KR20000039134A - Method for measuring forces applied to hydraulically driven cast mold - Google Patents

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KR20000039134A
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Abstract

PURPOSE: A method for measuring forces applied to hydraulically driven cast mold is provided to accurately measure the forces regardless of the cast condition by analyzing dynamic mechanism and a frequency. CONSTITUTION: In a method for measuring forces applied to hydraulically driven cast mold, upper and lower pressures(HU,HD) of a cylinder are measured using a pressure sensor, then a vibration displacement(S) of the mold is measured using a displacement sensor. Next, the upper and lower pressure and the vibration displacement are converted into a digital signal for a predetermined duration through an A/D converter. The digital upper and lower pressure signals and the digital displacement signal are input to a separator and a pressure difference and a vibration frequency are calculated. A mold driving force is calculated using the pressure difference and the frequency. A friction force is measured by filtering the pressure difference and the frequency.

Description

유압 구동형 연주기의 주형에 작용하는 힘들의 측정방법Method of measuring the forces acting on the mold of hydraulically driven machine

본 발명은 유압 구동형 연주기를 사용하여 연속주조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유압 구동형 연주기를 사용하여 연속주조할 때 주형에 작용하는 힘들을 측정하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of continuous casting using a hydraulic driven player, and more particularly, to a method for measuring the forces acting on the mold when continuous casting using a hydraulic driven player.

통상, 공진형 주형을 이용하여 연속주조에 있어서는 도 1에도 나타난 바와 같이, 턴디쉬(11)에 수강된 용강(12)을 침지노즐(13)을 통해서 주형(1)의 내부로 주입시키면서 주형(1)의 하부에 설치되어 있는 유압 피스톤(9)에 의해 주형(1)을 상하로 진동시키면, 용강은 주형(1)의 벽면과 접촉하여 1차 냉각되면서 주형하부로 내려간다.Normally, in continuous casting using a resonant mold, as shown in FIG. 1, the molten steel 12 received in the tundish 11 is injected into the mold 1 through the immersion nozzle 13. When the mold 1 vibrates up and down by the hydraulic piston 9 provided in the lower part of 1), the molten steel comes into contact with the wall surface of the mold 1 and cools down to the bottom of the mold.

주형 하부에서는 롤(14)이 주편(15)을 인도하며 각각의 롤사이에서 물을 분사하여 주편을 2차로 냉각시킨다.In the lower part of the mold, the roll 14 guides the slabs 15, and water is sprayed between each roll to cool the slabs secondarily.

이와 같이 용강에서 주형 진동에 의해 주편을 만드는 과정을 연속주조라고 한다.As such, the process of making casts by mold vibration in molten steel is called continuous casting.

도 1에서 미설명 부호 2는 판스프링을, 그리고 10은 유압실린더를 나타낸다.In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a leaf spring, and 10 denotes a hydraulic cylinder.

상기와 같이 유압 구동형 연주기를 사용하여 연속주조할 때 주형에는 여러 힘들이 작용하게 된다.As described above, when continuously casting using a hydraulic-driven player, various forces act on the mold.

상기 힘들로는 주형의 중량에 의한 힘, 주형 구동력, 및 주형과 주편의 응고피(solid shell)사이에 작용하는 마찰력을 들 수있다.The forces include the force by weight of the mold, the mold driving force, and the frictional force acting between the mold and the solid shell of the cast.

상기 힘들중에서 마찰력은 연속주조공정에 있어서 주편의 품질에 큰 영향을 주게된다.Among the forces, frictional force has a great influence on the quality of the cast in the continuous casting process.

또한, 주편과 주형사이의 윤활불균형으로 발생하는 현상으로는 점착성의 주편용출(sticker breakout)등을 들수 있는데, 이러한 주편용출현상이 발생되는 경우에는 조업중단으로 이어질 수 있다.In addition, the phenomenon caused by the lubrication imbalance between the cast and the mold may be a sticky breakout (sticker breakout), etc. If this cast out phenomenon occurs it may lead to an operation stop.

즉, 상기한 점착성의 주편용출은 주편이 주형의 벽면에 점착하여 주편의 표피가 찢어져서 용강이 누출되는 현상이며 이러한 현상은 조업을 장시간 중단시키고 설비에 피해를 주는 조업사고이다.In other words, the above-mentioned sticky cast elution is a phenomenon in which the molten steel leaks due to the peeling of the skin of the cast steel by the adhesion of the cast steel to the wall surface of the mold.

따라서, 마찰력을 계측하므로써 현재 조업 운전 상태 및 주편의 표면 품질, 주편의 용출(breakout)등을 예측할 수 있다.Therefore, by measuring the frictional force, it is possible to predict the current operating operation state, the surface quality of the cast steel, the breakout of the cast steel, and the like.

상기한 주형과 주편사이에 작용하는 마찰력은 강의 성분 및 주형 플럭스(flux)의 특성, 주형의 테이퍼(taper), 용강의 열전달상태등에 영향을 받는다.The frictional force acting between the mold and the cast steel is affected by the composition of the steel and the properties of the mold flux, the taper of the mold, the heat transfer state of the molten steel, and the like.

주형과 주편 사이에 작용하는 마찰력을 측정하기 위한 종래의 방법에서는 주형이 운전중에 있을때 변형(strain)이 큰 지점을 찾아서 변형이 변형력과 비례한다는 사실을 이용한다.Conventional methods for measuring the frictional force acting between the mold and the cast piece exploit the fact that the strain is proportional to the strain force by finding a point where the strain is large when the mold is in operation.

종래의 방법에서는 변형력으로 주형과 주편사이에 작용하는 마찰력을 직접적으로 측정할 수 없기 때문에 주형내에 용강(liquid steel)이 없는 상태에서 주조기를 운용했을 때의 변형력과 주형내에 용강을 주입하여 연속주조작업을 실시할 때 작용하는 변형력의 차이를 마찰력으로 사용하였다.In the conventional method, since the friction force acting between the mold and the slab cannot be directly measured by the deformation force, continuous casting operation is performed by injecting the deformation force and molten steel into the mold when the casting machine is operated without the liquid steel in the mold. The frictional force was used as the difference in the deformable force acting when

그러나,상기한 종래의 방법은 마찰력을 직접적으로 사용하는 방법이 아니기 때문에, 주속(casting speed), 주형 진동 주파수, 주편의 폭등 상이한 주조조건상태에서 마찰력이 정확하게 측정될 수 없는 문제점이 있었다.However, since the conventional method is not a method of directly using the friction force, there is a problem that the friction force cannot be accurately measured under different casting conditions such as casting speed, casting vibration frequency, and width of cast steel.

본 발명자는 상기한 종래방법의 문제점을 해결할 수 있는 유압구동형 공진주형의 주형과 주편간의 마찰력을 측정하는 장치를 개발하였으며, 이는 대한민국 특허출원제97-64793호로 특허출원되었다.The present inventors have developed a device for measuring the frictional force between the mold and the slab of the hydraulically driven resonant mold that can solve the problems of the conventional method, which has been patented as Korean Patent Application No. 97-64793.

상기한 대한민국특허출원에 제시된 마찰력측정장치는 주형의 무게, 주형의 진동변위, 판스프링의 탄성계수, 유압실린더의 상하 유압력을 이용하여 동력학적 수학식에 의해서 마찰력을 측정하도록 구성된 것이다.The frictional force measuring device presented in the above-mentioned Korean patent application is configured to measure the frictional force by dynamic equations using the weight of the mold, vibration displacement of the mold, elastic modulus of the leaf spring, and up and down hydraulic force of the hydraulic cylinder.

그러나, 실조업에 사용되는 주형의 무게는 실제 대략적인 무게이며, 모든 주형의 무게가 정확히 일치한다고는 할 수 없으며, 판스프링의 탄성계수는 스프링자체가 계속적인 운전하에서는 열화가 진행되므로 탄성력이 불변이 아니라 시간에 따라 감소하게 된다.However, the weight of the mold used in the actual industry is the actual weight, and the weight of all the molds cannot be exactly matched. The elastic modulus of the leaf spring is invariable because the spring itself deteriorates under continuous operation. It decreases over time.

따라서, 상기한 마찰력 측정장치를 사용하여 마찰력을 정확히 측정하고자 하는 경우에는 연속주조 작업 시작전에 주형의 무게를 정확히 측정하고 또한 판스프링의 탄성계수를 시간에 따라 계속 변경을 해야하는 문제점이 있다.Therefore, in order to accurately measure the friction force using the friction force measuring apparatus, there is a problem in that the weight of the mold is accurately measured before the continuous casting operation is started, and the elastic modulus of the leaf spring is continuously changed over time.

본 발명자는 상기한 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 연구및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된것으로서, 본 발명은 유압구동형 공진 주형(resonance mold)을 사용하여 연속주조하는 방법에 있어서 동력학적 메카니즘및 주파수 분석을 이용하므로써 주형의 기계적 사양에 관계되는 변수의 사용없이 주형과 주편사이에 작용하는 물리적 힘들을 주조조건에 무관하게 보다 정확하게 측정하고자 하는데, 그 목적이 있다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventor conducted research and experiment in order to solve the above-mentioned all the problems of the prior art, and based on the result, this invention proposes this invention. This invention uses a hydraulically driven resonance mold for continuous casting. By using the dynamic mechanism and frequency analysis in this method, the aim is to more accurately measure the physical forces acting between the mold and the cast without the use of variables related to the mechanical specifications of the mold.

도 1은 통상적인 연주기를 나타내는 구성도1 is a block diagram showing a typical player

도 2는 본 발명을 구현하기 위한 연주기의 일례를 나타내는 구성도2 is a block diagram showing an example of a player for implementing the present invention

도 3은 분리기의 일례를 나타내는 회로도3 is a circuit diagram showing an example of a separator;

도 4는 유압력에 대한 주파수 분석결과의 일례도4 is an example of a frequency analysis result for the hydraulic force

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1...주형 4...압력센서 5...변위측정센서 6...분리기 7...컴퓨터1.Mould 4 ... Pressure sensor 5 ... Displacement sensor 6 ... Separator 7 ... Computer

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated.

본 발명은 일정한 형상를 갖는 주편을 형성시키는 주형, 이 주형을 상하로 진동시키는 피스톤을 구비하는 복수개의 유압 실린더, 각각의 유압 실린더의 상하부에 일정한 간격을 두고 구비되어 유압을 측정하는 복수개의 압력센서, 상기 피스톤의 일단에 설치되어 주형의 진동변위를 측정하는 변위측정센서, 와 상기 압력센서 및 변위측정센서로 부터 각각 측정된 아나로그 값들을 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기를 포함하여 구성되는 유압 구동형 연속주조기를 사용하여 연속주조하는 방법에 있어서,The present invention provides a mold for forming a cast piece having a predetermined shape, a plurality of hydraulic cylinders having a piston for vibrating the mold up and down, a plurality of pressure sensors provided at regular intervals in the upper and lower portions of each hydraulic cylinder to measure the hydraulic pressure, A hydraulic pressure sensor including a displacement measuring sensor installed at one end of the piston to measure vibration displacement of the mold, and an A / D converter converting analog values measured from the pressure sensor and the displacement measuring sensor into digital signals, respectively. In the method of continuous casting using a driven continuous casting machine,

상기 압력센서의 디지털 신호와 상기 변위측정센서의 디지털 신호를 입력받아 주형에 작용하는 각각의 힘들을 분리하도록 구성되는 분리기를 추가로 구비시키고;And a separator configured to receive the digital signal of the pressure sensor and the digital signal of the displacement measuring sensor and separate each force acting on the mold;

상기 압력센서로 부터 실린더의 상부 압력(HU), 하부 압력(HD)을 측정하고, 상기 변위센서에서 주형의 진동변위(S)를 측정하는 단계;Measuring the upper pressure (HU) and the lower pressure (HD) of the cylinder from the pressure sensor, and measuring the vibration displacement (S) of the mold by the displacement sensor;

상기 상부 압력(HU),하부 압력(HD), 주형의 진동 변위(S)를 일정시간(샘플링 주기)동안 A/D변환기를 통해서 디지털 신호로 변환하는 단계;Converting the upper pressure HU, lower pressure HD, and vibration displacement S of the mold into a digital signal through an A / D converter for a predetermined time (sampling period);

상기와 같이 변환된 유압실린더의 상부 압력(HU)신호와 하부 압력(HD)신호를 분리기에 입력하고 여기서 하기 식(1)과 같이 감산하여 유압차(H)를 구하는 단계;Inputting an upper pressure (HU) signal and a lower pressure (HD) signal of the hydraulic cylinder converted as described above to a separator and subtracting it as shown in Equation (1) to obtain a hydraulic vehicle (H);

H = HD - HUH = HD-HU

상기와 같이 변환된 시간 T 동안의 주형 진동변위(S)신호를 분리기에 입력하고 여기서 주파수 분석하여 주형의 진동주파수(ω)를 구하는 단계;Inputting the mold vibration displacement (S) signal during the time T converted as described above to a separator and frequency analysis to obtain the vibration frequency (ω) of the mold;

T시간동안 구해진 유압차(H)를 하기 식(2)와 같이 평균하여 주형의 중량에 의한 힘(M)을 구하는 단계;Calculating a force M due to the weight of the mold by averaging the hydraulic difference H obtained during T time as in the following equation (2);

M = average{H}M = average {H}

상기 유압차(H)에 대해서 주파수ω를 중심으로 충분히 작은 대역폭dω사이에 나타나는 신호들을 대역통과필터(BPF, Band-pass filter)를 통해서 추출하여 주형 구동력을 측정하는 단계;Measuring a mold driving force by extracting signals appearing between bandwidths dω which are sufficiently small with respect to the hydraulic pressure H through a band-pass filter (BPF);

상기 유압차(H)에 대해서 주파수 2ω이상의 신호를 고역통과 필터(HPF,High-pass filter)를 통해서 추출하여 마찰력을 측정하는 단계를 포함하여 구성되는 유압 구동형 연주기의 주형에 작용하는 힘들의 측정방법에 관한 것이다.Measurement of the forces acting on the mold of the hydraulically driven player comprising the step of extracting a signal of frequency 2ω or more with respect to the hydraulic vehicle (H) through a high-pass filter (HPF, High-pass filter) It is about a method.

이하, 도면을 통해 본 발명의 측정방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, the measuring method of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 2에는 일정한 형상를 갖는 주편을 형성시키는 주형(1), 이 주형(1)을 상하로 진동시키는 유압 피스톤(9)을 구비하고 있는 복수개의 유압 실린더(10), 각각의 유압 실린더(10)의 상하부에 일정한 간격을 두고 구비되어 유압을 측정하는 압력센서(4), 상기 유압 피스톤(9)의 일단에 설치되어 주형(1)의 진동변위를 측정하는 변위측정센서(5), 와 상기 압력센서(4) 및 변위측정센서(5)로 부터 각각 측정된 아나로그 값들을 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기(8)를 포함하여 구성되는 통상의 유압 구동형 연속주조기에 분리기(100)가 추가로 구비되어 있는 연속주조기가 제시되어 있다.FIG. 2 shows a plurality of hydraulic cylinders 10 and hydraulic cylinders 10 each including a mold 1 for forming a cast piece having a constant shape, a hydraulic piston 9 for vibrating the mold 1 up and down. Pressure sensor 4 is provided at the upper and lower portions at regular intervals to measure the hydraulic pressure, displacement measuring sensor 5 installed at one end of the hydraulic piston 9 to measure the vibration displacement of the mold (1), and the pressure sensor (4) and a separator (100) is added to a conventional hydraulically driven continuous casting machine including an A / D converter (8) for converting the analog values measured from the displacement measuring sensor (5) into digital signals, respectively. The continuous casting machine is provided with.

상기 주형(1)은 판스프링(3)에 의해 지지 프레임(2)에 의해 지지되어 있다.The mold 1 is supported by a support frame 2 by a leaf spring 3.

상기 분리기(100)는 유압실린더(10)에 구비된 압력센서의 디지털 신호와 주형의 진동변위를 측정하는 변위센서(5)의 디지털 신호를 입력받아 주형에 작용하는 각각의 힘들을 분리하도록 구성되어 있으며, 이 분리기(100)는 디지털 신호 데이타를 수신하여 처리하는 컴퓨터(7)와 연결되어 있다.The separator 100 is configured to separate the respective forces acting on the mold by receiving the digital signal of the pressure sensor provided in the hydraulic cylinder 10 and the digital signal of the displacement sensor 5 for measuring the vibration displacement of the mold. The separator 100 is connected to a computer 7 that receives and processes digital signal data.

상기 분리기(100)의 일례가 도 3에 제시되어 있다.An example of the separator 100 is shown in FIG. 3.

본 발명에 따라 주형에 작용하는 힘들을 측정하기 위해서는 우선 상기 압력센서(4)로 부터 실린더의 상부 압력(HU), 하부 압력(HD)을 측정하고, 상기 변위센서(5)에서 주형의 진동변위(S)를 측정해야한다.In order to measure the forces acting on the mold according to the present invention, first, the upper pressure (HU) and the lower pressure (HD) of the cylinder are measured from the pressure sensor (4), and the vibration displacement of the mold in the displacement sensor (5). (S) should be measured.

다음에, 상기 상부 압력(HU),하부 압력(HD), 주형의 진동 변위(S)를 일정시간(샘플링 주기)동안 A/D변환기(8)를 통해서 디지털 신호로 변환하고, 이를 분리기(100)에 입력한다.Next, the upper pressure HU, the lower pressure HD, and the vibration displacement S of the mold are converted into digital signals through the A / D converter 8 for a predetermined time (sampling period), and the separator 100 ).

상기 상부 압력(HU)및 하부 압력(HD)신호는 분리기(100)의 감산기(101)에서 상기 식(1)과 같이 감산하여 유압차(H)를 구한다.The upper pressure HU and lower pressure HD signals are subtracted from the subtractor 101 of the separator 100 as in Equation (1) to obtain a hydraulic pressure H.

상기와 같이 변환된 시간 T 동안의 주형 진동변위(S)는 분리기(100)의 주파수 분석기(102)에서 주파수 분석하여 주형의 진동주파수ω를 구한다.The mold vibration displacement S during the time T converted as described above is frequency-analyzed by the frequency analyzer 102 of the separator 100 to obtain the vibration frequency ω of the mold.

상기와 같이 T시간동안 구해진 유압차(H)는 평균기(103)에서 하기 식(2)에서와 같이 평균하여 주형의 중량에 의한 힘(M)을 구한다.The hydraulic pressure H obtained during the T time as described above is averaged as in the following formula (2) in the average machine 103 to obtain the force M due to the weight of the mold.

(수학식 2)(Equation 2)

M = average{H}M = average {H}

상기 유압차(H)에 대해서 주파수 ω를 중심으로 충분히 작은 대역폭 dω사이에 나타나는 신호들을 대역통과필터(BPF, Band-pass filter)(104)를 통해서 추출하여 주형 구동력(O)을 측정한다.The mold driving force (O) is measured by extracting signals appearing between a sufficiently small bandwidth dω with respect to the hydraulic pressure H through the band-pass filter (BPF) 104.

그리고, 주파수체배기(105)에서 주파수ω를 2배하여 상기 유압차(H)에 대해서 주파수 2ω이상의 신호를 고역통과 필터(HPF,High-pass filter)(106)를 통해서 추출하여 마찰력(F)을 측정한다.The frequency multiplier 105 doubles the frequency omega and extracts a signal having a frequency of 2 omega or more with respect to the hydraulic pressure H through a high pass filter (HPF) 106 to obtain a frictional force F. Measure

본 발명에 따라 주형에 작용하는 힘들을 측정하는 방법의 이론적 근거등에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the theoretical basis of the method for measuring the forces acting on the mold according to the present invention.

상기와 같이 구성되는 유압 구동형 연주기를 사용하여 연속주조하는 경우에는 공진형 주형은 하기 식(3)에 의해서 정현파(sinusoidal)진동을 하도록 제어된다.In the case of continuous casting using the hydraulically driven machine configured as described above, the resonant mold is controlled to perform sinusoidal vibration by the following equation (3).

s(t) = so·sinωt s (t) = s o · sinωt

상기한 식에서 ω = 2πf이며, f는 진동 주파수이고 그리고 so는 진동의 진폭이다.In the above equation ω = 2πf, f is the vibration frequency and s o is the amplitude of vibration.

주형이 진동할 때 주형의 속도 [v(t)]및 가속도[a(t)]는 각각 하기 식 (4)및(5)과 같다.When the mold vibrates, the speed [v (t)] and acceleration [a (t)] of the mold are as shown in the following formulas (4) and (5), respectively.

v(t) = s'(t) = soω·cosωtv (t) = s' (t) = s o ωcosωt

a(t) = s''(t) = -soω2·sinωt = -ω2· s(t)a (t) = s '' (t) = -s o ω 2 · sinωt = -ω 2 · s (t)

주형(1)에 연결된 판스프링(2)이 주형에 작용하는 힘은 하기 식(6)과 같다.The force acting on the mold by the leaf spring 2 connected to the mold 1 is expressed by the following equation (6).

Fs(t) = K s(t)F s (t) = K s (t)

여기서 K는 판스프링(2)의 탄성계수이다.Where K is the elastic modulus of the leaf spring (2).

주형의 질량과 진동 가속도에 의한 힘은 하기 식(7)과 같다.The force due to the mass of the mold and the vibration acceleration is shown in the following equation (7).

Fa(t) = m·a(t)F a (t) = m a (t)

상기 식에서 m은 주형(1)의 질량이다.Where m is the mass of the template (1).

주형의 진동속도는 감쇠요인과 주형과 주편사이에 작용하는 마찰력에 관계된다.The vibration velocity of the mold is related to the damping factor and the frictional force acting between the mold and the slab.

속도에 작용하는 힘은 하기 식(8)과 같다.The force acting on the speed is shown in the following equation (8).

Fv(t) = D·v(t) + Fr(t)·sign(vc- v(t))F v (t) = Dv (t) + F r (t) sign (v c -v (t))

상기 식에서 D는 감쇄상수이며, Fr(t)는 마찰력, 그리고 sign()함수는 괄호안의 수치가 양수이면 1, 음수이면, -1을 사상하는 부호함수이다.Where D is attenuation constant, F r (t) is a frictional force, and sign () is a sign function that maps 1 if the value in parentheses is positive and -1 if it is negative.

실제로 주형은 게속적으로 기진력을 받으므로 감쇠상수 D에 의한 힘은 무시할 수 있으며, Fv(t)를 주형과 주편사이에 작용하는 마찰력으로 간주할 수 있다.Indeed, since the mold is continuously subjected to the excitation force, the force due to the damping constant D can be neglected and F v (t) can be regarded as the frictional force acting between the mold and the slab.

주형을 구동하기 위한 기진력(excitation force)Fe(t)는 주형에 가해지는 힘들의 합으로서, 다음 수학식에서처럼 판스프링이 주형에 작용하는 힘 Fs(t), 주형의 관성력Fa(t), 주형과 주편 사이에 작용하는 마찰력 Fv(t), 그리고 지구의 중력이 주형의 질량에 작용하는 힘들의 합이다.The excitation force F e (t) for driving the mold is the sum of the forces exerted on the mold, the force that the leaf spring acts on the mold F s (t), the inertia force of the mold F a ( t), the frictional force F v (t) between the mold and the slab, and the force of the earth's gravity on the mass of the mold.

Fe(t) = Fv(t) + Fs(t) + Fa(t) + mgF e (t) = F v (t) + F s (t) + F a (t) + mg

= Fv(t) + {Fs(t) + Fa(t)} + mg= F v (t) + {F s (t) + F a (t)} + mg

= Fv(t) + (K - mω2)s(t)+ mg= F v (t) + (K-mω 2 ) s (t) + mg

= Fv(t) + Fo(t) + mg= F v (t) + F o (t) + mg

여기서 g는 중력 가속도, Fo(t)는 주형 구동력으로서, 하기 식 (10)및 (11)과 같다.Where g is gravity acceleration and F o (t) is a mold driving force, which is the same as the following formulas (10) and (11).

g = 9.8m/s2 g = 9.8 m / s 2

Fo(t) = (K - mω2)s(t)F o (t) = (K-mω 2 ) s (t)

입력 s(t)에 대해서 출력Fe(t) 는 유압실린더에 가해지는 압력으로서 피스톤(9)을 중심으로 상부와 하부 실린더내의 유압차이며, 상하부 실린더(10)에 유압센서(4)를 설치하여 상하센서의 신호값의 차이를 계산하여 얻을 수 있다.With respect to the input s (t), the output F e (t) is the pressure applied to the hydraulic cylinder and is the hydraulic difference in the upper and lower cylinders around the piston 9, and the hydraulic sensor 4 is installed in the upper and lower cylinders 10. Can be obtained by calculating the difference between the signal values of the up and down sensors.

s(t)는 시간 t에 따라서 변하는 주형의 진동 변위(displacement)로서 변위측정센서(5)를 사용하여 변위값을 얻는다.s (t) is the vibration displacement of the mold that changes with time t, and the displacement value is obtained using the displacement measuring sensor 5.

상기한 기진력Fe(t)의 수학식에서 주형내부에 용강이 존재하지 않는 경우는 마찰력 Fv(t)가 작용하지 않는다(Fv(t)=0).When molten steel does not exist in the mold in the equation of the above-mentioned vibration force F e (t), the friction force F v (t) does not work (F v (t) = 0).

마찰력이 작용하지 않는 경우는 하기 식(12)과 같다.When a frictional force does not act, it is as following formula (12).

Fe(t) = (K - mω2)s(t) + mgF e (t) = (K-mω 2 ) s (t) + mg

주형내부에 용가이 존재하지 않을 때의 위의 수학식은 선형 시스템이다.The equation above when there is no filler inside the mold is a linear system.

따라서, 진동진폭이 so이고 진동 주파수가 ω인 정현파 입력s(t)에 대해서 출력 Fe(t)는 동일 주파수의 정현파 형태로 나타난다.Therefore, for sinusoidal input s (t) having an oscillation amplitude of s o and an oscillation frequency of ω, the output F e (t) appears in the form of a sine wave of the same frequency.

즉, 마찰력이 작용하지 않는 경우에 유압 기진력 Fe(t)를 주파수 분석(FFT)을 하면, 주파수 영역에서 주형 구동력Fo(t)가 진동신호s(t)와 동일한 주파수 ω에서 나타나고 주형무게에 의한 중력 mg가 DC성분으로 나타난다.In other words, if the hydraulic force F e (t) is subjected to frequency analysis (FFT) when no friction force is applied, the mold driving force F o (t) appears in the frequency domain at the same frequency ω as the vibration signal s (t). Weight mg by weight is expressed as DC component.

따라서, 마찰력이 존재하는 경우에 유압력 Fe(t)를 주파수 분석하면, 주파수 ω에서 주형 구동력Fo(t)가 그리고 ω의 배수 성분들에 의해서 마찰력 Fv(t)가 나타난다.Thus, frequency analysis of the hydraulic force F e (t) in the presence of frictional force results in a mold drive force F o (t) at the frequency ω and a frictional force F v (t) due to the multiples of ω.

도 4에 유압력Fe(t)를 주파수 분석한 예를 표시하였다.An example of frequency analysis of the hydraulic force F e (t) is shown in FIG. 4.

이 때 주형의 실제 진동 주파수 ω는 4.8Hz이다.At this time, the actual vibration frequency ω of the mold is 4.8 Hz.

주형의 실제 진동주파수 ω는 주형진동변위신호s(t)에서 계산된다.The actual vibration frequency ω of the mold is calculated from the mold vibration displacement signal s (t).

유압력Fe(t)에 대한 주파수 영역에서는 주형의 중량에 의한 DC성분과 진동주파수ω에서 주형을 구동하는 구동력, 그리고ω의 배수 주파수에서 마찰력에 의한 신호들이 나타난다.In the frequency range for the hydraulic force F e (t), the signals due to the DC component by the weight of the mold, the driving force to drive the mold at the vibration frequency ω, and the frictional force at the multiples of ω appear.

따라서, 주형 진동변위 신호 s(t)와 유압력신호Fe(t)에 대해서 신호처리연산을 수행하여 주형에 작용하는 중량에 의한 힘, 주형 구동력, 마찰력을 분리할 수 있다.Therefore, signal processing operations are performed on the mold vibration displacement signal s (t) and the hydraulic force signal F e (t) to separate the force, the mold driving force, and the frictional force by the weight acting on the mold.

상술한 바와 같이, 본 발명은 주조작업시에 마찰력을 계측하므로서 마찰력이 클경우에는 주형과 주편사이의 윤활작용을 늘릴 수 있도록 주형 플럭스(flux)를 투입하는 작업과 같은 조치를 취할 수 있을 뿐만 아니라 점착성의 주편 파열은 주형과 주편사이의 마찰력을 짧은 시간동안에 급격히 증가시키기 때문에 마찰력을 감시하므로써 마찰력이 정상상태에서 보다 커지면 주형 플럭스의 투입량을 늘리거나 주조속도를 줄이는 것과 같은 조치를 취하여 사고를 사전에 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention can take measures such as the operation of injecting a mold flux to increase the lubrication action between the mold and the slab when the frictional force is large while measuring the frictional force during casting. Sticky cast rupture rapidly increases the friction between the mold and the castings in a short time, so if the friction is greater than normal by monitoring the friction, take measures such as increasing the injection of the mold flux or reducing the casting speed beforehand. There is an effect that can be prevented.

Claims (1)

일정한 형상를 갖는 주편을 형성시키는 주형, 이 주형을 상하로 진동시키는 피스톤을 구비하는 복수개의 유압 실린더, 각각의 유압 실린더의 상하부에 일정한 간격을 두고 구비되어 유압을 측정하는 복수개의 압력센서, 상기 피스톤의 일단에 설치되어 주형의 진동변위를 측정하는 변위측정센서, 와 상기 압력센서 및 변위측정센서로 부터 각각 측정된 아나로그 값들을 디지털 신호로 변환하는 A/D변환기를 포함하여 구성되는 유압 구동형 연속주조기를 사용하여 연속주조하는 방법에 있어서,A plurality of hydraulic cylinders having a mold for forming a cast piece having a predetermined shape, a plurality of hydraulic cylinders having pistons for vibrating the mold up and down, a plurality of pressure sensors provided at regular intervals at upper and lower portions of each hydraulic cylinder, and for measuring hydraulic pressure, Hydraulic-driven continuous comprising a displacement measuring sensor installed at one end and measuring vibration displacement of the mold, and an A / D converter converting analog values measured from the pressure sensor and the displacement measuring sensor into digital signals, respectively. In the method of continuous casting using a casting machine, 상기 압력센서의 디지털 신호와 상기 변위측정센서의 디지털 신호를 입력받아 주형에 작용하는 각각의 힘들을 분리하도록 구성되는 분리기를 추가로 구비시키고;And a separator configured to receive the digital signal of the pressure sensor and the digital signal of the displacement measuring sensor and separate each force acting on the mold; 상기 압력센서로 부터 실린더의 상부 압력(HU), 하부 압력(HD)을 측정하고, 상기 변위센서에서 주형의 진동변위 S를 측정하는 단계;Measuring the upper pressure (HU) and the lower pressure (HD) of the cylinder from the pressure sensor, and measuring the vibration displacement S of the mold by the displacement sensor; 상기 상부 압력(HU),하부 압력(HD), 주형의 진동 변위(S)를 일정시간(샘플링 주기)동안 A/D변환기를 통해서 디지털 신호로 변환하는 단계;Converting the upper pressure HU, lower pressure HD, and vibration displacement S of the mold into a digital signal through an A / D converter for a predetermined time (sampling period); 상기와 같이 변환된 유압실린더의 상부 압력(HU)신호와 하부 압력(HD)신호를 분리기에 입력하고 여기서 하기 식(1)과 같이 감산하여 유압차(H)를 구하는 단계;Inputting an upper pressure (HU) signal and a lower pressure (HD) signal of the hydraulic cylinder converted as described above to a separator and subtracting it as shown in Equation (1) to obtain a hydraulic vehicle (H); (수학식 1)(Equation 1) H = HD - HUH = HD-HU 상기와 같이 변환된 시간 T 동안의 주형 진동변위(S)신호를 분리기에 입력하고 여기서 주파수 분석하여 주형의 진동주파수ω를 구하는 단계;Inputting the mold vibration displacement (S) signal during the time T converted as described above to the separator and frequency analysis to obtain the vibration frequency ω of the mold; T시간동안 구해진 유압차(H)를 하기 식(2)와 같이 평균하여 주형의 중량에 의한 힘(M)을 구하는 단계;Calculating a force M due to the weight of the mold by averaging the hydraulic difference H obtained during T time as in the following equation (2); (수학식 2)(Equation 2) M = average{H}M = average {H} 상기 유압차(H)에 대해서 주파수 ω를 중심으로 충분히 작은 대역폭 dω사이에 나타나는 신호들을 대역통과필터(BPF, Band-pass filter)를 통해서 추출하여 주형 구동력을 측정하는 단계;Measuring a mold driving force by extracting signals appearing between bandwidths dω which are sufficiently small with respect to the frequency difference ω through the band pass filter (BPF); 상기 유압차(H)에 대해서 주파수 2ω이상의 신호를 고역통과 필터(HPF,High-pass filter)를 통해서 추출하여 마찰력을 측정하는 단계를 포함하여 구성되는 유압 구동형 연주기의 주형에 작용하는 힘들의 측정방법Measurement of the forces acting on the mold of the hydraulically driven player comprising the step of extracting a signal of frequency 2ω or more with respect to the hydraulic vehicle (H) through a high-pass filter (HPF, High-pass filter) Way
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