KR102251636B1 - 연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법 및 장치 - Google Patents

연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

연속주조 생산 중의 래들(1)의 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법과 장치로서, 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)은 래들 중량 검출기(4), 용강 유동장 분포 검출기(5), 슬래그 검출기(7), 슬라이딩 게이트 개방도 검출기(9), 공정신호 인터페이스 유닛(10)으로부터 전송되는 관련 신호와 데이터를 수신하여, 최적화 제어 모델 계산을 통해 분석하고, 상응하는 최적화 제어 전략을 획득하여 전자기력 제동기(6)와 슬라이딩 게이트 제어기(8)로 출력함으로써 슬래그 혼입 억제를 제어하며, 와류가 형성되는 2개의 과정에 대해, 상이한 최적화 제어 전략을 통해, 각각 와류 형성을 억제 및 파괴하여 슬래그 발생을 지연시킴과 동시에, 슬래그의 유출 없이 용강의 유출을 구현하고, 래들의 잔류강을 감소시켜 용강 수득율을 향상시킨다.

Description

연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법 및 장치
본 발명은 연속주조 생산 시 래들의 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법 및 장치에 관한 것이다.
연속주조 생산 과정에서, 용강은 먼저 래들로부터 턴디쉬로 유입되며, 다시 턴디쉬로부터 용강이 각각의 캐스팅몰드로 분배된 후, 캐스팅몰드를 거쳐 응고 결정화되어 슬라브로 주조된다. 용강이 래들로부터 턴디쉬로 유입되는 과정에서, 주입이 진행됨에 따라, 래들 내부의 용강 액면이 점차 하강하여, 주입이 거의 종료될 때에 이르면, 래들 내의 슬래그가 용강에 혼입되어 긴 노즐 게이트를 거쳐 턴디쉬로 유입되면서 슬래그 유출이 형성된다. 과량의 슬래그는 용강의 청정도를 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라, 슬라브의 품질에도 영향을 미치고, 심지어 누설 사고를 초래할 수 있으며, 또한 턴디쉬의 내화 재료의 부식을 가속화하여 사용 수명이 단축되고, 턴디쉬의 슬래그 쉘 중량을 증가시켜 연속주조 생산에 영향을 미친다.
래들로부터 유출되는 과량의 슬래그로 인한 부정적인 영향을 감소시키기 위하여, 종래의 연속주조 생산라인은 수동 또는 자동 슬래그 유출 검출 수단을 이용하여 슬래그의 생성을 판단하며, 슬래그가 공정 설정값을 초과하였음이 검출되면, 즉시 슬라이딩 게이트를 폐쇄하고 주탕을 종료한다. 그러나 이때 래들 내에는 아직 다량의 청정 용강이 남아있으며, 연속주조 생산라인에서 래들의 최종 주탕 후 래들의 슬래그량에 대한 장기간의 데이터 통계에 따르면, 150톤의 래들에 평균적으로 남아 있는 잔여 슬래그(용강+슬래그)는 4톤 이상이고, 그 중 청정 용강은 2톤 이상이며, 300톤 래들의 평균 잔여 슬래그는 6톤이고, 그 중 청정 용강은 3톤 이상으로, 이러한 용강은 일반적으로 모두 슬래그로 처리되어 자원의 막대한 낭비를 초래한다. 또한 래들의 주탕 종료 시 래들 내에 다량의 용강이 잔류되는 원인을 야기하는 것은 주입 중후기 단계에, 래들 내에서 용강에 회전 운동이 발생하여, 최종적으로 출탕구 상방에 와류를 형성함으로써, 용강 상면에 부유하는 슬래그가 와류의 흡착작용에 의해 아래로 가라앉기 때문이다.
연속주조 래들의 주탕 중후기 단계에 와류에 슬래그가 흡착되어 혼입되는 문제에 대하여, 슬래그 혼입 현상을 억제하여 래들의 잔류강을 저하시키는 방법들이 있다. 예를 들어 래들 틸팅 주탕법은 래들 주탕 후기 단계에 래들을 전체적으로 소정 각도로 기울여, 용강이 한쪽으로 치우치도록 함으로써 용강 높이를 증가시켜 용강이 다량 유출될 수 있도록 하는 방법이고, 예를 들어 래들 슬래그 둑 기술은 래들 바닥부에 돌기된 약간의 슬래그 차단 댐을 배치하여, 용강의 후기 단계의 유동 속도를 늦춤으로써 슬래그 혼입 현상을 약화시키는 방법이다. 그러나 이러한 방법은 실제 응용 효과가 모두 이상적이지 못하며, 현재 국내외 연속주조강 생산 과정 중, 슬래그 혼입 현상을 억제하여 래들의 잔류강을 감소시키는 효과적인 수단이 아직 없다.
본 발명의 목적은 래들 주탕 중후기 단계에 래들 내 와류에 슬래그가 흡착되어 혼입되는 현상을 효과적으로 억제하고 주탕의 최적화 제어를 구현함으로써, 래들 주탕 종료 후의 잔류강을 감소시켜 용강의 수득률을 향상시킬 수 있는 연속주조강 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법 및 장치를 제공하고자 하는데 있다.
상기 기술목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 이하 기술방안을 채택하였다.
연속주조강 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법은 이하 단계를 포함한다:
(1) 현재 주입되고 있는 강종 코드와 래들의 자체 중량을 수집하여, 용강의 점도 특성과 래들의 자체 중량을 획득하는 단계;
(2) 래들의 총중량을 측정하여, 래들 자체의 중량을 감한 후 용강의 순중량을 획득하고, 래들의 형상 크기를 근거로, 래들 내 용강의 실제 액면 높이를 계산하는 단계;
(3) 용강의 액면 높이를 근거로 주탕 과정에서 슬래그 혼입 제어 과정에 진입해야 하는지 여부를 판단하여, 조건을 만족시키면 다음 단계로 진입하고, 그렇지 않은 경우 단계 (2)로 되돌아가 계속 측정하는 단계;
(3) 용강 유동장 분포측정장치를 통해, 현재 용강의 와류면 크기와 와류 높이를 측정하는 단계;
(4) 래들 슬라이딩 게이트 개방도 측정장치를 통해, 게이트의 개방도 크기를 측정하는 단계;
(5) 슬래그 검출장치를 통해, 현재 슬래그 함량을 측정하는 단계;
(6) 슬래그 함량을 근거로 슬래그가 이미 유출되었는지 판단하여, 슬래그 유출 조건을 만족하였다면 단계 (9)의 와류 파괴 제어과정으로 진입하고, 아닌 경우 단계 (8)의 와류형 억제 제어과정으로 진입하는 단계;
(8) 와류 억제 제어 과정, 즉 출탕구 상방에 표면의 함몰 와류가 막 생성되기 시작한 때부터 관통 와류가 형성되는 시간 내의 최적화 제어 과정으로서, 측정된 와류면의 크기, 와류 높이, 게이트 개방도 크기와 슬래그 함량 데이터를 근거로, 용강의 점도 특성을 결합하여, 와류 억제 최적화 모델을 통해 제어량을 산출하고 전자기력 제동장치를 구동시켜 용강의 유동방향과 반대인 교란력을 발생시켜 방금 형성된 표면의 함몰 와류를 억제하고, 관통 와류의 형성을 지연시키며, 즉 슬래그 용출의 발생을 지연시켜 래들 내의 잔류 용강을 감소시키는 단계;
(9) 와류 파괴 제어 과정, 즉 관통 와류가 형성된 후의 최적화 제어 과정으로서, 측정된 와류면의 크기, 와류 높이, 게이트 개방도 크기 데이터를 근거로, 용강의 점도 특성을 결합하여, 와류 파괴 최적화 모델을 통해 슬라이딩 게이트 제어량과 전자기 작용력을 산출하고, 슬라이딩 게이트와 전자기력 제동장치의 동작을 연합 제어하여, 이미 형성된 관통 와류를 분산시키거나 또는 이동시켜 와류의 흡착력을 약화시킴으로써, 슬래그 혼입의 발생을 방지하며, 슬래그를 래들에 잔류시키고 용강을 유출시키는 단계.
연속주조 래들 최종 주탕 단계의 슬래그 혼입 억제 제어장치는, 래들 중량 검출기, 용강 유동장 분포 검출기, 전자기력 제동기, 슬래그 검출기, 슬라이딩 게이트 제어기, 슬라이딩 게이트 개방도 검출기, 공정신호 인터페이스 유닛, 최적화 제어 모델 계산 유닛을 포함하며;
상기 래들 중량 검출기는 중량을 측정하는 센서로서, 래들의 턴테이블에 장착되어, 현재 주입되고 있는 래들 중량을 실시간으로 측정함과 동시에, 중량값을 최적화 모델 계산 유닛으로 출력하고; 상기 용강 유동장 분포 검출기는 측정장치로서, 래들 내에 설치되어, 현재 래들 내의 용강 와류의 형성 상황을 측정하고, 와류의 와류면 크기와 와류 높이를 측정하여, 측정 결과를 최적화 제어 모델 계산 유닛으로 실시간으로 전송하며; 상기 전자기력 제어기는 전자기력을 발생시키는 장치로서, 래들의 출탕구 부근에 장착되어, 용강의 유동방향과 반대로의 작용력을 발생시키고, 최적화 제어 모델 계산 유닛의 출력 제어를 받으며; 상기 슬래그 검출기는 슬래그의 백분율 함량을 측정하는 센서로서, 슬라이딩 게이트 상방에 장착되어, 현재 슬라이딩 게이트를 흐르는 용강 중의 슬래그 함량을 실시간으로 측정함과 동시에, 측정 결과를 최적화 제어 모델 계산 유닛으로 출력하며; 상기 슬라이딩 게이트 제어기는 슬라이딩 게이트를 구동시키는 장치로서, 슬라이딩 게이트의 개폐 동작을 제어하고, 최적화 제어 모델 계산 유닛의 출력 제어를 받으며; 상기 슬라이딩 게이트 개방도 검출기는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기를 측정하는 장치로서, 검출 결과를 최적화 제어 모델 계산 유닛으로 실시간으로 전송하며; 용강은 슬라이딩 게이트를 통해 래들로부터 턴디쉬로 흐르고, 슬라이딩 게이트의 개방도 크기가 바로 용강이 흐르는 유량 크기이며; 상기 공정신호 인터페이스 유닛은 신호 전환장치로서, 첫 번째는 현재 주입되는 강종 신호 정보를 코드로 전환하고, 두 번째는 현재 주입 래들의 순중량 신호를 수신하여, 이러한 정보를 최적화 제어 모델 계산 유닛으로 출력하는 두 가지 작용을 지니며; 상기 최적화 제어 모델 계산 유닛은 데이터 수집, 최적화 모델 계산, 출력 제어 기능을 갖는 컴퓨터 장치로서, 래들 중량 검출기, 용강 유동장 분포 검출기, 슬래그 검출기, 슬라이딩 게이트 개방도 검출기, 공정신호 인터페이스 유닛으로부터 전송되는 관련 신호와 데이터를 수신하여, 최적화 제어 모델 계산을 통해 분석하고, 상응하는 최적화 제어 전략을 획득하여 전자기 제동기와 슬라이딩 게이트 제어기로 출력하여 슬래그 혼입 억제를 제어한다.
본 발명의 연속주조강 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법 및 장치는 연속주조 래들의 주탕 중후기 단계의 래들 내 와류의 형성 과정을 분석하여, 와류가 형성되는 2개의 과정에 대해, 상이한 최적화 제어 전략을 통해 각각 와류의 형성을 억제 및 파괴하고, 슬래그 발생을 지연시킴과 동시에, 슬래그의 유출 없이 용강의 유출을 구현함으로써, 래들의 잔류강을 감소시키고 용강의 수득률을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 래들 주탕 중후기 단계에 래들 내 와류에 슬래그가 흡착되어 혼입되는 현상을 효과적으로 억제하고 주탕의 최적화 제어를 구현함으로써, 래들 주탕 종료 후의 잔류강을 감소시켜 용강의 수득률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어장치의 설명도이다.
도 2는 와류 슬래그 혼입 설명도로서, 그 중, 도 2(a)는 함몰 와류 슬래그 혼입이고, 도 2(b)는 관통 와류 슬래그 혼입이다.
도 3은 본 발명의 연속주조 래들 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법의 흐름도이다.
이하 첨부도면 및 구체적인 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 연속주조 래들 최종 주탕 단계의 슬래그 혼입 억제 제어장치는 래들 중량 검출기(4), 용강 유동장 분포 검출기(5), 전자기력 제동기(6), 슬래그 검출기(7), 슬라이딩 게이트 제어기(8), 슬라이딩 게이트 개방도 검출기(9), 공정신호 인터페이스 유닛(10), 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)을 포함한다.
상기 래들 중량 검출기(4)는 중량을 측정하는 센서로서, 래들(1)의 턴테이블에 장착되어, 현재 주입되고 있는 래들 중량을 실시간으로 측정함과 동시에, 중량값을 최적화 모델 계산 유닛(11)으로 출력한다.
상기 용강 유동장 분포 검출기(5)는 측정장치로서, 래들(1) 내에 설치되며, 주요 역할은 현재 래들 내의 용강 와류의 형성 상황을 측정하고, 와류의 와류면 크기와 와류 높이를 측정하여, 측정 결과를 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)으로 실시간으로 전송하는 것이다. 용강 유동장 분포 검출기(5)는 특허제품으로서, 그 특허번호는 2014102836130이다.
상기 전자기력 제어기(6)는 전자기력을 발생시키는 장치로서, 래들(1)의 출탕구 부근에 장착되어, 용강의 유동방향과 반대로의 작용력을 발생시키고, 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)의 출력 제어를 받는다.
상기 슬래그 검출기(7)는 슬래그의 백분율 함량을 측정하는 센서로서, 슬라이딩 게이트(2) 상방에 장착되어, 현재 슬라이딩 게이트를 흐르는 용강 중의 슬래그 함량을 실시간으로 측정함과 동시에, 측정 결과를 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)으로 출력한다.
상기 슬라이딩 게이트 제어기(8)는 슬라이딩 게이트(2)를 구동시키는 장치로서, 슬라이딩 게이트의 개폐 동작을 제어하고, 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)의 출력 제어를 받는다.
상기 슬라이딩 게이트 개방도 검출기(9)는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기를 측정하는 장치로서, 검출 결과를 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)으로 실시간으로 전송한다. 여기서 슬라이딩 게이트의 개방도의 의미를 설명하면, 용강은 슬라이딩 게이트(2)를 통해 래들(1)로부터 턴디쉬(3)로 흐르며, 슬라이딩 게이트의 개방도 크기가 바로 용강이 흐르는 유량의 크기이다.
상기 공정신호 인터페이스 유닛(10)은 신호 전환장치로서, 두 가지 작용을 지니며, 첫 번째는 현재 주입되는 강종 신호 정보를 코드로 전환하고, 두 번째는 현재 주입 래들의 순중량 신호를 수신하여, 이러한 정보를 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)으로 출력하는 것이다.
상기 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)은 데이터 수집, 최적화 모델 계산, 출력 제어 기능을 갖는 컴퓨터 장치로서, 래들 중량 검출기(4), 용강 유동장 분포 검출기(5), 슬래그 검출기(7), 슬라이딩 게이트 개방도 검출기(9), 공정신호 인터페이스 유닛(10)으로부터 전송되는 관련 신호와 데이터를 수신하여, 최적화 제어 모델 계산을 통해 분석하고, 상응하는 최적화 제어 전략을 획득하여 전자기 제동기(6)와 슬라이딩 게이트 제어기(8)로 출력하여 슬래그 혼입 억제를 제어한다.
도 2를 참조하면, 연속주조 생산 과정에서, 래들의 주탕이 진행됨에 따라, 래들 내부의 용강 액면이 점차 하강하게 되어, 주탕 중후기 단계에 이르면, 래들 내에서 용강에 회전 유동이 발생하면서, 출탕구 상방 부근에 와류를 형성하게 되는데, 연속주조 래들의 주탕 과정 중 래들 내부의 와류의 형성 과정과 슬래그가 흡착되어 혼입되는 상황은 매우 복잡하며, 주로 2개의 과정으로 분류할 수 있다.
첫 번째 과정은 도 2(a)에 도시된 바와 같이, 출탕구 상방에 표면의 함몰 와류가 생성되는 것이다. 와류가 막 형성될 때에는 하나의 작은 함몰 와류에 불과하며, 이때의 와류는 비교적 작고 아직 완전히 형성되지 않아 흡착력이 비교적 작아, 소량의 슬래그, 다시 말해 공정상에서 말하는 중간 슬래그만 혼입된다.
두 번째 과정은 표면의 함몰 와류가 점차 커짐에 따라, 최종적으로 관통 와류가 형성되는 것이다. 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 이때의 와류는 이미 완전하게 형성되어 흡착력이 비교적 커 다량의 슬래그, 다시 말해 공정상에서 말하는 유출 슬래그가 혼입될 수 있다.
본 발명의 연속주조 래들 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법은 상기 슬래그 혼입 억제 제어장치와 주탕 과정 중의 와류 형성 과정을 기초로 구현되며, 제어 흐름은 도 3을 참조한다. 상기 제어방법은 이하 단계를 포함한다.
제1단계: 최적화 모델 계산 유닛(11)이 공정신호 인터페이스 유닛(10)을 통해 현재 주입되고 있는 강종 코드와 래들의 자체 중량을 판독하는 단계;
제2단계: 래들(1)의 턴테이블에 장착된 래들 중량 검출기(4)를 통해 현재 래들의 중량을 측정하고, 측정 결과를 최적화 모델 계산 유닛(11)으로 전송하며, 최적화 모델 계산 유닛(11)이 이미 존재하는 래들의 자체 중량을 근거로 현재 래들 내 용강의 순중량을 계산하고, 래들의 형상 크기를 결합하여 현재 래들 내 용강의 실제 액면 높이(h)를 산출하는 단계;
제3단계: 최적화 모델 계산 유닛(11)이 현재 용강의 액면 높이가 슬래그 혼입 제어 조건에 도달하였는지 여부, 즉 용강의 액면 높이(h)가 H 미만인지 여부를 판단하는 단계; H는 상수로서, 구체적인 연속주조 생산 라인의 특징에 따라 설정된 하나의 높이값이며; 용강 액면 높이(h)가 슬래그 혼입 제어 조건에 도달 시, 제4단계로 진입하고; 그렇지 않으면 제2단계로 되돌아간다.
제4단계: 용강 유동장 분포측정장치(5)를 통해, 현재 용강 내 용강의 와류면 크기와 와류 높이를 측정하고, 이와 동시에 측정 결과를 최적화 모델 계산 유닛(11)으로 전송하는 단계;
제5단계: 슬라이딩 게이트 개방도 측정장치(9)를 통해, 현재 슬라이딩 게이트(2)의 개방도 크기를 측정하고, 이와 동시에 측정 결과를 최적화 모델 계산 유닛(11)으로 전송하는 단계;
제6단계: 슬래그 검출기(7)를 통해, 현재 게이트를 통해 흐른 슬래그 함량(s)을 측정하고, 이와 동시에 측정 결과를 최적화 모델 계산 유닛(11)으로 전송하는 단계;
제7단계: 슬래그 함량을 근거로 슬래그가 이미 유출되었는지, 즉 현재 슬래그 함량(s)이 S보다 큰지 여부를 판단하는 단계; S는 현재 연속주조 생산 요구에 따라 설정된 슬래그 유출 경보값이며; 슬래그 함량(s)이 슬래그 유출 조건을 만족하였다면 단계 (9)의 와류 파괴 제어과정으로 진입하고, 아닌 경우 단계 (8)의 와류형 억제 제어과정으로 진입하는 단계;
제8단계: 와류 억제 제어 과정으로서, 이는 출탕구 상방에 표면의 함몰 와류가 막 생성되기 시작한 때부터 관통 와류가 형성되는 시간 동안의 제어 과정이다. 상기 과정은 와류 형성을 억제하는 제어 방법을 채택하며, 즉 관통 와류의 형성을 지연시켜, 슬래그의 발생을 지연시키고, 래들 내의 잔류 용강을 감소시킨다. 구체적인 제어 과정은 와류면의 크기, 와류 높이, 게이트 개방도 크기와 슬래그 함량 데이터를 획득한 후, 용강의 점도 특성을 결합하여, 와류 억제 최적화 모델을 통해 제어량을 산출하고 전자기력 제동기(6)를 구동시켜 용강의 유동방향과 반대로의 교란력을 발생시켜 방금 형성된 표면의 함몰 와류가 커지고 강해지는 것이 지연되도록 억제하고, 관통 와류의 형성을 지연시킨다. 교란력 제어량 계산 공식은 다음과 같다:
Figure 112019053062325-pct00001
식 중: F는현재 교란력 제어량이고;
K는 교란력 계산 보정 계수이며, 상기 계수는 하나의 상수로서, 래들 바닥부의 출탕구 크기에 따라 결정되며;
D v 는 현재 와류의 와류면 직경 크기이고;
H v 는 현재 와류 높이 크기이며;
h는 현재 래들 내 용강의 액면 높이이고;
O s 는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기이며;
s는 현재 게이트를 통해 유출된 슬래그 함량이고;
μ는 현재 주입된 용강의 점도이며;
m, n, a, b, c는 각각 와류면 직경, 와류 높이, 게이트 개방도, 슬래그 함량, 용강 점도 보정계수이다. 이러한 보정계수는 구체적인 연속주조기 설비 파라미터에 따라 결정하며, 모두 상수이다. 그 중, m, n은 래들 바닥부 직경 크기에 따라 결정되고; a는 게이트가 완전히 개방 시의 크기에 따라 결정되며; b는 출탕구 크기에 따라 결정되고; c는 래들 내 용탕 온도 범위에 따라 결정된다.
제9단계: 와류 파괴 제어 과정으로서, 이는 관통 와류가 형성된 후, 즉 슬래그 유출 후의 제어 과정이다. 상기 과정은 와류를 파괴하는 제어 방법을 이용하여, 이미 형성된 관통 와류를 분산 또는 이동시켜 와류의 흡착력을 약화시키고, 슬래그 혼입의 발생을 방지함으로써, 슬래그는 래들에 잔류시키고 용강은 유출시킨다. 슬래그 발생 이후, 와류가 이미 완전히 형성되어 관통되며, 흡착력이 비교적 크므로, 전자기력 제동만으로는 와류를 파괴할 수 없기 때문에, 상기 과정에서는 전자기력 제동과 슬라이딩 게이트의 개폐 동작을 동시에 이용하여 제어를 구현할 필요가 있다. 구체적인 제어과정은 측정된 와류면의 크기, 와류 높이, 게이트 개방도 크기, 용강의 점도 특성 등 데이터를 획득한 후, 와류 파괴 최적화 모델을 통해 슬라이딩 게이트 제어량과 전자기 작용력 제어량을 산출하고, 슬라이딩 게이트 제어기(8)를 구동시켜 급속 진동 동작을 발생시키며, 전자기력 제어기(6)를 구동시켜 용강의 유동 방향과 반대로의 작용력을 발생시켜, 이미 형성된 관통 와류를 파괴한다. 슬라이딩 게이트 제어량 계산 공식은 다음과 같다:
Figure 112019053062325-pct00002
식 중: L은 슬라이딩 게이트 진동 제어 이동폭이고;
M은 게이트 제어량 계산 보정 계수이며, 상기 계수는 하나의 상수로서, 사용자가 설정한 제어 등급에 따라 결정되며,
D v 는 현재 와류의 와류면 직경 크기이고;
H v 는 현재 와류 높이 크기이며;
O s 는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기이고;
μ는 현재 주입된 용강의 점도이며;
i, j, e, f, g는 각각 와류면 직경, 와류 높이, 게이트 개방도, 게이트 개방도 보상, 용강 점도 보정계수이며, 이러한 보정계수는 구체적인 연속주조기 설비의 파라미터에 따라 결정되며, 모두 상수이다. 그 중, i,j 는 래들 바닥부의 직경 크기에 따라 결정되고; e, f는 게이트가 완전히 개방 시의 크기 및 게이트의 총행정에 따라 결정되며; g는 래들 내 용강의 온도 범위에 따라 결정된다.
전자기 작용력 제어량 계산 공식은 다음과 같다:
Figure 112019053062325-pct00003
식 중: F ' 는 현재 전자기 작용력 제어량이고;
N은 전자기 작용력 계산 보정계수이며; 상기 계수는 하나의 상수로서, 래들 바닥부의 출탕구 크기에 따라 결정되며;
D v 는 현재 와류의 와류면 직경 크기이고;
H v 는 현재 와류 높이 크기이며;
O s 는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기이고;
s는 현재 게이트를 통해 유출된 슬래그 함량이며;
μ는 현재 주입된 용강의 점도이고;
p, q, h, r, t는 각각 와류면 직경, 와류 높이, 게이트 개방도, 슬래그 함량, 용강 점도 보정계수이다. 이러한 보정계수는 구체적인 연속주조기 설비 파라미터에 따라 결정하며, 모두 상수이다. 그 중, p, q는 래들 바닥부 직경 크기에 따라 결정되고; h는 게이트가 완전히 개방 시의 크기에 따라 결정되며; r은 출탕구 크기에 따라 결정되고; t는 래들 내 용탕 온도 범위에 따라 결정된다.
제10단계: 제어 플로우의 종료 여부를 판단하여, 종료 조건을 만족하는 경우 즉 플로우를 나와, 제어 과정을 종료한다. 그렇지 않을 경우, 래들 교체 여부를 판단하며, 상이한 래들은 새로운 주탕을 다시 시작한다는 것을 의미하므로, 래들의 자체 중량이 달라져, 교체 후의 래들의 자체 중량값을 새로 획득해야 함과 동시에, 래들 교체 후 강종 역시 상이할 수 있으므로, 새로운 강종 정보를 측정해야 한다. 이때 제어 플로우는 제1단계로 돌아가 상기 단계를 반복한다. 래들 교체가 없음이 검출되면, 즉 제어 플로우를 제4단계로 돌려 상기 단계를 반복한다.
이상은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일뿐이며, 본 발명의 보호범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 정신과 원칙 내에서 실시되는 임의의 수정, 등가의 교체, 개선 등은 모두 본 발명의 보호범위 내에 포함되어야 한다.
1: 래들 2: 슬라이딩 게이트
3: 턴디쉬 4: 래들 중량 검출기
5: 용강 유동장 분포 검출기 6: 전자기력 제동기
7: 슬래그 검출기 8: 슬라이딩 게이트 제어기
9: 슬라이딩 게이트 개방도 검출기 10: 공정신호 인터페이스 유닛
11: 최적화 제어 모델 계산 유닛

Claims (6)

  1. 연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법에 있어서,
    (1) 현재 주입되고 있는 강종 코드와 래들의 자체 중량을 수집하여, 용강의 점도 특성과 래들의 자체 중량을 획득하는 단계;
    (2) 래들의 총중량을 측정하여, 래들 자체의 중량을 감한 후 용강의 순중량을 획득하고, 래들의 형상 크기를 근거로, 래들 내 용강의 실제 액면 높이를 계산하는 단계;
    (3) 용강의 액면 높이를 근거로 주탕 과정에서 슬래그 혼입 제어 과정에 진입해야 하는지 여부를 판단하여, 조건을 만족시키면 다음 단계로 진입하고, 그렇지 않은 경우 단계 (2)로 되돌아가 계속 측정하는 단계;
    (4) 용강 유동장 분포측정장치를 통해, 현재 용강의 와류면 크기와 와류 높이를 측정하는 단계;
    (5) 래들 슬라이딩 게이트 개방도 측정장치를 통해, 게이트의 개방도 크기를 측정하는 단계;
    (6) 슬래그 검출장치를 통해, 현재 슬래그 함량을 측정하는 단계;
    (7) 슬래그 함량을 근거로 슬래그가 이미 유출되었는지 판단하여, 슬래그 유출 조건을 만족하였다면 단계 (9)의 와류 파괴 제어과정으로 진입하고, 아닌 경우 단계 (8)의 와류형 억제 제어과정으로 진입하는 단계;
    (8) 와류 억제 제어 과정, 즉 출탕구 상방에 표면의 함몰 와류가 막 생성되기 시작한 때부터 관통 와류가 형성되는 시간 내의 최적화 제어 과정으로서, 측정된 와류면의 크기, 와류 높이, 게이트 개방도 크기와 슬래그 함량 데이터를 근거로, 용강의 점도 특성을 결합하여, 와류 억제 최적화 모델을 통해 제어량을 산출하고 전자기력 제동장치를 구동시켜 용강의 유동방향과 반대인 교란력을 발생시켜 방금 형성된 표면의 함몰 와류를 억제하고, 관통 와류의 형성을 지연시키며, 즉 슬래그 용출의 발생을 지연시켜 래들 내의 잔류 용강을 감소시키는 단계;
    (9) 와류 파괴 제어 과정, 즉 관통 와류가 형성된 후의 최적화 제어 과정으로서, 측정된 와류면의 크기, 와류 높이, 게이트 개방도 크기 데이터를 근거로, 용강의 점도 특성을 결합하여, 와류 파괴 최적화 모델을 통해 슬라이딩 게이트 제어량과 전자기 작용력을 산출하고, 슬라이딩 게이트와 전자기력 제동장치의 동작을 결합하여 이미 형성된 관통 와류를 분산시키거나 또는 이동시켜 와류의 흡착력을 약화시킴으로써, 슬래그 혼입의 발생을 방지하여, 슬래그를 래들에 잔류시키고 용강을 유출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 와류 억제 최적화 모델 중의 교란력 제어량 계산 공식은 아래와 같으며;
    Figure 112019053062325-pct00004

    식 중: F는현재 교란력 제어량이고;
    K는 교란력 계산 보정 계수이며;
    D v 는 현재 와류의 와류면 직경 크기이고;
    H v 는 현재 와류 높이 크기이며;
    h는 현재 래들 내 용강의 액면 높이이고;
    O s 는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기이며;
    s는 현재 게이트를 통해 유출된 슬래그 함량이고;
    μ는 현재 주입된 용강의 점도이며;
    m、n、a、b、c는 각각 와류면 직경, 와류 높이, 게이트 개방도, 슬래그 함량, 용강 점도 보정계수인 것을 특징으로 하는 연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 와류 파괴 최적화 모델 중의 슬라이딩 게이트 제어량 계산 공식은 다음과 같으며;
    Figure 112019053062325-pct00005

    식 중: L은 슬라이딩 게이트 진동 제어 이동폭이고;
    M은 게이트 제어량 계산 보정 계수이며;
    D v 는 현재 와류의 와류면 직경 크기이고;
    H v 는 현재 와류 높이 크기이며;
    O s 는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기이고;
    μ는 현재 주입된 용강의 점도이며;
    i、j、e、f、g는 각각 와류면 직경, 와류 높이, 게이트 개방도, 게이트 개방도 보상, 용강 점도 보정계수인 것을 특징으로 하는 연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 와류 파괴 최적화 모델 중의 전자기 작용력 계산 공식은 다음과 같으며;
    Figure 112021008924077-pct00006

    식 중: F' 는 현재 전자기 작용력 제어량이고;
    N은 전자기 작용력 계산 보정계수이며;
    Dv 는 현재 와류의 와류면 직경 크기이고;
    Hv 는 현재 와류 높이 크기이며;
    Os 는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기이고;
    s는 현재 게이트를 통해 유출된 슬래그 함량이며;
    μ는 현재 주입된 용강의 점도이고;
    p、q、h、r、t는 각각 와류면 직경, 와류 높이, 게이트 개방도, 슬래그 함량, 용강 점도 보정계수인 것을 특징으로 하는 연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 와류 파괴 최적화 모델 중의 전자기 작용력 계산 공식은 다음과 같으며;
    Figure 112021008924077-pct00010

    식 중: F' 는 현재 전자기 작용력 제어량이고;
    N은 전자기 작용력 계산 보정계수이며;
    Dv 는 현재 와류의 와류면 직경 크기이고;
    Hv 는 현재 와류 높이 크기이며;
    Os 는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기이고;
    s는 현재 게이트를 통해 유출된 슬래그 함량이며;
    μ는 현재 주입된 용강의 점도이고;
    p、q、h、r、t는 각각 와류면 직경, 와류 높이, 게이트 개방도, 슬래그 함량, 용강 점도 보정계수인 것을 특징으로 하는 연속주조 래들의 주탕 최종 단계에서 슬래그 혼입을 억제하는 제어방법.
  6. 청구항 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제어방법에서 사용하기 위한 연속주조 래들 최종 주탕 단계의 슬래그 혼입 억제 제어장치에 있어서,
    래들 중량 검출기(4), 용강 유동장 분포 검출기(5), 전자기력 제동기(6), 슬래그 검출기(7), 슬라이딩 게이트 제어기(8), 슬라이딩 게이트 개방도 검출기(9), 공정신호 인터페이스 유닛(10), 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)을 포함하며;
    상기 래들 중량 검출기(4)는 중량을 측정하는 센서로서, 래들(1)의 턴테이블에 장착되어, 현재 주입되고 있는 래들 중량을 실시간으로 측정함과 동시에, 중량값을 최적화 모델 계산 유닛(11)으로 출력하고;
    상기 용강 유동장 분포 검출기(5)는 측정장치로서, 래들(1) 내에 설치되어, 현재 래들 내의 용강 와류의 형성 상황을 측정하고, 와류의 와류면 크기와 와류 높이를 측정하여, 측정 결과를 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)으로 실시간으로 전송하며;
    상기 전자기력 제동기(6)는 전자기력을 발생시키는 장치로서, 래들(1)의 출탕구 부근에 장착되어, 용강의 유동방향과 반대로의 작용력을 발생시키고, 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)의 출력 제어를 받으며;
    상기 슬래그 검출기(7)는 슬래그의 백분율 함량을 측정하는 센서로서, 슬라이딩 게이트(2) 상방에 장착되어, 현재 슬라이딩 게이트를 흐르는 용강 중의 슬래그 함량을 실시간으로 측정함과 동시에, 측정 결과를 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)으로 출력하며;
    상기 슬라이딩 게이트 제어기(8)는 슬라이딩 게이트(2)를 구동시키는 장치로서, 슬라이딩 게이트의 개폐 동작을 제어하고, 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)의 출력 제어를 받으며;
    상기 슬라이딩 게이트 개방도 검출기(9)는 현재 슬라이딩 게이트 개방도 크기를 측정하는 장치로서, 검출 결과를 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)으로 실시간으로 전송하며; 용강은 슬라이딩 게이트(2)를 통해 래들(1)로부터 턴디쉬(3)로 흐르고, 슬라이딩 게이트의 개방도 크기가 바로 용강이 흐르는 유량 크기이며;
    상기 공정신호 인터페이스 유닛(10)은 신호 전환장치로서, 첫 번째는 현재 주입되는 강종 신호 정보를 코드로 전환하고, 두 번째는 현재 주입 래들의 순중량 신호를 수신하여, 이러한 정보를 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)으로 출력하는 두 가지 작용을 지니며;
    상기 최적화 제어 모델 계산 유닛(11)은 데이터 수집, 최적화 모델 계산, 출력 제어 기능을 갖는 컴퓨터 장치로서, 래들 중량 검출기(4), 용강 유동장 분포 검출기(5), 슬래그 검출기(7), 슬라이딩 게이트 개방도 검출기(9), 공정신호 인터페이스 유닛(10)으로부터 전송되는 관련 신호와 데이터를 수신하여, 최적화 제어 모델 계산을 통해 분석하고, 상응하는 최적화 제어 전략을 획득하여 전자기 제동기(6)와 슬라이딩 게이트 제어기(8)로 출력하여 슬래그 혼입 억제를 제어하는 것을 특징으로 하는 연속주조 래들 최종 주탕 단계의 슬래그 혼입 억제 제어장치.
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