KR101649670B1 - Apparatus for measuring thickness and method for measuring the same - Google Patents
Apparatus for measuring thickness and method for measuring the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101649670B1 KR101649670B1 KR1020140143371A KR20140143371A KR101649670B1 KR 101649670 B1 KR101649670 B1 KR 101649670B1 KR 1020140143371 A KR1020140143371 A KR 1020140143371A KR 20140143371 A KR20140143371 A KR 20140143371A KR 101649670 B1 KR101649670 B1 KR 101649670B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- thickness
- distance
- laser
- upper layer
- light
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 74
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 33
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 64
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 17
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005457 Black-body radiation Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
- B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
- B22D11/201—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level
- B22D11/204—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level by using optical means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/07—Lubricating the moulds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/10—Supplying or treating molten metal
- B22D11/108—Feeding additives, powders, or the like
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D2/00—Arrangement of indicating or measuring devices, e.g. for temperature or viscosity of the fused mass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
- G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
- G01F23/284—Electromagnetic waves
- G01F23/292—Light, e.g. infrared or ultraviolet
Abstract
본 발명은 두께 측정 장치 및 두께 측정 방법으로서, 특히 몰드 내에 수강된 용강상의 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시 형태는 용기에 수용된 하위층, 중간층 및 상위층으로 이루어진 유체물에서 상기 중간층의 두께를 측정하는 두께 측정 장치에 있어서, 레이저광을 상기 유체물의 표면으로 조사하여 상기 유체물의 표면에서 반사되는 반사광을 수신하고, 상기 레이저광 및 반사광을 이용하여 유체물 표면까지의 거리를 산출하는 레이저 거리 측정부; 상기 유체물 표면까지의 거리를 이용하여 상기 중간층의 두께를 산출하는 두께 산출부; 상기 레이저 거리 측정부에서 발진된 레이저광을 상기 유체물의 표면으로 유도하고, 상기 유체물의 표면에서 반사된 반사광을 상기 레이저 거리 측정부로 유도하는 광 유도부;를 포함할 수 있다.The present invention relates to a thickness measuring apparatus and a thickness measuring method, and more particularly to an apparatus and a method for measuring the thickness of molten mold flux on a molten steel taken in a mold. An embodiment of the present invention is a thickness measuring apparatus for measuring a thickness of an intermediate layer in a fluid material composed of a lower layer, an intermediate layer and an upper layer accommodated in a container, the thickness measuring apparatus comprising: a light source for irradiating laser light onto a surface of the fluid, A laser distance measuring unit for calculating a distance to the surface of the fluid using the laser light and the reflected light; A thickness calculating unit for calculating a thickness of the intermediate layer using a distance to the surface of the fluid; And a light guiding unit guiding the laser light emitted from the laser distance measuring unit to the surface of the fluid and guiding the reflected light reflected from the surface of the fluid to the laser distance measuring unit.
Description
본 발명은 두께 측정 장치 및 두께 측정 방법으로서, 특히 몰드 내에 수강된 용강상의 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a thickness measuring apparatus and a thickness measuring method, and more particularly to an apparatus and a method for measuring the thickness of molten mold flux on a molten steel taken in a mold.
강의 연속주조시 몰드에 수용된 용강 위에 주입되는 용융 몰드 플럭스의 두께 제어는 주조 조업성과 생산되는 주편(slab)의 품질에 매우 중요한 역할을 한다. 연속 주조시에 용융 몰드 플럭스의 두께를 얇게 가져가면 용융 몰드 플럭스 혼입에 따른 주편 터짐(breakout)이 발생하고, 너무 두껍게 가져가면 소모량이 줄어들게 되어 조업이 불안해지는 문제가 있다. 이러한 용융 몰드 플럭스는 용강 위에 일정한 두께로 주입되지만, 주입된 용융 몰드 플럭스 위에는 카본 파우더가 일정하지 않은 두께로 뿌려진다. 상위층에 뿌려진 카본 파우더로 인해 중간층에 존재하는 주입된 용융 몰드 플럭스를 육안으로 관찰할 수 없으며, 또한 그 두께 측정은 매우 힘들다.The control of the thickness of the molten mold flux injected onto the molten steel contained in the mold during continuous casting of the steel plays a very important role in the quality of the casting operation and the quality of the produced slab. When the thickness of the molten mold flux is reduced during the continuous casting, a breakage of the casting due to the incorporation of the molten mold flux occurs, and when the thickness is too large, the amount of consumed is reduced and the operation becomes unstable. The molten mold flux is injected at a constant thickness on the molten steel, but the carbon powder is sprayed on the injected molten mold flux with a certain thickness. The injected molten mold flux present in the middle layer can not be visually observed due to the carbon powder sprayed on the upper layer, and the thickness measurement thereof is very difficult.
기존에 용융 몰드 플럭스의 두께를 비접촉으로 측정하기 위하여 사용되는 방법으로 레이저-카메라를 이용하는 레이저 삼각측정 방법이 사용되고 있다. 이는 비접촉식 방법으로 측정하고자 하는 층의 교란을 일으키지 않는다는 장점이 있다. 그러나 이 방법은 상위층에 뿌려진 카본블랙 파우더의 두께가 항상 일정하고 또 일정하게 소모된다는 가정을 전제로 하고 있다. 용융 몰드 플럭스와 용강의 높은 온도(1200℃~1500℃)에 의해 뿌려진 카본 파우더는 연소 및 고화가 일어나 심한 흩날림이 발생하고, 흩날리는 파우더에 의해 조사되는 레이저는 교란되어 측정 이상치가 자주 발생시킨다. 몰드내 측면에서 성장하는 이물질에 의해 삼각측정법의 정확도가 현격히 떨어질 수도 있다. 또한 몰드내 화염 발생 및 외부 조명의 변화에 레이저-카메라 시스템이 능동적으로 감응되어야 하나 현실적인 시스템에서는 자동 변화를 쉽게 구현하기 힘들다.
Conventionally, a laser triangulation method using a laser-camera has been used as a method for non-contact measurement of the thickness of a molten mold flux. This has the advantage that it does not cause disturbance of the layer to be measured by the contactless method. However, this method assumes that the thickness of the carbon black powder sprayed on the upper layer is constantly and constantly consumed. Carbon powder sprayed by molten mold flux and molten steel at high temperature (1200 ℃ ~ 1500 ℃) is burned and solidified, causing severe scattering, and laser irradiated by scattering powder is disturbed and measurement abnormality occurs frequently. The accuracy of the triangulation method may be significantly reduced due to foreign substances growing on the inner side of the mold. In addition, laser-camera system should be actively reacted to flame generation and external illumination change in mold, but it is difficult to realize automatic change easily in realistic system.
본 발명의 기술적 과제는 용기 내에 수용된 중간층의 두께를 비접촉 방식으로 측정하는 측정 장치를 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 레이저 삼각 측정법을 이용하지 않고 용기 내의 중간층의 두께를 정확하게 측정하는 측정 방법을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a measuring apparatus for measuring the thickness of an intermediate layer accommodated in a container in a non-contact manner. Another object of the present invention is to provide a measuring method for precisely measuring the thickness of an intermediate layer in a container without using laser triangulation.
본 발명의 실시 형태는 용기에 수용된 하위층, 중간층 및 상위층으로 이루어진 유체물에서 상기 중간층의 두께를 측정하는 두께 측정 장치에 있어서, 레이저광을 상기 유체물의 표면으로 조사하여 상기 유체물의 표면에서 반사되는 반사광을 수신하고, 상기 레이저광 및 반사광을 이용하여 유체물 표면까지의 거리를 산출하는 레이저 거리 측정부; 상기 유체물 표면까지의 거리를 이용하여 상기 중간층의 두께를 산출하는 두께 산출부; 상기 레이저 거리 측정부에서 발진된 레이저광을 상기 유체물의 표면으로 유도하고, 상기 유체물의 표면에서 반사된 반사광을 상기 레이저 거리 측정부로 유도하는 광 유도부;를 포함할 수 있다.An embodiment of the present invention is a thickness measuring apparatus for measuring a thickness of an intermediate layer in a fluid material composed of a lower layer, an intermediate layer and an upper layer accommodated in a container, the thickness measuring apparatus comprising: a light source for irradiating laser light onto a surface of the fluid, A laser distance measuring unit for calculating a distance to the surface of the fluid using the laser light and the reflected light; A thickness calculating unit for calculating a thickness of the intermediate layer using a distance to the surface of the fluid; And a light guiding unit guiding the laser light emitted from the laser distance measuring unit to the surface of the fluid and guiding the reflected light reflected from the surface of the fluid to the laser distance measuring unit.
상기 레이저 거리 측정부는, 용기의 상측에 위치하며, 레이저광을 수평으로 조사하는 레이저광 조사 모듈; 용기의 상측에 위치하며, 유체물의 표면에서 반사된 반사광을 수신하는 반사광 수신 모듈; 상기 레이저광의 조사 시점과 상기 반사광의 수신 시점의 시간차를 이용하여 상기 유체물 표면까지의 거리를 산출하는 유체물 표면 거리 산출 모듈;을 포함할 수 있다.The laser distance measuring unit may include a laser light irradiating module located above the container and irradiating the laser light horizontally; A reflected light receiving module located on the upper side of the container and receiving reflected light reflected from the surface of the fluid; And a fluid object surface distance calculating module that calculates a distance to the surface of the fluid using the time difference between the irradiation point of the laser light and the reception point of the reflected light.
상기 광 유도부는, 일단이 상기 레이저 거리 측정부에 연결되며, 타단이 상기 유체물의 표면을 향하도록 배치된 보호관;을 포함하며, 상기 보호관은, 상기 레이저 거리 측정부에 연결되어 수평으로 연장된 수평 보호관; 상기 수평 보호관과 연결되어 상기 유체물의 표면을 향하도록 수직으로 연장된 수직 보호관;을 포함할 수 있다.Wherein the light guiding unit includes a protection tube having one end connected to the laser distance measuring unit and the other end directed toward the surface of the fluid, and the protection pipe is connected to the laser distance measuring unit, Protective tube; And a vertical protection pipe connected to the horizontal protection pipe and extending vertically to face the surface of the fluid.
상기 광 유도부는, 상기 레이저 거리 측정부와 보호관이 연결된 광경로 상에 위치하여 원하는 파장대만 필터링하여 투과시키는 필터; 상기 보호관의 타단의 광경로 상에 위치하여 외부로부터 보호관 내부를 밀폐시킨 윈도우; 상기 레이저 거리 측정부와 보호관이 연결된 지점의 외부벽을 감싸서 외부 열로부터 보호하는 단열재; 상기 보호관의 벽체에 마련된 냉각 유로;를 포함할 수 있다.The light guiding unit includes a filter that is located on an optical path where the laser distance measuring unit and the protective tube are connected and filters and transmits only a desired wavelength band. A window positioned on the optical path of the other end of the protective tube to seal the inside of the protective tube from the outside; A heat insulating material covering an outer wall at a point where the laser distance measuring unit and the protection tube are connected to protect the laser distance measuring unit from external heat; And a cooling passage provided in the wall of the protective pipe.
상기 수평 보호관과 수직 보호관의 연결 지점에 위치하여 상기 수평 보호관을 따라 수평으로 입사되는 레이저광을 상기 수직 보호관을 향해 수직 반사하거나, 상기 수직 보호관을 따라 수직으로 입사되는 반사광을 상기 수평 보호관을 향해 수평 반사하는 반사 거울;을 포함할 수 있다.The laser light is horizontally incident on the horizontal protection pipe at a connection point between the horizontal protection pipe and the vertical protection pipe and vertically reflects the laser light toward the vertical protection pipe. The reflected light incident vertically along the vertical protection pipe is horizontally And a reflecting mirror for reflecting light.
상기 유체물 표면까지의 거리는, 상기 상위층의 표면까지의 거리임을 특징으로 할 수 있다.And the distance to the surface of the fluid is a distance to the surface of the upper layer.
상기 유체물 표면까지의 거리는, 상기 상위층을 제거한 후의 상기 중간층의 표면까지의 거리임을 특징으로 할 수 있다.And the distance to the surface of the fluid is a distance to the surface of the intermediate layer after removing the upper layer.
또한 본 발명의 실시 형태는, 용기에 수용된 하위층, 중간층 및 상위층으로 이루어진 유체물에서 상기 중간층의 두께를 측정하는 두께 측정 방법에 있어서, 유체물의 표면으로 레이저광을 조사하는 과정; 상기 유체물의 표면에 반사되는 반사광을 수신하는 과정; 상기 레이저광의 조사 시점과 반사광의 수신 시점의 시간차를 이용하여 상기 유체물 표면까지의 거리를 산출하는 과정; 상기 유체물 표면까지의 거리를 이용하여 상기 중간층의 두께를 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.Further, an embodiment of the present invention is a thickness measuring method for measuring a thickness of an intermediate layer in a fluid material comprising a lower layer, an intermediate layer and an upper layer accommodated in a container, the thickness measuring method comprising: a step of irradiating a surface of the fluid with laser light; Receiving reflected light reflected on a surface of the fluid; Calculating a distance to the surface of the fluid using the time difference between the irradiation time of the laser light and the reception time of the reflected light; And calculating a thickness of the intermediate layer using a distance to the surface of the fluid.
상기 반사광은 상기 상위층의 표면에서 반사된 반사광으로서, 상기 유체물 표면까지의 거리는 상기 상위층의 표면까지의 거리일 수 있다.The reflected light is reflected light reflected from the surface of the upper layer, and the distance to the surface of the fluid may be the distance to the surface of the upper layer.
C: 광의 속도, Ta: 레이저광이 상기 상위층의 표면에 부딪쳐 반사될 때의 레이저광의 송신 시점과 상기 반사광의 수신 시점의 시간차, L1: 상기 레이저 거리 측정부에서 상기 반사 거울까지의 거리, H1: 상기 수평 보호관을 따라 수평으로 입사되는 레이저광의 높이에서 용기 상면의 높이까지의 거리, H2: 용기 상면에서 하위층의 상면까지의 거리, H3: 상기 상위층의 두께, H: 상기 중간층의 두께, 라고 할 때, 상기 중간층의 두께를 산출하는 것은, H = H2 - (CTa)/2 + L1 + H1 - H3에 의해 중간층의 두께(H)를 산출할 수 있다.C: speed of light, T a: the laser light is a time difference of the reception time of the laser beam transmission point and the reflected light when the reflective hit the surface of the upper layer, L1: distance from the reflecting mirror in the laser distance measuring unit, H1 H2: Distance from the upper surface of the container to the upper surface of the lower layer, H3: Thickness of the upper layer, and H: Thickness of the middle layer , The thickness (H) of the intermediate layer can be calculated by calculating H = H 2 - (CT a ) / 2 + L 1 + H 1 - H 3.
상기 하위층 및 중간층은 액상 유체물이며, 상기 상위층은 고체 유체물임을 특징으로 할 수 있다.The lower layer and the intermediate layer are liquid liquid materials, and the upper layer is a solid liquid material.
상기 유체물의 표면으로 레이저광을 조사하는 과정은, 상기 레이저광이 조사되는 지점에 있는 고체 유체물을 제거하는 과정; 상기 고체 유체물이 제거된 중간층의 표면으로 레이저광을 조사하는 과정;을 포함할 수 있다.The step of irradiating the surface of the fluid with the laser light comprises the steps of removing the solid fluid at the point irradiated with the laser light; And irradiating laser light onto the surface of the intermediate layer from which the solid liquid material is removed.
상기 반사광은 상기 중간층의 표면에서 반사된 반사광으로서, 상기 유체물 표면까지의 거리는 상기 중간층의 표면까지의 거리일 수 있다.The reflected light is reflected light reflected from the surface of the intermediate layer, and the distance to the surface of the fluid may be the distance to the surface of the intermediate layer.
C: 광의 속도, Tb: 레이저광이 상기 중간층의 표면에 부딪쳐 반사될 때의 레이저광의 송신 시점과 상기 반사광의 수신 시점의 시간차, L1: 상기 레이저 거리 측정부에서 상기 반사 거울까지의 거리, H1: 상기 수평 보호관을 따라 수평으로 진행하는 레이저광의 높이에서 용기 상면의 높이까지의 거리, H2: 용기 상면에서 상기 하위층의 상면까지의 거리, H: 상기 중간층의 두께라고 할 때, 상기 중간층의 두께를 산출하는 것은, H = H2 - (CTb)/2 + L1 + H1에 의해 중간층의 두께(H)를 산출할 수 있다.
C: speed of light, T b: the laser light is a time difference of the reception time of the laser beam transmission point and the reflected light when the reflective hit the surface of the intermediate layer, L1: distance from the reflecting mirror in the laser distance measuring unit, H1 H2 is a distance from the upper surface of the container to the upper surface of the lower layer, and H is a thickness of the intermediate layer, The thickness H of the intermediate layer can be calculated by H = H 2 - (CT b ) / 2 + L 1 + H 1.
본 발명의 실시 형태에 따르면 기존의 비접촉 방식인 레이저 삼각 측정법의 정확도의 한계를 해결할 수 있다. 또한 본 발명의 실시 형태에 따르면 레이저만을 활용하여 중간층의 두께, 예컨대 용강의 용융 몰드 플럭스층의 두께를 측정함으로써, 측정의 용이성, 측정의 정확성, 측정의 신뢰성 및 두께 조절이 용이해질 수 있다. 따라서 연속 주조의 조업성 향상 및 슬라브의 품질을 향상시킬 수 있다.
According to the embodiment of the present invention, it is possible to solve the limit of the accuracy of the laser triangulation method, which is a conventional non-contact method. Further, according to the embodiment of the present invention, measurement of easiness of measurement, accuracy of measurement, reliability of measurement and thickness control can be facilitated by measuring the thickness of the intermediate layer, for example, the thickness of the molten mold flux layer of molten steel. Therefore, it is possible to improve the operability of the continuous casting and to improve the quality of the slab.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 몰드에 수용된 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하는 두께 측정 장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하는 두께 측정 장치의 단면도.
도 3은 흑체 복사와 레이저 세기를 도시한 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 몰드에 수용된 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하는 두께 측정 과정을 도시한 플로차트.1 is a perspective view of a thickness measuring apparatus for measuring a thickness of a molten mold flux accommodated in a mold according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view of a thickness measuring apparatus for measuring the thickness of a molten mold flux according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing black body radiation and laser intensity.
4 is a flowchart illustrating a thickness measurement process for measuring a thickness of a molten mold flux accommodated in a mold according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to let you know. Wherein like reference numerals refer to like elements throughout.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 몰드에 수용된 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하는 두께 측정 장치의 사시도이며, 도 2는 본 발명의 실시예에 따라 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하는 두께 측정 장치의 단면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a thickness measuring apparatus for measuring a thickness of a molten mold flux accommodated in a mold according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a thickness measuring apparatus for measuring a thickness of a molten mold flux according to an embodiment of the present invention. Sectional view.
이하에서 용기를 카본 파우더, 용융 몰드 플럭스, 용강이 차례로 수용되는 몰드(100)를 예로 들어 설명한다. 그러나 몰드(100) 이외에 다양한 유체물이 수용될 수 있는 다양한 용기도 적용 가능할 것이다. 또한 몰드(100) 내에 담긴 유체물로서, 상위층(30)에 고체 상태의 카본 파우더, 중간층(20)에 용융 몰드 플럭스, 하위층(10)에 용강이 존재하는 경우 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하는 예를 들어 설명할 것이다. 그러나 이에 한정되지 않고 상위층(30), 중간층(20), 하위층(10)으로 이루어진 유체물에서 중간층(20)의 두께를 측정하는 경우에도 마찬가지로 적용될 수 있을 것이다.Hereinafter, the container will be described by taking the
몰드(100)의 바닥에 존재하는 하위층(10)에는 용강이 액체 상태로 존재하며, 하위층(10)의 용강 위에는 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스가 액체 상태로 존재하며, 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스 위에는 상위층(30)인 카본 파우더가 고체 파우더 형태로 존재한다. 몰드(100) 내의 중간층(20)에 존재하는 용융 몰드 플럭스는 연속 주조가 안정적으로 이루어질 수 있도록 하는 윤활재 역할을 하며, 상위층(30)에 존재하는 카본 파우더는 몰드(100)의 탕면 온도를 유지하는 보온재 역할을 한다. 연속 주조시에 용융 몰드 플럭스의 두께를 얇게 가져가면 용융 몰드 플럭스 혼입에 따른 주편 터짐(breakout)이 발생하고, 너무 두껍게 가져가면 소모량이 줄어들게 되어 조업이 불안해지는 문제가 있다. 다라서 용융 몰드 플럭스의 두께를 설정된 두께로서 일정하게 유지하여야 한다. 본 발명의 실시예는 용강이 수용된 몰드(100) 내에서 레이저만을 이용하여 용융 몰드 플럭스의 두께를 산출한다. 용융 몰드(100) 플러스의 두께를 산출하는 본 발명의 두께 측정 장치는, 레이저 거리 측정부(200), 광 유도부, 두께 산출부를 포함할 수 있다.Molten steel is present in a liquid state in the
레이저 거리 측정부(200)는, 레이저광을 유체물의 표면으로 조사하여 유체물의 표면에서 반사되는 반사광을 수신하고, 레이저광 및 반사광을 이용하여 유체물 표면까지의 거리를 산출한다. 유체물 표면까지 레이저광을 조사하여, 유체물의 표면에서 반사되는 반사광을 수신하여 레이저 거리 측정부(200)에서 유체물 표면까지의 거리를 산출하는 것이다. 레이저 거리 측정부(200)는 별도의 지지대(미도시)에 의해 지지되어, 몰드(100)의 상측에 위치할 수 있다. The laser
레이저 거리 측정부(200)는, 반사광 조사 모듈(미도시), 반사광 수신 모듈(미도시), 유체물 표면 거리 산출 모듈(미도시)을 포함한다. 조사되는 레이저광은 그린(green) 영역대인 532nm 또는 레드(red) 영역대인 635nm 를 사용할 수 있다. 반사광 조사 모듈(미도시)은, 용기의 상측에 위치하여 수평으로 레이저광을 조사한다. 수평으로 조사된 레이저광은 광 유도부의 수평 보호관(210a)을 따라 수평으로 진행되어, 반사 거울(250)을 통해 반사되어 수직 보호관(210b)을 따라 수직으로 진행하여 몰드(100)에 담긴 유체물의 표면으로 조사된다.The laser
반사광 수신 모듈(미도시)은 몰드(100)의 상측에 위치하여 유체물의 표면에서 반사된 반사광을 수신한다. 반사광은 레이저광이 반사된 광으로서, 레이저광과 동일한 파장대를 가진다. 유체물의 표면에서 부딪쳐 반사되는 반사광은 광 유도부의 수직 보호관(210b)을 따라 수직으로 진행되어, 반사 거울(250)을 통해 반사되어 수평 보호관(210a)을 따라 수평으로 진행하여 반사광 수신 모듈(미도시)로 수신될 수 있다.The reflected light receiving module (not shown) is located on the upper side of the
유체물 표면 거리 산출 모듈(미도시)은, 레이저광의 조사 시점과 반사광의 수신 시점의 시간차(time of flight)를 이용하여 유체물 표면까지의 거리를 산출할 수 있다. 참고로, 속도는 거리÷시간의 관계를 가지므로, (레이저광의 진행 거리+반사광의 진행 거리) = 광속도(C)×시간차(T)에 의하여 산출할 수 있다. 따라서 "레이저 거리 측정부(레이저광 조사 모듈)에서 유체물 표면까지의 거리 = (레이저광의 진행 거리+반사광의 진행 거리) ÷ 2 = (광속도×시간차) ÷ 2"에 의하여 산출할 수 있다.The fluid surface distance calculation module (not shown) can calculate the distance to the surface of the fluid using the time of flight between the irradiation point of the laser light and the reception point of the reflected light. For reference, the velocity has a relation of distance ÷ time, so it can be calculated by the following equation (the traveling distance of laser light + the traveling distance of reflected light) = light speed (C) × time difference (T) Therefore, it can be calculated by "distance from the laser distance measuring unit (laser light irradiation module) to the surface of the fluid = (traveling distance of laser light + travel distance of reflected light) 2 = (light speed × time difference) / 2".
광 유도부는, 레이저 거리 측정부(200)의 반사광 조사 모듈(미도시)에서 발진된 레이저광을 몰드(100)에 담긴 유체물의 표면으로 유도하고, 유체물의 표면에서 반사된 반사광을 발진된 레이저광의 역방향 광경로, 즉, 레이저 거리 측정부(200)의 반사광 수신 모듈(미도시)로 유도한다. 이를 위하여 광 유도부는, 일단이 레이저 거리 측정부(200)에 연결되며, 타단이 유체물의 표면을 향하도록 하는 보호관(210)을 포함한다.The light guiding part guides the laser light emitted from the reflected light irradiation module (not shown) of the laser
보호관(210)은 외부 환경으로부터 광경로(optical path)에 있는 레이저광의 산란을 최소화하여 거리 측정의 정확성과 신뢰성을 확보하는 역할을 한다. 이를 위하여 보호관(210)은 일단이 상기 레이저 거리 측정부(200)에 연결되며, 타단이 상기 유체물의 표면을 향하도록 배치된다. 보호관(210)은, 레이저 거리 측정부(200)에 연결되어 수평으로 연장된 수평 보호관(210a)과, 수평 보호관(210a)과 연결되어 유체물의 표면을 향하도록 수직으로 연장된 수직 보호관(210b)을 포함한다. 또한 수평 보호관(210a)과 수직 보호관(210b)의 연결 지점의 내부에는 반사 거울(250)이 배치되어, 광을 반사한다. 반사 거울(250)은, 수평 보호관(210a)과 수직 보호관(210b)의 연결 지점에 위치하여 레이저 거리 측정부(200)로부터 발진되어 수평 보호관(210a)을 따라 수평으로 입사되는 레이저광을 수직 보호관(210b)을 향해 수직 반사하거나, 유체물의 표면에서 수직 보호관(210b)을 따라 수직으로 입사되는 반사광을 수평 보호관(210a)을 향해 수평 반사한다.The
따라서 레이저 거리 측정부(200)의 반사광 조사 모듈(미도시)에서 발진된 레이저광은 수평 보호관(210a)을 따라 진행하여 반사 거울(250)에서 반사되어 수직 보호관(210b)을 따라서 진행하여 몰드(100)에 담긴 유체물의 표면을 향하게 된다. 또한 유체물의 표면에서 반사된 반사광은 수직 보호관(210b)을 따라 진행하여 반사 거울(250)에서 반사되어 수평 보호관(210a)을 따라 진행하여 레이저 거리 측정부(200)의 반사광 수신 모듈(미도시)로 향하게 된다.The laser light emitted from the reflection light irradiation module (not shown) of the laser
광 유도부는 상기에서 설명한 보호관(210), 반사 거울(250) 이외에 필터(220), 윈도, 단열재(230), 냉각 유로(미도시)를 더 포함할 수 있다.The light guiding unit may further include a
필터(220)(filter)는 레이저 거리 측정부(200)와 보호관(210)이 연결된 지점의 광경로(optical path) 상에 위치하여, 원하는 파장대만 필터링하여 투과시킨다. 필터(220)는 레이저광을 선별적으로 투과시키는 역할을 하며, 사용되는 레이저의 파장대에 적합하게 선별적으로 사용된다. 몰드(100) 내에서 방사되는 흑체 복사(blackbody radiation)에 의해 레이저광의 강도가 교란될 수 있기 때문에 필터(220)를 사용하여 원하는 파장대만 필터링할 수 있다. 또한 도 3에 도시한 바와 같이 흑체 온도 1000~1500K 사이의 복사 세기는 레이저광의 강도에 비해 매우 약하기 때문에 무시할 수 있다.The
윈도우(240)(window)는 유체물의 표면에 인접한 보호관(210)의 타단의 광경로 상에 위치하여, 외부로부터 보호관(210) 내부를 밀폐시킬 수 있다. 윈도우(240)는 보호관(210)을 외부의 환경으로부터 밀폐시키는 역할과 함께 레이저광을 원활하게 투과시켜 준다. 몰드(100)의 고열과 레이저광의 투과성을 고려했을 때 쿼츠(quartz) 재질 또는 사파이어(sapphire) 재질의 윈도우(240)를 사용할 수 있다.The
단열재(230)는 레이저 거리 측정부(200)와 보호관(210)이 연결된 지점의 외부벽을 감싸서 외부 열로부터 보호하는 단열 역할을 할 수 있다. 냉각 유로(미도시)는 보호관(210)의 벽체에 마련되어 보호관(210)을 냉각시킨다. 냉각 유로(미도시)의 방향은 레이저 거리 측정부(200)와 보호관(210)이 연결된 지점에서 투입되어 몰드(100)의 유체물에 접한 보호관(210)에서 출력되는 유로를 가질 수 있다. 냉각 유로(미도시)는 압축 공기, 질소 또는 그와 유사한 기체를 이용한 기체 냉각 방식을 사용한다. 냉각수에 의한 냉각이 효율적이지만, 냉각수 유로 파손시에 몰드(100) 내로 유입되는 냉각수에 의해 몰드(100)에 폭발이 일어날 수 있기 때문에 기체 냉각이 보다 안전하다. The
결국, 본 발명에 의한 두께 측정 장치는, 레이저광의 빛 산란을 방지하기 위한 보호관(210), 레이저광를 반사시키기 위한 반사 거울(250), 보호관(210)을 냉각시키기 위한 냉각 유로(미도시), 레이저광이 투과되는 윈도우(240) 등을 구비할 수 있다. 따라서 레이저광의 산란으로 인한 빛의 강도 저하를 해결하기 위하여 보호관(210)을 사용하고, 몰드(100)에서 전달되는 복사열에 의한 보호관(210)의 온도 상승을 방지하기 위해 기체 냉각 유로가 형성된다.
As a result, the thickness measuring apparatus according to the present invention includes a
두께 산출부는, 레이저광을 이용하여 측정된 유체물 표면까지의 거리를 이용하여 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 두께를 산출할 수 있다. 두께 산출부는 CPU가 탑재된 컴퓨터와 같이 연산이 가능한 유닛으로서, 유체물의 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 두께를 산출하는 예를 설명하기에 앞서, 도 2에 도시된 각 파라미터에 대한 정의를 설명한다.The thickness calculating section can calculate the thickness of the molten mold flux which is the
(1)제1기준점: 측정 기준이 되는 기준점으로서, 몰드 커버(cover) 상면의 높이(1) First reference point: a reference point serving as a measurement reference, the height of the upper surface of the mold cover
(2)제2기준점: 측정 기준이 되는 기준점으로서, 몰드에 담긴 용강과 용융 몰드 플럭스간의 경계선의 높이(2) Second reference point: The reference point serving as a measurement reference, the height of the boundary line between the molten steel contained in the mold and the molten mold flux
참고로, 제1기준점 및 제2기준점은, 연속 주조시에 몰드 내의 용강의 높이 레벨을 검출하여 용강 높이를 제어하는 몰드 레벨 측정기(ECLM;EDDY CURRENT LEVEL METER) 장치에 의하여 파악할 수 있다.For reference, the first reference point and the second reference point can be grasped by an ECLM (EDDY CURRENT LEVEL METER) apparatus that detects the height level of molten steel in the mold during continuous casting and controls the molten steel height.
(3)제1반사점: 몰드 내에 담긴 유체물의 상위층인 카본 파우더 표면에서 레이저광이 반사되는 경우의 카본 파우더의 표면의 높이(3) First reflection point: height of the surface of the carbon powder when laser light is reflected from the surface of the carbon powder which is the upper layer of the fluid contained in the mold
(4)제2반사점: 몰드 내에 담긴 유체물의 중간층인 용융 몰드 플럭스의 표면에서 레이저광이 반사되는 경우로서, 용융 몰드 플럭스의 표면의 높이(4) Second Reflection Point: A case where the laser light is reflected on the surface of the molten mold flux which is the intermediate layer of the fluid contained in the mold, and the height of the surface of the molten mold flux
참고로, 용융 몰드 플럭스의 표면에서 레이저광이 반사되도록 하기 위해서는, 기구적인 조작 또는 작업자에 의하여 레이저광이 조사되는 지점인 용융 몰드 플럭스의 표면까지 카본 파우더를 국부적으로 제거해야 한다.For reference, in order to reflect the laser light on the surface of the molten mold flux, the carbon powder must be locally removed to the surface of the molten mold flux, which is the point where the laser light is irradiated by a mechanical operation or an operator.
(5)L1: 레이저 거리 측정부의 반사광 조사 모듈에서 반사 거울까지의 거리(5) L1: Reflected light from the laser distance measuring unit Distance from the reflecting unit to the reflecting mirror
(6)L2': 반사 거울에서 유체물의 상위층인 카본 파우더 표면까지의 거리(6) L2 ': distance from the reflecting mirror to the surface of the carbon powder which is the upper layer of the fluid
(7)L2": 반사 거울에서 유체물의 중간층인 용융 몰드 플럭스의 표면까지의 거리(7) L2 ": distance from the reflecting mirror to the surface of the molten mold flux which is the middle layer of the fluid
(8)H1: 수평 보호관을 따라 수평으로 진행하는 레이저광의 높이에서 몰드의 커버 상면의 높이(제1기준점)까지의 거리, 즉, 반사광 조사 모듈(미도시)의 레이저광 발진 지점의 높이에서 몰드의 커버 상면의 높이(제1기준점)까지의 거리(8) H1: The distance from the height of the laser beam traveling horizontally along the horizontal protection tube to the height of the cover top surface (first reference point) of the mold, that is, the height of the laser light oscillation point of the reflected light irradiation module (First reference point) of the upper surface of the cover
참고로, 반사광 조사 모듈(미도시)과 반사광 수신 모듈(미도시)은 수평 상에 나란히 위치하는 경우가 대부분이므로, H1은 반사광 수신 모듈(미도시)의 반사광 수신 지점의 높이에서 몰드의 커버 상면의 높이(제1기준점)까지의 거리도 해당될 수 있다.H1 is a distance from the height of the reflected light receiving point of the reflected light receiving module (not shown) to the upper surface of the cover of the mold (not shown) because the reflected light irradiating module (not shown) and the reflected light receiving module (not shown) (First reference point) may also be applicable.
(9)H2: 제1기준점에서 제2기준점까지의 거리, 즉, 몰드 커버 상면(제1기준점)에서 몰드에 담긴 하위층(10)인 용강의 상면까지의 거리(9) H2: Distance from the first reference point to the second reference point, that is, the distance from the upper surface (first reference point) of the mold cover to the upper surface of the molten steel as the
(10)H3:상위층인 카본 파우더의 두께(10) H3: Thickness of the carbon powder as the upper layer
(11)H4': 몰드의 커버 상면의 높이(제1기준점)에서 몰드에 담긴 상위층인 카본 파우더의 상면까지의 높이(11) H4 ': Height from the height of the upper surface of the cover (first reference point) of the mold to the upper surface of the upper layer of carbon powder contained in the mold
(12)H4": 몰드의 커버 상면의 높이(제1기준점)에서 몰드에 담긴 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 상면까지의 높이(12) H4 ": height from the height (first reference point) of the upper surface of the cover of the mold to the upper surface of the molten mold flux
(13)H: 몰드에 담긴 중간층인 용융 몰드 플럭스의 두께(13) H: Thickness of the molten mold flux as an intermediate layer in the mold
참고로 상기에서 H는 본 발명에서 측정하고자 하는 용융 몰드 플럭스의 두께이며, H1은 레이저 거리 측정부의 장비 장착시에 파악할 수 있는 고정값이며, H2는 ELCM 출력값으로서 파악할 수 있는 고정값이며, H3는 투입되는 카본 파우더의 양에 의하여 파악될 수 있는 값으로서 항상 일정한 카본 파우더가 투입된다고 가정한 고정값이다. 또한 H'과 H"은 용융 몰드 플럭스의 두께에 따라 달라질 수 있는 변동값이다.In the above, H is the thickness of the molten mold flux to be measured in the present invention, H1 is a fixed value that can be grasped at the time of mounting the equipment of the laser distance measuring unit, H2 is a fixed value that can be grasped as an ELCM output value, Is a fixed value that assumes that constant carbon powder is injected as a value that can be grasped by the amount of carbon powder charged. H " and H "are fluctuations that can vary depending on the thickness of the molten mold flux.
(14)C: 광의 속도(14) C: speed of light
(15)Ta:레이저광이 상위층인 카본 파우더의 표면에 부딪쳐 반사될 때의 레이저광의 송신 시점과 반사광의 수신 시점의 시간차(15) T a : a time difference between the transmission time of the laser light and the reception time of the reflected light when the laser light is reflected on the surface of the upper layer carbon powder
(16)Tb:레이저광이 중간층인 용융 몰드 플럭스의 표면에 부딪쳐 반사될 때의 레이저광의 송신 시점과 반사광의 수신 시점의 시간차(16) T b: the laser light transmission time difference between the reception point in time of the reflected light when the laser light is reflected to hit the surface of the molten mold flux intermediate
(17)L: 레이저광의 총 이동 거리, (17) L: total travel distance of laser light,
상위층인 카본 파우더에 반사될 때 L = (L1 + L2')×2, L = (L1 + L2 ') x 2 when reflected on carbon powder as an upper layer,
중간층인 용융 몰드 플럭스에 반사될 때 L = (L1 + L2")×2 L = (L1 + L2 ") x 2 < / RTI >
(여기서 L1은 고정값, L2' 및 L2"는 변동값) (Where L1 is a fixed value, L2 'and L2 "are variations)
(18)T: 레이저광 및 반사광의 이동 시간(time of flight), T = L/C(18) T: time of flight of laser light and reflected light, T = L / C
(19) 상위층인 카본 파우더에 반사될 때 레이저 거리 측정부에서 산출된 유체물 표면까지의 거리 (L1 + L2') = C ×Ta ÷ 2(19) The distance (L1 + L2 ') from the surface of the fluid to the surface of the fluid calculated by the laser distance measuring unit when it is reflected on carbon powder as an upper layer = C × T a ÷ 2
(20) 중간층인 용융 몰드 플럭스에 반사될 때 레이저 거리 측정부에서 산출된 유체물 표면까지의 거리 (L1 + L2") = C ×Tb ÷ 2
(20) The distance (L1 + L2 ") from the laser distance measuring unit to the surface of the fluid produced when it is reflected on the molten mold flux which is the intermediate layer = C × T b ÷ 2
상기와 같이 높이와 관련된 (1) ~ (20)의 파라미터 정의를 참고하여, 두께 산출부는, 레이저광을 이용하여 측정된 유체물 표면까지의 거리를 이용하여 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 두께를 산출할 수 있다.Referring to the parameter definitions (1) to (20) related to the height as described above, the thickness calculating unit calculates the thickness of the molten mold flux as the
레이저광 두께 산출부를 이용하여 측정되는 유체물의 표면까지의 거리는, 상위층(30)인 카본 파우더의 표면까지의 거리가 측정될 수 있으며, 또는 카본 파우더를 국부적으로 제거한 채 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 표면까지의 거리가 측정될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예는 레이저광 두께 산출부를 통해 측정된 카본 파우더의 표면까지의 거리를 이용하거나 용융 몰드 플럭스의 표면까지의 거리를 이용하여 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 두께를 산출할 수 있다.The distance to the surface of the fluid to be measured using the laser beam thickness calculating unit can be measured to the surface of the carbon powder which is the
우선, 레이저광 두께 산출부를 통해 측정된 상위층(30)인 카본 파우더의 표면까지의 거리를 이용하여 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 두께를 산출하는 예를 설명한다. 상위층(30)인 카본 파우더의 표면까지의 거리를 이용할 때 용융 몰드 플럭스의 두께(H)는 다음의 [식 1]의 관계식을 가진다.First, an example will be described in which the thickness of the molten mold flux, which is the
[식 1][Formula 1]
H = H2 - H4' - H3 (여기서 H2, H3는 고정값, H4'은 변동값)H = H2 - H4 '- H3 (where H2, H3 are fixed values and H4' is a variation value)
= H2 - (L2 - H1) - H3 = H2 - (L2 - H1) - H3
= H2 - (C × Ta ÷ 2 - L1 - H1) - H3= H 2 - (C x T a ÷ 2 - L 1 - H 1) - H 3
= H2 - C × Ta ÷ 2 + L1 + H1 - H3= H2 - C * T a2 + L1 + H1 - H3
따라서 [식 1]의 최종식에서 변수는 시간 T만 남게 되어, 측정 대상인 용융 몰드 플럭스의 두께를 산출할 수 있다. 참고로 카본 파우더의 두께인 H3는 조업 표준에 의하여 알려져 있다고 가정한다. 즉, 카본 파우더의 두께는 조업 표준화된 카본 파우더의 투입량으로부터 알 수 있다.
Therefore, in the final expression of [Equation 1], the variable remains only at time T, and the thickness of the molten mold flux to be measured can be calculated. For reference, it is assumed that the thickness H3 of the carbon powder is known by the operating standards. That is, the thickness of the carbon powder can be known from the input amount of the carbon powder standardized for operation.
한편, 레이저광 두께 산출부를 통해 측정된 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 표면까지의 거리를 이용하여 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 두께를 산출하는 예를 설명한다. 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 표면까지의 거리를 이용할 때, 융 몰드(100) 플럭스의 두께(H)는 다음의 [식 2]의 관계식을 가진다.On the other hand, an example of calculating the thickness of the molten mold flux, which is the
[식 2][Formula 2]
H = H2 - H4" (여기서 H2는 고정값, H4"은 변동값)H = H2 - H4 "(where H2 is a fixed value and H4" is a variation value)
= H2 - (L2" - H1) = H2 - (L2 "- H1)
= H2 - (C × Tb ÷ 2 - L1 - H1) = H2 - (C × T b ÷ 2 - L1 - H1)
= H2 - C × Tb ÷ 2 + L1 + H1
= H2 - C × T b ÷ 2 + L1 + H1
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 몰드에 수용된 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하는 두께 측정 과정을 도시한 플로차트이다.4 is a flowchart illustrating a thickness measurement process for measuring a thickness of a molten mold flux accommodated in a mold according to an embodiment of the present invention.
몰드(100)에 수용된 유체물에 하위층(10)에 액상의 용강, 중간층(20)에 액상의 용융 몰드 플럭스, 상위층(30)에 고체 형태의 카본 파우더가 존재할 때, 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 두께를 측정하기 위하여, 우선 유체물의 표면으로 레이저광을 조사한다(S410).When the liquid material contained in the
레이저광이 조사되는 유체물의 표면은 상위층(30)인 카본 파우더의 표면이 될 수 있다. 또는 기구적인 작업 또는 수작업에 의하여 상위층(30)인 카본 파우더가 국부적으로 제거되어 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 표면에 레이저광이 조사될 수 있다. 따라서 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 표면에 레이저광을 조사하기 위해서, 레이저광이 조사되는 지점에 있는 상위층(30)에 있는 고체 유체물인 카본 파우더를 제거하는 과정과, 카본 파우더가 제거된 중간층(20)의 표면으로 레이저광을 조사하는 과정을 가진다.The surface of the fluid to be irradiated with the laser light may be the surface of the carbon powder which is the
유체물의 표면에 조사된 레이저광은 유체물의 표면에서 반사되어 반사광이 수신된다(S420). 즉, 상위층(30)인 카본 파우더의 표면에서 반사된 반사광 또는 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 표면에서 반사된 반사광이 수신될 수 있다.The laser light irradiated on the surface of the fluid is reflected by the surface of the fluid and the reflected light is received (S420). That is, the reflected light reflected from the surface of the carbon powder which is the
반사광이 수신되면, 레이저광의 조사 시점과 반사광의 수신 시점의 시간차를 이용하여 유체물 표면까지의 거리를 산출한다(S430). 상위층(30)인 카본 파우더의 표면에서 반사된 경우에는 카본 파우더의 표면까지의 거리가 산출되며, 또한 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 표면에서 반사된 경우에는 용융 몰드 플럭스의 표면까지의 거리가 산출될 수 있다.When the reflected light is received, the distance to the surface of the fluid is calculated using the time difference between the irradiation point of the laser light and the reflection point of the reflected light (S430). The distance to the surface of the carbon powder is calculated when reflected from the surface of the carbon powder as the
예를 들어, 반사광 조사 모듈(미도시)에서 상위층(30)인 카본 파우더의 표면까지의 거리가 산출되는 경우에는, (L1 + L2') = C ×Ta ÷ 2로서 산출될 수 있으며, 또한 반사광 조사 모듈(미도시)에서 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 표면까지의 거리가 산출되는 경우에는 (L1 + L2") = C ×Tb ÷ 2로서 산출될 수 있다.For example, when the distance from the reflection light irradiation module (not shown) to the surface of the carbon powder as the
카본 파우더의 표면까지의 거리 또는 용융 몰드 플럭스의 표면까지의 거리가 산출된 후에는, 중간층(20)의 두께를 산출하는 과정을 가진다(S440).After calculating the distance to the surface of the carbon powder or the distance to the surface of the molten mold flux, the thickness of the
반사광이 상위층(30)인 카본 파우더의 표면에 반사된 경우에는, 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 두께는 상기에서 설명한 [식 1]의 관계식에 의하여 산출될 수 있다.When the reflected light is reflected on the surface of the carbon powder which is the
또한 반사광이 중간층(20)인 용융 몰드 플럭스의 표면에서 반사된 경우에는, 중간층인 용융 몰드 플럭스의 두께는 상기에서 설명한 [식 2]의 관계식에 의하여 산출될 수 있다.
When the reflected light is reflected from the surface of the molten mold flux which is the
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and the preferred embodiments described above, the present invention is not limited thereto but is limited by the following claims. Accordingly, those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the spirit of the following claims.
10:하위층 20:중간층
30:상위층 100:몰드
200:레이저 거리 측정부 210:보호관
220:필터 230:단열재
240:윈도우 250:반사 거울
300:두께 산출부10: lower layer 20: middle layer
30: upper layer 100: mold
200: laser distance measuring unit 210: protective tube
220: Filter 230: Insulation
240: Window 250: Reflective Mirror
300: thickness calculating section
Claims (14)
레이저광을 상기 상위층의 표면으로 조사하여 상기 상위층의 표면에서 반사되는 반사광을 수신하고, 상기 레이저광 및 반사광을 이용하여 상위층 표면까지의 거리를 산출하는 레이저 거리 측정부;
상기 상위층 표면까지의 거리를 이용하여 상기 중간층의 두께를 산출하는 두께 산출부;
상기 레이저 거리 측정부에서 발진된 레이저광을 상기 상위층의 표면으로 유도하고, 상기 상위층의 표면에서 반사된 반사광을 상기 레이저 거리 측정부로 유도하는 광 유도부;를 포함하고,
상기 광 유도부는,
일단이 상기 레이저 거리 측정부에 연결되며, 타단이 상기 상위층의 표면을 향하도록 배치된 보호관; 및 상기 보호관의 타단의 광경로 상에 위치하여, 외부로부터 보호관 내부를 밀폐시킨 윈도우;를 포함하며,
상기 두께 산출부는,
고정값인 상기 레이저광의 발진 지점에서 상기 하위층의 상면까지의 거리, 및 상기 상위층의 두께를 이용하고, 상기 레이저광만을 이용하여 측정되는 값인 상기 상위층 표면까지의 거리를 이용하여, 상기 중간층의 두께를 산출하며,
상기 레이저광은 상기 상위층인 파우더층의 표면에 조사되는 두께 측정 장치.
1. A thickness measuring device for measuring a thickness of an intermediate layer in a fluid material composed of a lower layer, an intermediate layer and an upper layer accommodated in a container,
A laser distance measuring unit that irradiates laser light onto a surface of the upper layer to receive reflected light reflected from a surface of the upper layer and calculates a distance to an upper layer surface using the laser light and reflected light;
A thickness calculating unit for calculating a thickness of the intermediate layer by using a distance to the surface of the upper layer;
And a light guiding unit guiding the laser light emitted from the laser distance measuring unit to the surface of the upper layer and guiding the reflected light reflected from the surface of the upper layer to the laser distance measuring unit,
The light guiding portion includes:
A protective tube having one end connected to the laser distance measuring part and the other end directed to the surface of the upper layer; And a window positioned on the optical path at the other end of the protective tube to seal the inside of the protective tube from the outside,
The thickness calculating unit may calculate,
The distance from the oscillation point of the laser light which is a fixed value to the upper surface of the lower layer and the thickness of the upper layer and the distance to the surface of the upper layer which is a value measured using only the laser light, However,
Wherein the laser beam is irradiated onto the surface of the powder layer as the upper layer.
용기의 상측에 위치하며, 레이저광을 수평으로 조사하는 레이저광 조사 모듈;
용기의 상측에 위치하며, 상위층의 표면에서 반사된 반사광을 수신하는 반사광 수신 모듈;
상기 레이저광의 조사 시점과 상기 반사광의 수신 시점의 시간차를 이용하여 상기 상위층 표면까지의 거리를 산출하는 유체물 표면 거리 산출 모듈;
을 포함하는 두께 측정 장치.
[2] The apparatus according to claim 1,
A laser light irradiation module positioned above the container and irradiating the laser light horizontally;
A reflected light receiving module located on the upper side of the container and receiving reflected light reflected from a surface of an upper layer;
A fluid material surface distance calculating module that calculates a distance to the surface of the upper layer using a time difference between the irradiation point of the laser light and the reflection point of the reflected light;
.
상기 레이저 거리 측정부에 연결되어 수평으로 연장된 수평 보호관;
상기 수평 보호관과 연결되어 상기 상위층의 표면을 향하도록 수직으로 연장된 수직 보호관;
을 포함하는 두께 측정 장치.
[2] The apparatus according to claim 1,
A horizontal protection pipe connected to the laser distance measurement unit and extending horizontally;
A vertical protection pipe connected to the horizontal protection pipe and extending vertically so as to face the surface of the upper layer;
.
상기 레이저 거리 측정부와 보호관이 연결된 광경로 상에 위치하여, 원하는 파장대만 필터링하여 투과시키는 필터;
상기 레이저 거리 측정부와 보호관이 연결된 지점의 외부벽을 감싸서 외부 열로부터 보호하는 단열재;
상기 보호관의 벽체에 마련된 냉각 유로;
를 포함하는 두께 측정 장치.
4. The light guide plate according to claim 3,
A filter positioned on the optical path where the laser distance measuring unit and the protective tube are connected and filtering and transmitting only a desired wavelength band;
A heat insulating material covering an outer wall at a point where the laser distance measuring unit and the protection tube are connected to protect the laser distance measuring unit from external heat;
A cooling passage provided in a wall of the protective pipe;
.
상기 수평 보호관과 수직 보호관의 연결 지점에 위치하여 상기 수평 보호관을 따라 수평으로 입사되는 레이저광을 상기 수직 보호관을 향해 수직 반사하거나, 상기 수직 보호관을 따라 수직으로 입사되는 반사광을 상기 수평 보호관을 향해 수평 반사하는 반사 거울;
을 포함하는 두께 측정 장치.
The method of claim 3,
The laser light is horizontally incident on the horizontal protection pipe at a connection point between the horizontal protection pipe and the vertical protection pipe and vertically reflects the laser light toward the vertical protection pipe. The reflected light incident vertically along the vertical protection pipe is horizontally Reflecting mirror;
.
C: 광의 속도,
Ta: 레이저광이 상기 상위층의 표면에 부딪쳐 반사될 때의 레이저광의 송신 시점과 상기 반사광의 수신 시점의 시간차,
L1: 상기 레이저 거리 측정부에서 상기 반사 거울까지의 거리,
H1: 상기 수평 보호관을 따라 수평으로 입사되는 레이저광의 높이에서 용기 상면의 높이까지의 거리,
H2: 용기 상면에서 하위층의 상면까지의 거리,
H3: 상기 상위층의 두께,
H: 상기 중간층의 두께,
라고 할 때, 상기 두께 산출부는,
H = H2 - (CTa)/2 + L1 + H1 - H3
에 의해 중간층의 두께(H)를 산출하는 두께 측정 장치.
The method of claim 5,
C: speed of light,
T a : a time difference between the transmission time of the laser light and the reception time of the reflected light when the laser light is reflected on the surface of the upper layer,
L1 is a distance from the laser distance measuring unit to the reflection mirror,
H1 is the distance from the height of the laser beam incident horizontally along the horizontal protection tube to the height of the upper surface of the container,
H2: Distance from upper surface of container to upper surface of lower layer,
H3: thickness of the upper layer,
H: thickness of the intermediate layer,
, The thickness calculating section calculates the thickness
H = H 2 - (CT a ) / 2 + L 1 + H 1 - H 3
To calculate the thickness (H) of the intermediate layer.
일단이 레이저 거리 측정부에 연결되고 타단이 유체물의 표면을 향하도록 배치되며 상기 타단이 윈도우에 의하여 밀폐된 보호관을 따라서 레이저광을 진행시켜 상위층의 표면으로 조사하는 과정;
상기 상위층의 표면에 반사되는 반사광을 상기 보호관을 따라 진행시키며 수신하는 과정;
상기 레이저광의 조사 시점과 반사광의 수신 시점의 시간차를 이용하여 상기 상위층 표면까지의 거리를 산출하는 과정;
상기 상위층 표면까지의 거리를 이용하여 상기 중간층의 두께를 산출하는 과정;을 포함하고,
상기 중간층의 두께를 산출하는 과정은,
고정값인 상기 레이저광의 발진 지점에서 상기 하위층의 상면까지의 거리, 및 상기 상위층의 두께를 이용하고, 상기 레이저광만을 이용하여 측정되는 값인 상기 상위층 표면까지의 거리를 이용하여 상기 중간층의 두께를 산출하며,
상기 레이저광은 상기 상위층인 파우더층의 표면에 조사되는 두께 측정 방법.
1. A thickness measuring method for measuring a thickness of an intermediate layer in a fluid material composed of a lower layer, an intermediate layer and an upper layer accommodated in a container,
A step of irradiating a surface of the upper layer with the laser light proceeding along a protective tube whose one end is connected to the laser distance measuring part and the other end is directed to the surface of the fluid and the other end is closed by a window;
And advancing and reflecting reflected light reflected by the surface of the upper layer along the protection tube;
Calculating a distance to the surface of the upper layer by using a time difference between the irradiation time of the laser light and the reception time of the reflected light;
And calculating a thickness of the intermediate layer using a distance to the surface of the upper layer,
The process of calculating the thickness of the intermediate layer may include:
The thickness of the intermediate layer is calculated by using the distance from the oscillation point of the laser light as the fixed value to the upper surface of the lower layer and the thickness of the upper layer and using the distance to the surface of the upper layer as a value measured using only the laser light In addition,
Wherein the laser beam is irradiated onto the surface of the powder layer as the upper layer.
상기 보호관이 상기 레이저 거리 측정부에 연결되어 수평 연장된 수평 보호관과 상기 수평 보호관에 연결되어 상기 상위층의 표면을 향하도록 수직 연장된 수직 보호관과 상기 수평 보호관과 수직 보호관의 연결 지점의 내부에 배치된 반사 거울을 포함하고,
C: 광의 속도,
Ta: 레이저광이 상기 상위층의 표면에 부딪쳐 반사될 때의 레이저광의 송신 시점과 상기 반사광의 수신 시점의 시간차,
L1: 상기 레이저 거리 측정부에서 상기 반사 거울까지의 거리,
H1: 상기 수평 보호관을 따라 수평으로 입사되는 레이저광의 높이에서 용기 상면의 높이까지의 거리,
H2: 용기 상면에서 하위층의 상면까지의 거리,
H3: 상기 상위층의 두께,
H: 상기 중간층의 두께,
라고 할 때, 상기 중간층의 두께를 산출하는 것은,
H = H2 - (CTa)/2 + L1 + H1 - H3
에 의해 중간층의 두께(H)를 산출하는 두께 측정 방법.
The method of claim 8,
The protective tube is connected to the laser distance measuring unit and extends horizontally and horizontally. The vertical protection tube is vertically extended to the surface of the upper layer. The vertical protection tube is disposed inside the connection point between the horizontal protection tube and the vertical protection tube. Including a reflective mirror,
C: speed of light,
T a : a time difference between the transmission time of the laser light and the reception time of the reflected light when the laser light is reflected on the surface of the upper layer,
L1 is a distance from the laser distance measuring unit to the reflection mirror,
H1 is the distance from the height of the laser beam incident horizontally along the horizontal protection tube to the height of the upper surface of the container,
H2: Distance from upper surface of container to upper surface of lower layer,
H3: thickness of the upper layer,
H: thickness of the intermediate layer,
, It is preferable that the thickness of the intermediate layer is calculated,
H = H 2 - (CT a ) / 2 + L 1 + H 1 - H 3
And the thickness (H) of the intermediate layer is calculated.
상기 하위층 및 중간층은 액상 유체물이며, 상기 상위층은 고체 유체물임을 특징으로 하는 두께 측정 방법.
The method of claim 8,
Wherein the lower layer and the middle layer are liquid liquid materials, and the upper layer is a solid liquid material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140143371A KR101649670B1 (en) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | Apparatus for measuring thickness and method for measuring the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020140143371A KR101649670B1 (en) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | Apparatus for measuring thickness and method for measuring the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20160047638A KR20160047638A (en) | 2016-05-03 |
KR101649670B1 true KR101649670B1 (en) | 2016-08-22 |
Family
ID=56022363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020140143371A KR101649670B1 (en) | 2014-10-22 | 2014-10-22 | Apparatus for measuring thickness and method for measuring the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101649670B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019132457A1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 주식회사 포스코 | Method for manufacturing hypo-peritectic steel |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020196699A (en) | 2019-05-31 | 2020-12-10 | 株式会社バイオコクーン研究所 | Agent for promoting polarity conversion to antiinflammatory m2 phenotype microglia |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002263811A (en) * | 2001-03-09 | 2002-09-17 | Nippon Steel Corp | Instrument and method for measuring surface level of molten steel |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02108444A (en) * | 1988-10-18 | 1990-04-20 | Kawasaki Steel Corp | Method for measuring molten layer thickness of mold powder on molten steel surface in mold of continuous casting |
JPH0318462A (en) * | 1989-06-16 | 1991-01-28 | Kawasaki Steel Corp | Method and instrument for measuring molten layer thickness of mold powder on molten steel surface in mold for continuous casting |
KR101219607B1 (en) | 2010-10-29 | 2013-01-08 | 주식회사 포스코 | Apparatus and method for measuring level of mouldflux |
-
2014
- 2014-10-22 KR KR1020140143371A patent/KR101649670B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002263811A (en) * | 2001-03-09 | 2002-09-17 | Nippon Steel Corp | Instrument and method for measuring surface level of molten steel |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2019132457A1 (en) * | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 주식회사 포스코 | Method for manufacturing hypo-peritectic steel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20160047638A (en) | 2016-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2795652C (en) | Measurement of charge bank level in a metallurgical furnace | |
EP0147964B1 (en) | Apparatus for measuring wear in the lining of refractory furnaces | |
KR102267529B1 (en) | Method for measuring a temperature of a molten metal bath | |
KR101649670B1 (en) | Apparatus for measuring thickness and method for measuring the same | |
CA2739070C (en) | Sensor arrangement for temperature measurement, and method for the measurement | |
KR20200127034A (en) | Continuous casting ingot mold for metal, breakout detection system and method in continuous metal casting machine | |
KR20170014002A (en) | Method for measuring thickness of slag floating on surface of molten metal | |
KR20160010581A (en) | Glass manufacturing system incorporating an optical low-coherence interferometry assembly | |
JP2014153077A (en) | Method for measuring thickness of slag floating on molten metal surface | |
JP2012071330A (en) | Method for measuring surface temperature of cast piece within continuous casting machine | |
JP5703828B2 (en) | Method for measuring the slab surface temperature in a continuous casting machine | |
US20170072461A1 (en) | Laser sensor for melt control of hearth furnaces and the like | |
JP6990725B2 (en) | Manufacturing method for laminated modeling equipment and 3D modeling | |
JP5703827B2 (en) | Method for measuring the slab surface temperature in a continuous casting machine | |
KR101257285B1 (en) | Apparatus and method for measuring temperature of casting slab | |
KR20180096412A (en) | Apparatus for irradiating light | |
JP6141047B2 (en) | Laser cutting apparatus and laser cutting method | |
JP2012170995A (en) | Measuring method of cast slab surface temperature in continuous casting machine | |
US10302417B2 (en) | Use of a laser measuring system and a pulse gas flow to enable a feedback controlled mold powder application | |
JP7095928B1 (en) | Microwave level meter | |
JP2005098813A (en) | Apparatus and method for performing in-situ and instantaneous measurement on characteristics of liquid | |
KR20120020483A (en) | Device for measuring nozzle handling position and method therefor | |
JP2014036988A (en) | Measuring method of casting piece surface temperature in continuous casting machine | |
KR20220024523A (en) | Equalization method of molten steel flow in ingot mold and continuous flow system for molten steel | |
KR20110130594A (en) | Method for managing quality of molded steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190813 Year of fee payment: 4 |