KR100293227B1 - 연속주조공정에서의침적노즐막힘현상예측및보상방법 - Google Patents

Abstract

본 발며은 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법에 관한 것이다.

본 발명의 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법에 의해서는, 연속주조라인에서 주조중에 발생되는 슬래그 및 용강으로 인해서 침적노즐이 막히게 되거나 또는 노즐내부가 마모되는 현상을 사전에 예측하여 이를 보상하도록 함으로써, 연속주조공정에서 생산되는 슬라브에 대한 품질을 향상시키도록 한 것이다.

Description

연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법

본 발명은 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법에 관한 것으로, 특히 연속주조라인에서 주조중에 슬래그 및 용강으로 인해 침적노즐이 막히거나 노즐내부가 마모되는 현상을 예측하여 이를 보상해 줌으로서, 슬라브의 품질향상을 꾀하는 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법에 관한 것이다.

종래에는 연소주조공정에서 제어장치가 탕면을 제어할때, 제2도에 도시한 침적노즐(20)내면(21)의 슬래그(22)로 인해 침적노즐(20)이 막히거나 노즐내부가 마모되어 침적노즐(20)내부에서 용강의 흐름을 정상적으로 일어나지 못하게 하거나, 침적노즐(20)의 용강토출구(23)가 용강 및 슬래그(SLAG)(22)로 인해 정상적인 단면적을 가지고 있는 토출구(23a)와는 달리 제2도에 도시한 23b와같이 용강 토출구가 크지게 되거나 제2도에 도시한 23c와 같이 작아지게 됨으로 연주공정에서 용강의 탕면제어가 제대로 이루어지지 않고 있다. 인로인해 주편의 저급화뿐만아니라 수요가가 요구하는 고품질의 주편을 생산하지 못하는 문제점이 있었다.

또한 이와같은 현상을 직접 감지하는 감지기는 현장 환경이 열악한 관계로 인해서 설치가 현실적으로 불가능하기 때문에 지금까지는 이에 대해 효과적으로 대응하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고 개선점을 달성하기 위해 안출한 것으로, 따라서, 본 발명의 목적은 연소주조라인에서 주조중에 슬래그 및 용강으로 인해 침적노즐이 막히거나 노즐내부가 마모되는 현상을 예측하여 이를 보상해 줌으로서, 연속주조공정에서 생산되는 슬라브의 품질향상을 꾀하는 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적인 수단으로써, 본 발명의 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법은 슬라이딩게이트 위치감지기로부터의 슬라이딩게이트 개도면적과, 주조기에 설치된 탕면높이감지기로부터의 실제탕면높이와, 턴디쉬하부에 설치된 무게감지기로부터의 탄디쉬의 탕두높이와, 주제어장치로부터의 탕면제어값 및 몰드의 크기와, 핀치롤측에 설치된 주조속도감지기로부터의 주조속도를 부제어장치가 입력받는 제1단계; 상기 부제어장치는 상기 제1단계에서 입력받은 정보로 탕면높이를 예측하는 제2단계; 상기 부제어장치가 상기 예측탕면높이와 실제탕면높이의 차이값을 산출한 다음에, 설정된 시간이 될때까지 이전의 차이값에 합산하는 제3단계; 상기 제3단계에서 합산된 차이값의 평균값을 산출하고, 이 평균값을 이전의 막힘계수에 합산하여 막힘계수를 새롭게 갱신하는 제4단계; 상기 제4단계에서 갱신된 막힘계수를 제어값에 곱한후, 이 갱신된 제어값으로 유압장치를 제어하는 제5단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.

제1도는 본 발명을 수행하기 위한 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상하기 위한 장치의 구성도이다.

제2도는 제1도에 도시한 침적노즐의 구조를 보이는 단면도이다.

제3도는 본 발명에 따른 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법을 보이는 플로우챠트이다.

제4도는 본 발명에 의한 내용을 제어 시스템에 적용한 실시예이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 턴디쉬(tundish) 15 : 슬라이딩케이트

18 : 슬라이딩케이트 위치감지기 20 : 침적노즐

21 : 침적노즐내면 22 : 슬래그(slag)

23 : 용강토출구 30 : 주조기

40 : 무게감지기 50 : 유압장치

60 : 탕면높이감지기 70 : 주조속도감지기

75 : 핀치롤 80 : 부제어장치

90 : 주제어장치

이하, 본 발명에 따른 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법을 수행하기 위한 장치의 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호를 사용할 것이다.

제1도는 본 발명을 수행하기 위한 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상하기 위한 장치의 구성도이고, 제2도는 제1도에 도시한 침적노즐의 구조를 보이는 단면도이다.

제1도 및 제2도를 참조하면, 본 발명에 따른 연소주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상하기 위한 장치는 용강을 담고있는 턴디쉬(tundish)(10)와, 상기 턴디쉬(10)하부 관통구에 설치된 슬라이딩케이트(15)와, 상기 슬라이딩케이트(15)의 개도면적에 해당하는 게이트의 위치를 감지하여 부제어장치(80)로 제공하는 슬라이딩게이트 위치감지기(18)와, 상기 슬라이딩케이트(15)의 개도율을 조절하는 유압장치(50)와, 상기 슬라이딩케이트(15)를 통해 용강을 토출하는 침적노즐(20)과, 상기 침적노즐(20)을 통해서 토출되는 용강을 주조하는 주조기(30)와, 상기 입력정보를 이용하여 침적노즐(20)의 막힘정도를 예측한 다음에 유압장치(50)를 조정하는 부제어장치(80)와, 상기 부제어장치(80)로 몰드의 크기와 탕면제어값을 출력하는 주제어장치(90)를 구성한다.

또한, 상기 턴디쉬(10)의 탕두높이를 감지하여 부제어장치(80)로 제공하도록 턴디쉬(10)의 하부에 설치된 무게감지기(40)와, 상기 주조기(30)에 설치되어 실제연속주조의 탕면높이를 감지하여 부제어장치(80)로 제공하는 탕면높이감지기(60)와, 상기 주조기(30)에 의해 주조되는 속도를 감지하도록 핀치롤(75)에 설치된 주조속도감지기(70)를 구성한다.

상기 주제어장치(80)는 상기 주제어장치(90)와 각종 감지장치(18, 40, 60, 70)로부터의 수집데이타를 사전에 마련된 탕면보정식을 이용하여 보정한 탕면높이를 상기 주제어장치(90)의 탕면제어값에 합산하고, 이 보정된 탕면제어값으로 유압장치(50)를 제어하는 장치이다.

제3도는 본 발명에 따른 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법을 보이는 플로우챠트이다.

여기서, 도면중 미설명부호인 21은 침적노즐의 내면이고, 22는 침적노즐내면의 슬래그이며, 23a는 정상크기의 용강토출구, 23b는 정상보다 크진 용강토출구, 23c는 정상보다 작아진 용강토출구이다.

이와같이 구성된 본 발명의 장치에 따른 동작을 첨부도면에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

제1도, 제2도 및 제3도를 참조하여 본 발명을 설명하면, 먼저 제1단계(110)에서는 부제어장치(80)가 슬라이딩게이트 위치감지기(18)로부터의 슬라이딩게이트 개도면적(Av)과, 주조기(30)에 설치된 탕면높이감지기(60)로부터의 실제탕면높이(rh)와, 턴디쉬(10)하부에 설치된 무게감지기(40)로부터의 탄디쉬의 탕두높이(1)와, 주제어장치(90)로부터의 탕면제어값(u-old) 및 몰드의 크기(Am)와, 핀치롤(75)측에 설치된 주조속도감지기(70)로부터의 주조속도(Vcs)를 부제어장치가 입력받는 단계로서, 여기서는 현장에 설치된 각종 계측기기로부터 값을 (전류나 전압) 받아서 이를 실제 물리적인 값으로 변환시키는 단계라 할 수 있다.

예를 들면 주조기에 설치된 탕면높이감지기로부터의 실제탕면높이는 감지기로부터 탕면높이에 따라 1~5 볼트의 신호가 들어오게 되는 데 있는 1 볼트는 탕면높이가 0.0 mm, 5볼트의 출력이 들어오게 되면 이는 200mm의 탕면의 높이라는 것이다.

제2단계(120)에서는 상기 부제어장치(80)가 상기 제1단계(110)에서 입력받은 정보를 이용하여 탕면높이(eh)를 예측한다.

이를 하기에 구체적으로 설명하면, 상기 제1단계(110)에서 수집된 정보를 바탕으로 몰드의 탕면레벨이 계산하여 예측하는데, 이 예측탕면높이는 방사면 탕면높이감지기(60)로부터의 실제연주 탕면높이(rh)와 함께 침적노즐(20)의 막힘현상을 예측하여 보상하게 된다.

이에따라, 상기 예측탕면높이(eh)의 시간에 따른 변화율(eh')은 침적노즐(20)로부터 몰드로 유입되는 용강의 량과, 몰드하부로부터 유출되는 용강의 량간의 시간에 따른 변화율과 같다. 그러므로, 상기 예측탕면높이(eh)는 하기 식(1)에서 보인 바와같다.

여기서, Av는 슬라이딩게이트의 개도면적, Am은 몰드사이즈, Vcs는 주조속도, C는 막힘정도를 나타내는 막힘계수, 그리고, ho는 적분상수이다.

제3단계(130, 140)에서는 상기 부제어장치(80)가 상기 예측탕면높이(eh)와 실제탕면높이(rh)와 차이값(예측탕면높이 실제탕면높이)(dv)을 설정시간동안 반복적으로 산출한 다음에, 이 설정된 시간이 될때까지 계산되는 차이값을 계속 합산하는데, 구체적으로는 상기 계산된 예측탕면높이(eh)는 실제 탕면높이(rh)와 비교하게 되고, 이렇게 비교된 값으로부터 계산된 탕면높이(예측된 탕면놀이)와 실제 탕면높이와의 차이값이 얻어지며 그 차이값이 계속 설정된 시간동안(대략, 10분)더해지는 것이다.

이와같이 더해진 차이값을 바탕으로 설정된 10분동안 진행된 침적노즐의 막힘현상뿐만아니라 침적노즐의 용강 토출구의 크기변화를 예측하게 되고, 상기 침적노즐의 막힘현상은 서서히 진행되기 때문에 매초마다 그 보상치를 계산하지 않고 설정된 시간, 즉 대략 10분 단위로 계산하는 것이 바람직하다.

제4단계(150, 160)에서는 상기 제3단계(140)에서 합산된 차이값의 평균값(mv)을 산출하고, 이 평균값(mv)을 이전의 막힘계수(c(t))에 합산하여 막힘계수를 새롭게 갱신하고, 제5단계(170)에서는 상기 제4단계(160)에서 갱신된 막힘계수(c(t+1))를 제어값(u-old)에 곱한후, 이 갱신된 제어값(u-new)으로 유압장치(50)를 제어한다.

만약, 1분마다 차이값을 계산하게 되고 갱신주기가 10분이라고 한다면 평균값(mv)는 매분마다 발생된 차이값을 더하여 갱신주기로 나눠주면 계산이 된다. 즉 평균값(mv)={차이값(1) + 차이값(2) + .. + 차이값(10)}/10이 된다. 이것을 이전 갱신주기에서 계산된 이전의 막힘계수 c(t)와 합한다.{평균값(mv) + 이전 막힘계수(c(t)}.

상기 제4단계에서 갱신된 막힘계수를 제어값에 곱한 후 즉 순수하게 슬라이딩 게이트(15)를 움직이게 하는 제어값을 "u-old"라 하면, 갱신된 막힘계수를 여기에 곱함으로써 침적노즐의 막힘을 보상하는 것으로써 하기 수학식3에 표시되어져 있다.

이를 하기에 구체적으로 설명하면, 현재에서 침적노즐(20)의 막힘정도를 나타내는 막힘계수(C(t+1))는, 10분전에 계산된 막힘계수(C(t))에 10분동안 합산된 값을 평균한 값을 합산함으로서 얻어지며, 이에 이용되는 식를 하기 식(2)에 보인다.

상기 식(2)에서은 10분동안 합산된 값을 평균한 값에 해당하며, 여기서, rh는 실제연주 탕면높이, eh는 예측 탕면높이, Av는 슬라이딩 게이트의 개도면적, Am은 물드 사이즈,은 상수, C는 침적노즐의 막힘정도를 나타내는 막힘계수이다.

상기 식(2)에서 침적노즐(20)의 막힘정도를 나타내는 막힘계수(C)는 레들이 도착하는 시점에서 상기 식(2)에 의해 조정된다. 또한 침적노즐(20)의 막힘정도를 나타내는 막힘계수(C)는 실험을 통해 다음의 0.63≤C1.0 범위내에 있음이 확인되었다.

상기 계산된 보상계수(C)를 현재 사용하고 있는 제어기의 제어값에 곱해줌으로써 연주기 침적노즐의 막힘 및 닮은 정도를 보상해 주게 되는데, 이와같이 계산된 침적노즐의 막힘정도를 나타내는 막힘계수C는 주조초기에 설정된 초기 계수값 C(0)을 1.0으로 일반화시켜 C'(0)를 만들고, 계산된 계수 C(1)를 C'(0)에 맞추어서 일반화시켜 C'(1)을 만들어 그 값을 제어기에서 나오는 제어값에 곱해줌으로서 침적노즐의 막힘정도가 보상되게 된다.

이에 따르면, 새로운 제어값(u-new)은 이전의 제어값(u-old)에 보상계수 (C'(1))를 곱해서 구하며, 이는 하기 식(3)과 같다.

[실시예]

제4도는 본 발명에 의한 내용을 제어 시스템에 적용한 실시예로서, 위에서부터 탕면레벨, 제어값 및 주조속도이다. 가운데 도면에서 보는 바와 같이 시간이 갈수록 침적노즐이 막히는 현상이 발생되고 있기 때문에 본 발명에 의해서 슬라이딩 게이트의 개도가 이에 따라 점점 많이 열려지고 있음을 보여주고 있다. 이 때 탕면레벨이 요동치는 것이 아니라 안정되게 제어되고 있음을 알 수 있다.

상술한 바와같은 본 발명에 따르면, 연속주조라인에서 주조중에 슬래그 및 용강으로 인해 침적노즐이 막히거나 노즐내부가 마모되는 현상을 예측하여 이를 보상해 줌으로서, 슬라브의 품질을 향상시킬 수 있는 특유의 효과가 있는 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 일실시예에 대한 설명에 불과하며, 본 발명은 그 구성의 범위내에서 다양한 변경 및 개조가 가능하다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 상기 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법이 상기 기술한 실시예에 한정되지 않음을 용이하게 알 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 슬라이딩게이트 위치감지기(18)로부터의 슬라이딩게이트 개도면적(Av)과, 주조기(30)에 설치된 탕면높이감지기(60)로부터의 실제탕면높이(rh)와, 턴디쉬(10)하부에 설치된 무게감지기(40)로부터의 탄디쉬의 탕두높이(l)와, 주제어장치(90)로부터의 탕면제어값(u-old) 및 몰드의 크기(Am)와, 핀치롤(75)측에 설치된 주조속도감지기(70)로부터의 주조속도(Vcs)를 부제어장치(80)가 입력받는 제1단계(110);

   상기 부제어장치(80)는 상기 제1단계(110)에서 입력받은 정보로 탕면높이(eh)를 예측하는 제2단계(120);

   상기 부제어장치(80)가 상기 예측탕면높이(eh)와 실제탕면높이(rh)의 차이값(dv)을 산출한 다음에, 설정된 시간이 될때까지 이전의 차이값(dv)에 합산하는 제3단계(130, 140);

   상기 제3단계(140)에서 합산된 차이값의 평균값(mv)을 산출하고, 이 평균값(mv)을 이전의 막힘계수(c(t))에 합산하여 막힘계수를 새롭게 갱신하는 제4단계(150, 160);

   상기 제4단계(160)에서 갱신된 막힘계수(c(t+1))를 제어값(u-old)에 곱한후, 이 갱신된 제어값(u-new)으로 유압장치(50)를 제어하는 제5단계(170);로 이루어짐을 특징으로하는 연속주조공정에서의 침적노즐 막힘현상 예측 및 보상방법.