KR20020051481A - 연속 주조 공정에서 탕면의 레벨 측정 센서의 자동 교정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 주조 공정에서 용탕의 자유표면의 레벨을 측정하는 센서의 자동 열간 교정 방법에 관한 것으로, 연속 주조 공정에서 몰드 내부의 탕면의 레벨을 측정하는 센서의 교정 방법에 있어서, 탕면(2)의 상부에 설치된 탕면 교정 센서(5)에 부착되고 탕면(2)으로부터 높이를 달리하는 다수개의 탕면 교정 센서 단자(9)가 탕면(2)과 접촉시 실제 탕면(2)의 레벨을 측정하는 단계와, 탕면(2)의 레벨을 측정하는 탕면 레벨 측정 센서(4)에 의하여 레벨을 측정하는 단계와, 신호처리부(6)에서 상기 탕면 교정 센서(5)로부터 출력된 탕면 교정 센서 신호(8)와 탕면 레벨 측정 센서(4)로부터 출력된 탕면 레벨 측정 센서 신호(7)의 상관관계를 이용하여 탕면의 레벨을 교정하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하여, 용탕의 레벨 측정 센서를 자동으로 정확하게 교정함으로써, 몰드로 유입되는 유량을 조절하여 탕면 레벨을 안정화시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

연속 주조 공정에서 탕면의 레벨 측정 센서의 자동 교정 방법 { The auto-calibrating method of sensor measuring the molten metal level in the continuous casting}

본 발명은 연속 주조 공정에서 용탕의 자유표면(이하, 탕면이라 함)의 레벨을 측정하는 센서의 자동 열간 교정(hot calibration) 방법에 관한 것이다.

일반적으로 연속 주조 공정에 있에서 초기 응고가 시작되는 탕면을 안정화하는 것은 건전한 응고쉘 형성과 주편 품질 향상뿐만 아니라 안전한 주조 작업을 위한 중요한 요소이며, 대체로 철강의 연속주조에서는 ±5mm의 오차 범위 내에서 탕면의 레벨을 조절하고 있다.

따라서 탕면 레벨을 실시간으로 측정하는 장치를 설치하여, 이 장치의 출력 신호를 이용하여 스토퍼(Stopper)나 슬라이딩 게이트(Sliding gate)를 통하여 몰드로 유입되는 유량을 조절하여 탕면 레벨을 안정화하는 방법이 연주 공정에 대해 개발되어 사용되고 있다.

종래에는 탕면 레벨을 측정하는 방법으로 용탕을 투과하지 못하는 방사선 예를 들어, Co60에 의한 감마선(γray)을 이용하는 방법과 와전류 센서에 의한 방법(미국특허, US4567435, 1987년), 정전용량 센서에 의한 방법(미국특허, US4555941, 1985년) 등이 있다.

이러한 탕면 레벨 측정 센서들의 교정은 주로 주편을 모사한 강이나 스테인레스로 만든 상온의 블럭(Block)을 몰드 내 일정 위치에 놓은 상태에서 탕면 레벨 측정 센서의 출력으로 교정한다.

이와 같은 종래의 장치에 의하면 실제 주조 중에 주편과 몰드의 온도가 상온 상태보다 상당히 높아서 물성치가 상당히 다르다.

이로 인해 비록 탕면 레벨 측정 센서 종류에 따라 오차 정도가 다르기는 하지만, 냉간 교정(Cold calibration)한 탕면 레벨 측정 센서로 측정한 탕면 레벨과 실제 탕면 간의 오차는 발생한다.

이러한 오차를 교정하기 위해 주조 중에 금속 막대를 몰드 내에 삽입하여 탕면에 접촉시킨 다음, 막대에 묻은 금속 흔적의 위치와 몰드 상단간의 거리를 측정하여 탕면 레벨을 결정하고 이 순간의 탕면 레벨 측정 센서로부터 출력된 레벨을 비교하여 교정하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 교정 방법에 의하면 금속 막대에 묻은 금속 흔적이 불분명하고, 찍는 순간의 시간과 탕면 레벨 측정 센서 출력과 비교하여 교정하는 시간차가 발생하기 때문에 오차가 크게 발생한다는 문제점이 있었다.

또한 정확한 교정을 위해서는 수 개의 레벨에 따른 탕면 교정이 이루어져야 하므로 인위적으로 탕면을 조정하여야 하는 문제점이 있었고, 탕면 레벨을 측정하는 것이 작업자의 수작업으로 이루어지기 때문에 오차가 발생하고, 안전사고의 위험이 크다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 실제 주조 작업 중에 탕면으로부터 높이가 다른 다수개의 탕면 교정 센서 단자에 의하여 정확한 탕면 레벨을 측정하는 탕면 교정 센서의 측정값으로부터 실시간으로 탕면의 레벨을 측정하는 탕면 레벨 측정 센서의 출력값을 탕면의 레벨값으로 환산하는 환산식을 구함으로써 상기 탕면 레벨 측정 센서를 교정하는 연속 주조 공정에서 탕면의 레벨 측정 센서의 자동 교정 방법을 제공함을 그 목적으로한다.

도 1은 본 발명에 의한 탕면 레벨 측정을 위한 장치의 구성 및 흐름도.

도 2는 본 발명에 의한 교정 슬로프와 교정 오프셋이 결정된 일차함수 그래프.

도 3은 본 발명에 의한 신호처리부에서의 탕면 레벨 측정 센서의 교정 흐름도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 몰드2: 탕면

3: 응고쉘4: 탕면 레벨 측정 센서

5: 탕면 교정 센서6: 신호처리부

7: 탕면 레벨 측정 센서 신호8: 탕면 교정 센서 신호

9: 탕면 교정 센서 단자

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 연속 주조 공정에서 탕면 레벨 측정 센서의 자동 교정 방법은, 연속 주조 공정에서 몰드 내부의 탕면의 레벨을 측정하는 센서의 교정 방법에 있어서, 탕면(2)의 상부에 설치된 탕면 교정 센서(5)에 부착되고 탕면(2)으로부터 높이를 달리하는 다수개의 탕면 교정 센서 단자(9)가 탕면(2)과 접촉시 실제 탕면(2)의 레벨을 측정하는 단계와, 탕면(2)의 레벨을 측정하는 탕면 레벨 측정 센서(4)에 의하여 레벨을 측정하는 단계와, 신호처리부(6)에서 상기 탕면 교정 센서(5)로부터 출력된 탕면 교정 센서 신호(8)와 탕면 레벨 측정 센서(4)로부터 출력된 탕면 레벨 측정 센서 신호(7)의 상관관계를 이용하여 탕면의 레벨을 교정하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

도 1의 본 발명에 의한 탕면 레벨 측정을 위한 장치의 구성 및 흐름도에 도시된 바와 같이, 탕면 레벨 측정 센서(4)는 몰드(1)의 외부에 설치되어 탕면의 레벨을 측정하고, 탕면 교정 센서(5)는 탕면(2)의 상부에 설치되며 높이를 달리하는 다수개의 탕면 교정 센서의 단자(9)를 구비한다.

상기 탕면 레벨 측정 센서(4)는 센서의 종류에 따라 설치 위치가 다르게 되나, 본 발명의 실시예에 의하면 몰드(1)의 상단에서 일정한 높이 예컨대, 탕면(2) 높이에 전자기장을 인가하기 위하여 몰드(1) 상단 둘레를 감싸는 코일의 형상을 한다.

그리고 상기 탕면 레벨 측정 센서(4) 및 탕면 교정 센서(5)에 연결되어 수신된 신호를 처리하는 신호처리부(6)로 구성된다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명의 작용에 대하여 상세히 설명한다.

고온의 용탕과 물리적으로 접촉함으로써 신호를 발생하는 탕면 교정 센서(5)를 탕면(2)으로부터 일정 위치에 두고, 용탕과 탕면 교정 센서(5)가 접촉시에 발생하는 탕면 교정 센서 신호(8)를 탕면 레벨 측정 센서(4)의 출력 신호인 탕면 레벨 측정 센서 신호(7)와 비교하여 신호처리부(6)에서 자동으로 처리하게 함으로 탕면 레벨을 교정하게 된다.

본 발명의 실시예로서 상기 탕면 레벨 측정 센서(4)로서 전자기 연속주조용 코일을 설치하는 경우, 코일에 전류를 인가하면 코일 주위에 자기장이 형성되며, 이 자기장은 몰드(1)와 탕면(2)에 와전류(Eddy current)를 형성한다.

이 와전류는 탕면(2) 높이에 따라 그 크기가 달라지므로, 탕면 레벨 측정 센서(4)는 탕면 레벨에 따른 와전류의 크기를 측정하게 된다.

그리고 상기 탕면 교정 센서(5)로서 열전대를 이용하는 경우, 열전대와 용탕이 접촉하지 않고 근접하여도 설정 온도까지 올라갈 수 있으므로 오작동 확률이 높으며, 응답속도도 느리게 되는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 의하며, 상기 탕면 교정 센서(5)는 두개의 전극을 갖는 텅스텐 와이어(wire)로 구성된 탕면 교정 센서의 단자(9)를 구비하도록 하여, 전기전도성을 갖는 용탕과 접촉하면 통전이 이루어져 신호가 발생하게 함으로써 응답속도가 빠르고 오작동 확률이 작게 하는 것이 바람직하다.

탕면(2)의 레벨을 측정하는 상기 탕면 레벨 측정 센서(4)는 그 종류 및 특성에 따라 출력값이 달라지게 되므로 탕면 레벨 측정 센서(4)의 신호와 탕면(2)의 실제 레벨에 대한 환산식을 구함으로써 탕면 레벨 측정 센서(4)의 출력값으로부터 직접 탕면(2)의 레벨을 측정할 수 있다.

상기 환산식은 구간별 일차함수나 특정 함수로 되어 있으며, 신호처리부(6)에서 탕면 레벨 측정 센서(4)로부터 측정한 탕면(2)의 레벨과 탕면 교정 센서(5)로부터 측정한 실제 탕면(2)의 레벨로부터 환산식의 계수를 구하거나, 탕면(2)의 레벨과 실제 탕면(2)의 레벨간의 보정 계수를 계산하는 방법으로 소프트웨어적으로 탕면 레벨 측정 센서(4)를 교정할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

탕면 교정 센서(4)에 장착된 탕면 교정 센서 단자(9)를 몰드(1)의 상단에서 100mm, 80mm의 위치에 두고, 용탕이 노즐을 통하여 몰드(1)로 유입되어 탕면(2)이 상승하여 100mm, 80mm를 각각 지나면 탕면 교정 센서(5)에서 신호가 발생하고, 이 신호가 발생한 순간의 탕면 레벨 측정 센서(4)의 탕면 레벨과 실제 탕면(2)의 레벨로부터 환산식인 하기의 수학식을 얻을 수 있다.

상기 수학식 1에서 A, B, D, k는 센서 출력(V_sensor)으로부터 레벨을 환산하는식의 계수로서, A는 레벨 몰드 하단으로 충분히 멀리 위치하여 레벨 변화가 센서의 출력에 영향을 미치지 않을 때의 센서 출력치 즉, 센서 출력의 상한치이고, B는 레벨이 0일 경우의 센서 출력치이다.

그리고 D와 k는 A, B 사이의 중앙에 해당하는 레벨에서 함수의 기울기와 연관되는 인자이다.

탕면(2)으로부터 100mm, 80mm의 위치에서 탕면 교정 센서(5)의 신호가 발생하였을 때 탕면 레벨 측정 센서(4)는 각각 82.5mm, 64mm의 탕면 레벨을 나타낸다.

도 2는 본 발명에 의한 교정 슬로프와 교정 오프셋이 결정된 일차함수 그래프로서, 상기 수학식 1로부터 교정 슬로프(Calib Slope)와 교정 오프셋(Calib Offset)이 결정되며 일차함수식은 하기의 수학식 2와 같다.

실제 탕면 레벨 = Calib Slope × 탕면 레벨 + Calib Offset

상기 수학식 2로부터 탕면(2)으로부터 100mm, 80mm의 위치에서 실제 탕면 레벨 및 탕면 레벨로부터 교정 슬로프와 교정 오프셋을 계산한 결과, 각각 1.081과 10.82임을 알 수 있다.

따라서 상기의 방법에 의하여 탕면 레벨을 정확하게 측정할 수 있으며, 탕면 교정을 안정적으로 실행할 수 있다.

한편 도 3은 본 발명에 의한 신호처리부에서의 탕면 레벨 측정 센서의 교정 흐름도로서, 상기에서 설명한 본 발명에 의한 교정 방법을 나타낸다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 연속 주조 공정에서 탕면의 레벨 측정 센서의 자동 교정 방법을 사용하면, 연속 주조 공정에서 용탕의 자유표면 즉, 용탕의 레벨 측정 센서를 자동으로 정확하게 교정함으로써, 몰드로 유입되는 유량을 조절하여 탕면 레벨을 안정화시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

Claims (1)

1. 연속 주조 공정에서 몰드 내부의 탕면의 레벨을 측정하는 센서의 교정 방법에 있어서, 탕면(2)의 상부에 설치된 탕면 교정 센서(5)에 부착되고 탕면(2)으로부터 높이를 달리하는 다수개의 탕면 교정 센서 단자(9)가 탕면(2)과 접촉시 실제 탕면(2)의 레벨을 측정하는 단계와, 탕면(2)의 레벨을 측정하는 탕면 레벨 측정 센서(4)에 의하여 레벨을 측정하는 단계와, 신호처리부(6)에서 상기 탕면 교정 센서(5)로부터 출력된 탕면 교정 센서 신호(8)와 탕면 레벨 측정 센서(4)로부터 출력된 탕면 레벨 측정 센서 신호(7)의 상관관계를 이용하여 탕면의 레벨을 교정하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 연속 주조 공정에서 탕면 레벨 측정 센서의 자동 교정 방법.