KR100518324B1 - 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제철소의 연속주조 공정에서 래들에서 턴디쉬로 용강이 이송되고 턴디쉬와 주형(MOLD)간에 용강을 이송해 주는 침적노즐의 막힘을 검출하고 침적노즐의 막힘을 제거하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 용강흐름의 변화에 따라 침적노즐 내에서의 용강 흐름을 제어하는 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 몰드(3)내 한 지점의 탕면레벨을 검출하는 제1 몰드레벨 센서(6); 상기 제1 몰드레벨 센서(6)에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제1 검출값 및 출력 조작값을 출력하는 제1 신호처리부(21); 몰드(3)내 다른 한 지점의 탕면레벨을 검출하는 제2 몰드레벨 센서(9); 상기 제2 몰드레벨 센서(9)에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제2 검출값을 제공하는 제2 신호처리부(22); 상기 제1 신호처리부(21)의 제1 검출값(L1)과 상기 제2 신호처리부(22)의 제2 검출값(L2)을 비교하여 그 편차값(E=L1-L2)을 출력하고, 그 편차 등급에 따른 제어값을 제공하는 레벨편차 비교부(23); 상기 레벨편차 비교부(23)에 의한 편차값(E)에 따라 막힘 발생을 판단하고, 막힘 판단시 이를 경보하는 컴퓨터 장치(24); 및 상기 제1 신호처리부(21)의 출력 조작값 및 상기 레벨편차 비교부(23)의 제어값에 따라 슬라이딩 게이트(5)의 동작을 조절하는 서보앰프(25)를 구비한다.

이러한 본 발명에 의하면, 부착된 개재물의 자연탈락을 유도하여 침적노즐의 막힘을 방지할 수 있고, 이에 따라 침적노즐 막힘 해소에 따른 노즐 막힘 조기검출, 노즐 막힘 발생저감 및 제품품질 향상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

Description

침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치{AN APPARATUS FOR DETECTING AND PREVENTING DEADLOCK OF SUBMERGED NOZZLE}

본 발명은 제철소의 연속주조 공정에서 래들에서 턴디쉬로 용강이 이송되고 턴디쉬와 주형(MOLD)간에 용강을 이송해 주는 침적노즐의 막힘을 검출하고 침적노즐의 막힘을 제거하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 용강흐름의 변화에 따라 침적노즐 내에서의 용강 흐름을 제어함으로서, 부착된 개재물의 자연탈락을 유도하여 침적노즐의 막힘을 방지할 수 있고, 이에 따라 침적노즐 막힘 해소에 따른 노즐막힘 조기검출, 노즐막힘 발생저감 및 제품품질 향상을 획득할 수 있는 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치에 관한 것이다.

도 1은 일반 연속주조 공정도로서, 도 1을 참조하면, 일반적으로, 연속주조 공정에서 침적노즐(4)의 막힘 발생은 수도관에 물이 흐를 때 수도관벽에 이물질의 부착정도가 시간이 지남에 따라 증가하는 현상과 동일한 것으로 이해할 수 있다. 이때 연속주조 공정에서 침적노즐(4) 막힘을 유발시키는 여러가지 요인들이 추정되어 지고 있으나, 상기 침적노즐(4) 막힘을 실제로 측정하는 방법이 객관적으로 인증되지도 않았고, 또한 턴디쉬(2)와 주형(3)간 용강의 흐름을 이론적으로 계산하여 노즐막힘 지수를 수식화하여 사용되는 경우도 있으나 실제 침적노즐(4) 막힘을 측정하거나 막힘을 해소하는 방법은 없는 상태이다.

도 2는 종래 연속주조 공정에서의 몰드레벨 제어장치의 개략 블록도로서, 도 2를 참조하면, 종래 연속주조 공정에서의 몰드레벨 제어장치는 몰드레벨을 검출하는 몰드레벨 검출장치(11)와, 상기 몰드레벨 검출장치(11)에 의한 레벨실제값과 레벨설정값을 비교하여 출력조작값을 출력하는 몰드레벨 컨트롤러(12)와, 이 몰드레벨 컨트롤러(12)에 의한 출력 조작값에 따라 유압밸브(14)를 통해 서보 실린더(10)의 동작을 조절하는 서보앰프(13)를 포함하고 있다.

이러한 종래 연속주조 공정에서의 몰드레벨 제어장치에 의하면, 도 3에 도시된 바와같이 침적노즐 내부에는 개재물(이물질)이 달라붙어 용강의 흐름을 방해하게 된다.

도 3은 도 2의 침적노즐의 단면도로서, 도 3을 참조하면, 실제로 연속주조 공정에서, 침적노즐(4) 막힘은 연속주조 초반에는 나타나지 않으나 연속주조의 종반에 접어들게 되면 침적노즐(4)의 막힘이 점차 증가하게 되고, 이러한 침적노즐(4) 막힘에 의해 정상적인 주조속도를 낼 수 없는 상태에 이르게 될 수 있다. 이러한 상태에 이르게 되면 연속주조 제품의 품질에 치명적인 영향을 줄 수 있는 탕면의 변화가 발생되며, 또한 슬라이딩 게이트(5)의 개방 정도가 크게 변화하는 현상들이 나타나게 되면 정상적인 조업이 불가능하게 된다는 문제점이 있다.

따라서, 이러한 침적노즐(4)의 막힘에 기인한 문제점을 극복하기 위해 물리적으로 노즐을 강제로 개통시켜야 하는데, 이때 노즐벽체에 부착되었던 개재물(이물질)(a)이 탈락되어 용강을 오염시키는 역할을 하게 된다. 이러한 일련의 현상은 연속주조의 생산성 저하를 초래할 뿐만 아니라 제품의 품질불량을 유발시키는 문제점이 있으며, 이러한 문제점들은 연속주조 공정에서 가능한 한 그 발생을 저하시켜야 하는 필요성이 있다.

도 4는 침적노즐과 몰드에서의 용강유동 설명도로서, (a)는 정상상태에서의 용강유동이고, (b)는 침적노즐의 막힘에 따른 용강유동이며, (c)는 슬라이딩 게이트의 조절에 의한 용강흐름변화도이다.

도 4의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 턴디쉬에서 주형(몰드)로의 용강을 이송하기 위해 침적노즐을 통하여 용강을 이송하는 과정에서 침적노즐 내부에서의 개재물에 의한 침적노즐 유로가 막히던가 토출구에 개재물의 부착에 의한 막힘 발생시에는 도 4의 (a)와는 달리 도 4의 (b)(c)에 도시된 바와 같이 비정상적인 용강유동이 발생되어 침적노즐 좌,우측의 몰드레벨이 편차가 발생되는 문제점이 있다.

즉, 턴디쉬(2)에서 주형(3)(몰드)로의 용강을 이송하기 위해 침적노즐(4)을 통하여 용강을 이송하는 과정에서 침적노즐(4) 내부에서의 개재물(a)에 의한 침적노즐 유로가 막히던가 토출구(8)에 개재물(a)의 부착에 의한 막힘 발생시 침적노즐과 몰드에서의 용강유동도에서 보는 바와 같이 비정상적인 용강유동이 발생되어 침적노즐 좌,우측의 몰드레벨이 편차가 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 그 목적은 용강흐름의 변화에 따라 침적노즐 내에서의 용강 흐름을 제어함으로서, 부착된 개재물의 자연탈락을 유도하여 침적노즐의 막힘을 방지할 수 있고, 이에 따라 침적노즐 막힘해소에 따른 노즐막힘 조기검출, 노즐막힘 발생저감 및 제품품질 향상을 획득할 수 있는 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치를 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치는

몰드내 한 지점의 탕면레벨을 검출하는 제1 몰드레벨 센서;

상기 제1 몰드레벨 센서에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제1 검출값 및 출력 조작값을 출력하는 제1 신호처리부;

몰드내 다른 한 지점의 탕면레벨을 검출하는 제2 몰드레벨 센서;

상기 제2 몰드레벨 센서에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제2 검출값을 제공하는 제2 신호처리부;

상기 제1 신호처리부의 제1 검출값과 상기 제2 신호처리부의 제2 검출값을 비교하여 그 편차값(E)을 출력하고, 그 편차 등급에 따른 제어값을 제공하는 레벨편차 비교부;

상기 레벨편차 비교부에 의한 편차값(E)에 따라 막힘발생을 판단하고, 막힘 판단시 이를 경보하는 컴퓨터 장치; 및

상기 제1 신호처리부의 출력 조작값 및 상기 레벨편차 비교부의 제어값에 따라 슬라이딩 게이트의 동작을 조절하는 서보앰프;

를 구비함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치에 대하여 첨부도면을 참조하여 그 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치의 블록 구성도로서, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치는 몰드(3)내 한 지점의 탕면레벨을 검출하는 제1 몰드레벨 센서(6)와, 상기 제1 몰드레벨 센서(6)에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제1 검출값 및 출력 조작값을 출력하는 제1 신호처리부(21)와, 몰드(3)내 다른 한 지점의 탕면레벨을 검출하는 제2 몰드레벨 센서(9)와, 상기 제2 몰드레벨 센서(9)에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제2 검출값을 제공하는 제2 신호처리부(22)와, 상기 제1 신호처리부(21)의 제1 검출값(L1)과 상기 제2 신호처리부(22)의 제2 검출값(L2)을 비교하여 그 편차값(E=L1-L2)을 출력하고, 그 편차 등급에 따른 제어값을 제공하는 레벨편차 비교부(23)와, 상기 레벨편차 비교부(23)에 의한 편차값(E)에 따라 막힘발생을 판단하고, 막힘 판단시 이를 경보하는 컴퓨터 장치(24)와, 상기 제1 신호처리부(21)의 출력 조작값 및 상기 레벨편차 비교부(23)의 제어값에 따라 슬라이딩 게이트(5)의 동작을 조절하는 서보앰프(25)를 포함한다.

상기 레벨편차 비교부(23)는 상기 제1 신호처리부(21)의 제1 검출값(L1)과 상기 제2 신호처리부(22)의 제2 검출값(L2)을 비교하여 그 편차값(E=L1-L2)을 출력하고, 상기 레벨 편차값에 따라 침적노즐의 막힘을 판단하고 그 레벨 편차 등급에 따라 제어값 제어하도록 구성한다.

상기 서보앰프(25)는 침적노즐의 막힘 판단시, 상기 제1 신호처리부(21)의 출력 조작값 및 상기 레벨편차 비교부(23)의 제어값에 따라, 상기 슬라이딩 게이트를 반복적인 오픈(OPEN), 클로즈(CLOSE) 시키도록 구성한다.

도 6은 본 발명에 따른 막힘해소결과를 보이는 그래프이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작을 첨부한 도 5 및 도 6에 의거하여 하기에 상세히 설명한다.

먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치에서, 제1 몰드레벨 센서(6)는 몰드(3)내 한 지점의 탕면레벨을 검출하여 제1 신호처리부(21)로 제공하고, 상기 제1 신호처리부(21)는 상기 제1 몰드레벨 센서(6)에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제1 검출값(L1)을 레벨편차 비교부(23)로 제공하고, 이와 동시에 출력 조작값을 서보앰프(25)로 출력한다.

또한, 본 발명의 제2 몰드레벨 센서(9)는 상기 몰드(3)내 다른 한 지점의 탕면레벨을 검출하여 제2 신호처리부(22)로 제공하고, 상기 제2 신호처리부(22)는 상기 제2 몰드레벨 센서(9)에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제2 검출값을 상기 레벨편차 비교부(23)에 제공한다.

상기 제1 신호처리부(21) 및 제2 신호처리부(22)에서 수행되는 소정의 신호처리과정은 검출된 신호를 증폭하는 것과, 검출신호에 포함되는 노이즈를 제거하는 필터링시키는 것을 포함한다.

위의 설명에 있어서, 상기 제1 몰드레벨 센서(6) 및 제2 몰드레벨 센서(9)에 의해, 침적노즐(4)의 하단부 좌우측에 있는 토출구(8)를 통하여 토출되는 용강량이 침적노즐 내부의 비정상적인 막힘 및 침적노즐(4)의 하단부 좌우측에 있는 토출구(8)의 막힘정도에 따라 주형(3)의 용강레벨을 검출한다.

그 다음, 상기 레벨편차 비교부(23)는 상기 제1 신호처리부(21)의 제1 검출값(L1)과 상기 제2 신호처리부(22)의 제2 검출값(L2)을 비교하여 그 편차값(E=L1-L2)을 컴퓨터 장치(24)로 제공하고, 그 편차 등급에 따른 제어값을 서보앰프(25)로 제공한다.

이에 대해서 보다 구체적으로 설명하면, 상기 레벨편차 비교부(23)는 상기 제1 신호처리부(21)의 제1 검출값(L1)과 상기 제2 신호처리부(22)의 제2 검출값(L2)을 비교하여 그 편차값(E=L1-L2)을 출력하고, 상기 레벨 편차값에 따라 침적노즐의 막힘을 판단하고 그 레벨 편차 등급에 따라 제어값 제어한다.

그 다음, 상기 컴퓨터 장치(24)는 상기 레벨편차 비교부(23)에 의한 편차값(E)에 따라 막힘발생을 판단하고, 막힘 판단시 이를 경보한다.

그리고, 상기 서보앰프(25)는 상기 제1 신호처리부(21)의 출력 조작값 및 상기 레벨편차 비교부(23)의 제어값에 따라 슬라이딩 게이트(5)의 동작을 조절한다.

이에 대해서 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 서보앰프(25)는 침적노즐의 막힘 판단시, 상기 제1 신호처리부(21)의 출력 조작값 및 상기 레벨편차 비교부(23)의 제어값에 따라, 상기 슬라이딩 게이트를 반복적인 오픈(OPEN), 클로즈(CLOSE) 시킨다.

즉, 침적노즐 좌우측의 용강탕면의 편차가 발생되고 이 편차값에 따른 침적노즐 막힘을 예측하고 침적노즐이 막혔을 경우 제어시스템에 의한 슬라이딩 게이트의 순간적인 열고 닫음에 의한 침적노즐내 용강의 흐름을 제어하여 부착된 개재물(이물질)(a)을 제거하여 침적노즐의 막힘을 방지할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이, 본 발명에서는 침적노즐 좌,우측에 각각 1개씩 설치된 제1,제2 몰드레벨센서에 의해 검출된 몰드 레벨값을 신호처리부에서 노이즈 및 필터링 등과 같은 소정의 신호처리를 수행한 후 레벨편차 비교부(24)에서 두개의 신호를 비교하여 편차값을 얻는다. 여기서 얻어진 레벨 편차값(b)에 의해 침적노즐의 막힘을 판단하고 침적노즐 내부의 개재물(이물질)(a)을 제거하기 위해 레벨 편차값(e)의 하기 표 1에 보이는 테이블(table)과 같은 편차 등급에 따라 레벨편차 비교부(24)에서 제어값을 제어하고 슬라이딩 게이트(5)의 반복적인 오픈(OPEN) 및 클로즈(CLOSE) 신호를 발생함으로써 침적노즐 내에서의 용강 흐름을 제어하고 용강흐름의 변화에 의한 부착된 개재물(a)의 자연탈락을 유도하여 침적노즐의 막힘을 방지할 수 있다.

상기 표1에서, 좌측에 있는 커다란 표는 레벨검출값, 레벨편차값 및 편차등급간의 관계를 보이고 있고, 우측의 작은 표는 레벨편차별 대응 편차등급 분류표를 보이고 있다. 이러한 우측의 작은 표에 보인 레벨편차별 대응 편차등급 분류표에 기초해서 좌측의 커다란 표에 보인 바와 같이 각 레벨편차값이 해당 편차등급에 대응된다. 또한, 상기 표 1에서 제어값의 단위인 mm은 슬라이딩 게이트의 개도거리에 해당되는 거리 단위이며, 상기 표 1에 보인 바와 같이, 본 발명에서는 레벨검출값에 따른 레벨편차값에 대응되는 편차등급에 따라 슬라이딩 게이트의 개도(오픈정도)를 조절한다. 예를 들어, 편차등급이 3등급이면 노즐 막힘으로 판단하여 전술한 바와 같이 상기 슬라이딩 게이트를 오픈,클로즈를 반복적으로 조절하고, 이로부터 일정 시간 이후에는 막힘이 해소되었음을 알 수 있다.

도 6에서는 침적노즐 막힘에 따른 탕면 편차등급에 의해 침적노즐의 막힘정도를 검출하고 탕면의 편차등급에 따른 슬라이딩 게이트의 반복적인 오픈(OPEN), 클로즈(CLOSE)의 스트로크(STROKE) 변화로 침적노즐의 막힘을 해소한 일례를 보여준다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 용강흐름의 변화에 따라 침적노즐 내에서의 용강 흐름을 제어함으로서, 부착된 개재물의 자연탈락을 유도하여 침적노즐의 막힘을 방지할 수 있고, 이에 따라 침적노즐 막힘해소에 따른 노즐막힘 조기검출, 노즐막힘 발생저감 및 제품품질 향상을 획득할 수 있는 효과가 있다.

또한, 조업자에 의한 강재 개공으로 인한 조업부하 감소, 조업자 안전확보 및 침적노즐의 막힘에 의한 턴디쉬에서 주형으로의 용강이송 감소에 의한 주조속도 감소 및 주조중단의 문제점을 해결함으로써 생산성 향상 및 침적노즐에 부착된 재물의 조기 제거로 연속주조 제품의 품질을 확보할 수 있는 실용상의 효과를 얻을 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 구체적인 실시 예에 대한 설명에 불과하고, 본 발명은 이러한 구체적인 실시 예에 한정되지 않으며, 또한, 본 발명에 대한 상술한 구체적인 실시 예로부터 그 구성의 다양한 변경 및 개조가 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.

도 1은 일반 연속주조 공정도이다.

도 2는 종래 연속주조 공정에서의 몰드레벨 제어장치의 개략 블록도이다.

도 3은 도 2의 침적노즐의 단면도이다.

도 4는 침적노즐과 몰드에서의 용강유동 설명도로서, (a)는 정상상태에서의 용강유동이고, (b)는 침적노즐의 막힘에 따른 용강유동이며, (c)는 슬라이딩 게이트의 조절에 의한 용강흐름변화도이다.

도 5는 본 발명에 따른 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치의 블록 구성도이다.

도 6은 본 발명에 따른 막힘해소결과를 보이는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 래들 2 : 턴디쉬

3 : 주형(MOLD) 4 : 침적노즐

5 : 슬라이딩 게이트 6 : 제1 몰드레벨 센서

7 : 슬라브(주편) 8 : 토출구

9 : 제2 몰드레벨 센서 10 : 서보 실린더

11 : 몰드레벨 검출장치 12 : 몰드레벨 컨트롤러

13 : 서보앰프 14 : 유압밸브

15 : 내화물 21 : 제1 신호처리부

22 : 제2 신호처리부 23 : 레벨편차 비교부

24 : 컴퓨터 장치 a : 개재물(이물질)

b : 레벨편차

Claims (3)

1. 몰드(3)내 한 지점의 탕면레벨을 검출하는 제1 몰드레벨 센서(6);

   상기 제1 몰드레벨 센서(6)에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제1 검출값 및 출력 조작값을 출력하는 제1 신호처리부(21);

   몰드(3)내 다른 한 지점의 탕면레벨을 검출하는 제2 몰드레벨 센서(9);

   상기 제2 몰드레벨 센서(9)에 의한 검출신호를 소정의 처리를 수행한 후 제2 검출값을 제공하는 제2 신호처리부(22);

   상기 제1 신호처리부(21)의 제1 검출값(L1)과 상기 제2 신호처리부(22)의 제2 검출값(L2)을 비교하여 그 편차값(E=L1-L2)을 출력하고, 상기 레벨 편차값에 따라 침적노즐의 막힘을 판단하고 그 레벨 편차 등급에 따라 제어값 제공하는 레벨편차 비교부(23);

   상기 레벨편차 비교부(23)에 의한 편차값(E)에 따라 막힘발생을 판단하고, 막힘 판단시 이를 경보하는 컴퓨터 장치(24); 및

   상기 제1 신호처리부(21)의 출력 조작값 및 상기 레벨편차 비교부(23)의 제어값에 따라 슬라이딩 게이트(5)의 동작을 조절하고, 침적노즐의 막힘 판단시, 상기 슬라이딩 게이트를 반복적인 오픈(OPEN), 클로즈(CLOSE) 시키는 서보앰프(25)

   를 구비한 침적노즐 막힘 검출 및 방지 장치.
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