KR102103381B1

KR102103381B1 - 용강 처리 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR102103381B1
Application number: KR1020180091951A
Authority: KR
Inventors: 이상범; 이락도; 한상헌; 정은주; 윤상현; 한승민; 김완이
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2020-04-22
Also published as: WO2020032331A1; KR20200016631A; EP3835437A4; CN112543816A; EP3835437A1

Abstract

본 발명은 용강 처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 용기에 용강을 마련하는 과정; 상기 용기에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시키는 과정; 상기 용기에서 발생하는 제1진동 세기(Bt1)를 측정하는 과정; 측정된 제1진동 세기(Bt1)에 따라 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정하는 과정;을 포함하고, 용강 중 개재물을 효과적으로 제거하여 주조 중 개재물에 의한 노즐 막힘 현상이나 제품에 크랙 등과 같은 결함이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

Description

용강 처리 방법 및 그 장치{Processing method for molten metal and apparatus thereof}

본 발명은 용강 처리 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용강의 청정도를 향상시킬 수 있는 용강 처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 스테인레스 용강은 아르곤 산소 탈탄 공정(AOD, Argon Oxygen Decarburization)과 성분 조정 공정(LT, Ladle Treatment)을 거친 후 연속주조공정으로 제공될 수 있다.

여기에서 성분 조정 공정은 아르곤 산소 탈탄 공정을 거친 용강을 래들에 장입하고, 합금철을 투입하고 용강 중 개재물을 부상시켜 제거하는 공정이다. 이때, 래들의 하부에 구비되는 노즐을 통해 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시킬 수 있다.

한편, 강종의 고급화로 용강의 청정도 향상에 대한 요구가 증가하면서 성분 조정 공정의 중요도가 높아지고 있다. 따라서 용강의 청정도를 확보하기 위해서는 용강 중 개재물의 제거 효율을 향상시켜야 한다. 이때, 개재물의 제거 효율은 용강의 교반 강도에 영향을 받기 때문에 용강을 적정 교반 강도로 교반시키기 위해 공급되는 교반 가스의 유량을 정밀하게 조절할 필요가 있다.

그러나 반복되는 공정으로 인해 노즐의 건전성이 악화되거나, 교반 가스를 이송하는 배관에서 누설이 발생하는 경우, 원하는 교반 강도 등과 같은 이유로, 용강을 원하는 교반 강도로 용강을 교반시킬 수 없게 된다. 이에 용강 중 개재물이 제대로 제거되지 않아 용강의 청정도가 저하되고, 이를 이용하여 제조되는 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

KR

2002-0032710

A

KR

0696853

B

본 발명은 용강을 교반할 때 발생하는 다양한 현상을 이용하여 용강을 최적의 조건으로 교반시킬 수 있는 용강 처리 방법 및 그 장치를 제공한다.

본 발명은 용강의 성분 조정 공정을 자동화하여 용강 중 개재물을 효율적으로 제거함으로써 용강의 품질 편차를 저감시킬 수 있는 용강 처리 방법 및 그 장치를 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 용강 처리 방법은, 용기에 용강을 마련하는 과정; 상기 용기에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시키는 과정; 상기 용기에서 발생하는 제1진동 세기(Bt1)를 측정하는 과정; 측정된 제1진동 세기(Bt1)에 따라 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급할 수 있는 주경로와, 상기 용기에 교반 가스의 양을 조절하여 공급할 수 있는 보조 경로를 포함하고, 상기 용강을 교반시키는 과정은, 상기 주경로를 이용하여 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 경로를 결정하는 과정은, 상기 제1진동 세기(Bt1)에 따라 상기 주경로와 상기 보조 경로 중 어느 하나를 이용하여 상기 용기에 교반 가스를 공급하는 것으로 결정하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 경로를 결정하는 과정은, 상기 제1진동 세기(Bt1)가 미리 정해진 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정을 포함하고, 상기 제1진동 세기(Bt1)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되면, 상기 주경로를 이용하여 미리 정해진 양의 교반 가스를 상기 용기에 지속적으로 공급하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 경로를 결정하는 과정은, 상기 제1진동 세기(Bt1)가 미리 정해진 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정을 포함하고, 상기 제1진동 세기(Bt1)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)보다 작으면, 상기 주경로를 차단하고 교반 가스의 유량을 증대시켜 상기 보조 경로를 통해 상기 용기에 공급하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 교반 가스의 유량을 증대시켜 상기 보조 경로를 통해 상기 용기에 공급하는 과정 이후에, 상기 용기에서 발생하는 진동 세기(Bt1n)를 다시 측정하는 과정; 및 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)과 상기 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정;을 포함하고, 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되도록 제1진동 세기(Btn1)를 다시 측정해서 교반 가스의 유량을 다시 조절하는 과정을 반복해서 수행할 수 있다.

교반 가스를 공급하기 위한 경로가 결정되면, 용강의 성분을 조정하기 위해 상기 용강에 합금철을 투입하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 합금철을 투입하는 과정 이후에, 용강에 공급되는 교반 가스의 유량을 저감시켜 상기 용강을 미세 교반시키는 과정; 용강에 부원료를 투입하는 과정; 상기 용기에서 발생하는 제2진동 세기(Bt2)를 측정하는 과정; 상기 제2진동 세기(Bt2)와 미리 정해진 제2목표 진동 범위(B02)를 비교하는 과정; 및 비교 결과에 따라 교반 가스의 유량 조절 여부를 결정하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 제2진동 세기(Bt2)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면, 교반 가스의 유량을 조절하지 않는 것으로 결정하고, 용기에 공급되고 있는 교반 가스의 유량을 유지하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 제2진동 세기(Bt2)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)를 벗어나면, 교반 가스의 유량을 조절하는 것으로 결정하고, 교반 가스의 유량을 조절하여 상기 용기에 공급하는 과정을 포함할 수 있다.

교반 가스의 유량을 조절하여 상기 용기에 공급하는 과정 이후에, 상기 용기에서 발생하는 제2진동 세기(Bt2n)을 다시 측정하는 과정; 및 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)과 상기 제2목표 진동 범위(B02)를 비교하는 과정;을 포함하고, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되도록 제2진동 세기(Bt2n)를 다시 측정해서 교반 가스의 유량을 다시 조절하는 과정을 반복해서 수행할 수 있다.

상기 용강을 미세 교반시키는 과정에서 형성되는 나탕 면적(At)을 산출하는 과정; 및 산출된 나탕 면적에 따라 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정;을 더 포함할 수 있다.

상기 용강의 나탕 면적을 산출하는 과정은, 용강의 탕면 온도를 측정하는 과정; 측정된 탕면 온도를 탕면의 온도 분포를 나타내는 영상 데이터로 변환하는 과정; 상기 영상 데이터로부터 용강의 나탕 면적(At)을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.

상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은, 산출된 나탕 면적(At)이 미리 설정된 나탕 면적 범위(A0)에 포함되면(At≤A0), 나탕 면적을 조절하지 않는 것으로 결정하고, 용강을 미세 교반시키는 과정을 포함할 수 있다.

상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은, 산출된 나탕 면적(At)이 미리 설정된 나탕 면적 범위(A0)를 벗어나면(At>A0), 나탕 면적을 조절하는 것으로 결정하고, 용강을 미세 교반시키면서 용강에 부원료를 추가 투입하는 과정을 포함할 수 있다.

상기 나탕의 면적을 산출하는 과정; 및 상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은, 용강을 미세 교반시키는 동안 반복해서 수행할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 용강 처리 장치는, 용강을 수용하는 용기에 교반 가스를 공급하기 위한 가스공급부; 상기 용기에서 발생하는 진동을 측정하기 위한 제1측정부; 상기 제1측정부에서 측정되는 결과를 이용하여 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 정할 수 있도록 상기 가스공급부를 제어할 수 있는 제어부;를 포함할 수 있다.

상기 가스공급부는, 용기에 교반 가스를 공급할 수 있는 복수의 경로를 포함하고, 상기 복수의 경로는, 상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급할 수 있는 주경로와, 상기 용기에 교반 가스의 양을 조절하여 공급할 수 있는 보조 경로를 포함할 수 있다.

상기 주경로는, 교반 가스를 저장할 수 있는 저장기와 상기 용기를 연결하는 주배관; 및 상기 주배관에 구비되고, 상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급하도록 조정하는 유량조절기;를 포함할 수 있다.

상기 보조 경로는, 상기 저장기와 상기 용기를 연결하는 보조 배관; 상기 용기에 공급되는 교반 가스의 양을 조절할 수 있도록 상기 보조 배관에 구비되는 밸브;를 포함할 수 있다.

상기 용강의 탕면 온도를 측정할 수 있는 제2측정부; 및 상기 용강에 원료를 투입할 수 있는 원료공급부;를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 용강 처리 시 필요한 정보들을 저장하고 있는 저장유닛; 상기 제2측정부에서 측정된 결과를 영상 데이터로 변환하는 영상처리유닛; 상기 제1측정부에서 측정된 결과와 상기 영상 데이터를 이용하여 후속 처리 방법을 결정하는 비교유닛; 및 상기 비교유닛에서 결정된 후속 처리 방법으로 용강을 처리할 수 있도록 상기 가스공급부와 상기 원료공급부의 동작을 제어할 수 있는 제어유닛;을 포함할 수 있다.

상기 제어유닛은, 상기 주배관 또는 상기 보조 배관을 이용하여 상기 용기에 교반 가스를 공급할 수 있도록 상기 유량조절기와 상기 밸브의 동작을 제어할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 용강을 교반할 때 발생하는 진동 세기를 측정하고, 이를 이용하여 용강의 교반 강도를 제어할 수 있다. 따라서 진동 세기를 기반으로 교반 가스의 공급 유량을 조절하여, 목표로 하는 교반 강도로 용강을 교반시킬 수 있다. 이를 통해 용강의 성분을 균일화시키고, 개재물의 제거 효율을 향상시킴으로써 용강의 품질 및 청정도를 향상시킬 수 있다.

또한, 용강을 교반하는 과정에서 발생하는 나탕 면적을 최소화하여 대기와의 접촉으로 인한 산화를 억제할 수 있다. 그리고 일련의 공정을 자동화함으로써 용강 처리 시 작업자에 의해 발생할 수 있는 조업 편차 등을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 용강 처리 장치를 개념적으로 도시한 블록도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법을 순차적으로 보여주는 순서도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법의 효과를 검증하기 위한 실험 결과를 보여주는 그래프.

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.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 용강 처리 장치를 개념적으로 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 장치는, 용기(100)에 교반 가스를 공급하기 위한 가스공급부(200)와, 용기(100)에서 발생하는 진동 세기를 측정하기 위한 제1측정부(300)와, 제1측정부(300)에서 측정된 진동 세기를 이용하여 교반 가스의 공급 경로를 선택할 수 있도록 가스공급부(200)의 동작을 제어할 수 있는 제어부(600)를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 장치는, 용강의 탕면 온도를 측정할 수 있는 제2측정부(400)와, 용강의 성분 및 온도를 측정하기 위한 제3측정부(700) 및 용강에 합금철, 냉각제, 부원료 등의 원료를 투입하기 위한 원료공급부(500)를 포함할 수 있다.

용기(100)는 내부 공간을 가지는 일종의 용기로서, 외부 측벽에는 용기(100)를 이송 및 작업대(10)에 지지하기 위한 고리(120)가 구비될 수 있다. 그리고 용기(100)의 하부에는 용강을 교반하기 위한 교반 가스를 취입할 수 있는 노즐(110)이 마련될 수 있다. 즉, 용기(100)의 바닥면에 형성된 노즐(110)을 통해 교반 가스를 공급하면 용기(100)에 수용되어 있는 용강이 유동하면서 교반될 수 있다. 교반 가스는 아르곤(Ar) 가스 등과 같은 불활성 가스를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 다른 불활성 가스 또는 정련을 위한 다양한 가스가 사용될 수 있다.

가스공급부(200)는 교반 가스를 저장할 수 있는 저장기(210)와, 용기(100)에 형성된 노즐(110)에 교반 가스를 공급할 수 있도록 저장기(210)와 노즐(110)을 연결하는 복수의 경로를 포함할 수 있다. 복수의 경로는 주경로와 보조 경로를 포함할 수 있으며, 주경로는 용기(100)에 상시 연결되어 교반 가스를 공급하는 경로를 의미하고, 보조 경로는 주경로에 문제가 발생하는 경우 용기(100)에 교반 가스를 공급할 수 있는 경로를 의미할 수 있다. 이하에서는 주경로를 주배관(220)으로, 보조 경로는 보조 배관(230)으로 지칭하기로 한다.

주배관(220)에는 주배관(220)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량을 조절하기 위한 유량조절기(222)와, 보조 배관(230)에는 보조 배관(230)의 내부를 개폐할 수 있는 밸브(232)가 구비될 수 있다.

여기에서 유량조절기(222)는 공정 조건에 따라 교반 가스를 정해진 유량, 예컨대 목표 유량으로 공급할 수 있도록 조정해주는 제어장치로서, 주배관(220)에서 누설이 발생하는 등의 이상 상황 발생 시 교반 가스의 유량을 급격하게 증대시키도록 조정하는 데는 무리가 있다. 다만, 목표 유량이 지나치게 높거나 낮게 정해진 경우, 목표 유량을 적정하게 조장하기 위해 교반 가스의 유량을 저감시키거나 증대시키는 것은 가능하다.

이에 비해 밸브(232)는 보조 배관(230) 내부의 개도를 조절하여 교반 가스의 유량을 조절할 수 있기 때문에 이상 상황 발생 시 교반 가스의 유량을 급격하게 조절할 수 있는 이점이 있다. 이때, 보조 배관(230)은 밸브(232)에 의한 개도 조절을 통해 주배관(220)을 통해 공급할 수 있는 양으로부터 주배관(220)을 통해 공급할 수 있는 교반 가스에 비해 많은 양, 예컨대 10배 정도의 교반 가스를 공급할 수 있도록 설계되어 있다.

이와 같은 구성을 통해 가스공급부(200)는 주배관(220)과 보조 배관(230) 중 어느 하나를 이용하여 노즐(110)에 교반 가스를 공급할 수 있다. 이때, 제어부(600)를 통해 유량조절기(222)와 밸브(232)의 동작을 제어함으로써 주배관(220) 또는 보조 배관(230)을 이용하여 교반 가스를 노즐(110)에 공급할 수 있다.

제1측정부(300)는 용강을 교반할 때 용기(100)에서 발생하는 진동을 측정할 수 있고, 측정된 결과를 제어부(600)로 전달할 수 있다. 제1측정부(300a, 300b)는 용기(100)와 용기(100)를 지지하는 작업대(10) 중 적어도 어느 하나에 설치될 수 있다. 이때, 제1측정부(300)를 용기(100)에 설치하는 경우에는 제1측정부(300)를 용기(100)의 외벽에 탈부착 가능하도록 설치할 수 있다.

한편, 주배관(220)을 통해 노즐(110)로 공급되는 교반 가스는 유량조절기(222)에 의해 유량이 조절된 상태로 노즐(110)로 공급될 수 있다. 그런데 주배관(220)에 크랙 등과 같은 결함이 발생한 경우, 교반 가스가 결함이 형성된 부분으로 누설될 수 있다. 이 경우, 노즐(110)에 교반 가스를 공급하게 되면, 용강을 원하는 강도, 다시 말해서 목표로 하는 교반 강도를 갖도록 교반할 수 없다. 따라서 제1측정부(300)를 통해 용기(100)에서 발생하는 진동 세기를 측정하고, 측정된 진동 세기에 따라 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정하거나, 교반 가스의 유량을 조절함으로써 용강의 교반 강도를 제어할 수 있다. 여기에서 진동의 세기는 용강을 교반할 때 용기에 전해지는 진동의 강도를 전압으로 변환하여 무차원 함수로 나타낸 임의의 값을 의미할 수 있다.

제2측정부(400)는 용기(100)에 수용된 용강의 탕면, 즉 용강의 표면 온도를 측정할 수 있고, 측정된 결과를 제어부(600)로 전달할 수 있다. 이에 제2측정부(400)는 용강의 탕면의 온도를 측정할 수 있도록 용기(100)의 상부에 설치될 수 있다. 이때, 제2측정부(400)는 용강의 표면 전체 온도를 측정할 수 있는 적외선 센서 등과 같은 온도 센서나, 탕면의 영상을 촬영할 수 있는 카메라 등을 포함할 수 있다.

제3측정부(700)는 용기(100)에 수용된 용강의 일부를 채취하여 용강의 온도를 측정하고, 용강의 성분을 분석할 수 있다. 제3측정부(700)에서 측정된 용강의 온도와 용강의 성분은 제어부(600)로 전달될 수 있다. 여기에서는 제3측정부(700)가 용강의 성분을 직접 분석하는 것으로 설명하지만, 채취된 용강을 분석실로 보내 성분을 분석할 수도 있다.

원료공급부(500)는 합금철과, 냉각제, 생석회, CaO-SiO₂계 플럭스 등과 같은 부원료를 용강에 공급할 수 있다. 원료공급부(500)는 합금철, 냉각제, 부원료 등을 저장하는 복수의 호퍼(510)와, 일단은 호퍼(510)에 연결되고 타단은 용기(100)의 상부로 연장되는 공급관(520)을 포함할 수 있다. 이때, 각각의 호퍼(510)에는 합금철과 부원료를 선택적으로 배출시킬 수 있는 배출기(미도시)가 구비될 수 있으며, 배출기는 제어부(600)에 의해 제어될 수 있다.

제어부(600)는 제1측정부(300) 및 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 이용하여, 가스공급부(200)와 원료공급부(500)의 동작을 제어할 수 있다.

도 2를 참조하면, 제어부(600)는 용강 처리 시 필요한 다양한 정보를 저장하고 있는 저장유닛(610)과, 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 영상 데이터로 변환하는 영상처리유닛(620)과, 제1측정부(300)에서 측정된 결과와 영상처리유닛(620)에서 얻어진 영상 데이터를 이용하여 후속 처리 방법을 결정하는 비교유닛(630)과, 비교유닛(630)에서 결정된 처리 방법으로 가스공급부(200)와 원료공급부(500)의 동작을 제어할 수 있는 제어유닛(640)을 포함할 수 있다.

저장유닛(610)은 용강의 성분, 온도, 용강 처리 시간에 따라 노즐(110)에 공급하는 교반 가스의 목표 유량 정보와, 교반 가스의 목표 유량에 따라 용기(100)에서 발생하는 목표 진동 범위 정보를 포함할 수 있다. 또한, 저장유닛(610)은 용기(100)에 수용되는 용강량에 따른 탕면 면적 정보, 용강 교반 시 발생하는 나탕 면적을 제어하기 위한 기준으로 사용할 나탕 면적 범위 등을 포함할 수 있다. 이때, 나탕 면적 범위는 탕면 면적 100%에 대해서 0% 초과 5% 이하로 설정할 수 있으며, 개재물을 제거하는 과정에서 형성되는 나탕 면적을 설정된 범위에 포함되도록 제어할 수 있다. 이와 같은 정보들은 용기(100)에 교반 가스가 정상적으로 공급되고 있을 때 마련된 정보일 수 있다.

영상처리유닛(620)은 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 용강 탕면의 영상 데이터로 변환할 수 있다. 예컨대 제2측정부(400)를 온도 센서로 사용하는 경우, 제2측정부(400)를 통해 탕면 온도를 측정할 수 있다. 이때, 탕면에서 용강 상부에 슬래그가 형성된 영역은 용강 상부에 슬래그가 형성되지 않은 영역, 즉 나탕보다 낮은 온도를 갖게 된다. 영상처리유닛(620)에서는 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 이용하여 탕면의 온도 분포를 나타내는 영상 데이터로 변환할 수 있다.

비교유닛(630)은 제1측정부(300), 제2측정부(400) 및 제3측정부(700)에서 측정된 결과와 영상처리유닛(620)에서 얻어진 영상 데이터를 저장유닛(610)에 저장되어 있는 정보들과 상호 비교하여 후속 처리 방법을 결정할 수 있다.

비교유닛(630)은 용강에 합금철을 투입하기 이전에는 제1측정부(300)에서 측정된 진동 세기와 공정 조건에 따라 미리 정해진 목표 진동 범위를 비교하여, 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정할 수 있다. 그리고 비교유닛(630)은 교반 가스를 공급하기 위한 경로가 정해지면, 정해진 경로를 통해 공급되는 교반 가스의 유량을 정할 수 있다.

또한, 비교유닛(630)은 영상처리유닛(620)에서 얻어진 영상 데이터로부터 나탕 면적을 산출할 수 있다. 그리고 산출된 나탕 면적과 목표 나탕 범위를 비교하여 부원료의 투입 여부를 결정할 수 있다.

그리고 비교유닛(630)은 제3측정부(700)에서 측정된 결과를 이용하여 합금철, 냉각제 등의 투입량을 정할 수 있다. 즉, 용강의 성분 및 온도에 따라 용강의 성분 조절을 위한 합금철의 투입량을 정하고, 용강의 온도 조절을 위한 냉각제의 투입량을 정할 수 있다.

제어유닛(640)은 비교유닛(630)에서 결정된 처리 방법을 이용하여 가스공급부(200)와 원료공급부(500)의 동작을 제어할 수 있다.

즉, 교반 가스를 공급하기 위한 경로가 정해지면, 제어유닛(640)은 비교유닛(630)에서 결정된 교반 가스 공급 경로, 예컨대 주배관(220)과 보조 배관(230) 중 어느 하나로 노즐(110)에 교반 가스를 공급하도록 유량조절기(222)와 밸브(232)의 동작을 제어할 수 있다.

그리고 제어유닛(640)은 비교유닛(630)에서 결정된 결과에 따라 용강에 합금철, 냉각제, 부원료를 투입할 수 있도록 원료공급부(500)의 동작을 제어할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법에 대해서 설명한다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이다.

용강 처리 공정은 용강의 성분을 조정하는 과정과, 용강 중 개재물을 제거하는 과정을 포함할 수 있다. 이때, 용강의 성분을 조정하는 과정에서는 용강을 강하게 교반하는 강교반을 수행할 수 있고, 용강 중 개재물을 제거하는 과정에서는 강교반보다 약한 교반 강도로 용강을 미세 교반할 수 있다. 여기에서 강교반이란 용강에 투입되는 합금철을 용해시켜 용강 중에 균일하게 혼합되도록 교반 가스를 대량으로 공급하여 용강을 교반시키는 것을 의미할 수 있다. 그리고 미세 교반이란 용강 중 개재물을 분리 부상시킬 수 있도록 강교반 시 공급되는 교반 가스의 양보다 적은 양의 교반 가스를 공급하여 용강을 약하게 교반시키는 것을 의미할 수 있다.

도 3은 용강의 성분을 조정하는 과정을 보여주고 있다.

도 3을 참조하면, 용강의 성분을 조정하는 과정은, 용기에 용강을 마련하는 과정(S110)과, 용기에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시키는 과정(S140)과, 용기에서 발생하는 제1진동의 세기를 측정하는 과정(S150) 및 측정된 제1진동 세기에 따라 교반 가스를 공급하는 경로를 결정하는 과정(S160)을 포함할 수 있다.

먼저, 전기로에서 제조된 용강을 용기(100)에 장입하고, 아르곤 산소 탈탄 공정(AOD)에서 탈탄 및 탈산하여 용강을 마련(S110)할 수 있다. 그리고 용강이 수용된 용기를 성분 조정을 위한 장소로 이송할 수 있다.

다음, 용강이 수용된 용기를 성분 조정을 위한 장소에 설치된 작업대(10)에 고정하고, 제3측정부(700)를 통해 용강 중 일부를 채취하여 성분 및 온도를 측정(S120)할 수 있다.

그리고 측정된 성분 및 온도와 용강량에 따라 용강의 처리 조건을 정할 수 있다. 이때, 용강의 처리 조건은 용강을 교반하기 위한 교반 가스의 목표 유량, 목표 유량에 따른 목표 진동 범위, 합금철의 종류 및 투입량, 부원료의 투입량, 목표 나탕 면적 범위(A0) 등을 포함할 수 있다.

여기에서 교반 가스의 목표 유량은 합금철을 투입하기 이전 용강을 강교반시키기 위한 교반 가스의 제1목표 유량(F01)과, 합금철을 투입한 이후 용강을 미세 교반시키기 위한 교반 가스의 목표 유량, 예컨대 제2목표 유량(F02)을 포함할 수 있다. 그리고 목표 진동 범위는 제1목표 유량(F01)을 용기(100)에 공급하여 용강을 교반시킬 때 용기(100)에서 발생하는 진동 세기, 즉 제1목표 진동 범위(B01)와, 제2목표 유량(F02)을 용기(100)에 공급하여 용강을 교반시킬 때 용기(100)에서 발생하는 진동 세기, 즉 제2목표 진동 범위(B02)를 포함할 수 있다. 여기에서 제1목표 진동 범위(B01)와 제2목표 진동 범위(B02)는 이전 조업에서 교반 가스의 유량을 변경하면서 측정된 결과들을 취합하여 마련된 정보일 수 있다.

한편, 용강의 교반 강도(e)를 구하는 식은 하기의 식1과 같이 알려져있다.

식1)

e(W/ton) = 14.23 × (V(N㎥)T(K)/M(ton))×log((1+H(m))/(1.48×P(atm)))

(V: 노즐을 통해 취입되는 교반 가스의 유량, T: 용강의 온도, M: 용강량, H: 용기의 바닥에서 탕면까지의 거리, P: 용강의 탕면에서 측정되는 교반 가스의 압력)

상기 식1에 따르면, 교반강도(e)는 노즐(110)을 통해 취입되는 교반 가스의 유량과 용강의 온도에 비례하고, 용강량에 반비례한다. 따라서 용기에 수용된 용강의 온도와 양이 정해져 있는 경우, 노즐(110)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량이 증가할수록 교반 강도를 증가시킬 수 있다.

교반 강도는 용강을 교반할 때 용기(100)에서 발생하는 진동의 세기와 비례하는 관계를 갖고 있다. 즉, 용강의 교반 강도가 증가하면, 용기(100)에서 발생하는 진동의 세기도 증가하게 된다. 따라서 용강을 교반할 때 용기(100)에서 발생하는 진동의 세기를 알면, 그에 따라 용강으로 공급되는 교반 가스의 유량을 예측 또는 산출할 수 있다.

합금철의 종류 및 투입량, 부원료의 투입량이 정해지면, 원료공급부(500)를 통해 용강에 투입할 합금철과 부원료를 마련(S130)할 수 있다. 예를 들어, 크롬(Cr), 니켈(Ni), 규소(Si), 망간(Mn)을 포함하는 강종을 제조하는 경우, 용강에서 부족한 양만큼의 페로크롬(FeCr), 니켈, 페로실리콘(FeSi), 페로망간(FeMn) 등의 합금철과, 이후 주조 온도를 맞추기 위한 냉각제의 양을 결정할 수 있다. 그리고 합금철과 냉각제를 산출된 양으로 평량하여 마련할 수 있다.

용기(100)의 하부에 노즐(110)에 교반 가스를 공급하기 위한 주배관(220)과 보조 배관(230)을 연결할 수 있다. 그리고 용기(100)와 작업대(10) 중 적어도 어느 하나에 제1측정부(300)를 설치하고, 용기(100)의 상부에 제2측정부(400)를 설치할 수 있다.

이후, 주배관(220)을 통해 노즐(110)에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시킬 수 있다(S140). 이때, 교반 가스가 노즐(110)에 목표 유량으로 공급될 수 있도록 유량조절기(222)에서 교반 가스의 유량을 조절할 수 있다.

노즐(110)에 교반 가스를 공급하면, 교반 가스는 용기(100) 내부로 유입되어 용강을 교반, 예컨대 강교반시킬 수 있다(S140). 그리고 용강을 교반하면서 제1측정부(300)를 이용하여 용기(100)에서 발생하는 제1진동 세기(Bt1)를 측정할 수 있다(S150). 제1측정부(300)에서 측정된 제1진동 세기(Bt1)는 제어부(600)로 전달되고, 비교유닛(630)에서는 측정된 제1진동 세기(Bt1)와 저장유닛(610)에 저장된 제1목표 진동 범위(B01)를 비교할 수 있다(S160).

측정된 제1진동 세기(Bt1)와 제1목표 진동 범위(B01)를 비교한 결과, 측정된 제1진동 세기(Bt1)가 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되면, 주배관(220)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량을 그대로 유지하면서 용강을 교반할 수 있다(S180). 이후 용강에 마련된 합금철을 투입할 수 있다(S190).

반면, 측정된 제1진동 세기(Bt1)와 제1목표 진동 범위(B01)를 비교한 결과, 제1진동 세기(Bt1)가 제1목표 진동 범위(B01)의 최소값보다 작으면(Bt1<B01), 주배관(220)을 통해 공급되는 교반 가스를 차단하고 보조 배관(230)을 통해 용기(100)에 교반 가스를 공급할 수 있다(S170). 이때, 용기(100)에 공급되는 교반 가스의 유량은 주배관(220)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량보다 증대된 상태로 공급될 수 있다.

이후, 용강에 마련된 합금철을 투입할 수 있다(S190).

또한, 측정된 제1진동 세기(Bt1)와 제1목표 진동 범위(B01)를 비교한 결과, 제1진동 세기(Bt1)가 제1목표 진동 범위(B01)의 최대값보다 크면(Bt1>B01), 목표 유량이 지나치게 높게 설정된 것으로 판단하고, 교반 가스의 유량을 저감시(S172)켜 주배관(220)을 통해 용기(100)에 공급할 수 있다(S180). 이후, 용강에 마련된 합금철을 투입할 수 있다(S190).

한편, 측정된 제1진동 세기(Bt1)가 제1목표 진동 범위(B01)보다 작으면(Bt1<B01), 교반 가스의 공급 경로를 주배관(220)에서 보조 배관(230)으로 변경하고, 교반 가스의 유량을 변경시켜 용기(100)에 공급할 수 있다.

그리고 제1측정부(300)를 이용하여 용기에서 발생하는 진동 세기(Bt1n)를 다시 측정하고, 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)와 제1목표 진동 범위(B01)를 비교할 수 있다. 비교 결과, 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되면(Bt1n=B01), 별도의 유량 조절 없이 교반 가스를 용기(100)에 공급하고, 합금철을 투입할 수 있다.

그러나 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)와 목표 진동 범위(B01)를 비교한 결과, 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 목표 진동 범위(B01)에 포함되지 않으면, 측정되는 진동 세기(Bt1n)가 목표 진동 범위(B01)에 포함될 때까지 보조 배관(230)을 통해 공급되는 교반 가스의 유량을 조절할 수 있다. 그리고 다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 목표 진동 범위(B01)에 포함되면, 용강에 마련된 합금철을 투입할 수 있다.

도 4는 용강 중 개재물을 제거하는 과정을 보여주고 있다.

도 4를 참조하면, 용강에 합금철을 투입한 후, 주배관(220) 또는 보조 배관(230)을 통해 용기(100)로 공급되는 교반 가스의 유량을 저감시켜 용강을 미세 교반시킬 수 있다(S210). 이때, 용강을 미세 교반시키는 이유는 용강 중 개재물을 용강 상부로 부상시켜 제거하기 위함이다. 용강을 미세 교반시키는 경우, 합금철 투입을 위해 용강을 강교반시키기 위해 공급하는 교반 가스의 유량보다 적은 양, 예컨대 약 1/10 정도의 교반 가스를 공급할 수 있으며, 이를 교반 가스의 목표 유량, 예컨대 제2목표 유량(F02)로 정할 수 있다.

이와 같이 용강을 미세 교반하면서 용강에 부원료를 투입(S220)할 수 있다. 부원료는 용강이 산화되는 것을 방지하기 위하여 용강 상부에 슬래그를 형성하기 위한 것으로 생석회, CaO-SiO₂계 플럭스 등을 포함할 수 있다.

그리고 제1측정부(300)를 이용하여 용기(100)에서 발생하는 진동 세기, 예컨대 제2진동 세기(Bt2)를 측정할 수 있다(S230). 용기(100)에서 발생하는 진동 세기를 측정하는 과정은 부원료를 투입하기 이전부터 수행할 수도 있다.

제2진동 세기(Bt2)가 측정되면, 제2진동 세기(Bt2)와 제2목표 진동 범위(B02)를 상호 비교(S240)하고, 그 결과에 따라 노즐(110)로 공급되는 교반 가스의 유량 조절 여부를 결정할 수 있다.

비교 결과, 측정된 제2진동 세기(Bt2)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면(Bt2=B02), 주배관(220) 또는 보조 배관(230)을 통해 공급되는 교반 가스가 제2목표 유량(F02)으로 공급되는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 교반 가스의 유량을 그대로 유지하면서 미리 설정한 시간동안 용강을 미세 교반시킬 수 있다.

반면, 비교 결과, 측정된 제2진동 세기(Bt2)가 제2목표 진동 범위(B02)보다 작은 경우(Bt2<B02)에는, 교반 가스가 제2목표 유량(F02)보다 적게 공급되고 있는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 노즐(110)에 공급되는 교반 가스의 유량을 증대시킬 수 있다(S242). 이는 용강의 교반강도가 지나치게 낮아 용강 중 개재물을 효과적으로 제거할 수 없기 때문이다. 그리고 제2진동 세기(Bt2n)를 다시 측정하고, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면, 교반 가스의 유량을 그대로 유지하면서 미리 설정한 시간동안 용강을 미세 교반시킬 수 있다. 그러나 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)를 벗어나면, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되도록 교반 가스의 유량을 조절할 수 있다. 이와 같은 과정은 적어도 1회 이상 수행될 수 있다.

또는, 비교 결과, 측정된 제2진동 세기(Bt2)가 제2목표 진동 범위(B02)보다 큰 경우(Bt2>B02)에는, 교반 가스가 제2목표 유량(F02)보다 많이 공급되고 있는 것으로 판단할 수 있다. 그리고 노즐(110)에 공급되는 교반 가스의 유량을 저감(S244)시킬 수 있다. 이는 용강의 교반강도가 지나치게 높아지기 때문에 용강에서 분리된 개재물이 용강으로 다시 혼입되고, 나탕 면적이 증가하여 용강이 산화되면서 새로운 개재물을 형성하기 때문이다. 그리고 제2진동 세기(Bt2n)를 다시 측정하고, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면, 교반 가스의 유량을 그대로 유지하면서 미리 설정한 시간동안 용강을 미세 교반시킬 수 있다. 그러나 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)를 벗어나면, 다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되도록 교반 가스의 유량을 조절할 수 있다. 이와 같은 과정은 적어도 1회 이상 수행될 수 있다.

상기와 같은 방법으로 용강을 미세 교반시키면서, 용강의 탕면에 형성되는 나탕 면적을 제어할 수 있다. 교반 가스를 이용하여 용강을 교반하는 경우, 노즐(110)을 통해 용강으로 취입된 교반 가스가 용강의 탕면을 통해 배출되는데, 이때 교반 가스가 배출되는 영역에서 슬래그가 밀려나 용강이 노출되는 부분을 나탕이라 한다.

나탕 면적은 다음과 같이 제어할 수 있다.

먼저, 제2측정부(400)를 이용하여 용강의 탕면 온도를 측정할 수 있다(S250). 그리고 제2측정부(400)에 측정된 결과를 제어부(600)로 전달하면, 제어부(600)의 영상처리유닛(620)에서는 제2측정부(400)에서 측정된 결과를 이용하여 탕면의 온도 분포를 보여주는 영상 데이터로 변환할 수 있다. 이후, 비교유닛(630)에서는 영상처리유닛(620)에서 얻어진 영상 데이터를 이용하여 나탕 면적(At)을 산출할 수 있다(S260).

이와 같이 나탕 면적(At)이 산출되면, 비교유닛(630)은 산출된 나탕 면적(At)과 설정 나탕 면적 범위(A0)를 비교할 수 있다(S240). 이때, 설정 나탕 면적 범위(A0)는 용기(100)에 수용되어 있는 용강의 전체 탕면 면적에 대해서 나탕이 차지하는 비율을 의미할 수 있다. 예컨대 설정 나탕 면적 범위(A0)는 전체 탕면 면적 100%에 대해서 0% 초과 5% 이하로 정해질 수 있다. 교반 가스를 이용하여 용강을 교반하는 경우, 노즐(110)을 통해 용강으로 취입된 교반 가스는 용강의 탕면을 통해 배출되기 때문에 나탕이 형성되는 것은 불가피하다. 탕면에 나탕이 형성되면, 용강이 대기 중에 그대로 노출되는 것이기 때문에 용강이 산화되는 문제점이 있다. 따라서 나탕의 면적을 최소화시키면서 용강을 미세 교반하는 것이 바람직하다.

산출된 나탕 면적(At)과 설정 나탕 면적 범위(A0)를 비교한 결과, 산출된 나탕 면적(At)이 설정 나탕 면적 범위(A0)에 포함(At≤A0)되면, 현재 상태를 유지하면서 용강을 미세 교반하여 용강 중 개재물을 제거할 수 있다.

그리고 미리 설정된 시간이 되면(S280), 교반 가스의 공급을 중단(S290)하고 공정을 종료할 수 있다.

반면, 산출된 나탕 면적(At)과 설정 나탕 면적 범위(A0)를 비교한 결과, 산출된 나탕 면적(At)이 설정 나탕 면적 범위(A0)를 벗어나면(At≤A0), 원료공급부(500)를 제어하여 용강에 부원료를 추가로 투입(S272)할 수 있다. 이에 용강의 상부에 슬래그가 추가로 형성되어 나탕 면적을 줄일 수 있다. 이후, 개재물 제거를 위해 미리 설정된 시간이 될 때까지 용강을 미세 교반하면서 탕면의 온도 측정 및 나탕 면적을 산출하는 과정을 반복해서 수행함으로써 나탕 면적(At)이 설정 나탕 면적 범위(A0)에 포함되도록 조절할 수 있다.

그리고 강종에 따라 와이어 투입기(미도시)를 이용하여 용강에 CaSi 와이어 또는 Ti 와이어를 투입할 수 있다. 이후, 미리 설정된 시간이 되면(S280), 교반 가스의 공급을 중단(S290)하고 공정을 종료할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법에 따른 효과를 증명하기 위한 실험 예에 대해서 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 용강 처리 방법의 효과를 검증하기 위한 실험 결과를 보여주는 그래프이다.

실시 예)

용기에 용강을 마련하고, 아르곤 가스를 100Nℓ/분의 유량으로 노즐에 공급하여 용강을 강교반하였다. 이때, 제1목표 유량은 100Nℓ/분이고, 제1목표 진동 범위는 0.9 내지 1.1일 수 있다. 이후, 용강에 합금철을 투입하고, 일정 시간 용강을 강교반하여, 합금철을 용강 중에 용해 및 혼합시켰다.

합금철의 투입이 완료된 다음, 아르곤 가스의 유량을 제2목표 유량인 10Nℓ/분으로 감소시켜 용강을 미세 교반하고, 슬래그를 형성하기 위한 부원료인 생석회를 투입하였다. 이때, 제2목표 진동 범위는 제1목표 진동 범위의 1/10 정도인 0.09 내지 0.11로 정해질 수 있다.

용강을 미세 교반하면서 용기에서 발생하는 진동 세기, 즉 제2진동 세기를 측정하고, 측정된 제2진동 세기가 제2목표 진동 범위에 포함되도록 아르곤 가스의 유량을 조절하였다.

이와 함께 용강을 미세 교반하면서, 제2측정기를 이용하여 용강의 탕면 온도를 측정하고, 이를 이용하여 나탕 면적을 산출하였다. 그리고 산출된 나탕 면적과 미리 설정된 나탕 면적 범위를 비교하여, 산출된 나탕 면적이 미리 설정된 나탕 면적 범위를 벗어나지 않도록 조절하였다. 예컨대 산출된 나탕 면적이 미리 설정된 나탕 면적 범위를 벗어나면, 부원료인 생석회를 추가로 투입하여 슬래그를 추가로 생성하였다. 그리고 용강을 미세 교반하는 동안 이와 같은 과정을 반복하여 산출된 나탕 면적이 미리 설정된 나탕 면적 범위를 벗어나지 않도록 조절하였다.

이와 같은 방법으로 여러 번에 걸쳐 용강을 처리하고, 처리 이전 용강과 처리 이후 용강을 채취하여 개재물의 개수를 측정하였다.

비교 예)

용강을 미세 교반하면서 용기에서 발생하는 진동 세기, 즉 제2진동 세기를 측정하고, 측정된 제2진동 세기가 제2목표 진동 범위를 벗어나는 경우에도 아르곤 가스의 유량을 조절하지 않았다.

이와 함께 용강을 미세 교반하면서, 제2측정기를 이용하여 용강의 탕면 온도를 측정하고, 이를 이용하여 나탕 면적을 산출하였다. 그리고 산출된 나탕 면적과 미리 설정된 나탕 면적 범위를 비교하여, 산출된 나탕 면적이 미리 설정된 나탕 면적 범위를 벗어나는 경우에도 부원료를 추가 투입하지 않고 미세 교반을 실시하였다.

아래의 표1은 채취된 용강들을 이용하여 개재물 제거율과 표준 편차를 산출한 괄과를 보여주고 있으며, 개재물 제거율은 하기의 식2에 의해 산출하였다.

식 2 : 개재물 제거율 = (용강 처리 전 개재물 개수 - 용강 처리 후 개재물 개수) / (용강 처리 전 개재물 개수)

	진동의 세기	개재물 제거율(평균)	표준편차
실시 예	0.10	28%	0.14
비교 예1	0.08	19%	0.21
비교 예2	0.12	2%	0.22

상기 표1을 참조하면, 용강을 미세 교반할 때 용기에서 발생하는 진동 세기를 제2목표 진동 범위로 조절하고, 나탕 면적이 설정된 나탕 면적 범위에 포함되도록 조절한 실시 예가 비교 예1 및 2에 비해 개재물 제거율이 높고, 표준편차가 적은 것을 알 수 있다.

이는 실시 예에서 미세 교반 시 용기가 제2목표 진동 범위를 갖도록 조절하여 교반 강도를 확보함으로써 개재물이 효율적으로 제거되었고, 미세 교반 시 발생하는 나탕 면적을 줄여 용강이 산화되는 것을 억제하였기 때문에 비교 예1 및 2에 비해 개재물 제거율과 표준 편차가 우수하게 나타난 것으로 생각된다.

반면, 비교 예1의 경우, 미세 교반 시 용기에서 발생하는 진동 세기가 제2목표 진동 범위에 못미쳐 교반 강도가 확보되지 못해 용강 중 개재물이 제대로 제거되지 않았기 때문에 개재물 제거율이 실시 예에 비해 낮게 나타난 것으로 보여진다.

그리고 비교 예2의 경우, 용기에서 발생하는 진동 세기가 제2목표 진동 범위에 비해 높아 교반 강도를 확보할 수 있었으나, 이로 인해 용강 상부의 슬래그가 용강 중으로 다시 혼입되고, 나탕 면적의 증가로 인해 용강이 산화되어 새로운 개재물이 형성되었기 때문에 개재물 제거율과 표준 편차가 가장 나쁘게 나타난 것으로 보여진다.

그리고 도 5는 실제 용강을 처리하는 공정에서 본 발명을 이용하여 교반 강도 및 나탕 면적을 조절하면서 미세 교반을 실시한 용강과, 종래기술을 이용하여 교반 강도 및 나탕 면적을 조절하지 않고 미세 교반을 실시한 용강의 청정도 지수를 보여주고 있다. 이때, 청정도 지수는 용강의 단위 면적당 개재물 개수를 의미하며, 수치가 작을수록 청정도가 좋은 것을 의미할 수 있다. 도 5에 의하면, 본 발명을 이용하여 처리된 용강의 경우, 종래기술을 이용하여 처리된 용강에 비해 청정도 지수가 낮게 나타나고, 편차도 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

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.

10: 작업대 100: 용기
200: 가스공급부 300: 제1측정부
400: 제2측정부 500: 원료공급부
600: 제어부

Claims

용기에 용강을 마련하는 과정;
상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급할 수 있는 주경로와, 상기 용기에 교반 가스의 양을 조절하여 공급할 수 있는 보조 경로를 마련하는 과정;
상기 용기에 교반 가스를 공급하여 용강을 교반시키는 과정;
상기 용기에서 발생하는 제1진동 세기(Bt1)를 측정하는 과정;
측정된 제1진동 세기(Bt1)에 따라 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 결정하는 과정;을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 용강을 교반시키는 과정은,
상기 주경로를 이용하여 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 2에 있어서,
상기 경로를 결정하는 과정은,
상기 제1진동 세기(Bt1)에 따라 상기 주경로와 상기 보조 경로 중 어느 하나를 이용하여 상기 용기에 교반 가스를 공급하는 것으로 결정하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 경로를 결정하는 과정은,
상기 제1진동 세기(Bt1)가 미리 정해진 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정을 포함하고,
상기 제1진동 세기(Bt1)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되면, 상기 주경로를 이용하여 미리 정해진 양의 교반 가스를 상기 용기에 지속적으로 공급하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 3에 있어서,
상기 경로를 결정하는 과정은,
상기 제1진동 세기(Bt1)가 미리 정해진 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정을 포함하고,
상기 제1진동 세기(Bt1)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)보다 작으면, 상기 주경로를 차단하고 교반 가스의 유량을 증대시켜 상기 보조 경로를 통해 상기 용기에 공급하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 교반 가스의 유량을 증대시켜 상기 보조 경로를 통해 상기 용기에 공급하는 과정 이후에,
상기 용기에서 발생하는 진동 세기(Bt1n)를 다시 측정하는 과정; 및
다시 측정된 진동 세기(Bt1n)과 상기 제1목표 진동 범위(B01)를 비교하는 과정;을 포함하고,
다시 측정된 진동 세기(Bt1n)가 상기 제1목표 진동 범위(B01)에 포함되도록 제1진동 세기(Btn1)를 다시 측정해서 교반 가스의 유량을 다시 조절하는 과정을 반복해서 수행하는 용강 처리 방법.
청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
교반 가스를 공급하기 위한 경로가 결정되면,
용강의 성분을 조정하기 위해 상기 용강에 합금철을 투입하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 합금철을 투입하는 과정 이후에,
용강에 공급되는 교반 가스의 유량을 저감시켜 상기 용강을 미세 교반시키는 과정;
용강에 부원료를 투입하는 과정;
상기 용기에서 발생하는 제2진동 세기(Bt2)를 측정하는 과정;
상기 제2진동 세기(Bt2)와 미리 정해진 제2목표 진동 범위(B02)를 비교하는 과정; 및
비교 결과에 따라 교반 가스의 유량 조절 여부를 결정하는 과정;을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제2진동 세기(Bt2)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되면,
교반 가스의 유량을 조절하지 않는 것으로 결정하고, 용기에 공급되고 있는 교반 가스의 유량을 유지하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 제2진동 세기(Bt2)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)를 벗어나면,
교반 가스의 유량을 조절하는 것으로 결정하고, 교반 가스의 유량을 조절하여 상기 용기에 공급하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 10에 있어서,
교반 가스의 유량을 조절하여 상기 용기에 공급하는 과정 이후에,
상기 용기에서 발생하는 제2진동 세기(Bt2n)을 다시 측정하는 과정; 및
다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)과 상기 제2목표 진동 범위(B02)를 비교하는 과정;을 포함하고,
다시 측정된 제2진동 세기(Bt2n)가 상기 제2목표 진동 범위(B02)에 포함되도록 제2진동 세기(Bt2n)를 다시 측정해서 교반 가스의 유량을 다시 조절하는 과정을 반복해서 수행하는 용강 처리 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 용강을 미세 교반시키는 과정에서 형성되는 나탕 면적(At)을 산출하는 과정; 및
산출된 나탕 면적에 따라 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정;을 더 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 용강의 나탕 면적을 산출하는 과정은,
용강의 탕면 온도를 측정하는 과정;
측정된 탕면 온도를 탕면의 온도 분포를 나타내는 영상 데이터로 변환하는 과정;
상기 영상 데이터로부터 용강의 나탕 면적(At)을 산출하는 과정;을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은,
산출된 나탕 면적(At)이 미리 설정된 나탕 면적 범위(A0)에 포함되면(At≤A0),
나탕 면적을 조절하지 않는 것으로 결정하고, 용강을 미세 교반시키는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은,
산출된 나탕 면적(At)이 미리 설정된 나탕 면적 범위(A0)를 벗어나면(At>A0),
나탕 면적을 조절하는 것으로 결정하고, 용강을 미세 교반시키면서 용강에 부원료를 추가 투입하는 과정을 포함하는 용강 처리 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 나탕의 면적을 산출하는 과정; 및
상기 나탕 면적의 조절 여부를 결정하는 과정은,
용강을 미세 교반시키는 동안 반복해서 수행하는 용강 처리 방법.
용강을 수용하는 용기에 교반 가스를 공급하기 위한 가스공급부;
상기 용기에서 발생하는 진동을 측정하기 위한 제1측정부;
상기 제1측정부에서 측정되는 결과를 이용하여 교반 가스를 공급하기 위한 경로를 정할 수 있도록 상기 가스공급부를 제어할 수 있는 제어부;를 포함하고,
상기 가스공급부는,
용기에 교반 가스를 공급할 수 있는 복수의 경로를 포함하고,
상기 복수의 경로는,
상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급할 수 있는 주경로와, 상기 용기에 교반 가스의 양을 조절하여 공급할 수 있는 보조 경로를 용강 처리 장치.
삭제
청구항 17에 있어서,
상기 주경로는,
교반 가스를 저장할 수 있는 저장기와 상기 용기를 연결하는 주배관; 및
상기 주배관에 구비되고, 상기 용기에 미리 정해진 양의 교반 가스를 공급하도록 조정하는 유량조절기;를 포함하는 용강 처리 장치.
청구항 19에 있어서,
상기 보조 경로는,
상기 저장기와 상기 용기를 연결하는 보조 배관;
상기 용기에 공급되는 교반 가스의 양을 조절할 수 있도록 상기 보조 배관에 구비되는 밸브;를 포함하는 용강 처리 장치.
청구항 20에 있어서,
상기 용강의 탕면 온도를 측정할 수 있는 제2측정부; 및
상기 용강에 원료를 투입할 수 있는 원료공급부;를 포함하는 용강 처리 장치.
청구항 21에 있어서,
상기 제어부는,
용강 처리 시 필요한 정보들을 저장하고 있는 저장유닛;
상기 제2측정부에서 측정된 결과를 영상 데이터로 변환하는 영상처리유닛;
상기 제1측정부에서 측정된 결과와 상기 영상 데이터를 이용하여 후속 처리 방법을 결정하는 비교유닛; 및
상기 비교유닛에서 결정된 후속 처리 방법으로 용강을 처리할 수 있도록 상기 가스공급부와 상기 원료공급부의 동작을 제어할 수 있는 제어유닛;을 포함하는 용강 처리 장치.
청구항 22에 있어서,
상기 제어유닛은,
상기 주배관 또는 상기 보조 배관을 이용하여 상기 용기에 교반 가스를 공급할 수 있도록 상기 유량조절기와 상기 밸브의 동작을 제어하는 용강 처리 장치.