KR100593720B1 - 연속 주조장치의 스트랜드 가이딩 세그먼트의 롤러를유압식으로 조정하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 조정 부품용 장치, 특히 피스톤 로드(13)가 설치된 각각 하나의 피스톤(12)에 의하여 실린더 챔버(9)와 링 실린더 챔버(11)로 분리되는 유압 실린더(2)가 설치되어 있는 연속 주조장치의 스트랜드 가이딩 세그먼트의 롤러에 관한 것으로서, 여기에서 실린더 챔버(9, 11)는 제어 부품에 의하여 선택적으로 가압부(7)와 감압부(5)에 역방향향으로 그리고 동시에 연결될 수 있게 된다. 작동유의 청정도와 윤활성에 아주 민감하기 때문에 제어 부품으로 사용된 상기 종류의 연속밸브의 단점은 제어부품으로 제어 밸브를 사용함으로써 방지할 수 있게된다. 상기 제어 밸브는 작동유로 사용되는 물과 오일의 에멀젼의 사용과 청정도에 민감하지 않다는 장점이 있다(도 2).

유압 실린더, 위치 발신기, 인터페이스, 디지털/아날로그 변환기, 주조 스트랜드, 펄스폭 조정기, 가이딩 세그먼트

Description

연속 주조장치의 스트랜드 가이딩 세그먼트의 롤러를 유압식으로 조정하는 장치{DEVICE FOR HYDRAULICALLY ADJUSTING THE ROLLERS OF STRAND GUIDING SEGMENTS OF A CONTINUOUS CASTING INSTALLATION}

본 발명은 유압식 조정 부품용 장치, 특히 피스톤 로드가 설치된 각각의 피스톤에 의하여 실린더 챔버와 링 실린더 챔버로 분리되는 유압 실린더가 설치되어 있는 연속 주조장치의 스트랜드 가이딩 세그먼트의 롤러에 관한 것으로서, 여기에서 실린더 챔버는 제어부품에 의하여 선택적으로 가압부와 감압부에 역방향으로 그리고 동시에 연결될 수 있게 된다.

연속 주조장치에서는 주조 공정이 주조 몰드에서 시작된다. 상기 주조 몰드에서 표면이 응고되는 주조물은 수직으로 이동하고 스트랜드 가이딩 세그먼트에서 일정한 직경으로 90도 방향으로 전환하고 결과적으로 수평으로 설치된 방향 구동기로 가이드된다. 주조 스트랜드는 유압 실린더로 조정할 수 있는 가이드 롤러에 의해 가이드된다. 따라서, 다른 롤러 마모와 변경된 주조 패러미터(parameter)를 고려할 수 있게 된다. 유압 실린더를 제어하기 위하여 일반적으로 연속 밸브를 사용하게 되는데, 정확하게 맞추기 위하여 미세 여과된(micro filtered) 유압 오일이 필요하다는 단점이 있다. 오일 여과와 관련된 비용이 추가된다. 또한 주조장치와 압연장치 부위에 있는 유압 오일에서는 항상 화재 발생의 위험이 있다는 단점이 있다.

본 발명은 작동 유체의 청정도가 비교적 낮아도 되고, 화재 위험성이 낮은 스트랜드 가이딩 세그먼트를 조정하기 위한 유압 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제는 제어부품으로 제어 밸브를 설치함으로써 달성하고자 한다. 연속밸브가 모든 중간 지점에도 놓일 수 있는 반면에 제어 밸브는 폐쇄 또는 개방 위치에만 놓이게 된다. 시트 오염을 방지하기 위하여 연속밸브의 가능한 틈새 구멍이 깨끗한 작동매체를 필요로 하는 반면에 제어 밸브는 큰 오염 입자에 의해서도 막히지 않게 된다. 또한 제어 밸브의 밸브 피스톤에는 연속밸브와는 반대로 정밀한 맞춤(precise fit)이 필요 없게 되는데, 이는 개방된 상태에서는 멈춤부에 그리고 폐쇄된 상태에서는 시트에 자체적으로 중심을 잡게되기 때문이다. 따라서, 제어 밸브에서는 청정도 요구를 비롯하여 작동 유체의 윤활성에 대한 요구도 연속밸브에서 보다도 확실히 낮아도 된다는 장점이 있다. 이것은 여과 비용이 절감되고 작동 유체로 물-기름 에멀젼을 문제없이 사용할 수 있는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 해결수단은 제어 밸브를 비롯하여 작동 유체의 종류와 그 청정도 유지에 드는 비용이 절감된다는 것 이외에도 화재 안전성이 아주 크다는 장점이 있다.

풀 브리지 회로(full bridge circuit)에 4개의 제어 밸브를 설치함으로써 가이딩이 용이해지고 유압 라인의 길이가 짧아져서 설치비용이 적게 들게 된다.

또한 제어 밸브를 3점 제어기(three-step controller)를 통하여 조정할 수 있다는 장점도 있다. 3점 제어기는 플러스(+), 마이너스(-) 및 영(0)의 위치에만 작동하게 된다. 플러스에서는 하나의 제어 밸브 쌍이 작동되고, 마이너스에서는 다른 것이, 그리고 영에서는 2개의 제어 밸브 쌍에 전류가 흐르지 않고 닫히게 된다. 상기를 통하여 제어기 구조가 간단하게 된다.

제어 밸브에는 스로틀이 설치되기 때문에, 제어 밸브가 완전히 열려도 피스톤 위치는 과도하게 변동됨이 없이 조절될 수 있다.

또한 제어 밸브는 펄스폭 변조(pulse with modulation)를 통하여 조정할 수 있다는 장점이 있다. 3점 제어에 있어서 제어 밸브의 개방시간 간격은 전체적으로 변화되지만, 펄스폭 변조로 일정하고 짧은 개방간격의 개수를 변화시킬 수 있다(가변 펄스듀티팩터(pulse-duty factor)). 상기와 같은 것은 독립된 전자식 하드웨어의 분리된 스위칭신호 또는 계산기의 소프트웨어를 사용하는 3점 제어와 유사하게 실현된다. 이것은 상기 펄스듀티팩터를 스위치주파수 감소방향으로 최적화시킨다. 펄스폭 변조에서는 3점 제어에서와 같이 항상 배출(outlet) 제어 밸브와 인입(inlet) 제어 밸브가 동시에 조정되는데, 이는 실린더 챔버의 유입 부피가 항상 다른 챔버의 송출 부피에 해당하기 때문이다.

또한 각각의 피스톤은 연결 로드를 통하여 위치 센서와 연결되며, 상기 위치 센서는 피스톤 위치가 상한값 또는 하한값을 넘어설 때 제어를 개시한다. 상기 위치 센서는 피스톤 위치용 폐 제어 회로를 가능하게 한다. 이와 관련하여 한계치의 상한과 하한에 따라서 허용된 피스톤 위치의 히스테리시스(hysteresis)를 결정함으로써 구조를 간단하게 하고 3점 제어기의 작동을 간단하게 한다는 장점을 제공한다.

또한 4개의 제어 밸브는 하나의 제어 밸브 블록에 합쳐져 있으므로 제어 밸 브의 설치 장소 절약과 비용 절감을 얻을 수 있다는 장점도 제공한다.

본 발명에 따른 또 다른 특징은 청구항을 비롯하여 다음과 같은 실시예를 도면을 사용하여 더욱 자세하게 설명한다.

도 1은 유압 실린더의 유압 오일 순환의 브릿지 회로의 회로도,

도 2는 유압 오일 순환 및 유압 실린더용 제어 밸브의 제어의 회로도,

도 3은 유압 오일 순환 및 스트랜드 가이딩 세그먼트의 4개 유압 실린더용 제어 밸브의 제어를 도시한 단순화된 회로도,

도 4는 스트랜드 가이딩 세그먼트의 전체를 도시한 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 유압 실린더 3 : 밸브 블록

4,6,8,10 : 연결점 5,7 : 감압부

9 : 실린더 챔버 11 : 링 실린더 챔버

12 : 피스톤 13 : 피스톤 로드

14 : 연결 로드 15 : 위치 센서

16 : 전자석 17 : 전기 라인

18 : 제어기 19 : 펄스폭 변조기

20 : 계산기 21 : 스프링

22 : 패킹 부시 23 : 회동 헤드(swivel head)

24 : 제어 박스 25 : 컴퓨터

26 : 네트워크 카드 27 : 중앙 처리장치

28 : 메모리 29 : 인터페이스

30 : 제어 증폭기,디지털/아날로그 변환기

31 : 온/오프 스위치 32 : 제어판

35 :가이딩 세그멘트 36 : 롤러

37 : 주조 스트랜드 38 : 지지대

40 : 위치 블록

도 1은 유압 실린더(2)의 유압 회로의 제어 밸브(on-off valve)(1a, 1b, 1c, 1d)가 브리지 회로로 연결되어 하나의 밸브블록(3)으로 구성되어 있는 것을 도시한 것이다. 제어 밸브(1a, 1b)는 첫 번째 연결점(4)을 통하여 감압부(5), 그리고 제어 밸브(1c, 1d)는 두 번째 연결점(6)을 통하여 가압부(7)와 연결될 수 있다. 제어 밸브(1a, 1c)는 3번째 연결점(8)을 통하여 실린더 챔버(9)와 연결되고, 제어 밸브(1b, 1d)는 4번째 연결점(10)을 통하여 유압 실린더(2)의 링 실린더 챔버(11)와 연결된다. 실린더 챔버(9)와 링 실린더 챔버(11)는 피스톤(12)에 의하여 밀봉상태로 분할되고, 상기 피스톤은 링 실린더 챔버(11)로부터 돌출되는 피스톤 로드(13)를 포함한다. 도 1은 매우 콤팩트하고(compact), 비용이 저렴한 밸브 블록(3)의 배치를 도시하고 있다.

도 2에는 유압 실린더(2)가 설치된 밸브블록을 비롯하여 단순화되어 도시된 제어 밸브(1a, 1b, 1c, 1d)의 전기적 제어부가 도시되어 있다. 도 2는 또한 제어 밸브(1a, 1b, 1c, 1d)를 감압부(5) 및 가압부(7)에 연결하기 위한 연결점(4, 6, 8, 10)를 비롯하여 실린더 챔버(9)와 링 실린더 챔버(11)를 도시한 것이다. 피스톤(12)은 또한 연결 로드(14)에 의하여 유압 실린더(2)에 대한 피스톤(12)의 각 위치를 지시하는 위치 센서(15)와 연결된다. 제어 밸브(1a, 1b, 1c, 1d)에는 각각의 전자석(16)이 설치되어 있으며, 상기 전자석은 전기 라인(17a, 17b, 17c, 17d)를 통하여 3점 제어기(18) 또는 펄스폭 변조기(19)와 연결된다. 3점 제어기(18) 또는 펄스폭 변조기(19)는 전자적 하드웨어로서 작용하거나 계산기(20)에 소프트웨어로서 설치된다. 제어 밸브(1a, 1b, 1c, 1d)에는 전자석(16)에 전류가 흐르지 않을 때 상기 제어밸브를 닫는 스프링(21)이 설치된다. 스트랜드 가이딩 세그먼트(35, 도 4)의 한쪽의 반부재(one half)에 대하여 유압 실린더(2)를 지지하는 역할도 수행하는 패킹부시(22)에 의하여 피스톤 로드(13)가 실링된다. 피스톤 로드는 그 자유단에서 피스톤로드를 스트랜드 가이딩 세그먼트(35)의 다른 반부재와 연결하는 회동 헤드(23)를 지지한다.

도 3은 유압 오일 순환 및 스트랜드 가이딩 세그먼트(35, 도 4)의 4개의 유압 실린더(2)에 대한 밸브 블록(3)의 제어를 나타내는 단순화된 회로도이다. 동일한 방법으로 측정장치(leveling machine)와 톱도 조정할 수 있게 된다. 제어 박스(24)는 컴퓨터(25)와 연결되고, 상기 컴퓨터의 소프트웨어는 제어 밸브 블록(3)을 3점 제어기 혹은 펄스폭 변조기를 사용하여 제어하게 된다. 제어 박스(24)에는 네트워크 카드(26), 중앙 처리장치(CPU)(27), 메모리(28), 위치 센서(15)와 연결하는 SSI 인터페이스와 같은 인터페이스(29), 제어 밸브 신호용 디지털/아날로그 변환기 및 제어 증폭기(30), 제어판(32)용 디지털식 입출력장치(31) 및 장치의 신호 연결용 스트립터미널(33)이 설치되고, 여기에 주공급회로(34)가 설치된다.

도 4는 도 3과 근본적으로 동일한 것으로, 스트랜드 가이딩 세그먼트(35)를 전체적으로 도시한 것이다. 상기 스트랜드 가이딩 세그먼트(35)에는 가이딩되는 주조 스트랜드(37)가 그 사이에 위치하는 롤러(36)가 설치되고, 상기 롤러 양쪽에 지지대(38)가 설치된다. 상기 지지대는 유압 실린더(2)와 피스톤(12)에 의하여 피스톤 로드(13)로써 조정된다. 제어 밸브 블록(3)과 유압 실린더(2) 사이에 있는 유압 라인에는 공정을 감시하기 위한 압력 센서(39)가 설치된다. 상기 센서의 신호는 제어 밸브 블록(3)의 신호와 함께 입력/출력 부품(40)에 수집되어, 다시 디지털/아날로그 변환기(30)에 전달된다. 그 후, 위치 센서(15)의 신호가 인터페이스(29)로 전달된다.

본 발명에 따른 장치는 다음과 같이 작동하게 된다. 위치 센서(15)가 롤러(36)의 요구 위치로부터의 편차(deviation)을 나타나는 경우에, 한계치의 정해진 상한값 또는 하한값을 초과하였다면, 3점 제어기 또는 펄스폭 변조기를 사용하여 해당하는 제어 밸브(1a, 1b, 1c, 1d)를 조정하여 요구 위치에 다시 놓이도록 한다.

연속 밸브 대신 제어 밸브를 사용하여, 작동유체로 물-기름 에멀젼을 사용할 수 있고, 상기를 통하여 누출 시에 화재의 위험을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다. 또한 작동유를 미세하게 여과할 필요가 없게 되며, 상기로 인하여 본 발명에 따른 장치는 작동과 구동에 드는 비용이 저렴하게 된다는 장점이 있다.

Claims (7)

1. 지지대(38)에 의해서 서로를 향해 이동되도록 구성되어 있으며 주조 스트랜드(37)를 가이드하는 롤러(36)를 가진 연속 주조장치의 스트랜드 가이딩 세그먼트(35)로서,

   상기 지지대(38)를 이동시키도록 구성된 피스톤(12) 및 피스톤 로드(13)를 가진 적어도 4 개의 유압 실린더(2);

   풀 브리지 회로로 연결되어 있으며, 상기 유압 실린더(2)를 전진시키기 위해 유압 실린더(2)의 각각에 설치되어 있는 밸브 블록(3)에 포함되어 있는 4 개의 제어 밸브(1a, 1b, 1c, 1d);

   펄스폭 변조 또는 3점 제어에 의해 상기 제어 밸브(1a, 1b, 1c, 1d)를 제어하는 소프트웨어를 가진 컴퓨터(25);

   상기 밸브 블록(3)과 유압 실린더(2) 사이의 유압 라인에 배치된 압력 센서(39);

   상기 피스톤(12)에 연결된 위치 센서(15);

   상기 컴퓨터에 연결되어 있고, 압력 센서(39), 위치 센서(15) 및 밸브 블록(3)에 의해 발생된 신호를 수신하여, 수신된 신호를 컴퓨터(25)에 전송하도록 구성된 제어 박스(24);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치의 스트랜드 가이딩 세그먼트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제어 밸브(1a, 1b, 1c, 1d)는 스로틀을 포함하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치의 스트랜드 가이딩 세그먼트.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 각각의 피스톤(12)은 연결 로드(14)를 통하여 위치 센서(15)와 연결되어 있으며, 상기 위치 센서는 피스톤 위치가 상한 또는 하한을 넘어서는 것에 따라 제어를 개시하는 것을 특징으로 하는 연속주조장치의 스트랜드 가이딩 세그먼트.
7. 삭제

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