[发明专利]铸型内钢液液面水平控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及连续铸造机的铸型内钢液液面水平控制方法。

背景技术

在连续铸造机中，抑制铸型内的熔融金属(钢液)的液面水平的变动而以使液面水平成为恒定的方式进行控制不仅在操作的稳定上，而且在铸片的品质管理上都是极其重要的。

通常，作为该铸型内钢液液面水平控制方法，采用如下的方法：通过液面水平仪来计测铸型内的钢液的液面水平，基于其测定值来调节作为钢液流量调整装置的滑动喷嘴的开度，使从铸型抽出的钢液与从漏斗注入的钢液的配重相适称。

图8表示扁坯连续铸造机的铸型周边部及液面水平控制系统的代表例。在扁坯连续铸造机的铸型1的上方规定位置配置漏斗2，在该漏斗2的底部配置滑动喷嘴3及浸渍喷嘴4。由此，暂时滞留于漏斗2的钢液5经由滑动喷嘴3及浸渍喷嘴4向铸型1注入。滑动喷嘴3由固定板和滑动板构成，利用液压伺服系统等促动器6对滑动板的位置进行操作，由此滑动喷嘴3的开度增减，从而控制从漏斗2向铸型1流入的钢液5的流量。另一方面，在铸型1内的钢液液面的上方配置有液面水平仪(例如，涡流传感器)7。液面水平仪7是对铸型1中的钢液液面的水平(高度位置)进行计测的装置，液面水平仪7的计测信号(液面水平信号)向液面水平控制装置8输入。

从铸桶(未图示)向漏斗2注入的钢液5根据滑动喷嘴3的开度，经由浸渍喷嘴4向铸型1注入。注入的钢液5由铸型1冷却，在与铸型1接触的接触面上凝固而形成凝固壳，内部具有液相部的铸片一边由引导辊及夹送辊9支承，一边由夹送辊9向铸型1的下方抽出。此时，液面水平控制装置8对于通过液面水平仪7得到的液面水平信号与预先设定的液面水平设定值之间的偏差实施PI控制或PID控制等的运算来求出滑动喷嘴开度操作量，并向促动器6输出，由此对滑动喷嘴开度进行操作，由此来调整从漏斗2向铸型1流入的钢液流量。

由此，构成与铸型1内的钢液5的液面水平相关的反馈回路，因此向铸型1流入的钢液5的流量、或者从铸型1流出的钢液5的流量即使因某种原因而发生变动，也能够以使铸型1内的钢液5的液面水平成为恒定值(设定值)的方式进行控制。

一直以来，作为铸型内的钢液液面水平控制的较大的课题的是：由于在引导辊或夹送辊等铸片支承辊之间产生的铸片的向厚度方向的膨胀(凸起)，而存在从铸型流出的钢液流量周期性地变动引起的液面水平变动(凸起性液面水平变动)。

应通过铸型内钢液液面水平控制抑制的是上述那样的凸起等带来实质性的质量流变动的干扰引起的液面水平的变动，液面的起伏那样的局部性的液面的变动在液面水平控制中作为测定噪声起作用，无法随之反应而进行滑动喷嘴开度操作。

尤其是铸型宽度增大时，液面以与铸型宽度相应的固有振动频率进行摆动的驻波成为问题。特别成为问题的是图9(a)所示那样的振动的节点为1个且该节点处于铸型宽度中央(铸型宽度1/2位置)的一次驻波、图9(b)所示那样的振动的节点为2个且该节点处于铸型宽度中央与铸型宽度端部的中间(铸型宽度1/4位置)的二次驻波。尤其是铸型宽度变宽时，其振动频率降低(在2m宽度的情况下，一次模式的振动频率为约0.6Hz)，接近于凸起频率(0.1～0.2Hz)。

通常，在反馈控制系统中，需要在应除去的干扰的频率下通过提高增益来抑制干扰的影响，并在测定噪声的频率下通过降低增益而避免对测定噪声进行反应。即，需要考虑干扰和测定噪声来设计反馈控制系统的频率特性。然而，在本例中，本来应除去的干扰引起的液面水平变动与测定噪声引起的液面变动的频率接近，因此难以进行液面水平控制装置8中的控制参数(PI控制的增益等)的调整。即，当提高增益时，产生如下的循环：液面水平控制装置8捡拾测定噪声而输出不必要的滑动喷嘴开度操作量，由此，液面水平发生变动，水平仪7测定该变动而向液面水平控制装置8输出。这样反而会扩大液面水平变动，在极端的情况下，控制系统不稳定而发散。反之，当降低液面水平控制装置8的增益时，对凸起性液面变动的控制性能劣化，无法减少周期性的液面变动。

因此，作为提高对凸起性液面变动的控制性能的方法，在专利文献1中记载了如下的方法：对来自液面水平仪的液面水平信号进行频率解析，在检测到凸起的频率时，基于该频率附近的成分的微分值来进行液面水平控制。然而，在该方法中，未考虑到将上述那样的驻波作为测定噪声进行处理的情况，因此无法除去驻波的影响。

针对这样的课题，在专利文献2中公开了如下的铸型内的液面驻波变动检测方法：根据铸型宽度来算出液面水平变动的驻波变动量的驻波频率，将驻波记为该频率的sin函数和cos函数，并对它们的系数进行在线推定，由此来求出驻波变动量。