KR102235438B1 - 턴디쉬 위치 제어 장치 및 턴디쉬 위치 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 턴디쉬 위치 제어 장치 및 턴디쉬 위치 제어 방법에 관한 것으로서, 내부에 용탕(molten metal)을 저장하는 턴디쉬; 턴디쉬의 하부에 배치되어 턴디쉬로부터 배출되는 용탕을 냉각시키는 냉각롤; 및 턴디쉬를 승강시켜 턴디쉬의 위치를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 제어부는 턴디쉬와 냉각롤 사이의 거리가 특정 값보다 작은 제2 구간에서의 턴디쉬의 하강 속도를 턴디쉬와 냉각롤 사이의 거리가 특정 값보다 큰 제1 구간에서의 턴디쉬의 승강 속도보다 느리게 하여 턴디쉬의 위치를 제어하는 턴디쉬 위치 제어 장치를 제공한다. 이에 따라, 턴디쉬 위치 제어 장치는 정밀 제어 구간과 비정밀 제어 구간을 구분하여 비정밀 제어 구간에서의 턴디쉬 이동 속도를 빠르게 함으로써, 주조 준비 시간을 단축 시킬 수 있고 정밀 제어 구간 내에서 집중적으로 정밀 제어할 수 있다.

Description

턴디쉬 위치 제어 장치 및 턴디쉬 위치 제어 방법{TUNDISH POSITION CONTROL APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 턴디쉬 위치 제어 장치 및 턴디쉬 위치 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 비결정질 합금 리본(이하 비정질 리본이라 한다)은 결정구조가 물이나 유리와 같은 무질서한 원자구조이다. 따라서, 비정질 합금은 결정질 합금의 특징인 결정입계(grain boundary), 전위(dislocation) 등과 같은 결정결함(crystalline imperfection)이 존재하지 않으며, 같은 조성의 결정질 금속에 비하여 우수한 연자성, 초자왜, 강인성, 내식성, 초전도성 등의 우수한 특성을 갖는다. 상기 특성으로 인하여, 비정질 합금 파이버는 기계적, 자기적 특성이 우수한 소재로 내화물, 건축구조물 보강재, 콘크리트 층간소음 흡수재로 사용될 수 있다.
비정질 합금은 금속의 용융상태인 용탕을 급속 냉각시켜 제조된다. 따라서 비정질 합금은 원자가 규칙적으로 배열하여 결정화할 시간이 없이 액상의 무질서한 원자배열 상태를 고체 상태까지 유지하게 된다.
비정질 소재의 특성상 용탕은 105K/s 이상의 급속 냉각이 요구되므로 매우 적은 양의 용탕 만을 냉각롤에 분사되어 급속 냉각된다. 용탕을 미세한 양으로 제어하여 냉각롤에 분사하기 위해서는 용탕을 배출하는 노즐과 냉각롤 사이에 설정되는 미세 갭의 제어가 필요하다. 예를 들어, 비정질 리본의 중요한 특성 중 하나인 두께는 오차가 수 um(마이크로미터) 이내일 필요가 있다.
이를 위해서 용탕을 냉각롤에 분사하는 동안은 턴디쉬의 위치를 정밀하게 제어할 필요가 있다. 그러나, 전체 비정질 리본의 주조 과정에서 턴디쉬의 위치를 정밀하게 제어할 경우, 전체 비정질 리본의 주조 과정 시간이 길어지고 생산성이 떨어질 수 있는 문제점이 있다. 또한, 주조 준비 시점 및 주조 완료 시점에서 다른 장치와의 간섭(돌발 상황)을 피하기 어려워질 수 있는 문제점이 있다.
하기의 특허문헌 1은 턴디쉬 위치 제어 방법 및 이에 적합한 시스템에 관한 것으로서, 상기한 문제점들을 해결하는 내용을 개시하고 있지 못하고 있다.
한국 공개특허공보 10-2009-0084223호
상기한 문제점들을 해결하기 위해서, 본 발명의 일 실시예는, 턴디쉬 위치 제어 장치 및 턴디쉬 위치 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 장치는, 내부에 용탕(molten metal)을 저장하는 턴디쉬; 상기 턴디쉬의 하부에 배치되어 상기 턴디쉬로부터 배출되는 용탕을 냉각시키는 냉각롤; 및 상기 턴디쉬를 승강시켜 상기 턴디쉬의 위치를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부는 상기 턴디쉬와 상기 냉각롤 사이의 거리가 특정 값보다 작은 제2 구간에서의 상기 턴디쉬의 하강 속도를 상기 턴디쉬와 상기 냉각롤 사이의 거리가 특정 값보다 큰 제1 구간에서의 상기 턴디쉬의 승강 속도보다 느리게 하여 상기 턴디쉬의 위치를 제어할 수 있다.
또한, 상기 턴디쉬의 하부에 배치되어 용탕을 분사하는 노즐; 상기 턴디쉬가 상기 제2 구간에 위치하는 경우 노즐과 냉각롤 사이의 갭을 측정하는 갭 측정부; 및 상기 갭 측정부가 측정한 갭에 기초하여 상기 노즐과 냉각롤과의 갭을 제어하는 갭 제어부; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 턴디쉬가 상기 제2 구간에서 하강하는 동안, 상기 제어부는 상기 턴디쉬가 노즐과 냉각롤과의 갭의 절반보다 작은 변위로 진동할 만큼 느린 이동 속도로 상기 턴디쉬를 하강시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 장치는, 턴디쉬에 저장된 용탕의 온도, 무게, 수위(level), 냉각롤의 회전 속도 및 돌발(emergency) 상황의 발생 중 적어도 하나를 감지하는 감지부를 더 포함하고, 제어부는 상기 감지부의 감지 결과에 기초하여 상기 턴디쉬를 제어할 수 있다.
또한, 상기 냉각롤은 상기 턴디쉬가 대기 위치로 하강한 후에 회전을 시작하고, 상기 제어부는 상기 감지부에서 감지한 냉각롤의 회전 속도가 목표 속도보다 빨라진 이후 상기 턴디쉬를 대기 위치에서 하강시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 감지부에서 감지한 온도가 목표 온도 이상으로 상승된 후에 상기 턴디쉬를 대기 위치로 하강시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 감지부가 감지한 무게 또는 수위가 최소값이 된 후에 상기 턴디쉬를 상승시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 감지부에서 돌발 상황을 감지한 경우 상기 턴디쉬를 상승시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법은, 용탕을 저장하는 턴디쉬를 대기 위치로 이동시키는 제1 이동 단계; 상기 대기 위치에 위치하는 턴디쉬를 목표 위치로 이동시키는 제2 이동 단계; 상기 목표 위치에 위치하는 턴디쉬가 상기 턴디쉬에 저장된 용탕을 냉각롤에 분사하는 용탕 분사 단계; 및 상기 목표 위치에 위치하는 턴디쉬를 대기 위치로 복귀시키는 복귀 단계; 를 포함하고, 상기 제2 이동 단계의 턴디쉬 이동 속도는 상기 제1 이동 단계의 턴디쉬 이동 속도보다 느릴 수 있다.
또한, 상기 제2 이동 단계 및 상기 용탕 분사 단계에서 상기 턴디쉬에 포함된 노즐과 냉각롤 사이의 갭을 측정하는 갭 측정 단계; 및 상기 갭 측정 단계에서 측정한 갭에 기초하여 상기 노즐과 냉각롤과의 갭을 제어하는 갭 제어 단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 이동 단계는 턴디쉬가 이동하는 동안 상기 턴디쉬가 상기 노즐과 냉각롤과의 갭의 절반보다 작은 변위로 진동할 만큼 느린 이동 속도로 상기 턴디쉬를 목표 위치로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 복귀 단계는 상기 제2 이동 단계의 턴디쉬 이동 속도보다 빠르게 상기 턴디쉬를 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법은, 턴디쉬에 저장된 용탕의 온도를 감지하는 온도 감지 단계를 더 포함하고, 제1 이동 단계는 온도 감지 단계에서 감지한 온도가 목표 온도 이상으로 상승된 후에 상기 턴디쉬를 대기 위치로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 이동 단계에 의하여 상기 턴디쉬가 대기 위치로 이동한 후 냉각롤을 목표 속도로 회전시키는 냉각롤 회전 단계를 더 포함하고, 상기 제2 이동 단계는 상기 냉각롤이 목표 속도로 회전하는 동안 상기 턴디쉬를 목표 위치로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 턴디쉬에 저장된 용탕의 무게 및 수위(level) 중 적어도 하나를 감지하는 용탕 감지 단계를 더 포함하고, 상기 복귀 단계는 상기 용탕 감지 단계에서 감지한 무게 또는 수위가 최소값이 된 후에 상기 턴디쉬를 대기 위치로 복귀시킬 수 있다.
또한, 상기 턴디쉬가 상기 턴디쉬에 저장된 용탕을 냉각롤에 분사하는 동안 돌발(emergency) 상황의 발생을 감지하는 돌발 상황 감지 단계를 더 포함하고, 상기 복귀 단계는 상기 돌발 상황 감지 단계에서 돌발 상황을 감지한 경우 상기 턴디쉬를 대기 위치로 복귀시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 장치가 정밀 제어 구간과 비정밀 제어 구간을 구분하여 비정밀 제어 구간에서의 턴디쉬 이동 속도를 빠르게 함으로써, 주조 준비 시간을 단축 시킬 수 있고 정밀 제어 구간 내에서 집중적으로 정밀 제어할 수 있다.
또한, 주조 종료 또는 돌발 상황 발생한 경우, 턴디쉬가 빠르게 대기 위치로 이동함으로써, 간섭 장비의 갑작스런 간섭이나 용탕의 비산 등 위험한 상황을 미연에 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 장치를 도시한 도면이다.
도2는 턴디쉬가 용탕을 분사하기 전까지의 턴디쉬의 위치 및 이동을 도시한 도면이다.
도3은 턴디쉬의 용탕 분사가 개시된 후의 턴디쉬의 위치 및 이동을 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도5는 턴디쉬의 제2 이동 단계까지의 턴디쉬 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도6은 턴디쉬의 제2 이동 단계 이후의 턴디쉬 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도7은 턴디쉬 위치 제어 장치 및 방법에서 턴디쉬 위치좌표축에 따른 턴디쉬 이동 속도를 도시한 그래프이다.
도8은 턴디쉬 위치 제어 장치 및 방법에서 턴디쉬 동작 시간에 따른 턴디쉬 위치좌표축을 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 장치를 도시한 도면이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 장치(100)는, 턴디쉬(110), 냉각롤(120), 제어부(130), 노즐(140), 갭 측정부(150), 갭 제어부(160) 및 감지부(170)를 포함할 수 있다.
턴디쉬(110)는, 내부에 용탕(molten metal)을 저장할 수 있다. 여기서, 상기 용탕은 멜트 스피닝법(melt spinning)을 이용하여 비정질 합금을 제조하는데 이용될 수 있다. 상기 턴디쉬(110)는 승강이 가능하다.
냉각롤(120)은, 턴디쉬(110)의 하부에 배치되어 상기 턴디쉬(110)로부터 배출되는 용탕을 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 용탕은 노즐(140)을 통해 고속으로 회전하는 냉각롤(120)의 원주면에 분사되면서 급속으로 냉각되어, 비정질 상태를 유지하는 일정 폭 및 두께를 가지는 리본이 제조될 수 있다.
제어부(130)는, 턴디쉬(110)를 승강시켜 상기 턴디쉬(110)의 위치를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제어부(130)는 주조 상황(주조 준비, 주조 중, 주조 완료 등)을 자동으로 판별하고, 각 상황 별로 정해진 운영 시나리오를 실행할 수 있다. 예를 들어, 냉각롤(120)은 항상 같은 자리에서 위치하고 턴디쉬(110)를 이동시키는 갭(gap) 제어에 있어서, 턴디쉬 위치 제어 장치는 갭 측정부(150)의 측정 가능 구간인 제2 구간에서는 정밀 제어를 실시하고, 그 외 영역인 제1 구간에서는 빠른 움직임을 확보하기 위한 제어를 실시할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부(130)는 턴디쉬(110)와 냉각롤(120) 사이의 거리가 특정 값보다 작은 제2 구간에서의 상기 턴디쉬(110)의 하강 속도를 상기 턴디쉬(110)와 상기 냉각롤(120) 사이의 거리가 특정 값보다 큰 제1 구간에서의 상기 턴디쉬의 승강 속도보다 느리게 설정하여 상기 턴디쉬(110)의 위치를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 특정 값은 갭 측정부(150)가 측정할 수 있는 영역의 길이가 될 수 있다. 예를 들어, 상기 갭 측정부(150)가 턴디쉬(110)를 감지할 수 있으면, 상기 제어부(130)는 상기 턴디쉬(110)가 상기 제2 구간에 위치한다고 판단할 수 있다. 이때, 상기 제어부(130)는 주조 상황이 달라짐을 판별하고 상기 턴디쉬(110)의 하강 속도를 느리게 설정할 수 있다.
또한, 턴디쉬(110)가 상기 제2 구간에서 하강하는 동안, 상기 제어부(130)는 상기 턴디쉬(110)가 노즐(140)과 냉각롤(120)과의 갭의 절반보다 작은 변위로 진동할 만큼 느린 이동 속도로 상기 턴디쉬를 하강시킬 수 있다. 상기 턴디쉬(110)의 승강 속도가 빠를수록 상기 턴디쉬(110)의 진동 변위는 커질 수 있다. 만약 상기 턴디쉬(110)가 노즐(140)과 냉각롤(120)과의 갭의 절반보다 큰 변위로 진동할 경우, 상기 노즐(140)과 냉각롤(120)은 충돌할 수 있다. 따라서, 상기 턴디쉬(110)가 상기 제2 구간에 위치할 경우, 상기 제어부(130)는 상기 턴디쉬(110)의 하강 속도를 충돌가능성을 최소화시킬 만큼의 느린 속도로 설정할 수 있다. 상기 느린 속도의 구체적인 값은 턴디쉬 위치 제어 장치(100)의 설계에 따라 달라질 수 있다.
즉, 상기 제어부(130)는 정밀 제어 구간(제2 구간)과 비정밀 제어 구간(제1 구간)을 구분하여 비정밀 제어 구간에서의 턴디쉬 이동 속도를 빠르게 함으로써, 주조 준비 시간을 단축 시킬 수 있고 정밀 제어 구간 내에서 집중적으로 정밀 제어할 수 있다.
노즐(140)은, 턴디쉬(110) 하부에 배치되어 용탕을 분사할 수 있다. 즉, 턴디쉬(110)에 저장된 용탕을 냉각롤(120)의 특정 부분에 일정한 속도로 낙하시킬 수 있다. 턴디쉬(110)가 승강할 경우, 상기 노즐(140)도 따라서 승강할 수 있다.
갭 측정부(150)는, 턴디쉬(110)가 상기 제2 구간에 위치하는 경우 노즐(140)과 냉각롤(120) 사이의 갭(gap)을 측정할 수 있다. 예를 들어, 턴디쉬(110)가 제2 구간에서 하강하는 동안은 시간당 갭의 변화율을 측정할 수 있다. 또한, 상기 턴디쉬(110)가 저장된 용탕을 분사하는 동안은 갭을 더욱 미세하게 측정할 수 있다.
노즐(140)과 냉각롤(120)의 갭을 측정하는 방법을 예시하면, 상기 갭 측정부(150)는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer) 이용 방법, 레이저 이용 방법, 와전류 센서 이용 방법, 엑스선(X-ray) 이용 방법, 영상 카메라 이용 방법 등으로 갭을 측정할 수 있다.
갭 제어부(160)는, 갭 측정부(150)가 측정한 갭에 기초하여 노즐(140)과 냉각롤(120)과의 갭을 제어할 수 있다. 예를 들어, 턴디쉬(110)가 제2 구간에서 하강하는 동안은 시간당 갭의 변화율에 기초하여 제어부(130)에 목표 하강 속도를 보내줄 수 있다. 이에 따라 상기 제어부(130)는 목표 하강 속도에 기초하여 턴디쉬(110)에 가할 힘을 판단할 수 있다.
또한, 상기 턴디쉬(110)가 저장된 용탕을 분사하는 동안은 미세하게 측정한 갭에 기초하여 제어부(130)에 턴디쉬(110)의 승강 또는 하강 신호를 보내줄 수 있다. 이에 따라 상기 제어부(130)는 입력 받은 승강 또는 하강 신호에 기초하여 턴디쉬(110)에 미세하게 가할 힘의 방향을 판단할 수 있다.
한편 턴디쉬 위치 제어 장치의 설계에 따라, 상기 갭 제어부(160)와 제어부(130)는 하나의 제어기 안에서 구현될 수 있다. 즉, 하나의 제어기에서 턴디쉬(110)의 제어 및 갭의 제어가 모두 수행될 수 있다.
감지부(170)는, 턴디쉬(110)에 저장된 용탕의 온도, 무게, 수위(level), 상기 냉각롤의 회전 속도 및 돌발(emergency) 상황의 발생 중 적어도 하나를 감지할 수 있다. 이에 따라, 제어부(130)는 상기 감지부(170)의 감지 결과에 기초하여 턴디쉬(110)를 제어할 수 있다. 즉, 상기 감지부(170)의 감지 대상은 주조 상황이 달라지는 분기점이 될 수 있다.
이하에서는, 주조 상황 및 분기점에 대한 구체적인 내용을 도2 및 도3을 참조하여 설명한다.
도2는 턴디쉬가 용탕을 분사하기 전까지의 턴디쉬의 위치 및 이동을 도시한 도면이다.
제1 주조 상황인 주조 준비 상황에서, 턴디쉬(110) 및 노즐(120)은 (1)의 위치에서 대기할 수 있다. 여기서, 상기 턴디쉬(110)에 저장된 용탕은 목표 온도 이상이 될 때까지 가열될 수 있다.
감지부(170)는 용탕의 온도를 감지할 수 있고, 제어부(130)는 감지부(170)에서 감지한 용탕의 온도가 목표 온도 이상으로 상승된 후에 턴디쉬(110)를 대기 위치로 하강시킬 수 있다. 여기서, 상기 대기 위치(2)는 갭 측정부(150)의 감지 가능 구간인 제2 구간과 측정부(150)의 감지 가능 구간이 아닌 제1 구간의 경계선이 될 수 있다.
제2 주조 상황인 주조 중 상황에서, 냉각롤(120)은 턴디쉬(110)가 대기 위치로 하강한 후에 회전을 시작하고, 제어부(130)는 감지부(170)에서 감지한 냉각롤의 회전 속도가 목표 속도보다 빨라진 이후 턴디쉬(110)를 대기 위치(2)에서 (3)의 위치로 하강시킬 수 있다. 여기서, 제어부(130) 및 갭 제어부(160)는 갭을 일정 값으로 유지하기 위한 정밀 제어 모드가 될 수 있다. 예를 들어, 정밀 제어 모드에서의 제어부(130) 및 갭 제어부(160)는 냉각롤(120)의 편심이나, 진동 등 미세한 움직임에도 갭을 제어할 수 있다.
상기 턴디쉬(110)가 대기 위치(2)에서 (3)의 위치로 빠르게 이동할 경우, 상기 턴디쉬(110)는 턴디쉬의 무게나 턴디쉬 내의 용탕의 움직임으로 인해 큰 진동이 발생될 수 있다. 또한, 노즐(140)과 냉각롤(120) 사이의 갭은 큰 진동에 의해 크게 바뀔 수 있다. 따라서, 상기 턴디쉬(110)가 대기 위치(2)에서 (3)의 위치로 천천히 이동하고 정밀 제어 모드를 수행함으로써, 상기 턴디쉬(110)에서 발생하는 진동을 크게 줄일 수 있고 갭이 정밀하게 제어될 수 있다.
한편, 제어부(130)는 감지부(170)에서 돌발 상황을 감지한 경우 턴디쉬(110)를 상승시킬 수 있다. 즉, 감지부(170)에서 돌발 상황을 감지한 경우, 상기 제어부(130)는 제1 주조 상황인 주조 준비 상황에서 제3 주조 상황인 주조 완료 상황으로 빠르게 전환될 수 있다. 여기서, 돌발(emergency) 상황은 턴디쉬(110)가 정밀 제어 모드로 하강하는 상태에서의 간섭 장비의 갑작스런 간섭 및 용탕의 비산 등의 위험한 상황을 포함한다.
도3은 턴디쉬의 용탕 분사가 개시된 후의 턴디쉬의 위치 및 이동을 도시한 도면이다.
제2 주조 상황인 주조 중 상황에서, 턴디쉬(110)는 (4)의 위치에 위치하여 상기 턴디쉬에 저장된 용탕을 냉각롤(120)에 분사할 수 있다. 이때도 제어부(130) 및 갭 제어부(160)는 갭을 일정 값으로 유지하기 위한 정밀 제어 모드가 될 수 있다.
여기서, 제어부(130)는 감지부(170)가 감지한 무게 또는 수위가 최소값이 된 후에 턴디쉬(110)를 상승시킬 수 있다. 즉, 턴디쉬(110)가 냉각롤(120)에 용탕을 분사하는 동안 상기 턴디쉬에 저장된 용탕의 무게 또는 수위는 점점 줄어든다. 이후, 상기 턴디쉬(110)는 더 이상 용탕을 분사할 수 없을 때까지 상기 용탕을 분사할 수 있다. 예를 들어, 상기 제어부(130)는 상기 턴디쉬(110)가 더 이상 용탕을 분사할 수 없을 때의 상기 턴디쉬의 무게 또는 용탕의 수위를 최소값으로 설정할 수 있다. 상기 최소값은 턴디쉬(110)에 저장된 용탕이 완전히 비었을 때의 상기 턴디쉬의 무게 또는 용탕의 수위일 수도 있고, 상기 턴디쉬(110)에 저장된 용탕이 약간 줄었을 때의 상기 턴디쉬의 무게 또는 용탕의 수위일 수도 있다.
또한, 제어부(130)는 감지부(170)에서 돌발 상황을 감지한 경우 턴디쉬(110)를 상승시킬 수 있다. 즉, 감지부(170)에서 돌발 상황을 감지한 경우, 상기 제어부(130)는 제2 주조 상황인 주조 중 상황에서 제3 주조 상황인 주조 완료 상황으로 빠르게 전환될 수 있다. 여기서, 돌발(emergency) 상황은 턴디쉬(110)에 저장된 용탕이 최소값보다 많은 상태에서의 간섭 장비의 갑작스런 간섭 및 용탕의 비산 등의 위험한 상황을 포함한다.
제3 주조 상황인 주조 완료 상황에서, 턴디쉬(110)는 대기 위치(5)로 빠르게 이동할 수 있다. 주조 완료 상황에서는 상기 턴디쉬(110)가 다른 장치로부터 추가적인 간섭을 받을 수 있다. 따라서, 제어부(130)는 상기 턴디쉬(110)를 대기 위치(5)로 빠르게 이동시킬 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법을 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법은 전술한 내용을 참조하여 상술한 턴디쉬 위치 제어 장치(100)에서 수행될 수 있으므로, 상술한 설명과 동일하거나 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 설명하지 아니한다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 갭 제어 방법은, 제1 이동 단계(S10), 제2 이동 단계(S20), 용탕 분사 단계(S30) 및 복귀 단계(S40)를 포함할 수 있다.
제1 이동 단계(S10)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는, 용탕(molten metal)을 저장하는 턴디쉬를 대기 위치로 이동시킬 수 있다.
제2 이동 단계(S20)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는, 상기 대기 위치에 위치하는 턴디쉬를 목표 위치로 이동할 수 있다. 또한, 상기 제2 이동 단계(S20)의 턴디쉬 이동 속도는 상기 제1 이동 단계(S10)의 턴디쉬 이동 속도보다 느릴 수 있다. 또한, 상기 제2 이동 단계(S20)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는 턴디쉬가 이동하는 동안 상기 턴디쉬가 상기 노즐과 냉각롤과의 갭의 절반보다 작은 변위로 진동할 만큼 느린 이동 속도로 상기 턴디쉬를 목표 위치로 이동시킬 수 있다.
용탕 분사 단계(S30)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는, 상기 목표 위치에 위치하는 턴디쉬가 상기 턴디쉬에 저장된 용탕을 냉각롤에 분사할 수 있다.
복귀 단계(S40)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는, 상기 목표 위치에 위치하는 턴디쉬를 대기 위치로 복귀시킬 수 있다. 또한, 상기 복귀 단계(S40)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는 상기 제2 이동 단계(S20)의 턴디쉬 이동 속도보다 빠르게 상기 턴디쉬를 이동시킬 수 있다.
도5는 턴디쉬의 제2 이동 단계까지의 턴디쉬 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 갭 제어 방법은, 온도 감지 단계(S11) 및 냉각롤 회전 단계(S21)를 더 포함할 수 있다.
온도 감지 단계(S11)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는, 턴디쉬에 저장된 용탕의 온도를 감지할 수 있다. 이에 따라, 제1 이동 단계(S10)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는 상기 온도 감지 단계(S11)에서 감지한 온도가 목표 온도 이상으로 상승된 후에 턴디쉬를 대기 위치로 이동시킬 수 있다.
냉각롤 회전 단계(S21)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는 제1 이동 단계(S10)에 의하여 턴디쉬가 대기 위치로 이동한 후 냉각롤을 목표 속도로 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 이동 단계(S20)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는 냉각롤이 목표 속도로 회전하는 동안 턴디쉬를 목표 위치로 이동시킬 수 있다.
도6은 턴디쉬의 제2 이동 단계 이후의 턴디쉬 위치 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 턴디쉬 갭 제어 방법은, 갭 측정 단계(S50), 갭 제어 단계(S60), 돌발 상황 감지 단계(S70) 및 용탕 감지 단계(S80)를 더 포함할 수 있다.
갭 측정 단계(S50)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는, 제2 이동 단계(S20) 및 용탕 분사 단계(S30)에서 턴디쉬에 포함된 노즐과 냉각롤 사이의 갭을 측정할 수 있다.
갭 제어 단계(S60)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는, 갭 측정 단계(S50)에서 측정한 갭에 기초하여 상기 노즐과 냉각롤과의 갭을 제어할 수 있다.
돌발 상황 감지 단계(S70)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는, 턴디쉬가 상기 턴디쉬에 저장된 용탕을 냉각롤에 분사하는 동안 돌발(emergency) 상황의 발생을 감지할 수 있다. 이에 따라, 제2 이동 단계(S20), 용탕 분사 단계(S30) 및 복귀 단계(S40)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는 상기 돌발 상황 감지 단계(S70)에서 돌발 상황을 감지한 경우 상기 턴디쉬를 대기 위치로 복귀시킬 수 있다.
용탕 감지 단계(S80)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는, 턴디쉬에 저장된 용탕의 무게 및 수위(level) 중 적어도 하나를 감지할 수 있다. 이에 따라, 복귀 단계(S40)에서의 턴디쉬 위치 제어 장치는 상기 용탕 감지 단계(S80)에서 감지한 무게 또는 수위가 최소값이 된 후(또는 잔여 용탕 미감지 후)에 상기 턴디쉬를 대기 위치로 복귀시킬 수 있다.
도7은 턴디쉬 위치 제어 장치 및 방법에서 턴디쉬 위치좌표축에 따른 턴디쉬 이동 속도를 도시한 그래프이다.
제1 구간에서 턴디쉬의 하강 속도는 0.5mm/sec 내지 1mm/sec의 범위에서 설정될 수 있고, 제2 구간에서 턴디쉬의 하강 속도는 0.1mm/sec 내지 0.2mm/sec의 범위에서 설정될 수 있다.
제2 구간에서 턴디쉬의 하강 속도가 지나치게 빠를 경우, 갭의 급격한 변화로 인한 용탕의 비산, 노즐(140)과 냉각롤(120)의 충돌 등이 발생될 수 있다. 또한, 제2 구간에서 턴디쉬의 하강 속도가 지나치게 느릴 경우, 조업 진행에 따른 갭의 변화에 대한 대응이 힘들며, 턴디쉬(110)의 진동, 냉각롤(120)의 진동 또는 외부에서 가해지는 외란 등으로 인한 급격한 갭의 변화가 보상되기 힘들 수 있다.
또한, 제2 구간 내에서도 냉각롤(120)과 노즐(140) 사이의 거리에 따라 구간이 복수개로 나눠질 수 있다. 예를 들어, 턴디쉬가 목표위치에 근접할 경우, 턴디쉬의 하강 속도는 0.2mm/sec 에서 0.1mm/sec로 변경될 수 있다.
한편, 턴디쉬가 목표위치에 위치할 경우, 냉각롤과 노즐 사이의 갭은 0.15mm에서 1mm의 범위일 수 있다. 여기서, 턴디쉬가 목표위치에 위치할 경우의 갭이 짧을수록 제2 구간에서의 턴디쉬의 하강 속도는 느려질 수 있다.
도8은 턴디쉬 위치 제어 장치 및 방법에서 턴디쉬 동작 시간에 따른 턴디쉬 위치좌표축을 도시한 그래프이다.
턴디쉬(110)가 목표위치에 위치하는 시간인 대기중(용탕 분사전) 및 조업중(용탕 분사중)에는 턴디쉬의 갭 정밀 제어가 수행되어 움직임이 최소화될 수 있다.
조업종료(용탕 분사후)후, 턴디쉬(110)는 목표위치에서 대기위치로 빠르게 이동할 수 있다. 여기서, 턴디쉬의 상승 속도는 제1 구간에서의 턴디쉬의 하강 속도인 0.5mm/sec 내지 1mm/sec의 범위에서 설정될 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
100: 턴디쉬 위치 제어 장치 110: 턴디쉬
120: 냉각롤 130: 제어부
140: 노즐 150: 갭 측정부
160: 갭 제어부 170: 감지부
S10: 제1 이동 단계 S11: 온도 감지 단계
S20: 제2 이동 단계 S21: 냉각롤 회전 단계
S30: 용탕 분사 단계 S40: 복귀 단계
S50: 갭 측정 단계 S60: 갭 제어 단계
S70: 돌발 상황 감지 단계 S80: 용탕 감지 단계

Claims (18)

  1. 내부에 용탕(molten metal)을 저장하는 턴디쉬;
    상기 턴디쉬의 하부에 배치되어 상기 턴디쉬로부터 배출되는 용탕을 냉각시키는 냉각롤;
    상기 턴디쉬에 저장된 용탕을 냉각롤에 분사하는 동안 돌발(emergency) 상황의 발생을 감지하는 감지부; 및
    상기 턴디쉬를 승강시켜 상기 턴디쉬의 위치를 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 턴디쉬와 상기 냉각롤 사이의 거리가 특정 값보다 작은 제2 구간에서의 상기 턴디쉬의 하강 속도를 상기 턴디쉬와 상기 냉각롤 사이의 거리가 특정 값보다 큰 제1 구간에서의 상기 턴디쉬의 승강 속도보다 느리게 하여 상기 턴디쉬의 위치를 제어하되, 상기 감지부에 의해 돌발 상황의 발생이 감지되면 상기 턴디쉬를 대기 위치로 복귀시키는, 턴디쉬 위치 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 턴디쉬의 하부에 배치되어 용탕을 분사하는 노즐;
    상기 턴디쉬가 상기 제2 구간에 위치하는 경우 노즐과 냉각롤 사이의 갭(gap)을 측정하는 갭 측정부; 및
    상기 갭 측정부가 측정한 갭에 기초하여 상기 노즐과 냉각롤과의 갭을 제어하는 갭 제어부; 를 더 포함하는 턴디쉬 위치 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 턴디쉬가 상기 제2 구간에서 하강하는 동안, 상기 제어부는 상기 턴디쉬가 노즐과 냉각롤과의 갭의 절반보다 작은 변위로 진동할 만큼 느린 이동 속도로 상기 턴디쉬를 하강시키는 턴디쉬 위치 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 턴디쉬가 제1 구간에 위치하는 경우의 턴디쉬의 승강속도를 0.5mm/sec 이상 1mm/sec 이하의 범위에서 설정하고,
    상기 턴디쉬가 제2 구간에 위치하는 경우의 턴디쉬의 하강속도를 0.1mm/sec 이상 0.2mm/sec 이하의 범위에서 설정하는 턴디쉬 위치 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 감지부는, 상기 턴디쉬에 저장된 용탕의 온도, 무게, 수위(level) 및 상기 냉각롤의 회전 속도 중 적어도 하나를 더 감지하고,
    상기 제어부는 상기 감지부의 감지 결과에 기초하여 상기 턴디쉬를 제어하는 턴디쉬 위치 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 냉각롤은 상기 턴디쉬가 대기 위치로 하강한 후에 회전을 시작하고,
    상기 제어부는 상기 감지부에서 감지한 냉각롤의 회전 속도가 목표 속도보다 빨라진 이후 상기 턴디쉬를 대기 위치에서 하강시키는 턴디쉬 위치 제어 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지부에서 감지한 온도가 목표 온도 이상으로 상승된 후에 상기 턴디쉬를 대기 위치로 하강시키는 턴디쉬 위치 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 감지부가 감지한 무게 또는 수위가 최소값이 된 후에 상기 턴디쉬를 상승시키는 턴디쉬 위치 제어 장치.
  9. 삭제
  10. 용탕(molten metal)을 저장하는 턴디쉬를 대기 위치로 이동시키는 제1 이동 단계;
    상기 대기 위치에 위치하는 턴디쉬를 목표 위치로 이동시키는 제2 이동 단계;
    상기 목표 위치에 위치하는 턴디쉬가 상기 턴디쉬에 저장된 용탕을 냉각롤에 분사하는 용탕 분사 단계; 및
    상기 목표 위치에 위치하는 턴디쉬를 대기 위치로 복귀시키는 복귀 단계;를 포함하고,
    상기 제2 이동 단계의 턴디쉬 이동 속도는 상기 제1 이동 단계의 턴디쉬 이동 속도보다 느린 턴디쉬 위치 제어 방법에 있어서,
    상기 턴디쉬 위치 제어 방법은,
    상기 턴디쉬에 저장된 용탕을 냉각롤에 분사하는 동안 돌발(emergency) 상황의 발생을 감지하는 돌발 상황 감지 단계를 더 포함하고,
    상기 복귀 단계는, 상기 돌발 상황 감지 단계에서 돌발 상황의 발생을 감지한 경우 상기 턴디쉬를 상기 대기 위치로 복귀시키는 턴디쉬 위치 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2 이동 단계 및 상기 용탕 분사 단계에서 상기 턴디쉬에 포함된 노즐과 냉각롤 사이의 갭을 측정하는 갭 측정 단계; 및
    상기 갭 측정 단계에서 측정한 갭에 기초하여 상기 노즐과 냉각롤과의 갭을 제어하는 갭 제어 단계; 를 더 포함하는 턴디쉬 위치 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 이동 단계는 턴디쉬가 이동하는 동안 상기 턴디쉬가 상기 노즐과 냉각롤과의 갭의 절반보다 작은 변위로 진동할 만큼 느린 이동 속도로 상기 턴디쉬를 목표 위치로 이동시키는 턴디쉬 위치 제어 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제2 이동 단계의 턴디쉬 이동 속도는 0.1mm/sec 이상 0.2mm/sec 이하의 범위이고,
    상기 목표 위치에 위치하는 턴디쉬의 노즐과 냉각롤 사이의 갭은 0.15mm이상 1mm이하의 범위인 턴디쉬 위치 제어 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복귀 단계는 상기 제2 이동 단계의 턴디쉬 이동 속도보다 빠르게 상기 턴디쉬를 이동시키는 턴디쉬 위치 제어 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 턴디쉬에 저장된 용탕의 온도를 감지하는 온도 감지 단계를 더 포함하고,
    상기 제1 이동 단계는 상기 온도 감지 단계에서 감지한 온도가 목표 온도 이상으로 상승된 후에 상기 턴디쉬를 대기 위치로 이동시키는 턴디쉬 위치 제어 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 제1 이동 단계에 의하여 상기 턴디쉬가 대기 위치로 이동한 후 냉각롤을 목표 속도로 회전시키는 냉각롤 회전 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 이동 단계는 상기 냉각롤이 목표 속도로 회전하는 동안 상기 턴디쉬를 목표 위치로 이동시키는 턴디쉬 위치 제어 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 턴디쉬에 저장된 용탕의 무게 및 수위(level) 중 적어도 하나를 감지하는 용탕 감지 단계를 더 포함하고,
    상기 복귀 단계는 상기 용탕 감지 단계에서 감지한 무게 또는 수위가 최소값이 된 후에 상기 턴디쉬를 대기 위치로 복귀시키는 턴디쉬 위치 제어 방법.
  18. 삭제
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