KR20110034474A - 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속 주조용 몰드 내의 용강의 유동을 측정하여 용강의 탕면 부위 유속을 정확하게 측정할 수 있도록 한 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치에 관한 것이다.

그 구성은 연속 주조용 몰드의 상부에 배치되어 가변되는 몰드의 용강 탕면 유동 변위값을 측정하고 이를 외부에 전기적 신호인 측정 신호로 출력하기 위한 측정수단과, 측정수단으로부터 출력된 측정 신호를 데이터 정보로 수집하고 수집된 데이터 정보를 탕면 유동 속도로 변환하여 탕면 유동 속도를 연산하는 제어수단으로 구성된다.

이에 따르면 본 발명은 몰드 내 탕면 부위의 용강 유동에 따른 거리 변위량을 측정하여 용강의 탕면 유속을 정확하게 측정할 수 있으므로 측정된 유속을 근거로 주조 속도를 제어함으로써, 주조시 제품의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Description

연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치{APPARATUS FOR INSPECTING THE FLOW OF MOLTEN STEEL INTHE MOLD OF CONTINUOUS CASTING}

본 발명은 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치에 관한 것으로, 특히 용강의 유동을 측정하여 용강의 탕면 부위 유속을 정확하게 측정할 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 연속주조 공정은 턴디쉬 내에 수강되어 있는 용강이 침지노즐을 통해 몰드로 유입된 후 용강의 응고가 개시되어 중간제품인 주편을 만드는 공정이다.

연속주조 공정 주조용 몰드는 내부에 턴디쉬와 연결된 침지노즐이 배치되고, 침지노즐을 통해 몰드 내부로 공급된 용강을 응고시켜 주편으로 제작하는 기능을 갖는다.

여기서, 몰드 내부로 공급된 용강은 몰드의 내벽부에 충돌된 후에 일부는 상기 몰드의 하부로 순환하는 유동을 형성하고, 일부는 몰드의 상부로 순환하는 유동을 형성한다.

이때, 몰드측으로 공급된 용강은 유속이 빠르기 때문에 용강이 충돌되는 몰 드의 내벽부 부근에는 용강이 이상 유동되는 볼텍스 현상이 발생될 우려가 있다.

이와 같이 연속주조 공정에서 몰드 탕면은 주조제품의 표면 상태를 결정하는 매우 중요한 요소로서, 몰드 탕면의 유동은 보온제, 윤활제 및 개재물 흡수제로 사용되고 있는 몰드 파우더의 특성과 슬래그가 용강으로 혼입되는 현상 등과 밀접한 관계를 갖는다.

표면 품질이 우수한 주조물을 얻기 위해서는 몰드 탕면의 유동에 대한 평가가 매우 중요하다. 하지만, 종래에는 몰드 상부의 공간이 협소하고, 고온의 용강 및 탕면을 덮고 있는 몰드 파우더로 인하여 탕면 유동의 측정이 용이하지 않은 문제점이 있다.

연속 주조공정에서 용강이 초기 응고되는 몰드 내 용강 유동은 상승류와 하강류를 동시에 생성하는 더블 롤(Double Roll) 패턴과, 몰드 내측면을 따라 유동되는 싱글 롤(Single Roll) 패턴을 나타낸다.

고속 주조 작업시 몰드 파우더와 용강 계면에서의 유속을 고려하여 관성력에 의한 불안정성이 부력의 안정성보다 커질 경우 계면의 교란 현상이 발생하고, 용강과 용강 슬래그의 표면 유속차가 일정값 이상이 되면 파우더의 혼입이 발생한다.

또한 침지 노즐의 좌,우 용강 토출구의 토출 유량에 차이가 발생할 경우, 용강 표면에서의 표면 유속의 좌우 편차가 발생하게 되어 유속이 적은 쪽의 탕면부에서 볼텍스 현상이 발생하며 개재물이 혼입될 우려가 있다.

따라서, 탕면 속도에 따라 주조속도와 몰드 내 용강 유동을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 제반문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 속도를 정확하게 측정할 수 있도록 그 구조가 개선된 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 연속 주조용 몰드의 상부에 배치되어 가변되는 몰드의 용강 탕면 유동 변위값을 측정하고 이를 외부에 측정 신호로 출력하기 위한 측정수단과,

상기 측정수단으로부터 출력된 측정 신호를 데이터 정보로 수집하고 수집된 데이터 정보를 탕면 유동 속도로 변환하여 탕면 유동 속도를 연산하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 측정수단은 하단부가 상기 몰드의 용강에 침지되고 상기 용강 탕면의 유동에 따라 좌,우 회전동작되는 측정 레버와,

상기 측정 레버와 이격된 위치에 배치되고 상기 측정 레버의 회전 동작시 이격된 거리를 측정하고 이를 전기적 신호로 출력하는 센서를 구비한다.

상기 센서는 상기 측정 레버의 상단부와의 거리 간격을 측정하는 레이저 센서를 채용한다.

상기 제어수단은 상기 측정수단의 측정 신호를 데이터 정보로 수집하는 데이터 입력부와,

상기 데이터 입력부를 통해 수집된 데이터 정보를 용강의 탕면 유동 속도로 변환하기 위한 제어부를 구비한다.

본 발명의 다른 특징적인 요소로는, 연속 주조용 몰드의 상부에 배치되어 가변되는 용강의 탕면 유동 변위값을 측정하고 이를 외부에 측정 신호로 출력하기 위한 측정수단과,

상기 측정수단으로부터 출력된 측정 신호를 데이터 정보로 수집하고 수집된 데이터 정보를 근거로 탕면 유동 속도로 변환하여 탕면 유동 속도를 연산하는 제어수단과,

상기 측정수단을 상기 연속 주조용 몰드의 상부에서 승강시켜 상기 용강 탕 면의 측정 높이를 조절하기 위한 승강수단을 구비한다.

상기 측정수단은 상기 연속 주조용 몰드의 상부에 승강 가능하도록 배치되는 케이스 본체와,

상부가 상기 케이스 본체에 회전 가능하게 설치되고 하단부가 상기 몰드의 용강에 침지되고 상기 용강 탕면의 유동에 따라 좌,우 회전동작되는 측정 레버와,

상기 케이스 본체의 내부에 배치되고 상기 측정 레버와 이격된 위치에 배치되고 상기 측정 레버의 회전 동작시 이격된 거리를 측정하고 이를 전기적 신호로 출력하는 센서를 구비한다.

상기 승강수단은 상기 연속 주조용 몰드의 상부에 배치되고 외부의 전원이 공급됨에 따라 구동 회전되며 상기 케이스 본체의 타단부에 관통되도록 나사산 결합되는 나사축을 갖는 승강모터를 구비한다.

본 발명은 연속 주조용 몰드의 주위에 배치되어 용강 탕면 유속 변위량을 정확하게 측정할 수 있도록 한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 몰드 내 탕면 부위의 용강 유동에 따른 거리 변위량을 측정하여 용강의 탕면 유속을 정확하게 측정할 수 있으므로 측정된 유속을 근거로 주조 속도를 제어함으로써, 주조시 제품의 표면 품질을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치의 일 실시 예는, 도 1을 참조하여 설명하면, 그 구성은 연속 주조용 몰드(10)의 상부에 배치되어 가변되는 몰드(10)의 용강 탕면(M1) 유동 변위값을 측정하고 이를 외부에 전기적 신호인 측정 신호로 출력하기 위한 측정수단과, 측정수단으로부터 출력된 측정 신호를 데이터 정보로 수집하고 수집된 데이터 정보를 탕면 유동 속도로 변환하여 탕면 유동 속도를 연산하는 제어수단으로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 측정수단은 몰드 커버(50; 혹은 몰드 주변 구조물)의 상측에 배치되는 케이스 본체(110)와, 상부가 케이스 본체(110)에 고정되고 하단부가 용강 탕면(M1)의 내부로 침지되는 측정 레버(150)와, 케이스 본체(110)의 내부에 배치되고 측정 레버(150)의 회전 동작시 이격된 거리를 측정하고 이를 전기적 신호로 출력하는 센서(210)로 구성된다.

측정 레버(150)는 상부가 케이스 본체(110)의 일단부에 고정핀(155)을 매개로 회전 가능하도록 설치된 구조를 갖는다.

또한, 측정 레버(150)는 하단부가 용강 탕면(M1)의 내부로 침지되고 상부가 케이스 본체(110)에 회전 가능하게 배치되어 있으므로, 용강 탕면(M1)의 유동에 따라 좌,우 회전 되는 구조를 갖는다.

측정 레버(150)는 하부 또는 전체 표면에 내화재인 내화물이 마감 처리되어 있으며, 표면이 아니라 내부까지 내화물로 구성할 수도 있다.

이는, 실제 하단부가 용강(M)의 내부에 침지되므로, 고온의 용강(M)에 용해되는 것을 방지하기 위함이다.

센서(210)는 측정 레버(150)와 이격된 위치에 배치되어 측정 레버(150)의 좌,우 회전 변위에 따라 이격되는 거리 간격을 측정하고 이를 측정 신호로 출력하는 기능을 갖는다.

센서(210)는 일 예로 레이저 센서를 채용한다.

제어수단은 센서(210)로부터 출력되는 측정 신호를 데이터 정보로 수집하는 데이터 입력부(250)와, 데이터 입력부(250)를 통해 수집된 데이터 정보를 용강(M)의 탕면 유동 속도로 변환하기 위한 제어부(200)를 구비한다.

제어부(200)는, 데이터 정보를 데이터 처리 로직을 매개로 용강(M)의 탕면 유동 속도로 변환함으로써, 주조 중 용강 유동 속도를 측정하는 기능을 수행한다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 앞서 설명한 선 실시 예와 구성요소가 동일하지만, 케이스 본체(110)를 상,하 승강시켜 용강 탕면(M1)의 측정 높이를 조절하는 승강수단이 더 구비된 것이다.

승강수단은 몰드 커버 또는 몰드 주변 구조물에 고정되는 하우징과, 하우징의 내부에 배치되고 케이스 본체(110)의 타단부에 관통 결합되고 회전 가능한 나사축(320)을 가지며 외부 전원이 공급됨에 따라 구동 회전되는 승강모터(310)를 구비한 것이다.

나사축(320)은 케이스 본체(110)의 타단부에 관통됨과 아울러, 나사산 결합되어 회전 동작시 케이스 본체(110)에 상,하 승강력을 부여하는 기능을 갖는다.

승강모터(310)는 외부 전원이 공급됨에 따라 정,역 회전 가능한 모터를 채용한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명 실시 예들의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치는, 침지 노즐(20)의 좌,우 용강 토출구를 통해 턴디쉬 내의 용강(M)이 몰드(10) 내부로 공급되면, 용강(M)의 상승류 및 하강류에 따라 용강 탕면(M1)에 유동이 발생하고, 측정수단에서 유동 변위량을 측정하여 제어수단측으로 측정 신호를 출력한다.

제어수단은 출력된 측정 신호를 데이터 정보로 수집한 후에, 제어부(200)가 수집된 데이터 신호를 용강 탕면(M1)의 유동 속도로 변환한다.

한편, 본 발명은 승강수단을 이용하여 몰드(10)의 용강 탕면 레벨에 따라 측정 레버(150)의 높이를 조절할 수 있다.

승강수단의 작동과정은 외부 전원이 승강모터(310)에 인가됨에 따라 정,역방향 회전 구동되고, 정 방향 회전시 나사축(320)이 회전되어 측정 레버(150)가 고정된 케이스 본체(110)를 하강 동작시키고, 역방향 회전시 나사축(320)이 반대 방향으로 회전되어 케이스 본체(110)를 상승 동작시킨다.

이때, 승강모터(310)의 나사축(320)과 케이스 본체(110)는 나사산 결합되어 있으므로, 나사축(320)의 회전에 따라 케이스 본체(110)가 나사축(320)의 나사산을 따라 승강 동작된다.

승강모터(310)의 회전 구동은 작업자가 수동으로 조작하거나, 용강 탕면 레벨 수위 센서를 이용하여 탕면 수위를 감지한 후에 그 레벨에 적합한 높이로 자동으로 조정되도록 할 수도 있다.

측정수단의 측정과정은 용강 탕면(M1)에 하단부가 침지된 측정 레버(150)가 용강(M)의 유동에 따라 고정핀(155)을 매개로 좌,우 회전되고, 측정 레버(150)의 좌,우 회전시 센서(210)와의 거리 간격이 가변된다.

이어서, 센서(210)는 측정 레버(150)와의 거리 간격이 가변되는 거리 변위량을 측정하고, 측정된 측정 신호를 실시간으로 데이터 입력부(250) 측으로 전송한다.

데이터 입력부(250)는 전송된 측정 신호를 데이터 정보로 수집하고, 수집된 데이터 정보를 제어부(200)측으로 출력한다.

제어부(200)는 수집된 데이터 정보를 데이터 처리 로직을 통해 용강(M)의 탕면 부위 유동 속도 데이터로 변환시킨 후에 이를 별도의 디스플레이부에 출력하거나, 용강(M)의 주조속도를 제어하는 데 사용한다.

이로 인해 실제로 용강(M)의 탕면 부위 유속을 측정할 수 있으며, 위에서 말한 바와 같이 용강(M)의 탕면 부위 유속은 주조제품의 표면 상태를 결정하는 매우 중요한 요소이므로, 용강(M)의 주조속도를 제어하여 주조된 슬라브의 표면 품질을 향상시키는 데 사용할 수 있다.

일 예로 제어부(200)는 측정된 용강(M)의 탕면 유속을 근거로 침지 노즐(20)을 개폐시키는 턴디쉬 스토퍼의 동작을 제어하는 제어신호를 출력하여 주조속도와 몰드(10) 내 용강 유동을 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치의 일 실시 예를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치의 다른 실시 예를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명의 사용상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 몰드 20 : 침지 노즐

110 : 케이스 본체 150 : 측정 레버

155 : 고정핀 200 : 제어부

210 : 센서 250 : 데이터 입력부

310 : 승강모터 320 : 나사축

M : 용강 M1 : 탕면

Claims (7)

1. 연속 주조용 몰드(10)의 상부에 배치되어 가변되는 몰드(10)의 용강 탕면 유동 변위값을 측정하고 이를 외부에 측정 신호로 출력하기 위한 측정수단과,

   상기 측정수단으로부터 출력된 측정 신호를 데이터 정보로 수집하고 수집된 데이터 정보를 탕면 유동 속도로 변환하여 탕면 유동 속도를 연산하는 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 측정수단은 하단부가 상기 몰드(10)의 용강(M)에 침지되고 상기 용강 탕면(M1)의 유동에 따라 좌,우 회전동작되는 측정 레버(150)와,

   상기 측정 레버(150)와 이격된 위치에 배치되고 상기 측정 레버(150)의 회전 동작시 이격된 거리를 측정하고 이를 전기적 신호로 출력하는 센서(210)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 센서(210)는 상기 측정 레버(150)의 상단부와의 거리 간격을 측정하는 레이저 센서인 것을 특징으로 하는 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제어수단은 상기 측정수단의 측정 신호를 데이터 정보로 수집하는 데이터 입력부(250)와,

   상기 데이터 입력부(250)를 통해 수집된 데이터 정보를 용강(M)의 탕면 유동 속도로 변환하기 위한 제어부(200)를 구비한 것을 특징으로 하는 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치.
5. 연속 주조용 몰드(10)의 상부에 배치되어 가변되는 용강 탕면 유동 변위값을 측정하고 이를 외부에 측정 신호로 출력하기 위한 측정수단과,

   상기 측정수단으로부터 출력된 측정 신호를 데이터 정보로 수집하고 수집된 데이터 정보를 탕면 유동 속도로 변환하여 탕면 유동 속도를 연산하는 제어수단과,

   상기 측정수단을 상기 연속 주조용 몰드(10)의 상부에서 승강시켜 상기 용강 탕면(M1)의 측정 높이를 조절하기 위한 승강수단을 구비한 것을 특징으로 하는 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 측정수단은 상기 연속 주조용 몰드(10)의 상부에 승강 가능하도록 배치되는 케이스 본체(110)와,

   상부가 상기 케이스 본체(110)에 회전 가능하게 설치되고 하단부가 상기 몰드(10)의 용강(M)에 침지되고 상기 용강 탕면(M1)의 유동에 따라 좌,우 회전동작되는 측정 레버(150)와,

   상기 케이스 본체(110)의 내부에 배치되고 상기 측정 레버(150)와 이격된 위치에 배치되고 상기 측정 레버(150)의 회전 동작시 이격된 거리를 측정하고 이를 전기적 신호로 출력하는 센서(210)를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정장치.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 승강수단은 상기 연속 주조용 몰드(10)의 상부에 배치되고 외부의 전원이 공급됨에 따라 구동 회전되며 상기 케이스 본체(110)의 타단부에 관통되도록 나사산 결합되는 나사축(320)을 갖는 승강모터(310)를 구비한 것을 특징으로 하는 연속 주조용 몰드의 탕면 유동 측정 장치.

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