KR20140098376A

KR20140098376A - 인고트 제조 설비

Info

Publication number: KR20140098376A
Application number: KR1020130010893A
Authority: KR
Inventors: 최화열; 염성호; 이광근
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-08-08

Abstract

본 발명은 용강이 저장되는 용강저장부와 밀폐된 공간이 형성되고, 상기 용강저장부에서 배출된 용강이 주입되는 주형부와 상기 용강저장부와 상기 주형부를 연결하고, 상기 용강저장부에 저장된 용강이 상기 주형부로 주입되도록 가이드하는 용강이동부 및 상기 주형부 내부의 압력을 조절하여, 용강의 주입속도가 기설정된 기준 주입속도에 이르도록 하는 용강주입속도 조절부를 포함한다.

Description

인고트 제조 설비{Equipment for manufacturing ingot}

본 발명은 인고트 제조 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용강의 주입속도를 일정하게 유지시킬 수 있는 인고트 제조 설비에 관한 것이다.

일반적으로, 제강은 선철 등에서 불순물을 제거하고 강을 제조하는 공정이다.

이와 같은 공정에서 인고트를 제조하는 경우, 상주법(top casting) 및 하주법(bottom casting)과 같은 용강을 주형으로 주입하는 방법이 사용된다.

이중, 상기 하주법은 래들에 저장된 용강을 주형의 하부로 주입하는 방법이다.

여기서, 상기 하주법을 사용하는 경우 인고트 내부 균열 등의 불량을 방지하기 위해, 주형으로 주입되는 용강의 주입속도를 일정하게 하는 것이 중요하다.

본 발명과 관련된 선행 문헌으로는 대한민국 공개특허 제10-2002-0092517호(공개일 : 2002.12.12)가 있으며, 상기 선행문헌에는 하주법을 이용한 강괴의 제조장치에 대한 기술이 개시된다.

본 발명의 목적은, 용강을 균일한 속도로 주형부로 주입할 수 있는 인고트 제조 설비를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 인고트 제조 설비는 용강이 저장되는 용강저장부와 밀폐된 공간이 형성되고, 상기 용강저장부에서 배출된 용강이 주입되는 주형부와 상기 용강저장부와 상기 주형부를 연결하고, 상기 용강저장부에 저장된 용강이 상기 주형부로 주입되도록 가이드하는 용강이동부 및 상기 주형부 내부의 압력을 조절하여, 용강의 주입속도가 기설정된 기준 주입속도에 이르도록 하는 용강주입속도 조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 용강주입속도 조절부는 상기 용강이동부 상에 설치되고, 상기 주형부로 주입되는 용강의 주입속도를 측정하는 용강속도 측정장치와 상기 주형부와 연결관으로 연결되고, 상기 용강속도 측정장치로부터 전달받은 용강의 주입속도가 일정하도록 상기 주형부 내의 압력을 조절하도록 구동되는 펌프와 상기 용강의 기준 주입속도가 기설정되고, 용강의 주입속도가 상기 기준 주입속도에 이르도록 상기 펌프를 구동시키는 제어부를 구비한다.

그리고, 상기 용강주입속도 조절부는 상기 주형부 내의 압력값을 측정하는 압력 측정장치를 구비하고, 상기 제어부에는 상기 주형부에 저장된 용강량에 따라 가변되는 서로 다른 압력값이 기설정되고, 상기 기설정된 압력값에 따라 상기 주형부 내의 용강량이 설정되고, 상기 제어부는 상기 기설정된 압력값 중 측정한 상기 압력값에 해당되는 압력값을 선정하고, 선정한 상기 압력값에 해당되는 상기 주형부의 용강량을 결정한다.

그리고, 상기 용강이동부에는 용강의 주입유로를 개폐하는 용강주입 차단부재를 구비하고, 상기 제어부에는 상기 주형부 내부에 설정된 최대 용강량을 이루는 최대 압력값이 기설정되고, 상기 제어부는 측정한 상기 압력값이 상기 최대 압력값에 이르면, 상기 용강주입 차단부재를 사용하여 상기 주입경로를 폐쇄하고, 상기 펌프의 구동을 중지한다.

한편, 상기 인고트 제조 설비에는 거리 측정을 통해 용강저장부에 저장된 용강량을 판단하는 거리 측정장치를 구비하고, 상기 제어부에는 상기 용강저장부 내부에 저장된 최소 용강량을 이루는 최소 용강거리값이 기설정되고, 상기 제어부는, 측정한 용강거리값이 상기 최소 용강거리값에 이르면, 상기 펌프의 구동을 중지한다.

본 발명은, 주형부로 주입되는 용강의 주입속도를 상기 주형부 내의 압력 조절을 통해 일정하게 유지시켜, 주입속도 차이에 의한 주형의 불량을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 상기 주형부로 주입되는 용강의 주입속도 차이에 의한 주형의 불량 발생을 방지함으로써, 제작되는 주형들 간의 오차를 감소시킬 수 있는 효과를 갖는다.

도 1 은 본 발명에 따른 인고트 제조설비를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 인고트 제조설비의 용강주입속도 조절부를 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 인고트 제조설비의 실시예를 도시한 도면이다.
도 4 는 본 발명에 따른 인고트 제조설비의 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 5 는 본 발명에 따른 인고트 제조설비의 작동을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 인고트 제조설비를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 인고트 제조설비는 용강저장부(100), 주형부(200), 용강이동부(300) 및 용강주입속도 조절부(400)를 포함한다.

먼저, 상기 용강저장부(100)에는 용강이 저장된다.

즉, 상기 용강저장부(100)는 용광로에서 정련된 용강을 받아서 후술 될 주형부(200)로 전달하기 위하여 용강을 저장한다.

여기서, 상기 용강저장부(100)는 후술 될 주형부(200)의 높이보다 소정의 길이 차이를 가지도록 높게 구비되는 것이 바람직하며, 이는 용의하게 압력차에 의해 용강이 후술 될 주형부(200)로 주입되도록 한다.

상기 주형부(200)는, 상부 케이스(210)에 의해 밀폐된 공간이 형성되고, 상기 용강저장부(100)에서 배출된 용강이 주입되도록 구비된다.

상기 주형부(200)의 하부에는, 후술 될 용강이동부(300)를 통해 상기 용강저장부(100)에서 배출된 용강이 이동하여 주입될 수 있도록 용강 주입단(220)이 설치된다.

여기서, 상기 주형부(200)의 상기 용강 주입단(220)으로 용강 주입되는 방식을 하주법(bottom casting)이라고 한다.

상기 하주법은, 상기 주형부(200)의 하부로 용강의 주입 시 천천히 주입되어 스플러쉬(splash)를 발생시키지 않기 때문에, 상기 주형부(200)의 표면 상태를 양호하게 유지시킬 수 있다.

한편, 용강이동부(300)는 용강저장부(100)와 상기 주형부(200)를 주입관(310)을 통해 연결한다.

즉, 상기 용강이동부(300)는 상기 주입관(310)의 일단에 형성되어 상기 용강저장부(100)의 하부에 연결되는 제1연결단(311) 및 상기 주입관(310)의 타단에 형성되어 용강 주입단(220)과 연결되는 제2연결단(미도시)의 구조로 이루어진다.

따라서, 상기 용강이동부(300)는 상기 용강저장부(100)에 저장된 용강이 주입관(310)을 통해 상기 주형부(200)로 이동되도록 용강의 흐름을 가이드한다.

또한, 상기 용강이동부(300)는 상기 용강저장부(100)가 상기 주형부(200) 보다 높은 위치에 위치할 수 있도록 소정의 높이를 가지도록 형성되어 상기 용강저장부(100) 및 상기 주형부(200)를 각각 연결한다.

한편, 용강주입속도 조절부(400)는 용강속도 측정장치(410), 펌프(420) 및 제어부(430)를 구비한다.

상기 용강속도 측정장치(410)는, 용강이동부(300) 상에 설치되고, 주형부(200)로 주입되는 용강의 주입속도를 측정하여 후술 될 제어부(430)로 전달한다.

여기서, 상기 용강속도 측정장치(410)는 초음파 센서로 형성되어, 비접촉식으로 상기 용강이동부(300)를 통과하는 용강의 속도를 측정할 수 있다.

상기 용강속도 측정장치(410)는, 용강저장부(100)에 연결된 제1연결단(311) 주변의 주입관(310)에 설치되는 것이 바람직하나, 용강 주입단(220) 상에 설치되어 용강의 속도를 측정할 수도 있다.

한편, 펌프(420)는 상기 주형부(200)와 연결관(421)으로 연결되고, 상기 용강속도 측정장치(410)로부터 전달받은 용강의 주입속도가 일정하도록 후술 될 제어부(430)의 제어에 따라 상기 주형부(200) 내의 압력을 흡입한다.

즉, 상기 펌프(420)는 밀폐된 상기 주형부(200)의 상부케이스(210)에서 상기 연결관(421)을 통해 연장되어 외부에 구비되고, 후술 될 제어부(430)의 동작 시 상기 주형부(200) 내부의 압력을 가변시켜 상기 주형부(200)로 주입되는 용강의 주입속도를 조절한다.

상기 제어부(430)는, 기설정된 용강의 기준 주입속도와 용강의 주입속도가 동일하도록 상기 펌프(420)를 구동시킨다.

즉, 상기 제어부(430)는 기설정된 기준 용강속도 측정값을 설정하고, 상기 용강속도 측정장치(410)로부터 전달받은 용강의 속도 값이 상기 기준 용강속도 측정값과 다르면, 그에 대응하도록 상기 펌프(420)를 구동시켜 용강의 속도를 일정하게 유지시키도록 한다.

이하, 도 2 는 본 발명에 따른 인고트 제조설비의 용강주입속도 조절부를 도시한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 인고트 제조설비는 용강주입속도 조절부(400)를 통해 주형부(200)로 주입되는 용강의 주입속도를 일정하게 유지시킬 수 있다.

즉, 상기 용강주입속도 조절부(400)는 용강이동부(300) 상에서 측정된 용강의 주입속도가 기설정된 기준 주입속도와 동일하도록 후술 될 제어부(430)를 통해 주형부(200) 내부의 압력을 조절한다.

이때, 상기 용강주입속도 조절부(400)는 용강속도 측정장치(410), 펌프(420) 및 제어부(430)를 구비한다.

상기 용강속도 측정장치(410)는, 용강저장부(100)에 연결된 제1연결단(311)주변의 주입관(310)에 설치되는 것이 바람직하나, 주형부(200)에 연결된 제2연결단(미도시) 주변의 상기 주입관(310) 상에 설치되어 용강의 속도를 측정할 수도 있다.

한편, 펌프(420)는 구성 및 작용이 도 1에서 개시된 내용과 동일하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 펌프(420)에는 연결관(421) 상에 설치되고, 제어부(430)를 통해 상기 연결관(421)의 관로를 단계적으로 개폐하도록 하여, 용강의 주입속도를 일정하게 유지시키도록 조절하는 밸브(422)가 구비될 수 있다.

상기 밸브(422)는, 상기 펌프(420)를 통하여 주형부(200)의 압력을 흡입하게 되면, 제어부(430)에 의해 흡입되는 상기 주형부(200)의 압력을 조절할 수 있도록 상기 연결관(421) 내부에서 소정의 각도로 각도변경이 가능할 수 있다.

즉, 상기 제어부(430)는 만일 상기 기준 용강속도 측정값보다 용강의 속도가 느리면 상기 펌프(420)를 구동력을 증가시키고, 상기 밸브(422)를 개방하여 용강의 속도 값이 상기 기준 용강속도 측정값에 이르도록 한다.

반면에, 상기 제어부(430)는 상기 기준 용강속도 측정값보다 용강의 속도가 빠르면 상기 밸브(422)를 통해 상기 펌프(420)에 의해 흡입되는 압력을 조절함으로써, 용강의 속도 값이 상기 기준 용강속도 측정값에 도달하도록 한다.

따라서, 인고트 제조 설비는 상기 제어부(430)를 통해 용강 주입속도가 일정하도록 주형부(200) 내의 압력을 조절함으로써, 용강이동부(300)의 길이를 조절하지 않고도 상기 주형부(220)로 주입되는 용강의 속도를 유지시킬 수 있다.

결과적으로, 상기 인고트 제조 설비는 상기 주형부(200)로 주입되는 용강의 주입속도 차이가 변함으로 발생될 수 있는 주형의 불량을 방지할 수 있다.

한편, 용강주입속도 조절부(400)는 상기 주형부(200) 내의 압력값을 측정하는 압력 측정장치(420)를 구비한다.

여기서, 제어부(430)에는 상기 주형부(200)에 저장된 용강량에 따라 가변되는 서로 다른 압력값이 기설정되고, 상기 기설정된 압력값에 따라 상기 주형부(200) 내의 용강량이 설정된다.

이때, 상기 제어부(430)는 상기 기설정된 압력값 중 측정한 상기 압력값에 해당하는 압력값을 선정하고, 선정한 상기 압력값에 해당되는 상기 주형부(200)의 용강량을 결정한다.

이하, 도 3 은 본 발명에 따른 인고트 제조 설비의 실시예를 도시한 도면이고, 도 4 는 본 발명에 따른 인고트 제조 설비의 다른 실시예를 도시한 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 인고트 제조 설비는 용강의 주입유로를 개폐하도록 하는 용강주입 차단부재(320)가 설치될 수 있다.

상기 용강주입 차단부재(320)는, 용강저장부(100)와의 연결부위에 설치되고, 압력 측정장치(440)를 통해 주형부(200) 내의 용강량을 파악하여, 상기 용강저장부(100)로부터 용강의 주입을 선택적으로 차단한다.

즉, 상기 용강주입 차단부재(320)는 제1연결단(311) 상에 밸브의 형태로 설치되고, 밸브의 작동과 유사하도록 용강의 주입유로를 개폐하여 상기 용강 저장부(100)에서 용강이동부(300)로 용강이 공급되는 것을 차단할 수 있다.

이때, 제어부(430)에는 주형부(200) 내부에 설정된 최대 용강량을 이루는 최대 압력값이 기설정된다.

여기서, 상기 제어부(430)는 측정한 상기 압력값이 최대 압력값에 이르면, 용강주입 차단부재(320)를 사용하여 용강의 유입경로를 폐쇄하고, 펌프(420)의 구동을 중지한다.

따라서, 상기 용강주입 차단부재(320)는 압력측정장치(420)를 통해 상기 주형부(200) 내의 최대 용강량을 파악하고, 그에 따라 상기 제어부(430)에 의해 주형부(200)로 주입되는 용강을 차단할 수 있다.

결과적으로, 상기 용강주입 차단부재(320)는 상기 주형부(200) 내의 최대 용강량에 용강이 도달했을 경우, 유입경로를 차단하고, 펌프(420)의 구동이 중지되도록 함으로써, 과부하로 인한 상기 펌프(420)의 고장을 방지할 수 있다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 인고트 제조 설비는 용강저장부(100)의 상부에 소정거리로 이격되도록 거리 측정장치(500)를 구비하여, 거리 측정을 통해 상기 용강저장부(100)의 용강량에 따라 상기 펌프(420)의 구동을 조절할 수 있다.

즉, 제어부(430)에는 상기 거리 측정장치(500)의 발광부(510) 및 수광부(520)를 통해 상기 용강저장부(100) 내의 최소 용강량에 따른 거리를 측정하여, 상기 용강저장부(100) 내부에서 최소 용강량을 이루는 최소 용강거리값이 기설정된다.

이때, 상기 제어부(430)는 상기 용강저장부(100) 내에서 측정한 용강거리값이 상기 최소 용강거리값에 이르면, 펌프(420)의 구동을 중지시킴으로써, 인고트 제조 설비의 동작을 종료시킨다.

따라서, 거리 측정장치(500)는 주형부(200) 내에서 측정된 용강거리값이 최소 용강거리값이에 도달했을 경우, 상기 제어부(430)를 통해 상기 펌프(420)의 구동이 중지되도록 하여, 상기 용강저장부(100) 내의 용강량에 따른 상기 펌프(420)의 구동을 조절할 수 있다.

이하, 도 5 는 본 발명에 따른 인고트 제조 설비의 작동을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 인고트 제조 설비는 주형부(200)로 주입되는 용강의 기준 주입속도 및 상기 주형부(200) 내의 용강량에 따른 최대 압력값을 설정한다.

이때, 상기 용강의 기준 주입속도는 용강이동부(300) 상에 설치된 용강주입속도 측정장치(410)를 통해 상기 주형부(200)로 주입되는 용강의 속도와 비교하기 위하여 기설정된다.

또한, 상기 주형부(200) 내의 용강량에 따른 최대 압력값은 상기 주형부(200) 내부로 용강이 주입됨에 따라 변화되는 상기 주형부(200) 내의 압력값이 최대 압력값에 도달하도록 펌프(420)를 구동시키기 위하여 기설정된다.

이어서, 인고트 제조 설비는 용강이 상기 주형부(200)로 주입됨과 동시에, 용강의 속도를 조절하기 위하여 상기 펌프(420)를 작동시킨다.

다음으로, 상기 펌프(420)의 구동에 따라 용강의 주입속도와 기설정된 용강의 기준 주입속도를 비교한다.

만일, 용강의 주입속도와 상기 기설정된 용강의 기준 주입속도가 동일하다고 판단되면, 상기 펌프(420)의 구동을 동일하게 유지시킨다.

이때, 용강의 주입속도가 상기 기설정된 용강의 기준 주입속도가 동일하지 않은 것으로 판단되면, 상기 펌프(420)의 작동을 조절하여 용강의 주입속도와 기설정된 용강의 기준 주입속도를 동일하게 유지시킨다.

한편, 압력 측정장치(440)는 주형부(200) 내로 주입된 용강량에 따른 압력값과 기설정된 상기 주형부(200)의 최대 압력값을 비교한다.

여기서, 제어부(430)는 측정한 상기 압력값이 상기 최대 압력값에 이르면, 상기 용강주입 차단부재(320)를 구동시켜 용강의 주입경로를 폐쇄하고, 펌프(420)의 구동을 중지한다.

다시 말해, 용강이 상기 주형부(200)에 주입되어 최대 압력값에 도달하였다고 판단되면, 상기 제어부(430)를 통해 상기 용강주입 차단부재(320)를 구동시킴과 동시에 상기 펌프(420)의 구동을 중단시켜 인고트 제조를 종료한다.

만일, 상기 압력 측정장치(440)를 통해 주형부(200) 내부에 용강이 최대 압력값에 도달하지 않았다고 판단되면, 상기 펌프(420)를 작동시켜, 상기 주형부(200) 내부의 압력이 최대 압력값에 도달할 때까지 용강이 주입되도록 한다.

결과적으로, 본 발명은 주형부로 주입되는 용강의 주입속도를 상기 주형부 내의 압력 조절을 통해 일정하게 유지시켜, 주입속도 차이에 의한 주형의 불량을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.

100 : 용강저장부 200 : 주형부
210 : 상부 케이스 220 : 용강 주입단
300 : 용강이동부 310 : 주입관
311 : 제1연결단 320 : 용강주입 차단부재
330 : 용강 배출부재 400 : 용강주입속도 조절부
410 : 용강속도 측정장치 420 : 펌프
421 : 연결관 422 : 밸브
430 : 제어부 440 : 압력 측정장치
500 : 거리 측정장치 510 : 발광부
520 : 수광부
d : 측정한 용강거리값 d_min: 최소 용강거리값

Claims

용강이 저장되는 용강저장부;
밀폐된 공간이 형성되고, 상기 용강저장부에서 배출된 용강이 주입되는 주형부;
상기 용강저장부와 상기 주형부를 연결하고, 상기 용강저장부에 저장된 용강이 상기 주형부로 주입되도록 가이드하는 용강이동부; 및
상기 주형부 내부의 압력을 조절하여, 용강의 주입속도가 기설정된 기준 주입속도에 이르도록 하는 용강주입속도 조절부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인고트 제조 설비.
제1항에 있어서,
상기 용강주입속도 조절부는,
상기 용강이동부 상에 설치되고, 상기 주형부로 주입되는 용강의 주입속도를 측정하는 용강속도 측정장치와
상기 주형부와 연결관으로 연결되고, 상기 용강속도 측정장치로부터 전달받은 용강의 주입속도가 일정하도록 상기 주형부 내의 압력을 조절하도록 구동되는 펌프와
상기 용강의 기준 주입속도가 기설정되고, 측정한 상기 용강의 주입속도가 상기 기준 주입속도에 이르도록 상기 펌프를 구동시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 인고트 제조 설비.
제2항에 있어서,
상기 용강주입속도 조절부는,
상기 주형부 내의 압력값을 측정하는 압력 측정장치를 구비하고,
상기 제어부에는, 상기 주형부에 저장된 용강량에 따라 가변되는 서로 다른 압력값이 기설정되고, 상기 기설정된 압력값에 따라 상기 주형부 내의 용강량이 설정되고,
상기 제어부는, 상기 기설정된 압력값 중 측정한 상기 압력값에 해당되는 압력값을 선정하고, 선정한 상기 압력값에 해당되는 상기 주형부의 용강량을 결정하는 것을 특징으로 하는 인고트 제조 설비.
제3항에 있어서,
상기 용강이동부에는,
용강의 주입유로를 개폐하는 용강주입 차단부재를 구비하고,
상기 제어부에는, 상기 주형부 내부에 설정된 최대 용강량을 이루는 최대 압력값이 기설정되고,
상기 제어부는, 측정한 상기 압력값이 상기 최대 압력값에 이르면, 상기 용강주입 차단부재를 사용하여 상기 주입경로를 폐쇄하고, 상기 펌프의 구동을 중지하는 것을 특징으로 하는 인고트 제조 설비.
제2항에 있어서,
상기 인고트 제조 설비에는,
거리 측정을 통해 용강저장부에 저장된 용강량을 판단하는 거리 측정장치를 구비하고,
상기 제어부에는, 상기 용강저장부 내부에 저장된 최소 용강량을 이루는 최소 용강거리값이 기설정되고,
상기 제어부는, 측정한 용강거리값이 상기 최소 용강거리값에 이르면, 상기 펌프의 구동을 중지하는 것을 특징으로 하는 인고트 제조 설비.