KR810002096B1 - 금속용탕의 주탕액면 레벨 검지방식 - Google Patents

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Description

금속용탕의 주탕액면 레벨 검지방식

제1도는 연속주조기에 있어서 종래의 수동식 주탕액면검지 제어장치의 주조부를 가리키는 일부 절결한 정면도.

제2도는 종래의 방사선식 동 액면 검지장치를 가리키는 요부 정면 설명도.

제3도는 본 발며에 관한 검지방식에 사용할 수 있는 검지장치의 구성 설명도.

제4도는 동장치의 모니터부(Monitor부) 화상면에 형성된 회소를 가리킨 동면의 정면도.

제5도의 (a)는 동 화상면에 촬영된 주탕액면부의 화상을 가리키는 동면의 정면도.

동도의 (b)는 선택한 회소의 검출마크(Mark)를 가리킨 동도의 정면도.

제6도의 (a)는 동 장치의 비교회로를 나타낸 배선도.

동도(b)는 동 회로의 원리 설명 파형도.

제7도는 동 장치의 처리회로예를 예시하는 블럭다이어그램.

본 발명은 예를들면 200mmφ단면적을 가진 동(銅)의 주괴(鑄塊)를 연속적으로 생산하는 연속주조기나, 조(組)동선(Roughing-down Cu wire), 조알미늄(Roughing-down Al wire)과 같이 단면칫수가 작은 주괴를 연속적으로 생산하는 벨트 휠 타이프(Belt-Wheel Type) 연속주조기등에서, 동기계의 금속용탕을 주탕하였을 때 이 주탕액면을 고정밀도로 일정하게 보지할 수 있도록 하는 적합한 주탕액면 레벨 검출방식에 관한 것이다.

일반적으로 상기 연속주조기는 제1도와 같이 금속용탕(1)을 저류용기(2)(貯留容器)에 공급하고, 이 용기(2)의 주탕구(3)부터 방출되는 금속용탕을 몰드(Mold)장치(4)에 주입시, 이 몰드장치(4) 내부에는 냉각수(5)를 유통하게 한 것인데, 이 때 주탕구(3)의 하위에 형성되는 주탕액면(6)의 레벨을 상기와 같이 고정밀도로 일정하게 보지하는 것이, 이 주괴의 품질관리상 극히 중요한 것으로 되어 있다.

또 상기 벨트 휠 타이프 연속주조기에서도 도시하지 않았으나, 상기 몰드장치(4)의 위치에, 소정방향으로 회전하는 주조기 휠, 그 외주에서 같은 방향으로 회동하는 벨트를 배설하여, 휠과 벨트와의 간격에다 상기 주탕구로부터 금속용탕을 주입하므로써, 동간극상위(同間隙上位)에 있어서, 일정하게 보지하여야 할 용탕액면이 형성되게 되었다.

이러므로 이러한 주탕액면(6)의 레벨을 검지하여, 이것으로 동레벨을 제어하는 것이 필요하게 되나, 종래 행하여지고 있는 레벨 제어로써는 인간의 시각에 의하여 주탕액면(6)을 검지하고, 이에 따라 수동조작으로 주탕용 제어핀(7)을 조작함으로써 저류용기(2)로부터 주탕구(3)에 유입되는 금속용탕의 양을 가감하는 수밖에는 없어, 이와같은 제어에는 개인차가 수반되어 불완전하므로 품질의 향상을 바라지 못할뿐더러 이 제어작업은 주조기 주위의 극히 나쁜 환경에서의 중노동이 되므로, 당연히 자동제어에 의한 무인화가 요청되었다.

그러나 상기와 같이 저류용기(2)부터 바로 몰드장치(4)등에로 주탕구(3)가 삽입되고, 더구나 고속의 금속유체가 분출하는 구졸 되어 있어서, 주탕액면 레벨을 검지하기 위한 액면 감지기를 배치하기에는 물리적 공간이 없고, 더구나 유체금속용탕의 온도가 1000℃ 이상의 고온이고, 또 주탕구(3)를 가열하는 도시되지 않은 버어너등이 설치될 때도 있고 열적조건이 계측기에는 좋지못한등의 제반 원인으로, 아직까지 사용되고 있는 일반 액면감지기(sensor)를 적용치 못하고 있다.

그래서 제2도와 같이 주탕액면(6)을 포함한 주탕액면부(8)에다, 그 근방에 배치한 방사선 원(9)으로부터 방사선(10)을 조사하여, 그때 주탕액면부(8)를 투과하는 방사선(10')의 투과량을 소정시간 간격마다 선량계(線量計)로써 계수하고, 그 크기에 따라 변동하는 주탕액면(6)의 레벨을 검지하고 있다.

그러나 보다 정밀도가 높은 액면검지를 하기 위해서는 단위시간당의 방사선 투과량을 많이 하여야 하나, 그러기 위해서는 방사선원(9)을 강력한 것으로 하든가, 상기 선량계(11)의 계수시간을 길게 잡지 않으면 안된다.

그러나 상기와 같이 강력선원을 사용코자 하면, 그만큼 방사선원(9)이 대형일 것이 요구되나 그렇게 되면 설치공간상 무리가 생기고, 또 계수시간을 길게하면 금속한 주탕액면(6)의 변동에 따라 맞출 수 없어, 양호한 품질관리를 기대할 수 없게 된다. 또 이러한 종류의 주조기에서는 주탕구(3)나 몰드의 교환등으로 현장작업이 빈번히 이루어져야하고, 바로 그 작업장소에 방사선 장치를 배치하여야 하므로, 이 장치의 설치에 따르는 안정상의 제약이 생겨, 이것이 큰 장해가 되어서 사실상 액면감지기로서의 기능을 만족스럽게 얻을 수 없게 되었다.

본 발명은 이러한 점을 고려하여 직접 상기 주탕액면부(8)의 측방에다 액면감지기등의 기기를 설치하여 주탕액면(6)의 레벨을 검지함이 없이 ITV(Industrial Television의 약칭) 카메라를 주탕개소로부터의 열적영향을 받지않고, 또 현장작업상에도 불편함이 없는 적절한 위치에 설치하고, 원거리에서 주탕액면(6)의 레벨을 감시할 수 있는 방향을 잡아 주탕액면부(8)를 촬영하고, 그 촬영상(像)을 적절히 처리하므로써 주탕액면 레벨을 검지하려고 하는 것이다.

이하 제3 내지 제7도로써 상세히 설명하면 본 발명을 실시함에 있어서는 제3도와 같이 주탕액면부(8)를 촬영할 ITV 카메라(12)와 이 카메라(12)로부터의 입력신호(13)를 도입하여 액면 레벨신호(14)를 발하는 처리회로(15)와, 이 회로(15)에 접속되는 모니터부(16)로 된 장치를 사용할 수가 있고, 상기 처리회로(15)로서 제7도에 예시한것을 채택할 수 있다.

그리고 예를들어 200mmφ의 단면적을 가진 동의 주괴를 생산하는 주조기에서, 금속용탕(1)이 직경 10mmφ의 주탕구(3)로 부터 평균 200cc/sec의 속도로 주탕될때, 상기 ITV 카메라(12)로서 750mm의 촛점거리를 가진 망원렌즈가 부착된 것을 거리 12m 떨어진 지점에 설치하였다.

그리고 제7도에서 6MHZ의 기준발진기(17)로부터 압력을 받는 동기 신호발신회로(18)에 의하여 수직동기신호 및 수평동기신호(19)를 상기 ITV 카메라(12)에 보내, 이것으로써 동카메라(12)의 주사선주사속도를 규정하고, 한편에는 상기 기준발진기(17)부터 별개의 발진신호를 회소분할회로(Picture element 分割回路)(20)로 도입하여, 이것으로써 화상면(16')(모니터 畵面)을 제4도와 같이 각각 X축, Y축방향으로 각 10수개 정도로 분할하여 격자를 형성하므로서, 소요되는 다수의 특정영역인 희소(21)(예로 수평방향 16호, 수직방향 12호)로 분할키 위한 타이밍펄스를 생성한다.

한편 상기 ITV 카메라(12)로 부터의 입력신호(13)는, 그대로 상기 희소분할회로(20)의 출력과 합성되며, 이 합성신호(22)가 모니터부(16)로 출력이 되나, 이것으로써, 이 모니터부(16)에는 입력신호(13)에 의한 화상(16＂)과 상기 다수의 필요한 희소(21)로부터 소망하는 복수개만 선택된 각 회소의 검출마크(23)(24)(25)(26)가 제5도(b)에서와 같이 생성된다.

여기서 상기 선택되는 회소은 복수개이고 그중 적어도 하나는 제5도의 (a)(b)에 의하여 분명한 바와같이, 검출마크(23)로써 지지되는 하나의 회소를 주탕액면(6)의 영역에 해당시키고 기타의 회소는 주탕액면부(8)의 영역에 해당하게끔 한다.

또 상기 입력신호(13)가 도입되는 증폭 클램프회로(27) 다음에 순차로 비교회로(28), 판정회로(29)가 접속되어, 여기서 입력신호(13)에 대하여, 상기 선택된 회소에 해당되는 부분을 주사(走査)하는 타이밍마다, 게이트펄스를 발진시키므로써, 이 회소부분에 상당하는 십수본으로 이루어진 분할된 주사선을 추출하고, 각 선소에 대하여 제6도에 나타냄과 같이 이 선소에 상당하는 입력신호(화상신호)의 신호레벨 E와, 설정된 기준전압 Es와의 비교를 하여 ＂0＂ 또는 ＂1＂의 2진화신호(binary signal)를 얻고, 이를 일시적으로 기억하여 이 선소분의 주사가 완료된 시점에서 이들 기억으로부터 2진화신호로 인하여 ＂1＂로 된 선소신호를 카운트하고 이 카운트 결과 나은수가 미리 정하여진 소정수를 초과하였을때, 이 회소의 2진화신호 대표치를 ＂1＂로 하는 출력신호를 발생하는 것이며, 이리하여 이 검출마크 영역전체의 2진화(白 또는 黑)를 각 판별하게 된다.

그리고 이렇게 하므로써 회소로 화상면(畵像面)이 분할되는 것으로 됨으로, 회소내의 상세한 화상의, 흩으러짐에 대하여 필터 효과를 갖게 되며, 이러한 검지방식으로, 가끔 문제가 되는 S/N 비를 대폭 개선하는 것이 가능하다.

또 여기에서 비교회로(28)에서 기준전압 Es의 레벨은 자유로이 설정할 수 있게 되어 있고, 또 상기 회소분할회로(20)에서도, 화상면내의 회소선택이 자유로 되도록 구성하여, 주탕구(3)가 장시간 사용으로 금속용탕에 용산(溶散)하여 변형돼, 그 결과 주탕의 흐름폭이나 방향이 달라져, 그 결과 제5도(a)와 같은 화상위치와 동도(b)의 검출마크 위치와에 틀림이 생겼을시 용이하게 수정할 수 있어서 좋다.

또, 제7도에서 판정회로(29)의 다음단에는 기억회로(30)가 있고, 한편 상기 기준발진기(17)부터의 다이나믹 콘트로울러(31)에 제공되여, 이로 인하여 발생한 샘플링펄스가 상기 기억회로(30)에 인가되므로써, 판정회로(29)서의 출력이 예를들어 0.5초, 0.1초의 샘플링 시간마다 동 기억회로(30)에서 읽혀지며 다음 샘플링 시간까지 유지(Hold)된다.

그리고 이 유지된 신호는 차단의 출력 회로(32)에 도입되어, 외부출력신호(Open Collector 신호 또는 Relay 신호)로 변화된다.

이리하여 제5도(a)의 화상(16＂)와 같이 주탕액면부(8)가 촬영되었을때, 동 도의(b)와 같이 회소를 선택하여 두었으므로, 주탕액면(6)의 동변동에 맞추어 동 액면부(8)의 화상은 화살표방향으로 고속으로 따라가고, 따라서 설정된 검출마크(23)(24)(25)(26)에 화상이 도달 또는 이탈하는것에 맞추어 상기 2진화신호 대표치가 얻어지고 다음에 복수개의 각 회소로부터의 이 대표치를 전자계산기등의 제어기기에 입력하여 여기서 이론적진 처리를 가함으로, 예를들면 검지마크(23)가 화상을 검지하였다 하더라도, 검지마크(26)가 검지하고 있지 않는다 하면, 이것은 금속용탕을 검지한것이 아니고, 화영등 동 용탕(溶湯)이외의 화상을 잘못 검지한 것을 의미하며, 이와같은 것에 대하여 상기 이론처리에 의하여 주탕액면 레벨을 오인하지 않고, 높은 신뢰도로 검지할 수 있다.

또 이 검지방식으로는 ITV 카메라를 사용하므로 이에 부설된 렌즈의 촛점거리를 바꾸므로써, 검출정도를 임의로 높일수 있을뿐더러, 렌즈에 특정 파장역을 통과시키는 필터를 부설하므로써, 예로 Blue계의 광선도(光線度)가 강한 버너의 화염등을 오검지하지 않게 하는것도 가능하게 된다.

본 발명은 상기 실시예로써 설시한 바와 같이, 금속용탕(1)의 주탕액면(6)의 레벨을 감시 가능한 방향으로부터, 동액면을 포함한 주탕액면부(8)를 ITV 카메라(12)로써 원거리에서 촬영하며, 당해 카메라의 모니터부 화상면(16')을 수평, 수직방향으로 구화(區畵)하여 분할된 소요되는 다수의 회소중, 상기 주탕액면부에 대응시켜서 적어도 하나가 주탕액면(6)에 해당되는 복수개의 회소를 선택하여, 이 각회소에 있어서의 상기 ITV 카메라 부터의 입력신호를, 미리 정한 기준신호와 비교하므로써, 이 회소의 각 선소의 각 2진화신호를 하고 이 2진화신호의 유무를 검지 하므로써 출력신호가 발생케 하고 상기 복수개의 각회소에 있어서의 출력신호의 유무를 이론적으로 처리하여서 주탕레벨을 검지하도록 하였으므로, ITV 카메라를 사용 원거리에서 주탕면을 감시하고, 전기신호로써 처리되기 때문에, 종전의 방사선 방식에 비하여 고속검지처리가 가능하고, 고속도의 액면변동을 정확하게 검지할 수 있고, 또한 모니터부 화상상에 임의로 선정할 수 있는 검출마크를 설정하여, 화상을 확대하면 액면검출 정밀도를 올릴 수 있을뿐더러 이 마크를 복수개 설정하므로써, 예를들어 주탕면에 주탕되는 금속용탕이 튀어올라, 액면이 아닌것을 액면으로 잘못 검지하여 버리는등의 오검지도 이론적 처리로써 해소가능케 된다.

그리고 또 상기와 같이 검출장치를 주탕액면부로부터 훨씬 떨어진 위치에다 세트할 수 있는 자유도가 있으므로, 열로 인한 악영향을 제계기가 받을 걱정이 없고, 또 현장작업에 불편을 주지 않고서도 신뢰도가 높은 시스템을 구성할 수 있다.

또 회로를 임의로 선택함으로 검지위치범위는 화상면 위 어디든지 세트하여도 좋고, 주탕액면이 동 면위에 비스듬히 기울어져 있어도, 검출마크를 기울어지게 세트하면 되므로, 검지대상과 ITV 카메라의 위치관계도 제약을 받지 않고, 면적에 의하여 주탕액면은 구할때는, 어느레벨에 달해 있는가는, 면적으로부터 레벨을 환산하여야 하는데 반하여, 본 발명에서는 그 레벨에 금속용탕이 있나 없나를 판단할 수 있고, 회로적으로 간단히 장치를 구성할 수 있고, 또 주입되는 용탕과 주탕액면이 명확히 구별이 되지 않을 때, 동액면하(同液面下)만의 면적을 구하기는 어려우나, 본 발명에서는 주탕액면에만 주목하여 처리하면 되고, 그리고 전체의 명도로써 검지하고자 할때, 주입되는 금속용탕이 넓어지거나 좁혀짐에 따라 이것도 아울러 검지하므로 오차가 생기는데, 본 발명에 의하면 이와 같은 염려는 전혀 없다.

또 도시의 실시예와 같이 2진화신호의 유무를 검지하여 출력신호가 발생하기 위한 수단으로, 2진화신호중 ＂1＂로 된 갯수가 미리 설정한 소정수를 초과하였을때, 이 회소의 2진화신호대표치를 ＂1＂로 하는 출력신호가 발생하도록 하면, 상술한 제효과의 신뢰성이 보다 더 확실한 것으로 된다.

Claims (1)

1. 입력신호(13)를 공급하기 위한 신호회로수단을 포함하고 액상금속표면의 레벨을 촬영하기 위하여 검지될 액면레벨로부터 약간의 거리를 두고 위치될 수 있는 ITV(Industrial Television) 카메라(12), 제1 및 제2출력측을 갖춘 기준주파수발진기(17), 카메라(12)에 공급되는 수평 및 수직동기신호를 발생하기 위해 카메라(12)에 연결되어 있고 기준주파수 발진기(17)의 상기 제1출력측에 결합된 신호발생기(18), 상기 신호회로수단으로부터 입력신호(13)를 수신하는 한 입력단을 구비하고 서로 수직의 제1 및 제2축을 따라 각각 영역이 한정되는 복수개의 직사각형 회소(Picture element)로 화상(screen)(16')을 분할하는 역할을 하는 상기 제2출력측에 결합된 회소분할회로에 연결된 화상면(image screen)(16'), 상기 입력신호단(13)에 연결된 증폭기 클램핑회로(27)와 상기 클램핑회로(27)에 연결된 기준공급수단을 포함하는 비교회로(28)와 복수개의 주사요소가 샘플되고 각 요소의 레벨이 상기 기준보다 이하이거나 혹은 상기 기준보다 동등이상의 출력을 제공하도록 상기 기준공급수단에 의해 제공된 기준과 비교되도록 하기 위하여 상기 회소에 대한 요소 수정이 주사될때마다 게이트펄스가 공급되도록 상기 비교회로(28)에 연결되어 게이트펄스를 공급하기 위한 판정회로(discriminator)(29), 판정회로의 출력을 일시적으로 기억하도록 상기 판정회로에 연결된 기억회로(30), 판정회로(29)의 출력을 소정의 시간주기에만 상기 기억회로(30)에 결합된 다이나믹 콘트로울러(31), 상기 기준보다 동등이상의 임의 출력만을 야기하는 화염이나 기타 잡음생성물질에 의해 기인된 임의 신호들을 제거하기 위해 상기 기준보다 동등이상의 값을 갖는 주사된 요소들의 수가 소정의 수를 초과했을 때 용융된 액의 레벨을 제어하기 위해 상기 기억회로에 연결된 출력레벨 제어회로(32), 등의 조합으로 이루어지며, 요인(factors)을 발생하는 화염 및 다른 신호잡음에 의해 야기된 잘못된 신호를 제거하도록 액상(liquid phase)에 있어 주탕된 금속용탕의 레벨을 검지하도록 한 것을 특징으로 하는 금속용탕의 주탕액면 레벨제어방식.

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