KR101267347B1 - 몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시장치 및 그 방법 - Google Patents

몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속주조 공정에서 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 통해 크랙발생 여부를 감시하는 몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시장치 및 그 방법에 관한 것으로, 몰드의 진동에 따른 진동폭을 검출하는 단계와, 상기에서 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하는 단계와, 상기에서 계산된 마찰력에 이전의 마찰력을 감산하여 마찰력의 순간변화량을 계산하는 단계, 및 상기에서 계산된 마찰력의 순간변화량을 통해, 마찰력이 설정된 기준시간동안 연속적으로 증가 또는 감소되었는지를 판단하여 연주주편의 크랙발생 여부를 예측하는 단계를 제공한다.

Description

몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시장치 및 그 방법{DEVICE FOR MONITORING CRACK USING FRICTIONAL FORCE IN MOLD AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 마찰력을 이용한 크랙 감시에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연속주조 공정에서 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 통해 크랙발생 여부를 감시하는 몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(Tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드(Mold)로 공급하여 일정한 크기의 슬라브를 생산하는 설비이다.
상기 연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 주물로 형성하는 연속주조기용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 주물을 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.
다시 말해서, 상기 몰드 내로 주입된 용강은 서서히 냉각되어 몰드의 하부에서는 주물이 형성되기 시작하는데, 이때 몰드 하부에 존재하는 주물은, 그 표피는 응고되고 그 내부는 미응고 상태의 용강이 존재하는 상태가 된다. 상기 몰드 내에 주입된 용강이 사전에 설정된 수위에 도달하면, 상기 몰드가 상하진동폭을 시작하고 몰드 하부에서 핀치롤에 의한 주물의 인발이 시작되며, 동시에 인발되는 주물을 냉각수 분사장치에 의한 냉각수로 냉각시켜 표피 및 그 내부까지 완전하게 냉각된 주물을 생산하게 된다.
관련된 선행기술로는 한국특허공개 제2004-59505호(공개일 2004.07.06)가 있다.
본 발명은 연속주조 공정에서 몰드와 응고쉘 간의 마찰력의 연속적인 증가 또는 감소를 통해 크랙발생 여부를 감시하는 몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몰드 내 크랙 감시장치는, 몰드의 외측 또는 몰드 캐리지에 장착되어 가해지는 진동폭을 검출하는 진동검출센서; 및 상기 진동검출센서에서 검출된 진동폭을 이용하여 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 계산하고, 계산된 마찰력이 설정된 기준시간동안 연속적으로 증가 또는 감소되었는지를 판단하여 연주주편의 크랙발생 여부를 예측하는 중앙처리부;를 포함할 수 있다.
구체적으로, 중앙처리부는 계산된 마찰력과 이전의 마찰력 간의 순간변화량을 계산한 후 상기 순간변화량이 설정된 기준시간동안 연속적으로 '0'보다 큰지 또는 '0'보다 작은지를 감시하여 연주주편의 크랙발생 여부를 판단할 수 있다.
상기 중앙처리부에 설정된 기준시간은 적어도 14초일 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몰드 내 크랙 감시 방법은, 몰드의 진동에 따른 진동폭을 검출하는 단계; 상기에서 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하는 단계; 상기에서 계산된 마찰력에 이전의 마찰력을 감산하여 마찰력의 순간변화량을 계산하는 단계; 및 상기에서 계산된 마찰력의 순간변화량을 통해, 마찰력이 설정된 기준시간동안 연속적으로 증가 또는 감소되었는지를 판단하여 연주주편의 크랙발생 여부를 예측하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 크랙발생 여부를 예측하는 단계에서, 마찰력의 순간변화량이 설정된 기준시간동안 연속적으로 '0'보다 큰지 또는 '0'보다 작은지를 판단하여 연주주편의 크랙발생 여부를 예측할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 연속주조 공정에서 몰드와 응고쉘 간의 마찰력의 연속적인 증가 또는 감소를 통해 표면크랙 발생 여부를 감시함으로써, 제조된 연주주편에 적절한 조치를 취할 수 있음과 아울러 응고쉘의 파단이 발생하기 전에 미리 예측하는 것이 가능한 이점이 있다.
또한, 표면크랙 발생 여부와 연주주편의 파단을 미리 예측하여 적절한 조치를 취함으로써, 주편의 품질 향상과 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 용강의 흐름을 중심으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1의 몰드 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 의한 몰드내 크랙 감시장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 몰드 내 크랙 감시과정을 나타낸 순서도이다.
도 5 및 도 6은 몰드 파우더의 종류와 강종 및 주속에 따른 마찰력의 변화를 나타낸 도면이다.
도 7은 마찰력과 그 변화량에 따른 크랙 감시방법을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 결과에 따른 슬라브의 표면 크랙을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.
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 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 용강의 흐름을 중심으로 나타낸 개념도이다.
연속주조(continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 몰드(Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주편 또는 강괴(steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형, 직사각형, 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬라브, 블룸 및 빌릿을 제조하는 데 이용된다.
연속주조기의 형태는 수직형과 수직만곡형 등으로 분류된다. 도 1에서는 수직만곡형을 예시하고 있다.
도 1을 참조하면, 연속주조기는 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.
턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Ladle, 10)로부터 용융금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융금속을 공급하는 용기이다. 턴디쉬(20)에서는 몰드(30)로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 몰드(30)로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.
몰드(30)는 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 몰드(30)는 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 몰드(30)는 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 몰드(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 몰드내에서 용강(M)의 응고로 인한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다.
몰드(30)는 몰드(30)에서 뽑아낸 연주주편이 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidified Shell, 81)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 방식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.
몰드(30)는 용강이 몰드의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation, 왕복운동)된다. 오실레이션시 몰드(30)와 응고쉘(81)과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 몰드내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다. 파우더는 몰드내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 몰드(30)와 응고쉘(81)의 윤활뿐만 아니라 몰드내 용융금속의 산화ㅇ질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 몰드(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 몰드(30)의 입구를 지향한다.
2차 냉각대(60 및 65)는 몰드(30)에서 1차로 냉각된 용강을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 직접 냉각된다. 연주주편의 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.
인발장치(引拔裝置)는 연주주편이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 몰드(30)를 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.
이와 같이 구성된 연속주조기는 래들(10)에 수용된 용강(M)이 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화 및 질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다.
턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 몰드내로 연장하는 침지노즐(Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 몰드내로 유동하게 된다. 침지노즐(25)은 몰드(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(Stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스톱퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수도 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다.
몰드내의 용강(M)은 몰드(30)를 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 몰드(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 연주주편(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.
핀치롤(70, 도 1)이 완전히 응고된 연주주편(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 냉각된다. 이는 연주주편(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 연주주편(80)이 일지점(85)에 이르면, 연주주편(80)은 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 연주주편(80)은 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 주편(P)으로 나누어진다.
몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 형태에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1의 몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.
도 2를 참조하면, 침지노즐(25)의 단부 측에는 통상적으로 도면상 좌우에 한 쌍의 토출구(25a)들이 형성된다. 몰드(30) 및 침지노즐(25) 등의 형태는 중심선(C)을 기준으로 대칭되는 것으로 가정하여, 본 도면에서는 좌측만을 표시한다.
토출구(25a)에서 아르곤(Ar) 가스와 함께 토출되는 용강(M)은 화살표(A1, A2)로 표시된 바와 같이 상측을 향한 방향(A1)과 하측을 향한 방향(A2)으로 유동하는 궤적을 그리게 된다.
몰드내부의 상부에는 파우더공급기(50, 도 1을 참조)로부터 공급된 파우더에 의해 파우더층(51)이 형성된다. 파우더층(51)은 파우더가 공급된 형태대로 존재하는 층과 용강(M)의 열에 의해 소결된 층(소결층이 미응고 용강(82)에 더 가깝게 형성됨)을 포함할 수 있다. 파우더층(51)의 하측에는 파우더가 용강(M)에 의해 녹아서 형성된 슬래그층 또는 액체 유동층(52)이 존재하게 된다. 액체 유동층(52)은 몰드내의 용강(M)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 파우더층(51)의 일부는 몰드(30)의 벽면에서 응고되어 윤활층(53)을 형성한다. 윤활층(53)은 응고쉘(81)이 몰드(30)에 붙지 않도록 윤활하는 기능을 한다.
응고쉘(81)의 두께는 주조 방향을 따라 진행할수록 두꺼워진다. 응고쉘(81)의 몰드내에 위치한 부분은 두께가 얇으며, 몰드(30)의 오실레이션에 따라 자국(oscillation mark, 87)이 형성되기도 한다. 응고쉘(81)은 지지롤(60)에 의해 지지되며, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 그 두께가 두꺼워진다. 응고쉘(81)은 두꺼워지다가 일부분이 볼록하게 돌출하는 벌징(bulging) 영역(88)이 형성되기도 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 몰드내 크랙 감시장치를 나타낸 도면으로서, 크랙 감시장치(100)는 진동검출센서(110)와 신호변환부(120), 메모리(130), 표시부(140), 입력부(150), 및 중앙처리부(160)를 포함하여 구성된다.
진동검출센서(110)는 몰드(30)의 외측 또는 몰드(30) 캐리지에 적어도 하나 이상 장착되어 몰드(30)의 진동폭과 진동속도 등을 검출한다. 상기 진동검출센서(110)는 몰드(30)에 가해지는 압력의 변형량을 검출하는 로드셀(road cell) 또는 몰드(30)의 진동폭에 따른 신호를 발생하는 진동센서가 될 수 있다.
신호변환부(120)는 상기 진동검출센서(110)에 의해 검출된 몰드(30)의 진동폭을 후단에서 처리할 수 있는 신호, 예컨대 디지털신호로 증폭 및 변환하는 역할을 한다.
메모리(130)는 몰드(30)의 마찰력을 검출하기 위한 주기와 몰드(30) 마찰력의 이상 판단을 위한 기준시간 및 검출된 진동폭에 따른 마찰력 데이터 등이 저장된다.
표시부(140)는 측정된 몰드(30)의 마찰력과 마찰력의 순간변화량에 대한 값을 시간축으로 문자 또는 그래프로 디스플레이한다.
입력부(150)는 외부로부터 각종 명령이나 기준값을 입력받아 중앙처리부(160)로 전달하도록 구성되어 있다.
중앙처리부(160)는 진동검출센서(110)에서 검출된 진동폭을 이용하여 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력을 계산하고, 계산된 마찰력이 설정된 기준시간동안 연속적으로 증가 또는 감소되었는지를 판단하여 연주주편(80)의 크랙발생 여부를 예측하고, 크랙이 발생될 경우 이상 징후에 따른 적절한 제어를 수행한다. 여기서, 중앙처리부(160)는 마찰력계산부(161)와 변화량계산부(163) 및 크랙발생예측부(165)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 마찰력계산부(161)는 진동검출센서(110)를 통해 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하게 된다.
변화량계산부(163)는 마찰력계산부(161)에서 계산된 마찰력에 이전의 마찰력을 감산하여 순간변화량을 계산한 후 계산된 순간변화량을 메모리(130)에 저장하게 된다. 여기서, 순간변화량이 '0'보다 크면 마찰력이 증가하는 것을 의미하고, 순간변화량이 '0'보다 작으면 마찰력이 감소하는 것을 의미한다. 여기서, 마찰력의 증가와 감소가 교대로 반복되는 경우에는 마찰력에 대한 순간변화량은 포지티브값(+)과 네거티브값(-)을 반복적으로 갖게 된다. 그리고, 마찰력이 증가 또는 감소가 지속되는 경우에는 계산된 순간변화량이 포지티브값(+) 또는 네거티브값(-)을 연속적으로 갖게 될 것이다.
크랙발생예측부(165)는 메모리(130)에 저장된 마찰력의 순간변화량들을 감시하여 마찰력이 설정된 기준시간동안 증가 또는 감소되었는지를 판단하고, 적어도 설정된 기준시간동안 마찰력이 증가 또는 감소되었으면 연주주편(80)에 크랙이 발생된 것으로 예측하게 된다. 즉, 크랙발생예측부(165)는 순간변화량들이 설정된 기준시간동안 연속적으로 '0'보다 크거나 또는 '0'보다 작으면 연주주편(80)에 크랙이 발생된 것으로 진단하게 된다.
또한, 크랙발생예측부(165)는 크랙발생 예측시에 파우더공급기(50)를 제어하여 몰드(30)로 공급되는 파우더의 양을 증가시키거나 또는 핀치롤(70)을 제어하여 주조속도를 감소시키거나 또는 스톱퍼(21)를 제어하여 몰드(30)로 투입되는 용강의 양을 감소시킬 수 있다. 물론, 크랙이 발생된 연주주편(80)은 후단의 스카핑 공정을 통해 슬라브의 표면에 형성된 크랙이 제거될 수 있다.
또한, 크랙발생예측부(165)는 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력이 증가하여 크랙이나 연주주편(80)의 파단이 발생될 수 있음이 예측되면 경보발생부(170)를 통해 경광등 또는 경보음을 발생시킬 수도 있다.
이와 같이 본 발명에서는 마찰력이 기준범위(예를들어, ㅁ 500N/sec)를 벗어났는지에 대해 감시하는 것이 아니라 마찰력이 설정된 기준시간동안 연속적으로 증가하였는지 또는 감소하였는지를 판단함으로써, 마찰력이 기준범위 내에 속하더라도 연주주편(80)의 이상 여부를 예측할 수 있는 특징이 있다.
도 4는 본 발명에 의한 몰드내 마찰력 감시 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 몰드(30)의 외측 또는 몰드(30) 캐리지에 적어도 하나 이상 장착된 진동검출센서(110)는 몰드(30)의 진동폭 등을 검출하여 신호변환부(120)로 전달한다(S1). 신호변환부(120)는 상기 진동검출센서(110)에 의해 검출된 몰드(30)의 진동폭을 후단에서 처리할 수 있는 신호, 예컨대 디지털신호로 증폭 및 변환하여 중앙처리부(160)로 전달한다.
중앙처리부(160)의 마찰력계산부(161)는 신호변환부(120)를 통해 입력된 진동폭 데이터를 이용하여 마찰력을 계산한다(S2).
일반적으로, 주조 중 마찰력은 몰드(30)의 진동 영향으로 일정 주기와 폭으로 변동된다. 따라서, 마찰력의 순간변화량을 계산하여 모니터링하면, 정상적인 조업시에는 강종, 주속 등의 조업조건에 관계없이 일정한 범위내로 유지된다. 하지만, 몰드내에 이상 징후 발생시에는 마찰력이 급격히 증가하거나 감소하므로, 특정시점에서 일정범위를 벗어나는 변화를 보인다. 응고쉘(81)의 일부가 몰드(30)와 들러붙는 현상(sticking)이 일어나는 경우 마찰력은 계속 증가만 될 수 있고, 응고쉘(81)과 몰드(30) 사이에 에어갭(air gap)이 많이 생성되면 마찰력은 계속 감소만 될 수 있다. 여기서, 마찰력은 도 5 및 도 6과 같이 파우더 종류나 강종(저탄소강, 중탄소강), 주조속도 및 용강 온도 등에 따라 다양하게 나타날 수 있다. 현재 몰드내에서 몰드(30)와 응고쉘(81) 계면 사이에는 마찰력이 존재하며, 몰드(30) 캐리지에 부착된 진동검출센서(110)를 통해 이를 실시간으로 측정 및 모니터링하고 있다. 이러한 마찰력은 강종, 파우더 종류, 주조속도, 용강 온도 등에 따라 다른 경향을 나타내므로, 어떤 특정값을 기준으로 마찰력을 감시하는 것은 쉽지 않다.
연속주조 공정이 정상적으로 진행되는 중의 몰드(30)의 진동폭은, 예컨대 대략 2.7mm 정도가 될 수 있는 데, 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력이 증가하면 진동폭은 점점 감소하게 된다. 이와 같이 진동폭이 감소하는 이유는 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력이 증가하여 몰드(30)의 진동폭을 방해하기 때문이다.
이어, 중앙처리부(160)의 변화량계산부(163)는 계산된 마찰력과 이전의 마찰력 간의 순간변화량(편차)을 계산하고, 계산된 순간변화량(DFn)을 메모리(130)에 저장하게 된다(S3). 여기서, 마찰력의 증가와 감소가 교대로 반복되는 경우에는 아래 수식 1에서 순간변화량(DFn)이 포지티브값(+)과 네거티브값(-)을 반복적으로 갖게 된다.
수식 1
Figure 112011058666254-pat00001
여기서, DFn(Deviation of Friction)는 주조 후 n초 시점의 순간 마찰력의 변화이고, Fn은 주조 후 n초 시점의 마찰력(Friction Force)이다.
만일, 마찰력이 일정 시간동안 증가되거나 또는 감소가 지속되는 경우에는 수식 1에서 순간변화량(DFn)이 포지티브값(+) 또는 네거티브값(-)을 연속적으로 갖게 될 것이다. 여기서, 순간변화량(DFn)이 '0'보다 크면 마찰력이 증가하는 것을 의미하고, 순간변화량(DFn)이 '0'보다 작으면 마찰력이 감소하는 것을 의미한다.
크랙발생예측부(165)는 메모리(130)에 저장된 마찰력의 순간변화량들을 감시하여 마찰력이 설정된 기준시간동안 증가 또는 감소되었는지를 판단하고(S4), 적어도 설정된 기준시간동안 마찰력이 증가되었거나 또는 감소되었으면 연주주편(80)에 크랙이 발생된 것으로 예측하게 된다(S5, S6). 즉, 크랙발생예측부(165)는 순간변화량들이 설정된 기준시간동안 연속적으로 '0'보다 크거나 또는 '0'보다 작으면 연주주편(80)에 크랙이 발생된 것으로 진단하게 된다. 상기에서 설정된 기준시간은 적어도 14초가 될 수 있다. 14초 이하에서는 결과의 신뢰성이 떨어질 수 있어 바람직하지 않다. 만일, 마찰력이 1초 주기로 수집될 때, 크랙발생예측부(165)는 메모리(130)에 저장된 순간변화량의 값이 '0'보다 크거나 '0'보다 작은 값이 연속적으로 적어도 13개 이상이 존재하면 14초 동안 마찰력이 증가 또는 감소된 것으로 판단할 수 있다.
상기에서 마찰력계산부(161)와 변화량계산부(163)는 계산된 마찰력(Friction Force)과 순간변화량(Deviation of Friction)을 도 7과 같이 표시부(140)를 통해 디스플레이시킬 수 있다. 마찰력의 순간변화량을 계산하여 모니터링하면, 정상적인 조업시에는 강종, 주속 등의 조업조건에 관계없이 일정한 기준범위(DFref; 예를 들면 ㅁ 500N/sec)내로 유지되지만, 몰드(30)내에 이상 징후 발생시에는 마찰력이 급격히 증가하거나 감소하므로, 특정시점에서 일정범위를 벗어나는 변화를 보일 수 있다. 하지만, 도 7에서 도시된 바와 같이 일정한 기준범위(DFref) 이내에서도 마찰력이 일정 시간동안 연속적으로 증가(ⓐ구간)되거나 감소(ⓑ구간)될 경우에도 도 8과 같이 연주주편(80)의 표면에 크랙(ⓒ부분)이 발생될 수 있다.
중앙처리부(160)는 설정된 기준시간(횟수를 포함할 수 있음)동안 마찰력이 연속적으로 증가 또는 감소될 경우에 연주주편(80)의 표면에 크랙이 발생된 것으로 판단하여 몰드(30)내의 마찰력을 감소시키는 적어도 하나 이상의 제어를 수행할 수 있다. 상기 몰드(30)내 마찰력을 감소시키는 제어 방법으로는, 예컨대 파우더공급기(50)를 제어하여 몰드(30)로 공급되는 파우더의 양을 증가시키거나 또는 핀치롤(70)을 제어하여 주조속도를 감소시키거나 또는 스톱퍼(21)를 제어하여 몰드(30)로 투입되는 용강의 양을 감소시키거나 또는 몰드(30)의 외측에 부착된 전자기 코일(미 도시됨)로 공급되는 전류치를 제어하여 몰드내 용강의 유동을 저속모드로 동작시킬 수 있다.
또한, 중앙처리부(160)는 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력이 증가하여 크랙이나 주편파단이 발생될 수 있음이 예측되면 경보발생부(170)를 통해 경광등 또는 경보음을 발생시켜 관리자가 쉽게 확인 및 대처할 수 있도록 한다(S7).
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 몰드(30)의 진동폭을 측정하고 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력에 대한 변화량을 계산하여 이상 징후를 예측함으로써, 강종이나 파우더의 종류 등에 관계없이 일정한 기준을 통해 이상 징후를 감시 및 예측할 수 있는 이점이 있다.
또한, 중앙처리부(160)는 설정된 기준시간(횟수를 포함함)동안 순간변화량 또는 순간변화량의 누적값이 설정된 기준범위(예를들어; ㅁ 500N/sec)를 반복적으로 벗어날 경우에도 몰드 내에 이상 징후가 발생한 것으로 판단할 수도 있다. 이와 같은 방법은 본 발명의 방법과 병행되어 실시될 수도 있다.
상기와 같은 마찰력을 이용한 크랙 예측 방식은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
10: 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 25: 침지노즐
30: 몰드 40: 몰드오실레이터
50: 파우더 공급기 51: 파우더층
52: 액체 유동층 53: 윤활층
60: 지지롤 65: 스프레이
70: 핀치롤 80: 연주주편
81: 응고쉘 82: 미응고 용강
83: 선단부 85: 응고 완료점
87: 오실레이션 자국 91: 절단 지점
100: 크랙감시장치 110: 진동검출센서
120: 신호처리부 130: 메모리
140: 표시부 150: 입력부
160: 중앙처리부 161: 마찰력계산부
163: 변화량계산부 165: 크랙발생예측부
170: 경보신호발생부

Claims (7)

  1. 몰드의 외측 또는 몰드 캐리지에 장착되어 몰드의 진동폭을 검출하는 진동검출센서; 및
    상기 진동검출센서에서 검출된 진동폭을 이용하여 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 계산하고, 계산된 마찰력이 설정된 기준시간동안 연속적으로 증가 또는 감소되었는지를 판단하여 연주주편의 크랙발생 여부를 예측하는 중앙처리부;를 포함하고,
    상기 중앙처리부는 계산된 마찰력과 이전의 마찰력 간의 순간변화량을 계산한 후 상기 순간변화량이 설정된 기준시간동안 연속적으로 '0'보다 크거나 또는 연속적으로 '0'보다 작을 때 연주주편에 크랙이 발생한 것으로 진단하는 몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙처리부에 설정된 기준시간은 적어도 14초인 몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 중앙처리부의 제어에 따라 측정된 몰드의 마찰력 또는 마찰력에 대한 순간변화량을 시간축으로 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시장치.
  5. 몰드의 진동에 따른 진동폭을 검출하는 단계;
    상기에서 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하는 단계;
    상기에서 계산된 마찰력에 이전의 마찰력을 감산하여 마찰력의 순간변화량을 계산하는 단계; 및
    상기에서 계산된 마찰력의 순간변화량을 통해, 마찰력이 설정된 기준시간동안 연속적으로 증가 또는 감소되었는지를 판단하여 연주주편의 크랙발생 여부를 예측하는 단계;를 포함하고,
    상기 크랙발생 여부를 예측하는 단계에서, 마찰력의 순간변화량이 설정된 기준시간동안 연속적으로 '0'보다 크거나 또는 연속적으로 '0'보다 작을 때 연주주편의 크랙이 발생한 것으로 진단하는 몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시 방법.
  6. 삭제
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 크랙발생 여부를 예측하는 단계에서, 상기 설정된 기준시간은 적어도 14초인 몰드 내 마찰력을 이용한 크랙 감시 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106598724A (zh) * 2015-10-14 2017-04-26 三星电子株式会社 用于在计算系统中管理内存的方法

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