KR100268849B1 - 피드백 리니어라이제이션 기법에 의한 연주탕면제어 시스템 - Google Patents
피드백 리니어라이제이션 기법에 의한 연주탕면제어 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 연속 주조라인 및 빌렛공장에서 탕면의 높낮이를 원하는 위치로 유지시켜 주는 것으로서, 연주기에 외란(Disturbance)이 작용할지라도 안정적으로 탕면을 제어하는 피드백 리니어라이제이션(Feedback Linearization) 제어 기법에 의한 연주 탕면 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 제어 시스템은, 턴디쉬의 무게를 감지하여 변동량에 대한 신호를 제어기로 보내는 턴디쉬 무게 감지기(10)와; 몰드 탕면을 감지하기 위한 방사선 탕면 감지기(4)와; 주조 속도에 대한 신호를 제어기(12)로 보내는 주소 속도 감지기(11) 및 이들 턴디쉬 무게에 대한 신호 및 주소 속도에 대한 신호와 탕면 높낮이에 대한 실제 높이에 대한 신호와 기준 신호를 받아 슬라이딩 게이트(2)의 개도 면적에 대한 제어량을 결정하여 제어 신호를 발생하는 제어기(12)를 구비하여 이루어지며, 제어기는, 다음식
(여기서, Av는 슬라이딩 게이트의 개도 면적, Am은 몰드 사이즈, Vcs는 주조속도, C는 침적노즐에서의 유체 흐름에 대한 마찰 계수, l 온 턴디쉬내의 쇳물의 높이, α는 상수, h는 실탕면 높낮이(Level), 그리고 hd는 탕면의 기준 높이)에 의해 제어량을 산출하는 구성이다.
Description
본 발명은 연속 주조라인 및 빌렛공장에서 탕면의 높낮이를 원하는 위치로 유지시켜 주는 것으로서, 연주기에 외란(Disturbance)이 작용할지라도 안정적으로 탕면을 제어하는 연주 탕면 제어 방법에 관한 것이다.
종래에는 연속 주조라인 및 빌렛공장에서 탕면의 높낮이를 제어하는 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 오퍼레이션 박스(13)로부터의 탕면의 높낮이의 규정치신호(6)와 방사선 레벨 감지기(4)에서 실제 탕면의 높낮이 신호만을 받아서 제어기(7)에서 제어량을 계산하여 제어신호(8)를 서보 밸브(9b) 등을 구비한 유압 시스템(9)으로 보내어 슬라이딩 게이트(2)를 구동시켜왔다.
따라서, 주조 속도나 턴디쉬의 무게가 변할 때 몰드(3)로 유출 유입되는 쇳물의 량이 갑자기 변할 때 탕면 높낮이의 규정치 신호와 실제 탕면 높낮이 신호만을 이용하여 연주 탕면이 제어되던 종래의 제어기(7)는 이러한 변동에 제대로 대응하지 못하고 있다.
이렇게 될때 연주 탕면이 불안정하게 유지되며 생산되는 슬라브의 표면에 마크 등의 결함을 발생하게 된다.
본 발명은 종래 기술의 상기 설명한 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 주조 속도와 턴디쉬의 무게 등의 외란으로 인해 몰드로 유입되거나 유출되는 쇳물의 량이 갑자기 변할지라도 탕면의 높낮이를 안정적으로 제어함으로써 슬라브의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 피드백 리니어라이제이션(Feedback Linearization) 제어 기법에 의한 연주 탕면 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 턴디쉬의 무게를 감지하여 변동량에 대한 신호를 제어기로 보내는 턴디쉬 무게 감지기와; 몰드 탕면을 감지하기 위한 방사선 탕면 감지기와; 주조 속도에 대한 신호를 제어기로 보내는 주조 속도 감지기 및 이들 턴디쉬 무게에 대한 신호 및 주소 속도에 대한 신호와 탕면 높낮이에 대한 실제 높이에 대한 신호와 기준 신호를 받아 슬라이딩 게이트(2)의 개도 면적에 대한 제어량을 결정하여 제어 신호를 발생하는 제어기를 구비하여 이루어지며, 제어기는, 다음식
(여기서, Av는 슬라이딩 게이트의 개도 면적, Am은 몰드 사이즈, Vcs는 주조속도, C는 침적노즐에서의 유체 흐름에 대한 마찰 계수, l 은 턴디쉬내의 쇳물의 높이, α는 상수, h는 실탕면 높낮이(Level), 그리고 hd는 탕면의 기준 높이)에 의해 제어량을 산출하는 피드백 리니어라이제이션 제어 기법에 의한 연주 탕면 제어 시스템을 제공한다.
제1도는 종래의 연주 탕면 제어 시스템의 구성도,
제2도는 본 발명에 따른 연주 탕면 제어 시스템의 구성도,
제3도는 본 발명을 구성하는 제어기의 구성도,
제4도는 종래의 제어기로 제어된 탕면의 높낮이를 보이는 그래프도,
제5도는 본 발명에 따라 제어된 탕면의 높낮이를 보이는 그래프도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 턴디쉬 2 : 슬라이딩 게이트
3 : 몰드 4 : 방사선 탕면 레벨 감지기
5 : 침적노즐 6 : 기준신호
7,12 : 제어기 8 : 제어신호
9 : 유압시스템 10 : 턴디쉬 무게감지기
11 : 주조속도 감지기
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 도 2에 도시한 바와 같이, 턴디쉬(Tundish)(1)의 하부에 설치된 턴디쉬 무게 감지기(10)로부터 턴디쉬(1)에 담겨있는 쇳물의 높이를 계산하여 턴디쉬(1) 무게의 변동으로 인해 침적노즐(5)을 통해 몰드(3)로 유입되는 쇳물의 변동량과 몰드(3) 측방에 설치된 핀치롤의 주조속도 감지기(11)로부터 주조 속도 신호를 받아 몰드(3)로 유출되는 쇳물의 변동량을 패널(14)을 통해 본 발명에 따른 제어기(12)로 보낸다. 즉, 몰드 사이즈(폭)에 대한 신호(18)와 주조 속도에 대한 신호(17), 턴디쉬 중량에 대한 신호(16)가 제어기(12)로 보내지는 것이다.
본 발명에 따른 제어기(12)는 또한 탕면의 높이에 대한 기준 신호(6)와 방사선 탕면 레벨 감지기(4)로부터의 실제 탕면 높낮이 신호(4a)도 받게 된다.
이렇게 제어기(12)로 유입된 신호를 바탕으로 슬라이딩 게이트(2)를 구동시키는 제어량을 계산한다. 슬라이딩 게이트(2)를 구동시키는 데 사용되는 제어량은 도 3의 도시와 같은 구성의 제어기(12)를 통해 계산된다.
본 발명에 따른 연주 탕면제어기(12) 내부의 구성은 다수의 곱셈기(22a-22d)와 덧셈기(21a,21b)를 구비한 구성으로, 탕면 기준 신호 및 실제 탕면 높이에 대한 신호, 주조 속도에 대한 신호, 턴디쉬 중량에 대한 신호를 받아 슬라이딩 게이트(2)의 개도 면적에 대한 제어량을 결정하여 제어신호(8)를 발생하게 된다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.
여기서, Av는 슬라이딩 게이트의 개도 면적, Am은 몰드 사이즈, Vcs는 주조속도, C는 침적노즐에서의 유체 흐름에 대한 마찰 계수, l은 턴디쉬내의 쇳물의 높이, α는 상수, h는 실탕면 높낮이(Level), 그리고 hd는 탕면의 기준 높이를 나타내고 있다.
식에서 첫 번째 항목은 주조 속도 감지기(11)로부터 주조속도 변동으로 인해 몰드(3)로부터 유출되는 쇳물의 량을 나타내며, 두 번째 항목은 턴디쉬 무게 감지기(10)로부터 턴디쉬 내의 쇳물의 높이에 따라 몰드(3)로부터 유입되는 쇳물의 량을 나타내고 있다.
도 4는 종래의 제어기로 제어된 탕면의 높낮이를 보여주고 있는 바, 주조속도나 턴디쉬의 무게가 변할 때 탕면 높낮이의 변동이 ±8mm로 제어가 되고 있으며 또한 변동의 폭이 큰 반면에, 본 발명에 따른 제어기로 제어된 탕면의 높낮이는 도 5 도시와 같이, 탕면 높낮이의 변동이 ±1mm 이내로 제어되고 있으며, 또한 변동의 폭도 좁게 나타나고 있음을 알 수 있다.
따라서, 종래의 제어기가 주조속도나 턴디쉬의 무게 등의 외란으로 인해 몰드로 유입되거나 유출되는 쇳물의 량이 갑자기 변할 때, 제어기가 이러한 변동에 제대로 대응하지 못함으로 인해서 연주 탕면이 안정적으로 제어되지 못했지만, 본 발명에 따른 연주 탕면 제어 시스템에 의하면, 비록 주조중 주조 속도나 턴디쉬의 무게 등의 외란이 작용할지라도 탕면의 제어가 안정적으로 이루어질 뿐만 아니라 연주기로부터 생산되는 주면의 표면 품질의 향상을 가져올 수 있다.
Claims (1)
- 턴디쉬의 무게를 감지하여 변동량에 대한 신호를 제어기로 보내는 턴디쉬 무게 감지기(10)와; 몰드 탕면을 감지하기 위한 방사선 탕면 감지기(4)와; 주조 속도에 대한 신호를 제어기(12)로 보내는 주소 속도 감지기(11); 및 이들 턴디쉬 무게에 대한 신호 및 주소 속도에 대한 신호와 탕면 높낮이에 대한 실제 높이에 대한 신호와 기준 신호를 받아 슬라이딩 게이트(2)의 개도 면적에 대한 제어량을 결정하여 제어 신호를 발생하는 제어기(12)를 구비하여 이루어지는 연주 탕면 제어 시스템에 있어서, 다음식(여기서, Av는 슬라이딩 게이트의 개도 면적, Am은 몰드 사이즈, Vcs는 주조속도, C는 침적노즐에서의 유체 흐름에 대한 마찰 계수, l은 턴디쉬내의 쇳물의 높이, α는 상수, h는 실탕면 높낮이(Level), 그리고 hd는 탕면의 기준 높이)에 의해 상기 제어기가 제어량을 산출하는 것을 특징으로 하는 연주 탕면 제어 방법.
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