KR20120022083A

KR20120022083A - 몰드 내 마찰력 감시 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20120022083A
Application number: KR1020100073627A
Authority: KR
Inventors: 서해영; 김용희; 최주태
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-03-12
Also published as: KR101204955B1

Abstract

본 발명은 연속주조 공정에서 몰드의 진동을 통해 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 측정하고, 측정된 마찰력의 순간 변화량을 통해 이상 징후를 추정하는 몰드 내 마찰력 감시 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 몰드의 외측 또는 몰드 캐리지에 장착되어 몰드의 진동폭을 검출하는 진동검출센서, 및 상기 진동검출센서에서 검출된 진동폭을 이용하여 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 계산하고, 계산된 마찰력과 이전의 마찰력 간의 순간 변화량을 계산한 후 계산된 순간 변화량을 설정된 기준범위와 비교하여 이상 징후를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

몰드 내 마찰력 감시 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MONITORING FRICTIONAL FORCE IN MOLD AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 연속주조 공정에서 몰드의 진동을 통해 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 측정하여 이상 현상을 방지하는 몰드 내 마찰력 감시 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(Tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드(Mold)로 공급하여 일정한 크기의 슬라브를 생산하는 설비이다.

상기 연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 주물로 형성하는 연속주조기용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 주물을 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.

다시 말해서, 상기 몰드 내로 주입된 용강은 서서히 냉각되어 몰드의 하부에서는 주물이 형성되기 시작하는데, 이때 몰드 하부에 존재하는 주물은, 그 표피는 응고되고 그 내부는 미응고 상태의 용강이 존재하는 상태가 된다. 상기 몰드 내에 주입된 용강이 사전에 설정된 수위에 도달하면, 상기 몰드가 상하진동을 시작하고 몰드 하부에서 핀치롤에 의한 주물의 인발이 시작되며, 동시에 인발되는 주물을 냉각수 분사장치에 의한 냉각수로 냉각시켜 표피 및 그 내부까지 완전하게 냉각된 주물을 생산하게 된다.

본 발명은 연속주조 공정에서 몰드의 진동을 통해 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 측정하고, 측정된 마찰력의 순간 변화량을 통해 이상 징후를 추정하는 몰드 내 마찰력 감시 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 몰드 내 마찰력 감시 장치는, 몰드의 외측 또는 몰드 캐리지에 장착되어 몰드의 진동폭을 검출하는 진동검출센서; 및 상기 진동검출센서에서 검출된 진동폭을 이용하여 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 계산하고, 계산된 마찰력과 이전의 마찰력 간의 순간 변화량을 계산한 후 상기 순간 변화량과 설정된 기준범위를 상호 비교하여 이상 징후를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 제어부는 계산된 마찰력이 증가와 감소가 교대로 반복되는 경우에 순간 변화량과 설정된 기준범위를 상호 비교하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 진동검출센서로부터 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하는 마찰력계산부; 상기에서 계산된 마찰력에 이전의 마찰력을 감산하여 순간 변화량을 계산한 후 계산된 순간 변화량이 설정된 기준범위를 벗어났는지를 비교 판단하는 변화량비교부; 및 상기의 판단 결과, 순간 변화량이 설정된 기준범위를 반복하여 벗어날 경우 몰드내 마찰력을 증감시키기 위한 제어를 수행하는 이상예측제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 순간 변화량이 설정된 기준범위를 벗어날 경우 시간 또는 횟수를 카운트하는 카운터부와, 상기 제어부의 제어에 따라 측정된 몰드의 마찰력에 대한 순간 변화량을 시간축으로 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 설정된 기준범위는 ±500N/sec인 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 몰드 내 마찰력 감시 장치는, 몰드의 외측 또는 몰드 캐리지에 장착되어 몰드의 진동폭을 검출하는 진동검출센서; 및 상기 진동검출센서에서 검출된 진동폭을 이용하여 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 계산하고, 계산된 마찰력과 이전의 마찰력 간의 순간 변화량을 계산하여 누적한 후 순간 변화량에 대한 누적값과 설정된 기준범위를 비교하여 이상 징후를 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 제어부는 계산된 마찰력이 증가 또는 감소가 지속되는 경우에 순간 변화량에 대한 누적값과 설정된 기준범위를 상호 비교하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 상기 진동검출센서로부터 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하는 마찰력계산부; 상기에서 계산된 마찰력에 이전의 마찰력을 감산하여 순간 변화량을 계산하여 누적한 후 순간 변화량에 대한 누적값이 설정된 기준범위를 벗어났는지를 비교 판단하는 변화량비교부; 및 상기의 판단 결과, 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 반복하여 벗어날 경우에 몰드내 마찰력을 증감시키기 위한 제어를 수행하는 이상예측제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 벗어날 경우 시간 또는 횟수를 카운트하는 카운터부와, 상기 제어부의 제어에 따라 측정된 몰드의 마찰력에 대한 순간 변화량에 대한 누적값을 시간축으로 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 몰드 내 마찰력 감시 방법은, 몰드의 진동폭을 검출하는 단계; 상기에서 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하는 단계; 상기에서 계산된 마찰력과 이전의 마찰력을 감산하여 순간 변화량을 계산하는 단계; 상기에서 계산된 순간 변화량을 설정된 기준범위와 상호 비교하여 설정된 기준범위를 벗어났는지를 판단하는 단계; 및 상기 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 반복적으로 벗어날 경우에는 몰드내 마찰력을 감소시키는 적어도 하나 이상의 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기에서 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 벗어난 경우에는 이상 발생 시간 또는 횟수를 카운트하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 순간 변화량을 기준범위와 비교할 때, 마찰력의 증가와 감소가 교대로 반복되는 경우에는 마찰력에 대한 순간 변화량을 기준범위와 상호 비교하고, 마찰력의 증가 또는 감소가 지속되는 경우에는 증가 또는 감소된 순간 변화량의 누적값을 기준범위와 상호 비교하는 것을 특징으로 한다.

상기 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 설정된 시간 내에서 반복적으로 벗어날 경우에, 파우더의 공급량과 주조속도, 몰드로 투입되는 용강의 양, 및 몰드 내 용강의 유동 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하며, 상기 설정된 기준범위는 ±500N/sec인 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 몰드의 진동을 통해 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 계산한 후 계산된 마찰력의 순간 변화량을 측정하여 이상 징후를 판단함으로써, 주물의 파단이 발생하기 전에 주편파단을 미리 예측하여 적절한 조치를 취할 수 있고, 이에 따라 연속주조 설비의 파손과 오염을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 주물의 파단이 발생하기 전에 주편파단을 미리 예측하여 적절한 조치를 취함으로써, 주물의 품질 향상과 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.
도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 2의 몰드 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 몰드 마찰력 감시 장치를 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 정상주조 및 이상 발생시 마찰력의 변화량을 각각 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 의한 몰드 내 마찰력 감시 및 제어 과정을 나타낸 순서도이다.
도 8은 파우더의 종류에 따른 마찰력을 나타낸 도면이다.
도 9 및 도 10은 이상 발생시 마찰력의 변화량을 각각 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.

본 도면을 참조하면, 연속주조기는 턴디쉬(20)와, 몰드(30)와, 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Laddle, 10)로부터 용융금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융금속을 공급하는 용기이다. 래들(10)은 한 쌍으로 구비되어, 교대로 용강을 받아서 턴디쉬(20)에 공급하게 된다. 턴디쉬(20)에서는 몰드(30)로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 몰드(30)로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.

몰드(30)는 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 몰드(30)는 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 몰드(30)는 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 몰드(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 몰드(30) 내에서 용강(M)의 응고로 이한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다.

몰드(30)는 몰드(30)에서 뽑아낸 주물이 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidifying shell, 81, 도 2 참조)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.

몰드(30)는 용강이 몰드의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation, 왕복운동)된다. 오실레이션시 몰드(30)와 주물과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 몰드(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다. 파우더는 몰드(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 몰드(30)와 주물의 윤활뿐만 아니라 몰드(30) 내 용융금속의 산화?질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 몰드(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 몰드(30)의 입구를 지향한다.

2차 냉각대(60 및 65)는 몰드(30)에서 1차로 냉각된 용강을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 직접 냉각된다. 주물 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.

인발장치(引拔裝置)는 주물이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 몰드(30)를 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.

절단기(90)는 연속적으로 생산되는 주물을 일정한 크기로 절단하도록 형성된다. 절단기(90)로는 가스토치나 유압전단기(油壓剪斷機) 등이 채용될 수 있다.

도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 용강(M)은 래들(10)에 수용된 상태에서 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화?질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다. 슈라우드노즐(15)의 파손 등으로 용강(M)이 공기 중에 노출된 경우를 오픈 캐스팅(Open casting)이라 한다.

턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 몰드(30) 내로 연장하는 침지노즐(Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 몰드(30) 내로 유동하게 된다. 침지노즐(25)은 몰드(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 용강투입조절기(21)에 의해 결정된다. 용강투입조절기(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동되는 스톱퍼(stopper) 방식이나 또는 소정의 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하는 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식이 적용될 수 있다.

몰드(30) 내의 용강(M)은 몰드(30)를 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 몰드(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 스트랜드(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 용강(M)이 응고된 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.

핀치롤(70, 도 1)이 완전히 응고된 스트랜드(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이(65)에 의해 냉각된다. 이는 스트랜드(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 스트랜드(80)가 일 지점(85)에 이르면, 스트랜드(80)는 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 스트랜드(80)는 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 제품(P)으로 나뉘어진다.

몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 형태에 대해서는 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 도 2의 몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.

도 3을 참조하면, 침지노즐(25)의 단부 측에는 통상적으로 도면상 좌우에 한 쌍의 토출구(25a)들이 형성된다. 몰드(30) 및 침지노즐(25) 등의 형태는 중심선(C)을 기준으로 대칭되는 것으로 가정하여, 본 도면에서는 좌측만을 표시한다.

토출구(25a)에서 아르곤(Ar) 가스와 함께 토출되는 용강(M)은 화살표(A1, A2)로 표시된 바와 같이 상측을 향한 방향(A1)과 하측을 향한 방향(A2)으로 유동하는 궤적을 그리게 된다.

몰드(30) 내부의 상부에는 파우더공급기(50, 도 1을 참조)로부터 공급된 파우더에 의해 파우더층(51)이 형성된다. 파우더층(51)은 파우더가 공급된 형태대로 존재하는 층과 용강(M)의 열에 의해 소결된 층(소결층이 미응고 용강(82)에 더 가깝게 형성됨)을 포함할 수 있다. 파우더층(51)의 하측에는 파우더가 용강(M)에 의해 녹아서 형성된 슬래그층(52)이 존재하게 된다. 용융 슬래그층(52)은 몰드(30) 내의 용강(M)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 파우더층(51)의 일부는 몰드(30)의 벽면에서 응고되어 윤활층(53)을 형성한다. 윤활층(53)은 응고쉘(81)이 몰드(30)에 붙지 않도록 윤활하는 기능을 한다.

응고쉘(81)의 두께는 주조 방향을 따라 진행할수록 두꺼워진다. 응고쉘(81)의 몰드(30) 내에 위치한 부분은 두께가 얇으며, 몰드(30)의 오실레이션에 따라 자국(Oscillation mark, 87)이 형성되기도 한다. 응고쉘(81)은 지지롤(60)에 의해 지지되며, 물을 분사하는 스프레이(65)에 의해 그 두께가 두꺼워진다. 응고쉘(81)은 두꺼워지다가 일부분이 볼록하게 돌출하는 벌징(Bulging) 영역(88)이 형성되기도 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 몰드 마찰력 감시 장치를 나타낸 도면으로서, 마찰력 감시장치(100)는 진동검출센서(110)와 신호변환부(120), 메모리(130), 표시부(140), 입력부(150), 및 제어부(160)를 포함하여 구성된다.

진동검출센서(110)는 몰드(30)의 외측 또는 몰드 캐리지에 적어도 하나 이상 장착되어 몰드(30)의 진동폭과 진동속도 등을 검출한다. 상기 진동검출센서(110)는 몰드(30)에 가해지는 압력의 변형량을 검출하는 로드셀(road cell) 또는 몰드(30)의 진동폭에 따른 신호를 발생하는 진동센서가 될 수 있다.

신호변환부(120)는 상기 진동검출센서(110)에 의해 검출된 몰드(30)의 진동폭과 진동속도를 후단에서 처리할 수 있는 신호, 예컨대 디지털신호로 증폭 및 변환하는 역할을 한다.

메모리(130)는 몰드(30)의 이상 판단을 위한 마찰력 기준범위와 기준 시간 및 검출된 진동폭에 따른 마찰력 데이터 등이 저장된다.

표시부(140)는 측정된 몰드(30)의 마찰력에 대한 순간 변화량 또는 순간 변화량에 대한 누적값을 시간축으로 디스플레이한다. 표시부(140)는 마찰력에 대한 변화량을 그래프로 시각화하여 표시할 수 있다.

입력부(150)는 외부로부터 각종 명령이나 기준범위를 입력받아 제어부(160)로 전달하도록 구성되어 있다.

제어부(160)는 검출된 진동폭에 대한 마찰력을 계산하고, 계산된 마찰력과 이전의 마찰력간의 순간 변화량을 계산한 후 순간 변화량 또는 순간 변화량에 대한 누적값이 설정된 기준범위를 벗어날 경우 이상 징후에 따른 적절한 제어를 수행한다. 여기서, 제어부(160)는 마찰력계산부(161)와 변화량비교부(163), 카운터부(165) 및 이상예측제어부(167)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 마찰력계산부(161)는 진동검출센서(110)를 통해 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하게 된다.

변화량비교부(163)는 마찰력계산부(161)에서 계산된 마찰력에 이전의 마찰력을 감산하여 순간 변화량을 계산한 후 계산된 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 벗어났는지를 비교 판단하게 된다.

여기서, 변화량비교부(163)는 마찰력의 증가와 감소가 교대로 반복되는 경우에는 마찰력에 대한 순간 변화량을 기준범위와 상호 비교하고, 마찰력의 증가 또는 감소가 지속되는 경우에는 증가 또는 감소된 순간 변화량의 누적값을 기준범위와 상호 비교하는 것이 바람직하다. 즉, 마찰력이 증가와 감소를 교대로 반복할 경우에는 순간 변화량이 포지티브값(+)과 네거티브값(-)을 반복적으로 갖게 되는 데, 이 경우에 변화량비교부(163)는 순간 변화량과 설정된 기준범위를 상호 비교하게 된다. 그리고, 마찰력이 증가 또는 감소가 지속되는 경우에는 계산된 순간 변화량이 포지티브값(+) 또는 네거티브값(-)을 지속적으로 갖게 되며, 이 경우에 변화량비교부(163)는 증가 또는 감소 시점부터 계산된 순간 변화량을 모두 누적한 최종 누적값을 설정된 기준범위와 상호 비교하게 된다.

카운터부(165)는 상기 변화량비교부(163)의 판단 결과에 따라 계산된 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 벗어날 경우 시간 또는 횟수를 카운트하도록 구성되어 있다. 만일, 변화량비교부(163)는 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 미리 설정된 시간 또는 횟수내에서 설정된 기준범위를 일시적으로 벗어난 경우에는 카운터부(165)의 카운트값을 리셋시키게 된다. 즉, 변화량비교부(163)는 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 일시적으로 기준범위를 벗어난 경우에는 카운트를 리셋시켜 이상 상태를 무시한다.

이상예측제어부(167)는 설정된 시간동안 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 반복하여 벗어날 경우에는 몰드내 마찰력을 감소시킬 수 있는 제어를 수행한다. 예컨대, 이상예측제어부(167)는 파우더공급기(50)를 제어하여 몰드(30)로 공급되는 파우더의 양을 증가시키거나 또는 핀치롤(70)을 제어하여 주조속도를 감소시키거나 또는 용강투입조절기(21)를 제어하여 몰드(30)로 투입되는 용강의 양을 감소시킬 수 있다.

또한, 이상예측제어부(167)는 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력이 증가하여 크랙이나 주편파단이 발생될 수 있음이 예측되면 경보신호발생부(170)를 통해 경광등 또는 경보음을 발생시킬 수도 있다.

즉, 제어부(160)는 몰드 진동을 통해 계산된 마찰력에 대한 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 벗어나게 되면 이상 징후(크랙이나 주편파단)의 가능성을 줄일 수 있는 적절한 제어를 수행하게 된다. 상기에서 설정된 기준범위는 대략 ±500N/sec 정도가 될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 정상주조 중에서는 몰드(30)와 응고쉘(81)간의 마찰력에 대한 변화량(순간 변화량) 또는 순간 변화량의 누적값은 ±500N/sec 내의 범위에 존재하지만, 만일 크랙이나 주편파단과 같은 이상 징후가 발생될 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이 마찰력에 대한 변화량 또는 누적값이 ±500N/sec 범위를 벗어나게 된다.

따라서, 마찰력에 대한 변화량 또는 누적값이 일정시간 동안 반복적으로 ±500N/sec의 범위를 벗어날 경우 이상 징후에 대한 적절한 조치를 취하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에서는 마찰력이 아니라 마찰력에 대한 변화량(순간 변화량) 또는 순간 변화량의 누적값을 계산하여 이상 징후 여부를 판단함에 따라 강종이나 파우더 종류, 주조속도, 용강 온도 등에 관계없이 일관된 기준범위를 이용하여 몰드(30) 내 이상 징후를 모니터링할 수 있는 이점이 있다.

도 7은 본 발명에 의한 몰드 내 마찰력 감시 및 제어 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 몰드(30)의 외측 또는 몰드(30) 캐리지에 적어도 하나 이상 장착된 진동검출센서(110)는 몰드(30)의 진동폭 등을 검출하여 신호변환부(120)로 전달한다(S1). 신호변환부(120)는 상기 진동검출센서(110)에 의해 검출된 몰드(30)의 진동폭을 후단에서 처리할 수 있는 신호, 예컨대 디지털신호로 증폭 및 변환하여 제어부(160)로 전달한다.

제어부(160)의 마찰력계산부(161)는 신호변환부(120)를 통해 입력된 진동폭 데이터를 이용하여 마찰력을 계산한다(S2). 여기서, 마찰력은 도 8과 같이 파우더 종류나 강종 등에 따라 다양하게 나타날 수 있다. 예컨대, 연속주조 공정이 정상적으로 진행되는 중의 몰드(30)의 진동폭은 대략 2.7mm 정도가 될 수 있는 데, 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력이 증가하면 진동폭은 점점 감소하게 된다. 이와 같이 진동폭이 감소하는 이유는 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력이 증가하여 몰드(30)의 진동을 방해하기 때문이다.

이어, 제어부(160)의 변화량비교부(163)는 계산된 마찰력과 이전의 마찰력 간의 순간 변화량(편차)을 계산하고, 계산된 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값을 설정된 기준범위와 상호 비교하여 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 벗어났는지를 판단하게 된다(S3).

여기서, 마찰력의 증가와 감소가 교대로 반복되는 경우에는 아래 수학식1과 같이 n시점의 마찰력에 대한 변화량(DFn)은 순간 편차값을 가지게 될 것이고, 마찰력의 증가 또는 감소가 지속되는 경우에는 아래 수학식2와 같이 n시점의 마찰력에 대한 변화량(DFn)은 증가 또는 감소된 순간 변화량의 누적값을 가지게 될 것이다.

여기서, DFn(Deviation of Friction)는 주조 후 n초 시점의 순간 마찰력의 변화이고, Fn은 주조 후 n초 시점의 마찰력이다.

여기서, DFn(Deviation of Friction)는 주조 후 n초 시점의 순간 마찰력의 변화이고, Fn은 마찰력의 증가 또는 감소 시점 후 n초 시점의 마찰력이다.

즉, 상기 순간 변화량과 기준범위를 비교할 때, 마찰력의 증가와 감소가 교대로 반복되는 경우에는 마찰력에 대한 순간 변화량을 기준범위와 상호 비교하게 되고, 마찰력의 증가 또는 감소가 지속되는 경우에는 증가 또는 감소된 순간 변화량의 누적값을 기준범위와 상호 비교하게 된다. 다시 말해서, 마찰력이 증가와 감소를 교대로 반복할 경우에는 순간 변화량이 포지티브값(+)과 네거티브값(-)을 반복적으로 갖게 되며, 이 경우에는 순간 변화량과 설정된 기준범위를 비교하면 된다. 그리고, 마찰력이 증가 또는 감소가 지속되는 경우에는 계산된 순간 변화량이 포지티브값(+) 또는 네거티브값(-)을 지속적으로 갖게 되며, 이 경우에는 수학식 2와 같이 증가 또는 감소 시점부터 계산된 순간 변화량을 모두 누적한 최종 누적값을 기준범위와 상호 비교하게 된다.

상기에서 변화량비교부(163)는 계산된 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값을 도 9 및 도 10과 같이 표시부(140)를 통해 디스플레이시킬 수 있다(S4). 마찰력의 순간 변화량을 계산하여 모니터링하면, 정상적인 조업시에는 강종, 주속 등의 조업조건에 관계없이 일정한 범위내로 유지되지만, 몰드(30)내에 이상 징후 발생시에는 마찰력이 급격히 증가하거나 감소하므로, 도 9 및 도 10과 같이 특정시점에서 일정범위를 벗어나는 변화를 보인다.

상기 변화량비교부(163)의 판단 결과, 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위, 예를 들어 ±500N/sec의 범위를 벗어난 경우에는(S5), 카운터부(165)는 이상 발생 시간 또는 횟수를 카운트하여 증가시키게 된다(S6).

이어, 이상예측제어부(167)는 설정된 시간(횟수를 포함함)동안 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 반복적으로 벗어날 경우에는 몰드(30) 내에 이상 징후가 발생한 것으로 판단하여 몰드(30)내 마찰력을 감소시키는 적어도 하나 이상의 제어를 수행한다(S7, S8).

상기 몰드(30)내 마찰력을 감소시키는 제어 방법으로는, 예컨대 파우더공급기(50)를 제어하여 몰드(30)로 공급되는 파우더의 양을 증가시키거나 또는 핀치롤(70)을 제어하여 주조속도를 감소시키거나 또는 용강투입조절기(21)를 제어하여 몰드(30)로 투입되는 용강의 양을 감소시키거나 또는 몰드(30)의 외측에 부착된 전자기 코일(미 도시됨)로 공급되는 전류치를 제어하여 몰드내 용강의 유동을 저속모드로 동작시킬 수 있다. 한편, 변화량비교부(163)는 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 일시적으로 초과한 경우에는 카운터부(165)의 카운트값을 리셋시키게 된다(S9).

또한, 이상예측제어부(167)는 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력이 증가하여 크랙이나 주편파단이 발생될 수 있음이 예측되면 경보신호발생부(170)를 통해 경광등 또는 경보음을 발생시켜 관리자가 쉽게 확인 및 대처할 수 있도록 한다(S10).

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 몰드(30)의 진동을 측정하고 몰드(30)와 응고쉘(81) 간의 마찰력에 대한 변화량을 계산하여 이상 징후를 예측함으로써, 강종이나 파우더의 종류 등에 관계없이 일정한 기준을 통해 이상 징후를 감시 및 예측할 수 있는 이점이 있다.

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 21: 용강투입조절기
25: 침지노즐 30: 몰드
40: 몰드 오실레이터 50: 파우더 공급기
51: 파우더층 52: 용융 슬래그층
53: 윤활층 60: 지지롤
65: 스프레이 70: 핀치롤
80: 스트랜드 81: 응고쉘
82: 미응고 용강 83: 선단부
90: 절단기 100: 마찰력 감시 장치
110: 진동검출센서 130: 메모리
140: 표시부 160: 제어부
161: 마찰력계산부 163: 변화량비교부
165: 카운터부 167: 이상예측제어부
170: 경보신호발생부

Claims

몰드의 외측 또는 몰드 캐리지에 장착되어 몰드의 진동폭을 검출하는 진동검출센서; 및
상기 진동검출센서에서 검출된 진동폭을 이용하여 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 계산하고, 계산된 마찰력과 이전의 마찰력 간의 순간 변화량을 계산한 후 상기 순간 변화량과 설정된 기준범위를 상호 비교하여 이상 징후를 판단하는 제어부;를 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 계산된 마찰력이 증가와 감소가 교대로 반복되는 경우에, 순간 변화량과 설정된 기준범위를 상호 비교하는 것을 특징으로 하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 진동검출센서로부터 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하는 마찰력계산부;
상기에서 계산된 마찰력에 이전의 마찰력을 감산하여 순간 변화량을 계산한 후 계산된 순간 변화량이 설정된 기준범위를 벗어났는지를 비교 판단하는 변화량비교부; 및
상기의 판단 결과, 순간 변화량이 설정된 기준범위를 반복하여 벗어날 경우 몰드내 마찰력을 증감시키기 위한 제어를 수행하는 이상예측제어부;를 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 순간 변화량이 설정된 기준범위를 벗어날 경우 시간 또는 횟수를 카운트하는 카운터부를 더 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제어부의 제어에 따라 측정된 몰드의 마찰력에 대한 순간 변화량을 시간축으로 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
몰드의 외측 또는 몰드 캐리지에 장착되어 몰드의 진동폭을 검출하는 진동검출센서; 및
상기 진동검출센서에서 검출된 진동폭을 이용하여 몰드와 응고쉘 간의 마찰력을 계산하고, 계산된 마찰력과 이전의 마찰력 간의 순간 변화량을 계산하여 누적한 후 순간 변화량에 대한 누적값과 설정된 기준범위를 비교하여 이상 징후를 판단하는 제어부;를 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는 계산된 마찰력이 증가 또는 감소가 지속되는 경우에 순간 변화량에 대한 누적값과 설정된 기준범위를 상호 비교하는 것을 특징으로 하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 진동검출센서로부터 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하는 마찰력계산부;
상기에서 계산된 마찰력에 이전의 마찰력을 감산하여 순간 변화량을 계산하여 누적한 후 순간 변화량에 대한 누적값이 설정된 기준범위를 벗어났는지를 비교 판단하는 변화량비교부; 및
상기의 판단 결과, 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 반복하여 벗어날 경우에 몰드내 마찰력을 증감시키기 위한 제어를 수행하는 이상예측제어부;를 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 벗어날 경우 시간 또는 횟수를 카운트하는 카운터부를 더 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제어부의 제어에 따라 측정된 몰드의 마찰력에 대한 순간 변화량에 대한 누적값을 시간축으로 디스플레이하는 표시부를 더 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 설정된 기준범위는 ±500N/sec인 것을 특징으로 하는 몰드 내 마찰력 감시 장치.
몰드의 진동폭을 검출하는 단계;
상기에서 검출된 진동폭을 이용하여 마찰력을 계산하는 단계;
상기에서 계산된 마찰력과 이전의 마찰력을 감산하여 순간 변화량을 계산하는 단계;
상기에서 계산된 순간 변화량을 설정된 기준범위와 상호 비교하여 설정된 기준범위를 벗어났는지를 판단하는 단계; 및
상기 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 반복적으로 벗어날 경우에는 몰드내 마찰력을 감소시키는 적어도 하나 이상의 제어를 수행하는 단계;를 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 방법.
제 12 항에 있어서,
상기에서 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 벗어난 경우에는 이상 발생 시간 또는 횟수를 카운트하는 단계를 더 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 순간 변화량을 기준범위와 비교할 때, 마찰력의 증가와 감소가 교대로 반복되는 경우에는 마찰력에 대한 순간 변화량을 기준범위와 상호 비교하고, 마찰력의 증가 또는 감소가 지속되는 경우에는 증가 또는 감소된 순간 변화량의 누적값을 기준범위와 상호 비교하는 몰드 내 마찰력 감시 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 순간 변화량 또는 순간 변화량의 누적값이 설정된 기준범위를 설정된 시간 내에서 반복적으로 벗어날 경우에, 파우더의 공급량과 주조속도, 몰드로 투입되는 용강의 양, 및 몰드 내 용강의 유동 속도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 몰드 내 마찰력 감시 방법.
제 12 항에 있어서,
상기에서 계산된 순간 변화량 또는 순간 변화량에 대한 누적값을 그래프로 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 몰드 내 마찰력 감시 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 설정된 기준범위는 ±500N/sec인 것을 특징으로 하는 몰드 내 마찰력 감시 방법.