KR100529063B1 - Method for controlling load sharing of strand driven roll - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속 주조 설비의 스트랜드 구동 롤을 구동하여 주편을 인발하는 경우, 운전자가 원하는 일정 주조 속도를 최대한 유지하면서 주조 초기와 말기, 정상 상태에서도 인발력 분배 제어가 정확하고 효과적으로 동작시킬 수 있는 스트랜드 구동롤의 부하배분에 관한 것으로, 각 구동롤을 구동하는 구동롤 전동기의 제어기에서 부하 토크 전류를 산출하는 단계와; 상기 구동롤 전동기 제어기로부터 산출된 부하 토크 전류를 상위 제어기로 전송하는 단계와; 전송된 부하 토크 전류로부터 주편만을 인발하기 위하여 소요되는 순 토크 전류를 계산하는 단계와; 상위 제어기에서 모든 구동롤 전동기의 순 토크 전류의 평균 전류를 산출하는 단계와; 산출된 순 토크 전류의 평균 전류와 각 구동롤 전동기의 순 토크 전류를 비교하여 그 차이를 구하는 단계와; 산출된 순 토크 전류의 차이값으로부터 인발력 분배가 이루어지도록 주조 속도 변동분을 산출하는 단계와; 인발력 분배 제어기로부터 산출된 주조 속도 변동분을 주조 속도 기준치와 합산하는 단계와; 합산된 주조 속도 기준치를 각 구동롤 전동기 제어기로 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.According to the present invention, when driving a strand drive roll of a continuous casting facility to pull out a cast, a strand drive capable of accurately and effectively operating a pull force distribution control even at the beginning, end, and steady state while maintaining a constant casting speed desired by an operator. A load distribution of a roll, the method comprising: calculating a load torque current in a controller of a driving roll motor for driving each driving roll; Transmitting a load torque current calculated from the drive roll motor controller to a host controller; Calculating a net torque current required to draw only the slab from the transmitted load torque current; Calculating an average current of the net torque currents of all the drive roll motors in the host controller; Comparing the calculated average current of the net torque current with the net torque current of each drive roll motor to obtain a difference; Calculating a casting speed variation so that the drawing force distribution is made from the calculated difference value of the net torque current; Summing the casting speed variation calculated from the drawing force distribution controller with the casting speed reference value; And sending the summed casting speed reference value to each drive roll motor controller.
Description
본 발명은 스트랜드 구동롤의 부하배분을 위한 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method for load distribution of the strand drive roll.
통상적으로, 연속 주조 설비에서는 도 1에 도시된 바와 같이 고온의 용강(6)을 턴디쉬(1)에서 주형(2)으로 주입하여 주편(4)을 생산하게 된다.Typically, in a continuous casting facility, as shown in FIG. 1, hot molten steel 6 is injected from the tundish 1 into the mold 2 to produce the cast 4.
이때, 용강(6)이 응고되면서 만들어지는 주편(4)은 주형(2)내에서 응고셀을 형성하면서 1차 냉각된 후, 주형(2)의 하부와 이어지는 스트랜드(5)의 구동롤(3)에 의해 인발되어 진행되면서 2차 냉각이 이루어지게 된다.At this time, the molten steel (6) is made by solidifying the cast steel (4) is first cooled while forming a solidification cell in the mold (2), then the drive roll (3) of the strand (5) connected to the lower part of the mold (2) The secondary cooling is performed while drawing by).
여기서, 연속 주조 설비에서 조업의 안정과 양질의 주편(4)을 생산하기 위해서는 스트랜드(5)에 설치되는 구동롤(3)을 구동시켜 주편(4)을 주조하는 주조 속도를 운전자가 요구하는 속도로 일정하게 유지하는 것이 필수적이다.Here, in order to produce stable cast and high quality cast 4 in a continuous casting facility, the speed required by the driver to cast the cast 4 to drive the driving roll 3 installed on the strand 5 to cast the cast 4 Keeping it constant is essential.
그리고, 스트랜드(5)를 지나면서 응고가 진행되는 주편(4)의 스트레인(Strain)을 기준치 이하로 조정하기 위해서는 주편(4)을 인발하는 구동롤(3)의 인발력도 조정할 필요가 있다.And in order to adjust the strain (Strain) of the slab 4 to which solidification progresses while passing through the strand 5 to a reference value or less, it is necessary to also adjust the pull force of the drive roll 3 which pulls out the slab 4.
만약, 각 구동롤(3)에 작용하는 인발력을 고르게 분포하지 않으면 주형(2) 내 용강(6)의 탕면을 변동시킴과 동시에 생산되는 주편(4)의 품질을 떨어뜨리는 문제가 발생하게 된다.If the pulling force acting on each of the driving rolls 3 is not evenly distributed, a problem arises that the quality of the cast steel 4 produced while changing the hot water surface of the molten steel 6 in the mold 2 is changed.
도 2는 일반적인 구동롤 전동기 제어장치의 구성도이며, 도 3은 종래 기술에 따른 부하배분을 위한 제어 구성도이다. 도 3에서 기재된 변수는 각각 다음과 같다. M : 구동롤 전동기, E : 속도센서, Vcast : 주조속도(m/min), Nset : 구동롤 회전속도 설정치(rpm), Iq : 부하 토크 전류(Ampere), w : 구동롤 회전속도 측정치(rpm)2 is a block diagram of a general driving roll motor control device, Figure 3 is a control block diagram for load distribution according to the prior art. The variables described in FIG. 3 are as follows. M: Drive roll motor, E: Speed sensor, V cast : Casting speed (m / min), N set : Drive roll rotation speed setpoint (rpm), Iq: Load torque current (Ampere), w: Drive roll rotation speed measurement (rpm)
도 2와 도 3을 참조하면, 종래에는 각 구동롤을 구동하는 구동롤 전동기(유도 구동 모터)(9)로 흘러 들어가는 3상 전류로부터 토크 전류값을 산출하고, 속도 지령에 따라 인버터를 통해 구동롤 전동기(9)를 제어하는 구동롤 전동기 제어기(8)와, 구동롤 전동기 제어기(8)로부터 토크 전류값을 전송받아 기준 모터 제어기(마스터)와 종속 모터 제어기(슬레이브)의 토크 전류값의 차이를 구하고, 이 토크 전류 차이값으로부터 새로운 속도 지령값을 구하여 구동롤 전동기 제어기(8)를 통해 각 구동롤 전동기(9)를 제어하는 상위 제어기(7)를 포함하여 구성되어 각 구동롤의 인발력을 제어하였다.2 and 3, conventionally, torque current value is calculated from the three-phase current flowing into the drive roll motor (induction drive motor) 9 for driving each drive roll, and is driven through the inverter according to the speed command. The difference between the torque current value of the reference motor controller (master) and the slave motor controller (slave) by receiving the torque current value from the drive roll motor controller 8 and the drive roll motor controller 8 for controlling the roll motor 9. And a host controller (7) controlling each drive roll motor (9) through the drive roll motor controller (8) by obtaining a new speed command value from the torque current difference value. Controlled.
즉, 종래에는 도 3에 도시된 바와 같이 마스터(Master)와 슬레이브(Slave)로 구성된 제어기를 제시하여 각 구동롤의 인발력을 분배하였다. That is, in the related art, as shown in FIG. 3, a controller including a master and a slave is presented to distribute the pull force of each driving roll.
그러나, 위와 같은 방법을 사용할 때 종래에는 그룹화된 여러 개의 구동롤 전동기를 하나의 구동롤 전동기 제어기로 제어함으로써 각 구동롤 전동기에 대한 인발력의 분포를 독립적으로 고르게 제어할 수 없어 주편의 표면품질을 악화시키게 된다.However, when using the above method, conventionally, by grouping several drive roll motors with one drive roll motor controller, it is impossible to independently and evenly control the distribution of the pulling force for each drive roll motor, thereby deteriorating the surface quality of the cast steel. Let's go.
또한, 마스터와 슬레이브 방식의 인발력 분배 제어방법으로 인해 주조 속도 흔들림이 발생하는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that the casting speed fluctuation occurs due to the pull-out distribution control method of the master and slave system.
본 발명의 목적은 연속 주조 설비의 스트랜드 구동 롤을 구동하여 주편을 인발하는 경우, 운전자가 원하는 일정 주조 속도를 최대한 유지하면서 주조 초기와 말기, 정상 상태에서도 인발력 분배 제어가 정확하고 효과적으로 동작시킬 수 있는 스트랜드 구동롤의 부하배분을 위한 제어방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to drive the strand drive roll of the continuous casting equipment to draw the cast, the drawing force distribution control can be operated accurately and effectively at the beginning, end, and steady state while maintaining the desired constant casting speed It is to provide a control method for load distribution of the strand drive roll.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 스트랜드 구동롤의 부하배분을 위한 제어방법에 있어서, 각 구동롤을 구동하는 구동롤 전동기 제어기에서 부하 토크 전류를 산출하는 단계와; 상기 구동롤 전동기 제어기로부터 산출된 부하 토크 전류를 상위 제어기로 전송하는 단계와; 전송된 부하 토크 전류로부터 주편만을 인발하기 위하여 소요되는 순 토크 전류를 계산하는 단계와; 상위 제어기에서 모든 구동롤 전동기의 순 토크 전류의 평균 전류를 산출하는 단계와; 산출된 순 토크 전류의 평균 전류와 각 구동롤 전동기의 순 토크 전류를 비교하여 그 차이를 구하는 단계와; 산출된 순 토크 전류의 차이값으로부터 인발력 분배가 이루어지도록 주조 속도 변동분을 산출하는 단계와; 인발력 분배 제어기로부터 산출된 주조 속도 변동분을 주조 속도 기준치와 합산하는 단계와; 합산된 주조 속도 기준치를 각 구동롤 전동기 제어기로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a control method for load distribution of a strand drive roll, comprising: calculating a load torque current in a drive roll motor controller for driving each drive roll; Transmitting a load torque current calculated from the drive roll motor controller to a host controller; Calculating a net torque current required to draw only the slab from the transmitted load torque current; Calculating an average current of the net torque currents of all the drive roll motors in the host controller; Comparing the calculated average current of the net torque current with the net torque current of each drive roll motor to obtain a difference; Calculating a casting speed variation so that the drawing force distribution is made from the calculated difference value of the net torque current; Summing the casting speed variation calculated from the drawing force distribution controller with the casting speed reference value; And transmitting the summed casting speed reference value to each drive roll motor controller.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명 및 첨부 도면과 같은 많은 특정 상세들이 본 발명의 보다 전반적인 이해를 제공하기 위해 나타나 있으나, 이들 특정 상세들은 본 발명의 설명을 위해 예시한 것으로 본 발명이 그들에 한정됨을 의미하는 것은 아니다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. While many specific details, such as the following description and the annexed drawings, are shown to provide a more general understanding of the invention, these specific details are illustrated for the purpose of explanation of the invention and are not meant to limit the invention thereto. And a detailed description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
본 발명의 실시예는 스트랜드 구동롤의 부하배분을 위한 제어방법에 관한 것으로, 각 구동롤을 구동하는 구동롤 전동기가 각 구동롤에 1개씩 설치되어 주편을 인발하는 스트랜드의 구동롤에 대한 인발력의 분포를 고르게 제어하도록 평균 토크 전류 추정에 의한 인발력 분배를 통해 스트랜드 구동롤의 부하배분을 수행하는 제어 방법에 관한 것이다.Embodiment of the present invention relates to a control method for load distribution of strand drive rolls, wherein one drive roll motor for driving each drive roll is installed on each drive roll to draw the cast force on the drive roll of the strand for drawing the cast pieces. The present invention relates to a control method for carrying out load distribution of the strand drive roll through the distribution of the pulling force by the average torque current estimation so as to control the distribution evenly.
일반적으로 구동롤 전동기 제어기는 도 2에 도시된 바와 같이 상위 제어기로부터 구동롤 전동기의 속도 기준치나 토크 기준치가 하달되면 구동롤 전동기 제어기에서 기준치에 맞게 제어하도록 인버터의 스위칭 소자를 제어하는 구조로 되어있다. In general, the drive roll motor controller is configured to control the switching element of the inverter to control the drive roll motor controller according to the reference value when the speed reference value or torque reference value of the drive roll motor is lowered from the host controller as shown in FIG. 2. .
따라서 이와 같은 구조를 이용하여 본 발명의 실시예에서 제시한 인발력 분배 제어를 수행하기 위해서는 아래와 같은 단계를 수행하여야 한다.Therefore, in order to perform the pulling force distribution control proposed in the embodiment of the present invention using such a structure, the following steps should be performed.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 평균 토크 전류 추정에 의한 스트랜드 구동롤의 부하배분을 위한 제어방법을 구현하기 위한 제어 구성도이다. 도 4에서 기재된 변수는 각각 다음과 같다. M : 구동롤 전동기, E : 속도센서, Vcast : 주조속도(m/min), Nset : 구동롤 회전속도 설정치(rpm), Iq : 부하 토크 전류(Ampere), w : 구동롤 회전속도 측정치(rpm)이며, A, B, C 는 계수로, 무부하 상태에서 구동롤을 회전하였을 때 속도의 함수로 표현되는 상수이다.Figure 4 is a control block diagram for implementing a control method for load distribution of the strand drive roll by the average torque current estimation in accordance with an embodiment of the present invention. The variables described in FIG. 4 are as follows. M: Drive roll motor, E: Speed sensor, V cast : Casting speed (m / min), N set : Drive roll rotation speed setpoint (rpm), Iq: Load torque current (Ampere), w: Drive roll rotation speed measurement (rpm), where A, B, and C are coefficients and are constants expressed as a function of speed when the driving roll is rotated under no load.
도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 스트랜드 구동롤의 부하배분을 위한 제어방법을 설명한다.Referring to Figure 4 will be described a control method for load distribution of the strand drive roll according to an embodiment of the present invention.
먼저, 각 구동롤을 구동하는 구동롤 전동기 제어기(Motor Driver)에서 부하 토크 전류를 산출하고, 구동롤 전동기 제어기로부터 산출된 부하 토크 전류를 상위 제어기로 전송한다.First, a load torque current is calculated by a drive roll motor controller (Motor Driver) for driving each drive roll, and the load torque current calculated from the drive roll motor controller is transmitted to the host controller.
이어서, 상위 제어기는 구동롤 전동기 제어기로부터 전송된 부하 토크 전류로부터 주편만을 인발하기 위하여 소요되는 순 토크 전류를 계산한다.The host controller then calculates the net torque current required to draw only the slab from the load torque current transmitted from the drive roll motor controller.
즉, 각각의 구동롤 전동기 제어기는 각각의 구동롤 전동기로부터 부하 토크 전류를 상위 제어기에 전송하며, 상위 제어기는 실제 주편을 인발하는데 소요되는 순 토크 전류를 수학식 1과 같이 산출한다.That is, each drive roll motor controller transmits the load torque current from each drive roll motor to the host controller, and the host controller calculates the net torque current required to draw the actual cast, as shown in Equation (1).
순 토크 전류는 무부하에서 구동롤을 회전하였을 때 속도의 함수로 표현한다.The net torque current is expressed as a function of speed when the drive roll is rotated at no load.
Iq ; 부하 토크 전류I q ; Load torque current
Ino load ; 무부하 토크 전류I no load ; No-load torque current
Ino load = (A * ω2 + B * ω + C)I no load = (A * ω 2 + B * ω + C)
여기서, ω는 속도를 표시하며, A, B, C는 무부하 상태에서 구동롤을 회전하였을 때 속도의 함수로 표현되는 상수이다.Here, ω denotes a speed, and A, B, and C are constants expressed as a function of speed when the driving roll is rotated under no load.
상기한 바와 같이 상위 제어기는 각각의 구동롤 전동기 제어기로부터 입력되는 부하 토크 전류값에서 주편을 인발하지 않고 구동시켰을 때의 무부하 전류값을 뺀 값으로 순 토크 전류를 계산한다.As described above, the host controller calculates the net torque current by subtracting the no-load current value at the time of driving without drawing the slab from the load torque current value input from each drive roll motor controller.
이어서, 상위 제어기에서는 각 구동롤 전동기로부터 구동롤 전동기 제어기를 통해 입력되는 순 토크 전류로부터 평균 토크 전류를 산출하고, 다시 평균 토크 전류와 각 구동롤 전동기의 순 토크 전류의 차이를 산출하여 인발력 분배 제어기의 입력으로 처리한다.Subsequently, the host controller calculates an average torque current from the net torque current input from each drive roll motor through the drive roll motor controller, and then calculates a difference between the average torque current and the net torque current of each drive roll motor, thereby drawing out a pull-out distribution controller. Treat as input.
그리고, 인발력 분배 제어기에서 평균 토크 전류와 각 구동롤 전동기의 순 토크 전류와 동일하게 될 때까지 주조 속도 변동치를 발생시키고, 산출된 주조 속도 변동치는 주조 속도 기준치와 합산되어 각 구동롤 전동기 제어기로 전송한다.Then, in the drawing force distribution controller, the casting speed fluctuation value is generated until the average torque current is equal to the net torque current of each driving roll motor, and the calculated casting speed fluctuation is added to the casting speed reference value and transmitted to each driving roll motor controller. do.
각각의 구동롤 전동기 제어기는 합산된 주조 속도 기준치를 통해 구동롤 전동기의 토크 제어를 수행한다.Each drive roll motor controller performs torque control of the drive roll motor through the summed casting speed reference value.
이와 같이 수행할 경우, 각각의 구동롤 전동기는 동일한 인발력으로 주편을 인발하게 된다.In this case, each drive roll motor is to draw the cast with the same drawing force.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 스트랜드 구동롤의 부하배분을 위한 제어방법은 스트랜드 구동롤의 인발력이 균일하게 분배되도록 구동롤 전동기를 제어함으로써 주형 레벨 변동 억제에 효과적인 역할을 할 뿐만 아니라 주편의 표면품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described above, the control method for load distribution of the strand drive roll according to the present invention not only plays an effective role in suppressing mold level fluctuations by controlling the drive roll motor so that the pull force of the strand drive roll is uniformly distributed, and the surface quality of the cast steel. There is an effect to improve.
도 1은 연속 주조 설비의 구성 개요도.1 is a schematic view of a configuration of a continuous casting facility.
도 2는 일반적인 구동롤 전동기 제어장치의 구성도.2 is a block diagram of a general driving roll motor control apparatus.
도 3은 종래 기술에 따른 부하배분을 위한 제어 구성도.3 is a control block diagram for load distribution according to the prior art.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스트랜드 구동롤의 부하배분을 위한 제어방법을 위한 제어 구성도.Figure 4 is a control block diagram for a control method for load distribution of the strand drive roll according to an embodiment of the present invention.
-도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명-Explanation of symbols on main parts of drawing
1 ; 턴디쉬 2 ; 주형One ; Tundish 2; template
3 ; 구동롤 4 ; 주편3; Driving roll 4; Cast
5 ; 스트랜드 6 ; 용강5; Strand 6; Molten steel
7 ; 상위 제어기 8 ; 구동롤 전동기 제어기7; Host controller 8; Drive roll motor controller
9 ; 구동롤 전동기9; Drive roll motor
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