６ａにより作動方向の変化を判別
した場合にバルブ開度指令部１５の出力ＭＶに後述する
ガタ補正値Ｇ_nを加算する加算部１６ｂとから構成され
ている。

【００２５】１７はガタ補正制御部１６へのガタ補正値
Ｇ_nを演算して出力するオンラインガタ補正値演算部
で、このガタ補正値演算部１７は、スライドバルブ５と
ピストンロッド８との間に存在する機械系ガタを演算
し、バルブ開度指令部１５からの出力ＭＶが最も長時間
に亘って一定値に保持された際の機械系ガタを、所定の
ガタ補正値Ｇ_nとして演算するものである。なお、ガタ
補正値演算部１７における詳細な演算手順は、図２によ
り後述する。

【００２６】また、１９は上述した移動平均処理部１
３，目標湯面レベル設定器１４，バルブ開度指令部１
５，ガタ補正制御部１６およびガタ補正値演算部１７か
らなるレベルコントローラ、２３はサーボアンプ２０，
サーボ弁２１，油圧ユニット２２から構成されるシリン
ダ制御部であって、このシリンダ制御部２３は、レベル
コントローラ１９の出力と位置決め制御のために用いら
れる差動トランス１１の出力とを入力とし、レベルコン
トローラ１９の出力(ガタ補正後のバルブ開度修正信号)
に応じて鋳型６内の湯面レベルを目標湯面レベルに保持
させるように油圧シリンダ８の作動を制御するためのも
のである。

【００２７】次に、上述のごとく構成された本実施例の
鋳型内湯面レベル制御装置の動作を説明する。本実施例
では、ガタ補正値Ｇ_nが不足している場合にはバルブ開
度指令部１５の出力ＭＶの波形が図３に示すようにな
り、ガタ補正値Ｇ_nが過多の場合にはバルブ開度指令部
１５の出力ＭＶの波形が図４に示すようになるのに対し
て、制御系の変化によらず制御が良好な状態の場合、つ
まりガタ補正値Ｇ_nが最適の場合、油圧シリンダ８の操
作量つまりバルブ開度指令部１５の出力ＭＶが、一定の
値に保持される時間が長いことに着目して、最適なガタ
補正値Ｇ_nを演算している。

【００２８】そこで、本実施例のガタ補正値演算部１７
においては、図２に示すフローチャートに従って、ガタ
補正値Ｇ_nの演算が行なわれる。なお、フローチャート
の説明中、Ａ１〜Ａ７は処理手順(ステップ)の番号を示
す。

【００２９】制御が開始されると、ガタ補正値演算部１
７では、所定サンプリング間隔Δｔ毎にレベル計１２に
よって得られる湯面レベルＰＶと、バルブ開度指令部１
５からの作動指令値ＭＶとが読み込まれ、湯面レベルＰ
Ｖ等のデータに基づいて、スライドバルブ５とピストン
ロッド８との間に存在する機械系ガタを演算し(ステッ
プＡ１)、バルブ開度指令部１５からの今回出力ＭＶを
ＭＶ２とおくとともに前回出力ＭＶ２をＭＶ１とおく
(ステップＡ２)。

【００３０】その後、前回出力ＭＶ１と今回出力ＭＶ２
とが等しいと否かを判断し(ステップＡ３)、等しくない
場合にはタイマ(図示せず)の計時時間をリセットする一
方(ステップＡ７)、等しい場合にはタイマの計時時間Ｔ
をカウントアップしてから(ステップＡ４)、バルブ開度
指令部１５の出力ＭＶが変化しなかった時間Ｔと、前回
までの最大時間ＴＭＡＸとを比較する(ステップＡ５)。

【００３１】比較の結果、タイマの計時時間Ｔの方が大
きい場合、現計時時間ＴをＴＭＡＸに置き換えるととも
に、その時点での機械系ガタを最適なガタ補正値Ｇ_nと
して出力・記憶する(ステップＡ６)。

【００３２】上述のごとく、図２に示すフローチャート
に従ってガタ補正値演算部１７にて演算されたガタ補正
値Ｇ_nは、ガタ補正制御部１６の加算部１６ｂへ出力さ
れ、このガタ補正制御部１６においては、図６に示すフ
ローチャートに従って、補正制御が実行される。なお、
フローチャートの説明中、Ｂ１〜Ｂ４は処理手順(ステ
ップ)の番号を示す。

【００３３】まず、制御が開始されると、所定のサンプ
リング間隔毎にバルブ開度指令部１５からの出力変化量
ΔＭＶ_n(方向により正負の符号を有する)が読み込まれ
る(ステップＢ１)。そして、今回読み込まれた出力変化
量ΔＭＶ_nと、前回の変化量ΔＭＶ_n-1との積の符号か
ら、油圧シリンダ８を今回作動させる方向を判別し(ス
テップＢ２)、油圧シリンダ８を前回と同方向へ作動さ
せる場合(ΔＭＶ_n・ΔＭＶ_{n -1}≧０)には、今回の出力Ｍ
Ｖ_nをそのままバルブ開度修正信号としてシリンダ制御
部２３へ出力して(ステップＢ３)、ステップＢ１に戻
る。

【００３４】これに対して、ステップＢ２において油圧
シリンダ８を前回と逆方向へ作動させることが判断され
た場合(ΔＭＶ_n・ΔＭＶ_n-1＜０)には、ガタ補正値演算
部１７から入力された今回のガタ補正値Ｇ_nと、出力Ｍ
Ｖ_nとが加算部１６ｂにて加算され、その加算結果をバ
ルブ開度修正信号としてシリンダ制御部２３へ出力して
(ステップＢ４)、ステップＢ１に戻る。

【００３５】なお、上述したΔＭＶ_n・ΔＭＶ_n-1の正負
の判断による油圧シリンダ８の作動方向判別は、シリン
ダ作動方向判定部１６ａにて行なわれる。

【００３６】また、シリンダ制御部２３においては、レ
ベルコントローラ１９からのバルブ開度修正信号と、差
動トランス１１からのピストンロッド８ａの位置情報と
に基づいて、サーボアンプ２０によりサーボ弁２１の開
閉が制御され、ピストンロッド８ａの位置がバルブ開度
修正信号になるように、即ち、スライドバルブ５が適当
な開度になるように油圧シリンダ８の作動が制御され
る。

【００３７】このように、本実施例の鋳型内湯面レベル
制御装置によれば、ガタ補正値演算部１７において、ス
ライドバルブ５とピストンロッド７との間に存在する機
械系ガタを演算し、バルブ開度指令部１５の出力ＭＶが
最も長時間に亘って一定値に保持された際の機械系ガタ
をガタ補正値Ｇ_nとして演算し、そのガタ補正値Ｇ_nをガ
タ補正制御部１６へ出力し、油圧シリンダ８の作動方向
が変化するときには、その所定のガタ補正値Ｇ_n分だけ
余分に油圧シリンダ８が作動されるので、そのガタが自
動的に補正されて、油圧シリンダ８のピストンロッド８
ａの伸縮動作によってスライドバルブ５の開度が確実に
精度よく修正される。

【００３８】これにより、オンラインで機械系ガタを一
括して制御系に組み込み、その機械系ガタを制御系パラ
メ−タの変化によることなく自動的に補正でき、鋳型６
内の湯面レベルを鋳造の全長に亘って目標湯面レベルに
高精度で且つ安定的に保持できるのである。

【００３９】なお、上記実施例では、油圧シリンダ８の
ピストンロッド８ａの位置(変位)を検出するために差動
トランス１１を用いたが、位置検出器としてポテンショ
メータ等を用いるようにしてもよい。

【００４０】また、この発明による鋳型内湯面レベル制
御装置は、油圧シリンダ８がタンディッシュ２の底側に
配置された構成のもの、あるいは、鋳型内湯面レベルを
油圧シリンダを作動させてストッパノズルの開度操作に
より調節する構成のものにも、当然ながら適用でき、上
記実施例と同様の作用効果が得られる。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の連続鋳造
機における鋳型内湯面レベル制御装置によれば、油圧シ
リンダを作動させる方向をバルブ開度指令部の出力に基
づいて判別しその作動方向変化時のバルブ開度指令部の
出力に所定のガタ補正値を加算するガタ補正制御手段
と、バルブ開度指令部からの出力が最も長時間に亘り一
定値に保持された際のスライドバルブ，ピストンロッド
間の機械系ガタを所定のガタ補正値として演算しガタ補
正制御手段へ出力するガタ補正値演算手段とをそなえる
という極めて簡素な構成により、オンラインで機械系ガ
タが一括して制御系に組み込まれ、その機械系ガタを制
御系の変化によることなく自動的に補正でき、鋳型内の
湯面レベルを鋳造の全長に亘って目標湯面レベルに高精
度で且つ安定的に保持できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての連続鋳造機における
鋳型内湯面レベル制御装置を示す制御ブロック図であ
る。

【図２】本実施例のガタ補正値演算手段によるガタ補正
値の演算手順を説明するためのフローチャートである。

【図３】ガタ補正値不足の場合のバルブ開度指令部の出
力波形を示すグラフである。

【図４】ガタ補正値過多の場合のバルブ開度指令部の出
力波形を示すグラフである。

【図５】ガタ補正値最適の場合のバルブ開度指令部の出
力波形を示すグラフである。

【図６】本実施例のガタ補正制御手段による制御手順の
一例を説明するためのフローチャートである。

【図７】従来の鋳型内湯面レベル制御装置をそなえた連
続鋳造機を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 溶鋼鍋 ２ タンディッシュ ２ａ 上ブラケット ２ｂ 下ブラケット ２ｃ 溶鋼流出孔 ３ ボトムプレート ３ａ 貫通孔 ４ シールプレート ４ａ 貫通孔 ５ スライドバルブ ５ａ 貫通孔 ６ 鋳型 ７ 鋳片 ８ 油圧シリンダ ８ａ ピストンロッド ９ リンク １０ 連結ロッド １１ 差動トランス １２ レベル計 １２ａ アンプ １３ 移動平均処理部 １４ 目標湯面レベル設定器 １５ バルブ開度指令部 １６ ガタ補正制御部 １６ａ シリンダ作動方向判定部 １６ｂ 加算部 １７ オンラインガタ補正値演算部 １８ 初期値設定器 １９ レベルコントローラ ２０ サーボアンプ ２１ サーボ弁 ２２ 油圧ユニット ２３ シリンダ制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−251645（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−77757（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B22D 11/00 - 11/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンディッシュから鋳型内に注入する溶
   鋼量を調節するスライドバルブの開度をピストンロッド
   を伸縮させて調節する油圧シリンダと、前記ピストンロ
   ッドの位置を検出する位置検出器と、前記鋳型内の湯面
   レベルを検出するレベル計と、該レベル計の検出結果と
   目標湯面レベルとの偏差を演算し該偏差に応じた動作指
   令値を出力するバルブ開度指令部とをそなえ、前記バル
   ブ開度指令部の出力に応じて前記油圧シリンダを作動さ
   せることにより前記鋳型内の湯面レベルを前記目標湯面
   レベルに保持・制御する連続鋳造機における鋳型内湯面
   レベル制御装置において、 前記油圧シリンダを作動させる方向を前記バルブ開度指
   令部の出力に基づいて判別し作動方向を変化させるとき
   の前記バルブ開度指令部の出力に所定のガタ補正値を加
   算するガタ補正制御手段と、 前記バルブ開度指令部からの出力が最も長時間に亘って
   一定値に保持された際における前記のスライドバルブと
   ピストンロッドとの間に存在する機械系ガタを、前記所
   定のガタ補正値として演算し前記ガタ補正制御手段へ出
   力するガタ補正値演算手段とがそなえられたことを特徴
   とする連続鋳造機における鋳型内湯面レベル制御装置。