KR960002220B1 - 턴디쉬 슬라이딩 노즐 최적 제어방법 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 턴디쉬 슬라이딩 노즐 폐쇄의 최적관리를 위한 시스템의 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 래들 안착장치(turret) 11 : 래들(laddle)
12 : 턴디쉬(tundish) 13a,13b : 주형
14a,14b : 턴디쉬 슬라이딩 노즐(tundish sliding nozzle)
15 : 래들중량센서 16 : 턴디쉬 중량센서
17 : 분산제어시스템(DCS)
18 : 프로세스컴퓨터(P/C)
19 : 프로그래머블 로직 컨트롤러(programmable logic controller ; PLC)
21 : 핀치롤 구동장치(pinch roll driver) 22a,22b : 핀치롤(pinch roll)
23a,23b : 주조길이 측정롤 24a,24b : 절단기
본 발명은 연속주조공정의 주조말기에 슬래브(slab) 생산지시와 대비하여 주조용강량이 다르므로해서 발생되는 길이여재 슬래브를 방지할 수 있는 턴디쉬 슬라이딩 노즐(tundish sliding nozzle) 최적제어방법에 관한 것이다.
연속주조공정은 전공정인 제강·노외공정에서 강의 성분조정이 완료된 용강에 대하여 최적의 품질을 보장할 수 있는 냉각수 살수로 액상의 강을 응고시켜 연속주조공정의 단위제품인 슬래브를 생산하는 공정이다. 현행 연연주(continuous continuous casting) 조압은 4, 5차지(charge)의 용강이 한주조로 편성 조업이 이루어지고 있으며, 각 차지별로 계획된 슬래브 생산지시를 최대한 만족하는 소재(슬래브) 생산을 도모하고 있다. 그러나 주조말기에 슬래브 생산지시와 대비하여 주조용강량이 다르고, 또한 이에 대한 설비내 양 주편지지대(strands) 주조량관리 기능이 없으므로 해서 지시를 만족하지 못하는 슬래브가 빈번히 발생하고 있다. 따라서 길이여재(余材) 슬래브 발생방지를 위해서는 각 슬래브의 생산지시내 슬래브 길이 허용오차를 크게 하여야 하는데 이는 수요가 주문시 수요가의 욕구불만족을 초래하는 요인이 될 뿐 아니라 제품 생산기술에 대한 신뢰도 저하를 초래할 수 있다.
종래에는 주조말 차지의 주조가 완료되는 시점, 즉 턴디쉬 슬라이딩 노즐이 닫히고 주조 마무리 작업이 완료된 후 조업자가 주조시점에서 철수 전환시점에 연주 프로세스컴퓨터(이하, 단지 "P/C"라고도 함)의 전단최적화 기능에 의해 주편지지대(strands)내 주편에 대한 할당 및 길이조정이 이루어지고 있으나, 주조말기 길이이상 슬래브 발생방지를 위한 양 주편지지대(strands) 주조량관리에 따른 턴디쉬 슬라이딩 노즐 제어기능을 갖추고 있지 않다.
본 발명은 이상의 문제점을 해결하기 위하여 주조말 차지래들 주입개시 시점에서부터 래들안착장치(turret) 주조위치의 래들중량과 턴디쉬 중량, 양 주편지지대(strands) 주조속도 및 폭 등을 고려하여 주편지지대별 주조길이 예측 및 조정을 통한 자동주조완료가 이루어지도록 하므로서 주조말기 여재(余材)발생 감소 및 자동멈춤 기능 연계에 따른 1인 제어 기반을 조성하고 조업말기 조업안정화를 도모할 수 있는 턴디쉬 슬라이딩 노즐 최적제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로하여 상기한 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 다량의 액상 용강을 주형(MOLD)과 냉각수에 의한 응고에 의해 일정한 형태를 갖는 주편을 연속적으로 대량생산하는 연속주조공정의 설비 및 조업흐름을 개괄적으로 나타내는 도면이다.
여기에서, 제선공장으로부터의 용선이 수선된 래들(11)이 래들안착장치(10)에 실려 턴디쉬(12) 위치에서 용강이 턴디쉬(12)에 주입되게 설치하고, 상기 턴디쉬(12)의 용강은 턴디쉬 슬라이딩 노즐(tundish sliding nozzle)(14a,14b)을 통하여 주형(13a,13b)에서 슬래브로 주조되게 설치하고, 냉각수에 의해 냉각응고된 슬래브는 핀치롤(pinch roll)(22a,22b)와 주조길이 측정롤(23a,23b)을 거쳐 절단기(24a,24b)에서 일정길이로 절단되게 설치한다.
상기 절단기(24a,24b)는 P/C(프로세스컴퓨터)(18)에 의해 제어되게 구성하고, 상기 P/C(18)는 DCS(분산제어시스템)(17)를 통하여 수집된 래들중량센서(15) 및 턴디쉬 중량센서(16)의 중량감지 데이터와 PCL(19)로부터의 주형폭, 주조속도, 주조길이 데이터에 기초하여 연산처리된 절단동작 명령을 절단기(24a,24b)로 전송하게 구성한다.
상기 PLC(19)는 P/C(18)로부터의 최적 주조속도 표시 및 자동멈춤 개시, 지시와 주형(13a,13b)의 폭데이터와 주조길이 측정롤(23a,23b)에 대한 슬라브길이 측정값인 주조길이 데이터를 입력하고, 이를 내부의 주조감속 테이블에 따른 주조감속 제어출력을 주조속도를 피이드백 제어하는 핀치를 구동장치(21)와 제어표시판넬(20)에 전송하게 구성한다.
또한 턴디쉬 슬라이딩 노즐(14a,14b)도 PLC(19)에 의해 제어되게 구성한다.
상기 핀치롤 구동장치(21)는 핀치롤(22a,22b)에 대한 구동제어데이터 설정값을 출력하고 상기 핀치롤(22a,22b)로부터의 구동제어기준값을 입력하여 피드백제어되게 구성한다.
이와같이 구성된 연속주조설비의 동작 및 턴디쉬 슬라이딩 노즐의 제어기법을 설명하면 다음과 같다.
전 공정인 제강·노외공정에서는 제선공장으로부터 용선을 이송기구인 래들(11)에 수불한 후 수요가 요구주문량, 재질, 납기등을 고려한 생산계획에 따라 래들(11)내 용강 차지(charge) 단위로 각종 성분의 조정, 온도조절등을 행한 후 연속주조공정의 개시위치인 래들 안착장치(10)의 래들 도착위치로 이송한다. 래들안착장치(10)의 회전에 의해 도착 래들(11)은 주조위치로 전환된 후 래들부착 노즐의 개공에 의해 래들(11)내 용강이 턴디쉬(12)로 주입되고 턴디쉬(12) 부착 슬라이등 노즐(14a,14b)의 열림정도제어에 의해 주형틀인 주형(13a,13b)로 용강이 유입된다. 주형(13a,13b) 이하에선 핀치롤(22a,22b)에 의한 인발과 함께 강종 및 재질에 따라 적당량의 냉각수가 분무식으로 살수되어 용강을 균일하게 냉각 응고되면 주편절단기(24a,24b)에 의해 수요가 요구 크기로 절단되어 연주공정이 단위제품인 슬래브가 생산된다.
이와같은 조업은 래들 단위로 행하여지는 것이 아니고 생산계획 및 조업여건에 따라 몇개의 래들 용강이 연속적으로 주조된다. 이러한 연연주 조업은 주조말기에는 슬래브 생산지시와 대비하여 주조용강량이 다르므로 해서 각 차지별로 계획된 슬래브 생산지시를 만족하지 못하는 슬래브가 발생하게 되므로 주조말기 여재방지를 위한 설비내 양 주편지지대(strands) 주조량을 관리하는 기능이 필요하게 된다.
P/C(18)는 DCS(17)를 통하여 수집된 래들중량 및 턴디쉬 중량감지값에 기초하여 다음과 같은 처리가 실행된다. 주조말 차지래들 주입개시 시점에서부터 래들안착장치의 주조위치의 래들 중량 및 턴디쉬 중량을 계산한다.
이어서 래들중량, 턴디쉬중량, 주조속도, 주형 상단폭 등을 이용하여 자동멈춤 수행시 및 정상주조중의 주편지지대별 예상주조길이를 계산한다.
턴디쉬 슬라이딩 노즐 폐쇄 발생가정하에서 주편지지대별 허용공차 및 슬래브 할당을 실시하고 이에따른 주조길이를 조정한다.
상기 결정된 주편지지대별 최적 주조길이에 의거 주조속도를 계산하고 조작표시 판넬에 표시학 자동주조 멈춤시점의 판단과 지시를 수행한다.
통상 주조길이 예측은 래들의 중량, 턴디쉬 중량, 주편지지대별 주형폭, 주조속도 그리고 PLC(19)내의 자동멈춤 패턴을 기초로한 자동멈춤 수행을 고려하여 계산한다. 또한 턴디쉬 슬라이딩 노즐 최적 폐쇄를 위한 주조길이 조절은 턴디쉬 슬라이딩 노즐 폐쇄, 신호발생 가정하에서 주편지지대별 허용 공차 계산 및 슬래브 할당으로 각 상황별로 그 주조길이를 결정한다.
주입예상용강량(W)은 래들중량+턴디쉬중량-래들잔탕량(상수)-턴디쉬 잔탕량(사수)로 결정되며, 현재의 주조속도를 가지고 자동멈춤시의 주조길이는 PLC(19)내의 주조감속 테이블에 의해 계속된다.
다음은 자동 주조감속 테이블의 패턴을 보이고 있다.
일예로 현재의 슬래브폭이 970㎜, 주조속도 1.5M/MIN인 경우
자동멈춤시 예상주조길이=(1.5×23+1.4×25+1.3×27+1.2×29+1.1×31+1.0×34+0.9×38+0.8×43+0.7×50+0.6×58+0.5×60)/60가 된다.
정상 주조중 주편지지대별 예상주조길이 계산 법은 다음과 같다.
정상주조중 예상주조중량(LW)=주입예상용강량(W)-양 주편지지대의 자동멈춤시 용강량의 합(WAS)
주편지지대별 예상주조중량(LW1,LW2)
주편지지대별 정상주조중 예상주조길이(L1,L2)
주편지지대별 예상주조길이(EST1, EST2)
주편지지대별 예상총주조길이(ECASTL1, ECASTL2)
턴디쉬 슬라이딩 노즐 최적 폐쇄를 위한 주조길이 조정을 다음식에 따라 결정한다.
먼저, 허용공차 계산식은 다음과 같다.
지시만족 최소허용길이(LMIN)=총전단길이+최적화길이+최소길이
지시만족 목표 길이(LAIM)=총전단길이+최적화길이+목표길이
지시만족 최소허용길이(LMIN)=총전단길이+최적화길이+최대길이
(여기서, P는 미전단 첫 슬래브 Q는 끝단부로부터 60M 포함 슬래브)
이어서 슬래브 할당은 각 슬래브의 허용공차를 만족하는 최후 슬래브까지 할당하고 위조건 불만족시 최초목표길이＞ECASTL를 만족하는 슬래브까지 할당한다.
양 주편지지대 지시만족 최소허용길이의 합(LMIN1+LMIN2)＜(ECASTL1-450+ECASTL2-450)＜양주편지지대 지시만족 최대허용길이의 합(LMAX1+LMAX2)
A STR 최적주조길이=A STR 지시만족 최소허용길이+
(A STR 지시만족 최대허용길이-A STR 지시만족 최소허용길이×
B STR 최적주조길이=B STR 지시만족 최소허용길이+
(B STR 지시만족 최대허용길이-B STR 지시만족 최소허용길이×
여기에서 A STR은 제1주편지지대, B STR은 제2주편지지대, 숫자 450은 슬래브 끝단의 스크랩(scrap) 처리길이를 나타낸다.
양 주편지지대 모두 생산지시내 슬래브 생산매수＞대비할당 슬래브 매수인 경우, 주편지지대별 지시만족 최소허용길이＜ECASTL-450＜지시만족 최대허용길이 만족여부 검사 및 오차계산을 실행한다.
-만족 주편지지대(A)의 경우
A STR 최적주조길이=A STR 지시만족 목표길이
B STR 최적주조길이=B STR ECASTL-450-(A STR ECASTL-450-A STR 지시만족 목표길이)
-만족 주편지지대가 없는 경우
양 주편지지대중 오차가 적은 주편지지대(A)를 확인 후
A STR 최적주조길이=A STR 지시만족 목표 길이
B STR 최적주조길이=B STR ECASTL-450-(A STR ECASTL-450-A STR 지시만족 목표길이)
한쪽 주편지지대(A)만 생산지시내 슬래브 생산매수＞대비 할당 슬래브 매수인 경우
-A 주편지지대가 지시만족 최소허용길이＞ECASTL-450＞지시만족 최대허용길이를 만족
A STR 최적주조길이=A STR ECASTL-450
B STR 최적주조길이=B STR ECASTL-450
-A 주편지지대가 지시만족 최소허용길이＜ECASTL-450＜지시만족 최대허용길이를 불만족
A STR 최적주조길이=A STR 지시만족 목표길이
B STR 최적주조길이=B STR ECASTL-450-(A STR ECASTL-450-A STR 지시만족 목표길이)
양 주편지지대 모두 생산지시내 슬래브 생산매수＜대비 할당 슬래브 매수인 경우.
-A 주편지지대가 지시만족 최소허용길이＜ECASTL-450＜지시만족 최대허용길이를 만족
A STR 최적주조길이=A STR ECASTL-450
B STR 최적주조길이=B STR ECASTL-450
-양 주편지지대가 지시만족 최소허용길이＜ECASTL-450＜지시만족 최대허용길이를 불만족
양 주편지지대 오차 검사 및 오차가 적은 주편지지대(A)를 확인후
A STR 최적주조길이=A STR 지시만족 목표길이
B STR 최적주조길이=B STR ECASTL-450-(A STR ECASTL-450-A STR 지시만족 목표길이)
다음은 주조속도 계산방법 및 자동주조 감속(멈춤) 제어방법에 대한 설명이다.
먼저 주조속도는 주편지지대별 최적주조길이에 의거 계산되는데 양 주편지지대의 주조속도중 작은 주편지지대(A)의 주조는 변경하지 않고 고속주조 주편지지대의 변경시키는데 계산식은 다음과 같다.
연주요령내 각 강종별 제한속도를 초과하지 않도록 한다.
계산된 주편지지대별 주조속도는 현장조업자 상수하는 제어표시판넬(20)에 표시된다.
다음 자동주조감소제어는 제어표시판넬(20)에 조업자 모드 선택 선택 스위칭, 자동멈춤 개시 5M 경고 및 자동멈춤 실행표시 램프를 이용하여, 각 주편지지대별 자동멈춤 개시, 5M 전 자동멈춤 개시, 정보전송 및 램프 점등으로 조업자 표시 및 자동멈춤 개시지시(각 P/C(18)로부터 PLC(19)로 전송)되게 함으로써, 자동멈춤 패턴에 의거 PLC 주조속도 감속제어 및 턴디쉬 슬라이딩 노즐의 폐쇄를 최적화한다.
이상에서 설명한 바와같은 본 발명은 주조말 차지래들 주입개시 시점에서부터 래들 안착장치의 주조위치의 래들 중량과 턴디쉬 중량, 양 주편지지대 주조속도 및 폭등을 고려하여 주편지지대별 주조길이 예측 및 조정을 하고 프로세스 컴퓨터에 따라 PLC가 작동하여 자동주조가 완료되게 함으로써, 주조말기 슬래브 여재 발생감소 및 자동멈춤기능 연계에 다른 1인 제어기반을 조성하고 주조말기 조업 안정화를 도모할 수 있는 특유의 효과가 나타난다.
Claims (1)
- 분산제어시스템(17)를 통하여 수집된 래들 및 턴디쉬 중량센서(15,16)의 데이터와 PLC(19)의 주조데이터를 입력하여 절단기(24a,24b)를 제어하고 PLC(19)에 제어명령을 출력하는 P/C(18)와, 주형폭 데이터 및 주조길이 데이터와 핀치를 구동장치(21)의 피드백 제어 데이터에 따라 턴디쉬 슬라이딩 노즐(14a,14b), 핀치롤 구동장치(21), 제어표시판넬(20)을 제어하는 PLC(19)를 포함하는 연속주조설비에 있어서, 주조말 차지래들 주입개시시점에서 래들안착장치(10)의 주조 위치의 래들중량 및 턴디쉬 중량을 계산하고, 래들중량, 턴디쉬중량, 주조속도, 주형 상단폭을 이용하여 자동멈춤 수행 및 정상 주조중 주편지지대별 예상주조길이를 계산하고, 턴디쉬 슬라이딩 노즐 폐쇄 발생가정하에서 주편지지대별 허용공차 및 슬래브 할당에 따른 주조길이를 조정하고, 주편지지대별 최적 주조길이에 의거하여 주조속도를 계산하여 제어표시 판넬에 표시하면서, 자동주조멈춤 시점 판단 및 제어명령을 발생하는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 슬라이딩 노즐 최적제어방법.
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|---|---|---|---|
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