JPH06297123A - 連続鋳造機における鋳型内湯面レベル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】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
装置に関し、検出された湯面レベルに含まれるノイズ成
分を除去しつつ小さな分解能で高精度の制御を可能とす
るとともに、鋳造の全長にわたって最適な制御を可能に
することを目的とする。 【構成】そこで、鋳型５６への溶鋼量を調節するアクチ
ュエータ６１と、鋳型５６内の湯面レベルを検出するレ
ベル計６５と、その検出結果ＰＶと目標湯面レベルＳＶ
との偏差ｅ_nを演算しその偏差ｅ_nに応じた動作指令値を
出力してアクチュエータ６１を制御する制御手段１とを
そなえ、この制御手段１に、所定値以上の動作指令値の
みを通過させる不感帯フィルタ１ｄと、この不感帯フィ
ルタ１ｄを通過した動作指令値に所定の比例係数Ｋａを
乗算して出力する比例係数乗算器１ｅとをそなえたこと
を特徴とする。

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３に示す
ようなものが知られている。

【０００３】図３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３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(アクチュエータ)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(変位)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６１
ａ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値を出力
するバルブ開度指令部(制御手段)、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
６７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】ところで、バルブ開度指令を出力するバル
ブ開度指令部６７は、従来、図４に示すように構成され
ている。つまり、バルブ開度指令部６７は、比較器６７
ａ，ＰＩＤ演算器６７ｂ，積分器６７ｃおよび不感帯６
７ｄを有して構成されており、レベル計６５の出力ＰＶ
と目標湯面レベル設定値ＳＶとの偏差ｅ_nを比較器６７
ａにより演算し、その偏差ｅ_nに応じた値をＰＩＤ演算
器６７ｂにより演算し、その演算結果を積分器６７ｃに
より積分する。そして、不感帯６７ｄにより、その積分
値が所定不感帯幅以上になれば、即ちある一定値以上に
なれば、初めてバルブ開度指令値ＭＶを変化させるよう
になっている。

【００１１】このように、バルブ開度指令部６７の出力
であるバルブ開度指令値ＭＶに応じて、油圧シリンダ６
１を作動させることにより鋳型５６内の湯面レベルが目
標湯面レベルＳＶに保持・制御されるようになってい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】さて、バルブ開度指令
部６７内の不感帯６７ｄによる不感帯幅(＝開度指令最
小出力制限値)が小さい程、応答も速く高精度の制御が
可能となるが、実際には、レベル計６５の検出する湯面
レベルには、振幅の小さい短い周期のノイズ成分が含ま
れるため、これをキャンセルすべく、あまり不感帯幅を
小さくすることができない。

【００１３】これに対して、不感帯幅を比較的大きな値
に設定すると、最小分解能に相当する１回あたりのバル
ブ開度指令出力で湯面レベルが急上昇もしくは急下降し
てしまい、鋳片５７の品質が悪化する要因になってしま
う。

【００１４】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、検出された湯面レベルに含まれるノイズ成
分を除去しつつ小さな分解能で高精度の制御を可能とす
るとともに、鋳造の全長にわたって最適な制御を可能に
した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。

【００１５】

【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(請求項１)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アクチュエータと、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
指令値を出力して前記アクチュエータを制御する制御手
段とをそなえ、前記制御手段の出力に応じて前記アクチ
ュエータ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、前記制御手段に、所定値以上の前記動作指令値のみ
を通過させる不感帯と、該不感帯を通過した前記動作指
令値に所定の比例係数を乗算して出力する比例係数乗算
器とをそなえたことを特徴としている。

【００１６】また、前記比例係数乗算器により前記不感
帯からの出力に乗算される前記比例係数を、前記制御手
段による前記鋳型内の湯面レベルの制御状態に応じて変
更可能に構成してもよい(請求項２)。

【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(請求項１)では、不感帯により通過さ
せる動作指令値の幅(不感帯幅)を比較的大きな所定値以
上とすることにより、レベル計により検出された湯面レ
ベルに含まれるノイズ成分を除去できる。

【００１８】また、比例係数乗算器にて不感帯からの出
力に例えば１以下の比例係数を乗算してそれを最小分解
能とすることにより、前述のごとく、不感帯幅を所定値
以上にしたために不感帯幅に相当する１回あたりの出力
で湯面レベルが急変化するのを防止することができる。

【００１９】さらに、比例係数を制御状態に応じて変更
可能とすることにより(請求項２)、湯面レベル精度が良
好な場合には比例係数を小さくして最小分解能を小さく
し安定的な制御を行なえる一方、外乱等により偏差が大
きくなった場合には比例係数を大きくして最小分解能を
大きくし追従性の良好な制御を行なえる。

【００２０】

【実施例】以下、図面により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について
説明すると、図１はその制御ブロック図、図２はその動
作を説明するためのフローチャートである。なお、本実
施例の鋳型内湯面レベル制御装置を適用される連続鋳造
機は、図３に示したものと全く同様であり、以下の本実
施例の説明では、図３により前述した符号を併用する。

【００２１】図１において、５６はタンディッシュ５２
(図３参照)から溶鋼を注入される鋳型、６１はタンディ
ッシュ５２から鋳型内に注入する溶鋼量を調節すべくタ
ンディッシュ５２の底部に設けられたスライドバルブ５
５(図３参照)を駆動する油圧シリンダ(アクチュエー
タ)、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である。

【００２２】そして、１はレベル計６５の出力ＰＶと目
標湯面レベル設定値ＳＶとの偏差ｅ_nを演算しその偏差
ｅ_nに応じた動作指令値を演算しバルブ開度指令値ＭＶ
として出力するバルブ開度指令部(制御手段)で、このバ
ルブ開度指令部１は、比較器１ａ，ＰＩＤ演算器１ｂ，
積分器１ｃ，不感帯１ｄおよび比例係数乗算器１ｅから
構成されている。

【００２３】比較器１ａは、レベル計６５の出力ＰＶと
目標湯面レベル設定値ＳＶとの偏差ｅ_nを演算するもの
であり、ＰＩＤ演算器１ｂは、比較器１ａからの偏差ｅ
_nに基づいて操作量を演算するものであり、積分器１ｃ
は、ＰＩＤ演算器１ｂからの出力を積分するものであ
る。また、不感帯１ｄは、積分器１ｃからの出力につい
て比較的大きな所定値以上のもののみを通過させる不感
帯幅を有するものであり、比例係数乗算器１ｅは、不感
帯１ｄを通過した出力に、図２にて説明するごとく、制
御状態に応じた所定の比例係数Ｋａを乗算して出力する
ものである。

【００２４】このようにしてバルブ開度指令部１から出
力されたバルブ開度指令値ＭＶに応じて、油圧シリンダ
６１を作動させることにより鋳型５６内の湯面レベルが
目標湯面レベルＳＶに保持・制御されるようになってい
る。

【００２５】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、図２により説明する。基
本的には、従来の装置とほぼ同様に、バルブ開度指令部
１において、レベル計６５の出力ＰＶと目標湯面レベル
設定値ＳＶとの偏差ｅ_nを比較器１ａにより演算し、そ
の偏差ｅ_nに応じた値をＰＩＤ演算器１ｂにより演算
し、その演算結果を積分器１ｃにより積分する。そし
て、不感帯１ｄにより、その積分値が所定不感帯幅以上
になれば、即ち所定値以上になれば、積分器１ｃからの
出力を通過させる。

【００２６】不感帯１ｄを通過した出力(積分値)には、
比例係数乗算器１ｅにより所定の比例係数Ｋａが乗算さ
れ、その乗算結果がバルブ開度指令値ＭＶとして油圧シ
リンダ６１に出力される。

【００２７】このとき、本実施例においては、不感帯１
ｄの不感帯幅が比較的大きく設定されているため、これ
によりレベル計６５により検出された湯面レベルＰＶに
含まれるノイズ成分を除去できる。しかし、このように
不感帯幅を大きくした場合には、前述したように、不感
帯幅に相当する１回あたりの出力で湯面レベルが急変化
してしまうおそれがあるため、本実施例では、制御状態
に応じ不感帯１ｄからの出力に比例係数Ｋａを乗算し
て、それを最小分解能としている。

【００２８】つまり、本実施例では、図２に示すよう
に、比例係数Ｋａの初期値として１．０を設定しておき
(ステップＳ１)、レベル計６５により検出された湯面レ
ベルＰＶの一定時間内のピーク〜ピークＰＶ_p-pおよび
偏差ｅ_nを演算し(ステップＳ２)、そのピーク〜ピーク
ＰＶ_p-pが所定値ｘ₁未満かつ偏差ｅ_nが所定値ｘ₂未満の
条件を満たした場合(ステップＳ３)には、湯面レベル精
度が良好であると判断でき、比例係数Ｋａを例えば０．
５として最小分解能を半分とし(ステップＳ４)、安定的
な制御を行なう。

【００２９】一方、ステップＳ３の条件を満たさない場
合には、ステップＳ２にて演算されたピーク〜ピークＰ
Ｖ_p-pが所定値ｘ₃よりも大きくかつ偏差ｅ_nが所定値ｘ₄
よりも大きいという条件を満たすか否かを判定し(ステ
ップＳ５)、この条件を満たした場合には、外乱等によ
り偏差が大きくなていると判断でき、比例係数Ｋａを例
えば２．０として最小分解能を２倍にし(ステップＳ
６)、追従性の良好な制御を行なう。なお、ステップＳ
５の条件を満たさない場合には、比例係数Ｋａは１．０
のままとする。

【００３０】このように、本実施例の湯面レベル制御装
置によれば、検出された湯面レベルＰＶに含まれるノイ
ズ成分を除去しつつ小さな分解能で高精度な制御を実現
できるほか、比例係数Ｋａを制御状態に応じて変更でき
るため、鋳造の全長にわたって最適な状態で制御するこ
とができる。

【００３１】なお、上記実施例では、図２に示したごと
く、比例係数Ｋａとして０．５，１．０，２．０のいず
れかを選択する場合について説明したが、以下のよう
に、比例係数Ｋａを湯面レベルＰＶの一定時間内のピー
ク〜ピークＰＶ_p-pおよび偏差ｅ_nの関数として与えても
よい。例えば、Ｋａ＝Ｋ×ＰＶ_p-p×｜ｅ_n｜（Ｋ：定
数）とする。

【００３２】

【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(請求項１)によれ
ば、不感帯により通過させる動作指令値の幅(不感帯幅)
を比較的大きな所定値以上とし、比例係数乗算器にて不
感帯からの出力に所定比例係数を乗算してそれを最小分
解能とするように構成したので、検出された湯面レベル
に含まれるノイズ成分を除去しつつ小さな分解能で高精
度な制御を実現できる効果がある。

【００３３】また、比例係数を制御状態に応じて変更可
能とすることにより(請求項２)、湯面レベル精度が良好
な場合には比例係数を小さくして最小分解能を小さくし
安定的な制御を行なえる一方、外乱等により偏差が大き
くなった場合には比例係数を大きくして最小分解能を大
きくし追従性の良好な制御を行なえ、鋳造の全長にわた
って最適な制御を実現できる効果もある。

【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】本実施例の装置の動作を説明するためのフロー
チャートである。

【図３】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。

【図４】従来装置におけるバルブ開度指令部の詳細構成
を示す制御ブロック図である。

【符号の説明】

１ バルブ開度指令部(制御手段) １ａ 比較器 １ｂ ＰＩＤ演算器 １ｃ 積分器 １ｄ 不感帯 １ｅ 比例係数乗算器 ５６ 鋳型 ６１ 油圧シリンダ(アクチュエータ) ６５ レベル計

Claims (2)

【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
   鋼量を調節するアクチュエータと、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
   値を出力して前記アクチュエータを制御する制御手段と
   をそなえ、前記制御手段の出力に応じて前記アクチュエ
   ータ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、 前記制御手段に、所定値以上の前記動作指令値のみを通
   過させる不感帯と、該不感帯を通過した前記動作指令値
   に所定の比例係数を乗算して出力する比例係数乗算器と
   がそなえられている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。
2. 【請求項２】 前記比例係数乗算器により前記不感帯か
   らの出力に乗算される前記比例係数が、前記制御手段に
   よる前記鋳型内の湯面レベルの制御状態に応じて変更可
   能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の連
   続鋳造機における鋳型内湯面レベル制御装置。