KR20140076153A

KR20140076153A - 성능 평가 장치 및 성능 평가 방법

Info

Publication number: KR20140076153A
Application number: KR1020120144381A
Authority: KR
Inventors: 한상우
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-20
Also published as: KR101510266B1

Abstract

본 발명은 성능 평가 장치 및 성능 평가 방법에 관한 것으로서, 용기의 온도를 측정하는 온도 측정기의 성능을 평가하는 장치로서, 상기 용기의 내부 공간에 배치되는 가열부와; 상기 가열부에 연결되어 상기 가열부를 상기 용기의 내벽에 접촉시키는 고정부와; 상기 가열부 및 고정부를 상기 용기에 지지시키는 지지부; 및 상기 가열부, 고정부 및 지지부의 작동을 제어하는 제어기;를 포함하여, 열전대의 고장 유무는 물론, 민감도 및 온도 편차를 검출하여 열전대 간의 민감도와 온도 편차를 제거함으로써 주형 내 용강의 유동을 정확하게 측정할 수 있다.

Description

성능 평가 장치 및 성능 평가 방법{Testing performance of apparatus and the method thereof}

본 발명은 성능 평가 장치 및 성능 평가 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연속주조장치의 주형 온도를 측정하여 주형 내에 수용되는 용강의 탕면 높이를 측정하는 온도 측정기의 성능을 평가하기 위한 성능 평가 장치 및 성능 평가 방법에 관한 것이다.

일반적으로 연속 주조(continuous casting) 공정은 일정한 형상의 주형에 용강을 연속적으로 주입하고, 주형 내에서 반응고된 용강을 연속적으로 주형의 하측으로 인발하여 주편(slab), 블룸(bloom), 빌렛(billet) 등과 같은 다양한 형상의 반제품을 제조하는 공정이다. 주형은 그 내부에 냉각수가 순환함으로써 주입된 용강이 반응고되어 일정한 형태로 만들어지게 된다. 즉, 용융 상태의 용강이 주형에서의 냉각 작용에 의해 반응고되고, 주형으로부터 인발된 미응고 용강은 주편 냉각 장치로부터 분사되는 에어와 냉각수가 혼합된 에어 미스트(air mist)에 의해 응고가 진행되어 완전한 고체 상태의 주편이 형성된다.

주형에서의 1차 냉각은 주편(slab)의 표면 품질을 결정하는데 가장 중요하다. 즉, 1차 냉각은 주형 내의 용강의 유동에 의해 좌우되는데, 탕면(meniscus)에서의 빠른 유동 또는 편류(bias flow)가 발생하면 윤활재 및 보온 역할을 하는 주형 플럭스의 혼입을 야기하고, 그에 따라 주편에 결함이 발생된다.

따라서, 탕면의 유동을 측정하면 주편의 결함을 예측할 수 있다. 그러나, 탕면은 고온 상태를 유지하기 때문에 그 유동을 실시간으로 측정하기 매우 어렵다. 한편, 와전류 레벨계(eddy current level meter)를 이용하여 탕면의 높이를 측정하여 주형 내 용강의 일정한 높이를 제어하는 기술은 상용화되어 있으나, 이는 어느 한 지점의 높이만을 측정하기 때문에 탕면 전체의 용강 유동을 측정하는 것은 불가능하다. 또한, 탕면의 보온을 위해서 탕면 상에 주형 플럭스가 도포되어 있으므로 카메라 등을 이용한 육안 관찰이 불가능하다.

최근에는 주형 외측에 홀을 형성하고, 열전대를 설치하여 주형 동판의 온도를 측정함으로써 주형 내 용강의 유동, 즉 탕면을 측정하고 있다. 보다 구체적으로는 열전대로 주형 동판의 온도를 측정하고, 열전대에 의해 측정된 온도 차이를 이용하여 용강의 유동을 가시화함으로써 주형 내 탕면을 측정하는 것이다. 여기서 열전대는 절대 온도를 측정하는 것이 아니라 열기전력 차이를 이용하여 기준점의 온도와의 비교를 통해 상대적인 온도를 측정하는 것이다. 그런데 열전대의 장기간 사용 또는 설치 방법에 따라 온도 및 민감도 편차가 발생하는 경우 용강의 유동을 정확하게 측정하기 어려워 주조되는 주편의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

KR

2004-0038224

A

본 발명은 열전대의 성능을 평가할 수 있는 성능 평가 장치 및 성능 평가 방법을 제공한다.

본 발명은 주편의 품질을 향상시킬 수 있는 성능 평가 장치 및 성능 평가 방법을 제공한다.

본 발명의 실시 형태에 따른 성능 평가 장치는, 용기의 온도를 측정하는 온도 측정기의 성능을 평가하는 장치로서, 상기 용기의 내부 공간에 배치되는 가열부와; 상기 가열부에 연결되어 상기 가열부를 상기 용기의 내벽에 접촉시키는 고정부와; 상기 가열부 및 고정부를 상기 용기에 지지시키는 지지부; 및 상기 가열부, 고정부 및 지지부의 작동을 제어하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용기는 주형이고, 상기 온도 측정기는 열전대일 수도 있다.

상기 가열부는 면상 발열체일 수도 있다.

상기 가열부는 상기 용기의 내벽과 접촉되는 면에 탄성패드가 구비될 수도 있다.

상기 고정부는 좌우방향으로 이동 가능하도록 형성될 수도 있다.

상기 지지부는 상기 용기를 커버하는 덮개와, 상기 덮개와 상기 고정부를 연결하는 지지바를 포함하고, 상기 지지바는 상하방향으로 이동 가능하도록 형성될 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 성능 평가 방법은, 용기의 온도를 측정하는 온도 측정기의 성능을 평가하는 방법으로서, 상기 용기의 내벽에 가열부를 접촉시키는 과정과; 상기 가열부를 작동시켜 상기 용기를 가열시키는 과정과; 상기 온도 측정기로 상기 용기의 온도 및 승온 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 과정; 및 상기 온도 측정기에 의해 측정된 결과를 분석하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 측정하는 과정은 상기 용기를 가열시키는 동안 수행될 수도 있다.

상기 분석하는 과정에서 상기 용기의 온도의 분석은 상기 가열부에 의해 가열되는 상기 용기의 목표 온도와의 비교를 통한 온도 편차를 분석할 수도 있다.

상기 분석하는 과정에서, 분석 결과 상기 온도 측정기에 의해 측정된 결과가 오차 범위에 존재하는 경우 상기 온도 측정기의 성능을 정상으로 판단할 수 있다.

상기 분석하는 과정에서, 분석 결과, 상기 온도 측정기에 의해 측정된 결과가 오차 범위를 벗어난 경우, 상기 분석하는 과정 이후에 상기 온도 측정기를 보정하는 과정을 포함할 수도 있다.

상기 온도 측정기를 보정하는 과정 이후에, 상기 가열부를 작동시켜 상기 용기의 내벽을 가열시키는 과정과; 상기 온도 측정기로 상기 용기의 온도 및 승온 속도를 측정하는 과정과; 상기 온도 측정기에 의해 측정된 결과를 분석하여 상기 온도 측정기의 성능을 평가하는 과정;을 포함할 수도 있다.

상기 온도 측정기의 성능을 평가하는 과정에서 측정 결과가 오차 범위에 있는 경우 상기 온도 측정기를 고장으로 판단할 수도 있다.

상기 용기를 가열시키는 과정에서 상기 가열수단에 2kW 내지 5kW의 전력을 1 내지 10분간 공급하고, 상기 용기는 100 내지 200℃로 가열될 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 성능 평가 장치 및 그 성능 평가 방법은, 주형 내의 용강 유동을 측정하는 열전대의 성능을 용이하게 점검할 수 있다. 즉, 열전대의 고장 유무는 물론, 민감도 및 온도 편차를 검출하여 열전대 간의 민감도와 온도 편차를 제거함으로써 주형 내 용강의 유동을 정확하게 측정할 수 있다. 이에 따라 주형 내 응고쉘의 건전성을 보다 정확하게 검출하여 오진단에 의한 실수율 저하를 억제 혹은 방지할 수 있다. 또한, 열전대의 민감도 분석을 통해 주편 터짐을 예지하는 시스템에 적용하여 불균일 응고에 의한 주편 터짐을 보다 정밀하고 정확하게 판단하여 주편 터짐에 의한 생산성 저하도 억제 혹은 방지할 수 있다.

도 1은 일반적인 탕면 검출 장치의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 성능 평가 장치를 주형에 설치한 상태를 보여주는 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 성능 평가 장치를 주형에 설치한 상태를 보여주는 평면도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 온도 측정기의 성능 평가 방법을 보여주는 순서도.
도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 성능 평가 장치를 주형에 설치한 상태를 보여주는 단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명한다.

도 1은 일반적인 탕면 검출 장치의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 탕면 검출 장치는, 침지 노즐(10)로부터 용강을 공급받는 주형(100)의 복수의 영역에 마련되어 탕면의 높이를 복수의 영역에서 검출하는 탕면 높이 검출부(130)와, 탕면 높이 검출부(130)로부터 검출된 복수 영역에서의 탕면의 높이를 이용하여 탕면의 유동 패턴을 생성하는 탕면 유동 검출부(210)와, 탕면 유동 패턴의 데이터와 그에 따라 생산되는 주편의 품질 데이터를 저장하는 데이터 저장부(220)와, 탕면 유동 검출부(210)로부터 검출된 탕면 유동 패턴과 그에 따른 주편 품질을 데이터 저장부(220)로부터 추출하여 주편의 품질을 예측하는 주편 품질 예측부(230)와, 탕면 유동 패턴과 그에 따른 주편의 결함 등을 사용자에게 표시하는 표시부(600)를 포함한다. 여기에서 탕면 유동 검출부(210), 데이터 저장부(220) 및 주편 품질 예측부(230)는 제어부(200)라 정의한다.

주형(100)은 침지 노즐(10)로부터 공급되는 용강을 수용하고, 소정의 주편 형상으로 용강을 응고시키기 위해 1차 냉각한다. 이러한 주형(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 소정 거리 이격되어 서로 마주보도록 마련된 2개의 장변(110a, 110b)과, 2개의 장변(110a, 110b) 사이에 소정 거리 이격되어 서로 마주보도록 마련된 2개의 단변(120a, 120b)을 포함한다. 여기서, 장변(110a, 110b) 및 단변(120a, 120b)은 각각 예를 들어 구리를 이용하여 제작할 수 있다. 따라서, 주형(100)는 2개의 장변(110a, 110b) 및 2개의 단변(120a, 120b) 사이에 용강을 수용하는 소정의 공간이 마련된다. 또한, 주형(100)의 2개의 장변과 2개의 단변이 이루는 중앙부에 침지 노즐(10)이 마련된다. 침지 노즐(10)로부터 공급된 용강은 주형(100)의 중앙부로부터 외측 방향으로 대칭적으로 공급되며 조업 조건 등에 따라 특정한 유동 현상을 보이면서 토출류가 형성된다. 한편, 용강은 주형(100)의 상단부가 소정 폭으로 잔류하도록 주형(100) 내에 수용되고, 용강 상에는 주형 플럭스가 도포될 수 있다. 이러한 용강의 표면이 탕면(meniscus)이 된다.

탕면 높이 검출부(130)는 주형(100) 내의 탕면의 복수의 영역에서의 높이를 검출한다. 예를 들어, 탕면 높이 검출부(130)는 온도 측정기를 이용하여 어느 적어도 한 시점의 온도를 측정할 수도 있고, 실시간으로 온도를 측정함으로써 탕면의 온도 변화를 측정할 수도 있다. 이를 위해 탕면 높이 검출부(130)는 주형(100)의 장변(110a, 110b) 및 단변(120a, 120b)의 복수의 영역에 마련되어 탕면의 온도를 측정하기 위한 복수의 열전대일 수 있다. 즉, 복수의 열전대는 주형(100)의 장변(110a, 110b) 및 단변(120a, 120b)의 동일 높이에 등간격으로 마련되어 각 영역에서의 탕면의 온도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 복수의 열전대는 탕면으로부터 -50㎜∼+50㎜의 동일한 높이에 100㎜∼150㎜의 동일한 간격으로 설치될 수 있다. 즉, 열전대는 탕면보다 50㎜ 낮은 위치로부터 탕면보다 50㎜ 높은 위치에 설치될 수 있다. 그런데, 연속 주조 시 전체적인 탕면의 높이는 침지 노즐(10) 부근에서 -2㎜∼3㎜ 정도를 나타내고, 가장자리 부근에서 +2㎜∼+4㎜ 정도를 나타낸다. 즉, 침지 노즐(10) 근처에서는 다른 부분보다 낮고 가장자리 부근에서 다른 부분보다 높을 수 있다. 따라서, 탕면의 높이 감지를 위한 최적의 열전대 높이는 4.5㎜ 정도이고, 열전대의 탕면 유동 측정이 가능한 최고 높이는 9㎜라고 할 수 있다. 열전대의 높이가 이보다 높으면 침지 노즐 근처의 탕면 거동 관찰의 민감도가 떨어지게 된다. 한편, 열전대는 주형(100)에 설치되어 탕면의 가장자리 높이만 측정하므로 탕면의 중간 지점의 높이를 측정할 수 없는 단점이 있다. 그러나, 열전대는 비용적인 측면에서 값싸게 복수개 설치가 가능하고, 가장자리의 높이를 복수의 위치로 측정하여 영상 처리하기 때문에 정밀한 측정이 가능하다. 또한, 열전대의 탕면 높이 측정을 보완하기 위해서 전자기 유도 센서를 열전대와 혼용하여 할 수 있다. 즉, 전자기 유도 센서를 탕면의 중앙부에 위치시켜 주형(100) 내의 탕면의 전체 높이를 측정할 수 있다.

탕면 유동 검출부(210)는 탕면 높이 검출부(130), 예를 들어 복수의 열전대로부터 측정된 각 영역의 탕면 온도를 이용하여 3차원 영상을 생성하고, 3차원 영상으로부터 2차원의 패턴을 생성한다. 즉, 탕면 유동 검출부(210)는 복수의 열전대로부터 측정된 탕면 온도를 이용하여 3차원의 탕면 형상을 생성하여 표시부(240)를 통해 사용자에게 표시하고, 3차원의 탕면 형상으로부터 2차원의 탕면 유동 패턴을 도출하여 표시부(240)를 통해 사용자에게 표시하는 동시에 데이터 저장부(220)에 저장된다. 예를 들어, 용강의 출렁거림에 의한 변동으로 탕면이 상승하거나 하강할 때 각 영역에서 측정된 온도 차이를 이용하여 전체 탕면의 형상을 검출할 수 있고, 이를 3차원 영상 및 2차원 패턴으로 가시화할 수 있다. 즉, 열전대의 온도가 상승하면 탕면 높이가 높아져 탕면이 열전대와 가까워졌기 때문이고, 열전대의 온도가 하강하면 탕면 높이가 낮아져 탕면이 열전대와 멀어졌기 때문이다. 따라서, 복수의 열전대에서 측정된 온도 차를 이용하여 탕면의 유동을 검출할 수 있고, 이를 3차원 영상 및 2차원 패턴으로 가시화할 수 있다. 이때, 탕면 유동 검출부(210)는 소정 시간에서 탕면 높이에 따른 탕면 유동을 검출할 수 있는데, 예를 들어 침지 노즐(10)로부터 용강 공급이 완료되고 소정 시간 후에 복수의 열전대로부터 측정된 온도에 따라 탕면 유동을 검출할 수 있다. 또한, 소정의 시간 차를 두고 시간 변화에 따른 탕면 유동을 검출할 수도 있다. 이렇게 복수의 열전대로부터 측정된 탕면의 온도를 이용하여 복수의 탕면 영상 및 유동 패턴을 도출할 수 있다.

데이터 저장부(220)는 다양한 형상의 탕면 유동 패턴과, 그에 따라 생산되는 주편의 품질을 관찰 및 측정하고 그 데이터를 저장한다. 즉, 데이터 저장부(220)는 탕면 유동 검출부(210)에 의해 검출되고 가시화된 다양한 탕면 유동 패턴을 데이터화하여 저장하고, 다양한 탕면 유동 패턴에 의해 생산되는 주편의 결함 여부 및 결함 위치 등 주편의 품질을 추적하여 그 데이터를 저장한다. 또한, 데이터 저장부(220)는 주편의 결함 발생 원인, 즉 비정상 탕면 유동 패턴의 원인 등도 저장할 수 있다. 이때, 탕면 유동 패턴과 그에 따른 주편의 품질, 그리고 결함 발생 원인을 매치(match)시켜 저장할 수 있다.

주편 품질 예측부(230)는 주형(100) 내의 탕면 유동 패턴과 데이터 저장부(220)에 저장된 탕면 유동 패턴의 데이터를 비교하고 일치하는 탕면 유동 패턴에 따른 주편의 품질 데이터를 추출한다. 즉, 탕면 유동 검출부(210)로부터 검출된 주형(100) 내의 탕면 유동 패턴을 입력받은 주편 품질 예측부(230)는 데이터 저장부(220)에 저장된 탕면 유동 패턴의 데이터와 비교하여 일치하는 탕면 유동 패턴을 검출하고, 그에 따른 주편의 품질 데이터를 추출한다. 따라서, 주형(100)의 탕면 유동 패턴을 데이터와 비교하여 그에 따라 생산되는 주편의 품질을 예측할 수 있다. 그리고, 이렇게 추출된 품질 데이터를 표시부(240)에 표시한다.

표시부(240)는 탕면 높이 검출부(130), 탕면 유동 검출부(210), 탕면 주편 품질 예측부(230)의 적어도 어느 하나로부터 공급되는 데이터를 표시하여 사용자에게 전달한다. 표시부(240)는 데이터를 표시할 수 있는 다양한 형태의 표시 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 모니터뿐만 아니라 모바일 기기를 포함할 수 있다. 이때, 표시부(240)에 표시되는 정보로는 탕면 높이 검출부(130), 예를 들어 복수의 열전대로부터 측정된 주형(100)의 복수의 영역에서의 온도, 탕면 유동 검출부(210)로부터 검출된 주형(100) 내의 탕면 유동의 3차원 영상 및 2차원 패턴, 데이터 저장부(220)로부터 공급되는 주편의 품질 및 주편의 결함 원인, 주형(100) 내의 탕면 유동 패턴의 정상 또는 결함의 경보 등의 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 성능 평가 장치를 주형에 설치한 상태를 보여주는 사시도, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 성능 평가 장치를 주형에 설치한 상태를 보여주는 평면도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 성능 평가 장치(300)는, 주형(100)의 내부 공간에 배치되는 가열부(310)와, 가열부(310)를 주형(100)의 내벽에 고정하는 고정부(320)와, 주형(100) 내에서 가열부(310) 및 고정부(320)를 지지하는 지지부(340), 가열부(310), 고정부(320) 및 지지부(340)의 작동을 제어하는 제어기(400)를 포함한다.

가열부(310)는 면적을 가지고, 그 면적에 열을 균일하게 발생시키는 면상 발열체일 수 있다. 가열부(310)는 주형(100)에서 탕면 높이를 측정하기 위한 온도 측정기인 열전대가 설치되는 영역을 커버할 수 있을 정도의 크기로 형성될 수 있다. 예컨대 주형(100)의 장변(110a, 110b)에 설치된 열전대의 성능을 평가하는 경우에는 가열부(310)는 주형(100)의 장변(110a, 110b) 길이 정도의 길이를 갖도록 형성되고, 주형(100)의 단변(120a, 120b)에 설치된 열전대의 성능을 평가하는 경우에는 가열부(310)의 길이는 주형(100)의 단변(120a, 120b) 길이 정도의 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 이때, 가열부(310)를 주형(100) 내부로 용이하게 삽입하기 위해서는 주형(100)의 장변(110a, 110b) 또는 단변(120a, 120b) 길이보다 짧은 길이로 형성되는 것이 좋다. 그리고 가열부(310)의 높이는 열전대를 포함하는 정도의 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 예컨대 열전대가 주형(100)의 상하방향에 대해서 일렬 또는 복수의 열을 형성하도록 형성하는 경우, 열전대가 형성되는 영역을 모두 커버할 수 있을 정도의 높이로 형성될 수 있다.

통상적으로 면상 발열체는 난방용 매트리스, 건물 벽면, 파티션 내부 등에 설치되어 난방용으로 사용되거나 차량의 유리에 설치되어 성애 방지용으로 사용되는 등 다양한 분야에 적용된다. 이러한 면상 발열체는 통상의 열선방식에 비해 면적으로 발열하므로 발열률이 우수하며, 전력 소모율이 적고, 평활성과 내구성을 가지고 있어 상당히 유용하게 사용된다. 면상 발열체는 베이스 시트의 가로방향으로는 액상의 카본페이스트를 적정 간격으로 도포하여 카본층을 형성하고, 카본층 양단 세로방향으로는 카본층에 전원을 공급하는 (+)/(-)전극부를 형성한 다음 마감시트를 베이스시트에 라미네이팅하여 제조될 수 있다. 이와 같이 제조된 면상 발열체는 전극부에 인가된 전류가 통해 카본층에 흐르게 되면서 카본층에 저항열이 발생되어 베이스 시트 및 마감시트를 통해 열을 방출한다. 이때, 면상 발열체의 양면, 즉 베이스 시트 및 마감시트의 일면은 주형(100) 내벽에 직접 접촉되는 면으로서 복수의 열전대에 열을 균일하게 전달하기 위하여 실리콘 등과 같이 탄성을 갖는 재질로 형성될 수도 있고, 또는 베이스 시트 및 마감시트의 표면에 탄성 패드를 추가로 구비할 수도 있다.

고정부(320)는 가열부(310)를 주형(100) 내벽에 접촉시키기 위한 구성으로서, 수평방향으로 이동 가능한 구동부(322)와, 구동부(322)의 양쪽에 연결되는 파지부(324)를 포함한다.

구동부(322)는 직선 운동이 가능한 실린더, 스텝 모터 등이 사용될 수 있다. 구동부(322)는 주형(100) 내부에서 수평방향, 예컨대 좌우방향 또는 전후방향으로 이동하도록 형성되어 파지부(324)를 수평방향으로 이동시킴으로써 파지부(324)에 고정되는 가열부(310)를 주형(100)의 내벽에 접촉시킨다.

파지부(324)는 구동부(322)의 양쪽에 연결되어, 가열부(310)를 고정시킨다. 파지부(324)는 가열부(310)를 주형(100) 내벽에 균일하게 접촉시키기 위해서는 가열부(310)의 면적과 거의 동일한 면적으로 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 가열부(310)를 통해 주형(100)을 효과적으로 가열하기 위해서는 파지부(324)를 세라믹 등과 같이 열전도도가 낮은 재질로 형성함으로써 가열부(310)에서 발생하는 열이 전달되는 것을 억제하는 것이 좋다.

지지부(340)는 구동부(322) 및 파지부(324)를 이동시킬 수 있도록 형성되며, 고정부(320)를 주형(100)에 지지하는 역할을 한다. 지지부(340)는 주형(100)의 상부, 즉 턴디쉬에서 용강이 주입되는 장입구를 커버하도록 형성되는 덮개(342)와, 덮개(342)의 하부를 통해 구동부(322)와 연결되는 지지바(344)일 수도 있다. 덮개(342)는 가열부(310)를 이용하여 주형(100)을 가열할 때 외부와 주형(100) 내부를 차단함으로써 주형(100)을 효율적으로 가열할 수 있도록 한다. 이때, 지지바(344)는 온도 측정 장치로 구동부(322)를 상승 및 하강시킬 수 있도록 상하방향으로 이동 가능하도록 형성될 수도 있다. 지지부(340)의 구성이나 형태는 이에 한정되지 않으며 다양한 형태로 형성될 수 있음은 물론이다.

제어기(400)는 가열부(310) 및 구동부(322), 필요에 따라서는 지지바(344)의 작동을 제어한다. 예컨대 제어기(400)는 가열부(310)의 온/오프는 물론 가열부(310)의 온도 조절을 제어하고, 구동부(322) 및 지지바(344)의 온/오프 및 이동 거리를 제어한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 성능 평가 방법을 보여주는 순서도이고, 도 5는 본 발명의 변형 예에 따른 성능 평가 장치를 주형에 설치한 상태를 보여주는 단면도이다.

먼저, 주조가 완료되거나, 주조 대기 중인 주형(100)에 온도 측정기의 성능을 평가하기 위한 성능 평가 장치를 설치한다. 이때, 주형(100)의 상부의 장입구를 통해 고정부(320) 및 가열부(310)를 주형(100) 내부로 삽입한다. 이에 도 5의 (a)에 도시된 것처럼 지지부(340)의 덮개(342)가 주형(100) 상부의 장입구에 설치되고, 지지부(340) 하부에 연결되는 고정부(320) 및 가열부(310)는 주형(100) 내부에 배치된다.

다음, 제어기(400)를 통해 고정부(320)를 작동시켜 도 5의 (b)에 도시된 것처럼 가열부(310)를 주형(100) 내벽, 예컨대 주형(100)의 장변 내벽에 접촉(S100)시킨다. 이때, 필요에 따라 제어기(400)의 제어를 통해 지지바(344)의 길이를 조절하여 고정부(320)의 설치 높이를 조절할 수도 있다.

그 다음, 열전대의 보정과정(ⓐ) 및 성능 평가 과정(ⓑ)을 수행한다.

보정과정(ⓐ)은 다음과 같이 수행될 수 있다.

먼저, 제어기(400)를 통해 고정부(320) 및 지지바(344)의 제어를 정지시키고, 가열부(310)에 전력을 인가하여 주형(100)을 가열(S110)한다. 이때, 가열부(310)에는 2 내지 5kW 정도의 전력을 1 내지 10분 정도 인가하여 주형(100)을 100 내지 200℃ 정도(목표 온도)까지 가열한다. 주형(100)을 제시된 범위보다 낮은 온도로 가열하는 경우에는 온도 측정기, 즉 열전대의 성능을 평가하기 어렵고, 제시된 범위보다 높은 온도로 가열하는 경우에는 주형(100)이 손상될 우려가 있다.

이와 같이 가열부(310)를 통해 주형(100)을 가열하는 과정에서 주형(100)에 설치된 열전대를 통해 주형(100)의 온도를 측정(S120)한다. 열전대에서 측정된 온도는 열전대에 연결된 제어부의 탕면 유동 검출부(210)를 통해 표시부(240)에 실시간으로 출력될 수 있다.

가열부(310)를 통해 주형(100)을 목표 온도까지 가열하는 과정에서 열전대에 의해 측정되는 승온 속도와 측정 온도를 검출하여, 승온 속도를 통해서는 열전대의 민감도를 분석하고, 측정된 온도를 통해서는 목표 온도와의 온도 편차를 분석(S130)한다. 이때, 승온 속도와 측정된 온도가 오차 범위, 예컨대 측정된 온도의 경우 목표 온도에 대해서 0.1 내지 10%의 범위에 존재하는 경우 온도 측정 장치의 성능을 정상으로 판단하고, 이 범위를 벗어난 경우에는 정상이 아닌 것으로 판단할 수도 있다.

이후, 분석 결과가 정상인 경우 열전대가 정상적으로 작동하는 것으로 판단한다. 또한, 분석 결과가 정상이 아닌 경우에는 열전대의 민감도와 온도 편차를 분석한 결과를 열전대에 연결된 제어부에 반영하여 열전대를 보정한다.

열전대의 보정과정(ⓐ)이 완료되면, 열전대의 성능 평가 과정(ⓑ)을 수행한다.

먼저, 제어기(400)의 제어를 통해 가열부(310)를 다시 작동시켜 주형(100)을 재가열(S140)한다. 이때, 가열부(310)에는 2 내지 5kW 정도의 전력을 1 내지 10분 정도 인가하여 주형(100)을 100 내지 200℃ 정도(목표 온도)까지 가열한다.

주형(100)을 재가열하는 동안 열전대를 통해 주형(100)의 온도를 측정(S150)한다. 주형(100)이 목표 온도까지 가열되면 가열부(310)의 작동을 정지시키고 열전대에 의해 측정되는 승온 속도 및 온도 편차를 분석하여 열전대의 성능을 판단(S160)한다. 즉, 분석 결과 열전대에 의해 측정되는 승온 속도 및 온도 편차가 오차 범위에 존재하는 경우, 열전대의 성능이 정상인 것으로 판단한다. 반면에 열전대의 보정에도 불구하고 열전대에 의해 측정되는 승온 속도 및 온도 편차가 오차 범위를 벗어나는 경우에는 열전대가 고장난 것으로 판단하고, 해당 열전대를 수리하거나 새로운 열전대로 교체할 수 있다.

여기에서는 성능 평가 장치 및 그 방법이 용강이 수용되는 주형에 설치되는 열전대의 성능을 평가하는데 적용된 것으로 설명하고 있으나, 고온 및 저온의 다양한 원료를 수용하는 용기에 설치된 온도 측정기 등의 성능을 평가하는데에도 적용될 수 있음은 물론이다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 주형 200 : 제어부
300 : 성능평가장치 310 : 가열부
320 : 고정부 340 : 지지부

Claims

용기의 온도를 측정하는 온도 측정기의 성능을 평가하는 장치로서,
상기 용기의 내부 공간에 배치되는 가열부와;
상기 가열부에 연결되어 상기 가열부를 상기 용기의 내벽에 접촉시키는 고정부와;
상기 가열부 및 고정부를 상기 용기에 지지시키는 지지부; 및
상기 가열부, 고정부 및 지지부의 작동을 제어하는 제어기;
를 포함하는 성능 평가 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 용기는 주형이고,
상기 온도 측정기는 열전대인 성능 평가 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 가열부는 면상 발열체인 성능 평가 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 가열부는 상기 용기의 내벽과 접촉되는 면에 탄성패드가 구비되는 성능 평가 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 고정부는 좌우방향으로 이동 가능하도록 형성되는 성능 평가 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 지지부는 상기 용기를 커버하는 덮개와, 상기 덮개와 상기 고정부를 연결하는 지지바를 포함하는 성능 평가 장치.
청구항 6에 있어서,
상기 지지바는 상하방향으로 이동 가능하도록 형성되는 성능 평가 장치.
용기의 온도를 측정하는 온도 측정기의 성능을 평가하는 방법으로서,
상기 용기의 내벽에 가열부를 접촉시키는 과정과;
상기 가열부를 작동시켜 상기 용기를 가열시키는 과정과;
상기 온도 측정기로 상기 용기의 온도 및 승온 속도 중 적어도 어느 하나를 측정하는 과정; 및
상기 온도 측정기에 의해 측정된 결과를 분석하는 과정;
을 포함하는 성능 평가 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 측정하는 과정은 상기 용기를 가열시키는 동안 수행되는 성능 평가 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 분석하는 과정에서 상기 용기의 온도의 분석은 상기 가열부에 의해 가열되는 상기 용기의 목표 온도와의 비교를 통한 온도 편차를 분석하는 성능 평가 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 분석하는 과정에서,
분석 결과 상기 온도 측정기에 의해 측정된 결과가 오차 범위에 존재하는 경우 상기 온도 측정기의 성능을 정상으로 판단하는 성능 평가 방법.
청구항 8에 있어서,
상기 분석하는 과정에서,
분석 결과, 상기 온도 측정기에 의해 측정된 결과가 오차 범위를 벗어난 경우,
상기 분석하는 과정 이후에 상기 온도 측정기를 보정하는 과정을 포함하는 성능 평가 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 온도 측정기를 보정하는 과정 이후에,
상기 가열부를 작동시켜 상기 용기의 내벽을 가열시키는 과정과;
상기 온도 측정기로 상기 용기의 온도 및 승온 속도를 측정하는 과정과;
상기 온도 측정기에 의해 측정된 결과를 분석하여 상기 온도 측정기의 성능을 평가하는 과정;
을 포함하는 성능 평가 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 온도 측정기의 성능을 평가하는 과정에서 측정 결과가 오차 범위에 있는 경우 상기 온도 측정기를 고장으로 판단하는 성능 평가 방법.
청구항 8 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용기를 가열시키는 과정에서 상기 가열수단에 2kW 내지 5kW의 전력을 1 내지 10분간 공급하는 성능 평가 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 용기는 100 내지 200℃로 가열되는 성능 평가 방법.