KR101257257B1

KR101257257B1 - 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가장치

Info

Publication number: KR101257257B1
Application number: KR1020110008769A
Authority: KR
Inventors: 하태준; 문홍길; 장진수
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2013-04-23
Also published as: KR20120087523A

Abstract

본 발명은 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법에 관한 것으로서, 몰드 탕면의 레벨변동을 탕면레벨센서를 통해 측정하는 제1 단계와, 상기 탕면레벨센서에서 측정된 레벨신호의 주파수 중 제어장치에서 0.1Hz 이하의 주파수를 분류하고, 상기 제어장치를 통해 분류된 주파수의 탕면적(A)을 산출하는 제2 단계와, 상기 제어장치에서 산출된 탕면적의 주파수 레벨중 기준치를 ±5mm를 초과한 횟수(N)를 상기 제어장치를 통해 산출하는 제3 단계와, 상기 기준치 초과횟수를 통해 침지노즐의 내부에 형성된 개재물의 탈락 결함 지수(C)를 상기 제어장치에서 계산후 표시장치를 통해 표시하는 제4 단계를 포함한다.

Description

탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가장치{DEVICE FOR EVALUATING STEEL PLATE QUALITY USING LEVEL OF MOLTEN STEEL}

본 발명은 몰드 탕면의 레벨변동을 검출하여 주편의 품질을 평가하는, 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가장치에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(Ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(Tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 설비이다.

상기 연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 스트랜드로 형성하는 연속주조기용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 스트랜드를 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.

다시 말해서, 상기 래들과 턴디쉬에서 출강된 용강은 몰드에서 소정의 폭과 두께 및 형상을 가지는 스트랜드로 형성되어 핀치롤을 통해 이송되고, 핀치롤을 통해 이송된 스트랜드는 절단기에 의해 절단되어 소정 형상을 갖는 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조된다.

본 발명의 목적은 몰드 탕면의 레벨변동을 검출하여 주편의 품질을 평가하므로 레벨변동으로 인한 품질 변화를 예측할 수 있는, 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가장치를 제공한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가장치는, 몰드 탕면의 변동 레벨을 측정하는 탕면레벨센서; 및 상기 탕면레벨센서에서 측정된 탕면레벨신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한 후, 변환된 주파수 영역에서 설정된 대역의 면적(A)을 산출하고, 상기에서 탕면레벨센서를 통해 측정된 탕면 레벨 중 기설정된 기준치를 초과한 횟수(N)를 산출하며, 상기 면적(A)과 기준치를 초과한 횟수(N)를 이용하여 침지노즐의 내부에 형성된 개재물의 탈락 결함 지수(C)를 계산한 후 디스플레이하는 제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 개재물 탈락 결함 지수(C)는 하기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 한다.
수학식

여기서, A는 설정된 주파수 대역의 면적이고, N은 주편단위로 얻어진 탕면 레벨 중 기준치를 초과한 횟수이며, B는 상수값(측정되는 면적의 값이 너무 낮기 때문에 상수값을 곱하여 면적값이 크게 나타나도록 함)임.

삭제

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법은, 탕면레벨센서를 통해 측정되는 탕면 레벨의 주파수를 주편단위로 수집하고, 이를 분석하여 개재물 탈락이 없는 기준기간과 탈락이 발생하는 기간의 면적을 산출하고, 기준기간과 개재물 탈락 기간의 주파수 횟수를 비교 측정하여 주편의 품질을 평가하므로 미리 주편의 품질을 예측할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법을 실행하기 위한 평가장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법의 흐름도이다.
도 3은 도 2의 제2 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법을 통해 도출된 개재물의 탈락이 발생하지 않은 상태의 실시예를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법을 통해 도출된 개재물의 탈락이 발생한 상태의 실시예를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법을 실행하기 위한 평가장치의 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법의 흐름도이고, 도 3은 도 2의 제2 단계를 보다 구체적으로 나타낸 도면이다.

먼저, 도 2를 참조하면, 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법은 제1 단계(S10)와, 제2 단계(S20)와, 제3 단계(S30)와, 제4 단계(S40)로 이루어진다.

상기 제1 단계(S10)는 몰드의 탕면을 탕면레벨센서(3)를 통해 탕면 레벨을 측정하는 단계이다.

이러한 상기 제1 단계(S10)는 탕면레벨센서(3)를 통해 몰드 탕면의 레벨 중 0초과 내지 1Hz이하의 주파수를 측정하게 된다.

상기 제2 단계(S20)는 상기 탕면레벨센서(3)에서 측정된 탕면 레벨신호의 주파수 중 제어장치(4)에서 0초과 내지 0.1Hz 이하의 주파수를 분류하고, 상기 제어장치(4)를 통해 분류된 주파수를 통해 0초과 내지 0.1Hz 이하 주파수의 면적(A)을 산출하는 단계이다.

이러한 상기 제2 단계(S20)는 상기 제1 단계(S10)에서 측정된 탕면 레벨 범위 중 0초과 내지 0.1Hz이하의 주파수를 상기 제어장치(4)를 통해 구분하여 분류한다.

그런 다음 상기 제어장치(4)를 통해 분류된 주파수의 면적(A)을 산출하게 된다.

여기서, 상기 제2 단계(S20)는 수집단계(S100)와, 분류단계(S200)와, 분석단계(S300)와, 계산단계(S400)를 포함하여 이루어진다.

상기 수집단계(S100)는 상기 제1 단계를 통해 탕면레벨센서(3)에서 측정된 탕면 레벨의 주파수를 제어장치(4)에서 수신받아 수집하는 단계로서, 0Hz ~ 1Hz의 범위로 조사된 주파수를 모두 수집하는 단계이다.

그리고, 상기 분류단계(S200)는 상기 제어장치(4)를 통해 수집된 주파수를 주편단위로 분류하는 단계로서, 상기 수집단계(S100)에서 수집된 주파수를 주편 단위 즉 시간에 따른 최대 피크별로 구분하여 분류하는 단계이다.

또한, 상기 분석단계(S300)는 상기 주편단위로 분류된 탕면레벨신호에서, 탕면레벨신호를 시간영역에서 주파수 영역으로 변환한 후, 변환된 주파수 영역에서 0초과 0.1Hz 이하의 주파수를 분석하는 단계이다.

그리고, 상기 계산단계(S400)는 상기 제어장치(4)를 통해 분석된 0초과 내지 0.1Hz 이하의 주파수 면적(A)을 계산하는 단계로서, 아래 수학식 1을 이용하여 면적을 구할 수 있다.

수학식 1

여기서, i는 인덱스(자연수), n은 0초과 내지 0.1Hz 이하의 주파수에 대한 분할 개수, P는 분할된 주파수 영역의 i번째 스펙트럼의 중간값, F는 분할된 주파수 영역의 i번째 주파수이다.

삭제

여기서, 상기 분류된 주파수는 0 초과 ~ 0.1Hz 이하의 범위일 수 있다.

상기 제3 단계(S30)는 상기 제어장치(4)에서 산출된 면적의 탕면 레벨 중 기준치를 ±5mm를 초과한 횟수(N)를 상기 제어장치(4)를 통해 산출하는 단계이다.

이러한 상기 제3 단계(S30)에서 기준치는 개재물의 탈락이 없는 일정시간의 탕면 레벨의 높이를 사용하게 된다.

상기 제4 단계(S40)는 상기 기준치 초과횟수를 통해 침지노즐(2)의 내부에 형성된 개재물의 탈락 결함 지수(C)를 상기 제어장치(4)에서 계산 후 표시장치(5)를 통해 표시하는 단계이다.

이러한 제4 단계(S40)에서 상기 개재물 탈락 결함 지수(C)는 아래 수학식 2를 이용하여 계산할 수 있다.

수학식 2

A는 0초과 내지 0.1Hz 이하 영역의 면적이고, N은 주편단위로 얻어진 탕면 레벨 중 기준치(탕면 요동중 몰드 파우더 슬래그가 용탕에 유입되지 않는 범위에서 탕면레벨의 높이)를 ±5mm 초과한 횟수이며, B는 상수값(측정되는 면적의 값이 너무 낮기 때문에 상수값을 곱하여 면적값이 크게 나타나도록 함)이다.

즉, 본 발명의 과정을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 침지노즐(2)의 내주연에 형성된 개재물이 탈락되면 갑작스럽게 턴디쉬에서 주입되는 용강의 양이 증가되므로 몰드(1)의 용탕면이 요동을 치게 된다.

이로 인해 탕면의 몰드 파우더 슬래그(6)가 용강 내로 유입되어 제작되는 주편의 품질을 저하시킨다.

이러한 현상을 측정하여 주편의 품질이 어느 정도인지 확인하기 쉽도록 품질 평가 자료를 작성하기 위하여 이루어진다.

이를 위해 먼저, 몰드(1)의 탕면 레벨을 상기 탕면레벨센서(3)를 통해 측정한다.

그런 다음 상기 탕면레벨센서(3)에서 측정된 레벨신호의 주파수 중 상기 제어장치(4)에서 0초과 내지 0.1Hz 이하의 주파수만 따로 분류하고 이를 이용해 면적을 구한다.

그리고 나서, 탕면적에 요동이 없는 일정 시간대의 면적값을 기준치로 정하고, 침지노즐의 내부에 형성된 개재물이 탈락될 때 측정되는 면적값이 상기 기준치를 초과하는 탕면 레벨의 횟수를 구한다.

여기서 상기 면적은 상기 수학식 1을 통해 구하게 된다.

그런 다음, 개재물의 탈락 결함 지수(C)를 기준치를 초과하는 탕면 레벨의 횟수(N)와 0초과 내지 0.1Hz 이하의 주파수 영역에 대한 면적(A)과 상수값(B)을 대입한 상기 수학식 2를 통해 계산한다.

그리고, 상기 제어장치(4)와 연결된 표시장치(5)를 통해 결과값을 표시한다.

도 4는 본 발명에 따른 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법을 통해 도출된 개재물의 탈락이 발생하지 않은 상태의 실시예를 나타낸 그래프이고, 도 5는 본 발명에 따른 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가방법을 통해 도출된 개재물의 탈락이 발생한 상태의 실시예를 나타낸 그래프이다.

도 4에 도시된 바와 같이 개재물 탈락이 없는 상태의 면적값을 구하여 기준값으로 삼고, 도 5에 도시된 바와 같이 개재물 탈락이 이루어지면 이를 비교하여 표시장치(5)를 통해 표시한다.

도 4에 도시된 바와 같이 기준이 되는 개재물 탈락이 없는 탈락 결함 지수(C)는 0초과 내지 0.1Hz 이하의 주파수 영역의 면적이 0.0001이고, 기준치를 초과한 횟수가 0회이며, 상수값을 10000으로 지정하여 계산하는 경우 아래 수학식 3의 결과를 사용할 수 있다.

수학식 3

그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 개재물 탈락이 이루어진 탈락 결함 지수(C)는 0초과 내지 0.1Hz 이하의 주파수 영역의 면적이 평균 0.0007이고, 기준치를 초과한 횟수가 2회이며, 상수값을 10000으로 지정하여 계산하는 경우 아래 수학식 4의 결과를 통해 기준치를 초과한 탈락 결함지수가 '14'인 것을 알 수 있다.

수학식 4

이렇게 표시되는 결과값을 지속적으로 수집하여 몰드(1)의 용탕이 냉각되어 형성되는 주편의 품질을 평가하게 된다.

이와 같이 이루어진 본 발명은 탕면레벨센서를 통해 측정되는 탕면 레벨의 주파수를 주편 단위로 수집하고, 이를 분석하여 개재물 탈락이 없는 기준기간과 탈락이 발생하는 기간의 면적을 산출하고, 기준기간과 개재물 탈락 기간의 주파수 횟수를 비교 측정하여 주편의 품질을 평가하므로 미리 주편의 품질을 예측할 수 있는 이점이 있다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 비슷한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 몰드 2 : 침지노즐
3 : 조사장치 4 : 측정장치
5 : 제어장치 6 : 표시장치

Claims

몰드 탕면의 변동 레벨을 측정하는 탕면레벨센서; 및
상기 탕면레벨센서에서 측정된 탕면레벨신호를 시간 영역에서 주파수 영역으로 변환한 후, 변환된 주파수 영역에서 설정된 대역의 면적(A)을 산출하고, 상기에서 탕면레벨센서를 통해 측정된 탕면 레벨 중 기설정된 기준치를 초과한 횟수(N)를 산출하며, 상기 면적(A)과 기준치를 초과한 횟수(N)를 이용하여 침지노즐의 내부에 형성된 개재물의 탈락 결함 지수(C)를 계산한 후 디스플레이하는 제어장치;를 포함하며,
상기 개재물 탈락 결함 지수(C)는 하기 수학식에 의해 산출되는, 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가장치.
수학식

여기서, A는 설정된 주파수 대역의 면적이고, N은 주편단위로 얻어진 탕면 레벨 중 기준치를 초과한 횟수이며, B는 상수값(측정되는 면적의 값이 너무 낮기 때문에 상수값을 곱하여 면적값이 크게 나타나도록 함)임.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 면적(A)은 하기 수학식에 의해 산출되는, 탕면 레벨을 이용한 주편 품질 평가장치.
수학식

여기서, i는 인덱스(자연수), n은 0초과 내지 0.1Hz 이하의 주파수에 대한 분할 개수, P는 분할된 주파수 영역의 i번째 스펙트럼의 중간값, F는 분할된 주파수 영역의 i번째 주파수임.
삭제