KR101761144B1 - 철강 생산 설비의 슬래그 검출방법 - Google Patents

Abstract

용강을 수용하는 레이들(ladle), 레이들로부터 용강을 공급받는 턴디쉬(tundish), 레이들과 턴디쉬 사이에 설치되어 용강의 공급 경로를 제공하는 롱노즐(long nozzle), 턴디쉬로부터 용강을 공급받아 철강을 성형하는 몰드, 레이들로부터 턴디쉬로의 용강의 공급을 단속하는 제1밸브, 및 턴디쉬로부터 몰드로의 용강의 공급을 단속하는 제2밸브를 구비한 철강 생산 설비에 적용되어, 레이들로부터 턴디쉬로 공급되는 용강의 슬래그(slag)를 검출하는 방법이 개시된다. 제1밸브를 제어하여 레이들로부터 상기 턴디쉬로 롱노즐을 통한 용강의 공급을 진행하는 동안, 턴디쉬의 중량을 측정하여 중량의 증가 속도가 소정의 기준치 이하로 감소하면 슬래그가 배출되기 시작한 것으로 판별한다.

Description

철강 생산 설비의 슬래그 검출방법 {Method for Detecting Slag employed in Appliance for producing Iron}

본 발명은 철강 생산 설비의 슬래그 검출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 레이들(Ladle)로부터 턴디쉬(Tundish)로 공급되는 용강 내의 슬래그(Slag)를 검출하는 방법에 관한 것이다.

도 1 은 일반적인 철강 생산 설비를 개략적으로 도시한 도면이다.

제철소에서 사용되는 철강 생산 설비는, 용강을 수용하는 레이들(ladle)(10, 20), 레이들(10, 20)로부터 용강을 공급받는 턴디쉬(tundish)(70), 레이들(10, 20)과 턴디쉬(70) 사이에 설치되어 상기 용강의 공급 경로를 제공하는 롱노즐(long nozzle)(50), 및 상기 레이들로부터 상기 턴디쉬로의 상기 용강의 공급을 단속하는 개폐수단을 구성하는 슬라이드 게이트(slide gate)(40), 턴디쉬(70)로부터 배출되는 용강을 최종 제품인 철강(P) 형태로 성형하기 위한 몰드(90)를 구비한다.

레이들(10, 20)은 통상적으로 두 개가 마련되어 있으며, 어느 하나의 레이들(10)이 용강을 턴디쉬(70)에 공급하는 동안 다른 하나의 레이들(20)에는 용강이 재충진되는 작업이 수행된다. 슬라이드 게이트(40)는 레이들(10)의 하부 배출구를 밸브의 슬라이딩 구동에 의해 폐쇄하거나 개방함으로써 턴디쉬(70)로의 용강 공급 여부를 제어한다. 롱노즐(50)은 별도의 고정부(60)에 의해 위치가 고정되며, 롱노즐(50)의 수명이 다하면 고정부(60)는 롱노즐(50)을 밖으로 이동시키고 롱노즐(50)의 교체 후 다시 도 1 과 같은 위치로 복귀된다. 턴디쉬(70)는 레이들(10, 20)로부터 용강을 공급받아 몰드(90)로 공급하는 과정에서, 공급받은 용강의 버퍼링 역할을 하며, 몰드(90)로의 용강 공급은 턴디쉬(70)의 배출구를 개폐하는 스토퍼(80)의 개폐 동작에 의해 제어된다.

이러한 철강 생산 설비에서, 레이들(10)에 충진된 용강(F)의 상부에는 슬래그(Slag)(S)가 층을 이루어 적층된다. 슬래그(S)는 용강(F)에서 철 이외의 불순물 성분으로서, 주로 석회석 등으로 구성된다. 슬래그(S)는 용강 공급 과정에서 일부가 턴디쉬(70) 내로 유입되며, 이에 따라 턴디쉬(70) 내의 용강(F)에도 슬래그(S)의 층이 얇게 형성된다. 슬래그는 용강(F)의 상부에 막을 형성하여 용강(F)의 산화를 방지하는 순기능도 하지만, 결과적으로는 불순물이므로 철강(P)의 품질 저하 방지를 위해서 최소화하는 것이 바람직하다. 특히 턴디쉬(70) 내의 슬래그(S)는 몰드(90)에 공급되는 용강에 불순물로 작용하며, 이 슬래그가 과다할 경우 최종 생산된 철강(P)의 끝부분에서 슬래그로 인해 냉각을 위한 물뿌림시 냉각이 잘 안되어 철강(P)이 폭발하는 현상까지 유발하기도 한다. 따라서, 특히 턴디쉬(70) 내의 슬래그(S)를 최소화하기 위하여 다양한 방안이 시도되어 왔다.

턴디쉬(70) 내의 슬래그(S)를 최소화하기 위해서는 레이들(10)로부터 턴디쉬(70)로 유입되는 슬래그(S)를 차단하는 것이 매우 중요하다. 레이들(10) 내에서 슬래그(S)는 상부 층에 형성되어 있으므로, 레이들(10) 내의 용강 배출 작업 도중에 용강(F)이 대부분 배출되어 슬래그(S)가 배출되기 시작하는 시점을 포착하여 슬라이드 게이트(40)를 이용하여 배출을 차단하는 제어가 필요하다. 만약 턴디쉬(70)로의 슬래그(S)를 유입을 완전하게 차단하기 위하여 미리 슬라이드 게이트(40)를 차단한다면 레이들(10) 내의 용강이 남아 있는 상태가 되므로 철강(P) 제작 원가 증가의 원인이 되며, 반대로 슬라이드 게이트(40)를 너무 늦게 차단한다면 슬래그(S) 유입량이 증가하여 위와 같은 철강(P) 품질 저하 등의 문제가 발생한다.

도 1 내지 도 2 에는 슬래그(S)의 유입을 방지하기 위한 종래의 방식의 일 예가 도시되어 있다. 종래의 슬래그 검출장치는, 레이들(10)과 롱노즐(50) 사이의 구간에 권취된 코일(100), 코일(100)에 흐르는 전류를 감지하는 전류감지기(도시되지 않음), 및 전류감지기의 감지 결과에 따라 슬라이드 게이트(40)를 제어하는 제어기(120)로 구성되어 있다.

도 3 은 도 1 및 2 에 도시된 슬래그 검출장치의 작동 원리를 설명하는 도면이다. 코일이 권취된 내부 공간에 유전률이 높은 금속 물질이 통과하면 코일에는 전류(i)가 발생하며, 이 전류는 금속의 이동량과 속도에 비례한다. 용강(F)은 철이므로 용강(F)이 레이들(10)로부터 배출되어 코일(100)이 권취된 내부 공간을 통과하면 코일(100)에는 전류가 발생하여 전류감지기(120)는 이 전류를 감지하게 된다. 레이들(10)로부터 용강(F)의 배출이 완료되고 슬래그(S)의 배출이 시작되면, 슬래그(S)는 대부분 석회석 성분이므로 코일(100)에 유도되는 전류의 양이 급격히 줄어들기 시작한다. 따라서, 용강(F) 배출 작업 중 코일(100)에서 유도되는 전류의 양이 줄어들기 시작하는 시점부터 슬래그(S)가 배출된 것으로 판단하고, 제어기(120)는 이 신호를 슬라이드 게이트(40)로 전달하여 슬라이드 게이트(40)에 의해 레이들(10) 배출구가 차단된다. 이에 따라 슬래그(S)가 턴디쉬(70)로 유입되는 것이 방지된다.

그런데, 이러한 종래의 방식은 하기와 같은 문제점이 있다.

종래의 방식은, 모든 레이들(10, 20)에 코일(100)을 설치하여야 한다. 따라서, 레이들(10)의 수명이 다하여 다른 레이들(10)로 교체하는 경우, 코일(100)을 레이들(10)로부터 분리한 후 새로운 레이들(10)에 부착하는 작업을 다시 수행해야 한다.

또한, 종래의 방식은 코일(100)과 제어기(120)까지 도선을 연결해야 하므로 중간에 케이블 및 케이블 연결구(110)가 필수적으로 있어야 한다. 따라서, 도 1 과 같은 상태로 제 1 레이들(10)이 용강 배출 작업을 완료하면 용강이 새롭게 충진된 제 2 레이들(20)이 턴디쉬(70) 쪽으로 이동되어야 하는데, 이 과정에서 제 1 레이들(10)에 부착되어 있던 코일(100)을 연결구(110)로부터 분리하고 다시 연결구(110)에 제 2 레이들(20)의 코일(100)을 연결시켜야 한다. 따라서, 레이들(10, 20)이 교번적으로 변경될 때마다 코일(100)을 연결구(110)로부터 탈부착하는 작업을 반복해야 한다.

이와 같은 종래의 문제점을 해결하여 레이들(10)로부터 배출되는 물질이 용강(F)인지 슬래그(S)인지 여부를 판별하는 새로운 방안이 제안되어 본 발명의 발명자에 의해 출원되어 있다. 제안된 발명에서는 종래의 방식과는 달리 롱노즐(50)에 가해지는 진동을 감지하여 감지된 진동을 토대로 슬래그 여부를 확인한다. (이러한 방식이 본 발명의 출원 전에 공지된 것을 의미하는 것은 아니다.) 진동 감지의 의한 방식은, 롱노즐(50)을 통과하는 물질이 용강인 경우와 슬래그인 경우의 진동 발생의 정도 차이가 있다는 점에 착안한 방식으로서, 비중이 7.7 정도로 매우 큰 용강이 흐를 때에는 비중이 1.3 정도로 매우 작은 슬래그(S)가 흐를 때에 비해서 롱노즐(50)에 발생하는 진동이 큰 차이가 있다는 점을 이용한다.

진동을 감지하는 방식의 경우, 진동에 의해 발생되는 떨림에 기인하는 각속도 변화와 위치 변화를 감지하는 두 가지 방식을 상정할 수 있다. 그런데, 진동을 감지하는 방식은 철강 생산 설비의 동작 중의 자체 진동의 변화에 의한 영향을 받게 된다. 예컨대, 용강(F)이 일정한 속도로 레이들(10)에서 턴디쉬(70)로 공급되는 동안에는, 레이들(10) 자체에 기인하여 발생하는 진동은 일정하지만, 턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로 용강(F)이 배출되는 동안에는 전체 진동은 감소하고 반대로 턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로의 용강(F) 배출이 중단되는 동안에는 전체 진동은 증가한다. 따라서, 만약 레이들(10)로부터 턴디쉬(70)로 슬래그(S)가 공급되기 시작하는 시점이 우연히 턴디쉬(70)가 몰드로 용강 배출을 중단하고 있는 도중에 발생한다면, 현재 감지되고 있는 진동 자체가 작은 상태에서 추가로 진동이 감소하게 되어 진동 감지량의 변화가 미미하게 되고, 이는 진동감지 방식에 의한 슬래그 검출에 오동작을 야기하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 레이들로부터 턴디쉬로 공급되는 물질에서 슬래그가 검출되는 시점을 진동 감지 방식에 의해 감지하되, 철강 생산 설비 자체의 동작 상태에 기인하는 진동의 변화량에도 불구하고 안정된 슬래그 배출 시점의 감지가 가능하게 하는 방안을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 용강을 수용하는 레이들(ladle), 상기 레이들로부터 상기 용강을 공급받는 턴디쉬(tundish), 상기 레이들과 상기 턴디쉬 사이에 설치되어 상기 용강의 공급 경로를 제공하는 롱노즐(long nozzle), 상기 턴디쉬로부터 상기 용강을 공급받아 철강을 성형하는 몰드, 상기 레이들로부터 상기 턴디쉬로의 상기 용강의 공급을 단속하는 제1밸브수단, 및 상기 턴디쉬로부터 상기 몰드로의 상기 용강의 공급을 단속하는 제2밸브수단을 구비한 철강 생산 설비에 적용되어, 상기 레이들로부터 상기 턴디쉬로 공급되는 상기 용강의 슬래그(slag)를 검출하는 방법에 있어서, a) 상기 제1밸브수단을 제어하여 상기 레이들로부터 상기 턴디쉬로 상기 롱노즐을 통한 상기 용강의 공급을 진행하는 동안, 상기 턴디쉬의 중량을 측정하는 단계; b) 상기 a) 단계 수행 중에, 상기 턴디쉬의 중량의 증가 속도가 감소하는지 여부를 검출하는 단계; 및 c) 상기 b) 단계에서 중량 증가 속도가 소정의 기준치 이하로 감소하는 경우, 상기 레이들로부터 슬래그가 배출되기 시작한 것으로 판별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 검출 방법을 제시한다.

상기 a) 단계 수행 중에, a-1) 상기 제2밸브수단을 제어하여 상기 턴디쉬로부터 상기 몰드로의 상기 용강의 공급과 중단을 반복하는 단계; a-2) 상기 a-1) 단계 수행 중에, 상기 레이들 내의 상기 용강의 잔여량이 소정 이내로 감소하였는지 여부를 감지하는 단계; a-3) 상기 a-2) 단계에서 상기 용강의 잔여량이 소정 이내로 감소한 것으로 감지된 경우, 상기 제2밸브수단을 제어하여 상기 턴디쉬로부터 상기 몰드로의 상기 용강의 공급을 지속적으로 수행하는 단계; a-4) 상기 a-3) 단계를 소정 시간동안 수행한 후, 상기 제2밸브수단을 제어하여 상기 턴디쉬로부터 상기 몰드로의 상기 용강의 공급을 중단하는 단계; a-5) 상기 a-4) 단계 수행 중에, 상기 롱노즐에 가해지는 진동을 감지하는 단계; 및 a-6) 상기 a-5) 단계에서의 감지 결과 진동이 소정 정도 이상으로 감소되는 것으로 감지된 경우, 상기 레이들로부터 슬래그가 배출되기 시작한 것으로 판별하는 단계;를 추가로 실시할 수도 있다.

상기 c) 단계는, 상기 a-4) 단계 수행 중에 수행될 수 있다.

본 발명에 따르면, 레이들로부터 턴디쉬로 공급되는 물질에서 슬래그가 검출되는 시점을 진동 감지 방식에 의해 감지함으로써 정확한 슬래그 감지가 가능하다. 이때, 철강 생산 설비 자체의 동작 상태에 기인하는 진동의 변화량에도 불구하고 안정된 슬래그 배출 시점의 감지가 가능하게 된다.

나아가, 외부 요인에 의하여 진동 감지가 부정확한 경우에도, 턴디쉬의 중량 변화량을 감지함으로써 오류 없이 정확한 슬래그 검출이 가능하다.

도 1 은 일반적인 철강 생산 설비의 개략도.
도 2 는 도 1 의 롱노즐 부분의 확대도.
도 3 은 도 2 에 채용된 슬래그 검출장치의 원리를 설명하기 위한 도면.
도 4 는 본 발명에 따른 슬래그 검출장치의 기본 구성을 도시한 도면.
도 5 는 도 4 의 변위감지장치의 일 예를 도시한 도면.
도 6 은 도 5 의 다른 실시예.
도 7 은 본 발명에 따른 슬래그 검출 방법의 제어 과정을 설명하기 위한 도면.
도 8 은 본 발명에 따른 슬래그 검출 방법에서 턴디쉬의 중량을 토대로 한 슬래그 검출 과정을 설명하기 위한 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명한다. 본 발명에 대한 설명에서, 슬래그 검출장치의 구성을 제외한 나머지 철강 생산 설비의 구성은 도 1 및 2 를 참조하여 기술한 종래기술에 대한 설명과 같다. 따라서, 이들에 대한 반복적인 기재는 생략하고 본 발명의 구성으로서 원용하며 또한 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하여 인용한다.

본 발명에 대한 설명에서는, 먼저 본 발명의 제어 방법을 구현하기 위하여 전제가 되는 진동감지 방식의 구성에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는 변위감지장치(200)를 예시하고 설명하였으나, 이 외에도 예컨대 롱노즐(50)의 진동에 따른 각속도 변화를 감지하는 방식에 의해서도 진동을 감지할 수 있다. 그 외에도 다양한 진동감지 방식이 채용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.

도 4 는 본 발명에 따른 슬래그 검출장치의 기본 구성을 도시한 도면으로서, 도 2 의 종래기술에 대비되는 도면이다. 본 발명에 따른 슬래그 검출장치는 변위감지장치(200) 및 판별부(300)를 포함하여 구성된다.

변위감지장치(200)는 롱노즐(50)의 위치를 고정하는 고정부(60)의 일 지점에 설치된다. 그러나, 변위감지장치(200)는 롱노즐(50) 자체에 설치될 수도 있고, 롱노즐(50)의 진동이 전달되는 다른 부재에 설치될 수도 있다. 변위감지장치(20)는 용강(F)이 롱노즐(50)을 통과하는 동안 롱노즐(50)에서 발생하는 진동에 의한 롱노즐(50) 또는 고정부(60)의 변위를 감지한다.

판별부(300)는 변위감지장치(200)에서 감지한 변위를 토대로 롱노즐(50)을 통과하는 물질이 슬래그(S)인지 여부를 판별하며, 슬래그(S)로 판별될 경우 전술한 종래기술에서와 마찬가지로 레이들(10)의 용강 배출 제어용 개폐수단인 슬라이드 게이트(40)를 제어하여 레이들(10)로부터의 배출을 중단시킨다.

도 5 는 도 4 의 변위감지장치의 일 예를 도시한 도면이다. 변위감지장치(200)는 본체(210), 탄성부재(220), 기준체(230), 및 거리감지기(240)를 포함하여 구성된다.

본체(210)는 철판을 절곡시켜 프레임을 형성한 형태로 형성되어 있으며, U볼트(212)에 의해 고정부(60)에 위치 고정된다. 탄성부재(220)는 본체(210)의 내부 공간에 고정되며, 본 실시예에서는 탄성부재(220)의 일 예로서 스펀지(220)가 도입되어 있는 예를 도시한다. 기준체(230)는 탄성부재(220)의 단부에 부착되어 탄성부재(220)에 의해 지지되는 금속 판의 형태로 제작된다. 거리감지기(240)는 본체(210) 내의 기준체(230)와 마주보는 위치에 설치되며 기준체(230)의 판면과 일정한 거리(d)만큼 이격되어 있다. 거리감지기(240)는 기준체(230)에 대한 상대적인 거리(d)를 감지한다. 거리감지기(240)의 일 예로서, 거리감지기(240)의 단부와 기준체(230)의 판면과의 사이에서의 정전 용량을 토대로 거리를 감지하는 정전용량 감지기가 사용될 수 있다.

이러한 구성의 변위감지장치의 동작은 다음과 같다.

레이들(10)로부터 용강(F)이 턴디쉬(70)로 배출되는 동안 용강(F)은 롱노즐(50)을 통과한다. 이때, 용강(F)의 유동에 의하여 롱노즐(50)에는 진동이 발생하며, 이 진동은 고정부(60)에 전달된다. 고정부(60)에 진동이 발생하면 진동은 본체(210)에 전달되고, 이에 따라 본체(210)에 떨림이 발생하게 되어 본체(210)에 고정된 거리감지기(240)에도 떨림이 전달된다. 그러나, 탄성부재(220)에 의해 탄성 지지되어 있는 기준체(230)에는 탄성부재(220)에 의해 떨림이 흡수되거나 감쇄되어 기준체(230)는 그 위치가 변화하지 않고 유지되거나 거리감지기(240)에 비해 매우 작은 위치 변화만이 일어나게 된다. 따라서 거리감지기(240)와 기준체(230) 사이의 거리(d)는 진동의 크기에 비례하여 변화하게 되고, 거리감지기(240)는 기준체(230)와의 사이에서의 정전 용량의 변화를 통해 이러한 거리 변화의 크기를 감지하게 된다. 이와 같은 거리 감지 과정은 용강(F)의 배출이 완료되고 슬래그(S)의 배출이 시작되는 때에도 동일하게 수행된다.

그런데, 용강(F)은 그 비중이 7.7 정도로 매우 크며 슬래그(S)는 그 비중이 1.3 정도로 매우 작아 비중 차이가 6배에 이른다. 따라서, 용강(F)이 배출되는 동안의 롱노즐(50)의 진동에 비해 슬래그(S)가 배출되는 동안의 롱노즐(50)의 진동은 현저하게 감소되어, 거리감지기(240)에 의해 감지되는 변위 또한 이에 상응하여 감소한 것으로 감지된다. 이에 따라, 거리감지기(240)에 의한 감지 결과 변위가 어느 수준을 유지하다가 갑자기 변위 감소가 발생하면 이 시점을 슬래그(S) 배출 시작 시점으로 판단하고, 판별부(300)는 이를 판별하여 슬라이드 게이트(40)를 폐쇄 제어한다.

도 6 은 본 발명의 다른 실시예를 도시한 것으로서, 탄성부재로서 코일스프링(222)이 채용된 예를 도시한다. 도 5 에서는 탄성부재로서 스펀지가 채용되어 있으나, 본 실시예에서는 코일스프링(222)이 채용되어 있다. 코일스프링(222)을 채용한 경우에도 그 동작은 전술한 도 5 의 실시예에서와 동일하다.

나아가 본 실시예에서는 기준체(230)의 이동 방향이 코일스프링(222)의 길이 방향(도면에서 상하방향)으로 제한되도록 안내하는 가이드(225)가 추가로 설치되어 있다. 코일스프링(222)만을 설치하는 경우 상하방향 외에 측방향으로의 진동도 가해질 수 있으며, 이를 방지하여 기준체(230)가 상하방향으로만 변위되도록 가이드(225)에 의해 떨림 방향이 안내된다.

가이드(225)는 본체(210)에 고정되어 있으며, 코일스프링(222) 내부를 관통하도록 구성된 로드(rod)의 형태로 구성되어 있으나, 이와는 달리 코일스프링(222)의 외변을 둘러싸는 관(pipe)의 형상으로 구성될 수도 있다.

도 7 은 본 발명에 따른 슬래그 검출 방법의 제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.

종래기술에 대한 설명에서 기술한 바와 같이, 철강 생산 설비는 자체 동작 중의 진동의 변화가 동작의 상태에 따라 상이하여, 턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로 용강(F)이 배출되는 동안에는 전체 진동은 감소하고 반대로 턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로의 용강(F) 배출이 중단되는 동안에는 전체 진동은 증가한다. 따라서, 만약 레이들(10)로부터 턴디쉬(70)로 슬래그(S)가 공급되기 시작하는 시점이 우연히 턴디쉬(70)가 몰드로 용강 배출을 중단하고 있는 도중에 발생한다면, 현재 감지되고 있는 진동 자체가 작은 상태에서 추가로 진동이 감소하게 되어 진동 감지량의 변화가 미미하게 되고, 이는 진동감지 방식에 의한 슬래그 검출에 오동작을 야기하게 된다. 이하에서는, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제어 방법을 도입한 슬래그 검출과정을 기술한다.

이하의 설명에서, 레이들(10)로부터 턴디쉬(70)로의 용강(F) 공급을 제어하는 슬라이드 게이트(40)는 제1밸브로, 턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로의 용강(F) 배출을 제어하는 스토퍼(80)는 제2밸브로 명명하여 기술한다.

도 1 과 같이 철강 생산 설비가 구비된 상태에서 제1밸브(40)가 t1 시점에 개방되어 레이들(10)로부터 턴디쉬(70)로 용강(F)의 공급이 개시된다. 용강(F)의 공급은 지속적으로 이루어진다.

레이들(10)로부터 턴디쉬(70)로 롱노즐(50)을 통한 용강(F)의 공급을 진행하는 동안, 제2밸브(80)을 제어하여 턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로의 용강의 공급과 중단이 반복된다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 용강(F) 공급이 개시된 t1 시점부터 턴디쉬(70) 내의 용강(F)의 수위는 증가하기 시작하며, t11 시점에 제2밸브(80)가 개방되면 턴드쉬(70)로부터 몰드(90)로의 용강 배출이 개시되면서 턴디쉬(70) 내의 용강(F)의 수위는 감소하고, 다시 t12 시점에 제2밸브(80)가 폐쇄되면서 턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로의 용강 배출이 중단되면서 턴디쉬(70) 내의 용강(F)의 수위는 증가한다. 이와 같은 방식으로 t13, t15 시점에서 제2밸브(80)가 개방되고 그 사이사이의 t14, t16 시점에서 제2밸브(80)가 폐쇄되는 제어가 반복된다. 한편, 이러한 과정에서 제2밸브(80)는 턴디쉬(70) 내의 용강(F)의 양이 소정의 범위(R) 이내에서 변화되도록 제어됨으로써, 턴디쉬(70)가 몰드(90)로의 용강(F) 공급이 차질 없이 수행하는 버퍼링 기능을 원활하게 수행하도록 제어된다.

위와 같은 과정이 반복되는 동안, 레이들(10) 내의 용강(F) 수위가 지속적으로 감지된다. 도면에는 도시하지 않았으나, 철상 생산 설비는 레이들(10)의 용강(F)의 양을 지속적으로 체크하는 수위 감지센서가 구비되어 있으며, 이러한 수위 감지센서를 이용하여 레이들(10) 내의 용강(F)의 양을 감지한다.

용강(F)의 배출이 지속되어 일정 이하의 수위로 떨어진 경우, 레이들(10) 내의 용강의 잔여량이 소정 이내로 감소하였다고 감지할 수 있다. 이때의 소정의 양(Q1)은 레이들(10) 내에 생성되는 슬래그(S)의 통상적인 양보다 많은 양으로서, 레이들(10)로부터의 용강(F) 배출이 어느 정도 이상 진행되어 이제부터는 슬래그(S)가 배출되는지 여부를 감지할 필요가 있는 양으로 설정되며, 예컨대 레이들(10) 내의 용강(F) 배출 개시 전의 용강(F) 전체량의 15% 정도로 설정될 수 있다.

이와 같이 소정 이내로 감소된 시점(t2)부터는 제2밸브(80)는 반복적인 개폐 제어를 중단하고 소정 시간동안(t2 부터 t3 시각까지의 시간동안) 제2밸브(80)를 개방 제어하여 턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로의 용강(F)의 배출을 지속적으로 수행한다. 이에 따라 t2 부터 t3 구간에서는 턴디쉬(70) 내의 용강의 양은 지속적으로 감소한다. 그리고 나서, t3 시각에 이르면 제2밸브(80)가 폐쇄되고, 이에 따라 턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로의 용강(F) 배출이 중단되어, 턴디쉬(70) 내의 용강(F)의 수위는 다시 지속적으로 증가하기 시작한다. t3 시각 이후부터는 레이들(10)로부터 슬래그(S)가 배출되기 시작하는 현상의 발생이 임박한 시구간이 된다. 따라서, t3 시각 이후부터는 롱노즐(50)에 가해지는 진동을 변위감지장치(200) 등을 이용하여 감지하기 시작한다. 물론, t1 시각부터의 전 시구간에서 진동의 감지가 지속적으로 이루어질 수도 있 있다.

t3 시각 이후에 어느 시점(t4)에 슬래그(S)가 레이들(10)로부터 배출되기 시작하며, 레이들(10)의 배출에 의하여 진동이 급격히 감소된다. 따라서, 진동 감지 결과 진동이 소정 정도 이상으로 감소되는 것으로 감지된 경우, 레이들(10)로부터 슬래그(S)가 배출되기 시작한 것으로 판별하여, 필요한 후속 조치 즉, 제1밸브(40)를 폐쇄하여 레이들(10)로부터의 추가 배출을 차단하는 조치를 수행한다. 이에 따라 턴디쉬(70)로 용강(F)이 공급되는 현상이 방지된다.

도 7 의 세 번째 표는 감지된 진동의 크기를 도시한 것이다.

전술한 바와 같이, 용강(F)이 레이들(10)로부터 턴디쉬(70)로 공급되는 동안, 제2밸브(80)가 폐쇄된 상태(턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로 용강(F) 배출이 중지된 상태)에서는 전체 진동이 증가하고 제2밸브(80)가 개방된 상태(턴디쉬(70)로부터 몰드(90)로 용강(F)이 배출되고 있는 상태)에서는 전체 진동이 감소한다.

그런데, 본 발명에서는 t2 시점부터 t3 시점까지의 시구간에서는 턴디쉬(70) 내의 용강(F)의 양이 소정 범위(F)를 벗어나도록 감소시킴으로써(즉, 제2밸브(80)를 상당 시간동안 개방시킴으로써), 레이들(10)로부터의 슬래그 배출 시작 시점을 대비한다.

이와 같이 턴디쉬(70) 내의 용강(F)의 양을 현저히 감소시킴으로써, t3 부터의 시구간에서 상당한 시간 동안 지속적으로 턴디쉬(70)로부터의 용강(F) 배출을 차단하여 턴디쉬(70) 내의 용강(F)의 수위가 증가되는 시구간(즉, 전체 진동이 증가되는 시구간)이 길게 유지되도록 확보할 수 있다. 따라서, t3 시점부터는 상당한 시간동안 전체 진동이 크게 유지되고, 레이들(10)로부터 슬래그(S) 배출이 시작되는 시점인 t4 시점이 안정적으로 진동이 크게 유지되고 있는 시구간 내에 포획될 수 있게 된다. 따라서, t4 시점에 진동이 감소되는 경우 전체 진동이 큰 상태에서의 감소이므로 진동 감소 여부를 명확하게 검출할 수 있게 된다.

만약 종래의 일반적인 제어와 같이 턴디쉬(70)로부터의 용강(F) 배출/차단이 동일한 시간 간격으로 계속해서 반복된다면, 예컨대 t11~t12, t113~t14, t15~t16 구간과 같이 전체 진동량이 매우 낮게 감지되는 상태가 계속 반복되게 되며, 이 경우 슬래그(S) 배출이 개시되는 t4 시점이 위 시구간과 같이 진동이 낮게 감지되는 상태에 발생할 수도 있다. 그러나, 본 발명에서는 t2~t3 시구간 동안 턴디쉬(70) 내의 용강(F)을 충분히 배출시킴으로써 t3 시점 이후에 턴디쉬(70) 내의 용강(F) 수위가 증가하는(즉, 전체 진동이 증가하는) 시구간을 매우 크게 확보할 수 있고, 따라서 진동의 갑작스런 감소를 명확하게 판별할 수 있다.

한편, 도 7 에 도시된 바와 같은 과정에서는, t3 시점 이후의 시구간에서 진동이 크게 발생하므로 슬래그 배출 시에 진동이 갑자기 감소하는 원리를 이용하여 슬래그 배출 시점(t4 시점)을 포착하였다. 그런데, 어떤 이유로 인해 슬래그 배출이 시작되어도 진동이 감소하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 현상이 발생하는 이유로는 여러 가지가 있을 수 있는데, 예컨대 외부 환경에 의한 소음의 영향, 외부 작업에 기인하여 설비에 가해지는 충격에 의해 발생하는 진동의 영향, 슬래그 자체가 비중이 큰 물질로 이루어진 경우의 강한 진동의 영향 등이 있을 수 있다. 따라서, 도 7 에 도시된 프로세스만으로는 슬래그 검출이 정확하게 이루어지지 않을 가능성이 있어, 본 발명에서는 이러한 프로세스와 별도로 또는 이러한 프로세스에 부가하여 슬래그를 정밀하게 검출하기 위한 추가의 프로세스를 제시한다.

도 8 은 본 발명에 따른 슬래그 검출 방법에서 턴디쉬의 중량을 토대로 한 슬래그 검출 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에서는, 제1밸브(40)을 제어하여 레이들(20)로부터 턴디쉬(70)로 롱노즐(50)을 통한 용강(F)의 공급을 진행하는 동안, 턴디쉬(70)의 중량을 측정한다. 턴디쉬(70) 중량 측정을 위하여, 턴디쉬(70)에는 별도의 중량센서(도시되지 않음)가 부가되어 있다.

턴디쉬(70)의 중량은, 도 7 에 도시된 턴디쉬 용강 수위에 대한 그래프와 동일하게 변동된다. 즉, 용강이 증가하면 턴디쉬(70)의 중량은 증가하고 용강이 감소하면 턴디쉬(70)의 중량은 감소할 것이다.

이러한 과정의 수행 중에, 도 7 의 t2 시점부터 t3 시점까지의 구간에서는 용강의 수위가 지속적으로 감소하므로 도 8 에 도시된 바와 같이 턴디쉬(70)의 중량도 지속적으로 감소한다. 그리고 나서, t4 시점부터 턴디쉬(70)에 용강의 공급이 재개됨에 따라 턴디쉬(70)의 무게 또한 지속적으로 증가한다.

이러한 상태에서, 레이들(20)로부터 공급되는 물질이 용강이 아닌 슬래그(S)로 변하는 경우, 석회석 등으로 구성된 슬래그(S)의 비중은 철로 구성된 용강에 비해 매우 낮으므로 공급되는 물질의 공급 속도(단위 시간당 공급량)가 동일한 경우라도 턴디쉬(70)의 중량 증가 속도는 감소한다. 즉, 도 8 과 같이, t3 시점부터의 중량 증가 그래프의 기울기에 비해 t4 시점에서 슬래그(S)가 공급되기 시작하는 시점부터의 중량 증가 그래프의 기울기는 급격하게 감소한다.

이와 같은 원리를 이용하여, 턴디쉬(70)의 중량의 증가 속도가 감소하는지 여부를 검출하여, 중량 증가 속도가 소정의 기준치 이하로 감소하는 경우 레이들(20)로부터 턴디쉬(70)로 슬래그(S)가 배출되기 시작한 것으로 판별하고, 제1밸브(40)를 차단하여 턴디쉬(70)로의 공급되는 슬래그(S)의 공급을 중단한다. 여기에서의 기준치는, 통상적인 용강의 비중과 슬래그의 비중을 고려하고 또한 본 발명이 적용되는 철강생산설비에서 제1밸브(40)에 의해 공급되는 용강의 통상적인 공급 속도를 고려하여 상황에 따라 다르게 결정된다.

이와 같은 본 발명에 따른 턴디쉬(70) 중량 검출에 의한 제어는, 도 7 과 같은 공정의 수행과 병행하여 이루어질 수도 있고, 도 7 의 공정 제어가 없이 단독으로 이루어질 수도 있을 것이다.

이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 외부적 요인이나 내부적인 어떤 요인에 의해 진동 감지가 부정확한 환경이 발생한 경우에도, 안정적이고 정확하게 슬래그를 검출할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 용강을 수용하는 레이들(ladle), 상기 레이들로부터 상기 용강을 공급받는 턴디쉬(tundish), 상기 레이들과 상기 턴디쉬 사이에 설치되어 상기 용강의 공급 경로를 제공하는 롱노즐(long nozzle), 상기 턴디쉬로부터 상기 용강을 공급받아 철강을 성형하는 몰드, 상기 레이들로부터 상기 턴디쉬로의 상기 용강의 공급을 단속하는 제1밸브수단, 및 상기 턴디쉬로부터 상기 몰드로의 상기 용강의 공급을 단속하는 제2밸브수단을 구비한 철강 생산 설비에 적용되어, 상기 레이들로부터 상기 턴디쉬로 공급되는 상기 용강의 슬래그(slag)를 검출하는 방법에 있어서,
   a) 상기 제1밸브수단을 제어하여 상기 레이들로부터 상기 턴디쉬로 상기 롱노즐을 통한 상기 용강의 공급을 진행하는 동안, 상기 턴디쉬의 중량을 측정하는 단계;
   b) 상기 a) 단계 수행 중에, 상기 턴디쉬의 중량의 증가 속도가 감소하는지 여부를 검출하는 단계; 및
   c) 상기 b) 단계에서 중량 증가 속도가 소정의 기준치 이하로 감소하는 경우, 상기 레이들로부터 슬래그가 배출되기 시작한 것으로 판별하는 단계;
   를 포함하며,
   상기 a) 단계 수행 중에,
   a-1) 상기 제2밸브수단을 제어하여 상기 턴디쉬로부터 상기 몰드로의 상기 용강의 공급과 중단을 반복하는 단계;
   a-2) 상기 a-1) 단계 수행 중에, 상기 레이들 내의 상기 용강의 잔여량이 소정 이내로 감소하였는지 여부를 감지하는 단계;
   a-3) 상기 a-2) 단계에서 상기 용강의 잔여량이 소정 이내로 감소한 것으로 감지된 경우, 상기 제2밸브수단을 제어하여 상기 턴디쉬로부터 상기 몰드로의 상기 용강의 공급을 지속적으로 수행하는 단계;
   a-4) 상기 a-3) 단계를 소정 시간동안 수행한 후, 상기 제2밸브수단을 제어하여 상기 턴디쉬로부터 상기 몰드로의 상기 용강의 공급을 중단하는 단계;
   a-5) 상기 a-4) 단계 수행 중에, 상기 롱노즐에 가해지는 진동을 감지하는 단계; 및
   a-6) 상기 a-5) 단계에서의 감지 결과 진동이 소정 정도 이상으로 감소되는 것으로 감지된 경우, 상기 레이들로부터 슬래그가 배출되기 시작한 것으로 판별하는 단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 슬래그 검출방법.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 c) 단계는, 상기 a-4) 단계 수행 중에 수행되는 것을 특징으로 하는 슬래그 검출방법.

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