KR100949683B1 - Method of compensationg change of mold level caused by fluctuation of mass-flow - Google Patents
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Abstract
본 발명은 박 슬라브 및 미니밀 공정에서 제공된 슬라브를 중간 압연공정에서 압연시 매스플로우(Mass-flow: 시간당 압연되는 판의 질량) 불균형이 업스트림의 탕면레벨 변동에 영향을 주지 않도록 탕면레벨 변동을 제어하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 압연기 출구 측의 소재의 두께와 속도의 변화량을 구하여 이로부터 몰드 출구 단면적의 보정량을 산출하고 이에 따라 몰드 출구의 단면적을 제어하여 탕면레벨을 일정하게 유지한다.
The present invention is to control the surface level fluctuation so that the mass-flow imbalance during rolling the slab provided in the thin slab and the mini mill process in the intermediate rolling process does not affect the fluctuation of the surface level of the upstream. It is about a method. The present invention obtains the amount of change in the thickness and speed of the raw material on the exit side of the mill, calculates the correction amount of the cross section of the mold exit therefrom, and controls the cross-sectional area of the mold exit accordingly to keep the level of water level constant.
박슬라브, 미니밀, 탕면제어, 매스플로우 Thin Slab, Mini Mill, Surface Control, Mass Flow
Description
도 1은 박슬라브 및 미니밀 연주기 및 압연기의 개략도.1 is a schematic diagram of a thin slab and mini mill player and rolling mill.
도 2은 본 발명에 따른 탕면레벨 보상 장치의 개략도.Figure 2 is a schematic diagram of the water level compensation device according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 레이들(Ladle) 2: 턴디시(Tundish) 1: Ladle 2: Tundish
3: 몰드(Mold) 4: 세그먼트(Segment) 3: Mold 4: Segment
5: 압연기 6: 슬라브(Slab)5: rolling mill 6: slab
7: 속도계측기 8: 압연하중 계측기7: Speed measuring instrument 8: Rolling load measuring instrument
9: 보상회로 10: 탕면레벨제어기9: compensation circuit 10: water level controller
11: 스토퍼-로드(stopper-rod)11: stopper-rod
본 발명은 박 슬라브 및 미니밀 공장 연주 및 압연 공정에서 연주공정에서 제공된 슬라브가 압연공정에서 압연될 때 매스플로우를 일정하기 유지시키기 위해 슬라브의 두께 변동에 따라 슬라브의 압연속도가 변화할 때 업스트림의 탕면레벨에 영향을 줌으로써 발생하는 탕면레벨 변동을 억제하는 방법에 관한 것이다. In the present invention, when the slab provided in the playing process in the thin slab and mini mill mill rolling and rolling process is rolled in the rolling process, the upstream surface of the slab when the rolling speed of the slab changes according to the thickness variation of the slab to keep the mass flow constant. The present invention relates to a method of suppressing fluctuations in the surface level generated by affecting the level.
특허출원 제2000-81899호에서는 돌발적인 탕면의 레벨변화에 대응하기 위해 탕면레벨 제어 구동기의 기울기를 계산하고, 또한 탕면레벨의 급격한 변화를 감지하여 이를 퍼지 로직을 이용하여 탕면레벨 안정을 유지하는 방법이 제시되었고, 특허출원 제 2000-67323호에서는 미니밀 공장과 같은 연속 주조라인에서 탕면레벨을 주속변화, 턴디시 무게변화, SEN의 클로깅(Clogging) 언클로깅(Unclogging) 등의 주기적인 외란 등에도 불구하고 안정적이고 신뢰성 있게 탕면레벨을 제어하는 기술이 제시되었다. 또한 특허출원 제1997-26864호에서는 일반 연주기에서 주형의 내벽과 용강 사이에 발생하는 스틱-슬립(stick-slip)과 같은 외란이 발생할지라도 영향을 받지 않도록 슬라이딩 하이퍼 플레인을 계산하여 고정도의 제어를 행하는 기술이 제안되었다.Patent application No. 2000-81899 calculates the inclination of the level of the level control driver to cope with the sudden level change of the level, and also detects the sudden change of the level of the level and maintains the level of the level using fuzzy logic In Patent Application No. 2000-67323, the level of hot water in the continuous casting line such as the mini mill factory is changed to the main speed change, the tundish weight change, and the periodic disturbance such as the clogging of the SEN and the unclogging. Nevertheless, a technique has been proposed to control the level of water in a stable and reliable manner. In addition, Patent Application No. 1997-26864 calculates the sliding hyperplane to control high accuracy so that even if disturbances such as stick-slip occurring between the inner wall of the mold and molten steel occur in a general player, the sliding hyperplane is not affected. Technology has been proposed.
일반적으로, 박슬라브 및 미니밀 공장의 연주 및 압연공정은 다음과 같다. 도 1과 같이 제강 공정에서 용해된 용강이 레이들(1)에 담겨서 수송된다. 레이들(1)에 담겨 수송된 용강을 직접 몰드(3)에 주입하기 어려우므로 일단 용강을 턴디시(2)에 담은 후에 몰드(3)에 주입한다. 용강은 몰드(3)에서 냉각되면서 세그먼트(4)를 지나서 압연롤로 들어간다. 압연롤에서는 들어오는 슬라브(6)를 원하는 두께의 소재로 만들기 위해 2단의 압연기(5)에서 자동두께 제어를 사용하여 슬라브를 압연한다. In general, the playing and rolling processes of thin slab and mini mills are as follows. As shown in FIG. 1, molten steel dissolved in the steelmaking process is transported in the ladle 1. Since it is difficult to directly inject the molten steel transported in the ladle 1 into the
이와 같이 몰드(3) 및 세그먼트(4)를 지난 슬라브(6)가 2단 압연기(5)에서 압연될 때 소재에는 두께의 변동이 일어날 수 있다. 즉, 연속주조의 속도에 따라 냉각 패턴이 달라지므로 인해 소재의 두께 변동이 일어날 수 있고, 벌징(Bulging) 등 세그먼트(4)의 롤 부하 배분의 불균일로 인해 소재의 두께 변동이 일어날 수 있다. 두께의 변동이 있는 소재가 압연기(5)에 들어오면 압연기(5)에서는 이러한 입구 측의 두께변동을 측정하여 자동 두께제어 방식을 사용하여 롤 간격을 조정하여 출구 측의 두께변동을 상쇄시킨다. As such, when the
이러한 박슬라브 및 미니밀 공장의 연주 및 압연공정은 일반의 연주 및 압연공정과는 달리 연주와 압연이 연속적으로 일어나고 그 길이 또한 짧은 특징을 가지고 있다. 압연기(5)의 입구 측의 소재 두께변동이나 압연기(5)의 압연 하중의 변화에 의해 생기는 전체적인 매스플로우의 변동은 입구 측 소재의 속도도 변화시키며 이 변화분이 슬라브의 속도성분을 변화시킨다. 세그먼트(4)를 따라 이동하는 슬라브의 속도가 변화하면 업스트림의 길이 및 흐름 속도가 영향을 받게 되어 연주 공정의 탕면레벨 변동의 외란 인자로 작용하여 탕면레벨을 변동시킨다. 현재까지의 탕면레벨 제어에 있어서는 이러한 압연기(5)의 롤 간격을 조정함으로써 발생하는 매스플로우의 변동량이 압연기(5) 입구 측 소재의 속도성분을 변화시키며, 몰드(3)에서 압연기(5)까지의 길이 성분을 변화시키므로, 결국 탕면레벨의 변동을 가져오는 외란 성분으로 인식하고 제어를 행하였다.Unlike the general playing and rolling processes, the playing and rolling processes of the thin slab and mini mills are characterized by continuous play and rolling and have a short length. Variation in the overall mass flow caused by the change in the thickness of the material on the inlet side of the
본 발명은 앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 압연기(5)에서의 소재 두께변동 또는 압연 하중의 변화로 인한 전체적인 매스 플로우의 변동이 예상될 경우 이를 탕면 레벨에 있어서 몰드(3)를 빠져나가는 단위시간당 단면적의 변화성분으로 인식하여 이를 보상해 줌으로써 박 슬라브나 미니밀과 같이 속도가 빠르고 외란이 많이 발생하는 공정의 엄격한 제어를 가능하게 하여 브레이크아웃(Breakout: 몰드를 빠져 나온 슬라브의 일부가 파열되어서 주조가 중단되는 사고)을 방지하고 보다 정밀하게 탕면레벨 제어를 실행하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, when the overall mass flow fluctuation due to the change in the thickness of the material or the change of the rolling load in the
위와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따르면, 박 슬라브 및 미니밀 공장의 연주 및 압연공정에서 압연기의 매스플로우 변동에 따른 턴디시의 탕면레벨의 변동을 제어하는 방법에 있어서, 압연기의 출구 측 소재 속도와 압연 하중을 측정하는 단계; 상기 소재 속도와 압연 하중으로부터 소재의 출구 측 속도 변화량 및 출구 측 두께 변화량을 구하는 단계; 상기 출구 측 속도 변화량 및 두께 변화량을 이용하여 입구 측 소재 속도 보정량을 구하는 단계; 및 상기 보정량에 따라 입구 측 소재 속도 변화량을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 입구 측 소재 속도 변화량이 상기 보정량에 따라 슬라브가 배출되는 몰드의 단면적을 조절하여 제어될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 소재의 출구 측 속도와 압연 하중을 상기 압연기의 출구 측에 설치된 속도계측기와 압연하중 계측기를 사용하여 측정할 수 있다.
압연기(5)에서 매스플로우의 변동이 발생하면 이에 따라 후방 슬립(Backward Slip)이 발생하고 압연기(5) 입구 측 소재의 여유 루프의 변동이 생긴다. 이 여유 루프를 일정하게 하기 위해서 압연기(5) 입구 측 소재의 속도를 변동시키는 형태로 제어를 행할 수 있다. 일반적으로 정상적으로 압연기(5)에 일어나는 매스플로우의 식은 다음과 같이 정해진다. In order to achieve the above object, according to the present invention, in the method of controlling the fluctuation of the trough level of the tundish according to the fluctuation of the mass flow of the rolling mill in the playing and rolling process of the thin slab and mini mill, the exit material speed of the rolling mill Measuring a rolling load; Obtaining an exit speed change amount and an exit thickness change amount of the work material from the work speed and the rolling load; Obtaining an entry speed compensation amount using the exit speed change amount and the thickness change amount; And controlling an entrance side material speed change amount according to the correction amount.
The present invention can be controlled by adjusting the cross-sectional area of the mold discharged slab in accordance with the correction amount of the inlet side material speed. In addition, the present invention can measure the exit speed and the rolling load of the raw material using a speed gauge and a rolling load measuring instrument provided on the exit side of the rolling mill.
When the fluctuation of the mass flow occurs in the
(식1)(Eq. 1)
여기서 M은 압연기(5)의 입구 측 소재 매스플로우이고, m은 압연기(5)의 출구 측 소재 매스플로우이고, σ는 밀도이고, W는 입구 측 소재 넓이, w는 출구 측 소재 넓이, H는 입구 측 소재 두께, h는 출구 측 소재 두께, V는 입구 측 소재의 속도, v는 출구 측 소재의 속도이다. 즉, 압연기(5)의 입구 측 매스플로우와 출구 측 매스플로우는 동일하다. Where M is the inlet side material massflow of the
식 1로부터 매스플로우를 일정하게 유지하기 위해서 소재의 두께 변화 시 변화시켜야 하는 입구 측 소재의 속도는 식 2와 같이 주어진다. To keep the mass flow constant from Eq. 1, the velocity of the inlet material that must be changed when the material thickness changes is given by Eq.
(식2)(Eq. 2)
여기서 압연기(5)의 매스플로우 변동에 의해 변화되는 입구 측 소재의 속도 변화량은 출구 측 소재의 속도 변화량, 출구 측 소재의 두께 변화량 및 입구 측 소재의 두께 변화량의 대수합으로 나타난다. 여기서 출구 측 소재의 속도 변화량 및 출구 측 소재의 두께 변화량은 압연기 출구 측의 소재의 속도와 압연 하중을 측정하여 각각 구할 수 있다. 입구 측 소재 두께의 변화가 없다고 가정하면, 이 두 양의 합이 결국은 입구 측 소재의 속도 변화량이 된다. 입구 측 소재의 속도 변화량은 몰드(3) 직하부에서 몰드(3)를 빠져 나오는 슬라브의 단위 시간당 단면적의 변화에 대응하므로 입구 측 소재의 속도 변화량은 탕면레벨의 변동을 야기하게 된다. 결국 이러한 매스플로우의 변동이 탕면변동을 일으키므로 이를 제어하기 위해서는 식 3과 같은 보정식이 사용된다.Here, the speed change amount of the inlet side material which is changed by the mass flow variation of the rolling
(식3)(Eq. 3)
여기서 α는 출구 측 소재의 속도 변화량의 보상계수이고, β는 출구 측 소재의 두께 변화량의 보상계수이다.Where α is the compensation coefficient of the speed variation of the exit material, β is the compensation coefficient of the thickness variation of the exit material.
도 2는 본 발명의 원리를 이용하여 탕면레벨을 제어하는 시스템의 구성도이다. 압연기(5) 출구 측의 속도를 측정할 수 있는 속도 계측기(7)를 사용하여 출구 측의 소재 속도를 측정하고 압연기(5)의 하중을 측정할 수 있는 압연하중 계측기(8)를 사용하여 압연 하중을 계측하여 보상회로(9)로 입력한다. 보상회로(9)에서는 압연하중으로부터의 출구 측 소재의 두께 변화량을 계산하고 출구 측 소재의 속도 변화량을 계산하여 식 3에 따라 보정상수를 곱해서 보정량을 구해서 탕면레벨 제어기(10)로 입력한다. 탕면레벨 제어기(10)에서는 현재 몰드(3)에서 빠져나가고 있는 슬라브의 단위시간당 단면적을 계산할 때 위 보상회로(9)에서 계산된 보정량에 따라 슬라브의 단면적을 제어하는 스토퍼-로드(11)를 구동하여 탕면레벨 제어를 실행한다. 2 is a block diagram of a system for controlling the water level using the principles of the present invention. Rolling using a rolling
본 발명은 박 슬라브 및 미니밀 공장에서 연주 및 압연공정에서 압연기(5)의 두께변동으로 발생하는 매스플로우의 변동요인을 압연기(5) 소재 출구 측 두께 변동 항과 소재 출구 측 속도 변화 항을 측정하여 이를 탕면레벨 제어의 보상항으로 입력함으로써 보다 정밀한 탕면레벨 제어를 가능하게 하여 수율을 향상하고 브레이크아웃 발생을 감소시키는 효과가 있다. 이상에서 본 발명에 따른 매스플로우 변동에 따른 탕면레벨 제어방법의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하였으나 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변경 및 변형할 수 있다.The present invention is to measure the variation factors of mass flow caused by the thickness variation of the rolling mill (5) in the play and rolling process in thin slabs and mini mills, and the thickness variation terms of the material exit side and the material exit side speed variation By inputting this into the compensation term of the water level control, it is possible to perform more precise water level control, thereby improving yield and reducing breakout occurrence. The embodiment of the method for controlling the water level according to the mass flow fluctuation according to the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, which describes the best embodiment of the present invention by way of example and does not limit the present invention. In addition, any person having ordinary skill in the art may make various changes and modifications without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
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2002
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