KR100205475B1 - 연속주조 모울드에 분말 또는 과립재료를 공급하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 방치는 중량계량기(14)가 구비된 주호퍼(13) 및 밸브(17)와 플로우센서(16)가 설치된 방출파이프(15)를 포함한다. 방출파이프의 하단부는 2차 호퍼 내로 연장되며 상기 2차 호퍼는 분말을 잉곳 모울드에 공급하는 파이프(10)에 연결된다. 분말(22)은 주호퍼(13)로부터 2차 호퍼(18)로 흘러나와 파이프(10)에 의해 잉곳 모울드 내로 유도되며 모울드 내에서 주조금속 위에 퍼진다. 2차 호퍼 내의 분말의 수준이 방출파이프(15)의 하단부에 이르게 되면 그 하단부에서의 흐름은 멈춰지며 센서(16)는 밸브를 닫게 한다. 밸브는 일정의 시간경과 후 또는 분말 검출센서(23)가 분말이 없다는 것을 감응할 때 다시 열린다. 이러한 방식에 있어서, 밸브의 두 번의 연속적인 닫힘 또는 열림 사이의 시간을 측정하고 또한 상부호퍼의 중량을 계량함으로써 분말의 소비를 지속적으로 알 수 있다.

Description

연속주조 모울드에 분말 또는 괴립재료를 공급하는 장치 및 방법

제1도는 본 발명에 따른 장치의 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 모울드 2 : 액체금속

3 : 분말층 4 : 액체막(liquid film)

10 : 공급파이프 11 : 개구단부

13 : 주호퍼(principal hopper) 14 : 중량계량기

15 : 방출파이프 16 : 플로우센서(flow sensor)

17 : 밸브 18 : 2차 호퍼(secondary hopper)

19 : 콘트롤유니트 20 : 연결부

21 : 표시장치 23 : 검출센서

본 발명은 금속의 연속주조, 특히 강철(steel)의 연속주조에 관한 것이며 좀더 정확하게 말한다면, 연속주조 모울드 내의 액체금속 표면 위에 분말 또는 과립재료의 층을 공급, 피막시키는 것에 관련된 것으로서 상기의 분말 또는 과립재료는 용융금속조를 단열시켜 금속의 재산화(reoxidation)를 방지하고 모울드 벽에 대한 윤활작용을 하기 위한 것이다. 편의상 이 재료는 이하에서 "분말"로 기술되어지며 그 크기와 형태는 다양하게 변화될 수 있는 것으로 이해되어져야 한다. 이 분말은 액체금속에 닿자마자 용해되어 금속과 잉곳 모울드의 벽 사이에 침투됨으로서 윤활작용을 하게 된다. 이는 주조가 진행되는 동안 분말이 계속 소비되는 결과로 되며 이러한 분말의 소비는, 분말의 특성, 조조설비 및 주조금속의 기능에 의해 변화하는 이 분말을 공급함으로써 보충되어져야 한다. 또한 분말의 소비는 주조가 진행되는 동안 방법에 대한 상이변수(different parameters)에 따라 변화할 수 있으며, 특히 주조금속의 온도의 작용에 따라 변화할 수도 있다. 분말의 일정수준을 확보함으로써 분말층의 두께를 일정하게 할 수 있도록 하기위해서는 분말을 중력작용에 의해 파이프를 통해 공급하는 것이 효과적이라는 것이 알려져 있다. 상기 파이프는 분말을 담고 있는 호퍼로부터 뻗어 나와 있으며 그 개구는 주조금속의 표면으로부터 일정한 거리, 즉 분말의 고체상태 또는 액체상태하에서의 일정 소요두께에 상응하도록 띄운 거리에 모울드를 향하여 형성되어 있다. 이러한 장치는 특히 FR-A-2522551에 기술되어 있으며 그 가르치는 바는 본 인용에 의해 본 명세서에 포함되어 진다.

이 장치는 분말을 자동적으로 공급할 수 있는데 이는 분말층의 상부수준이 파이프의 방출오리피스 수준에 도달할 때까지 중력의 작용에 의해 흘러 내려와 멈춤으로써 이루어진다. 따라서 분말공급을 자동적으로 콘트롤하고 분말이 잉곳모울드의 전단면에 걸쳐 사실상 일정한 두께로 펼쳐질 수 있도록 하기 위한 잇점을 얻으며 공급 파이프의 출구단부에 수북히 쌓이는 분말상 물질의 특성으로부터 이점을 찾을 수 있다.

이 시스템은 예컨대 하나의 주조를 행함에 있어서 공급호퍼 내에 수용된 분말의 양을 계량함으로써 분말의 평균소비량을 알 수 있지만 이와는 달리 순간적 소비라던지 짧은 기간 내의 소비는 결정될 수 없게 된다. 본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하는 것이며 따라서 분말의 순간적 소비를 순간적 주조조건, 예컨대 추출비율, 주조온도, 분말의 성질 그리고 모울드 왕복운동(reciprocation)의 주기와 폭 및 각 주조에 적합한 변수, 예컨대 주조생성물, 금속의 성질 등에 관련시킬 수 있도록 하기 위하여 분말의 순간 소비량을 아는 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 본원발명은 연속주조 모울드 내에 수용된 액체 금속의 표면 위에 분말 또는 과립상의 재료로 된 층을 피복시키기 위한 공급장치를 제공하며 이 장치에는 상기 재료로 된 층의 소요두께 보다 약간 높거나 또는 동일한 높이로 액체금속의 표면 위에 위치한 상설 개구단부를 가진 공급파이프 및 이 공급파이프에 상기 재료를 지속적으로 공급하는 수단을 포함하고 있다.

본 발명에 따른 장치는, 공급파이프 내로 열려진 하부의 2차 호퍼 속으로 긴결되지 않은 채 연장된 하단부를 가진 방출파이프가 구비된 상부 주호퍼와, 상기 방출파이프 상에 설치된 재료흐름 감지센서 및 폐쇄밸브와, 상기 재료 흐름 감지센서(플로우센서)에 의해 전달된 신호에 의해 작동하는 밸브콘트롤 장치와, 상부 호퍼를 중량계량하는 장치 그리고 밸브의 두 번의 연속적인 폐쇄 또는 열림사이의 시간경과 및 상부호퍼로부터 하부호퍼로 재료가 흐른량에 의하여 재료의 흐름을 결정하는 계산수단을 포함함을 특징으로 한다. 본 발명은 또한 주조가 진행되는 동안 연속주조 잉곳 모울드 내에 수용된 액체금속의 표면 위에 분말상 또는 과립상의 재료층을 공급하여 막을 씌우는 방법을 제공하는데 이는 앞서 기술한 장치를 사용하는 것과 공급파이프의 하단부를 액체금속의 표면 위에 상기 재료층의 소요두께와 동일하거나 또는 이보다 약간 높게 위치시키는 것, 상부호퍼 내에 상기 재료를 채우는 것, 상기 금속을 주조함에 있어서 상기 재료의 소비량을 지속적으로 계량하기 위하여 플로우센서가 재료의 흐름이 없다는 것을 감응할 때마다 밸브를 닫는 것, 밸브의 각 개폐마다 시간 t를 기록하는 것, 밸브개 매번 닫힌 이후에 상부호퍼의 중량을 계량하고 그 계량값을 기록하는 것 및 이 값으로부터 밸브의 두 번의 연속적인 폐쇄나 열림 사이의 각 시간 경과 동안의 재료소비를 추론해 내는 것을 포함한다.

제1실시예에 따르면 밸브는 그 폐쇄 이후 미리 설정된 시간이 흐른 후 알려진다. 그러면 주조가 진행되는 동안 미리 설정된 일정의 시간 간격으로 또는 주조기술의 개량에 따른 가변시간 간격을 두어 재료의 소비량을 결정할 수 있다. 제2실시예에 있어서는 방출파이프의 단부 아래에 미리 설정된 거리를 두어 위치되어진 하부호퍼 내에 재료의 검출센서가 사용되며 밸브는 이 검출센서가 재료가 없다는 것, 즉 하부호퍼가 센서에 의해 재료의 존재를 감지하는 수준이하로 비어 있다는 것을 알릴 때 열린다. 그러면 실질적으로 일정한 양의 재료를 소비하는데 소요되는 시간에 상당하는 가변시간 간격의 연속으로서의 소비를 나타내는 것이 가능하다. 본 발명의 또다른 특징과 이점은 연속주조 설비에 분말을 공급하는 장치 및 그 사용방법에 있어서 예시된 두 가지 실시예에 따른 다음의 기술로부터 명백해 질 것이다. 본 기술에는 본 장치의 개략도를 나타내는 다일 첨부도면이 참조되며 이 도면은 공급장치(미도시)에 의해 종래 방식으로 액체금속이 주입된 연속주조 모울드를 나타낸다. 금속 위에 덮혀진 것은 금속에 닿자마자 녹아 액체막(4)을 형성하는 분말층(3)으로서 상기 액체막(4)은 점차 모울드 벽 쪽으로 흘러 이들 벽과 금속 사이로 침투함으로써 윤활제의 역할을 담당한다. 결과적으로 주조가 진행되는 동안 분말층(3)을 실질적으로 일정한 두께로 유지시키기 위해서는 분말의 지속적인 소비에 대하여 끊임없이 재보급해 주어야 한다.

분말은 공급파이프(10)를 통해 공급되어지는데 상기 공급파이프는 분말 또는 슬래그 층의 소요된 두께 내지 설정된 두께와 동일하거나 이보다 약간 높게 금속표면위에서 하부의 상설 개구단부(11)를 통해 뚫려 있다. 이 파이프에는 항상 분말이 공급되기 때문에 분말은 형성된 분말층이 상설 개구단부인 오리피스(11)를 막을 때까지 모울드 내로 흘러나온 후 그 공급이 중단된다. 분말을 공급하고 그 층의 두께를 일정하게 조절하는 원리는 앞서 언급한 FR-A-2522551에 상세히 기술되어 있으며 그 이상의 정보는 상기 인용을 참조하면 얻을 수 있다. 이미 언급한 바와같이 본 발명의 목적은 주조가 진행되는 것과 관련하여 사실상 순간적으로 분말의 소비를 계량하는데 있다. 이를 위하여 본 장치는 중량계량기(14)가 갖추어진 주호퍼(13)를 포함한다. 이 주호퍼는 그 하부에 방출파이프(15)를 구비하고 있으며 상기 방출파이프에는 플로우센서(16) 및 플로우센서 하부의 밸브(17)가 설치되어 있다. 방출파이프(15)의 하단은 긴결되지 않은채 보다 용량이 작은 2차 호퍼(18)속으로 연장되며 2차 호퍼의 출구 오리피스는 공급파이프(10)와 연결된다. 중량계량기(14), 플로우센서(16) 그리고 밸브(17)는 연락장치(20)를 통해 설비의 프로세스 컴퓨터(미도시)에 연결되며 또한 디스플레이 내지 그래픽 표시장치(21)에 연결되어 있는 탐지 및 콘트롤 유니트(19)에 연결된다. 주조가 진행되는 동안 본 방치의 작동을 설명하면 다음과 같다. 밸브(17)가 열리면 분말(22)은 그것이 채워진 주호퍼(13)으로부터 2차 호퍼(18)속으로 흘러들어와 공급파이프(10)를 통해 모울드 속으로 공급되어 분말층(3)이 실질적으로 공급파이프(10)의 단부 오리피스(11)의 높이 수준에 도달할 때까지 금속(2)의 표면 위에 덮혀진 후 앞서 설명한 것처럼 그 공급이 중단된다. 그후 분말은 모울드 내에서 실행된 것과 유사한 방식으로 2차 호퍼 내의 분말의 수준이 방출파이프(15)의 하단부에 이르를 때까지 공급관파이프(10) 및 2차 호퍼(18)를 채운 후 그 흐름을 멈춘다.

플로우센서(16)는 이러한 흐름정지를 감응하여 콘트롤유니트(19)에 신호를 전달하므로서 밸브(17)를 닫는데 첨부도면은 이러한 상태를 도시한 것이다. 본 장치는 앞서 언급한 두 가지 실시예에 각각 상응하는 두 가지 방식으로 작동될 수 있다. 첫 번째 실시예에 따르면, 밸브(17)는 그것이 닫혀진 이후 미리 정해진 시간이 경과한 때에 알려지게 되며 이 경우에 있어서 작동은 다음 방식에 의해 진행된다. 모울드 내에서 분말이 소비됨에 따라 모울드 내의 분말의 수준이 낮아지게 되며 이에 따라 공급파이프(10) 및 호퍼(18)내에 수용되어 있는 분말이 흘러나오게 된다. 호퍼(18)내의 분말의 수준이 낮아지게 되면 방출파이프(15)의 하부 오리피스가 열려지며 밸브(17) 아래에 위치한 방출파이프의 부분은 비워진다. 모울드 내에서의 분말의 소비에 따른 것이기는 하지만 대개의 경우 일정의 짧은 시간이 경과한 후 밸브(17) 아래에 위치한 방출파이프(15)부분의 내부용적이 가능한 한 작도록 조정되는 것이 바람직하다는 사실에 의해 주호퍼와 2차 호퍼 사이에 더 이상의 상호작용이 없어진다; 그 다음에 주호퍼의 중량계량은 중량표시기(14)에 의해 실행되며 측정된 중량값은 기록된다.

사전에 설정된 일정시간이 경과한 후 분말의 예상소비 및 요망되는 소비량의 정확한 측정에 의해 밸브(17)가 열리며 분말은 다시 방출파이프(15)를 흘러나와 2차호퍼(18)를 채운 후 흐름을 멈춘다. 이후의 진행은 상기한 방식에 의해 반복되어진다. 분말의 흐름이나 소비는 밸브(17)의 두 번의 연속적인 닫힘 또는 열림 사이의 간격 및 두 번의 상응하는 연속적인 중량계량 사이의 차이에 의해 쉽게 측정될 수 있다는 것을 잘 알 수 있을 것이다. 상기 측정은 탐지와 콘트롤 장치 및/또는 주조설비의 프로세스 컴퓨터에 의해 수행되며 그 결과는 표시장치(21)에, 예컨대 시간함수에 따른 소비곡선의 형태로 표시된다.

밸브가 닫히는 순간과 중량계량 사이의 지연을 조정하기 위하여 중량계량은 다음번 열리기 바로 직전에 확인될 수도 있다. 밸브의 열림과 닫힘 사이의 시간 경과가 짧으면 짧을수록 정해진 소비는 더욱 순간적이 될 것이지만, 만약 이 시간경과가 아주 짧다면 중량계량 사이의 차이는 작아지기 위우며 결국 중량계량의 정밀도는 낮아질 것이다. 이 간격은, 특히 2차호퍼의 용량을 고려하여, 2차 호퍼와 공급파이프가 완전히 비워지지 않을 정도로 충분히 짧아야만 한다. 또한, 만약 주조공정이 진행되는 동안 분말소비를 측정하고자 한다면 폐쇄간격은 주조공정 중 가능한 한 짧은 감지시간을 갖도록 하기 위하여 짧은 것이 바람직하며, 특히 특정 순간에 있어서의 소비의 측정은 단지 본 장치의 작동 싸이클 끝에서만 측정되어질 수 있다는 것, 즉 실질적으로 밸브(17)가 2차 호퍼에 분말을 공급하기 위하여 열려진 때에만 측정될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 두 번째 실시예에 따른 장치는 2차 호퍼 또는 공급관에 설치되고 콘트롤 유니트(19)에 연결된 분말 검출센서(23)를 포함한다. 이 경우에 있어서 밸브(17)는 검출센서(23)가 분말이 존재하지 않는다는 신호를 전달할 때 열린다. 그런다음 장치는 도면에 도시된 상태를 시작으로 하여 다음 방식에 의해 작동한다. 모울드 내에서 분말이 소비됨에 따라 2차 호퍼 내의 분말의 수준은, 검출센서(23)가 분말이 없다는 것을 알리는 신호를 콘트롤유니트(19)에 전달하는 수준에 이를 때까지 줄어들게 되며 결국 밸브(17)는 다시 열리게 된다. 그러면 분말은 방출파이프(15)의 하단수준에 이르를 때까지 2차 호퍼를 채운 다음 그 흐름을 멈추며, 플로우센서(16)는 이를 감지하여 밸브를 닫는다. 다른말로 바꾸어 말한다면, 이러한 방식의 작동에 있어서, 각 싸이클에서 소비되는 분말의 양은 실질적으로 일정한데 이는 그 양이 2차 호퍼(18) 및 검출센서(23)와 밸브(17) 사이의 파이프 용적에 상당하고 또한 검출센서(23)에 의해 분말이 없다는 것을 감지하는 순간과 2차 호퍼에 분말이 다 채워지는 순간 사이에서 소비된 분말의 용적에 상당하기 때문이다. 그러나 밸브의 두 번의 연속적인 열림이나 닫힘 사이의 간격은 모울드 내에서의 소비량에 따라 달라질 수 있다. 검출센서(23)는, 분말의 소비량이 많은 경우 분말이 없다는 것을 감지하는 것과 공급파이프 내에 분말이 도착하는 것 사이의 분말의 흐름이 지연됨으로써 야기될지도 모를 분말공급의 폐색(stoppage)을 방지하기 위하여, 파이프(10)의 단부로부터 상류 방향으로 충분히 멀리 떨어진 위치에 설치된다. 분말의 소비가 적은 경우 그리고 주어진 2차 호퍼의 용량을 고려하여, 제1실시예에 있어서는 각 싸이클의 간격은 짧은 것이고 소비값은 매우 빨리 얻어지는 반면 제2실시예에 있어서는 싸이클의 간격은 길어지는 것에 주의해야 하며 결과적으로 용량이 작은 2차 호퍼는 이 경우에 있어서 이 시간간격을 줄이도록 선택되는 것이 바람직하다. 또한 양 실시예에 있어서 밸브(17)를 작동시키기 위한 탐지 및 콘트롤 시스템이 작동하지 않더라고 모울드 내에서의 분말층의 유지와 관련하여 단지 소비량을 계량할 수 없다는 것을 제외하고는 주조를 행함에 있어서 악영향을 미치지 않게 할 수 있는데 이는 예컨대 밸브(17)를 수동으로 조작하여 열고 그 연 상태를 유지시킬 수 있기 때문이다. 2차 호퍼(18)내의 일정한 분말수준은 잉곳 모우드 내의 분말수준이 일정한 것과 유사한 방식에 의해 자동적으로 이루어지며 분말의 공급은 2차 호퍼로부터 넘쳐 흐르는 위험부담 없이 지속적으로 달성된다. 제2실시예에 있어서 검출센서(23)는 장치의 작동원리를 수정하지 않고도 호퍼(18)상에 직접 설치될 수 있다. 2차 호퍼는 공급파이프의 상단부에 의하여 형성될 수도 있는데 여기서 상기 공급파이프는 방출파이프(15)의 하단부가 삽입될 수 있도록 충분히 확장된 것이어야 한다.

Claims (8)

1. 금속표면 위에 도포되는 분말 또는 과립의 재료층의 소요두께보다 약간 높거나 이와 동일한 위치에 항상 열려진 배출단부를 가진 공급파이프 및 상기 공급파이프에 상기 재료를 지속적으로 공급하는 수단을 포함한 연속주조 모울드 내에 주입된 액체금속 표면 위에 분말 또는 과립재료의 층을 도포하기 위한 재료공급장치에 있어서, 상기 장치가, 공급파이프 내로 열려진 하부의 2차 호퍼 속으로 긴결되지 않은 채 연장된 하단부를 가진 방출파이프가 구비된 상부 주호퍼, 상기 방출파이프 상에 설치된 재료흐름 감응센서(플로우센서) 및 폐쇄 밸브, 상기 플로우센서에 의해 전달된 신호에 의해 작동하는 밸브콘트롤 장치, 상부호퍼의 중량을 계량하는 장치, 그리고 밸브의 두 번의 연속적이 닫힘 또는 열림 사이의 시간 경과 및 상부호퍼로부터 하부호퍼로 재료가 흐른 양에 의하여 재료의 흐름을 결정하는 계산수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조 모울드에 분말 또는 과립재료를 공급하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 밸브는 플로우센서가 재료의 흐름이 없다는 것을 감음할 때 닫혀지는 것을 특징으로 하는 연속주조 모울드에 분말 또는 과립재료를 공급하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 밸브가 닫혀진 이후 미리 설정한 시간간격이 흐른 후에 밸브가 열려지는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조 모울드에 분말 또는 과립재료를 공급하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 방출파이프의 하단부 아래에 미리 설정된 거리를 두어 하부호퍼 또는 공급파이프 상에 설치된 재료검출센서 및 상기 재료검출센서가 재료가 없다는 신호를 나타낼 때 밸브를 여는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조 모울드에 분말 또는 과립재료를 공급하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 하부호퍼가 공급파이프의 상단부에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 연속주조 모울드에 분말 또는 과립재료를 공급하는 장치.
6. 주조가 진행되는 동안 연속주조 잉곳 모울드 내에 수용된 액체금속의 표면 위에 분말 또는 과립재료층을 공급하여 막을 씌우는 방법에 있어서, 청구범위 제1항에 따른 공급장치를 사용하는 것, 공급파이프의 하단부를 액체금속의 표면 위에 상기 재료층의 소요두께와 동일하거나 또는 이보다 약간 높게 위치시키는 것, 상부호퍼 내에 상기 재료를 채우는 것, 상기 금속을 주조함에 있어서 상기 재료의 소비량을 지속적으로 계량하기 위하여 플로우센서가 흐름이 없다는 신호를 나타내는 매번 밸브를 닫는 것, 밸브의 각 폐쇄 및 열림마다 시가 t를 기록하는 것, 밸브가 매번 닫힌 이후에 상부호퍼의 중량을 계량하고 그 계량값을 기록하는 것 및 이 값으로부터 밸브의 두 번의 연속적인 폐쇄난 열림사이의 각 시간 경과 동안의 재료소비를 추론해 내는 것을 포함하는 연속주조 모울드에 분말 또는 과립재료를 공급하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 제3항에 따른 장치를 사용하고, 밸브가 닫혀진 이후 미리 설정된 시간 간격이 지난 후 밸브가 열려지는 것을 포함하는 연속주조 모울드에 분말 또는 과립재료를 공급하는 방법.
8. 제6항에 있어서, 특허청구범위 제4항에 따른 장치를 사용하고 검출센서가 재료가 없다는 것을 감응할 때 밸브가 열리는 것을 포함하는 연속주조 모울드에 분말 또는 과립재료를 공급하는 방법.