KR100427227B1 - METHOD AND APPARATUS FOR MEASUREMENT OF METHOD OF MOLD SIDE IN MOLD - Google Patents
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Abstract
본 발명은 몰드주위에 큰 전자기장을 인가하여 주조를 행하는 전자기 연속주조설비에 있어서 몰드내 탕면의 위치변화를 실시간으로 정확하고 안정적으로 측정하여 몰드내 탕면위치의 안정화를 기하고 이로써 우수한 품질의 주편주조가 가능하도록 하여 주는 몰드내 탕면 위치측정 방법 및 장치의 제공에 관한 것이다.The present invention in the electromagnetic continuous casting equipment for casting by applying a large electromagnetic field around the mold to accurately and stably measure the position change of the hot surface in the mold in real time to stabilize the position of the hot surface in the mold, thereby casting quality cast The present invention relates to the provision of a method and apparatus for in-mold positioning of the surface of the mold.
본 발명은 몰드(1)주위에 전자기장 인가 코일(2)을 배치하고 이 전자기장 인가 코일(2)을 통해 전자기장을 인가하여 주조를 행하는 전자기 연속주조설비에 있어서, 상기 전자기장 인가 코일(2)에 의해 인가되는 전자기장으로 인해 탕면의 위치에 따라 상이한 크기로 유도되는 와전류 변화를 감지측정할 수 있도록 구성된 와전류 센서(4)를 몰드(1)의 내부적소나 외부적소에 설치하고, 상기 와전류 센서(4)를 통해 몰드(1)내의 탕면위치를 검출측정하여 그 측정결과에 다라 몰드(1)내의 탕면위치가 조절되도록 하는 것을 특징으로 하는 몰드내 탕면위치측정 방법 및 장치를 제공한다.The present invention is to provide an electromagnetic continuous casting facility in which an electromagnetic field applying coil (2) is disposed around a mold (1), and an electromagnetic field is applied to perform casting by the electromagnetic field applying coil (2). An eddy current sensor 4 configured to detect and measure a change in eddy current induced in a different size according to the position of the tap surface due to an applied electromagnetic field is installed at an internal or external location of the mold 1, and the eddy current sensor 4 is installed. It provides a method and apparatus for measuring the position of the surface of the mold in the mold (1) through the detection and measurement of the position of the surface of the mold (1) according to the measurement result.
Description
본 발명은 몰드주위에 배치된 코일을 통해 전자기장을 인가하여 연속주조를 행하는 전자기 연속주조설비에 있어서 몰드내 탕면의 위치를 측정하기 위한 방법 및 장치의 제공에 관한 것으로, 특히 몰드 코일로부터 인가되는 전자기장으로 인해 몰드주위에 발생하는 와전류 변화를 몰드 안, 또는 몰드 밖에서 검출측정함으로써 몰드내 탕면위치를 신뢰성있게 측정해낼 수 있도록 한, 전자기 연속주조설비에 있어서 몰드내 탕면위치측정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to the provision of a method and an apparatus for measuring the position of a hot water surface in a mold in an electromagnetic continuous casting facility which performs continuous casting by applying an electromagnetic field through a coil disposed around a mold, and in particular, an electromagnetic field applied from a mold coil. The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the surface position of an in-mold in an electromagnetic continuous casting apparatus, which enables to reliably measure the position of the surface of an in-mold by detecting and measuring the eddy current change occurring around the mold in or out of the mold.
본 발명이 관련된 연속주조공정은 턴디쉬 용탕을 스토퍼(Stopper)나 슬라이딩 게이트(Sliding Gate)로 유량조절이 가능한 노즐을 통해 진동하는 몰드내로 주입하여 응고된 주편을 연속적으로 인발하는 공정이다. 이러한 연속주조공정에서 발생하는 여러 가지 주편결함중의 하나는 초기 응고셀이 시작되는 탕면의 불안정이 주된 원인이 된다. 이러한 탕면 불안정은 몰드의 진동에 의한 규칙적인 것보다 용탕 주입량의 변화에 따른 불규칙한 탕면 레벨로 인한 것이 주편결함에 심각한 영향을 주게 된다. 따라서, 연속주조공정중 몰드내의 탕면위치를 실시간으로 측정하는 장치를 설치하고 이 장치의 출력신호를 이용하여 몰드내로 유입되는 용탕의 유량을 조절함으로써 탕면 레벨을 안정화시키는 방법이 개발되어 왔다.The continuous casting process related to the present invention is a process of continuously drawing solidified slabs by injecting a tundish melt into a vibrating mold through a nozzle capable of adjusting the flow rate through a stopper or a sliding gate. One of various cast defects in the continuous casting process is mainly caused by the instability of the water surface where the initial solidification cell starts. This melt surface instability has a serious effect on the main kneading due to the irregular melt surface level according to the change of the molten metal injection amount than the regular due to the vibration of the mold. Therefore, a method has been developed for stabilizing the hot water level by providing a device for measuring the hot water position in the mold in real time during the continuous casting process and adjusting the flow rate of the melt flowing into the mold by using the output signal of the device.
전자기 연속주조공정에 있어서 몰드내 탕면 레벨을 측정하기 위해 사용되어 온 종래의 방법중에는 Co60에 의한 감마선을 몰드 외면에서 방출하고, 반대면에 설치된 디텍터(Detector)로 탕면 레벨에 상응하여 수집되어지는 감마선량을 측정하는 방법이 있다. 이 방법은 탕면 레벨 안정화 정도가 떨어지고 전자기 연속주조에 있어서의 전자기 인가 코일부와 간섭을 일으키는 단점이 있다. 다른 방법으로는, 전자기장을 인가하는 1차 코일과 탕면변화에 의한 자장변화를 감지하는 2차 코일로 구성된 센서를 몰드내부에 설치하여 탕면변화를 감지하도록 하는 방법이 있다(미국특허 제456735호). 이 방법은 탕면변화에 대한 민감도가 우수한 장점은 있으나, 탕면을 검지하는 2차 코일에서 전자기 연속주조 전원의 영향이 커서 정확하고 안정적인 신호 분리가 곤란하다는 단점이 있다.In the conventional method that has been used to measure the surface level of the mold in the electromagnetic continuous casting process, gamma rays emitted by Co60 are emitted from the outer surface of the mold, and the gamma collected at the level of the surface by a detector installed on the opposite surface is collected. There is a method of measuring dose. This method has a disadvantage in that the level of the level of surface stabilization is lowered and it causes interference with the electromagnetic applying coil part in the electromagnetic continuous casting. Another method is to install a sensor composed of a primary coil applying an electromagnetic field and a secondary coil detecting a magnetic field change caused by a change in the surface of the mold to detect the surface change (US Patent No. 456735). . This method has an excellent sensitivity to the change in the surface of the water, but it is difficult to accurately and stably separate the signal due to the large influence of the electromagnetic continuous casting power in the secondary coil detecting the surface of the water.
또 다른 방법으로는, 전자기 연속주조중 전자기 인가 코일전원의 주파수 또는 위상변화를 측정하여 탕면 레벨을 측정하는 방법이 있다(미국특허 제4446562호). 이는 별도의 측정센서가 불필요하다는 장점이 있으나, 탕면이 코일 영역을 벗어나면 주파수나 위상의 변화가 미미하여 측정정도가 현격히 떨어지는 단점이 있다.As another method, there is a method of measuring the surface level by measuring the frequency or phase change of the electromagnetic applied coil power source during electromagnetic continuous casting (US Pat. No. 4,444,656). This has the advantage that a separate measuring sensor is unnecessary, but if the bath surface is out of the coil area, the measurement accuracy is remarkably lowered due to a slight change in frequency or phase.
본 발명은 이러한 배경에서 연구된 것으로, 그 목적은 몰드주위에 코일을 감아 이 코일을 통해 전자기장을 인가하여 주조를 행하는 전자기 연속주조설비에 있어서 코일로부터 인가되는 전자기장에 의해 몰드내 용탕의 탕면위치변화에 따라 일어나는 와전류변화를 몰드 안 또는 몰드 밖에서 측정함으로써 보다 안정되고 신뢰성있는 몰드내 탕면위치 측정이 가능한 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been studied in this background, and its object is to change the position of the molten metal in the mold by the electromagnetic field applied from the coil in an electromagnetic continuous casting facility in which the coil is wound around the mold to apply an electromagnetic field through the coil to perform casting. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for more stable and reliable in-mold position measurement by measuring an eddy current change occurring in a mold or in a mold.
도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 몰드내 탕면위치측정 장치의 구성개요도,1 is a configuration diagram of an in-mold surface position measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention;
도2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 몰드내 탕면위치측정 장치의 구성개요도,2 is a configuration diagram of an in-mold positioning surface measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention;
도3은 상기 실시예들에 사용된 와전류센서의 상세구성도,3 is a detailed configuration diagram of an eddy current sensor used in the above embodiments;
도4는 본 발명이 관련된 전자기 연속주조설비에서 와전류가 유도되는 원리를 보여 주는 개요도,Figure 4 is a schematic diagram showing the principle that the eddy current is induced in the electromagnetic continuous casting plant related to the present invention,
도5는 몰드의 전자기인가 코일의 전류변화에 따른 와전류 센서 출력변화관계를 나타낸 그래프,5 is a graph showing the relationship between the eddy current sensor output change according to the current change of the electromagnetic application coil of the mold;
도6은 본 발명의 제1 실시예에 있어서 센서 출력 그래프,6 is a sensor output graph according to the first embodiment of the present invention;
도7은 본 발명의 제2 실시예에 있어서 센서 출력 그래프.Figure 7 is a sensor output graph in the second embodiment of the present invention.
* 도면중 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1 : 몰드 2 : 전자기장 인가 코일1: mold 2: electromagnetic field applying coil
4 : 와전류 센서 5 : 아크릴 봉4: eddy current sensor 5: acrylic rod
6 : 용탕 7 : 탕면6: molten metal 7
C1 : 하부코일 C2 : 상부코일C1: Lower coil C2: Upper coil
이하에서, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention for achieving the above object will be described in more detail.
도4에 보여진 바와 같이, 전자기 연속주조 몰드(1)주위의 코일(2)에 전류(I)를 흘려 전자기장을 인가하면 몰드(1)와 용탕(6)에 자기장(B)과 와전류(J)가 유도되고, 이에 다라 F=J×B에 상응하는 로렌츠력(F)이 발생된다.As shown in FIG. 4, when the electromagnetic field is applied to the coil 2 around the electromagnetic continuous casting mold 1 by applying the electric current I, the magnetic field B and the eddy current J are applied to the mold 1 and the molten metal 6. Is derived, and the Lorentz force F corresponding to F = J × B is generated.
도1은 상기와 같이 발생되는 와전류를 검출 측정하기 위한 와전류 센서(4)를 몰드(1)의 내부적소에 설치한 본 발명의 제1 실시예를 보여 주고, 도2는 상기 와전류 센서(4)를 몰드(1)의 외부적소에 설치한 본 발명의 제2 실시예를 보여 준다.FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention in which an eddy current sensor 4 for detecting and measuring an eddy current generated as described above is installed in a mold 1, and FIG. 2 shows the eddy current sensor 4 Shows a second embodiment of the present invention in which the mold 1 is installed outside of the mold 1.
상기 와전류 센서(4)는 도3에 예시된 바와 같이 직경 수mm 정도의 아크릴 봉(5)에 하부 코일(C1)과 상부 코일(C2)을 적정간격으로 감아 설치한 구성으로 될 수 있다. 이 와전류 센서(4)는 그 코일(C1)(C2)에 와전류에 의해 유도되는 자기장이 통과할 때 발생되는 기전력을 측정하도록 된 것이며, 이 와전류 센서(4)를 도1, 도2의 예와 같이 몰드(1)의 내부적소, 혹은 몰드(1)의 외부적소에 설치하여 용탕면(7)의 레벨에 다라 유도되는 와전류 변화를 감지하도록 하고, 그 감지결과의 신호를 용탕주입수단으로 실시간 전송하여 용탕의 몰드(1)내 유입량이 자동 조절되도록 한다.As shown in FIG. 3, the eddy current sensor 4 may have a configuration in which the lower coil C1 and the upper coil C2 are wound around the acrylic rod 5 having a diameter of about several mm at appropriate intervals. The eddy current sensor 4 measures the electromotive force generated when a magnetic field induced by the eddy current passes through the coils C1 and C2. The eddy current sensor 4 is shown in the examples of Figs. Likewise, it is installed in the inside of the mold 1 or the outside of the mold 1 to detect the eddy current change induced according to the level of the molten surface 7, and transmits the signal of the detection result to the molten metal injection means in real time. The flow rate of the molten metal in the mold 1 is automatically adjusted.
[실시예 1]Example 1
본 발명이 실제 설비에 유용성 있게 적용될 수 있기 위해서는 전자기 인가 코일(2)의 전류세기와 용탕면(7)의 위치 및 센서(4)의 출력 사이에 일정한 관계가 성립하여야 한다. 센서(4)의 하부 코일(C1)을 10턴, 상부 코일(C2)을 9턴으로 하여직경 8mm 봉(5)에 15mm간격으로 감은 센서를 구성하였다. 우선, 전자기장 인가 코일(2)의 전류 세기와의 관계를 확인하기 위해 전자기장 인가 코일(2)상부와 용탕면(7)이 몰드(100×100×400mm)(1)상부에서 90mm아래에 위치하게 한 상태에서 코일 전류를 변화시켰다. 와전류 센서(4)의 하부 코일(C1)을 몰드(1)상단에서 50mm 아래, 몰드(1) 내벽에서 10mm이격한 곳에 위치되도록 센서(4)를 몰드(1)내부에 설치하였다(도1). 도5와 같이, 전자기장 인가 코일(2) 인가 전류의 세기에 따라 센서(4)의 각 측정 코일(C1)(C2)의 출력전압(V1, V2)값과 그 편차(V1-V2)가 선형적으로 변함을 확인하였다. 같은 센서 위치조건에서 전자기장 인가 코일(2)에 800 A의 전류가 흐를 때 탕면 높이 변화에 따른 와전류 센서(4)의 출력 결과를 도6에 나타내었다. 탕면(7)이 몰드 상단에서 내려갈수록(와전류 센서(4)에서 멀어질수록) 각 측정 코일(C1)(C2)의 전압과 그 편차는 증가하는 경향을 나타내고 있어 탕면위치와 센서의 출력 사이에 일정한 대응 관계가 성립되고, 이로써 본 발명은 전자기 연속주조에서 탕면위치측정 방법으로 유효하게 사용할 수 있음을 확인할 수 있었다.In order for the present invention to be usefully applied to an actual installation, a constant relationship must be established between the current strength of the electromagnetic application coil 2 and the position of the molten metal surface 7 and the output of the sensor 4. The lower coil C1 of the sensor 4 was turned 10 turns, and the upper coil C2 was turned 9 turns to form a sensor wound around a 8 mm diameter rod 5 at 15 mm intervals. First, in order to check the relationship with the current intensity of the electromagnetic field applying coil 2, the upper portion of the electromagnetic field applying coil 2 and the molten metal surface 7 are positioned 90 mm below the upper portion of the mold (100 × 100 × 400 mm) 1. The coil current was changed in one state. The sensor 4 was installed inside the mold 1 such that the lower coil C1 of the eddy current sensor 4 was positioned 50 mm below the upper part of the mold 1 and 10 mm away from the inner wall of the mold 1 (FIG. 1). . As shown in FIG. 5, the output voltages V1 and V2 of the measurement coils C1 and C2 of the sensor 4 and their deviations V1-V2 are linear according to the intensity of the applied current of the electromagnetic field applying coil 2. It was confirmed that the change. 6 shows an output result of the eddy current sensor 4 according to the change in the height of the floor when a current of 800 A flows through the electromagnetic field applying coil 2 under the same sensor position condition. The voltage of the measuring coils C1 and C2 and the deviation tend to increase as the surface 7 goes down from the upper end of the mold (away from the eddy current sensor 4). A certain correspondence was established, and it was confirmed that the present invention can be effectively used as a method for measuring the position of the hot water in electromagnetic continuous casting.
[실시예 2]Example 2
와전류 센서(4)를 몰드(1)외부에 위치시켜 측정한 결과를 도7에 나타내었다. 이 도7은 센서(4)의 하부 코일(C1)을 몰드(1)상단으로부터 40mm 아래, 몰드(1)외벽으로부터 30mm 이격시켜 센서를 설치한 상태에서 탕면의 위치변화에 따른 센서의 출력변화를 나타낸 것으로, 전자기장 인가 코일(2)의 전류는 800 A로 하였다. 탕면(7)이 내려갈수록 각 측정 코일(C1)(C2)의 출력전압과 그 편차는 감소하는 경향을 보이고 있으며, 몰드 전 길이 범위에서 탕면의 위치와 일대일의 대응관계를 보이고 있어 이 경우 역시 탕면위치측정 방법으로 유효하게 사용할 수 있음을 알 수 있다.The eddy current sensor 4 is placed outside the mold 1 and measured. 7 shows the change in the output of the sensor according to the position change of the hot water in the state in which the sensor is installed with the lower coil C1 of the sensor 4 spaced 40 mm below the upper end of the mold 1 and 30 mm from the outer wall of the mold 1. As shown, the electric current of the electromagnetic field applying coil 2 was 800 A. FIG. As the bath surface 7 is lowered, the output voltage of the measuring coils C1 and C2 and the deviation thereof tend to decrease, and there is a one-to-one correspondence with the position of the bath surface in the entire length range of the mold. It can be seen that it can be effectively used as a position measuring method.
상술한 바와 같이 본 발명은 몰드 주위에 큰 전자기장을 인가하여 주조를 행하는 전자기 연속주조설비에서 몰드내 용탕의 탕면위치를 와전류 센서를 이용하여 측정하도록 된 것으로, 기존의 탕면위치측정 방법들이 연속주조중에 인가되는 큰 전자기장과 주울발열로 인해 측정의 정확성 및 안정도를 기하기 어려운 반면, 본 발명에 있어서는 상기 전자기장에 의해 유도되는 와전류를 효과적으로 이용하는 것이기 때문에 보다 안정적이고 신뢰성있는 탕면위치측정을 실시간으로 이루어낼 수 있는 효과를 제공하는 것이다.As described above, the present invention is to measure the hot water position of the molten metal in the mold by using an eddy current sensor in the electromagnetic continuous casting equipment for applying casting by applying a large electromagnetic field around the mold. While it is difficult to measure the accuracy and stability of the measurement due to the large applied electromagnetic field and joule heating, in the present invention, since the eddy current induced by the electromagnetic field is effectively used, more stable and reliable tap surface position measurement can be made in real time. To provide that effect.
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