KR100309781B1

KR100309781B1 - 연속주조중 응고쉘의 벌징량 측정장치

Info

Publication number: KR100309781B1
Application number: KR1019970062026A
Authority: KR
Inventors: 김성연; 윤우석; 박영선
Original assignee: 이구택; 포항종합제철 주식회사
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 2002-01-17
Also published as: KR19990041441A

Abstract

본 발명은 연속주조공정중 발생하는 응고쉘의 벌징(Bulging)량을 측정하는 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 응고쉘(5)과 밀착되는 구동롤러(23)가 하단부에 설치되고 타단부에는 센서판(22)이 부착되며 구동모터(17)에 의해 상하로 움직이는 전달봉(15)과, 상기 전달봉(15)을 지지해주며 세그먼트(11)에 고정 설치되는 전달봉 지지대(19)와, 상기 센서판(22)과 접동할 수 있는 거리에 설치되며 벌징(13)의 변화량을 측정하는 갭센서(21)와, 상기 전달봉 지지대(19)와 전달봉(15)사이에 설치되어 상기 구동롤러(23)가 응고쉘(5)과 항상 밀착되도록 하는 압축스프링(20)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속주조중 응고쉘의 벌징량 측정장치에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 응고쉘에 발생하는 벌징량을 측정할 수 있어 내부크랙, 브레이크 아웃 등으로 야기되는 대형 설비사고를 미연에 방지할 수 있다.

Description

연속주조중 응고쉘의 벌징량 측정장치

본 발명은 연속주조공정중 발생하는 응고쉘의 벌징(Bulging)량을 측정하는 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 응고쉘에 발생하는 벌징의 변화량을 상하운동으로 변환하는 전달봉과 상기 변환량을 감지할 수 있는 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속주조중 응고쉘의 벌징량 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 강의 연속주조 공정은 도 1과 같이 연속주조기에 의해 이루어지는데 즉, 턴디쉬(Turndish)(1)의 용강(2)이 침지노즐(3)을 통해 주형(4)으로 유입되면주형내부에 흐르는 냉각수에 의해 초기 응고쉘(Solidifide Shell)(5)이 형성되면서 응고가 시작된다.

이와같이 응고된 응고쉘(5)은 주형하부에 마련된 다수개의 롤에 의해 인발되어 일정속도로 주형을 빠져나오게 된다.

상기 주형하부에 마련된 롤은 상기 응고쉘(5)을 인발해주는 인발롤(Pinch Roll)(6,9)과 안내역할을 해주는 다수개의 가이드롤(Guide Roll)(7,8)로 이루어지며, 상기 롤들은 각각의 롤들을 지지해주는 다수개의 세그먼트(Segment)(11,12)에 내설되어있다.

상기 세그먼트(11,12)에 설치된 2차 냉각 스프레이 노즐(Spray Nozzle)(10)을 통하여 응고쉘(5)에 뿌려지는 2차 냉각수에 의해 응고쉘 내부의 용강은 점차 응고되어 슬래브(Slab)가 되고 응고쉘(5)의 내부가 완전히 응고되지 않은 영역에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 용강 내부에서 응고쉘(5) 방향으로 철정압이 가해지는데 이 철정압은 다음과 같이 표현할 수 있다.

P = ρ·g·h

여기서 ρ는 액상 용강의 밀도, g는 중력가속도, h는 탕면으로부터 응고쉘의 위치까지의 수직길이를 나타낸다.

응고쉘에 가해지는 철정압에 응고쉘이 견디지 못하여 소성변형을 할 경우 응고쉘에 벌징(13)이 발생하게 된다. 응고쉘에 발생하는 벌징량은 액상용강의 철정압이 클수록 , 롤과 롤간의 간격이 클수록 커지고, 응고쉘의 온도에 따른 평균 영(Young)률이 클수록, 응고쉘의 두께가 두꺼울수록 작아지며 아래 식으로 표현할 수 있다.

δ = P·I⁴/(E·d³)

여기서 P는 비례상수, I는 롤과 롤의 간격, E는 응고쉘의 평균 영(Young)률, d는 응고쉘 두께를 나타낸다.

응고쉘에 발생하는 벌징량이 클 경우 도 2에서처럼 발생된 벌징(13)이 롤을 통과하는 순간 변형을 일으켜 내부 응고쉘 계면에서 인장응력을 받아 응고쉘이 이 응력을 견디지 못하면 내부크랙이 발생하게 된다.

또한 주조속도가 낮은 경우 롤과 롤사이에서 발생하는 벌징은 일정한 형태를 유지하는 정상벌징(Stationary Bulging) 상태를 유지하게되어 벌징의 형태가 시간에 따라 일정하지만 주조속도가 빠를 경우에는 시간에 따라 응고쉘이 두 개의 롤 사이에서 부풀었다, 수축했다 하는 동적거동을 보이는 비정상벌징(Instatinary Bulging)을 보이게 된다.

응고쉘의 비정상벌징량이 많아져 응고쉘이 부풀게 되면 용강이 내부로 유입되고 반대로 응고쉘이 롤에 눌리면 비정상벌징량이 감소하여 용강이 주형탕면으로 유출되어 도 3과 같이 탕면변동을 일으키게 된다.

상기와 같이 주형내 탕면 변동이 심하게 되면 주형내 응고층이 불균일하게 성장하여 응고층이 터지는 브레이크아웃(Breakout)이 발생하여 연속주조공정중 치명적인 사고를 유발하게 된다.

따라서 응고쉘에 발생하는 벌징으로 인한 내부크랙과 탕면변동을 방지하기 위해서는 응고쉘에 발생하는 벌징량을 측정할 필요가 있다.

종래에 응고쉘의 벌징량을 측정하는 방법으로는 비접촉식의 경우 대개 와류(Eddy Current) 방식의 센서(일본 공개특허공고(A), 소63-104767, 일본 공개특허공보(A), 평3-268850, 일본공개특허공보, 소53-113222)가 사용되는데 측정분위기나 스프레이 냉각수의 영향으로 지속적으로 정확한 측정치를 유지하기가 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 응고쉘의 벌징량의 변화를 상하운동으로 변환하여 전달해주고 상기 변화량을 측정할 수 있는 센서를 구비한 연속주조중 응고쉘의 벌징량 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 일반 연속주조기의 개략도,

도 2는 일반 연속주조기의 벌징을 나타내는 개략도,

도 3은 일반 연속주조기의 주형내 탕면 변동을 나타내는 모식도,

도 4는 본 발명에 의한 벌징량 측정장치의 개략도,

도 5는 도 4 "A"부의 상세도,

도 6은 본 발명장치로 측정한 박슬래브 연속주조시의 주조속도와 벌징량의 변화를 나타내는 그래프 도이다.

<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>

1 : 턴디쉬(Turndish), 2 : 용강, 3 : 침지노즐, 4 : 주형, 5 : 응고쉘,

6,9 : 인발롤, 7,8 : 가이드롤, 10 : 2차 냉각 스프레이 노즐,

11,12 : 세그면트(Segment), 13 : 벌징(Bulging), 14 : 기준선, 15 : 전달봉,

17 : 모터, 19 : 전달봉 지지대, 20 : 압축스프링, 21 : 갭센서(Gap Sensor),

22 : 센서판, 23 : 구동롤러

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명은 하단부에 구동롤러가 설치되고 타단부에는 센서판이 부착되며 구동모터에 의해 상하로 움직이는 전달봉과 상기 전달봉을 지지해주며 세그먼트에 고정되는 전달봉 지지대와 상기 센서판과 접동할 수 있는 거리에 설치되는 갭센서와 상기 전달봉 지지대와 전달봉사이에 설치되는 압축스프링으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속주조중 응고쉘의 벌징량 측정장치를 제공한다.

이하, 본 발명을 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 벌징량 측정장치의 개략도이고 도 5는 도 4 "A"부의 상세도이고 도 6은 본 발명장치로 측정한 박슬래브 연속주조시의 주조속도와 벌징량의 변화를 나타내는 그래프 도이다.

먼저 본 발명은 도 4에 나타낸 것과 같이 응고쉘(5)에 접하면서 벌징량의 변화를 정확하게 상하운동으로 변환시켜주는 구돌롤러(23)가 하단부에 설치되고 상부에는 센서판(22)이 부착된 전달봉(15)과 각 공정마다 변하는 응고쉘(5)의 위치와 상기 전달봉(15)의 접촉을 조절하기 위하여 설치되는 구동모터(17)와 상기 전달봉(15)이 응고쉘(5)과 접촉시 벌징(13)과의 마찰로 인해 응고쉘(5)의 진행방향으로 움직이지 않도록 지지해줄 수 있도록 전달봉(15)의 외주면에 설치되고 인발롤(6)과 가이드롤(7)이 내설되어 있는 세그먼트(11)에 고정되는 전달봉 지지대(19)와 상기 전달봉(15) 상부의 센서판(22)과 접동할 수 있는 거리에 설치되어 벌징(13)의 변화를 측정하는 갭센서(21)와, 상기 전달봉 지지대(19)와 전달(15)봉사이에 설치되며 상기 전달봉(15)이 계속해서 응고쉘(5)과 밀착되도록 하부 방향으로 하중을 주는 것과 같은 역할을 하는 압축스프링(20)으로 이루어진다.

이하, 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.

본 발명은 도 4와 같이 연속주조기 2차 냉각대의 각 롤 사이의 응고쉘에서 발생하는 벌징량을 측정하기 위해 연속주조가 시작되기 전에 기준선(14)을 맞춘다.

여기서 기준선(14)은 응고쉘이 통과하는 응고쉘쪽의 롤과 롤의 하단을 연결하는 직선을 의미한다.

상기의 기준선(14) 위에 전달봉(15)의 하단부가 위치하도록 구동모터(17)를 조정하고 연속주조가 시작되어 응고쉘(5)이 이 장치를 통과하고 난 후 다시 구동모터(17)를 조정하여 응고쉘(5)위로 전달봉(15)이 내려오도록 한다.

상기와 같이 전달봉(15)의 하단부에 설치된 구동롤러(23)는 벌징량의 변동을 상하운동으로 변환시키고 이 상하 변위는 전달봉(15) 상단부의 센서판(22) 변위로 나타나며 상기 변위는 센서판(22)과 접동할 수 있는 거리에 설치된 갭 센서(21)에 의해 감지되어 벌징량의 변동을 측정하게 된다.

상기와 같은 방법으로 박슬래브 연속주조기에서 두께 75㎜, 주조속도 3.5m/min 으로 연속주조하면서 주형하부에서 응고쉘의 두께를 60㎜로 줄이고 임의의 특정 지점의 두 롤을 선정하여 두 개의 롤 사이에서 응고쉘이 부풀었다 수축했다 하는 벌징량을 주조시간에 따라 측정한 값을 도 6에 나타내었다.

상기와 같은 본 발명에 의하여 응고쉘의 벌징량을 측정할 수 있어 그에 따른 기준을 제시함으로써 내부크랙, 브레이크 아웃 등으로 야기되는 대형 설비사고를 미연에 방지할 수 있다.

Claims

응고쉘(5)과 밀착되는 구동롤러(23)가 하단부에 설치되고 타단부에는 센서판(22)이 부착되며 구동모터(17)에 의해 상하로 움직이는 전달봉(15)과,

상기 전달봉(15)을 지지해주며 세그먼트(11)에 고정 설치되는 전달봉 지지대(19)와,

상기 센서판(22)과 접동할 수 있는 거리에 설치되며 벌징(13)의 변화량을 측정하는 갭센서(21)와,

상기 전달봉 지지대(19)와 전달봉(15)사이에 설치되어 상기 구동롤러(23)가 응고쉘(5)과 항상 밀착되도록 하는 압축스프링(20)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속주조중 응고쉘의 벌징량 측정장치.