KR20000043868A - 턴디시 용강량 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 턴디시 용강량 제어방법에 관한 것으로서, 특히 주조 작업중에 래들 슬라이드 게이트 컨트롤(ladle slide gate control) 불량으로 인한 턴디시(tundish) 용강량 제어가 불량함으로서 발생할 수 있는 조업사고 및 안전재해를 예방하고, 턴디시 내 용강의 품질이 나빠지는 현상을 방지하기 위한 턴디시 용강량 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 턴디시의 용강량을 감지하는 로드셀로부터 보내진 용강량 검출치에서 설정치를 뺀 값을 DCS로 출력하는 단계와, 상기 DCS로부터 출력된 값을 유압 PLC 콘트롤러로 입력하는 단계와, 상기 유압 PLC 콘트롤러에서 보내온 신호에 의하여 상기 유압실린더를 유압밸브 스탠드에서 구동하는 단계로 이루어진 턴디시 용강량 제어방법에 있어서, 유압실린더 측면에 장착된 피스톤 감지수단를 이용하여 상기 유압실린더의 전후진상태를 감지하는 단계와, 상기 피스톤 감지수단에서 감지된 유압실린더의 전후진 상태를 상기 DCS로 전송하는 단계와, 상기 용강량 검출치에서 설정치를 뺀 값과 비교하여 그 차이를 상기 유압 PLC 컨트롤러로 출력하는 단계와,
유압 PLC 컨트롤러에 의하여 슬라이드 게이트의 개도량을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 턴디시 용강량 제어방법을 요지로 한다.

Description

턴디시 용강량 제어방법
본 발명은 턴디시 용강량 제어방법에 관한 것으로서, 특히 주조 작업중에 래들 슬라이디 게이트 컨트롤(ladle slide gate control) 불량으로 인한 턴디시(tundish) 용강량 제어가 불량함으로서 발생할 수 있는 조업사고 및 안전재해를 예방하고, 턴디시 내 용강의 품질이 나빠지는 현상을 방지하기 위한 턴디시 용강량 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 제강공정에서 연속주조라 함은 용강 래들을 연속적으로 교체하며 턴디시를 통하여 몰드에 주입하여 슬랩(slab)을 계속 생산하는 슬랩 제조방법을 말한다. 또한 턴디시란 용강이 들어 있는 래들에서 용강을 주입하는 1차적 용기로서 후속 래들들의 연결 또는 주조 속도 조절 및 용강의 분배에 이용된다.
도 1은 일반적인 연속주조기의 구성을 나타내는 도면으로서, 제강공정에서 취련 및 정련 작업이 완료된 래들(202)을 연속 주조작업 하기 위하여 래들 터렛(201)이 있다. 두 개의 몰드(205)가 래들 용강을 재분배하고 보다 청정한 용강을 확보하기 위한 설비로 턴디시 카(210)와 턴디시(204)가 있다. 상술한 턴디시(204)는 연속 주조 기술이 발달하면서 소형에서 점차 대형화 추세로 흐르고 있으며, 청정강을 몰드(205)에 공급하기 위해서 내화벽돌을 개선하였다. 또한 질소 버너로 예열작업을 하고, 턴디시 내부를 아르곤 퍼지 작업을 수행하고 있다. 턴디시(204)내의 용강량 제어도 작업자가 수동으로 제어하는 방식에서 탈피하여 자동화 시스템을 구축하여 턴디시(204)용강량을 자동으로 제어하고 있다.
현재 턴디시(204)용강을 자동으로 제어하는 방법으로는 4개의 로드 셀(108:load cell)이 턴디시 카(210)에 설치되어 있으며, 4개의 로드 셀(108)상부에 턴디시(204)가 안착되어 지도록 한다.
로드 셀(load cell: 108)은 턴디시(204)의 무게와 용강 무게를 모두 측정하여 DCS(101-1: distribute control system)로 보내어 DCS에서는 미리 설정된 턴디시 자체 무게를 제하고, 턴디시 내의 순수 용강량만을 산출해낸다. 이후에 데이터를 유압시스템을 제어하기 위한 PLC(programable logic controller)로 전송한다. 이후에 PLC는 유압 밸브 스텐드(105-1)의 온 오프 밸브에 신호를 보내어 래들 슬라이드 게이트(36) 유압 실린더(35)를 작동시키게 된다.
현재의 래들 슬라이드 게이트(36) 유압 실린더(35)는 피스톤을 인식하지 못한 상태에서 온 오프 밸브에 의해서 작동되기 때문에 정밀 제어를 하지 못하고 있다. 이로 인하여 용강량의 제어 범위가 크다. 용강량의 제어 범위가 커짐에 따라 유압 실린더(35)가 과다하게 작동되면서 슬라이드 게이트(36)가 과다 닿히게 되고, 용강의 흐름이 멈춰지고 슬라이드 게이트가 막힘으로 작업자가 이를 뚫기 위해 산소 세척등을 하게 된다. 이러한 과정에서 폭발사고 및 용강에 의한 화상등이 발생된다. 이로 인하여 슈라우드 노즐(18)을 사용할수 없게 되며, 용강 산화로 용강 품질이 나빠지게 된다.
도 2는 종래의 턴디시 용강무게 제어 시스템의 구성도로서, 래들(202)이 캐스팅 피스톤(casting position)에 도착하고, 턴디시 카(210)가 캐스팅 피스톤에 도착되면 작업자는 쉬라우드 다바이스(203)의 실윙(23)과 쉬프팅 유압 실린더(12)를 작동시켜 포크 암(16)을 떠받치고 있는 롱 노즐(18)과 래들(202)의 컬렉터 노즐(37)을 연결시킨다. 이후 쉬라우드 다바이스(203)의 리프팅 유압 실린더(19)은 래들 터렛(202) 상하강 작동과 연동되어 작동된다. 쉬프팅 유압 실린더(12)장치는 프리 상태가 되도록 작업자는 스위치를 선택한다. 이렇게 함으로서 쉬라우드 디바이스 쉬프팅(12)장치는 래들 유압 실린더(35)에 의해 개폐되어지는 래들 슬라이드 게이트(36)작동에 의해 전후 동작을 같이하게 된다.
턴디시(204)내에 용강이 충진되어지는 일정량 이상이 되어 턴디시(204)용강 제어 자동준비 조건이 만족되면 작업자는 래들 슬라이드 노즐 컨트롤 팬던트(ladle slide nozzle control pendant)에서 제어 모드를 수동에서 자동으로 전환한다.
턴디시(204)용강 자동 제어는 턴디시 카(210)에 설치되어 있는 4개의 로드 셀(108)에서 발생된 mV 신호를 증폭기(AMP)에서 장거리 전송신호(4∼20mA)로 변환시켜 DCS인 AS-230(101-1)에 전송된다.
DCS(101-1)에서는 이를 턴디시 용강량으로 환산하여 제어하고자 하는 목표값과, 편차를 구하여 편차값이 양수 일 경우에는 클로스 시그날를 유압 PLC(104)에 출력하여 래들(202)유압 실린더(35)를 작동시켜 턴디시 용강 웨이트를 제어한다. 여기에 OS-262(103)는 오퍼레이터와 모니터링 시스템(operator & monitoring system: 102)으로 DCS(101-1)과 상시 정보를 주고 받으며 턴디시(204)용강 웨이트와 제어 모듈을 보여주며 설정치 변환과 제어 모드 조작이 가능하도록 하였다.
특히, 용강량의 컨트롤 폭이 커지면서 턴디시(204)용강 탕면부 상부벽에 지금 및 슬래그가 다량으로 부착된다. 또한 용강이 오르내리면서 지금과 슬래그가 용강에 의해 녹아 용강속으로 유입되면서 턴디시(204)내의 용강 품질에 악 영향을 준다. 이러한 용강이 몰드(205)로 유입되면 슬랩 응고과정에서 여려 형태의 결함을 발생시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 쉬라우드 디바이스(shroud device)상부에 설치되어 있는 쉬프팅 실린더 옆에 래들 슬라이드 실린더를 설치하여 래들 슬라이드 게이트 유압 실린더의 현재의 개도값과 턴디시 카에 설치되어 있는 로드 셀(load cell)이 감지한 용강 무게를 DCS로 보내며, DCS는 이 데이터를 PLC로 보내며, PLC는 현장에 설치되어 있는 밸브 스텐드의 서보 밸브(servo valve)에 신호를 보내어 래들 유압 실린더를 미세하게 작동시키므로서 래들 슬라이드 게이트의 막힘을 방지하고, 턴디시 내의 용강을 청정하게 할수 있으며, 이로 인해 주편 품질 향상에 기여할수 있는 턴디시 용강량 제어방법를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적은턴디시의 용강량을 감지하는 로드셀로부터 보내진 용강량 검출치에서 설정치를 뺀 값을 DCS로 출력하는 단계와, 상기 DCS로부터 출력된 값을 유압 PLC 콘트롤러로 입력하는 단계와, 상기 유압 PLC 콘트롤러에서 보내온 신호에 의하여 상기 유압실린더를 유압밸브 스탠드에서 구동하는 단계로 이루어진 턴디시 용강량 제어방법에 있어서, 유압실린더 측면에 장착된 피스톤 감지수단를 이용하여 상기 유압실린더의 전후진상태를 감지하는 단계와, 상기 피스톤 감지수단에서 감지된 유압실린더의 전후진 상태를 상기 DCS로 전송하는 단계와, 상기 용강량 검출치에서 설정치를 뺀 값과 비교하여 그 차이를 상기 유압 PLC 컨트롤러로 출력하는 단계와, 유압 PLC 컨트롤러에 의하여 슬라이드 게이트의 개도량을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 턴디시 용강량 제어방법에 의하여 달성된다.
또한 본 발명의 목적은 상기 유압실린더의 상태를 감지하는 피스톤 감지수단은, 상기 유압실린더가 전후진 함에 따라 이동하는 로드와, 상기 로드의 이동을 감지하기 위한 센싱수단과, 상기 센싱수단에서 센싱된 값을 출력하기 위한 터미털 박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디시 용강량 제어방법에 의하여 달성된다.
도 1은 일반적인 연속주조기의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 종래의 턴디시 용강무게 제어 시스템의 구성도.
도 3(a)는 래들 유압 실린더의 피스톤 감지수단의 평면도.
도 3(b)는 래들 유압 실린더의 피스톤 감지수단의 정면도.
도 4는 래들 유압실린더 피스톤 감지수단 설치상태를 나타내는 도면.
도 5는 래들과 쉬라우드 디바이스의 결합 사시도.
도 6은 포지션 디텍터 설치후 시스템 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
51: 연결 커플러 52: 빌로우 커버
53: 베이스 플래이트 54: 센싱수단
55: 케이블 56: 로드
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 3(a)는 래들 유압 실린더 피스톤 감지수단의 평면도이고, 도 3(b)는 래들 유압 실린더 피스톤 감지수단의 정면도로서, 피스톤 디텍터(11)가 쉬라우드 디바이스(203)상부에 고정될수 있도록 고정 베이스 플래이트(53)가 있고, 쉬라우드 디바이스 암(14)이 전후진 할 때 피스톤 감지수단 로드(56)가 전후진 할 수 있도록 연결 커플러(51)가 있으며, 피스톤 감지수단 로드(57)가 손상되지 않도록 빌로우 커버(52)가 설치되어 있다. 또한 센싱수단(54)의 파우어 및 데이터 전송을 위한 케이블(55)이 터미널 박스(57)에 연결되어 있다. 센싱수단(54)은 로드(57)가 이동함에 따라 저항값이 변하도록 하고, 이 저항값을 변환하여 출력하는 방식 등이 있을 것이다. 이러한 내용은 일반적인 센서에 관한 내용이므로 생략한다.
도 4는 래들 유압실린더 피스톤 감지수단 설치상태를 나타내는 도면으로서, 쉬라우드 디바이스(203)는 래들(202)과 턴디시(204)사이에서 용강의 산화를 방지하기 위해 사용되는 쉬라우드 노즐(18)를 지지하고, 작업이 편리하도록 조작되는 설비로 모든 동작은 유압 실린더 및 모터로 동작된다. 래들(202)하부 컬렉터 노즐(37)에 쉬라우트 노즐(18)이 부착되도록 리프팅 실린더(19)가 있으며, 암(14)의 전후진 작동을 위해 쉬프팅 실린더(12)가 있다. 암(14)의 회전을 위해 로테이팅 실린더(20)가 있으며, 쉬라우드 다바이스(203)의 회전을 위해서 슬루잉 전기 모터(slewing electric motor:23)가 설치된다. 암(14) 끝에 쉬라우드 노즐(18)을 잡을 수 있도록 포크 암(16)과 마우스 링(26)이 있고, 이를 열로부터 보호할 수 있는 포텍터(17)가 설치되어 있다.
이러한 기능을 가진 쉬라우드 디바이스 암(14)이 고정 아웃터 튜브(outor tube: 13)상부에 피스톤 디텍터(11)를 고정 설치하고, 쉬라우드 다바이스 암(14) 전후진 작동용 쉬프팅 실린더(12) 로드 커플링 핀(29)과 한축으로 피스톤 감지수단 로드(56)의 커플러(51)와 연결결합시켜 쉬라우드 다바이스 쉬프팅 실린더(12)가 전후진 피스톤 감지수단 로드(51)도 쉬프팅 실린더(12)의 작동 거리만큼 비례하여 동작 되도록 하였으며 이 데이터를 계장 PLC AS-203(101-2)로 전송되도록 하였다.
도 5는 래들과 쉬라우드 디바이스의 결합 사시도로서, 턴디시 카(21)가 캐스팅 피스톤에 위치하면 쉬라우드 다바이스(203)의 슬루잉 전기 모터(23)를 작동시켜 쉬라우드 노즐(18)이 턴디시 커버(39) 홀에 위치하도록 한다. 다음에 래들 (202)이 캐스팅 피스톤에 위치하면 작업자는 쉬라우드 디바이스(203)가 쉬프팅 실린더(12)를 동작시켜 쉬라우드 암(14)이 전진되어 래들의 컬랙터 노즐(37)하부에 위치토록 한 다음 리프팅 실린더(19)를 작동 암(14)을 상승시켜 쉬라우드 노즐(18)이 래들의 컬랙터 노즐(37)하부에 부착 연결되도록 한다. 쉬라우드 노즐(18)이 컬랙터 노즐(37)에 완전히 부착 연결되어지면 작업자는 CP19 패널(40)에서 래들 유압 실린더 피스톤 감지수단(11)를 리젯트(40-3)하여 초기화시키고 조작 모드를 매뉴얼(40-1)에서 텐덤(tandem: 40-2)으로 체인지하면 이후 쉬라우드 디바이스(203)동작은 래들 터렛(201) 엎 다운 및 래들 슬라이드 게이트(36) 유압 실린더(35) 동작과 연결된다.
쉬라우드 디바이스(203) 작동 모드를 텐덤 모드(40-2)로 하면 쉬라우드 디바이스(203)의 쉬프팅 실린더(12)는 프리상태가 되어 래들(202)유압 실린더(35)동작과 같이 움직이게 된다. 즉 래들 유압 실린더(35)가 동작되면 래들 슬라이드 게이트(36)가 작동되며,여기에 연결되어 있는 쉬라우드 노즐(18)과 암(14)이 동작되어 시프팅 실린더(12)과 포지션 디택터(11)가 동작되어 테이타를 DCS-230(101-2)에 전송하게 된다.
도 6은 포지션 디텍터 설치후 시스템 구성도로서, 작업자는 턴디시(204) 로드 셀(108)에서 출력되어 증폭기(111)를거져 PI 컨트롤러(107)입력된 데이터가 CRT(102)에 출력되어 나타나면 OS-262(103)의 CRT(102)에서 적정하게 제어하고자 하는 턴디시 웨이트의 SV(set value)를 설정하면 DCS(102-2)의 PI 컨트롤러(107)에 SV값으로 입력된다.
PI 컨트롤러(107)에서는 SV값과 현재의 턴디시 웨이트값을 받아 비례적분동작으로 거쳐 SV값 - 현재의 턴디시 무게 값(PV1)의 편차만큼의 디베이션 값(devation value: DV1)을 출력 한다.
포지션 디텍터(11)는 현재의 슬라이드 게이트 개도(PV2)를 피드백하여 디베이션 값(DV1)값에 해당되는 유압 밸브 스탠드(105-2)의 서보 밸브 액션 값인 계산 값(manufacturing value: MV1)를 계산하여 유압 PLC로 제어한다.
유압 PLC(104)는 DCS(101-2)에서 출력된 MV1를 설정값으로 하여 현재의 슬라이트 게이트 개도(PV2)를 피드 백 받아 편차값(SV-PV2)= DV2를 구한 다음, 현재의 PV2에 DV2를 적용하여 유압 밸브 스탠드(105-2)의 서보 밸브를 동작시키는 MV2를 출력 래들 슬라이딩 노즐(ladel sliding nozzle) 조작을 통해 턴디시 용강량을 연속적으로 제어한다.
본 발명에 의하여 턴디시 내의 용강량 컨트롤을 일정하게 유지하여 보다 청정한 용강을 몰드에 공급하여 무결함 슬랩을 생산할수 있으며, 주조 작업중에 발생되는 예기치 못할 사고에 대비하여 인터록을 설정하므로서 조업사고를 예방할수 가 있다.

Claims (2)

  1. 턴디시의 용강량을 감지하는 로드셀로부터 보내진 용강량 검출치에서 설정치를 뺀 값을 DCS로 출력하는 단계와, 상기 DCS로부터 출력된 값을 유압 PLC 콘트롤러로 입력하는 단계와, 상기 유압 PLC 콘트롤러에서 보내온 신호에 의하여 상기 유압실린더를 유압밸브 스탠드에서 구동하는 단계로 이루어진 턴디시 용강량 제어방법에 있어서,
    유압실린더 측면에 장착된 피스톤 감지수단를 이용하여 상기 유압실린더의 전후진상태를 감지하는 단계와,
    상기 피스톤 감지수단에서 감지된 유압실린더의 전후진 상태를 상기 DCS로 전송하는 단계와,
    상기 용강량 검출치에서 설정치를 뺀 값과 비교하여 그 차이를 상기 유압 PLC 컨트롤러로 출력하는 단계와,
    유압 PLC 컨트롤러에 의하여 슬라이드 게이트의 개도량을 제어하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 턴디시 용강량 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유압실린더의 상태를 감지하는 피스톤 감지수단은,
    상기 유압실린더가 전후진 함에 따라 이동하는 로드와,
    상기 로드의 이동을 감지하기 위한 센싱수단과,
    상기 센싱수단에서 센싱된 값을 출력하기 위한 터미털 박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 턴디시 용강량 제어방법.
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