KR20000040403A - Method for measuring level of molten metal within mold for electromagnetic successive cast process - Google Patents

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김구화
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이구택
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신현준
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Abstract

PURPOSE: A method for measuring a level of a molten metal within a mold for an electromagnetic successive cast process is provided to easily measure the molten metal level by applying a high frequency magnetic field to the molten metal. CONSTITUTION: In a method for measuring a level of a molten metal within a mold for an electromagnetic successive cast process, a movement of a molten metal(11) within a mold(10) is first controlled, then a level of the molten metal is calculated by measuring a variation of voltage applied to an induction coil(20) according to an inductance value of the variation of the level of the molten metal. The voltage and current applied to the induction coil(20) are measured using a current sensor(41) and a voltage sensor(42), then a processor(40) output the level of the molten metal by calculating power according to the measured voltage and current.

Description

전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법How to measure the water level in continuous electromagnetic casting

본 발명은 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법, 보다 상세하게는 철강공정 및 관련 금속제조공정에 있어서 고주파 전자기장을 인가하여 연속주조에 의한 주편을 제조할 경우 몰드(mould)내에서 용융상태로된 탕면의 레벨(level)을 손쉽게 검지할 수 있게한 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법에 관한 것이다.The present invention is a molten surface in a molten state in the case of manufacturing a cast by continuous casting by applying a high frequency electromagnetic field in the method of measuring the surface level in the electromagnetic continuous casting, more specifically in the steel process and related metal manufacturing process The present invention relates to a method for measuring the surface level of a continuous surface in electromagnetic continuous casting, which makes it possible to easily detect the level of.

전자기 연속주조법은 주조용 몰드의 외부에 유도코일을 감은 후 그 유도코일에 고주파 전류를 인가하여 몰드 동판과 용강사이의 접촉력을 완하함으로서 몰드와 용강의 경계면에서 용강의 모양(meniscus)이 불규칙적으로 거동하는 것을 억제하여 주조되는 주편의 표면품질을 향상시키는 새로운 방식이다.In the electromagnetic continuous casting method, the induction coil is wound on the outside of the casting mold, and then a high frequency current is applied to the induction coil to relax the contact force between the mold copper plate and the molten steel. It is a new way to improve the surface quality of cast steels by suppressing them.

고주파 유도코일에 의한 자장의 변화는 용강내의 온도를 상승시키고, 용강의 회전운동 및 유동을 유발시켜 초기 응고상태를 제어하게 된다.The change of the magnetic field by the high frequency induction coil raises the temperature in the molten steel, induces the rotational movement and flow of the molten steel, thereby controlling the initial solidification state.

이에 따라 전자기 연속주조시 탕면은 주조제품의 표면상태를 결정하는 매우 중요한 요소이며, 주조품의 표면상태를 양호하게 하기 위해서는 유도코일의 최상부 근처에서 탕면의 조절이 미세하게 유지되어야 하므로 이를 위해서 탕면의 레벨을 정확하게 측정하는 도은 매우 중요하다.Therefore, the surface of the casting surface is a very important factor in determining the surface state of the cast product. In order to improve the surface state of the cast product, the surface of the casting surface must be kept finely near the top of the induction coil. The accuracy of the measurement is very important.

탕면이 원하는 레벨에서 벗어날 경우, 연속주조품의 표면에는 오실레이션 마크(oscillation mark)가 현저하게 형성되고 이는 후공정에서 과다한 결함을 유도할 수도 있다.If the hot water surface deviates from the desired level, an oscillation mark is remarkably formed on the surface of the continuous casting, which may lead to excessive defects in the post process.

이러한 전자기 연속주조에서 탕면 레벨을 측정하는 방법은 탕면을 미세하게 조절하는 하나의 기반요소 기술이 되므로 제품생산 공정에 직접 사용될 뿐 아니라 이를 통하여 주조품의 표면 품질을 향상시켜 보다 높은 품질과 실수율을 얻을 수 있으므로 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정기술은 경제적 기술적 가치가 크다.In the electromagnetic continuous casting, the method of measuring the surface level is a basic element technology to finely control the surface level, so it is not only directly used in the production process but also improves the surface quality of the casting product, thereby obtaining higher quality and error rate. Therefore, the surface level measurement technology in electromagnetic continuous casting has a great economic and technical value.

종래에 연속주조 몰드의 탕면을 검지하기 위한 기술로서, 와전류 센서에 의한 방법(미국특허, US456735, 1987년)과, 정전용량 센서에 의한 방법(미국특허, US4555941, 1985년) 및 유도코일의 주파수 변화에 의한 방법(미국특허, US4446562, 1984년, 철과 강, Vol. 84, P625(1998)) 등이 공지되어 있다.Conventionally, a technique for detecting the hot water of a continuous casting mold includes a method using an eddy current sensor (US Patent, US456735, 1987), a method using a capacitive sensor (US Patent, US4555941, 1985), and a frequency of an induction coil. Methods by change (US Patent, US4446562, 1984, Iron and Steel, Vol. 84, P625 (1998)) and the like are known.

상기 와전류 센서에 의한 방법은 탕면을 미세하게 측정할 수 있는 장점이 있는 반면, 몰드 내부에 센서를 위치시켜야 하므로 운영상 여러 가지 문제점을 야기시키며 검출 대역이 상대적으로 짧았으며, 또한 이 방법은 전자기 연속주조의 몰드내에 위치시킬 경우 고주파 유도코일에 의한 자장의 영향을 직접받게 되므로 운용에 상당한 어려움이 있다.While the method by the eddy current sensor has the advantage of measuring the tang surface finely, the sensor must be placed inside the mold, which causes various problems in operation and the detection band is relatively short, and this method also uses electromagnetic continuous casting. When placed in the mold of the high frequency induction coil is directly affected by the magnetic field has a considerable difficulty in operation.

전기용량 측정에 의한 방법은 용강의 상면에 있는 파우더(powder)의 유전율에 상당한 영향을 받으므로 파우더의 두께에 따라 출력이 변하게 되어 오차범위가 상당히 크게 되었고, 또한 이 방법은 전극과 탕면의 거리보다 가까운 곳에는 전위가 변할 수 있는 도체가 없어야 하므로 공간적인 제약조건이 까다롭다.The method by capacitive measurement is affected by the dielectric constant of powder on the upper surface of molten steel, so the output varies according to the thickness of the powder and the error range is considerably larger. Space constraints are challenging because there should be no conductors that can change potentials nearby.

유도코일의 주파수 변화에 따른 탕면 레벨 측정기술은 탕면이 유도코일 내부에 있을 경우는 그 측정도가 우수하였으나 코일의 외부에 있을 경우에는 측정도가 급격히 감소되므로 검출대역이 상대적으로 짧은 문제점이 있었다.According to the frequency of the induction coil, the measurement level of the tang surface is excellent when the tang surface is inside the induction coil, but when the tang surface is outside of the coil, the measurement degree is rapidly decreased, so the detection band is relatively short.

본 발명은 위와 같은 종래의 탕면 레벨 측정기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 그 목적은 전자기 유도방식에 의한 연속주조시 탕면을 간단하고 정밀하게 측정함과 아울러 검출대역을 넓힐 수 있는 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법을 제공하는 것이다.The present invention has been made in view of the above problems of the conventional tap level measurement technology, and its object is to continuously and precisely measure the tap surface during continuous casting by the electromagnetic induction method, and to further widen the detection band. It is to provide a method of measuring the level of water.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전도성 금속으로 된 몰드의 외부에 전원장치에 의해 수십 kHz주파수의 고 전류가 인가되는 다수회의 유도코일이 감겨져 그 내부에 위치한 용탕의 거동을 제어하고, 용강 탕면의 레벨이 변동될 때 그 레벨에 따라 변화되는 인덕턴스(inductance)값에 의해 유도코일에 걸리는 전류와 전압 및 전력 등의 변화량을 측정하여 탕면의 레벨을 구하며, 상기 유도코일에 걸리는 전류와 전압을 전류센서와 전압센서로 동시에 측정하여 전력계산 프로세서(processor)에서 전력을 계산하여 탕면의 레벨을 출력하게 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, a plurality of induction coils are applied to the outside of the mold of the conductive metal is applied a high current of several tens of kHz frequency to control the behavior of the molten metal located inside the molten steel When the level of fluctuates, the level of the floor is obtained by measuring the amount of change in the current, voltage, and power applied to the induction coil by the inductance value that changes according to the level, and the current and voltage applied to the induction coil are measured by the current sensor. Simultaneously measured by and a voltage sensor to calculate the power in the power calculation processor (processor) characterized in that the output of the level of the water.

도 1은 본 발명의 실시예의 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법에 대한 개략적인 구성도,1 is a schematic configuration diagram of a method for measuring the surface level of an electromagnetic continuous casting of an embodiment of the present invention;

도 2는 본 발명의 다른 실시예의 탕면 레벨 측정방법에 대한 개략적인 구성도,2 is a schematic configuration diagram of a method for measuring the water level of another embodiment of the present invention;

도 3은 본 발명의 실시예의 탕면 레벨 측정방법에 대한 결과를 나타낸 선도,3 is a diagram showing the results of the water level measurement method of the embodiment of the present invention,

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 탕면 레벨 측정방법에 대한 결과를 나타낸 선도이다.Figure 4 is a diagram showing the results of the method of measuring the water level of another embodiment of the present invention.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 몰드 11 : 탕면10 mold 11: water surface

20, 20' : 유도코일 30 : 전원장치20, 20 ': induction coil 30: power supply

40, 40' : 전력계산 프로세서40, 40 ': power calculation processor

41, 41' : 전류센서 42, 42' : 전압센서41, 41 ': current sensor 42, 42': voltage sensor

이하, 본 발명의 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법을 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method for measuring the level of the water surface in the electromagnetic continuous casting of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법에 대한 개략적인 구성도로서, 전자기 연속주조는 구리와 같은 전도성 금속으로 된 몰드(10)의 외부에 다수회의 유도코일(20)이 감겨져 있고, 이 유도코일(20)에는 전원장치(30)를 이용하여 수십 kHz주파수의 고 전류를 인가하여 유도코일(20)의 내부에 위치한 용탕(11)의 거동을 제어하게 된다.FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a method for measuring the surface level of an electromagnetic continuous casting according to the present invention. In the electromagnetic continuous casting, a plurality of induction coils 20 are wound on the outside of a mold 10 made of a conductive metal such as copper. In addition, the induction coil 20 is applied with a high current of several tens of kHz frequency using the power supply device 30 to control the behavior of the molten metal 11 located inside the induction coil 20.

유도코일의 전원장치(30)는 공진주파수를 이용하여 최대의 전력이 항상 유도코일(20)에 인가될 수 있게 제작하여 사용한다.The power supply device 30 of the induction coil is manufactured and used so that the maximum power can always be applied to the induction coil 20 by using the resonance frequency.

용강탕면(11)의 레벨이 변동되면 그 레벨에 따라 인덕턴스(inductance)값이 변화하게 됨에 따라 유도코일(20)에 부하되는 총 인덕턴스(inductance)값도 변화하게 된다.When the level of the molten steel surface 11 is changed, as the inductance value changes according to the level, the total inductance value loaded on the induction coil 20 also changes.

총 인덕턴스의 영향으로 인하여 유도코일(20)에 걸리는 전류와 전압 및 전력 등이 탕면(11)의 레벨에 따라 변하게 되는데, 탕면(11)의 레벨이 높을수록 유도코일(20)의 인덕턴스는 감소하게 되고, 이때 전류와 전압 및 전력 등은 증가하게 된다.Due to the influence of the total inductance, the current, voltage, and power applied to the induction coil 20 are changed according to the level of the tap surface 11. The higher the level of the tap surface 11, the inductance of the induction coil 20 is reduced. At this time, the current, the voltage, and the power are increased.

따라서 탕면(11)의 레벨에 따라 유도코일(20)에 걸리는 전류와 전압 및 전력 등의 변화량을 측정함으로써 탕면의 레벨을 구할 수 있다.Therefore, the level of the hot water surface can be obtained by measuring the amount of change in the current, voltage, power, etc. applied to the induction coil 20 according to the level of the hot water surface 11.

본 발명은 상기의 현상을 토대로 탕면(11)의 레벨에 따라 유도코일(20)에 걸리는 전류와 전압을 전류센서(41)와 전압센서(42)로 동시에 측정하여 전력계산 프로세서(processor)(40)에서 전력을 계산하여 탕면(11)의 레벨을 출력한다.According to the present invention, the current and voltage applied to the induction coil 20 are simultaneously measured by the current sensor 41 and the voltage sensor 42 according to the level of the surface of the water surface 11. ), The power is calculated to output the level of the tap surface 11.

한편, 일정한 크기의 유도코일(20)을 사용한 후 이에 고주파 전자기장을 인가하여 연속주조방법으로 주편을 제조함에 있어서, 유도코일(20)의 위치 및 크기에 따라 정밀하게 측정할 수 있는 범위가 결정되므로, 탕면(11)의 레벨이 변하고 있는 전 구간에 대해서는 정밀하게 측정이 어렵다.On the other hand, after using the induction coil 20 of a constant size to apply a high frequency electromagnetic field to the production of the cast by the continuous casting method, the range that can be precisely determined according to the position and size of the induction coil 20 is determined , It is difficult to accurately measure the entire section in which the level of the hot water surface 11 is changing.

따라서, 상기 도 1에서 사용한 원리를 토대로 도 2에서와 같이 탕면(11)의 거동에 영향을 주지 않을 정도의 전자기장을 발생시키되 주파수 영역이 다른 별도의 유도코일(20')을 채택하여 도 1에서 측정이 어려운 탕면(11)의 레벨 구간에서의 레벨에 따라 유도코일(20)에 걸리는 전류와 전압을 전류센서(41')와 전압센서(42')로 동시에 측정하여 전력계산 프로세서(processor)(40')에서 전력을 계산하여 탕면(11)의 레벨을 출력한다.Therefore, based on the principle used in FIG. 1, as shown in FIG. 2, an electromagnetic field is generated that does not affect the behavior of the bath surface 11, but adopts a separate induction coil 20 'having a different frequency range. The current and voltage applied to the induction coil 20 are simultaneously measured by the current sensor 41 'and the voltage sensor 42' according to the level in the level section of the hot water surface 11, which is difficult to measure. 40 '), the power is calculated and the level of the water heater 11 is output.

또한 각각의 전력계산 프로세서(40)(40')로부터의 출력을 동시에 모니터링하여 탕면이 유도코일(20) 또는 다른 유도코일(20')의 위치에 있음을 판단하고, 탕면이 위치한 해당 유도코일의 전력에 대한 출력을 통해 정확한 탕면(11)의 레벨을 레벨 계산 프로세서(50)를 통해 레벨을 측정하게 된다.In addition, by monitoring the output from each of the power calculation processor 40 (40 ') at the same time to determine that the floor is in the position of the induction coil 20 or other induction coil 20', and the floor of the corresponding induction coil The output of the power level is measured by the level calculation processor 50 to determine the correct level of the hot water surface 11.

이하, 본 발명의 탕면 레벨 측정방법에 대한 구체적인 실시예는 다음과 같다.Hereinafter, specific examples of the method of measuring the water level of the present invention are as follows.

실시예Example

도 3은 본 발명의 방법에 의하여 구해진 탕면(11)의 레벨에 따른 전력계산 프로세서(40)의 결과치를 나타낸 것이다.3 shows the result of the power calculation processor 40 according to the level of the tang surface 11 obtained by the method of the present invention.

여기에서 확인할 수 있는 바와 같이 유도코일이 위치한 탕면의 레벨(약100∼200mm) 사이에서는 탕면의 레벨에 따라 전력의 변화량이 거의 선형적으로 일대일 대응을 나타내고 있고, 그 출력 값도 안정적으로 신호처리 할 수 있을 정도로 큰 값이므로 탕면의 레벨을 미세하게 검지 할 수 있다.As can be seen here, between the level of the tap surface where the induction coil is located (approximately 100 to 200 mm), the amount of change in power is almost linearly corresponding to the level of the tap surface, and the output value can be stably processed. The value is large enough so that the level of the hot water can be detected finely.

따라서 유도코일(20)이 위치하고 있는 범위안에서 탕면의 레벨을 측정할 때 정밀한 측정이 가능하게 된다.Therefore, when measuring the level of the hot water in the range in which the induction coil 20 is located, precise measurement is possible.

한편, 일정한 크기의 유도코일을 사용하여 고주파 전자기장을 인가하여 연속주조에 의한 주편을 제조함에 있어서, 유도코일의 위치 및 크기에 따라 정밀하게 측정할 수 있는 범위가 결정되므로 탕면의 레벨이 변하고 있는 전구간에 대해서는 정밀하게 측정이 어려웠으나 여기서는 탕면(11) 레벨이 약 100∼200mm의 구간에서는 탕면에 레벨에 따라 정밀하게 측정할 수 있다.On the other hand, in the manufacture of cast steel by continuous casting by applying a high frequency electromagnetic field using an induction coil of a constant size, the range that can be measured precisely according to the position and size of the induction coil is determined, the whole range of the level of the floor Although it was difficult to measure precisely with respect to this, in the section in which the level of the hot water surface 11 is about 100-200 mm, it can measure precisely according to the level on the water surface.

또한 고주파 전자기장을 인가하여 연속주조에 의한 주편을 제조함에 있어서, 탕면의 거동에 영향을 주지 않는 범위 내에서 사용될 수 있는 또다른 유도코일(20')을 도 2에서와 같이 적용하여 도 4에서와 같이 탕면(11)의 레벨에 따른 전력계산 프로세서(40')의 결과치를 선도로 나타낸 것이다.In addition, in manufacturing the cast by continuous casting by applying a high frequency electromagnetic field, another induction coil (20 ') that can be used within a range that does not affect the behavior of the hot water surface as shown in FIG. Similarly, the result value of the power calculation processor 40 'according to the level of the water heater 11 is shown in a diagram.

도 4에서 알 수 있듯이 유도코일(20')이 위치한 탕면의 레벨(약 10∼110mm)사이에서는 탕면의 레벨에 따라 전력의 변화량이 거의 선형적으로 일대일 대응을 나타내고 있고, 그 출력 값도 안정적으로 신호처리 할 수 있을 정도로 큰 값이므로 탕면의 레벨을 미세하게 검지할 수 있다.As can be seen from FIG. 4, the amount of change in power is almost linearly corresponded according to the level of the tap surface between the levels of the tap surface where the induction coil 20 'is located (about 10 to 110 mm), and the output value is stably. Since the value is large enough to process the signal, the level of the tap surface can be detected finely.

따라서 제2도에 나타낸 발명의 원리로 적용하면 탕면레벨의 전구간에 걸쳐서 측정이 가능한 것이다.Therefore, if applied to the principle of the invention shown in Figure 2 it is possible to measure over the whole surface of the water level.

이와 같은 본 발명의 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법은 탕면 레벨 변화에 따라 고주파 유도코일의 출력에 대한 변화를 측정한 결과를 토대로 몰드내의 용융상태 탕면을 검지함에 따라, 간단하고 정확하게 탕면 레벨을 측정할 수 있는 효과가 있다.In the electromagnetic continuous casting of the present invention, the method of measuring the surface level of the molten metal is simply and accurately measured as the surface of the molten state in the mold is detected on the basis of the result of measuring the change in the output of the high frequency induction coil according to the variation of the surface level. It can work.

또한 몰드내에서 용강의 온도를 상승되게 함과 아울러 탕면의 초기 응고현상을 방지하고 용강의 불규칙한 유동을 억제시킬 수 있게 됨으로써 주조되는 주편의 표면품질을 향상시킬 수 있는 장점도 있다.In addition, it is possible to improve the surface quality of the cast slab by increasing the temperature of the molten steel in the mold as well as preventing the initial solidification of the molten steel and suppressing irregular flow of the molten steel.

Claims (2)

전도성 금속으로 된 몰드(10)의 외부에 전원장치(30)에 의해 수십 kHz주파수의 고 전류가 인가되는 다수회의 유도코일(20)이 감겨져 그 내부에 위치한 용탕(11)의 거동을 제어하는 단계와, 용강 탕면(11)의 레벨이 변동될 때 그 레벨에 따라 변화되는 인덕턴스(inductance)값에 의해 유도코일(20)에 걸리는 전류와 전압 및 전력 등의 변화량을 측정하여 탕면의 레벨을 구하는 단계와, 상기 유도코일(20)에 걸리는 전류와 전압을 전류센서(41)와 전압센서(42)로 동시에 측정하여 전력계산 프로세서(processor)(40)에서 전력을 계산하여 탕면(11)의 레벨을 출력하는 단계로 된 것을 특징으로 하는 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법.Controlling the behavior of the molten metal 11 in which a plurality of induction coils 20 are applied to a high current of several tens of kHz frequency by a power supply device 30 outside the mold 10 made of a conductive metal. When the level of the molten steel bath surface 11 is fluctuated, a step of obtaining a level of the floor surface is measured by measuring a change amount of current, voltage, power, etc. applied to the induction coil 20 by an inductance value that varies according to the level. The current and voltage applied to the induction coil 20 are simultaneously measured by the current sensor 41 and the voltage sensor 42, and the power is calculated by the power calculation processor 40 to output the level of the hot water surface 11. Method for measuring the surface of the water in the continuous electromagnetic casting, characterized in that the step of doing. 제 1항에 있어서, 탕면(11)의 거동에 영향을 주지 않을 정도의 전자기장을 발생시키되 주파수 영역이 다른 별도의 유도코일(20')을 설치하여 탕면(11)의 레벨 구간에서의 레벨에 따라 유도코일(20)에 걸리는 전류와 전압을 전류센서(41')와 전압센서(42')로 동시에 측정하여 전력계산 프로세서(processor)(40')에서 전력을 계산하여 탕면(11)의 레벨을 출력하고, 각각의 전력계산 프로세서(40)(40')로부터의 출력을 동시에 모니터링하여 탕면이 유도코일(20) 또는 다른 유도코일(20')의 위치에 있음을 판단하며, 탕면이 위치한 해당 유도코일의 전력에 대한 출력을 통해 정확한 탕면(11)의 레벨을 레벨 계산 프로세서(50)를 통해 측정하게 된 것을 특징으로 하는 전자기 연속주조에서 탕면 레벨 측정방법.The method according to claim 1, wherein an electromagnetic field is generated that does not affect the behavior of the bath surface 11, but a separate induction coil 20 'having a different frequency range is provided according to the level in the level section of the bath surface 11. The current and voltage applied to the induction coil 20 are simultaneously measured by the current sensor 41 'and the voltage sensor 42', and the power is calculated by the power calculation processor 40 '. Outputs, and simultaneously monitors the output from each power calculation processor 40 (40 ') to determine that the tap surface is at the position of the induction coil 20 or another induction coil 20', and the induction in which the tap surface is located. Method for measuring the surface level in electromagnetic continuous casting, characterized in that by measuring the level of the accurate surface of the hot water (11) through the output to the power of the coil through the level calculation processor (50).
KR1019980056036A 1998-12-18 1998-12-18 Method for measuring level of molten metal within mold for electromagnetic successive cast process KR20000040403A (en)

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