KR102557370B1 - Melting Furnace Power Control System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 용해로 전력제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용해로의 온도에 따른 전력 공급량을 정밀하게 계산하여 전력 사용량을 절감할 수 있는 용해로 전력제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power control system for a melting furnace, and more particularly, to a power control system for a melting furnace capable of reducing power consumption by precisely calculating an amount of power supply according to a temperature of a melting furnace.
주조 분야는 자동차, 조선 및 공작기계 분야의 전통산업일 뿐만 아니라, IT 산업 분야를 포함하여 핵심 부품의 대량 또는 다품종 생산을 위한 필수 기술 분야에 해당되고, 점차 고품질·고효율화를 추구하는 추세에 있다.The casting field is not only a traditional industry in automobiles, shipbuilding, and machine tool fields, but also an essential technology field for mass or multi-product production of core parts, including the IT industry, and is gradually pursuing high quality and high efficiency.
이러한 주조는 통상 응용 금속을 주형에 주입, 응고시켜 형상을 만드는 공작법을 의미하는 것으로 한 번의 공정으로 소망하는 형태의 제품을 얻을 수 있다.This casting usually refers to a method of forming a shape by injecting and solidifying an applied metal into a mold, and a product of a desired shape can be obtained in one process.
특히 주조의 특징 중의 하나로 모든 금속을 적절히 조절하여 균일한 형상을 갖는 제품 생산이 가능함은 물론, 결함이 없고 강도, 치수 정확도, 표면 경도 등의 물성을 모두 만족시킬 수 있는 주조 제품을 얻을 수 있다.In particular, as one of the characteristics of casting, it is possible to produce a product having a uniform shape by appropriately adjusting all metals, and to obtain a cast product that has no defects and can satisfy all physical properties such as strength, dimensional accuracy, and surface hardness.
또한 주조의 다른 특징으로, 동일 모형의 제품에 대하여 대량 생산이 가능하고, 복잡한 형상의 제품 제작이 용이하며 제품의 크기 및 무게에 제한이 없음은 물론, 소성 가공이나 절삭 가공과 같은 가공 작업이 곤란한 금속의 경우에도 가능함은 물론, 저렴한 가공비 등을 들 수 있다.In addition, as another feature of casting, mass production is possible for products of the same model, it is easy to manufacture products with complex shapes, there are no restrictions on the size and weight of products, and processing operations such as plastic processing or cutting processing are difficult. In the case of metal, of course, low processing cost and the like can be mentioned.
이러한 특징에 따른 효과를 달성하기 위해서는 각 주조 공정 과정에서 제품의 질에 영향을 미치는 응력이 발생하지 않도록 적절한 전력 투입이 이루어져야 하고, 정확한 용탕 온도에 도달할 수 있도록 연속적으로 용탕 온도를 감시하여야 한다.In order to achieve the effect according to these characteristics, appropriate power input must be made so that stress affecting the quality of the product does not occur during each casting process, and the molten metal temperature must be continuously monitored to reach an accurate molten metal temperature.
그러나, 이와 같은 용탕의 적절한 온도에 이를 수 있도록 전력을 제어하며 제공하는 처리 작업은 매우 어려운 작업에 속한다.However, it is very difficult to control and provide power so that the molten metal can reach an appropriate temperature.
또한, 전력을 용해로에 공급할 때 정확한 제어를 위한 조건으로 원하는 주조 제품의 재질을 고려하여 원자재의 정확한 비율과 부자재 및 첨가제 등을 용해로에 장입하여 원하는 온도까지 가열할 수 있도록 전력을 제공하므로써 소망하는 화학 성분비를 갖는 용탕을 얻을 수 있다.In addition, when power is supplied to the melting furnace, it provides power so that it can be heated to the desired temperature by charging the exact ratio of raw materials, auxiliary materials and additives, etc. to the melting furnace in consideration of the material of the desired casting product as a condition for accurate control. A molten metal having a component ratio can be obtained.
이와 같이 최적의 용탕을 얻기 위해서는 용탕을 이루는 각 원자재인 선철, 고철, 회수철과 부자재 및 첨가제 등의 정확한 비율에 의한 투입의 중요성은 물론이거니와, 용탕에 가해지는 전력 공급량의 조정 또한 매우 중요한 조건 중의 하나라 할 수 있다.In order to obtain the optimal molten metal, not only the importance of inputting the raw materials such as pig iron, scrap iron, recovered iron, subsidiary materials and additives in an accurate ratio, but also adjusting the power supply applied to the molten metal is one of the very important conditions in order to obtain the optimal molten metal. can be said to be one
용해 전력량의 적절한 공급이 이루어지지 않거나 또는 초과하여 용탕의 온도가 과도하게 오를 경우 용탕의 물성이 변화하게 되고, 용해 전력량 공급의 초과로 인한 에너지 손실이 과다하게 발생되는 문제점이 있다.When the temperature of the molten metal rises excessively due to a failure to adequately supply the amount of melting power or to exceed it, the physical properties of the molten metal are changed, and there is a problem in that excessive energy loss occurs due to the excessive supply of the amount of melting power.
상기와 같은 문제점을 극복하기 위하여, 본 출원인은 용해로의 온도에 따른 전력 공급량를 정밀하게 계산하여 전력 사용량을 절감할 수 있는 용해로 전력제어 시스템을 연구·개발하게 된 것이다.In order to overcome the above problems, the present applicant has researched and developed a melting furnace power control system capable of reducing power consumption by precisely calculating the power supply amount according to the temperature of the melting furnace.
본 발명은 용해로의 온도에 따른 전력 공급량을 정밀하게 계산하여 전력 사용량을 절감할 수 있는 용해로 전력제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a melting furnace power control system capable of reducing power consumption by precisely calculating the power supply amount according to the temperature of the melting furnace.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 용해로(10)의 구동에 따라 변화하는 내부의 온도(T)를 측정하는 온도측정부(100); 상기 온도측정부(100)에서 측정된 측정온도(T)를 보정하는 온도보정부(200); 상기 온도보정부(200)에서 보정된 보정온도(Tc)와 기설정된 목표온도(Tr)와의 차이인 온도차(ΔT)를 연산하는 온도차연산부(300); 상기 온도차연산부(300)에서 연산된 현재온도차(ΔT)에 대응되는 전력공급량(P)을 연산하는 전력공급량연산부(400); 상기 전력공급량연산부(400)에서 연산된 전력공급량(P)에 기초하여 용해로(10)로 전력공급을 제어하는 전력제어부(500);를 포함하는 것을 특징으로 하는 용해로 전력제어 시스템을 제시한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the temperature measuring unit 100 for measuring the internal temperature (T) that changes according to the driving of the melting furnace (10); a temperature correcting unit 200 for correcting the measured temperature T measured by the temperature measuring unit 100; a temperature difference calculator 300 that calculates a temperature difference ΔT, which is a difference between the corrected temperature Tc corrected by the temperature corrector 200 and a preset target temperature Tr; a power supply amount calculation unit 400 that calculates a power supply amount P corresponding to the current temperature difference ΔT calculated in the temperature difference calculation unit 300; A power control unit 500 for controlling power supply to the melting furnace 10 based on the power supply amount P calculated by the power supply amount calculation unit 400; Suggested a melting furnace power control system comprising a.
본 발명에 따르면, 용해로의 온도에 따른 전력 공급량을 정밀하게 계산함으로써 전력 사용량을 절감할 수 있음은 물론 용탕의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention, by precisely calculating the power supply amount according to the temperature of the melting furnace, there are advantages in that power consumption can be reduced and productivity and quality of molten metal can be improved.
도 1은 본 발명에 따른 용해로 전력제어 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일부구성인 온도보정부의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일부구성인 전력공급량연산부의 구성도이다.
도 4는 종래의 용해로 전력제어 시스템에 의한 용해로의 온도값 변화를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 용해로 전력제어 시스템에 의한 용해로의 온도값 변화를 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일부구성인 평균값연산부에 의한 평균값 연산을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 전력공급량(P) 연산의 제1실시예에 따라 연산된 전력조절비(δ)를 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 전력공급량(P) 연산의 제2실시예에 따라 연산된 소직경전력조절비(α) 및 대직경전력조절비(β)를 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 용해로의 단면도이다.1 is a block diagram of a melting furnace power control system according to the present invention.
2 is a configuration diagram of a temperature compensating unit, which is a part of the present invention.
3 is a block diagram of a power supply calculation unit, which is a part of the present invention.
4 is an exemplary view showing a temperature value change of a melting furnace by a conventional melting furnace power control system.
5 is an exemplary view showing a temperature value change of a melting furnace by the melting furnace power control system according to the present invention.
6 is an exemplary diagram illustrating average value calculation by an average value calculation unit, which is a part of the present invention.
7 is an exemplary view showing a power control ratio (δ) calculated according to a first embodiment of the power supply amount (P) calculation of the present invention.
8 is an exemplary diagram showing the small-diameter power control ratio α and the large-diameter power control ratio β calculated according to the second embodiment of calculating the power supply amount P of the present invention.
9 is a cross-sectional view of a melting furnace to which the present invention is applied.
이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings. However, the scope of the present invention should be grasped by the description of the claims. In addition, descriptions of known technologies that obscure the subject matter of the present invention will be omitted.
단, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.However, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to what is shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions. was
또한, 본 발명의 설명 중 "상", "하" 등의 방향 한정은 이해를 돕기 위해 도 1의 형태를 기준으로 지시하는 것일 뿐, 기준선(또는 도면)을 달리하면 방향도 달리 지시될 것임을 밝혀둔다.In addition, in the description of the present invention, it is revealed that the direction limitation such as "top" and "bottom" is only indicated based on the shape of FIG. put
본 발명은 용해로 전력제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용해로의 온도에 따른 전력 공급량을 정밀하게 계산하여 전력을 절감할 수 있음은 물론 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있는 용해로 전력제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power control system for a melting furnace, and more particularly, to a power control system for a melting furnace that can save power by precisely calculating the power supply amount according to the temperature of a melting furnace and improve productivity and quality. .
도 1은 본 발명에 따른 용해로 전력제어 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일부구성인 온도보정부의 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일부구성인 전력공급량연산부의 구성도이고, 도 4는 종래의 용해로 전력제어 시스템에 의한 용해로의 온도값 변화를 나타내는 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 용해로 전력제어 시스템에 의한 용해로의 온도값 변화를 나타내는 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일부구성인 평균값연산부에 의한 평균값 연산을 나타내는 예시도이고, 도 7은 본 발명의 전력공급량(P) 연산의 제1실시예에 따라 연산된 전력조절비(δ)를 나타내는 예시도이고, 도 8은 본 발명의 전력공급량(P) 연산의 제2실시예에 따라 연산된 소직경전력조절비(α) 및 대직경전력조절비(β)를 나타내는 예시도이고, 도 9는 본 발명이 적용되는 용해로의 단면도이다.1 is a configuration diagram of a melting furnace power control system according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a temperature correction unit, which is a part of the present invention, and FIG. 3 is a configuration diagram of a power supply calculation unit, which is a part of the present invention, 4 is an exemplary diagram showing a change in the temperature value of a melting furnace by a conventional power control system for a melting furnace, and FIG. 5 is an exemplary diagram showing a change in the temperature value of a melting furnace by a power control system for a melting furnace according to the present invention. 7 is an exemplary view showing the power control ratio (δ) calculated according to the first embodiment of the power supply amount (P) calculation of the present invention, 8 is an exemplary view showing the small-diameter power control ratio (α) and the large-diameter power control ratio (β) calculated according to the second embodiment of the power supply amount (P) calculation of the present invention, and FIG. It is a cross-sectional view of the applied melting furnace.
본 발명에 따른 용해로 전력제어 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 온도측정부(100)와, 온도보정부(200)와, 온도차연산부(300)와, 전력공급량연산부(400)와, 전력제어부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 1, the melting furnace power control system according to the present invention includes a temperature measuring unit 100, a temperature correcting unit 200, a temperature difference calculating unit 300, a power supply amount calculating unit 400, and a power control unit. It may be configured to include (500).
온도측정부(100)에 대해 설명한다. 온도측정부(100)는 용해로(10)의 구동에 따라 변화하는 내부의 온도(T)를 측정하는 부분이다. 상기 온도측정부(100)는 통상의 디지털 온도계로 구비될 수 있으며, 이는 공지기술이므로, 상세한 설명은 생략한다.The temperature measuring unit 100 will be described. The temperature measuring unit 100 is a part that measures the internal temperature T that changes according to the driving of the melting furnace 10 . The temperature measuring unit 100 may be provided with a conventional digital thermometer, and since this is a well-known technology, a detailed description thereof will be omitted.
온도보정부(200)에 대해 설명한다. 온도보정부(200)는 상기 온도측정부(100)에서 측정된 측정온도(T)를 보정하는 부분으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 온도값추출부(210)와, 평균값연산부(220)를 포함하여 구성될 수 있다.The temperature compensating unit 200 will be described. The temperature correction unit 200 is a part that corrects the measured temperature T measured by the temperature measuring unit 100, and as shown in FIG. 2, the temperature value extraction unit 210 and the average value calculation unit 220 It can be configured to include.
온도값추출부(210)에 대해 설명한다. 온도값추출부(210)는 온도측정부(100)에서 소정의 시간간격(t)동안 측정된 소정 갯수의 온도값을 추출하는 부분이다. 예를 들어, 상기 시간간격(t)을 1초로 두고, 그 사이에 100개의 온도값을 추출하도록 구성할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The temperature value extraction unit 210 will be described. The temperature value extraction unit 210 extracts a predetermined number of temperature values measured during a predetermined time interval t by the temperature measuring unit 100 . For example, the time interval t may be set to 1 second, and 100 temperature values may be extracted during that time period, but the present invention is not necessarily limited thereto.
평균값연산부(220)에 대해 설명한다. 평균값연산부(220)는 상기 온도값추출부(210)에서 추출된 소정 갯수의 온도값 중에서 최소값(Tmin)으로부터 하한경계값(X)까지의 범위에 포함되는 온도값(Tx) 및 최대값(Tmax)으로부터 상한경계값(Y)까지의 범위에 포함되는 온도값(Ty)을 제외한 나머지 온도값(Tz)의 평균값을 연산하는 부분이다.The average value calculation unit 220 will be described. The average value calculation unit 220 determines the temperature value Tx and the maximum value Tmax included in the range from the minimum value Tmin to the lower limit boundary value X among the predetermined number of temperature values extracted by the temperature value extraction unit 210 ) to the upper limit boundary value (Y), except for the temperature value (Ty) included in the range, the average value of the remaining temperature values (Tz) is calculated.
평균값연산부(220)에서 상기 제외되는 온도값(Tx,Ty) 및 이를 제외한 나머지 온도값(Tz)이 도식화된 모습은 도 6과 같다.6 shows the temperature values (Tx and Ty) excluded and the remaining temperature values (Tz) excluding them in the average value calculation unit 220.
온도차연산부(300)에 대해 설명한다. 온도차연산부(300)는 상기 온도보정부(200)에서 보정된 보정온도(Tc)와 기설정된 목표온도(Tr)와의 차이인 온도차(ΔT)를 연산하는 부분이다.The temperature difference calculating unit 300 will be described. The temperature difference calculating unit 300 is a part that calculates a temperature difference ΔT, which is a difference between the corrected temperature Tc corrected by the temperature compensating unit 200 and a predetermined target temperature Tr.
전력공급량연산부(400)에 대해 설명한다. 전력공급량연산부(400)는 상기 온도차연산부(300)에서 연산된 현재온도차(ΔT)에 대응되는 전력공급량(P)을 연산하는 부분으로서, 본 발명에서는 2가지 실시예로 제시된다.The power supply calculation unit 400 will be described. The power supply calculation unit 400 is a part that calculates the power supply amount P corresponding to the current temperature difference ΔT calculated in the temperature difference calculation unit 300, and is presented in two embodiments in the present invention.
전력공급량(P) 연산의 제1실시예First Embodiment of Power Supply (P) Calculation
상기 전력공급량연산부(400)에 의한 전력공급량(P) 연산의 제1실시예는 온도차연산부(300)에서 연산된 현재온도차(ΔT)가 기설정된 전력조절시작값(ΔTs)이 N(N은 2이상의 자연수)등분으로 분할된 제1영역 내지 제N영역 중 어느 하나의 제n영역에 매칭되는 경우에 아래의 식(1)에 의해 연산될 수 있다.In the first embodiment of the power supply amount (P) calculation by the power supply amount calculation unit 400, the current temperature difference (ΔT) calculated by the temperature difference calculation unit 300 is equal to the preset power control start value (ΔTs) is N (N is 2 In the case of matching the n-th area of any one of the first to N-th areas divided into equal parts), it can be calculated by Equation (1) below.
식(1)Equation (1)
P=Pm×δP=Pm×δ
여기서 Pm 은 최대전력공급량으로서, 전력조절이 시작되기 전의 전력공급량에 해당되고, δ 는 전력조절비이다. 상기 δ는 아래의 식(2)에 의해 연산될 수 있다.Here, Pm is the maximum power supply amount, corresponding to the power supply amount before power control starts, and δ is the power control ratio. The δ can be calculated by Equation (2) below.
식(2)Equation (2)
여기서 N 은 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수이고, n은 현재온도차(ΔT)가 상기 등분된 제1영역 내지 제N영역 중 매칭되는 영역의 순번으로서, 아래의 식(3)을 만족하는 자연수로 정의된다.Here, N is a natural number equal to or greater than 2 at which the power control start value (ΔTs) is equally divided, and n is the order of matching regions among the first to Nth regions in which the current temperature difference (ΔT) is divided into equal parts. is defined as a natural number that satisfies
식(3)Equation (3)
여기서 ΔTs 는 전력조절이 시작되는 전력조절시작값이고, ΔT 는 온도차연산부(300)에서 연산된 현재 온도차이고, N 은 상기 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수인 것을 특징으로 한다.Here, ΔTs is the power control start value at which power control starts, ΔT is the current temperature difference calculated in the temperature difference calculation unit 300, and N is two or more natural numbers at which the power control start value ΔTs is divided into equal parts. Characterized in that.
도 7은 본 발명의 전력공급량(P) 연산의 제1실시예에 따라 연산된 전력조절비(δ)를 나타내는 예시도로서, N=3, ΔTs=6 으로 설정하였다. 도 6에서는 N을 작은 값으로 설정하여 현재온도차(ΔT)가 작아질수록 전력조절비(δ)가 계단식으로 감소하는 것으로 도시되어 있지만, N을 100 이상의 큰 값으로 설정하면 전력조절비(δ)가 경사진 형태로 감소하는 것으로 도시될 수 있음은 자명하다.7 is an exemplary view showing the power control ratio (δ) calculated according to the first embodiment of the power supply amount (P) calculation of the present invention, N = 3, ΔTs = 6 is set. 6 shows that the power control ratio δ decreases stepwise as the current temperature difference ΔT decreases by setting N to a small value, but when N is set to a large value of 100 or more, the power control ratio δ It is obvious that can be shown as decreasing in an inclined shape.
전력공급량(P) 연산의 제1실시예에서는 용해로(10)에 동일한 전력공급량(P)이 적용되는 것을 전제로 한 것이다. 그러나, 용해로(10)의 실제 형상은 도 9에 도시된 바와 같이, 아래로 갈수록 직경이 줄어드는 항아리 형상으로 구비되는 경우가 많은데, 이 경우에 용해로(10)의 상측 내부에 녹여야할 잉곳의 양이 하측 내부보다 많다.In the first embodiment of the calculation of the power supply amount P, it is assumed that the same power supply amount P is applied to the melting furnace 10. However, as shown in FIG. 9, the actual shape of the melting furnace 10 is often provided in a jar shape whose diameter decreases as it goes downward. In this case, the amount of ingot to be melted in the upper part of the melting furnace 10 more than the lower interior.
따라서, 용해로(10)의 상측은 하측보다 더 많은 전력공급량(P)이 필요하지만, 전력공급량(P) 연산의 제1실시예에 따르면 이를 충족하지 못하는 단점이 있다. 전력공급량(P) 연산의 제2실시예는 이러한 단점을 극복한 방식이다.Therefore, the upper side of the melting furnace 10 requires more power supply amount P than the lower side, but there is a disadvantage in that this is not satisfied according to the first embodiment of calculating the power supply amount P. The second embodiment of calculating the amount of power supply (P) overcomes these disadvantages.
전력공급량(P) 연산의 제2실시예Second Embodiment of Power Supply (P) Calculation
전력공급량(P) 연산의 제2실시예를 설명하기에 앞서, 상기 전력공급량(P) 연산의 제2실시예가 적용되는 용해로(10)의 구성에 대해 설명한다.Prior to describing the second embodiment of the calculation of the amount of power supply (P), the configuration of the melting furnace 10 to which the second embodiment of the calculation of the amount of power supply (P) is applied will be described.
전력공급량(P) 연산의 제2실시예가 적용되는 용해로(10)는 도 9에 도시된 바와 같이, 내부에 잉곳(ingot)이 투입되어 용해되는 급탕부(11)와, 상기 급탕로(11)의 둘레에 형성되어, 교류전류에 의해 발생된 열로 급탕로(11)에 투입된 잉곳을 용해시키는 가열코일(12)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 9, the melting furnace 10 to which the second embodiment of the power supply (P) calculation is applied has a hot water supply unit 11 in which ingots are put and melted, and the hot water furnace 11 It may be formed around, and may include a heating coil 12 that melts the ingot put into the hot water supply furnace 11 with heat generated by an alternating current.
여기서, 상기 급탕부(11)는 급탕부(11)의 하측의 소정의 영역에 대응되는 소직경부(11a)와, 상기 소직경부(11a)의 상부의 소정의 영역에 대응되는 대직경부(11b)로 나누어 구획되는 것을 특징으로 한다.Here, the hot water supply unit 11 includes a small diameter portion 11a corresponding to a predetermined area below the hot water supply unit 11 and a large diameter portion 11b corresponding to a predetermined area above the small diameter portion 11a. It is characterized in that it is divided into partitions.
도 9에서는 급탕부(11)의 높이의 중간지점(m)을 기준으로 소직경부(11a)와, 대직경부(11b)를 나누어 구획하였으나, 반드시 이에 구속되는 것은 아니다.In FIG. 9 , the small-diameter portion 11a and the large-diameter portion 11b are partitioned based on the middle point (m) of the height of the hot water supply portion 11, but are not necessarily limited thereto.
그리고, 상기 가열코일(12)은 소직경부(11a)의 둘레에 형성되는 소직경코일(12a)과, 대직경부(11b)의 둘레에 형성되는 대직경코일(12b)로 나누어 구획되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating coil 12 is divided into a small diameter coil 12a formed around the small diameter portion 11a and a large diameter coil 12b formed around the large diameter portion 11b. do.
이러한 용해로(10)의 구성에 따라, 상기 전력공급량연산부(400)는 소직경코일(12a)에 공급되는 소직경전력공급량(Pa)을 연산하는 소직경전력공급량연산부(410)와, 대직경코일(12b)에 공급되는 대직경전력공급량(Pb)을 연산하는 대직경전력공급량연산부(420)를 포함하여 구성될 수 있다.According to the configuration of the melting furnace 10, the power supply amount calculation unit 400 includes a small-diameter power supply amount calculation unit 410 for calculating the small-diameter power supply amount Pa supplied to the small-diameter coil 12a, and a large-diameter coil It may be configured to include a large-diameter power supply amount calculator 420 that calculates the large-diameter power supply amount Pb supplied to (12b).
즉, 전력공급량(P) 연산의 제2실시예에서는 제1실시예와 달리, 용해로(10)를 2개의 영역으로 구획하여 공급되는 전력공급량(P)을 달리 적용하는데 특징이 있다. 이에 따르면, 전력공급량(P)을 보다 정밀하게 계산가능하다는 장점이 있다.That is, unlike the first embodiment, the second embodiment of calculating the power supply amount (P) is characterized in that the melting furnace 10 is divided into two regions and the power supply amount (P) supplied is differently applied. According to this, there is an advantage in that the power supply amount P can be more precisely calculated.
먼저, 상기 소직경전력공급량연산부(410)에서 연산되는 소직경전력공급량(Pa)은 온도차연산부(300)에서 연산된 현재 온도차(ΔT)가 기설정된 전력조절시작값(ΔTs)이 N(N은 2이상의 자연수)등분으로 분할된 제1영역 내지 제N영역 중 어느 하나의 제n영역에 매칭되는 경우에 아래의 식(1)에 의해 연산될 수 있다.First, the small-diameter power supply amount (Pa) calculated by the small-diameter power supply amount calculation unit 410 is equal to the current temperature difference (ΔT) calculated by the temperature difference calculation unit 300 when the preset power control start value (ΔTs) is N (N is 2 or more natural numbers) can be calculated by Equation (1) below when matching to any one n-th area of the first to N-th areas divided into equal parts.
식(1)Equation (1)
Pa=Pm×α,Pa=Pm×α,
여기서 Pm 은 최대전력공급량으로서, 전력조절이 시작되기 전의 전력공급량에 해당되고, α 는 소직경전력조절비이다. 상기 α는 아래의 식(2)에 의해 연산될 수 있다.Here, Pm is the maximum power supply amount, corresponding to the power supply amount before power regulation starts, and α is the small-diameter power regulation ratio. The α can be calculated by Equation (2) below.
식(2) Equation (2)
, ,
여기서 N 은 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수이고, n은 현재 온도차(ΔT)가 상기 등분된 제1영역 내지 제N영역 중 매칭되는 영역의 순번으로서, 아래의 식(3)을 만족하는 자연수로 정의된다.Here, N is a natural number equal to or greater than 2 at which the power control start value (ΔTs) is equally divided, and n is the order of matching regions among the first to Nth regions in which the current temperature difference (ΔT) is divided into equal parts. is defined as a natural number that satisfies
식(3)Equation (3)
, ,
여기서 ΔTs 는 전력조절이 시작되는 전력조절시작값이고, ΔT 는 온도차연산부(300)에서 연산된 현재 온도차이고, N 은 상기 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수인 것을 특징으로 한다.Here, ΔTs is the power control start value at which power control starts, ΔT is the current temperature difference calculated in the temperature difference calculation unit 300, and N is two or more natural numbers at which the power control start value ΔTs is divided into equal parts. Characterized in that.
다음으로, 상기 대직경전력공급량연산부(420)에서 계산되는 대직경전력공급량(Pb)은 온도차연산부(300)에서 연산된 현재 온도차(ΔT)가 기설정된 전력조절시작값(ΔTs)이 N(N은 2이상의 자연수)등분으로 분할된 제1영역 내지 제N영역 중 어느 하나의 제n영역에 매칭되는 경우에 아래의 식(4)에 의해 연산될 수 있다.Next, the large-diameter power supply amount (Pb) calculated by the large-diameter power supply amount calculation unit 420 is equal to the current temperature difference (ΔT) calculated by the temperature difference calculation unit 300 when the preset power control start value (ΔTs) is N (N is a natural number of 2 or more) may be calculated by Equation (4) below when matching with the n-th area of any one of the first to N-th areas divided into equal parts.
식(4)Equation (4)
Pb=Pm×β,Pb=Pm×β,
여기서 Pm 은 최대전력공급량으로서, 전력조절이 시작되기 전의 전력공급량에 해당되고, β 는 대직경전력조절비이며, 상기 β 는 아래의 식(5)에 의해 연산될 수 있다.Here, Pm is the maximum power supply amount, corresponding to the power supply amount before power control starts, β is the large-diameter power control ratio, and β can be calculated by Equation (5) below.
식(5)Equation (5)
, ,
여기서 α 는 상기 식(2)에서 계산된 소직경전력조절비이고, N 은 상기 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수인 것을 특징으로 한다.Here, α is the small-diameter power control ratio calculated in Equation (2), and N is a natural number of 2 or more by which the power control start value ΔTs is equally divided.
도 8은 본 발명의 전력공급량(P) 연산의 제2실시예에 따라 연산된 소직경전력조절비(α) 및 대직경전력조절비(β)를 나타내는 예시도로서, N=3, ΔTs=6 으로 설정하였다. 즉, 도 8을 참조하면, 대직경전력조절비(β)는 제1영역 내지 제3영역에서 모두 소직경전력조절비(α)보다 크게 설정되는 것을 확인할 수 있다.8 is an exemplary view showing the small-diameter power control ratio (α) and the large-diameter power control ratio (β) calculated according to the second embodiment of the power supply amount (P) calculation of the present invention, where N = 3, ΔTs = set to 6. That is, referring to FIG. 8 , it can be confirmed that the large-diameter power control ratio β is set larger than the small-diameter power control ratio α in all of the first to third regions.
전력제어부(500)에 대해 설명한다. 전력제어부(500)는 상기 전력공급량연산부(400)에서 연산된 전력공급량(P)에 기초하여 용해로(10)로의 전력공급을 제어하는 부분이다.The power control unit 500 will be described. The power control unit 500 controls the power supply to the melting furnace 10 based on the power supply amount P calculated by the power supply amount calculation unit 400.
만약, 상술한 제2실시예에 따른 전력공급량(P)이 연산된 경우에는, 대직경전력공급량연산부(420)에서 계산되는 대직경전력공급량(Pb)은 아래의 식(6)을 만족하는 경우에 소정의 시간이 경과한 후에 용해로(10)로 전력공급을 차단하도록 구성하는 것이 바람직하다. 여기서, 소정의 시간은 매우 짧은 시간간격(예를 들어 0.1초)으로 설정하는 것이 바람직하다.If the power supply amount (P) according to the above-described second embodiment is calculated, the large-diameter power supply amount (Pb) calculated by the large-diameter power supply amount calculation unit 420 satisfies the following equation (6) It is preferable to cut off the power supply to the melting furnace 10 after a predetermined time has elapsed. Here, it is preferable to set the predetermined time to a very short time interval (for example, 0.1 second).
식(6)Equation (6)
여기서 Pm 은 최대전력공급량으로서, 전력조절이 시작되기 전의 전력공급량에 해당되고, N 은 상기 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수인 것을 특징으로 한다.Here, Pm is the maximum power supply amount, and corresponds to the power supply amount before power control starts, and N is a natural number equal to or greater than 2 at which the power control start value ΔTs is equally divided.
식(6)의 조건은 ΔT=0 에 해당되는 것으로서, 목표온도(Tr)에 도달된 후에는 더 이상 용해로(10)로 전력을 공급할 필요가 없기 때문이다.The condition of Equation (6) corresponds to ΔT=0, because after reaching the target temperature Tr, there is no need to supply power to the melting furnace 10 any more.
도 4는 종래의 용해로 전력제어 시스템에 의한 용해로의 온도값 변화를 나타내는 예시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 용해로 전력제어 시스템에 의한 용해로의 온도값 변화를 나타내는 예시도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 용해로 전력제어 시스템에 의한 용해로의 온도값이 보다 정밀하게 유지되는 것을 확인할 수 있다.FIG. 4 is an exemplary diagram showing a temperature value change of a melting furnace by a conventional melting furnace power control system, and FIG. 5 is an exemplary diagram showing a temperature value change of a melting furnace by a melting furnace power control system according to the present invention. Referring to FIGS. 4 and 5 , it can be seen that the temperature value of the melting furnace is more precisely maintained by the melting furnace power control system according to the present invention.
본 발명에 따르면, 용해로의 온도에 따른 전력 공급량을 정밀하게 계산함으로써 전력 사용량을 절감할 수 있음은 물론 용탕의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.According to the present invention, by precisely calculating the power supply amount according to the temperature of the melting furnace, there are advantages in that power consumption can be reduced and productivity and quality of molten metal can be improved.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have knowledge.
100 : 온도측정부
200 : 온도보정부
210 : 온도값추출부
220 : 평균값연산부
300 : 온도차연산부
400 : 전력공급량연산부
410 : 소직경전력공급량연산부
420 : 대직경전력공급량연산부
500 : 전력제어부
10 : 용해로
11 : 급탕부
11a : 소직경부
11b : 대직경부
12 : 가열코일
12a : 소직경코일
12b : 대직경코일100: temperature measuring unit
200: temperature correction unit
210: temperature value extraction unit
220: average value calculation unit
300: temperature difference calculation unit
400: power supply calculation unit
410: small diameter power supply calculation unit
420: large diameter power supply calculation unit
500: power control unit
10: melting furnace
11: hot water supply
11a: small diameter part
11b: large diameter part
12: heating coil
12a: small diameter coil
12b: large diameter coil
Claims (5)
상기 온도측정부(100)에서 측정된 측정온도(T)를 보정하는 온도보정부(200);
상기 온도보정부(200)에서 보정된 보정온도(Tc)와 기설정된 목표온도(Tr)와의 차이인 온도차(ΔT)를 연산하는 온도차연산부(300);
상기 온도차연산부(300)에서 연산된 현재온도차(ΔT)에 대응되는 전력공급량(P)을 연산하는 전력공급량연산부(400);
상기 전력공급량연산부(400)에서 연산된 전력공급량(P)에 기초하여 용해로(10)로 전력공급을 제어하는 전력제어부(500);를 포함하고,
상기 온도보정부(200)는
온도측정부(100)에서 소정의 시간간격(t)동안 측정된 소정 갯수의 온도값을 추출하는 온도값추출부(210)와,
상기 온도값추출부(210)에서 추출된 소정 갯수의 온도값 중에서 최소값(Tmin)으로부터 하한경계값(X)까지의 범위에 포함되는 온도값(Tx) 및 최대값(Tmax)으로부터 상한경계값(Y)까지의 범위에 포함되는 온도값(Ty)을 제외한 나머지 온도값(Tz)의 평균값을 연산하는 평균값연산부(220)를 포함하는 것을 특징으로 하는
용해로 전력제어 시스템.
a temperature measurement unit 100 for measuring an internal temperature T that changes according to the driving of the melting furnace 10;
a temperature correcting unit 200 for correcting the measured temperature T measured by the temperature measuring unit 100;
a temperature difference calculator 300 that calculates a temperature difference ΔT, which is a difference between the corrected temperature Tc corrected by the temperature corrector 200 and a preset target temperature Tr;
a power supply amount calculation unit 400 that calculates a power supply amount P corresponding to the current temperature difference ΔT calculated in the temperature difference calculation unit 300;
A power control unit 500 for controlling power supply to the melting furnace 10 based on the power supply amount P calculated by the power supply amount calculation unit 400; includes,
The temperature correction unit 200
A temperature value extraction unit 210 for extracting a predetermined number of temperature values measured for a predetermined time interval (t) by the temperature measuring unit 100;
Among the predetermined number of temperature values extracted by the temperature value extraction unit 210, a temperature value (Tx) included in the range from the minimum value (Tmin) to the lower limit boundary value (X) and the maximum value (Tmax) to the upper limit boundary value ( Y) characterized in that it comprises an average value calculation unit 220 for calculating the average value of the remaining temperature values (Tz) except for the temperature value (Ty) included in the range
Melting furnace power control system.
상기 전력공급량연산부(400)에 의해 연산되는 전력공급량(P)은
온도차연산부(300)에서 연산된 현재온도차(ΔT)가 기설정된 전력조절시작값(ΔTs)이 N(N은 2이상의 자연수)등분으로 분할된 제1영역 내지 제N영역 중 어느 하나의 제n영역에 매칭되는 경우에 아래의 식(1)에 의해 연산되되,
식(1)
P=Pm×δ
여기서 Pm 은 최대전력공급량이고, δ 는 전력조절비이며, 상기 δ는 아래의 식(2)에 의해 연산되고,
식(2)
여기서 N 은 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수이고, n은 현재온도차(ΔT)가 상기 등분된 제1영역 내지 제N영역 중 매칭되는 영역의 순번으로서, 아래의 식(3)을 만족하는 자연수로 정의되고,
식(3)
여기서 ΔTs 는 전력조절이 시작되는 전력조절시작값이고, ΔT 는 온도차연산부(300)에서 연산된 현재 온도차이고, N 은 상기 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수인 것을 특징으로 하는
용해로 전력제어 시스템.
According to claim 1,
The power supply amount P calculated by the power supply amount calculation unit 400 is
The current temperature difference (ΔT) calculated in the temperature difference calculation unit 300 is divided into N (N is a natural number equal to or greater than 2) divided into equal parts of the preset power control start value (ΔTs). In the case of matching, it is calculated by Equation (1) below,
Equation (1)
P=Pm×δ
Here, Pm is the maximum power supply, δ is the power control ratio, and δ is calculated by Equation (2) below,
Equation (2)
Here, N is a natural number equal to or greater than 2 at which the power control start value (ΔTs) is equally divided, and n is the order of matching regions among the first to Nth regions in which the current temperature difference (ΔT) is divided into equal parts. is defined as a natural number that satisfies
Equation (3)
Here, ΔTs is the power control start value at which power control starts, ΔT is the current temperature difference calculated in the temperature difference calculation unit 300, and N is a natural number of 2 or more by which the power control start value ΔTs is divided into equal parts.
Melting furnace power control system.
상기 용해로(10)는
내부에 잉곳이 투입되어 용해되는 급탕부(11)와,
상기 급탕부(11)의 둘레에 형성되어, 교류전류에 의해 발생된 열로 급탕로(11)에 투입된 잉곳을 용해시키는 가열코일(12)을 포함하고,
상기 급탕부(11)는
급탕부(11)의 하측의 소정의 영역에 대응되는 소직경부(11a)와,
상기 소직경부(11a)의 상부의 소정의 영역에 대응되는 대직경부(11b)로 나누어 구획되고,
상기 가열코일(12)은
소직경부(11a)의 둘레에 형성되는 소직경코일(12a)과,
대직경부(11b)의 둘레에 형성되는 대직경코일(12b)로 나누어 구획되며,
상기 전력공급량연산부(400)는
소직경코일(12a)에 공급되는 소직경전력공급량(Pa)을 연산하는 소직경전력공급량연산부(410)와,
대직경코일(12b)에 공급되는 대직경전력공급량(Pb)을 연산하는 대직경전력공급량연산부(420)를 포함하고,
상기 소직경전력공급량연산부(410)에서 연산되는 소직경전력공급량(Pa)은
온도차연산부(300)에서 연산된 현재온도차(ΔT)가 기설정된 전력조절시작값(ΔTs)이 N(N은 2이상의 자연수)등분으로 분할된 제1영역 내지 제N영역 중 어느 하나의 제n영역에 매칭되는 경우에 아래의 식(1)에 의해 연산되되,
식(1)
Pa=Pm×α,
여기서 Pm 은 최대전력공급량이고, α 는 소직경전력조절비이며, 상기 α 는 아래의 식(2)에 의해 연산되고,
식(2)
,
여기서 N 은 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수이고, n은 현재온도차(ΔT)가 상기 등분된 제1영역 내지 제N영역 중 매칭되는 영역의 순번으로서, 아래의 식(3)을 만족하는 자연수로 정의되고,
식(3)
,
여기서 ΔTs 는 전력조절이 시작되는 전력조절시작값이고, ΔT 는 온도차연산부(300)에서 연산된 현재 온도차이고, N 은 상기 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수인 것을 특징으로 하고,
상기 대직경전력공급량연산부(420)에서 연산되는 대직경전력공급량(Pb)은
온도차연산부(300)에서 연산된 현재온도차(ΔT)가 기설정된 전력조절시작값(ΔTs)이 N(N은 2이상의 자연수)등분으로 분할된 제1영역 내지 제N영역 중 어느 하나의 제n영역에 매칭되는 경우에 아래의 식(4)에 의해 연산되되,
식(4)
Pb=Pm×β,
여기서 Pm 은 최대전력공급량이고, β 는 대직경전력조절비이며, 상기 β 는 아래의 식(5)에 의해 연산되고,
식(5)
,
여기서 α 는 상기 식(2)에서 연산된 소직경전력조절비이고, N 은 상기 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수인 것을 특징으로 하는
용해로 전력제어 시스템.
According to claim 1,
The melting furnace 10 is
A hot water supply unit 11 into which an ingot is put and melted;
A heating coil 12 formed around the hot water supply unit 11 to melt the ingot put into the hot water supply furnace 11 with heat generated by an alternating current,
The hot water supply unit 11
A small diameter portion 11a corresponding to a predetermined area below the hot water supply portion 11;
Divided into a large diameter portion 11b corresponding to a predetermined area above the small diameter portion 11a,
The heating coil 12 is
a small-diameter coil (12a) formed around the small-diameter portion (11a);
Divided into large diameter coils 12b formed around the large diameter portion 11b,
The power supply calculation unit 400
A small-diameter power supply calculation unit 410 for calculating a small-diameter power supply amount Pa supplied to the small-diameter coil 12a;
A large-diameter power supply calculation unit 420 for calculating a large-diameter power supply amount Pb supplied to the large-diameter coil 12b,
The small-diameter power supply amount (Pa) calculated by the small-diameter power supply amount calculation unit 410 is
The current temperature difference (ΔT) calculated in the temperature difference calculation unit 300 is divided into N (N is a natural number equal to or greater than 2) divided into equal parts of the preset power control start value (ΔTs). In the case of matching, it is calculated by Equation (1) below,
Equation (1)
Pa=Pm×α,
Here, Pm is the maximum power supply amount, α is the small-diameter power control ratio, and α is calculated by the following equation (2),
Equation (2)
,
Here, N is a natural number equal to or greater than 2 at which the power control start value (ΔTs) is equally divided, and n is the order of matching regions among the first to Nth regions in which the current temperature difference (ΔT) is divided into equal parts. is defined as a natural number that satisfies
Equation (3)
,
Here, ΔTs is the power control start value at which power control starts, ΔT is the current temperature difference calculated in the temperature difference calculation unit 300, and N is two or more natural numbers by which the power control start value (ΔTs) is divided into equal parts. Characterized in that,
The large-diameter power supply amount Pb calculated by the large-diameter power supply amount calculation unit 420 is
The current temperature difference (ΔT) calculated in the temperature difference calculation unit 300 is divided into N (N is a natural number equal to or greater than 2) divided into equal parts of the preset power control start value (ΔTs). In the case of matching, it is calculated by Equation (4) below,
Equation (4)
Pb=Pm×β,
Here, Pm is the maximum power supply amount, β is the large-diameter power control ratio, and β is calculated by the following equation (5),
Equation (5)
,
Here, α is the small-diameter power control ratio calculated in Equation (2), and N is a natural number of 2 or more by which the power control start value ΔTs is equally divided.
Melting furnace power control system.
상기 전력제어부(500)는
대직경전력공급량연산부(420)에서 연산되는 대직경전력공급량(Pb)이 아래의 식(6)을 만족하는 경우에 소정의 시간이 경과한 후에 용해로(10)로 전력공급을 차단하는 것을 특징으로 하고,
식(6)
여기서 Pm 은 최대전력공급량이고, N 은 상기 전력조절시작값(ΔTs)이 등분되는 2이상의 자연수인 것을 특징으로 하는
용해로 전력제어 시스템.According to claim 3,
The power control unit 500
When the large-diameter power supply amount (Pb) calculated by the large-diameter power supply calculation unit 420 satisfies the following equation (6), the power supply to the melting furnace 10 is cut off after a predetermined time has elapsed. do,
Equation (6)
Where Pm is the maximum power supply amount, and N is a natural number of 2 or more by which the power control start value (ΔTs) is equally divided.
Melting furnace power control system.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012068878A (en) * | 2010-09-22 | 2012-04-05 | Aisin Takaoka Ltd | Energy management system |
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| KR101442976B1 (en) | 2013-05-20 | 2014-09-25 | 이근홍 | Apparatus for power saving in melting furnace/heat treating furnace |
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2022
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