JP2017509487A - 鋳片スカーフィング装置およびその制御方法 - Google Patents

鋳片スカーフィング装置およびその制御方法 Download PDF

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Abstract

鋳片スカーフィング装置およびその制御方法を開示する。本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置は、鋳片上面のコーナー部をスカーフィングする上面ノズルと、鋳片側面の上側コーナー部をスカーフィングして上面ノズルと共に移動する第1側面ノズルを具備した上部ノズルユニットと、鋳片下面のコーナー部をスカーフィングする下面ノズルと、鋳片の側面の下側コーナー部をスカーフィングして下面ノズルと共に移動する第2側面ノズルを具備した下部ノズルユニットと上部ノズルユニットと下部ノズルユニットを移動させて鋳片のコーナー部に近接または離隔させる移動装置とを含む。【選択図】図1

Description

本発明は鋳造工程で製造された鋳片のコーナー部を溶削する鋳片スカーフィング装置およびその制御方法に関するものである。
連続鋳造工程で生産される鋳片(Slab)は成形後適当な長さで切断して、これを再加熱炉で加熱した後、圧延機に投入して熱延コイルを生産する。ところで、連続鋳造工程で生産された鋳片はコーナー領域にコーナークラックが発生する場合が多い。特に包晶反応を有する中炭素鋼のような鋼種ではコーナークラックの発生程度が激しい。
鋳片のコーナークラックは圧延工程で板の破断のような操業事故を招くことがあり、生産される熱延コイルにエッジスカブ(edge scab)欠陥を誘発して熱延コイルの周縁部分を相当量切断しなければならないこともある。したがって、コーナークラックが発生しやすい鋼種の鋳片は圧延工程に先立って周縁部分を溶削して除去するスカーフィング(Scarfing)を実施してきた。また、鋳片の鋭いコーナー部は圧延工程で圧延ロールの特定部分を集中的に摩耗させて寿命を短縮させるため、圧延ロールの保護のためにも鋳片のコーナー部のスカーフィングは必要であった。
従来は、アメリカ特許3、254、696号に開示されたようなスカーフィングノズルを作業者が直接手に持ち歩きながら鋳片のコーナー部を溶削する方式でスカーフィング作業をしていた。しかし、このような方式は、作業者が防熱服を着て劣悪な環境で作業をしなければならないため作業強度が非常に高くかつ安全事故の危険があり、また作業工程においてスカーフィングノズルを安定して維持するのが難しいためスカーフィング後の表面が均一でない。
これを改善したものとして大韓民国公開特許公報10−2012−0001823号があり、鋳片を移動させる最中にトーチ型切断装置を利用して鋳片のコーナー部を溶削することによって、より迅速で安定したスカーフィングを具現する方法を提案している。
一方、スカーフィング作業は鋳片の鋼種、温度、スカーフィング速度などに応じてコーナー部の溶削形状を異ならせる必要があるが、従来のスカーフィング装置は溶削形状の変更のためにスカーフィングノズル全体を取り替えなければならない煩わしさがあった。また、スカーフィング作業をする鋳片の厚さが変わる場合、ノズルを交換したりノズルの位置を再度調整したりしなければならなかった。
本発明の実施形態は、鋳片を移動させながら鋳片のコーナー部の安定した溶削を具現することができる鋳片スカーフィング装置およびその制御方法を提供することができる。
また、本発明の実施形態は鋼種やスカーフィング条件によって鋳片のコーナー部の溶削形状を容易に変更することができる鋳片スカーフィング装置およびその制御方法を提供することができる。
また、本発明の実施形態はノズルなどを取替えなくても厚さの異なる鋳片のスカーフィングを具現することができ、鋳片の四隅部中の少なくとも一つを選択してスカーフィングすることができる鋳片スカーフィング装置およびその制御方法を提供することができる。
本発明の一側面によれば、鋳片上面のコーナー部をスカーフィングする上面ノズルと、鋳片側面の上側コーナー部をスカーフィングし、前記上面ノズルと共に移動する第1側面ノズルを具備した上部ノズルユニットと、鋳片下面のコーナー部をスカーフィングする下面ノズルと、鋳片の側面の下側コーナー部をスカーフィングし、前記下面ノズルと共に移動する第2側面ノズルを具備した下部ノズルユニットと、前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットを移動させて鋳片のコーナー部に接近または離隔させる移動装置とを含む鋳片スカーフィング装置を提供することができる。
前記移動装置は、前記上部ノズルユニットを上下に移動させる第1上下移動部と、前記下部ノズルユニットを上下に移動させる第2上下移動部と、前記第1上下移動部と前記第2上下移動部を支持し横方向に移動する横方向移動部とを含むことができる。
前記鋳片スカーフィング装置は、前記横方向移動部を搭載した状態で鋳片の移動方向と交差する方向に移動できるフレームと、前記フレームの移動を案内する走行レールと、前記フレームを移動させるフレーム駆動部とをさらに含むことができる。
前記横方向移動部は、前記フレームに横方向に移動可能に支持された第1移動体と、前記フレームに対して前記第1移動体を横方向に移動させる第1横方向駆動部と、前記第1移動体に横方向に移動可能に支持された第2移動体と、前記第1移動体に対して前記第2移動体を横方向に移動させる第2横方向駆動部とを含むことができる。
前記第1上下移動部は前記第2移動体に昇降可能に支持された第1昇降部材と、前記第1昇降部材を上下に移動させる第1昇降駆動部を含むことができ、前記第2上下移動部は前記第2移動体に昇降可能に支持された第2昇降部材と、前記第2昇降部材を上下に移動させる第2昇降駆動部を含むことができる。
前記上部ノズルユニットは前記上面ノズルが装着される水平支持部および前記第1側面ノズルが装着される垂直支持部を具備した上部ノズルフレームを含むことができ、前記下部ノズルユニットは前記下面ノズルが装着される水平支持部および前記第2側面ノズルが装着される垂直支持部を具備した下部ノズルフレームを含むことができる。
前記上面ノズルは前記上部ノズルフレームの水平支持部に鋳片の幅方向に位置調整可能に装着され、前記下面ノズルは前記下部ノズルフレームの水平支持部に鋳片の幅方向に位置調整可能に装着され得る。
前記第1側面ノズルは前記上部ノズルフレームの垂直支持部に鋳片の移動方向に位置調整可能に装着され、前記第2側面ノズルは前記下部ノズルフレームの垂直支持部に鋳片の移動方向に位置調整可能に装着され得る。
前記上面ノズル、前記第1側面ノズル、前記下面ノズル、及び前記第2側面ノズルは、それ自体より強度の低い素材からなる締結部材によって着脱可能に装着され得る。
前記鋳片スカーフィング装置は、鋳片の上面と接するように前記上部ノズルユニットに設置されて鋳片の上面と前記上面ノズルの間隔を維持させる上部案内ユニットと、鋳片の側面と接するように前記上部ノズルユニットに設置されて鋳片の側面と前記第1側面ノズルの間隔を維持させる側方案内ユニットとをさらに含むことができる。
前記上部案内ユニットは前記上面ノズルより鋳片の進入する側に突出するように設けられ得る。
前記上部案内ユニットは、鋳片の進入する側に前記上面ノズルの噴射口より前方に位置して鋳片の上面に接する前方案内ホイールと、鋳片の移動する方向に前記上面ノズルの噴射口より後方に位置して鋳片の上面に接する後方案内ホイールと、前記前方案内ホイールと前記後方案内ホイールを回転可能に支持するホイールハウジングとを含むことができる。
前記前方案内ホイールと前記後方案内ホイールは鋳片と接する断面の外形が曲面であり得る。
前記ホイールハウジングは前記前方案内ホイールと前記後方案内ホイールに冷却水を噴射する噴射ノズルを含むことができる。
前記側方案内ユニットは、鋳片の側面と接する一つ以上の側面案内ホイールと、前記側面案内ホイールを支持するホイールハウジングを含むことができる。
前記鋳片スカーフィング装置は、前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットの間に介在して前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットの間隔を維持させるスペーサーをさらに含むことができる。
前記上面ノズルと前記下面ノズルは、鋳片の予熱のための火炎を形成する予熱ガス噴射口と、鋳片の予熱部分に高圧の酸素を噴射して溶削を具現する酸素噴射口をそれぞれ含むことができる。
前記上面ノズルと前記下面ノズルは前記酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射方向を案内する燃料ガス噴射口をさらに含むことができる。
前記予熱ガス噴射口は相互離隔するように配置され、鋳片の中心部からコーナー部に近づくほど直径が次第に大きくなる複数の噴射口を含むことができる。
前記予熱ガス噴射口は相互離隔するように配置され、鋳片の中心部からコーナー部に近づくほど相互隔離距離が短くなって次第に稠密に配置される複数の噴射口を含むことができる。
前記上面ノズルと前記下面ノズルは、前記酸素噴射口の形状変更のために部分的に着脱可能に装着される出口カートリッジをそれぞれ含むことができる。
前記酸素噴射口は鋳片の幅方向に長く形成され、鋳片のコーナー部に近づくほど次第に流路幅が大きくなり得る。
前記上部ノズルユニットは前記上面ノズルの側方に配置されて前記上面ノズルによってスカーフィングがなされる領域に酸素を噴射する酸素噴射口およびこの酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口を具備した上部補助ノズルをさらに含み、前記下部ノズルユニットは前記下面ノズルの側方に配置されて前記下面ノズルによってスカーフィングがなされる領域に酸素を噴射する酸素噴射口およびこの酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口を具備した下部補助ノズルをさらに含むことができる。
前記上面ノズルと前記下面ノズルは前記酸素噴射口の形状変更のために部分的に着脱可能に装着される出口カートリッジをそれぞれ含むことができる。
前記第1側面ノズルは鋳片側面の上側コーナー部にスカーフィングのための酸素を噴射する酸素噴射口と、この酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口を含み、前記第2側面ノズルは鋳片の側面の下側コーナー部にスカーフィングのための酸素を噴射する酸素噴射口と、この酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口を含むことができる。
前記第1側面ノズルと前記第2側面ノズルは前記酸素噴射口の形状変更のために部分的に着脱可能に装着される出口カートリッジをそれぞれ含むことができる。
前記鋳片スカーフィング装置は、前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットに冷却水を循環させる冷却システムをさらに含み、前記冷却システムは冷却水タンクと、前記冷却水タンクの冷却水を前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットの冷却流路に供給する冷却水ポンプと、前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットを経た冷却水を回収して前記冷却水タンクに戻す回収ヘッダーと、前記回収ヘッダーから前記冷却水タンクに戻る冷却水を外部の冷却手段と熱交換させる熱交換器と、前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットを経た冷却水を回収する経路に設置された流体の流れセンサーと、前記回収ヘッダーに溜まった冷却水の温度を感知する温度センサーを含むことができる。
前記鋳片スカーフィング装置は、鋳片が進入する前記上部ノズルユニットおよび前記下部ノズルユニットの前方領域を包囲するように設置されて鋳片のスカーフィングによって飛散するスラグを捕集するスラグチャンバーと、前記スラグチャンバー内部のスラグ飛散領域に配置された高圧水噴射装置をさらに含むことができる。
前記高圧水噴射装置は、鋳片上部のコーナー領域から鋳片の側方に高圧水を噴射する上部高圧水ノズル、鋳片下部のコーナー領域から鋳片の側方に高圧水を噴射する下部高圧水ノズル、及び鋳片の側方から鋳片の厚さ方向に高圧水を噴射する垂直高圧水ノズルを含むことができる。
前記鋳片スカーフィング装置は、前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットが位置するスカーフィング領域の手前の移送経路で前記スカーフィング領域に進入する鋳片の姿勢を矯正する矯正装置と、前記矯正装置を経て進入する鋳片の偏心感知のために鋳片の幅を測定する幅測定センサーと、前記スカーフィング領域の手前の位置で鋳片先端の進入を感知する進入感知センサーと、鋳片の進入後、鋳片をクランピング状態で前記スカーフィング領域に移送させるピンチロールと、鋳片と前記上部および下部ノズルユニットの衝突防止のために前記上部および下部ノズルユニットの昇降位置を感知するノズル位置感知センサーをさらに含むことができる。
前記鋳片スカーフィング装置は、前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットが位置するスカーフィング領域の手前の移送経路で前記スカーフィング領域に進入する鋳片の曲がりを測定する曲げ感知センサーと前記曲げ感知センサーの曲がり情報によって鋳片の上面または下面に高圧冷却水を散布して鋳片の曲がりを矯正する曲げ矯正装置とをさらに含むことができる。
前記曲げ矯正装置は鋳片の上部に位置する上部高圧水散布ノズルと、鋳片の下部に位置する下部高圧水散布ノズルを含むことができる。
前記上部ノズルユニット、前記下部ノズルユニット、及び前記移動装置は鋳片の両側にそれぞれ配置され、前記上部ノズルユニットおよび前記下部ノズルユニットのうち少なくとも一つが選択的に動作して鋳片の四隅部中の少なくとも一つを選択的にスカーフィングすることができる。
本発明の他の側面によれば、鋳片のコーナー部をスカーフィングする少なくとも一つのノズルを具備し、前記ノズルは、ベース部と、前記ベース部に装着されてスカーフィングのためのガスの噴射口を形成し、前記噴射口の形状を変更するために前記ベース部に部分的に着脱可能に装着される出口カートリッジとを含む鋳片スカーフィング装置を提供することができる。
前記出口カートリッジは、前記ベース部に装着されて前記噴射口の少なくとも一側を限定する第1ブロックと、前記第1ブロックの装着溝に結合され前記噴射口の他の一側を限定する第2ブロックと、前記第2ブロックと前記第1ブロックに接した状態で前記ベース部に装着されて前記噴射口の残りを限定する第3ブロックとを含むことができる。
前記噴射口は断面形状が台形であり得る。
前記噴射口は断面形状が長方形であり得る。
前記噴射口は断面形状が三角形であり得る。
前記噴射口は前記第1ブロックと前記第3ブロックが接する第1内角が直角であり、前記第2ブロックと前記第3ブロックが接する第2内角が直角であり、前記第1ブロックと前記第2ブロックが接する第3内角が鋭角であり、前記第2ブロックによって形成される第4内角が鈍角であり得る。
前記噴射口は前記第1ブロックと前記第3ブロックが接する第1内角が直角であり、前記第2ブロックと前記第3ブロックが接する第2内角が鋭角であり、前記第1ブロックと前記第2ブロックが接する第3内角が鋭角であり得る。
本発明のさらに他の側面によれば、スカーフィング領域の手前の移送経路で、矯正装置で鋳片の姿勢を矯正し、鋳片の姿勢を矯正した後で前記スカーフィング領域に進入する鋳片の先端位置を感知して、ピンチロールで鋳片をクランピングしながらピンチロールの回転数を初期化し、前記ピンチロールを動作させて鋳片の先端のコーナーが前記スカーフィング領域に到達するまで鋳片を移送させた後、鋳片のコーナーをスカーフィングする複数のノズルユニットをスカーフィング位置に移動させ、前記複数のノズルユニットを前記スカーフィング位置に移動させた後、鋳片のスカーフィングを遂行する鋳片スカーフィング装置の制御方法を提供することができる。
前記矯正装置で鋳片の姿勢を矯正した後、移送経路に設置された幅測定センサーで鋳片の幅を測定して鋳片が偏心しているか否かを判断し、前記スカーフィング領域に移送される鋳片が偏心していると判断すると、前記矯正装置による鋳片の姿勢矯正を再度行うことができる。
前記ピンチロールを利用して鋳片を移送させる際、前記ピンチロールの回転数に基づいて鋳片の移送距離を判断することができる。
前記鋳片スカーフィング装置の制御方法は、前記複数のノズルユニットを前記スカーフィング位置に移動させる過程で、ノズル位置感知センサーで前記複数のノズルユニットの位置を感知し、前記複数のノズルユニットの位置が良好であるか否かを判断し、前記複数のノズルユニットの位置が良好ではないと判断すると、前記複数のノズルユニットを鋳片から離隔させて元の位置に戻し、前記矯正装置による鋳片の姿勢矯正を再度行うことができる。
本発明のさらに他の側面によれば、鋳片のコーナー部をスカーフィングする複数のノズルユニットと、冷却水を利用して前記複数のノズルユニットを冷却する冷却システムを具備した鋳片スカーフィング装置の制御方法において、前記複数のノズルユニットを経て排出される冷却水を流体の流れセンサーで感知して冷却水の流れが良好であるか否かを判断し、冷却水の流れが良好ではないと判断すると、動作を停止させる鋳片スカーフィング装置の制御方法を提供することができる。
本発明のさらに他の側面によれば、移動する鋳片のコーナー部をスカーフィングする複数のノズルユニットと、冷却水を利用して前記複数のノズルユニットを冷却する冷却システムを具備した鋳片スカーフィング装置の制御方法において、前記複数のノズルユニットを経て排出される冷却水の温度を温度センサーで感知して冷却水による冷却が良好であるか否かを判断し、冷却が良好ではないと判断すると、動作を停止させる鋳片スカーフィング装置の制御方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置は、鋳片を移動させる途中で鋳片の四隅部を同時にスカーフィングすることができ、必要な場合、鋳片の四隅部中の少なくとも一つを選択してスカーフィングすることができる。
本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置は、鋳片の姿勢を矯正した状態でスカーフィング領域に供給することができ、ノズルユニットをスカーフィング位置に正確に位置させた状態でスカーフィングを遂行するので鋳片の安定したスカーフィングを具現することができる。
本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置は、第1側面ノズルが上面ノズルと共に移動するように上部ノズルユニットに設けられ、第2側面ノズルが下面ノズルと共に移動するように下部ノズルユニットに設けられるので、投入される鋳片の厚さが変わる場合にも上部ノズルユニットと下部ノズルユニットを取り替えまたは変更することなくスカーフィングを具現することができる。
本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置は、ノズルの出口カートリッジだけを取り替える方式で噴射口の形状を変更することができるため、ノズル全体を交換せずとも鋼種やスカーフィング条件によって鋳片のコーナー部の溶削形状を容易に変更することができる。
本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置は、鋳片の上面と接して鋳片とノズルの間の間隔を維持させる案内ユニットがノズルより鋳片の進入する側に突出するため、鋳片の先端がスカーフィング位置に到達した状態で案内ユニットが鋳片の上面に接して支持され得る。したがって、鋳片のコーナー部の先端から後端まで(コーナー部の全領域)のスカーフィングを具現することができる。
本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置は、鋳片の厚さが変わる場合、上部ノズルユニットと下部ノズルユニットの間のスペーサーを取り替えることができるため、鋳片の厚さ変化に対応して上部ノズルユニットと下部ノズルユニットの間隔を容易に調節することができる。
本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置のフレームとこれに装着される装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置のフレームとこれに装着される装置を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の移動装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の移動装置および上部ノズルユニットと下部ノズルユニットを示す側面図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上部ノズルユニットと下部ノズルユニットが鋳片に接近する動作と離隔する動作を段階的に示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上部ノズルユニットと下部ノズルユニットの斜視図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上部案内ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上部ノズルユニットに装着された上面ノズル、上面補助ノズル、第1側面ノズル、側圧案内ユニットを示した斜視図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上面ノズル、上面補助ノズル、第1側面ノズルの噴射口の構成および溶削される鋳片のコーナー部の形状を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上面ノズルの斜視図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上面ノズルに設けられた予熱ガス噴射口とスカーフィングガス噴射口を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上面ノズルの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上面ノズルの変形例を示す分解斜視図である。 図14の上面ノズルに交換可能に装着されて酸素噴射口を変更させる第2ブロックの多様な形態を示す図面である。 図14の上面ノズルに交換可能に装着される第2ブロックの形状によって酸素噴射口および鋳片のコーナー部の溶削が異なってくる類型を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上部ノズルユニットに上面ノズルと上面補助ノズルが移動可能に装着される例を示す図面である。 本発明の実施例に係る鋳片スカーフィング装置の上面ノズルと下面ノズルによって溶削される鋳片のコーナー部を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上面ノズルに設けられる予熱ガス噴射口の形状によって鋳片の溶削が異なってくる類型を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置のノズルが上部ノズルユニットと下部ノズルユニットに装着される例を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置のスラグチャンバーの構成を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の高圧水噴射装置の構成を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の鋳片曲げ感知センサーと曲げ矯正装置およびその使用例を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の鋳片曲げ感知センサーと曲げ矯正装置およびその使用例を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の上部ノズルユニットと下部ノズルユニットを冷却する冷却システムを示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置のスカーフィング領域に供給される鋳片の矯正装置および鋳片の移送経路とスカーフィング領域に設けられた各種センサーの構成を示す図面である。 本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の制御方法を示すフローチャートである。
以下では本発明の実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に本発明の思想を十分に伝達するために提示したもので、ここに提示されたものに限定されず、他の形態で具体化することもできる。図面は、本発明を明確にするために説明と関係のない部分の図示は省略することができ、理解を助けるために構成要素の大きさを多少誇張して表現することができる。
図1は、本発明の実施形態に係る鋳片スカーフィング装置の全体的な構成を示す。図示したように、鋳片スカーフィング装置は、連続鋳造工程などで生産された鋳片Sが移送されるローラテーブルなどを含む移送ライン10に設置された状態で移送される鋳片Sの四隅部を同時にスカーフィングすることができる。もちろん鋳片の四隅部中の少なくとも一つのコーナー部を選択してスカーフィングすることも可能である。
図1と図2を参照すると、鋳片スカーフィング装置は、スカーフィングのための装備を装着した状態で移送ライン10と交差する方向に移動できるフレーム100、フレーム100の移動を案内するように工場などの床に設置された走行レール110、フレーム100を移動させるフレーム駆動部120を具備する。フレーム100は、フレーム駆動部120の動作によって走行レール110にそって移送ライン10のスカーフィング領域に移動したり、スカーフィング領域を外れて移送ライン10側方の待機領域に移動したりすることができる。待機領域ではスカーフィング装置の点検や故障修理などを遂行することができる。
図2と図3を参照すると、鋳片スカーフィング装置は、鋳片Sの上側コーナー部のスカーフィングのための上部ノズルユニット200、鋳片Sの下側コーナー部のスカーフィングのための下部ノズルユニット300、及びフレーム100に設置されて上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を移動させてこれらを鋳片Sのコーナー部に近接させたり離隔させたりする移動装置400を具備する。
移動装置400は、フレーム100の両側にそれぞれ設けることができ、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300も両側の移動装置400にそれぞれ設置することができる。すなわち、上部ノズルユニット200、下部ノズルユニット300、移動装置400が鋳片Sの両側に同じ形態で設けられる。したがって、本実施形態の鋳片スカーフィング装置は、鋳片Sを移送する途中で鋳片Sの四隅部を同時にスカーフィングすることができ、上部ノズルユニット200および下部ノズルユニット300中の少なくとも一つが選択的に動作して鋳片Sの四隅部中の少なくとも一つを選択的にスカーフィングすることもできる。
図4と図5を参照すると、移動装置400は、上部ノズルユニット200を上下に移動させる第1上下移動部410、下部ノズルユニット300を上下に移動させる第2上下移動部420、及び第1上下移動部410と第2上下移動部420を支持した状態で横方向に移動する横方向移動部430を具備する。
横方向移動部430は、フレーム100に横方向に移動可能に支持される箱状の第1移動体431、フレーム100に対して第1移動体431を横方向に相対移動させる第1横方向駆動部432、第1移動体431に横方向に移動可能に支持された第2移動体433、第1移動体431に対して第2移動体433を横方向に相対移動させる第2横方向駆動部434を含むことができる。
第1横方向駆動部432は、第1移動体431がフレーム100の上部のレール130に沿って移動するようにする駆動手段(ローラ、ピニオンギヤ、ラックギヤ、駆動モーターなど)を含むことができ、第2横方向駆動部434は、第1移動体431に固定された状態で第2移動体433を横方向に押したり引いたりして移動させる油圧シリンダーなどから構成され得る。
第1上下移動部410は第2移動体433に昇降可能に支持された第1昇降部材411と、第1昇降部材411を上下に移動させる第1昇降駆動部412を具備し、第2上下移動部420は第2移動体433に昇降可能に支持された第2昇降部材421と、第2昇降部材421を上下に移動させる第2昇降駆動部422を具備する。
図5を参照すると、第1昇降部材411と第2昇降部材421は相互平行するように離隔された状態で上下に昇降するように設置され、それぞれの下部に上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300が結合される。第1昇降駆動部412は、第2移動体433の上部に装着された状態で第1昇降部材411を上下に移動させて上部ノズルユニット200を上下に移動させることができる。第2昇降駆動部422も、第2移動体433の上部に装着された状態で第2昇降部材421を上下に移動させて下部ノズルユニット300を上下に移動させることができる。第1昇降駆動部412と第2昇降駆動部422は油圧シリンダーなどで構成され得る。
図5と図7を参照すると、上部ノズルユニット200は水平支持部211と垂直支持部212を具備して第1昇降部材411に結合される上部ノズルフレーム210、上部ノズルフレーム210の水平支持部211に装着されて鋳片S上面のコーナー部をスカーフィングする上面ノズル220、及び上部ノズルフレーム210の垂直支持部212に装着されて鋳片Sの側面の上側コーナー部をスカーフィングする第1側面ノズル240を含む。上面ノズル220と第1側面ノズル240は、上部ノズルフレーム210に結合されるので第1昇降部材411の動作によって共に移動する。
下部ノズルユニット300は、水平支持部311および垂直支持部312を具備して第2昇降部材421に結合される下部ノズルフレーム310、下部ノズルフレーム310の水平支持部311に装着されて鋳片Sの下面のコーナー部をスカーフィングする下面ノズル320、下部ノズルフレーム310の垂直支持部312に装着されて鋳片Sの側面の下側コーナー部をスカーフィングする第2側面ノズル340を含む。下面ノズル320と第2側面ノズル340は、下部ノズルフレーム310に結合されるので第2昇降部材421の動作によって共に移動する。
図9〜図12を参照すると、上面ノズル220はブロック形態で設けられ、鋳片Sが進入する方向側に設けられて鋳片の上側コーナー部の溶削を具現する予熱ガス噴射口221とスカーフィングガス噴射口222を具備する。
図10と図12を参照すると、予熱ガス噴射口221は鋳片S上面のコーナー部を予熱して溶融させるための火炎を形成するもので、予熱ガスを噴射する複数の噴射口を具備する。予熱ガスとは、予熱燃焼のための燃料ガスと酸素ガスを含む。複数の噴射口は、予熱のための燃料ガスが噴射される噴射口と予熱燃焼のための酸素が噴射される噴射口に区分され得る。
スカーフィングガス噴射口222は,鋳片Sの予熱された部分に高圧の酸素を噴射して溶削を具現する酸素噴射口223と、酸素噴射口223から噴射される酸素を加熱して酸素の噴射方向を案内する燃料ガス噴射口224を含むことができる。酸素噴射口223から噴射される高圧の酸素は予熱された部分の酸化熱を促進して実質的なスカーフィングを具現する。
燃料ガス噴射口224から噴射される燃料ガスは酸素噴射口223から噴射される低温の酸素が鋳片Sに影響を与えるのを減らすために、噴射される酸素を加熱しながら噴射方向を案内する機能をする。このような燃料ガス噴射口224は酸素噴射口223より鋳片Sに近接して配置され得る。本実施形態において、スカーフィングガス噴射口222は、より良好なスカーフィングの具現のために燃料ガス噴射口224を含む例を提示しているが、このような燃料ガス噴射口224は必須のものではないので、スカーフィングガス噴射口222の構成から燃料ガス噴射口224を排除することも可能である。
酸素噴射口223は図10に示すように、鋳片Sの幅方向に長く形成することができ、鋳片Sのコーナー部に近づくほど次第に流路幅が大きくなる形状であり得る。図10の例のように、酸素噴射口223の出口の断面を略三角形で構成することによって鋳片Sのコーナー側の溶削が大きくなるようにすることができる。
第1側面ノズル240は図9と図10に示すように、鋳片Sの側面の上側コーナー部にスカーフィングのための酸素を噴射する酸素噴射口241と、この酸素噴射口241から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口242を具備する。第1側面ノズル240は、上面ノズル220と共に鋳片Sの側面の上側コーナー部の溶削を具現しながら溶融スラグが鋳片Sの側面側に融着されて余盛りとして固着されることを防止する。
また、上部ノズルユニット200は、上面ノズル220の側方に配置されて、上面ノズル220によってスカーフィングがなされる領域に酸素を噴射する酸素噴射口231およびこの酸素噴射口231から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口232を具備した上部補助ノズル230を具備する。上部補助ノズル230も第1側面ノズル240のように溶融スラグが鋳片Sの表面側に融着されて余盛りとして固着されることを防止する。
図11〜図13を参照すると、上面ノズル220は酸素噴射口223の形状を容易に変更できるように、部分的に分離可能な複数のブロックからなる出口カートリッジ220Bを具備する。すなわち、上面ノズル220は上部ノズルフレーム210に固定されるベース部220Aと、このベース部220Aに装着される第1ブロック220Cと第2ブロック220Dから構成された出口カートリッジ220Bを含む。したがって、上面ノズル220は溶削形状を変更しようとする時、上面ノズル220全体を取り替えることなく、第1ブロック220Cと第2ブロック220D中の少なくとも一つを取り替える方式で酸素噴射口223の形状を容易に変更することができる。
図14は上面ノズル220の変形された出口カートリッジの例を示す。図14において、上面ノズル220はベース部220E、ベース部220Eに装着されて酸素噴射口223の少なくとも一側を限定する第1ブロック220F、第1ブロック220Fの装着溝220Gに結合され酸素噴射口223の他の一側を限定する第2ブロック220H、及び第2ブロック220Hと第1ブロック220Fに接した状態でベース部220Eに装着されて酸素噴射口223の残りを限定する第3ブロック220Iを含むことができる。これは、第2ブロック220Hを部分的に取り替えることで酸素噴射口223の形状を容易に変更することができ、これにより鋳片Sの溶削形状を容易に変更することができるようにするものである。
図15(a)〜(c)は、酸素噴射口223の変更のために取り替え得る多様な第2ブロック220H−1、220H−2、220H−3の例を示す。そして、図16(a)〜(c)は、このように取り替えられる第2ブロック220H−1、220H−2、220H−3に応じて酸素噴射口223および鋳片Sのコーナー部の溶削が異なってくる類型を示す。
図16(a)は良質の鋼板を生産するために、鋳片Sコーナー部側のスカーフィング深さと幅を増大させる形状の酸素噴射口223aを示す。図16(b)は鋳片Sの微細クラックのような欠陥検査のために、表面側を薄くスカーフィングする形状の酸素噴射口223bを示す。図16(c)はコーナーだけを三角形状にスカーフィングする形状の酸素噴射口223cを示す。このように酸素噴射口223a、223b、223cは目的によって溶削量、溶削深さ、溶削幅を調節するようにその形状を変更することができる。このような方式で第1側面ノズル240と上部補助ノズル230に形成される酸素噴射口241、231も多様な形状に変更することができる。
図16(a)の酸素噴射口223aは、第1ブロック220Fと第3ブロック220Iが接する第1内角a1が直角であり、第2ブロック220H−1と第3ブロック220Iが接する第2内角a2が直角であり、第1ブロック220Fと第2ブロック220H−1が接する第3内角a3が鋭角であり、第2ブロック220H−1によって形成される第4内角a4が鈍角であり得る。すなわち、断面形状が台形であり得る。
また、図16(b)の酸素噴射口223bは、第1ブロック220Fと第3ブロック220Iが接する第1内角a1が直角であり、第2ブロック220H−2と第3ブロック220Iが接する第2内角a2が直角であり、第2ブロック220H−2によって形成された第3内角a3が鋭角であり、第1ブロック220Fと第2ブロック220H−2が接する第4内角a4が鈍角であり得る。
さらに、図16(c)の酸素噴射口223cは、第1ブロック220Fと第3ブロック220Iが接する第1内角a1が直角であり、第2ブロック220H−3と第3ブロック220Iが接する第2内角a2が鋭角であり、第1ブロック220Fと第2ブロック220H−3が接する第3内角a3が鋭角であり得る。すなわち、断面形状が三角形であり得る。その他にも酸素噴射口はすべての内角が直角である長方形であり得る。
このように、酸素噴射口を変更する方式は上面補助ノズル230と、第1側面ノズル240にも同様に適用することができる。すなわち、上面補助ノズル230と第1側面ノズル240も鋳片Sの溶削形状を考慮して、分離可能に結合された出口カートリッジだけを変更する方式で酸素噴射口231、241の形状を変更することができる。
上面ノズル220の予熱ガス噴射口221は図10に示すように、複数の噴射口を含む形態である。このような噴射口は図19(a)に示すように、すべて同じ大きさで設けられ、鋳片Sの幅方向に等間隔に配置され得る。しかし、このような場合、鋳片Sの鋼種によって鋳片Sのコーナーよりもコーナーから多少離隔された部分が先に溶融され得る。連続鋳造工程を経た鋳片Sは一般に高温であるが、これを予熱する場合、鋳片Sは中心部よりもコーナー側の表面がさらに冷却された状態で供給され得るので、図19(a)の例のように、コーナーから離隔された部分が先に溶融する問題が発生し得る。
したがって、予熱ガス噴射口221は、図19(b)の例のように、鋳片Sの幅方向に相互離隔するように配置されるものの、鋳片Sの中心部からコーナー部に近づくほど噴射口の直径が次第に大きくなるか、図19(c)の例のように、鋳片Sの中心部からコーナー部に近づくほど噴射口間の隔離距離が次第に短くなり、次第に稠密に配置される形態で構成されるのが好ましい。このようにすれば、コーナー側の加熱程度を高めることができるため、図19(b)と図19(c)の例のように、鋳片Sのコーナー側が先に溶融するようにすることができる。
ここでは、スカーフィングを具現するノズルの形態と関連して、上部ノズルユニット200の上面ノズル220、上面補助ノズル230、第1側面ノズル240を中心に説明しているが、鋳片Sの下部コーナーのスカーフィングのために設けられる下部ノズルユニット300の下面ノズル320、下面補助ノズル330、第2側面ノズル340も同じ方式で構成され得る。同様に、鋳片Sの反対側の側面上部と下部に配置される上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300も同じ方式で構成され得る。
すなわち、下面ノズル320は上面ノズル220と実質的に同一に構成することができ、下面補助ノズル330は上面補助ノズル230と実質的に同一に構成することができる。第2側面ノズル340も第1側面ノズル240と実質的に同一に構成することができる。
図18を参照すると、連続鋳造工程を経て生産された鋳片Sは、凝固条件によって側面がまっすぐな面に形成されず、側面の中間部が突出し側面のコーナーと隣接する上部と下部が凹むバルジング現象が発生する可能性がある。このような形状は鋳片Sの鋼種や作業条件によっても異なり得る。したがって、鋳片Sのスカーフィングを遂行する時は上面ノズル220と下面ノズル320の位置を鋳片Sの幅方向に適切に移動させてコーナーのスカーフィングの程度を調整する必要がある。
このため上面ノズル220は図17に示すように、上部ノズルフレーム210の水平支持部211に、鋳片Sの幅方向に位置調整可能に装着され得る。すなわち、上部ノズルフレーム210の水平支持部211に、鋳片Sの幅方向に長さの長い長孔211aを形成し、ここに上面ノズル220を固定する締結ボルト260を締結することによって上面ノズル220の位置を調整することができる。同じ方式で下面ノズル320も下部ノズルフレーム310の水平支持部311に、鋳片Sの幅方向に位置調整可能に装着され得る。
第1側面ノズル240は、上面ノズル220との間隔調節のために上部ノズルフレーム210の垂直支持部212に、鋳片Sの移動方向に位置調整可能に装着され得、第2側面ノズル340も下面ノズル320との間隔調節のために下部ノズルフレーム310の垂直支持部312に、鋳片Sの移動方向に位置調整可能に装着され得る。
図20を参照すると、上部ノズルフレーム210に装着される上面ノズル220、上面補助ノズル230、第1側面ノズル240、下部ノズルフレーム310に装着される下面ノズル320、下面補助ノズル330、第2側面ノズル340は、それより強度の低い素材で設けられた締結ボルト260、360によって着脱可能に装着され得る。すなわち、相対的に強度の低い銅ボルトなどによって締結され得る。このような構成は、鋳片Sとノズルが衝突する事故が発生する場合、相対的に剛性の弱い締結ボルト260、360が破損されながらノズルが分離されるようにすることによって、衝撃による設備の破損を最小化するためである。
再び図5〜図7を参照すると、鋳片Sスカーフィング装置は、鋳片Sの上面と接するように上部ノズルユニット200に設置され鋳片Sの表面と上面ノズル220の間隔を維持させる上部案内ユニット270と、鋳片Sの側面と接するように上部ノズルユニット200に設置され鋳片Sの側面と第1側面ノズル240の間隔を維持させる側方案内ユニット280を具備する。
上部案内ユニット270は、図7と図8に示すように、鋳片Sが進入する側に上面ノズル220の噴射口より前方に位置し、鋳片Sの上面に接する前方案内ホイール271、鋳片Sが移動する方向に上面ノズル220の噴射口より後方に位置し、鋳片Sの上面に接する後方案内ホイール272、及び前方案内ホイール271と後方案内ホイール272を支持して上部ノズルフレーム210の端部側に装着されるホイールハウジング273を含む。
前方案内ホイール271は、上面ノズル220より鋳片Sの進入方向に所定距離Lだけ突出して位置するように配置され、図7の例のように、進入する鋳片Sの先端コーナー部S1がスカーフィング可能位置に到達した状態で、上部案内ユニット270の前方案内ホイール271を鋳片Sの上面に接して支持することができるようにする。
このように、鋳片Sの先端コーナー部S1がスカーフィング位置に進入した状態で、上部案内ユニット270が鋳片の上面に支持されるので、上部案内ユニット200は鋳片Sとの間隔を維持するように支持され、下部ノズルユニット300も上部ノズルユニット200の位置を考慮して鋳片Sとの間隔を維持するように支持され得る。したがって、鋳片Sの先端コーナー部S1からその後端まで安定したスカーフィングを具現することができる。すなわち、従来にはノズルユニットと鋳片Sの初期位置設定などと関連して、鋳片Sの先端コーナー部のスカーフィングが困難であったのに対し、本実施例では鋳片Sのコーナー部の全領域に対してスカーフィングを具現することができる。
上部案内ユニット270の前方案内ホイール271と後方案内ホイール272は、図8に示すように、鋳片Sと接する断面の外形が曲面状に形成されている。したがって、前方案内ホイール271と後方案内ホイール272が鋳片Sと接した状態で、上部案内ユニット270が鋳片Sの移動方向と交差する方向に押される場合にも、鋳片Sの外面の損傷を防止することができる。
前方案内ホイール271と後方案内ホイール272は、スカーフィングを遂行する過程で長時間高温の鋳片Sに接触した状態を維持するので、劣化防止のために外面が超硬コーティングされ得る。また、上部案内ユニット270には、図8の例のように、冷却水が供給される冷却水流路274が設けられ、この冷却水流路274に、前方案内ホイール271と後方案内ホイール272に冷却水を噴射する噴射ノズル275が設置され得る。
側方案内ユニット280は、図5と図9に示すように、第1側面ノズル240が装着される上面ノズルフレーム210の垂直支持部212に結合される。側方案内ユニット280は、鋳片Sの側面と接する一つ以上の側面案内ホイール281を具備し、側面案内ホイール281を支持するホイールハウジング282を具備する。側面案内ホイール281も上部案内ユニット270の前方案内ホイール271と同じ形態で設けることができ、側方案内ユニット280のホイールハウジング282にも同様に側面案内ホイール281の冷却のための冷却水流路と噴射ノズルを設けることができる。
図5を参照すると、下部ノズルユニット300には上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の間隔を維持させるスペーサー370を設置することができる。スペーサー370は上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の間に介在し、相互間隔を維持させることによって鋳片Sの下面と下面ノズル320の間の間隔を正確に維持できるようにする。すなわち、上部案内ユニット270と側方案内ユニット280によって上部ノズルユニット200の位置が決定された状態で下部ノズルユニット300が上昇し、スペーサー370が上部ノズルユニット200に接することによって下面ノズル320および第2側面ノズル340の位置を設定した条件に正確に維持することができる。
スペーサー370は、スカーフィングされる鋳片Sの厚さが変わる場合、これに対応して、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の間隔調節のために、その高さが異なるものに交替して装着することができる。すなわち、スペーサー370を交換装着するだけで上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の間隔を容易に調節することができる。
また、本実施形態の鋳片スカーフィング装置は図5に示す例のように、第1側面ノズル240が上面ノズル220と共に移動するように上部ノズルユニット200に設けられ、第2側面ノズル340が下面ノズル320と共に移動するように下部ノズルユニット300に設けられるので、スカーフィングされる鋳片Sの厚さが変わる場合にも、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の交換や変更なしに、コーナー部のスカーフィングを具現することができる。
図6(a)〜図6(c)は、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300が鋳片Sに接近する動作と離隔する動作を段階的に示す図である。
図6(a)を参照すると、鋳片Sがスカーフィングのための位置に進入すると、まず、上部ノズルユニット200が鋳片Sの上側コーナー側に接近する。この時、上部ノズルユニット200は、上部案内ユニット270と側方案内ユニット280が鋳片Sの上面と側面にそれぞれ接することになり、上面ノズル220と鋳片Sの上面の間隔、第1側面ノズル240と鋳片Sの側面の間隔をスカーフィングのために設定した条件に正確に維持することができる。
図6(b)を参照すると、上部ノズルユニット200の位置が決定された後には下部ノズルユニット300が上昇する。この時、下部ノズルユニット300は、スペーサー370の上端が上部ノズルユニット200に接するまで上昇することによって、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の間隔をスカーフィングのために設定した条件に正確に維持することができる。すなわち、下面ノズル320と鋳片Sの下面の間隔、第2側面ノズル340と鋳片Sの側面の間隔を設定した条件に正確に維持することができる。鋳片スカーフィング装置は、このような状態で鋳片Sを移動させると共に、図10に示す例のように、鋳片Sのコーナー部のスカーフィングを遂行することができる。
図6(c)を参照すると、鋳片Sのコーナーのスカーフィングを完了すると、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300がスカーフィング位置から離隔する。
図1と図21を参照すると、本実施形態の鋳片Sスカーフィング装置は、鋳片Sが進入する上部ノズルユニット200および下部ノズルユニット300の前方領域を包囲するように設置され、鋳片Sのスカーフィングによって飛散するスラグを捕集するスラグチャンバー500と、スラグチャンバー500内部のスラグ飛散領域に配置されて飛散するスラグを捕集するための高圧水噴射装置550を具備する。
スラグチャンバー500は、スカーフィングがなされる領域の前方空間を包囲して溶融スラグが外部に飛散しないようにし、その下部に捕集されたスラグおよび流れ落ちた高圧水が排出される排出路510を具備する。
高圧水噴射装置550は図22に示すように、鋳片S上部のコーナー領域から鋳片Sの側方に高圧水を噴射する上部高圧水ノズル551と、鋳片S下部のコーナー領域から鋳片Sの側方に高圧水を噴射する下部高圧水ノズル552と、鋳片Sの側方で鋳片Sの厚さ方向に高圧水を噴射する垂直高圧水ノズル553を含むことができる。
スラグ捕集のために噴射される高圧水が鋳片Sに当たると、鋳片Sに熱クラックが発生する可能性がある。したがって、高圧水ノズル551、552、553は、高圧水が鋳片Sに当たらないように噴射角が設定され、鋳片の厚さや幅が変わる場合、これらの噴射角が変わるように調節することができる。また、上部高圧水ノズル551と下部高圧水ノズル552は、飛散するスラグを遮断するために高圧水を広がる形態で噴射することができ、垂直高圧水ノズル553は高圧水が鋳片Sの側面に当たってはいけないので、高圧水を直線状に噴射することができる。
図23と図24を参照すると、本実施形態の鋳片スカーフィング装置は、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300が位置するスカーフィング領域手前の移送ライン10で、スカーフィング領域に進入する鋳片Sの曲がりを測定する曲げ感知センサー710と、曲げ感知センサー710の曲がり情報によって鋳片Sの上面または下面に高圧冷却水を散布して鋳片Sの曲がりを矯正する曲げ矯正装置を具備する。
曲げ感知センサー710は、非接触式超音波センサー、赤外線センサーなどで構成することができる。曲げ矯正装置は、鋳片Sの上部に位置する複数の上部高圧水散布ノズル720と、鋳片Sの下部に位置する複数の下部高圧水散布ノズル730を含むことができる。
曲げ矯正装置は曲げ感知センサー710の感知情報に基づいて、図23の例のように、鋳片Sが上方に曲がっている(上部に凹面形成)と判断すると、下部高圧水散布ノズル730を利用して冷却水を散布して凸面(下面)を収縮させる方式で曲がりを矯正することができる。反対に、図24の例のように、鋳片Sが下方に曲がっている(下部に凹面形成)と判断すると、上部高圧水散布ノズル720を利用して冷却水を散布して、同じく凸面(上面)を収縮させる方式で曲がりを矯正することができる。
また、本実施例の鋳片スカーフィング装置は図25に示すように、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300に冷却水を循環させて上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を冷却させる冷却システム600を具備する。
冷却システム600は、冷却水が入る冷却水タンク610と、冷却水タンク610の冷却水を上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の冷却水流路に供給する冷却水ポンプ620と、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を経た冷却水を回収して冷却水タンク610に戻す回収ヘッダー630を具備する。また、冷却システム600は、回収ヘッダー630から冷却水タンク610に戻る冷却水を外部の冷却手段と熱交換させる熱交換器640と、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を経た冷却水を回収する経路に設置された流体の流れセンサー650と、回収ヘッダー630に溜まった冷却水の温度を感知する温度センサー660を含むことができる。
冷却システム600は、冷却水タンク610の冷却水が上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の各ノズルに設けられた流路を循環しながら鋳片Sのスカーフィングを遂行する間、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を冷却する。
鋳片スカーフィング装置の制御部は上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を経て排出される冷却水を流体の流れセンサー650で感知して冷却水の流れが良好であるかの可否を判断することができる。この時、冷却水の流れが良好であると判断すると、スカーフィングを遂行し続け、冷却水の流れが良好ではないと判断すると、スカーフィング動作を停止させて設備を保護することができる。
また、鋳片スカーフィング装置の制御部は、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を経て排出される冷却水の温度を温度センサー660で感知することができ、これを通じて冷却水による上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の冷却が良好であるか否かを判断することができる。判断の後、冷却水による上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の冷却が良好ではないと判断すると、同様にスカーフィング動作を停止させて設備を保護することができる。
図26を参照すると、本実施形態の鋳片スカーフィング装置は、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300が位置するスカーフィング領域手前の移送ライン10でスカーフィング領域に進入する鋳片Sの姿勢を矯正する矯正装置801と、矯正装置801を経て進入する鋳片Sの偏心を感知するために鋳片Sの幅を測定する幅測定センサー802と、スカーフィング領域手前の位置で鋳片Sの先端の進入を感知する進入感知センサー803を具備する。また、鋳片Sの進入後に鋳片Sをクランピング状態でスカーフィング領域に移送させるピンチロール804と、鋳片Sと上部ノズルユニット200および下部ノズルユニット300の衝突を防止するために上部ノズルユニット200および下部ノズルユニット300の昇降位置を感知するノズル位置感知センサー805、及び移送される鋳片Sを感知してスカーフィングの完了の有無を感知する完了感知センサー806を含むことができる。
ここで、幅測定センサー802、進入感知センサー803、ノズル位置感知センサー805、完了感知センサー806は、超音波センサー、赤外線センサー、レーザーセンサーなどのような非接触式センサーで構成することができる。
本実施形態の鋳片スカーフィング装置は、このような装置を利用して鋳片Sの供給過程で鋳片の姿勢を矯正した後、スカーフィング領域に供給することができ、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300がスカーフィング位置に正確に位置するようにした状態で鋳片Sのコーナー部の安定したスカーフィングを具現することができる。また、鋳片Sの進入後、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300をスカーフィング位置に移動させる時にノズル位置感知センサー805が上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の位置を感知することによって、鋳片Sと上部および下部ノズルユニット200、300が衝突するのを防止することもできる。
次に、図26および図27を参照してこのような動作を具現する鋳片スカーフィング装置の制御方法について説明する。
スカーフィング対象の鋳片Sが移送ライン10に供給されて鋳片Sのスカーフィングのための準備を終えた後、スカーフィングのための命令が出されると、制御部は移送ライン10を動作させて鋳片Sをスカーフィング領域側に移動させる(段階811)。そして移送される鋳片Sを矯正装置801を利用して姿勢を矯正する(段階812)。矯正装置801は、鋳片Sが設定された移送経路に沿って正しく移送されるように鋳片Sを、側面などを押して位置を矯正させる油圧シリンダーなどで構成することができる。
鋳片Sの姿勢矯正段階812を経た後は、移送経路に設置された幅測定センサー802を利用してスカーフィング領域に進入する鋳片Sの幅を測定し(段階813)、測定された鋳片Sの幅情報に基づいて鋳片Sが偏心状態であるか否かを判断する(段階814)。この時、スカーフィング領域に移送される鋳片Sが偏心していると判断すると、鋳片Sを逆に移送させ(段階815)、前述した矯正装置801を利用して鋳片Sの姿勢を再び矯正する段階812を遂行する。
鋳片Sが偏心しているか否かを判断する段階814において、進入する鋳片Sが偏心していないと判断すると、鋳片Sをスカーフィング領域側に進入させながら進入感知センサー803で鋳片Sの先端が進入したのかを感知する(段階816)。
進入感知センサー803がスカーフィング領域側に進入する鋳片Sの先端を感知すると、スカーフィングのための移送を行うようにピンチロール804で鋳片Sをクランピングし、クランピングと共にピンチロール804の回転数を初期化する(段階817)。そして、この状態でピンチロール804を動作させて鋳片Sの先端のコーナーがスカーフィング位置に到達するまで鋳片Sを徐々に移送させる(段階818)。この時、ピンチロール804を動作させながらピンチロール804の回転数に基づいて鋳片Sの移送距離を判断することによって、鋳片Sの先端のコーナーがスカーフィング位置に正確に到達するように制御する。
鋳片Sの先端のコーナーがスカーフィング位置に到達した後は、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300をスカーフィング位置に移動させる(段階820)。すなわち、上部ノズルユニット200の各ノズルと下部ノズルユニット300の各ノズルが鋳片Sに接近してスカーフィングのための準備をする。
一方、鋳片Sはスリップなどにより進入が良好に行われない場合もあり、この状態で上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300がスカーフィング位置に移動することがある。このような場合、上部ノズルユニット200の上部案内ユニット270が鋳片Sと接触しないなどの状況が発生して正常なスカーフィングが行われないことがあり、ひいては鋳片Sと上部ノズルユニット200の衝突が発生する恐れがある。したがって、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300をスカーフィング位置に移動させる時は、ノズル位置感知センサー805で移動する上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の位置を感知し(段階821)、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の位置が良好であるか否かを判断する(段階822)。
段階822で上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300の位置が良好ではないと判断すると、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を鋳片Sから離隔させて元の位置に戻し(段階823)、鋳片Sを矯正装置801側に逆移送させて矯正装置801による鋳片Sの姿勢矯正を再度行うことができる(段階824)。
段階822で上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300が良好にスカーフィング位置に移動したと判断すると、鋳片Sを移送させながら上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を利用して鋳片Sのスカーフィングを進める(段階825)。スカーフィングの進行後は、完了感知センサー806で鋳片Sの通過を感知し(段階826)、これに基づいてスカーフィングが完了したかどうかを判断する(段階827)。そして、スカーフィングが完了したと判断すると、上部ノズルユニット200と下部ノズルユニット300を元の位置に移動させ(段階828)、スカーフィング作業を終了する。

Claims (46)

  1. 鋳片上面のコーナー部をスカーフィングする上面ノズルと、鋳片側面の上側コーナー部をスカーフィングし、前記上面ノズルと共に移動する第1側面ノズルを具備した上部ノズルユニットと、
    鋳片下面のコーナー部をスカーフィングする下面ノズルと、鋳片の側面の下側コーナー部をスカーフィングし、前記下面ノズルと共に移動する第2側面ノズルを具備した下部ノズルユニットと、
    前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットを移動させて鋳片のコーナー部に接近または離隔させる移動装置とを含むことを特徴とする鋳片スカーフィング装置。
  2. 前記移動装置は
    前記上部ノズルユニットを上下に移動させる第1上下移動部と、
    前記下部ノズルユニットを上下に移動させる第2上下移動部と、
    前記第1上下移動部と前記第2上下移動部を支持し横方向に移動する横方向移動部とを含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  3. 前記横方向移動部を搭載した状態で鋳片の移動方向と交差する方向に移動できるフレームと、
    前記フレームの移動を案内する走行レールと、
    前記フレームを移動させるフレーム駆動部とをさらに含むことを特徴とする請求項2に記載の鋳片スカーフィング装置。
  4. 前記横方向移動部は
    前記フレームに横方向に移動可能に支持された第1移動体と、
    前記フレームに対して前記第1移動体を横方向に移動させる第1横方向駆動部と、
    前記第1移動体に横方向に移動可能に支持された第2移動体と、
    前記第1移動体に対して前記第2移動体を横方向に移動させる第2横方向駆動部とを含むことを特徴とする請求項3に記載の鋳片スカーフィング装置。
  5. 前記第1上下移動部は、前記第2移動体に昇降可能に支持された第1昇降部材と、前記第1昇降部材を上下に移動させる第1昇降駆動部を含み、
    前記第2上下移動部は、前記第2移動体に昇降可能に支持された第2昇降部材と、前記第2昇降部材を上下に移動させる第2昇降駆動部を含むことを特徴とする請求項4に記載の鋳片スカーフィング装置。
  6. 前記上部ノズルユニットは、前記上面ノズルが装着される水平支持部および前記第1側面ノズルが装着される垂直支持部を具備した上部ノズルフレームを含み、
    前記下部ノズルユニットは、前記下面ノズルが装着される水平支持部および前記第2側面ノズルが装着される垂直支持部を具備した下部ノズルフレームを含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  7. 前記上面ノズルは前記上部ノズルフレームの水平支持部に鋳片の幅方向に位置調整可能に装着され、
    前記下面ノズルは前記下部ノズルフレームの水平支持部に鋳片の幅方向に位置調整可能に装着されることを特徴とする請求項6に記載の鋳片スカーフィング装置。
  8. 前記第1側面ノズルは前記上部ノズルフレームの垂直支持部に鋳片の移動方向に位置調整可能に装着され、
    前記第2側面ノズルは前記下部ノズルフレームの垂直支持部に鋳片の移動方向に位置調整可能に装着されることを特徴とする請求項6に記載の鋳片スカーフィング装置。
  9. 前記上面ノズル、前記第1側面ノズル、前記下面ノズル、及び前記第2側面ノズルは、それ自体より強度の低い素材からなる締結部材によって着脱可能に装着されることを特徴とする請求項6に記載の鋳片スカーフィング装置。
  10. 鋳片の上面と接するように前記上部ノズルユニットに設置され、鋳片の上面と前記上面ノズルの間隔を維持させる上部案内ユニットと、
    鋳片の側面と接するように前記上部ノズルユニットに設置され、鋳片の側面と前記第1側面ノズルの間隔を維持させる側方案内ユニットとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  11. 前記上部案内ユニットは前記上面ノズルより鋳片の進入する側に突出するように設けられることを特徴とする請求項10に記載の鋳片スカーフィング装置。
  12. 前記上部案内ユニットは
    鋳片の進入する側に前記上面ノズルの噴射口よりも前方に位置し、鋳片の上面に接する前方案内ホイールと、
    鋳片の移動する方向に前記上面ノズルの噴射口よりも後方に位置し、鋳片の上面に接する後方案内ホイールと、
    前記前方案内ホイールと前記後方案内ホイールを回転可能に支持するホイールハウジングとを含むことを特徴とする請求項10に記載の鋳片スカーフィング装置。
  13. 前記前方案内ホイールと前記後方案内ホイールは、鋳片と接する断面の外形が曲面であることを特徴とする請求項12に記載の鋳片スカーフィング装置。
  14. 前記ホイールハウジングは、前記前方案内ホイールと前記後方案内ホイールに冷却水を噴射する噴射ノズルを含むことを特徴とする請求項12に記載の鋳片スカーフィング装置。
  15. 前記側方案内ユニットは、鋳片の側面と接する一つ以上の側面案内ホイールと、前記側面案内ホイールを支持するホイールハウジングを含むことを特徴とする請求項10に記載の鋳片スカーフィング装置。
  16. 前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットの間に介在して前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットの間隔を維持させるスペーサーをさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の鋳片スカーフィング装置。
  17. 前記上面ノズルと前記下面ノズルは、
    鋳片の予熱のための火炎を形成する予熱ガス噴射口と、鋳片の予熱部分に高圧の酸素を噴射して溶削を具現する酸素噴射口をそれぞれ含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  18. 前記上面ノズルと前記下面ノズルは、
    前記酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射方向を案内する燃料ガス噴射口をさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の鋳片スカーフィング装置。
  19. 前記予熱ガス噴射口は、相互離隔するように配置され、鋳片の中心部からコーナー部に近づくほど直径が次第に大きくなる複数の噴射口を含むことを特徴とする請求項17に記載の鋳片スカーフィング装置。
  20. 前記予熱ガス噴射口は、相互離隔するように配置され、鋳片の中心部からコーナー部に近づくほど相互隔離距離が短くなって次第に稠密に配置される複数の噴射口を含むことを特徴とする請求項17に記載の鋳片スカーフィング装置。
  21. 前記上面ノズルと前記下面ノズルは、前記酸素噴射口の形状変更のために部分的に着脱可能に装着される出口カートリッジをそれぞれ含むことを特徴とする請求項17に記載の鋳片スカーフィング装置。
  22. 前記酸素噴射口は、鋳片の幅方向に長く形成され、鋳片のコーナー部に近づくほど次第に流路幅が大きくなることを特徴とする請求項17に記載の鋳片スカーフィング装置。
  23. 前記上部ノズルユニットは、前記上面ノズルの側方に配置され、前記上面ノズルによってスカーフィングがなされる領域に酸素を噴射する酸素噴射口および該酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口を具備した上部補助ノズルをさらに含み、
    前記下部ノズルユニットは、前記下面ノズルの側方に配置され、前記下面ノズルによってスカーフィングがなされる領域に酸素を噴射する酸素噴射口および該酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口を具備した下部補助ノズルをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  24. 前記上面ノズルと前記下面ノズルは、前記酸素噴射口の形状変更のために部分的に着脱可能に装着される出口カートリッジをそれぞれ含むことを特徴とする請求項23に記載の鋳片スカーフィング装置。
  25. 前記第1側面ノズルは、鋳片側面の上側コーナー部にスカーフィングのための酸素を噴射する酸素噴射口と、該酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口を含み、
    前記第2側面ノズルは、鋳片の側面の下側コーナー部にスカーフィングのための酸素を噴射する酸素噴射口と、該酸素噴射口から噴射される酸素を加熱しながら噴射を案内する燃料ガス噴射口を含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  26. 前記第1側面ノズルと前記第2側面ノズルは、前記酸素噴射口の形状変更のために部分的に着脱可能に装着される出口カートリッジをそれぞれ含むことを特徴とする請求項25に記載の鋳片スカーフィング装置。
  27. 前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットに冷却水を循環させる冷却システムをさらに含み、
    前記冷却システムは、冷却水タンクと、前記冷却水タンクの冷却水を前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットの冷却流路に供給する冷却水ポンプと、前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットを経た冷却水を回収して前記冷却水タンクに戻す回収ヘッダーと、前記回収ヘッダーから前記冷却水タンクに戻る冷却水を外部の冷却手段と熱交換させる熱交換器と、前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットを経た冷却水を回収する経路に設置された流体の流れセンサーと、前記回収ヘッダーに溜まった冷却水の温度を感知する温度センサーとを含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  28. 鋳片が進入する前記上部ノズルユニットおよび前記下部ノズルユニットの前方領域を包囲するように設置され、鋳片のスカーフィングによって飛散するスラグを捕集するスラグチャンバーと、前記スラグチャンバー内部のスラグ飛散領域に配置された高圧水噴射装置をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  29. 前記高圧水噴射装置は、鋳片上部のコーナー領域から鋳片の側方に高圧水を噴射する上部高圧水ノズル、鋳片下部のコーナー領域から鋳片の側方に高圧水を噴射する下部高圧水ノズル、及び鋳片の側方から鋳片の厚さ方向に高圧水を噴射する垂直高圧水ノズルを含むことを特徴とする請求項28に記載の鋳片スカーフィング装置。
  30. 前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットが位置するスカーフィング領域の手前の移送経路で前記スカーフィング領域に進入する鋳片の姿勢を矯正する矯正装置と、
    前記矯正装置を経て進入する鋳片の偏心感知のために鋳片の幅を測定する幅測定センサーと、
    前記スカーフィング領域の手前の位置で鋳片先端の進入を感知する進入感知センサーと、
    鋳片の進入後、鋳片をクランピング状態で前記スカーフィング領域に移送させるピンチロールと、
    鋳片と前記上部および下部ノズルユニットの衝突防止のために前記上部および下部ノズルユニットの昇降位置を感知するノズル位置感知センサーとをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  31. 前記上部ノズルユニットと前記下部ノズルユニットが位置するスカーフィング領域の手前の移送経路で前記スカーフィング領域に進入する鋳片の曲がりを測定する曲げ感知センサーと、
    前記曲げ感知センサーの曲がり情報によって鋳片の上面または下面に高圧冷却水を散布して鋳片の曲がりを矯正する曲げ矯正装置とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の鋳片スカーフィング装置。
  32. 前記曲げ矯正装置は、鋳片の上部に位置する上部高圧水散布ノズルと、鋳片の下部に位置する下部高圧水散布ノズルを含むことを特徴とする請求項31に記載の鋳片スカーフィング装置。
  33. 前記上部ノズルユニット、前記下部ノズルユニット、及び前記移動装置は鋳片の両側にそれぞれ配置され、
    前記上部ノズルユニットおよび前記下部ノズルユニットのうち少なくとも一つが選択的に動作して鋳片の四隅部中の少なくとも一つを選択的にスカーフィングすることができることを特徴とする請求項1ないし請求項32のいずれか1項に記載の鋳片スカーフィング装置。
  34. 鋳片のコーナー部をスカーフィングする少なくとも一つのノズルを具備し、
    前記ノズルは、
    ベース部と、
    前記ベース部に装着されてスカーフィングのためのガスの噴射口を形成し、前記噴射口の形状を変更するために前記ベース部に部分的に着脱可能に装着される出口カートリッジを含むことを特徴とする鋳片スカーフィング装置。
  35. 前記出口カートリッジは、
    前記ベース部に装着され前記噴射口の少なくとも一側を限定する第1ブロックと、
    前記第1ブロックの装着溝に結合され前記噴射口の他の一側を限定する第2ブロックと、
    前記第2ブロックと前記第1ブロックに接した状態で前記ベース部に装着され、前記噴射口の残りを限定する第3ブロックとを含むことを特徴とする請求項34に記載の鋳片スカーフィング装置。
  36. 前記噴射口は断面形状が台形であることを特徴とする請求項35に記載の鋳片スカーフィング装置。
  37. 前記噴射口は断面形状が長方形であることを特徴とする請求項35に記載の鋳片スカーフィング装置。
  38. 前記噴射口は断面形状が三角形であることを特徴とする請求項35に記載の鋳片スカーフィング装置。
  39. 前記噴射口は、
    前記第1ブロックと前記第3ブロックが接する第1内角が直角であり、
    前記第2ブロックと前記第3ブロックが接する第2内角が直角であり、
    前記第1ブロックと前記第2ブロックが接する第3内角が鋭角であり、
    前記第2ブロックによって形成される第4内角が鈍角であることを特徴とする請求項35に記載の鋳片スカーフィング装置。
  40. 前記噴射口は、
    前記第1ブロックと前記第3ブロックが接する第1内角が直角であり、
    前記第2ブロックと前記第3ブロックが接する第2内角が鋭角であり、
    前記第1ブロックと前記第2ブロックが接する第3内角が鋭角であることを特徴とする請求項35に記載の鋳片スカーフィング装置。
  41. スカーフィング領域の手前の移送経路で、矯正装置で鋳片の姿勢を矯正し、
    鋳片の姿勢を矯正した後、前記スカーフィング領域に進入する鋳片の先端位置を感知して、ピンチロールで鋳片をクランピングしながらピンチロールの回転数を初期化し、
    前記ピンチロールを動作させて鋳片の先端のコーナーが前記スカーフィング領域に到達するまで鋳片を移送させた後、鋳片のコーナーをスカーフィングする複数のノズルユニットをスカーフィング位置に移動させ、
    前記複数のノズルユニットを前記スカーフィング位置に移動させた後、鋳片のスカーフィングを遂行することを特徴とする鋳片スカーフィング装置の制御方法。
  42. 前記矯正装置で鋳片の姿勢を矯正した後、移送経路に設置された幅測定センサーで鋳片の幅を測定して鋳片が偏心しているか否かを判断し、
    前記スカーフィング領域に移送される鋳片が偏心していると判断すると、前記矯正装置による鋳片の姿勢矯正を再び遂行することを特徴とする請求項41に記載の鋳片スカーフィング装置の制御方法。
  43. 前記ピンチロールを利用して鋳片を移送させる際、前記ピンチロールの回転数に基づいて鋳片の移送距離を判断することを特徴とする請求項41に記載の鋳片スカーフィング装置の制御方法。
  44. 前記複数のノズルユニットを前記スカーフィング位置に移動させる過程で、ノズル位置感知センサーで前記複数のノズルユニットの位置を感知して前記複数のノズルユニットの位置が良好であるか否かを判断し、
    前記複数のノズルユニットの位置が良好ではないと判断すると、前記複数のノズルユニットを鋳片から離隔させ元の位置に戻し、前記矯正装置による鋳片の姿勢矯正を再び遂行することを特徴とする請求項41に記載の鋳片スカーフィング装置の制御方法。
  45. 鋳片のコーナー部をスカーフィングする複数のノズルユニットと、冷却水を利用して前記複数のノズルユニットを冷却する冷却システムを具備した鋳片スカーフィング装置の制御方法において、
    前記複数のノズルユニットを経て排出される冷却水を流体の流れセンサーで感知して冷却水の流れが良好であるか否かを判断し、
    冷却水の流れが良好ではないと判断すると、動作を停止させることを特徴とする鋳片スカーフィング装置の制御方法。
  46. 移動する鋳片のコーナー部をスカーフィングする複数のノズルユニットと、冷却水を利用して前記複数のノズルユニットを冷却させる冷却システムを具備した鋳片スカーフィング装置の制御方法において、
    前記複数のノズルユニットを経て排出される冷却水の温度を温度センサーで感知して冷却水による冷却が良好であるか否かを判断し、
    冷却が良好ではないと判断すると、動作を停止させることを特徴とする鋳片スカーフィング装置の制御方法。
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