KR101244323B1 - 물리량 측정 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물리량 측정 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법에 관한 것이다. 특히, 연속 주조시 용강 상부에 주입되는 용융 플럭스의 두께와 온도를 자동으로 측정할 수 있는 물리량 측정 장치 및 이를 이용하여 용융 플럭스의 주입 조건을 자동 제어할 수 있는 연속 주조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 물리량 측정 장치는 용기에 담기는 용강의 상측에 설치되고, 상기 용강의 전자기 변화를 감지하여 용강의 탕면 높이를 측정하는 와전류식 레벨 측정기와, 상기 용강의 상부에 주입되는 플럭스에 탐촉봉이 접촉되도록 상기 용강의 상측에서 구동되어 플럭스의 탕면 높이를 측정하는 탐촉식 레벨 측정기와, 상기 와전류식 레벨 측정기에서 측정된 용강의 탕면 높이와 상기 탐촉식 레벨 측정기에서 측정된 플럭스의 탕면 높이의 차이를 상기 플럭스의 두께로 연산하는 제어기를 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따른 연속 주조 방법은 용기에 용강을 주입하고, 상기 용기의 외부에 구비되는 플럭스 용해로로부터 용융 플럭스를 상기 용기로 주입하는 단계와, 상기 용강의 상부에 주입되는 상기 용융 플럭스의 두께 및 온도를 측정하는 단계와, 상기 용융 플럭스의 두께 및 온도에 대한 측정값이 설정 범위에 포함되는지 비교하는 단계와, 상기 용융 플럭스의 측정값의 비교 결과에 따라 상기 플럭스 용해로의 구동을 제어하는 단계를 포함한다.

Description

물리량 측정 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법{Apparatus for measuring physical quantity and method for continuous casting using the same}

본 발명은 물리량 측정 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법에 관한 것이다. 특히, 연속 주조시 용강 상부에 주입되는 용융 플럭스의 두께와 온도를 자동으로 측정할 수 있는 물리량 측정 장치 및 이를 이용하여 용융 플럭스의 주입 조건을 자동 제어할 수 있는 연속 주조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속 주조 방법에 의하면 액상의 용강은 래들, 턴디쉬를 거쳐 주형에 주입되고, 주형에 주입된 용강은 주형을 통과하면서 1차 냉각에 의해 반응고된다. 이후, 주형의 하측으로 인발되는 반응고 상태의 용강은 2차 냉각에 의해 응고가 완료되어 슬라브, 빌렛, 블룸, 빔블랭크 등과 같은 고상의 주편으로 제조된다.

이와 같은 연속 주조 방법에 따른 조업 과정에서 주형에 주입되는 용강의 상부에는 부자재인 용융 플럭스가 주입된다. 용강의 상부 표면을 덮도록 주입되는 용융 플럭스는 용강이 대기 중에 노출되어 산화되거나 급격하게 온도 저하되는 것을 방지하고, 용강과 주형 사이에서 열전달을 제어하고 주형의 하측으로 반응고 상태의 용강이 원활하게 인발되도록 윤활능을 향상시킨다.

연속 주조시 용강의 상부에 주입되는 용융 플럭스는 적정한 두께로 유지되어야 하는데, 만약 용융 플럭스의 주입된 두께가 작은 경우에는 주형과 용강 사이에 용융 플럭스의 공급이 원활하지 않아 윤활능이 저하되고, 반대로 용융 플럭스의 주입된 두께가 큰 경우에는 용강의 개재물 및 각종 부원료로 인한 오염이 커져 주편 품질이 저하되고, 주조 사고가 발생되는 문제가 있었다.

위와 같은 문제를 해결하기 위해서 연속 주조시 용강 상부에 주입되는 용융 플럭스의 두께가 측정되는데, 종래에는 용융 플럭스의 두께 측정이 작업자의 육안 관찰을 통해 실시되거나 또는 수동 측정기를 통해 수작업으로 실시되었다. 즉, 용융 플럭스의 주입량이 적은 경우에는 용융 플럭스가 용강 상부에서 투광성이 있는 액상층을 형성하는데, 주형 커버에 관측홀을 형성하여 용강 탕면으로부터 용융 플럭스의 두께를 육안으로 관찰하였다. 또한, 용융 플럭스의 주입량이 늘어나 용융 플럭스의 액상층이 혼탁해지면 육안 관찰이 어렵게 되어 작업자가 탐촉봉 등의 수동 측정기를 사용하여 용융 플럭스의 두께를 직접 측정하였다. 그런데, 종래의 육안 관찰이나 수동 측정 방식은 작업자의 숙련도에 따라 편차가 심하게 발생되고, 이로 인해 주편 품질이 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 작업자가 고온의 환경에 노출된 상태에서 용융 플럭스의 측정 작업이 실시되기 때문에 산업 재해가 발생될 가능성이 커지고, 작업자의 투입에 따른 인건비가 소요되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 연속 주조시 용강 상부에 주입되는 용융 플럭스의 두께와 온도를 자동으로 측정할 수 있는 물리량 측정 장치를 제공한다.

또한, 용융 플럭스의 물리량, 즉 용융 플럭스의 온도와 두께를 자동으로 측정하는 물리량 측정 장치를 이용하여 용강의 상부에 용융 플럭스의 주입량을 일정하게 유지시켜 주편을 제조하는 연속 주조 방법을 제공한다.

본 발명의 일실시예에 따른 물리량 측정 장치는 용기에 담기는 용강의 상측에 설치되고, 상기 용강의 전자기 변화를 감지하여 용강의 탕면 높이를 측정하는 와전류식 레벨 측정기와, 상기 용강의 상부에 주입되는 플럭스에 탐촉봉이 접촉되도록 상기 용강의 상측에서 구동되어 플럭스의 탕면 높이를 측정하는 탐촉식 레벨 측정기와, 상기 와전류식 레벨 측정기에서 측정된 용강의 탕면 높이와 상기 탐촉식 레벨 측정기에서 측정된 플럭스의 탕면 높이의 차이를 상기 플럭스의 두께로 연산하는 제어기를 포함한다.

또한, 상기 물리량 측정 장치에서 상기 탐촉식 레벨 측정기는 상기 탐촉봉의 내부에 상기 플럭스의 온도를 측정하도록 온도 센서를 포함한다.

본 발명의 일실시예에 따른 연속 주조 방법은 용기에 용강을 주입하고, 상기 용기의 외부에 구비되는 플럭스 용해로로부터 용융 플럭스를 상기 용기로 주입하는 단계와, 상기 용강의 상부에 주입되는 상기 용융 플럭스의 두께 및 온도를 측정하는 단계와, 상기 용융 플럭스의 두께 및 온도에 대한 측정값이 설정 범위에 포함되는지 비교하는 단계와, 상기 용융 플럭스의 측정값의 비교 결과에 따라 상기 플럭스 용해로의 구동을 제어하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 용융 플럭스의 두께 및 온도를 측정하는 단계는 상기 용강의 전자기 변화를 감지하여 용강의 탕면 높이를 측정하는 단계와, 상기 용융 플럭스에 탐촉봉이 접촉되도록 구동시켜 용융 플럭스의 탕면 높이 및 온도를 측정하는 단계와, 측정된 상기 용강의 탕면 높이와 상기 용융 플럭스의 탕면 높이의 차이를 연산하여 상기 용융 플럭스의 두께를 산출하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예들에 따른 물리량 측정 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법에 의하면, 용강의 탕면 높이를 측정하는 와전류 방식의 측정기와 용융 플럭스의 탕면 높이를 측정하는 탐촉 방식의 측정기를 구비하여 용강 상부에 주입되는 용융 플럭스의 두께 및 온도를 정확하게 자동으로 측정할 수 있다. 따라서, 용융 플럭스의 두께 측정에 따른 편차를 줄여 측정값에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 인력 투입에 따른 안전 사고의 발생을 방지하고, 인건비 절감 및 측정 시간 단축 등 조업 효율을 향상시켜 연속 주조 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 물리량 측정 장치에서 측정된 용융 플럭스의 두께에 따라 플럭스 용해로의 구동, 즉 플럭스 용해로에서 배출되는 용융 플럭스의 양, 가열 온도 등을 제어하여 연속 주조시 용강 상부에 용융 플럭스를 적정한 두께로 유지시킬 수 있다. 따라서, 용융 플럭스 주입량의 부족 또는 초과에 따른 주편 품질의 저하를 방지하고, 주조 사고의 발생을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물리량 측정 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 탐촉식 측정기의 정면도.
도 3은 도 2에 도시된 탐촉식 측정기의 일측면도.
도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 탐촉식 측정기의 구동 상태도.
도 5는 본 발명에 따른 제어기의 구성 블럭도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연속 주조 방법을 도시한 순서도.
도 7은 도 6에 도시된 연속 주조 방법의 확장 순서도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 물리량 측정 장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 탐촉식 측정기의 정면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 탐촉식 측정기의 일측면도이고, 도 4는 도 2 및 도 3에 도시된 탐촉식 측정기의 구동 상태도이며, 도 5는 본 발명에 따른 제어기의 구성 블럭도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 물리량 측정 장치(100)는 용기(10)에 담기는 용강(1)의 상측에 설치되고, 용강(1)의 전자기 변화 등을 감지하여 용강의 탕면 높이(H_s)를 측정하는 와전류식 레벨 측정기(ECLM; 200)와, 용강(1)의 상부에 주입되는 용융 플럭스(2)에 탐촉봉(310)이 접촉되도록 용강(1)의 상측에서 구동되어 용융 플럭스의 탕면 높이(H_f) 및 온도(T_f)를 측정하는 탐촉식 레벨 측정기(300)와, 와전류식 레벨 측정기(200)에서 측정된 용강의 탕면 높이(H_s)와 탐촉식 레벨 측정기(300)에서 측정된 용융 플럭스의 탕면 높이(H_f)의 차이를 용융 플럭스의 두께(t_f)로 연산하는 제어기(400)를 포함한다. (본 실시예에서 용강(1)이 담기는 용기(10)는 용강(1)이 1차 냉각에 의해 반응고되어 응고셀을 형성하는 몰드(mold)이다.)

와전류식 레벨 측정기(Eddy Current Level Meter; 200)는 용강(1)의 탕면 상측에 이격되도록 설치되며, 전도체인 용강(1)으로 전자기장을 가하고, 용강(1)에서 나오는 전자기장의 변화값, 즉 와전류(또는 맴돌이전류)를 감지하여 용강(1)의 탕면까지의 수직 거리(H₁)를 측정한다. 용융 플럭스의 두께(t_f)를 산출하는데 사용되는 용강의 탕면 높이(H_s)는 제어기(400)를 통해서 아래의 [식 1]과 같은 방법으로 산출된다.

[식 1]

H_s = H₁ - H₂

여기서, H₁은 와전류식 레벨 측정기(200)에서 용강(1)의 탕면까지의 수직 거리를 의미하고, H₂는 용기(10)의 개방된 상부에 가상으로 형성되는 기준선(L_c)으로부터 와전류식 레벨 측정기(200)가 수직으로 이격되는 거리를 의미한다. 또한, 용강의 탕면 높이(H_s)는 기준선(L_c)으로부터 용강(1)의 탕면까지의 수직 거리를 의미한다. 이러한 와전류식 레벨 측정기(200)는 몰드(10)와 몰드(10)의 상측에 위치되는 턴디쉬(12) 사이의 공간에 설치되며, 고온의 용강(1)에 의한 열적 변형을 방지하고, 설치 공간상의 제약을 받지 않도록 기준선(L_c)보다 높은 위치에 설치된다. 와전류식 레벨 측정기(200)에는 용강(1)을 향해 전자기장을 형성하는 전자기장 형성부(미도시)와, 제어기(400)로부터 측정 개시에 대한 명령, 측정 주기에 대한 명령 등의 구동 명령을 전달받고, 용강(1)의 탕면까지의 거리를 측정한 값을 제어기(400)로 전송하는 용강 데이터 송수신부(210)가 구비된다. 본 실시예에서는 용강의 탕면 높이(H_s)를 산출하기 위해 와전류식 레벨 측정기(200)에서 용강(1)의 탕면까지의 수직 거리를 제어기(400)로 전송하고, 제어기(400)에서 상기 [식 1]과 같은 연산을 통해 용강의 탕면 높이(H_s)를 산출하였지만, 변형예로서 와전류식 레벨 측정기(200) 자체에서 용강의 탕면 높이(H_s)를 직접 산출하여 이를 제어기(400)로 전송할 수 있다.

용강(1)의 상부에 주입되는 용융 플럭스의 두께(t_f)를 측정하기 위해 기준선(L_c)으로부터 용융 플럭스(2)의 탕면까지의 거리(H_f)가 탐촉식 레벨 측정기(300)에 의해 측정된다. 본 실시예에서 탐촉식 레벨 측정기(300)는 용기(10)의 상단 외측에 안착되는 안착부(320)와, 안착부(320)에 탑재되어 수평 구동되는 슬라이딩부(330)와, 슬라이딩부(330)의 일단에 연결되어 탐촉봉(310)이 장착되는 탐촉봉 고정프레임(342)을 회전시키는 회동부(340)와, 회동부(340)로부터 탐촉봉(310)을 승강시키는 승강부(350) 및 탐촉봉(310)에 전원을 공급하고 탐촉봉(310)과 용융 플럭스(2)의 접촉 여부를 감지하는 전원 공급부(미도시)를 포함한다. 또한, 제어기(400)로부터 구동 명령을 받아 슬라이딩부(330), 회동부(340) 및 승강부(350)의 구동을 제어하고, 용융 플럭스의 탕면 높이(H_f) 및 온도(T_f)의 측정값을 제어기(400)로 전송하는 플럭스 데이터 송수신부(360)를 포함한다. 탐촉식 레벨 측정기(300)는 작업자의 선택에 의해 수동 모드 또는 자동 모드로 구동할 수 있다. 즉, 자동 모드로서 본 실시예에서와 같이 제어기(400)의 구동 명령을 받아 용융 플럭스(2)의 물리량을 측정하는데 사용될 수 있으며, 수동 모드로서 작업자의 조작을 통해서 구동 테스트 등을 실시간으로 확인할 수 있다.

탐촉식 레벨 측정기(300)의 탐촉봉(310)의 용융 플럭스(2)의 상측에서 회동된 초기 상태에서 탐촉봉(310)의 하단이 기준선(L_c) 아래에 위치되는 경우에는 용융 플럭스의 탕면 높이(H_f)가 아래의 [식 2]와 같이 산출된다.

[식 2]

H_f = H₃ + H₄

여기서, H_f는 기준선(Lc)으로부터 용융 플럭스(2)의 탕면까지의 수직 거리이고, H₃은 탐촉봉(310)의 초기 위치에서 탐촉봉(310)의 하단부와 기준선(L_c) 사이의 수직 거리이며, H₄는 탐촉봉(310)이 초기 위치(대기 위치)로부터 용융 플럭스(2)의 탕면에 접촉할 때까지 수직 이동된 거리를 의미한다. 본 실시예에서는 탐촉봉(310)의 초기 위치시에 탐촉봉(310)의 하단부가 기준선(L_c)의 아래로 위치되도록 하였지만, 슬라이딩부(330)에 연결되는 탐촉봉 고정프레임(342)의 위치를 조절하여 초기 위치시 탐촉봉(310)의 하단부를 기준선(L_c) 상에 위치시킬 수 있다.

안착부(320)는 하부면이 용기(10)의 상단 외측에 구비되는 수평면 또는 연장면에 맞대어질 수 있도록 편평하게 형성되고, 내측에는 연장되는 길이 방향, 즉 용기(10)의 개방된 상단부를 향하는 방향으로 주행홈(미도시)이 형성된다. 이러한 주행홈에는 슬라이딩부(330)의 하단부에 형성되는 탑재돌기(미도시)가 맞물린다. 미도시되었지만 안착부(320)의 양단의 상부면에는 고리 형태의 손잡이가 구비되어 탐촉식 레벨 측정기(300)를 간편하게 이동시킬 수 있다.

슬라이딩부(330)는 안착부(320)에서 수평하게 슬라이딩 구동되는 슬라이딩 몸체(332)와, 안착부(320)의 일단에 근접 설치되어 슬라이딩 몸체(332)를 밀어주는 실린더 방식의 슬라이딩 구동부(미도시)를 포함한다. 본 실시예에서는 슬라이딩부(330)의 구동 방식으로 피스톤-실린더 방식을 사용하였지만, 안착부(320)와 슬라이딩 몸체(332)에 랙 기어(rack gear)와 피니언 기어(pinion gear)를 각각 설치하고, 슬라이딩 몸체(332)에 피니언 기어를 회전시키는 구동 모터를 구비하여 슬라이딩부(330)를 구동시킬 수도 있다. 이외에도 타이밍 벨트 등의 다양한 방식을 사용하여 슬라이딩부(330)의 수평 이동을 정확하게 제어할 수 있다.

회동부(340)는 용기(10)을 향하는 슬라이딩 몸체(332)의 일단부에 연결된다. 이러한 회동부(340)는 슬라이딩 몸체(332)의 일단부에서 회전 가능하도록 연결되는 탐촉봉 헤드(344)와, 탐촉봉 헤드(344)를 회전시키기 위해 피스톤-실린더 방식으로 밀어주는 회전 구동부(346)를 포함한다. 탐촉봉 헤드(344)에는 탐촉봉(310)이 장착되는 탐촉봉 고정프레임(342) 및 탐촉봉 고정프레임(342)을 승강시키는 승강부(350)가 설치된다.

승강부(350)에는 탐촉봉 고정프레임(342)이 일단부에 연결되는 상하 구동축(352)과, 상하 구동축(352)에 회전축이 맞물리는 스텝핑 모터(stepping motor; 354)가 구비된다. 회동부(340)의 구동에 의해 탐촉봉(310)이 세워진 대기 상태에서 스텝핑 모터(354)의 구동에 의해 상하 구동축(352)이 상승 또는 하강되고, 이에 따라 탐촉봉(310)도 용융 플럭스(2)의 상측 공간에서 상승 또는 하강된다.

탐촉봉(310)은 연장되는 길이 방향을 따라 원통 형상의 몸체를 가지며, 용융 플럭스(2)와의 접촉이 이루어지는 일단면이 외측으로 볼록한 반구 형상을 갖는다. 이러한 탐촉봉(310)의 내부에는 용융 플럭스(2)와의 접촉시 용융 플럭스(2)의 온도를 측정할 수 있도록 온도 센서(미도시)가 구비된다. 탐촉봉(310)은 용융 플럭스(2)와의 접촉 여부를 통전 상태로 감지하며, 이를 위해 전원이 흐를 수 있는 카본(carbon) 재질로 형성된다. 본 실시예에서와 같이 탐촉봉(310)을 용융 플럭스(2)와의 젖음성(접착성)이 없는 카본 재질로 형성함에 따라 용융 플럭스(2)의 물리량, 즉 두께(t_f)와 온도(T_f)를 보다 안정적으로 측정할 수 있다. 본 실시예에서는 카본 탐촉봉(310)에 DC 24V의 전원을 흐르게 하고, 탐촉봉(310)의 승강 구동에 따라 탐촉봉(310)이 용융 플럭스(2)의 탕면과 접촉하여 통전 상태가 되는 순간 승강부(350)의 구동 거리, 즉 탐촉봉(310)이 하강되는 거리(H₄)를 감지하였다. 탐촉봉(310)은 탐촉봉 고정프레임(342)에 복수개 장착될 수 있다. 즉, 용융 플럭스(2)의 탕면에서 복수의 지점을 동시에 측정할 수 있도록 하여 용융 플럭스(2)가 용강(1)의 상부에서 유동되더라도 용융 플럭스의 탕면 높이(H_f)를 보다 원활하게 측정할 수 있다. 또한, 복수의 탐촉봉(310; 310a, 310b) 각각에서 측정되는 용융 플럭스 탕면 높이(H_f)를 평균적으로 산출하여 측정 위치에 따른 측정값의 측정 편차를 감소시킴으로써 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서는 탐촉봉(310)을 통해서 접촉되는 용융 플럭스(2)의 온도가 측정된다. 즉, 용강(1)의 상부를 덮는 용융 플럭스(2)의 온도를 측정함으로써 용강(1)의 보온 상태, 용강(1)과 용융 플럭스(2)의 열전달 상태를 확인할 수 있다. 따라서, 용융 플럭스(2)의 윤활능이 저하되거나 물성 변화가 야기되는 것을 온도를 통해 확인할 수 있어 주편의 품질이 저하되거나, 주조 사고가 발생되는 것을 예방할 수 있다.

용강(1)이 담기는 용기(10)의 외부에 구비되는 제어기(400)는 외부로부터 구동 명령을 입력받는 입력부(410)와, 입력부(410)에서 입력된 구동 명령을 와전류식 레벨 측정기(200) 및 탐촉식 레벨 측정기(300)에 전송하고, 이들로부터 측정된 값(H_s, H_f 등)을 전송받는 통합 송수신부(420)와, 와전류식 레벨 측정기(200)에서의 측정값(H_s)과 탐촉식 레벨 측정기(300)에서의 측정값(H_f)의 차이를 연산하여 용융 플럭스의 두께(t_f)를 산출하는 연산부(430)와, 입력부(410), 통합 송수신부(420) 및 연산부(430)의 구동 상태 등을 외부로 표시하는 출력부(440)를 포함한다. 또한, 입력된 구동 명령이나 각종 측정기(200, 300)에서 측정되어 전송된 정보를 데이터베이스화할 수 있도록 일련의 시간 순서 등에 따라 저장이 이루어지는 저장부(미도시)를 포함할 수 있다.

입력부(410)는 작업자에 의한 구동 명령이 입력될 수 있도록 키보드, 키패드, 마우스, 스피커 등을 포함한다. 또한, 출력부(440)는 물리량 측정 장치(100)의 구동 상태, 측정 정보 등을 외부에 표시할 수 있도록 모니터, 스피커, 점등 램프 등을 포함한다.

제어기(400)에 구비되는 통합 송수신부(420)는 와전류식 레벨 측정기(200) 및 탐촉식 레벨 측정기(300)와 유선 방식 또는 무선 방식으로 명령 또는 정보를 송수신한다. 용강(1)의 상부에 주입된 용융 플럭스(2)가 연속 주조시 적정한 두께(본 실시예에서는 용융 플럭스(2)가 25㎜～35㎜의 두께 범위를 갖도록 용강(1)의 상부에 주입된다.)로 유지될 수 있도록 용융 플럭스의 두께(t_f)가 아래의 [식 3]과 같은 방법으로 측정된다.

[식 3]

t_f = H_s - H_f

여기서, t_f는 용융 플럭스의 두께를 의미하고, H_s는 용강의 탕면 높이, H_f는 용융 플럭스의 탕면 높이를 의미한다.

위와 같은 물리량 측정 장치(100)를 사용하여 연속 주조시 용융 플럭스의 두께 및 온도를 자동으로 정확하게 측정할 수 있어 용융 플럭스(2)가 적정 정도로 용강(1)에 주입되었는지 확인할 수 있으며, 더 나아가 연속 주조 과정에서 적정 범위 내에 유지되도록 플럭스 용해로(500)의 구동을 제어할 수 있다.

이하, 전술한 본 발명에 따른 물리량 측정 장치를 이용한 연속 주조 방법에 대하여 살펴보기로 한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연속 주조 방법을 도시한 순서도이고, 도 7은 도 6에 도시된 연속 주조 방법의 확장 순서도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 연속 주조 방법은 용기에 용강을 주입하고, 용기의 외부에 구비되는 플럭스 용해로로부터 용융 플럭스를 용기로 주입하는 단계(S110)와, 용강의 상부에 주입되는 용융 플럭스의 두께 및 온도를 물리량 측정 장치를 사용하여 측정하는 단계(S120)와, 용융 플럭스의 두께 및 온도에 대한 측정값이 적정 범위에 포함되는지 비교하는 단계(S130)와, 용융 플럭스의 측정값의 비교 결과에 따라 플럭스 용해로의 구동을 제어하는 단계(S140)를 포함한다. 본 실시예에서 용기는 몰드를 의미하고, 몰드에 주입되는 용강은 턴디쉬로부터 공급된다. 플럭스 용해로는 플럭스를 용융 상태로 용해시키는 장치이다.

위와 같이 용기에 고온의 용강이 주입되고, 용강의 상부에 용융 플럭스가 주입되어 연속 주조가 개시되면, 용융 플럭스가 적정한 양으로 주입되었는지 확인하기 위해 용융 플럭스의 두께 및 온도가 측정된다. 용융 플럭스의 두께 및 온도를 측정하는 단계(S120)는 용강의 전자기 변화를 감지하여 용강의 탕면 높이를 측정하는 단계(S122)와, 용융 플럭스에 탐촉봉이 접촉되도록 구동시키고, 탐촉봉의 구동 거리를 감지하여 용융 플럭스의 탕면 높이 및 온도를 측정하는 단계(S124) 및 측정된 용강의 탕면 높이와 용융 플럭스의 탕면 높이의 차이를 연산하여 용융 플럭스의 두께를 산출하는 단계(S126)를 포함한다. 용융 플럭스의 두께를 측정하는 단계(S120)는 작업자의 구동 명령에 따라 실시간으로 측정이 이루어질 수 있으며, 작업자가 지정한 일정한 시간 간격으로 복수회 측정이 이루어질 수 있다. 또한, 용융 플럭스의 탕면 높이 및 온도를 측정하는 단계(S120)에서 측정값의 편차를 줄여 신뢰성을 향상시키기 위해 탐촉봉을 복수개 사용하여 용융 플럭스의 복수의 탕면 지점을 동시에 측정할 수 있다.

이후, 용융 플럭스의 산출 두께가 적정 범위에 포함되는지 비교하는 단계(S130)를 거쳐 용융 플럭스의 산출 두께가 적정 범위에 포함되지 않는 경우에는 용기에 용융 플럭스를 보충시킬 수 있도록 플럭스 용해로의 구동이 제어된다(S140). 이를 위해 플럭스 용해로의 구동을 제어하는 단계는 용융 플럭스의 온도에 대한 측정값이 설정 범위보다 작은 경우에는 플럭스 용해로의 가열 온도를 높여 용융 플럭스의 온도를 높여주는 단계(S142)와, 용융 플럭스의 두께에 대한 측정값이 설정 범위보다 작은 경우에는 플럭스 용해로에서 용강의 상부로 용융 플럭스를 주입시켜 용융 플럭스를 보충시키는 단계(S144)를 포함한다. 용융 플럭스의 적정 범위 또는 설정 범위는 작업자에 의해 설정되며, 용강의 재질 특성, 용기의 사이즈, 주조 속도 등 다양한 주조 조건에 따라 그 범위가 달라질 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 물리량 측정 장치 및 이를 이용한 연속 주조 방법에 의하면 용강의 탕면 높이를 측정하는 와전류 방식의 측정기와 용융 플럭스의 탕면 높이를 측정하는 탐촉식 측정기를 구비하여 용강 상부에 주입되는 용융 플럭스의 두께 및 온도를 정확하게 자동으로 측정할 수 있다. 따라서, 용융 플럭스의 두께 측정에 따른 편차를 줄여 측정값에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 인력 투입에 따른 안전 사고의 발생을 방지하고, 인건비 절감 및 측정 시간 단축 등 조업 효율을 향상시켜 연속 주조 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 물리량 측정 장치에서 측정된 용융 플럭스의 두께에 따라 플럭스 용해로의 구동, 즉 플럭스 용해로에서 배출되는 용융 플럭스의 양, 가열 온도 등을 제어하여 연속 주조시 용강 상부에 용융 플럭스를 적정한 두께로 유지시킬 수 있다. 따라서, 용융 플럭스 주입량의 부족 또는 초과에 따른 주편 품질의 저하를 방지하고, 주조 사고의 발생을 예방할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 물리량 측정 장치 및 연속 주조 방법을 통해서 용강의 상부에 용융된 상태의 플럭스의 두께, 온도를 측정하였지만, 이에 국한되지 않고 용강의 상부에 분말 타입의 플럭스가 투입되고, 일정한 시간이 경과하여 용강 상부에 용융된 상태로 변하는 경우에도 본 발명에 따른 물리량 측정 장치 및 연속 주조 방법을 사용하여 플럭스의 물리량, 즉 플럭스의 두께와 온도를 측정할 수 있다.

이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.

1: 용강 2: 용융 플럭스
10: 용기 100: 물리량 측정 장치
200: 와전류식 레벨 측정기 300: 탐촉식 레벨 측정기
310: 탐촉봉 320: 안착부
330: 슬라이딩부 340: 회동부
350: 승강부 360: 플럭스 데이터 송수신부
400: 제어기

Claims (11)

1. 용기에 담기는 용강의 상측에 설치되고, 상기 용강의 전자기 변화를 감지하여 용강의 탕면 높이를 측정하는 와전류식 레벨 측정기와;
   상기 용강의 상부에 주입되는 플럭스에 탐촉봉이 접촉되도록 상기 용강의 상측에서 구동되어 플럭스의 탕면 높이를 측정하는 탐촉식 레벨 측정기와;
   상기 와전류식 레벨 측정기에서 측정된 용강의 탕면 높이와 상기 탐촉식 레벨 측정기에서 측정된 플럭스의 탕면 높이의 차이를 상기 플럭스의 두께로 연산하는 제어기;를
   포함하고,
   상기 탐촉식 레벨 측정기는,
   상기 용기의 상단 외측에 안착되는 안착부와;
   상기 안착부에 탑재되어 수평 구동되는 슬라이딩부와;
   상기 슬라이딩부의 일단에 연결되어 상기 탐촉봉이 장착되는 탐촉봉 고정프레임을 회전시키는 회동부와;
   상기 회동부로부터 상기 탐촉봉을 승강시키는 승강부와;
   상기 탐촉봉에 전원을 공급하고 상기 탐촉봉과 상기 플럭스의 접촉 여부를 감지하는 전원 공급부; 및
   상기 제어기로부터 구동 명령을 받아 상기 슬라이딩부, 상기 회동부 및 상기 승강부의 구동을 제어하고, 상기 플럭스의 탕면 높이의 측정값을 상기 제어기로 전송하는 플럭스 데이터 송수신부;
   를 포함하는 물리량 측정 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 탐촉식 레벨 측정기는,
   상기 탐촉봉의 내부에 상기 플럭스의 온도를 측정하도록 온도 센서를 구비하는 물리량 측정 장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 와전류식 레벨 측정기에는 상기 제어기로부터 구동 명령을 전달받고, 상기 용강의 탕면 높이의 측정값을 상기 제어기로 전송하는 용강 데이터 송수신부가 포함되는 물리량 측정 장치.
4. 삭제
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 탐촉봉은 카본 재질로 형성되는 물리량 측정 장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 탐촉봉 고정프레임에는 상기 탐촉봉이 복수개 장착되는 물리량 측정 장치.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어기는,
   외부로부터 구동 명령을 입력받는 입력부와;
   상기 구동 명령을 상기 와전류식 레벨 측정기 및 상기 탐촉식 레벨 측정기에 전송하고, 상기 와전류식 레벨 측정기 및 상기 탐촉식 레벨 측정기에서의 측정값을 전송받는 통합 송수신부와;
   상기 와전류식 레벨 측정기의 측정값과 상기 탐촉식 레벨 측정기의 측정값의 차이를 연산하여 상기 플럭스의 두께를 산출하는 연산부와;
   상기 입력부, 상기 통합 송수신부 및 상기 연산부의 구동 상태를 외부로 표시하는 출력부;
   를 포함하는 물리량 측정 장치.
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제

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