KR101668311B1 - 연속 주조강 주탕 제어방법 및 장치 - Google Patents

연속 주조강 주탕 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속 주조강 주탕 제어 방법을 개시하며, 1 단계에서 철강 래들의 턴테이블 상에 탑재된 철강 래들 위치 센서(14)에 의하여 철강 래들 주탕 위치 신호를 측정 및 판독하고, 2 단계에서 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)에 의하여 철강 래들(1)의 주탕이 시작되었는지 판단하고, 3 단계에서 철강 래들 슬라이딩 노즐(15) 위에 장착된 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)의 데이터를 추론 컨트롤러로 판독 및 공급하고, 4 단계에서 제강 슬래그 함량 측정의 판독 데이터와 제강 슬래그 함량의 수동 설정치 사이의 비교를 추론 컨트롤러내에서 도출하여 만약 현재의 제강 슬래그 함량 측정치가 제강 슬래그 함량의 수동 설정치보다 작은 경우에는 전단계로 돌아가고 현재의 제강 슬래그 함량 측정치가 제강 슬래그 함량의 수동 설정치보다 큰 경우에는 실린더 제어 변수를 PI 컨트롤러로 출력 및 공급하고, 5 단계에서 추론 컨트롤러에 의한 실린더 위치 신호 출력과 실제로 측정된 실린더 위치 신호 사이의 비교 및 PI 컨트롤러 내에서의 계산을 행하여 실린더 구동 유닛(5)의 출력제어가 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3)를 움직이도록 구동함으로써 철강 래들의 슬라이딩 노즐(15)의 개방도를 감소시킨다.

Description

연속 주조강 주탕 제어방법 및 장치{CONTROL METHOD AND APPARATUS FOR CONTINUOUS CASTING STEEL POURING}
본 발명은 연속 주조강 래들(ladle) 탭핑 시의 연속 주조강 주탕 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
현재의 연속 주조강 래들의 주탕 공정에 있어서는, 주탕의 후기 단계에서 용강은 대형 철강 래들의 출선구(出銑口) 근처에 소용돌이를 형성하며, 용강의 표면에 부유하는 제강 슬래그가 그 소용돌이의 중심으로 모여지고 그 소용돌이의 중심 부근에서 역전된 원추형상을 형성하게 된다. 소용돌이의 흡인작용 하에서, 제강 슬래그는 용강내로 가라앉게 되며, 긴 노즐을 통해 턴디시 안으로 흘러 들어가게 된다. 제강 슬래그의 함량을 측정하는 수단에 의하여 제강 슬래그의 양이 특정 기준을 초과하는 것이 검지된 경우, 연속 주조강 주탕 장치는 제어 시스템을 가동하여 슬라이딩 노즐을 폐쇄하고, 주탕 공정을 끝내게 된다. 유체 역학의 원리에 따르면, 역전된 원추형상의 제강 슬래그의 존재로 인하여, 대량의 용강이 철강 래들 내에 남아있게 된다. 연속적으로 주조하는 대형 철강 래들의 최종 주탕 후 철강 래들의 제강 슬래그의 양에 대한 한 기업의 통계에 의하면, 150톤의 철강 래들로부터의 제강 슬래그는 대략 1~3톤 정도의 용강을 포함하며, 300톤의 철강 래들로부터의 제강 슬래그는 대략 1~5톤 정도의 용강을 포함한다. 이러한 잔여 용강은 보통 제강 슬래그로서 폐기되며, 자원의 낭비를 야기한다.
본 발명의 목적은, 철강 래들의 용강 배출 유량의 최적화 제어를 구현함으로써, 용강 배출의 극대화를 달성하면서도 제강 슬래그가 유출되지 않거나 또는 덜 유출되도록 함으로써, 용강의 생산 수율이 향상되는 연속 주조강 주탕 제어방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음의 기술적 해결방안을 사용한다:
연속 주조강 주탕 제어 방법은, 이하의 단계를 포함한다:
1 단계: 철강 래들(1)의 턴테이블에 탑재된 철강 래들 위치 센서(14)에 의하여 철강 래들 주탕 위치 신호를 측정 및 판독한다;
2 단계: 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)에 의하여 철강 래들(1)의 주탕이 시작되었는지 판단하고, 만약 철강 래들(1)의 주탕이 시작되지 않았으면 1 단계로 돌아가고, 철강 래들(1)의 주탕이 시작되었다면 3 단계로 간다;
3 단계: 철강 래들 슬라이딩 노즐(15) 위에 장착된 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)의 데이터를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13) 내의 추론 컨트롤러 (inferential controller)로 판독 및 공급한다;
4 단계: 추론 컨트롤러내에서, 판독된 제강 슬래그 함량 측정데이터와 제강 슬래그의 수동 설정치 사이의 비교를 도출하고, 만약 현재의 제강 슬래그 함량 측정치가 제강 슬래그의 수동 설정치보다 작은 경우에는 3 단계로 돌아가고; 현재의 제강 슬래그 함량 측정치가 제강 슬래그의 수동 설정치보다 큰 경우에는, 실린더 제어 변수를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13) 내의 PI 컨트롤러로 출력 및 공급하고 5 단계로 간다;
추론 컨트롤러 내에서, 철강 래들 및 철강 등급이 선택된 후, 슬라이딩 노즐의 개방도 d 는 대형 철강 래들 내의 용강의 질량 G 의 함수이며; 철강 래들 슬라이딩 노즐의 개방도 d 의 계산식은:
Figure 112014127327191-pct00001
여기에서
Figure 112016055543227-pct00024
,
Figure 112016055543227-pct00025
,
g : 중력 가속도;
p : 대형 철강 래들 내부의 용강의 밀도;
l : 긴 노즐의 길이;
G : 대형 철강 래들 내부의 용강의 질량;
D : 철강 래들 내부의 유효 직경;
μ : 용강의 점도
이다.
5 단계: 추론 컨트롤러에 의하여 출력된 실린더 위치 신호와 실제로 측정된 실린더 위치 신호 사이의 비교 및 PI 컨트롤러 내에서의 계산을 행하고, 출력 제어 신호를 실린더 구동 유닛(5)으로 공급하여 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3)를 움직이도록 구동함으로써, 철강 래들의 슬라이딩 노즐(15)의 개방도를 감소한다;
6 단계: PI 컨트롤러는 지연된 신호를 발신하고, 일정시간 동안 지연하면서 실린더 위치 신호를 판독한다;
7 단계: 지연된 시간이 경과되면, PI 컨트롤러는 현재의 실린더 위치 신호를 판독한다;
8 단계: PI 컨트롤러에서, 실린더가 완전히 폐쇄되었는지 아닌지를 판단하고, 만약 실린더가 완전히 닫혀지지 않은 경우에는 3 단계로 돌아가서 상기 작업을 반복하고, 실린더가 완전히 닫혀진 경우에는 9 단계로 진행한다;
9 단계: 강 주탕 종료 신호를 발신하고, 1 단계로 돌아가 상기 작업을 반복한다.
연속 주조강 주탕 장치는 철강 래들(1), 슬라이딩 노즐(15), 철강 래들의 긴 노즐(6), 턴디시(7), 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3) 및 실린더 구동 유닛(5)을 포함하며, 상기 장치는 또한 제강 슬래그 함량측정용 센서(2), 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10), 철강 래들 위치 센서(14), 실린더 피스톤 위치 센서(4), 알람(9) 및 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)를 포함하며, 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)는 추론 컨트롤러 및 PI 컨트롤러를 포함한다. 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)는 슬라이딩 노즐(15) 위에 설치되며, 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)는 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10)로 신호를 출력하며 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)와 접속된다. 철강 래들 위치 센서(14)는 철강 래들(1)의 턴테이블 위에 설치되며, 철강 래들 위치 센서(14)는 현장 공정 제어 컴퓨터(12)로 신호를 출력한다. 현장 공정 제어 컴퓨터(12)는 철강 래들 위치 신호를 처리 신호 인터페이스 유닛(11)으로 출력한다. 처리 신호 인터페이스 유닛(11)은 철강 래들 위치 신호를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)로 출력한다.실린더 피스톤 위치 센서(4)는 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3) 상에 설치되며, 실린더 피스톤 위치 센서(4)는 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)로 신호를 출력한다. 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)의 출력은 실린더 구동 유닛(5) 및 알람(9)에 접속된다. 실린더 구동 유닛(5)은 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3)로 신호를 출력하여 실린더를 움직이도록 구동함으로써, 슬라이딩 노즐(15)의 개방도를 제어할 수 있다. 본 발명의 연속 주조강 주탕 제어 방법 및 장치는, 주탕 공정에서 용강 내에 가라앉은 제강 슬래그의 변화 신호를 철강 래들의 슬라이딩 노즐 위에 설치된 제강 슬래그 함량측정용 센서로 측정하고, 그 후 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터 시스템이 추론 분석 및 판단을 하도록 채택됨으로써 슬라이딩 노즐의 현재의 새로운 위치를 제공하고 슬라이딩 노즐의 폐쇄 공정을 제어한다. 철강 래들의 슬라이딩 노즐을 제어함으로써, 철강 래들 내의 용강의 유동장 분포를 제어할 수 있으며, 철강 래들 내의 용강의 난류를 방지하고, 따라서 철강 래들 내부에 남아 있는 용강을 제어한다고 하는 목적을 달성한다.
철강 래들의 용강 배출 유량에 대한 최적화 제어를 구현함으로써, 본 발명은 용강 배출의 극대화를 달성하면서도 제강 슬래그가 유출되지 않거나 또는 덜 유출되도록 함으로써, 용강의 생산 수율을 향상시킬 수 있고 생산 비용을 절감 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 연속 주조강 주탕용 제어 장치의 모식도이다;
도 2는, 본 발명의 연속 주조강 주탕에 대한 제어 원리의 모식도이다;
도 3은, 본 발명의 연속 주조강 주탕용 제어 방법의 플로우 차트이다.
이하, 도면과 실시예를 참조하여 본 발명을 이하에서 보다 상세하게 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 연속 주조강 주탕 제어 방법은, 철강 래들의 슬라이딩 노즐(15) 위에 설치된 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)에 의하여 용강 내의 제강 슬래그의 양에 대한 온라인 측정을 수행하고, 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10)는 측정된 약한 센서 신호를 증폭하여 그것을 추론 컨트롤러에 공급하고, 추론 컨트롤러는 실제 측정된 용강 내의 제강 슬래그 함량치와 수동으로 설정해놓은 제강 슬래그 함량치를 비교한다. 만약 실제 측정된 용강 속의 제강 슬래그 함량치가 수동으로 설정한 제강 슬래그 함량치보다 작을 경우, 추론 컨트롤러는 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10)의 출력치에 대한 판독을 계속하고 그것을 수동 설정된 제강 슬래그 함량치와 비교한다. 만약, 실제 측정된 용강 속의 제강 슬래그 함량치가 수동으로 설정한 제강 슬래그 함량치보다 큰 경우, 추론 컨트롤러는 실린더 위치 신호를 계산하여 그것을 PI 컨트롤러로 공급하고, PI 컨트롤러는 추론 컨트롤러로부터 출력된 실린더 제어 신호와 실린더의 실제 위치 피드백 신호를 비교한 후, 실린더의 동작을 계산 및 제어한다. 실린더는 철강 래들 슬라이딩 노즐을 움직이도록 구동하여 용강의 유량을 변화시킴으로써, 철강 래들 안의 용강이 난류를 발생시키는 것을 방지한다. 상세한 분석은 다음에서와 같다.
코리올리의 정리 (Coriolis' theorem)에 의하면, 파이프 내의 유체입자는, 차압의 작용 하에, 각각 축방향의 힘과 반경방향의 힘의 영향을 받기 때문에, 파이프 내의 유체의 경로는 프리세션 (precession) 상태로 된다. 이러한 유체역학 모델에 있어서, 대형 래들의 긴 노즐은 작은 직경의 파이프인 반면, 대형 래들 자체는 큰 직경을 가진 파이프로 제공되며, 따라서 압력의 차이가 있는 한, 용강은 프리세션 방식으로 유동하게 된다. 용강이 유동하는 과정에서, 파이프의 가장자리에서의 용강은 파이프 벽과 마찰하게 되고, 따라서 파이프 벽의 가장자리에서의 용강은 파이프의 중심에서의 용강보다 느리게 유동하게 된다. 그러므로 파이프 내의 유체에 관한 한, 중심의 용강은 빠르게 유동하는 반면, 벽 가장자리에서의 용강은 느리게 유동하게 되며, 그 후 중심으로부터 먼 곳의 용강이 중심을 향하여 유동하게 되고, 이것이 대형 철강 래들의 용강내에 소용돌이가 발생되는 이유로 된다.
유체역학의 레이놀드의 수송정리 (Reynold's transport theorem)에서 알 수 있는 바와 같이, 용기 내의 유체 레벨이 임계 수준까지 낮아졌을 때, 배출구 위에는 소용돌이가 형성된다. 용강도 동일한 현상을 나타내게 되며, 철강 래들 내의 용강이 임계 수준에 근접할 때, 주선구의 위쪽에 소용돌이가 형성되어 제강 슬래그를 그 속으로 끌어들이게 된다. 본 발명의 연속 주조강 주탕 제어방법은 철강 래들 내의 소용돌이의 형성 원리를 이용하고 철강 래들의 용강 유량을 최적화 제어 기술을 통하여 제어함으로써, 소용돌이의 형성을 억제하고 철강 래들 내에 제강 슬래그를 잔존시켜서 용강의 배출을 용이하게 한다. 본 발명의 연속 주조강 주탕에 대한 제어방법의 작동원리를 이하에서 설명한다.
대형 철강 래들의 주탕의 후기 단계에서, 용강은 그 내부에 소용돌이를 형성하며, 대형 철강 래들 내의 용강의 배출이 거의 종료될 때쯤, 용강의 회전 속도가 가속되고, 제강 슬래그가 용강 내로 끌려 들어가서 턴디시 내로 흐르게 된다. 용강의 회전 속도의 변화는 노즐 내를 흐르는 용강의 레이놀즈 수 (Reynolds number)의 변화를 야기하게 되므로, 그것이 임계 레이놀즈 수에 도달하면 난류가 나타나게 된다. 특정 조건하에서는, 파이프내를 흐르는 유체에 의하여 초래되는 자기여자된 (self-excitated) 진동의 법칙이 변화되지 않는다. 제강 슬래그가 나타날 때, 파이프 내의 자기여자된 진동의 법칙은 변화된다. 레이놀즈의 실험으로부터 알려진 바와 같이, 유체의 유동상태는 파이프의 직경, 유체의 점도 및 유속에 관련된다. 만약 파이프의 직경 d 및 유체의 유동 점도 v 가 일정하면, 층류로부터 난류로 변화됨에 따른 속도는 상부 임계속도 (v c 로 나타냄)로 된다. 난류로부터 층류로 변화됨에 따른 평균속도는 하부 임계속도 (v' c 로 나타냄)로 되며, v' c > v c 이다. 만약 파이프의 직경 d 또는 유체의 유동점도 v 가 변화하면, d, v 또는 v c 가 아무리 변화하더라도, 상응하는 무차원의 수 v c d/v 는 일정하게 된다. 이 무차원의 수 v c d/v 를 레이놀즈 수 Re 라 한다. 상부 및 하부 임계속도에 상응하여, 이하와 같이 된다.
레이놀즈 수:
Figure 112014127327191-pct00002
여기에서:
d - 파이프의 직경, m
ρ- 유체의 밀도, kg·m-3
u - 유체의 점도, Pa·s
μ- 유속, m·s-1
상부 임계 레이놀즈수:
Figure 112014127327191-pct00003
하부 임계 레이놀즈수:
Figure 112014127327191-pct00004
레이놀즈에 의한 원통형 파이프내에서의 유체의 흐름의 판단을 통해 다음의 내용을 알 수 있다:
R ec < 2320 인 경우에는, 원통형 파이프 내의 유체의 유동상태는 층류로 된다.
R e'c = 13800~40000 인 경우에는, 원통형 파이프 내의 유동상태가 난류로 된다.
상술한 내용은, 원통형 파이프 내의 유체 흐름의 하부 임계 레이놀즈수가 일정한 값이고, 반면에 층류로부터 난류로 변화됨에 따른 상부 임계 레이놀즈수는 실제 유체의 흐름에 항상 존재하는 외부적인 방해와 관련된다는 것을 나타낸다. 따라서, 상부 임계 레이놀즈수는 유체가 흐르는 상태를 판단하는데 아무런 실제적인 중요성이 없으며, 일반적으로 하부 임계 레이놀즈수 R e'c 가 이하에서와 같이 유동 상태(층류 또는 난류)를 판단하는데 기준이 되는 것으로 여겨진다:
R e <R ec = 2320, 파이프 내에서 층류.
R e >R ec = 2320, 파이프 내에서 난류.
따라서, 긴 노즐 내에서의 난류의 발생 조건은 연속 주조 장비 데이터에 따라서 계산될 수 있으며, 다음과 같다:
Figure 112014127327191-pct00005
식 (1)
여기에서,
d - 파이프의 직경, m
ρ- 유체의 밀도, kg·m-3
u - 유체의 점도, Pa·s
μ- 유속, m·s-1
이다.
식 (1)에 따르면, 난류를 야기하지 않고 철강 래들의 밖으로 유출되는 용강의 유속은 이하와 같이 추론될 수 있다.
Figure 112014127327191-pct00006
식 (2)
D: 대형 철강 래들 내의 용강의 직경;
s: 슬라이딩 노즐의 단면적;
H : 대형 철강 래들 내의 용강의 높이;
G : 대형 철강 래들 내의 용강의 질량;
ρ : 대형 철강 래들 내의 용강의 특정 중력;
p : 대형 철강 래들 내의 용강의 정지 압력;
l : 긴 노즐의 길이
라고 할 때,
대형 철강 래들 내의 용강의 단면적은:
Figure 112014127327191-pct00007
식 (3)
대형 철강 래들 내의 용강의 질량은:
Figure 112014127327191-pct00008
식 (4)
대형 철강 래들 내의 용강의 높이는:
Figure 112014127327191-pct00009
식 (5)
긴 노즐의 출구에 도달할 때의 대형 철강 래들 내의 용강의 속도는:
Figure 112014127327191-pct00010
식 (6)
이 된다.
유동하는 용강 내에 발생하는 난류가 전혀 없다고 확신할 수 있으려면, 용강의 속도 v t 는 식 (2)를 만족시켜야만 하며,
즉,
Figure 112014127327191-pct00011
Figure 112014127327191-pct00012
식 (7)
으로 된다.
식 (7)은 다음과 같이 정리될 수 있다:
Figure 112014127327191-pct00013
Figure 112014127327191-pct00014
Figure 112014127327191-pct00015
Figure 112014127327191-pct00016
여기에서
Figure 112016055543227-pct00026
,
Figure 112016055543227-pct00027
,
Figure 112014127327191-pct00017
식 (8)
로 된다.
연역된 식 (8)로부터 ζ = 4gρ라는 것을 알 수 있으며, 여기에서: ρ 는 용강의 밀도를 나타내고 철강 등급과 관련된다, 또한 ζ 는 특정한 철강 등급이 있을 때의 상수이다. ξ = 2glρ 2 πD 2 이며, 여기에서: ρ 는 용강의 밀도를 나타내고 철강 등급과 관련되고, μ는 용강의 점도를 나타내고 마찬가지로 철강 등급에 관련되며, l 은 노즐의 길이를 나타내며, 긴 노즐이 선택될 때 상수로 되고, D 은 철강 래들 내의 용강의 유효 지름을 나타내며 마찬가지로 철강 래들이 선택되었을 때 상수로 되며, ζ 또한 철강 등급이 선택되었을 때 상수이다. G는 철강 래들 내의 용강의 중량이며, 식내에서 가장 현저하게 변화되는 값이다: 이 값은 철강 래들의 주탕의 시작시에 최대로 되고, 주탕의 종료시에 최소로 감소된다.
식 (8)은 주탕공정에서 난류의 발생이 없는 철강 래들의 조건을 나타내는데, 그것은 철강 래들의 슬라이딩 노즐의 개방도 d 가 식 (8)을 만족해야 한다는 것이다. 식 (8)은 또한, 철강 래들과 철강 등급이 선택되었을 때, 철강 래들의 슬라이딩 노즐의 개방도가 철강 래들 내의 용강의 중량에만 관계된다는 것을 나타내며, 즉 철강 래들의 슬라이딩 노즐의 개방도는 철강 래들 내의 용강의 중량의 제곱근에 반비례한다는 것이다.
본 발명의 연속 주조강 주탕 제어방법 및 장치는 이와 같은 원리에 근거하여 설계된 것으로서, 실시간 기반하에 철강 래들의 슬라이딩 노즐의 개방도의 연속적인 온라인 제어를 실현할 수 있으며, 따라서 주탕공정 중 용강에 난류가 발생하지 않도록 제어하며, 래들 내의 용강이 완전히 배출되도록 보장한다.
도 1, 2 및 3은 본 발명의 연속 주조강 주탕 장치를 나타내며, 이 장치는 철강 래들(1), 슬라이딩 노즐(15), 철강 래들의 긴 노즐(6), 턴디시(7), 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3) 및 실린더 구동 유닛(5), 제강 슬래그 함량측정용 센서(2), 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10), 철강 래들 위치 센서(14), 실린더 피스톤 위치 센서(4), 알람(9) 및 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)를 포함하며, 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)는 추론 컨트롤러 및 PI 컨트롤러를 포함하고, 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)는 슬라이딩 노즐(15) 위에 설치되며, 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)는 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10)로 신호를 출력하며, 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10)의 신호를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)로 출력한다. 철강 래들 위치 센서(14)는 철강 래들(1)의 턴테이블 위에 설치되며, 철강 래들 위치 센서(14)는 현장 공정 제어 컴퓨터(12)로 신호를 출력하고, 현장 공정 제어 컴퓨터(12)는 철강 래들 위치 신호를 처리 신호 인터페이스 유닛(11)으로 출력한다. 처리 신호 인터페이스 유닛(11)은 철강 래들 위치 신호를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)로 출력한다. 실린더 피스톤 위치 센서(4)는 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3) 상에 설치되며, 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)로 신호를 출력하고, 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)의 신호는 실린더 구동 유닛(5) 및 알람(9)으로 출력된다. 실린더 구동 유닛(5)은 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3)로 신호를 출력하여 실린더를 움직이도록 구동함으로써, 슬라이딩 노즐(15)의 개방도를 제어할 수 있다.
본 발명의 연속 주조강 주탕 방법은 상기와 같은 연속 주조강 주탕 제어장치에 근거하여 실현될 수 있으며, 이하의 단계를 포함한다(도 3 참조):
1 단계(도 1 참조), 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)는 철강 래들(1)의 턴테이블에 설치된 철강 래들 위치 센서(14)의 신호를 처리 신호 인터페이스 유닛(11) 및 현장 공정 제어 컴퓨터(12)을 통하여 판독하고, 철강 래들의 주탕 위치의 정보를 얻는다;
2 단계, 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)는, 철강 래들의 주탕 위치의 정보에 근거하여 철강 래들(1)의 주탕이 시작되었는지 판단하고, 만약 철강 래들의 주탕이 시작되지 않았으면 1 단계로 돌아가고, 철강 래들의 주탕이 시작되었으면 3 단계로 간다;
3 단계, 철강 래들 슬라이딩 노즐(15) 위에 장착된 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)의 출력신호를 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10)로 보내고, 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)는 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10)의 출력신호를 판독하여 현재의 용강의 제강 슬래그 함량을 얻고, 이를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)내의 추론 컨트롤러로 공급한다.
4 단계(도 2 참조), 추론 컨트롤러내에서, 용강 내의 제강 슬래그 함량의 측정된 데이터와 용강 내의 제강 슬래그 함량의 수동 설정치 r 사이의 비교를 도출하고, 만약 제강 슬래그 함량의 현재 측정치가 제강 슬래그의 수동 설정치보다 작은 경우에는 3 단계로 돌아가고, 제강 슬래그 함량의 현재 측정치가 제강 슬래그의 수동 설정치보다 큰 경우에는, 배출 실린더 제어 변수를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13) 내의 PI 컨트롤러로 공급하고 5 단계로 간다.
추론 컨트롤러 내에서, 철강 래들 및 철강 등급이 선택된 후, 슬라이딩 노즐의 개방도 d 는 대형 철강 래들 내의 용강의 질량 G 의 함수가 된다. 철강 래들 슬라이딩 노즐의 개방도 d 의 계산식은:
Figure 112014127327191-pct00018
여기에서
Figure 112016055543227-pct00028
,
Figure 112016055543227-pct00029
,
g : 중력 가속도;
ρ : 대형 철강 래들 내부의 용강의 밀도;
l : 긴 노즐의 길이;
G : 대형 철강 래들 내부의 용강의 질량;
D : 철강 래들 내부의 유효 직경;
μ : 용강의 점도
이다.
5 단계, 추론 컨트롤러에 의하여 출력된 실린더 위치 신호와 실제로 측정된 실린더 위치 신호 사이의 비교 및 PI 컨트롤러 내에서의 계산을 행하고, 출력 제어 신호를 실린더 구동 유닛(5)으로 공급하여 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3)를 움직이도록 구동함으로써, 철강 래들의 슬라이딩 노즐(15)의 개방도를 감소한다.
6 단계, PI 컨트롤러는 지연된 신호를 발신하고, 일정시간 동안 지연하면서 실린더(3)의 현재 위치 신호를 판독한다.
7 단계, 지연된 시간이 경과되면, PI 컨트롤러는 실린더(3)의 현재의 위치 신호를 판독한다
8 단계, PI 컨트롤러에서, 실린더가 완전히 폐쇄되었는지 아닌지를 판단하고, 만약 실린더가 완전히 닫혀지지 않은 경우에는 3 단계로 돌아가서 상기 작업을 반복하고, 실린더가 완전히 닫혀진 경우에는 9 단계로 진행한다.
9 단계, 강 주탕 종료 신호를 발신하고, 1 단계로 돌아가 상기 작업을 반복한다.
상기의 내용들은 본 발명의 바람직한 실시예들일 뿐이며, 본 발명의 보호 범위를 한정하기 위하여 사용된 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 현재의 요지 및 원리 내에서 만들어진 어떠한 변형, 등가 대치물, 개선 또는 기타의 변화는 본 발명의 보호 범위 내에 속하는 것이다.
1: 철강 래들 2: 제강 슬래그 함량측정용 센서
3: 슬라이딩 노즐 구동 실린더 4: 실린더 피스톤 위치 센서
5: 실린더 구동 유닛; 6: 철강 래들의 긴 노즐;
7: 턴디시 8: 기계 아암
9: 현장 경보 및 운용 유닛
10: 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기
11: 처리 신호 인터페이스 유닛 12: 현장 공정 제어 컴퓨터
13: 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터 14: 철강 래들 위치 센서
15: 슬라이딩 노즐

Claims (2)

  1. 철강 래들(1)의 턴테이블 상에 탑재된 철강 래들 위치 센서(14)에 의하여 철강 래들 주탕 위치 신호를 측정 및 판독하는 1 단계,
    강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)에 의하여 철강 래들(1)의 주탕이 시작되었는지 판단하고, 만약 철강 래들(1)의 주탕이 시작되지 않았으면 1 단계로 돌아가고, 철강 래들(1)의 주탕이 시작되었다면 3 단계로 진행하는 2 단계,
    철강 래들 슬라이딩 노즐(15) 위에 장착된 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)의 데이터를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13) 내의 추론 컨트롤러 (inferential controller)로 판독 및 공급하는 3 단계,
    추론 컨트롤러 내에서, 판독된 제강 슬래그 함량 측정데이터와 제강 슬래그 함량의 수동 설정치 사이의 비교를 도출하고, 만약 현재의 제강 슬래그 함량 측정치가 제강 슬래그 함량의 수동 설정치보다 작은 경우에는 3 단계로 돌아가고, 현재의 제강 슬래그 함량 측정치가 제강 슬래그 함량의 수동 설정치보다 큰 경우에는 실린더 제어 변수를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13) 내의 PI 컨트롤러로 출력 및 공급하고 5 단계로 진행하는 4 단계,
    추론 컨트롤러에 의하여 출력된 실린더 위치 신호와 실제로 측정된 실린더 위치 신호 사이의 비교 및 PI 컨트롤러 내에서의 계산을 행하고, 출력 제어 신호를 실린더 구동 유닛(5)으로 공급하여 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3)를 움직이도록 구동함으로써, 철강 래들의 슬라이딩 노즐(15)의 개방도를 감소시키는 5 단계,
    PI 컨트롤러가 지연된 신호를 발신하고, 일정시간 동안 지연하면서 실린더 위치 신호를 판독하는 6 단계,
    지연된 시간이 경과한 후, PI 컨트롤러가 현재의 실린더 위치 신호를 판독하는 7 단계,
    실린더가 완전히 폐쇄되었는지 아닌지를 PI 컨트롤러에서 판단하고, 만약 실린더가 완전히 닫혀지지 않은 경우에는 3 단계로 돌아가서 상기 3 단계를 반복하고, 실린더가 완전히 닫혀진 경우에는 9 단계로 진행하는 8 단계,
    강 주탕 종료 신호를 발신하고, 1 단계로 돌아가서 상기 1 단계를 반복하는 9 단계,
    를 포함하며,
    상기 4 단계에 있어서, 철강 래들 및 철강 등급이 추론 컨트롤러 내에서 선택된 후, 슬라이딩 노즐의 개방도 d 는 대형 철강 래들 내의 용강의 질량 G 의 함수이며, 철강 래들 슬라이딩 노즐의 개방도 d 는 아래의 식으로 계산되고,
    Figure 112016055543227-pct00030

    여기에서
    Figure 112016055543227-pct00031
    ,
    Figure 112016055543227-pct00032
    ,
    g 는 중력 가속도,
    ρ 는 대형 철강 래들 내부의 용강의 밀도,
    l 는 긴 노즐의 길이,
    G 는 대형 철강 래들 내부의 용강의 질량,
    D 는 철강 래들 내부의 유효 직경,
    μ 는 용강의 점도인,
    연속 주조강 주탕 제어 방법.
  2. 철강 래들(1), 슬라이딩 노즐(15), 철강 래들의 긴 노즐(6), 턴디시(7), 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3) 및 실린더 구동 유닛(5)을 포함하는 연속 주조강 주탕 장치로서,
    상기 장치는 또한 제강 슬래그 함량측정용 센서(2), 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10), 철강 래들 위치 센서(14), 실린더 피스톤 위치 센서(4), 알람(9) 및 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)를 포함하며,
    강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)는 추론 컨트롤러 및 PI 컨트롤러를 포함하고,
    제강 슬래그 함량측정용 센서(2)는 슬라이딩 노즐(15) 위에 설치되며, 제강 슬래그 함량측정용 센서(2)는 제강 슬래그 함량측정용 신호증폭기(10)로 신호를 출력하며 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)와 접속되고.
    철강 래들 위치 센서(14)는 철강 래들(1)의 턴테이블 위에 설치되며, 철강 래들 위치 센서(14)는 현장 공정 제어 컴퓨터(12)로 신호를 출력하고,
    현장 공정 제어 컴퓨터(12)는 철강 래들 위치 신호를 처리 신호 인터페이스 유닛(11)으로 출력하고,
    처리 신호 인터페이스 유닛(11)은 철강 래들 위치 신호를 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)로 출력하고,
    실린더 피스톤 위치 센서(4)는 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3) 상에 설치되며, 실린더 피스톤 위치 센서(4)는 강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)로 신호를 출력하고,
    강 주탕 최적화 제어 컴퓨터(13)의 출력은 실린더 구동 유닛(5) 및 알람(9)에 접속되고,
    실린더 구동 유닛(5)은 슬라이딩 노즐 구동 실린더(3)로 신호를 출력하여 실린더를 움직이도록 구동함으로써 슬라이딩 노즐(15)의 개방도를 제어하는,
    연속 주조강 주탕 장치.
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