KR200302675Y1 - 슬라브 벌징 방지장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 연속 주조 공정에서 용강이 초기적으로 형성하는 응고쉘(Solidified Shell)이 냉각수에 의해 응고되어 슬라브를 형성할 때 발생하는 벌징량을 측정하여 냉각수 공급량을 증가시킴으로써 벌징 발생을 방지하는 슬라브 벌징 방지 장치에 관한 것으로서, 연속 주조되는 강 슬라브를 이송하기 위한 롤이 하부에 설치된 세그먼트(11) 위에 설치된 케이스(12) 내부에 수용되어 슬라브의 벌징량을 측정하기 위한 벌징량 측정기구(20)와, 케이스 상부에 장착되어 전자밸브(32)에 의해 공기 공급이 제어되어 벌징량 측정기구(20)를 승하강시키도록 작동하는 공압실린더(30)와, 벌징량 측정기구(20)에 의해 검출된 슬라브 벌징량에 따라 슬라브의 벌징을 방지하기 위해 제어기구에 의해 냉각수 공급량을 조절하여 슬라브에 분사하는 냉각수 공급기구(50), 및 벌징량 측정기구(20)에 의해 측정된 슬라브 벌징량에 대한 정보에 의거하여 슬라브의 벌징을 방지하도록 냉각수 공급량을 조절하고 공압실린더(30)로의 공기 공급을 조절하는 제어기구(70)를 구비하여 이루어진다.

본 고안에 의하면, 벌징량에 따라 냉각수 공급량을 조절함으로써 슬라브의 벌징을 방지할 수 있으며, 슬라브의 품질을 향상시킬 수 있고, 설비 과부하를 사전 예방하여 조업 안정을 도모할 수 있고, 슬라브 응고쉘에서 내부 크랙이나 브레이크 아웃이 발생하여 대형 설비사고가 일어나는 것을 방지할 수 있다.

Description

슬라브 벌징 방지 장치

본 고안은 연속 주조 공정중에서 발생하는 슬라브의 벌징(Bulging) 방지 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속 주조 공정에서 용강이 초기적으로 형성하는 응고쉘(Solidified Shell)이 냉각수에 의해 응고되어 슬라브를 형성할 때 발생하는 벌징량을 측정하여 냉각수 공급량을 증가시킴으로써 벌징 발생을 방지하는 슬라브 벌징 방지 장치에 관한 것이다.

일반적으로 강의 연속 주조 공정은 도 1 도시와 같이 연속주조기의 턴디쉬(Turndish)(1)의 용강이 침지노즐을 통해 주형(2)으로 유입되면 주형내부를 흐르는 냉각수에 의해 초기 응고쉘(Solidifide Shell)이 형성되면서 응고가 시작된다.

이와같이 응고된 응고쉘은 주형 하부에 설치된 다수의 롤(3)에 의해 인발되어 일정 속도로 주형을 빠져나오게 된다.

상기 주형 하부에 마련된 롤(3)은 응고쉘을 인발하는 인발롤(Pinch Roll)과 안내 역할을 수행하는 다수의 가이드롤(Guide Roll)로 이루어지며, 상기 롤들은 각각의 롤들을 지지해주는 다수개의 세그먼트(Segment)에 내설되어 있다.

초기 형성된 응고쉘은 롤에 의해 이송되는 중에 세그먼트에 설치된 2차 냉각 기구를 통하여 응고쉘에 분사되는 냉각수에 의해 내부 용강이 점차 응고되어 슬라브(Slab)(4)로 제조되는데, 응고쉘의 내부가 완전히 응고되지 않은 영역에서는 용강 내부에서 응고쉘 방향으로 철정압이 가해지고, 응고쉘에 가해지는 철정압에 응고쉘이 견디지 못하여 소성변형할 경우 응고쉘에 벌징이 발생하게 된다.

응고쉘에 발생하는 벌징량은 액상 용강의 철정압이 클수록, 롤과 롤 사이의 간격이 클수록 커지고, 응고쉘의 온도에 따른 평균 영(Young)률이 클수록, 응고쉘의 두께가 두꺼울수록 작아진다.

응고쉘에 발생하는 벌징량이 클 경우 발생된 벌징이 롤을 통과하는 순간 변형을 일으켜 내부 응고쉘 계면에서 인장응력을 받아 응고쉘이 이 응력을 견디지 못하면 내부크랙이 발생하게 된다.

또한, 주조속도가 낮은 경우 롤과 롤사이에서 발생하는 벌징은 일정한 형태를 유지하는 정상벌징(Stationary Bulging) 상태를 유지하게되어 벌징의 형태가 시간에 따라 일정하지만, 주조속도가 빠를 경우에는 시간에 따라 응고쉘이 두 개의 롤 사이에서 부품과 수축을 반복하는 동적거동을 보이는 비정상벌징(Instationary Bulging)을 보이게 된다.

응고쉘의 비정상 벌징량이 많아져 응고쉘이 부풀게 되면 용강이 내부로 유입되고 반대로 응고쉘이 롤에 눌리면 비정상 벌징량이 감소하여 용강이 주형탕면으로 유출되어 탕면변동을 일으키게 되고, 주형내 탕면 변동이 심하게 되면 주형내 응고층이 불균일하게 성장하여 응고층이 터지는 브레이크아웃(Breakout)이 발생하여 연속주조공정중 치명적인 사고를 유발하게 된다.

따라서 응고쉘에 발생하는 벌징으로 인한 내부크랙과 탕면변동을 방지하기 위해서는 응고쉘에 발생하는 벌징량을 측정할 필요가 있고, 이를 통해 응고쉘을 냉각하기 위해 세그먼트에 설치된 냉각기구를 통해 분사되는 냉각수량을 조정하여 슬라브에 발생하는 벌징을 방지하는 것이 필요하다.

종래 슬라브 응고쉘의 벌징량을 측정하는 기술로는 비접촉식의 경우 대개 일본 공개특허공고 소63-104767 호, 일본 공개특허공보 평3-268850, 일본 공개특허공보 소53-113222호에 개시된 와류(Eddy Current) 방식의 센서를 이용하는 것이 있다.

그러나, 측정 분위기나 냉각수의 영향으로 지속적으로 정확한 측정치를 유지하기 어려운 단점이 있으며, 슬라브에 발생하는 벌징량을 적시에 판단하지 못하여 방지하지 못함으로써 설비의 과부하를 초래할 뿐만 아니라 슬라브의 품질이 저하하는 문제가 발생하였다.

본 고안은 상기 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 슬라브 벌징량을 측정하여 적정 냉각수를 공급하여 슬라브에 분사냉각함으로써 벌징을 방지하는 슬라브 벌징 방지 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 은 슬라브를 생산하기 위한 연속 주조 시스템을 개략적으로 도시한 도면,

도 2 는 본 고안에 따른 슬라브 벌징 방지 장치를 연속 주조 시스템의 세그먼트 위에 장착한 구성을 도시한 도면,

도 3 은 본 고안에 따른 슬라브 벌징 방지 장치를 도시한 도면이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11: 세그먼트 20: 벌징량 측정기구 21: 몸체 24: 센서

25a:보호관 25b: 전달봉 29: 롤러 30: 공압실린더

32,41,51: 전자밸브 40: 에어 퍼지기구 50: 냉각수 공급기구

60: 신호변환기 70: 제어기구

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 슬라브 벌징 방지 장치는, 연속 주조되는 강 슬라브를 이송하기 위한 롤이 하부에 설치된 세그먼트(11) 위에 설치된 케이스(12) 내부에 수용되어 슬라브의 벌징량을 측정하기 위한 벌징량 측정기구(20)와, 케이스 상부에 장착되어 전자밸브(32)에 의해 공기 공급이 제어되어 벌징량 측정기구(20)를 승하강시키도록 작동하는 공압실린더(30)와,벌징량 측정기구(20)에 의해 검출된 슬라브 벌징량에 따라 슬라브의 벌징을 방지하기 위해 제어기구에 의해 냉각수 공급량을 조절하여 슬라브에 분사하는 냉각수 공급기구(50), 및 벌징량 측정기구(20)에 의해 측정된 슬라브 벌징량에 대한 정보에 의거하여 슬라브의 벌징을 방지하도록 냉각수 공급량을 조절하고 공압실린더(30)로의 공기 공급을 조절하는 제어기구(70)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구성이다.

또한, 본 고안에서 벌징량 측정기구(20)는 벌징량을 측정하기 위해 슬라브와 접촉하는 롤러(29)와, 롤러(29)에 의해 검출된 슬라브 벌징량을 상하 방향의 변위로 나타내기 위한 전달봉(25b)과, 전달봉의 변위를 통해 벌징량을 측정하는 센서(24)를 구비한다.

이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 고안을 상세하게 설명한다.

도 2 는 본 고안 장치가 연속 주조 라인의 제 3 구역 및 제 5 구역, 제 7구역에 설치된 구성을 도시하며, 도 3 은 본 고안 장치를 도시한 도면이다.

도 3 도시와 같이, 본 고안 장치는 세그먼트(11) 위에 장착된 케이스(12) 내에 수용된 벌징량 측정기구(20)와, 이 벌징량 측정기구(20)를 상하 방향으로 이동시키기 위한 공압 실린더(30)와, 벌징량 측정기구(20)에 퍼지(purge) 에어를 공급하는 에어 퍼지기구(40), 슬라브에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급기구(50)와, 벌징량 측정기구(20)에 의해 측정된 벌징량에 대한 신호를 변환하는 신호변환기(60) 및 이 신호변환기(60)로부터의 벌징량 정보를 입력받아 슬라브의 벌징을 방지하기 위해 분사되는 냉각수 공급량을 조절하고 공압실린더(30)의 작동을 제어하며 에어 퍼지기구(50)를 제어하는 제어기구(70)를 구비하고 있다.

본 고안에서 세그먼트(11) 위에 장착된 케이스(12) 내부에 수용된 벌징량 측정기구(20)는 케이스(12) 상부에 장착된 공압실린더(30)의 로드(31) 단부에 결합된 케이스 형상의 몸체(21)를 구비하며, 몸체(21) 상판의 하부에 고정기구(22)를 통해 센서(24)가 고정된다.

센서(24)는 슬라브의 벌징량을 저항치의 변화로써 측정하는 구조로 상부(23a)와 중간부(23b) 및 하부(23c)로 이루어져 중앙에 전달봉(25b)이 슬라브 벌징량에 따라 상하이동할 수 있도록 관통공(24a)이 형성되며, 전달봉(25b)의 변위를 저항치의 변화로써 감지하여 슬라브 벌징량을 측정하는 구조이다.

또한, 몸체(21) 하부판에는 벌징량 전달봉 보호관(25a)이 관통설치되어 스프링 지지판(26)에 결합되며, 지지판(26)은 몸체(21)의 하부판 위에 걸리도록 구성되어 벌징량 전달봉(25b)과 결합되고, 몸체(21) 내부에서 전달봉(25b) 둘레에 스프링(28)이 설치되며, 센서의 상부(23a)와 중간부(23b) 및 하부(23c)를 관통하여 중앙에 형성된 관통공(24a) 내에서 전달봉(25b)이 상하로 이동가능하도록 구성된다.

본 고안에서 보호관(25a) 하부에는 브라켓(27)을 통해 슬라브의 벌징량을 측정하기 위해 벌징 부위와 접촉하는 롤러(29)가 장착된다.

이 롤러(29)는 고온의 슬라브(4)와 접촉하므로 열에 의해 용이하게 변형이 일어나지 않는 재질로 제조되며 벌징량의 변화를 상하 방향의 변위로 정확하게 전달하도록 구성된다.

다음에, 벌징량 측정기구(20)의 몸체(21) 내부의 습기 등을 제거하고 냉각시키기 위한 퍼지 에어를 공급하는 에어 퍼지기구(40)를 설명하면, 벌징량 측정기구(20)를 냉각시키기 위해 제어기구(70)에 의해 전기적으로 제어되는 전자밸브(41)를 개폐 제어하여 퍼지 에어 공급을 조절하여 공기관(42)을 통해 벌징량 측정 기구(20)의 몸체(21) 내부로 에어를 공급한다.

본 고안을 구성하는 냉각수 공급기구(50)는 측정된 슬라브 벌징량에 따라 냉각수 공급을 제어하는 제어기구(70)에 의해 전자밸브(51)를 개폐 제어하여 냉각수 공급 호스(52)를 통해 보호관(25a) 내부에 설치된 전달봉(25b)으로 냉각수를 공급하여 슬라브 위에 냉각수를 분사하도록 구성된다.

본 고안에서 슬라브 위에 분사되는 냉각수의 압력은 무시할 수 있으므로 보호관(25a) 내부로 연장하는 전달봉(25b)을 냉각수관으로 구성하여도 무방하다.

본 고안에서는 또한, 슬라브의 벌징량을 측정하도록 몸체(21)를 하강 이동시키기 위한 공압실린더(30)에의 공기 공급을 제어하는 전자밸브(32)가 구비되어 제어기구(70)의 제어에 의해 몸체(21)를 하강, 상승시키도록 구성한다.

더욱이, 본 고안에서는 제어기구(70)에 보내진 벌징량 정보에 따라 작업자가 슬라브 벌징 정도를 감시할 수 있도록 감시용 모니터(80)가 설치된다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 고안 장치의 작동을 설명한다.

강의 연속 주조 작업이 개시되면, 제어기구(70)에서 주조 길이를 추적하여 각 구역 별로 차례로 제어밸브를 개방하여 냉각수를 적절히 분사하여 용강을 응고시켜 슬라브를 생산하는데, 주조 길이에 따라 제어기구(70)가 작동하여 전자밸브(32)를 온시켜 공압실린더(30)에 공기를 공급하여 벌징량 측정기구(20)를 하강시켜 롤러(29)가 슬라브(4)와 접촉하도록 한다.

이로써 벌징량 측정기구(20)의 롤러(29)의 상하 이동에 따라 보호관(25a)및 전달봉(25b)이 상하 이동하여 센서(24)를 통해 슬라브 벌징량을 연속적으로 검출하고 신호변환기(60)를 거쳐 제어기구(70)에 벌징량에 대한 정보를 송신한다.

또한, 제어기구(70)에서는 벌징량에 따라 벌징량이 ±2㎜ 인 경우 기본 냉각수량을 공급하고 ±5㎜ 이내인 경우 5% 냉각수량을 증가시키며 그 이상의 경우는 10% 증가시키는 식으로 적절한 냉각수 공급량을 판단하여 냉각수 공급기구(50)의 전자밸브(51)의 개폐를 제어하여 슬라브의 벌징을 방지하도록 냉각수를 공급하여 슬라브에 분사한다.

이와 동시에 모니터(80)를 통해 슬라브의 현재 벌징 상태를 운전자에게 알려주어 세그먼트(11) 내부의 슬라브 벌징 상태를 감시할 수 있도록 하였다.

따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 고안에 의하면, 연속 주조되는 슬라브의 벌징량을 연속적으로 측정하여 벌징량에 따라 냉각수 공급량을 조절함으로써 슬라브의 벌징을 방지할 수 있으며, 이로써 제조되는 슬라브의 품질을 향상시킬 수 있고, 설비 과부하를 사전 예방하여 조업 안정을 도모할 수 있으며, 슬라브 응고쉘에서 내부 크랙이나 브레이크 아웃이 발생하여 대형 설비사고가 일어나는 것을 방지할 수 있는등 유용한 효과가 달성된다.

Claims (2)

1. 연속 주조되는 강 슬라브를 이송하기 위한 롤이 하부에 설치된 세그먼트(11) 위에 설치된 케이스(12) 내부에 수용되어 슬라브의 벌징량을 측정하기 위한 벌징량 측정기구(20)와,

   케이스 상부에 장착되어 전자밸브(32)에 의해 공기 공급이 제어되어 벌징량 측정기구(20)를 승하강시키도록 작동하는 공압실린더(30)와,

   벌징량 측정기구(20)에 의해 검출된 슬라브 벌징량에 따라 슬라브의 벌징을 방지하기 위해 제어기구에 의해 냉각수 공급량을 조절하여 슬라브에 분사하는 냉각수 공급기구(50), 및

   벌징량 측정기구(20)에 의해 측정된 슬라브 벌징량에 대한 정보에 의거하여 슬라브의 벌징을 방지하도록 냉각수 공급량을 조절하고 공압실린더(30)로의 공기 공급을 조절하는 제어기구(70)를 구비하는 것을 특징으로 하는 슬라브 벌징 방지 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 벌징량 측정기구(20)는 벌징량을 측정하기 위해 슬라브와 접촉하는 롤러(29)와, 롤러(29)에 의해 검출된 슬라브 벌징량을 상하 방향의 변위로 나타내기 위한 전달봉(25b)과, 전달봉의 변위를 통해 벌징량을 측정하는 센서(24)를 구비한 것을 특징으로 하는 슬라브 벌징 방지 장치.