WO2009157638A1 - 침지노즐 센터링 장치 - Google Patents

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WO2009157638A1
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laser beam
tundish
immersion nozzle
beam generator
mold
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PCT/KR2009/000802
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문홍길
이계영
최주태
안재환
권효중
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Hyundai Steel Co
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Hyundai Steel Co
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    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/56—Means for supporting, manipulating or changing a pouring-nozzle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
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    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/185—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by using optical means

Definitions

  • the present invention relates to an immersion nozzle centering device, and more particularly, to an immersion nozzle centering device capable of accurately measuring and managing the centering position of an immersion nozzle used for supplying molten steel into a mold from a tundish.
  • molten steel contained in the ladle is continuously supplied to the mold in a state of temporarily storing the molten steel in the tundish of the continuous casting machine, and the mold is cooled to produce the slabs.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an incorrect centering position of an immersion nozzle descending into a mold
  • FIG. 2 is a graph showing numerical results of normal or abnormal drift of molten steel according to the centering position of the immersion nozzle. .
  • an immersion nozzle 5 for supplying molten steel of the tundish 1 into the mold 3 is mounted below the tundish 1.
  • the immersion nozzle 5 is mounted to be exposed to the bottom surface of the tundish 1 through the well block 7 inserted through the bottom surface of the tundish 1 and the nozzle connecting portion 9 provided at the bottom thereof.
  • the nozzle connecting portion 9 serves to hold the upper part of the immersion nozzle 5 to maintain the nozzle uprightness of the immersion nozzle 5.
  • the lower part of the immersion nozzle 5 is formed with a molten steel discharge port 11 penetrating to both sides, and the stopper 13 for supplying an appropriate amount of molten steel to the mold 3 by opening and closing the immersion nozzle 5. Is located.
  • the tundish (1) having such a configuration molds the lower end of the immersion nozzle (5) after entering the immersion nozzle (5) down into the mold (3) to supply the molten steel received therein into the mold (3) (3)
  • the installation is completed by being located inside. In this process, the centering operation of the immersion nozzle 5 is performed.
  • Centering work of the immersion nozzle 5 is performed by moving the tundish 1 by using a cylinder, in which the design factors such as the shape, size of the molten steel discharge port and the position (immersion depth) of the discharge hole, Operation factors such as the installation position and the change of position occurring during casting have a great influence on the quality of the product.
  • the flow pattern symmetrically flows left and right in the long side (long side) and short side (short side) directions of the mold 3. It is possible to ensure the stability of the initial solidification by forming a healthy cast or a defect-free cast.
  • the tundish 1 is prone to thermal deformation in the longitudinal direction of the mold 3 by long use, and such thermal deformation causes the tundish 1 to be eccentric to one side in the longitudinal direction.
  • the eccentricity of the tundish 1 reduces the accuracy of the centering position in the mold 3 even when the immersion nozzle 5 is installed upright in the lower part of the tundish 1.
  • the drift of molten steel has a close correlation with the installation position error of the immersion nozzle 5, and this installation position error of the immersion nozzle 5 is mainly caused by off-centering generated during continuous casting operation. do.
  • An example of off centering is as follows.
  • the drift of the molten steel S in the mold 3 generated by the above-off centering causes an increase in the fluctuation of the hot water surface or the vortex phenomenon, so that the mold powder is entrained into the molten steel S. Coagulation unevenness will occur.
  • This solidification non-uniformity forms a non-uniform solidification shell, which degrades the quality of the slab, and in severe cases, the cast pieces burst during casting, causing a break out phenomenon in which molten steel flows out.
  • the present invention is to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to measure the installation position of the immersion nozzle to minimize the drift of the molten steel resulting from the installation position error of the immersion nozzle and immersion using It is to provide an immersion nozzle centering device that can automatically center the nozzle.
  • the present invention is a plurality of laser beam generator arranged to irradiate the laser beam toward the center of the mold from the top of the continuous casting mold, and the top of the mold
  • a tundish moving device for moving the tundish to the center, and a center of the installation position of the immersion nozzle provided in the lower part of the tundish with a signal transmitted from the laser beam generator in connection with the laser beam generator.
  • Control means for controlling operation.
  • the laser beam generator is disposed in the vertical direction spaced apart from the top of the mold, the first laser beam generator and the second laser beam generator for irradiating a laser beam parallel to the vertical axis passing through the center of the mold, And a third laser beam generator disposed above and irradiating a laser beam that meets the laser beam emitted from any one of the first laser beam generator and the second laser beam generator.
  • the tundish moving device includes a car body part on which a tundish is seated, a car driving part provided at both sides of the car body part and moving the tundish horizontally from an upper part of the mold, and installed on an upper surface of the car body part. While supporting the lower portion of the tundish is provided with a plurality of lift portion for adjusting the mounting inclination of the tundish.
  • the lift unit includes a seating protrusion protruding to an upper portion of the car body and an adjustment protrusion that is provided to be able to move up and down on an upper portion of the seating protrusion to support a lower portion of the tundish.
  • the control means measures the length of the plurality of laser beams irradiated from the laser beam generator, and selectively drives one of the car driving unit and the lift unit according to the measurement result.
  • the control means measures the length of the plurality of laser beams irradiated from the laser beam generator, and drives the car driving unit and the lift unit in accordance with the measurement result.
  • the immersion nozzle centering apparatus can be accurately and quickly installed at the centering position by utilizing the continuous casting process. Accordingly, molten steel drift can be reduced, and the quality of slabs can be expected to be improved by increasing the initial solidification safety.
  • the reduction of the drift of the molten steel reduces the level fluctuations of the molten steel, so that the maximum casting operation is possible while ensuring operational stability, thereby improving production efficiency.
  • the immersion nozzle centering apparatus of the present invention measures the positional variation of the immersion nozzle in real time even during the continuous casting process, so that the centering of the immersion nozzle can be secured at all times, thereby minimizing the drift of molten steel. have.
  • 1 is a cross-sectional view showing an example of the installation position of the immersion nozzle is lowered into the mold.
  • Figure 2 is a graph showing the numerical analysis results of the drift phenomenon of the normal or abnormal molten steel according to the installation position of the immersion nozzle.
  • Figure 3 is a perspective view showing the configuration of a preferred embodiment of the immersion nozzle centering apparatus according to the present invention.
  • Figure 4 is a working state showing the state of centering the immersion nozzle using the immersion nozzle centering apparatus according to the present invention.
  • Figure 5 is a block diagram showing a method for centering the immersion nozzle using the immersion nozzle centering apparatus according to the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of a preferred embodiment of the immersion nozzle centering apparatus according to the present invention. The same configuration as the conventional configuration will be described with reference to FIG. 1.
  • the immersion nozzle 5 is installed in the lower portion of the tundish (1) by the nozzle connection portion 9, the immersion nozzle (5) to inject the molten steel of the tundish (1) into the mold (3) In order to enter the mold 3 provided in the lower portion of the tundish (1). And, the lower part of the immersion nozzle (5) is provided with a molten steel discharge port (11) opened to both sides to supply the molten steel of the tundish (1) into the mold (3). At this time, the centering operation of the immersion nozzle 5 is performed to prevent the drift of the molten steel.
  • the immersion nozzle centering apparatus (hereinafter referred to as “centering apparatus”) includes a plurality of laser beam generators 20, a tundish moving device and a control means, and performs a centering operation in a modular state.
  • the laser beam generator 20 is disposed on top of the mold 3. More specifically, the laser beam generator 20 is disposed at a position close to the center side in the long side (long side) and short side (short side) directions at the top of the mold 3 to irradiate the laser beam toward the center of the mold 3. do.
  • the laser beam generator 20 is made of a material that can withstand the high heat of molten steel, but is installed at a position spaced apart from the long side or the short side at a predetermined distance from the top of the mold 3 for safer and more accurate measurement.
  • the laser beam generator includes a first laser beam generator 21, a second laser beam generator 23, and a third laser beam generator 25.
  • the first laser beam generator 21 and the second laser beam generator 23 have an upper portion of the mold 3 to irradiate parallel laser beams toward a vertical axis passing through the center of the mold 3. Are spaced apart in the vertical direction.
  • the third laser beam generator 25 molds 3 to irradiate a laser beam that meets the laser beam irradiated from one of the first laser beam generator 21 and the second laser beam generator 23. ) Is placed at the top.
  • the first laser beam generator 21 and the second laser beam generator 23 are installed in the position close to the center side in the short side direction to the upper portion of the mold 3, so that the short side installation position and immersion of the immersion nozzle 5 The uprightness of the nozzle 5 is measured.
  • the third laser beam generator 25 is installed at a position close to the central side in the long side direction of the upper part of the mold 3 to measure the long side centering position of the immersion nozzle 5.
  • the first and second laser beam generators 23 are vertically provided in the short side direction of the mold 3.
  • the first laser beam generator 21 to the third laser beam generator 25 include at least one laser beam generator (not shown) to which the laser beam is irradiated. This is to measure whether the immersion nozzle 5 is eccentric by using a laser beam irradiated toward the outer circumferential surface of the immersion nozzle 5.
  • the first laser beam generator 21 measures the installation position of the immersion nozzle 5 in the short side direction
  • the second laser beam generator 23 measures the uprightness of the immersion nozzle 5.
  • the 3rd laser beam generator 25 measures the installation position of the immersion nozzle 5 in the long side direction.
  • the installation position of the immersion nozzle 5 is confirmed by comparing the length of the laser beam irradiated from the first laser beam generator 21 to the third laser beam generator 25 with a predetermined value. And the degree of deviation of the installation position of the immersion nozzle (5) from the centering position is represented by the coordinate values of X, Y, Z.
  • the laser beam length a between the first laser beam generator 21 and the immersion nozzle 5 is different from the preset value.
  • the laser beam length c between the third laser beam generator 25 and the immersion nozzle 5 is different from the preset value.
  • the predetermined value is the centering center value of the mold 3.
  • the first laser The length a of the laser beam irradiated from the beam generator 21 and the length b of the laser beam irradiated from the second laser beam generator 23 are different.
  • a tundish moving device for moving the tundish 1 to the top of the mold 3 is provided.
  • the tundish moving device includes a car body part 15 on which the tundish 1 is seated, a car driving part 30, and a plurality of lift parts 40.
  • the car drive unit 30 is for centering the short side and the long side installation position of the immersion nozzle 5 provided in the lower portion of the tundish (1).
  • Car drive unit 30 is installed on both sides of the tundish moving device 15 to move the tundish 1 in the horizontal direction from the top of the mold (3).
  • the car driving unit 30 provides power to the driving unit 31 for driving the tundish moving device 15 in the horizontal direction, the driving wheel 33 for transmitting power to the driving unit 31, and the driving wheel 33.
  • a car drive unit operating part 35 is provided.
  • the driving unit 31 may be a driven gear that can adjust the speed.
  • the driven gear moves the tundish moving device 15 in the horizontal direction while engaging the gear not shown.
  • the driving unit 31 can be driven at a low speed, which is a speed enough to adjust a fine centering deviation of the immersion nozzle 5.
  • the lift unit 40 is configured to center the uprightness of the immersion nozzle 5 (that is, the immersion nozzle is not eccentric to any one side).
  • the lift unit 40 is installed on the upper surface of the car body portion 15 to adjust the mounting inclination of the tundish (1).
  • the lift unit 40 is provided on the upper surface of the tundish moving device 15 corresponding to the four corners of the bottom surface of the tundish 1.
  • the lift unit 40 is provided with a seating protrusion 41 protruding to an upper portion of the car body portion 15 and a seating portion 41 to be able to be lowered and lowered so that an upper end supports the lower portion of the tundish 1.
  • the adjusting protrusion 43 is provided.
  • four lift units 40 are provided, and the adjustment protrusions 43 provided on the four lift units 41 are selectively raised and lowered to the seating protrusions 41 to center the immersion nozzle 5. Adjust the position accurately.
  • Four lift units 40 are used in this embodiment but are not necessarily so.
  • the raising and lowering of the adjustment protrusion 43 uses hydraulic pressure or pneumatic pressure.
  • reference numeral 45 is a lift unit operating unit that provides power to raise and lower the adjustment protrusion 43 of the lift unit 40.
  • the centering control unit 50 is connected to the laser beam generator 20 to control the operation of the tundish moving device 15 by the signal transmitted from the laser beam generator 20.
  • the centering control unit 50 measures the length of the plurality of laser beams irradiated from the laser beam generator 20, and selects one of the car drive unit 30 and the lift unit 40 according to the measurement result. Driven by
  • the centering controller 50 measures the lengths of the plurality of laser beams irradiated from the laser beam generator 20, and sequentially drives the car driving unit 30 and the lift unit 40 according to the measurement results.
  • the length (a, b, c) of the laser beam irradiated from the laser beam generator 20 is measured and the installation position of the immersion nozzle (5) is set at the centering position through the length (a, b, c) of the laser beam.
  • the deviation is calculated and the correction amount (X, Y, Z) at that point is obtained.
  • the car drive unit 30 and the lift unit 40 are operated as much as the correction amount to center the installation position of the immersion nozzle 5.
  • the centering controller Reference numeral 50 moves the car drive unit 30 so that the deviation between the long side center value of the mold 3 and the measured value is minimized.
  • the above-mentioned centering of the immersion nozzle 5 is also performed while injecting molten steel of the tundish 1 into the mold 3. At this time, since the operation of the car driving unit 30 and the lift unit 40 for the centering of the immersion nozzle 5 is made at a low speed, the centering of the immersion nozzle 5 itself does not affect the drift of molten steel. .
  • the display unit 51 protruding upward is provided at the center of the long side of the mold 3.
  • the display unit 51 serves as a reference for accurately centering the installation position of the immersion nozzle 5 when the immersion nozzle 5 is initially charged into the mold 3. Only one display unit 51 is provided in this embodiment, but is not necessarily so.
  • Figure 4 shows the state of centering the immersion nozzle using the immersion nozzle centering apparatus according to the present invention
  • Figure 5 is a method of centering the immersion nozzle using the immersion nozzle centering apparatus according to the present invention block Road is shown.
  • the immersion nozzle 5 may be deflected to one side. That is, when the immersion nozzle 5 is off-centered from the long side center or the short side center of the mold 3 due to misalignment of the immersion nozzle 5 or thermal expansion and contraction of the tundish 1, The centering operation of the immersion nozzle 5 is performed. The centering operation of the immersion nozzle 5 may be performed during initial charging of the immersion nozzle 5 or during injection of molten steel.
  • the process of centering the immersion nozzle is as follows.
  • the centering control unit 50 receives the data irradiated from the laser beam generator 20 to measure the lengths (a, b, c) of the laser beam.
  • the centering controller 50 compares the lengths a, b, and c of the transmitted laser beams with preset data to calculate the long side, the short side installation position, and the deflection of the immersion nozzle 5.
  • the centering controller determines that the immersion nozzle 5 is out of the centering position and derives a correction value. Then, the car drive unit 30 and the lift unit 40 are operated by the correction value so that the installation position of the immersion nozzle 5 coincides with the preset centering position.
  • the centering controller 50 may drive the car drive unit 30. ) To adjust the installation position of the immersion nozzle (5).
  • the centering controller 50 may adjust the adjustment protrusion 43 of the lift unit 40.
  • the installation position of the immersion nozzle (5) may move up and down to approach the center value.
  • the lift unit 40 is operated to adjust it. That is, as shown in (b) of FIG. 4, the installation position of the immersion nozzle 5 is made to coincide with the centering position by allowing two adjusting protrusions 43 to be elevated.

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Abstract

본 발명은 침지노즐 센터링 장치에 관한 것이다. 본 발명은 연속주조용 몰드(3)의 상부에서 상기 몰드(3)의 중심을 향해 레이저빔을 조사하도록 배치된 복수의 레이저빔 발생기(20)와, 상기 몰드(3)의 상부로 턴디쉬(1)를 이동시키는 턴디쉬 이동기기(15)와, 상기 레이저빔 발생기(20)와 연계되어 상기 레이저빔 발생기(20)에서 전달받은 신호로 상기 턴디쉬(1)의 하부에 구비된 침지노즐(5)의 설치위치를 센터링하도록 상기 턴디쉬 이동기기(15)의 작동을 제어하는 제어수단을 포함한다. 본 발명에 의하면, 침지노즐(5)을 정확하고 신속하게 센터링할 수 있는 것은 물론 침지노즐(5)의 센터링을 항상 일정하게 유지할 수 있으므로 용강의 편류현상을 최소화할 수 있다. 따라서 슬라브의 품질향상을 기대할 수 있는 이점이 있다.

Description

침지노즐 센터링 장치
본 발명은 침지노즐 센터링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용강을 턴디쉬에서 몰드 내로 공급하기 위해 사용하는 침지노즐의 센터링 위치를 정확하게 측정하고 관리할 수 있는 침지노즐 센터링 장치에 관한 것이다.
용강을 슬라브로 제조하는 연속주조공정은 래들에 담겨진 용강을 연속주조기의 턴디쉬에 일시 저장한 상태에서 몰드로 연속하여 공급하고, 몰드를 냉각시켜 슬라브를 생산하게 된다.
도 1에는 몰드 내부로 하강 진입되는 침지노즐의 센터링 위치가 잘못된 예가 단면도로 도시되어 있고, 도 2에는 침지노즐의 센터링 위치에 따른 정상 또는 비정상적인 용강의 편류 현상의 수치해석 결과가 그래프로 도시되어 있다.
이에 도시된 바에 의하면, 턴디쉬(1)의 하부에는 턴디쉬(1)의 용강을 몰드(3) 내로 공급하는 침지노즐(5)이 장착된다. 침지노즐(5)은 턴디쉬(1)의 바닥면을 관통하여 삽입된 웰블럭(7)과 그 저면에 설치된 노즐연결부(9)를 관통하여 턴디쉬(1)의 저면으로 노출되게 장착된다. 노즐연결부(9)는 침지노즐(5)의 상부를 잡아 침지노즐(5)의 노즐직립도를 유지시켜주는 역할을 한다.
침지노즐(5)의 하부에는 양측으로 관통되게 개구된 용강토출구(11)가 형성되고, 그 상부에는 침지노즐(5)을 개폐함으로써 적정량의 용강을 몰드(3)로 공급하기 위한 스토퍼(13)가 위치된다.
이와 같은 구성을 갖는 턴디쉬(1)는 내부에 수강된 용강을 몰드(3)로 공급하기 위해 침지노즐(5)을 몰드(3) 내부로 하강 진입한 후 침지노즐(5)의 하단을 몰드(3) 내부에 위치함으로써 설치완료되는데 이 과정에서 침지노즐(5)의 센터링 작업이 수행된다.
침지노즐(5)의 센터링 작업은 실린더를 이용하여 턴디쉬(1)를 이동함으로써 수행되는데, 이때 용강토출구의 형상, 크기 및 토출구의 위치(침지깊이) 등의 설계인자와, 주조시작 전 초기의 설치위치와 주조 중 발생하는 위치변화 등의 조업인자가 제품의 품질에 큰 영향을 미치게 된다.
즉, 침지노즐(5)이 정확하게 센터링 된 상태에서는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 몰드(3)의 장변(긴변), 단변(짧은변) 방향으로 좌, 우 대칭적인 유동패턴을 형성하여 초기 응고의 안정성을 확보하게 되므로 건전한 주편 또는 무결함 주편 제조가 가능하게 된다.
하지만, 턴디쉬(1)는 오랜 사용에 의해 몰드(3)의 길이방향으로 열변형이 발생되기 쉽고, 이러한 열변형은 턴디쉬(1)를 길이방향 일측으로 편심지게 한다. 턴디쉬(1)의 편심은 침지노즐(5)을 턴디쉬(1)의 하부에 직립되게 설치하더라도 몰드(3)내 센터링 위치의 정확도를 감소시킨다.
이와 같이, 침지노즐(5)이 정확하게 센터링되지 않은 상태에서 스토퍼(13)가 개방되면서 주조작업이 진행되면 도 2의 (b),(c)에 도시된 바와 같이, 용강이 몰드(3)의 어느 일측으로 편중되어 용강의 편류가 발생된다.
용강의 편류발생은 침지노즐(5)의 설치위치 오차와 매우 밀접한 상관성이 있는데, 이러한 침지노즐(5)의 설치위치 오차는 실제 연속주조 조업시 발생되는 오프 센터링(Off-centering)에 의해 주로 발생된다. 오프 센터링의 예는 다음과 같다.
첫째 몰드(3) 장변 또는 단변 폭의 중심에서 침지노즐(5)의 중심이 도면상 수평 방향 좌측으로 벗어난 경우(도 1의 (a)), 둘째 동일한 양상이지만 도면상 우측으로 벗어난 경우(도 1의 (b)), 셋째, 침지노즐(5) 교환시 노즐연결부(9)의 부정합성에 의해 침지노즐이(9) 일측으로 경사지게 설치되거나 또는 침지노즐(5)이 축방향으로 회전이 발생한 경우(도 1의 (c)) 등이다.
상술한 오프 센터링에 의해 발생되는 몰드(3)내 용강(S)의 편류는 탕면의 요동(Fluctuaion)증대 또는 소용돌이(Vortex)현상 등을 발생시키므로 용강(S) 내로 몰드파우더를 유입(Entrapment)시켜 응고 불균일을 일으키게 된다. 이러한 응고 불균일은 불균일한 응고쉘을 형성하여 슬라브의 품질을 저하시키며, 심할 경우 주조 중 주편이 터져 용강이 유출되는 브레이크 아웃(Break Out) 현상을 유발하게 된다.
이와 같은 브레이크 아웃(Break Out) 현상은 작업자의 안전 사고 위험을 높이고, 설비의 손상을 유발하게 된다. 그리고 설비의 손상은 전체 조업을 중단하고 작업설비를 재세팅하여야 하므로 생산효율성이 감소되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 침지노즐의 설치위치 오차로부터 발생되는 용강의 편류를 최소화할 수 있도록 침지노즐의 설치위치를 측정하고 이를 이용하여 침지노즐을 자동센터링 할 수 있는 침지노즐 센터링 장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 연속주조용 몰드의 상부에서 상기 몰드의 중심을 향해 레이저빔을 조사하도록 배치된 복수의 레이저빔 발생기와, 상기 몰드의 상부로 턴디쉬를 이동시키는 턴디쉬 이동기기와, 상기 레이저빔 발생기와 연계되어 상기 레이저빔 발생기에서 전달받은 신호로 상기 턴디쉬의 하부에 구비된 침지노즐의 설치위치를 센터링하도록 상기 턴디쉬 이동기기의 작동을 제어하는 제어수단을 포함한다.
상기 레이저빔 발생기는 상기 몰드의 상부에서 상하방향으로 이격되게 배치되고, 상기 몰드의 중심을 지나는 수직축을 향해 평행한 레이저빔을 조사하는 제1레이저빔 발생기 및 제2레이저빔 발생기와, 상기 몰드의 상부에서 배치되어 상기 제1레이저빔 발생기 및 제2레이저빔 발생기 중 어느 하나의 레이저빔 발생기에서 조사되는 레이저빔과 만나는 레이저빔을 조사하는 제3레이저빔 발생기를 구비한다.
상기 턴디쉬 이동기기는 턴디쉬가 안착되는 카몸체부와, 상기 카몸체부의 양측에 구비되고 상기 턴디쉬를 상기 몰드의 상부에서 수평방향으로 이동시키는 카구동부와, 상기 카몸체부의 상면에 설치되어 상기 턴디쉬의 하부를 지지하면서 상기 턴디쉬의 안착 경사를 조절하는 복수의 리프트부를 구비한다.
상기 리프트부는 상기 카몸체부의 상부로 돌출되는 안착돌부와, 상기 안착돌부의 상부에 승하강가능하게 구비되어 상단이 상기 턴디쉬의 하부를 지지하는 조정돌부를 구비한다.
상기 제어수단은 상기 레이저빔 발생기에서 조사된 복수의 레이저빔 길이를 측정하고, 측정결과에 따라서 상기 카구동부와 상기 리프트부 중 어느 하나를 선택적으로 구동시킨다.
상기 제어수단은 상기 레이저빔 발생기에서 조사된 복수의 레이저빔 길이를 측정하고, 측정결과에 따라서 상기 카구동부와 상기 리프트부를 구동시킨다.
본 발명에 의하면 침지노즐 센터링 장치를 연속주조 공정에 활용함으로써 침지노즐을 센터링 위치에 정확하고 신속하게 설치할 수 있다. 그에 따라 용강 편류를 저감할 수 있으며 초기 응고 안전성 증대를 통한 슬라브의 품질향상을 기대할 수 있다.
또한, 용강의 편류현상 저감은 용강의 레벨 변동을 작아지게 하므로 조업안정성을 확보하면서도 최대 주조조업이 가능해 생산효율을 향상시키게 된다.
특히, 본 발명의 침지노즐 센터링 장치는 연속주조 공정 중에도 침지노즐의 위치변동량을 측정하여 실시간으로 센터링 작업을 수행하므로 침지노즐의 센터링을 항상 일정하게 확보할 수 있어 용강의 편류현상을 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 몰드 내부로 하강 진입되는 침지노즐의 설치위치가 잘못된 예를 보인 단면도.
도 2는 침지노즐의 설치위치에 따른 정상 또는 비정상적인 용강의 편류 현상을 수치해석 결과로 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명에 의한 침지노즐 센터링 장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.
도 4는 본 발명에 의한 침지노즐 센터링 장치를 이용하여 침지노즐을 센터링한 모습을 나타낸 작업상태도.
도 5은 본 발명에 의한 침지노즐 센터링 장치를 이용하여 침지노즐을 센터링하는 방법을 보인 블럭도.
이하 본 발명에 의한 침지노즐 센터링 장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 3에는 본 발명에 의한 침지노즐 센터링 장치의 바람직한 실시예의 구성이 사시도로 도시되어 있다. 종래의 구성과 동일한 구성에 대해서는 도 1의 부호를 원용하여 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 턴디쉬(1)의 하부에는 침지노즐(5)이 노즐연결부(9)에 의해 결합 설치되며, 침지노즐(5)은 턴디쉬(1)의 용강을 몰드(3)로 주입하기 위해 턴디쉬(1) 하부에 구비된 몰드(3)의 내부로 진입하게 된다. 그리고, 침지노즐(5)의 하부에는 양측으로 개구된 용강토출구(11)가 마련되어 있어 턴디쉬(1)의 용강을 몰드(3) 내부로 공급하게 된다. 이때 용강의 편류 현상을 방지하기 위해 침지노즐(5)의 센터링 작업이 수행된다.
이하 본 발명의 침지노즐 센터링 장치의 상세한 구성은 다음과 같다.
침지노즐 센터링 장치(이하 "센터링 장치"라 함)는 복수의 레이저빔 발생기(20)와 턴디쉬 이동기기 및 제어수단을 구비하며, 모듈화된 상태로 센터링 작업을 수행하게 된다.
레이저빔 발생기(20)는 몰드(3)의 상부에 배치된다. 보다 상세하게는 레이저빔 발생기(20)는 몰드(3)의 중심을 향해 레이저빔을 조사하도록 몰드(3)의 상부에서 장변(긴변)과 단변(짧은변) 방향의 중앙측과 근접한 위치에 배치된다.
레이저빔 발생기(20)는 용강의 고열에 견딜 수 있는 재질로 구성되나, 보다 안전하고 정확한 측정을 위해 몰드(3)의 상부에서 장변 또는 단변과 일정간격 이격된 위치에 설치된다.
레이저빔 발생기는 제1레이저빔 발생기(21), 제2레이저빔 발생기(23), 제3레이저빔 발생기(25)를 포함한다.
도 3에 도시된 바에 의하면, 제1레이저빔 발생기(21) 및 제2레이저빔 발생기(23)는 몰드(3)의 중심을 지나는 수직축을 향해 평행한 레이저빔을 조사하도록 몰드(3)의 상부에서 상하방향으로 이격되게 배치된다.
그리고, 제3레이저빔 발생기(25)는 제1레이저빔 발생기(21) 및 제2레이저빔 발생기(23) 중 어느 하나의 레이저빔 발생기에서 조사되는 레이저빔과 만나는 레이저빔을 조사하도록 몰드(3)의 상부에서 배치된다.
보다 상세하게는 제1레이저빔 발생기(21) 및 제2레이저빔 발생기(23)는 몰드(3)의 상부로 단변 방향 중앙측과 근접한 위치에 설치되어 침지노즐(5)의 단변 설치위치 및 침지노즐(5)의 직립도를 측정한다.
그리고 제3레이저빔 발생기(25)는 몰드(3)의 상부로 장변 방향 중앙측과 근접한 위치에 설치되어 침지노즐(5)의 장변 센터링 위치를 측정한다. 여기서, 제1 및 제2레이저빔 발생기(23)는 몰드(3)의 단변방향에 상하로 설치된다.
제1레이저빔 발생기(21) 내지 제3레이저빔 발생기(25)는 레이저빔이 조사되는 적어도 하나 이상의 레이저빔 발생부(미도시)를 구비한다. 이는 침지노즐(5)의 외주면을 향해 조사되는 레이저빔을 이용하여 침지노즐(5)의 편심여부를 측정하기 위함이다.
제1레이저빔 발생기(21)로는 침지노즐(5)의 단변 방향 설치위치를 측정하며, 제2레이저빔 발생기(23)로는 침지노즐(5)의 직립도를 측정한다. 그리고, 제3레이저빔 발생기(25)로는 침지노즐(5)의 장변 방향 설치위치를 측정한다.
침지노즐(5)의 설치위치는 제1레이저빔 발생기(21) 내지 제3레이저빔 발생기(25)에서 조사된 레이저빔의 길이를 기설정된 값과 비교함에 의해 확인된다. 그리고 침지노즐(5)의 설치위치가 센터링 위치에서 벗어난 정도는 X,Y,Z의 좌표값으로 표시된다.
참고로, 침지노즐(5)의 단변방향 설치위치가 센터링 위치에서 벗어난 경우는 제1레이저빔 발생기(21)와 침지노즐(5) 사이의 레이저빔 길이(a)가 기설정된 값과 차이를 보인다. 그리고 침지노즐(5)의 장변방향 설치위치가 센터링 위치에서 벗어난 경우는 제3레이저빔 발생기(25)와 침지노즐(5) 사이의 레이저빔 길이(c)가 기설정된 값과 차이를 보이게 된다. 여기서, 기설정된 값이란 몰드(3)의 센터링 중심값이다.
그리고, 침지노즐(5)의 설치위치가 몰드(3)의 장변 또는 단변에 대하여 센터링 위치와 일치하더라도 침지노즐(5)이 어느 일측으로 경사지게 위치되거나, 축방향으로 회전이 발생한 경우는 제1레이저빔 발생기(21)에서 조사된 레이저빔의 길이(a)와 제2레이저빔 발생기(23)에서 조사된 레이저빔의 길이(b)가 차이를 보이게 된다.
턴디쉬(1)를 몰드(3)의 상부로 이동시키기 위한 턴디쉬 이동기기가 구비된다. 턴디쉬 이동기기는 턴디쉬(1)가 안착되는 카몸체부(15)와, 카구동부(30)와, 복수의 리프트부(40)를 구비한다.
카구동부(30)는 턴디쉬(1)의 하부에 구비된 침지노즐(5)의 단변과 장변 방향 설치위치를 센터링하기 위한 것이다. 카구동부(30)는 턴디쉬 이동기기(15)의 양측에 설치되어 턴디쉬(1)를 몰드(3)의 상부에서 수평방향으로 이동시킨다.
카구동부(30)는 턴디쉬 이동기기(15)를 수평방향으로 이동시키기 위한 구동부(31)와 구동부(31)에 동력을 전달하는 구동휠(33) 그리고 구동휠(33)에 동력을 제공하는 카구동부 작동부(35)를 구비한다.
예를 들어 구동부(31)는 속도조절이 가능한 종동기어 일 수 있다. 종동기어는 도시되지 않은 기어와 맞물리면서 턴디쉬 이동기기(15)를 수평방향으로 이동시킨다. 그리고, 구동부(31)는 침지노즐(5)의 미세한 센터링 편차를 조정할 수 있을 정도의 속도인 저속으로의 구동이 가능하다.
리프트부(40)는 침지노즐(5)의 직립도(즉, 침지노즐이 어느 일측으로 편심지지 않도록 맞춤)를 센터링하기 위한 구성이다. 리프트부(40)는 카몸체부(15)의 상면에 설치되어 턴디쉬(1)의 안착 경사를 조절한다.
리프트부(40)는 턴디쉬(1)의 저면 네 모서리와 대응되는 턴디쉬 이동기기(15)의 상면에 제공된다. 리프트부(40)는 카몸체부(15)의 상부로 돌출되는 안착돌부(41)와, 안착돌부(41)의 상부에 승하강가능하게 구비되어 상단이 턴디쉬(1)의 하부를 지지하는 조정돌부(43)를 구비한다.
본 실시예에서 리프트부(40)는 4개가 구비되며, 이 4개의 리프트부(41)에 구비된 조정돌부(43)가 안착돌부(41)에 대하여 선택적으로 승하강하여 침지노즐(5)의 센터링 위치를 정확하게 조정한다. 상기 리프트부(40)는 본 실시예에서 4개가 사용되나 반드시 그러한 것은 아니다. 이때, 조정돌부(43)의 승하강은 유압 또는 공압을 이용한다. 참고로 도면부호 45는 리프트부(40)의 조정돌부(43)를 승하강 시키도록 동력을 제공하는 리프트부 작동부이다.
센터링제어부(50)는 레이저빔 발생기(20)와 연계되어 상기 레이저빔 발생기(20)에서 전달받은 신호로 턴디쉬 이동기기(15)의 작동을 제어한다.
보다 상세하게는, 센터링제어부(50)는 레이저빔 발생기(20)에서 조사된 복수의 레이저빔 길이를 측정하고, 그 측정결과에 따라서 카구동부(30)와 리프트부(40) 중 어느 하나를 선택적으로 구동시킨다.
또는, 센터링제어부(50)는 레이저빔 발생기(20)에서 조사된 복수의 레이저빔 길이를 측정하고, 그 측정결과에 따라서 카구동부(30)와 리프트부(40)를 순차적으로 구동시킨다.
즉, 레이저빔 발생기(20)로부터 조사된 레이저빔의 길이(a,b,c)를 측정하고 레이저빔의 길이(a,b,c)를 통해 침지노즐(5)의 설치위치가 센터링 위치에서 벗어난 정도를 계산하여 그 시점에서의 보정량(X,Y,Z)을 구한다. 그리고 보정량 만큼 카구동부(30)와 리프트부(40)를 작동시켜 침지노즐(5)의 설치위치를 센터링 한다.
예를 들어, 제1, 제2레이저 발생기(21,23)에서 조사된 레이저빔 길이(a,b)의 평균이 기설정된 몰드(3)의 장변 중심값과 일정값 이상의 편차가 발생하면 센터링제어부(50)는 몰드(3) 장변 중심값과 측정값의 편차가 최소가 되도록 카구동부(30)를 이동시킨다.
상술한 침지노즐(5)의 센터링은 턴디쉬(1)의 용강을 몰드(3) 내로 주입하는 중에도 이루어진다. 이때 침지노즐(5)의 센터링을 위한 카구동부(30)와 리프트부(40)의 동작은 저속으로 이루어지므로 침지노즐(5)의 센터링 자체가 용강의 편류현상에 영향을 미치지는 않음을 밝혀둔다.
한편, 몰드(3)의 장변 중앙에는 상부로 돌출된 표시부(51)가 구비된다. 표시부(51)는 침지노즐(5)을 몰드(3)에 초기 장입시 침지노즐(5)의 설치위치를 정확하게 센터링하는 기준이 된다. 표시부(51)는 본 실시예에서 하나만 구비되나 반드시 그러한 것은 아니다.
이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 침지노즐 센터링 장치의 작용을 상세하게 설명한다.
도 4에는 본 발명에 의한 침지노즐 센터링 장치를 이용하여 침지노즐을 센터링한 모습이 작업상태도로 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명에 의한 침지노즐 센터링 장치를 이용하여 침지노즐을 센터링하는 방법이 블럭도로 도시되어 있다.
턴디쉬(1)를 몰드(3)의 상부에 세팅하는 과정이나, 오랜 사용에 의해 턴디쉬(1)가 열변형된 경우 침지노즐(5)이 어느 일측으로 편향될 수 있다. 즉, 침지노즐(5) 장착의 부정합성이나, 턴디쉬(1)의 열팽창과 수축 등으로 인해 침지노즐(5)이 몰드(3)의 장변 중심 또는 단변 중심으로부터 오프 센터링된 경우 이를 보정하기 위해 침지노즐(5)의 센터링 작업이 수행된다. 침지노즐(5)의 센터링 작업은 침지노즐(5)의 초기 장입시나 용강의 주입 중에도 수행될 수 있다.
침지노즐의 센터링작업이 실행되는 과정을 다음과 같다.
우선, 레이저빔 발생기(20)가 몰드(3)의 중심을 향해 레이저빔을 조사하면, 레이저빔이 몰드(3)의 중심에 설치된 침지노즐(5)의 외주면에 조사된다. 그러면 센터링제어부(50)는 레이저빔발생기(20)에서 조사된 데이터를 전송받아서 레이저빔의 길이(a,b,c)를 측정한다.
그러면 센터링제어부(50)는 각각의 전송받은 레이저빔의 길이(a,b,c)를 기설정된 데이터와 비교하여 침지노즐(5)의 장변, 단변 설치위치 및 편향여부를 계산한다.
그리고, 센터링제어부는 계산된 값이 기설정된 값과 차이를 보이면 침지노즐(5)이 센터링 위치에서 벗어난 경우로 판단하고 보정값을 도출한다. 그리고, 보정값 만큼 카구동부(30)와 리프트부(40)를 작동시켜 침지노즐(5)의 설치위치가 기설정된 센터링 위치와 일치되도록 한다.
즉, 제1, 제2레이저 발생기(21,23)에서 조사된 레이저빔 길이의 평균이 기설정된 몰드(3) 장변 중심값과 일정값 이상의 편차가 발생하면 센터링제어부(50)는 카구동부(30)를 수평방향으로 이동시켜 침지노즐(5)의 설치위치를 조정한다.
그리고, 제3레이저 발생기(25)에서 조사된 레이저빔의 길이가 기설정된 몰드의 단변 중심값과 일정값 이상의 편차가 발생하면 센터링제어부(50)는 리프트부(40)의 조정돌부(43)를 선택적으로 승하강시켜 중심값과 가까워지도록 침지노즐(5)의 설치위치를 조정한다.
예를 들어, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 침지노즐(5)이 몰드(3)의 장변 왼쪽으로 편향된 경우 이를 조정하기 위해 리프트부(40)를 동작시킨다. 즉, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 조정돌부(43) 2개가 승강되도록 함으로써 침지노즐(5)의 설치위치가 센터링 위치와 일치되도록 하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 연속주조용 몰드의 상부에서 상기 몰드의 중심을 향해 레이저빔을 조사하도록 배치된 복수의 레이저빔 발생기와,
    상기 몰드의 상부로 턴디쉬를 이동시키는 턴디쉬 이동기기와,
    상기 레이저빔 발생기와 연계되어 상기 레이저빔 발생기에서 전달받은 신호로 상기 턴디쉬의 하부에 구비된 침지노즐의 설치위치를 센터링하도록 상기 턴디쉬 이동기기의 작동을 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 침지노즐 센터링 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저빔 발생기는
    상기 몰드의 상부에서 상하방향으로 이격되게 배치되고, 상기 몰드의 중심을 지나는 수직축을 향해 평행한 레이저빔을 조사하는 제1레이저빔 발생기 및 제2레이저빔 발생기와,
    상기 몰드의 상부에서 배치되어 상기 제1레이저빔 발생기 및 제2레이저빔 발생기 중 어느 하나의 레이저빔 발생기에서 조사되는 레이저빔과 만나는 레이저빔을 조사하는 제3레이저빔 발생기를 구비하는 것을 특징으로 하는 침지노즐 센터링 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 턴디쉬 이동기기는
    상기 턴디쉬가 안착되는 카몸체부와,
    상기 카몸체부의 양측에 구비되고 상기 턴디쉬를 상기 몰드의 상부에서 수평방향으로 이동시키는 카구동부와,
    상기 카몸체부의 상면에 설치되어 상기 턴디쉬의 하부를 지지하면서 상기 턴디쉬의 안착 경사를 조절하는 복수의 리프트부를 구비함을 특징으로 하는 침지노즐 센터링 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 리프트부는
    상기 카몸체부의 상부로 돌출되는 안착돌부와,
    상기 안착돌부의 상부에 승하강가능하게 구비되어 상단이 상기 턴디쉬의 하부를 지지하는 조정돌부를 구비하는 것을 특징으로 하는 침지노즐 센터링 장치.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제어수단은 상기 레이저빔 발생기에서 조사된 복수의 레이저빔 길이를 측정하고, 측정결과에 따라서 상기 카구동부와 상기 리프트부 중 어느 하나를 선택적으로 구동시키는 것을 특징으로 하는 침지노즐 센터링 장치.
  6. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 제어수단은 상기 레이저빔 발생기에서 조사된 복수의 레이저빔 길이를 측정하고, 측정결과에 따라서 상기 카구동부와 상기 리프트부를 구동시키는 것을 특징으로 하는 침지노즐 센터링 장치.
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