KR101755402B1 - 탕면 가시화 장치 - Google Patents

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KR101755402B1 KR1020150112510A KR20150112510A KR101755402B1 KR 101755402 B1 KR101755402 B1 KR 101755402B1 KR 1020150112510 A KR1020150112510 A KR 1020150112510A KR 20150112510 A KR20150112510 A KR 20150112510A KR 101755402 B1 KR101755402 B1 KR 101755402B1
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Abstract

본 발명에 따른 탕면 가시화 장치는 주형 내에 수용되는 용강의 온도를 측정하는 복수의 측온기를 포함하고, 복수의 측온기 중 주형의 고정폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는, 고정폭영역의 외측에 위치하는 변동폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리보다 크게 배치됨으로써, 주형 내 용강의 주조폭에 관계없이 탕면 형상을용이하게 가시화할 수 있다.
즉, 복수의 측온기를 주편폭의 고정폭영역과 변동폭영역에서 서로 다른 거리로 이격 설치하여, 주편의 폭 방향으로의 설정 값에 관계없이 용강의 온도를 검출하고, 이를 상대적으로 나타내어, 용강 탕면의 위치별 상대적 높이로 변환하여 탕면 형상을 가시화 할 수 있다. 이에, 검출된 탕면 형상을 가시화한 결과를 이용하여 용강의 유동을 제어함으로써 조업 중인 용강의 유동을 주편 결함 발생 가능성이 적은 또는 없는 정상 유동 패턴이 되도록 제어할 수 있다.
따라서 용강의 탕면 형상을 실시간으로 가시화하고, 이를 이용하여 용강의 유동을 실시간으로 제어함으로써 용강의 유동에 따른 결함 발생을 방지할 수 있어, 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

탕면 가시화 장치 {Visualization apparatus surface level of molten steel}
본 발명은 탕면 가시화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주형 내 용강의 탕면 형상을 측정할 수 있는 탕면 가시화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 연속 주조(continuous casting) 공정은 일정한 형상의 주형에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반응고된 용강을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 주편(slab), 블룸(bloom), 빌렛(billet) 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다. 주형은 그 내부에 냉각수가 순환함으로써 주입된 용강이 반응고되어 일정한 형태로 만들어지게 된다. 즉, 용융 상태의 용강이 주형에서의 1차 냉각 작용에 의해 반응고 되고, 주형으로부터 인발된 미응고 용강은 상기 주형 하측에 연장 설치된 2차 냉각대에서 분사되는 냉각수에 의해 응고가 진행되어 완전한 고체 상태의 주편이 형성된다.
주형에서의 1차 냉각은 주편(slab)의 표면 품질을 결정하는데 가장 중요하다. 즉, 1차 냉각은 주형 내의 용강의 유동에 의해 좌우되며, 일반적으로 용강과 주형 내벽 간의 윤활 및 용강의 보온을 위해 용강 탕면(meniscus) 상에는 몰드 플럭스(mold flux)가 도포되어 있다. 그런데, 주형 내에서 용강 탕면(meniscus)에서의 빠른 유동 또는 편류(bias flow)가 발생하면, 몰드 플럭스의 혼입이 야기되고, 이로 인해 따라 주편에 결함이 발생된다.
이에 탕면 유동에 따른 주편 결함을 방지하기 위해서는 주조 조업 중에 주형 내 정확한 용강의 탕면 형상을 실시간으로 측정할 필요가 있다. 그러나 용강은 주형 내에서 고온 상태로 유지되기 때문에, 탕면의 형상을 유동 패턴(또는 유동 패턴, 유동 형상)을 실시간으로 측정하기란 어렵다. 또한, 원하는 주편의 크기에 따라 주형의 폭이 가변 되는데, 이러한 주형의 가변에 따라 탕면 형상을 실시간으로 측정하기도 용이하지 않다.
따라서, 주형 외부에서 용강의 온도를 간접적으로 측정하고 이를 통해 주형 내 용강의 탕면 형상을 가시화하는 방법이 연구되고 있는데, 보다 정확한 탕면 형상을 측정할 수 있는 다양한 방법이 요구되고 있다.
KR 2014-0014459A JP 1999-90599A
본 발명은 주형 내 용강의 탕면 유동을 가시화할 수 있는 탕면 가시화 장치를 제공한다.
본 발명은 주편 폭에 무관하게 탕면 형상을 가시화할 수 있는 탕면 가시화 장치 및 이를 이용한 탕면 가시화 방법을 제공한다.
주편 결함 발생을 줄일 수 있는 탕면 가시화 장치를 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 장치는 주형 내에 수용되는 용강의 온도를 측정하는 복수의 측온기를 포함하고, 상기 복수의 측온기 중 상기 주형의 고정폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는, 상기 고정폭 영역의 외측에 위치하는 변동폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리보다 크다.
상기 주형은 서로 이격되어 마주보는 한 쌍의 장변과, 상기 장변의 양쪽에 서로 대향하도록 구비되는 한 쌍의 단변을 포함하고, 상기 복수의 측온기는 상기 장변에 구비될 수 있다.
상기 복수의 측온기는 상기 장변의 일면에서 상기 장변의 두께방향으로 삽입되며, 상기 복수의 측온기는 상기 장변의 일면에 상기 용강의 탕면과 나란한 방향으로 배치될 수 있다.
상기 고정폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는 55 내지 300㎜일 수 있다.
상기 변동폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는 10 내지 50㎜일 수 있다.
상기 장변의 폭방향으로의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 상기 복수의 측온기들 사이의 이격거리가 감소될 수 있다.
상기 고정폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는 외곽으로 갈수록 점차 감소될 수 있다.
상기 변동폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는 외곽으로 갈수록 점차 감소될 수 있다.
상기 복수의 측온기는 상기 용강의 탕면으로부터 상부 및 하부로 50mm 이내의 높이에 설치될 수 있다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 주형의 폭을 설정하는 동판의 전면에 복수의 측온기를 주편폭의 고정폭영역과 변동폭영역에서 서로 다른 거리로 이격 설치한다. 이에, 주편의 폭 방향으로의 설정 값에 관계없이 용강의 온도를 검출하고, 이를 상대적으로 나타내어, 용강 탕면의 위치별 상대적 높이로 변환하여 탕면 형상을 가시화 할 수 있다. 또한, 검출된 탕면 형상을 가시화한 결과를 이용하여 용강의 유동을 제어함으로써 조업 중인 용강의 유동을 주편 결함 발생 가능성이 적은 또는 없는 정상 유동 패턴이 되도록 제어할 수 있다. 따라서 용강의 탕면 형상을 실시간으로 가시화하고, 이를 이용하여 용강의 유동을 실시간으로 제어함으로써 용강의 유동에 따른 결함 발생을 방지할 수 있어, 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 장치가 설치된 주형을 도시한 사시도이다.
도 2는 주형이 형성하는 고정폭영역 및 변동폭영역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예 및 변형예에 따른 측온기의 배치 형태를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 장치와 주조폭과의 상관관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 용강의 탕면을 3차원(3D)으로 가시화한 예를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 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.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 장치 및 이를 이용한 탕면 가시화 방법에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 장치가 설치된 주형을 도시한 사시도이고, 도 2는 주형이 형성하는 고정폭영역 및 변동폭영역을 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1에 도시된 측온기의 배치 형태를 설명하기 위한 정면도이며, 도 4는 본 발명의 변형 예에 따른 측온기의 배치 형태를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 5는 도 1에 도시된 측온기의 배치 형태를 설명하기 위한 평면도이다. 마지막으로 도 6은 용강의 탕면을 3차원으로 가시화한 예를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 장치를 포함하는 주조 설비는, 노즐(N), 예컨대 침지노즐로부터 용강을 공급받아 1차 냉각시키는 주형(10), 주형(10) 내에 수용되는 용강의 온도를 측정하며, 주형(10)의 고정폭영역(F)에 배치되는 제1 측온기(110)들 사이의 이격거리가 고정폭영역(F)의 외측에 위치하는 변동폭영역(C)에 배치되는 제2 측온기들(130)사이의 이격거리보다 큰 복수의 측온기(100)를 포함한다. 또한, 주형(10)의 외측에 설치되어 탕면 유동을 조절하는 유동조절부(미도시)와, 측온기(100)에서 측정된 결과를 이용하여 유동조절부의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 이때, 유동조절부는 주형(10)의 일방향으로 연장 형성된 코어 부재와, 코어부재의 외주면에 감기도록 설치되며 코어부재의 연장방향을 따라 상호 이격 배치되는 코일부재를 포함할 수 있다. 여기서 유동조절부는 일반적인 EMS로서, 자장의 이동 방향, 회전, 가속력 및 감속력을 제어하는 것은 특별히 한정되지 않고, 통상적인 EMS의 구동 방법과 동일하다.
또한, 주조 설비는 도시되지는 않았지만, 주형(10) 상측에 위치하며 용강을 일시 저장하는 턴디쉬, 주형(10) 하측에 설치되어 주형(10)으로부터 인발된 반응고된 주편에 냉각수를 분사하여 냉각시키는 2차 냉각대를 포함한다. 여기서, 2차 냉각대는 복수의 세그먼트가 주조 방향으로 연장 설치된 구성일 수 있다.
턴디쉬, 노즐(20), 2차 냉각대 등은 일반적인 주조 설비의 구성과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
주형(10)은 노즐(20)로부터 공급되는 용강을 수용하고, 소정의 주편 형상으로 용강을 응고시키기 위해 1차 냉각한다. 이러한 주형(10)은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 소정 거리 이격되어 서로 마주보도록 마련된 2개의 장변(11a, 11b)과, 2개의 장변(11a, 11b) 사이에 소정 거리 이격되어 서로 마주보도록 마련된 2개의 단변(12a, 12b)을 포함한다. 여기서, 장변(11a, 11b) 및 단변(12a, 12b)은 각각 예를 들어 구리를 이용하여 제작할 수 있다. 따라서, 주형(10)는 2개의 장변(11a, 11b) 및 2개의 단변(12a, 12b) 사이에 용강을 수용하는 소정의 공간이 마련된다.
이후 설명에서 장변(11a, 11b)의 폭방향은 수평방향 또는 주편의 폭방향을 의미하고, 장변(11a, 11b)의 길이방향은 상하방향 또는 주편의 인발방향을 의미한다. 또한, 장변(11a, 11b)의 두께 방향은 외부로 노출되는 외부면에서 용강과 접촉하는 내부면으로 방향, 즉 외측에서 내측 방향을 의미한다.
또한, 주형(10)의 2개의 장변(11a, 11b)과 2개의 단변(12a, 12b)이 이루는 중앙부에 노즐(20)이 마련된다. 노즐(20)로부터 공급된 용강은 주형(10)의 중앙부로부터 외측 방향으로 대칭적으로 공급되며 조업 조건 등에 따라 특정한 유동 현상을 보이면서 토출류가 형성된다. 한편, 용강은 주형(10)의 상단부가 소정 폭으로 잔류하도록 주형(10) 내에 수용되고, 용강 상면에는 몰드 플럭스가 도포될 수 있다. 이러한 용강의 상부면 즉, 용강의 표면이 탕면(meniscus)이 된다.
그리고, 주형(10)의 고정폭영역(F)은 주형(10)이 형성하는 주조폭 중 폭의 변동이 없는 고정 영역으로서, 상세하게는 주조폭의 최대폭(Wmax)을 기준으로 노즐(N)의 직하부에 배치되는 영역(중앙부)을 포함하며, 최대폭(Wmax)을 100이라 할 때, 최대폭의 중심으로부터 양단부로 각각 10 내지 15 정도의 폭을 포함하는 영역을 의미한다. 그리고, 주형(10)의 변동폭영역(C)은 주형(10)이 형성하는 주조폭 중 폭의 변동이 발생하는 변동 영역으로서, 상세하게는 주조폭의 최대폭(Wmax) 중 노즐(N)의 직하부에 배치되는 영역(중앙부)를 포함하지 않으며, 고정폭영역(F)을 제외한 나머지 영역을 의미한다. 이와 같이, 주조폭은 고정폭영역(F)과 변동폭영역(C)으로 구분되고, 변동폭영역(C)이 형성되는 크기에 따라서 주조폭이 결정된다. 이때, 변동폭영역(C)에 의해 변동되는 주조폭에 맞춰 용강의 온도를 용이하게 측정하기 위해 본 발명의 실시 예에 따른 측온기 배치 형태가 제공되는 것이다.
복수의 측온기(100)는 조업 중에 주형(10) 내에 수용된 용강 또는 용강 탕면의 온도를 측정한다. 실시예에서는 측온기(100)로 열전대를 사용하나, 이에 한정되지 않고 온도를 측정할 수 있는 다양한 수단이 적용 가능하다.
복수의 측온기(100)는 주형(10)의 일면, 예컨대 용강과 직접 접촉하지 않는 장변(11a, 11b)의 외부면(또는 전면)에 삽입되어 장변(11a, 11b)의 두께방향, 예컨대 주편의 주조방향과 교차하는 방향 또는 용강의 탕면과 나란한 방향으로 배치될 수 있다.
복수의 측온기(100) 장변(11a, 11b)의 일면에 복수의 열(X, Y)과 복수의 행(Z1 ~ Zn)을 형성하도록 배치될 수 있다. 여기에서 복수의 열(X, Y)은 장변(11a, 11b)의 폭방향으로 형성되는 것을, 복수의 행(Z1 ~ Zn)은 장변(11a, 11b)의 길이방향으로 형성되는 것을 의미한다. 장변(11a, 11b)의 길이 방향으로 형성되는 각각의 행(Z1 ~ Zn)에서 측온기(110x, 110y)는 일직선 상에 배치될 수 있다. 여기서, 복수의 측온기(100)는 열(X, Y)과 행(Z1 ~ Zn)의 구분과 관계없이, 주형(10)의 고정폭영역(F)에 배치되는 제1 측온기(110)와, 주형(10)의 변동폭영역(C)에 배치되는 제2 측온기(130)로 구분될 수 있다. 이에 장변(11a, 11b)의 폭방향으로 특정 위치에서의 복수의 온도값을 측정할 수 있다.
이하에서는 장변(11a, 11b)에서 용강의 탕면에 인접한 높이에 형성되는 측온기(100x)의 열을 제1열(X)이라 하고, 그 상부에 형성되는 측온기(100y)의 열은 제2열(Y)이라 한다. 여기에서는 측온기의 열이 2열로 형성되는 것으로 설명하지만 그 이상의 열로 형성될 수 있음은 물론이다.
제1열(X)을 형성하는 측온기(100x)는 장변(11a, 11b)의 외부면, 예컨대 전면에서 모두 동일한 높이에 형성될 수 있다. 예컨대 용강의 탕면(H0)으로부터 50㎜ 상부에서 50㎜ 하부까지의 범위 내에서 동일한 높이에 형성될 수 있다. 측온기(100x)는 용강의 탕면으로부터 가깝게 배치될수록 온도 측정 결과가 정확하게 나오므로 제시된 범위 내에서도 용강의 탕면으로부터 5㎜ 상부 내지 5㎜ 하부까지 범위 내에 배치시키는 것이 좋다. 또한, 제1열(X)을 형성하는 측온기는 용강과 접촉하는 장변(11a, 11b)의 내부면으로부터 35㎜ 이내(P0)에 설치될 수 있다. 보다 바람직하게는 용강과 접촉하는 장변(11a, 11b)의 내부면으로부터 12㎜ 이내에 설치될 수 있다. 다시 말해서 제1열(X)을 형성하는 측온기(100x)는 보다 정확한 온도 측정을 위하여 용강과 인접하게 형성되는 것이 좋다.
제2열(Y)은 제1열(X)의 상측에 소정 거리(H1) 이격되도록 형성되며, 예컨대 5 내지 15㎜ 정도 이격되도록 형성될 수 있다. 또한, 제2열(Y)을 형성하는 측온기(100y)는 장변(11a, 11b)의 전면으로부터 동일한 높이에 형성될 수 있다. 예컨대 용강의 탕면으로부터 50㎜ 상부에서 50㎜ 하부까지의 범위 내에서 동일한 높이에 형성될 수 있다.
상기 제1열(X) 및 제2열(Y)을 형성하는 복수의 측온기(100)는 용강의 탕면(H0)으로부터 50㎜ 상부에서 50㎜ 하부까지의 범위(H1) 내에 형성되는 것이 좋다. 또한, 제1열(X) 및 제2열(Y)을 형성하는 복수의 측온기(100)는 용강과 접촉하는 장변(11a, 11b)의 내부면으로부터 소정 거리(P1), 예컨대 60 내지 70㎜ 내에 형성하는 것이 좋다. 이는 측온기(100)가 용강으로부터 멀리 떨어질수록 그 측정 결과의 정확도가 낮아지기 때문이다.
한편, 고정폭영역(F)에 배치되는 제1 측온기(110)들간의 이격거리(R1; 이하, 제1 이격거리)는 변동폭영역(C)에 배치되는 제2 측온기(130)들간의 이격거리(R2; 이하, 제2 이격거리)보다 큰 값을 가지며 배치될 수 있다. 즉, 도 3에 도시된 것처럼, 제1 측온기(110)들은 각각 제1 이격거리(R1)로 서로 떨어져서 배치되며, 제2 측온기(130)들은 각각 제1 이격거리(R1)보다 작은 제2 이격거리(R2)로 서로 떨어져서 배치된다. 이는 제1 측온기(110)들에 대해 제2 측온기(130)들이 더욱 조밀하게 주형(10)에 설치되는 것을 알 수 있다.
이때, 제1 이격거리(R1) 및 제2 이격거리(R2)는 각각 고정 값을 가질 수 있으며, 제1 이격거리(R1)보다 작은 제2 이격거리(R2)로 제2 측온기(130)가 배치됨으로써, 단변(12a, 12b)이 움직이며 주조폭을 변동할 때에, 조절되는 폭에 상관없이 용강의 온도를 정밀하게 측정할 수 있다.
여기서, 고정폭영역(F)에 배치되는 서로 이웃하는 제1 측온기(110)들 간의 제1 이격거리(R1)는 55 내지 300㎜ 의 값을 가질 수 있다. 이는, 제1 이격거리(R1)가 300㎜ 초과하는 값을 가지면 고정폭영역(F)에의 용강의 온도를 측정값을 정밀하게 얻는 것이 용이하지 않으며, 55㎜ 미만의 값을 가지면 온도는 정밀하게 측정할 수 있으나, 설치에 소요되는 비용이 증가하게 되는 문제가 발생한다. 즉, 제1 측온기(110)들은 주조폭에 변동이 발생하지 않는 고정폭영역(F)의 용강의 온도를 측정하고, 이에 제1 측온기(110)들은 항상 주형(10)을 사이에 두고 항상 용강의 온도가 측정될 수 있는 수단이기 때문에, 제1 측온기(110)들은 55 내지 300㎜ 의 거리로 이격될 수 있다.
그리고, 변동폭영역(C)에 배치되는 서로 이웃하는 제2 측온기(130)들 간의 제2 이격거리(R2)는 10 내지 50㎜ 의 값을 가질 수 있다. 이는, 제2 이격거리(R2)가 50㎜를 초과하는 값을 가지면 주조폭이 변경에 용이하게 대응하지 못해 변동폭영역(C)에서의 용강의 온도를 측정값을 정밀하게 얻는 것이 용이하지 못하다. 즉, 서로 이웃하는 제2 측온기(130) 간의 사이가 50㎜를 초과하면, 제2 측온기(130)들 사이에 단변(12a, 12b)이 배치되어 주조폭을 형성한 경우, 제2 측온기(130)로부터 단변(12a, 12b)까지의 영역의 온도를 측정할 수 없기 때문에 용강의 온도가 정밀하게 측정되지 못한다. 또한, 제2 이격거리(R2)는 10 내지 20㎜의 값을 가지며 제2 측온기(130)들을 배치함으로써, 용강의 온도를 더욱 정밀하게 측정할 수 있다.
이와 같이 제1열(X) 및 제2열(Y) 간의 간격과, 각각의 열에서 측온기의 깊이를 수치적으로 한정하는 것은 용강의 온도를 정밀하게 측정하여 용강의 탕면을 보다 정확하게 가시화하기 위함이다.
한편, 도 4에 도시된 것처럼, 복수의 측온기(100)들은 장변(11a, 11b)의 폭방향으로의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 복수의 측온기(100)들 사이의 이격거리가 감소되도록 배치될 수도 있다. 즉, 도 4의 (a)를 참조하면, 장변(11a, 11b)의 폭방향으로의 중심선(Lc)으로부터 외곽으로 갈수록 복수의 측온기(100)들의 이격거리 각각은 r1, r2, r3, r4 및 rn 순으로 작은 값을 가질 수 있다. 이는 고정폭영역(F)과 변동폭영역(C)에서의 이격거리 값이 고정된 값을 가지는 것이 아닌 것을 의미하며, 이처럼 복수의 측온기(100)들이 배치되는 경우, 노즐(N)의 직하부 중앙부에서 외곽으로 갈수록 복수의 측온기(100)들이 조밀하게 배치될 수 있다. 이에, 주조폭 중 중앙부로부터의 외곽쪽의 외곽부의 온도를 정밀하게 측정할 수 있다.
또한, 복수의 측온기(100)들은 장변(11a, 11b)의 폭방향으로의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 고정폭영역(F)의 제1 측온기(110)들의 이격거리가 점차적으로 감소되도록 배치될 수도 있다. 즉, 도 4의 (b)를 참조하면, 고정폭영역(F)의 제1 측온기(110)들의 이격거리는 r1, r2 순으로 감소되며, 변동폭영역(C)의 제2 측온기(130)들의 이격거리는 앞서 서술한 실시예에서의 제2 측온기들의 이격거리와 동일한 이격거리를 가지도록 배치될 수 있다. 이처럼, 고정폭영역(F)의 제1 측온기(110)들의 이격거리를 중앙부로부터 외곽으로 갈수록 점차 감소시킴으로써, 고정폭영역(F)에서의 용강의 온도 측정 값의 오차를 감소시킬 수 있다.
그리고, 복수의 측온기(100)는은 장변(11a, 11b)의 폭방향으로의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 변동폭영역(C)의 제2 측온기(130)들의 이격거리가 점차적으로 감소되도록 배치될 수도 있다. 즉, 도 4의 (c)를 참조하면, 변동폭영역(C)의 제2 측온기(130)들의 이격거리는 r1, r2, r3, rn순으로 감소되며, 고정폭영역(F)의 제1 측온기(110)들의 이격거리는 앞서 서술한 실시예에서의 제1 측온기(110)들의 이격거리와 동일한 이격거리(R1)를 가지도록 배치될 수 있다. 이처럼, 변동폭영역(C)의 제2 측온기(130)들의 이격거리를 중앙부로부터 외곽으로 갈수록 점차적으로 감소시킴으로써, 주조폭에 관계없이 용강의 온도를 용이하게 측정할 수 있으며, 용강의 온도를 보다 정밀하게 측정할 수 있다.
전술한 실시예 및 변형예에 따른 복수의 측온기(100)의 배치를 통해, 본 발명에서는 주형(10)이 형성하는 주조폭의 폭값에 상관없이 주형(10) 내 용강의 온도를 정밀하게 측정할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 것처럼, 단변(12a, 12b)의 움직임에 의해 용강과 접촉하는 단변(12a, 12b)이 Lo에서 L1, L2, L3 및 Ln까지 내부로 들어오며 주조폭을 변화시키더라도, 주조폭이 변동되는 변동폭영역(C)에서의 용강의 온도를 측정하는 측온기(130)들은 고정폭영역(F)에서 배치되는 측온기(110)들보다 조밀하게 배치되었기 때문에 용강의 온도가 정밀하게 측정될 수 있으며, 변동폭영역(C)에서의 용강의 온도를 측정하는 측온기(130)들이 주조폭에 관계없이 용강의 온도를 측정할 수 있어 측정되는 용강의 온도의 오차가 발생하는 것을 큰폭으로 감소시킬 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 주형에 복수의 측온기가 설치되면, 이를 이용하여 각 위치에서 용강의 온도를 측정하고, 측정 결과를 이용하여 용강의 탕면을 가시화할 수 있다.
도 6은 용강의 탕면을 3차원(3D)으로 가시화한 예를 보여주는 도면이다.
먼저, 주형의 폭 방향을 따라 복수의 열과 복수의 행을 형성하도록 나열되고, 주조폭을 기준으로 고정폭영역(F)보다 변동폭영역(C)에서의 이격거리가 작은 값을 갖도록 배치된 복수의 측온기(100)들을 이용하여 용강의 온도를 측정한다. 이때, 복수의 측온기는 주형의 폭방향으로 열을 형성하기 때문에 주형의 폭방향에서의 용강 온도를 측정할 수 있는 동시에, 주형의 길이방향으로 행을 형성하여 주형의 길이방향에서의 용강 온도를 측정할 수 있다.
이렇게 복수의 측온기를 통해 용강의 온도가 측정되면, 제어부에서는 각 측온기에서 측정된 온도를 이용하여 용강의 탕면을 가시화할 수 있도록 데이터를 만들 수 있다. 이때, 각 행에서 측정된 온도, 즉 각 행에 배치되는 복수의 측온기에서 측정된 온도값을 연산하여 각 행에서의 평균 온도값을 산출할 수 있다. 각 행에서의 평균 온도값이 산출되면, 주형의 폭방향을 따라 각 행마다 하나의 온도값, 즉 평균 온도값을 가질 수 있다.
이와 같이 복수의 열과 복수의 행을 형성하는 측온기를 통해 동일한 탕면 높이 및 동일한 주조폭 지점에서 하나 이상의 온도값을 측정하고, 이를 평균 온도값으로 환산하면 탕면 형상을 보다 정밀하게 가시화할 수 있다.
또한, 장변(11a, 11b)의 두께 방향으로의 온도값을 이용하여 열유량(heat flux)를 측정할 수 있어 폭방향으로 열유량 분포를 통해 초기 불균일 응고 정도를 확인할 수 있다.
그리고, 장변(11a, 11b)의 폭방향으로의 구분된 영역에서의 주형(10)의 중앙부에서 외곽쪽으로 갈수록 측온기의 이격거리를 감소되도록 설치함으로써, 주조폭에 관계없이 용강의 온도를 정밀하게 측정할 수 있어, 주조폭에 관계없이 탕면 형상을 안정적으로 가시화할 수 있다. 용강의 탕면을 가시화하는 과정은 각 행 별 평균 온도값을 상대적으로 나타내어, 용강 탕면의 위치별 상대적 높이로 변환하여 도 5에 도시된 바와 같이 3차원(3D)으로 가시화할 수 있으며, 이는 작업자가 확인할 수 있도록 표시부(미도시)에 표시할 수 있다.
이렇게 용강의 탕면을 가시화한 후 용강의 탕면 유동 패턴을 파악하고, 유동조절부를 통해 주편 결함을 방지할 수 있는 패턴으로 용강의 유동을 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 실시간으로 용강 탕면을 가시화할 수 있으므로, 용강의 탕면 형상을 통해 용강의 유동 패턴을 파악하고 용강의 유동을 실시간으로 제어할 수 있어, 유동에 따른 결함 발생을 방지할 수 있어, 주편의 품질을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여 전술한 실시예들 및 첨부된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 다양하게 변형 및 수정될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
10: 주형 20: 노즐
100: 측온기

Claims (9)

  1. 주형 내에 수용되는 용강의 온도를 측정하는 복수의 측온기를 포함하고,
    상기 복수의 측온기 중, 용강을 주입하는 노즐이 삽입되는 주형의 중앙부를 포함하며, 상기 주형이 형성하는 주조폭 중 폭의 변동이 없는 고정 영역인 상기 주형의 고정폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리가 상기 고정폭영역의 외측에 위치하여, 상기 주형이 형성하는 주조폭 중 폭의 변동이 발생하는 변동폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리보다 크며,
    상기 주형은 서로 이격되어 마주보는 한 쌍의 장변과, 상기 장변의 양쪽에 서로 대향하도록 구비되며, 주조 폭에 따라 움직이는 한 쌍의 단변을 포함하고,
    상기 복수의 측온기는 상기 장변에 구비되며,
    상기 고정폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는 55 내지 300㎜이고,
    상기 변동폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는 10 내지 50㎜인 탕면 가시화 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 측온기는 상기 장변의 일면에서 상기 장변의 두께방향으로 삽입되며,
    상기 복수의 측온기는 상기 장변의 일면에 상기 용강의 탕면과 나란한 방향으로 배치되는 탕면 가시화 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 3 에 있어서,
    상기 장변의 폭방향으로의 중심으로부터 외곽으로 갈수록 상기 복수의 측온기들 사이의 이격거리가 감소되는 탕면 가시화 장치.
  7. 청구항 3 에 있어서,
    상기 고정폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는 외곽으로 갈수록 점차 감소되는 탕면 가시화 장치.
  8. 청구항 3 에 있어서,
    상기 변동폭영역에 배치되는 측온기들 사이의 이격거리는 외곽으로 갈수록 점차 감소되는 탕면 가시화 장치.
  9. 청구항 1, 청구항 3, 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 측온기는 상기 용강의 탕면으로부터 상부 및 하부로 50mm 이내의 높이에 설치되는 탕면 가시화 장치.
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