KR20130110592A

KR20130110592A - 주괴 제조 장치 및 이를 이용한 주괴용 몰드의 용강 주입 방법

Info

Publication number: KR20130110592A
Application number: KR1020120032676A
Authority: KR
Inventors: 유경민; 신현창
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-10

Abstract

주괴 제조 장치 및 이를 이용한 주괴용 몰드의 용강 주입 방법에 관한 것으로, 주괴용 몰드 내에 용강을 공급하는 래들 내의 실제 용강 배출 유량을 용강 배출량 감지부재로 감지하고, 래들의 출강구의 개도율을 출강구 개도율 감지부재로 감지하여 제어부재로 실제 용강 배출 유량과, 목표 용강 배출 유량이 일치되도록 출강구의 개도율을 조정함으로써, 주괴 제조 시 주괴용 몰드 내로 유입되는 용강의 주입 속도를 정확하게 제어하여 주괴의 품질을 균일하게 유지하고, 주괴의 품질을 향상시킨다.

Description

주괴 제조 장치 및 이를 이용한 주괴용 몰드의 용강 주입 방법{APPARATUS FOR MANUFACTURING INGOT AND METHOD FOR INJECTING MELTING STEEL INTO MOLD FOR INGOT}

본 발명은 주괴 제조 장치 및 이를 이용한 주괴용 몰드의 용강 주입 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 주괴용 몰드 내로 주입되는 용강의 주입 속도를 정밀하게 제어하는 주괴 제조 장치 및 이를 이용한 주괴용 몰드의 용강 주입 방법에 관한 것이다.

일반적으로 조선, 풍력, 화학 용기에 사용되는 단조용 주괴는 일정 형상의 주형 내에 용강을 채워 응고시켜 제조된다.

상기 주형은 내부에 제조되는 주괴의 형상에 대응되는 공간부를 가지며 상부가 개방된 형상으로 형성되어 내부에 용강이 채워지는 것이다.

본 발명과 관련된 선행기술로는 한국공개특허공보 2002-0051466호(2002.06.29., 보조 주형을 이용한 강괴 주조방법)가 있다.

본 발명의 목적은 주괴용 몰드 내로 주입되는 용강의 주입 속도를 정밀하게 제어하여 주괴의 품질을 향상시키는 주괴 제조 장치 및 이를 이용한 주괴용 몰드의 용강 주입 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 본 발명의 과제는

내부에 용강이 주입되는 공간이 형성되고, 상부가 개방된 형상을 가지며, 하부면에 용강 주입구가 형성된 주괴용 몰드;

상기 주괴용 몰드의 용강 주입구에 연결되며 상기 주괴용 몰드의 내부로 용강을 공급하는 용강 주입관부재;

상기 용강 주입관부재로 공급되는 용강을 저장하며, 하부에 상기 용강 주입관부재 내로 용강을 배출하는 출강구가 구비된 래들;

상기 래들의 출강구를 개폐하는 출강구 개폐 도어 기기;

상기 래들의 위치를 지지하는 래들 지지부재;

상기 래들 내의 실제 용강 배출 유량을 감지하는 용강 배출량 감지부재;

상기 출강구의 개도율을 감지하는 출강구 개도율 감지부재;

상기 출강구 개폐 도어 기기, 상기 용강 배출량 감지부재, 상기 출강구 개도율 감지부재에 연결되어 상기 출강구의 개도량을 제어하는 제어부재를 포함한 주괴 제조 장치를 제공함으로써 해결된다.

본 발명에 따른 용강 배출량 감지부재는 상기 래들의 중량을 측정하는 중량 센서부를 포함한다.

본 발명에 따른 제어부재는 상기 용강 배출량 감지부재에서 감지된 용강의 실제 배출 유량과, 상기 출강구 개도율 감지부재에 의한 출강구의 개도율에 따른 목표 용강 배출 유량을 비교하고, 실제 배출 유량과 목표 용강 배출 유량의 차이가 발생된 경우 상기 출강구 개폐 도어 기기를 작동시켜 상기 출강구의 개도량을 목표 용강 배출 유량이 되도록 조정한다.

또한, 본 발명의 과제는 주괴용 몰드 내로 주입되는 용강의 목표 토출량 정보를 입력하는 토출량 정보 입력 단계;

입력된 목표 토출량에 따른 목표 용강 배출 유량 및 출강구의 개도율을 계산하고, 계산된 개도율로 래들의 출강구를 개방하는 출강구 개방 단계; 및

래들 내의 실제 용강 배출 유량을 감지하여 상기 목표 용강 배출 유량과 실제 용강 배출 유량을 비교하고, 상기 목표 용강 배출 유량과 실제 용강 배출 유량이 일치되도록 출강구의 개도율을 조정하는 개도율 조정 단계를 포함한 주괴용 몰드의 용강 주입 방법을 제공함으로써 해결된다.

본 발명에 따른 개도율 조정 단계는, 상기 출강구 개방 과정에서 출강구가 개방되면서 출강구를 통해 출강되는 래들의 중량 변화를 감지하는 래들 중량 감지 과정; 상기 래들 중량 감지 과정에서 감지된 중량 변화로 용강의 실제 배출 유량을 계산하는 실제 배출 유량 계산 과정; 상기 목표 용강 배출 유량과, 상기 실제 배출 유량을 비교하는 유량 비교 과정; 및 상기 유량 비교 과정에서 상기 목표 용강 배출 유량과, 상기 실제 배출 유량이 다르면 실제 배출 유량이 상기 목표 용강 배출 유량과 일치되게 출강구의 개도율을 조정하는 개도율 조정 과정을 포함한다.

본 발명은 단조 소재로 사용되는 주괴 제조 시 주괴용 몰드 내로 유입되는 용강의 주입 속도를 정확하게 제어하여 주괴의 품질을 균일하게 유지하고, 주괴의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 주괴 제조 장치를 도시한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 주괴용 몰드의 용강 주입 방법을 도시한 순서도

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 주괴 제조 장치는 내부에 용강이 주입되는 공간이 형성되고, 상부가 개방된 형상을 가지며, 하부면에 용강 주입구(11)가 형성된 주괴용 몰드(1)를 포함한다. 상기 주괴용 몰드(1)는 래들(30)로부터 용강을 공급받아 내부에 용강이 채워진다. 상기 주괴용 몰드(1)의 용강 주입구(11)에는 용강 주입관부재(20)가 연결된다. 상기 용강 주입관부재(20)는 래들(30)의 출강구에서 배출되는 용강을 받아 상기 주괴용 몰드(1)의 내부로 주입한다. 상기 용강 주입관부재(20)는 상기 용강 주입구(11)로 연결되는 가로 관부(21)와;

상기 가로 관부(21)에 연결되며 세워져 설치되는 세로 관부(22)를 포함한다.

상기 세로 관부(22)의 상부에는 래들(30)의 출강구에서 출강된 용강을 받는 용강 받침부(23)가 형성되며, 상기 용강 받침부(23)는 상부로 갈수록 직경이 커지는 깔대기 형상으로 형성되어 래들(30)의 출강구에서 출강된 용강을 받아 세로 관부(22) 내부로 원활하게 유입시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 래들(30)은 상기한 바와 같이 상기 용강 주입관부재(20)로 공급하는 용강이 저장되며, 하부에 용강을 배출하는 출강구가 구비된다.

상기 출강구는 출강구 개폐 도어 기기(40)에 의해 개폐되며, 상기 출강구 계폐 도어 기기는 출강구의 하부에서 가로 방향으로 이동되어 출강구를 개폐하는 밸브판을 구비한 도어부(41); 및

상기 밸브판을 가로 방향으로 왕복 이동시키는 이동부(42)를 포함한다.

상기 이동부(42)는 유압 실린더를 사용하는 것을 일 예로 하고, 상기 밸프판은 유압 실린더의 피스톤 로드에 연결되어 피스톤 로드의 이동에 의해 함께 이동하여 출강구를 개폐하고, 출강구의 개도율을 조절할 수 있다.

상기 출강구의 개도율은 출강구 개도율 감지부재(70)에 의해 감지되며, 상기 출강구 개도율 감지부재(70)는 상기 밸브판의 이동 거리를 감지하여 상기 도어 판의 위치로 상기 출강구의 개도율을 감지할 수 있는 것을 일 예로 한다.

상기 출강구 개도율 감지부재(70)는 상기 밸브판의 실제 이동 거리를 감지하여 정확한 출강구의 개도율을 감지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 래들(30)은 래들 지지부재(50)에 의해 지지되어 상기 용강 주입관부재(20)에 용강을 공급할 수 있는 위치로 유지된다. 상기 래들 지지부재(50)는 상기 래들(30)을 들어 올려 상기 용강 주입관부재(20)의 유입구 측 상부, 즉, 상기 세로 관부(22)의 용강 받침부(23) 상부에 출강구가 위치되도록 상기 래들(30)을 고정시키는 기중기를 포함한다.

상기 래들 지지부재(50)는 도시하지는 않았지만, 상기 래들(30)이 상부로 안착되어 래들(30)의 출강구가 상기 용강 주입관부재(20)의 유입구 측 상부, 즉, 상기 세로 관부(22)의 용강 받침부(23) 상부에 출강구가 위치되도록 하는 래들 받침 지지부(미도시)를 포함할 수도 있고, 이외에도 다양하게 변형 실시 가능함을 밝혀둔다.

상기 래들(30)에서 배출되는 실제 용강 배출량은 용강 배출량 감지부재(60)에 의해 감지된다. 상기 용강 배출량 감지부재(60)는 상기 래들 지지부재(50)에 의해 지지된 상태에서 래들(30)의 중량을 측정하는 중량 센서부를 포함하여 상기 래들(30)의 중량 변화를 통해 용강의 실제 배출량을 감지하는 것을 일 예로 한다.

상기 중량 센서부는 상기 래들(30)의 중량 변화를 실시간으로 감지하여 용강의 실제 배출 유량을 정확게 감지할 수 있게 한다.

상기 출강구 개폐 도어 기기(40), 상기 용강 배출량 감지부재(60), 상기 출강구 개도율 감지부재(70)는 출강구의 개도량을 제어하는 제어부재(80)에 연결된다.

상기 제어부재(80)는 상기 용강 배출량 감지부재(60)에서 감지된 용강의 실제 배출 유량과, 상기 출강구 개도율 감지부재(70)에 의한 출강구의 개도율에 따른 목표 용강 배출 유량을 비교하고, 실제 배출 유량과 목표 용강 배출 유량의 차이가 발생된 경우 상기 출강구 개폐 도어 기기(40)를 작동시켜 상기 출강구의 개도량을 목표 용강 배출 유량이 되도록 조정한다.

상기한 주괴 제조 장치를 사용한 주괴용 몰드(1)의 용강 주입 방법을 설명하면 하기와 같다. 본 발명의 용강 주입 방법은 주괴용 몰드(1) 내로 주입되는 용강의 목표 토출량 정보를 입력하는 토출량 정보 입력 단계(100);

입력된 목표 토출량에 따른 목표 용강 배출 유량 및 출강구의 개도율을 계산하고, 계산된 개도율로 래들(30)의 출강구를 개방하는 출강구 개방 단계(200); 및

래들(30) 내의 실제 용강 배출 유량을 감지하여 상기 목표 용강 배출 유량과 실제 용강 배출 유량을 비교하고, 상기 목표 용강 배출 유량과 실제 용강 배출 유량이 일치되도록 출강구의 개도율을 조정하는 개도율 조정 단계(300)를 포함한다.

상기 토출량 정보 입력 단계(100)는 주괴용 몰드(1)의 내부에 채워지는 용강의 양, 즉, 주괴용 몰드(1)의 내부 체적 및 투입량에 따른 목표 주입 속도를 입력한다.

상기 출강구 개방 단계(200)는 상기 토출양 정보 입력 단계에서 입력된 목표 주입 속도와 출강구의 직경을 이용하여 용강의 목표 용강 배출 유량을 계산하고, 이에 따라 출강구의 개도율을 계산하는 개도율 계산 과정(201S); 및

상기 개도율로 출강구를 개방시키는 출강구 개방 과정(202S)을 포함한다.

상기 출강구 개방 과정(202S)은 출강구 개폐 도어 기기(40)를 작동시켜 상기 출강구를 상기 개도율로 개방한다.

상기 개도율 조정 단계(300)는 상기 출강구 개방 과정(202S)에서 출강구가 개방되면서 출강구를 통해 출강되는 래들(30)의 중량 변화를 감지하는 래들 중량 감지 과정(301S);

상기 래들 중량 감지 과정(301S)에서 감지된 중량 변화로 용강의 실제 배출 유량을 계산하는 실제 배출 유량 계산 과정(302S);

상기 목표 용강 배출 유량과, 상기 실제 배출 유량을 비교하는 유량 비교 과정(303S); 및

상기 유량 비교 과정(303S)에서 상기 목표 용강 배출 유량과, 상기 실제 배출 유량이 다르면 실제 배출 유량이 상기 목표 용강 배출 유량과 일치되게 출강구의 개도율을 조정하는 개도율 조정 과정(304S)을 포함한다.

상기 목표 용강 배출 유량과, 상기 실제 배출 유량이 일치되는 경우 상기 래들 중량 감지 과정(301S), 상기 유량 비교 과정(303S), 상기 개도율 조정 과정(304S)이 반복되는 것이다.

상기 출강구의 개도율은 래들(30)의 출강구를 개폐하는 출강구 개폐 도어 기기(40)의 작동 거리를 감지하여 이를 통해 확인하며, 상기 출강구의 개도율은 상기 출강구 개폐 도어 기기(40)의 작동 거리를 제어하여 조정된다.

또한, 본 발명에 따른 주괴용 몰드(1)의 용강 주입 방법은 상기 래들 중량 감지 과정(301S)에서 용강의 목표 토출량의 토출이 완료되면 상기 출강구 개폐 도어 기기(40)를 작동시켜 출강구를 닫아 용강의 주입을 완료하는 주입 완료 단계(400)를 포함한다.

한편, 주괴(INGOT)는 용강이 주형과 접촉하여 표층부는 급냉이 되고 내부가 액상이 고상으로 응고되면서 수지상정(dendrite) 형상으로 응고가 진행된다.

주괴가 응고되는 패턴을 결정하는 인자 중 용강의 주입 온도와 용강의 주입 속도는 중요한 관리 인자로서 용강의 주입 온도를 낮추고 주입 속도를 높일수록 주괴의 지향성 응고 및 편석이 방지된다.

주괴용 몰드(1) 내로 용강을 주입 시 용강 주입관부재(20)의 내부 관로 상태에 따라 출강구의 개도율에 따른 목표 용강 배출 유량과 실제 용강의 배출 유량에 차이가 발생되는 경우가 발생한다.

본 발명은 출강구의 개도율에 따른 목표 용강 배출 유량과 실제 용강의 배출 유량에 차이에 의해 주괴의 품질이 불균일해지는 것을 방지한다.

본 발명은 단조 소재로 사용되는 주괴 제조 시 주괴용 몰드(1) 내로 유입되는 용강의 주입 속도를 정확하게 제어하여 주괴의 품질을 균일하게 유지하고, 주괴의 품질을 향상시킨다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

10 : 주괴용 몰드 11 : 용강 주입구
20 : 용강 주입관부재 30 : 래들
40 : 출강구 개폐 도어 기기 50 : 래들 지지부재
60 : 용강 배출량 감지부재 70 : 출강구 개도율 감지부재
80 : 제어부재 100 : 토출량 정보 입력 단계
200 : 출강구 개방 단계 300 : 개도율 조정 단계
301S : 래들 중량 감지 과정 302S : 실제 배출 유량 계산 과정
303S : 유량 비교 과정 304S : 개도율 조정 과정
400 : 주입 완료 단계

Claims

내부에 용강이 주입되는 공간이 형성되고, 상부가 개방된 형상을 가지며, 하부면에 용강 주입구가 형성된 주괴용 몰드;
상기 주괴용 몰드의 용강 주입구에 연결되며 상기 주괴용 몰드의 내부로 용강을 공급하는 용강 주입관부재;
상기 용강 주입관부재로 공급되는 용강을 저장하며, 하부에 상기 용강 주입관부재 내로 용강을 배출하는 출강구가 구비된 래들;
상기 래들의 출강구를 개폐하는 출강구 개폐 도어 기기;
상기 래들의 위치를 지지하는 래들 지지부재;
상기 래들 내의 실제 용강 배출 유량을 감지하는 용강 배출량 감지부재;
상기 출강구의 개도율을 감지하는 출강구 개도율 감지부재;
상기 출강구 개폐 도어 기기, 상기 용강 배출량 감지부재, 상기 출강구 개도율 감지부재에 연결되어 상기 출강구의 개도량을 제어하는 제어부재를 포함한 것을 특징으로 하는 주괴 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 출강구 계폐 도어 기기는,
상기 출강구의 하부에서 가로 방향으로 이동되어 출강구를 개폐하는 밸브판을 구비한 도어부; 및
상기 밸브판을 가로 방향으로 왕복 이동시키는 이동부를 포함하며,
상기 출강구 개도율 감지부재는 상기 밸브판의 이동 거리를 감지하여 상기 도어 판의 위치로 상기 출강구의 개도율을 감지하는 것을 특징으로 하는 주괴 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 용강 배출량 감지부재는 상기 래들의 중량을 측정하는 중량 센서부를 포함한 것을 특징으로 하는 주괴 제조 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부재는 상기 용강 배출량 감지부재에서 감지된 용강의 실제 배출 유량과, 상기 출강구 개도율 감지부재에 의한 출강구의 개도율에 따른 목표 용강 배출 유량을 비교하고, 실제 배출 유량과 목표 용강 배출 유량의 차이가 발생된 경우 상기 출강구 개폐 도어 기기를 작동시켜 상기 출강구의 개도량을 목표 용강 배출 유량이 되도록 조정하는 것을 특징으로 하는 주괴 제조 장치.
주괴용 몰드 내로 주입되는 용강의 목표 토출량 정보를 입력하는 토출량 정보 입력 단계;
입력된 목표 토출량에 따른 목표 용강 배출 유량 및 출강구의 개도율을 계산하고, 계산된 개도율로 래들의 출강구를 개방하는 출강구 개방 단계; 및
래들 내의 실제 용강 배출 유량을 감지하여 상기 목표 용강 배출 유량과 실제 용강 배출 유량을 비교하고, 상기 목표 용강 배출 유량과 실제 용강 배출 유량이 일치되도록 출강구의 개도율을 조정하는 개도율 조정 단계를 포함한 것을 특징으로 하는 주괴용 몰드의 용강 주입 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 출강구 개방 단계는,
상기 토출양 정보 입력 단계에서 입력된 목표 주입 속도와 출강구의 직경을 이용하여 용강의 목표 용강 배출 유량을 계산하고, 이에 따라 출강구의 개도율을 계산하는 개도율 계산 과정; 및
상기 개도율로 출강구를 개방시키는 출강구 개방 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 주괴용 몰드의 용강 주입 방법.
청구항 5에 있어서,
상기 개도율 조정 단계는,
상기 출강구 개방 과정에서 출강구가 개방되면서 출강구를 통해 출강되는 래들의 중량 변화를 감지하는 래들 중량 감지 과정;
상기 래들 중량 감지 과정에서 감지된 중량 변화로 용강의 실제 배출 유량을 계산하는 실제 배출 유량 계산 과정;
상기 목표 용강 배출 유량과, 상기 실제 배출 유량을 비교하는 유량 비교 과정; 및
상기 유량 비교 과정에서 상기 목표 용강 배출 유량과, 상기 실제 배출 유량이 다르면 실제 배출 유량이 상기 목표 용강 배출 유량과 일치되게 출강구의 개도율을 조정하는 개도율 조정 과정을 포함한 것을 특징으로 하는 주괴용 몰드의 용강 주입 방법.
청구항 7에 있어서,
상기 래들 중량 감지 과정에서 용강의 목표 토출량의 토출이 완료되면 상기 출강구 개폐 도어 기기를 작동시켜 출강구를 닫아 용강의 주입을 완료하는 주입 완료 단계을 더 포함한 것을 특징으로 하는 주괴용 몰드의 용강 주입 방법.