KR20230073729A - 몰드 단변의 중력 기울기 측정장치 및 그 방법 - Google Patents

몰드 단변의 중력 기울기 측정장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연속주조기의 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 연속주조기의 몰드 단판 상단 엣지에 배치되는 장치에 있어서, 적어도 하나의 회전 축을 포함하는 저마찰피봇부와; 상기 저마찰피봇부의 하부에 회동 가능하게 연결된 소정 길이의 진자형센서홀더부와; 상기 진자형센서홀더부의 하단부에 연결된 적어도 하나의 거리측정 센서를 구비한 비접촉센서부를 포함하고; 상기 비접촉센서부는 상기 저마찰피봇부를 중심으로 진자운동에 의해 지면에 대한 수직축과 일치하도록 자동으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치 및 이를 이용한 방법이 제시된다.

Description

몰드 단변의 중력 기울기 측정장치 및 그 방법{Device and method for gravity taper measuring device of mould narrow face of continuous casting apparatus and method thereof}
본 발명은 몰드 단변의 중력 기울기 각도 측정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는 슬래브 연속주조 공정에서 일정한 생산 품질을 유지할 수 있도록 스트랜드에 영향을 줄 수 있는 몰드의 기울기 각도를 측정하되 중력에 의해 자동으로 센서 위치가 정렬되는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
연속주조는 액상의 용강이 결함없이 일정한 형태의 고상으로 응고되는 공정 전반을 뜻한다. 용강이 래들에서 턴디쉬로 공급되면, 상기 턴디쉬는 용강에서 개재물을 제거하고 용강이 일정한 온도가 되도록 조절한 뒤 액체 상태의 용강을 몰드로 공급한다. 상기 몰드에서 용강은 서서히 응고되어 최종적인 슬라브 형태로 변환되는데, 이때 슬라브의 사이즈 및 품질은 몰드내 주조폭 및 테이퍼 각도에 따라 좌우된다. 그러므로 연속주조 초기 몰드단변의 폭과 경사도를 얼마나 정확하게 세팅하는가에 따라서, 폭가변 주조작업 중 계속적으로 발생되는 주편의 고유 크기 편차량을 줄일 수 있게 된다.
슬래브 연속주조의 조업조건에 매우 중요한 요소인 몰드의 기울기 각도를 연속주조 개시 전에 측정기 또는 줄자 등을 이용하여 확인하는 것이 일반적이다. 그러나 측정기의 교정 오류 또는 조업자의 작업 태도 등의 문제로 몰드 기울기의 정확한 각도 정보를 확보하지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허번호 제10-2004-0085874호(공개일: 2004년10월08일)의 몰드 내부의 주조폭 및 테이퍼 각도 측정장치의 발명이 공개되어 있다.
상기 특허발명은, 제철소 연속주조공정에서 몰드 내부의 주조폭 및 테이퍼 각도를 측정하는 장치에 관한 것으로서, 몰드 내부의 중앙에 설치되어 몰드의 양 벽면으로 동시에 레이저를 발사하고 상기 몰드의 벽면에서 반사되어 돌아오는 레이저를 수신하여 몰드의 주조폭(W)을 검출하는 센서부와, 상기 센서부와 회전기어로 연결되어, 회전기어의 회전수에 따라 상기 센서부를 몰드 내부의 상, 하로 이동시키고 센서구동부와, 상기 이동거리 산출부의 이동거리(L) 및 상기 센서부의 주조폭(W)을 입력받고 상기 이동거리(L)에 해당되는 주조폭(Wo)을 연산하여 몰드의 테이퍼 각도(θ)를 수학식 θ=tan-1(Wo/2)/L 에 의해 산출하는 테이퍼 각도 산출부와, 상기 센서부의 주조폭(W) 및 테이퍼 각도 산출부의 테이퍼 각도(θ)를 운전자가 알 수 있도록 표시하는 디스플레이부의 구성이다.
상기 특허발명은 몰드 단변의 기울기 각도 측정 장치의 구조가 복잡하고, 몰드 폭에 따라서 레이져 센서의 위치를 조정하거나 수평조정 등을 조업자가 수동으로 수행하여야 하므로 그 정확도가 떨어질 수 있는 문제가 있다.
그러므로, 연속주조기의 몰드 단변 기울기 각도를 측정시 센서가 설치된 센서홀더가 중력에 의해 자동으로 위치 정렬이 이루어지고, 매 측정시마다 자동으로 교정이 이루어지고, 구조가 간단하여 조업자가 취급하기 용이한 연속주조기의 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치 및 그 방법에 관한 발명이 요망된다.
대한민국 공개특허번호 제10-2004-0085874호(공개일: 2004년10월08일)
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 연속주조기의 몰드 단변 기울기 각도를 측정시 센서가 설치된 센서홀더가 중력에 의해 자동으로 위치 정렬이 이루어지고, 매 측정시마다 자동으로 교정이 이루어지고, 오차범위가 미미한 정확한 측정을 수행할 수 있고, 측정구조가 간단하여 조업자가 취급하기 용이한 몰드단변 중력 기울기 각도 측정 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 해결 수단으로서, 본 발명의 제1 관점으로, 디스플레이 유닛, 프로그래머블 유닛, 제어버튼 유닛 및 전원 공급 유닛을 포함하고 소정의 폭과 높이 및 길이를 갖는 제어장치부(programmable controller device)와; 상기 제어장치부의 하부에 설치되고 몰드 단판(narrow plate)의 상단 전면부에서 몰드의 상면에 위치하여 장치의 하중을 지지하는 상부지지부와 몰드의 단변(narrow face)에 위치하여 장치의 기울기를 지지하는 단변지지부를 포함하는 상부포지셔닝부와; 상기 상부포지셔닝부의 하부에 설치되고 저마찰의 특성을 갖고 회전하는 저마찰피봇부와; 상기 저마찰피봇부의 하부에 연결되어 중력에 의한 진자운동을 수행하는 소정 길이의 바 형상의 진자형센서홀더부와; 상기 진자형센서홀더부의 하단부에 상기 진자형센서홀더부를 따라 상하로 이동이 가능하게 연결된 적어도 하나의 정밀 거리 측정 센서를 포함하고 소정의 질량을 가지고 상기 저마찰피봇부를 중심으로 진자운동을 통하여 수직축으로 위치가 자동 정렬되는 비접촉거리센서부를 포함하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치가 제시된다.
또한, 본 발명의 제2 관점으로, 높이가 h인 몰드 단판의 상단 전단부에 상부포지셔닝부를 저마찰피봇부와 몰드 단변의 거리가 소정의 거리(l0)로 유지되도록 장치가 배치되는 단계와; 상기 저마찰피봇부의 하부에 연결된 진자형센서홀더부 및 상기 진자형센서홀더부의 하단부에 연결된 비접촉센서부가 중력에 의해 소정의 속도로 진자운동을 하는 단계와; 상기 진자형센서홀더부및 비접촉센서부가 중력에 의해 진자운동이 멈추면서 지면에 대한 수직축에 일치하도록 자동 정렬되는 단계와; 상기 비접촉센서부에 설치된 적어도 하나의 센서가 상기 몰드 단판의 상단으로부터 정렬된 비접촉센서부의 위치까지의 거리(hm) 내에서 상기 진자형센서홀더부의 수직축으로부터 몰드 단변까지의 거리(l1)를 계속해서 측정하여 거리데이터를 획득하는 단계와; 상기 상부포지셔닝부의 상측에 설치된 제어장치부에서 상기 적어도 하나의 센서가 측정한 거리데이터를 기초로 소정의 수학식으로 몰드 단판의 상단 전단부와 몰드 단변의 하단 전단부까지의 거리(
Figure pat00001
)데이터를 산출하는 단계와; 제어장치부가 산출된 거리(
Figure pat00002
)데이터를 원격의 모니터링/데이터로깅시스템으로 전송하는 단계를 포함하는 몰드 단변의 기울기 각도 측정 방법이 제시된다.
본 발명에 의하면, 연속주조기의 몰드 단변 기울기 각도를 측정시 센서가 설치된 센서홀더가 중력에 의해 자동으로 위치 정렬이 이루어지고, 매 측정시마다 자동으로 교정이 이루어지고, 오차범위가 미미한 정확한 측정을 수행할 수 있고, 측정구조가 간단하여 조업자가 취급하기 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 몰드 단변 기울기 각도 측정 방법의 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치의 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치는, 디스플레이 유닛, 프로그래머블 유닛, 제어버튼 유닛 및 전원 공급 유닛을 포함하고 소정의 폭과 높이 및 길이를 갖는 제어장치부(10)와; 상기 제어장치부(10)의 하부에 설치되고 몰드 단판(narrow plate)의 상단 전단부에서 몰드의 상면에 위치하여 장치의 하중을 지지하는 상부지지부(21)와 몰드의 단변에 위치하여 장치의 기울기를 지지하는 단변지지부(22)를 포함하는 상부포지셔닝부(20)와; 상기 상부포지셔닝부(20)의 하부에 설치되고 저마찰의 특성을 갖고 회전하는 저마찰피봇부(30)와; 상기 저마찰피봇부(30)의 하부에 연결되어 중력에 의한 진자운동을 수행하는 소정 길이의 바 형상의 진자형센서홀더부(40)와; 상기 진자형센서홀더부(40)의 하단부에 상기 진자형센서홀더부(40)를 따라 상하로 이동이 가능하게 연결된 적어도 하나의 정밀 거리 측정 센서를 포함하고 소정의 질량을 가지고 상기 저마찰피봇부(30)를 중심으로 진자운동을 통하여 수직축으로 위치가 자동 정렬되는 비접촉거리센서부(50)를 포함하는 구성이다.
상기 상부포지셔닝부(20)의 상부지지부(21)를 연속주조기 몰드 단판(60)의 상면 엣지부에 위치시키고 단변지지부(22)를 상부 엣지부의 몰드 단변에 위치시켜 상기 상부지지부(21)의 누르는 힘과 단변지지부(22)의 미는 힘으로 본 발명의 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치(이하 '장치'라 함)가 몰드 단변측에 설치된다. 도 1의 예에서 몰드 단판의 단변으로부터의 형상이 아래로 갈수록 폭이 넓어지는 상태이다. 상기 저마찰피봇부(30)는 바람직하게는 4+3 축의 피봇 구성으로 이루어질 수 있다.
상단이 상기 상부포지셔닝부(20)의 하부에 설치되어 저마찰 특성으로 회전할 수 있도록 구성된 저마찰피봇부(30)의 하방으로 연결되고 하단에 상하 이동이 가능하게 설치된 소정의 중량을 갖는 비접촉거리센서부(50)를 갖는 소정 길이의 진자형센서홀더부(40)는, 장치가 몰드 단판의 단변측에 설치되면 상기 저마찰피봇부(30)의 회전과 상기 비접촉센서부(50)의 중량으로 인하여 중력에 의한 소정 횟수의 저마찰 진자운동을 하여 상기 진자형센서홀더부(40)가 지면에 대한 수직축에 일치하도록 자동으로 정렬된다. 상기 저마찰피봇부(30)를 소정의 마찰을 갖도록 한 것은, 마찰이 없는 경우 진자운동이 과도하게 일어나서 진자형센서홀더부(40)의 수직축에 대한 정렬에 시간이 많이 소요되기 때문에 피봇부에 저마찰을 가하여 중력에 의한 진자운동을 제어하도록 한 구성이다.
이 경우, 본 발명의 장치는 높이 h인 몰드 단판의 상단부 엣지로부터 하단부까지 수직축을 따라 이은 수직선과 몰드 단판의 하단부 전면 엣지까지의 거리
Figure pat00003
를 측정한다. 수직선과 몰드 단판의 하단부 전면 엣지의 각도는 α 이다. 장치가 상기 상부포지셔닝부(20)에 의해서 몰드 단판의 상단 엣지부에 정확하게 배치되므로 저마찰피봇부(30)는 상기 몰드 단판의 상단 엣지부에서 정해진 거리 l0 이격되어 위치한다. 진자운동에 의해 자동 정렬된 비접촉센서부(50)의 센서는 상기 몰드 단판의 상단부로부터 수직축을 따라 하방으로 정해진 거리 hm 위치에 몰드 단변까지의 거리 l1 을 연속하여 측정한다.
상기 제어장치부는 진자운동이 안정되어 정렬되자마자 계속해서 센서의 측정치를 획득한다. 상기 제어장치부는 획득한 센서 측정치를 기초로 아래 수학식 1을 이용하여 거리
Figure pat00004
의 결과 값을 산출한다. 산출된 결과 값을 원격의 모니터링/데이터 로깅 시스템으로 전송한다.
Figure pat00005
도 2는 본 발명의 몰드 단변 기울기 각도 측정 방법의 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 몰드 단변 기울기 각도 측정 방법은, 높이가 h인 몰드 단판의 상단 전단부에 상부포지셔닝부를 저마찰피봇부와 몰드 단변의 거리가 소정의 거리(l0)로 유지되도록 장치가 배치되는 단계(S100)와; 상기 저마찰피봇부의 하부에 연결된 진자형센서홀더부 및 상기 진자형센서홀더부의 하단부에 연결된 비접촉센서부가 중력에 의해 소정의 속도로 진자운동을 하는 단계(S110)와; 상기 진자형센서홀더부및 비접촉센서부가 중력에 의해 진자운동이 멈추면서 지면에 대한 수직축에 일치하도록 자동 정렬되는 단계(S120)와; 상기 비접촉센서부에 설치된 적어도 하나의 센서가 상기 몰드 단판의 상단으로부터 정렬된 비접촉센서부의 위치까지의 거리(hm) 내에서 상기 진자형센서홀더부의 수직축으로부터 몰드 단변까지의 거리(l1)를 계속해서 측정하여 거리데이터를 획득하는 단계(S130)와; 상기 상부포지셔닝부의 상측에 설치된 제어장치부에서 상기 적어도 하나의 센서가 측정한 거리데이터를 기초로 아래 수학식 2로 몰드 단판의 상단 전단부와 몰드 단변의 하단 전단부까지의 거리(
Figure pat00006
)데이터를 산출하는 단계(S140)와; 제어장치부가 산출된 거리(
Figure pat00007
)데이터를 원격의 모니터링/데이터로깅시스템으로 전송하는 단계(S150)를 포함하는 구성이다.
Figure pat00008
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 다양한 실시예 중 일부에 불과하다. 본 발명의 적어도 하나의 회전축을 포함하는 저마찰피봇부에 연결된 센서프레임 및 센서프레인의 하단부에 연결된 센서가 상기 저마찰피봇부를 중심으로 진자운동을 하여 중력에 의해 지면에 대한 수직축에 일치하도록 자동으로 정렬되도록 한 기술적 사상에 포함되는 다양한 기술적 사상이 본 발명의 보호범위에 포함되는 것은 당연하다.
10: 제어장치부
20: 상부포지셔닝부
30: 저마찰피봇부
40: 진자형센서홀더부
50: 비접촉센서부
60: 몰드 단판

Claims (10)

  1. 연속주조기의 몰드 단판 상단 엣지에 배치되는 장치에 있어서,
    적어도 하나의 회전 축을 포함하는 저마찰피봇부와;
    상기 저마찰피봇부의 하부에 회동 가능하게 연결된 소정 길이의 진자형센서홀더부와;
    상기 진자형센서홀더부의 하단부에 연결된 적어도 하나의 거리측정 센서를 구비한 비접촉센서부를 포함하고;
    상기 비접촉센서부는 상기 저마찰피봇부를 중심으로 진자운동에 의해 지면에 대한 수직축과 일치하도록 자동으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치.
    홀보부와
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 저마찰피봇부의 상측에 설치되어 장치를 몰드 단판 상단 엣지에 배치시키기 위한 상부포지셔닝부를 더 포함하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부포지셔닝부의 상측에 설치되어 상기 센서가 측정하는 측정데이터를 수신하여 설정된 결과 값을 산출하는 제어장치부를 더 포함하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 저마찰피봇부는 진자운동의 횟수 또는 속도를 제한하도록 소정의 마찰력을 갖는 것을 특징으로 하는 몰드 단변 기울기 각도 측정장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    몰드 단판의 높이 h,
    상기 몰드 단판의 상단부 엣지로부터 하단부까지 수직축을 따라 이은 수직선과 몰드 단판의 하단부 전면 엣지까지의 거리
    Figure pat00009
    ,
    상기 저마찰피봇부의 상기 몰드 단판의 상단 엣지부의 이격거리는 정해진 거리 l0,
    상기 비접촉센서부의 센서가 계속 측정하는 상기 몰드 단판의 상단부로부터 수직축을 따라 하방으로 정해진 거리 hm 위치에 몰드 단변까지의 거리 l1,
    상기 제어장치부는 획득한 센서 측정치를 기초로 아래 수학식을 이용하여 거리
    Figure pat00010
    의 결과 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치.
    [수학식]
    Figure pat00011
  6. 디스플레이 유닛, 프로그래머블 유닛, 제어버튼 유닛 및 전원 공급 유닛을 포함하고 소정의 폭과 높이 및 길이를 갖는 제어장치부와; 상기 제어장치부의 하부에 설치되고 몰드 단판의 상단 전단부에서 몰드의 상면에 위치하여 장치의 하중을 지지하는 상부지지부와 몰드의 단변에 위치하여 장치의 기울기를 지지하는 단변지지부를 포함하는 상부포지셔닝부와; 상기 상부포지셔닝부의 하부에 설치되고 저마찰의 특성을 갖고 회전하는 저마찰피봇부와; 상기 저마찰피봇부의 하부에 연결되어 중력에 의한 진자운동을 수행하는 소정 길이의 바 형상의 진자형센서홀더부와; 상기 진자형센서홀더부의 하단부에 상기 진자형센서홀더부를 따라 상하로 이동이 가능하게 연결된 적어도 하나의 정밀 거리 측정 센서를 포함하고 소정의 질량을 가지고 상기 저마찰피봇부를 중심으로 진자운동을 통하여 수직축으로 위치가 자동 정렬되는 비접촉거리센서부를 포함하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    몰드 단판의 높이 h,
    상기 몰드 단판의 상단부 엣지로부터 하단부까지 수직축을 따라 이은 수직선과 몰드 단판의 하단부 전면 엣지까지의 거리
    Figure pat00012
    ,
    상기 저마찰피봇부의 상기 몰드 단판의 상단 엣지부의 이격거리는 정해진 거리 l0,
    상기 비접촉센서부의 센서가 계속 측정하는 상기 몰드 단판의 상단부로부터 수직축을 따라 하방으로 정해진 거리 hm 위치에 몰드 단변까지의 거리 l1,
    상기 제어장치부는 획득한 센서 측정치를 기초로 아래 수학식을 이용하여 거리
    Figure pat00013
    의 결과 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치.
    [수학식]
    Figure pat00014
  8. 청구항 1 또는 청구항 6에 있어서,
    상기 저마찰피봇부는 4+3 축으로 이루어진 것을 특징으로 하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 장치.
  9. 높이가 h인 몰드 단판의 상단 전단부에 상부포지셔닝부를 저마찰피봇부와 몰드 단변의 거리가 소정의 거리(l0)로 유지되도록 장치가 배치되는 단계와; 상기 저마찰피봇부의 하부에 연결된 진자형센서홀더부 및 상기 진자형센서홀더부의 하단부에 연결된 비접촉센서부가 중력에 의해 소정의 속도로 진자운동을 하는 단계와; 상기 진자형센서홀더부및 비접촉센서부가 중력에 의해 진자운동이 멈추면서 지면에 대한 수직축에 일치하도록 자동 정렬되는 단계와; 상기 비접촉센서부에 설치된 적어도 하나의 센서가 상기 몰드 단판의 상단으로부터 정렬된 비접촉센서부의 위치까지의 거리(hm) 내에서 상기 진자형센서홀더부의 수직축으로부터 몰드 단변까지의 거리(l1)를 계속해서 측정하여 거리데이터를 획득하는 단계를 포함하는 몰드 단변 기울기 각도 측정 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 상부포지셔닝부의 상측에 설치된 제어장치부에서 상기 적어도 하나의 센서가 측정한 거리데이터를 기초로 아래 수학식으로 몰드 단판의 상단 전단부와 몰드 단변의 하단 전단부까지의 거리(
    Figure pat00015
    )데이터를 산출하는 단계를 더 포함하는 몰드 단변의 기울기 각도 측정 방법.
    [수학식]
    Figure pat00016
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040085874A (ko) 2003-04-02 2004-10-08 주식회사 포스코 몰드 내부의 주조폭 및 테이퍼 각도 측정장치

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KR20040085874A (ko) 2003-04-02 2004-10-08 주식회사 포스코 몰드 내부의 주조폭 및 테이퍼 각도 측정장치

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