KR101328357B1 - 연주기의 냉각수 온도 제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉각수 온도 제어 장치 및 방법을 공개한다. 이 장치는 주물을 세그먼트 영역에서 냉각수를 이용하여 냉각함으로써 주편으로 주조하는 장치의 냉각수 온도 제어장치에 있어서, 상기 세그먼트 영역에서의 냉각수의 온도(Tw1) 및 수량(w1)을 입력하고, 변경된 냉각수의 온도(Tw2)에 따라, 냉각수의 수량(w2)을 결정하여, 상기 냉각수의 수량(w2)에 대응하는 제어신호를 출력하는 제어부 및 상기 제어신호에 응답하여 상기 냉각수를 상기 세그먼트 영역에 분사하는 냉각수 분사부를 구비한다.

Description

연주기의 냉각수 온도 제어 장치 및 방법{Cooling water temperature controller of continuous casting machine and a control method thereof}

본 발명은 연주기의 냉각수 온도 제어 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 냉각수온과 냉각능의 관계를 이용하여 냉각수량을 결정하는 냉각수 온도 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

주편은 다양한 방법에 의해 제조되는데, 그 중 가장 일반적인 방법이 연속주조방법(continuous casting)이다. 연속주조방법의 경우, 주물을 주형에서 1차 냉각한 후, 다시 세그먼트 영역에서 2차 냉각함으로써 주편을 주조하게 된다. 주형에서는 냉각수를 이용한 간접 냉각 방식으로 1차 냉각 과정이 수행된다. 세그먼트 영역에서는 스프레이 노즐을 통해 냉각수를 분사하는 방법으로 2차 냉각 과정이 수행된다. 이때, 주편의 온도는 세그먼트 영역에서 분사되는 냉각수의 수량에 의해 결정된다.

도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 2차 냉각수의 온도가 변경되더라도 냉각수량을 변경하지 않음으로 냉각수의 온도가 상승할 경우 주편의 온도가 동반 상승하고, 냉각수의 온도가 하락할 경우 주편온도도 하락한다. 그리고, 주편 온도의 변동에 의해 주편에 결함이 발생하게 된다. 예를 들면, 홀성 크랙이나 에지 세로 터짐 등이 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 연소주조기의 2차 냉각대에서 일정한 주편온도를 유지할 수 있는 냉각수 온도 제어 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 냉각수 온도 제어 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면인 냉각수 온도 제어장치는 주물을 세그먼트 영역에서 냉각수를 이용하여 냉각함으로써 주편으로 주조하는 장치의 냉각수 온도 제어장치에 있어서, 상기 세그먼트 영역에서의 냉각수의 온도(Tw1) 및 수량(w1)을 입력하고, 변경된 냉각수의 온도(Tw2)에 따라, 냉각수의 수량(w2)을 결정하여, 상기 냉각수의 수량(w2)에 대응하는 제어신호를 출력하는 제어부 및 상기 제어신호에 응답하여 상기 냉각수를 상기 세그먼트 영역에 분사하는 냉각수 분사부를 구비한다.

본 발명의 다른 일측면인 냉각수 온도 제어장치는, 상기 제어부는 상기 세그먼트 영역에서의 냉각수의 온도(Tw1), 수량(w1) 및 변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 입력하는 입력부, 상기 입력된 냉각수의 온도(Tw1), 수량(w1) 및 변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 이용하여 냉각수량(w2)를 계산하는 냉각수량 계산부, 상기 냉각수량 계산부로부터 입력받는 냉각수량(w2)에 대한 제어신호를 출력하는 제어신호 발생부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일측면은 냉각수 온도 제어장치는, 상기 냉각수량 계산부는, 수학식

(여기서, Tw1은 세그먼트영역의 냉각수 온도, w1은 세그먼트영역의 냉각수량, Tw2는 변경된 냉각수 온도, w2는 보정된 냉각수량)에 의해 상기 냉각수량(w2)를 계산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일측면인 냉각수 온도 제어방법은 주물을 세그먼트 영역에서 냉각수를 이용하여 냉각함으로써 주편으로 주조하는 장치의 냉각수 온도 제어방법에 있어서, 상기 냉각수의 온도(Tw1) 및 수량(w1)을 입력하는 단계, 변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 입력하는 단계, 상기 입력된 냉각수의 온도(Tw1), 수량(w1) 및 변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 이용하여 보정된 냉각수량(w2)을 계산하는 단계, 상기 보정된 냉각수의 수량에 따라 상기 세그먼트 영역에 냉각수를 분사하는 단계를 구비한다.

본 발명의 다른 일측면인 냉각수 온도 제어방법은 상기 보정된 냉각수량(w2)을 계산하는 단계는, 수학식

(여기서, Tw1은 세그먼트영역의 냉각수 온도, w1은 세그먼트영역의 냉각수량, Tw2는 변경된 냉각수 온도, w2는 보정된 냉각수량)에 의해 상기 냉각수량(w2)를 계산하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 냉각수 온도 제어 장치 및 방법에 따르면, 2차 냉각수의 온도가 변동하더라도 냉각수량을 제어함으로서, 주편의 온도를 일정하게 유지할 수 있으므로, 주편의 품질을 개선할 수 있다.

도 1은 연간 2차 냉각수 온도에 따른 주편의 표면온도의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 2는 2차 냉각수온도에 따른 주편의 표면온도의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일측면인 냉각수 온도 제어 장치가 적용되는 연주기의 일부분을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일측면인 냉각수 온도 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.

본 발명자들은 연속주조시 주편의 표면온도를 일정하게 제어하기 위한 연구를 거듭한 결과, 연속주조기의 세그먼트 영역의 냉각수의 온도와 냉각능의 관계를 고려하여, 냉각수량을 제어함으로서, 주편의 표면온도를 제어할 수 있음을 인지하고, 본 발명에 이르게 되었다.

주편의 표면온도는 주어진 강종이나, 냉각대(세그먼트 영역)의 냉각능에 큰 영향을 받으며, 상기 냉각능은 냉각수량과 냉각수의 온도에 큰 영향을 받는다. 본 발명자들은 거듭된 연구를 통하여, 하기 수학식을 도출하였으며, 이를 통하여 냉각능(htc, heat transfer coefficient, W/C/㎡)을 구할 수 있다.

(여기서, w는 냉각수밀도 (l/min/㎡)이고, Tw는 냉각수 온도이다.)

상기 냉각능은 주편의 온도와 직접적으로 관련되었으며, 상기 냉각능이 일정하게 유지된다면, 주편의 온도도 일정하게 유지시킬 수 있다. 따라서, 하기 수학식에 의하여, 주편의 온도를 일정하게 유지하기 위한, 보정된 냉각수량을 도출해 낼 수 있다.

즉, 냉각수의 온도가 Tw1에서 Tw2로 변경될 경우, 상기 수학식을 이용하여, w2를 도출해낼 수 있으며, 이를 통하여, 냉각수량을 변경해 줌으로서, 주편의 표면온도를 일정하게 유지할 수 있는 것이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 일측면인 냉각수 온도 제어 장치가 적용되는 연주기의 일부분을 개략적으로 나타낸 것이다. 본 발명의 일측면인 냉각수 온도 제어장치는 제어부(100) 및 냉각수 분사부(200)를 구비할 수 있다.

제어부(100)는 냉각수량을 보정하기 위하여, 세그먼트 영역에서 측정된 냉각수의 온도(Tw1) 및 수량(w1)과 변경된 냉각수의 온도(Tw2)에 대한 데이터(data)를 입력하고, 상기 데이터(data)를 기초로, 보정된 냉각수량(w2)를 계산한 후, 보정된 냉각수량에 따라 제어신호(con)를 출력한다.

냉각수 분사부(200)는 상기 제어신호(con)에 응답하여 세그먼트 영역에 냉각수를 분사할 수 있다. 세그먼트 영역에 분사되는 냉각수의 수량은 제어신호(con)에 따라 조절된다. 상기 냉각수 분사부(200)의 형태 또는 방법 등은 특별히 한정되는 것은 아니며, 세그먼트 영역에서 주물을 냉각할 수 있는 것이면, 어떠한 것이라도 상관없다. 더불어, 상기 냉각수 분사부는 하나 또는 다수의 분사부로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 제어부(100)는 상기 세그먼트 영역에서의 냉각수의 온도(Tw1), 수량(w1) 및 변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 입력하는 입력부, 상기 입력된 냉각수의 온도(Tw1), 수량(w1) 및 변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 이용하여 냉각수량(w2)를 계산하는 냉각수량 계산부, 상기 냉각수량 계산부로부터 입력받는 냉각수량(w2)에 대한 제어신호를 출력하는 제어신호 발생부를 구비할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 본 발명의 냉각수 온도 제어 장치의 제어부(100)는 냉각수의 온도 및 수량을 감지하기 위한 센서(미도시) 등을 추가적으로 구비할 수 있으며, 냉각수량(w2) 계산부는 상기 센서에서 감지된 냉각수의 온도 및 수량을 기초로 하여, 보정된 냉각수량을 계산하여 출력할 수 있다.

더불어, 상기 냉각수량 계산부는 하기 수학식에 의해 상기 냉각수량(w2)를 계산하는 것을 특징으로 한다.

(여기서, Tw1은 세그먼트영역의 냉각수 온도, w1은 세그먼트영역의 냉각수량, Tw2는 변경된 냉각수 온도, w2는 보정된 냉각수량)

도 4는 본 발명의 냉각수 온도 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다. 도 4를 참고하여 본 발명의 주편 온도 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 냉각수의 온도 및 수량에 대한 데이터를 수집한다(s100단계). 다음으로, 변경된 냉각수의 온도에 대한 데이터를 수집한다(s200 단계). 상기 수집된 냉각수의 온도 및 수량와 변경된 냉각수의 온도를 이용하여 보정해야할 냉각수량을 계산한다(s300 단계). 여기서 상기 수학식을 이용하며, 그 내용에 대하여는 상술한 바와 동일하다.

다음으로, 계산된 냉각수량에 따라 세그먼트 영역에서 냉각수를 분사한다(s400 단계). 예를 들면, 계산된 냉각수량에 따라 제어 신호를 발생하여 냉각수 분사부로 인가함으로써, 냉각수 분사부를 통해 계산된 냉각수량을 가지는 냉각수가 세그먼트 영역으로 분사되도록 할 수 있다.

그러므로, 본 발명의 냉각수 온도 제어 장치 및 방법은 냉각수의 온도와 수량을 실시간으로 감지하고, 이를 세그먼트 영역에서 분사되는 냉각수의 냉각수량을 결정하는데 활용함으로써, 냉각수의 온도가 변하더라도 주편의 온도는 일정한 설정 온도가 유지될 수 있다. 또한, 이로 인해 주편의 품질이 향상될 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 제어부
200: 냉각수 분사부

Claims (5)

1. 주물을 세그먼트 영역에서 냉각수를 이용하여 냉각함으로써 주편으로 주조하는 장치의 냉각수 온도 제어장치에 있어서,
   상기 세그먼트 영역에서의 냉각수의 온도(Tw1) 및 수량(w1)을 입력하고, 변경된 냉각수의 온도(Tw2)에 따라, 냉각수의 수량(w2)을 결정하여, 상기 냉각수의 수량(w2)에 대응하는 제어신호를 출력하는 제어부; 및
   상기 제어신호에 응답하여 상기 냉각수를 상기 세그먼트 영역에 분사하는 냉각수 분사부를 구비하며,
   상기 제어부는 상기 세그먼트 영역에서의 냉각수의 온도(Tw1), 수량(w1) 및 변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 입력하는 입력부;
   상기 입력된 냉각수의 온도(Tw1), 수량(w1) 및 변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 이용하여 냉각수량(w2)를 계산하는 냉각수량 계산부; 및
   상기 냉각수량 계산부로부터 입력받는 냉각수량(w2)에 대한 제어신호를 출력하는 제어신호 발생부를 구비하고,
   상기 냉각수량 계산부는, 수학식
   

   

   
   (여기서, Tw1은 세그먼트영역의 냉각수 온도, w1은 세그먼트영역의 냉각수량, Tw2는 변경된 냉각수 온도, w2는 보정된 냉각수량)에 의해 상기 냉각수량(w2)를 계산하는 것을 특징으로 하는 냉각수 온도 제어 장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 주물을 세그먼트 영역에서 냉각수를 이용하여 냉각함으로써 주편으로 주조하는 장치의 냉각수 온도 제어방법에 있어서,
   상기 냉각수의 온도(Tw1) 및 수량(w1)을 입력하는 단계;
   변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 입력하는 단계;
   상기 입력된 냉각수의 온도(Tw1), 수량(w1) 및 변경된 냉각수의 온도(Tw2)를 이용하여 보정된 냉각수량(w2)을 계산하는 단계; 및
   상기 보정된 냉각수의 수량에 따라 상기 세그먼트 영역에 냉각수를 분사하는 단계를 구비하며,
   상기 보정된 냉각수량(w2)을 계산하는 단계는,
   수학식

   

   
   (여기서, Tw1은 세그먼트영역의 냉각수 온도, w1은 세그먼트영역의 냉각수량, Tw2는 변경된 냉각수 온도, w2는 보정된 냉각수량)에 의해 상기 냉각수량(w2)를 계산하는 것을 특징으로 하는 냉각수 온도 제어방법.
5. 삭제

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