KR101701322B1 - 용강량 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용강량 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용기 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하기 위한 용강량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 장치는 용기 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하는 용강량 측정 장치로서, 상기 용기 내부에 수용된 용융물의 레벨을 측정하는 레벨 측정부; 상기 용융물의 중량을 측정하는 중량 측정부; 및 상기 레벨 측정부 및 중량 측정부로부터 측정된 측정값으로부터 용강량을 계산하는 연산부를 포함한다.

Description

용강량 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING THE AMOUNT OF MOLTEN STEEL}
본 발명은 용강량 측정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용기 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하기 위한 용강량 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 제철소의 연속 주조 공정에서는 턴디쉬의 용강 상부에 부유하는 슬래그가 턴디쉬에서 배출되지 않도록 차단하는 커팅(Cutting) 작업을 수행할 필요가 있다.
이러한 커팅 작업은 청정강의 제조를 가능하게 하고, 슬래그가 섞여 스크랩되어지는 부위를 감소시켜 생산량을 향상시킴은 물론 원가 절감에도 기여한다.
커팅 작업, 즉 주조 말기에 턴디쉬 노즐을 폐쇄하는 작업이 제대로 수행되려면 슬래그의 레벨(두께) 측정이 선행되어야 하며, 종래에는 작업자가 턴디쉬 상부에 올라가 긴 막대 모양의 스틱을 수직하게 세워진 상태로 턴디쉬 내부로 넣어 슬래그의 레벨을 측정하였다. 즉, 스틱을 용강의 내부로 일정 시간 침적시킨 후 꺼내면 용강에 침적된 부위는 슬래그에 침적된 부위보다 더 많이 용융되고 특히 슬래그에 침적된 부위에는 슬래그가 묻어 검게 변화되는바, 이러한 스틱의 외부 표면 변화에 의해 용강의 레벨 및 그 용강의 상부에 형성되는 슬래그의 레벨 측정이 가능하였다.
그러나, 상기한 종래의 방법과 같이 스틱을 이용한 슬래그 및 용강의 레벨 측정 작업은 작업자가 직접 고열의 턴디쉬 상부로 올라가야 하기 때문에 작업 환경이 매우 열악하고 안전사고의 위험이 매우 높다. 게다가, 이러한 스틱을 이용한 슬래그 및 용강의 레벨 측정 작업은 작업자 및 측정 회수별 측정 편차가 매우 심하여 정밀도가 매우 낮은 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 한국 공개특허공보 10-2007-0008203호에서는 용강 및 슬래그의 상부에 부유하는 부유체를 이용하는 "턴디쉬의 용강 및 슬래그 레벨 측정 기구"를 제시하고 있으나, 이 또한 현실적으로 활용이 어려운 문제점이 있었다.
KR 10-2007-0008203 A
본 발명은 레이들 또는 턴디쉬에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물의 레벨을 안전하고 정확하게 측정할 수 있는 용강량 측정 장치 및 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 용융물 중의 용강량을 정확하게 측정하여 연속 주조시 레이들에서 턴디쉬로, 또는 턴디쉬에서 몰드로 용강을 주입하는 과정에서 잔탕을 저감하면서 턴디쉬 또는 몰드로 슬래그가 유입되는 것을 억제할 수 있는 용강량 측정 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 장치는 용기 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하는 용강량 측정 장치로서, 상기 용기 내부에 수용된 용융물의 레벨을 측정하는 레벨 측정부; 상기 용융물의 중량을 측정하는 중량 측정부; 및 상기 레벨 측정부 및 중량 측정부로부터 측정된 측정값으로부터 용강량을 계산하는 연산부를 포함한다.
상기 연산부는 상기 용강 및 슬래그의 비중 차이를 이용하여 용강량을 계산할 수 있다.
상기 레벨 측정부는, 전자기파를 이용하여 상기 용융물과의 거리를 측정하는 센서; 및 상기 센서를 측정 위치 또는 대기 위치로 선택적으로 이동시키는 구동 유닛을 포함할 수 있다.
상기 센서는 마이크로 웨이브 센서를 포함하고, 상기 마이크로 웨이브 센서는 전단에 설치되어 측정 영역을 확장시키는 혼(horn) 안테나를 포함할 수 있다.
상기 구동 유닛은, 상기 용기의 외부에 소정 높이로 설치되는 지지 축; 및 상기 지지 축에 수직한 방향으로 연장되어, 일단은 상기 센서가 설치되고, 타단은 상기 지지 축과 결합하여 상기 지지 축을 중심으로 회전 가능하도록 설치되는 회전 암을 포함할 수 있다.
상기 측정 위치는 상기 용기의 상면에 형성되는 예열구의 상부일 수 있다.
상기 레벨 측정부는, 상기 센서의 적어도 일부를 내부에 수용하는 보호 부재를 더 포함하고, 상기 보호 부재에는 퍼지 가스를 내부로 유입하기 위한 유입구 및 퍼지 가스를 외부로 분사하기 위한 분사구가 형성될 수 있다.
상기 중량 측정부는 상기 용기의 하부에 설치되는 로드 셀(load cell)을 포함할 수 있다.
상기 연산부로부터 계산된 용강량에 따라 상기 용기에 설치된 개폐 유닛을 조절하는 개폐 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 방법은 용기 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하는 용강량 측정 방법으로서, 상기 용융물의 레벨을 측정하는 과정; 상기 용융물의 중량을 측정하는 과정; 및 상기 용융물의 레벨 및 중량을 이용하여 용강량을 계산하는 과정을 포함한다.
상기 용강량을 계산하는 과정은, 상기 측정된 용융물의 레벨과 기식별된 용기의 형상 정보를 이용하여 상기 용융물의 용적을 계산하는 과정; 및 상기 계산된 용융물의 용적, 상기 측정된 용융물의 중량 및 상기 용강과 슬래그의 비중 차이를 이용하여 용강의 용적 또는 중량을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 용강의 용적을 산출하는 과정은, 하기의 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 용강의 용적을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112015087335545-pat00001
[수학식 2]
Figure 112015087335545-pat00002
(여기서, WT는 용융물의 중량을 나타내고, VT, Vi, Vs는 용융물, 용강 및 슬래그의 용적을 각각 나타내며, ρi 및 ρs는 용강 및 슬래그의 비중을 각각 나타낸다.)
상기 용융물의 레벨을 측정하기 전, 측정 위치로부터 상기 용기의 바닥 간의 거리를 측정하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 계산된 용강량에 따라 상기 용기에 설치된 개폐 유닛을 조절하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 장치 및 방법에 의하면, 레이들 또는 턴디쉬 내의 용융물의 레벨을 실시간으로 측정할 수 있으며, 측정된 용융물 중 잔여 용강량을 정확하게 계산하여 레이들 또는 턴디쉬에 구비된 개폐 유닛의 작동을 제어함으로써 잔탕량을 감소시킬 수 있다.
또한, 잔탕량을 최소화시키면서 커팅 작업을 수행하여 턴디쉬 또는 몰드 내부로 슬래그가 혼입되는 것을 방지할 수 있고 제품의 청정도 및 품질을 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 장치 및 방법에 의하면 용융물 중 잔여 용강량을 정확하게 계산하여 조업 종료 시점을 정량화할 수 있어 공정 전체의 실수율 향상과 품질 향상으로 이어질 수 있다.
도 1은 일반적인 연속 주조 설비를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3은 레벨 측정부에 포함되는 마이크로 웨이브 센서 및 보호 부재를 나타내는 도면.
도 4는 구동 유닛에 마이크로 웨이브 센서가 설치되어 동작하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
본 발명에 따른 용강량 측정 장치 및 방법은 용융물 중의 용강량을 정확하게 측정하여 연속 주조시 레이들에서 턴디쉬로, 또는 턴디쉬에서 몰드로 용강을 주입하는 과정에서 잔탕을 저감하면서 턴디쉬 또는 몰드로 슬래그가 유입되는 것을 억제할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
일반적으로, 제철 공장에서는 제선 공정 및 제강 공정을 거쳐 생산된 용강을 이용하여 연속 주조 공정에서 반제품인 주편을 생산하고, 생산된 주편은 압연 공정에서 소비자가 원하는 두께의 코일로 생산된다.
도 1은 일반적인 연속 주조 설비를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 연속 주조 공정이 이루어지는 연속 주조 설비는 제강 공정에서 정련된 용강(I)을 담아서 이송하는 레이들(10: ladle)이 위치되는 하부에 턴디쉬(30; tundish)가 위치되고, 턴디쉬(30)의 하부에 용강(I)을 소정의 두께와 폭을 갖는 주편으로 생산하는 몰드(50)가 설치되며, 몰드(50)의 하부에는 주편을 안내하는 복수 개의 핀치 롤이 설치된다. 이때, 레이들(10)의 저면에는 턴디쉬(30)로 용강(I)을 유출시키는 통로인 쉬라우드 노즐(20)이 설치되고, 턴디쉬(30)의 저면에는 용강(I)을 몰드(50)로 유출시키는 통로인 침지 노즐(40)이 설치된다. 그리고, 상기 레이들(10)과 쉬라우드 노즐(20) 사이에는 턴디쉬(30)로 유입되는 용강(I)의 양을 제어하는 레이들 슬라이드 게이트(60)가 설치되고, 상기 턴디쉬(30)와 침지 노즐(40) 사이에는 몰드(50)로 유입되는 용강(1)의 양을 제어하는 턴디쉬 슬라이드 게이트(70)가 설치된다.
이렇게 구성되는 연속 주조 설비에서 진행되는 연속 주조 공정은 레이들(10)에 수용된 용강(I)을 쉬라우드 노즐(20)을 통하여 턴디쉬(30)로 주입하고, 턴디쉬(30)에 주입된 용강(I)을 침지 노즐(40)을 통하여 몰드(50)에 연속적으로 주입시켜 용강(I)을 1차 냉각시키면, 1차 냉각된 주편의 표면에 냉각수를 살수하여 2차 냉각시키면서 핀치 롤 사이로 인발시킴에 따라 용강(I)을 응고시켜 주편을 제조하게 된다.
한편, 레이들(10)의 용강(I)을 턴디쉬(30)로 주입하거나, 턴디쉬(30)의 용강(I)을 몰드(50)로 주입하는 경우 주입 말기에는 용강(I) 상부에 부상된 슬래그의 혼입을 방지하기 위하여 레이들(10) 및 턴디쉬(30) 내 용강(I)을 모두 턴디쉬(30) 및 몰드(50)로 주입시키지 않고 일정량을 레이들(10) 및 턴디쉬(30)에 잔류시키게 되는데 이때 레이들(10) 및 턴디쉬(30)에 잔류되는 용강(I)을 "잔탕"이라 하고, 이런 잔탕은 회송 후에 제거 작업을 통해 냉각시키고 고체화된 슬래그를 분리하거나 잔탕 고형물을 용접기로 잘라서 고철로 재활용된다.
하지만, 이렇게 고철 처리된 철 재료는 정상적인 주조 공정을 통해 생산된 주편에 비해 품질이 현저히 낮기 때문에 잔탕을 최소화시키는 기술이 절실히 요구되고 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 레벨 측정부에 포함되는 마이크로 웨이브 센서(110) 및 보호 부재(130)를 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 구동 유닛(150)에 마이크로 웨이브 센서(110)가 설치되어 동작하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 장치는 용기 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하는 용강량 측정 장치로서, 상기 용기 내부에 수용된 용융물의 레벨을 측정하는 레벨 측정부(100); 상기 용융물의 중량을 측정하는 중량 측정부(200); 및 상기 레벨 측정부(100) 및 중량 측정부(200)로부터 측정된 측정값으로부터 용강량을 계산하는 연산부(300)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 장치는 용강 상부에 부유하는 슬래그가 턴디쉬에서 배출되지 않도록 차단하기 위하여 상기 연산부(300)로부터 계산된 용강량에 따라 상기 용기에 설치된 개폐 유닛을 조절하는 개폐 제어부(400)를 더 포함할 수 있다.
이하에서, 용기는 청정강의 제조를 위하여 용강 상부에 부유하는 슬래그의 배출을 최종적으로 차단하는 턴디쉬(30)를 예로 들어 설명하나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니며 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물이 수용되는 레이들 또는 그 밖의 용기일 수 있음은 물론이다.
레벨 측정부(100)는 턴디쉬(30)의 내부에 수용된 용융물의 레벨을 측정한다. 용융물의 레벨은 턴디쉬(30)의 바닥으로부터 상기 턴디쉬(30)에 수용된 용융물의 상단까지의 높이(L)를 의미하며, 슬래그와 용강의 비중 차이로 인하여 용강의 상부에는 슬래그가 부유하게 되므로, 용융물의 레벨은 곧 턴디쉬(30)의 바닥으로부터 슬래그의 상단까지의 높이가 된다. 즉, 레벨 측정부(100)는 측정 위치로부터 용융물의 상단까지의 거리(D)를 측정하고, 이미 알고 있는 측정 위치로부터 턴디쉬(30)의 바닥까지의 거리 정보를 이용하여 용융물의 레벨(L)을 계산하여 측정할 수 있다.
레벨 측정부(100)는 용융물의 레벨을 측정하는 다양한 공지된 기술이 적용될 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 직접 측정 방식은 안전사고의 위험이 높고 작업자의 측정 회수별 측정 편차가 심하여 정밀도가 낮은 문제점이 있다. 또한, 레이저 등의 광학 거리계 등을 이용하는 방법은 용강의 복사 에너지 등의 주변 환경적 요인으로 정확한 측정이 어렵다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 레벨 측정부(100)는 용강량 측정 장치가 적용되는 고온의 용강이 상존하는 턴디쉬(30)에서 용융물의 레벨을 높은 투과력을 가지며, 비교적 원거리에서 용융물과의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 센서를 이용하는 것이 바람직하다.
이 중, 마이크로 웨이브 센서(110)는 원거리에서 측정이 가능하고, 분진이나 엷은 비금속성층을 투과해서 측정이 가능하므로, 슬래그의 상부에 단열재가 덮여 있는 상태에서도 턴디쉬(30) 상부에 일반적으로 형성되는 예열구(35) 또는 측온구를 활용하여 용융물의 레벨을 측정할 수 있다. 뿐만 아니라, 마이크로 웨이브 센서(110)는 비교적 원거리의 측정이 가능하여 턴디쉬(30)의 외부에 설치되어 용융물의 레벨을 측정할 수 있어 열적 보호 효과가 뛰어나다.
또한, 연속 주조 공정에서 턴디쉬(30)는 조업의 시점 또는 종점에서 이동하므로, 턴디쉬(30)의 이동에 관계 없이 항상 고정된 위치에 설치되어 동일한 방법으로 오차 없이 측정하는 것이 중요하다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 레벨 측정부(100)는 전자기파를 이용하여 상기 용융물과의 거리를 측정하는 센서; 및 상기 센서를 측정 위치 또는 대기 위치로 선택적으로 이동시키는 구동 유닛(150)을 포함할 수 있다. 여기서, 센서는 마이크로 웨이브 센서(110)을 포함할 수 있다.
또한, 마이크로 웨이브 센서(110)는 마이크로 웨이브 센서(110)의 전단 즉, 송수신단에 설치되어 신호 처리시 측정 영역을 확장시키는 혼(horn) 안테나(115)를 포함할 수 있다.
연속 주조 공정에서 오차를 최소화하면서 턴디쉬(30)에 수용된 용융물의 레벨을 보다 정확하게 측정하기 위하여는 용융물의 탕면이 일정하지 않음을 감안하여 한 점(spot)이 아닌 일정 영역의 용융물의 레벨을 측정하는 것이 필요하다. 즉, 점(spot) 측정의 경우에는 불균일한 탕면의 표면 상태에 따라 수 mm 에서 수십 mm까지 측정 오차가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 웨이브 센서(110)는 전단에 신호 처리의 측정 영역을 확장시키기 위한 혼 안테나(115)를 설치하여, 일정 영역에서의 용융물의 레벨을 측정하고, 이의 평균값을 용융물의 레벨로 결정하는 등으로 오차를 최소화하면서 용융물의 레벨을 정확하게 측정할 수 있게 된다.
구동 유닛(150)은 마이크로 웨이브 센서(110)가 항상 동일하고 정확한 위치에서 용융물의 레벨을 측정하도록 보조한다. 즉, 레이들로부터 용강이 계속 공급되는 정상 조업시에는 용융물의 레벨을 측정할 필요가 없고, 다른 설비와 간섭을 일으킬 수 있으므로 대기 위치에 이동하고 있다가 마지막 레이들이 조업 완료된 이후 턴디쉬(30)의 상부에 위치한 설비가 모두 이탈되면 측정 위치로 이동하여 마이크로 웨이브 센서(110)에 의하여 용융물의 레벨을 측정하게 된다.
이를 위하여, 상기 구동 유닛(150)은 용기 즉, 턴디쉬(30)의 외부에 소정 높이로 설치되는 지지 축(152); 및 상기 지지 축(152)에 수직한 방향으로 연장되어, 일단은 상기 마이크로 웨이브 센서(110)가 설치되고, 타단은 상기 지지 축(152)과 결합하여 상기 지지 축(152)을 중심으로 회전 가능하도록 설치되는 회전 암(155)을 포함할 수 있다.
도 4(a)는 지지 축(152)과 결합된 회전 암(155)의 회전에 의하여 마이크로 웨이브 센서(110)가 측정 위치로 이동한 모습을 나타내는 도면이고, 도 4(b)는 회전 암(155)의 회전에 의하여 마이크로 웨이브 센서(110)가 대기 위치로 이동한 모습을 나타내는 도면이다. 즉, 마이크로 웨이브 센서(110)는 구동 유닛(150)에 포함되는 회전 암(155)의 회전에 의하여 정상 조업시에는 다른 설비와의 간섭을 피하기 위하여 도 4(b)에 도시된 대기 위치로 이동하여 대기하고, 마지막 레이들의 조업이 완료된 이후 턴디쉬(30)의 상부에 위치한 설비가 모두 이탈되면 도 4(a)에 도시된 측정 위치 즉, 턴디쉬(30)의 상부를 덮는 턴디쉬(30) 커버에 마련되는 예열구(35)의 상부로 이동하여 용융물의 레벨을 측정한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 레벨 측정부(100)는 센서 즉, 마이크로 웨이브 센서(110)의 적어도 일부를 내부에 수용하는 보호 부재(130)를 더 포함하고, 상기 보호 부재(130)에는 퍼지 가스를 보호 부재(130)의 내부로 유입하기 위한 유입구(132) 및 퍼지 가스를 외부로 분사하기 위한 분사구(134)가 형성되어, 유입된 퍼지 가스를 마이크로 웨이브 센서(110)의 전단, 즉 송수신단으로 분사하여 오염 물질을 제거할 수 있다.
즉, 레벨 측정부(100)가 설치되는 턴디쉬(30)의 주변에는 조업 특성상 분진이나 흄(fume) 등이 다량으로 존재하게 된다. 따라서, 이러한 분진 등의 오염물은 레벨 측정부(100) 즉, 마이크로 웨이브 센서(110)의 고장 등을 발생시키는 원인이 될 수 있으며, 오염물이 마이크로 웨이브 센서(110)의 송수신단에 다량 분포되는 경우에는 용융물의 정확한 레벨 측정이 어려워지게 된다.
따라서, 보호 부재(130)는 퍼지 수단(미도시)에 의하여 퍼지 가스를 유입구(132)를 통하여 보호 부재(130)의 내부로 유입하고 유입된 퍼지 가스를 분사구(134)를 통하여 마이크로 웨이브 센서(110)의 전단으로 분사하여 오염물이 내부로 유입되는 것을 방지하고, 오염물로 인한 송수신단의 신호 간섭을 방지할 수 있게 된다. 이러한 퍼지 가스는 에어(air)를 사용할 수 있다. 또한, 보호 부재(130)는 마이크로 웨이브 센서(110) 전체를 내부에 수용하거나, 혼 안테나(115)를 제외한 마이크로 웨이브 센서(110)의 본체만을 내부에 수용하는 것으로 구성할 수도 있다.
중량 측정부(200)는 턴디쉬(30)의 하부에 설치되어 용융물의 중량을 측정한다. 일반적으로, 턴디쉬(30)의 하부에는 주조 공정시 슬래그를 포함한 용융물의 중량을 감지하여 용강류를 제어하기 위하여 중량 측정부(200)가 설치된다. 중량 측정부(200)는 로드 셀(load cell)을 포함할 수 있으며, 중량 측정부(200)는 공지된 다양한 기술이 적용될 수 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
연산부(300)는 상기 레벨 측정부(100)로부터 측정된 용융물의 레벨 및 상기 중량 측정부(200)로부터 측정된 용융물의 중량으로부터 용강량 즉, 잔여 용강의 용적 또는 중량을 계산한다. 이를 위하여 약 7.8 정도의 비중을 가지는 용강과, 용강 비중의 3분의 1인 2 내지 3의 비중을 가지는 슬래그의 비중 차이를 이용하여 용강량을 계산할 수 있다. 레벨 측정부(100) 및 중량 측정부(200)로부터 측정된 측정값으로부터 용강과 슬래그의 비중 차이를 이용하여 용강량을 계산하는 과정은 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 방법과 관련하여 상세하게 설명하기로 한다.
개폐 제어부(400)는 상기 연산부(300)로부터 계산된 용강량에 따라 턴디쉬(30)의 하부에 설치된 슬라이드 게이트 등의 개폐 유닛을 조절한다. 즉 개폐 제어부(400)는 연산부(300)로부터 계산된 용강의 잔량 정보를 이용하여 용강이 모두 주조에 사용되고 턴디쉬(30) 내에 슬래그만 남았을 경우 또는 턴디쉬(30) 내에 일정량 이하의 용강만이 존재하는 경우에 슬라이드 게이트 등의 개폐 유닛을 제어하여 턴디쉬(30) 하부의 출구를 폐쇄하도록 구성될 수 있다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 방법을 상세하게 설명한다. 다만, 용강량 측정 장치와 관련하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 방법은 용기 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하는 용강량 측정 방법으로서, 상기 용융물의 레벨을 측정하는 과정(S200); 상기 용융물의 중량을 측정하는 과정(S300); 및 상기 용융물의 레벨 및 중량을 이용하여 용강량을 계산하는 과정(S400)을 포함한다.
또한, 용강 상부에 부유하는 슬래그가 턴디쉬에서 배출되지 않도록 차단하기 위하여, 상기 계산된 용강의 잔량에 따라 상기 용기에 설치된 개폐 유닛을 조절하는 과정(S500)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 용융물의 레벨을 측정하는 과정(S200)과 용융물의 중량을 측정하는 과정(S300)은 시계열적으로 선후 관계에 있는 것이 아니고, 어느 한 과정이 먼저 이루어지거나 두 과정이 동시에 이루어질 수도 있음은 물론이다.
턴디쉬(30) 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하기 위하여 먼저, 용융물의 레벨을 측정한다. 용융물의 레벨은 전술한 바와 같이 마이크로 웨이브 센서(110)를 이용하여 레벨 측정부(100)로부터 용융물의 상단까지의 거리를 측정하여 용융물의 레벨을 측정할 수 있다.
이를 위하여 미리 설정되어 이미 알고 있는 레벨 측정부(100)의 측정 위치와 턴디쉬(30)의 바닥 간의 거리 정보를 참조할 수 있으나, 바람직하게는 용융물의 레벨을 측정하기 전, 레벨 측정부(100)의 측정 위치로부터 턴디쉬(30)의 바닥 간의 거리를 측정하는 과정(S100)을 더 포함할 수 있다.
이는 연속 주조 공정에 사용되는 모든 턴디쉬(30)의 마모 상태가 각각 다르고, 턴디쉬(30)가 턴디쉬(30) 카에 안착된 위치에 따라 레벨 측정부(100)의 측정 위치와 턴디쉬(30)의 바닥 간의 거리 정보에 오차가 생김을 고려한 것이다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 용강량 측정 방법은 턴디쉬(30)가 조업을 개시하기 위하여 조업 위치로 이동하면, 먼저 레벨 측정부(100)의 마이크로 웨이브 센서(110)는 구동 유닛(150)의 회전에 의하여 측정 위치로 이동하여 턴디쉬(30)의 예열구(35)를 통하여 측정 위치로부터 턴디쉬(30)의 바닥 간의 거리를 측정한다.
또한, 측정 위치에서 마이크로 웨이브 센서(110)가 설치되는 높이는 턴디쉬(30)의 상부 두께, 즉 예열구(35)의 두께 및 턴디쉬(30) 바닥 간의 거리를 고려하여 설정될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 마이크로 웨이브 센서(110)에는 측정 영역을 확장시키기 위한 혼 안테나(115)가 설치되는 바, 측정 영역이 예열구(35)의 측벽이나 턴디쉬(30)의 측벽에 간섭되어 정확한 용융물의 레벨 측정이 어려워지는 것을 방지하기 위하여 마이크로 웨이브 센서(110)의 높이를 일정 높이 이하로 조절할 필요가 있다.
마이크로 웨이브 센서(110)에 의하여 측정 위치로부터 턴디쉬(30)의 바닥 간의 거리를 측정한 후, 마이크로 웨이브 센서(110)는 구동 유닛(150)의 회전에 의하여 대기 위치로 이동하여 대기한다. 이후, 레이들의 작업이 모두 종료되어 턴디쉬(30) 상부의 모든 조업 설비들이 취외되면, 마이크로 웨이브 센서(110)는 다시 예열구(35) 상부의 측정 위치로 이동하여 먼저 측정된 측정 위치로부터 턴디쉬(30)의 바닥 간의 거리 정보를 참조하여 턴디쉬(30) 내부에 수용된 용융물의 레벨을 측정한다.
이와 별도로, 용융물의 중량을 측정하는 과정에서 턴디쉬(30) 하부에 설치되는 로드 셀 타입의 중량 측정부(200)는 턴디쉬(30) 내에 수용되는 용융물의 중량을 측정한다.
이후, 용융물의 레벨 및 중량을 이용하여 용강량을 계산하는 과정은, 상기 측정된 용융물의 레벨과 기식별된 용기의 형상 정보를 이용하여 상기 용융물의 용적을 계산하는 과정; 및 상기 계산된 용융물의 용적, 상기 측정된 용융물의 중량 및 상기 용강과 슬래그의 비중 차이를 이용하여 용강의 용적 또는 중량을 산출하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 용융물의 용적을 계산하는 과정은 미리 측정되어 식별된 턴디쉬(30)의 형상에 대한 정보를 바탕으로 용융물의 용적을 계산한다. 즉, 턴디쉬(30)의 내부 구조에 관한 정보는 이미 식별되어 있으므로 측정된 용융물의 레벨 정보로부터 용융물의 용적이 계산될 수 있다.
이와 같은 과정으로 계산된 용융물의 용적, 상기 측정된 용융물의 중량 및 상기 용강과 슬래그의 비중 차이를 이용하여 용강의 용적 또는 중량을 산출하는 과정은 하기의 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 이루어진다.
Figure 112015087335545-pat00003
Figure 112015087335545-pat00004
여기서, WT는 용융물의 중량을 나타내고, VT, Vi, Vs는 용융물, 용강 및 슬래그의 용적을 각각 나타내며, ρi 및 ρs는 용강 및 슬래그의 비중을 각각 나타낸다.
즉, 용융물의 중량은 용강의 중량(Wi)과 슬래그의 중량(Ws)을 합한 값이며, 용강의 비중(ρi ) 및 슬래그의 비중(ρs)에 대한 정보는 이미 알고 있는 값이므로 상기의 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 용강 및 슬래그의 잔량 즉, 잔여 중량 또는 잔여 용적을 계산할 수 있다.
턴디쉬(30) 내에 수용되는 용강과 슬래그는 전술한 바와 같이 약 3배인 용강과 슬래그의 비중 차이에 의하여 항상 슬래그가 용강의 상부에 위치하게 된다. 따라서, 연속 주조 조업 말기에 턴디쉬(30) 내에 수용되는 용융물의 전체 레벨과 전체 중량을 지속적으로 측정함에 의하여 용융물 중의 용강만의 잔량 또는 슬래그만의 잔량이 계산될 수 있다.
따라서, 턴디쉬(30) 내에 수용되는 용융물 중 용강만의 잔량을 연산부(300)에 의하여 계산하면서 용강의 감소량을 모니터링하고, 계산된 용강의 잔량에 따라 용강이 모두 소진되었을 경우 턴디쉬(30) 하부에 설치되는 슬라이드 게이트 등을 폐쇄하는 등으로 턴디쉬(30)에 설치된 개폐 유닛을 조절하여 슬래그가 턴디쉬(30)에서 배출되지 않도록 차단하는 커팅(Cutting) 작업이 효율적으로 수행될 수 있다.
즉, 상기와 같은 용강의 잔량 측정에 의한 커팅 작업에 의하여 몰드 내로 슬래그가 혼입되지 않고, 용강만을 턴디쉬(30)에서 배출할 수 있게 되어 청정도가 뛰어난 청정강의 제조를 가능하게 할 수 있으며, 턴디쉬(30) 내부의 잔탕량을 최소화할 수 있게 된다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
30: 턴디쉬 35: 예열구
100: 레벨 측정부 110: 마이크로 웨이브 센서
115: 혼 안테나 130: 보호 부재
150: 구동 유닛 152: 지지 축
155: 회전 암 200: 중량 측정부
300: 연산부 400: 개폐 제어부

Claims (14)

  1. 용기 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하는 용강량 측정 장치로서,
    상기 용기 내부에 수용된 용융물의 레벨을 측정하는 레벨 측정부;
    상기 용융물의 중량을 측정하는 중량 측정부; 및
    상기 레벨 측정부 및 중량 측정부로부터 측정된 측정값으로부터 용강량을 계산하는 연산부를 포함하고,
    상기 연산부는 상기 용강 및 슬래그의 비중 차이를 이용하여 용강량을 계산하는 용강량 측정 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 레벨 측정부는,
    전자기파를 이용하여 상기 용융물과의 거리를 측정하는 센서; 및
    상기 센서를 측정 위치 또는 대기 위치로 선택적으로 이동시키는 구동 유닛을 포함하는 용강량 측정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 센서는 마이크로 웨이브 센서를 포함하고,
    상기 마이크로 웨이브 센서는 전단에 설치되어 측정 영역을 확장시키는 혼(horn) 안테나를 포함하는 용강량 측정 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 구동 유닛은,
    상기 용기의 외부에 소정 높이로 설치되는 지지 축; 및
    상기 지지 축에 수직한 방향으로 연장되어, 일단은 상기 센서가 설치되고, 타단은 상기 지지 축과 결합하여 상기 지지 축을 중심으로 회전 가능하도록 설치되는 회전 암을 포함하는 용강량 측정 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 측정 위치는 상기 용기의 상면에 형성되는 예열구의 상부인 용강량 측정 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 레벨 측정부는,
    상기 센서의 적어도 일부를 내부에 수용하는 보호 부재를 더 포함하고,
    상기 보호 부재에는 퍼지 가스를 내부로 유입하기 위한 유입구 및 퍼지 가스를 외부로 분사하기 위한 분사구가 형성되는 용강량 측정 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 중량 측정부는 상기 용기의 하부에 설치되는 로드 셀(load cell)을 포함하는 용강량 측정 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산부로부터 계산된 용강량에 따라 상기 용기에 설치된 개폐 유닛을 조절하는 개폐 제어부를 더 포함하는 용강량 측정 장치.
  10. 용기 내에 수용되는 용강 및 슬래그를 포함하는 용융물 중 용강의 잔량을 측정하는 용강량 측정 방법으로서,
    상기 용융물의 레벨을 측정하는 과정;
    상기 용융물의 중량을 측정하는 과정; 및
    상기 용융물의 레벨 및 중량을 이용하여 용강량을 계산하는 과정을 포함하고,
    상기 용강량을 계산하는 과정은,
    상기 측정된 용융물의 레벨과 기식별된 용기의 형상 정보를 이용하여 상기 용융물의 용적을 계산하는 과정; 및
    상기 계산된 용융물의 용적, 상기 측정된 용융물의 중량 및 상기 용강과 슬래그의 비중 차이를 이용하여 용강의 용적 또는 중량을 산출하는 과정을 포함하는 용강량 측정 방법.
  11. 삭제
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 용강의 용적을 산출하는 과정은,
    하기의 수학식 1 및 수학식 2에 의하여 용강의 용적을 산출하는 용강량 측정 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112016102509299-pat00005

    [수학식 2]
    Figure 112016102509299-pat00006

    (여기서, WT는 용융물의 중량을 나타내고, VT, Vi, Vs는 용융물, 용강 및 슬래그의 용적을 각각 나타내며, ρi 및 ρs는 용강 및 슬래그의 비중을 각각 나타낸다.)
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 용융물의 레벨을 측정하기 전, 측정 위치로부터 상기 용기의 바닥 간의 거리를 측정하는 과정을 더 포함하는 용강량 측정 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 계산된 용강량에 따라 상기 용기에 설치된 개폐 유닛을 조절하는 과정을 더 포함하는 용강량 측정 방법.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109357730A (zh) * 2018-10-23 2019-02-19 西南交通大学 一种基于电磁波法的液位检测系统
CN109374090A (zh) * 2018-10-23 2019-02-22 西南交通大学 一种基于超声波的液位监控系统
KR20200032862A (ko) * 2018-09-19 2020-03-27 현대제철 주식회사 래들의 슬라이딩 게이트 제어 장치 및 그 방법
CN114088157A (zh) * 2021-11-18 2022-02-25 中冶赛迪技术研究中心有限公司 钢水液面检测方法、系统、设备及介质
KR20220086911A (ko) * 2020-12-17 2022-06-24 주식회사 포스코 용강량 예측 장치 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09236461A (ja) * 1996-03-01 1997-09-09 Nippon Steel Corp スラグ流出量判定方法およびスラグ流出判定装置
KR20070008203A (ko) 2005-07-13 2007-01-17 주식회사 포스코 턴디쉬의 용강 및 슬래그 레벨 측정기구
JP2009300010A (ja) * 2008-06-13 2009-12-24 Takuma Co Ltd 灰溶融炉のレベル測定方法及びレベル測定装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09236461A (ja) * 1996-03-01 1997-09-09 Nippon Steel Corp スラグ流出量判定方法およびスラグ流出判定装置
KR20070008203A (ko) 2005-07-13 2007-01-17 주식회사 포스코 턴디쉬의 용강 및 슬래그 레벨 측정기구
JP2009300010A (ja) * 2008-06-13 2009-12-24 Takuma Co Ltd 灰溶融炉のレベル測定方法及びレベル測定装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200032862A (ko) * 2018-09-19 2020-03-27 현대제철 주식회사 래들의 슬라이딩 게이트 제어 장치 및 그 방법
KR102133091B1 (ko) * 2018-09-19 2020-07-10 현대제철 주식회사 래들의 슬라이딩 게이트 제어 장치 및 그 방법
CN109357730A (zh) * 2018-10-23 2019-02-19 西南交通大学 一种基于电磁波法的液位检测系统
CN109374090A (zh) * 2018-10-23 2019-02-22 西南交通大学 一种基于超声波的液位监控系统
KR20220086911A (ko) * 2020-12-17 2022-06-24 주식회사 포스코 용강량 예측 장치 및 방법
KR102578380B1 (ko) * 2020-12-17 2023-09-13 주식회사 포스코 용강량 예측 장치 및 방법
CN114088157A (zh) * 2021-11-18 2022-02-25 中冶赛迪技术研究中心有限公司 钢水液面检测方法、系统、设备及介质

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