KR100423743B1 - 전자기연속주조설비에있어서몰드내탕면위치측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰드주위에 큰 전자기장을 인가하여 주조를 행하는 전자기 연속주조설비에 있어서 몰드내 탕면의 위치변화를 실시간으로 정확하고 안정적으로 측정하여 몰드내 탕면위치의 안정화를 기하고 이로써 우수한 품질의 주편주조가 가능하도록 하여 주는 몰드내 탕면 위치측정 장치의 제공에 관한 것이다.

본 발명은 몰드(1)주위에 코일(2)을 배치하고 이 코일(2)을 통해 전자기장을 인가하여 주조를 행하는 전자기 연속주조설비에 있어서, 상기 코일(2)에 의해 인가되는 전자기장으로 인해 탕면의 위치에 따라 상이한 크기로 유도되는 와전류 변화를 감지측정할 수 있는 보조코일(3)(4)를 몰드(1)의 상부적소에 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 전자기 연속주조설비에 있어서 몰드내 탕면위치측정 장치를 제공한다.

Description

전자기 연속주조설비에 있어서 몰드내 탕면위치 측정장치

본 발명은 몰드주위에 배치된 코일을 통해 전자기장을 인가하여 연속주조를 행하는 전자기 연속주조설비에 있어서 몰드내 탕면의 위치를 측정하기 위한 장치의 제공에 관한 것으로, 특히 몰드 코일로부터 인가되는 전자기장으로 인해 몰드주위에 발생하는 와전류 변화를 검출측정함으로써 몰드내 탕면위치를 안정적이고 신뢰성있게 측정해낼 수 있도록 한, 전자기 연속주조설비에 있어서 몰드내 탕면위치측정 장치에 관한 것이다.

본 발명이 관련된 연속주조공정은 턴디쉬 용탕을 스토퍼(Stopper)나 슬라이딩 게이트(Sliding Gate)로 유량조절이 가능한 노즐을 통해 진동하는 몰드내로 주입하여 응고된 주편을 연속적으로 인발하는 공정이다.

이러한 연속주조공정에서 발생하는 여러 가지 주편결함중의 하나는 초기 응고셀이 시작되는 탕면의 불안정이 주된 원인이 된다. 이러한 탕면 불안정은 몰드의 진동에 의한 규칙적인 것보다 용탕 주입량의 변화에 따른 불규칙한 탕면 레벨로 인한 것이 주편결함에 심각한 영향을 주게 된다. 따라서, 연속주조공정중 몰드내의 탕면위치를 실시간으로 측정하는 장치를 설치하고 이 장치의 출력신호를 이용하여 몰드 내로 유입되는 용탕의 유량을 조절함으로써 탕면 레벨을 안정화시키는 방법이 개발되어 왔다.

전자기 연속주조공정에 있어서 몰드내 탕면 레벨을 측정하기 위해 사용되어 온 종래의 방법중에는 Co60에 의한 감마선을 몰드 외면에서 방출하고, 반대면에 설치된 디텍터(Detector)로 탕면 레벨에 상응하여 수집되어지는 감마선량을 측정하는 방법이 있다. 이 방법은 탕면 레벨 안정화 정도가 떨어지고 전자기 연속주조에 있어서의 전자기 인가 코일부와 간섭을 일으키는 단점이 있다.

다른 방법으로는, 전자기장을 인가하는 1차 코일과 탕면변화에 의한 자장변화를 감지하는 2차 코일로 구성된 센서를 몰드내부에 설치하여 탕면변화를 감지하도록 하는 방법이 있다(미국특허 제456735호). 이 방법은 탕면변화에 대한 민감도가 우수한 장점은 있으나, 탕면을 검지하는 2차 코일에서 전자기 연속주조 전원의영향이 커서 정확하고 안정적인 신호 분리가 곤란하다는 단점이 있다.

또 다른 방법으로는, 전자기 연속주조중 전자기 인가 코일전원의 주파수 또는 위상변화를 측정하여 탕면 레벨을 측정하는 방법이 있다(미국특허 제4446562호). 이는 별도의 측정센서가 불필요하다는 장점이 있으나, 탕면이 코일 영역을 벗어나면 주파수나 위상의 변화가 미미하여 측정정도가 현격히 떨어지는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 배경에서 연구된 것으로, 그 목적은 몰드주위에 코일을 감아 이 코일을 통해 전자기장을 인가하여 주조를 행하는 전자기 연속주조설비에 있어서 코일로부터 인가되는 전자기장에 의해 몰드내 용탕의 탕면위치변화에 따라 일어나는 와전류변화를 측정함으로써 보다 안정되고 신뢰성있는 몰드내 탕면위치측정이 가능한 장치를 제공하고자 하는 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 몰드내 탕면위치측정 장치의 구성개요도,

도2는 몰드의 전자기인가 코일의 전류변화에 따른 보조코일의 출력변화관계를 나타낸 그래프,

도3은 탕면의 변화에 따른 보조코일의 출력변화관계를 나타낸 그래프.

* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 몰드 2 : 전자기장 인가 코일

3 : 하부 보조코일 4 : 상부 보조코일

5 : 용탕 6 : 탕면

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도1에 보여진 바와 같이, 전자기 연속주조 몰드(1)주위의 코일(2)에 전류를 흘려 전자기장을 인가하면 몰드(1)와 용탕(6)에 자기장(B)과 와전류(J)가 유도되고, 이에 따라 F=J×B에 상응하는 로렌츠력(F)이 발생된다. 전자기 연속주조는 위와 같이 몰드(1)주위의 코일(2)에 전류를 흘려 전자기장을 인가하여 몰드(1)와 용탕(5)에서 유도되는 와전류(J)에 의한 주울발열과, 와전류 및 자기장에 의한 로렌츠력을 이용하는 주조공정이다.

본 발명은 상기와 같은 전자기 연속주조공정에서 코일(2)을 통한 전자기장 인가에 의해 발생하는 와전류의 탕면(6) 위치변화에 따른 변화를 검출측정해낼 수 있는 보조코일(3)(4)을 몰드(1)의 상부적소에 설치하여서 된 것이다.

이러한 본 발명은 몰드(1)를 감싸는 보조코일(3)(4)을 이용하여 상기 전자기장 인가에 의한 와전류를 측정하고 이를 통해 탕면위치를 측정해 내도록 된 것이므로 코일(2)을 통해 인가되는 고전류에 의한 영향을 받음이 없이 정확하고 안정적인 탕면위치측정이 가능한 것이다.

상기와 같이 보조코일(3)(4)을 설치한 상태에서 전자기 연속주조를 행하는 도중 탕면(6)의 위치가 변화하게 되면 몰드의 주편에 유도되는 와전류의 크기가 변화하게 되고, 이러한 와전류의 변화는 상기 보조코일(3)(4)에 기전력을 유도시키게 된다. 도시된 예에서 상기 보조코일(3)(4)은 하부의 1차코일(3)과 상부의 2차코일(4)로 구성되어 각 코일(3)(4)의 측정치(V1)(V2)나 그 편차(V1-V2)를 이용하여 와전류 변화검출 및 그에 따른 탕면위치측정이 가능하게 된다.

상기 보조코일(3)(4)은 전자기인가 코일(2)상부의 몰드(1)외벽에 몰드일체형으로 감아 설치하거나, 코일(2)상부에 코일일체형으로 감아 설치하여 설치될 수 있다.

[실시예]

도2와 도3은 몰드(1)외벽에 보조코일(3)(4)을 감아 설치하되 하부 보조코일(3)은 몰드(1)상단으로부터 60mm아래에, 상부 보조코일(4)은 45mm아래에각각 5턴씩 감아 설치하여 주조실험을 행하고, 실험중 전자기장 인가 코일(2)의 전류변화 및 탕면의 변화에 따른 상기 보조코일(3)(4)의 출력변화결과를 각각 나타낸 그래프이다.

여기에서, 도2는 전자기 인가 코일(2)상단 위치와 탕면(6) 위치를 몰드(1) 상단으로부터 90mm아래로 하여 코일(2)에 대한 인가 전류를 변화시키면서 보조코일(3)(4)의 출력변화를 측정한 결과의 그래프이고, 도3은 코일(2)에 대해 800A의 일정한 전류를 인가하는 상태에서 탕면(6)의 위치를 변화시키면서 보조코일(3)(4)의 출력변화를 측정한 결과의 그래프이다. 이로부터, 코일(2)의 인가 전류 변화에 대해 보조코일(3)(4)의 선형적인 출력전압변화가 측정되고, 탕면(6)이 몰드(1)상단에서 내려갈수록 각 보조코일(3)(4)의 전압(V1)(V2)과 그 편차(V1-V2)는 증가하는 경향을 나타내고 있음을 알 수 있는 바, 탕면(6)의 위치변화와 보조코일(3)(4)의 출력변화사이에 일정한 대응관계가 성립되어 본 장치를 전자기 연속주조에 있어서 몰드내 탕면위치측정을 위한 장치로 사용할 수 있음이 확인되었다.

상술한 바와 같이 본 발명은 몰드 주위에 큰 전자기장을 인가하여 주조를 행하는 전자기 연속주조설비에서 전자기장 인가에 의해 발생하는 와전류를 보조코일(3)(4)로 검출하여 탕면위치측정을 이루어내도록 된 것으로, 기존의 탕면위치측정 방법들이 연속주조중에 인가되는 큰 전자기장과 주울발열로 인해 측정의 정확성 및 안정도를 기하기 어려운 반면, 본 발명에 있어서는 상기 전자기장에 의해 유도되는 와전류를 몰드 상부 적소에 몰드 주위를 감싸는 형태로 구성된 보조코일을 이용함으로써 몰드 내의 탕면의 평균적인 위치를 측정할 수 있다는 장점이 있음과 동시에 보다 안정적이고 신뢰성있는 탕면위치측정을 실시간으로 이루어낼 수 있는 효과를 제공하는 것이다.

Claims (1)

1. 연주몰드(1) 주위에 전자기장 인가코일(2)을 배치하고, 상기 전자기장 인가코일(2)을 통하여 전자기장을 인가하여 연속주조를 행하는 전자기 연속주조설비에 있어서,

   상기 전자기장 인가코일(2)에 의해 인가되는 전자기장으로 인해 탕면의 위치에 따라 상이한 크기로 유도되는 와전류 변화를 검출하는 보조코일(3, 4)을 상기 전자기장 인가코일(2) 상부이면서 몰드(1)의 외부적소에 설치하여 구성되는 특징으로 하는 전자기 연속주조설비에 있어서 몰드 내 탕면위치측정 장치.