KR20010055792A - 전자기 연속주조에서 탕면레벨의 검지방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주조품의 표면상태를 결정하는 용융물질의 탕면을 손쉽게 검지하는 전자기 유도방식을 이용한 전자기 연속주조에서 탕면레벨의 검지방법에 관한 것이다.

상기의 목적은 본 발명에 따라 연속주조 공정에서 몰드(1) 주위를 감는 유도코일(4)에 고주파 전원공급장치(5)를 이용하여 고주파전류를 인가 한 후, 상기 몰드(1) 내에 위치한 용융물질(2)에 형성되는 유도자장에 의해 발생되는 유도전류에 의해 변화되는 전류값을 전류측정장치(6)로 측정하여, 상기 용융물질(2)의 탕면(3)의 레벨을 측정하도록 하는 전자기 연속주조에서 탕면레벨의 검지방법을 제공하므로써 달성된다.

본 발명의 전자기 연속주조에서 탕면레벨 검지방법은 상술한 바와 같이 유도코일에 흐르는 전류를 전류센서를 통하여 측정하고, 그 측정한 값을 처리하는 간단한 공정을 통해 탕면레벨을 검지하여 탕면의 안정적 제어를 달성할 수 있으므로 주조품의 표면 및 내부품질을 향상시켜 보다 높은 실수율을 얻을 수 있는 탁월한 효과를 제공한다.

Description

전자기 연속주조에서 탕면레벨의 검지방법{Method to measure the level of molten steel in an electromagnetic casting}

본 발명은 주조품의 표면상태를 결정하는 용융물질의 탕면을 손쉽게 검지하는 전자기 유도방식을 이용한 전자기 연속주조에서 탕면레벨의 검지방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자기 연속주조는 도체 또는 부도체로 된 몰드 외부에 유도코일을 감아, 상기 유도코일에 의한 자장의 변화로 도체로 된 물질 내에 와전류를 형성시키고 이 와전류에 의해 도체 자체에서 열이 발생하여 녹게 된다. 용융상태의 물질에도 여전히 상기 와전류는 흐르게 되므로 상기 유도코일에 의한 자장은 상기 용융물질 내의 온도를 상승시키고, 상기 몰드와 용융물질의 경계면에서 상기 용융물질의 거동 및 모양(meniscus)을 제어하여 주조품의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 기존의 주조에 필요한 용융로가 따로 필요없이 바로 주조품을 만드는 새로운 기술이다.

이에 따라 전자기 유도방식에 의한 연속주조시 탕면은 주조제품의 표면상태를 결정하는 중요한 인자중 하나이다. 주조품의 표면상태를 양호하게 하기 위해서는 유도코일의 최상부 근처에서 상기 탕면의 조절이 미세하게 유지되어야 하므로 이를 위해서 상기 탕면을 정확하게 측정하는 것은 매우 중요하다. 상기 탕면이 원하는 레벨에서 벗어날 경우 주조품의 표면에는 오실레이션 마크(oscillation mark)가 현저하게 형성되고 이는 후공정에서 과다한 결함을 유도할 수 있다.

종래에는 연소주조 몰드의 탕면을 검지하기 위하여 와전류 센서에 의한 방법(미국특허, US4567435, 1987년), 정전용량 센서에 의한 방법(미국특허,US4555941,1985년), 유도코일(5)의 주파수 변화에 의한 방법(미극특허, US4446562,1984년 및 철과 강, Vol. 84, P625(1998)) 등을 사용하였다.

그러나, 상기 와전류 센서에 의한 방법은 탕면을 미세하게 측정할 수 있는 장점이 있는 반면, 몰드 내부에 센서를 위치시켜야 하므로 검출 대역이 상대적으로 짧으며 유도코일에 의한 자장의 영향을 직접 받게 되므로 운용에 상당한 어려움이 있다.

또한 상기 정전용량 센서에 의한 방법은 탕면에 있는 파우더의 유전률에 상당한 영향을 받으므로 파우더의 두께에 따라 출력이 변하게 되어 오차범위가 상당히 크다. 또한 이 방법은 전극과 탕면의 거리보다 가까운 곳에는 전위가 변할 수 있는 도체가 없어야 하므로 공간적인 제약조건이 까다롭다.

마지막으로 유도코일의 주파수 변화에 의한 탕면 검지방법은, 상기 탕면이 유도코일 내부에 위치해 있을 경우는 그 정밀도가 우수하지만, 코일로부터 벗어난 위치에 있을 경우에는 정밀도가 급격히 감소하므로 검출 대역이 상대적으로 짧은 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자기 유도방식에 의한 연속주조시 탕면레벨을 간단하고 정밀하게 측정하고 탕면을 미세하게 조절하는데 있어, 그 검출대역을 넓혀 탕면의 모양을 제어하므로써, 주조품의 표면품질을 향상시킬 뿐만 아니라, 기존의 주조에 필요한 용융로가 따로 필요없이 바로 주조품을 만들 수 있는 전자기 연속주조에서 탕면레벨의 검지방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 전자기 연속주조의 개념도,

도 2는 본 발명의 탕면레벨 측정결과를 나타낸 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 몰드 2 : 용융물질

3 : 탕면 4 : 유도코일

5 : 전원공급장치 6 : 전류측정장치

상기의 목적은 본 발명에 따라 연속주조 공정에서 몰드(1) 주위를 감는 유도코일(4)에 고주파 전원공급장치(5)를 이용하여 고주파전류를 인가 한 후, 상기 몰드(1) 내에 위치한 용융물질(2)에 형성되는 유도자장에 의해 발생되는 유도전류에 의해 변화되는 전류값을 전류측정장치(6)로 측정하여, 상기 용융물질(2)의 탕면(3)의 레벨을 측정하도록 하는 전자기 연속주조에서 탕면레벨의 검지방법을 제공하므로써 달성된다.

이하에는 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

전자기 연속주조공정에서는 도 1에서 보는 바와 같이, 도체 또는 부도체로 된 몰드(1) 외부에 수회의 유도코일(4)을 감고, 그 유도코일(4)에 고주파 전원공급장치(5)를 이용하여 수십kHz주파수의 고전류를 인가하므로써, 교류의 자장을 몰드(1) 내부에 유도시킨다. 상기 유도자장이 상기 용융물질(2)의 상하로 유도되므로 상기 유도자장은 상기 용융물질(2)의 표면에서 도는 방향의 유도전류를 생성한다. 따라서 상기 유도자장의 필드(field)가 없을 때에는 상기 용융물질(2)의 탕면(3)이 평평하게 되나, 상기 유도자장의 필드가 생성되었을 때에는 상기 용융물질(2)의 탕면(3)이 곡률로 형성되게 된다. 이와 같이 상기 유도자장에 의해 용융물질(2)의 거동은 제어된다.

그리고 유도코일(4)의 전원공급장치(5)는 공진주파수를 이용하여 최대의 전력이 항상 상기 유도코일(4)에 인가될 수 있게 제작하여 사용한다. 도 2에서 600A, 800A, 1000A, 1200A의 값은 몰드(1)에 용융물질(2)이 존재하지 않을 때, 즉 탕면레벨의 값이 영(zero)일때 전원공급장치(5)에서 셋팅(setting) 해 줄 수 있는 값을 나타낸다. 탕면레벨이 영(zero)인 경우에는 전류측정장치(6)에 셋팅값이 그대로 측정되지만, 탕면레벨이 상승할수록 측정값은 발생된 유도자장의 영향으로 감소하게 된다.

상기의 물리적인 작용을 이하 간단한 수식을 이용하여 설명한다.

f_o: 공진주파수 L : 인덕턴스(Inductnace)값

C : 컨덕턴스(Conductance)값

탕면레벨의 변화는 자석을 코일에 가까이 하거나 멀리할 때 상기 코일 내의 자장의 힘이 변화함과 동일한 효과를 갖는다. 따라서 탕면레벨의 변화에 따라 생성되는 유도자장은 유도전류를 발생시켜, 유도코일(4)에 부하되는 인덕턴스값(L)이 변화하게 되므로 공진주파수(f_o)는 탕면(3)에 따라 변하게 된다.

탕면(3)이 높을 수록 와전류 및 형상에 의한 영향으로 코일의 인덕턴스(L)는 감소하게 되고, 공명주파수(f_o)는 증가하게 되며, 또한 코일의 인덕턴스 변화에 따라 코일에 흐르는 전류도 변화하므로 몰드(1) 외부에서 유도코일(4)에 의한 자장 또한 탕면(3)에 따라 변화하게 된다.

상기 탕면레벨에 따라 변화된 전류값을 전류측정장치(6)로 측정하여 그래프로 나타낸 것이 도 2이다.

상기의 수학식에서 컨덕턴스값 C는 유도코일의 모양에 따라 값이 정해지는 값으로, 일단 상기 유도코일의 모양이 정해지면 그 값은 거의 변하지 않는 특성이 있다.

이를 아래의 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2에서 보인 바와 같이 전원장치의 전류가 어떠한 값이 되어도 유도코일에흐르는 전류는 탕면레벨에 의존하며, 몰드(1)의 상부 약 40mm로부터 300mm 이상의 아래까지 탕면레벨에 따른 출력은 일대일의 관계를 가질 뿐만 아니라, 그 기울기도 대체로 크므로 탕면레벨에 따른 검출기의 출력을 안정적으로 유지할 수 있다.

본 발명의 전자기 연속주조에서 탕면레벨 검지방법은 상술한 바와 같이 유도코일에 흐르는 전류를 전류센서를 통하여 측정하고, 그 측정한 값을 처리하는 간단한 공정을 통해 탕면레벨을 검지하여 탕면의 안정적 제어를 달성할 수 있으므로 주조품의 표면 및 내부품질을 향상시켜 보다 높은 실수율을 얻을 수 있는 탁월한 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 연속주조 공정에서 몰드(1) 주위를 감고 있는 유도코일(4)에 고주파 전원공급장치(5)를 이용하여 고주파전류를 인가 한 후,

   상기 몰드(1) 내에 위치한 용융물질(2)에 형성되는 유도자장에 의해 발생되는 유도전류에 의해 변화되는 전류값을 전류측정장치(6)로 측정하여,

   상기 용융물질(2)의 탕면(3)의 레벨을 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 전자기 연속주조에서 탕면레벨의 검지방법.