KR100817146B1 - 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 턴디쉬의 침지노즐의 진동을 연속적으로 측정하여 침지노즐과 그 상부의 상부노즐에 비금속 개재물이 퇴적되지 않도록 진동상태를 일정하게 유지하기 위하여 아르곤을 자동투입하는 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 침지노즐(13)의 진동을 측정하는 진동측정부(30)와 이 측정값을 받아서 제어하는 제어부(28), 그리고 제어 신호에 따라 불활성가스인 아르곤의 유량을 자동으로 조절하는 유량조절부(32)로 구성된 개재물 부착 방지장치를 이용하여 측정된 진동값에 따라 아르곤의 유량을 자동으로 조절하는 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법을 제공한다.

이와 같이, 본 발명은 턴디쉬 상부노즐과 침지노즐의 막힘을 방지하여 몰드의 용강 레벨을 안정화시킬 수 있어 주편의 품질도 향상될 뿐 아니라 노즐막힘으로 인한 노즐세척 등의 작업도 필요없게 되어 작업의 안정을 이룰 수 있는 효과가 있다.

턴디쉬, 상부노즐, 침지노즐, 진동값, 자동조절밸브

Description

턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법{APPARATUS FOR PREVENTING INCLUSION FROM ADHERING TO UPPER NOZZLE OF TUNDISH, AND PREVENTING METHOD THEREFOR}

도 1는 연속주조 공정시 용강을 배출하는 작업의 개략도;

도 2는 종래의 불활성가스 투입방법에 따른 작업 방법에 따른 상세도

도 3은 본 발명에 따른 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치의 구성을 나타내는 개략적인 장치 구성도;

도 4는 본 발명에 따른 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지방법에 의한 플로우챠트이다.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10:턴디쉬 13:침지노즐 14:하부노즐 16:하부 플레이트

23:유량자동조절밸브 24:고정거치대 25:탐촉봉 30:진동측정부

26:변환기 27:PLC 31:제어부 32:유량조절부

본 발명은 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 턴디쉬의 침지노즐의 진동을 연속적으로 측정하여 침지노즐과 그 상부의 상부노즐에 비금속 개재물이 퇴적되지 않도록 진동상태를 일정하게 유지하기 위하여 아르곤을 자동투입하는 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 연속주조 공정은 고로로부터 용강(1)을 래이들(2)로 출선받아 상기 래이들(2)의 하부면에 설치된 슬라이딩 게이트(5)를 개방함으로써 래이들 노즐(4)을 통하여 용강(1)이 배출되어 상기 슬라이딩 게이트(5)의 하부에 설치된 컬렉터 노즐(6) 및 래이들 침지노즐(7)을 통하여 용강이 턴디쉬(10)로 배출된다.

상기 용강(1)을 수용한 턴디쉬(10)는 그 하부에 형성된 내화재(11)로 보호되어 구성되는 상부노즐(14)을 통하여 용강(1)을 배출하게 되는데, 이러한 상부노즐(14)은 하부에 설치된 상부 및 중부, 하부 플레이트(12,15,16)의 개폐작동으로 턴디쉬(10)에 수용된 용강(1)을 배출하며, 상기 중부 플레이트(12)의 개방으로 수용된 용강(1)이 배출되면 침지노즐(13)을 거쳐 몰드(17)로 주입되어 슬래브(18)를 연속주조하게 되는 것이다.

일반적으로 연속주조 작업에서 침지노즐(13)의 막힘을 방지하기 위하여, 침지노즐(13)에 불활성가스인 아르곤을 투입하는 방법이 있고, 또 다른 방법으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 침지노즐(13) 상부의 다공성 상부노즐(14))에 불활성가스인 아르곤을 투입하는 방법이 있다. 어떤 방법이든 작업자 개인의 판단에 의하여 수동으로 투입이 이루어지며 주조작업중의 유량 조절 또한 전적으로 작업자의 판단 에 따라 이루어진다 그 판단의 근거로는 첫째 스틱을 침지노즐에 직접 맞대어 보고 그 진동의 손으로 느낀 다음 작업자가 판단하여 수동 조절밸브(21)로 아르곤 유량을 조절하는 방법과, 턴디쉬 SN 개도(Sliding Nozzle 개방정도)의 증가 추이에 따라 아르곤 유량을 조절하는 방법 등이 있지만 이 방법 또한 수동적인 방법이다

이러한 방법은 모두가 작업자 개인의 판단에 의해 이루어지기 때문에 표준화시키는데 어려움이 있다. 또한 침지노즐의 진동을 작업자가 쉬지 않고 연속적으로 체크하기 어려우며, 이로 인하여 침지노즐의 진동변화에 즉각 대응하지 못하는 점 또한 침지노즐 막힘의 원인이 된다.

침지노즐의 막힘방지방법의 일환으로 침지노즐에 초음파 진동을 부여하고, 이 진동으로 인하여 침지노즐 내면에 부착된 개재물을 제거하고자 하는 방법이 있으나, 이는 용강이 단 하나의 침지노즐만 통과하는 것이 아니라 침지노즐 상부의 턴디쉬 상부노즐에서 시작하여 세 개로 이루어진 플레이트를 지나 침지노즐을 통과하는 것이기 때문에 하부의 침지노즐에 초음파 진동을 부여하여 개재물의 부착을 억제하거나 부착된 개재물을 제거하려는 방법은 침지노즐의 개재물 부착을 억제하거나 또는 이미 부착된 침지노즐의 개재물은 제거 할 수 있겠지만 그 상부의 상부노즐에 부착된 개재물은 제거되지 못하여 이것 역시 연속 주조 작업의 원활한 진행을 이루지 못하게 된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 용강이 통과하는 침지노즐의 진동을 탐촉봉을 이용하여 연속적으로 측정하고 이 측정값의 변화에 따라 개 재물 부착을 방지하기 위하여 다공질의 상부노즐에 투입되는 불활성가스인 아르곤의 유량을 PLC에 의한 제어 시스템을 이용하여 유량을 자동으로 조절하여 투입함으로써 아르곤이 투입되는 상부노즐은 물론 하부의 침지노즐에 부착하려 하는 용강 속의 비금속 개재물의 부착을 사전에 억제시켜 연속주조 작업의 안정성을 높이고, 노즐막힘을 방지하기 위한 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치 및 그 방지방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 턴디쉬의 하부 플레이트면에 고정된 고정거치대와, 이에 거치되어 턴디쉬의 침지노즐면에 접촉하는 탐촉봉으로 이루어지는 진동측정부와;

상기 진동측정부의 탐촉봉과 전기신호적으로 연결되어 동 탐촉봉으로부터 측정된 진동신호를 일정한 전류 값으로 변환하는 변환기와, 이에 전기신호적으로 연결되어 입력된 측정값을 기준 설정값과 비교하여 PLC로 이루어지는 제어부와;

상기 제어부의 PLC와 전기신호적으로 연결되어 동 PLC로부터 출력값을 전달받아 자동조절되는 유량 자동조절밸브를 구비하여 아르곤 유량을 조절하여 상기 침지노즐에서 측정되는 진동값을 8 ~ 12 mm/sec로 유지하게 하는 유량조절부로 구성되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 구성으로 이루어진 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치를 이용하여 턴디쉬의 하부 슬라이딩 노즐을 개방하여 용강을 연속주조 몰드로 배출하여 연속주조 작업을 시작하여 상기 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부 착 방지장치를 가동시켜 턴디쉬의 침지노즐의 진동값을 측정하는 단계와;

상기 측정된 침지노즐의 진동값이 8㎜/sec 미만이면 아르곤 유량을 증가시켜 침지노즐의 진동값을 8∼12㎜/sec 범위로 유지하는 단계와,

상기 측정된 침지노즐의 진동값이 12㎜/sec를 초과하면 아르곤 유량을 감소시켜 침지노즐의 진동값을 8∼12㎜/sec 범위로 유지하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지방법을 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명은 상세하게 설명한다.

일반적으로 유체가 흐르는 관내에 압력이 낮아지거나 가스가 유입되게 되면 공동현상에 의해 미세한 진동이 유체 내에 발생하게 되며, 이와 같은 진동은 침지노즐로 전달되어 침지노즐이 진동하게 된다.

본 발명에서는 침지노즐의 막힘을 방지하기 위하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 침지노즐(13)의 진동을 측정하는 진동측정부(30)와 이 측정값을 받아서 제어하는 제어부(28), 그리고 제어 신호에 따라 불활성가스인 아르곤의 유량을 자동으로 조절하는 유량조절부(32)로 구성된다.

진동을 측정하는 진동측정부(30)는 턴디쉬(10) 하부에 부착된 탐촉봉 고정 거치대(24)에 진동을 측정하는 탐촉봉(25)을 거치시켜 끝부분이 침지노즐(13)에 접촉하게 하여 공동현상에 의해 발생되는 침지노즐(13)의 진동을 측정한 신호를 변환기(26)로 보내게 된다.

제어부(31)는 진동을 측정하는 탐촉봉(25)으로부터 측정된 진동신호가 변환기(26)에 의해 일정한 전류값으로 변환되어 PLC(27)로 입력되면 그 측정값을 기준 설정값과 비교하여 아르곤 유량 자동 조절밸브(23)와 함께 피드백(Feedback) 제어로 아르곤의 유량을 자동 조절하기 위한 출력값을 지시하게 된다.

유량조절부(32)는 아르곤을 자동으로 조절하는 곳으로 PLC(27)와 자동 조절밸브(23)와 사이에서 이루어지는 상황으로 진동기준 설정값과 탐촉봉(25)으로 전달받은 진동 측정값과 비교하여 이루어지는 출력값을 받아 아르곤의 유량을 자동으로 조절하게 된다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 상세하게 설명한다.

연속주조 작업이 시작되면 턴디쉬(10) 안에 수용되었던 용강(1)은 턴디쉬(10)의 상부노즐(14)과 침지노즐(13)을 통하여 계속 흐르게 되고 다공질로 제작된 턴디쉬 상부노즐(14)에는 턴디쉬 상부노즐(14)과 침지노즐(13)에 용강 속의 비금속 개재물(29)이 퇴적되어 노즐(13,14)의 내면 좁아지면서 결국은 노즐(13,14)이 막혀 연속주조 작업의 수행이 어려워지려는 것을 방지하고, 또 용강(1)이 몰드(17) 안에 머무는 동안 용강(1) 속의 비금속 개재물(29)들이 아르곤 기포에 의해서 분리되어 부상될 수 있도록 하기 위하여 아르곤 라인(19)을 통하여 불활성가스인 아르곤을 투입하게 된다.

이렇게 턴디쉬 상부노즐(14)에 투입되는 아르곤 가스는 용강(1)과 함께 몰드(17)까지 공급되는데, 이 때에 침지노즐(14)에 용강(1)의 흐름을 느낄 수 있는 떨림, 즉 진동이 생기며 이 진동을 탐촉봉(25)을 이용하여 연속적으로 측정하고, 그 측정된 신호는 변환기(26)를 거쳐 PLC(27)로 전송되며, 측정값을 전송 받은 PLC(27)는 진동 측정값과를 기준 설정값을 서로 비교하여 제어하는 피드백 제어로 아르곤의 유량을 자동으로 조절하여 투입하게 된다

주조작업중 침지노즐(14)에서 측정할 수 있는 진동 측정값이1㎜/sec ∼ 50㎜/sec 일 때, 아르곤 유량 조절을 통하여 상부노즐(14)과 침지노즐(13)의 막힘을 방지하고 주편 품질의 결함을 최소화 할 수 있는 침지노즐의 설정기준 진동값은 10㎜/sec 에서 ±2㎜/sec가 가장 적정하며, 이를 기준값으로 설정하고 주조작업에서 침지노즐(13)의 떨림, 곧 침지노즐(13)의 진동 측정값이 설정한 기준값보다 많다는 것은 턴디쉬(10)에서 몰드(17)까지 흐르는 용강(1) 중에 상부노즐(14)을 통하여 투입되는 아르곤의 유량이 많을 때 나타나며, 또한 아르곤의 유량이 많으면 용강 속에서 아르곤이 모두 부상하지 못하며 부상하지 못한 기포성 아르곤은 용강 속에 잔존해 있는 개재물(29)과 결합하여 품질의 결함으로 나타난다 그리고 몰드 탕면의 레벨을 불안정하게 하여 주편인 슬래브(18)의 응고 셀의 찢어짐과 같은 설비사고의 원인이 되기도 한다

그와 반대로 침지노즐(13)의 진동 측정값이 설정한 기준값보다 낮으면 상부노즐(14)을 통하여 투입되고 있는 아르곤의 유량이 적어서 상부노즐(14)과 침지노즐(13)에 부착하고자 하는 개재물(29)을 억제하지 못하게 되어, 이는 곧 상부노즐(14)과 침지노즐(13)이 개재물(29)에 의해 내면이 좁아져 결국 막혀버리는 결과를 초래하며, 이는 연속주조 작업의 불안정과 품질의 결함을 가져오게 되고 결국에는 연속주조 작업을 계속 할 수 없는 상황에까지 이르게 한다.

연속주조 작업이 계속해서 진행되면서 용강(1) 속의 비금속 개재물(29)들이 턴디쉬 상부노즐(14)과 침지노즐(13)에 영향을 주어 진동의 변화를 일으키게 되면 연속적으로 측정하고 있는 진동 측정용 탐촉봉(25)은 진동의 변화를 계속해서 PLC(27) 시스템으로 전송하고 전송 받은 진동 측정값의 변화에 따라 제어 시스템에 의하여 아르곤의 유량이 자동 조절밸브(23)로 조절되어 투입하게 된다.

결국 침지노즐(13)의 진동을 탐촉봉(25)을 이용하여 연속으로 측정하고 나타난 측정값의 변화에 따라 신속하게 대응하여 아르곤의 유량을 자동으로 조절하여 적절하게 투입하여 침지노즐(13)의 진동을 주조작업이 처음 시작 할 때와 같은 진동 상태로 유지시켜 비금속 개재물(29)에 의한 턴디쉬 상부노즐(14)과 침지노즐(13)의 막힘을 방지 할 수 있게 한다.

아래의 표 1은 침지노즐(13)의 진동패턴에 따른 주조작업의 상황이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 침지노즐의 진동을 연속측정하여 턴디쉬 상부노즐에 투입되는 아르곤이 진동 측정값 변화에 따라 자동으로 조절되어 즉 시 투입되면, 연속주조 작업에서 가장 취약하다고 할 수 있는 용강 속의 비금속 개재물에 의한 턴디쉬 상부노즐과 침지노즐의 막힘을 억제할 수 있으며, 이로 인하여 연속주조 작업에 있어서 연주 비율을 현저히 높일 수 있고 노즐막힘으로 인하여 불안정하게 되는 몰드의 용강 레벨을 안정화시킬 수 있으며, 이에 따라 주편의 품질도 향상될 뿐 아니라 노즐 막힘으로 인한 노즐세척 등의 작업도 필요없게 되어 작업의 안정을 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 턴디쉬(10)의 하부 플레이트(16)에 고정된 고정거치대(24)와, 이에 거치되어 턴디쉬(10)의 침지노즐(13) 외면에 접촉하는 탐촉봉(25)으로 이루어지는 진동측정부(30)와;

   상기 진동측정부(30)의 탐촉봉(25)과 전기신호적으로 연결되어 동 탐촉봉(25)으로부터 측정된 진동신호를 일정한 전류값으로 변환하는 변환기(26)와, 이에 전기신호적으로 연결되어 입력된 측정값을 기준 설정값과 비교분석하는 PLC(27)로 이루어지는 제어부(31)와;

   상기 제어부(31)의 PLC(27)와 전기신호적으로 연결되어 동 PLC(27)로부터 출력값을 전달받아 자동조절되는 유량 자동조절밸브(23)를 구비하여 투입되는 아르곤 유량을 조절하여 상기 침지노즐(13)에서 측정되는 진동값을 8 ~ 12 mm/sec로 유지하게 하는 유량조절부(32)로 구성되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치.
2. 턴디쉬(10)의 슬라이딩 노즐(12)을 개방하여 용강(1)을 연속주조 몰드(17)로 배출하여 연속주조 작업을 시작하여 상기 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지장치를 가동시켜 턴디쉬(10)의 침지노즐(13)의 진동값을 측정하는 단계와;

   상기 측정된 침지노즐(13)의 진동값이 8㎜/sec 미만이면 상부노즐(14)로 공급되는 아르곤 유량을 자동으로 증가시켜 침지노즐(13)의 진동값을 8∼12㎜/sec로 유지하게 하는 단계와,

   상기 측정된 침지노즐(13)의 진동값이 12㎜/sec를 초과하면 상부노즐(14)로 공급되는 아르곤 유량을 감소시켜 침지노즐(13)의 진동값을 8∼12㎜/sec로 유지하게 하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 턴디쉬 상부노즐의 개재물 부착 방지방법.

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