KR100944436B1 - 쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법에 관한 것으로, 쌍롤식 박판주조공정에서 두 개의 주조롤 회전속도를 제어하기 위해 유압실린더 전단에는 주조롤 압하력 측정장치, 주조되는 박판두께 측정장치를 구비하고, 주조롤 중심축에는 모터와 모터제어기를 구비하여, 주조롤 압하력 측정값은 실시간 주제어기의 버퍼에 저장하고, 박판두께 측정장치는 주조롤 사이에서 발생된 사건을 측정하는데 걸리는 시간지연을 계산하여 계산된 시간지연 후부터 박판두께 측정값을 실시간 주제어기의 버퍼에 저장하는 제1단계와; 상기 주조롤 회전속도로부터 주조롤의 1회전 완료를 판단하고, 주조롤 1회전당 주제어기에 저장된 주조롤 압하력 측정값과 박판두께 측정값의 평균값을 계산하는 제2단계와; 상기 계산된 주조롤 압하력 평균값과 박판두께 평균값을 각 목표값과 비교하여 목표 대비 주조롤 압하력 오차값과 박판두께 오차값을 계산하는 제3단계와; 조업자의 선택에 따라 상기 제3단계에서 계산된 주조롤 압하력 오차값 또는 박판두께 오차값을 주제어기의 입력으로 선택하여 주조롤 속도 명령값을 피드백 제어하는 제4단계로 구성된 쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법을 제공한다.

본 발명은 쌍롤식 박판제조공정에서 주조롤 갭 제어기 및 주조롤 속도 제어기를 이용하여 주조롤 속도에 의해 제조되는 박판의 두께 적중률을 향상시키거나 또는 제조되는 박판의 응고 균일도(=주조롤 압하력 균일도)를 만족하도록 제어할 수 있으면서, 주조롤 사이에서 발생하는 사건과 박판 두께 측정장치에서 그 사건이 측정되는데까지 걸리는 시간지연의 불확실성에 따른 측정오차도 효과적으로 감소시켜 보다 고품위의 박판 제품을 생산할 수 있도록 한 효과를 제공한다.

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Description

쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법{CONTROL METHOD FOR CAST ROLL SPEED IN STRIP CASTER}

본 발명은 쌍롤식 박판제조공정에서 제조되는 박판의 품질 및 주조 안정성에 직접적인 영향을 미치는 주조롤의 속도를 용이하게 제어하여 박판의 응고 균일도를 얻을 수 있도록 한 쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 쌍롤식 박판제조공정에서 제조되는 박판의 품질은 박판의 두께 적중률과 박판의 응고 균일도에 의해 판단된다.

이와 같이, 제조되는 박판의 두께와 응고 균일도는 밀접한 상호연관성을 가지고 있다.

따라서, 제조되는 박판 두께가 가변되면, 제조되는 박판의 응고 균일도도 달라지는 것이 쌍롤식 박판제조공정의 주조기 특징이다.

그러므로, 제조되는 박판의 품질면에서 요구되는 상기 두 가지 사항을 만족시키기 위해 쌍롤식 박판제조기의 주조롤은 두 가지 제어 가능한 인자를 가지고 있다.

그것은 주조롤 갭과 주조롤 속도이다.

통상, 주조롤 갭은 제조되는 박판 두께의 적중률을 향상하기 위해 제어되고, 주조롤 속도는 제조되는 박판의 응고 균일도를 제어하기 위한 것이다.

반대로, 주조롤 갭이 박판의 응고 균일도를 만족하기 위해 제어되기도 하고, 주조롤 속도도 박판 두께 적중률을 향상하기 위해 사용되는 경우도 있다.

한편, 제조되는 박판의 응고 균일도를 측정하는 장치로는 주조롤 압하력 측정장치가 일반적으로 사용된다.

이러한 쌍롤식 박판제조공정에 있어, 제조되는 박판의 품질향상을 위해 주조롤갭 및 압하력을 제어하는 방법에 관해서는 많은 선행기술들이 개시된 바 있다.

예컨대, 쌍롤식 박판제조장치의 주조롤 압하력 제어방법(출원번호 2002- 0037958)는 주조롤 사이의 움직임이 압하력을 일정하게 유지하기 위해 인공지능형 제어기인 퍼지 제어기를 도입하는 것을 제안하였다.

그리고, 쌍롤식 박판주조 공정에서의 주조롤의 반발력 및 속도 제어방법(출원번호 2004-0048906)에서는 주조롤의 압하력을 일정하게 제어하여 주조롤의 속도를 조절하도록 한 것에 관한 것을 제안하였다.

또한, 쌍롤식 박판제조장치에서 주조롤 속도에 의한 주조롤 압하력 제어방법(출원번호 2006-0133442)도 주조롤 속도가 주조롤 압하력을 일정하게 제어되도록 하는 것에 관한 것이다.

그런데, 주조롤 갭이 제조되는 박판의 두께 적중률을 높이기 위해 사용된다면 주조롤 속도는 제조되는 박판의 응고 균일도(=주조롤 압하력 균일도)를 만족시키도록 제어되어야 하고, 반대로 주조롤갭이 제조되는 박판의 응고 균일도(=주조롤 압하력 균일도)를 만족하기 위해 제어된다면 주조롤 속도는 제조되는 박판의 두께 적중률을 높이도록 제어되어야 한다.

따라서, 주조롤 속도는 제어기 구성에 따라 어떨 때는 제조되는 박판의 두께 적중률을 높이도록 제어되어야 하고, 어떨 때에는 제조되는 박판의 응고 균일도(=주조롤 압하력 균일도)를 만족시키도록 제어되어야 하는 것이다.

그럼에도 불구하고, 앞선 기술들에서는 이처럼 쌍롤식 박판제조공정에서 주조롤 속도에 의해 제조되는 박판의 두께 적중률을 높이거나 박판의 응고 균일도(=주조롤 압하력 균일도)를 만족시키도록 제어하는 두 가지 제어방안이 개시된 바 없었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 특히 주조롤 속도를 어떻게 조절하여, 쌍롤식 박판제조공정에서 요구되는 박판의 품질을 향상시킬 것인가에 촛점을 맞추어 두 가지 제어기, 즉 주조롤 갭 제어기 및 주조롤 속도 제어기를 이용하여 주조롤 1회전당 주조롤 압하력 오차값과 박판 두께 오차값을 계산하는데 나타나는 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있고, 또한 주조롤 사이에서 발생하는 사건과 박판 두께 측정장치에서 그 사건이 측정되는데까지 걸리는 시간지연의 불확실성에 따른 측정오차도 효과적으로 감소시켜 보다 고품위의 박판 제품을 생산할 수 있도록 한 쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법을 제공함에 그 주된 해결 과제가 있다.

본 발명은 상기한 해결 과제를 달성하기 위한 수단으로, 쌍롤식 박판주조공정에서 두 개의 주조롤 회전속도를 제어하기 위해 유압실린더 전단에는 주조롤 압하력 측정장치, 주조되는 박판두께 측정장치를 구비하고, 주조롤 중심축에는 모터와 모터제어기를 구비하여, 주조롤 압하력 측정값은 실시간 주제어기의 버퍼에 저장하고, 박판두께 측정장치는 주조롤 사이에서 발생된 사건을 측정하는데 걸리는 시간지연을 계산하여 계산된 시간지연 후부터 박판두께 측정값을 실시간 주제어기의 버퍼에 저장하는 제1단계와; 상기 주조롤 회전속도로부터 주조롤의 1회전 완료를 판단하고, 주조롤 1회전당 주제어기에 저장된 주조롤 압하력 측정값과 박판두께 측정값의 평균값을 계산하는 제2단계와; 상기 계산된 주조롤 압하력 평균값과 박판두께 평균값을 각 목표값과 비교하여 목표 대비 주조롤 압하력 오차값과 박판두께 오차값을 계산하는 제3단계와; 조업자의 선택에 따라 상기 제3단계에서 계산된 주조롤 압하력 오차값 또는 박판두께 오차값을 주제어기의 입력으로 선택하여 주조롤 속도 명령값을 피드백 제어하는 제4단계로 구성된 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법을 제공한다.

이때, 상기 제3단계에서 계산된 오차값들을 주제어기의 입력으로 사용하여 노이즈로 인한 센서들의 측정오차를 감소시키고, 주조롤 사이에서 발생하는 사건과 박판두께 측정장치에서 그 주조롤에서 발생된 사건이 측정되는데까지 걸리는 시간지연의 불확실성에 따른 측정오차를 감소시키도록 한 것에도 그 특징이 있다.

본 발명은 쌍롤식 박판제조공정에서 주조롤 갭 제어기 및 주조롤 속도 제어기를 이용하여 주조롤 속도에 의해 제조되는 박판의 두께 적중률을 향상시키거나 또는 제조되는 박판의 응고 균일도(=주조롤 압하력 균일도)를 만족하도록 제어할 수 있으면서, 주조롤 사이에서 발생하는 사건과 박판 두께 측정장치에서 그 사건이 측정되는데까지 걸리는 시간지연의 불확실성에 따른 측정오차도 효과적으로 감소시켜 보다 고품위의 박판 제품을 생산할 수 있도록 한 효과를 제공한다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명과 관련된 쌍롤식 박판주조시 주조롤 부분의 개략도이고, 도 2는 본 발명을 설명하기 위한 주조롤 속도제어기의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 주조롤 속도제어를 위한 로직을 보인 플로우챠트이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 제강공장에서 용해된 용강은 턴디쉬(1)로 유입된다.

이 경우, 턴디쉬(1)로 유입된 용강의 양은 턴디쉬스토퍼(2)의 유량제어장치를 통해 제어된다.

따라서, 턴디쉬(1)에서 공급되는 용강은 턴디쉬노즐(3)을 통해서 주조롤(10) 사이의 섬프(4)로 공급된다.

이때, 상기 주조롤(10)는 주조기프레임(5) 위에 견고히 설치되어 있고, 또한 순환되는 냉각수에 의해 냉각되면서 용강을 주조하여 박판(13)을 제조하게 되며, 제조되는 박판(13)이 코일러로 인발되기 위해 주조롤(10)은 상호 반대 방향으로 회전하게 된다.

한편, 상기 주조롤(10)의 회전은 주조롤(10) 중심축에 장착된 모터(11)에 의해 그 속도 및 방향이 제어되고, 주조롤 갭을 일정하게 유지하기 위해 주조롤척갭 측정장치(7)가 주조롤척(9)에 구비되며, 이 주조롤척갭이 요구된 목표값으로 제어되도록 하기 위해 주조기프레임(5)에는 유압실린더(6)가 구비된다.

또한, 상기 유압실린더(6)의 전단에는 주조롤(10)의 압하력을 측정하기 위한 주조롤 압하력 측정장치(8)가 구비되어 있어, 주조롤갭 또는 주조롤 속도에 의해 주조롤 압하력이 요구된 목표값으로 제어될 수 있도록 구성된다.

그리고, 주조롤(10)에서 제조되는 박판(13)의 두께를 측정하기 위해 박판두께 측정장치(14)도 마련된다.

한편, 도 2에서와 같이, 주조롤 속도는 주조롤 중심축에 장착된 모터(11)에 의해 구동되고, 상기 모터(11)는 전력신호전송선(16) 및 전력신호처리부(23)를 통해 모터제어기(22)와 연결된다.

그리고, 상기 모터제어기(22)는 목표 주조롤 속도값을 주제어기(18)의 중앙연산기(19)로부터 받기 위해 디지털신호전송선(21)을 통해 주제어기(18)의 중앙연산기(19)와 연결된다.

이때, 상기 주제어기(18)는 비례/적분/미분 제어기가 바람직하며, 또한 상기 모터제어기(22)와 주제어기(18)의 중앙연산기(19)는 디지털신호 통신을 위해 디지털통신처리부(20)를 각각 구비하게 된다.

아울러, 상기 주제어기(18)에는 외부 센서로부터 피드백 데이터를 입력받기 위한 아날로그신호처리부(17)를 더 구비한다.

따라서, 주조롤 압하력 측정장치(8)와 박판두께 측정장치(14)의 측정값은 아날로그신호전송선(15)과 아날로그신호처리부(17)를 통해 상기 주제어기(18)로 전송될 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 박판주조기를 통해 본 발명 쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법을 도 1,2,3에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 박판주조기의 주조롤(10) 앞뒤 방향의 움직임은 도 1에서 알 수 있듯이, 오른쪽과 왼쪽 주조롤척(9)과, 오른쪽과 왼쪽 유압실린더(6)로 구성된다.

따라서, 주조롤 압하력 측정장치(8)는 유압실린더(6) 전단에 존재하므로, 오른쪽과 왼쪽 주조롤 압하력 측정장치(8)로 구분된다.

이 상태에서, 먼저 주조롤 압하력 측정장치(8)의 측정값은 주제어기(18)의 내부 버퍼에 100Hz 주파수로 저장된다.

그리고, 주조롤(10)에 발생되는 사건이 박판두께 측정장치(14)에서 측정되기 위해서는 주조롤(10) 사이에서 제조되는 박판(13)이 박판두께 측정장치(14)로 인발되는 시간동안 기다려야 된다.

결국, 박판두께 측정장치(14)에서 측정되는 값과 주조롤(10) 사이에서 발생되는 측정값들이 동기화될 수 있도록 시간지연을 계산하는 로직이 주조롤(10) 속도값으로부터 계산된다.

그래서, 박판두께 측정장치(14)의 측정값은 시간지연 대기가 완료된 시각부터 주제어기(18)의 내부 버퍼에 100Hz 주파수로 저장된다.

그리고, 주조롤(10)의 회전 속도로부터 주조롤 1회전 완료 여부를 판단하고, 주조롤 1회전이 완료되면 주조롤 1회전당 압하력 평균값, 두께 평균값을 계산하게 된다.

이후, 계산된 평균값들은 목표값들과 비교되고, 목표값 대비 압하력 오차와 두께 오차를 계산하게 된다.

결국, 계산된 오차들은 비례/미분/적분 제어기의 입력으로 사용되어 그 오차가 감소되는 방향으로 주조롤(10) 속도가 제어되게 된다.

한편, 주조롤(10) 속도가 압하력 오차를 감소시키도록 동작할 것인지 또는 두께 오차를 감소시키도록 동작할 것인지는 조업자의 판단에 따라 선택된다.

이와 같이, 쌍롤식 박판주조공정에서 주조롤 속도에 의해 주조되는 박판의 두께 적중률을 향상시키거나 혹은 제조되는 박판의 응고 균일도(주조롤 압하력 균일도)를 만족하도록 제어할 수 있게 된다.

또한, 주조롤 속도를 제어하는 방안을 상술한 바와 같이 두 가지로 제어하도록 한 이유는 쌍롤식 박판주조시 주조 초반(주조롤 속도가 가속되고 섬프에 공급되는 용강이 목표값까지 도달하는 동안)에는 일반적으로 주조롤척갭이 주조롤 압하력을 균일하게 제어하게 되므로 주조 초반에는 주조롤 속도가 주조되는 박판의 두께 적중률이 향상되도록 제어하되어야 하며; 반면에 주조 중반에는 모든 조업변수들이 안정화되어 있으므로 주조롤척갭은 주조되는 박판의 두께 적중률을 향상되도록 제 어되고 주조롤 속도는 주주되는 박판의 응고 균일도를 만족하도록 제어되어야 하기 때문이다.

다시 말해, 주조롤 속도는 필요에 따라 주주되는 박판의 두께 적중률을 향상시키도록 제어되기도 하고, 주조되는 박판의 응고 균일도를 만족하도록 제어되기도 하게 된다는 것이다.

따라서, 이 두 가지 제어모드가 쌍롤식 박판주조공정에서 반드시 필요하므로 본 발명에서는 이를 선택적으로 활용토록 한 것이다.

도 1은 본 발명과 관련된 쌍롤식 박판주조시 주조롤 부분의 개략도,

도 2는 본 발명을 설명하기 위한 주조롤 속도제어기의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 주조롤 속도제어를 위한 로직을 보인 플로우챠트.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

6....유압실린더 7....주조롤척갭 측정장치

8....주조롤 압하력 측정장치 9....주조롤척

10....주조롤 11....모터

13....박판 14....박판두께 측정장치

18....주제어기 22....모터제어기

Claims (2)

1. 쌍롤식 박판주조공정에서 두 개의 주조롤(10) 회전속도를 제어하기 위해 유압실린더(6) 전단에는 주조롤 압하력 측정장치(8), 주조되는 박판두께 측정장치(14)를 구비하고, 주조롤(10) 중심축에는 모터(11)와 모터제어기(22)를 구비하여, 주조롤(10) 압하력 측정값은 실시간 주제어기(18)의 버퍼에 저장하고, 박판두께 측정장치(14)는 주조롤(10) 사이에서 발생된 사건을 측정하는데 걸리는 시간지연을 계산하여 계산된 시간지연 후부터 박판두께 측정값을 실시간 주제어기(18)의 버퍼에 저장하는 제1단계와;

   상기 주조롤(10) 회전속도로부터 주조롤(10)의 1회전 완료를 판단하고, 주조롤(10) 1회전당 주제어기(18)에 저장된 주조롤 압하력 측정값과 박판두께 측정값의 평균값을 계산하는 제2단계와;

   상기 계산된 주조롤 압하력 평균값과 박판두께 평균값을 각 목표값과 비교하여 목표 대비 주조롤 압하력 오차값과 박판두께 오차값을 계산하는 제3단계와;

   조업자의 선택에 따라 상기 제3단계에서 계산된 주조롤 압하력 오차값 또는 박판두께 오차값을 주제어기(18)의 입력으로 선택하여 주조롤 속도 명령값을 피드백 제어하는 제4단계로 구성된 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법.
2. 청구항 1에 있어서;

   상기 제3단계에서 계산된 오차값들을 주제어기(18)의 입력으로 사용하여 노이즈로 인한 센서들의 측정오차를 감소시키고, 주조롤 사이에서 발생하는 사건과 박판두께 측정장치에서 그 주조롤에서 발생된 사건이 측정되는데까지 걸리는 시간지연의 불확실성에 따른 측정오차를 감소시키도록 한 것을 특징으로 하는 쌍롤식 박판주조기의 주조롤 속도 제어방법.

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