(57)【要約】【課題】外乱補償が有効となる湯面変動が発生していない場合にも、バルジング性湯面変動を効果的に抑制することができる連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法および装置を提供することを目的とする。【解決手段】連続鋳造機のモールド内溶融金属の湯面レベルを検出し、検出された湯面レベル信号に基づいて、ＰＩ制御によりタンディッシュに設けられたスライディングノズル開度指令を出力し、該出力にバルジング性外乱補償分を加算して、溶融金属のモールド内流入量の調整することによって溶融金属の湯面レベルを制御する連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法において、前記湯面レベル信号の周波数解析によるスペクトルピーク検出に基づいて、前記外乱補償分を演算するパラメータを決定または変更するとともに、決定または変更されたパラメータを用いて演算した前記外乱補償分自体を加算するかしないかの決定を行う。【選択図】図３
2007253170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造機のモールド内溶融金属の湯面レベルを検出し、検出された湯面レベル信号に基づいて、ＰＩ制御によりタンディッシュに設けられたスライディングノズル開度指令を出力し、該出力にバルジング性外乱補償分を加算して、溶融金属のモールド内流入量の調整することによって溶融金属の湯面レベルを制御する連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法において、
前記湯面レベル信号の周波数解析によるスペクトルピーク検出に基づいて、前記外乱補償分を演算するパラメータを決定または変更するとともに、決定または変更されたパラメータを用いて演算した前記外乱補償分自体を加算するかしないかの決定を行う
ことを特徴とする連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法。
【請求項２】
連続鋳造機のモールド内溶融金属の湯面レベルを検出する湯面レベル計と、該湯面レベル計により検出される湯面レベル信号に基づいて、スライディングノズルの開度指令を出力するＰＩ制御器と、バルジング性外乱補償分の演算を行う信号処理装置とを備えた連続鋳造機モールド内湯面レベル制御装置において、
前記信号処理装置は、
前記湯面レベル信号の周波数解析によるスペクトルピーク検出に基づいて、前記外乱補償分を演算するパラメータを決定または変更するとともに、決定または変更されたパラメータを用いて演算した前記外乱補償分自体の前記ＰＩ制御器出力への加算の可否を決定する
ことを特徴とする連続鋳造機モールド内湯面レベル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造機におけるモールド内の溶融金属の湯面レベルを制御する制御方法および装置に関するもので、特に定常鋳込み中のバルジング性湯面変動を低減できるようにした連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、連続鋳造機におけるモールド内の溶融金属（以下、溶鋼と称する）の湯面レベルの制御を行なうことは、安定操業上のみならず、鋳片の品質確保上も重要なことである。
【０００３】
従来から、この種の連続鋳造機のモールド内湯面レベル制御としては、一般にＰＩ制御が多く用いられている。この場合、制御系は、凝固しつつ鋳型から引き抜かれて行く溶鋼と、スライディングノズルの開度に依存して鋳型に供給される溶鋼のマスバランスを平衡させることを目的として構成される。 
【０００４】
しかし、鋳型内の湯面変動は、ＰＩ制御でもこのマスバランスの乱れを十分に補償できない時に発生し、主たる原因は引き抜き流量変動にあると考えられている。そして、この引き抜き流量変動の最も大きなものが、非定常バルジング性湯面変動と称されるものである。引き抜きピンチロールの間の鋳片の凝固シェルに、何らかの原因で鋳片長手方向でのシェル厚さや温度のむらが生じた場合に、バルジングし凝固した部分がそのままの形状を保ちながら、２次冷却帯のピンチロールで断続的に圧縮されることによって引き抜き流量変動が発生すると言われている。
【０００５】
非定常バルジング部が発生すると、２次冷却帯を通過する際に鋳片引抜用のピンチロールにて圧縮されるため、引抜抵抗が変化することが知られており、これに対して例えば、特許文献１に開示された技術がある。この技術は、外乱補償器を設置し、湯面レベル信号からバルジング性湯面変動を取り出し、位相を進めた信号を作成し、制御に使用するものである。
【特許文献１】特開平１０−３１４９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１で示された技術では、外乱補償により湯面変動を抑制するためには、外乱補償が有効である湯面変動が発生している状況である必要があり、外乱補償が有効となる湯面変動が発生していない場合には、逆に悪影響を与えて湯面変動が悪化するという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、外乱補償が有効となる湯面変動が発生していない場合にも、バルジング性湯面変動を効果的に抑制することができる連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、連続鋳造機のモールド内溶融金属の湯面レベルを検出し、検出された湯面レベル信号に基づいて、ＰＩ制御によりタンディッシュに設けられたスライディングノズル開度指令を出力し、該出力にバルジング性外乱補償分を加算して、溶融金属のモールド内流入量の調整することによって溶融金属の湯面レベルを制御する連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法において、前記湯面レベル信号の周波数解析によるスペクトルピーク検出に基づいて、前記外乱補償分を演算するパラメータを決定または変更するとともに、決定または変更されたパラメータを用いて演算した前記外乱補償分自体を加算するかしないかの決定を行うことを特徴とする連続鋳造機モールド内湯面レベル制御方法である。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、連続鋳造機のモールド内溶融金属の湯面レベルを検出する湯面レベル計と、該湯面レベル計により検出される湯面レベル信号に基づいて、スライディングノズルの開度指令を出力するＰＩ制御器と、バルジング性外乱補償分の演算を行う信号処理装置とを備えた連続鋳造機モールド内湯面レベル制御装置において、前記信号処理装置は、前記湯面レベル信号の周波数解析によるスペクトルピーク検出に基づいて、前記外乱補償分を演算するパラメータを決定または変更するとともに、決定または変更されたパラメータを用いて演算した前記外乱補償分自体の前記ＰＩ制御器出力への加算の可否を決定することを特徴とする連続鋳造機モールド内湯面レベル制御装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、非定常バルジングに起因する湯面変動を抑制することができるため、パウダー巻き込みによるスラブ品質低下を防止することができ、高品質のスラブ製造が可能である。また、湯面変動発生による鋳込み速度減速等の操業アクションが不要になることで、生産性向上にも寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明を実施するための装置構成の一例を示す図である。図中、１は溶鋼、２はタンディッシュ、３は浸漬ノズル、４はモールド、５はシェル、６はスライディングノズル（以下、一部ＳＮと略記）、７は湯面、８は湯面レベル計、９はＰＩ制御器、１０はスライディングノズル制御装置、１１は信号処理装置、および１２はピンチロールをそれぞれ示している。
【００１２】
モールド４の上部にタンディッシュ２が配置され、そして、そのタンディッシュ底部にはスライディングノズル６が配置され、更に、スライディングノズル６の下面側には浸漬ノズル３が配置されている。タンディッシュ２内に満たされた溶鋼１は、スライディングノズル６、浸漬ノズル３を経てモールド４内へ注入される。
【００１３】
モールド４内へ注入された溶鋼１は、モールド側面より冷却されて、表面から凝固してシェル５を形成しつつ、ピンチロール１２によって下方に引き抜かれ鋳片となる。この時、引抜速度は、ピンチロール制御装置(図示せず)によりほぼ一定に制御される。
【００１４】
モールド４内に注入される溶鋼量は、スライディングノズル６の開度により決まり、このスライディングノズル開度の調整は、スライディングノズル制御装置１０を介して油圧シリンダなどのアクチュエータ(図示せず)を駆動することにより行う。
【００１５】
スライディングノズル開度は、モールド内に注入される溶鋼量と下方へ引き抜かれる量がバランスするように制御され、その制御はモールド湯面レベルを検知する湯面レベル計８から得られる信号と湯面レベル設定値の偏差信号に基づいて湯面レベルが一定になるようにＰＩ制御によりスライディングノズル開度設定値を変更することで実現される。
【００１６】
バルジング性湯面変動は、鋳片を引き抜くピンチロールの間で、鋳片が引き抜き方向と垂直な方向に膨らんだ状態で凝固し、膨らんだ部分が鋳片の引き抜きに伴ってピンチロールにより押込まれることにより、モールド内の溶鋼のマスバランスが崩れて発生すると言われている。また、変動の特徴としては、周期性を有し、ピンチロール間隔と鋳造速度で定まる周期を有する。
【００１７】
湯面レベル信号をＦＦＴ解析し、ピンチロール間隔と鋳造速度から求められる周波数範囲の最大ピーク強度を持つ周波数成分をバルジング性湯面変動周波数とする。ピンチロール間隔は連続鋳造機全長で一定ではないため、ピンチロール間隔と鋳造速度から求められる周波数には一定の範囲を持つ。そのピーク強度が閾値以上となった時に、バルジング性湯面変動が発生したと認識して外乱補償制御出力を湯面レベル制御に使用する。
【００１８】
図２は、バルジング性湯面変動発生時の湯面レベル信号の代表例を示す図である。上から(a) 単一周波数で湯面変動している例、(b)近接した周波数にピークがある例、および(c) 近接した周波数で湯面変動しているもののピーク強度が小さい例を示し、それぞれ右側にＦＦＴ解析した結果と制御アクションを示している。
【００１９】
図２(a)では、単一周波数で湯面変動していることが分かるため、この周波数の外乱を補償するように外乱補償器のパラメータを変更し、外乱補償制御を実施する。図２(b)では、近接した周波数にAとBの複数ピークがあり、ピーク最大のAに対応する周波数の外乱を補償するように外乱補償器のパラメータを変更し、外乱補償制御を実施する。また、図２(c)ではある程度の湯面変動ピークは認められるものの、ピーク強度が小さいため、外乱補償の効果が小さいと判断して、外乱補償制御は実施しない。
【００２０】
さらに、外乱補償制御実施中は制御対象としている外乱周波数の成分は減少するが、操業条件の変化などにより、制御対象以外の周波数帯でピーク強度が閾値以上となった場合(例えば前記図２(b)の場合、ピーク最大のAに対応するに外乱補償制御実施の結果、ピークBの強度が閾値以上となるといった場合)には、直ちに実施中の外乱補償制御を中止する。そして、該当周波数用に外乱補償器のパラメータの変更を行い、変更したパラメータにて新たに外乱補償制御を実施する。
【００２１】
図３は、本発明における処理フローの一例を示す図である。まず、処理開始（S100）ステップにて、処理を開始する。そして、次のデータ蓄積（S101）ステップにて、図１の湯面レベル計８による湯面レベル計信号を一定周期でサンプリングして、データとして蓄積する。
【００２２】
そして、ＦＦＴ処理（S102）ステップでは、蓄積したデータに対して高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴとも略記）を行い、時系列データを周波数成分に変換する。スペクトルピーク検出（S103）ステップでは、前ステップで処理したデータの内、湯面レベルのスペクトルが最大となる周波数およびそのピーク値を検出する。この周波数が非定常バルジング周波数である。
【００２３】
ピーク値＞閾値?（S104）ステップでは、先に求めたピーク値が予め定めておいた閾値を上回るかどうかを判断する。閾値より先に求めたピーク値が小さければ、外乱補償制御を行わず処理終了（S105）ステップにて処理を終了する。
【００２４】
閾値より先に求めたピーク値が大きければ、外乱補償パラメータ決定・変更（S106）ステップにて、外乱補償制御が行われていなければ、外乱補償パラメータを決定する。既に外乱補償制御が行われていれば、実行中の外乱補償制御を中止して、ピーク周波数に対応した外乱補償パラメータを求めて、変更する。
【００２５】
次の外乱補償制御（S107）ステップでは、先に決定又は変更した外乱補償パラメータにて外乱補償制御を行う。そして、次の近傍にピークあるか?（S108）ステップでは、先のピーク周波数の近傍にピークがあるかどうかを判定する。先の図２(b)でみたようなピークBがある場合は、データ蓄積（S101）ステップに戻り、外乱補償制御実施中のデータの収集を行い、外乱補償制御によるピークBのピーク値が変動するかどうか、ＦＦＴ処理（S102）ステップ以下の処理を行う。先のピーク周波数の近傍にピークがない場合は、処理終了（S109）ステップに進み処理を終える。なお、ここでは、外乱補償制御（S107）ステップでの外乱補償制御は継続している。
【００２６】
以上説明したように、本発明では、湯面レベル信号の周波数解析によるスペクトルピーク検出に基づいて、前記外乱補償分を演算するパラメータを決定または変更するとともに、決定または変更されたパラメータを用いて演算した外乱補償分自体を加算するかしないかの決定を行うようにしているので、非定常バルジングに起因する湯面変動を抑制することができ、パウダー巻き込みによるスラブ品質低下防止による、高品質のスラブ製造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明を実施するための装置構成の一例を示す図である。
【図２】バルジング性湯面変動発生時の湯面レベル信号の代表例を示す図である。
【図３】本発明における処理フローの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１   溶鋼
２   タンディッシュ
３   浸漬ノズル
４   モールド
５   シェル
６   スライディングノズル
７   湯面
８   湯面レベル計
９   ＰＩ制御器
１０ スライディングノズル制御装置
１１ 信号処理装置
１２  ピンチロール
【図１】
2007253170.tif 000003
【図２】
2007253170.tif 000004
【図３】
2007253170.tif 000005