JPH05318069A - 小断面ビレット連続鋳造のモールド湯面レベル制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小断面ビレットの場合でも鋳込速度の上昇な
どの外乱の影響に無関係に湯面レベルを高精度に保つ技
術の確立。 【構成】 ＰＩＤコントローラによる制御を行う際に、
Ｋ_1D : オーバーシュート防止係数を導入してＰＩＤ計
算のＩ制御の項に偏差の変化速度を加味する。 【効果】 湯面変動幅が従来技術では±８mmであったの
に対して、±２mmとなった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、小断面ビレットの連続
鋳造用モールド内の湯面レベルを精度よく安定化させる
湯面レベル制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、連続鋳造機（以下、ＣＣと称
す）の鋳込みにおいては、モールド内の湯面レベルの安
定化が操業上および鋳片品質の点から極めて重要であ
り、一般にＰＩＤコントローラによるモールド内の湯面
レベル制御が行われている。例えば、モールド内の湯面
レベルを一定に保つ手段の一つに、タンディッシュスラ
イディングノズル (以下、ＳＮと称する) またはストッ
パーの開度調整による方法がある。この方法は、検出し
たモールド内の湯面レベルを利用し、このレベルが一定
になるようにタンディッシュのＳＮまたはストッパーの
開度をＰＩＤコントローラにより自動的かつ連続的に制
御する方法である。

【０００３】すなわち、図１は、ＳＮを使用した場合を
示すもので、モールド内の湯面制御の説明図であり、図
中、タンディッシュ10内の溶鋼12はスライディングノズ
ル14を経て連続鋳造用のモールド16に注入される。この
とき、モールド内の湯面レベル20は湯面レベル計22で常
に計測されている。湯面レベル20が変動するとＰＩＤコ
ントローラ24を経て所定の信号がサーボアンプ26に送ら
れ、次いで油圧ユニット28からワークシリンダ30に指令
が出されて、スライディングノズル14の所要の開口度
(a) を確保する。

【０００４】この場合のタンディッシュのＳＮまたはス
トッパーの開度指示は、湯面レベル計で検出した湯面レ
ベルと目標レベルとの偏差にもとずいてＰＩＤ制御によ
り行っている。このときの開度指示の計算は(1) 式で示
される。

【０００５】

【数２】

【０００６】しかし、急激なモールド湯面レベル変動を
生じ易い小断面ビレットの連続鋳造にこの方法を適用す
る場合、Ｉ制御特有のオーバシュート現象が生じ、か
つ、その減衰度が小さいため、モールド内の湯面レベル
を安定して維持できない。つまり、精度が悪いという問
題を抱えていた。ここに、オーバーシュート現象とは目
標レベルに対し、発振を繰り返しながら収束する現象で
あり、定常状態に至るまで長時間 (30〜40秒) を要する
ことになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、外乱の影響によりモールド内の湯面レベルの急激な
変動を生じ易い小断面ビレットに対し、湯面レベルを高
精度に保ち得る制御方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を達成するために、検討の結果、偏差の積算であるＩ
制御の項に偏差の変化速度を加え、その二つをバランス
させることにより、Ｉ制御特有のオーバシュートを防止
することができることを知り、本発明を完成した。

【０００９】ここに、本発明は、小断面ビレットの連続
鋳造に際して、モールド内の湯面レベルを精度よく安定
化させる方法であって、ＰＩＤコントローラによる制御
を行う際に、下記式にしたがってタンディッシュノズル
またはストッパーの開度を調整すべく、ＰＩＤ計算のＩ
制御の項に偏差の変化速度を加味することを特徴とする
小断面ビレット連続鋳造用モールドの湯面レベル制御方
法である。

【００１０】

【数３】

【００１１】オーバーシュート防止係数Ｋ_IDはＩ制御の
項に偏差の変化速度を加えてもので、予めシミュレーシ
ョンによって求めた値を実際の操業データによって補正
して得たものである。なお、本発明に云う「小断面」ビ
レットとは、特にそれにのみ制限されるものではない
が、一般には 200×200 mm以下程度のものをいい、湯面
レベル変動が問題となるものについてはいずれの場合も
本発明の適用により効果がみられる。

【００１２】

【作用】次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体
的に説明する。

【００１３】図２に125 ×125 mmビレットにおけるＰＩ
Ｄ制御のシミュレーション結果を示す。ケースは、急
激に１０mm低下の湯面変動が生じた場合、ケースは、
鋳込速度を0.2m/minと急激に上昇させた場合について、
前述の(1) 式または(2) 式においてそれぞれＫ_P 、
Ｋ_I 、Ｋ_ID、Ｋ_D 制御をそれぞれ順次重畳させたときに
ついてシュミレーションを行った。なお、以下にあって
それぞれＰ制御、Ｉ制御、ID制御、そしてＤ制御と称す
る。

【００１４】パターンＡ:Ｐ制御のみを行った場合であ
って、ケースのときにはＳＮ開度の調整によって湯面
レベルは容易に回復する。しかし、ケースのように、
鋳込速度が上昇すると、オフセットが生じる。このよう
に、一般に湯面レベル制御には、操作量が偏差量に比例
するＰ制御を用いるが、鋳込速度の変化やタンディッシ
ュからの注湯量変化によりオフセットが生じてしまう。

【００１５】パターンＢ:これに対しては通常、Ｉ制御
を加えることによりオフセットが自動的にリセットされ
るが、Ｉ制御の整定時間はＰ制御の単独の場合より悪
く、特に急激な湯面変化の生じやすい小断面ビレットで
はオーバーシュートの原因となる。従って、従来のＰＩ
制御では小断面ビレットのモールド湯面レベルを精度良
く安定化させることは極めて困難であった。

【００１６】パターンＣ:これに対し本発明によれば、
偏差の積算であるＩ制御の項に偏差の変化速度を加え、
この２つをバランスさせることにより、Ｉ制御特有のオ
ーバーシュートを防止することができる。本発明におけ
るＳＮ開度の計算は前述の(2) 式で示される。ただし、
このパターンＣの場合にはＤ制御は行っていない。

【００１７】パターンＤ:パターンＣの場合にさらにＤ
制御を加えると湯面レベル制御は更に改善される。Ｄ制
御の効果としては、微分要素は位相を90°進める。すな
わち予測制御ができるようになるため、系の遅れ要素
(油圧系の遅れ、メカのガタ等) がある場合は有効であ
る。次に、具体的操業に本発明を適用した場合を実施例
として説明する。

【００１８】

【実施例】本例ではタンディッシュのＳＮを経て直径12
5 mmのビレットを連続鋳造する場合にあって、ＣＣのモ
ールド内の湯面レベル制御に本発明を適用した。すなわ
ち、従来のＰＩＤ制御計算のＩ制御の項に偏差の変化速
度を加えたシンクロール制御法を適用した。従来例はＰ
ＩＤ制御そのものであった。モールド内の湯面レベルチ
ャートを本発明例および従来例の双方について図３に示
す。鋳込条件等は両法について全く同一であった。従来
のＰＩＤ制御では±８mmの湯面レベル精度であったが、
本発明にかかる制御法では±２mmの極めて高精度な湯面
レベル制御が可能となった。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば湯面レベルが精度よく制
御され急激な変動に対しても速やかに応答できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の湯面レベル制御系の説明図である。

【図２】シミュレーションの結果を示すグラフである。

【図３】図３(a) は従来例の結果を、図３(b) は本発明
例の結果をそれぞれ示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】小断面ビレットの連続鋳造に際して、モー
   ルド内の湯面レベルを精度よく安定化させる方法であっ
   て、ＰＩＤコントローラによる制御を行う際に、下記式
   にしたがってタンディッシュノズルまたはストッパーの
   開度を調整すべく、ＰＩＤ計算のＩ制御の項に偏差の変
   化速度を加味することを特徴とする小断面ビレット連続
   鋳造のモールド湯面レベル制御方法。 【数１】