JP5428875B2 - 連続鋳造機のモールド湯面レベル制御装置および制御方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施形態に係るバルジング可視化監視装置による処理の概略について説明する。バルジング可視化監視装置は、連続鋳造機のモールド湯面レベル制御に用いる周波数情報を取得するための装置である。バルジング可視化監視装置は、以下の処理を行う。
(1−1)外乱推定オブザーバにより、湯面レベル変動の原因となる外乱が、湯面レベル測定値、スライディングノズル開度実績に基づいて推定される(図2A:S101)。
(1−2)バルジング可視化監視装置は、時系列データを鋳造長データに変換する。すなわち、外乱推定量の時系列データを一定時間幅でサンプリングし(図2A:S102)、規定時間分の時系列データをバッファする。(図2A:S103)ただし、データバッファはバッファサイズよりも小さい一定周期で更新する(図2A:S104)。そして、鋳造速度の積分値である鋳造長を計算して(図2A:S105)、外乱推定量の時系列データを鋳造長データと紐付けることで鋳造長に基づくデータに変換する(図2A:S106)。
(1−3)バルジング可視化監視装置は、鋳造長に基づく外乱推定量データのサンプル数を2のN乗個にオーバーサンプリングする(図2A:S107)。これにより鋳造長に基づく外乱推定量データを等間隔ピッチで得る。
(1−4)バルジング可視化監視装置は、鋳造長ベースのデータをFFT解析に供することによって非定常バルジングの発生するセグメントのロールピッチの距離周波数スペクトルを計算する(図2A:S108)。
(2−1)バルジング可視化監視装置は、距離周波数スペクトルのピークを検出する。すなわち、距離周波数スペクトルを最大振幅で割り戻して0〜1の範囲に規格化し(図2B:S109)、規格化された距離周波数スペクトルの微分係数を求め(図2B:S110)、微分係数の符号が反転することによりピークを検出する(図2B:S111)。距離周波数が一定値範囲内にあり、かつ、振幅が閾値以上となる点をピーク位置候補とする(図2B:S112)。
(2−2)バルジング可視化監視装置は、距離周波数スペクトルのピークを合成する。すなわち、隣接するピーク位置候補の距離周波数の比が閾値以下のものをグルーピングし(図2B:S113)、同一グループのピーク位置候補の振幅を重み係数とした当該ピーク位置候補の距離周波数の一次結合として合成ピーク位置の距離周波数を計算し(図2B:S114)、合成ピーク位置の距離周波数の逆数を非定常バルジングの発生するセグメントのロールピッチの代表値とする(図2B:S115)。
(3−1)ロールピッチを更新する。すなわち、FFT解析の振幅最大値が閾値以上か(図2C:S116)、また、合成ピーク数(ロールピッチ代表値の個数)が閾値以下かを判定する(図2C:S117)。これらの判定により計算された最新のロールピッチをロールピッチ設定値として更新する(図2C:S118)、あるいは、前回値を保持する(図2C:S119)かを決定する。
(3−2)湯面レベル変動周期を計算する。このとき、上記ロールピッチを鋳造速度で割り戻して非定常バルジングの変動周期を求めることにより、周期性外乱抑制制御の適切な制御設定パラメータを自動的に提供する(図2C:S120)。
まず、図1に基づいて、本実施形態に係るバルジング可視化監視装置100の構成について説明する。なお、図1は、本実施形態に係るバルジング可視化監視装置100の構成を示すブロック図である。図1に示すように、バルジング可視化監視装置100は、データ取込部110と、オーバーサンプリング部120と、FFT処理部130と、ピーク検出部140とを備える。
次に、図2A〜図2Cに基づいて、本実施形態に係るバルジング可視化監視装置100による非定常バルジングの変動周期取得処理について説明する。なお、図2A〜図2Cは、本実施形態に係るバルジング可視化監視装置100による非定常バルジングの変動周期取得処理を示すフローチャートである。
ΔT < TS < T ・・・(数式8)
の大小関係のもとにおいてそれぞれ調整することは可能である。
[d1(0),d1(ΔT),d1(2ΔT),・・・,d1(NΔT)]
・・・(数式10)
という横軸が時間、縦軸が外乱量推定値というデータの並びを
[d1(LENVc(0)),d1(LENVc(ΔT)),d1(LENVc(2ΔT)),・・・,d1(LENVc(NΔT))]
・・・(数式11)
という横軸が鋳造長、縦軸が外乱量推定値というデータの並びに置き換える。
xorg:鋳造長オリジナルデータ(横軸)、
yorg:外乱量推定値オリジナルデータ(縦軸)、
xovs:鋳造長オーバーサンプリングデータ(横軸)、
yovs:外乱量推定値オーバーサンプリングデータ(縦軸)、
また、
i:オーバーサンプリングデータのインデント(i=1,2,・・・,NL)、
I:オリジナルデータのインデント(I=1,2,・・・,NT)、
NL:オーバーサンプリングデータのデータ数、
NT:オリジナルデータのデータ数
yovs(1)=yorg(1) ・・・(数式14)
yovs(NL)=yorg(NT) ・・・(数式15)
2 浸漬ノズル
3 モールド
4 凝固殻
5 ピンチロール
6 水スプレー冷却
7 鋳片
8 バルジング
9 湯面レベル
10 渦流式レベル計
11 スライディングノズル
12 ストッパーノズル
13 開度演算部
14 レベル変動周期同定機能
15 湯面レベル制御器
100 バルジング可視化監視装置
110 データ取込部
120 オーバーサンプリング部
130 FFT処理部
132 平均値計算部
134 バイアス成分除去部
136 窓関数処理部
138 FFT算出部
140 ピーク検出部
200 湯面レベル制御盤
210 外乱推定オブザーバ
Claims (6)
- 金属溶湯の連続鋳造機でモールド内の湯面レベルを測定し、湯面レベル測定値と湯面レベル目標値との偏差を用いて求めた開度指令に従って前記モールドへの注湯手段の開度を、湯面レベルを前記湯面レベル目標値に保つべく制御する連続鋳造機のモールド湯面レベル制御装置において、
前記湯面レベル測定値と前記湯面レベル目標値とに基づいて、前記湯面レベル測定値を前記湯面レベル目標値に保つべく前記注湯手段の開度を調節する開度制御部と、
前記湯面レベル測定値と前記注湯手段の開度実績とに基づいて、前記金属溶湯を前記モールドに注湯するときの外乱を推定して外乱量推定値を算出する外乱推定部と、
前記外乱推定部より算出された前記外乱量推定値と、前記連続鋳造機の鋳造速度とに基づいて、非定常バルジングの変動周期を算出するバルジング可視化監視部と、
を備え、
前記バルジング可視化監視部は、
前記外乱量推定値と前記鋳造速度とを取得するデータ取得部と、
前記データ取得部により所定期間において取得された前記外乱量推定値の時系列データを、前記鋳造速度の積分値である鋳造長に基づくオーバーサンプリング前データに変換し、前記鋳造長に基づくオーバーサンプリング前データを等間隔サンプリングデータに線形補間するオーバーサンプリングを行ってオーバーサンプリング後データを生成するオーバーサンプリング部と、
前記鋳造長に基づくオーバーサンプリング後データについて高速フーリエ変換解析を行い、連続鋳造機のピンチロール対の間の部分のうち非定常バルジングの発生するセグメントのロールピッチである非定常バルジング発生ロールピッチの距離周波数スペクトルを算出するFFT処理部と、
前記距離周波数スペクトルのピークを検出して前記非定常バルジング発生ロールピッチを算出し、前記非定常バルジング発生ロールピッチと前記鋳造速度とに基づいて前記非定常バルジングの変動周期を算出するピーク検出部と、
算出された前記非定常バルジングの変動周期を制御設定パラメータとして前記開度制御部の調整を行う周期性変動抑制制御部と、
を備え、
前記ピーク検出部は、
前記距離周波数スペクトルにおいて前記鋳造長の刻み幅で隣接する距離周波数の振幅の差分をそれぞれ算出し、
前記算出された差分の前後において、前記差分の値の正負が反転する位置をピーク位置として検出し、
検出した前記ピーク位置が、所定の距離周波数範囲および所定の振幅範囲によって規定されるピーク検出範囲に属するか否かを判定し、
前記ピーク検出範囲に属する前記ピーク位置を、ピーク位置候補とし、
前記距離周波数に基づいて前記ピーク位置候補をグループ化し、
前記グループ化された前記ピーク位置候補を合成して、一の合成ピーク位置の距離周波数を算出し、
前記合成ピーク位置の距離周波数に基づいて、前記非定常バルジング発生ロールピッチの代表値を算出することを特徴とする、連続鋳造機のモールド湯面レベル制御装置。 - 前記オーバーサンプリング部は、
前記鋳造長の刻み幅を設定し、
前記オーバーサンプリング前データの最前および最後のデータと、前記オーバーサンプリング後データの最前および最後のデータとを一致させ、
前記鋳造長の刻み幅において前記オーバーサンプリング前データが存在しない非存在区間のデータを、当該非存在区間の前後に位置する前記オーバーサンプリング前データから線形補間により算出して、前記オーバーサンプリング後データを生成することを特徴とする、請求項1に記載の連続鋳造機のモールド湯面レベル制御装置。 - 前記FFT処理部は、
前記オーバーサンプリング後データの平均値を計算する平均値計算部と、
前記オーバーサンプリング後データから前記平均値を除去するバイアス成分除去部と、
前記バイアス成分除去部により処理されたオーバーサンプリング後データに対して、窓関数処理を行う窓関数処理部と、
前記窓関数処理されたオーバーサンプリング後データに対して、高速フーリエ変換解析を行い、前記非定常バルジング発生ロールピッチの距離周波数スペクトルを算出するFFT算出部と、
を備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の連続鋳造機のモールド湯面レベル制御装置。 - 前記ピーク検出部は、前記距離周波数スペクトルの最大振幅値が所定の振幅閾値より大きいとき、前記非定常バルジング発生ロールピッチの代表値に基づいて前記非定常バルジングの変動周期を算出することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の連続鋳造機のモールド湯面レベル制御装置。
- 前記ピーク検出部は、前記合成ピーク位置の数が所定のピーク数閾値以下であるとき、前記非定常バルジング発生ロールピッチの代表値に基づいて前記非定常バルジングの変動周期を算出することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の連続鋳造機のモールド湯面レベル制御装置。
- 金属溶湯の連続鋳造機でモールド内の湯面レベルを測定し、湯面レベル測定値と湯面レベル目標値との偏差を用いて求めた開度指令に従って前記モールドへの注湯手段の開度を、湯面レベルを前記湯面レベル目標値に保つべく制御する連続鋳造機のモールド湯面レベル制御方法において、
前記湯面レベル測定値と前記湯面レベル目標値とに基づいて、湯面レベルを前記湯面レベル目標値に保つべく前記注湯手段の開度を調節するステップと、
前記湯面レベル測定値と前記注湯手段の開度実績とに基づいて、前記金属溶湯を前記モールドに注湯するときの外乱を推定して外乱量推定値を算出するステップと、
前記外乱量推定値と、前記連続鋳造機の鋳造速度とを取得するステップと、
所定期間において取得された前記外乱量推定値の時系列データを、前記鋳造速度の積分値である鋳造長に基づくオーバーサンプリング前データに変換し、前記鋳造長に基づくオーバーサンプリング前データを等間隔サンプリングデータに線形補間するオーバーサンプリングを行ってオーバーサンプリング後データを生成するステップと、
前記鋳造長に基づくオーバーサンプリング後データについて高速フーリエ変換解析を行い、連続鋳造機のピンチロール対の間の部分のうち非定常バルジングの発生するセグメントのロールピッチである非定常バルジング発生ロールピッチの距離周波数スペクトルを算出するステップと、
前記距離周波数スペクトルのピークを検出し、前記距離周波数スペクトルを算出するステップにおいて前記鋳造長の刻み幅で隣接する距離周波数の振幅の差分をそれぞれ算出し、前記算出された差分の前後において、前記差分の値の正負が反転する位置をピーク位置として検出し、検出した前記ピーク位置が、所定の距離周波数範囲および所定の振幅範囲によって規定されるピーク検出範囲に属するか否かを判定し、前記ピーク検出範囲に属する前記ピーク位置を、ピーク位置候補とし、前記距離周波数に基づいて前記ピーク位置候補をグループ化し、前記グループ化された前記ピーク位置候補を合成して、一の合成ピーク位置の距離周波数を算出し、前記合成ピーク位置の距離周波数に基づいて、前記非定常バルジング発生ロールピッチの代表値を算出して前記非定常バルジング発生ロールピッチを算出し、前記非定常バルジング発生ロールピッチと前記鋳造速度とに基づいて前記非定常バルジングの変動周期を算出するステップと、
算出された前記非定常バルジングの変動周期を制御設定パラメータとして前記注湯手段の開度を調節する開度制御部の調整を行う周期性変動抑制制御ステップと、を含むことを特徴とする、連続鋳造機のモールド湯面レベル制御方法。
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