KR101175411B1 - 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몰드 내의 용강 상부에 적층된 몰드 파우더의 투입량을 자동으로 조절하고 몰드 위치별로 적층량을 균일하게 유지하도록 그 구조가 개선된 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치에 관한 것이다

그 구성은 몰드 내부에 주입된 용강의 탕면 수위 레벨과 몰드 파우더의 표면 높이를 와전류 감지와 레이저 조사방식으로 각각 감지하기 위한 감지수단과, 몰드의 상부에 배치되고 이동수단을 매개로 몰드에 수평방향으로 이동 가능하게 배치되며 몰드 파우더를 몰드 내부로 투입하기 위한 이송부재와, 감지수단으로부터 감지된 용강의 탕면 수위레벨과 몰드 파우더의 표면 높이차를 연산하여 몰드 파우더의 두께를 산출하고, 산출된 두께 값을 근거로 이송부재의 동작 및 몰드 파우더의 투입량을 제어하는 제어수단을 구비한 것이다.

이에 따르면, 본 발명은 용강 상부에 적층된 몰드 파우더의 두께값을 산출하고 그 두께값을 근거로 몰드 파우더의 투입량 및 이송부재의 왕복 이동 주기를 제어함으로써, 용강의 상부에 균일한 두께의 몰드 파우더를 적층시켜 주조 작업시 품질을 향상시킬 수 있도록 한 유용한 효과를 갖는다.

Description

연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치{Device for inserting powder in mold for continuous casting plant}

본 발명은 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치에 관한 것으로, 특히 몰드 내에 주입된 용강의 상부에 적층되는 몰드 파우더의 두께를 측정하여 두께값을 산출하여 투입량을 조절함과 아울러 몰드 부위별 두께를 균일하게 조절하여 주편 주조시 품질을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 연속 주조설비는 용강을 주편(Slab)등의 반제품으로 제조하기 위한 것으로, 크게 턴디쉬와 몰드 및 다수의 연주기 롤로 구성된다. 그리고 용강이 몰드를 통과하면서 응고층이 형성되도록 한 후에 양측으로 다수 배열된 연주기 롤 사이로 통과할 때 냉각수를 분사시켜 주편의 표면을 냉각시키는 제조공정을 갖는다.

기존 연속주조법에 의해 주편을 생산하는 경우에는 주편의 표면 온도 관리가 대단히 중요하다. 연주기내에서 주편은 주조중 벤딩(bending) 및 스트레이트닝(Straightening) 과정을 거치며, 이 과정에서 주편의 표면에는 큰 응력이 가해진다.

또한, 강은 용강에서 응고하여 냉각되는 도중, 강의 인성이 급격히 떨어지는 온도구간이 존재한다. 즉, 큰 응력이 가해지는 구간의 주편의 표면 온도가 인성이 급격히 떨어지는 온도로 되면 주편의 표면에 결함이 발생한다.

주편에 상기와 같은 표면 결함이 발생할 경우, 연주 조업의 생산성이 떨어지며, 심할 경우에는 주편을 사용할 수 없게 된다.

그래서, 기존 연속 주조중에 용강의 탕면 상측으로 몰드 파우더를 투입하는 공정을 가지며, 이 몰드 파우더는 용강의 몰드내 배출을 보조하는 윤활작용 및 용강의 표면 단열 기능을 가질 뿐만 아니라, 용강의 재산화를 방지하고 개재물을 흡수하며 열전달 성능을 향상시키는 기능을 갖는다.

몰드 파우더의 투입방법에는 작업자가 직접 손으로 몰드 파우더를 투입하는 수동투입방식과 투입기에 의해서 이루어지는 자동투입방식이 있다.

그러나, 수동투입방식에서는 몰드파우더의 투입시에 발생하는 많은 분진과 몰드 턴디쉬(Tundish)에서 발생하는 높은 복사열로 인하여 작업자는 매우 열악한 작업조건에서 몰드 파우더를 투입하여야 할 뿐만 아니라, 안전 사고의 위험이 뒤따르기 때문에 자동투입방식이 주로 사용된다.

자동투입방식은 투입되는 몰드파우더의 종류에 따라 다수개의 저장호퍼(Storage Hopper)가 배치되고, 저장된 몰드파우더를 용강의 종류와 주조속도에 따라 선택하여 투입함으로써 투입량을 조절하게 된다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 몰드 파우더의 투입시 용강의 탕면 상부에 투입된 두께 층을 검측하고, 균일한 두께 층을 형성하도록 된 연속 주조설비용 몰드 파우더의 투입장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 몰드 내부에 주입된 용강의 탕면 수위 레벨과 몰드 파우더의 표면 높이를 각각 감지하기 위한 감지수단과,

상기 몰드의 상부에 배치되고 이동수단을 매개로 상기 몰드에 대해 수평방향으로 이동 가능하게 배치되는 이송부재와,

상기 감지수단으로부터 감지된 용강의 탕면 수위레벨과 몰드 파우더의 표면 높이차를 연산하여 몰드 파우더의 두께를 산출하고, 산출된 두께 값을 근거로 상기 이송부재의 동작 및 몰드 파우더의 투입량을 제어하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 감지수단은 고주파 전류의 여자에 따른 와전류를 이용하여 상기 용강의 탕면 수위 레벨을 측정하는 레벨 감지센서를 구비한다.

상기 레벨 감지센서는 와전류센서를 채용한다.

상기 감지수단은 레이저 조사방식을 이용하여 상기 몰드 파우더의 표면 높이까지의 거리를 측정하는 표면 감지센서를 구비한다.

상기 제어수단은 상기 감지수단으로부터 측정된 몰드 파우더의 두께 값을 근거로 상기 몰드 파우더의 투입량을 가변되게 제어하는 제어신호를 출력한다.

상기 이송부재는 내부에 상기 몰드 파우더가 공급되는 중공을 가지며 하부에 투입구가 배치되는 바 형태로 구성된다.

상기 이동수단은 상기 이송부재의 일단부에 베어링을 매개로 결합되고 외주면에 치차를 갖는 치차부와,

상기 치차부와 맞물림 결합되는 이송 체인에 구동력을 부여하며, 상기 제어수단의 제어신호에 의해 구동되는 구동모터를 구비한다.

본 발명은 몰드 내의 용강 상부에 적층된 몰드 파우더의 투입량을 자동으로 조절하고 몰드 위치별로 적층량을 균일하게 유지하도록 그 구조가 개선된 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 용강 상부에 적층된 몰드 파우더의 두께값을 산출하고 그 두께값을 근거로 몰드 파우더의 투입량 및 이송부재의 회전 주기를 제어함으로써, 용강의 상부에 균일한 두께의 몰드 파우더를 적층시켜 주조 작업시 품질을 향상시킬 수 있도록 한 유용한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치는 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면, 그 구성은 몰드(M) 내부에 주입된 용강(S)의 탕면(S1) 수위 레벨과 몰드 파우더(P)의 표면 높이를 와전류 감지와 레이저 조사방식으로 각각 감지하기 위한 감지수단과, 몰드의 상부에 배치되고 이동수단을 매개로 상기 몰드(M)에 대해 수평방향으로 이동 가능하게 배치되는 이송부재(100)와, 감지수단으로부터 감지된 용강(S)의 탕면(S1) 수위레벨과 몰드 파우더(P)의 표면 높이차를 연산하여 몰드 파우더(P)의 두께를 산출하고, 산출된 두께 값을 근거로 이송부재(100)의 동작 및 몰드 파우더(P)의 투입량을 제어하는 제어수단을 구비한 것이다.

더 상세히 설명하면, 감지수단은 몰드(M) 내에 주입된 용강(S)의 탕면(S1) 수위 레벨을 고주파 전류의 여자에 따른 와전류를 이용하여 측정하는 레벨 감지센서(210)를 채용한다.

레벨 감지센서(210)는 와전류 센서(Eddy Current Measuring Sensor)를 채택한다.

레벨 감지센서(210)는 몰드(M)의 상측에서 용강(S)측으로 고주파 전류를 발생시켜 몰드(M)의 상측에서 형성되는 와전류를 감지함으로써, 용강(S)의 탕면(S1) 상부와의 거리(간격)를 측정하는 기능을 갖는다.

또한, 감지수단은 레이저 조사방식으로 레이저를 몰드 파우더(P)의 표면 부위로 방출하고 반사된 레이저를 근거로 몰드 파우더(P)의 표면 부위까지의 간격을 측정하는 표면 감지센서(220)를 구비한다.

표면 감지센서(220)는 레이저 변위 측정기를 채택하는 것이 바람직하다.

표면 감지센서(220)와 레벨 감지센서(210)는 이송부재(100)의 하측면에 배치되어 이송부재(100)의 이동시 같이 이동되면서 몰드 내의 몰드 파우더 두께를 측정하게 된다.

제어수단은 레벨 감지센서(210)와 표면 감지센서(220)로부터 각각 측정된 신호를 근거로 몰더 파우더(P) 층의 두께를 산출하고, 산출된 몰드 파우더(P)의 두께 값을 근거로 몰드 파우더의 투입량 및 이송부재(100)의 이동을 제어하는 제어신호를 출력하는 제어부(300)를 구비한다.

이송부재(100)는 내부에 몰드 파우더(P)의 이송을 위한 중공(105)이 형성된 관 형태로 구성되며 양측 단부에 베어링(120)을 매개로 치차부(110)가 결합되어 있다.

이동수단은 치차부(110)와 맞물림 결합되고 양측에 구동피차(510) 및 피동치차(520)가 배치되는 이송 체인(550)과, 이송 체인(550)측에 구동력을 부여하도록 구동치차(510)에 모터축이 연결되고 제어수단의 제어신호에 의해 정,역 방향 회전 동작되는 구동모터(410)를 구비한다.

이송부재(100)는 양측 단부가 몰드(M)의 상부에 배치된 케이스(150)의 내부에 수용되도록 연결되고, 케이스(150)의 내부에 이송 체인(550)이 배치된 구조를 갖는다.

구동모터(410)의 모터축과 구동치차(510)는 웜과 웜기어 방식으로 치합되어 구동모터(410)의 정,역 회전에 따라 이송 체인(550)이 궤도 회전되고, 이송 체인(550)의 궤도 회전력이 치차부(110)에 전달되어 치차부(110)가 회전되며, 이송부재(100)가 몰드(M)의 상부에서 수평방향으로 이동되는 구조를 갖는다.

여기서 수평 방향은 몰드(M)의 길이방향을 의미한다.

이송부재(100)는 일측 단부에 몰드 파우더 투입기(50)와 연결된 플렉시블한 소재의 이송관(55)이 연결되는 구조로 되어 있다.

이는, 이송부재(100)의 이동 동작시 간섭되지 않도록 하기 위함이다.

또한, 이송부재(100)의 이동 범위는 몰드(M)의 중앙에 배치되는 침지 노즐(10)과 간섭되지 않는 공간의 범위내에서 왕복으로 이동되는 것이 바람직하다.

미 설명 부호 "155"는 이송부재(100)의 이동시 이송관이 같이 이동할 수 있도록 케이스(150)의 외측벽에 형성된 장공을 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명 이송부재의 다른 실시 예로서, 하나의 이송부재(100)에 복수개의 투입구(105) 및 감지수단이 배치된 것이다.

즉, 앞서 설명한 선 실시 예와는 달리 몰드 파우더를 몰드 내부로 투입하는 투입구(105)가 복수개가 하나의 이송부재에 서로 이격되게 배치되어 몰드 파우더가 상대적으로 선 실시 예보다 넓게 몰드 파우더를 투입할 수 있으므로 균일한 두께로 투입할 수 있다.

한편, 몰드 파우더(P)의 투입량을 조절하는 몰드 파우더 투입기(50)는 기존의 것과 동일한 자동 방식의 투입기(50)를 채택할 수 있으므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 몰드 파우더 투입기(50)는 제어수단의 제어신호에 의해 투입량이 가변되는 방식을 갖는다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치는, 몰드(M) 내의 용강(S) 상부에 이송부재(100)를 통해 몰드 파우더(P)가 몰드(M) 내의 용강(S) 상부로 적층되도록 투입된 후에, 감지수단을 매개로 용강(S)의 탕면(S1) 높이와 몰드 파우더(P)의 표면 높이 값을 측정하고, 측정된 값을 제어수단측으로 출력하여 제어부(300)에서 몰드 파우더(P)의 두께 값을 산출한다.

이때, 감지수단의 표면 감지센서(220)는 레이저 조사방식으로 몰드(M) 내의 용강(S) 상부에 적층된 몰드 파우더(P)의 표면과의 거리(간격)를 측정하고, 레벨 감지센서(210)는 고주파 전류에 의해 생성되는 와전류를 이용하여 몰드(M) 내의 용강(S)의 탕면(S1) 높이를 측정하고 측정된 값들을 제어수단으로 출력한다.

제어수단은 산출된 몰드 파우더(P)의 두께 값을 근거로 기 설정된 목표치와 비교하여 이송부재(100)의 왕복 이동 주기를 조절한다.

제어수단의 제어부(300)는 산출된 몰드 파우더(P)의 두께 값이 목표치보다 높을 경우, 몰드 파우더(P)가 목표된 두께보다 불균일하거나 과다하게 적층된 것이므로, 구동모터(410)의 구동 회전수를 높여서 이송부재(100)의 이동 주기를 빠르게 함으로써 몰드 파우더(P)의 두께를 목표된 두께로 균일하게 쌓이도록 조절한다.

산출된 몰드 파우더(P)의 두께 값이 목표치보다 낮을 경우에는, 몰드(M) 내의 몰드 파우더(P)가 목표 두께보다 적은 양으로 적층된 것이므로, 구동모터(410)의 구동 회전수를 낮춰서 이송부재(100)의 왕복 이동 주기를 늦추도록 함과 아울러 몰드 파우더(P)의 투입량을 증가시켜 몰드(M) 위치별 몰드 파우더(P)의 두께를 적정 두께로 유지한다.

이송부재(100)의 이동방식은 구동모터(410)의 모터축과 구동치차(510)는 웜과 웜기어 방식으로 치합되어 있으므로, 제어부(300)의 제어신호에 의해 구동되는 구동모터(410)의 정,역 회전시 이송 체인(550)이 궤도 회전되고, 이송 체인(550)의 궤도 회전력이 치차부(110)에 전달되어 치차부(110)가 회전되며, 이송부재(100)가 몰드(M)의 상부에서 수평방향으로 이동된다.

이때, 이송부재(100)는 베어링(120)을 매개로 치차부(110)와 연결되어 있으므로, 치차부(110)의 회전에 관계없이 수평 이동하게 된다.

즉, 본 발명은 이송부재(100)를 이용하여 몰드의 부위별로 몰드 파우더를 투입할 수 있으며, 몰드 파우더(P)의 적층된 두께를 고려하여 투입량을 조절하고 몰드 파우더의 부위별 적층 두께를 균일하게 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명은 몰드(M) 내의 용강(S) 상부에 적층된 몰드 파우더(P)의 투입량을 자동으로 조절하고 몰드 위치별로 적층량을 균일하게 유지하도록 함으로 써, 주편 슬라브의 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명 이송부재의 사용상태도.

도 3은 본 발명 이송부재의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.

도 4는 본 발명 이송부재를 나타낸 정면도.

도 5는 본 발명의 사용상태를 나타낸 측면도.

도 6은 본 발명 이송부재의 다른 실시 예를 보인 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 침지 노즐 50 : 몰드 파우더 투입기

55 : 이송관 100 : 이송부재

105 : 투입구 110 : 치차부

120 : 베어링 210 : 레벨 감지센서

220 : 표면 감지센서 300 : 제어부

410 : 구동모터 510 : 구동치차

520 : 피동치차 550 : 이송 체인

M : 몰드 P : 몰드 파우더

S : 용강 S1 : 탕면

Claims (7)

1. 몰드(M) 내부에 주입된 용강(S)의 탕면(S1) 수위 레벨과 몰드 파우더(P)의 표면 높이를 각각 감지하기 위한 감지수단과,

   상기 몰드의 상부에 배치되고 이동수단을 매개로 상기 몰드(M)에 대해 수평방향으로 이동 가능하게 배치되는 이송부재(100)와,

   상기 감지수단으로부터 감지된 용강(S)의 탕면(S1) 수위레벨과 몰드 파우더(P)의 표면 높이차를 연산하여 몰드 파우더(P)의 두께를 산출하고, 산출된 두께 값을 근거로 상기 이송부재(100)의 동작 및 몰드 파우더(P)의 투입량을 제어하는 제어수단을 구비하고,

   상기 이송부재(100)는 내부에 상기 몰드 파우더(P)가 공급되는 중공을 가지며 하부에 투입구(105)가 배치되는 바 형태로 구성되고,

   상기 투입구는 복수개로 형성되며 상기 이송부재에 서로 이격되어 배치된 것을 특징으로 하는 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 감지수단은 고주파 전류의 여자에 따른 와전류를 이용하여 상기 용강(S)의 탕면(S1) 수위 레벨을 측정하는 레벨 감지센서(210)를 구비한 것을 특징으로 하는 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 레벨 감지센서(210)는 와전류센서인 것을 특징으로 하는 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3중 어느 한 항에 있어서,

   상기 감지수단은 레이저 조사방식을 이용하여 상기 몰드 파우더(P)의 표면 높이까지의 거리를 측정하는 표면 감지센서(220)를 구비한 것을 특징으로 하는 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 제어수단은 상기 감지수단으로부터 측정된 몰드 파우더(P)의 두께 값을 근거로 상기 몰드 파우더의 투입량을 가변되게 제어하는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,

   상기 이동수단은 상기 이송부재(100)의 일단부에 베어링(120)을 매개로 결합되고 외주면에 치차를 갖는 치차부(110)와,

   상기 치차부(110)와 맞물림 결합되는 이송 체인(550)에 구동력을 부여하며, 상기 제어수단의 제어신호에 의해 구동되는 구동모터(410)를 구비한 것을 특징으로 하는 연속 주조 설비용 몰드 파우더의 투입장치.

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