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JP6167856B2 - Continuous casting machine, secondary cooling control method and secondary cooling control device for continuous casting machine - Google Patents

Continuous casting machine, secondary cooling control method and secondary cooling control device for continuous casting machine Download PDF

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JP6167856B2
JP6167856B2 JP2013228236A JP2013228236A JP6167856B2 JP 6167856 B2 JP6167856 B2 JP 6167856B2 JP 2013228236 A JP2013228236 A JP 2013228236A JP 2013228236 A JP2013228236 A JP 2013228236A JP 6167856 B2 JP6167856 B2 JP 6167856B2
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Description

本発明は、連続鋳造機、連続鋳造機の2次冷却制御方法および2次冷却制御装置に関し、特に、鋳片の全幅方向の表面温度分布を鋳片の中心線に対称に制御する、連続鋳造機、連続鋳造機の2次冷却制御方法および2次冷却制御装置に関する。   The present invention relates to a continuous casting machine, a secondary cooling control method and a secondary cooling control apparatus for a continuous casting machine, and more particularly, continuous casting in which the surface temperature distribution in the full width direction of a slab is controlled symmetrically with respect to the center line of the slab. The present invention relates to a secondary cooling control method and a secondary cooling control device for a continuous casting machine.

鋼の連続鋳造においては、例えば垂直曲げ型連続鋳造機では、垂直な鋳型から引き出した鋳片を一旦湾曲させた後、一定湾曲半径で引抜き、その後矯正部において曲がりをなくした状態の鋳片として抽出し、切断する。ところが、ストランド(「鋳型+2次冷却帯群+ローラー群を有する引抜き装置」のセットを意味する。以下において同じ。)の曲げ部においては鋳片の下側表面に、矯正部においては鋳片上側表面に引っ張り応力がかかるため、鋳片表面の温度が脆化域とよばれる範囲にある場合、横ひび割れと呼ばれる表面割れ疵が発生することがある。このため、ストランドの曲げ部および矯正部において、鋳片表面部温度が上記脆化域を回避するように、冷却水流量分布を適切に設定することが必要である。冷却水流量分布の適切な設定は、例えば、一定鋳造速度の場合には、2次冷却帯を鋳片の鋳造方向に複数の領域(冷却ゾーン)へと分割したときの各冷却ゾーンにおける冷却水流量分布を、事前にシミュレーションなどで適正な値に定めておくことで達成できる。   In continuous casting of steel, for example, in a vertical bending type continuous casting machine, a slab drawn from a vertical mold is once bent, then drawn at a constant radius of curvature, and then the slab with no bending in the correction part. Extract and cut. However, in the bending part of the strand (which means a set of “mold + secondary cooling zone group + roller group”, the same applies hereinafter), the lower surface of the slab and the upper part of the slab in the correction part Since tensile stress is applied to the surface, surface cracks called lateral cracks may occur when the temperature of the slab surface is in a range called an embrittlement region. For this reason, it is necessary to appropriately set the cooling water flow rate distribution so that the slab surface portion temperature avoids the above-described embrittlement region in the bending portion and the straightening portion of the strand. An appropriate setting of the cooling water flow rate distribution is, for example, in the case of a constant casting speed, cooling water in each cooling zone when the secondary cooling zone is divided into a plurality of regions (cooling zones) in the casting direction of the slab. This can be achieved by setting the flow distribution to an appropriate value in advance by simulation or the like.

ところが、連々鋳における次の取鍋到着が遅れる場合には、連々鋳が中断しないように鋳造速度を所定値より低下させて到着を待つため、鋳造速度を操業中に変化させる必要がある。このとき、変更中の鋳造速度について、事前に鋳造速度に対して設定した各冷却ゾーンの冷却水流量を補間して設定する従来のカスケード水量制御では、鋳片の鋳型湯面から切断までの時間に対する冷却履歴が乱れ、表面の横ひび割れなどの鋳片品質不良が発生する。   However, when the arrival of the next ladle in continuous casting is delayed, the casting speed needs to be changed during operation in order to wait for arrival by lowering the casting speed below a predetermined value so that continuous casting is not interrupted. At this time, in the conventional cascade water amount control in which the cooling water flow rate in each cooling zone set in advance with respect to the casting speed is set for the casting speed being changed, the time from the mold surface of the slab to the cutting is cut. The cooling history for the slab is disturbed, and slab quality defects such as lateral cracks on the surface occur.

また、鋳片表面のスケール付着などの影響により、冷却水流量と表面の熱伝達係数との関係が事前のシミュレーションで仮定したものから変化する場合がある。このような場合にも鋳片表面温度が脆化域に入り、横ひび割れが発生することがある。   Moreover, the relationship between the cooling water flow rate and the surface heat transfer coefficient may change from that assumed in the previous simulation due to the influence of scale adhesion on the surface of the slab. Even in such a case, the surface temperature of the slab enters the embrittlement region, and lateral cracks may occur.

このような問題に対し、これまでに、いわゆるモデル予測制御による制御方法が開示されている。例えば、特許文献1には、引抜き鋳片を定間隔毎にトラッキングし、各トラッキング面の温度分布を伝熱モデルに基づき逐次的に計算し、鋳片引抜き軌跡をいくつかのゾーンに分割した各ゾーンの出側における計算温度と実測温度との関係から学習された熱伝達係数によって上記モデルを修正し、上記軌跡に沿って設けられた測温点における各トラッキング面の温度分布を上記修正したモデルに基づいて一定時刻毎に予測するとともに、当該位置における目標温度と予測温度の差から求めたフィードフォワード水量と、実測温度と目標温度の差から求めたフィードバック水量と、を合計した水量を鋳片に散布する表面温度制御方法が開示されている。   So far, a control method by so-called model predictive control has been disclosed for such a problem. For example, in Patent Document 1, the drawn slab is tracked at regular intervals, the temperature distribution of each tracking surface is sequentially calculated based on the heat transfer model, and the slab drawn locus is divided into several zones. The above model is corrected by the heat transfer coefficient learned from the relationship between the calculated temperature and the actually measured temperature on the exit side of the zone, and the temperature distribution of each tracking surface at the temperature measuring point provided along the locus is corrected. The amount of water obtained by summing the amount of feedforward water obtained from the difference between the target temperature and the predicted temperature at the relevant position and the amount of feedback water obtained from the difference between the measured temperature and the target temperature is calculated. A method for controlling the surface temperature of spraying is disclosed.

特開昭57−154364号公報JP-A-57-154364

特許文献1に開示されているフィードフォワード水量の算出方法では、冷却ゾーンに存在するトラッキング点毎に、各々が冷却ゾーン出口の測温点に到達した時点での温度を予測し、各トラッキング点が測温点に到達した時の温度予測値が目標値に一致する予測水量密度を求め、さらに当該冷却ゾーンの全トラッキング面について予測水量密度の重みつき平均値をフィードフォワード水量とする。この技術では、鋳型側の冷却ゾーンから順に、フィードフォワード水量を求める手続きと、この手続きで求めたフィードフォワード水量を用いた当該冷却ゾーンにおける温度分布の再計算を行って再計算温度を求める手続きとを行い、再計算温度を、下流側に隣接している冷却ゾーンの入口における初期温度とする手続きを繰返して、全冷却ゾーンの冷却水量を決定する。ところがこの技術では、再計算温度を下流側に隣接している冷却ゾーン入口における初期温度としても、下流側に隣接している冷却ゾーンの入口以外のトラッキング点の温度計算(再計算温度を求めた冷却ゾーンの下流側に隣接している冷却ゾーンよりもさらに下流側に存在している冷却ゾーンにおけるトラッキング点の温度計算)には、フィードフォワード水量の影響が表れない。したがって、特許文献1に開示されている技術では、温度予測計算において、上流側の水量変化が正しく反映されるまでの所要時間が長くなり、場合によっては水量がハンチングするなどの問題が発生する。
また、鋳片表面のスケール付着や鋳型内モールドパウダー流入に偏りが生じるなどにより、鋳片の熱伝達係数が幅方向に不均一になると、冷却水量密度が均一であっても、鋳片の表面温度分布は鋳片の幅方向に不均一になる。しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、鋳片の幅方向に複数の表面温度計が備えられていないので、鋳片の幅方向の温度分布が対称であるか否かを知る手段がない。したがって、特許文献1に開示されている技術では、鋳片の幅方向の表面温度を、鋳片の幅方向中心線の両側で対称に制御することは困難である。
In the method of calculating the feedforward water amount disclosed in Patent Document 1, for each tracking point existing in the cooling zone, the temperature at the time when each reaches the temperature measuring point at the cooling zone outlet is predicted. A predicted water amount density at which the temperature predicted value when the temperature measurement point is reached coincides with the target value is obtained, and the weighted average value of the predicted water density for all tracking surfaces of the cooling zone is set as the feed forward water amount. In this technology, in order from the cooling zone on the mold side, a procedure for obtaining the feedforward water amount, and a procedure for obtaining a recalculated temperature by recalculating the temperature distribution in the cooling zone using the feedforward water amount obtained in this procedure. And the procedure of setting the recalculated temperature as the initial temperature at the inlet of the cooling zone adjacent to the downstream side is repeated to determine the cooling water amount in all the cooling zones. However, in this technique, even if the recalculated temperature is the initial temperature at the cooling zone inlet adjacent to the downstream side, the temperature calculation of the tracking points other than the inlet of the cooling zone adjacent to the downstream side (recalculated temperature was obtained). The influence of the feedforward water amount does not appear in the calculation of the tracking point temperature in the cooling zone existing further downstream than the cooling zone adjacent to the downstream side of the cooling zone. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, the time required for the upstream water amount change to be correctly reflected in the temperature prediction calculation becomes long, and problems such as hunting of the water amount occur in some cases.
In addition, if the heat transfer coefficient of the slab becomes non-uniform in the width direction due to the scale adhesion on the slab surface or the inflow of mold powder in the mold, the surface of the slab can be obtained even if the cooling water density is uniform. The temperature distribution becomes non-uniform in the width direction of the slab. However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since a plurality of surface thermometers are not provided in the width direction of the slab, there is a means for knowing whether or not the temperature distribution in the width direction of the slab is symmetric. Absent. Therefore, with the technique disclosed in Patent Document 1, it is difficult to control the surface temperature in the width direction of the slab symmetrically on both sides of the center line in the width direction of the slab.

そこで、本発明は、鋳片の全幅方向の表面温度分布を鋳片の中心線に対称に制御することが可能な、連続鋳造機、連続鋳造機の2次冷却制御方法および2次冷却制御装置を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention provides a continuous casting machine, a secondary cooling control method for a continuous casting machine, and a secondary cooling control apparatus capable of controlling the surface temperature distribution in the full width direction of the slab symmetrically with the center line of the slab. It is an issue to provide.

本発明の第1の態様は、鋳片の幅方向中心線を軸にしてその両側の対称位置に対になるように配置された、鋳片の表面温度を測定する表面温度測定装置2基からなる表面温度測定装置対を、少なくとも1以上備え、少なくとも表面温度測定装置よりも鋳片の鋳造方向下流側の2次冷却帯において、上記幅方向中心線の両側でそれぞれ独立に冷却水流量を制御する、2次冷却制御装置を有し、該2次冷却制御装置は、上記幅方向中心線の両側でそれぞれ同一の表面温度目標値に鋳片の表面温度実績値を制御するように、冷却水流量を制御することを特徴とする、連続鋳造機である。   The first aspect of the present invention is based on two surface temperature measuring devices for measuring the surface temperature of a slab, which are arranged so as to be paired at symmetrical positions on both sides of the slab with respect to the center line in the width direction. At least one surface temperature measuring device pair, and at least in the secondary cooling zone on the downstream side in the casting direction of the slab from the surface temperature measuring device, the cooling water flow rate is controlled independently on both sides of the center line in the width direction. Secondary cooling control device, and the secondary cooling control device controls the cooling water so as to control the actual surface temperature value of the slab to the same surface temperature target value on both sides of the center line in the width direction. It is a continuous casting machine characterized by controlling a flow rate.

本発明の第2の態様は、連続鋳造機の鋳型から引き抜かれた鋳片を冷却する2次冷却帯を、鋳片の鋳造方向に複数の冷却ゾーンへと分割し、鋳片へ向けて噴射される冷却水流量を各冷却ゾーンで制御することにより、鋳片の表面温度を制御する方法において、鋳片の幅方向中心線を軸にしてその両側の対称位置に対になるように配置された表面温度測定装置により、鋳片の上記対称位置における表面温度を鋳造中に測定する鋳片表面温度測定工程と、連続鋳造機の鋳造速度を把握する鋳造速度把握工程と、鋳片の断面内温度、鋳片の表面温度、および、鋳片の固相率分布を計算する対象であるトラッキング面を、鋳型内湯面位置から少なくとも2次冷却制御対の冷却ゾーン出口までの領域で、予め定めた間隔で設定するトラッキング面設定工程と、トラッキング面の、上記両側の各対称位置に、鋳片の表面温度の同一の目標値を定める鋳片目標温度設定工程と、鋳造が進むことにより、トラッキング面が鋳片の鋳造方向へ予め定めた間隔だけ進む毎に、伝熱方程式に基づく伝熱凝固モデルにより、鋳造方向に垂直な鋳片の断面内温度、鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度、および、鋳片の固相率分布を算出して更新する温度固相率推定工程と、上記伝熱凝固モデルで用いる鋳片の表面の熱伝達係数を、冷却水流量を用いた熱伝達係数モデルにより算出する熱伝達係数推定工程と、上記鋳片表面温度測定工程で測定された鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度と、上記温度固相率推定工程で推定された鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度との差を用いて、上記熱伝達係数モデルのパラメータを修正する熱伝達係数モデルパラメータ修正工程と、上記トラッキング面設定工程で設定されたトラッキング面の中から、予め定めた鋳造方向に一定の間隔で、将来時刻における鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度、鋳造方向に垂直な鋳片の断面内温度、および、鋳片の固相率分布を予測する将来予測面を設定する将来予測面設定工程と、鋳造が進むことによって、任意の将来予測面が現在時刻からその下流側に隣接する将来予測面位置まで進む間に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、それぞれの将来予測面が将来予測面位置に到達したときの、鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度、鋳造方向に垂直な鋳片の断面内温度、および、鋳片の固相率分布を、上記将来予測面設定工程で用いた間隔毎に、上記伝熱凝固モデルを用いて繰り返し予測して更新する将来予測工程と、鋳造が進むことによって、任意の将来予測面が現在時刻からその下流側に隣接する将来予測面位置まで進む毎に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、上記各冷却ゾーンの冷却水流量がステップ関数状に変化した場合の、それぞれの将来予測面が将来予測面位置に到達するまでに通過する、各トラッキング面位置における鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度を、上記伝熱凝固モデルを用いて予測し、該予測した鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度と、上記将来予測工程で予測した鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度との偏差を求め、該偏差およびステップ関数状に変化する冷却水流量に関連する将来温度影響係数を求める将来温度影響係数予測工程と、上記将来予測工程で予測された、将来予測面がトラッキング面位置に到達したときの鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度と、上記鋳片目標温度設定工程で定めた、鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度の目標値と、を結ぶ、鋳片のそれぞれの上記対称位置における中間目標温度である鋳片表面の参照温度を算出する鋳片表面参照温度算出工程と、現在時刻における、鋳片の幅方向中心線の両側でそれぞれ独立に設定される冷却水流量を含む各冷却ゾーンの冷却水流量を決定変数とし、上記将来予測工程および上記将来温度影響係数予測工程の各々においてそれぞれの将来予測面が通過した各将来予測面位置における将来温度影響係数、ならびに、上記鋳片表面参照温度算出工程で算出した参照温度と上記将来予測工程で予測した鋳片の表面温度との偏差を算出し、それぞれの将来予測面で算出した該偏差の和を最小化する最適化問題の2次計画問題を特定し、該2次計画問題における決定変数に対する係数行列を算出する最適化問題係数行列算出工程と、該2次計画問題を数値的に解くことにより、ステップ関数状に変化する、鋳片の幅方向中心線の両側各々における、冷却ゾーンの現在時刻における冷却水流量の変更量の最適値を求める最適化問題求解工程と、鋳片の幅方向中心線の両側各々における最適値を、鋳片の幅方向中心線の両側各々における冷却ゾーンの現在の冷却水流量へと加えることにより冷却水流量を変更する冷却水流量変更工程と、を有し、該冷却水流量変更工程で冷却水流量の変更を繰り返すことにより、鋳造中の任意の時刻において各トラッキング面が2次冷却制御対象の冷却ゾーン出口まで移動する間に、将来予測面の、将来予測面位置における鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度を、上記鋳片目標温度設定工程で定めた鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度の目標値に制御することを特徴とする、連続鋳造機の2次冷却制御方法である。
According to a second aspect of the present invention, a secondary cooling zone for cooling a slab drawn from a mold of a continuous casting machine is divided into a plurality of cooling zones in the casting direction of the slab, and injected toward the slab. In the method of controlling the surface temperature of the slab by controlling the cooling water flow rate in each cooling zone, the slab is arranged so as to be paired at symmetrical positions on both sides with the center line in the width direction as the axis. The slab surface temperature measurement process for measuring the surface temperature of the slab at the above-mentioned symmetrical position during casting, the casting speed grasping process for grasping the casting speed of the continuous casting machine, and the cross section of the slab temperature, the surface temperature of the slab, and a tracking surface is subject to calculate the solid fraction distribution of the slab, in the area from the mold molten steel surface position to the cooling zone outlet of at least the secondary cooling control target, predetermined Tracking surface setting to be set at regular intervals The slab target temperature setting step for setting the same target value of the surface temperature of the slab at each symmetrical position on both sides of the tracking surface, and the tracking surface in the casting direction of the slab as the casting proceeds. Each time a predetermined interval is reached, the heat transfer solidification model based on the heat transfer equation is used to determine the temperature within the cross section of the slab perpendicular to the casting direction, the surface temperature at each of the above symmetric positions of the slab, and the solidity of the slab. Thermal solid phase ratio estimation process for calculating and updating the phase distribution, and heat transfer coefficient for the surface of the slab used in the heat transfer solidification model, calculated using a heat transfer coefficient model using the cooling water flow rate A surface temperature at each of the symmetric positions of the slab measured in the estimation step, and a surface temperature at each of the symmetric positions of the slab estimated in the temperature solid phase ratio estimation step. Difference from Using the heat transfer coefficient model parameter correction step for correcting the parameters of the heat transfer coefficient model and the tracking surface set in the tracking surface setting step at a predetermined time in a predetermined casting direction at a future time A future prediction surface setting step for setting a future prediction surface for predicting a surface temperature at each of the above-mentioned symmetrical positions of the slab in the above-mentioned symmetrical position, a temperature in the cross section of the slab perpendicular to the casting direction, and a solid fraction distribution of the slab As the casting progresses, it is assumed that the casting speed does not change from the current time while any future prediction plane advances from the current time to the future prediction plane position adjacent to the downstream side. When the predicted surface position is reached, the surface temperature at each symmetrical position of the slab, the temperature in the cross section of the slab perpendicular to the casting direction, and the solid fraction distribution of the slab are The future prediction surface that repeatedly predicts and updates using the heat transfer solidification model at each interval used in the future prediction surface setting step, and any future prediction surface is downstream from the current time by the progress of casting. Assuming that the casting speed does not change from the current time every time it moves to the future predicted surface position adjacent to, each future predicted surface when the cooling water flow rate in each of the above cooling zones changes in a step function is The surface temperature at each of the symmetric positions of the slab at each tracking surface position that passes until reaching the predicted surface position is predicted using the heat transfer solidification model , and the symmetric of each of the predicted slabs. The deviation between the surface temperature at the position and the surface temperature at each symmetric position of the slab predicted in the future prediction step is obtained, and the deviation and the cooling function that changes in a step function form are obtained. A future temperature influence coefficient prediction process for obtaining a future temperature influence coefficient related to the water flow rate, and a surface at each symmetrical position of the slab predicted by the future prediction process when the future prediction surface reaches the tracking surface position. The slab surface, which is the intermediate target temperature at each of the slabs in the symmetric position, connecting the temperature and the target value of the surface temperature at each of the symmetric positions of the slabs determined in the slab target temperature setting step The slab surface reference temperature calculation step for calculating the reference temperature of the slab, and the cooling water flow rate of each cooling zone including the cooling water flow rate set independently on both sides of the center line in the width direction of the slab at the current time are determined variables The future temperature influence coefficient at each future prediction plane position through which each future prediction plane has passed in each of the future prediction process and the future temperature influence coefficient prediction process, The deviation between the reference temperature calculated in the slab surface reference temperature calculation step and the surface temperature of the slab predicted in the future prediction step is calculated, and the sum of the deviations calculated in the respective future prediction planes is minimized. An optimization problem coefficient matrix calculating step for specifying a quadratic programming problem of an optimization problem to be performed, calculating a coefficient matrix for a decision variable in the quadratic programming problem, and numerically solving the quadratic programming problem An optimization problem solving process for determining the optimum value of the amount of change in the cooling water flow rate at the current time of the cooling zone on each side of the slab width center line, which changes in a function, and the slab width center line A cooling water flow rate changing step for changing the cooling water flow rate by adding the optimum value on each side to the current cooling water flow rate of the cooling zone on each side of the slab width direction center line. Water flow change By repeatedly changing the cooling water flow rate in the process, while each tracking surface moves to the cooling zone exit of the secondary cooling control target at an arbitrary time during casting, the slab at the future predicted surface position of the future predicted surface The surface temperature at each of the symmetric positions is controlled to a target value of the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab determined in the slab target temperature setting step. This is a cooling control method.

本発明の第3の態様は、連続鋳造機の鋳型から引き抜かれた鋳片を冷却する2次冷却帯を、鋳片の鋳造方向に複数の冷却ゾーンへと分割し、鋳片へ向けて噴射される冷却水流量を各冷却ゾーンで制御することにより、鋳片の表面温度を制御する装置であって、鋳片の幅方向中心線を軸にしてその両側の対称位置に対になるように配置され、且つ、鋳片の上記対称位置における表面温度を鋳造中に測定する鋳片表面温度測定部と、連続鋳造機の鋳造速度を把握する鋳造速度把握部と、鋳片の断面内温度、鋳片の表面温度、および、鋳片の固相率分布を計算する対象であるトラッキング面を、鋳型内湯面位置から少なくとも2次冷却制御対の冷却ゾーン出口までの領域で、予め定めた間隔で設定するトラッキング面設定部と、トラッキング面の、上記両側の各対称位置に、鋳片の表面温度の同一の目標値を定める鋳片目標温度設定部と、鋳造が進むことにより、トラッキング面が鋳片の鋳造方向へ予め定めた間隔だけ進む毎に、伝熱方程式に基づく伝熱凝固モデルにより、鋳造方向に垂直な鋳片の断面内温度、鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度、および、鋳片の固相率分布を算出して更新する温度固相率推定部と、上記伝熱凝固モデルで用いる鋳片の表面の熱伝達係数を、冷却水流量を用いた熱伝達係数モデルにより算出する熱伝達係数推定部と、上記鋳片表面温度測定部で測定された鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度と、上記温度固相率推定部で推定された鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度との差を用いて、上記熱伝達係数モデルのパラメータを修正する熱伝達係数モデルパラメータ修正部と、上記トラッキング面設定部で設定されたトラッキング面の中から、予め定めた鋳造方向に一定の間隔で、将来時刻における鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度、鋳造方向に垂直な鋳片の断面内温度、および、鋳片の固相率分布を予測する将来予測面を設定する将来予測面設定部と、鋳造が進むことによって、任意の将来予測面が現在時刻からその下流側に隣接する将来予測面位置まで進む間に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、それぞれの将来予測面が将来予測面位置に到達したときの、鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度、鋳造方向に垂直な鋳片の断面内温度、および、鋳片の固相率分布を、上記将来予測面設定部で用いた間隔毎に、上記伝熱凝固モデルを用いて繰り返し予測して更新する将来予測部と、鋳造が進むことによって、任意の将来予測面が現在時刻からその下流側に隣接する将来予測面位置まで進む毎に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、上記各冷却ゾーンの冷却水流量がステップ関数状に変化した場合の、それぞれの将来予測面が将来予測面位置に到達するまでに通過する、各トラッキング面位置における鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度を、上記伝熱凝固モデルを用いて予測し、該予測した鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度と、上記将来予測部で予測した鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度との偏差を求め、該偏差およびステップ関数状に変化する冷却水流量に関連する将来温度影響係数を求める将来温度影響係数予測部と、上記将来予測部で予測された、将来予測面がトラッキング面位置に到達したときの鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度と、上記鋳片目標温度設定部で定めた、鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度の目標値と、を結ぶ、鋳片のそれぞれの上記対称位置における中間目標温度である鋳片表面の参照温度を算出する鋳片表面参照温度算出部と、現在時刻における、鋳片の幅方向中心線の両側でそれぞれ独立に設定される冷却水流量を含む各冷却ゾーンの冷却水流量を決定変数とし、上記将来予測部および上記将来温度影響係数予測部の各々においてそれぞれの将来予測面が通過した各将来予測面位置における将来温度影響係数、ならびに、上記鋳片表面参照温度算出部で算出した参照温度と上記将来予測部で予測した鋳片の表面温度との偏差を算出し、それぞれの将来予測面で算出した該偏差の和を最小化する最適化問題の2次計画問題を特定し、該2次計画問題における決定変数に対する係数行列を算出する最適化問題係数行列算出部と、該2次計画問題を数値的に解くことにより、ステップ関数状に変化する、鋳片の幅方向中心線の両側各々における、冷却ゾーンの現在時刻における冷却水流量の変更量の最適値を求める最適化問題求解部と、鋳片の幅方向中心線の両側各々における最適値を、鋳片の幅方向中心線の両側各々における冷却ゾーンの現在の冷却水流量へと加えることにより冷却水流量を変更する冷却水流量変更部と、を有し、該冷却水流量変更部で冷却水流量の変更を繰り返すことにより、鋳造中の任意の時刻において各トラッキング面が2次冷却制御対象の冷却ゾーン出口まで移動する間に、将来予測面の、将来予測面位置における鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度を、上記鋳片目標温度設定部で定めた鋳片のそれぞれの上記対称位置における表面温度の目標値に制御することを特徴とする、連続鋳造機の2次冷却制御装置である。 According to a third aspect of the present invention, a secondary cooling zone for cooling a slab drawn from a mold of a continuous casting machine is divided into a plurality of cooling zones in the casting direction of the slab and injected toward the slab. Is a device for controlling the surface temperature of the slab by controlling the flow rate of the cooling water in each cooling zone so as to be paired at symmetrical positions on both sides with the center line in the width direction of the slab as an axis. And a slab surface temperature measuring unit for measuring the surface temperature of the slab at the above-mentioned symmetrical position during casting, a casting speed grasping unit for grasping the casting speed of the continuous casting machine, and the temperature in the cross section of the slab, the surface temperature of the slab, and a tracking surface is subject to calculate the solid fraction distribution of the slab, in the area from the mold molten steel surface position to the cooling zone outlet of at least the secondary cooling control target, predetermined intervals The tracking surface setting part set in step 1 and the tracking surface A slab target temperature setting unit that sets the same target value of the surface temperature of the slab at each symmetrical position on both sides, and every time the tracking surface advances by a predetermined interval in the casting direction of the slab as casting progresses. In addition, the heat transfer solidification model based on the heat transfer equation is used to calculate the cross-sectional temperature of the slab perpendicular to the casting direction, the surface temperature at each of the above symmetric positions of the slab, and the solid fraction distribution of the slab. A temperature solid phase ratio estimator to be updated, a heat transfer coefficient estimator for calculating the heat transfer coefficient of the surface of the slab used in the heat transfer solidification model by a heat transfer coefficient model using a cooling water flow rate, and the slab Using the difference between the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab measured by the surface temperature measurement unit and the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab estimated by the temperature solid phase ratio estimation unit, The heat transfer coefficient model From the tracking surface set by the heat transfer coefficient model parameter correcting unit for correcting the meter and the tracking surface setting unit, each symmetrical position of the slab at a future time at a predetermined interval in a predetermined casting direction A future prediction plane setting unit for setting a future prediction plane for predicting the surface temperature, the temperature in the cross section of the slab perpendicular to the casting direction, and the solid phase ratio distribution of the slab, and any future by casting Assuming that the casting speed does not change from the current time while the prediction surface advances from the current time to the future prediction surface position adjacent to the downstream side, when each future prediction surface reaches the future prediction surface position, The surface temperature at each symmetrical position of the slab, the temperature in the cross section of the slab perpendicular to the casting direction, and the solid fraction distribution of the slab for each interval used in the future prediction plane setting unit A future prediction unit that repeatedly predicts and updates using a heat transfer solidification model, and every time a future prediction plane advances from the current time to a future prediction plane position adjacent to the downstream side by casting, the casting speed Assuming that the cooling water flow rate in each of the above cooling zones changes in a step function, each tracking surface that passes by the time when each future prediction surface reaches the future prediction surface position is assumed. The surface temperature at each symmetrical position of the slab at the position is predicted using the heat transfer solidification model , and the predicted surface temperature at each symmetrical position of the slab and the casting predicted by the future prediction unit. The future in which the deviation from the surface temperature at each of the above symmetrical positions of the piece is obtained, and the future temperature influence coefficient related to the deviation and the cooling water flow rate changing in a step function is obtained. The surface temperature at each symmetrical position of the slab when the future prediction surface reaches the tracking surface position, predicted by the degree influence coefficient prediction unit and the future prediction unit, and determined by the slab target temperature setting unit Further, a slab surface reference temperature calculation for calculating a reference temperature of the slab surface, which is an intermediate target temperature at each of the symmetric positions of the slab, connecting the target value of the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab. And the future temperature prediction coefficient and the future temperature influence coefficient, with the cooling water flow rate of each cooling zone including the cooling water flow rate set independently on both sides of the width direction center line of the slab at the current time In each of the prediction units, the future temperature influence coefficient at each future prediction surface position through which each future prediction surface has passed, the reference temperature calculated by the slab surface reference temperature calculation unit, and the general temperature The deviation from the surface temperature of the slab predicted by the prediction unit is calculated, the secondary planning problem of the optimization problem that minimizes the sum of the deviations calculated in the respective future prediction planes is specified, and the secondary planning problem An optimization problem coefficient matrix calculation unit for calculating a coefficient matrix for a decision variable in the above, and by solving the quadratic programming problem numerically, on each side of the center line in the width direction of the slab, which changes into a step function, The optimization problem solving unit for obtaining the optimum value of the change amount of the cooling water flow rate at the current time of the cooling zone, and the optimum value on both sides of the slab width direction center line are determined on each side of the slab width direction center line. A cooling water flow rate changing unit that changes the cooling water flow rate by adding to the current cooling water flow rate of the cooling zone, and by repeatedly changing the cooling water flow rate in the cooling water flow rate changing unit, At any time While each tracking surface moves to the cooling zone outlet of the secondary cooling control target, the surface temperature at the symmetric position of the slab at the future prediction surface position of the future prediction surface is determined by the slab target temperature setting unit. It is a secondary cooling control device for a continuous casting machine, characterized in that control is performed to a target value of a surface temperature at each of the above-described symmetrical positions of a defined slab.

本発明によれば、鋳片の全幅方向の表面温度分布を鋳片の中心線に対称に制御することが可能な、連続鋳造機、連続鋳造機の2次冷却制御方法および2次冷却制御装置を提供することができる。その結果、鋳片全体の表面温度を、予め定めた目標温度に常に一致するように制御することが可能になるので、いかなる鋳造速度でも、また鋳造速度が鋳造中に変化した場合でも、連続鋳造機の曲げセグメントや矯正セグメントにおいて、表面温度を鋼の脆化域を回避するように制御することが可能になる。したがって、本発明によれば、表面疵による欠陥のない鋳片を製造することが可能になる。   According to the present invention, a continuous casting machine, a secondary cooling control method for a continuous casting machine, and a secondary cooling control apparatus capable of controlling the surface temperature distribution in the full width direction of the slab symmetrically with respect to the center line of the slab. Can be provided. As a result, it is possible to control the surface temperature of the entire slab so as to always coincide with a predetermined target temperature, so that continuous casting is possible at any casting speed and even when the casting speed changes during casting. In the bending and straightening segments of the machine, the surface temperature can be controlled so as to avoid the steel embrittlement zone. Therefore, according to the present invention, it is possible to produce a slab free from defects due to surface defects.

本発明の連続鋳造機9および2次冷却制御装置10を説明する図である。It is a figure explaining the continuous casting machine 9 and the secondary cooling control apparatus 10 of this invention. 表面温度測定装置の配置、および、鋳造方向に垂直な鋳片断面の分割と格子点の例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a surface temperature measuring apparatus, division | segmentation of a slab cross section perpendicular | vertical to a casting direction, and a lattice point. 本発明の2次冷却制御方法の1回の制御周期を説明する図である。It is a figure explaining one control cycle of the secondary cooling control method of the present invention. 各将来予測面がその下流側に隣接する将来予測面位置まで移動する間に表面温度を評価するトラッキング面の位置と、温度を予測する相対時刻との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the position of the tracking surface which evaluates surface temperature, and the relative time which estimates temperature while each future prediction surface moves to the future prediction surface position adjacent to the downstream. 冷却制御装置10に備えられている各部の関係を説明するブロック線図である。FIG. 2 is a block diagram for explaining the relationship between each part provided in the cooling control device 10. 本発明の2次冷却制御方法で冷却水流量を最適制御することにより鋳片の表面温度を制御した場合の結果を表すグラフである。It is a graph showing the result at the time of controlling the surface temperature of a slab by optimally controlling the cooling water flow rate by the secondary cooling control method of the present invention. 鋳造中に鋳造速度を変更した場合に、従来の制御方法で冷却水流量を調節することにより鋳片の表面温度を制御した場合の結果を表すグラフである。It is a graph showing the result at the time of controlling the surface temperature of a slab by adjusting a cooling water flow rate by the conventional control method, when a casting speed is changed during casting.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する形態は本発明の例示であり、本発明は以下に説明する形態に限定されない。   Embodiments of the present invention will be described below. In addition, the form demonstrated below is an illustration of this invention and this invention is not limited to the form demonstrated below.

図1は、本発明の連続鋳造機9、および、本発明の連続鋳造機の2次冷却制御装置(以下において、「冷却制御装置」ということがある。)10を説明する図である。図1では、連続鋳造機9および冷却制御装置10を簡略化して示しており、便宜上、表面温度測定装置対を構成すべき表面温度測定装置として1つの表面温度測定装置7のみを示している。
本発明の連続鋳造機9では、外側が凝固したストランドをロール対で挟んで支持しながら、駆動装置を備えたピンチロールによって、鋳型1からストランドが所定の引抜き速度(鋳造速度)で引抜かれる。符号4は溶鋼メニスカスである。鋳造方向に所定の間隔をあけて、鋳片の幅方向両側にそれぞれ配置された隣接する支持ロールの間には、鋳片5へ向けて冷却水を散布するミストスプレー2(またはスプレー2)の噴出口が設置される。散布される冷却水は、鋳片5の鋳造方向長さを複数個に区分したそれぞれの冷却ゾーンに対応して設置された冷却水配管を通じてミストスプレー2に供給され、冷却水の流量は、冷却水配管に設置された流量調整弁3により制御される。この流量調整弁3の開度は、冷却制御装置10から与えられる流量指示値に基づいて調節される。冷却水配管は、鋳片5の鋳造方向長さを複数個に区分した冷却ゾーン(冷却ゾーン境界線6によって区分された冷却ゾーン)に対応して設置されるので、ストランド内の鋳造方向冷却水流量分布は、冷却ゾーン毎に制御される。以下の説明において、鋳型直下の冷却ゾーンから順に、第1冷却ゾーン、第2冷却ゾーン、…ということがある。
FIG. 1 is a diagram for explaining a continuous casting machine 9 of the present invention and a secondary cooling control device (hereinafter sometimes referred to as “cooling control device”) 10 of the continuous casting machine of the present invention. In FIG. 1, the continuous casting machine 9 and the cooling control device 10 are shown in a simplified manner, and for convenience, only one surface temperature measuring device 7 is shown as a surface temperature measuring device that should constitute the surface temperature measuring device pair.
In the continuous casting machine 9 of the present invention, the strand is drawn from the mold 1 at a predetermined drawing speed (casting speed) by a pinch roll provided with a driving device while supporting the strand solidified on the outside with a pair of rolls. Reference numeral 4 denotes a molten steel meniscus. A mist spray 2 (or spray 2) for spraying cooling water toward the slab 5 between adjacent support rolls arranged on both sides in the width direction of the slab at a predetermined interval in the casting direction. A spout is installed. The sprayed cooling water is supplied to the mist spray 2 through the cooling water pipes installed corresponding to the respective cooling zones in which the casting direction length of the slab 5 is divided into a plurality of pieces. It is controlled by a flow rate adjusting valve 3 installed in the water pipe. The opening degree of the flow rate adjusting valve 3 is adjusted based on a flow rate instruction value given from the cooling control device 10. Since the cooling water pipe is installed corresponding to a cooling zone (a cooling zone divided by the cooling zone boundary line 6) in which the casting direction length of the slab 5 is divided into a plurality of pieces, The flow distribution is controlled for each cooling zone. In the following description, the cooling zone may be referred to as a first cooling zone, a second cooling zone,.

連続鋳造機9では、一部または全部の冷却ゾーンにおいて、鋳片の幅方向中心線の両側で冷却水配管が独立に設置され、冷却水流量も鋳片の幅方向中心線の両側で独立に制御される。以下、本発明の説明において、鋳片の幅方向中心線の片側をL側といい、その反対側をR側ということがある。連続鋳造機9では、第4冷却ゾーンの出口に、鋳片の幅方向中心線から鋳片幅の2/3だけ離れたL側およびR側のそれぞれの位置(鋳片幅の1/6幅位置および5/6幅位置)に、表面温度測定装置7が備えられている。以下の説明では、L側に備えられている表面温度測定装置7を「L側測温装置7L」、R側に備えられている表面温度測定装置7を「R側測温装置7R」ということがある。図2に、L側測温装置7LおよびR側測温装置7Rの配置例を示す。   In the continuous casting machine 9, in some or all cooling zones, cooling water pipes are independently installed on both sides of the slab width direction center line, and the cooling water flow rate is also independently on both sides of the slab width direction center line. Be controlled. Hereinafter, in the description of the present invention, one side of the center line in the width direction of the slab may be referred to as the L side, and the opposite side may be referred to as the R side. In the continuous casting machine 9, at the exit of the fourth cooling zone, positions on the L side and the R side that are separated by 2/3 of the slab width from the center line in the width direction of the slab (1/6 width of the slab width). Surface temperature measuring device 7 is provided at the position and the 5/6 width position). In the following description, the surface temperature measuring device 7 provided on the L side is referred to as “L side temperature measuring device 7L”, and the surface temperature measuring device 7 provided on the R side is referred to as “R side temperature measuring device 7R”. There is. FIG. 2 shows an arrangement example of the L-side temperature measuring device 7L and the R-side temperature measuring device 7R.

ストランド内における鋳片5の温度および固相率の分布は、鋳型内湯面から最終ロール出側まで鋳造方向に一定間隔で設置した計算点で、鋳片5に垂直な断面を設定し、各断面の温度および固相率分布を、各計算点における冷却条件を反映した熱伝達係数の境界条件のもとで離散化した熱伝導方程式を解くことで計算する。熱伝導方程式の初期条件には、計算対象位置に存在する断面の上流側に隣接する断面の温度および固相率の計算結果を設定し、当該上流側に隣接する計算点から対象計算位置へ、鋳片引抜きにより断面が移動するまでの計算を繰り返すことにより、鋳片全体の温度および固相率を計算することができる。   The distribution of the slab 5 temperature and solid phase ratio in the strand is a calculation point set at regular intervals in the casting direction from the molten metal surface in the mold to the final roll exit side. Is calculated by solving the discrete heat conduction equation under the boundary condition of the heat transfer coefficient reflecting the cooling condition at each calculation point. In the initial condition of the heat conduction equation, set the calculation result of the temperature and solid phase ratio of the cross section adjacent to the upstream side of the cross section existing at the calculation target position, from the calculation point adjacent to the upstream side to the target calculation position, By repeating the calculation until the cross section moves by drawing the slab, the temperature and the solid phase ratio of the entire slab can be calculated.

熱伝導方程式の離散化には、例えば図2に示した、鋳片の厚み方向の半分を計算領域として設定し、鋳片の各辺に平行で直交する格子で分割する、二次元モデルを用いる。以下では図2に従い、鋳片断面の幅方向軸上において、L側の鋳片短辺表面上の格子点ではi=0、R側の鋳片短辺表面上の格子点ではi=Iとする。一方、厚み方向軸上において、鋳片長辺表面上の格子点ではj=0、反対側の厚み方向中央線上ではj=Jとする。各格子点(i、j)における温度Tij、単位質量あたりのエンタルピーHij、および、単位質量あたりの固相率fijを変数とし、各格子点(i、j)における物性定数を、温度依存性を考慮して密度ρij、比熱Cij、および、熱伝導率λijとして表す。このとき、エンタルピーHij、温度Tij、および、固相率fijの関係は、式(1)で表される。 In order to discretize the heat conduction equation, for example, a two-dimensional model shown in FIG. 2 is used in which half of the slab thickness direction is set as a calculation region and divided by a grid parallel to and perpendicular to each side of the slab. . In the following, according to FIG. 2, on the width direction axis of the slab cross section, i = 0 at the lattice point on the short side surface of the slab on the L side, and i = I at the lattice point on the short side surface of the slab on the R side. To do. On the other hand, on the thickness direction axis, j = 0 at a lattice point on the surface of the slab long side, and j = J on the opposite thickness direction center line. Using the temperature T ij at each lattice point (i, j), the enthalpy H ij per unit mass, and the solid phase ratio f ij per unit mass as variables, the physical constants at each lattice point (i, j) Considering the dependency, it is expressed as density ρ ij , specific heat C ij , and thermal conductivity λ ij . At this time, the relationship among the enthalpy H ij , the temperature T ij , and the solid phase rate f ij is expressed by the following equation (1).

上記式(1)において、Lijは格子点(i、j)における凝固潜熱である。 In the above formula (1), L ij is the solidification latent heat at the lattice point (i, j).

時間刻みΔtの間に、鋳造方向位置zからz+Δzまで引き抜かれる断面のエンタルピーHijおよび固相率fijの分布の時間変化は、離散化した熱伝導方程式(2)、(3)、(4)、初期条件式(5)、および、境界条件式(6)、(7)、(8)、(9)を用いて表される。以下の式において、上付き添え字zは鋳造方向位置を表し、鋳型内湯面位置をz=0とする。熱伝導方程式における時間刻みΔtは、鋳造方向の断面設置刻みΔzと時刻t−1における鋳造速度v(t−1)を用いて、Δt=Δz/v(t−1)に変換する。鋳片表面からの抜熱は、鋳片5へ向けて散布された冷却水による冷却、ロールとの接触、および、放射など、鋳造方向断面位置による冷却方法の違いを考慮した境界条件を反映して設定し、ここでは、式(6)および式(7)に示した、外部を代表する温度Tと表面温度Tij との差の1次式で表した時の熱伝達係数KまたはKで代表した。 During the time step Δt, the time variation of the distribution of the enthalpy H ij and the solid phase ratio f ij of the cross section drawn from the casting direction position z to z + Δz is expressed by the discrete heat conduction equations (2), (3), (4 ), Initial conditional expression (5), and boundary conditional expressions (6), (7), (8), and (9). In the following formula, the superscript z represents the position in the casting direction, and the molten metal surface position in the mold is set to z = 0. The time step Δt in the heat conduction equation is converted into Δt = Δz / v (t−1) using the cross-section setting step Δz in the casting direction and the casting speed v (t−1) at time t−1. The heat removal from the slab surface reflects boundary conditions that take into account the difference in cooling method depending on the cross-section position in the casting direction, such as cooling with cooling water sprayed toward the slab 5, contact with the roll, and radiation. Here, the heat transfer coefficient K x when expressed by the linear expression of the difference between the temperature T E representing the outside and the surface temperature T ij z shown in the equations (6) and (7) or it was represented by K y.

上記式(2)において、Δxは格子点(i−1/2、j)から格子点(i+1/2、j)までの距離であり、Δyは格子点(i、j−1/2)から格子点(i、j+1/2)までの距離である。また、qi+1/2、j は鋳造方向位置z−1における幅方向の格子点(i、j)から格子点(i+1、j)への熱流束であり、i=1、…、I−1の鋳片内部の格子点の場合、下記式(3)で表される。 In the above formula (2), Δx i is the distance from the lattice point (i−1 / 2, j) to the lattice point (i + 1/2, j), and Δy i is the lattice point (i, j−1 / 2). ) To the lattice point (i, j + 1/2). Q i + 1/2, j z is the heat flux from the lattice point (i, j) in the width direction to the lattice point (i + 1, j) at the casting direction position z−1, and i = 1,. In the case of a lattice point inside one slab, it is represented by the following formula (3).

上記式(3)において、λi+1/2,jはλi+1/2,j=(λi+1,j+λij)/2であり、Δxは格子点(i、j)から格子点(i+1、j)までの距離である。 In the above equation (3), λ i + 1/2, j is λ i + 1/2, j = (λ i + 1, j + λ ij ) / 2, and Δx is the lattice point (i + 1, j) from the lattice point (i, j). ).

また、上記式(2)において、qi,j+1/2 は、鋳片の厚み方向の格子点(i、j)から格子点(i,j+1)への熱流束であり、j=1、…、J−1の鋳片内部の格子点の場合、下記式(4)で表される。 In the above formula (2), q i, j + 1/2 z is the heat flux from the lattice point (i, j) in the thickness direction of the slab to the lattice point (i, j + 1), j = 1, In the case of a lattice point inside the slab of J-1, it is represented by the following formula (4).

上記式(4)において、λi,j+1/2はλi,j+1/2=(λi,j+1+λij)/2であり、Δyは格子点(i、j)から格子点(i、j+1)までの距離である。 In the above equation (4), λ i, j + 1/2 is λ i, j + 1/2 = (λ i, j + 1 + λ ij ) / 2, and Δy is the lattice point (i, j + 1) from the lattice point (i, j). ).

初期条件は、下記式(5)で表される。   The initial condition is expressed by the following formula (5).

また、境界条件は、i=0の鋳片短辺表面上格子点では、鋳造方向位置z−1における熱伝達係数Kおよび外部代表温度Tを用いて下記式(6)で表される。 Also, boundary conditions, in the slab on the short side surface lattice points of i = 0, represented by the following formula (6) with a heat transfer coefficient K x and the external representative temperature T E in the casting direction position z-1 .

また、i=Iの鋳片短辺表面上格子点では、鋳造方向位置z−1における熱伝達係数Kおよび外部代表温度Tを用いて下記式(7)で表される。 Further, in the slab short side surface on the lattice points of the i = I, represented by the following formula (7) using a heat transfer coefficient K x and the external representative temperature T E in the casting direction position z-1.

また、j=0の鋳片長辺表面上格子点では、鋳造方向位置z−1における熱伝達係数Kおよび外部代表温度Tを用いて下記式(8)で表される。 Further, the cast strip long side surface on the lattice points of j = 0, represented by the following formula (8) with a heat transfer coefficient K y and external representative temperature T E in the casting direction position z-1.

また、j=Jの鋳片厚み方向中央線上格子点では、鋳造方向位置z−1における熱伝達係数Kおよび外部代表温度Tを用いて下記式(9)で表される。 Further, in the slab thickness direction central line grid point of j = J, represented by the following formula (9) with a heat transfer coefficient K x and the external representative temperature T E in the casting direction position z-1.

鋳造方向位置z+ΔzにおけるエンタルピーHij z+Δzを算出した後、完全液相のfij z+Δz=0または完全固相のfij z+Δz=1の場合には、上記式(1)に各々の値を代入することにより、温度Tij z+Δzを求める。一方、0<fij z+Δz<1の場合には、温度Tij z+Δzは液相中の溶質濃度で定まる状態図で表される液相線温度T(C)(Cは溶質成分kの濃度)に一致する。ここで、Scheilの式などで知られるように液相中の溶質濃度は固相率に依存するので、下記式(10)で表されるモデルを使用し、当該式(10)と上記式(1)とを連立した方程式の解として、fij z+ΔzおよびTij z+Δzを求める。 After calculating the enthalpy H ij z + Δz at the casting direction position z + Δz, when f ij z + Δz = 0 of the complete liquid phase or f ij z + Δz = 1 of the complete solid phase, the respective values are substituted into the above formula (1). Thus, the temperature T ij z + Δz is obtained. On the other hand, when 0 <f ij z + Δz <1, the temperature T ij z + Δz is the liquidus temperature T L (C k ) (C k is the solute component k) represented by a phase diagram determined by the solute concentration in the liquid phase. The concentration). Here, since the solute concentration in the liquid phase depends on the solid phase ratio as known from the Scheil equation, the model represented by the following equation (10) is used, and the equation (10) and the above equation ( 1) and f ij z + Δz and T ij z + Δz are obtained as solutions of the simultaneous equations.

ミストスプレー2から散布された冷却水が衝突する鋳片表面における熱伝達係数Kが下記式(11)のモデルで表されるとき、熱流束qは下記式(12)で求める。   When the heat transfer coefficient K on the surface of the slab where the cooling water sprayed from the mist spray 2 collides is expressed by the model of the following equation (11), the heat flux q is obtained by the following equation (12).

ここで、Tは表面温度[℃]、Dは表面水量密度[l/m]、vはスプレー空気流速[m/s]であり、α、β、γ、及び、cは各々定数である。 Each Here, T S is the surface temperature [℃], D w is the surface water flow rate [l / m 2], v a is the spray air flow rate [m / s], α, β, γ, and, c is It is a constant.

冷却制御装置10は、鋳片5の引抜き速度と、タンディッシュ内における溶鋼温度と、冷却水温とを用いて、予め定めた鋳造方向の温度評価点における鋳片表面温度の将来予測値を求める。そして、この将来予測値と各冷却ゾーン内の上記温度評価点における鋳片表面温度の目標値との偏差と、冷却水流量(冷却水流量が鋳片の幅方向中心線の両側でそれぞれ独立に調節される冷却ゾーンではL側の冷却水流量およびR側の冷却水流量、冷却水流量が鋳片の幅方向中心線の両側でそれぞれ独立に調節されない冷却ゾーンでは冷却ゾーン全体の冷却水流量。)とにより定められる評価関数を最小化するように、各冷却ゾーンの冷却水流量(例えば冷却水流量が鋳片の幅方向中心線の両側でそれぞれ独立に調節される冷却ゾーンでは鋳片の幅方向中心線の両側にそれぞれ配置されているスプレー群から当該冷却ゾーンへと散布される冷却水流量)の最適値を算出する。本発明にかかる連続鋳造機の2次冷却制御方法(以下において、「本発明の冷却制御方法」ということがある。)では、一回の制御周期内で行う、以下に説明する計算を繰り返すことにより、各トラッキング面における鋳片表面温度を、予め定めた鋳片表面温度の目標値に制御する。本発明の冷却制御方法を説明する図3を参照しつつ、本発明の冷却制御方法について、以下に説明する。   The cooling control device 10 uses the drawing speed of the slab 5, the molten steel temperature in the tundish, and the cooling water temperature to determine a future predicted value of the slab surface temperature at a predetermined temperature evaluation point in the casting direction. And the deviation between this future predicted value and the target value of the slab surface temperature at the temperature evaluation point in each cooling zone, and the cooling water flow rate (the cooling water flow rate is independently on both sides of the center line in the width direction of the slab. In the cooling zone to be adjusted, the cooling water flow rate on the L side, the cooling water flow rate on the R side, and the cooling water flow rate in the cooling zone where the cooling water flow rate is not adjusted independently on both sides of the center line in the width direction of the slab. The cooling water flow rate of each cooling zone (for example, in the cooling zone where the cooling water flow rate is independently adjusted on both sides of the center line in the width direction of the slab, the width of the slab is minimized. The optimum value of the flow rate of the cooling water sprayed from the spray groups arranged on both sides of the direction center line to the cooling zone is calculated. In the secondary cooling control method of the continuous casting machine according to the present invention (hereinafter sometimes referred to as “the cooling control method of the present invention”), the calculation described below is repeated within one control cycle. Thus, the slab surface temperature on each tracking surface is controlled to a predetermined target value of the slab surface temperature. The cooling control method of the present invention will be described below with reference to FIG. 3 illustrating the cooling control method of the present invention.

図3に示したように、本発明の冷却制御方法は、鋳片表面温度測定工程(S1)と、鋳造速度把握工程(S2)と、トラッキング面設定工程(S3)と、鋳片目標温度設定工程(S4)と、温度固相率推定工程(S5)と、熱伝達係数推定工程(S6)と、熱伝達係数モデルパラメータ修正工程(S7)と、将来予測面設定工程(S8)と、将来予測工程(S9)と、将来温度影響係数予測工程(S10)と、鋳片表面参照温度算出工程(S11)と、最適化問題係数行列算出工程(S12)と、最適化問題求解工程(S13)と、冷却水流量変更工程(S14)と、を有している。   As shown in FIG. 3, the cooling control method of the present invention includes a slab surface temperature measuring step (S1), a casting speed grasping step (S2), a tracking surface setting step (S3), and a slab target temperature setting. Step (S4), temperature solid phase ratio estimation step (S5), heat transfer coefficient estimation step (S6), heat transfer coefficient model parameter correction step (S7), future prediction plane setting step (S8), and future Prediction step (S9), future temperature influence coefficient prediction step (S10), slab surface reference temperature calculation step (S11), optimization problem coefficient matrix calculation step (S12), and optimization problem solving step (S13) And a cooling water flow rate changing step (S14).

鋳片表面温度測定工程(以下において、「S1」ということがある。)は、予め定めたストランド内の鋳片表面上の温度測定点における鋳片表面温度を、鋳造中に、表面温度測定装置7(L側測温装置7LおよびR側測温装置7R)を用いて測定する工程である。   The slab surface temperature measuring step (hereinafter, sometimes referred to as “S1”) is a surface temperature measuring device for measuring a slab surface temperature at a temperature measurement point on a slab surface in a predetermined strand during casting. 7 (L-side temperature measuring device 7L and R-side temperature measuring device 7R).

鋳造速度把握工程(以下において、「S2」ということがある。)は、鋳造速度測定ロール8を用いて、連続鋳造機9の鋳片引抜速度(鋳造速度)を逐次測定することにより、鋳造速度を把握する工程である。このほか、S2は、例えば、冷却制御装置10の上位計算機(不図示)から、鋳造速度の設定値に関するデータを受信することにより、鋳造速度を把握する工程、とすることもできる。   The casting speed grasping step (hereinafter, sometimes referred to as “S2”) uses the casting speed measuring roll 8 to sequentially measure the slab drawing speed (casting speed) of the continuous casting machine 9, thereby casting speed. It is a process to grasp. In addition, S2 can be a process of grasping the casting speed by receiving data related to the setting value of the casting speed from, for example, a host computer (not shown) of the cooling control device 10.

トラッキング面設定工程(以下において、「S3」ということがある。)は、鋳片断面内温度、鋳片表面温度、および、固相率分布を計算する対象であるトラッキング面を、鋳型内湯面位置から少なくとも2次冷却制御対象の冷却ゾーン出口までの領域で、予め定めた間隔で設定する工程である。   The tracking surface setting step (hereinafter sometimes referred to as “S3”) is a method of calculating the tracking surface, the surface temperature of the slab, the surface temperature of the slab, and the solid fraction distribution, and the position of the molten metal surface in the mold. Is a step of setting at a predetermined interval in a region from at least to the cooling zone outlet of the secondary cooling control target.

鋳片目標温度設定工程(以下において、「S4」ということがある。)は、S3で設定したトラッキング面の、鋳片の幅方向中心線を軸にした両側の対称位置(以下において「各対称位置」ということがある。)に、鋳片表面温度の同一の目標値を定める工程である。   The slab target temperature setting step (hereinafter, sometimes referred to as “S4”) is performed on the tracking surface set in S3 on both sides of the slab with respect to the width direction center line. This is a step of determining the same target value of the slab surface temperature.

温度固相率推定工程(以下において、「S5」ということがある。)は、鋳造が進むことにより、S3で定めたトラッキング面が鋳片の鋳造方向へ予め定めた間隔だけ進む毎に、伝熱方程式に基づく伝熱凝固モデルにより、鋳造方向に垂直な鋳片断面内温度、鋳片の上記各対称位置における表面温度、および、固相率分布を算出して更新する工程である。
S5では、鋳片の鋳造方向に一定間隔で設定した垂直な断面における温度および固相率分布の、前回制御周期からの変更量を、鋼が凝固する際の変態発熱を考慮した熱伝導方程式を解くことにより算出する。
より具体的には、現在時刻をtとし、上記式(2)乃至式(10)を時刻t−1と時刻tとの間の変数間の関係式とみなして、鋳型内湯面に隣接する計算点から2次冷却制御対象の冷却ゾーン出口までの各計算点における断面の温度および固相率分布を計算する。
The temperature solid phase ratio estimation step (hereinafter sometimes referred to as “S5”) is transmitted each time the tracking surface determined in S3 advances by a predetermined interval in the casting direction of the slab as casting progresses. This is a step of calculating and updating the slab cross-sectional temperature perpendicular to the casting direction, the surface temperature at each symmetric position of the slab, and the solid fraction distribution by a heat transfer solidification model based on the heat equation.
In S5, the amount of change from the previous control cycle of the temperature and solid phase ratio distribution in the vertical cross section set at regular intervals in the casting direction of the slab is changed to the heat conduction equation considering the transformation heat generated when the steel solidifies. Calculate by solving.
More specifically, assuming that the current time is t, the above formulas (2) to (10) are regarded as relational expressions between variables between time t-1 and time t, and calculation adjacent to the mold surface in the mold is performed. The temperature of the cross section and the solid fraction distribution at each calculation point from the point to the cooling zone outlet of the secondary cooling control target are calculated.

熱伝達係数推定工程(以下において、「S6」ということがある。)は、伝熱凝固モデルで用いる鋳片表面の熱伝達係数(上記式(6)乃至(9)で表される熱伝達係数)を、現在時刻tにおける熱伝達係数モデルパラメータの推定値と、時刻t−1における冷却水流量などの鋳造条件を用いて算出する工程である。   The heat transfer coefficient estimation step (hereinafter also referred to as “S6”) is a heat transfer coefficient (the heat transfer coefficient represented by the above formulas (6) to (9)) used in the heat transfer solidification model. ) Is calculated using the estimated value of the heat transfer coefficient model parameter at the current time t and the casting conditions such as the cooling water flow rate at the time t-1.

熱伝達係数モデルパラメータ修正工程(以下において、「S7」ということがある。)は、S1で測定された鋳片の上記各対称位置における表面温度と、S5で推定された鋳片の上記各対称位置における表面温度との差を用いて、熱伝達係数モデルにおけるパラメータを修正する工程である。   The heat transfer coefficient model parameter correction step (hereinafter sometimes referred to as “S7”) includes the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab measured at S1 and each of the symmetries of the slab estimated at S5. This is a step of correcting the parameter in the heat transfer coefficient model using the difference from the surface temperature at the position.

熱伝達係数モデルのパラメータの修正は、S1で測定された鋳片の上記各対称位置における表面温度とS5で推定された鋳片の上記各対称位置における表面温度の推定値との誤差に補正係数をかけた値を、モデルパラメータ修正量として熱伝達係数モデルのパラメータに加えることによって行う。鋳片の表面温度の測定点(以下において、「測温点」または「測温位置」ということがある。)が複数ある場合、補正係数は行列またはベクトルで表される。熱伝達係数モデルのパラメータの修正に用いる補正係数は、推定対象のパラメータ毎に以下の手順で求める。   The correction of the parameter of the heat transfer coefficient model is performed by correcting the error between the surface temperature at each symmetric position of the slab measured at S1 and the estimated value of the surface temperature at each symmetric position of the slab estimated at S5. Is added to the parameter of the heat transfer coefficient model as a model parameter correction amount. When there are a plurality of measurement points of the surface temperature of the slab (hereinafter sometimes referred to as “temperature measurement points” or “temperature measurement positions”), the correction coefficient is represented by a matrix or a vector. The correction coefficient used for correcting the parameters of the heat transfer coefficient model is obtained for each parameter to be estimated by the following procedure.

1)修正対象のパラメータについて、現在の値から微小に変更した値を設定する。
2)予め定めた時間Taを現在からさかのぼり、現在時刻tにおいて測温位置zにある断面が時刻t−Taにあった鋳造方向位置z(t−Ta)における温度および固相率の断面内分布を初期値とする。そして、時刻t−Taにおける位置z(t−Ta)から現在時刻tにおける測温位置zまでの冷却条件の履歴を与えて、上記式(2)乃至(10)の計算を繰返すことにより、現在時刻tにおいてパラメータを微小変更した場合の、測温点における温度推定値を算出する。遡及時間範囲Taは、修正対象パラメータが測温位置zにある断面の状態に影響を及ぼす範囲に限定すればよい。
3)各パラメータ修正量に対する温度変化量の関係を表す線形関係式を、下記手順で求める。
パラメータθをΔθだけ変更したときに、S5で推定した現在時刻tにおける表面温度T(t)に対し、上記2)で算出した表面温度の推定値がT+ΔTk、iに変化したとすると、ΔTk、iは下記式(13)で表すことができる。
1) For the parameter to be corrected, a value slightly changed from the current value is set.
2) The temperature and the solid phase ratio cross section at the casting direction position z k (t-Ta) where the cross section at the temperature measurement position z k at the current time t goes back from the present at a predetermined time Ta. The internal distribution is the initial value. Then, by giving a history of cooling conditions from the position z k (t-Ta) at the time t-Ta to the temperature measurement position z k at the current time t, and repeating the calculations of the above equations (2) to (10). Then, the estimated temperature value at the temperature measurement point when the parameter is slightly changed at the current time t is calculated. Retroactive time range Ta is corrected target parameters may be limited to a range affected in the state of the cross section in the temperature measurement position z k.
3) A linear relational expression representing the relationship of the temperature change amount to each parameter correction amount is obtained by the following procedure.
When the parameter θ i is changed by Δθ i , the estimated surface temperature calculated in 2) above changes to T k + ΔT k, i with respect to the surface temperature T k (t) at the current time t estimated in S5. Assuming that, ΔT k, i can be expressed by the following equation (13).

式(13)を変形することにより、上記式(13)におけるA kiは下記式(14)で表すことができる。 By modifying the equation (13), A a ki in the above equation (13) can be expressed by the following equation (14).

kiをk行i列の成分とする行列をAと表すと、全修正対象パラメータによる測温点における表面温度への影響を合わせた温度変化推定値は、Δθを第i成分とするベクトルΔθ=[Δθ Δθ … Δθを用いてAΔθと表される。 When a matrix having A a ki as a component of k rows and i columns is expressed as A a , a temperature change estimated value that combines the effects on the surface temperature at the temperature measurement point by all the correction target parameters is Δθ i as the i-th component. The vector Δθ = [Δθ 1 Δθ 2 ... Δθ k ] T is expressed as A a Δθ.

パラメータの最適修正量は、下記式(15)で表される、各測温点の温度測定値T (t)とT(t)との偏差ψ (t)、を並べたベクトルをψ(t)とするとき、修正後パラメータによる温度変化推定値AΔθが、数値的計算誤差やデータのばらつきを考慮して最も良く温度変化を近似するように決定する。 The optimum correction amount of the parameter is the deviation ψ a k (t) between the temperature measurement values T a k (t) and T k (t) of the respective temperature measuring points expressed by the following formula (15). When the vector is ψ a (t), the estimated temperature change value A a Δθ based on the corrected parameter is determined so as to best approximate the temperature change in consideration of numerical calculation errors and data variations.

この工程では、例えば、ゲイン行列Aの各成分の誤差を表す行列をΔAとするとき、 In this step, for example, when a matrix representing an error of each component of the gain matrix A a is ΔA a ,

を最小化する値を求める。ここで、<x>は変数xの期待値を表す。 Find the value that minimizes. Here, <x> represents an expected value of the variable x.

上記式(16)で表されるJの最小値は解析的に解くことができ、Jを最小化するパラメータの最適修正量Δθ(t)は下記式(17)のように表すことができる。   The minimum value of J represented by the above equation (16) can be solved analytically, and the optimal correction amount Δθ (t) of the parameter that minimizes J can be represented by the following equation (17).

ここで、<ΔA>=0とする。<ΔAaTΔA>は、ゲイン行列の各成分の相関が0であると仮定すれば、対角成分ΔA iiの分散を各々同じ位置の対角成分とする行列で表されるので、プロセスなどの知識により予め定めておく。
以上のようにして求めたパラメータ修正量Δθ(t)を現在のパラメータに加えた
Here, it is assumed that <ΔA a > = 0. <ΔA aT ΔA a > is represented by a matrix having the variances of the diagonal components ΔA a ii as diagonal components at the same position, assuming that the correlation of each component of the gain matrix is zero. Predetermined by knowledge such as
The parameter correction amount Δθ (t) obtained as described above is added to the current parameter.

を、次回時刻以降の制御操作量算出に用いる。 Is used to calculate the control operation amount after the next time.

将来予測面設定工程(以下において、「S8」ということがある。)は、S3で設定したトラッキング面の中から、予め定めた鋳造方向に一定の間隔で、将来時刻における鋳片の上記各対称位置における表面温度、鋳片断面内温度、および、固相率分布を予測する将来予測面を設定する工程である。   The future prediction plane setting step (hereinafter sometimes referred to as “S8”) is the above-described symmetry of the slab at a future time at a predetermined interval in a predetermined casting direction from the tracking plane set in S3. This is a step of setting a future prediction surface for predicting the surface temperature at the position, the temperature within the slab cross section, and the solid fraction distribution.

将来予測工程(以下において、「S9」ということがある。)は、鋳造が進むことによって、S8で設定した任意の将来予測面が現在時刻から下流側に隣接する将来予測面位置まで進む間に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、S8で設定した各将来予測面が上記下流側に隣接する将来予測面位置に到達したときの鋳片の上記各対称位置における表面温度、鋳片断面内温度、および、固相率分布を、S8で定めた間隔毎に上記伝熱凝固モデルを用いて繰り返し予測して更新する工程である。S9では、現在時刻における鋳造速度、各冷却ゾーンの冷却水量、および、S7で修正した熱伝達係数モデルのパラメータの値を用いて、鋳片の上記各対称位置における表面温度、鋳片断面内温度、および、固相率分布を予測する。予測計算の初期値には、S5で求めた現在時刻tにおける各将来予測面の、鋳片の上記各対称位置における表面温度、鋳片断面内温度、および、固相率分布の値を用いる。   In the future prediction process (hereinafter, sometimes referred to as “S9”), as the casting proceeds, any future prediction plane set in S8 advances from the current time to the future prediction plane position adjacent to the downstream side. Assuming that the casting speed does not change from the current time, the surface temperature at each symmetrical position of the slab when each future predicted surface set in S8 reaches the future predicted surface position adjacent to the downstream side, This is a step of repeatedly predicting and updating the temperature in the single cross section and the solid phase ratio distribution using the heat transfer solidification model at intervals determined in S8. In S9, using the casting speed at the current time, the amount of cooling water in each cooling zone, and the value of the parameter of the heat transfer coefficient model corrected in S7, the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab, the slab cross-section temperature And predict the solid fraction distribution. As the initial value of the prediction calculation, the values of the surface temperature, the slab cross-sectional temperature, and the solid phase ratio distribution at each of the symmetric positions of the slab of the future prediction surface at the current time t obtained in S5 are used.

図4は、S8で設定した各将来予測面がその下流側に隣接する将来予測面位置まで移動する間に、表面温度を評価するトラッキング面の位置と、温度を予測する相対時刻との関係を説明する図である。図4では、「●」で示した時刻に表面温度が予測されることを示している。図4に示した、複数の「●」を結んだ斜めの直線の傾きは、現在時刻tにおける鋳造速度v(t)に相当する。S9では、将来予測面iのトラッキング面位置zにおける鋳片表面温度予測値を、将来予測温度Tij predとする。 FIG. 4 shows the relationship between the position of the tracking surface for evaluating the surface temperature and the relative time for predicting the temperature while each future prediction surface set in S8 moves to the future prediction surface position adjacent to the downstream side. It is a figure explaining. FIG. 4 shows that the surface temperature is predicted at the time indicated by “●”. The inclination of the oblique straight line connecting a plurality of “●” shown in FIG. 4 corresponds to the casting speed v (t) at the current time t. In S9, the slab surface temperature predicted value at the tracking surface position z j of the future predicted surface i is set as a future predicted temperature T ij pred .

将来温度影響係数予測工程(以下において、「S10」ということがある。)は、鋳造が進むことによりS8で設定した将来予測面が現在時刻からその下流側に隣接する将来予測面位置まで進む毎に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、各冷却ゾーンの冷却水流量がステップ関数状に変化した場合の、各将来予測面がその下流側に隣接する将来予測面位置に到達するまでに通過する各トラッキング面位置における鋳片の上記各対称位置における表面温度を予測し、この予測した鋳片の上記各対称位置における表面温度とS9で予測した鋳片の上記各対称位置における表面温度との偏差を求め、該偏差およびステップ関数状に変化する冷却水流量に関連する将来温度影響係数を求める工程である。以下の説明では、鋳片の幅方向中心線のR側の変数を、上付き添え字(R)を用いて表し、鋳片の幅方向中心線のL側の変数を、上付き添え字(L)を用いて表す。 The future temperature influence coefficient prediction step (hereinafter, sometimes referred to as “S10”) is performed every time the future prediction plane set in S8 advances from the current time to the future prediction plane position adjacent to the downstream side as casting progresses. Furthermore, assuming that the casting speed does not change from the current time, each future prediction plane reaches the future prediction plane position adjacent to the downstream side when the cooling water flow rate in each cooling zone changes in a step function. The surface temperature at each of the symmetric positions of the slab at each tracking surface position passing through is predicted, and the surface temperature at each of the symmetric positions of the predicted slab and the surface at each of the symmetric positions of the slab predicted at S9. In this step, a deviation from the temperature is obtained, and a future temperature influence coefficient related to the deviation and the cooling water flow rate changing in a step function is obtained. In the following description, the variable on the R side of the center line in the width direction of the slab is expressed using a superscript (R), and the variable on the L side of the center line in the width direction of the slab is expressed as a superscript ( L) .

S10では、各冷却ゾーンkについて、鋳片の幅方向中心線のR側については、現在時刻tで各冷却水流量q(R) (t)をステップ関数状にΔq(R) だけ変更した場合に、将来予測面iがその下流側に隣接する将来予測面位置zに到達したときの鋳片の表面温度Tij (R)kを予測する。そして、S9で予測したTij (R)predとの間の偏差ΔTij (R)k(t)=Tij (R)k−Tij (R)predと、上記Δq(R) との関係を In S10, for each cooling zone k, on the R side of the center line in the width direction of the slab, each cooling water flow rate q (R) k (t) is changed in a step function by Δq (R) k at the current time t. In this case, the surface temperature T ij (R) k of the slab when the future predicted surface i reaches the future predicted surface position z j adjacent to the downstream side is predicted. Then, a difference ΔT ij (R) k (t) = T ij (R) k− T ij (R) pred between T ij (R) pred predicted in S9 and the above Δq (R) k Relationship

と表したときの係数M(R)k ijを、将来温度影響係数として求める。S10では、将来予測面毎に、j行k列成分に将来温度影響係数M(R)k ijを並べた表面温度変化ゲイン行列M(R) を算出する。 The coefficient M (R) k ij is expressed as a future temperature influence coefficient. In S10, a surface temperature change gain matrix M (R) i in which the future temperature influence coefficient M (R) k ij is arranged in the j row and k column components is calculated for each future prediction plane.

また、鋳片の幅方向中心線のL側についても同様に、現在時刻tで各冷却水流量q(L) (t)をステップ関数状にΔq(L) だけ変更した場合に、将来予測面iがその下流側に隣接する将来予測面位置zに到達したときの鋳片の表面温度Tij (L)kを予測する。そして、S9で予測したTij (L)predとの間の偏差ΔTij (L)k(t)=Tij (L)k−Tij (L)predと、上記Δq(L) との関係を Similarly, on the L side of the center line in the width direction of the slab, if each cooling water flow rate q (L) k (t) is changed in a step function by Δq (L) k at the current time t, the future The surface temperature T ij (L) k of the slab when the predicted surface i reaches the future predicted surface position z j adjacent to the downstream side is predicted. Then, the difference ΔT ij (L) k (t) = T ij (L) k− T ij (L) pred between T ij (L) pred predicted in S9 and the above Δq (L) k Relationship

と表した時の係数Mij (L)kを、将来温度影響係数として求める。S10では、将来予測面毎に、j行k列成分に将来温度影響係数Mij (L)kを並べた表面温度変化ゲイン行列M (L)を算出する。 The coefficient M ij (L) k is expressed as a future temperature influence coefficient. In S10, a surface temperature change gain matrix M i (L) in which the future temperature influence coefficient M ij (L) k is arranged in the j row and k column components is calculated for each future prediction plane.

鋳片表面参照温度算出工程(以下において、「S11」ということがある。)は、鋳片の幅方向中心線のR側およびL側の各々について、S4で設定した鋳片表面温度の目標値と、S10で予測した、将来予測面が将来予測面位置に到達した時点における鋳片表面温度の予測値との間の値である、時間に応じて決定される中間目標値(S10の予測計算を繰り返すたびにS4で設定した鋳片表面温度の目標値に漸近する温度)である参照目標温度を算出する工程である。
S11では、例えばR側について、現在時刻において第i冷却ゾーンの入り口にある断面の温度評価点zにおける参照目標温度Tij (R)refは、下記式(21)に示したように、将来予測温度Tij (R)predと目標温度T (R)tgtとの間を時間tijの指数関数に従う比で内分する温度として定めることができる。S11は、時間の関数で表される参照目標温度軌道Tij (R)refを求め、且つ、以下同様にして、時間の関数で表される参照目標温度軌道Tij (L)refを求める工程、とすることができる。Tij (L)refは下記式(22)で表すことができる。
The slab surface reference temperature calculation step (hereinafter sometimes referred to as “S11”) is a target value of the slab surface temperature set in S4 for each of the R side and the L side of the center line in the width direction of the slab. And an intermediate target value determined according to time (prediction calculation of S10), which is a value between the predicted value of the slab surface temperature at the time when the future prediction surface reaches the future prediction surface position predicted in S10 This is a step of calculating a reference target temperature that is asymptotic to the target value of the slab surface temperature set in S4 each time the process is repeated.
In S11, for example, with respect to the R side, the reference target temperature T ij (R) ref at the temperature evaluation point z j of the cross section at the entrance of the i-th cooling zone at the current time is the future as shown in the following equation (21). It can be defined as a temperature that internally divides between the predicted temperature T ij (R) pred and the target temperature T j (R) tgt by a ratio according to an exponential function of time t ij . S11 is a step of obtaining a reference target temperature trajectory T ij (R) ref represented by a function of time and obtaining a reference target temperature trajectory T ij (L) ref represented by a function of time in the same manner. , And can be. T ij (L) ref can be expressed by the following formula (22).

式(21)及び式(22)において、Tは予め定めた減衰パラメータに相当する時定数である。 In Equation (21) and Equation (22), Tr is a time constant corresponding to a predetermined attenuation parameter.

最適化問題係数行列算出工程(以下において、「S12」ということがある。)は、現在時刻tにおける、上記R側およびL側でそれぞれ独立に設定される冷却水流量を含む各冷却ゾーンの冷却水流量を決定変数とし、S9およびS10の各々において各将来予測面が通過した各将来予測面位置における将来温度影響係数、ならびに、S11で算出した参照温度とS9で予測した鋳片の表面温度との偏差を算出し、それぞれの将来予測面で算出した偏差の和を最小化する最適化問題の2次計画問題を特定し、該2次計画問題における決定変数に対する係数行列を算出する工程である。
S12では、各冷却ゾーンにおける冷却水流量の、上記R側およびL側各々の変更ステップ幅Δq(R) およびΔq(L) の最適値を、評価時刻tにおける各評価位置zの鋳片表面温度応答Tij pred(t)+ΔTij(t)と参照温度Tij ref(t)との偏差の重み付き二乗和と、各冷却ゾーンにおける冷却水流量の変更ステップ幅Δqの二乗和との合計を、下記式(23)で表されるR側評価関数J(R)と、下記式(24)で表されるL側評価関数J(L)との和で表される評価関数J=J(R)+J(L)を最小化するΔq=[Δq(R) Δq(R) … Δq(R) Δq(L) Δq(L) … Δq(L) として求める。
The optimization problem coefficient matrix calculation step (hereinafter, sometimes referred to as “S12”) is the cooling of each cooling zone including the cooling water flow rates set independently on the R side and the L side at the current time t. With the water flow rate as a decision variable, the future temperature influence coefficient at each future prediction plane position through which each future prediction plane passed in each of S9 and S10, the reference temperature calculated in S11 and the surface temperature of the slab predicted in S9 And calculating a coefficient matrix for a decision variable in the quadratic programming problem, specifying a quadratic programming problem of an optimization problem that minimizes the sum of the deviations calculated on each of the future prediction planes. .
In S12, the optimum values of the change step widths Δq (R) k and Δq (L) k on the R side and the L side of the cooling water flow rate in each cooling zone are determined according to the casting at each evaluation position z j at the evaluation time t. Weighted sum of squares of deviation between single surface temperature response T ij pred (t) + ΔT ij (t) and reference temperature T ij ref (t), and sum of squares of change step width Δq k of cooling water flow rate in each cooling zone The evaluation function represented by the sum of the R-side evaluation function J (R) represented by the following formula (23) and the L-side evaluation function J (L) represented by the following formula (24) Δq = [Δq (R) 1 Δq (R) 2 ... Δq (R) K Δq (L) 1 Δq (L) 2 ... Δq (L) K ] that minimizes J = J (R) + J (L) Calculate as T.

ここで、T (R)pred、T (R)ref、ΔT (R) (L)pred、T (L)ref、および、ΔT (L) は、それぞれ、式(25)、式(26)、式(27)、式(28)、式(29)、および、式(30)で表される。 Here, T i (R) pred, T i (R) ref, ΔT i (R), T i (L) pred, T i (L) ref, and, [Delta] T i (L), respectively, wherein (25), Formula (26), Formula (27), Formula (28), Formula (29), and Formula (30).

評価関数の温度偏差の項は、S10で求めたゲイン行列を用いて下記式(31)のように書き換えることができる。   The term of temperature deviation of the evaluation function can be rewritten as the following equation (31) using the gain matrix obtained in S10.

さらに、冷却水流量の変更ステップ幅に無関係な項を除けば、上記式(23)の評価関数の最小化は、下記式(32)で表されるJ’の最小化と等価である。 Further, except for a term irrelevant to the change step width of the cooling water flow rate, the minimization of the evaluation function of the above equation (23) is equivalent to the minimization of J R ′ represented by the following equation (32).

また、上記式(24)の評価関数の最小化は、上記式(32)の添え字(R)(L)に置き換えた場合の評価関数J’の最小化と等価である。したがって、評価関数の最小化は、J’=J’+J’の最小化と等価である。 Further, the minimization of the evaluation function of the above equation (24) is equivalent to the minimization of the evaluation function J L ′ when the subscript (R) of the above equation (32 ) is replaced with (L) . Therefore, minimization of the evaluation function is equivalent to minimization of J ′ = JR ′ + JL ′.

J’の最小化は、Δqを決定変数とする2次計画問題である。また、QはI×I次元の非負定行列であり、RはK×K次元の正定行列である。例えば、Qには対角成分が負でない定数である対角行列などを用い、Rには対角成分が正の定数である対角行列などを用いる。さらに、冷却水流量の変更ステップ幅の上限および下限や、冷却水流量の上限および下限などに基づく制約条件を加えることにより、ミストスプレー2における物理的な制約を反映することができる。   J 'minimization is a quadratic programming problem with Δq as a decision variable. Q is an I × I-dimensional non-negative definite matrix, and R is a K × K-dimensional positive definite matrix. For example, a diagonal matrix whose diagonal component is a non-negative constant is used for Q, and a diagonal matrix whose diagonal component is a positive constant is used for R. Furthermore, physical constraints in the mist spray 2 can be reflected by adding constraint conditions based on the upper and lower limits of the change step width of the cooling water flow rate and the upper and lower limits of the cooling water flow rate.

最適化問題求解工程(以下において、「S13」ということがある。)は、S12における2次計画問題を数値的に解くことにより、ステップ関数状に変化する、R側およびL側の各々における、冷却ゾーンの現在時刻tにおける冷却水流量の変更量Δqの最適値Δqを求める工程である。S12で特定した2次計画問題は凸2次計画問題であるため、Δqに制約がない場合、最適値Δqは下記式(33)で求められる。また、Δqに制約がある場合には、有効制約法などを用いることにより、容易に最適解Δqを求めることができる。 The optimization problem solving process (hereinafter, sometimes referred to as “S13”) is a step function function by numerically solving the quadratic programming problem in S12. This is a step of obtaining the optimum value Δq * of the change amount Δq of the cooling water flow rate at the current time t in the cooling zone. Since the quadratic programming problem identified in S12 is a convex quadratic programming problem, when Δq is not restricted, the optimum value Δq * is obtained by the following equation (33). When Δq is constrained, the optimum solution Δq * can be easily obtained by using an effective constraint method or the like.

冷却水流量変更工程(以下において、「S14」ということがある。)は、S13で求めた最適解Δqを、現在の冷却ゾーンの冷却水流量q(t)へと加えることにより The cooling water flow rate changing step (hereinafter sometimes referred to as “S14”) is performed by adding the optimum solution Δq * obtained in S13 to the cooling water flow rate q (t) of the current cooling zone.

に変更する。このようにして変更された冷却水流量q(t+1)は、次回の制御周期で用いられる。 Change to The coolant flow rate q (t + 1) thus changed is used in the next control cycle.

S1乃至S14を有する本発明の冷却制御方法によれば、表面温度を評価するトラッキング面の鋳造方向下流側に隣接している冷却ゾーンの入口以外の位置にも、冷却水量の変更の影響をすぐに反映することができる。さらに、R側およびL側のそれぞれに同一の目標温度を与え、R側およびL側のそれぞれで独立に冷却水流量を制御するので、R側およびL側の温度を対称に保つことが可能になる。すなわち、本発明の冷却制御方法によれば、鋳片の全幅方向の表面温度分布を鋳片の中心線に対称に制御することが可能になる。したがって、本発明の冷却制御方法によれば、鋳片全体の表面温度を予め定めた目標温度に制御する際の精度を高めることが可能になる。鋳片全体の表面温度を精度良く目標温度に制御することにより、いかなる鋳造速度でも、また鋳造速度が鋳造中に変化した場合でも、連続鋳造機の曲げセグメントや矯正セグメントにおいて、表面温度を鋼の脆化域を回避するように制御することが可能になるので、表面疵による欠陥のない鋳片を製造することが可能になる。   According to the cooling control method of the present invention having S1 to S14, the influence of the change in the cooling water amount is immediately applied to a position other than the inlet of the cooling zone adjacent to the downstream side in the casting direction of the tracking surface for evaluating the surface temperature. Can be reflected. Furthermore, since the same target temperature is given to each of the R side and the L side, and the cooling water flow rate is controlled independently on each of the R side and the L side, the temperatures on the R side and the L side can be kept symmetrical. Become. That is, according to the cooling control method of the present invention, the surface temperature distribution in the full width direction of the slab can be controlled symmetrically with respect to the center line of the slab. Therefore, according to the cooling control method of the present invention, it is possible to improve the accuracy when the surface temperature of the entire slab is controlled to a predetermined target temperature. By accurately controlling the surface temperature of the entire slab to the target temperature, the surface temperature of the continuous casting machine in the bending segment and the straightening segment at any casting speed and even when the casting speed changes during casting. Since it becomes possible to control so as to avoid the embrittlement region, it becomes possible to manufacture a slab free from defects due to surface defects.

以上説明した本発明の冷却制御方法は、例えば、図1および図5に示した冷却制御装置10を用いて実施することができる。図5に示したように、冷却制御装置10は、鋳片表面温度測定部として機能する表面温度測定装置7(L側測温装置7LおよびR側測温装置7R)と、鋳造速度把握部として機能する鋳造速度測定ロール8(鋳造速度把握部8)と、トラッキング面設定部10aと、鋳片目標温度設定部10bと、温度固相率推定部10cと、熱伝達係数推定部として機能するL側熱伝達係数推定部10dLおよびR側熱伝達係数推定部10dRと、熱伝達係数モデルパラメータ修正部として機能するL側熱伝達係数モデルパラメータ修正部10eLおよびR側熱伝達係数モデルパラメータ修正部10eRと、将来予測面設定部10fと、将来予測部として機能するL側将来予測部10gLおよびR側将来予測部10gRと、将来温度影響係数予測部として機能するL側将来温度影響係数予測部10hLおよびR側将来温度影響係数予測部10hRと、鋳片表面参照温度算出部として機能するL側鋳片表面参照温度算出部10iLおよびR側鋳片表面参照温度算出部10iRと、最適化問題係数行列算出部10jと、最適化問題求解部10kと、冷却水流量変更部10lと、L側冷却水流量制御部10mLおよびR側冷却水流量制御部10mRと、を有している。上述のように、L側測温装置7LおよびR側測温装置7RはS1で用いられ、鋳造速度測定ロール8(鋳造速度把握部8)はS2で用いられる。また、トラッキング面設定部10aではS3が、鋳片目標温度設定部10bではS4が、温度固相率推定部10cではS5が、L側熱伝達係数推定部10dLおよびR側熱伝達係数推定部10dRではS6が、L側熱伝達係数モデルパラメータ修正部10eLおよびR側熱伝達係数モデルパラメータ修正部10eRではS7が、それぞれ行われる。さらに、将来予測面設定部10fではS8が、L側将来予測部10gLおよびR側将来予測部10gRではS9が、L側将来温度影響係数予測部10hLおよびR側将来温度影響係数予測部10hRではS10が、L側鋳片表面参照温度算出部10iLおよびR側鋳片表面参照温度算出部10iRではS11が、それぞれ行われる。また、最適化問題係数行列算出部10jではS12が、最適化問題求解部10kではS13が、冷却水流量変更部10lではS14が、それぞれ行われる。そして、冷却水流量変更部10lで特定された、L側の冷却水流量の変更幅に関する情報が、L側に配置されているミストスプレー2から噴射される冷却水流量を制御するL側冷却水流量制御装置部10mLへと送られ、冷却水流量変更部10lで特定された、R側の冷却水流量の変更幅に関する情報が、R側に配置されているミストスプレー2から噴射される冷却水流量を制御するR側冷却水流量制御装置部10mRへと送られる。そして、L側冷却水流量制御装置部10mLで制御されるL側の冷却水流量の実績値に関する情報はL側熱伝達係数推定部10dLへと送られるとともに、R側冷却水流量制御装置部10mRで制御されるR側の冷却水流量の実績値に関する情報はR側熱伝達係数推定部10dRへと送られ、これらの情報は次の制御周期において利用される。このように構成される冷却制御装置10を用いることにより、本発明の冷却制御方法を実施することができる。したがって、本発明によれば、鋳片の全幅方向の表面温度分布を鋳片の中心線に対称に制御することが可能な、連続鋳造機の2次冷却制御装置を提供することができる。   The cooling control method of the present invention described above can be implemented using, for example, the cooling control device 10 shown in FIGS. As shown in FIG. 5, the cooling control device 10 includes a surface temperature measuring device 7 (L side temperature measuring device 7L and R side temperature measuring device 7R) functioning as a slab surface temperature measuring unit, and a casting speed grasping unit. A functioning casting speed measuring roll 8 (casting speed grasping part 8), a tracking surface setting part 10a, a slab target temperature setting part 10b, a temperature solid phase ratio estimating part 10c, and an L functioning as a heat transfer coefficient estimating part. Side heat transfer coefficient estimation unit 10dL and R side heat transfer coefficient estimation unit 10dR, L side heat transfer coefficient model parameter correction unit 10eL and R side heat transfer coefficient model parameter correction unit 10eR functioning as a heat transfer coefficient model parameter correction unit, The future prediction plane setting unit 10f, the L-side future prediction unit 10gL and the R-side future prediction unit 10gR functioning as the future prediction unit, and the future temperature influence coefficient prediction unit L-side future temperature influence coefficient prediction unit 10hL and R-side future temperature influence coefficient prediction unit 10hR, L-side slab surface reference temperature calculation unit 10iL and R-side slab surface reference temperature that function as a slab surface reference temperature calculation unit A calculation unit 10iR, an optimization problem coefficient matrix calculation unit 10j, an optimization problem solution unit 10k, a cooling water flow rate change unit 101, an L-side cooling water flow rate control unit 10mL, and an R-side cooling water flow rate control unit 10mR, have. As described above, the L-side temperature measuring device 7L and the R-side temperature measuring device 7R are used in S1, and the casting speed measuring roll 8 (casting speed grasping portion 8) is used in S2. Further, S3 is in the tracking surface setting unit 10a, S4 is in the slab target temperature setting unit 10b, S5 is in the temperature solid phase ratio estimation unit 10c, and the L side heat transfer coefficient estimation unit 10dL and the R side heat transfer coefficient estimation unit 10dR. In S6, S7 is performed in the L-side heat transfer coefficient model parameter correction unit 10eL and the R-side heat transfer coefficient model parameter correction unit 10eR, respectively. Further, S8 in the future prediction plane setting unit 10f, S9 in the L side future prediction unit 10gL and the R side future prediction unit 10gR, and S10 in the L side future temperature influence coefficient prediction unit 10hL and the R side future temperature influence coefficient prediction unit 10hR. However, S11 is performed in the L-side slab surface reference temperature calculation unit 10iL and the R-side slab surface reference temperature calculation unit 10iR, respectively. Further, S12 is performed in the optimization problem coefficient matrix calculation unit 10j, S13 is performed in the optimization problem solving unit 10k, and S14 is performed in the cooling water flow rate changing unit 10l. And the information regarding the change width of the L side cooling water flow rate specified by the cooling water flow rate changing unit 10l controls the cooling water flow rate injected from the mist spray 2 arranged on the L side. Cooling water that is sent from the mist spray 2 that is sent to the flow rate control device unit 10mL and that is specified by the cooling water flow rate changing unit 10l and that is related to the change amount of the R side cooling water flow rate is arranged on the R side It is sent to the R-side cooling water flow rate controller 10mR that controls the flow rate. And the information regarding the actual value of the L-side cooling water flow rate controlled by the L-side cooling water flow rate control unit 10 mL is sent to the L-side heat transfer coefficient estimation unit 10 dL, and the R-side cooling water flow rate control unit 10 mR. Is sent to the R-side heat transfer coefficient estimator 10dR, and this information is used in the next control cycle. By using the cooling control device 10 configured as described above, the cooling control method of the present invention can be implemented. Therefore, according to this invention, the secondary cooling control apparatus of a continuous casting machine which can control the surface temperature distribution of the full width direction of a slab symmetrically with the centerline of a slab can be provided.

また、図1、図2、および、図5に示したように、本発明の連続鋳造機9は、対をなすL側測温装置7LおよびR側測温装置7Rを備える本発明の冷却制御装置10を有しているので、本発明の冷却制御方法を実施することができる。したがって、本発明によれば、鋳片の全幅方向の表面温度分布を鋳片の中心線に対称に制御することが可能な、連続鋳造機を提供することができる。   Moreover, as shown in FIG.1, FIG.2 and FIG.5, the continuous casting machine 9 of this invention is equipped with the L side temperature measuring device 7L and R side temperature measuring device 7R which make a pair, Cooling control of this invention. Since the apparatus 10 is provided, the cooling control method of the present invention can be implemented. Therefore, according to this invention, the continuous casting machine which can control the surface temperature distribution of the full width direction of a slab symmetrically with the centerline of a slab can be provided.

スラブ用連続鋳造機において、鋳型出口直下の第1冷却ゾーンから最終の第10冷却ゾーンまでを対象に、本発明を適用した実施例を以下に示す。
温度目標値は、鋳造速度一定と仮定して、各冷却ゾーンの冷却水流量を最適化した場合のストランド伝熱凝固計算による、トラッキング面位置における鋳片表面温度計算値を用いた。本実施例で使用した連続鋳造機は、鋳片幅2300mm、鋳片厚300mm、鋳型内メニスカス位置から2次冷却帯出口までの距離28.5mであり、且つ、表面温度測定装置よりも鋳造方向の下流側において鋳片の幅方向中心線の両側でそれぞれ独立に、冷却水流量を調整できる2次冷却制御装置を備えたスラブ用連続鋳造機である。以下において、鋳片の上面に立って鋳造方向の上流側を見たときに、鋳片の幅方向中心線の右側の2次冷却帯をR側、鋳片の幅方向中心線の左側の2次冷却帯をL側と呼称する。
本実施例における伝熱計算の更新間隔は25mm、トラッキング面の間隔は125mm、将来温度予測面の間隔は1.25mとした。トラッキング面では、鋳片の断面を短辺中心線で分割した2分の1断面を、厚み方向に20分割および幅方向に40分割して、上記伝熱凝固モデルによる計算を行った。
なお、鋳片の表面温度の測定は、第4冷却ゾーン出側で行い、鋳片のL側の温度測定位置およびR側の温度測定位置は、鋳片幅2300mmの1/6幅位置および5/6幅位置とし、鋳片の表面温度は放射温度計にて測定を行った。
In the continuous casting machine for slabs, an embodiment in which the present invention is applied is shown below from the first cooling zone immediately below the mold outlet to the final tenth cooling zone.
As the temperature target value, the slab surface temperature calculated value at the tracking surface position by the strand heat transfer solidification calculation when the cooling water flow rate in each cooling zone was optimized was assumed, assuming that the casting speed was constant. The continuous casting machine used in this example has a slab width of 2300 mm, a slab thickness of 300 mm, a distance from the meniscus position in the mold to the outlet of the secondary cooling zone, and a casting direction more than the surface temperature measuring device. Is a continuous casting machine for slabs equipped with a secondary cooling control device that can independently adjust the cooling water flow rate on both sides of the center line in the width direction of the slab on the downstream side of the slab. In the following, when standing on the upper surface of the slab and looking at the upstream side in the casting direction, the secondary cooling zone on the right side of the center line in the width direction of the slab is the R side and 2 on the left side of the center line in the width direction of the slab. The next cooling zone is referred to as the L side.
The update interval of the heat transfer calculation in this example was 25 mm, the tracking surface interval was 125 mm, and the future temperature prediction surface interval was 1.25 m. On the tracking surface, a half section obtained by dividing the cross section of the slab by the center line of the short side was divided into 20 sections in the thickness direction and 40 sections in the width direction, and the calculation using the heat transfer solidification model was performed.
The surface temperature of the slab is measured on the exit side of the fourth cooling zone. The temperature measurement position on the L side of the slab and the temperature measurement position on the R side are the 1/6 width position of the slab width of 2300 mm and 5 The surface temperature of the slab was measured with a radiation thermometer.

[実施例]
鋳造中に鋳造速度を0.7m/minから0.8m/minへと変更した後に、本発明の冷却制御方法を適用することにより、鋳片のL側およびR側の表面温度を制御した。L側およびR側の、鋳片の目標温度、鋳片の表面温度の実績値、冷却水流量、ならびに、鋳造速度の結果を図6に示す。
事前の冷却水流量の計算で設定した冷却水流量で冷却したところ、R側の表面温度は一定に保たれていたが、L側の表面温度は図6の時間0の位置に示すように742℃で、R側の表面温度である726℃よりも16℃高い状態であり、鋳片のL側とR側とでは表面温度が非対称になっていた。
そこで、上述した方法で実際の熱伝達係数を逐次推定しながら、R側の冷却水流量は変更することなく、L側のみ冷却水流量をステップ関数状に変更させながら冷却水流量を最適制御した。その結果、図6に示したように、L側では冷却水流量が当初の設定値よりも増大し、L側の測温点の温度は350秒後に目標値に一致した。以上より、本発明によれば、鋳造速度を途中で変更しても、鋳片の全幅方向の表面温度分布を鋳片の中心線に対称に、目標値に制御可能であることが確認された。
[Example]
After changing the casting speed from 0.7 m / min to 0.8 m / min during casting, the surface temperature on the L side and R side of the slab was controlled by applying the cooling control method of the present invention. FIG. 6 shows the results of the target temperature of the slab, the actual value of the surface temperature of the slab, the cooling water flow rate, and the casting speed on the L side and the R side.
When cooling was performed at the cooling water flow rate set in the calculation of the cooling water flow rate in advance, the surface temperature on the R side was kept constant, but the surface temperature on the L side was 742 as shown at time 0 in FIG. The surface temperature was 16 ° C. higher than the 726 ° C., which is the surface temperature on the R side, and the surface temperature was asymmetric between the L side and the R side of the slab.
Therefore, while sequentially estimating the actual heat transfer coefficient by the method described above, the cooling water flow rate is optimally controlled while changing the cooling water flow rate only on the L side in a step function without changing the cooling water flow rate on the R side. . As a result, as shown in FIG. 6, on the L side, the cooling water flow rate increased from the initial set value, and the temperature at the temperature measuring point on the L side coincided with the target value after 350 seconds. From the above, according to the present invention, it was confirmed that the surface temperature distribution in the full width direction of the slab can be controlled to the target value symmetrically with the center line of the slab even if the casting speed is changed midway. .

[比較例]
一方、鋳造中に0.7m/minから0.8m/minへと変更した後、L側の温度測定値および温度予測結果を基に鋳片の幅方向全体の冷却水流量を最適化して、鋳片の幅方向に均一に冷却水流量を変更する従来の冷却制御方法を適用することにより、鋳片の表面温度を制御した。L側の鋳片の目標温度および鋳片の表面温度の実績値、R側の鋳片の目標温度および鋳片の表面温度の実績値、冷却水流量、ならびに、鋳造速度の結果を図7に示す。なお、実施例とは異なり、比較例ではL側およびR側で独立に冷却水流量を制御していないため、図7に示した冷却水流量の結果を表す線は、1本のみである。
従来の方法で冷却水流量を制御した結果、第4冷却ゾーンの冷却水流量は鋳造速度の増加後に次第に増大し、第4冷却ゾーンのR側の表面温度は目標値から大きく離れずに制御されていた。
一方、図7に示したように、冷却水流量を増大するにつれて、L側の表面温度は低下した。これは、L側はR側よりもスケール付着が少なく、熱伝達係数が大きいため、R側と同様の温度制御ができなかったものと考えられる。
[Comparative example]
On the other hand, after changing from 0.7 m / min to 0.8 m / min during casting, the cooling water flow rate in the entire width direction of the slab is optimized based on the L side temperature measurement value and the temperature prediction result, The surface temperature of the slab was controlled by applying a conventional cooling control method that uniformly changes the cooling water flow rate in the width direction of the slab. FIG. 7 shows the results of the target temperature of the slab on the L side and the actual values of the surface temperature of the slab, the actual values of the target temperature of the slab of the R side and the surface temperature of the slab, the cooling water flow rate, and the casting speed. Show. Unlike the example, in the comparative example, the cooling water flow rate is not controlled independently on the L side and the R side, and therefore there is only one line representing the result of the cooling water flow rate shown in FIG.
As a result of controlling the cooling water flow rate by the conventional method, the cooling water flow rate in the fourth cooling zone gradually increases after the casting speed is increased, and the surface temperature on the R side of the fourth cooling zone is controlled without greatly deviating from the target value. It was.
On the other hand, as shown in FIG. 7, the surface temperature on the L side decreased as the cooling water flow rate was increased. This is probably because the L side had less scale adhesion than the R side and had a larger heat transfer coefficient, and therefore could not perform the same temperature control as the R side.

1…鋳型
2…ミストスプレー
3…冷却水流量調整弁
4…溶鋼メニスカス
5…鋳片
6…冷却ゾーン境界線(入口または出口位置)
7…表面温度測定装置(表面温度測定部)
7L…L側測温装置(表面温度測定装置、表面温度測定部)
7R…R側測温装置(表面温度測定装置、表面温度測定部)
8…鋳造速度測定ロール(鋳造速度把握部)
9…連続鋳造機
10…冷却制御装置(2次冷却制御装置)
10a…トラッキング面設定部
10b…鋳片目標温度設定部
10c…温度固相率推定部
10dL…L側熱伝達係数推定部(熱伝達係数推定部)
10dR…R側熱伝達係数推定部(熱伝達係数推定部)
10eL…L側熱伝達係数モデルパラメータ修正部(熱伝達係数モデルパラメータ修正部)
10eR…R側熱伝達係数モデルパラメータ修正部(熱伝達係数モデルパラメータ修正部)
10f…将来予測面設定部
10gL…L側将来予測部(将来予測部)
10gR…R側将来予測部(将来予測部)
10hL…L側将来温度影響係数予測部(将来温度影響係数予測部)
10hR…R側将来温度影響係数予測部(将来温度影響係数予測部)
10iL…L側鋳片表面参照温度算出部(鋳片表面参照温度算出部)
10iR…R側鋳片表面参照温度算出部(鋳片表面参照温度算出部)
10j…最適化問題係数行列算出部
10k…最適化問題求解部
10l…冷却水流量変更部
10mL…L側冷却水流量制御部
10mR…R側冷却水流量制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mold 2 ... Mist spray 3 ... Cooling water flow rate adjustment valve 4 ... Molten steel meniscus 5 ... Slab 6 ... Cooling zone boundary line (inlet or outlet position)
7 ... Surface temperature measuring device (surface temperature measuring unit)
7L ... L side temperature measuring device (surface temperature measuring device, surface temperature measuring unit)
7R ... R side temperature measuring device (surface temperature measuring device, surface temperature measuring unit)
8 ... Casting speed measuring roll (Casting speed grasping part)
9 ... Continuous casting machine 10 ... Cooling control device (secondary cooling control device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10a ... Tracking surface setting part 10b ... Slab target temperature setting part 10c ... Temperature solid phase ratio estimation part 10dL ... L side heat transfer coefficient estimation part (heat transfer coefficient estimation part)
10dR ... R side heat transfer coefficient estimator (heat transfer coefficient estimator)
10eL ... L-side heat transfer coefficient model parameter correction unit (heat transfer coefficient model parameter correction unit)
10eR ... R side heat transfer coefficient model parameter correction section (heat transfer coefficient model parameter correction section)
10f ... Future prediction plane setting unit 10gL ... L side future prediction unit (future prediction unit)
10gR ... R side future prediction part (future prediction part)
10hL ... L side future temperature influence coefficient prediction part (future temperature influence coefficient prediction part)
10hR ... R side future temperature influence coefficient prediction section (future temperature influence coefficient prediction section)
10iL ... L-side slab surface reference temperature calculation unit (slab surface reference temperature calculation unit)
10iR ... R side slab surface reference temperature calculation unit (slab surface reference temperature calculation unit)
10j ... Optimization problem coefficient matrix calculation unit 10k ... Optimization problem solving unit 10l ... Cooling water flow rate changing unit 10mL ... L side cooling water flow rate control unit 10mR ... R side cooling water flow rate control unit

Claims (2)

連続鋳造機の鋳型から引き抜かれた鋳片を冷却する2次冷却帯を、前記鋳片の鋳造方向に複数の冷却ゾーンへと分割し、前記鋳片へ向けて噴射される冷却水流量を各冷却ゾーンで制御することにより、前記鋳片の表面温度を制御する方法において、
前記鋳片の幅方向中心線を軸にしてその両側の対称位置に対になるように配置された表面温度測定装置により、前記鋳片の前記対称位置における表面温度を鋳造中に測定する、鋳片表面温度測定工程と、
前記連続鋳造機の鋳造速度を把握する、鋳造速度把握工程と、
前記鋳片の断面内温度、前記鋳片の表面温度、および、前記鋳片の固相率分布を計算する対象であるトラッキング面を、鋳型内湯面位置から少なくとも2次冷却制御対の冷却ゾーン出口までの領域で、予め定めた間隔で設定する、トラッキング面設定工程と、
前記トラッキング面の、前記両側の各対称位置に、前記鋳片の表面温度の同一の目標値を定める、鋳片目標温度設定工程と、
鋳造が進むことにより、前記トラッキング面が前記鋳片の鋳造方向へ予め定めた間隔だけ進む毎に、伝熱方程式に基づく伝熱凝固モデルにより、前記鋳造方向に垂直な前記鋳片の断面内温度、前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度、および、前記鋳片の固相率分布を算出して更新する、温度固相率推定工程と、
前記伝熱凝固モデルで用いる前記鋳片の表面の熱伝達係数を、前記冷却水流量を用いた熱伝達係数モデルにより算出する、熱伝達係数推定工程と、
前記鋳片表面温度測定工程で測定された前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度と、前記温度固相率推定工程で推定された前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度との差を用いて、前記熱伝達係数モデルのパラメータを修正する、熱伝達係数モデルパラメータ修正工程と、
前記トラッキング面設定工程で設定された前記トラッキング面の中から、予め定めた鋳造方向に一定の間隔で、将来時刻における前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度、前記鋳造方向に垂直な前記鋳片の断面内温度、および、前記鋳片の固相率分布を予測する将来予測面を設定する、将来予測面設定工程と、
鋳造が進むことによって、任意の前記将来予測面が現在時刻からその下流側に隣接する将来予測面位置まで進む間に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、それぞれの前記将来予測面が前記将来予測面位置に到達したときの、前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度、前記鋳造方向に垂直な前記鋳片の断面内温度、および、前記鋳片の固相率分布を、前記将来予測面設定工程で用いた前記間隔毎に、前記伝熱凝固モデルを用いて繰り返し予測して更新する、将来予測工程と、
鋳造が進むことによって、任意の前記将来予測面が現在時刻からその下流側に隣接する将来予測面位置まで進む毎に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、前記各冷却ゾーンの冷却水流量がステップ関数状に変化した場合の、それぞれの前記将来予測面が前記将来予測面位置に到達するまでに通過する、各トラッキング面位置における前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度を、前記伝熱凝固モデルを用いて予測し、該予測した前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度と、前記将来予測工程で予測した前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度との偏差を求め、該偏差およびステップ関数状に変化する前記冷却水流量に関連する将来温度影響係数を求める、将来温度影響係数予測工程と、
前記将来予測工程で予測された、前記将来予測面が前記トラッキング面位置に到達したときの前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度と、前記鋳片目標温度設定工程で定めた、前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度の目標値と、を結ぶ、前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における中間目標温度である鋳片表面の参照温度を算出する、鋳片表面参照温度算出工程と、
現在時刻における、前記鋳片の幅方向中心線の両側でそれぞれ独立に設定される冷却水流量を含む前記各冷却ゾーンの冷却水流量を決定変数とし、前記将来予測工程および前記将来温度影響係数予測工程の各々においてそれぞれの前記将来予測面が通過した各将来予測面位置における将来温度影響係数、ならびに、前記鋳片表面参照温度算出工程で算出した前記参照温度と前記将来予測工程で予測した前記鋳片の表面温度との偏差を算出し、それぞれの前記将来予測面で算出した該偏差の和を最小化する最適化問題の2次計画問題を特定し、該2次計画問題における決定変数に対する係数行列を算出する、最適化問題係数行列算出工程と、
前記2次計画問題を数値的に解くことにより、ステップ関数状に変化する、前記鋳片の幅方向中心線の両側各々における、前記冷却ゾーンの現在時刻における冷却水流量の変更量の最適値を求める、最適化問題求解工程と、
前記鋳片の幅方向中心線の両側各々における前記最適値を、前記鋳片の幅方向中心線の両側各々における前記冷却ゾーンの現在の冷却水流量へと加えることにより冷却水流量を変更する、冷却水流量変更工程と、を有し、
前記冷却水流量変更工程で、前記冷却水流量の変更を繰り返すことにより、鋳造中の任意の時刻において各トラッキング面が前記2次冷却制御対象の冷却ゾーン出口まで移動する間に、前記将来予測面の、前記将来予測面位置における前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度を、前記鋳片目標温度設定工程で定めた前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度の目標値に制御することを特徴とする、連続鋳造機の2次冷却制御方法。
A secondary cooling zone for cooling the slab drawn from the mold of the continuous casting machine is divided into a plurality of cooling zones in the casting direction of the slab, and the flow rate of the cooling water injected toward the slab is changed to each In the method of controlling the surface temperature of the slab by controlling in the cooling zone,
The surface temperature of the slab at the symmetrical position is measured during casting by a surface temperature measuring device arranged so as to be paired with a symmetrical position on both sides of the slab as a center in the width direction. A single surface temperature measurement step;
A casting speed grasping step for grasping a casting speed of the continuous casting machine;
The slab cross-section in the temperature, the surface temperature of the slab, and the cooling zone of at least 2 primary cooling control Target tracking surface which is subject to calculate the solid fraction distribution of the cast piece, from the mold molten steel surface position In the area to the exit, setting at a predetermined interval, a tracking surface setting step,
A slab target temperature setting step for determining the same target value of the surface temperature of the slab at each symmetrical position on both sides of the tracking surface;
Each time the tracking surface advances by a predetermined interval in the casting direction of the slab as casting progresses, the temperature in the cross section of the slab perpendicular to the casting direction is determined by a heat transfer solidification model based on a heat transfer equation. A temperature solid phase ratio estimating step of calculating and updating the surface temperature at each of the symmetrical positions of the slab and the solid phase ratio distribution of the slab,
A heat transfer coefficient estimation step of calculating a heat transfer coefficient of the surface of the slab used in the heat transfer solidification model by a heat transfer coefficient model using the cooling water flow rate; and
The surface temperature at each symmetrical position of the slab measured in the slab surface temperature measuring step and the surface temperature at each symmetrical position of the slab estimated in the temperature solid phase ratio estimating step. A heat transfer coefficient model parameter correction step of correcting the parameter of the heat transfer coefficient model using the difference; and
Among the tracking surfaces set in the tracking surface setting step, a surface temperature at each symmetrical position of the slab at a future time at a predetermined interval in a predetermined casting direction, the perpendicular to the casting direction. A future prediction surface setting step for setting a future prediction surface for predicting the temperature in the cross section of the slab and the solid phase ratio distribution of the slab,
As the casting progresses, it is assumed that the casting speed does not change from the current time while any future prediction plane advances from the current time to the future prediction plane position adjacent to the downstream side. Is the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab, the temperature in the cross section of the slab perpendicular to the casting direction, and the solid fraction distribution of the slab when the predicted surface position is reached , For each interval used in the future prediction surface setting step, repeatedly predicting and updating using the heat transfer solidification model, a future prediction step,
As the casting progresses, every time the future prediction plane advances from the current time to the future prediction plane position adjacent to the downstream side, it is assumed that the casting speed does not change from the current time. The surface temperature at each symmetrical position of the slab at each tracking surface position, through which each of the future prediction surfaces reaches the future prediction surface position when the water flow rate changes in a step function. Predicting using the heat transfer solidification model, the predicted surface temperature of each of the slabs at the symmetrical position, and the predicted surface temperature of each of the slabs at the symmetrical position predicted in the future prediction step. A future temperature influence coefficient predicting step for obtaining a deviation and obtaining a future temperature influence coefficient related to the deviation and the cooling water flow rate changing in a step function;
The casting temperature determined at the slab target temperature setting step and the surface temperature at each symmetrical position of the slab when the future prediction surface reaches the tracking surface position, predicted at the future prediction step. A slab surface reference temperature calculation step for calculating a reference temperature of a slab surface, which is an intermediate target temperature at each of the symmetric positions of the slab, connecting a target value of the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab. When,
With the cooling water flow rate of each cooling zone including the cooling water flow rate set independently on both sides of the center line in the width direction of the slab at the current time as a decision variable, the future prediction step and the future temperature influence coefficient prediction The future temperature influence coefficient at each future prediction plane position through which each of the future prediction planes passes in each of the processes, the reference temperature calculated in the slab surface reference temperature calculation process, and the casting predicted in the future prediction process A deviation from the surface temperature of the piece is calculated, a quadratic programming problem of an optimization problem that minimizes the sum of the deviations calculated in the respective future prediction planes is specified, and a coefficient for a decision variable in the quadratic programming problem An optimization problem coefficient matrix calculation step for calculating a matrix;
By solving the secondary planning problem numerically, an optimum value of the change amount of the cooling water flow rate at the current time of the cooling zone on each side of the center line in the width direction of the slab, which changes in a step function shape, is obtained. Find the optimization problem solving process,
Changing the cooling water flow rate by adding the optimum value on each side of the width direction center line of the slab to the current cooling water flow rate of the cooling zone on each side of the width direction center line of the slab, A cooling water flow rate changing step,
By repeating the change of the cooling water flow rate in the cooling water flow rate changing step, the future prediction surface is changed while each tracking surface moves to the cooling zone outlet of the secondary cooling control target at an arbitrary time during casting. The surface temperature at each symmetrical position of the slab at the future predicted surface position is controlled to the target value of the surface temperature at each symmetrical position of the slab determined in the slab target temperature setting step. A secondary cooling control method for a continuous casting machine.
連続鋳造機の鋳型から引き抜かれた鋳片を冷却する2次冷却帯を、前記鋳片の鋳造方向に複数の冷却ゾーンへと分割し、前記鋳片へ向けて噴射される冷却水流量を各冷却ゾーンで制御することにより、前記鋳片の表面温度を制御する装置であって、
前記鋳片の幅方向中心線を軸にしてその両側の対称位置に対になるように配置され、且つ、前記鋳片の前記対称位置における表面温度を鋳造中に測定する、鋳片表面温度測定部と、
前記連続鋳造機の鋳造速度を把握する、鋳造速度把握部と、
前記鋳片の断面内温度、前記鋳片の表面温度、および、前記鋳片の固相率分布を計算する対象であるトラッキング面を、鋳型内湯面位置から少なくとも2次冷却制御対の冷却ゾーン出口までの領域で、予め定めた間隔で設定する、トラッキング面設定部と、
前記トラッキング面の、前記両側の各対称位置に、前記鋳片の表面温度の同一の目標値を定める、鋳片目標温度設定部と、
鋳造が進むことにより、前記トラッキング面が前記鋳片の鋳造方向へ予め定めた間隔だけ進む毎に、伝熱方程式に基づく伝熱凝固モデルにより、前記鋳造方向に垂直な前記鋳片の断面内温度、前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度、および、前記鋳片の固相率分布を算出して更新する、温度固相率推定部と、
前記伝熱凝固モデルで用いる前記鋳片の表面の熱伝達係数を、前記冷却水流量を用いた熱伝達係数モデルにより算出する、熱伝達係数推定部と、
前記鋳片表面温度測定部で測定された前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度と、前記温度固相率推定部で推定された前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度との差を用いて、前記熱伝達係数モデルのパラメータを修正する、熱伝達係数モデルパラメータ修正部と、
前記トラッキング面設定部で設定された前記トラッキング面の中から、予め定めた鋳造方向に一定の間隔で、将来時刻における前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度、前記鋳造方向に垂直な前記鋳片の断面内温度、および、前記鋳片の固相率分布を予測する将来予測面を設定する、将来予測面設定部と、
鋳造が進むことによって、任意の前記将来予測面が現在時刻からその下流側に隣接する将来予測面位置まで進む間に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、それぞれの前記将来予測面が前記将来予測面位置に到達したときの、前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度、前記鋳造方向に垂直な前記鋳片の断面内温度、および、前記鋳片の固相率分布を、前記将来予測面設定部で用いた前記間隔毎に、前記伝熱凝固モデルを用いて繰り返し予測して更新する、将来予測部と、
鋳造が進むことによって、任意の前記将来予測面が現在時刻からその下流側に隣接する将来予測面位置まで進む毎に、鋳造速度が現在時刻から変化しないと仮定して、前記各冷却ゾーンの冷却水流量がステップ関数状に変化した場合の、それぞれの前記将来予測面が前記将来予測面位置に到達するまでに通過する、各トラッキング面位置における前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度を、前記伝熱凝固モデルを用いて予測し、該予測した前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度と、前記将来予測部で予測した前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度との偏差を求め、該偏差およびステップ関数状に変化する前記冷却水流量に関連する将来温度影響係数を求める、将来温度影響係数予測部と、
前記将来予測部で予測された、前記将来予測面が前記トラッキング面位置に到達したときの前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度と、前記鋳片目標温度設定部で定めた、前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度の目標値と、を結ぶ、前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における中間目標温度である鋳片表面の参照温度を算出する、鋳片表面参照温度算出部と、
現在時刻における、前記鋳片の幅方向中心線の両側でそれぞれ独立に設定される冷却水流量を含む前記各冷却ゾーンの冷却水流量を決定変数とし、前記将来予測部および前記将来温度影響係数予測部の各々においてそれぞれの前記将来予測面が通過した各将来予測面位置における将来温度影響係数、ならびに、前記鋳片表面参照温度算出部で算出した前記参照温度と前記将来予測部で予測した前記鋳片の表面温度との偏差を算出し、それぞれの前記将来予測面で算出した該偏差の和を最小化する最適化問題の2次計画問題を特定し、該2次計画問題における決定変数に対する係数行列を算出する、最適化問題係数行列算出部と、
前記2次計画問題を数値的に解くことにより、ステップ関数状に変化する、前記鋳片の幅方向中心線の両側各々における、前記冷却ゾーンの現在時刻における冷却水流量の変更量の最適値を求める、最適化問題求解部と、
前記鋳片の幅方向中心線の両側各々における前記最適値を、前記鋳片の幅方向中心線の両側各々における前記冷却ゾーンの現在の冷却水流量へと加えることにより冷却水流量を変更する、冷却水流量変更部と、を有し、
前記冷却水流量変更部で、前記冷却水流量の変更を繰り返すことにより、鋳造中の任意の時刻において各トラッキング面が前記2次冷却制御対象の冷却ゾーン出口まで移動する間に、前記将来予測面の、前記将来予測面位置における前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度を、前記鋳片目標温度設定部で定めた前記鋳片のそれぞれの前記対称位置における表面温度の目標値に制御することを特徴とする、連続鋳造機の2次冷却制御装置。
A secondary cooling zone for cooling the slab drawn from the mold of the continuous casting machine is divided into a plurality of cooling zones in the casting direction of the slab, and the flow rate of the cooling water injected toward the slab is changed to each A device for controlling the surface temperature of the slab by controlling in the cooling zone,
The slab surface temperature measurement is performed such that the surface temperature at the symmetrical position of the slab is measured during casting, with the center line in the width direction of the slab as an axis. And
A casting speed grasping unit for grasping a casting speed of the continuous casting machine;
The slab cross-section in the temperature, the surface temperature of the slab, and the cooling zone of at least 2 primary cooling control Target tracking surface which is subject to calculate the solid fraction distribution of the cast piece, from the mold molten steel surface position A tracking surface setting unit that is set at predetermined intervals in the area to the exit;
A slab target temperature setting unit that defines the same target value of the surface temperature of the slab at each symmetrical position on both sides of the tracking surface,
Each time the tracking surface advances by a predetermined interval in the casting direction of the slab as casting progresses, the temperature in the cross section of the slab perpendicular to the casting direction is determined by a heat transfer solidification model based on a heat transfer equation. A surface temperature at each symmetrical position of the slab, and a solid phase ratio estimator for calculating and updating the solid fraction distribution of the slab, and
A heat transfer coefficient estimating unit for calculating a heat transfer coefficient of the surface of the slab used in the heat transfer solidification model by a heat transfer coefficient model using the cooling water flow rate;
The surface temperature at each symmetric position of the slab measured by the slab surface temperature measuring unit, and the surface temperature at each symmetric position of the slab estimated by the temperature solid phase ratio estimating unit A heat transfer coefficient model parameter correction unit for correcting the parameter of the heat transfer coefficient model using the difference;
Among the tracking surfaces set by the tracking surface setting unit, a surface temperature at each symmetrical position of the slab at a future time at a predetermined interval in a predetermined casting direction, and perpendicular to the casting direction. A future prediction surface setting unit for setting a future prediction surface for predicting the temperature in the cross section of the slab and the solid phase ratio distribution of the slab,
As the casting progresses, it is assumed that the casting speed does not change from the current time while any future prediction plane advances from the current time to the future prediction plane position adjacent to the downstream side. Is the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab, the temperature in the cross section of the slab perpendicular to the casting direction, and the solid fraction distribution of the slab when the predicted surface position is reached , For each interval used in the future prediction plane setting unit, repeatedly predicting and updating using the heat transfer solidification model, a future prediction unit,
As the casting progresses, every time the future prediction plane advances from the current time to the future prediction plane position adjacent to the downstream side, it is assumed that the casting speed does not change from the current time. The surface temperature at each symmetrical position of the slab at each tracking surface position, through which each of the future prediction surfaces reaches the future prediction surface position when the water flow rate changes in a step function. Predicting using the heat transfer solidification model, the predicted surface temperature of each of the slabs at the symmetrical position and the predicted surface temperature of each of the slabs of the slab predicted by the future prediction unit A future temperature influence coefficient prediction unit that obtains a deviation and obtains a future temperature influence coefficient related to the deviation and the cooling water flow rate that changes in a step function;
The casting temperature determined by the future prediction unit, the surface temperature at each symmetrical position of the slab when the future prediction surface reaches the tracking surface position, and the slab target temperature setting unit. A slab surface reference temperature calculation unit that calculates a reference temperature of a slab surface that is an intermediate target temperature at each of the symmetrical positions of the slab, connecting the target value of the surface temperature at each of the symmetric positions of the slab. When,
With the cooling water flow rate of each cooling zone including the cooling water flow rate set independently on both sides of the center line in the width direction of the slab at the current time as a decision variable, the future prediction unit and the future temperature influence coefficient prediction The future temperature influence coefficient at each future prediction plane position through which each of the future prediction planes passes in each of the sections, the reference temperature calculated by the slab surface reference temperature calculation section, and the casting predicted by the future prediction section A deviation from the surface temperature of the piece is calculated, a quadratic programming problem of an optimization problem that minimizes the sum of the deviations calculated in the respective future prediction planes is specified, and a coefficient for a decision variable in the quadratic programming problem An optimization problem coefficient matrix calculation unit for calculating a matrix;
By solving the secondary planning problem numerically, an optimum value of the change amount of the cooling water flow rate at the current time of the cooling zone on each side of the center line in the width direction of the slab, which changes in a step function shape, is obtained. The optimization problem solving section
Changing the cooling water flow rate by adding the optimum value on each side of the width direction center line of the slab to the current cooling water flow rate of the cooling zone on each side of the width direction center line of the slab, A cooling water flow rate changing unit,
By repeating the change of the cooling water flow rate in the cooling water flow rate changing unit, the future prediction surface is changed while each tracking surface moves to the cooling zone outlet of the secondary cooling control target at an arbitrary time during casting. The surface temperature at each symmetric position of the slab at the predicted future surface position is controlled to the target value of the surface temperature at each symmetric position of the slab determined by the slab target temperature setting unit. A secondary cooling control device for a continuous casting machine.
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