KR100405517B1 - 연속주조시주편의변형정도측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조시 on-line으로 주편의 변형정도를 측정하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 연속주조시 롤의 미스얼라이인먼트까지 고려한 연주 주편의 변형값을 on-line으로 측정키 위한 방법 및 장치에 있어서, LVDT 센서와 주편에 직접 접촉하는 로드 및 팁의 구동을 에어실린더가 전달해주며, 에어실린더의 구동을 콘트롤함으로써 주기적으로 주편변형을 측정하는 타점식의 계측장치 및 연주기 아웃사이드를 기준으로 하여 특수제작한 갭 가이드를 이용하여 인 사이드 롤의 미스얼라이인먼트에 관계없이 패스라인을 설정함으로써 주편변형을 정확하게 측정하는 방법을 마련함에 의한다.

Description

연속 주조시 주편의 변형정도 측정장치

본 발명은 연속주조시 on-line으로 주편의 변형정도를 측정하는 장치에 관한 것으로, 측정된 변형량을 기준으로 비수량, 주속을 수동 또는 자동콘트롤 함으로써 내부품질을 on-line으로 제어할 수 있으며, 과도한 주편변형을 방지하기 위한 설비의 설계나 보완이 가능하도록 한 것이다.

종래의 변형량 측정장치의 경우 변위센서의 종류에 있어 접촉식과 비접촉식의 두가지로 대별된다. 접촉식의 경우 대개 LVDT 센서(미국특허 4,030,531, 벨기에, 891,417, 일본공개특허공보 평 3-71961, 일본공개특허공보 소 53-113222)를 이용하며, 주편과 직접 접촉하기 때문에 주위환경에 의한 노이즈(noise) 발생의 가능성이 적은 반면, 고온의 주편에 의해 팁 부분이 쉽게 마모되거나 열팽창에 의해 측정치의 정도가 떨어질 수 있다는 단점을 갖고 있다.

비접촉식의 경우 대개 맴돌이 전류(Eddy current) 방식의 센서(일본공개특허공보 소63-104767, 일본공개특허공보 평 3-268850, 일본공개특허공보 53-113222)가 사용되는데 측정분위기나 스프레이 냉각수의 영향으로 지속적으로 정확한 측정치를 유지하기가 어려운 단점이 있다.

따라서 두가지 모두 장기간 정확한 측정치를 유지하기가 곤란한 문제점을 갖고 있다. 또한 변형량 측정법에 있어서도 인접롤 만을 기준으로 한 변형량을 측정하기 때문에 롤 미스얼라이인먼트(roll misalignement)에 의한 변형을 포함한 전체 주편변형을 측정할 수 없다는 단점을 갖고 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 이를 해소하고자 발명한 것으로, LVDT 센서를 사용하면서 접촉식과 비접촉식의 중간이라고 할 수 있는 타점식으로 설계함으로써 고온의 연주주편에 의한 변형량 계측 시스템의 팁 마모를 최대한 줄여, 데이타의 신뢰성을 높임과 동시에 내구성을 대폭 향상시키며, 특히 특수 제작된 게이지를 이용해 패스라인을 설정함으로써 롤 미스얼라이인먼트까지 고려한 주편변형을 측정하는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 연속주조시 롤의 미스얼라이인먼트까지 고려한 연주주편의 변형값을 on-line으로 측정키 위한 장치로서, LVDT 센서와 주편에 직접 접촉하는 로드 및 팁의 구동을 에어실린더가 전달해주며, 에어실린더의 구동을 콘트롤함으로써 주기적으로 주편변형을 측정하는 타점식의 측정장치를 마련하여, 연주기 아웃사이드를 기준으로 하여 특수제작한 갭 가이드를 이용하여 인 사이드 롤의 미스얼라이인먼트에 관계없이 패스라인을 설정함으로써 주편변형을 정확하게 측정함에 의한다.

도 1은 본 발명의 측정장치 구성도

도 2는 본 발명의 패스라인 설정방법 개념도

도 3은 본 발명의 측정시스템 개략도

＜ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ＞

A : 측정장치본체 10 : 바디

11 : 에어실린더 12 : 스프링

13 : LVDT 센서 14 : 센서홀더

15 : 센서로드 16 : 측정로드

18 : 마찰부재 19 : 측정팁

20 : 로드가이드 21 : 브라켓트

MA : 미스얼라이인먼트

상부에 위치한 브라켓트(21)에는 바디(10)를 설치하되, 이 바디(10)의 내부 일측에는 상부에 스프링(12)이 삽입 설치된 에어실린더(11)를 설치하며, 타측에는 센서홀더(14)를 이용하여 하단부에 센서로드(15)가 형성된 LVDT 센서(13)를 설치한다.

상기 바디(10)의 하부 중앙에는 측정로드(16)의 편심을 방지하는 로드 가이드(20)를 설치한다.

측정로드(16)의 상부일측에는 에어실린더(11)와 연결설치되는 연결부재(17)를 설치하며, 하단부에는 TiN이 코팅된 측정팁(19)을 설치한다. 중앙에는 측정로드(16)와 접촉되는 마찰부재(18)를 설치하여 변형량 측정장치본체(A)를 형성하게 된다.

이러한 구성을 갖는 측정장치의 작동예를 설명한다.

에어실린더(11)의 주기적인 상하구동에 의해 측정로드(16) 및 LVDT 센서(13)가 구동되어 주편표면의 변형값을 주기적으로 측정하게 된다.

상기 에어실린더(11)의 주기는 타이머에 의해 조절가능하다.

이러한 측정과정중에는 로드 가이드(20)에 의해 측정로드(16)의 편심을 방지하게 되며, 탄성율이 작은 2단 스프링에 의해 적은 힘으로 주편표면에 손상을 주지 않으면서 표면 변위를 정확하게 추적하게 된다.

특히, 인사이드롤(30)은 아웃사이드롤(31)에 비해 미스얼라이인먼트(MA)의 가능성이 매우 높기 때문에 아웃사이드 롤(31)을 기준으로 하여 특수제작된 가이드를 이용하여 주편의 변형이 없는 패스라인(PL)을 결정하고, 이 위치에서의 측정로드(16)의 값 변위를 측정하게 된다. 즉, 아웃사이드 롤(31)의 상부측 접선과 소정의 간격(G)을 갖는 평행선을 인사이드롤(30)의 패스라인(PL)으로 하여 이러한 패스라인(PL)을 기준으로 측정로드(16)의 값 변위를 측정하는 것이다.

이를 위하여 아웃사이드 롤(31)의 상부측 접선으로부터 소정의 간격(G)을 갖는 평행선을 설정하는 가이드가 사용된다. 이러한 가이드는 다양한 형태로 제작 가능하며, 예를 들어 아웃사이드 롤(31)에 얹혀진 상태에서 에어 실린더 기타 구동원에 의해 패스라인 설정용 직선형 바를 상부측으로 평행 이동시키는 형태 등이 적용될 수 있다. 이렇게 평행 이동된 직선형 바에 측정로드(16)의 팁(19)이 접촉하여 주편의 변형이 없는 패스라인(PL)을 결정하게 된다.

변형시그날은 각 찬넬(40)별로 증폭기(41)에서 증폭되고, A/D 컨버터(42)를 통과한 후 통신에 의해 컴퓨터(43)까지 전달되어 on-line으로 디스플레이 하게 된다.

이러한 타점식의 설계로 인해 기존의 장치에 비해 장기간에 걸쳐 지속적으로 측정이 가능하고, 미스얼라이언먼트의 가능성이 매우 적은 아웃사이드롤(31)을 기준으로 패스라인을 설정함으로써 인사이드롤 미스얼라이인먼트(MA)까지 고려한 연속주조중의 주편변형을 on-line으로 계측하는 공정이 이뤄지게 된다.

한편, 연속주조시 미응고 용강의 철정압에 의해 롤 사이의 주편이 부풀어 오르는 벌징(bulging)은 통상적으로 주편의 내부 품질을 결정하는 내부 크랙과 중심 편석의 주원인으로 여겨지고 있다.

따라서 주조속도, 2차냉각, 강종 등의 주조조건이나 롤 배열 등의 설비조건에 따라 결정되는 벌징양을 측정하고, 이를 조절함에 의해서 주편 내부품질을 향상시킬 수 있다. 이러한 측정에 있어서는 벌징양 자체가 매우 작고, 조업조건에 따른 변화도 크지 않기 때문에 가능한 한 센서의 감도가 좋아야 한다.

본 발명에서는 감도의 약 0.04mm인 LVDT 센서(13)를 사용하고, 고온의 주편과 접촉하는 측정팁(19) 부위의 마모를 최대한 줄이기 위해 TiN 코팅을 한다.

따라서 주기적으로 주편에 접촉시켜 벌징 값을 측정하는 타점식을 채택함으로써 계측시스템의 열팽창이나 팁 부분의 마모에 의한 오차를 대폭 감소시킨다.

즉, 에어실린더(11)의 주기적 구동은 접촉시간을 약 1-2초, 비접촉시간을 약 7-20초로 조절함으로써 내구성을 크게 향상시킨다. 이러한 타점식 구성은 종래 문제점의 하나인 주편표면부 손상을 최대한 억제하는 기능도 부여한다.

한편, 비주조식의 측정로드(16)의 간섭에 의한 안전사고를 방지하기 위한 구성으로서 추가로 설치된 스프링에 의해 전원의 쇼트다운시 에어 실린더(11)의 피스톤 위치가 계측시스템의 최상부로 이동하도록 구성된다.

상기 언급한 철정압에 의한 벌징은 롤의 미스얼라이인먼트(MA)에 의해 더욱 촉진되어 내부품질의 열화를 가속시킨다.

종래의 방법으로는 이러한 미스얼라이인먼트에 의한 벌징 증가량은 계측할 수 없었으나 본 발명의 경우, 특수 제작된 게이지를 이용하여 롤 미스얼라이인먼트가 거의 없는 아웃 사이드를 기준으로 주편의 변형이 없는 패스라인을 설정하고, 이 위치에서의 센서 변위값을 0으로 설정함으로써 롤 미스얼라이인먼트의 영향도 고려한 실제의 주편 변형에 의한 변위측정을 가능케 한다.

인접 롤을 기준으로 한 벌징과 롤 미스얼라이인먼트에 의한 벌징 증가량의 정도는 각각 가이드 롤 사이와 핀치 롤 사이에서의 벌징 값을 비교함에 의해 평가한다. 즉, 핀치 롤은 일정유압으로 콘트롤 되기 때문에 철정압에 의한 벌징 힘에 의해서 위치가 가변될 수 있으나, 가이드 롤의 경우 구조상 그러한 가능성이 거의 없다.

이하, 본 발명의 효과를 실시예를 통하여 설명한다.

실시예 1.

도 4는 카본 0.2% 알루미늄 킬드강의 경우로서 측정위치는 코팅 bow/1 핀치 롤이며, 메니스커스(meniscus)로부터 약 16.4m위치에 해당된다. 주속 1.2m/min, 주편폭 1400mm의 경우의 벌징 값을 측정한 것으로서, 약 2mm의 벌징양을 나타내고 있으며, 이는 핀치 롤 미스얼라이인먼트(MA)가 고려된 실제의 주편 변형변위를 나타내고 있다. 측정 데이타의 변화정도로부터 약 0.1-0.2mm의 표면불균일성을 예측할 수 있으며, 접촉식과 비접촉식의 중간방식인 타점식에 의해서 충분히 주편의 벌징을 추적할 수 있음을 알 수 있다.

실시예 2.

도 5는 카본 0.18% 알루미늄 킬드강의 경우로서 측정위치는 코팅 bow/1 핀치 롤이며, 메니스커스(meniscus)로부터 약 16.4m 위치에 해당된다. 주속 1.2m/min, 주편폭 1400mm의 경우이며, 주조말기의 벌징값을 측정한 것으로서 정상주조시 약 2mm의 벌징 값을 보이고 있으나, 주조말기 캡핑된 주편 끝 부분이 접근함에 따라서 급격히 벌징 값이 감소함을 보여준다. 이는 주편이 접근함에 따른 철정압의 감소에 기인한다.

이상과 같은 본 발명 연속주조시의 벌징 측정장치에 의하면, 타점방식의 주기적인 변위측정으로 인해 팁 마모 및 시스템의 열팽창을 최대한 줄임으로써, 신뢰도 있는 벌징 값을 측정하는 것이 가능하고, 특수제작된 게이지를 이용해 패스라인을 설정함으로써, 주조중의 롤 미스얼라이인먼트까지 고려한 주편변형을 측정하는 효과를 가진다.

Claims (1)

1. 상부에 위치한 브라켓트(21)에는 바디(10)를 설치하되, 이 바디(10)의 내부 일측에는 상부에 스프링(12)이 삽입 설치된 에어실린더(11)를 설치하고, 타측에는 센서홀더(14)를 이용하여 하단부에 센서로드(15)가 형성된 LVDT 센서(13)를 설치하며,

   상기 바디(10)의 하부 중앙에는 측정로드(16)의 편심을 방지하는 로드 가이드(20)를 설치하고,

   측정로드(16)의 상부일측에는 에어실린더(11)와 연결설치되는 연결부재(17)를 설치하며, 하단부에는 TiN이 코팅된 측정팁(19)을 설치하고,

   중앙에는 측정로드(16)와 접촉되는 마찰부재(18)를 설치하여 변형량 측정장치본체(A)를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 연속주조시 주편의 변형정도 측정장치.