KR100870760B1

KR100870760B1 - 연속주조 공정의 주형에서의 1차 냉각강도 자동제어 장치

Info

Publication number: KR100870760B1
Application number: KR1020010082644A
Authority: KR
Inventors: 박병흔; 시태기
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2008-11-26
Also published as: KR20030052626A

Abstract

본 발명은 연속주조 공정에 있어서 주형에서의 1차 냉각강도를 자동제어하여 주조 품질을 향상시킬 수 있는 연속주조 공정의 주형에서의 1차 냉각강도 자동제어 장치에 관한 것이다.

본 발명은 연속주조 공정에 있어서, 주형의 단변 동판(202)의 높낮이를 조절하는 상,하 조절 장치부와, 주편의 팽창량을 측정하는 주편 팽창량 측정 장치부와, 주편 팽창량을 계산하여 상기 상,하 조절 장치부에 신호를 보내주는 제어부를 포함하고, 상기 상,하 조절 장치부는 높이를 높인 장변 동판(102)과, 단변 동판 워터재킷(401)과, 스크류우(302)를 고정하는 고정너트(402)와, 제어 컴퓨터(602)에서 오는 제어배선(308)이 연결된 모터(304)와, 상,하 조절 모터(304)에 의해 작동되는 워엄(702) 및 워엄 휠(703) 그리고 상,하 조절 스크류우(302)가 맞물림되어 있는 상,하 조절 감속기(303)와, 상기 조절 감속기(303) 양 측면에 부착된 바퀴(307)가 삽입되는 안내 레일(301)로 이루어져 있고, 상기 주편 팽창량 측정 장치부는 장변 동판(102) 직하에 설치된 측정 롤(305)과, 상기 측정 롤(305) 양 끝에 설치된 팽창량 측정기 고정장치(306)와, 상기 고정장치에 설치된 팽창량 측정기(310)로 이루어져 있으며, 상기 제어부는 팽창량 측정기(310)가 감지 배선(312)과 데이터 배선(311)을 통하여 콘트롤러(601)와 제어 컴퓨터(602)로 연결되고 디지털/아날로그 컨버터를 각각 거쳐서 제어배선을 통하여 비교부와 가산부가, 유압 스위치(603)와 모터 정역 제어부 및 상,하 조절 모터(304)로 연결되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연속주조 공정의 주형에서의 1차 냉각강도 자동제어 장치를 제공한다.

Description

연속주조 공정의 주형에서의 1차 냉각강도 자동제어 장치{APPARATUS FOR TUTO MATIC CONTROL OF PRIMARY COOLING DEGREE IN MOLD OF CONTINOUS CASTING PROCESS}

도1은 종래의 연속주조 방법에 의한 주형의 주조상태 단면도로서, a는 상, 하부 폭이 평행인 주형의 주조상태 단면도, b는 테이퍼 형상인 주형에서 주편이 과다하게 수축된 주조상태 단면도, c는 테이퍼 형상인 주형에서 주편이 과다하게 팽창된 주조상태 단면도,

도2는 종래의 주형을 상,하에서 본 사시도,

도3은 본 발명의 사시도,

도4는 본 발명의 장치가 설치된 단변 동판 사시도,

도5는 주편의 응고 셀 형성 단면도,

도6은 본 발명의 상,하 조절 제어 회로도,

도7은 상,하 조절 감속기 정면도,

도8은 본 발명의 제어회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

101 : 에어 갭 102 : 장변 동판

103 : 용강 104 : 응고 셀

105 : 응고 셀 두께 106 :주편 표면

107 : 주형내벽 108 : 주형내벽과 응고 셀 접촉영역

109 : 에어 갭 발생 영역 110 : 크랙 발생 부위

111 : 롤 201 : 클램프 실린더

202 : 단변 동판 203 : 폭 가변 스크류우

301 : 상,하 조절장치 안내 레일 302 : 상,하 조절 스크류우

303 : 상,하 조절 감속기 304 : 상,하 조절 모터

305 : 주편 팽창량 측정 롤 306 : 주편 팽창량 측정기 고정장치

307 : 상,하 조절 감속기 이동 휠 308 : 제어배선

309 : 주형 하부 폭 310 : 팽창량 측정기

311 : 데이터 배선 312 : 감지 배선

401 : 워터 재킷 402 : 상,하 조절 감속기 고정 너트

501 : 주편 두께 502 : 주편 폭

601 : 콘트롤러 602 : 제어 컴퓨터

603 : 유압 스위치 701 : 커플링

702 : 워엄 703 : 워엄 휠

본 발명은 연속주조 공정의 주형에 관한 것으로, 특히 주형에서의 1차 냉각 에 의해 형성되는 응고 셀의 두께를 제어하기 위한 연속주조 공정의 주형에서의 1차 냉각강도 자동제어 장치에 관한 것이다.

도1을 참조하면, 일반적으로 연속주조 공정에 있어서 주형을 통해 연속주조되는 용강(103)은 응고시에는 체적수축을 하고 또한 응고 셀(104)도 그 후의 온도저하에 따라서 수축하므로, 주편 표면(106)과 주형내벽(107)과의 접촉은 불가능하게 된다. 이것을 에어 갭(101)의 생성이라고 한다.

정상주조작업에 있어서 주형상부의 용강(103) 탕면 레벨에서의 응고 셀의 두께(105)는 대단히 작고 게다가 온도도 높아서 강도도 작다. 따라서 응고 셀(104)은 용강(103)의 정압에 견딜 수 없어서 항상 주형내벽(107)에 압착된다. 이 접촉영역(108)에서 주편은 강하게 냉각되어 응고 셀의 두께(105)가 증가할 뿐만 아니라 온도도 저하되는데, 이 냉각에 의해 주편에 작용하는 수축력 때문에 용강(103) 정압에 견딜 수 있게 되고 주편 표면(106)과 주형내벽(107)과의 사이에 갭(101)이 발생한다. 그리고 에어 갭 발생 영역(109)과 응고 셀 접촉 영역(108)과의 중간 영역에서의 주편이 냉각되어 수축되므로 주형과 응고 셀(104)은 접촉을 않게 되지만 접촉을 않는 상태에서 응고 셀(104) 온도는 복열되고 이로 인해 강도저하를 일으키게 되므로 다시 주형과 접촉하게 되는 천이 영역이 존재하게 된다.

주형의 냉간능을 향상시키기 위해서는 에어 갭의 생성 영역(109)을 감소시켜야 된다. 이 때문에 에어 갭량에 상당하는 만큼 주형하부 크기를 상부보다 적게 하는 주형 테이퍼 (도1의 b,c)를 강종 별로 설정하여 주형내 응고수축에 의한 냉각능 저하를 보상하게 함으로써 에어 갭(101)을 다소 줄어들게 하는 데는 성공했지만 응 고 셀의 두께(105)가 일정하지 않고 주편의 폭이나 인발속도, 강종 및 조업상 미세한 요인들에 의해 변화하게 되어 주형 직하에서 팽창하여 터지는 브레이크 아웃 및 크랙 발생 또는 주편 표면(106)의 취성을 강하게 하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 주형 직하에서의 주편의 팽창량을 측정하여 용강탕면의 높이를 조절하여 주형에서의 1차 냉각의 강도를 자동조절하는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부도면에 예시된 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

도2∼도8에 예시된 바와 같이 본 발명은 크게 단변 동판(202)의 높낮이를 조절하는 상,하 조절 장치부와, 주편의 팽창량을 측정하는 주편 팽창량 측정 장치부와, 주편 팽창량을 계산하여 상,하 조절 장치부에 신호를 보내주는 제어부로 이루어진다.

상기 상, 하 조절 장치부는 종래보다 높이를 높인 장변 동판(102)과, 단변 동판 워터재킷(401)과, 스크류우(302)를 고정하는 고정너트(402)와, 제어 컴퓨터(602)에서 오는 제어배선(308)이 연결된 모터(304)와, 상,하 조절 모터(304)에 커플링(701)으로 연결되어 워엄(702)과 워엄 휠(703) 그리고 상,하 조절 스크류우(302)가 맞물림되어 있는 상,하 감속기(303)와, 상기 감속기(303) 양 측면에 부착된 바퀴(307)가 삽입되는 긴 사각 홈이 있는 안내 레일(301)로 이루어져 있다.

상기 주편 팽창량 측정 장치부는 장변 동판(102) 직하에 설치된 원통형의 긴 측정 롤(305)과, 상기 측정 롤(305) 양 끝에 설치된 팽창량 측정기 고정장치(306)와, 상기 고정장치(306)에 설치된 팽창량 측정기(310)로 이루어져 있다.

상기 제어부는 도6과 도8에 도시된 바와 같이 팽창량 측정기(310)가 감지배선(312)과 데이터 배선(311)을 통하여 콘트롤러(601)와 제어 컴퓨터(602)로 연결되고, 디지털/아날로그 컨버터(D/A CONVERTOR)를 각각 거쳐서 제어배선을 통하여 비교부와 가산부가, 유압 스위치(603)와 모터 정역 제어부 및 상,하 조절 모터(304)로 연결된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용에 관하여 설명하면 다음과 같다.

참고로, 주편의 주형에서의 냉각강도가 크게 되면 응고 셀(104)이 두껍게 형성되어 내부 용강(103)의 정압을 어느 정도 견딜 수 있으므로 주편 팽창량이 작게 되고, 냉각강도가 작게 되면 응고 셀(104)이 얇게 형성되어 응고 셀이 내부 용강(103)의 정압을 이기지 못하고 팽창량이 커지면서 하부 롤(111) 부위에서 터지는 브레이크 아웃이 발생하게 된다. 그러므로 주편의 팽창량을 측정하여 응고 셀의 두께(105)를 예측할 수 있다.

도3과 도6에 도시된 바와 같이 주형 직하에 주편 팽창량 측정 롤(305)이 설치되어 주편의 팽창량을 측정하여 이 측정치를 감지 배선(312)을 통하여 콘트롤러(601)에 보내면, 상기 콘트롤러(601)는 각 측정기(310)에서 보내온 측정치를 데이터 배선(311)을 통하여 제어 컴퓨터(602)에 보내고, 상기 제어 컴퓨터(602)에서는 주편의 팽창량을 이용하여 응고 셀의 두께(105)를 예측하여, 두께가 설정치 와 맞지 않으면 제어배선(308)을 통하여 유압 스위치(603)에 명령 신호를 보내서 클램프 실린더(201)를 작동하여 장변 동판(102)을 벌리게 하고, 상,하 조절 모터(304)에 명령 신호를 보내서 응고 셀(104)이 두꺼우면 단변 동판(202)을 내리게 하고, 얕으면 단변 동판을 올리게 한다. 명령 신호를 받은 상,하 조절 모터(304)는 커플링(701)을 통하여 워엄(702), 워엄 휠(703), 스크류우(302)가 맞물려 있는 감속기(303)를 작동시켜 단변 동판(202)의 높낮이를 조절하게 된다. 이 때 주편은 인발 속도를 달리 함으로써 단변 동판과 용강(103) 탕면의 높낮이 변화는 없게 된다. 단변 동판을 올리게 되면 인발 속도를 느리게 하여 단변 동판이 올라간 거리만큼 보상하게 되는데, 이때 인발 속도를 느리게 함으로써 얇게 형성된 응고 셀의 두께(105)를 설정치와 일치되게 하고, 단변 동판을 내리게 되면 인발 속도를 빠르게 하여 단변 동판이 내려간 거리만큼 따라가게 하는데 이때 인발 속도를 빠르게 함으로써 두껍게 형성된 응고 셀의 두께를 설정치와 일치되게 한다.

상,하 조절 장치는 감속기(303) 양 측면에 부착된 바퀴(307)가 안내 레일(301)을 통하여 움직일 수 있게 함으로써 폭 가변 스크류우(203)에 의해 주편 폭 가변시 자유로이 이동되며, 상,하로는 안내레일(301)에 고정되어 움직이지 않게 된다.

다음, 도8을 참조하여 본 발명의 제어회로를 설명하면 다음과 같다.

측정 롤(305)에 부착된 측정기(310)에 의해 측정된 변위 값은 프론트(front)부의 두개는 컴퓨터(602)에서 합산되어 평균값이 구해지고, 리어(rear)측도 같이 평균값이 구해진다. 이 두개 값은 디지털/아날로그 컨버터를 통해 아날로그 값으로 변환되고, 제품의 특성에 맞추어 VR로 응고되는 기준값을 설정한다. 컴퓨터에서 출력된 값은 비교부에서 기준값과 비교가 되어 이 값이 크면 음(-)의 오차를 가지고, 이 값이 적으면 양(+)의 오차를 가진다. 그리고 프론트의 측정기(310)의 값과 리어의 측정기(310)값을 가산부에서 합산하여 이 값으로 유압 스위치(603)를 제어하여 실린더(210)를 제어한다. 또한 이 값이 + 오차이면 D1을 통해 TR1을 동작시키고 Ry1을 오프(OFF)시켜 b접점에 의해 모터의 방향을 시계방향으로 제어하고, 이 값이 -오차이면 OP4 반전회로에 의해 -값이 +가 되고 D2를 통해 TR2를 동작시키고 Ry2를 오프시켜 b접점에 의해 모터를 반시계방향으로 콘트롤하게 된다.

따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면 연속주조 공정시 주편의 응고는 측면(501)이 빠르게 진행되는데 단변 동판(202)을 위로 올려서 장변 동판(102)에서의 냉각 시간을 조절하여 주편의 폭(502)방향과 두께(501)방향의 응고 속도를 같게 할 수 있고, 주형에서의 냉각 강도가 약해서 응고 셀(104)이 얇게 형성되면 단변 동판(202)이 올라가게 되는데 그러면 장변 동판(102)의 하부 폭(309)은 더 좁아지므로 에어 갭(101)이 줄여지고 장변 동판에 접촉되는 면이 많아지므로 냉각 강도가 커져서 응고셀이 설정치만큼 두꺼워지며, 주형에서의 냉각강도가 너무 강하게 되면 급냉으로 인하여 주편 표면(106)에 취성이 강해지는 바 이때 단변 동판을 내려서 장변 동판과 접촉되는 부위를 작게 함으로써 응고셀의 두께가 설정치만큼 얇아지고 취성이 강해지는 것을 예방하며, 강종 및 주편 폭(502)에 따라 주편 인발 속도를 변하지 않게 하면서 1차 냉각 시간만 조절할 수 있고 상,하 폭의 차이도 조절하여 주조 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어지는 것이다.

Claims

연속주조 공정에 있어서, 주형의 단변 동판(202)의 높낮이를 조절하는 상,하 조절 장치부와, 주편의 팽창량을 측정하는 주편 팽창량 측정 장치부와, 주편 팽창량을 계산하여 상기 상,하 조절 장치부에 신호를 보내주는 제어부를 포함하는 구성을 특징으로 하는 연속주조 공정의 주형에서의 1차 냉각강도 자동제어 장치.
제 1항에 있어서, 상기 상하 조절 장치부는 상기 단변 동판(202)의 상부에 위치한 워터재킷(401)과 상기 단변 동판의 상부와 감속기 고정 너트(402)로 연결되는 상하조절스크류(302);

상기 상하 조절 스크류(302)에 맞물려 있는 워엄, 워엄 휠로 구성되는 상하 조절 감속기(303);

상기 상하 조절 감속기(303)와 커플링으로 연결되어 있고, 상기 제어부의 신호를 보내줄수 있는 제어배선(308)이 연결되어 상기 상하 조절 스크류(302)를 이동시킬 수 있는 상하 조절 모터(304); 및

상기 상하 조절 감속기(303) 양측면에 설치된 상하 조절 감속기 이동휠(307)과 상기 상하 조절 감속기 이동휠(307)이 수평이동이 가능하도록 하는 상하조정장치 안내레일(301)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조 공정의 주형에서의 1차 냉각강도 자동제어 장치.
제 1항에 있어서, 상기 주편 팽창량 측정 장치부는 장변 동판(102) 직하에 설치된 측정 롤(305)과, 상기 측정 롤(305) 양 끝에 설치된 팽창량 측정기 고정장치(306)와, 상기 고정장치에 설치된 팽창량 측정기(310)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 연속주조 공정의 주형에서의 1차 냉각강도 자동제어 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제어부는, 감지 배선(312)과 데이터 배선(311)을 통하여 각각 상기 주편 팽창량 측정 장치부에 설치된 팽창량 측정기(310)와 콘트롤러(601)에 연결된 제어 컴퓨터(602)에 의해 수행되며, 상기 제어 컴퓨터(602)는 제어배선(308)을 통하여 클램프 실린더(201)를 작동시키는 유압 스위치(603)와 연결되고 또한, 제어배선(308)을 통하여 상,하 조절 모터(304)와 연결되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연속주조 공정의 주형에서의 1차 냉각강도 자동제어 장치.