KR101129990B1 - 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치 및 방법 - Google Patents

연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

연속 주조 공정 모사용 수 모델에 포함된 몰드의 탕면 레벨에 대한 정확한 제어가 가능한 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치는, 연속 주조 공정 모사용 수 모델에 포함된 몰드의 배수관에 설치된 배수 제어부와 몰드의 배수관 사이에 설치되어 몰드로부터 배수되는 물을 임시 저장하는 레벨 제어 버퍼; 몰드 탕면의 레벨을 측정하는 레벨 센서; 및 몰드 탕면의 레벨에 근거하여 레벨 제어 버퍼의 상하 움직임을 제어하는 레벨 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING MOLTEN STEEL LEVEL INTHE MOLD OF MODEL FOR COPYING CONTINUOUS CASTING PROCESS}
본 발명은 연속 주조 공정을 모사하기 위한 수 모델에 있어서 몰드 내의 탕면 레벨을 정확하게 제어하기 위한 기술에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 몰드 내의 탕면 레벨을 제어하는 배수 제어부에서의 배수량 제어를 더욱 정밀하게 하기 위한 보조 장치에 관한 것이다.
연속 주조 공정에 대한 수 모델은, 연속 주조 공정을 모사하여 턴디쉬와 몰드내의 용강 유동 및 개재물의 거동을 해석하기 위한 실험 장비이다. 연속 주조 공정은, 래들에서 용해 금속을 공급받는 턴디쉬와, 턴디쉬로부터 용해 금속을 공급받는 침지노즐과, 침지노즐로부터 용해 금속을 공급받아 몰딩하는 몰드로 구성되어 있다. 턴디쉬에는 침지노즐로의 용해금속 공급을 제어하는 스톱퍼가 존재한다.
이를 통해 연속 주조 공정은 용해 금속을 주조하여 긴 모양의 잉곳(ingot)을 만들어 소성 가공에 사용하게 된다.
상기 연속 주조 공정을 모사하기 위하여 수 모델이 사용된다. 수 모델에서 가장 중요한 것은 연속 주조 공정에서의 용강 유동 및 개재물의 거동을 정밀하게 해석하는 것이다. 특히, 몰드 내의 탕면 레벨 제어는 몰드 내 제반 현상을 모사하여 해석하기 위한 기본적인 사항이다. 수 모델에서는 용해 금속 대신 물이 사용되어, 몰드 내의 탕면 레벨 제어는 매우 정밀할 필요가 있으며, 이에 따라 몰드 내의 탕면 레벨 제어에 대한 필요성이 증대하고 있다.
본 발명은 몰드 내의 탕면 레벨 제어를 정밀하게 하는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다. 더욱 자세하게는, 몰드 내의 탕면 레벨 제어를 위한 배수 제어 장치의 역할을 보조하는 장치를 추가하여, 몰드 내로부터의 배수 장치에 있어서 버퍼 역할을 하게 하여, 몰드 내의 탕면 레벨의 변화량이 소정의 범위를 벗어나지 않도록 하는 데 그 목적이 있다.
상기 언급한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치는, 연속 주조 공정 모사용 수 모델에 포함된 몰드의 배수관에 설치된 배수 제어부와 몰드의 배수관 사이에 설치되어 몰드로부터 배수되는 물을 임시 저장하는 레벨 제어 버퍼; 몰드 탕면의 레벨을 측정하는 레벨 센서; 및 몰드 탕면의 레벨에 근거하여 레벨 제어 버퍼의 상하 움직임을 제어하는 레벨 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
레벨 센서는, 몰드 탕면의 레벨을 측정하는 데 추가하여, 몰드 탕면의 레벨 변화량을 측정하는 기능을 더 포함할 수 있다. 레벨 제어부는, 몰드 탕면의 레벨 변화량이 임계값을 초과하는 경우 몰드 탕면의 레벨과 레벨 제어 버퍼에 존재하는 물의 레벨이 일치하도록 레벨 제어 버퍼의 높이를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 방법은, 레벨 제어 버퍼가 연속 주조 공정 모사용 수 모델에 포함된 몰드로부터 배수되는 물을 임시 저장하는 단계; 레벨 센서가 몰드 탕면의 레벨을 측정하는 단계; 및 레벨 제어부가 몰드 탕면의 레벨에 근거하여 레벨 제어 버퍼의 상하 움직임을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 연속 주조 공정 모사용 수 모델에 포함된 몰드 내의 탕면 레벨을 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라서, 연속 주정 공정을 더욱 정밀하게 모사하여 턴디쉬와 몰드 내의 용강 유동 및 개재물의 거동을 정확하게 해석할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예의 레벨 제어 버퍼 및 레벨 제어부의 기능을 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연소 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 방법에 대한 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치 및 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치는, 레벨 센서(102), 레벨 제어 버퍼(100) 및 레벨 제어부(101)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델은, 연속 주조 공정을 모사한 모델이다. 수 모델은, 용강을 물로 대신하여 용강의 유동 및 개재물의 거동을 해석하기 위한 실험 장비이다.
수 모델은 물을 공급하는 래들(도시되지 않음)로부터의 급수를 제어하는 급수 제어부(105), 급수 제어부(105)에 의해 물을 임시 저장하는 턴디쉬(108), 턴디쉬(108) 내의 물의 레벨(또는 높이)을 측정하는 제1 레벨 센서(103), 및 턴디쉬(108)로부터의 급수를 제어하는 스톱퍼(106)를 포함한다. 스톱퍼(106)가 오픈된 높이에 따라서 몰드 내에 일정량의 급수를 실시하는 침지 노즐(107) 및 침지 노즐(107)로부터 급수되어 용강을 실질적으로 몰딩하는 기능을 수행하는 몰드(109)(수 모델에서는 물을 임시 저장한다.) 역시 수 모델에 포함된다. 몰드(109)로부터 배수되는 물은 배수 제어부(104)에 의해 배수량이 제어된다.
배수 제어부(104)는, 몰드(109)에 급수하는 침지 노즐(107)에서의 급수량 및 몰드 탕면의 레벨 중 하나 이상에 근거하여 몰드(109)로부터의 배수량을 제어하게 된다.
수 모델에 있어서 몰드 탕면의 제어 장치는, 몰드(109)로부터 물이 빠져 나가는 배수관과 배수 제어부(104) 사이에 존재한다. 배수관과 배수 제어부(104) 사이에는 레벨 제어 버퍼(100)가 존재한다.
레벨 제어 버퍼(100)는, 연속 주조 공정 모사용 수 모델에 포함된 몰드(109)로부터 배수되는 물을 임시 저장하는 기능을 수행한다.
제1 레벨 센서(103) 및 스톱퍼(106)에 의해 침지 노즐(107)로부터 몰드(109)에 공급되는 수량이 제어된다. 이때, 제2 레벨 센서(102) 및 배수 제어부(104)만을 이용하여 몰드(109) 내의 탕면이 일정하게 유지되기는 어렵다. 침지 노즐(107)로부터 유입되는 수량의 변화 및 몰드(109)에서의 배수량에 따라서 몰드(109) 내의 탕면의 레벨 변화가 심하기 때문이다.
레벨 제어 버퍼(100)는, 배수 제어부(104)에 의해 배수되는 몰드(109) 내의 물을 임시로 저장하는 기능을 수행함으로써, 몰드(109) 탕면의 레벨 변화를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시 예에서 레벨 제어 버퍼(100)는 상기 언급한 효과를 달성하기 위하여 레벨 제어 버퍼(100)에 저장된 물의 레벨이 몰드(109) 내의 탕면 레벨과 일정하도록 유지되는 것을 특징으로 한다.
레벨 센서(102)는, 상기 언급한 수 모델의 구성에서 제2 레벨 센서(102)에 포함되는 것이다. 레벨 센서(102)는 몰드(109) 내의 탕면의 레벨을 측정하는 기능을 수행한다.
레벨 센서(102)는 본 발명의 실시 예에서 초음파 거리 센서인 것을 특징으로 한다. 그러나, 레이저 센서, 일반 영상을 분석하여 거리를 측정하는 센서를 포함한 센서의 위치로부터 몰드 내의 탕면의 레벨을 측정할 수 있는 센서라면 어느 것이나 가능할 것임은 당연하다.
레벨 센서(102)는 몰드 탕면의 레벨의 변화량을 연산하는 기능을 더 포함할 수 있을 것이다. 본 발명의 목적은 몰드 탕면의 레벨 변화를 최소화하여 수 모델의 정밀한 제어가 가능하도록 하는 것이다. 따라서, 거리를 측정하는 레벨 센서(102)는 몰드 내에 존재해야 하는 수량, 즉 정상적일 때의 몰드 탕면의 레벨과 현재 측정되고 있는 몰트 탕면의 레벨의 차이, 즉 몰드 탕면의 레벨 변화를 측정하는 기능을 포함할 수 있을 것이다.
레벨 센서(102)는 몰드 탕면의 레벨을 측정할 수 있는 위치라면 몰드(109)의 어느 부분에나 존재할 수 있을 것이다. 바람직하게는, 몰드(109)의 상부의 일 위치에 존재할 수 있을 것이다.
레벨 제어부(101)는 몰드 탕면의 레벨에 근거하여 레벨 제어 버퍼(100)의 상하 움직임을 제어하는 기능을 수행한다.
레벨 제어부(101)는 레벨 제어 버퍼(100)의 상하 움직임을 제어한다. 따라서, 레벨 제어 버퍼(100)는 상하 운동이 가능한 구조를 가져야 할 것이다. 또한, 레벨 제어 버퍼(100)에 연결된 몰드(109)로부터의 배수관 및 배수 제어부(104)로의 배수관은, 레벨 제어 버퍼(100)의 움직임에 대응하여 길이 조정이 가능한 구조를 가져야 할 것이다. 예를 들어, 상기 언급한 배수관의 부분 중 레벨 제어 버퍼(100)에 연결된 부분은 주름 배수관 또는 길이 변화가 가능한 고무 배수관이 될 수 있을 것이다.
레벨 제어부(101)는 본 발명의 실시 예에서 레벨 제어 버퍼(100)의 하부에 설치되어 상하 운동이 가능한 실린더인 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 유압식 실린더가 레벨 제어부(101)일 수 있다. 물론, 상기 실린더는 몰드 탕면의 레벨에 근거하여 그 상하 운동이 제어될 것이다.
레벨 제어부(101)의 상하 운동에 대응한 레벨 제어 버퍼(100)의 운동은 상기 언급한 바와 같이 레벨 제어 버퍼(100) 전체의 운동일 수 있다. 또한, 레벨 제어 버퍼(100) 내의 최하부만이 상하 운동을 할 수도 있을 것이다. 즉, 레벨 제어 버퍼(100)는 고정되어 있으며, 레벨 제어 버퍼(100)의 바닥만 유동적이어서, 레벨 제어부(101)의 움직임에 대응하여 상하 운동이 가능한 구조일 수 있다.
레벨 제어부(101)는, 레벨 센서(102)에 의해 측정된 몰트 탕면의 레벨 변화량이 임계값을 초과시 몰드 탕면의 레벨과 레벨 제어 버퍼(100)에 존재하는 물의 레벨이 일치하도록 레벨 제어 버퍼(100)의 높이를 제어하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 레벨 제어부(101)는 레벨 센서(102)로부터 몰드 탕면의 레벨에 대한 측정값 또는 몰드 탕면 레벨의 변화량 값을 수신하는 기능을 포함한다.
상기 언급한 레벨 센서(102)의 추가적인 기능, 즉 몰드 탕면의 레벨 변화량을 측정하는 기능이 레벨 센서(102)에 포함되어 있는 경우에는, 레벨 제어부(101)는 레벨 센서(102)로부터 몰트 탕면의 레벨 변화량 값을 수신한다. 이후, 레벨 변화량 값이 임계값(예를 들어 ±1mm)을 초과하는 경우에는 레벨 제어 버퍼(100)의 높이를 몰드 탕면의 레벨과 일치하도록 제어한다.
몰드 탕면의 레벨은, 레벨 제어 버퍼(100)의 상하 운동에 대응하여 소량이 변화하게 될 수 있다. 또는, 상기 임계값을 초과하여 변화하는 즉시 레벨 제어 버퍼(100)의 레벨이 변화된 몰드 탕면의 레벨과 일치하게 되기 때문에, 그 이상 변화하지 않도록 제어될 수 있는 효과가 있다.
레벨 센서(102)에서 몰드 탕면의 레벨만을 측정할 수 있는 경우에는, 레벨 제어부(201)는 레벨 센서(102)로부터 몰드 탕면의 레벨 값을 수신하게 된다. 이후, 레벨 제어부(201)는 수신한 레벨 값을 연산하여 레벨 변화량을 연산하게 될 것이다.
이를 통해, 배수 제어부(104)에 의해 곧바로 몰드에서 물이 빠져나가는 대신, 상하 운동이 가능한 레벨 제어 버퍼(100)에 배수되는 물이 임시 저장되기 때문에, 몰드 탕면의 레벨 변화량을 줄일 수 있다. 이에 의해 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 제어 능력을 정밀하게 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예의 레벨 제어 버퍼 및 레벨 제어부의 기능을 개략적으로 도시한 것이다. 이하의 설명에서, 도 1에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 먼저 침지 노즐(207)은 몰드(209) 내에 존재하는 물의 일정 깊이 부분까지 존재하도록 설치되어 있다. 침지 노즐(207)은 몰드(209) 내에 물을 공급하는 기능을 수행한다. 침지 노즐(207)로부터 급수되는 물의 양은 가변할 수 있다.
몰드(209)에는 용강을 대신하여 물이 저장되어 있다. 몰드(209)에 존재하는 물은 우측 하부의 배수관(식별번호 없음)에 의해 빠져나간다. 배수관은 레벨 제어 버퍼(200)의 좌측 하부에 연결되어 있다. 이에 의해 몰드(209)에서 배수되는 물은 레벨 제어 버퍼(200)에 공급되며, 이후 레벨 제어 버퍼(200)의 오른쪽 하부에 위치한 다른 배수관에 의해 물이 흘러나가게 된다.
레벨 제어 버퍼(200)의 하부에는 레벨 제어부(201)가 존재한다. 레벨 제어부(201)는 레벨 제어 버퍼(200)의 상하 이동을 제어하게 된다. 레벨 제어부(201)는 레벨 제어 버퍼(200)의 상하 이동을 제어함에 있어서, 몰드 탕면의 레벨과 레벨 제어 버퍼의 수면 레벨이 일치하도록 한다. 이를 통해, 수 모델의 정밀한 제어가 가능하도록 하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연소 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 방법에 대한 플로우 차트이다. 이하의 설명에서, 도 1 및 2에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 방법은, 레벨 제어 버퍼가 연속 주조 공정 모사용 수 모델에 포함된 몰드로부터 배수되는 물을 임시 저장하는 단계(도시되지 않음)로부터 시작된다. 레벨 제어 버퍼는 상시 몰드로부터 배수되는 물을 임시 저장하고 있으므로, 도 3에서는 그 도시를 생략하였다.
먼저, 레벨 센서가 몰드 내의 탕면 레벨을 측정하는 단계(S1)가 수행된다. 이후, 측정된 몰드 내의 탕면 레벨 값에 근거하여 레벨 센서 또는 레벨 제어부에서 몰드 내 탕면 레벨의 변화량을 연산하는 단계(S2)가 수행된다.
레벨 제어부는 연산된 몰드 내 탕면 레벨 변화량이 임계값을 초과하는지 판단하는 단계(S3)를 수행한다. 몰드 탕면의 레벨 변화량이 임계값을 초과하는 경우에는, 레벨 제어 버퍼의 높이를 제어(또는 조정)하는 단계(S4)를 수행한다. 더욱 바람직하게는, 레벨 제어 버퍼의 높이가 몰드 탕면의 레벨과 일치하도록 제어하게 된다. 만약 몰드 탕면의 레베레 변화량이 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 레벨 제어 버퍼의 높이를 유지하는 단계(S5)를 수행한다.
상기 언급한 본 발명의 실시 예에 따른 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치 및 방법에 대한 설명이 특허청구범위를 제한하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 실시 예 이외에도, 본 발명과 동일한 기능을 하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것임은 당연할 것이다.
100, 200: 레벨 제어 버퍼
101, 201: 레벨 제어부
102: 레벨 센서(제2 레벨 센서)
103: 제1 레벨 센서
104: 배수 제어부
105: 급수 제어부
106: 스톱퍼
107, 207: 침지 노즐
108: 턴디쉬
109, 209: 몰드

Claims (10)

  1. 연속 주조 공정 모사용 수 모델에 포함된 몰드의 배수관에 설치된 배수제어부와 상기 몰드의 배수관 사이에 설치되어 몰드로부터 배수되는 물을 임시 저장하는 레벨 제어 버퍼;
    상기 몰드 탕면의 레벨을 측정하는 레벨 센서; 및
    상기 몰드 탕면의 레벨에 근거하여 상기 레벨 제어 버퍼의 상하 움직임을 제어하는 레벨 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배수 제어부는,
    상기 몰드에 급수하는 침지 노즐에서의 급수량 및 상기 몰드 탕면의 레벨 중 하나 이상에 근거하여 몰드로부터의 배수량을 제어하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레벨 센서는,
    초음파 거리 센서인 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 레벨 센서는,
    측정된 상기 몰드 탕면의 레벨의 변화량을 연산하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 레벨 제어부는,
    상기 레벨 제어 버퍼의 하부에 설치되어 상하 운동이 가능한 실린더인 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 레벨 제어부는,
    상기 몰드 탕면의 레벨 변화량이 임계값 초과시 상기 몰드 탕면의 레벨과 상기 레벨 제어 버퍼에 존재하는 물의 레벨이 일치하도록 상기 레벨 제어 버퍼의 높이를 제어하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 장치.
  7. 레벨 제어 버퍼가 연속 주조 공정 모사용 수 모델에 포함된 몰드로부터 배수되는 물을 임시 저장하는 단계;
    레벨 센서가 상기 몰드 탕면의 레벨을 측정하는 단계; 및
    레벨 제어부가 상기 몰드 탕면의 레벨에 근거하여 상기 레벨 제어 버퍼의 상하 움직임을 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 레벨 센서는,
    초음파 거리 센서인 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 레벨 센서가 측정된 상기 몰드 탕면의 레벨의 변화량을 연산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 레벨 제어 버퍼의 상하 움직임을 제어하는 단계는,
    상기 몰드 탕면의 레벨 변화량이 임계값 초과시 상기 몰드 탕면의 레벨과 상기 레벨 제어 버퍼에 존재하는 물의 레벨이 일치하도록 상기 레벨 제어 버퍼의 높이를 제어하는 단계인 것을 특징으로 하는 연속 주조 공정 모사용 수 모델의 몰드 탕면 레벨 제어 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5997748A (ja) 1982-11-25 1984-06-05 Kawasaki Steel Corp 連通管を用いた連続鋳造方法ならびにその装置
KR20020051088A (ko) * 2000-12-22 2002-06-28 이구택 연속주조용 용융금속 공급장치 및 그 방법

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