KR20160037527A - 주조 장치 및 탕면 가시화 방법 - Google Patents

주조 장치 및 탕면 가시화 방법 Download PDF

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KR20160037527A
KR20160037527A KR1020140130203A KR20140130203A KR20160037527A KR 20160037527 A KR20160037527 A KR 20160037527A KR 1020140130203 A KR1020140130203 A KR 1020140130203A KR 20140130203 A KR20140130203 A KR 20140130203A KR 20160037527 A KR20160037527 A KR 20160037527A
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조현진
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 용강이 통과되는 주형과, 상기 주형의 장변판 및 단변판의 내부에 배치되는 복수개의 측온부재와, 상기 측온부재로부터 복수개의 온도 값을 입력받아, 상기 용강의 탕면 높이를 검출하고, 상기 용강의 탕면 형상을 생성하는 모니터링부와, 상기 장변판 및 단변판의 내부에 배치되는 복수개의 보조 측온부재와, 상기 측온부재에서 출력되는 복수개의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 상기 측온부재 및 보조 측온부재에서 출력되는 복수개의 온도 값으로부터 손실된 온도 값을 산출하여 상기 모니터링부로 출력하는 연산부를 포함하는, 주조 장치로서, 상기 주형의 복수의 위치에서 온도 값을 측정하는 동안, 복수개의 상기 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 손실된 온도 값을 제외한 나머지 온도 값들로부터 손실된 온도 값을 산출하는, 주조 장치 및 이에 적용되는 탕면 가시화 방법이 제시된다.

Description

주조 장치 및 탕면 가시화 방법{Casting apparatus and visualization method for meniscus}
본 발명은 주조 장치 및 탕면 가시화 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주형 내에 공급되는 용강의 탕면 형상을 검출하여 가시화할 수 있는 주조 장치 및 이에 적용되는 탕면 가시화 방법에 관한 것이다.
연속주조 설비는 제강 설비로부터 정련된 용강을 공급받아 이를 주편으로 제조하는 설비이며, 예컨대 등록특허공보 제10-1443788호에 제시되고 있는 바와 같이 정련된 용강을 주입받아 소정의 형상으로 응고시키는 주형을 구비한다.
한편, 주형 내에 주입되는 용강의 탕면(meniscus)에서의 유동은 주편의 품질을 결정하는 중요한 인자이다. 예컨대 용강의 탕면에서의 유동이 목적하는 속도로 일정하게 제어되지 못하거나 용강의 탕면 유동에 편류가 발생되는 경우, 용강(또는 주편)과 주형 사이의 윤활 작용을 위하여 주형 내로 투입되는 몰드 플럭스가 용강 내에 혼입되며, 이에 주편의 결함이 야기된다. 따라서, 주형 내에 주입되는 용강의 탕면에서의 유동에 대한 정보는 안정적인 연속주조 공정 및 제조되는 주편의 품질 수준 예지를 위하여 반드시 필요하다.
이때, 용강의 탕면에서의 유동 정보는 용강의 탕면 형상을 검출하는 방식으로 획득할 수 있으며, 용강의 탕면 형상의 검출을 위하여, 종래에는 영상 센서를 이용하는 방식과 와전류식 레벨 측정기를 이용하는 방식이 시도되었다.
하지만, 영상 센서를 이용하여 용강의 탕면 형상을 검출하는 방식은 다음과 같은 어려움이 있다. 연속주조 공정이 진행되는 동안 주형 내의 용강은 고온 상태를 유지하며, 또한, 용강의 탕면에는 몰드 플럭스가 도포되기 때문에 용강의 유동 및 탕면 형상을 영상 센서 등으로 직접적으로 검출하기에는 어려움이 있다.
또한, 와전류식 레벨 측정기를 이용하여 용강의 탕면 형상을 검출하는 방식은 다음과 같은 어려움이 있다. 예컨대 등록특허공보 제10-12244323호에 제시되고 있는 물리량 측정 장치의 와전류식 레벨 측정기(Eddy Current Level Meter)를 이용하면, 탕면의 일부 위치에서의 높이는 측정 가능하나, 탕면의 전체 영역에서의 높이는 측정이 불가능하기 때문에 와전류식 레벨 측정기를 이용한 탕면의 형상 측정에는 어려움이 있다.
따라서, 상술한 종래의 방식과는 다른 방식으로, 주형 내에 주입되는 용강의 탕면 형상을 검출하고 이를 가시화할 수 있는 방안이 요구되고 있는 실정이다.
KR 10-1443788 B1 KR 10-1244323 B1
본 발명은 주형 내에 공급되는 용강의 탕면 형상을 검출하고 이를 가시화할 수 있는 주조 장치 및 이에 적용되는 탕면 가시화 방법을 제공한다.
본 발명은 용강의 탕면 형상을 가시화하는 과정을 안정적으로 실시할 수 있는 주조 장치 및 이에 적용되는 탕면 가시화 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 형태에 따른 주조 장치는, 용강을 주조하는 주조 장치로서, 상기 용강이 통과되는 통로를 상기 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로 감싸는 복수개의 장변판 및 단변판을 구비하는 주형; 상기 장변판 및 단변판 중 적어도 하나의 내부에 상기 통로의 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수개의 측온부재; 상기 측온부재로부터 복수개의 온도 값을 입력받아, 복수의 위치에서의 상기 용강의 탕면 높이를 검출하고, 상기 용강의 탕면 형상을 생성하는 모니터링부; 상기 장변판 및 단변판 중 적어도 하나의 내부에 상기 통로의 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수개의 보조 측온부재; 및 상기 측온부재에서 출력되는 복수개의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 상기 측온부재 및 보조 측온부재에서 출력되는 복수개의 온도 값으로부터 손실된 온도 값을 산출하여 상기 모니터링부로 출력하는 연산부;를 포함한다.
상기 측온부재 및 보조 측온부재는 기준 탕면 위치의 상측에 배치되며, 상기 통로의 길이 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다.
상기 측온부재는 상기 기준 탕면 위치로부터 동일 높이 이격된 위치에서 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 동일 간격 이격되어 배치되며, 상기 보조 측온부재는 상기 측온부재로부터 동일 높이 이격된 위치에서 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 동일 간격 이격되어 배치될 수 있다.
상기 측온부재는 상기 기준 탕면 위치로부터 동일 높이 이격된 위치에서, 상기 폭 방향 또는 두께 방향의 중심위치에서의 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로의 이격 거리가 상기 폭 방향 또는 두께 방향의 양측 가장자리에서의 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로의 이격 거리보다 좁도록 배치되고, 상기 보조 측온부재는 상기 측온부재로부터 동일 높이 이격된 위치에서, 상기 폭 방향 또는 두께 방향의 중심위치에서의 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로의 이격 거리가 상기 폭 방향 또는 두께 방향의 양측 가장자리에서의 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로의 이격 거리보다 좁도록 배치될 수 있다.
상기 측온부재 및 보조 측온부재는 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 엇갈리게 배치될 수 있다.
상기 측온부재 및 보조 측온부재는 상기 길이 방향으로 정렬되어 배치될 수 있다.
상기 모니터링부는, 상기 측온부재 및 연산부와 연결되고, 기 설정된 온도 구배 테이블이 입력되는 저장수단; 상기 저장수단과 연결되며, 상기 측온부재 및 연산부로부터 입력되는 복수개의 온도 값을 상기 온도 구배 테이블과 대비하여 복수의 위치에서의 상기 용강의 탕면 높이를 검출하는 탕면 높이 검출수단; 상기 탕면 높이 검출수단과 연결되고, 검출된 상기 용강의 탕면 높이를 이용하여 상기 용강의 탕면 형상을 생성하는 탕면 형상 생성수단; 상기 탕면 형상 생성수단과 연결되며, 생성된 상기 용강의 탕면 형상을 영상으로 출력하는 디스플레이수단;을 포함할 수 있다.
상기 연산부는 상기 측온부재에서 출력되는 복수개의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 손실된 온도 값에 대응되는 위치와 서로 이웃하는 위치의 온도 값을 상기 측온부재 및 보조 측온부재를 이용하여 측정하고, 측정된 온도 값을 보간하여 손실된 온도 값을 산출할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 탕면 가시화 방법은, 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서 온도 값을 측정 가능한 주형을 준비하는 과정; 상기 주형의 통로로 용강을 주입하는 과정; 상기 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로의 복수의 위치에서 온도 값을 측정하는 과정; 복수개의 상기 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 손실된 온도 값을 제외한 나머지 온도 값들로부터 손실된 온도 값을 산출하는 과정; 복수개의 상기 온도 값을 이용하여 상기 용강의 탕면 형상을 생성하는 과정; 및 상기 용강의 탕면 형상을 가시화하여 영상으로 출력하는 과정;을 포함한다.
상기 손실된 온도 값을 산출하는 과정은, 상기 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로의 복수의 위치들 중 적어도 하나의 위치에서 온도 값이 측정되지 않아 온도 값들 중 일부가 손실되는 경우, 온도 값이 측정되지 않는 위치와 이웃하는 복수의 위치에서의 온도 값들을 측정하고, 측정된 온도 값들을 보간하여 온도 값이 측정되지 않는 위치에서의 손실된 온도 값을 산출하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 탕면 형상을 생성하는 과정은, 상기 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격된 복수의 위치에서의 온도 값을 기 입력된 온도 구배 테이블과 대비하여 복수의 위치에서의 상기 용강의 탕면 높이를 검출하는 과정; 검출된 상기 용강의 탕면 높이를 이용하여 상기 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향으로의 축을 가지는 그래프 상에 출력 가능한 상기 용강의 탕면 형상으로 생성하는 과정;을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 측온부재 및 모니터링부를 이용하여 주형 내에 공급되는 용강의 탕면 형상을 생성하고 이를 가시화하여 실시간으로 출력할 수 있다. 또한, 보조 측온부재 및 연산부를 이용하여 용강의 탕면 형상을 생성하여 가시화하는 과정을 안정적으로 실시할 수 있으며, 생성되는 탕면 형상의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
예컨대 연속주조 공정에 적용되는 경우, 주조 장치는 주형의 폭 방향 및 두께 방향으로 서로 이격된 복수의 위치에서의 온도 값을 실시간으로 검출하고, 이를 온도 구배 테이블과 대비하여 주형의 폭 방향 및 두께 방향으로 서로 이격된 복수의 위치에서의 탕면 높이를 검출할 수 있다. 이어서, 주조 장치는 검출된 탕면 높이들로부터 탕면 형상을 생성하여 실시간으로 출력할 수 있다. 특히, 주조 장치는 복수 개의 온도 값들 중 일부가 손실되는 경우에 손실된 온도 값을 제외한 나머지 온도 값들로부터 손실된 온도 값을 산출할 수 있다. 이로부터 주조 장치는 용강의 탕면 형상을 생성하여 가시화하는 과정을 안정적으로 실시할 수 있으며, 생성되는 탕면 형상의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 과정으로 생성되는 용강의 탕면 형상은 연속주조 공정의 각종 제어 및 제조되는 주편의 품질 예지에 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치가 적용되는 연속주조 설비의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치의 평면도이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치의 부분 측면도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 측온부재에서 출력되는 온도 값들 중 손실된 온도 값을 연산부를 이용하여 산출하는 방식을 설명하기 위한 주조 장치의 부분도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치 및 이에 적용되는 탕면 가시화 방법에 의하여 생성되는 용강의 탕면 형상을 예시한 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 본 발명의 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 도면은 실시 예를 설명하기 위하여 크기가 과장될 수 있으며, 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치가 적용되는 연속주조 설비의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치의 개략도이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치의 평면도이다. 또한, 도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치의 부분 측면도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 측온부재에서 출력되는 온도 값들 중 손실된 온도 값을 연산부를 이용하여 산출하는 방식을 설명하기 위한 주조 장치의 부분도이다. 또한, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치 및 이에 적용되는 탕면 가시화 방법에 의하여 생성되는 용강의 탕면 형상을 예시한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치가 적용되는 연속주조 설비는 정련된 용강이 담기는 래들(10), 래들(10)로부터 출강되는 용강을 임시 저장하는 턴디시(20), 턴디시(20)로부터 용강을 공급받아 주편으로 주조하는 주조 장치(300) 및 세그먼트(40)를 포함한다. 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치는 턴디시(20)의 하부에 마련된 침지노즐(21)에 연결되며, 턴디시(20)로부터 출강되는 용강은 침지노즐(21)을 통과하여 주조 장치(300)로 공급된다. 용강은 주조 장치(300)를 통과하며 응고(또는 1차 냉각)되며 주편으로 제조되고, 세그먼트(40)를 통과하며 2차 냉각 및 압하되어 형상이 제어된다. 한편, 본 발명의 실시 예에서는 연속주조 설비의 구성 및 방식을 상술한 구성 및 방식으로 한정하지 않으며, 연속주조 설비의 구성 및 방식은 다양하게 변경될 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치(300)는 용강이 통과되는 통로를 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로 감싸는 복수개의 장변판(311) 및 단변판(312)을 구비하는 주형(310), 장변판(311) 및 단변판(312) 중 적어도 하나의 내부에 통로의 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수개의 측온부재(320), 측온부재(320)로부터 복수개의 온도 값을 입력받아, 복수의 위치에서의 용강의 탕면 높이를 검출하고, 용강의 탕면 형상을 생성하는 모니터링부(330), 장변판(311) 및 단변판(312) 중 적어도 하나의 내부에 통로의 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수개의 보조 측온부재(340), 측온부재(320)에서 출력되는 복수개의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)에서 출력되는 복수개의 온도 값으로부터 손실된 온도 값을 산출하여 모니터링부(330)로 출력하는 연산부(350)를 포함하고, 턴디시(20)의 침지노즐(21)로부터 용강을 공급받아 이를 주편으로 제조한다.
주형(310)은 용강이 통과되는 통로를 형성하며, 통로를 통과하는 용강은 주형(310)과의 열교환에 의하여 1차 냉각될 수 있다. 주형(310)은 용강이 통과되는 통로의 폭 방향으로 연장되고, 통로의 두께 방향으로 서로 이격되는 장변판(311) 및 통로의 두께 방향으로 연장되고, 통로의 폭 방향으로 서로 이격되는 단변판(312)을 포함할 수 있다. 장변판(311) 및 단변판(312)은 예컨대 구리 및 구리 합금을 포함하는 금속재로 제조되는 사각 판 형상의 부재일 수 있으며, 장변판(311) 및 단변판(312)에는 용강의 1차 냉각을 위한 냉각자켓(미도시)이 구비될 수 있다.
장변판(311)은 통로의 두께 방향으로 이격되어 서로 마주보며, 단변판(312)은 서로 마주보는 장변판(311)들의 사이에서 장변판(311)의 폭 방향으로의 양측 단부들을 연결하여 배치된다. 장변판(311) 및 단변판(312)의 상기의 연결 구조에 의하여 용강이 통과되는 통로가 형성되며, 이때, 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로의 중심 위치에는 턴디시(20)의 침지노즐(21)이 마련될 수 있다. 침지노즐(21)로부터 출강되는 용강의 토출류는 주형(310) 내에서 연속주조 공정의 공정 조건에 대응하는 소정의 패턴 또는 형상으로 거동하며, 이때, 용강의 탕면에서의 토출류 거동에 의하여 용강의 탕면 형상이 실시간으로 변화한다.
한편, 상기의 주형(310)에는 보온재(미도시) 및 용융된 상태의 몰드 플럭스(미도시)가 주입된다. 주형(310)에 주입된 보온재 및 몰드 플럭스는 용강의 탕면에 도포되어 복수의 층을 형성한다. 몰드 플럭스는 용강의 산화를 방지하고, 용강에 혼입된 개재물을 흡수하며, 용강과 주형 사이의 윤활 작용 및 열전달을 제어하는 역할을 한다. 보온재는 용강의 온도 저하를 방지하는 역할을 한다. 한편, 용강의 탕면에서의 유동 정도(또는 강도)에 따라 보온재 또는 몰드 플럭스가 용강 내에 혼입될 수 있으며, 이에, 용강의 탕면에서의 유동에 대한 정보는 안정적인 연속주조 공정 및 주편의 품질 수준 예지를 위하여 반드시 필요하다. 이때, 용강의 탕면에서의 유동 정보는 용강의 탕면 형상을 검출하고, 검출된 탕면 형상의 패턴을 분석하는 방식으로 획득할 수 있다. 본 실시 예에 따른 주조 장치(300)는 이하에서 설명되는 측온부재(320) 및 모니터링부(330)를 이용하여 용강의 탕면 형상을 생성하고, 이를 가시화하여 실시간으로 출력할 수 있으며, 출력되는 용강의 탕면 형상은 연속주조 공정의 각종 제어 및 주편의 품질 예지에 활용된다.
측온부재(320) 예컨대 열전대(Thermocouple)는 측온부재(320)가 설치된 위치에서의 온도 값을 획득(또는 검출) 가능하도록 제공되는 센서(Sensor)이며, 장변판(311) 및 단변판(312) 중 적어도 하나의 내부에 배치될 수 있다. 본 실시 예에서는 장변판(311)의 내부에 통로의 폭 방향으로 서로 이격되어 복수개 배치되고, 단변판(312)의 내부에 통로의 두께 방향으로 서로 이격되어 복수개 배치되는 측온부재(320)를 예시한다. 즉, 본 실시 예에서는 측온부재(320)가 장변판(311) 및 단변판(312) 모두에 장착된다. 이에, 주형(310)의 폭 방향 및 두께 방향으로 이격된 복수의 위치들의 온도 값을 검출할 수 있고, 따라서, 후술하는 방식으로 생성되는 용강의 탕면 형상의 정밀도 또는 해상도가 향상될 수 있다.
측온부재(320)는 기준 탕면 위치 또는 탕면 위치의 상측으로 소정 높이 이격된 위치에 배치될 수 있으며, 더욱 상세하게는, 기준 탕면 위치의 상측으로 이격되되, 용강의 탕면보다 높은 위치에 배치될 수 있다. 여기서, 상기의 "기준 탕면 위치"는 연속주조 설비에 구비되는 와전류식 레벨 측정기(미도시)에 의하여 제어되는 용강의 탕면 위치(또는 높이)를 의미하며, 기준 탕면 위치는 연속주조 공정이 진행되는 동안, 주형(310) 내에 실시간으로 형성되는 용강의 탕면 높이(또는 위치)와는 서로 다를 수 있다. 예컨대 연속주조 공정이 진행되는 동안 용강은 기준 탕면 위치에 탕면이 형성되도록 제어되나, 탕면에서의 용강 유동에 의하여 기준 탕면 위치의 상측 또는 하측에서 출렁거리는 굴곡진 형상의 탕면을 가지게 되며, 또한, 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서의 용강의 탕면 높이는 기준 탕면 위치에 대하여 각각 다른 높이 값을 가지게 된다.
상술한 바와 같이, 측온부재(320)에 의하여 획득되는 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서의 온도 값들은 각각의 위치에서의 용강의 탕면 높이에 따라 달라지게 된다. 예컨대 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치들 중 특정 위치에서의 용강 탕면의 높이가 높아지면, 상기의 특정 위치에 배치된 측온부재(320)와 용강의 탕면이 가까워지고, 이에 대응하여 상기의 특정 위치에 배치된 측온부재(320)에서 획득되는 온도 값의 크기가 커진다. 이와 마찬가지로, 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치들 중 특정 위치에서의 용강 탕면의 높이가 낮아지면, 상기의 특정 위치에 배치된 측온부재(320)와 용강의 탕면이 멀어지고, 이에 대응하여 상기의 특정 위치에 배치된 측온부재(320)에서 획득되는 온도 값의 크기가 작아진다. 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치(300)는 상술한 온도 값과 용강의 탕면 높이와의 관계를 이용하여 복수의 위치에서의 온도 값을 획득하고, 이로부터 각 위치에서의 용강의 탕면 높이 정보를 검출할 수 있다. 즉, 측온부재(320)에서 검출되는 온도 값들은 용강의 탕면 높이를 검출하는 과정에 이용된다.
측온부재(320)에서 검출되는 온도 값들은 후술하는 모니터링부(330)로 출력될 수 있다. 모니터링부(330)는 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서의 온도 값들로부터 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서의 용강의 탕면 높이를 검출할 수 있다. 이는 이하에서 모니터링부(330)를 설명하면서 상세히 설명한다.
모니터링부(330)는 복수의 위치에 배치된 측온부재(320)들로부터 획득되는 복수개의 온도 값들을 입력받아, 통로의 폭 방향 및 길이 방향으로 이격된 복수의 위치에서의 용강의 탕면 높이를 검출하고, 복수의 위치에서의 용강의 탕면 높이를 이용하여 탕면의 형상을 생성 가능하도록 제공되는 구성부이다. 이를 위하여, 모니터링부(330)는 측온부재(320) 및 후술하는 연산부(350)와 연결되고, 기 설정된 온도 구배 테이블이 입력되는 저장수단(331), 저장수단(331)과 연결되며, 측온부재(320) 및 연산부(350)로부터 입력되는 복수개의 온도 값을 온도 구배 테이블과 대비하여 복수의 위치에서의 용강의 탕면 높이를 검출하는 탕면 높이 검출수단(332), 탕면 높이 검출수단(332)과 연결되고, 검출된 용강의 탕면 높이를 이용하여 용강의 탕면 형상을 생성하는 탕면 형상 생성수단(333), 탕면 형상 생성수단(333)과 연결되며, 생성된 용강의 탕면 형상을 영상으로 출력하는 디스플레이수단(334)을 포함할 수 있다.
저장수단(331)은 기 설정된 온도 구배 테이블을 입력받아 저장하도록 제공되는 구성부이다. 또한 저장수단(331)에는 측온부재(320) 및 후술하는 연산부(350)에서 출력되는 복수개의 온도 값들이 저장될 수 있다. 저장수단(331)으로 입력되는 온도 구배 테이블 및 복수의 위치에서의 온도 값들을 탕면 높이 검출수단(332)으로 출력된다.
여기서, 온도 구배 테이블은 용강의 탕면으로부터 상측으로의 복수의 위치에서의 온도 값들의 분포에 대한 정보 또는, 용강의 탕면으로부터 상측을 향하는 방향으로의 거리에 따른 온도 값들의 선형적인 변화(또는 증감)에 대한 정보를 가지는 수치 정보 테이블이다. 따라서, 온도 구배 테이블은 주형(310)에서 측정 가능한 범위 내에 포함되는 복수개의 온도 값과 이에 각각 대응하는 탕면의 높이 정보를 가지며, 온도 값과 탕면 높이는 서로 짝을 이루며 배열되어 하나의 데이터 집합을 형성한다. 상기의 온도 구배 테이블은 반복적인 실험에 의하여 획득 및 보정될 수 있으며, 이때, 온도 구배 테이블을 획득하는 방식 및 과정은 다양할 수 있고, 따라서, 본 실시 예에서는 이를 특별히 한정하지는 않는다. 본 실시 예에 따른 모니터링부(330)에는 상술한 온도 구배 테이블이 입력됨에 따라, 특정한 온도 값에 대응하는 소정의 높이 정보를 획득 가능하며, 반대로 특정의 높이 정보에 대응하는 소정의 온도 값 또한 획득 가능하다.
탕면 높이 검출수단(332)은 저장수단(331)로부터 주형(310)의 복수의 위치에서 검출된 온도 값들을 입력받아, 이를 저장수단(331)에 입력된 온도 구배 테이블과 대비하여 주형(310)의 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서의 용강의 탕면 높이를 검출할 수 있다. 상세하게는, 입력되는 온도 값과 일치하는 온도 구배 테이블 상의 온도 값을 추적하여 선택하고, 선택된 온도 값에 대응하는 용강의 탕면 높이 정보를 온도 구배 테이블로부터 추출하여 출력하는 방식으로 용강의 탕면 높이를 검출한다.
탕면 형상 생성수단(333)은 탕면 높이 검출수단(332)로부터 주형(310)의 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서 검출된 탕면 높이를 입력받아 용강의 탕면 형상을 생성할 수 있다. 이때, 생성되는 탕면의 형상은 3차원의 입체적인 형상일 수 있으며, 복수의 위치에서의 높이 정보를 시각적으로 보기 용이하도록 탕면 형상은 각 높이에 대응되는 서로 다른 색으로 표현될 수 있다.
디스플레이수단(334)는 탕면 형상 생성수단(333)에서 생성된 탕면의 형상을 영상으로 출력하도록 제공되는 구성부이며, 생성된 탕면의 형상을 영상으로 출력 가능한 다양한 기기 예컨대 모니터 또는 모바일 단말기를 포함할 수 있다.
상술한 모니터링부(330)는 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치(300)를 이용한 연속주조 공정이 진행되는 동안 실시간으로 작동되며, 주형(310) 내의 탕면 형상을 연속적으로 출력할 수 있다. 연속적으로 출력되는 탕면 형상들로부터 탕면에서의 용강의 거동을 파악할 수 있으며, 이를 이용하여 연속주조 공정의 각종 제어 및 제조되는 주편의 품질 예지가 가능하다.
한편, 연속주조 공정이 진행되는 동안 측온부재(320)의 손상 또는 측온부재(320)와 모니터링부(330) 사이의 데이터 전송 문제 등에 의하여 측온부재(320)로부터 출력되는 복수개의 온도 값들 중 일부가 손실되는 경우에 대비하고자, 본 실시 예에 따른 주조 장치(300)에는 보조 측온부재(340) 및 연산부(350)가 더 구비될 수 있다. 즉, 주조 장치(300)는 이하에서 설명하는 보조 측온부재(340) 및 연산부(350)를 이용하여 용강의 탕면 형상을 검출하는 과정을 안정적으로 실시할 수 있고, 생성되는 탕면 형상의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
보조 측온부재(340) 예컨대 열전대는 보조 측온부재(340)가 설치된 복수의 위치에서의 온도 값을 획득 가능하도록 제공되는 센서이며, 장변판(311) 및 단변판(312) 중 적어도 하나의 내부에 배치될 수 있다. 본 실시 예에서는 장변판(311) 및 단변판(312) 각각의 내부의 각각 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로 서로 이격되는 복수의 위치에 배치되는 복수개의 보조 측온부재(340)를 예시한다. 즉, 본 실시 예에서는 측온부재(320)의 배치에 대응하여 보조 측온부재(340) 또한 장변판(311) 및 단변판(312) 모두에 장착될 수 있다. 이에, 주형(310)의 폭 방향 및 두께 방향으로 이격된 복수의 위치들의 온도 값을 검출할 수 있고, 특히, 손실된 온도 값에 대응되는 측온부재(320)와 이웃하는 복수의 위치에서의 온도 값들을 검출함으로써, 후술하는 방식으로 손실된 온도 값을 산출 가능하여, 용강의 탕면 높이 및 형상을 안정적으로 획득 및 생성할 수 있다.
보조 측온부재(340)는 기준 탕면 위치 또는 탕면 위치의 상측으로 소정 높이 이격된 위치에서, 측온부재(320)와 통로의 길이 방향으로 서로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 본 실시 예에서는 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340) 모두 기준 탕면 위치 또는 탕면 위치의 상측에 배치되며, 통로의 길이 방향으로 서로 이격된다. 한편, 보조 측온부재(340)는 상술한 바와 같이 복수개의 측온부재(320)들 중 일부가 손상되었을 때, 연산부(35)가 후술하는 방식으로 손상된 측온부재(320)의 위치에서의 온도 값을 획득 가능하도록, 손상된 측온부재(320)와 서로 이웃하는 복수의 위치에서의 온도 값을 측정하는 역할을 한다. 이를 위하여 보조 측온부재(340)는 측온부재(320)로부터 상측으로 이격되어 배치될 수 있다. 즉, 탕면의 높이 검출을 위하여 복수의 위치에서의 온도 값을 측정하는 측온부재(320)가 상대적으로 용강에 가까운 위치에 배치되고, 측온부재(320)의 온도 측정을 보조하는 보조 측온부재(340)가 상대적으로 용강에 먼 위치에 배치될 수 있다. 예컨대, 용강과 가까운 위치에서 용강의 탕면 높이에 따른 온도의 변화가 더 잘 감지됨은 자명하며, 이에 따라 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)의 상대적인 위치가 본 실시 예에서와 같이 결정된다. 이로부터, 측온부재(320)에서의 온도 값의 측정이 보다 정확할 수 있다.
보조 측온부재(340)에서 측정되는 복수의 위치에서의 온도 값은 연산부(350)로 출력되어 측온부재(320)에서 출력되는 온도 값들 중 일부가 손실되는 경우, 손실된 온도 값의 산출에 이용된다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예 및 변형 예들에 따른 측온부재(320)와 보조 측온부재(340)의 배치 형상(또는 구조)을 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 실시 예에 따른 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)의 배치 형상은 이하에서 설명하는 형상에 한정되지 않으며 다양하게 변경 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)의 배치 형상을 설명하기 위하여, 도 3에 도시된 주조 장치의 A-A' 부분을 절단하여 도시한 주조 장치(300)의 부분 측면도이다. 또한, 도 5 내지 도 7은 본 발명의 변형 예에 따른 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)의 배치 형상을 설명하기 위하여, 도 3에 도시된 주조 장치의 A-A' 부분을 절단하여 도시한 주조 장치(300)의 부분 측면도이다.
이하, 도 4 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예 및 변형 예들에 따른 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)의 배치 형상을 상세히 설명한다. 이때, 하기에서는 주형(310)의 장변판(311)에 배치되는 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)의 배치 형상과, 주형(310)의 단변판(312)에 배치되는 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)의 배치 형상을 나누어 설명하나, 하기에서 설명되는 배치 형상 및 이의 기술적 특징들은 주형(310)의 장변판(311) 및 단변판(312)에 따라 서로 구분되는 것이 아니며, 서로 동일할 수 있다.
측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)의 배치 형상은 다음과 같다. 주형(310)의 장변판(311)에 배치되는 측온부재(320)는 기준 탕면 위치로부터 동일 높이 이격된 위치에서 통로의 폭 방향으로 서로 동일 간격 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 주형(310)의 장변판(311)에 배치되는 보조 측온부재(340)는 측온부재(320)로부터 동일 높이 이격된 위치에서 통로의 폭 방향으로 서로 동일 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)는 도 6에 도시된 바와 같이, 폭 방향으로 서로 엇갈리게 배치되거나, 도 4에 도시된 바와 같이 통로의 길이 방향으로 서로 정렬되어 배치될 수 있다.
이와 마찬가지로, 주형의 단변판(312)에 배치되는 측온부재(320)는 기준 탕면 위치로부터 동일 높이 이격된 위치에서 통로의 두께 방향으로 서로 동일 간격 이격되어 배치될 수 있다. 또한, 주형의 단변판(312)에 배치되는 보조 측온부재(340)는 측온부재(320)로부터 동일 높이 이격된 위치에서 통로의 두께 방향으로 서로 동일 간격 이격되어 배치될 수 있다. 이때, 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)는 통로의 두께 방향으로 서로 엇갈리게 배치되거나, 통로의 길이 방향으로 서로 정렬되어 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)가 각각 서로 동일한 높이에 배치됨에 의하여, 사용자는 각각에서 측정되는 온도 값의 변화 추이를 관찰하는 것 만으로도 복수의 위치에서의 탕면 높이의 변화 양상을 쉽게 인지할 수 있다.
측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)의 다른 배치 형상은 다음과 같다. 주형(310)의 장변판(311)에 배치되는 측온부재(320)는 기준 탕면 위치로부터 동일 높이 이격된 위치에서, 통로의 폭 방향의 중심위치(c)에서의 폭 방향으로의 이격 거리가 통로의 폭 방향의 양측 가장자리(e)에서의 통로의 폭 방향으로의 이격 거리보다 좁도록 배치될 수 있다. 또한, 주형(310)의 장변판(311)에 배치되는 보조 측온부재(340)는 측온부재(320)로부터 동일 높이 이격된 위치에서, 통로의 폭 방향의 중심위치(c)에서의 폭 방향으로의 이격 거리가 통로의 폭 방향의 양측 가장자리(e)에서의 통로의 폭 방향으로의 이격 거리보다 좁도록 배치될 수 있다. 이때, 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)는 도 7에 도시된 바와 같이, 폭 방향으로 서로 엇갈리게 배치되거나, 도 5에 도시된 바와 같이 통로의 길이 방향으로 서로 정렬되어 배치될 수 있다. 여기서 통로의 폭 방향의 중심위치(c)는 연속주조 공정 중 주조 폭이 상대적으로 좁은 폭의 주조 공정에 대응하는 소정의 영역이며, 통로의 폭 방향의 양측 가장자리(e)는 연속주조 공정 중 주조 폭이 상대적으로 넓은 주조 폭으로 주조되는 연속주조 공정에 대응하는 소정의 영역이다.
이와 마찬가지로, 주형의 단변판(312)에 배치되는 측온부재(320)는 기준 탕면 위치로부터 동일 높이 이격된 위치에서, 통로의 두께 방향의 중심위치에서의 두께 방향으로의 이격 거리가 통로의 두께 방향의 양측 가장자리에서의 두께 방향으로의 이격 거리보다 좁도록 배치될 수 있다. 또한, 주형의 단변판(312)에 배치되는 보조 측온부재(340)는 측온부재로부터 동일 높이 이격된 위치에서, 통로의 두께 방향의 중심위치에서의 두께 방향으로의 이격 거리가 통로의 두께 방향의 양측 가장자리에서의 두께 방향으로의 이격 거리보다 좁도록 배치될 수 있다. 이때, 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)는 두께 방향으로 서로 엇갈리게 배치되거나, 통로의 길이 방향으로 서로 정렬되어 배치될 수 있다.
상술한 바와 같이, 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)가 각각의 위치에 따라 폭 방향 또는 두께 방향으로의 서로 다른 간격으로 배치됨에 의하여, 사용자는 목적하는 위치에서 측정되는 온도 값의 변화 추이를 더욱 정밀하게 관할할 수 있고, 이에 목적하는 위치에서의 탕면 높이의 변화 양상을 쉽게 인지할 수 있다.
연산부(350)는 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)와 연결되어 이들로부터 온도 값을 입력받아, 측온부재(320)에서 출력되는 복수개의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 손실된 온도 값에 대응되는 위치와 서로 이웃하는 위치의 온도 값을 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)를 이용하여 측정하고, 측정된 온도 값들을 선형 보간하여 손실된 온도 값을 산출할 수 있다. 산출되는 온도 값은 모니터링부(330)로 출력되어 모니터링부(330)에서의 탕면 형상 생성에 활용된다. 한편, 본 실시 예에서는 측온부재(320)가 측정하는 온도 값들 중 일부의 손실을 보조 측온부재(340)가 보조하여 보충하는 방식이 제시되나, 측온부재(320)와 보조 측온부재(340)의 역할을 서로 바뀔 수 있으며, 즉, 이들은 서로를 상호 보완 가능하다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 측온부재에서 출력되는 온도 값들 중 손실된 온도 값을 연산부를 이용하여 산출하는 방식을 설명하기 위한 주조 장치의 부분도이다. 이때 도 8(a)는 도 4에 대응되도록 도시된 주조 장치의 부분도이며, 도 8(b)는 도 6에 대응되도록 도시된 주조 장치의 부분도이다. 이하에서는 도 8을 참조하여, 연산부(350)에서 손실된 온도 값을 산출하는 방식을 설명한다. 이때, 주형(310)의 장변판(311)에 배치된 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)를 기준으로 하여 손실된 온도 값의 산출 방식을 설명하나, 이는 주형(310)의 단변판(312)에 배치된 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)를 이용한 손실된 온도 값의 산출 방식에도 적용될 수 있다.
먼저, 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)가 길이 방향으로 서로 정렬되어 배치되는 경우에 손실된 온도 값을 산출하는 방식을 설명한다. 설명의 편의를 위하여 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 길이 방향 및 폭 방향으로 각각 이격되되, 각각의 방향으로 정렬되는 복수의 위치들 중 보조 측온부재(320)가 설치된 위치를 각각 제1 위치(a), 제2 위치(b) 및 제3 위치(c)라고 하고, 측온부재(320)가 설치된 위치를 각각 제4 위치(d), 제5 위치(e) 및 제6 위치(f)라고 한다. 또한, 제1 위치(a)에서의 온도 값을 Ta 라고 하고, 제2 위치(b)에서의 온도 값을 Tb라고 하며, 제3 위치(c)에서의 온도 값을 Tc라고 한다. 또한, 제4 위치(d)에서의 온도 값을 Td라고 하고, 제5 위치(e)에서의 온도 값을 Te라 하며, 제6 위치(f)에서의 온도 값을 Tf라 한다. 제 5 위치(e)에서의 온도 값 Te이 손실되는 경우 다음과 같이 그 온도 값을 산출한다.
제4 위치(d)에서의 온도 값과 제6 위치(f)에서의 온도 값의 산술평균 값을 제5 위치(e)에서의 온도 값으로 산출한다. 즉, 손실된 온도 값 Te는 (Td+Tf)/2 로 산출할 수 있다.
상기와 다른 방식으로는, 제1 위치(a)와 제4 위치(d) 사이의 온도 변화량인 ΔTda(이때, ΔTda는 Td-Ta를 의미함) 또는, 제3 위치(c)와 제6 위치(f) 사이의 온도 변화량인 ΔTfc(이때, ΔTfc는 Tf-Tc를 의미함)를 제2 위치(b)의 온도 값인 Tb와 더하여 제5 위치(e)에서의 온도 값으로 산출한다. 즉, 손실된 온도 값인 Te는 ΔTda+Tb로 산출하거나 또는, ΔTfc+Tb로 산출할 수 있다.
상기와 다른 방식으로는, 제1 위치(a)와 제4 위치(d) 사이의 온도 변화량인 ΔTda와 제3 위치(c)와 제6 위치(f) 사이의 온도 변화량인 ΔTfc의 산술평균 값 즉, 중간 값을 제2 위치(b)의 온도 값인 Tb와 더하여 제5 위치(e)에서의 온도 값으로 산출한다. 즉, 손실된 온도 값인 Te는 ((ΔTda+ΔTfc)/2) +Tb의 계산 식으로 산출할 수 있다.
다음으로, 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)가 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 엇갈리게 배치되는 경우에 손실된 온도 값을 산출하는 방식을 설명한다. 설명의 편의를 위하여 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 길이 방향 및 폭 방향으로 각각 이격되되, 폭 방향에 대하여 서로 엇갈리게 배치되는 복수의 위치들 중 보조 측온부재(320)가 설치된 위치를 각각 제7 위치(g), 제8 위치(h), 제9 위치(i) 및 제 10 위치(j)라고 하고, 측온부재(320)가 설치된 위치를 각각 제11 위치(k), 제12 위치(l) 및 제13 위치(m)라고 한다. 또한, 제7 위치(g), 제8 위치(h), 제9 위치(i) 및 제 10 위치(j)에서의 온도 값을 각각 Tg, Th, Ti 및 Tj라 하고, 제11 위치(k), 제12 위치(l) 및 제13 위치(m)에서의 온도 값을 각각 Tk, Tl 및 Tm이라 한다. 제12 위치(l)에서의 온도 값 Tl이 손실되는 경우 다음과 같이 그 온도 값을 산출한다.
제11 위치(k)에서의 온도 값과 제13 위치(m)에서의 온도 값의 산술평균 값 즉 중간 값을 제12 위치(l)에서의 온도 값으로 산출한다. 즉, 손실된 온도 값 Tl은 (Tk+Tm)/2 로 산출할 수 있다.
상기와 다른 방식으로는, 제7 위치(g)의 온도 값과 제8 위치(h)의 온도 값의 중간 값과 제11 위치(k)의 온도 값 사이의 온도 변화량인 ΔTk,gh(이때, ΔTk,gh는 Tk-((Tg+Th)/2)를 의미함) 또는, 제9 위치(i)의 온도 값과 제10 위치(j)의 온도 값의 중간 값과 제13 위치(m)의 온도 값 사이의 온도 변화량인 ΔTm,ij(이때, ΔTm,ij는 Tm-((Ti+Tj)/2)를 의미함)를 제12 위치(l)에서의 온도 값인 Tl과 더하여 제12 위치(l)에서의 온도 값으로 산출한다. 즉, 손실된 온도 값인 Tl은 ΔTk,gh +Tl로 산출하거나 또는, ΔTm,ij +Tl로 산출 가능하다.
상기와 다른 방식으로는, 제7 위치(g)의 온도 값과 제8 위치(h)의 온도 값의 중간 값과 제11 위치(k)의 온도 값 사이의 온도 변화량인 ΔTk,gh 및 제9 위치(i)의 온도 값과 제10 위치(j)의 온도 값의 중간 값과 제13 위치(m)의 온도 값 사이의 온도 변화량인 ΔTm,ij의 산술평균 값을 제12 위치(l)에서의 온도 값으로 산출한다. 즉, 손실된 온도 값인 Tl은 ((ΔTk,gh + ΔTm,ij)/2) +Tl의 계산 식으로부터 산출할 수 있다.
상술한 방식으로 측정부재(320)에 의하여 측정되는 복수의 위치에서의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우에도 손실된 온도 값을 산출할 수 있어 복수의 위치에서의 온도 값을 빠짐없이 모니터링부(330)로 전달할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치 및 이에 적용되는 탕면 가시화 방법에 의하여 생성되는 용강의 탕면 형상을 예시한 모식도이다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 방법을 설명한다. 본 발명의 실시 예에 따른 탕면 가시화 방법은 본 발명의 실시 예에 따른 주조 장치를 이용한 연속주조 공정에 적용될 수 있으며, 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서 온도 값을 측정 가능한 주형을 준비하는 과정, 주형의 통로로 용강을 주입하는 과정, 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로의 복수의 위치에서 온도 값을 측정하는 과정, 측정되는 복수개의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 손실된 온도 값을 제외한 나머지 온도 값들로부터 손실된 온도 값을 산출하는 과정, 복수개의 상기 온도 값을 이용하여 용강의 탕면 형상을 생성하는 과정, 용강의 탕면 형상을 가시화하여 영상으로 출력하는 과정을 포함한다.
먼저, 주형(310)을 준비(S100)한다. 주형(310)은 상술한 주조 장치(300)의 주형(310)으로서, 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서 온도 측정이 가능한 주형(310)이다. 다음으로, 주형(310)의 통로로 용강을 주입(S200)한다. 주형(310)에 용강을 주입하는 상세한 과정 및 방식에는 공지된 기술이 적용될 수 있으므로 그 상세한 설명을 생략한다. 이어서, 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로의 복수의 위치에서 온도 값을 측정한다. 본 실시 예에서는 측온부재(320) 및 보조 측온부재(340)를 이용하여 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서의 온도 값을 모두 측정(S300)한다.
다음으로, 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격된 복수의 위치에서 측정되는 복수개의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우 손실된 온도 값을 제외한 나머지 온도 값들을 이용하여 손실된 온도 값을 산출(S400)한다. 이를 이하에서 상세히 설명한다.
측온부재(320)가 배치되는 동일 높이 상의 복수의 위치 즉, 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로 서로 이격되는 복수의 위치들 중 적어도 하나의 위치에서 온도 값이 측정되지 않아 온도 값들 중 일부가 손실되는 경우, 온도 값이 측정되지 않는 위치와 이웃하는 복수의 위치에서의 온도 값들을 측정하고, 측정된 온도 값들을 보간하여 온도 값이 측정되지 않는 위치에서의 손실된 온도 값을 산출한다.
여기서, 온도 값이 측정되지 않는 위치와 이웃하는 복수의 위치는 온도 값이 측정되지 않는 위치로부터 폭 방향 또는 두께 방향의 양측으로 각각 이격되되, 온도 값이 측정되지 않는 위치와 동일 높이 상에 위치하는 복수의 위치일 수 있고, 이때 측정된 온도 값들을 보간하는 방식은, 측정된 온도 값들의 산술평균 값인 중간 값을 산출하는 방식일 수 있다.
또는, 온도 값이 측정되지 않는 위치와 이웃하는 복수의 위치는 온도 값이 측정되지 않는 위치로부터 폭 방향 또는 두께 방향의 양측으로 각각 이격되되, 온도 값이 측정되지 않는 위치와, 동일 높이 상에 위치하는 복수의 위치와 온도 값이 측정되지 않는 위치로부터 폭 방향 또는 두께 방향의 양측으로 각각 이격되되, 온도 값이 측정되지 않는 위치와 서로 다른 높이 상에 위치하는 복수의 위치, 그리고, 온도 값이 측정되지 않는 위치와 길이 방향으로 이격된 위치를 모두 포함하는 복수의 위치일 수 있다. 즉, 온도 값이 측정되지 않는 위치를 폭 방향 또는 두께 방향 및 길이 방향으로 둘러싸는 복수의 위치일 수 있다.
이때, 측정된 온도 값들을 보간하는 방식은 온도 값이 측정되지 않는 위치의 폭 방향 또는 두께 방향으로의 일측으로 이격된 위치에서의 길이 방향으로의 온도 변화량을 온도 값이 측정되지 않는 위치와 길이 방향으로 이격된 위치에서의 온도 값에 더하여 보간하는 방식일 수 있다. 또는, 온도 값이 측정되지 않는 위치의 폭 방향 또는 두께 방향으로의 일측으로 이격된 위치에서의 길이 방향으로의 온도 변화량과, 온도 값이 측정되지 않는 위치의 폭 방향 또는 두께 방향으로의 타측으로 이격된 위치에서의 길이 방향으로의 온도 변화량의 중간값을 온도 값이 측정되지 않는 위치와 길이 방향으로 이격된 위치에서의 온도 값에 더하여 보간하는 방식일 수 있다.
다음으로, 복수개의 온도 값을 이용하여 용강의 탕면 형상을 생성한다. 더욱 상세하게는 다음과 같다. 먼저, 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격된 복수의 위치에서의 온도 값 즉, 측온부재(320) 및 연산부(350)로부터 출력되는 온도 값들을 저장부(331)에 기 입력된 온도 구배 테이블과 대비하여 복수의 위치에서의 용강의 탕면 높이를 검출(S500)한다. 상술한 과정은 모니터링부(330)의 탕면 높이 검출수단(332)에서 수행된다. 탕면 높이 검출수단(332)에서 검출된 복수의 위치에서의 용강의 탕면 높이를 이용하여 상기 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향으로의 축을 가지는 그래프 상에 출력 가능한 상기 용강의 탕면 형상으로 생성(S600)한다. 상술한 과정은 모니터링부(330)의 탕면 형상 생성수단(333)에서 수행된다.
이어서, 용강의 탕면 형상을 영상으로 출력(S700)한다. 영상을 출력되는 용강의 탕면 형상의 일 예를 도 10에 도시하였다. 용강의 탕면 형상은 폭 방향, 두께 방향 및 길이 방향으로의 축을 가지는 3차원 형상이며, 기준 탕면 위치로부터의 각각의 탕면 높이에 따른 탕면 형상이 입체적으로 도시된다. 이때, 도면으로 도시하지는 않았으나, 출력되는 탕면 형상은 사용자가 인지하기 용이하도록 각각의 탕면 높이에 대응되는 서로 다른 색으로 표시될 수 있고, 탕면 높이와 출력되는 색 사이의 관계 또한 텍스트 형식으로 디스플레이수단(334)에 함께 출력될 수 있다.
본 발명의 상기 실시 예는 연속주조 설비에 적용되는 주조 장치의 경우가 예시되었으나, 이 외에도 다양한 용융물을 주조하는 설비에 적용될 수 있다. 한편, 본 발명의 상기 실시 예는 본 발명의 설명을 위한 것이며, 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명이 해당하는 기술 분야에서의 업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
300: 주조 장치 320: 측온부재
330: 모니터링부 340: 보조 측온부재
350: 연산부

Claims (11)

  1. 용강을 주조하는 주조 장치로서,
    상기 용강이 통과되는 통로를 상기 통로의 폭 방향 및 두께 방향으로 감싸는 복수개의 장변판 및 단변판을 구비하는 주형;
    상기 장변판 및 단변판 중 적어도 하나의 내부에 상기 통로의 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수개의 측온부재;
    상기 측온부재로부터 복수개의 온도 값을 입력받아, 복수의 위치에서의 상기 용강의 탕면 높이를 검출하고, 상기 용강의 탕면 형상을 생성하는 모니터링부;
    상기 장변판 및 단변판 중 적어도 하나의 내부에 상기 통로의 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 이격되어 배치되는 복수개의 보조 측온부재; 및
    상기 측온부재에서 출력되는 복수개의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 상기 측온부재 및 보조 측온부재에서 출력되는 복수개의 온도 값으로부터 손실된 온도 값을 산출하여 상기 모니터링부로 출력하는 연산부;를 포함하는 주조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측온부재 및 보조 측온부재는 기준 탕면 위치의 상측에 배치되며, 상기 통로의 길이 방향으로 서로 이격되어 배치되는 주조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 측온부재는 상기 기준 탕면 위치로부터 동일 높이 이격된 위치에서 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 동일 간격 이격되어 배치되며,
    상기 보조 측온부재는 상기 측온부재로부터 동일 높이 이격된 위치에서 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 동일 간격 이격되어 배치되는 주조 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 측온부재는 상기 기준 탕면 위치로부터 동일 높이 이격된 위치에서, 상기 폭 방향 또는 두께 방향의 중심위치에서의 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로의 이격 거리가 상기 폭 방향 또는 두께 방향의 양측 가장자리에서의 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로의 이격 거리보다 좁도록 배치되고,
    상기 보조 측온부재는 상기 측온부재로부터 동일 높이 이격된 위치에서, 상기 폭 방향 또는 두께 방향의 중심위치에서의 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로의 이격 거리가 상기 폭 방향 또는 두께 방향의 양측 가장자리에서의 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로의 이격 거리보다 좁도록 배치되는 주조 장치.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측온부재 및 보조 측온부재는 상기 폭 방향 또는 두께 방향으로 서로 엇갈리게 배치되는 주조 장치.
  6. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측온부재 및 보조 측온부재는 상기 길이 방향으로 정렬되어 배치되는 주조 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 모니터링부는,
    상기 측온부재 및 연산부와 연결되고, 기 설정된 온도 구배 테이블이 입력되는 저장수단;
    상기 저장수단과 연결되며, 상기 측온부재 및 연산부로부터 입력되는 복수개의 온도 값을 상기 온도 구배 테이블과 대비하여 복수의 위치에서의 상기 용강의 탕면 높이를 검출하는 탕면 높이 검출수단;
    상기 탕면 높이 검출수단과 연결되고, 검출된 상기 용강의 탕면 높이를 이용하여 상기 용강의 탕면 형상을 생성하는 탕면 형상 생성수단;
    상기 탕면 형상 생성수단과 연결되며, 생성된 상기 용강의 탕면 형상을 영상으로 출력하는 디스플레이수단;을 포함하는 주조 장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 연산부는 상기 측온부재에서 출력되는 복수개의 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 손실된 온도 값에 대응되는 위치와 서로 이웃하는 위치의 온도 값을 상기 측온부재 및 보조 측온부재를 이용하여 측정하고, 측정된 온도 값을 보간하여 손실된 온도 값을 산출하는 주조 장치.
  9. 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향으로의 복수의 위치에서 온도 값을 측정 가능한 주형을 준비하는 과정;
    상기 주형의 통로로 용강을 주입하는 과정;
    상기 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로의 복수의 위치에서 온도 값을 측정하는 과정;
    복수개의 상기 온도 값 중 일부가 손실되는 경우, 손실된 온도 값을 제외한 나머지 온도 값들로부터 손실된 온도 값을 산출하는 과정;
    복수개의 상기 온도 값을 이용하여 상기 용강의 탕면 형상을 생성하는 과정; 및
    상기 용강의 탕면 형상을 가시화하여 영상으로 출력하는 과정;을 포함하는 탕면 가시화 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 손실된 온도 값을 산출하는 과정은,
    상기 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로의 복수의 위치들 중 적어도 하나의 위치에서 온도 값이 측정되지 않아 온도 값들 중 일부가 손실되는 경우, 온도 값이 측정되지 않는 위치와 이웃하는 복수의 위치에서의 온도 값들을 측정하고, 측정된 온도 값들을 보간하여 온도 값이 측정되지 않는 위치에서의 손실된 온도 값을 산출하는 과정;을 포함하는 탕면 가시화 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 탕면 형상을 생성하는 과정은,
    상기 폭 방향 및 두께 방향 중 적어도 하나의 방향으로 이격된 복수의 위치에서의 온도 값을 기 입력된 온도 구배 테이블과 대비하여 복수의 위치에서의 상기 용강의 탕면 높이를 검출하는 과정;
    검출된 상기 용강의 탕면 높이를 이용하여 상기 길이 방향, 폭 방향 및 두께 방향으로의 축을 가지는 그래프 상에 출력 가능한 상기 용강의 탕면 형상으로 생성하는 과정;을 포함하는 탕면 가시화 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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