KR900003221B1 - 수평연속주조기의 빌레트 인발제어를 위한 흐름정지 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

수평연속주조기의 빌레트 인발제어를 위한 흐름정지 제어방법

제 1 도는 본 발명의 실시예를 나타낸 제어계의 구성도.

제 2 도(a),(b),(c)는 상기 실시예의 인발 싸이클에 있어서의 특성을 나타낸 것으로 (a)는 인발속도 특성도, (b)는 구동모터 내압특성도, (c)는 브레이크 유압모터의 내압 특성도.

제 3 도는 종래의 브레이크 제어장치를 나타낸 개략 구성도.

제 4 도는 제 3 도에 나타낸 브레이크 유압모터 구동용 배관계통도.

제 5 도(a),(b)는 종래의 인발싸이클의 특성을 나타낸 것으로 (a)는 인발속도특성도, (b)는 구동모터 내압특성도.

본 발명은 수평연속주조기의 인발제어에서의 소망하는 정지상태를 확보하기 위한 흐름정지(flow stop)제어방법에 관한 것이다.

제 3 도는 수평 연속주조기에 있어서의 종래의 브레이크 제어장치를 나타낸 개략구성도이다.

도면에 있어서 (1)은 서어보밸브(2)를 구비한 구동유압모터이며, 이 구동유압모터(1)은 치차군(3)을 거쳐서 핀치롤(4)의 핀치롤 축(5)에 연결되어, 서어보밸브(2)에 의해서 제어된 구동유압모터(1)의 회전에 의해서 핀치롤(4)를 구동하여 빌레트(billet)(6)을 뽑아낸다. (7)은 치차(8)을 거쳐서 치차군(3)에 연결된 브레이크 유압모터이며, 스로틀 밸브(throttle valve)(9)에 의해서 브레이크 유압모터(7)의 유량을 제한함으로써 핀치롤(4)의 인발방향에 제동회전력(brake thorque)이 가해지도록 한 것이다.

제 4 도는 상기 브레이크 유압모터(7)구동용 배관계통도를 나타낸 것이다. 도면에 표시한 바와 같이 브레이크 유압모터(7)은 스로틀 밸브(9) 및 기름탱크(10)와 직렬로 접속되고, 또한 브레이크 유압모터(7)의 역회전시에 브레이크 유압모터(7)의 회전을 자유롭게 하기 위하여 스로틀 밸브(9)와 병렬로 체크밸브(11)가 설치되어 있다.

상기 브레이크 유압모터(7)에 의한 핀치롤(4)의 인발방향에 대한 제동회전력은 스로틀 밸브(9)에 의해서 제한되는 내압에 의하기 때문에, 브레이크 유압모터(7)의 회전속도에 비례한 제동력이 발생되어, 정지시킬 때의 빌레트의 흐름정지제어를 하고 있다.

종래의 흐름정지제어 방법은 상기와 같이 핀치롤의 축(5)에 가해지는 제동회전력이 브레이크 유압모터(7)의 내압이 스로틀 밸브(9)에 의해서 생기게 하고 있기 때문에 어느 일정한 제동회전력을 가하기는 곤란하다. 즉, 브레이크 유압모터의 내압에 의한 제동 회전력이 핀치롤의 회전속도에 따라서 변화되어 버리기 때문이다. 때문에 제동회전력의 조정 즉 스로틀 밸브(9)의 조정은 경험에 의존하지 않을 수 없게 된다.

또 상술한 불안정한 제동회전력이 제 5 도(a),(b)에 나타낸 인발 사이클에 있어서의 정지시간(t₂)의 흐름정지시 이외의 인발시간(t₁), 푸슈백(push back)시간(t₃)중에도 가해지므로 정지시간중의 흐름정지 작용을 하는 한편 인발시간중에도 부하회전력으로 작용하는 상반된 작용을 하며 인발파형이 불안전하게 되는 경향이 있다.

또한, 수평연속주조기에 있어서는 주조상태에 의한 부하변동(마찰 및 부하관성의 변동)이 무시할 수 없을 정도로 존재하지만, 상술한 종래의 흐름정지 제어방법에 있어서는, 이 부하변동에 대한 하등의 고려가 없이, 불안정한 제동회전력에 의해서 제어되기 때문에, 안정된 정지상태를 확보하기가 곤란하였다.

인발사이클에 있어서의 정지시간은 새로 생성되는 셀(shell)을 성장시키기 위한 시간이며, 이 정지시간이 안정되게 확보할 수 없을 때에는 셀의 성장이 불완전한 상태가 되고, 다음 인발과정에서 셀의 파단(끊어짐)이 발생하여 안정된 주조가 곤란하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위하여, 부하관성의 증대에 대응해서 커져버리는 빌레트의 흐름정지를 억제함으로써, 안정된 정지상태를 확보할 수 있는 수평연속주조기의 인발 제어에 있어서의 흐름정지 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한 것이다.

본 발명의 수평연속주조기의 인발제어를 위한 흐름정지제어방법은 핀치롤축에 관성 부하를 고려하여 산출한 제동회전력을 부가하여 정지시의 빌레트흐름정지제어를 함으로써 정지시간을 안정되게 확보하는 방법이다.

수평연속주조기의 인발사이클은 상기 종래예의 제 5 도(a),(b)에 표시한 바와 같이 인발시간(t₁), 정지시간(t₂) 및 푸슈백시간(t₃)으로 되어 있으며, 인발시간(t₁)에 있어서는 도면(a)에 표시한 최종인발 속도(V_o) 및 도면(b)에 표시한 구동유압모터의 입구측과 출구측과의 차압인 내압 즉 최종인발력(ΔP_o)으로 빌레트의 인발을 행하고 있다. 이 최종인발 속도(V_o) 및 최종인발 압력(ΔP_o)을 사용하여 빌레트의 흐름시간(t₄)을 소정의 흐름 시간(t₀)이내가 되게 하는데 필요한 제동회전력(T)는 다음식과 같다.

T= -J.(v₀/r_P).t_d+D_m(1-C_r)ΔP₀...................................(1)

여기에서 J=J₁+(Mr² _p/g).l, J₁: 구동유압모터, 브레이크 유압모터, 핀치롤러, 롤러축, 치차의 합계관성 모멘트(kg.cm.sec²), M : 빌레트(billet)단위 중량(kg/cm)핀치롤 콘택트 반경(cm), r_p: 핀치롤 콘택트 반경(cm), g: 중력가속도(cm/sec²), t_a: 설정흐름시간(sec), D_m: 구동유압모터 축회전각 1레디안당 기름의 이동체적(cc/rad), (1-C_r: 구동유압모터 토오크 효율, l_t: 현재의 주조길이(cm).

상기 식(1)에서 표시한 제동회전력(T)은, 빌레트에 가하지 않으면 않되는 부의가속회전력으로부터 마찰 회전력등의 주조손실회전력을 뺀 값이 되고 원리적으로는 이 제동회전력(T)을 감속중에 가함으로써 설정흐름시간(t_a)내에 빌레트의 흐름을 수렴시킬 수 있다.

상기 (1)식에 표시한 관성부하를 고려해서 산출한 제동회전력(T)에 의해 흐름정지제어방법을 실시예에 의해서 설명하겠다.

제 1 도는 본 발명의 일실시예의 제어계의 구성을 나타내고, 도면에서 (7)은 상기 종래예의 제 4 도에 나타낸 바와같은 브레이크모터, (10)은 기름탱크이다.

인발 싸이클의 인발시간(t₁)에 있어서의 최종인발속도(V_o), 최종인발압력(ΔP_o) 및 소정흐름시간(t_a)로부터 (1)식에 표시한 제동회전력(T)을 제동회전력 산출수단(12)으로 산출하여, 산출한 제동회전력(T)에 의해서 브레이크 유압모터의 내압(ΔP_b)을 브레이크 유압모터 내압산출수단(13)으로 산출한다.

브레이크 유압모터 내압(ΔP_b)은 제동회전력(T)에 의해서 다음식으로 산출한다.

ΔP_b=T/D_mb(1-bC_fb)

=(-J.(v_o/r_o).t_a+D_m(1-C_f)ΔP_o)

/D_mb(1-C_fb).................................................(2)

식에서, D_mb : 브레이크 유압모터 축회전 각 1래디안당의 기름의 이동체적(cc/rad), (1-C_fb: 브레이크 유압모터의 토울크율 기타는 (1)식과 같다.

이 브레이크 유압모터 내압(ΔP_b)은 절환스위치(16)를 거쳐서 증폭기(14)로 입력되고, 증폭기(14)의 출력신호에 의해서 브레이크 유압모터(7)와 기름탱크(10)간에 접속된 예를 들면 비례전자제어밸브(15)의 열리는 정도를 가변시켜 브레이크 유압모터(7)의 내압을 제어한다. 절환스위치(16)는 인발사이클 제어수단(17)으로부터의 인발시간(t₁)종료신호에 의해서 브레이크 유압모터 내압(ΔP_b)의 신호를 증폭기(14)로 입력한다. 또 이 경우에도 푸슈백측으로 압력이 걸리는 것을 방지하기 위하여 비례제어 밸브(15)와 병렬로 체크밸브(11)을 갖추고 있다.

상기와 같이 고속압력제어 루우프에 의한 브레이크 유압모터 내압제어를 하는 흐름정지 제어방법의 인발사이클에 있어서의 특성을 제 2 도(a), (b), (c)에 나타냈다. 도면에서 (a)는 일반속도특성, (b)는 구동모터 내압특성, (c)는 브레이크 유압모터 내압특성을 나타내고 있다.

도면에 나타낸 바와 같이 인발시간(t₁)종료후에 상기(2)식으로 산출한 브레이크 유압모터 내압(ΔP_b)를 도면(c)에 나타낸 바와 같이 브레이크 유압모터(7)에 가해서 핀치롤의 축에 제동회전력을 부가한다.

이 제동회전력에 의해서 도면(a) 및 도면(b)에 실선으로 표시한 바와같이 최종인발속도(V_o) 및 최종인발압력(ΔP_a)이 저하되어, 소정흐름시간(t_d)에 인발속도를 영(0)으로 할 수 있다.

이 인발속도가 영이 된 것을 상기 인발사이클 제어수단(15)으로 검출하여, 절 환스위치(16)을 절환하여 브레이크 유압모터 내압(ΔP_b)을 영으로 만든다.

상기 제어 방법에 있어서는 브레이크 유압모터 흐름방지 제어계를 구성했으나, 브레이크 유압모터를 사용하지 않고, 구동유압모터 자체에 의한 부의가속 회전력(제동회전력)을 핀치롤의 축에 가함으로써 흐름정지 제어계를 구성하더라도 상기 실시예와 같은 작용을 시킬 수 있다.

구동 유압모터에 부의가속 회전력(제동회전력)(T)를 발생하기 위한 구동유압모터내압(ΔP¹)은 (1)식에 의해서

ΔP¹=T/D_m(1-C_f)

= (-J.(v_o/r_p).t_a+D_m(1-C_f)ΔP_o)

/Dm(1-C_f).................................................(3)

로 주어진다.

이 구동유압모터 내압(ΔP¹)을 제 2 도(b)에 점선으로 표시한 바와같이 인발사이클의 인방시간 종료와 동시에 구동 유압모터에 가함으로써 부의가속 회전력(T)를 핀치롤의 축에 부가할 수 있어, 소정 인발시간(t_a)에 인발속도를 영으로 할 수 있다.

또 상기 구동유압 모터내압(ΔP¹)에 의한 부가회전력은 인발사이클에 있어서 정지시간(t₂)동안만 가해지는 것이다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같이, 핀치롤의 축에 가하는 제동회전력을 구동유압모터 또는 브레이크 유압모터의 내압으로 변환시켜 이것을 일정치로 제어하기 때문에 그때 필요한 어느 일정한 제동회전력을 부가할 수 있으며, 종래의 제어방법에 비해서 정량적인 제어가 가능하다.

또 본 발명에서는 제동회전력이 꼭 필요한 정지시인 주편 흐름정지시에만 제동회전력을 가하기 때문에 인발시간에 있어서의 인발속도의 증속등에 악영향을 주는 일이 없이, 안정된 인발을 할 수 있다.

또, 본 발명에 있어서는 부하관성계에 대한 고안을 더함으로써 주조상태에 의한 부하변동(마찰 및 부하관성)을 고려에 넣은 제어 목표치를 얻고 있고, 또한 주조의 길이도 고려하고 있기 때문에 종래와 같은 경험에 의해서, 불안정한 제동회전력을 가하는데 비해서, 주조전반에 걸쳐서, 안정된 정지상태를 확보할 수 있어, 생산설비로서 불가결한 주조의 자동화가 흐름정지 제어에도 행할 수 있는 효과를 갖고 있다.

Claims (3)

1. 수평연속 주조기의 빌레트 인발제어에 있어서 핀치롤의 축(15)에 관성부하를 고려하여 산출한 제동회전력을 부가함으로써 정지시의 빌레트의 흐름정지를 행하는 것을 특징으로 하는 수평 연속주조기의 빌레트 인발제어를 위한 흐름정지 제어 방법.
2. 제 1 항에 있어서 상기 제동회전력을 부가하는 수단으로서, 고속압력 제어루우프에 의한 브레이크 유압모터(7)의 내압제어를 행하는 수평 연속주조기의 빌레트 인발 제어를 위한 흐름정지 제어방법.
3. 제 1 항에 있어서 상기 제동회전력을 부가하는 수단으로써 구동유압모터(1)의 푸슈백 측 내압제어를 행하는 수평연속주조기의 빌레트 인발 제어를 위한 흐름정지 제어방법.

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