KR101428194B1 - 연주기 세그먼트의 인발력을 균일하게 제어하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

연주기 세그먼트의 인발력을 균일하게 제어하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

연주기 세그먼트의 인발력을 균일하게 제어하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치는, 주편을 인발하는 연주 설비내의 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 복수개의 세그먼트들 각각의 전류 비율을 연산하는 제2 연산 모듈과, 연산된 전류 비율에 기초하여, 복수개의 세그먼트들 각각의 모터 전류를 제어하는 전류 제어 모듈을 포함하며, 연산 모듈은, 하기의 수학식 1:Fseg_i = (GR_i × K_i × I_i) / R_i에 기초하여, 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 전류 비율을 연산하며, Fseg_i는 i번째 세그먼트의 인발력, GR_i은 i번째 세그먼트의 기어 감속비, K_i는 i번째 세그먼트의 토크 계수, I_i는 i번째 세그먼트의 모터 전류, R_i은 i번째 세그먼트의 롤의 반경일 수 있다.

Description

연주기 세그먼트의 인발력을 균일하게 제어하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD OF UNIFORMLY CONTROLLING PULLING FORCE OF CONTINUOUS CASTING MACHINE SEGMANT}
본 발명은 연주기 세그먼트의 인발력을 균일하게 제어하기 위한 것이다.
제철소의 연주 설비는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제강 공정을 거친 용강을 수강하는 턴디시(1)와, 턴디시(1)로부터 용강을 공급받아 소정의 단면 형상의 주편(S)으로 응고시키는 주형(2)과, 응고된 주편(S)을 인발하는 다수의 세그먼트들(총 N+4개)로 이루어질 수 있다.
상술한 연주 설비에서는 주조중인 주편(S)을 인발하는 세그먼트들간의 부하 배분이 중요하다. 즉, 세그먼트의 모터 전류에 기초해서 적절하게 세그먼트들간의 부하를 배분하였으나, 기대 특성과는 다르게 N-5번과 N-4번 등의 전류 및 토크가 커져 세그먼트들간 부하 배분이 적절하게 이루어지지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 세그먼트들간의 부하 배분을 안정적으로 수행할 수 있는 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 실시 형태에 의하면, 주편을 인발하는 연주 설비내의 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 전류 비율을 연산하는 연산 모듈; 및 상기 연산된 전류 비율에 기초하여, 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 모터 전류를 제어하는 전류 제어 모듈을 포함하며, 상기 연산 모듈은, 하기의 수학식 1:Fseg_i = (GR_i × K_i × I_i) / R_i에 기초하여, 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 상기 전류 비율을 연산하며, Fseg_i는 i번째 세그먼트의 인발력, GR_i은 i번째 세그먼트의 기어 감속비, K_i는 i번째 세그먼트의 토크 계수, I_i는 i번째 세그먼트의 모터 전류, R_i은 i번째 세그먼트의 롤의 반경인 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 전류 비율은, 상기 주편의 응고가 완료되는 지점의 기준 세그먼트 이후의 세그먼트들에 흐르는 모터 전류의 평균값과, 나머지 세그먼트들 각각에 대한 모터 전류와의 비율일 수 있다.
삭제
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 전류 제어 모듈은, 상기 복수 개의 세그먼트들 각각에 대하여, 상기 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차에 기초하여, 모터 전류를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 전류 제어 모듈은, 상기 복수 개의 세그먼트 각각에 대하여, 상기 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차를 상기 실제 전류로 정규화한 전류 보정량 비율에 기초하여 모터 전류를 제어할 수 있다.
본 발명의 제2 실시 형태에 의하면, 연산 모듈에서, 주편을 인발하는 연주 설비내의 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 전류 비율을 연산하는 제1 단계; 전류 제어 모듈에서, 상기 연산된 전류 비율에 기초하여, 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 모터 전류를 제어하는 제2 단계를 포함하며, 상기 제1 단계는, 하기의 수학식 1:Fseg_i = (GR_i × K_i × I_i) / R_i에 기초하여, 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 상기 전류 비율을 연산하며, Fseg_i는 i번째 세그먼트의 인발력, GR_i은 i번째 세그먼트의 기어 감속비, K_i는 i번째 세그먼트의 토크 계수, I_i는 i번째 세그먼트의 모터 전류, R_i은 i번째 세그먼트의 롤의 반경인 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 전류 비율은, 상기 주편의 응고가 완료되는 지점의 기준 세그먼트 이후의 세그먼트들에 흐르는 모터 전류의 평균값과, 나머지 세그먼트들 각각에 대한 모터 전류와의 비율일 수 있다.
삭제
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제2 단계는, 상기 전류 제어 모듈에서, 상기 복수 개의 세그먼트들 각각에 대하여, 상기 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차에 기초하여, 모터 전류를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 의하면, 상기 제2 단계는, 상기 전류 제어 모듈에서, 상기 복수 개의 세그먼트 각각에 대하여, 상기 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차를 상기 실제 전류로 정규화한 전류 보정량 비율에 기초하여 모터 전류를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 세그먼트들 각각의 인발력이 동일해지도록 각 세그먼트의 전류 비율에 따라 세그먼트의 모터를 제어함으로써, 세그먼트들간의 부하 배분을 안정적으로 수행할 수 있다.
도 1은 일반적인 연주 설비의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치의 구성도이다.
도 3a은 본 발명의 실시 형태에 의한 세그먼트의 실제 전류와 연산된 전류 비율에 따라 보정해야 할 전류를 도시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 실시 형태에 의한 전류 보정량 비율을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 의한 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치의 구성도이다. 한편, 도 3a은 본 발명의 실시 형태에 의한 세그먼트의 실제 전류와 연산된 전류 비율에 따라 보정해야 할 전류를 도시한 도면이며, 도 3b는 본 발명의 실시 형태에 의한 전류 보정량 비율을 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치(200)는, 주편(S)을 인발하는 연주 설비내의 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 복수개의 세그먼트들 각각의 전류 비율을 연산하는 연산 모듈(202)과, 연산된 전류 비율에 기초하여, 복수개의 세그먼트들 각각의 모터 전류를 제어하는 전류 제어 모듈(203)을 포함할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 3b를 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치(200)를 상세하게 설명한다.
우선, 도 2를 참조하면, N+4개의 세그먼트들 중 N-5, N-2, N+4 번째의 세그먼트들을 예시적으로 도시하고 있으며, 특히 이해를 돕기 위해 N-5번째의 세그먼트의 구체적인 구성을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, N-5번째의 세그먼트는 모터(211)와, 일정 반경(R)을 가진 롤(213) 및 모터(211)와 롤(213)의 감속비를 조절하기 위한 기어(212)를 포함할 수 있으며, 기타 도시되지 않은 세그먼트들도 동일한 구조로 이루어질 수 있다.
우선, 주편(S)을 인발하는 연주 설비내의 복수개(총 N+4개로, N은 자연수이며 주편(S)의 응고가 완료되는 지점의 세그먼트 번호임. 통상 20mm 두께로 압하하는 경우에는 N은 10임)의 세그먼트들 각각의 인발력(예를 들면, FN-5, FN-2, FN+4)을 하기의 수학식 1에 따라 연산될 수 있다.
[수학식 1]
Fseg_i = (GR_i × K_i × I_i) / R_i
여기서, Fseg_i는 i번째 세그먼트의 인발력, GR_i은 i번째 세그먼트의 기어 감속비, K_i는 i번째 세그먼트의 토크 계수, I_i는 i번째 세그먼트의 모터 전류, R_i은 i번째 세그먼트의 롤의 반경을 의미할 수 있다.
연산 모듈(202)은, 상술한 수학식 1에 기초하여 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 복수개의 세그먼트들 각각의 전류 비율을 하기의 수학식 2에 따라 연산할 수 있다. 연산된 전류 비율은 전류 제어 모듈(203)로 전달할 수 있다. 수학식 2에서는 예시적으로 N-5, N-2, N+4번째 세그먼트에 대한 전류 비율을 도시하고 있다.
[수학식 2]
Figure 112014026910557-pat00007
여기서, INN-5, IN-2, IN+4는 각각 N-5, N-2, N+4번째 세그먼트의 모터 전류, FN-5, FN-2, FN+4는 각각 N-5, N-2, N+4번째 세그먼트의 인발력, GRN-5, GRN-2, GRN+4는 N-5, N-2, N+4번째 세그먼트의 감속비, KN-5, KN-2, KN+4는 N-5, N-2, N+4번째 세그먼트의 토크 계수, RN-5, RN-2, RN+4는 N-5, N-2, N+4번째 세그먼트의 롤의 반경을 의미한다.
연주 설비의 세그먼트는 M개의 서로 다른 특성을 가질 수 있으며, 하기의 표 1에는 M이 3인 경우에 대해 N-5 내지 N-4, N-3 내지 N-2, N-1 내지 N+4번째 세그먼트의 특성을 예시적으로 도시하고 있다.
세그먼트 번호 감속비(GR) 토크 계수(K) 롤 반경(R) 정격 전류(I)
N-5 내지 N-4 413 4.4 0.125M 17A
N-3 내지 N-2 496 4.4 0.15M 24.5A
N-1 내지 N+4 726 4.7 0.18M 45.5A
상술한 표 1의 특성을 수학식 2에 대입하면, N-5, N-2, N+4번째 세그먼트에 대한 전류 비율은 1.3: 1.3: 1임을 알 수 있다. 본 발명의 실시 형태에 의하면, 이렇게 구해진 전류 비율에 따라, N-5 번째 및 N-2번째 세그먼트에 흐르는 모터 전류는 N+4번째 세그먼트에 흐르는 모터 전류의 1.3배가 되도록 N-5 번째 및 N-2번째 세그먼트의 모터 전류를 제어할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시 형태에 의하면, 상술한 전류 비율은 주편(S)의 응고가 완료되는 지점의 기준 세그먼트(N) 이후의 세그먼트들(N+1 내지 N+4)에 흐르는 모터 전류의 평균값을 구한 후, 구해진 평균값을 기준으로 나머지 세그먼트들 각각에 대한 모터 전류와의 비율을 구하는 방식을 사용하였다.
도 3a은 본 발명의 실시 형태에 의한 세그먼트의 실제 전류와 연산된 전류 비율에 따라 보정된 전류를 도시한 도면이다. 도 3a에서, 도면부호 301은 세그먼트의 상부 모터 전류를, 도면부호 302는 하부 모터 전류를, 도면부호 303은 상술한 수학식 2의 방식에 따라 세그먼트들(N=10으로 가정하고, 세그먼트 #5 내지 세그먼트 #14)에 대해 구한 전류 비율을 도시한 도면이다.
도면부호 303에 도시된 바와 같이, 세그먼트 9 내지 14의 전류를 대략 10.5A라고 가정할 때, 세그먼트 5 내지 8의 전류는 이의 1.3배인 대략 14A 정도가 됨을 알 수 있다. 따라서, 하기와 같이 도면부호 303을 추종하도록 전류 제어 모듈(203)은 세그먼트들(#5 내지 #8)의 전류를 높이거나 낮추어 줌으로써, 각 세그먼트의 인발력이 동일해지도록 제어하게 된다.
즉, 전류 제어 모듈(203)은, 연산 모듈(202)로부터 전달받은 전류 비율에 기초하여, 복수개의 세그먼트들 각각의 모터 전류를 제어할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전류 제어 모듈(203)은 복수 개의 세그먼트 각각에 대하여, 하기의 수학식 3에 따라 전류 비율로 구한 전류와 실제 모터 전류와의 오차를 실제 모터 전류로 정규화한 전류 보정량 비율(△IN -5, △IN-2, △IN +4)에 기초하여 세그먼트들(N-5, N-2, N+4)에 흐르는 모터 전류를 제어할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112012080493999-pat00002
여기서, △IN -5, △IN -2, △IN + 4은 각각 N-5, N-2, N+4번째 세그먼트의 전류 보정량 비율을, IN -5, IN -2, IN +4는 각각 N-5, N-2, N+4번째 세그먼트의 실제 모터 전류를, mean(IN +1~IN +4)는 N+1 내지 N+4번째 세그먼트 모터 전류의 평균값을 의미한다.
구체적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 수학식 3을 기초로, 각 세그먼트들(#5 내지 #14)에 대해 전류 보정량 비율을 연산할 수 있다. 도 3b에서, 도면부호 301은 세그먼트의 상부 모터의 전류 보정량 비율을, 도면부호 302는 세그먼트의 하부 모터의 전류 보정량 비율을 의미할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 전류 제어 모듈(203)은 복수 개의 세그먼트들 각각에 대하여, 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차에 기초하여, 모터 전류를 제어할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 세그먼트들 각각의 인발력이 동일해지도록 각 세그먼트의 전류 비율에 따라 세그먼트의 모터를 제어함으로써, 세그먼트들간의 부하 배분을 안정적으로 수행할 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 의한 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 방법을 설명하는 흐름도이다.
이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시 형태에 의한 연주 설비의 구동롤 제어 방법을 설명한다. 다만, 발명의 간명화를 위해 도 2 내지 도 3b와 관련하여 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 연산 모듈(202)은 상술한 수학식 1에 기초하여 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 복수개의 세그먼트들 각각의 전류 비율을 연산할 수 있다(S401). 연산된 전류 비율은 전류 제어 모듈(203)로 전달할 수 있다. 수학식 2에서는 예시적으로 N-5, N-2, N+4번째 세그먼트에 대한 전류 비율을 도시하고 있다.
삭제
마지막으로, 전류 제어 모듈(203)은, 연산 모듈(202)로부터 전달받은 전류 비율에 기초하여, 복수개의 세그먼트들 각각의 모터 전류를 제어할 수 있다(S402).
구체적으로, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 전류 제어 모듈(203)은 복수 개의 세그먼트 각각에 대하여, 상술한 수학식 3에 따라 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차를 실제 전류로 정규화한 전류 보정량 비율에 기초하여 세그먼트들에 흐르는 모터 전류를 제어할 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 의하면, 전류 제어 모듈(203)은 복수 개의 세그먼트들 각각에 대하여, 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차에 기초하여, 모터 전류를 제어할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 세그먼트들 각각의 인발력이 동일해지도록 각 세그먼트의 전류 비율에 따라 세그먼트의 모터를 제어함으로써, 세그먼트들간의 부하 배분을 안정적으로 수행할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
1: 턴디시 2: 주형
200: 인발력 균일 제어 장치
202: 연산 모듈 203: 전류 제어 모듈
211: 모터 212: 기어
213: 롤 S: 주편

Claims (10)

  1. 주편을 인발하는 연주 설비내의 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 전류 비율을 연산하는 연산 모듈; 및
    상기 연산된 전류 비율에 기초하여, 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 모터 전류를 제어하는 전류 제어 모듈을 포함하며,
    상기 연산 모듈은,
    하기의 수학식 1:
    Fseg_i = (GR_i × K_i × I_i) / R_i
    에 기초하여, 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 상기 전류 비율을 연산하며, Fseg_i는 i번째 세그먼트의 인발력, GR_i은 i번째 세그먼트의 기어 감속비, K_i는 i번째 세그먼트의 토크 계수, I_i는 i번째 세그먼트의 모터 전류, R_i은 i번째 세그먼트의 롤의 반경인 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 비율은,
    상기 주편의 응고가 완료되는 지점의 기준 세그먼트 이후의 세그먼트들에 흐르는 모터 전류의 평균값을 기준으로 나머지 세그먼트들 각각에 대한 모터 전류와의 비율인 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제어 모듈은,
    상기 복수 개의 세그먼트들 각각에 대하여, 상기 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차에 기초하여, 모터 전류를 제어하는 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전류 제어 모듈은,
    상기 복수 개의 세그먼트들 각각에 대하여, 상기 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차를 상기 실제 전류로 정규화한 전류 보정량 비율에 기초하여 모터 전류를 제어하는 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 장치.
  6. 연산 모듈에서, 주편을 인발하는 연주 설비내의 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 전류 비율을 연산하는 제1 단계;
    전류 제어 모듈에서, 상기 연산된 전류 비율에 기초하여, 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 모터 전류를 제어하는 제2 단계를 포함하며,
    상기 제1 단계는,
    하기의 수학식 1:
    Fseg_i = (GR_i × K_i × I_i) / R_i
    에 기초하여, 상기 복수개의 세그먼트들 각각의 인발력이 동일한 값을 가지도록 상기 전류 비율을 연산하며, Fseg_i는 i번째 세그먼트의 인발력, GR_i은 i번째 세그먼트의 기어 감속비, K_i는 i번째 세그먼트의 토크 계수, I_i는 i번째 세그먼트의 모터 전류, R_i은 i번째 세그먼트의 롤의 반경인 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전류 비율은,
    상기 주편의 응고가 완료되는 지점의 기준 세그먼트 이후의 세그먼트들에 흐르는 모터 전류의 평균값을 기준으로, 나머지 세그먼트들 각각에 대한 모터 전류와의 비율인 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    상기 전류 제어 모듈에서, 상기 복수 개의 세그먼트들 각각에 대하여, 상기 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차에 기초하여, 모터 전류를 제어하는 단계를 포함하는 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 단계는,
    상기 전류 제어 모듈에서, 상기 복수 개의 세그먼트들 각각에 대하여, 상기 전류 비율로 구한 전류와 실제 전류와의 오차를 상기 실제 전류로 정규화한 전류 보정량 비율에 기초하여 모터 전류를 제어하는 단계를 포함하는 연주기 세그먼트의 인발력 균일 제어 방법.
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