(57)【要約】【課題】外乱量打ち消し制御系を用いる湯面レベル制御に際し、非定常バルジング起因の湯面変動が発生していないときにおいても良好な湯面レベル制御が実施できるような連続鋳造における湯面レベル制御方法を提供する。【解決手段】アクチュエータ８によって鋳型内への溶融金属の流入量を制御し、フィードバック制御系２１と外乱量打ち消し制御系２２とを用いる湯面レベル制御に際し、外乱量推定値４８又は湯面レベル実測値４１、ピンチロールモータ電流実績５１、鋳造速度実績５２のうちの２以上に基づいて非定常バルジング起因外乱発生有無を判定する外乱発生判定部２３を有し、外乱発生判定部２３において非定常バルジング起因外乱発生と判定したときに、外乱量打ち消し制御系２２に基づく補正信号５０をフィードバック制御系２１の演算信号の補正信号としてアクチュエータ８に加える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯面レベル計によって鋳型内の湯面レベルを実測し、アクチュエータによって鋳型内への溶融金属の流入量を制御する連続鋳造における湯面レベル制御方法において、
湯面レベル実測値を湯面レベル目標値に一致させるように制御を行うフィードバック制御系と、アクチュエータの位置指令値又は実測値と湯面レベル実測値とを用いて湯面レベル変動を引き起こす外乱量を推定してその外乱量推定値を用いて外乱量を打ち消す外乱量打ち消し制御系とを用い、
前記外乱量推定値又は湯面レベル実測値、ピンチロールモータ電流実績、鋳造速度実績のうちの２以上に基づいて非定常バルジング起因外乱発生有無を判定する外乱発生判定部を有し、該外乱発生判定部において非定常バルジング起因外乱発生と判定したときに、
前記外乱量打ち消し制御系に基づく補正信号を前記フィードバック制御系の演算信号の補正信号として前記アクチュエータに加えることを特徴とする連続鋳造における湯面レベル制御方法。
【請求項２】
前記外乱発生判定部は、さらに鋼種信号にも基づいて外乱発生有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の連続鋳造における湯面レベル制御方法。
【請求項３】
前記外乱量打ち消し制御系においては、外乱量を流量外乱とし、かつ周期的に変化するものとして外乱を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の連続鋳造における湯面レベル制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湯面レベル計によって鋳型内の湯面レベルを実測し、アクチュエータによって鋳型内への溶融金属の流入量を制御する連続鋳造における湯面レベル制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融金属の連続鋳造においては、取鍋内の溶融金属をタンディッシュに移注し、さらに図２に示すようにタンディッシュ１から鋳型４内に溶融金属１０を注入し、鋳型内の溶融金属は鋳型との接触部において凝固シェルを形成しつつ順次下方に引き抜かれ、鋳型４下方のサポートロール帯においてサポートロール６でサポートされつつ凝固を完了して鋳片１２が形成される。
【０００３】
鋳型内の溶融金属表面（以下「湯面」という。）には連続鋳造パウダーが供給されて溶融パウダー層によって覆われ、溶融パウダーが鋳型と凝固シェルとの間に流入して潤滑の役割を果たす。
【０００４】
溶融金属の連続鋳造において、鋳型内の湯面レベル１１を一定に保持することは、良好な鋳片品質を確保し、かつ鋳造を安定化させる上で極めて重要である。湯面レベル１１が変動すると、溶融パウダーが溶融金属中に巻き込んで鋳片品質不良の原因となり、あるいは不均一な抜熱により鋳片に割れが生じることもある。さらに湯面が過剰に上昇すると鋳型上端から溶融パウダーや溶融金属がオーバーフローする事故につながり、逆に湯面が過剰に降下するとブレークアウトの原因となり得る。
【０００５】
連続鋳造においては、タンディッシュ１から鋳型４への溶融金属注入流にスライディングノズル３あるいはストッパーを設け、アクチュエータ８を用いてこのスライディングノズル３やストッパーの開度を調整することによって鋳型内への溶融金属注入量を調整することができる。そして、鋳型内の湯面レベル１１を湯面レベル計５によって実測し、湯面レベル実測値が湯面レベル目標値に一致するようにアクチュエータ８によって溶融金属注入量を制御する湯面レベル制御が行われている。
【０００６】
湯面レベル制御においては、第１に湯面レベル実測値を湯面レベル目標値に一致させるように制御を行うフィードバック制御が行われる。
【０００７】
連続鋳造において、特に高速鋳造を実施する際には、上記フィードバック制御による湯面レベル制御を行っているにもかかわらず、湯面レベルが一定周期で変動することがある。変動周期はサポートロール帯におけるサポートロールのロールピッチを鋳造速度で除した時間に一致することが多い。何らかの要因によってサポートロール帯における鋳片に非定常バルジングが発生し、鋳片内の溶鋼が一定周期で鋳型内に押し上げられ、その結果として鋳型内の湯面レベル変動が生じるものと考えられている。このような非定常バルジング起因の湯面変動が発生すると、通常のフィードバック制御による湯面レベル制御では湯面レベルを一定に保持することができない。
【０００８】
特許文献１においては、フィードバック制御ループに加え、外乱量打ち消し制御ループによって算出した補正信号をフィードバック演算信号の補正信号として加えることにより、非定常バルジング起因の湯面レベル変動を打ち消す方法が記載されている。外乱量打ち消し制御ループにおいては、アクチュエータの位置指令値又は実績値と湯面レベル実績値とを用いて湯面レベル変動を引き起こす外乱量を推定し、この推定値を用いて外乱量を打ち消す補正信号を演算する。外乱量の推定にあたっては、外乱量を流量外乱とし、かつランプ状又は正弦波状に変化すると仮定して推定を行う。演算した補正信号をフィードバック演算信号の補正信号としてアクチュエータに加えることによって、外乱による湯面レベルの変動が打ち消されるとしている。
【０００９】
鋳型内の湯面には波立ちが生じることがある。波立ちが生じると、鋳型内の溶融金属の流量には何ら外乱が生じておらず、平均湯面には変動が生じていないにもかかわらず、湯面レベル計による湯面レベル実測値には変動が検出されることとなる。上記特許文献１に記載の外乱量打ち消し制御ループを適用している際に湯面に上記波立ちが生じると、誤った外乱推定を行い、不要に過大な操作信号を出力し、鋳型内湯面レベル変動を助長する場合がある。特許文献２においては、外乱量を打ち消す補正信号に補正係数ｋを乗じ、波立ちによる湯面レベル変動が大きい場合には補正係数ｋの値を小さくしてアクチュエータが過大に動作することがないようにし、波立ちによる湯面変動が小さいときには補正係数ｋの値を大きくして非定常バルジング起因の外乱に対して湯面レベル変動を抑制する発明が開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−２３８１１号公報
【特許文献２】
特開平７−２３２２５２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の方法で外乱量を推定する場合、外乱量が正弦波状に変化すると仮定して外乱量の推定を行うため、周期変動以外の規則性を持たない湯面変動に対しても仮定した周期での正弦波状の外乱量が存在するものとして外乱量を推定してしまうことがある。非定常バルジング起因の周期的変動が発生していないときにこのような推定結果を元にフィードバック演算信号に補正信号を加えると、外乱量とそれを抑制しようとする補正信号の整合が取れなくなり、かえって湯面変動を助長することとなる。特許文献２にあるように、湯面変動実測値の変動原因が波立ちであることがわかれば、外乱量推定結果に基づく補正信号を小さくすることによってこの問題を回避することができるが、非定常バルジング起因の湯面変動が発生しておらず、さらに波立ち以外の原因で湯面変動が発生している場合には、上記湯面変動の助長を防止することができなかった。また、外乱量推定に基づく補正信号のゲインを小さくすることも考えられるが、それでは実際に非定常バルジング起因の湯面変動が発生しているときに効果的に湯面変動を抑えることが困難になる。
【００１２】
本発明は、湯面レベル計によって鋳型内の湯面レベルを実測し、アクチュエータによって鋳型内への溶融金属の流入量を制御する連続鋳造における湯面レベル制御方法において、湯面レベル実測値を湯面レベル目標値に一致させるように制御を行うフィードバック制御系と、アクチュエータの位置指令値又は実測値と湯面レベル実測値とを用いて湯面レベル変動を引き起こす外乱量を推定してその外乱量推定値を用いて外乱量を打ち消す外乱量打ち消し制御系とを用いるに際し、非定常バルジング起因の湯面変動が発生していないときにおいても良好な湯面レベル制御が実施できるような連続鋳造における湯面レベル制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）湯面レベル計５によって鋳型内の湯面レベル１１を実測し、アクチュエータ８によって鋳型内への溶融金属の流入量を制御する連続鋳造における湯面レベル制御方法において、湯面レベル実測値４１を湯面レベル目標値４２に一致させるように制御を行うフィードバック制御系２１と、アクチュエータ８の位置指令値４３又は実測値と湯面レベル実測値４１とを用いて湯面レベル変動を引き起こす外乱量を推定してその外乱量推定値４８を用いて外乱量を打ち消す外乱量打ち消し制御系２２とを用い、外乱量推定値４８又は湯面レベル実測値４１、ピンチロールモータ電流実績５１、鋳造速度実績５２のうちの２以上に基づいて非定常バルジング起因外乱発生有無を判定する外乱発生判定部２３を有し、外乱発生判定部２３において非定常バルジング起因外乱発生と判定したときに、外乱量打ち消し制御系２２に基づく補正信号５０をフィードバック制御系２１の演算信号の補正信号としてアクチュエータ８に加えることを特徴とする連続鋳造における湯面レベル制御方法。
（２）外乱発生判定部２３は、さらに鋼種信号５３にも基づいて外乱発生有無を判定することを特徴とする上記（１）に記載の連続鋳造における湯面レベル制御方法。
（３）外乱量打ち消し制御系２２においては、外乱量を流量外乱とし、かつ周期的に変化するものとして外乱を推定することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の連続鋳造における湯面レベル制御方法。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２に示すように、連続鋳造のサポートロール帯において、凝固シェルはサポートロール６によって保持されている。凝固シェルには溶鋼静圧がかかっているので、隣り合ったサポートロール間において凝固シェルは外方に膨れようとする。この現象をバルジングと呼んでいる。所定の鋳造速度で鋳造が行われている凝固シェル上の１点に着目すると、当該１点が２つのサポートロールの間に位置するときには外側に膨れ、即ちバルジングを起こし、当該１点がサポートロール位置に移動したときには膨れが収まるという現象が繰り返される。一方、連続鋳造機に固定した座標系から見ると、凝固シェルの形状は時間的に変化せず定常的な凝固が進行する。このような状況で発生するバルジングを定常バルジングと呼び、定常バルジングが発生している限りはバルジング起因での湯面変動は発生しない。
【００１５】
これに対し、非定常バルジング起因の湯面変動が発生しているときには、何らかの原因で凝固シェルの形状に変形が生じ、サポートロール帯を所定の鋳造速度で鋳片が移動するにつれて凝固シェルで囲まれた溶融金属プールの容積が変動し、その結果として周期的な湯面変動が生じるものと考えられる。
【００１６】
連続鋳造において、鋳片はピンチロールの回転駆動力によって所定の鋳造速度で引き抜かれる。ピンチロールモータにかかる負荷は、鋳片引抜き抵抗によって変化を受けることとなる。通常の引抜きが行われている際には、ピンチロールモータ電流実績５１はほぼ一定に保たれている。それに対し、非定常バルジング起因の湯面変動が発生しているときには、ピンチロールモータ電流実績５１が周期的に変動していることがわかった。そして、ピンチロールモータ電流実績５１の変動周期は、非定常バルジングが発生する際に想定される周期と一致していることも明らかとなった。この事実から、ピンチロールモータ電流実績５１を監視し、モータ電流実績５１の変動が非定常バルジング発生時の特徴を有しているか否かを検出すれば、その時点で非定常バルジングが発生しているか否かを判定することが可能になることを見いだした。
【００１７】
本発明の、フィードバック制御系２１、外乱量打ち消し制御系２２、外乱発生判定部２３を有する湯面レベル制御方法について、図１に基づいて説明する。はじめに、本発明の特徴である外乱発生判定部２３の機能について説明を行う。
【００１８】
非定常バルジング起因の湯面変動の周期は、通常は鋳造速度によって定まる一定周期である。本発明の外乱発生判定部２３においては、基準鋳造速度を定め、基準鋳造速度における基準非定常バルジング周期を定めることができる。そして、実際の鋳造においては、そのときの鋳造速度実績５２と基準鋳造速度との比を求め、上記基準非定常バルジング周期を当該比で除することにより、当該鋳造速度実績５２における非定常バルジング周期を算出することが可能である。このように鋳造速度実績５２に基づいて非定常バルジング周期を算出し、ピンチロールモータ電流実績５１の変動周期が非定常バルジング周期と一致するかどうかの比較を行い、一致すれば非定常バルジングが発生しており、一致しなければ非定常バルジングが発生していないと判定することができる。
【００１９】
非定常バルジング起因の湯面変動が発生している際において、外乱量打ち消し制御系２２が算出する外乱量推定値４８は、非定常バルジングの周期と同じ周期で変動する。従って、外乱発生判定部２３において、上記のようにピンチロールモータ電流実績５１の周期が非定常バルジング周期と一致するか否かを判定すると同時に、外乱量推定値４８が非定常バルジング周期と一致するか否かの判定を付加すれば、非定常バルジング発生有無の判定精度をより高めることが可能になり、好ましい。外乱量推定値４８を用いるかわりに、湯面レベル実測値４１を用いてもよい。
【００２０】
非定常バルジング発生有無の判定においては、外乱量推定値４８又は湯面レベル実測値４１の変動周期と非定常バルジング周期とが一致するか否かの判定のみで行うこととしても良い。
【００２１】
あるいは、非定常バルジング周期との比較は行わず、外乱量推定値４８又は湯面レベル実測値４１の変動周期とピンチロールモータ電流実績５１の変動周期との比較のみを行い、両者の周期が一致したら非定常バルジングが発生していると判定しても良い。非定常バルジング周期を用いないので、判定において鋳造速度実績５２を取り込むことが不要となる。この場合、両者の周期が非定常バルジング周期の発生し得る特定の周期範囲内に存在するか否かの判定は付加しても良い。
【００２２】
前述の通り、非定常バルジング起因の湯面変動は、何らかの原因で凝固シェルの形状に変形が生じ、サポートロール帯を所定の鋳造速度で鋳片が移動するにつれて凝固シェルで囲まれた溶融金属プールの容積が周期的に変動するために生じるものと考えられている。従って、非定常バルジング起因湯面変動の周期は、非定常バルジングが発生しているサポートロール帯部位におけるサポートロール間隔を鋳造速度で除した時間に一致することが想定できる。
【００２３】
一方、鋳造する鋼種によっては、非定常バルジングが発生するサポートロール帯部位が異なる場合があり、サポートロール帯部位毎にサポートロール間隔も異なるので、たとえ同一鋳造速度で鋳造しているときにおいても、鋼種によって非定常バルジング周期が異なることがある。本発明においては、非定常バルジング起因の外乱が発生しているか否かを外乱発生判定部２３で推定するに際し、鋼種信号５３をも取り込み、鋼種信号毎に当該鋼種の基準非定常バルジング周期を定めることができる。これにより、たとえ鋼種毎に非定常バルジング周期が異なったとしても、非定常バルジング起因外乱発生有無を正確に判定することが可能になる。
【００２４】
図３には、外乱発生判定部２３における判定フローの一例を示す。
【００２５】
外乱発生判定部２３に入力された鋼種信号５３にもとづき、当該鋼種における基準非定常バルジング周期が求められる。次いで、入力された鋳造速度実績５２と、予め定められた基準鋳造速度を用い、当該鋳造速度実績５２における非定常バルジング周期が算出される。
【００２６】
次いで、第１の判定部では、湯面レベル実測値４１の変動周期が上記非定常バルジング周期と一致しているか否かを判定する。第２の判定部では、ピンチロールモータ電流実績５１の変動周期が上記非定常バルジング周期と一致しているか否かを判定する。第１、第２の判定部でともに周期が一致していると判定した場合に、補正信号適用スイッチ２４を接続し、そうでないときは補正信号適用スイッチ２４を開放する。
【００２７】
図３に示す判定フローの例では、第１の判定部で湯面レベル実測値４１の変動周期を判定対象としている。一方、外乱量打ち消し制御系２２を適用している際には、外乱が発生していても湯面レベル実測値４１は非定常バルジング周期と一致する変動が消滅している。従って、外乱量打ち消し制御系２２を適用している、具体的には下記補正信号適用スイッチがオンである（接続されている）ときには、第１の判定部での判定は行わないこととする。もちろん、第１の判定部で外乱量推定値４８に基づいて判定を行うのであれば、外乱量打ち消し制御系２２を適用しているときでも第１の判定部での判定を行って良い。
【００２８】
本発明で用いる、鋳型内への溶融金属の流入量を制御するアクチュエータ８について説明する。
【００２９】
タンディッシュ１の底面には、ストランド数に等しい数の溶融金属注入ノズル２が設けられる。各注入ノズル２においては、溶融金属注入量を調整する目的で、ストッパーあるいはスライディングノズル３が設けられる。ストッパーの開度を調整することにより、あるいはスライディングノズル３の開度を調整することにより、溶融金属注入量を調整することができる。ストッパーあるいはスライディングノズル３には、それらを作動させるためのアクチュエータ８が設けられる。具体的には、油圧シリンダ、ステッピングモータ等の電動モータがアクチュエータ８として用いられる。アクチュエータ８の動作によって、鋳型内への溶融金属の流入量を調整することができる。
【００３０】
本発明で用いる湯面レベル計５としては、鋳型内の湯面レベルを実測することができればどのようなものでもよい。鋳型内垂直方向に複数の熱電対を並べて埋め込み、熱電対で測定した温度実績から湯面レベルを実測することができる。鋳型内の湯面上方に電磁コイルを配置し、溶融金属中に誘導電流を発生させ、電磁コイルの出力に基づいて湯面レベルを実測することもできる。
【００３１】
次に、湯面レベル実測値４１を湯面レベル目標値４２に一致させるように制御を行うフィードバック制御系２１と、アクチュエータ位置指令値４３又は実測値と湯面レベル実測値４１とを用いて湯面レベル変動を引き起こす外乱量を推定してその外乱量推定値４８を用いて外乱量を打ち消す外乱量打ち消し制御系２２について、図１に基づいて説明する。
【００３２】
まず、フィードバック制御系２１について説明する。
【００３３】
湯面レベル計５で測定した湯面レベル実測値４１は比較器２５に入力し、比較器２５において湯面レベル実測値４１と鋳型内湯面レベル目標値４２との偏差が計算される。偏差はフィードバック制御量演算器２６に入力され、フィードバック制御量演算器２６においてアクチュエータ位置指令値４３が計算される。具体的には、湯面レベル実測値４１が湯面レベル目標値４２よりも低い値となれば、アクチュエータ８の位置を変化させて溶融金属注入量を増大させるようなアクチュエータ位置指令値４３が出されることとなる。フィードバック制御量演算器２６においては、通常はＰＩＤ制御が用いられる。
【００３４】
フィードバック制御演算器２６からのアクチュエータ位置指令値４３に基づいてアクチュエータ８が作動し、連動してストッパーあるいはスライディングノズル３の位置が変化し、タンディッシュ１からの溶融金属注入量が変動する。鋳型内においては、タンディッシュ１から注入される溶融金属注入量と、一方で鋳片の引抜きによって持ち去られる溶融金属量との差分が積分され、鋳型内の湯面レベル１１が定まる。
【００３５】
次に外乱量打ち消し制御系２２について説明する。
【００３６】
外乱量打ち消し制御系２２の補正信号演算器２７には、アクチュエータの位置指令値４３又は実測値（以下「アクチュエータ位置の値」という。）と湯面レベル実測値４１とが入力される。
【００３７】
補正信号演算器２７では、まずアクチュエータ位置の値から鋳型内の溶融金属湯面レベルを推定する。アクチュエータの位置指令値４３が入力されるときは、補正信号演算器内に有するアクチュエータ動特性モデル３２に基づいてアクチュエータ位置実測値４４が推定される。補正信号演算器２７は、実測あるいは推定したアクチュエータ位置実測値に基づいて内部に有する溶融金属流量特性モデル３３に基づいて流入する溶融金属流量を推定する（溶融金属流量推定値４５）。さらに、鋳造速度実績と鋳型断面積に基づいて鋳型内から排出される金属流量が計算できるのでこれを流量外乱４６（排出金属流量）とし、上記流入する溶融金属流量推定値４５、排出金属流量４６に基づいて鋳型内現象モデル３４によって湯面レベルを推定する（湯面レベル推定値４７）。補正信号演算器２７ではこのように状態（湯面レベル）を再現することができ、状態オブザーバと呼ぶことができる。
【００３８】
補正信号演算器２７では、次に上記計算した湯面レベル推定値４７と入力した湯面レベル実測値４１とを比較器２８で比較し、両者の偏差を計算する。この偏差が外乱量推定値４８となる。ここまでの補正信号演算器２７の演算機能は、外乱量推定オブザーバの機能であるということができる。
【００３９】
補正信号演算器２７は外乱推定モデル３５を有する。外乱推定モデル３５においては、予め周期的な外乱が発生するという前提のもと、上記計算した外乱量推定値４８に基づき、周期的な外乱を打ち消すために必要なアクチュエータ位置の補正値４９を計算する機能を有する。
【００４０】
補正信号演算器２７が計算した補正値４９は、補正信号５０として、補正信号適用スイッチ２４を経て、加算器２９においてフィードバック制御系２１のアクチュエータ位置指令値４３に加算される。これにより、外乱を打ち消すことのできる溶融金属流量補正が行われ、結果として上記計算した湯面レベル推定値４７と湯面レベル実測値４１との偏差が収束し、非定常バルジング起因の湯面変動を抑えることができる。
【００４１】
補正信号適用スイッチ２４は外乱発生判定部２３と接続され、外乱発生判定部２３が外乱発生と判定したときはスイッチを接続し、補正信号５０をアクチュエータ位置指令値４３に加算する。外乱発生判定部２３が外乱発生せずと判定したときはスイッチを開放し、補正信号５０を加算しない。
【００４２】
本発明の外乱量打ち消し制御系２２が用いる外乱推定モデルにおいては、非定常バルジング起因の湯面変動という周期的な外乱を対象としているので、外乱量を流量外乱とし、かつ周期的に変化するものとして外乱を推定する。ここで、外乱の周期については、過去の湯面変動周期実績とその時点での鋳造速度実績から、基準速度における変動周期として決定する。
【００４３】
【実施例】
鋼のスラブ連続鋳造装置において本発明を適用した。連続鋳造装置は、鍋溶鋼量が３９０トン、連鋳機タイプは垂直−多点曲げ−多点矯正タイプ（湾曲半径：１０．５ｍ）、鋳型断面サイズは幅が９００〜２２００ｍｍで厚さが２８０ｍｍ、代表的鋳造速度は１．２ｍ／ｍｉｎ、代表的サポートロールピッチは４７０ｍｍである。溶鋼流量制御にはスライディングノズルを用いており、スライディングノズルのアクチュエータには油圧シリンダを用いている。湯面レベル計としては、熱電対レベル計と渦流式レベル計を備えており、いずれかを選択して用いることができる。
【００４４】
湯面レベル制御方法においては、フィードバック制御系２１と、外乱量打ち消し制御系２２とを用いている。
【００４５】
フィードバック制御系２１においては、湯面レベル計５によって湯面レベル１１を測定し、測定した湯面レベル実測値４１は比較器２５に入力し、比較器２５において湯面レベル実測値４１と鋳型内湯面レベル目標値４２との偏差を計算する。偏差はフィードバック制御量演算器２６に入力し、フィードバック制御量演算器２６においてアクチュエータ位置指令値４３を計算する。フィードバック制御量演算器２６においては、通常はＰＩＤ制御を用いている。
【００４６】
外乱量打ち消し制御系２２の補正信号演算器２７には、アクチュエータの位置指令値４３を入力し、まずアクチュエータ動特性モデル３２に基づいてアクチュエータ位置実測値を推定する。次にアクチュエータ位置実測値推定値４４に基づいて内部に有する溶融金属流量特性モデル３３によって流入する溶融金属流量を推定する。さらに、鋳造速度実績と鋳型断面積に基づいて鋳型内から排出される金属流量を計算して流量外乱４６とし、流入する溶融金属流量推定値４５、排出金属流量（流量外乱４６）を用い、鋳型内現象モデル３４に基づいて湯面レベル推定値４７を計算する。計算した湯面レベル推定値４７と湯面レベル実測値４２とを比較器２８で比較し、両者の偏差を計算する。この偏差が外乱量推定値４８となる。
【００４７】
補正信号演算器２７の外乱推定モデル３５においては、予め周期的な外乱が発生するという前提のもと、上記計算した外乱量推定値４８に基づき、周期的な外乱を打ち消すために必要なアクチュエータ位置の補正値４９を計算する。
【００４８】
補正信号演算器２７が計算した補正値４９は、補正信号５０として、補正信号適用スイッチ２４を経て、加算器２９においてフィードバック制御系２１のアクチュエータ位置指令値４３に加算される。補正信号適用スイッチ２４は外乱発生判定部２３と接続され、外乱発生判定部２３が外乱発生と判定したときはスイッチを接続し、補正信号５０をアクチュエータ位置指令値４３に加算する。外乱発生判定部２３が外乱発生せずと判定したときはスイッチを開放し、補正信号５０を加算しない。
【００４９】
外乱発生判定部２３においては、湯面レベル実測値４１、ピンチロールモータ電流実績５１、鋳造速度実績５２、鋼種信号５３に基づいて非定常バルジング起因外乱発生有無を判定する。以下、図３に基づいて説明する。
【００５０】
鋼種信号５３が入力されると、鋼種毎に定められた基準非定常バルジング周期と、全鋼種共通の基準鋳造速度、及び鋳造速度実績５２に基づいて非定常バルジング周期ＴＢを計算する。
【００５１】
第１の判定では、湯面レベル実測値４１が非定常バルジング周期ＴＢと一致するか否かの比較を行い、一致すれば非定常バルジングが発生しており、一致しなければ非定常バルジングが発生していないと判定する。第２の判定では、ピンチロールモータ電流実績５１の変動周期が非定常バルジング周期ＴＢと一致するかどうかの比較を行い、一致すれば非定常バルジングが発生しており、一致しなければ非定常バルジングが発生していないと判定する。第１の判定と第２の判定がともに非定常バルジング発生と判定したときに、外乱発生判定部２３において外乱発生と判定する。
【００５２】
外乱発生判定部２３が外乱発生と判定したときは補正信号適用スイッチ２４を接続し、補正信号５０をアクチュエータ位置指令値４３に加算する。これにより、外乱を打ち消すことのできる溶融金属流量補正が行われ、結果として上記計算した湯面レベル推定値と湯面レベル実測値との偏差が収束し、非定常バルジング起因の湯面変動を抑えることができる。
【００５３】
一方、外乱発生判定部２３が外乱発生せずと判定したときは補正信号適用スイッチ２４を開放し、補正信号５０を加算しない。そのため、非定常バルジング起因の湯面変動が発生していないときにおいても良好な湯面レベル制御が実施できる。
【００５４】
図４（ａ）に示す例では、ピンチロールモータ電流実績５１も外乱量推定値４８も、ともに周期的な変動が見られず、非定常バルジング起因の湯面変動が発生していない状況である。このため、外乱発生判定部２３は「外乱発生なし」と判定し、補正信号適用スイッチ２４は開放している。図４（ｂ）のｔ１のタイミングにおいて、強制的に補正信号適用スイッチ２４を接続した。そうしたところ、補正信号５０がアクチュエータ位置指令値４３に加算され、図に示すようにかえって湯面レベル変動が増大した。図４（ｂ）のｔ２のタイミングで補正信号適用スイッチ２４の強制接続を解除したところ、湯面レベル変動が低減した。
【００５５】
図５（ａ）に示す例では、ピンチロールモータ電流実績５１も外乱量推定値４８も、ともに周期的な変動が発生しており、非定常バルジング起因の湯面変動が発生している状況である。このため、外乱発生判定部２３は「外乱発生あり」と判定し、補正信号適用スイッチ２４は接続している。このときの湯面変動実績は図５（ｂ）に示すとおりである。一方、図６（ａ）に示す例では、外乱発生判定部２３が外乱発生有りと判定しているにもかかわらず、補正信号適用スイッチ２４を強制的に開放したところ、図６（ｂ）に示すように周期的な湯面変動が増大し、非定常バルジング起因の湯面変動の発生が見られた。
【００５６】
【発明の効果】
湯面レベル計によって鋳型内の湯面レベルを実測し、アクチュエータによって鋳型内への溶融金属の流入量を制御する連続鋳造における湯面レベル制御方法において、フィードバック制御系と外乱量打ち消し制御系とを用いるに際し、外乱量推定値、ピンチロールモータ電流実績、鋳造速度実績のうちの２以上に基づいて非定常バルジング起因外乱発生有無を判定することにより、非定常バルジング起因の外乱が発生していないときでも湯面変動の少ない安定した湯面レベル制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の湯面レベル制御方法を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用する連続鋳造設備の一部を示す図である。
【図３】外乱発生判定部における判定フローの一例を示す図である。
【図４】非定常バルジングが発生していないときの湯面レベル制御状況を示す図である。
【図５】非定常バルジングが発生しているときの湯面レベル制御状況を示す図である。
【図６】非定常バルジングが発生しているときの湯面レベル制御状況を示す図である。
【符号の説明】
１  タンディッシュ
２  注入ノズル
３  スライディングノズル
４  鋳型
５  湯面レベル計
６  サポートロール
７  ピンチロール
８  アクチュエータ
１０  溶融金属
１１  湯面レベル
１２  鋳片
２１  フィードバック制御系
２２  外乱量打ち消し制御系
２３  外乱発生判定部
２４  補正信号適用スイッチ
２５  比較器
２６  フィードバック制御量演算器
２７  補正信号演算器
２８  比較器
２９  加算器
３２  アクチュエータ動特性モデル
３３  溶融金属流量特性モデル
３４  鋳型内現象モデル
３５  外乱推定モデル
４１  湯面レベル実測値
４２  湯面レベル目標値
４３  アクチュエータ位置指令値
４４  アクチュエータ位置実測値推定値
４５  溶融金属流量推定値
４６  流量外乱（排出金属流量）
４７  湯面レベル推定値
４８  外乱量推定値
４９  補正値
５０  補正信号
５１  ピンチロールモータ電流実績
５２  鋳造速度実績
５３  鋼種信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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