KR102257856B1 - 연속주조공정의 용강유동 제어장치 및 이를 이용한 용강유동 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 용강의 탕면을 안정적으로 균일하게 유지하여 몰드 파우더의 용강 내 유입을 방지할 수 있도록 용강의 탕면 프로파일을 측정할 수 있는 연속주조공정의 용강유동 제어장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 연속주조공정의 용강유동 제어장치는, 용강을 수용한 몰드의 몰드온도 프로파일을 측정하는 적어도 하나의 몰드온도센서; 상기 용강의 표면수위를 측정하는 용강표면수위센서; 상기 용강을 교반하도록 전자기파를 인가하는 전자기 교반부; 및 상기 몰드온도 프로파일과 상기 용강의 표면수위를 조합하여 용강탕면 프로파일을 형성하고, 상기 용강탕면 프로파일을 기준으로 상기 용강을 교반하는 전자기파를 제어하도록 상기 전자기 교반부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

연속주조공정의 용강유동 제어장치 및 이를 이용한 용강유동 제어방법{Apparatus for controlling the molten metal flows in continuous casting process}

본 발명의 기술적 사상은 연속주조공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용강의 탕면 프로파일을 측정함으로써 용강 유동을 제어하는 연속주조공정의 용강유동 제어장치 및 이를 이용한 용강유동 제어방법에 관한 것이다.

연속주조공정은 용강을 일렬로 배열된 다수의 세그먼트를 통과시키면서 주조와 압연을 동시에 행하여 소정의 폭과 두께를 갖는 슬라브를 주조하는 공정이다. 운반용기인 래들에 수용된 용강이 주입용기인 턴디시를 통해 몰드로 주입되고, 이어서 지지롤에 의해 안내를 받으면서 냉각수에 의해 응고가 진행되며, 이에 따라 상기 용강은 고체 상태의 슬라브로 주조된다.

상기 용강은 상기 몰드 내에 침지된 침지노즐을 통하여 상기 몰드로 주입된다. 상기 용강은 상기 몰드에 주입되면서 응고되기 시작하고, 동시에 산화가 발생할 수 있다. 이러한 산화를 방지하기 위하여 몰드 파우더가 투입된다. 몰드 내의 용강 탕면 높이가 균일하기 않으면, 몰드 파우더가 상기 용강의 내부에 유입될 수 있고, 이에 따라 최종 제품인 슬라브에 불량을 야기시킬 수 있다. 따라서, 상기 몰드 파우더의 용강 내 유입 방지를 위하여, 용강의 탕면을 안정적으로 균일하게 유지할 필요가 있다.

한국특허공개번호 제10-2016-0126532호

용강의 탕면을 균일하게 유지하기 위하여는 용강의 탕면 프로파일을 측정하여야 한다. 그러나, 현재 채용되는 비접촉식 용강표면수위센서를 이용하는 경우에는 상기 탕면의 국부적인 위치를 알 수 있으나, 전체적인 용강의 탕면 프로파일을 측정하기 어려운 한계가 있다.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 용강의 탕면을 안정적으로 균일하게 유지하여 몰드 파우더의 용강 내 유입을 방지할 수 있도록 용강의 탕면 프로파일을 측정할 수 있는, 연속주조공정의 용강유동 제어장치 및 이를 이용한 용강유동 제어방법을 제공하는 것이다.

그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 관점에 의하면, 용강의 탕면을 안정적으로 균일하게 유지하여 몰드 파우더의 용강 내 유입을 방지할 수 있는 연속주조공정의 용강유동 제어장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용강유동 제어장치는, 용강을 수용한 몰드의 몰드온도 프로파일을 측정하는 적어도 하나의 몰드온도센서; 상기 용강의 표면수위를 국부적으로 측정하는 용강표면수위센서; 상기 용강을 교반하도록 전자기파를 인가하는 전자기 교반부; 및 상기 몰드온도 프로파일과 상기 용강의 표면수위를 조합하여 용강탕면 프로파일을 형성하고, 상기 용강탕면 프로파일을 기준으로 상기 용강을 교반하는 전자기파를 제어하도록 상기 전자기 교반부를 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 상기 몰드온도 프로파일로부터 상기 용강의 표면수위에 상응하는 표면온도를 취득하고, 상기 몰드온도 프로파일에서 상기 표면온도와 동일한 온도를 연결하여 용강표면온도 프로파일을 형성하고, 상기 용강표면온도 프로파일로부터 상기 용강탕면 프로파일을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 몰드온도센서는 상기 몰드의 외측 표면에 부착되어 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용강표면수위센서는 상기 용강의 표면으로부터 상측으로 이격되어 비접촉되어 위치할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전자기 교반부는 상기 몰드의 외측면에 부착되어 위치할 수 있다.

본 발명의 일 관점에 의하면, 용강의 탕면을 안정적으로 균일하게 유지하여 몰드 파우더의 용강 내 유입을 방지할 수 있는 연속주조공정의 용강유동 제어방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용강유동 제어방법은, 용강을 수용한 몰드의 몰드온도 프로파일을 측정하는 단계; 상기 용강의 표면수위를 국부적으로 측정하는 단계; 상기 몰드온도 프로파일과 상기 용강의 표면수위를 조합하여 용강탕면 프로파일을 형성하는 단계; 및 상기 용강탕면 프로파일을 기준으로 상기 용강을 교반하는 전자기파를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 용강탕면 프로파일을 형성하는 단계는, 상기 몰드온도 프로파일로부터 상기 용강의 표면수위에 상응하는 표면온도를 취득하는 단계; 상기 몰드온도 프로파일에서 상기 표면온도와 동일한 온도를 연결하여 용강표면온도 프로파일을 형성하는 단계; 및 상기 용강표면온도 프로파일로부터 상기 용강탕면 프로파일을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전자기파를 제어하는 단계에서, 상기 용강탕면 프로파일이 침지노즐을 중앙에 두고 하향되는 경우에는, 상기 침지노즐의 용강토출을 가속시키도록, 상기 전자기파의 방향이 상기 침지노즐의 용강토출방향과 동일한 방향으로 향하게 상기 전자기파를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 전자기파를 제어하는 단계에서, 상기 용강탕면 프로파일이 침지노즐을 중앙에 두고 상향되는 경우에는, 상기 침지노즐의 용강토출을 억제시키도록, 상기 전자기파의 방향이 상기 침지노즐의 용강토출방향과 반대 방향으로 향하게 상기 전자기파를 제어할 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 용강의 탕면을 안정적으로 균일하게 유지하여 몰드 파우더의 용강 내 유입을 방지할 수 있는 연속주조공정의 용강유동 제어장치 및 이를 이용한 용강유동 제어방법을 제공할 수 있다.

상기 용강유동 제어방법은, 상기 몰드온도 프로파일과 상기 용강의 표면수위를 각각 측정하고 조합하여 도출한 용강탕면 프로파일을 기준으로 상기 용강을 교반하는 전자기파를 제어하여 침지노즐의 용강토출을 가속시키거나 또는 억제시킴으로써, 용강탕면을 안정화할 수 있고, 이에 따라 몰드 파우더의 용강 내 혼입을 저감시키고, 결과적으로 스캡을 방지할 수 있다. 예를 들어, 상기 스캡의 발생율을 약 50% 저감할 수 있다.

상기 용강탕면 프로파일을 측정하려면, 용강(M)의 표면수위(ML)를 전체적으로 측정할 필요가 있고, 따라서 많은 수의 용강표면수위센서들이 필요할 수 있다. 이러한 경우에는, 장치 비용이 증가될 수 있고, 공정 운영이 어려울 수 있고, 또한 용강이 불균일한 탕면을 가지는 경우에 상기 용강표면수위센서들이 용탕과 접촉하여 손상될 수 있다. 따라서, 상기 용강표면수위센서들로부터 직접적으로 상기 용강탕면 프로파일을 취득하는 측정하기 어렵다. 반면, 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 몰드온도센서들을 이용하여 몰드온도 프로파일을 측정하고, 용강표면수위센서를 이용하여 용강의 국부적인 표면수위를 측정하여, 이를 몰드온도 프로파일에 적용함으로써, 전체적인 상기 용강탕면 프로파일을 측정할 수 있다. 즉, 용강표면수위센서를 이용하여 측정할 수 없는 영역의 용강탕면에 대한 정보를 취득할 수 있다. 따라서, 용강표면수위센서의 개수를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어장치를 구비한 연속주조장치를 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속주조공정에서 몰드 내 용강의 유동을 설명하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어장치를 도시하는 개략도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어방법을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어방법을 이용하여 취득한 용강탕면 프로파일 및 용강유동패턴의 일예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어방법에서, 용강탕면 프로파일 및 용강유동패턴을 설명한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어장치를 구비한 연속주조장치를 도시하는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 상기 연속주조장치는 래들(Laddle, 10)과 턴디쉬(Tundish, 20), 몰드(Mold, 30), 지지롤(60), 스프레이수단(65), 핀치롤, 및 절단기 등을 포함할 수 있다.

래들(10)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강(M)을 받아서 번갈아가며 턴디쉬(20)에 공급할 수 있다. 래들(10)에 수용된 용강(M)은, 턴디쉬(20)를 향해 연장된 슈라우드노즐(Shroud nozzle, 15)을 통하여 턴디쉬(20)로 유동한다. 슈라우드노즐(15)은, 용강(M)이 공기에 노출되어 산화 또는 질화되지 않도록, 턴디쉬(20) 내의 용강(M)에 잠기도록 연장된다. 참고로, 슈라우드노즐(15)의 파손 등으로 용강(M)이 공기 중에 노출된 경우를 오픈 캐스팅(open casting)이라 지칭한다.

턴디쉬(20)는 래들(10)로부터 용강(M)을 받아, 몰드(30)로 용강(M)을 공급한다. 턴디쉬(20)는 용강(M)의 공급속도조절, 몰드(30)로의 용강(M) 분배, 용강(M)의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물의 분리 등이 이루어진다. 턴디쉬(20)에 수용된 용강(M)은 몰드(30) 내로 연장된 침지노즐(Submerged entry nozzle, SEN)(25)을 통하여 몰드(30) 사이로 유동된다. 침지노즐(25)은 몰드(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이루게한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작과 중단 및 토출 속도는 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(Stopper, 21)에 의해 결정된다. 스톱퍼(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 상술한 스톱퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수도 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어할 수 있다.

몰드(30)는 통상적으로 수냉식 구리 재질이며, 용강(M)을 1차 냉각시킨다. 몰드(30)는 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강(M)이 수용되는 중공부를 형성한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류, 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다. 몰드(30)에 토출된 용강(M)은 몰드(30)의 벽면에 접한 부분으로부터 응고된다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 몰드(30)에 의해 열을 잃기 때문이다. 이와 같이, 용강(M)의 주변부가 먼저 응고되는 방식에 따라, 스트랜드(strand)(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 용강(M)이 응고된 응고쉘(81)에 미응고 용강(82)이 감싸여진 형태를 이루게 된다.

몰드(30)는 용강이 몰드의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 왕복운동된다. 왕복 운동 시 몰드(30)와 스트랜드와의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 몰드(30) 내의 용강 표면에 첨가되는 몰드 파우더(mold powder)가 있다. 상기 몰드 파우더는 몰드(30) 내의 용강에 첨가되어 슬래그가 되며, 몰드(30)와 스트랜드의 윤활뿐만 아니라 몰드(30) 내 용강의 산화 및 질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다.

스트랜드(80)는 지지롤(60)에 의하여 응고각이 변하지 않도록 지지되고, 스트랜드(80)의 선단부(83)가 핀치롤에 의하여 잡아당겨지면, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동한다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 냉각된다. 이는 스트랜드(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 스트랜드(80)가 일 지점(85)에 이르면, 스트랜드(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 스트랜드(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 주편(P)으로 나뉘어진다. 참고로, 본 발명에 기재된 스트랜드(80)는 몰드(30)와 절단기 사이에서 이동되는 응고쉘(81)과 미응고 용강(82)을 칭한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속주조공정에서 몰드 내 용강의 유동을 설명하는 개략도이다.

도 2를 참조하면, 몰드(30)는 일정한 형태의 슬라브를 생산하기 위한 수단이며, 침지노즐(25)은 몰드(30) 내로 용강을 일정하게 주입하기 위한 내화물 재질의 수단이다. 몰드 파우더는 용강의 온도 저하와 산화 방지하기 위해 투입되며, 고온의 용강에 의해 상기 몰드파우더는 점성이 있는 슬래그가 되어 응고쉘과 몰드(30) 사이의 윤활 역할을 한다. 침지노즐(25)로부터 공급된 용강은 몰드(30)와 접촉한 위치에서부터 응고가 시작된다.

침지노즐(25)로부터 공급된 용강은 몰드(30)와 충돌하여 상향류와 하향류로 나누어질 수 있다. 용강의 토출 세기가 큰 고속 주조의 경우에는, 상향류의 속도가 빠르게 되어 편류가 발생하고, 소용돌이(vortex)가 탕면부에서 나타날 수 있다. 이러한 소용돌이는 용강 내로 슬래그 혼입을 유발할 수 있다. 또한 빠른 속도의 탕면 용강과 액상슬래그의 속도차이에 의한 전단응력에 의해 슬래그가 용강 내로 혼입될 수 있다. 이와 반대로, 용강의 토출 세기가 작은 저속 주조의 경우에는, 탕면부로 전달되는 열량이 적어 초기 응고층이 길게 발달할 수 있으며, 이 부분에 탈산 개재물인 알루미나가 포집될 수 있다. 이와 같이, 슬래그가 용강 내로 혼입되면 스캡 결합이 발생할 수 있고, 응고층 내에 알루미나가 포집되면 슬리버 결함이 유발될 수 있으며, 스캡 결함과 슬리버 결함 모두를 스캡결함으로 지칭하는 것이 일반적이다. 연속주조공정에서 용탕 탕면의 상태는 스캡 결함 발생에 큰 영향을 주므로, 용탕 탕면의 유동을 제어할 필요가 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어장치(100)를 도시하는 개략도이다.

도 3을 참조하면, 용강유동 제어장치(100)는, 몰드온도센서(110), 용강표면수위센서(120), 전자기 교반부(130), 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. 참고로, 도 3에서, 좌측은 몰드와 침지노즐의 단면을 나타내고, 우측은 몰드의 앞면을 나타낸다.

몰드온도센서(110)는 용강(M)을 수용한 몰드(30)의 몰드온도 프로파일을 측정할 수 있다. 몰드온도센서(110)는 몰드(30)의 외측 표면에 부착되어 위치할 수 있다. 몰드온도센서(110)는 하나 또는 복수개로 구성될 수 있고, 몰드(30)의 외측 표면에 전체적으로 또는 부분적으로 부착될 수 있다. 몰드온도센서(110)가 각각 부착되어 측정한 해당 위치의 몰드(30)의 온도들을 전체적으로 취합함으로써, 상기 몰드온도 프로파일을 형성할 수 있다. 몰드온도센서(110)에서 측정된 상기 몰드온도 프로파일은 제어부(140)로 전송될 수 있다. 몰드온도센서(110)는 다양한 온도 센서로 구성될 수 있고, 예를 들어 광섬유 센서로 구성될 수 있다. 일예로서, 하나의 몰드(30)에 2000개 이상, 예를 들어 2190개소에 몰드온도센서(110)를 부착할 수 있다.

용강표면수위센서(120)는 용강(M)의 표면수위(ML)를 국부적으로 측정할 수 있다. 용강표면수위센서(120)는 용강(M)의 표면으로부터 상측으로 이격되어 비접촉되어 위치할 수 있다. 용강표면수위센서(120)에서 측정된 용강(M)의 표면수위(ML)는 제어부(140)로 전송될 수 있다. 용강표면수위센서(120)는 다양한 방법으로 용강 표면의 수위를 측정할 수 있고, 예를 들어 광학적 방법으로 구현할 수 있다.

전자기 교반부(130)는 용강(M)을 교반하도록 전자기파를 인가할 수 있다. 전자기 교반부(130)는 몰드(30)의 외측면에 부착되어 위치할 수 있다. 전자기 교반부(130)는 제어부(140)에 의하여 제어될 수 있다. 전자기 교반부(130)는 용강을 교반하여 회전시킴으로써 용강유동패턴을 변화시키고, 결과적으로 스캡 결함의 발생을 억제할 수 있다. 상기 전자기파는 다양한 전자기파를 포함할 수 있고, 예를 들어 저주파 자기장을 인가하여 형성할 수 있다. 전자기 교반부(130)은 EMS(Electro Magnetic Stirrer)을 포함할 수 있다.

제어부(140)는 몰드온도센서(110)에서 측정된 상기 몰드온도 프로파일과 용강표면수위센서(120)에서 측정된 용강(M)의 표면수위(ML)를 조합하여 용강탕면 프로파일을 형성할 수 있다. 이어서, 제어부(140)는 상기 용강탕면 프로파일을 기준으로 용강(M)을 교반하는 전자기파를 제어하도록 전자기 교반부(130)를 제어할 수 있다. 이러한 전가기파의 제어에 의하여 용강유동패턴이 변화될 수 있다.

구체적으로, 제어부(140)는, 상기 몰드온도 프로파일로부터 용강(M)의 표면수위(ML)에 상응하는 표면온도를 취득하고, 상기 몰드온도 프로파일에서 상기 표면온도와 동일한 온도를 연결하여 용강표면온도 프로파일을 형성하고, 상기 용강표면온도 프로파일로부터 상기 용강탕면 프로파일을 형성할 수 있다.

만약, 용탕의 전체 영역에 대해서 탕면 위치를 측정할 수 있으면, 몰드 온도를 측정할 필요없이 바로 용강탕면 프로파일을 도출할 수 있다. 그러나, 이러한 경우에는 많은 수의 용강표면수위센서들이 필요하며, 이들 용강표면수위센서는 용강으로부터 보호될 필요가 있으므로, 장치 및 공정이 복잡해줄 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 따르면, 비접촉식 용강표면수위센서로는 용강탕면의 국소 부위의 표면 수위를 측정하고, 상기 용강표면수위센서로는 측정할 수 없는 용탕의 영역에 대해서는 이를 대신하여 몰드온도를 측정하여 용탕의 온도를 추정한 후, 추정된 값으로부터 상기 용강표면수위센서가 직접 측정할 수 없는 영역을 포함하여 용강탕면 프로파일을 도출할 수 있다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어방법(S100)을 도시하는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 용강유동 제어방법(S100)은, 용강을 수용한 몰드의 몰드온도 프로파일을 측정하는 단계(S110); 상기 용강의 표면수위를 국부적으로 측정하는 단계(S120); 상기 몰드온도 프로파일과 상기 용강의 표면수위를 조합하여 용강탕면 프로파일을 형성하는 단계(S130); 및 상기 용강탕면 프로파일을 기준으로 상기 용강을 교반하는 전자기파를 제어하는 단계(S140);를 포함할 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 용강탕면 프로파일을 형성하는 단계(S130)는, 상기 몰드온도 프로파일로부터 상기 용강의 표면수위에 상응하는 표면온도를 취득하는 단계(S131); 상기 몰드온도 프로파일에서 상기 표면온도와 동일한 온도를 연결하여 용강표면온도 프로파일을 형성하는 단계(S132); 및 상기 용강표면온도 프로파일로부터 상기 용강탕면 프로파일을 형성하는 단계(S133);를 포함할 수 있다.

상기 단계(S110)는 몰드온도센서(110)에서 수행될 수 있다. 상기 단계(S120)는 용강표면수위센서(120)에서 수행될 수 있다. 상기 단계(S130)는 제어부(140)에서 수행될 수 있다. 단계(S140)는 전자기 교반부(130)에서 수행될 수 있다.

상기 전자기파를 제어하는 단계(S140)에서, 상기 용강탕면 프로파일이 침지노즐을 중앙에 두고 하향되는 경우에는, 상기 침지노즐의 용강토출을 가속시키도록, 상기 전자기파의 방향이 상기 침지노즐의 용강토출방향과 동일한 방향으로 향하게 상기 전자기파를 제어할 수 있다.

상기 전자기파를 제어하는 단계(S140)에서, 상기 용강탕면 프로파일이 침지노즐을 중앙에 두고 상향되는 경우에는, 상기 침지노즐의 용강토출을 억제시키도록, 상기 전자기파의 방향이 상기 침지노즐의 용강토출방향과 반대 방향으로 향하게 상기 전자기파를 제어할 수 있다.

상기 전자기파를 제어하는 단계(S140)에서, 상기 용강탕면 프로파일이 침지노즐을 중앙에 두고 수평을 이루는 경우에는, 인가되는 전자기파를 변화없이 유지하도록 제어할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어방법을 이용하여 취득한 용강탕면 프로파일 및 용강유동패턴의 일예를 도시한다.

도 6의 (a)를 참조하면, 몰드온도센서(110)로부터 측정한 몰드온도 프로파일이 나타나 있다. 적색으로 갈수록 고온이고, 청색으로 갈수록 저온을 나타낸다. 흑색 원은 상기 용강표면수위센서로부터 측정된 용강표면 위치를 나타낸다. 상기 용강표면 위치의 온도와 동일한 온도의 지점을 연결하여 용강표면온도 프로파일을 형성한다.

도 6의 (b)를 참조하면, 상기 몰드온도 프로파일로부터 도출된 상기 용강탕면 프로파일 및 용강유동패턴을 나타낸다. 적색선은 용강표면온도 프로파일을 나타내고, 청색 화살표는 상기 용강유동패턴을 나타낸다. 상기 용강유동패턴은 하기의 도 7의 (c)와 관련하여 상세하게 설명되어 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 연속주조공정의 용강유동 제어방법에서, 용강탕면 프로파일 및 용강유동패턴을 설명한다. 도 7에서, 상기 용강탕면 프로파일은 적색선으로 도시되어 있고, 용강유동패턴은 청색선으로 도시되어 있다.

도 7의 (a)를 참조하면, 용강탕면 프로파일이 수평인 경우로서, 용강유동패턴은 침지노즐로부터 하향되었다가 몰드에 가까워지면서 다시 상향되는 형태를 나타낸다. 이러한 상태를 이를 정상 상태라 지칭할 수 있다. 이러한 경우에는 인가되는 전자기파를 변화없이 유지하도록 제어할 수 있다.

도 7의 (b)를 참조하면, 용강탕면 프로파일이 하향되는 경우로서, 용강유동패턴은 침지노즐로부터 계속하여 하향되는 형태를 나타낸다. 이러한 경우에는, 전자기 교반부로부터 저주파 자기장의 방향을 상기 침지노즐의 용강토출방향과 동일한 방향으로 향하게, 즉 상기 침지노즐로부터 상기 몰드 방향으로 인가시켜, 상기 침지노즐의 용강토출을 가속시킨다. 상기 침지노즐의 용강토출이 가속되면, 도 7의 (a)의 상기 정상상태에 이르게 된다. 이러한 전자기장 인가 방법은 EMLA(electromagnetic level accelerating)로 지칭할 수 있다.

도 7의 (c)를 참조하면, 용강탕면 프로파일이 상향되는 경우로서, 용강유동패턴은 침지노즐로부터 하향, 상향 및 회전하는 편류의 형태를 나타낸다. 이러한 경우에는, 전자기 교반부로부터 저주파 자기장의 방향을 상기 침지노즐의 용강토출방향과 반대 방향으로 향하게, 즉 상기 몰드로부터 상기 침지노즐 방향으로 인가시켜, 상기 침지노즐의 용강토출을 억제시킨다. 상기 침지노즐의 용강토출이 억제되면, 도 7의 (a)의 상기 정상상태에 이르게 된다. 이러한 전자기장 인가 방법을 EMLS(electromagnetic level stabilizing)로 지칭할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10 : 래들, 15: 슈라우드노즐,
20: 턴디쉬, 21: 스톱퍼,
25: 침지노즐, 30: 몰드,
60: 지지롤, 65: 스프레이수단,
80: 스트랜드, 81: 응고쉘,
82: 미응고 용강, 83: 선단부,
85: 일 지점, 91: 절단 지점,
M: 용강, P: 주편,
100: 용강유동 제어장치,
110: 몰드온도센서, 120: 용강표면수위센서,
130: 전자기 교반부, 140: 제어부,

Claims (9)

1. 용강을 수용한 몰드의 몰드온도 프로파일을 측정하는 적어도 하나의 몰드온도센서;
   상기 용강의 표면수위를 국부적으로 측정하는 용강표면수위센서;
   상기 용강을 교반하도록 전자기파를 인가하는 전자기 교반부; 및
   상기 몰드온도 프로파일과 상기 용강의 표면수위를 조합하여 용강탕면 프로파일을 형성하고, 상기 용강탕면 프로파일을 기준으로 상기 용강을 교반하는 전자기파를 제어하도록 상기 전자기 교반부를 제어하는 제어부;를 포함하는,
   연속주조공정의 용강유동 제어장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 몰드온도 프로파일로부터 상기 용강의 표면수위에 상응하는 표면온도를 취득하고, 상기 몰드온도 프로파일에서 상기 표면온도와 동일한 온도를 연결하여 용강표면온도 프로파일을 형성하고, 상기 용강표면온도 프로파일로부터 상기 용강탕면 프로파일을 형성하는,
   연속주조공정의 용강유동 제어장치.
3. 제 1 항에 있어서
   상기 몰드온도센서는 상기 몰드의 외측 표면에 부착되어 위치하는,
   연속주조공정의 용강유동 제어장치.
4. 제 1 항에 있어서
   상기 용강표면수위센서는 상기 용강의 표면으로부터 상측으로 이격되어 비접촉되어 위치하는,
   연속주조공정의 용강유동 제어장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 전자기 교반부는 상기 몰드의 외측면에 부착되어 위치하는,
   연속주조공정의 용강유동 제어장치.
6. 용강을 수용한 몰드의 몰드온도 프로파일을 측정하는 단계;
   상기 용강의 표면수위를 국부적으로 측정하는 단계;
   상기 몰드온도 프로파일과 상기 용강의 표면수위를 조합하여 용강탕면 프로파일을 형성하는 단계; 및
   상기 용강탕면 프로파일을 기준으로 상기 용강을 교반하는 전자기파를 제어하는 단계;를 포함하는
   연속주조공정의 용강유동 제어방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 용강탕면 프로파일을 형성하는 단계는,
   상기 몰드온도 프로파일로부터 상기 용강의 표면수위에 상응하는 표면온도를 취득하는 단계;
   상기 몰드온도 프로파일에서 상기 표면온도와 동일한 온도를 연결하여 용강표면온도 프로파일을 형성하는 단계; 및
   상기 용강표면온도 프로파일로부터 상기 용강탕면 프로파일을 형성하는 단계;를 포함하는,
   연속주조공정의 용강유동 제어방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 전자기파를 제어하는 단계에서,
   상기 용강탕면 프로파일이 침지노즐을 중앙에 두고 하향되는 경우에는, 상기 침지노즐의 용강토출을 가속시키도록, 상기 전자기파의 방향이 상기 침지노즐의 용강토출방향과 동일한 방향으로 향하게 상기 전자기파를 제어하는,
   연속주조공정의 용강유동 제어방법.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 전자기파를 제어하는 단계에서,
   상기 용강탕면 프로파일이 침지노즐을 중앙에 두고 상향되는 경우에는, 상기 침지노즐의 용강토출을 억제시키도록, 상기 전자기파의 방향이 상기 침지노즐의 용강토출방향과 반대 방향으로 향하게 상기 전자기파를 제어하는,
   연속주조공정의 용강유동 제어방법.

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