KR100513578B1 - 연속주조 공정에서 턴디쉬의 용강무게 변동에 의한 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조 공정에 있어서 래들을 통하여 운반되어온 용강을 그 하부에 위치한 턴디쉬에 공급할 때 슬라이드 게이트의 개도(開度)를 제어하기 위해 적절한 보상제어 알고리즘을 추가하여 턴디쉬로 유입되는 용강량을 일정하게 제어할 수 있게한 연속주조 공정에서 턴디쉬의 용강무게 변동에 의한 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지 제어방법에 관한 것으로,

즉, 턴디쉬의 용강량을 측정하여 래들의 슬라이드 게이트를 제어할 때, 피드백(Feed Back)되는 턴디쉬의 용강량에서 현재의 턴디쉬의 용강량 변화율을 감안한 제어 알고리즘을 구성하고, 래들 슬라이드 게이트의 최소 개도(Opening Degree)를 설정하여, 일정량의 에러가 발생하면 그 에러에 게인을 곱하여 피드백 시켜주는 기능을 추가하여 래들 슬라이드 게이트를 제어함으로써, 턴디쉬 내의 용강량을 일정하게 유지시키고, 턴디쉬에서 몰드(Mold)로 유입되는 용강량 제어를 정밀하게 할 수 있는 수단을 제공하며, 이에 의해 몰드 레벨을 안정시켜 연속주조 공정의 주편의 품질 향상함은 물론, 래들 슬라이드 게이트가 조업 중 갑자기 닫히는 현상을 방지하여 조업을 안정시킬 수 있도록 한 것이다.

Description

연속주조 공정에서 턴디쉬의 용강무게 변동에 의한 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지 제어방법{Control method which preventive fluctuation of molten steel weight in tundish and ladle slide gate shut-off close in continuous casting}

본 발명은 연속주조 공정에 있어서 래들을 통하여 운반되어온 용강을 그 하부에 위치한 턴디쉬에 공급할 때 슬라이드 게이트의 개도(開度)를 제어하기 위해 적절한 보상제어 알고리즘을 추가하여 턴디쉬로 유입되는 용강량을 일정하게 제어할 수 있게한 연속주조 공정에서 턴디쉬의 용강무게 변동에 의한 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연주공정에서 래들의 슬라이드 게이트를 제어하여 적당량의 용강을 턴디쉬로 유입되도록 하는 것은 보편화된 기술이다. 즉, 도 1에서와 같이 연속주조 공정에서 주편을 제조하기 위해서는 용강이 래들(10)을 통하여 턴디쉬(20)로 유입되고, 또 턴디쉬로 유입된 용강은 다시 몰드(M)로 유입되어 이 몰드에서는 적당한 크기의 주편을 냉각시키면서 응고된 주편을 제조하게 된다.

이러한 과정에서 주편의 품질에 큰 영향을 미치는 것이 몰드 내에서 용강의 레벨 변동이다.

여기서, 몰드 레벨의 변화에 영향을 주는 인자는 턴디쉬(20)에서 몰드(M)로 유입되는 용강의 량이며, 몰드로 유입되는 용강의 량은 턴디쉬 하부에 부착된 슬라이드 게이트(21)에 의하여 제어된다.

그러나 슬라이드 게이트의 개도(開度)를 일정량이 공급되게 유지한다 하더라도 턴디쉬에 잔류된 용강량의 변화에 따라서 철정압이 변동되므로 몰드로 유입되는 용강의 량이 달라지게 되어 몰드 레벨을 변화시키게 됨으로써, 턴디쉬 내의 용강량을 목표치로 일정하게 유지할 수 있는 방법이 필요하다.

위에서 턴디쉬(20)로 유입되는 용강량의 제어는 래들(10)의 하부에 부착되어 있는 셔라우드 노즐(11')을 통하여 제어해야 한다는 것을 알 수 있다.

종래의 턴디쉬로 유입되는 용강량의 제어는 단순히 턴디쉬(20)내 용강의 량이 운전자가 지정한 일정한 량에 도달하면 그 용강량을 상위 컴퓨터(30)로부터 수신한 후 턴디쉬의 중량을 센서(22)로 측정하고 레벨로 환산하여 상위 컴퓨터로부터 수신한 설정값에 피드백(Feed Back)된 용강의 무게를 빼고, 그 차이 만큼 래들 슬라이드 게이트(11)의 개도(Opening Degree)를 조정함으로써, 턴디쉬 내의 용강량 변화가 매우 심하다는 문제점이 있었다.

따라서 턴디쉬 슬라이드 게이트의 개도를 일정하게 유지하여 제어한다 하더라도 몰드로 유입되는 용강량이 변하게 되어 몰드레벨에 악영향을 주는 문제점이 있었고, 턴디쉬내의 용강량이 목표치보다 현저히 큰 경우 래들의 슬라이드 게이트가 갑자기 닫혀 연주조업에 지장을 초래케 하는 문제점도 있었다.

본 발명은 위와 같은 종래의 래들 슬라이드 게이트의 제어에 따른 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 연주공정의 래들에서 턴디쉬로 용강이 유입될 때 턴디쉬에서 용강의 량을 일정하게 유지하게 하고, 조업중 턴디쉬의 중량이 처음에 설정된 값보다 현격하게 큰 경우 래들 슬라이드 게이트가 갑자기 닫히는(Shut-off Close) 현상을 방지할 수 있는 연속주조 공정에서 턴디쉬의 용강무게 변동에 의한 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지 제어방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 연속주조를 시작한 초기에는 수동으로 턴디쉬의 용강을 채우기 위한 여러가지 패턴을 사용하여 턴디쉬에 1차 목표치의 용강량을 채우게 되고, 용강량이 1차 목표치에 도달하면 제어 모드는 자동으로 전환되어 턴디쉬 하부에 설치된 용강무게 센서에 의하여 턴디쉬 내 용강의 무게가 측정되어 턴디쉬 슬라이드 노즐을 통하여 몰드로 용강이 유입되며, 래들 슬라이드 게이트를 통하여 턴디쉬 내로 용강을 강제로 유입되게 하였고, 이때 턴디쉬 내의 용강무게를 측정하여, 턴디쉬 내에 일정량의 용강이 유지될 수 있도록 래들 슬라이드 게이트를 제어함으로써, 기존의 제어 루프(Loop)구성에서 피드백(Feed back)되는 제어 알고리즘에 새로운 보상제어를 추가하여 상기의 제어 목적을 달성하게 된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 연속주조 공정에서 턴디쉬의 용강무게 변동에 의한 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지 제어방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 연주설비의 개요를 나타낸 전체구성도이고, 도 2는 상기 연주설비에 구비된 래들 슬라이드 게이트의 개념을 나타낸 제어시스템의 블록도이고, 도 3은 본 발명의 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지를 위한 제어시스템의 블록도이다.

연속주조 설비의 래들(10)에는 용강이 턴디쉬(20)로 이동하기 위해서는 래들의 셔라우드 노즐(11')을 통하여 턴디쉬로 유입되는데, 이때 유입되는 양은 래들의 슬라이드 게이트(11)로 제어된다.

이때, 턴디쉬내의 용강량은 일정량을 유지해야 하기 때문에 턴디쉬 하부에 설치된 무게 측정 센서(22)로써 턴디쉬 내부의 용강무게를 알 수 있다. 이 용강의 무게를 처음 설정된 턴디쉬 목표 레벨값(61)과 비교하여 설정값 보다 작을 때는 래들의 슬라이드 게이트(11)의 개도를 확장하여 제어를 실시하고, 설정값 보다 클 경우에는 래들의 슬라이드 게이트 개도(Opening degree)를 작게하여 턴디쉬로 유입되는 용강량을 줄이므로써 턴디쉬 내에 적정 용강량이 유지될 수 있도록 제어한다.

주조초기에 수동으로 푸시 버튼(51) 또는 MMI(Man Machine Interface)를 통하여 턴디쉬 내에 용강을 채워갈 각 패턴(52,53,54)을 선택하여, 턴디쉬에 용강을 채워 턴디쉬 내의 용강이 일정량에 도달하도록 한다.

그 후 제어모드를 자동으로 전환하여 턴디쉬 하부에 설치된 무게 센서(22)로부터 무게신호(69)를 피드백 받아서 최초에 설정한 턴디쉬 목표 레벨값(61)과 비교하여 그 차이만큼 제어를 실시하는데, 우선 불감대(62)를 ±0.5톤으로 설정하여 그 이상이 되면 PI(Proportional and Intergration)제어(63)를 실행, 서보 드라이버(64)를 제어하여 비례유압 밸브(65)로 하여금 프로세스(68)를 제어하게 한다.

이 과정에서 래들의 슬라이드 게이트의 위치는 LVDT(Linear Variable Differential Transducer)(66)에 의하여 다른 PLC(Programmable Logic Controller)를 통하여 피드백되고, 턴디쉬 내의 용강의 무게는 다시 제어 루프내로 무게신호(69)로 피드백 된다.

도 3은 일반화된 제어시스템의 피드백 제어에 보상제어를 가미한 제어 블록도로서, 우선 턴디쉬 하부에서 측정되는 용강의 무게신호(69)의 변화분(71), 즉 금회측정값-전회측정값을 계산하고, 턴디쉬 슬라이드 게이트를 통하여 빠져나간 용강의 량(72)를 계산하여 상기 변화분(71)(금회측정값-전회측정값)과 합산한다.

그러면 그것이 곧 래들 슬라이드 게이트(11)를 통하여 턴디쉬(20)로 유입되는 양을 나타낸다. 거기에서 래들의 슬라이드 게이트가 최소로 유지해야 할 개도(開度), 즉 분당 0.7ton 만큼 용강이 유출될 수 있도록 래들 슬라이드 게이트에서 최소로 유출되어야 할 용강량(73)을 빼도록 설계하였다.

이는 만일 턴디쉬의 중량이 처음에 설정한 값보다 현저히 큰 경우 래들 슬라이드 게이트가 닫히기 때문에 이것을 방지하기 위한 알고리즘이다.

여기에서 그 값((71+72)-73)이 양수이면 0을 출력하고 그 외의 경우는 에러에 절대값을 취하여(74) 게인(75)을 곱하여 PI(Proportional and Intergration)제어(63)에서 실시한 제어값에 더해져서 서보 드라이버(64)를 제어하게 된다.

따라서, 상기와 같은 본 발명은 턴디쉬의 용강량을 측정하여 래들의 슬라이드 게이트를 제어할 때, 피드백(Feed Back)되는 턴디쉬의 용강량에서 현재의 턴디쉬의 용강량 변화율을 감안한 제어 알고리즘을 구성하고, 래들 슬라이드 게이트의 최소 개도(Opening Degree)를 설정하여 일정량의 에러가 발생하면 그 에러에 게인을 곱하여 피드백시켜주는 기능을 추가하여 래들 슬라이드 게이트를 제어함으로써, 턴디쉬 내의 용강량을 일정하게 유지시킬 수 있는 것이다.

또한, 턴디쉬에서 몰드(Mold)로 유입되는 용강량의 제어를 정밀하게 할 수 있는 수단을 제공하여 몰드 레벨을 안정시킬 수 있다.

이와 같은 본 발명의 연속주조 공정에서 턴디쉬의 용강무게 변동에 의한 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지 제어방법은 연속주조 공정에서 용강의 이송 과정 중 래들의 슬라이드 게이트 제어에 보상제어를 실시하여 턴디쉬의 용강 레벨을 안정시킴으로써, 주편의 품질향상 및 조업 중 래들 슬라이드 게이트의 막힘(Shut-Off Close)을 방지하여 조업을 안전하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 연주설비의 개요를 나타낸 전체구성도,

도 2는 상기 연주설비에 구비된 래들 슬라이드 게이트의 개념을 나타낸 제어시스템의 블록도,도 3은 본 발명의 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지를 위한 제어시스템의 블록도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 래들 11 : 래들 슬라이드 게이트

12, 22 : 센서 20 : 턴디쉬

21 : 턴디쉬 슬라이드 게이트 30 : 컴퓨터31 : PLC(Programmable Logic Controller)제어부51 : 푸시 버튼52 : 래들 슬라이드 게이트 개방패턴 53 : 래들 슬라이드 게이트 폐쇄패턴54 : 래들 슬라이드 게이트 비상폐쇄패턴 60 : 제어모드 전환부61 : 턴디쉬의 목표레벨값62 : 불감대63 : PI(Proportional and Intergration)제어64 : 서보 드라이버65 : 비례유압밸브66 : LVDT(Linear Variable Differential Transducer)67 : 위치 피드백 표시부68 : 프로세스 (턴디쉬내 용강레벨 제어)69 : 턴디쉬의 레벨을 무게센서로 측정하여 환산한 무게신호70 : 턴디쉬 무게 표시부71 : 턴디쉬의 무게신호의 변화분 (금회측정값-전회측정값)72 : 턴디쉬에서 몰드로 유입되는 용강량73 : 래들 슬라이드 게이트에서 최소로 유출되어야 할 용강량74 : {(71+72)-73}이 양수 이면 0이고 음수이면 절대값을 취함75 : 게인을 곱함

Claims (1)

1. 연주설비의 래들(10)로부터 공급된 용강이 턴디쉬(20)를 경유하여 몰드로 유입될 때 턴디쉬에 일정량을 유지하게 래들 슬라이드 게이트(11)로 용강량을 제어하는 제어방법으로서,

   상기 턴디쉬에서 측정된 용강의 무게가 제어 루프에서 피드백(Feed Back) 될 때 턴디쉬내의 용강 무게신호 변화분(71)을 취하여 계산하고, 현재 턴디쉬에서 몰드로 유입되는 용강의 량(72)을 합산하여 현재 래들 슬라이드 게이트(11)를 통하여 턴디쉬로 유입되는 양이 결정되며, 상기 결정된 용강의 유입량에서 래들 슬라이드 게이트에서 최소로 유출되어야 할 용강량(73)을 뺀 것에 대한 결과값(74)에 적당한 게인(75)을 곱하여 서보 드라이버(64)를 제어하는 것을 특징으로 하는 연속주조 공정에서 턴디쉬의 용강무게 변동에 의한 래들 슬라이드 게이트의 막힘방지 제어방법.