KR20200036590A - 균열 감지 장치 및 균열 감지 방법 - Google Patents

균열 감지 장치 및 균열 감지 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균열 감지 장치 및 균열 감지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노즐에 균열이 발생하였는지의 여부를 감지하기 위한 균열 감지 장치 및 균열 감지 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 장치는 유체를 공급하는 노즐의 균열을 감지하기 위한 균열 감지 장치로서, 상기 노즐의 진동수를 측정하기 위한 측정부; 및 상기 측정부로부터 측정된 진동수와 기준 진동수를 비교하여, 노즐의 균열 발생 여부를 판단하기 위한 판단부;를 포함한다.

Description

균열 감지 장치 및 균열 감지 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SENSING CRACK}
본 발명은 균열 감지 장치 및 균열 감지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노즐에 균열이 발생하였는지의 여부를 감지하기 위한 균열 감지 장치 및 균열 감지 방법에 관한 것이다.
일반적인 주조 공정은 레들(ladle)에 수용된 용강을 턴디쉬(tundish)로 주입하고, 턴디쉬에서 주입된 용강을 몰드(mold)에 연속적으로 주입시켜 용강을 1차 냉각시킨 후, 1차 냉각된 주편의 표면에 냉각수를 살수하여 2차 냉각시킴에 따라 주편을 제조하는 공정이다.
주조 공정에서 침지 노즐은 턴디쉬에 담겨진 용강을 몰드로 주입하는 구조체로서 슬래그 하단의 슬래그 라인 아래로 침지되어 있다. 침지 노즐은 몰드 내부로 흐르는 용강의 보온과 몰드 내의 용강 흐름의 안정 및 공기의 유입을 차단하는 역할을 하며 통상 내화물로 만들어진다.
침지 노즐은 내화물로 되어 있지만, 고온의 용강과 직접 접촉되기 때문에 열 충격에 의하여 균열(crack)이 발생하기 쉽다. 또한, 분당 5m 이상의 고속 주조를 위하여 많은 양의 용강이 침지 노즐의 협소한 토출구를 통하여 토출되므로, 토출구의 모서리 부분에 인장 응력이 집중되어 균열이 쉽게 전이되고, 이로 인하여 용강이 누출되는 사고가 발생하기도 한다.
그러나, 침지 노즐은 그 상부 영역이 주조 중 열 충격 방지를 위하여 단열재로 도포되고, 하부 영역이 슬래그의 하부로 침지되어 있어 주조 중에 침지 노즐의 상태를 작업자가 육안으로 확인하기는 매우 어렵다.
이에, 종래에는 작업자가 주조 종료 후 침지 노즐을 점검함으로써 균열의 발생 여부를 확인하였으며, 균열이 발생한 경우 이미 주조된 주편을 스카핑(scarfing)하는 등의 사후 조치에만 의존할 뿐, 주조 중에 침지 노즐의 상태를 확인할 수 있는 방법은 거의 전무한 실정이었다.
KR 10-2009-0078125 A
본 발명은 유체의 공급 중에 노즐에 균열이 발생하였는지의 여부를 실시간으로 감지할 수 있는 균열 감지 장치 및 균열 감지 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 장치는, 유체를 공급하는 노즐의 균열을 감지하기 위한 균열 감지 장치로서, 상기 노즐의 진동수를 측정하기 위한 측정부; 및 상기 측정부로부터 측정된 진동수와 기준 진동수를 비교하여, 노즐의 균열 발생 여부를 판단하기 위한 판단부;를 포함한다.
상기 측정부는 상기 노즐로부터 이격 배치되어 진동수를 측정할 수 있다.
상기 측정부로부터 측정된 진동수를 저장하기 위한 저장부;를 더 포함하고, 상기 판단부는 상기 저장부에 저장된 진동수를 이용하여 기준 진동수를 설정할 수 있다.
상기 판단부는 기준 시간 동안 측정되어 상기 저장부에 저장된 진동수보다 큰 값을 가지는 진동수를 기준 진동수로 설정할 수 있다.
상기 기준 시간은 상기 유체의 공급이 개시된 후 소정 시간이 경과한 시점부터 기산될 수 있다.
상기 판단부는 상기 측정부로부터 측정된 진동수가 상기 기준 진동수 이상의 값을 가지는 경우 상기 노즐에 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 판단부는 상기 측정부로부터 측정된 진동수와 기준 진동수의 차이 값으로부터 균열의 정도를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 방법은, 유체를 공급하는 노즐의 균열을 감지하기 위한 균열 감지 방법으로서, 상기 노즐의 진동수를 측정하는 과정; 상기 노즐의 기준 진동수를 설정하는 과정; 및 상기 측정된 진동수와 상기 기준 진동수를 비교하여, 노즐의 균열 발생 여부를 판단하는 과정;을 포함한다.
상기 노즐의 진동수를 측정하는 과정은, 상기 유체를 공급하는 중에 연속적으로 이루어질 수 있다.
상기 노즐의 기준 진동수를 설정하는 과정은, 상기 노즐의 진동수를 측정하는 과정에서 기준 시간 동안 측정된 진동수보다 큰 값을 가지는 진동수를 기준 진동수로 설정할 수 있다.
상기 노즐의 균열 발생 여부를 판단하는 과정은, 상기 측정된 진동수가 상기 기준 진동수 이상의 값을 가지는 경우 상기 노즐에 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 노즐에 균열이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 노즐에 발생한 균열의 정도를 판단하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 노즐에 발생한 균열의 정도를 판단하는 과정은, 상기 측정된 진동수가 상기 기준 진동수와 제1 범위 내의 차이 값을 가지는 경우 미세 균열이 발생한 것으로 판단하는 과정; 및 상기 측정된 진동수가 상기 기준 진동수와 상기 제1 범위의 차이 값보다 큰 제2 범위의 차이 값을 가지는 경우 거대 균열이 발생한 것으로 판단하는 과정;을 포함할 수 있다.
상기 미세 균열이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 유체의 공급을 유지하고 상기 미세 균열이 발생한 시기를 저장하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 거대 균열이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 유체의 공급을 중단하는 과정;을 더 포함할 수 있다.
상기 유체는 용강을 포함하고, 상기 노즐은 상기 용강을 공급하기 위한 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 장치 및 균열 감지 방법에 의하면, 유체를 공급하는 노즐의 진동수를 측정하여 노즐의 균열 발생 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 노즐의 균열 발생 여부를 실시간으로 감지하여, 상태 이상에 따른 신속한 후속 조치를 수행할 수 있게 되며, 노즐을 통하여 제조되는 제품의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 노즐 균열에 의한 조업 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 장치를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2는 균열이 발생하지 않은 침지 노즐의 진동수를 나타내는 도면.
도 3은 침지 노즐에 균열이 발생하는 경우 진동수가 변화되는 모습을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 기준 시간을 설정하는 모습을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 방법을 개략적으로 나타내는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 또한, 도 2는 균열이 발생하지 않은 침지 노즐의 진동수를 나타내는 도면이고, 도 3은 침지 노즐에 균열이 발생하는 경우 진동수가 변화되는 모습을 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 기준 시간을 설정하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 장치는 유체를 공급하는 노즐의 균열을 감지하기 위한 균열 감지 장치로서, 상기 노즐의 진동수를 측정하기 위한 측정부(100) 및 상기 측정부(100)로부터 측정된 진동수와 기준 진동수를 비교하여, 노즐의 균열 발생 여부를 판단하기 위한 판단부(200)를 포함한다.
여기서, 유체는 노즐을 통하여 공급되며, 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 장치는 노즐을 통하여 유체가 공급되는 중에 노즐에 균열이 발생하는 경우 이를 실시간으로 감지한다. 이하에서는, 노즐을 통하여 공급되는 유체가 용강(M)을 포함하고, 유체를 공급하는 노즐은 주조 공정에서 용강(M)을 턴디쉬(10)로부터 몰드(30)로 공급하기 위한 침지 노즐(20)을 포함하는 경우를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니고 유체의 공급 중에 균열이 발생할 수 있는 어떠한 종류의 노즐에도 적용이 가능함은 물론이다.
주조 공정 중에 턴디쉬(10)로부터 몰드(30)로 용강(M)을 공급하기 위하여 침지 노즐(20)의 내부로 용강(M)이 흐르게 되면, 침지 노즐(20)에는 진동이 발생하게 된다. 이때, 측정부(100)는 용강(M)을 공급하는 침지 노즐(20)의 진동수를 측정한다. 여기서, 진동수는 단위 시간당 노즐이 진동하는 횟수를 의미하며, 측정부(100)는 침지 노즐(20)을 통하여 용강(M)을 공급하는 중에 침지 노즐(20)의 진동수를 연속적으로 측정하여, 측정 결과, 즉 측정된 진동수를 실시간으로 판단부(200)에 제공한다.
여기서, 측정부(100)는 침지 노즐(20)의 위치 변화를 감지하여 진동 신호를 출력하기 위한 진동 센서 및 상기 진동 센서로부터 수신된 진동 신호를 진동수의 성분으로 분해하기 위한 변환기를 포함할 수 있다.
진동 센서는 침지 노즐(20)의 횡 방향으로의 위치 변화를 감지한다. 이와 같은 진동 센서는 침지 노즐(20)로부터 이격 배치되어 침지 노즐(20)의 위치 변화를 감지할 수 있다. 즉, 진동 센서는 침지 노즐(20)에 부착되어 진동에 의해 가속도가 가해지면 가속도에 따라 진동막이 변위하여 진동 신호를 발생시키는 가속도 센서를 포함할 수 있음은 물론이다. 그러나, 침지 노즐(20)은 일부가 용강(M)으로 침지되어 설치되는 바, 설치의 용이성 및 고온의 환경으로 인한 파손 방지를 위하여, 침지 노즐(20)로부터 이격되어 비접촉식으로 침지 노즐(20)의 위치 변화를 감지할 수 있다. 이를 위하여, 진동 센서는 레이저 센서를 포함할 수 있다. 레이저 센서는 침지 노즐(20)의 표면에 레이저를 출력한 후, 침지 노즐(20)의 표면에서 반사되어 입력되는 레이저를 감지한다. 침지 노즐(20)에 진동이 발생하는 경우 레이저 센서로부터 침지 노즐(20)의 표면까지의 거리가 변화하게 되므로, 이에 의하여 침지 노즐(20)이 진동하는 것을 감지할 수 있게 된다.
변환기는 진동 센서로부터 수신된 진동 신호를 진동수의 성분으로 분해한다. 즉, 변환기는 진동 센서로부터 특정 시간 동안 검출된 진동 신호를 고속 푸리에 변환(FFT: Fast Fourier Transform)을 이용하여 진동수 성분에 따른 진동 속도 값으로 분해한다. 고속 푸리에 변환 및 이에 따라 진동 신호를 진동수 성분에 따른 진동 속도 값으로 분해하는 내용은 이미 널리 알려진 내용인 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
판단부(200)는 전술한 측정부(100)로부터 측정된 진동수와 기준 진동수를 비교하여, 노즐의 균열 발생 여부를 판단한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 침지 노즐(20)에 균열이 발생하지 않은 경우 여섯 번 차지(charge)의 조업이 연속적으로 실시되는 동안 침지 노즐(20)은 약 18 내지 23 Hz의 진동수를 가진다. 즉, 도 2는 조업 중 침지 노즐(20)에 균열이 발생하지 않은 경우의 침지 노즐(20)의 진동수를 나타낸다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 첫번째 차지(1 ch)에서는 노이즈 등의 영향으로 인한 다양한 진동수 성분 중 최고 진동 속도를 가지는 피크(peak) 점의 진동수 성분인 약 23 Hz가 진동수로 측정되었다. 또한, 여섯번째 차지(6 ch)에서는 최고 진동 속도를 가지는 피크 점의 주파수 성분인 약 18 hz가 진동수로 측정되었으며, 두번째 내지 다섯번째 차지(2~5 ch)에서는 18 Hz와 23 Hz 사이의 값이 진동수로 측정되었음을 알 수 있다.
그러나, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 침지 노즐(20)에 균열이 발생한 경우, 침지 노즐(20)의 진동수는 약 50 Hz 이상으로 증가하게 된다. 즉, 도 3(a)는 침지 노즐(20)에 균열이 발생한 경우의 침지 노즐의 진동수를 나타낸다. 여기서, 첫번째 차지(1 ch)에서는 침지 노즐(20)에 균열이 발생하지 않아 최고 진동 속도를 가지는 피크(peak) 점의 진동수 성분인 약 23 Hz가 진동수로 측정되었으나, 여섯번째 차지(6 ch)에서는 최고 진동 속도를 가지는 피크 점의 주파수 성분인 약 51 Hz가 진동수로 측정되었음을 알 수 있다. 여섯번째 차지(6 ch)에서 침지 노즐(20)에 발생된 균열은 도 3(b)에 점선으로 도시된 바와 같이 주조를 중단할 필요가 있는 거대 균열에 해당한다.
도 2 및 도 3에서는 변환기가 침지 노즐(20)에 균열이 발생하지 않은 경우 및 침지 노즐(20)에 균열이 발생한 경우의 각 조업 중 일 차지(charge)의 시간 동안 검출된 진동 신호를 진동수 성분에 따른 진동 속도 값으로 분해한 모습을 도시하였으나, 변환기는 일 차지(charge) 내의 특정 시간, 예를 들어 수 초(sec) 내지 수 분(min) 동안 검출된 진동 신호를 진동수 성분에 따른 진동 속도 값으로 분해할 수도 있음은 물론이며, 이에 의하여 일 차지(charge)의 시간 내에서도 진동수를 비교하여 균열 발생 여부를 판단할 수 있음은 물론이다.
따라서, 판단부(200)는 예를 들어, 25 Hz의 진동수를 기준 진동수로 설정하고, 측정부(100)로부터 측정된 진동수가 상기 기준 진동수보다 큰 경우 침지 노즐(20)에 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 판단부(200)는 용강(M)이 공급되는 중에 침지 노즐(20)이 25 Hz 미만의 진동수로 진동하는 경우 침지 노즐(20)에 균열이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 용강(M)이 공급되는 중에 침지 노즐(20)이 25 Hz 이상의 진동수로 진동하는 경우 침지 노즐(20)에 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
기준 진동수는 위와 같이 25 Hz의 값으로 일률적으로 설정될 수도 있으나, 주조 상태에 따라 자동으로 설정될 수 있다. 즉, 침지 노즐(20)에 균열이 발생하지 않은 경우에도 주조 상태, 즉 용강(M)의 공급 속도, 턴디쉬(10)의 개도 상태 등에 따라 측정부(100)로부터 측정되는 진동수는 가변될 수 있다. 따라서, 이와 같은 주조 상태를 고려하여 기준 진동수는 변경되어 적용될 필요가 있다.
이에, 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 장치는, 측정부(100)로부터 측정된 진동수를 저장하기 위한 저장부(300)를 더 포함하고, 판단부(200)는 저장부(300)에 저장된 진동수를 이용하여 기준 진동수를 설정할 수 있다.
저장부(300)에는 침지 노즐(20)이 설치되어 용강(M)의 공급이 개시되는 주조 초기부터 측정부(100)로부터 측정되는 침지 노즐(20)의 진동수가 연속적으로 저장된다. 이에, 판단부(200)는 기준 시간, 즉 침지 노즐(20)이 신규로 설치되어 균열이 발생하지 않은 상태로 예상되는 시간 동안 측정부(100)로부터 측정되어 저장부(300)에 저장된 진동수를 확인하고, 확인된 진동수를 기초로 기준 진동수를 설정할 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이 측정부(100)는 측정 시간, 즉 용강(M)의 공급이 개시되는 시점부터 용강(M)의 공급이 종료되는 시점까지의 기간 동안 침지 노즐(20)의 진동수를 계속적으로 측정한다. 이와 같은 측정 시간 동안에 측정되는 각 진동수는 저장부(300)에 연속적으로 저장된다. 여기서, 판단부(200)는 기준 시간 동안 측정부(100)로부터 측정되어 저장부(300)에 저장된 진동수를 확인하고, 저장된 진동수보다 큰 값을 가지는 진동수를 기준 진동수로 설정할 수 있다. 즉, 판단부(200)는 기준 시간 동안 측정부(100)로부터 측정되어 저장부(300)에 저장된 침지 노즐(20)의 진동수가 23 Hz의 값을 가지는 경우, 23 Hz 보다 큰 25 Hz의 값을 기준 진동수로 설정할 수 있다.
이때, 기준 시간은 용강(M)의 공급이 개시된 후 소정 시간(t)이 경과한 시점부터 기산될 수 있다. 즉, 용강(M)의 공급이 개시된 직후 소정 시간(t) 동안은 내부가 비어있는 침지 노즐(20)에 용강(M)이 주입되기 시작하는 바, 이에 의하여 침지 노즐(20)은 내부에 용강(M)이 채워져 있는 상태에서 용강(M)을 공급할 때보다 큰 진동수로 진동하게 된다. 이에, 용강(M)의 공급이 개시된 직후 소정 시간(t)이 기준 시간에 포함되게 되면, 기준 진동수는 용강(M)이 공급되는 중의 상태보다 높은 값을 가지게 되어 침지 노즐(20)에 균열이 발생하기 시작한 경우에도 균열이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있게 된다. 따라서, 기준 시간은 용강(M)의 공급이 개시된 후 소정 시간(t), 예를 들어 수 초(sec) 내지 수 분(min)이 경과한 시점으로부터 기산될 수 있으며, 판단부(200)는 기준 시간 동안 측정되어 저장된 진동수로부터 기준 진동수를 설정하고, 기준 시간 이후의 감지 시간 동안 측정부(100)로부터 측정된 진동수와 기준 진동수를 비교하여 침지 노즐(20)의 균열 발생 여부를 판단할 수 있다. 이때, 기준 시간 동안에는 전술한 바와 같이 일률적으로 설정된, 예를 들어 25 Hz의 값을 기준 진동수로 설정하여, 침지 노즐(20)의 균열 발생 여부를 판단할 수 있음은 물론이다.
또한, 판단부(200)는 측정부(100)로부터 측정된 진동수와 기준 진동수의 차이 값으로부터 균열의 정도를 판단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 기준 진동수로 25 Hz의 값이 설정된 경우, 측정부(100)로부터 측정된 진동수가 기준 진동수로부터 제1 범위(예를 들어, 기준 진동수로부터 0 Hz 이상, 25 Hz 미만의 차이 값을 가지는 범위)의 차이 값을 가지는 25 Hz 이상, 50 Hz 미만인 경우, 판단부(200)는 침지 노즐(20)에 미세 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 측정부(100)로부터 측정된 진동수가 기준 진동수로부터 상기 제1 범위의 차이 값보다 큰 제2 범위(예를 들어, 기준 진동수로부터 25 Hz 이상의 차이 값을 가지는 범위)의 차이 값을 가지는 50 Hz 이상인 경우, 판단부(200)는 침지 노즐(20)에 거대 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이는, 침지 노즐(20)에 발생하는 균열의 정도, 예를 들어 균열의 크기가 커질수록 용강(M)의 공급 중에 침지 노즐(20)의 진동수가 증가하기 때문으로, 판단부(200)는 이에 의하여 균열 발생 여부뿐만 아니라, 발생된 균열의 정도가 어느 정도인지까지 감지할 수 있게 된다.
이하에서, 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 방법의 설명에 있어서 균열 감지 장치와 관련하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 방법을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 방법은 유체를 공급하는 노즐의 균열을 감지하기 위한 균열 감지 방법으로서, 상기 노즐의 진동수를 측정하는 과정(S200), 상기 노즐의 기준 진동수를 설정하는 과정(S300) 및 상기 측정된 진동수와 상기 기준 진동수를 비교하여, 노즐의 균열 발생 여부를 판단하는 과정(S400)을 포함한다. 이하에서도, 전술한 바와 같이 노즐을 통하여 공급되는 유체가 용강(M)을 포함하고, 유체를 공급하는 노즐이 주조 공정에서 용강(M)을 턴디쉬(10)로부터 몰드(30)로 공급하기 위한 침지 노즐(20)을 포함하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
턴디쉬(10)로부터 용강(M)의 공급이 개시(S100)되면, 노즐의 진동수를 측정하는 과정(S200)에서는 측정부(100)를 이용하여 침지 노즐(20)의 진동수를 측정한다. 즉, 노즐의 진동수를 측정하는 과정(S200)은 용강(M)의 공급이 개시되는 시점으로부터 용강(M)의 공급이 종료되는 시점까지의 용강(M)을 공급하는 중에 침지 노즐(20)의 진동수를 연속적으로 측정한다. 여기서, 측정부(100)는 침지 노즐(20)의 위치 변화를 감지하여 진동 신호를 출력하기 위한 진동 센서 및 상기 진동 센서로부터 수신된 진동 신호를 진동수의 성분에 따른 진동 속도 값으로 분해하기 위한 변환기를 포함할 수 있으며, 진동 센서는 침지 노즐(20)로부터 이격되어 비접촉식으로 침지 노즐(20)의 위치 변화를 감지할 수 있는 레이저 센서를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
기준 진동수를 설정하는 과정(S300)은 침지 노즐(20)에 균열이 발생한 것으로 볼 수 있는 최소 진동수인 기준 진동수를 설정한다. 전술한 바와 같이 침지 노즐(20)에 균열이 발생하지 않는 경우 침지 노즐(20)은 용강(M)의 공급 중에 약 18 내지 23 Hz의 진동수를 유지하며 진동하는 것으로 나타나므로, 기준 진동수를 설정하는 과정(S300)에서는 이보다 큰 값을 가지는 25 Hz의 진동수를 기준 진동수로 설정할 수 있다. 여기서, 침지 노즐(20)에 진동수를 측정하는 과정(S200)과 기준 진동수를 설정하는 과정(S300)은 시계열적인 관계가 아니며, 침지 노즐(20)에 진동수를 측정하는 과정(S200)이 먼저 수행되거나, 기준 진동수를 설정하는 과정(S300)이 먼저 수행되거나, 각 과정이 동시에 수행될 수도 있음은 물론이다.
또한, 기준 진동수를 설정하는 과정(S300)은 침지 노즐(20)의 진동수를 측정하는 과정(S200)에서 기준 시간 동안 측정된 진동수보다 큰 진동수를 기준 진동수로 설정할 수 있다. 즉, 기준 진동수를 설정하는 과정(S300)에서는 기준 진동수를 25 Hz의 고정된 값으로 일률적으로 설정할 수도 있으나, 주조 상태에 따라 가변되는 진동수를 반영하기 위하여 기준 시간, 예를 들어 균열이 발생하지 않은 상태로 예상되는 시간 동안 측정되어 저장된 진동수보다 큰 값을 가지는 진동수를 기준 진동수로 설정할 수 있다. 이를 위하여, 저장부(300)에는 침지 노즐(20)이 설치되어 용강(M)의 공급이 개시되는 주조 초기부터 측정부(100)로부터 측정되는 침지 노즐(20)의 진동수가 계속적으로 저장되며, 판단부(200)는 용강(M)의 공급이 개시된 후 소정 시간(t)이 경과한 시점부터 기준 시간을 기산하여 기준 시간 이후의 감지 시간 동안 측정된 진동수와 기준 진동수를 비교하여 침지 노즐(20)의 균열 발생 여부를 판단하게 된다. 이때, 기준 시간 동안에는 일률적으로 설정된, 예를 들어 25 Hz의 값을 기준 진동수로 설정하여, 침지 노즐(20)의 균열 발생 여부를 판단할 수 있음은 전술한 바와 같다.
노즐의 균열 발생 여부를 판단하는 과정(S400)은 측정부(100)로부터 측정된 진동수와 상기 기준 진동수를 비교하여, 침지 노즐(20)의 균열 발생 여부를 판단한다. 즉, 침지 노즐(20)에 균열이 발생한 경우 용강(M)의 공급 중에 침지 노즐(20)의 진동수는 기준 진동수 이상의 진동수를 가지게 되므로, 노즐의 균열 발생 여부를 판단하는 과정(S400)은 측정된 진동수가 기준 진동수보다 큰 경우 용강(M)을 공급하는 침지 노즐(20)에 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 방법은 노즐에 균열이 발생한 것으로 판단되는 경우 노즐에 발생한 균열의 정도를 판단하는 과정(S500)을 더 포함할 수 있다. 즉, 노즐의 균열 발생 여부를 판단하는 과정(S400)에서 침지 노즐(20)에 균열이 발생한 것으로 판단되는 경우에 바로 주조를 중단하고 침지 노즐(20)을 교체할 수도 있으나, 균열의 정도가 크지 않은 미세 균열의 경우까지 모두 주조를 중단하는 경우 생산성이 저하될 수 있다. 이에, 노즐에 발생한 균열의 정도를 판단하는 과정(S500)에서는 침지 노즐(20)에 발생한 균열의 정도를 판단하고, 발생한 균열이 주조를 중단할 필요까지는 없는 미세 균열인 경우 용강(M)의 공급을 유지하면서 생산된 주편을 추후 스카핑(scarfing)하는 등에 의하여 품질을 유지하고, 발생한 균열이 거대 균열인 경우에만 용강(M)의 공급을 중단하여 생산성을 확보할 수 있다.
이를 위하여, 노즐에 발생한 균열의 정도를 판단하는 과정(S500)은 측정된 진동수가 기준 진동수와 제1 범위 내의 차이 값을 가지는 경우 미세 균열이 발생한 것으로 판단하는 과정 및 측정된 진동수가 기준 진동수와 상기 제1 범위의 차이 값보다 큰 제2 범위의 차이 값을 가지는 경우 거대 균열이 발생한 것으로 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
즉, 미세 균열이 발생한 것으로 판단하는 과정은, 예를 들어 기준 진동수로 25 Hz의 값이 설정된 경우, 측정부(100)로부터 측정된 진동수가 기준 진동수로부터 0 내지 25 Hz 미만의 제1 범위 내의 차이 값을 가지는 경우 침지 노즐(20)에 미세 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 이와 같은 미세 균열이 발생한 것으로 판된되는 경우 용강(M)의 공급을 유지하고, 미세 균열이 발생한 시기를 저장(S600)할 수 있다. 이와 같이 미세 균열이 발생한 시기를 저장하는 경우, 미세 균열이 발생한 시기 이후에 생산된 주편에 대하여 선택적으로 스카핑 공정을 수행함으로써 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 거대 균열이 발생한 것으로 판단하는 과정은, 측정부(100)로부터 측정된 진동수가 제1 범위의 차이 값보다 큰, 예를 들어 25 Hz 이상의 제2 범위 내의 차이 값을 가지는 경우 침지 노즐(20)에 거대 균열이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 즉시 용강(M)의 공급을 중단(S700)하고 거대 균열이 발생한 침지 노즐(20)을 신속하게 교체하는 등의 후속 조치가 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 균열 감지 장치 및 균열 감지 방법에 의하면, 유체를 공급하는 노즐의 진동수를 측정하여 노즐의 균열 발생 여부를 정확하게 판단할 수 있다.
또한, 노즐의 균열 발생 여부를 실시간으로 감지하여, 상태 이상에 따른 신속한 후속 조치를 수행할 수 있게 되며, 노즐을 통하여 제조되는 제품의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 노즐 균열에 의한 조업 사고를 미연에 방지할 수 있다.
상기에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시 예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
10: 턴디쉬 20: 침지 노즐
30: 몰드 100: 측정부
200: 판단부 300: 저장부

Claims (16)

  1. 유체를 공급하는 노즐의 균열을 감지하기 위한 균열 감지 장치로서,
    상기 노즐의 진동수를 측정하기 위한 측정부; 및
    상기 측정부로부터 측정된 진동수와 기준 진동수를 비교하여, 노즐의 균열 발생 여부를 판단하기 위한 판단부;를 포함하는 균열 감지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정부는 상기 노즐로부터 이격 배치되어 진동수를 측정하는 균열 감지 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 측정부로부터 측정된 진동수를 저장하기 위한 저장부;를 더 포함하고,
    상기 판단부는 상기 저장부에 저장된 진동수를 이용하여 기준 진동수를 설정하는 균열 감지 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 판단부는 기준 시간 동안 측정되어 상기 저장부에 저장된 진동수보다 큰 값을 가지는 진동수를 기준 진동수로 설정하는 균열 감지 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기준 시간은 상기 유체의 공급이 개시된 후 소정 시간이 경과한 시점부터 기산되는 균열 감지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 판단부는 상기 측정부로부터 측정된 진동수가 상기 기준 진동수 이상의 값을 가지는 경우 상기 노즐에 균열이 발생한 것으로 판단하는 균열 감지 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 판단부는 상기 측정부로부터 측정된 진동수와 기준 진동수의 차이 값으로부터 균열의 정도를 판단하는 균열 감지 장치.
  8. 유체를 공급하는 노즐의 균열을 감지하기 위한 균열 감지 방법으로서,
    상기 노즐의 진동수를 측정하는 과정;
    상기 노즐의 기준 진동수를 설정하는 과정; 및
    상기 측정된 진동수와 상기 기준 진동수를 비교하여, 노즐의 균열 발생 여부를 판단하는 과정;을 포함하는 균열 감지 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 노즐의 진동수를 측정하는 과정은, 상기 유체를 공급하는 중에 연속적으로 이루어지는 균열 감지 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 노즐의 기준 진동수를 설정하는 과정은, 상기 노즐의 진동수를 측정하는 과정에서 기준 시간 동안 측정된 진동수보다 큰 값을 가지는 진동수를 기준 진동수로 설정하는 균열 감지 장치.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 노즐의 균열 발생 여부를 판단하는 과정은,
    상기 측정된 진동수가 상기 기준 진동수 이상의 값을 가지는 경우 상기 노즐에 균열이 발생한 것으로 판단하는 균열 감지 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 노즐에 균열이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 노즐에 발생한 균열의 정도를 판단하는 과정;을 더 포함하는 균열 감지 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 노즐에 발생한 균열의 정도를 판단하는 과정은,
    상기 측정된 진동수가 상기 기준 진동수와 제1 범위 내의 차이 값을 가지는 경우 미세 균열이 발생한 것으로 판단하는 과정; 및
    상기 측정된 진동수가 상기 기준 진동수와 상기 제1 범위의 차이 값보다 큰 제2 범위의 차이 값을 가지는 경우 거대 균열이 발생한 것으로 판단하는 과정;을 포함하는 균열 감지 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 미세 균열이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 유체의 공급을 유지하고 상기 미세 균열이 발생한 시기를 저장하는 과정;을 더 포함하는 균열 감지 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 거대 균열이 발생한 것으로 판단되는 경우, 상기 유체의 공급을 중단하는 과정;을 더 포함하는 균열 감지 방법.
  16. 청구항 8에 있어서,
    상기 유체는 용강을 포함하고,
    상기 노즐은 상기 용강을 공급하기 위한 노즐을 포함하는 균열 감지 방법.
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