JPH08147044A - 連続鋳造機の湯面レベル制御方法 - Google Patents

連続鋳造機の湯面レベル制御方法

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JPH08147044A
JPH08147044A JP29157794A JP29157794A JPH08147044A JP H08147044 A JPH08147044 A JP H08147044A JP 29157794 A JP29157794 A JP 29157794A JP 29157794 A JP29157794 A JP 29157794A JP H08147044 A JPH08147044 A JP H08147044A
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JP
Japan
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molten metal
disturbance
metal level
value
equation
Prior art date
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Application number
JP29157794A
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English (en)
Inventor
Kazuharu Hanazaki
一治 花崎
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 非定常バルジング等に起因する流量外乱を複
数の周波数の和として表して作成したモデルを用いて推
定し、補正することで湯面レベルの安定化を図る。 【構成】 予め溶湯の流量外乱d(t)を複数の周波数
の正弦波の和と仮定してこれを制御モデルと仮定し、制
御指令u(t)と湯面レベルセンサによる湯面レベル測
定値とをフィルタ21に取り込み関数Z1 (t),Z2
(t)を得、これをフィルタ22及び外乱推定演算部2
3へ与え、フィルタ22にて関数Φ(t)を求めて、こ
れを外乱推定演算部23へ与え、該外乱推定演算部23
にて外乱推定値d(t)ハットを求め、これに補正ゲイ
ンKG を乗じて加算器13へ与える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋳型への溶融金属の流
入量の制御をアクチュエータにてストッパ、又はスライ
ディングゲート等を操作して行う連続鋳造機における湯
面レベル制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】連続鋳造機では、鋳型内の鋳片は外周に
シェルが形成された段階で、内部は未凝固状態のまま、
ピンチロールにて順次下方へ引き下げられてゆく。この
ためピンチロールによる引張り作用が鋳片に働くと、内
部が液状の鋳片はシェルが周期的に膨張,収縮を繰り返
す、所謂バルジングと称する非定常現象が発生し、鋳片
内の溶湯が上,下方向に振動し、これが鋳型内における
湯面レベルの変動となって現れる。この対策として従来
にあっては、ピンチロールの設置間隔を不均等にしてバ
ルジングの周期的変動を抑制する方法、又はバルジング
を周期的外乱と仮定してこれを推定し、補正すること
で、これに伴う湯面レベル変動を制御する方法(特開平
5−23511号公報)等が提案されている。
【0003】図4は、前記公報に開示された従来の制御
系の制御内容を示すブロック線図であり、湯面レベル目
標値Lrefと湯面レベルセンサで検出した湯面レベル
測定値Lとを比較器31で比較し、その偏差eをPI調
節計32へ与える。PI調節計32は、予め定めた制御
パラメータ(Kp :比例ゲイン,T1 :積分時間)に基
づき偏差eを零とするに必要な溶湯制御用のストッパの
位置指令値U0 を演算し、加算器33へ与える。
【0004】加算器33は位置指令値U0 と後述するス
トッパ補正信号Uc とを加算し、ストッパに対する補正
した位置指令値uとしてストッパ位置を制御する。これ
によって、ストッパ動特性34、及び浸漬ノズルの流量
特性35等からこのストッパ位置に比例した溶湯流量が
定まり、これに流量外乱Qw 、更に鋳型内現象36が加
わって湯面レベルLが決まる。
【0005】この湯面レベルLは湯面レベルセンサにて
測定され、湯面レベル測定値Lとして比較器31へフィ
ードバックされる外、補正信号演算器37へ与えられ
る。補正信号演算器37はストッパ位置実績値と湯面レ
ベル測定値とから制御モデルに基づき流量外乱を推定値
し、これを打ち消すためのストッパ補正信号Uc を算出
し、ゲインKG を乗じて加算器33へフィードバックす
る。なお、補正信号演算器37において用いる制御モデ
ルは、流量外乱がピンチロールと鋳造速度とから定まる
一種類の正弦波状又はランプ状に変化するものとして作
成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の如く
ピンチロールの設置間隔を不均等にする方法では、ピン
チロール間隔をR0 を基本とし、これにΔRの範囲内で
変更することで対応するため、湯面レベル振動の抑制効
果はあるものの、間隔R0 に対応して生じるバルジング
を避けることが出来ない。これを抑制するにはピンチロ
ール間隔の基本距離R0 を小さくせざるを得ないが、設
備コストが上昇し、現実的ではなく、しかも変更幅ΔR
による変動も無視出来ないため振動は多周波の外乱とな
り、その抑制が難しい。また、後者の方法は周期外乱を
ピンチロールと鋳造速度とから定まる一種類の正弦波
状、又はランプ状変動と仮定しているが、実際には高周
波,分数周波等の多周波成分を含んでおり、正確な補正
が出来ない。
【0007】図5は、一般的な外乱波形を示した説明図
であり、外乱は実線で示す如くW,3W,5W,1/3
W,1/5Wの如く高周波,分数周波成分を含み、実線
で示す如き波形を呈するのに対し、破線で示す如く周期
W,振幅2Aの正弦波と仮定して制御を行うため、ハッ
チングを付して示す部分がレベル変動として残ることと
なる。
【0008】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、その目的とするところは、バルジングによる外
乱を多周波の外乱と仮定し、これを推定し、補正するた
めのモデルを作成し、これに基づく制御を行うようにし
た連続鋳造機の湯面レベル制御方法を提供するにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る連続鋳造機
の湯面レベル制御方法は、湯面レベル目標値と、湯面レ
ベル測定値との偏差を解消すべく制御指令を求め、この
制御指令を鋳型への溶融金属の流入量を調節するアクチ
ュエータに付与するようにした連続鋳造機の湯面レベル
制御方法において、鋳型内湯面レベルを変動させる外乱
を多周波の正弦波の和とし、これを前記アクチュエータ
に対する制御指令又はアクチュエータの動作実績値と、
湯面レベル測定値とを用いて推定し、この外乱推定値を
用いて、前記外乱を打消す補正信号を求め、この補正信
号を前記制御指令に対する補正量として前記アクチュエ
ータに与えることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明にあっては、これによって多周波の正弦
波の和からなる外乱に対し、各周波の外乱夫々に対し個
別に対処してこれを打ち消し得る補正信号を得ることが
可能となる。
【0011】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づき
具体的に説明する。図1は連続鋳造機の湯面レベル制御
方法を適用する連続鋳造設備の模式的断面図であり、図
中1は溶湯を貯蔵するタンディッシュ,2は鋳型,3は
溶湯をタンディッシュ1から鋳型2へ導く浸漬ノズル4
に装着された溶湯を給断するためのスライディングゲー
トを示している。
【0012】スライディングゲート3には、ステッピン
グシリンダ5のロッドが連結されており、ステッピング
シリンダ5の駆動により、スライディングゲート3の開
度調節が行われる。ステッピングシリンダ5は、その駆
動源としてパルスモータ6及び該パルスモータ6にて移
動位置決めされるスプールを備えており、コントローラ
7の制御によるパルスモータ6の回転に伴って駆動され
る。SEは鋳型2の上方に臨ませて設置した湯面レベル
センサである。
【0013】図2は本発明に係る連続鋳造機の湯面レベ
ル制御内容を示すブロック線図である。湯面レベル目標
値Lrefと、湯面レベルセンサで測定され、フィード
バックされた湯面レベル測定値は減算器11にて減算さ
れてその偏差ΔがPID調節計12へ入力される。PI
D調節計12には予め定められた制御パラメータに基づ
き偏差Δを零とするに必要なスライディングゲート3に
対する位置指令U0 を演算し、これを加算器13へ出力
する。
【0014】加算器13は位置指令U0 と後述する推定
外乱に対する補正信号UC とを加算し、スライディング
ゲート3に対する制御指令u(t)として、パルスモー
タ6を駆動し、ステッピングシリンダ5を含むレベル制
御系14を動作させる。制御指令u(t)に基づきステ
ッピングシリンダ5が動作し、浸漬ノズル4が開度に設
定される。浸漬ノズル(流量特性KQ ,断面積A,溶湯
流速度VC )へ溶湯流入量QINで溶湯が供給され、浸漬
ノズル4を通じ、外乱d(t)を伴った状態で溶湯排出
量QOUT の溶湯が鋳型Mへ供給される。なお、断面積A
は既知であり、溶湯流速度VC は実測される。
【0015】鋳型M内では溶湯の総流入量に対し鋳型内
現象(A:鋳型断面積、S:ラプラス演算子)が加わっ
て湯面レベルLが定まる。この湯面レベルLは湯面レベ
ルセンサSE{センサ特性:1/(1+ST)}にて検
出され、湯面レベル測定値Lとして前述した如く減算器
11へフィードバックされる外、外乱推定演算装置15
へ与えられる。外乱推定演算装置15は湯面レベルセン
サSEで測定した湯面レベル測定値Lと、前述した制御
指令u(t)とに基づいて、予め定めた制御モデルに従
って外乱を推定演算する。
【0016】外乱推定演算装置15は、フィルタ21,
フィルタ22及び外乱推定演算部23を備えており、前
記した湯面レベル測定値L及び制御指令u(t)を、先
ずフィルタ21へ取り込み、フィルタ処理を施してその
出力Z1 (t),Z2 (t)をフィルタ22及び外乱推
定演算部23へ出力する。ここに、Z1 (t),Z
2 (t)は下記(1),(2)式で与えられる。
【0017】
【数1】
【0018】フィルタ22はこれにフィルタ処理を施し
てその出力Φ(t)を外乱推定演算部23へ出力する。
ここにΦ(t)はΦi(t)で構成されたベクトルであ
り、下記(3)式で与えられる。
【0019】
【数2】
【0020】(3)式中のap,bpは下記状態方程式
である(4)式の係数である。
【0021】
【数3】
【0022】外乱推定演算部23には、外乱d(t)が
下記(5)式に示す如く多周波(m個)の正弦波の和か
らなると仮定した制御モデルが設定されている。 d(t)=h1 sin(wi t+α1 )+h2 sin(w2 t+α2 )+… +hm sin(wi t+αm ) =Σhi sin(wi t+αi ) …(5) 但し hi :振幅 αi :位相 (i=1……m) wi :周波数 初期値η2i-1(0)=hi sinαi η2i(0)=hi cosαi 前記外乱d(t)は下記(6)式で定義された状態方程
式である。
【0023】
【数4】
【0024】(6)式中のwi は未知パラメータ、η
(t)は(6)式の状態ベクトルである。一方外乱推定
値d(t)ハットは下記(7)式で表される。
【0025】
【数5】
【0026】(7)式中のx(t)ハットは下記(8)
式で定義された状態空間X(t)の推定値である。
【0027】
【数6】
【0028】従って(8)式中のX(t)の推定値x
(t)ハットを求めれば、前記(7)式に従ってd
(t)ハットが演算可能となる。なお、x(t)ハット
は下記(9)式で演算可能である。
【0029】
【数7】
【0030】(9)式中のq2 ,q4 …q2mと(6)式
中の未知数たる周波数w1 ,w2 …wm との間には次の
如き関係があり、これを図3に示す如きフローチャート
に従って説明する。即ち、フィルタ22から与えられた
Φ(t)に基づき(10)式に従って外乱周波数の推定
を行う(ステップS1)、次にq=[q2 …q2m]を求
め(ステップS2)、外乱周波数wi を(11)式に従
って算出する(ステップS3)。
【0031】
【数8】
【0032】
【数9】
【0033】このようにして求めた外乱推定値d(t)
ハットは、図2に示す如くゲイン設定器にて補正ゲイン
G を乗じ、補正出力KG ・d(t)ハットを加算器1
3へ与える。これによって後に加わる外乱d(t)に相
当する補正ゲインが位置指令U0 に加算され、外乱を補
償した制御指令u(t)により外乱の影響を確実に除去
し得ることとなる。なお、上述の実施例では外乱の推定
をパルスモータ6に対する制御指令と、湯面レベル測定
値とに基づいて行ったが、スライディングゲート4の開
度実績値、又はステッピングシリンダ5のスプール位置
と湯面レベル測定値とに基づいて推定してもよい。
【0034】
【発明の効果】以上の如く本発明にあっては、非定常バ
ルジングによって引き起こされる溶湯流量外乱を推定し
て補正することで湯面レベルの安定維持が可能となり、
鋳片品質を向上させ、欠陥の発生を制御出来て歩留まり
が大幅に向上し、鋳造速度の向上が図れ、生産性を向上
し得る優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る連続鋳造機の湯面レベル制御方法
を適用する連続鋳造設備の模式的断面図である。
【図2】本発明の制御内容を示すブロック線図である。
【図3】従来の外乱周波数の推定過程を示すフローチャ
ートである。
【図4】従来の制御態様を示すブロック線図である。
【図5】従来の制御結果を示す説明図である。
【符号の説明】
1 タンディシュ 2 鋳型 3 スライディングゲート 4 浸漬ノズル 5 ステッピングシリンダ 6 パルスモータ 7 コントローラ 11 減算器 12 PID調節計 13 加算器 14 レベル制御系 15 外乱推定演算装置

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 湯面レベル目標値と、湯面レベル測定値
    との偏差を解消すべく制御指令を求め、この制御指令を
    鋳型への溶融金属の流入量を調節するアクチュエータに
    付与するようにした連続鋳造機の湯面レベル制御方法に
    おいて、 鋳型内湯面レベルを変動させる外乱を多周波の正弦波の
    和とし、これを前記アクチュエータに対する制御指令又
    はアクチュエータの動作実績値と、湯面レベル測定値と
    を用いて推定し、この外乱推定値を用いて、前記外乱を
    打消す補正信号を求め、この補正信号を前記制御指令に
    対する補正量として前記アクチュエータに与えることを
    特徴とする連続鋳造機の湯面レベル制御方法。
JP29157794A 1994-11-25 1994-11-25 連続鋳造機の湯面レベル制御方法 Pending JPH08147044A (ja)

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Cited By (4)

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