KR100244640B1 - 연속주조주편의 냉각방법 - Google Patents

연속주조주편의 냉각방법 Download PDF

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Abstract

본발명은 연속주조기의 2차냉각대에서 연속주조주편을 냉각하는 방법에 관한 것으로써, 기존의 연속주조기의 2차냉각대에서의 노즐배열을 적절히 제어함으로써 연속주조주편이 냉각이 폭방향으로 균일하게 이루어지도록 하는 연속주조주편의 냉각방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
본발명은 주조과정에서 발생되는 용강의 정압을 억제할수 있도록 구성되는 다수개의 가이드롤러, 상기 가이드 롤러를 지지하기 위한 다수개의 장,단 프레임, 및 연주주편을 냉각하기 위한 다수개의 분사노즐을 포함하여 구성되는 보우 타입 연속주조기의 2차 냉각대에서 주조주편을 냉각하는 방법에 있어서, 주조주편의 폭방향으로의 온도분포와 2차 냉각대에서의 비수분포와의 상관관계를 구하는 단계; 주조주편의 폭방향으로의 온도분포에 대한 목표 폭방향 온도분포를 설정하는 단계; 상기 목표 폭방향 온도분포를 상기 상관관계에 대입하여 2차 냉각대에서의 목표 비수분포를 구하는 단계; 상기 각 노즐에 대하여 높이에 따른 비수분포를 측정하는 단계; 상기에서 측정된 각 노즐의 비수분포를 고려하여 노즐에 의해 분사되는 냉각수가 프레임과 간섭되지 않는 범위에서의 노즐 이동범위한계를 구하는 단계; 상기에서 구한 노즐이동범위 한계에서 상기 노즐을 이동시키면서 주편에 냉각수를 분사하고 비수분포를 측정하는 단계; 상기와 같아 측정된 비수분포가 상기 목적 비수분포에 도달될때까지 상기 노즐을 상,하, 좌,우로 이동시키는 단계; 상기와같이 측정된 비수분포가 목표비수분포를 만족할때의 노즐위치를 구하는 단계; 상기와같이 구한 노즐위치에 노즐을 위치시킨 다음 노즐을 통해 냉각수를 분사시켜 주조주편을 냉각시키는 단계를 포함하여 구성되는 연속주조주편의 냉각방법을 그요지로 한다.

Description

연속주조주편의 냉각방법
제1도: 종래의 보우(Bow) 타입 연속주조기의 2차 냉각대에 있어 종래의 방법에 따라 배열된 분사노즐 및 프레임을 나타내는 개략도.
제2도: 보우 타입 연속주조기의 2차 냉각대에 있어 종래방법에 따라 배열된 분사노즐 및 프레임을 나타내는 평면 개략도.
제3도: 종래 방법에 따라 주조주편을 냉각할 시 주조주편의 폭방향에 따른 온도분포를 나타내는 그래프.
제4도: 종래 방법에 따라 주조주편을 냉각할시 2차 냉각대에서의 비수분포도.
제5도: 보우타입 연속주조기의 2차 냉각대에서 프레임을 고려한 노즐 배치위치의 한계 범위를 구하는 과정을 설명하기 위한 모식도.
제6도: 본발명에 적용될 수 있는 주편 폭방향 온도 측정장치의 일례도.
제7도: 본발명의 노즐 배열구조의 일례도.
제8도: 제7도와 같은 노즐 배열구조에 의해 냉각수를 분사하는 경우의 비수분포도.
제9도: 본발명의 노즐 배열구조의 다른 일례도.
제10도: 제9도와같은 노즐배열구조에 의해 냉각수를 분사하는 경우의 비수분포도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 2차 냉각대 11 : 가이드롤러
12 : 프레임 13 : 노즐
20 : 주편 폭방향 온도측정장치 21 : 온도센싱부
23 : 이동부
본발명은 연속주조기의 2차 냉각대에서 연속주조주편을 냉각하는 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 2차 냉각대에서 노즐의 배열을 변화시켜 주편폭방향으로 균일한 냉각을 이루기 위한 연속주조주편의 냉각방법에 관한 것이다.
연속주조주편은 전로에서 출강된 용강을 정련공정에서 정련한후 용강을 래들에 의해 연속주조공정으로 이송시켜 용강을 턴디쉬의 침적노즐을 통해 연속주조기의 몰드내로 연속주조하므로써 제조된다.
즉, 상기와같이 몰드에 주입된 용강은 몰드에 의한 간접냉각방식에 의해 1차 냉각된후, 2차냉각대로 이송된 다음, 폭방향으로 배열된 다수개의 노즐에 의해 냉각된 후, 커팅기에 의해 절단되어 연속주조주편으로 제조된다.
제1도에 나타난 바와같이, 연주기의 형태중 보우 타입(bow type) 연주기의 2차 냉각대(10)는 주조과정에서 발생되는 용강의 정압을 억제할 수 있도록 다수개의 가이드 롤러(guide roller)(11)가 상,하로 설치되어 있고, 이를 지지하기 위한 프레임(12)이 상,하로 연주기폭에 따라 6-8개가 설치되어 있다.
상기 프레임(12)은 장,단프레임(12b 및 12c)으로 이루어지고, 이들 프레임은 프레임지지체(15)에 지지되어 있다.
그런데, 보우타입연주기에서는 상기 프레임(12)의 간섭을 피해 분사노즐(spray nozzle)(13)을 배치하는데는 많은 제약이 따르게 된다.
제1도에서는 2차 냉각대의 하부구조의 일부만을 나타내고 있다.
한편, 제1도에서 미설명부호 "14"는 냉각수 공급관을 나타낸다.
따라서, 상기 노즐과 노즐사이의 비수의 과소중첩 또는 과대중첩이 발생될수 있는데, 제2도에 나타난 바와같이, 기존의 노즐(13) 배열은 2차 냉각대(10)의 대부분을 점하고 있는 캐스팅 보우(casting bow)에서 모두 주조방향으로 일자배열(straight)로 되어 있으므로 주조주편의 폭방향으로의 불균일한 냉각이 일어나게 된다.
한편, 강의 응고과정에서 연주주편 결함 특히, 크랙의 발생기구는 연주시에 발생되는 열응력에 의한 변형과 주편의 취성온도 구역과 밀접한 관계가 있으며, 열응력에 의한 변형은 2차 냉각대에서의 냉각특성에 좌우되므로 2차 냉각대에서의 주편의 냉각이 주조주편의 폭방향으로의 균일한 냉각이 요구되고 있다.
이와같이, 종래의 노즐배열 구조를 사용하여 2차 냉각대에서 연속주조주편을 냉각하는 경우에는 주조주편의 폭방향으로 균일한 냉각효과를 얻을 수 없으므로, 주편표면및 내부에 크랙의 발생이 빈번하게 되는 문제점이 있다.
이에, 본발명자는 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 2차 냉각대에서의 노즐배열에 대하여 연구및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본발명을 제안하게 된 것으로써, 본발명은 종래의 연속주조기의 2차 냉각대에서의 노즐 배열을 적절히 제어함으로써, 연속주조주편의 냉각이 폭방향으로 균일하게 이루어지도록 하는 연속주조주편의 냉각방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.
이하, 본발명에 대하여 설명한다.
본발명은 주조과정에서 발생되는 용강의 정압을 억제할수 있도록 구성되는 다수개의 가이드롤러, 상기 가이드 롤러를 지지하기 위한 다수개의 장,단 프레임, 및 연주주편을 냉각하기 위한 다수개의 분사노즐을 포함하여 구성되는 보우 타입 연속주조기의 2차 냉각대에서 주조주편을 냉각하는 방법에 있어서, 주조주편의 폭방향으로의 온도분포와 2차 냉각대에서의 폭방향 비수높이와의 상관관계를 구하는 단계; 주조주편의 폭방향으로의 온도분포에 대한 목표 폭방향 온도분포를 설정하는 단계; 상기 목표 폭방향 온도분포를 상기 상관관계에 대입하여 2차 냉각대에서의 목표 폭방향 비수높이를 구하는 단계; 상기 각 노즐에 대하여 노즐높이에 따른 폭방향 비수높이를 측정하는 단계; 상기에서 측정된 각 노즐의 비수분포를 고려하여 노즐에 의해 분사되는 냉각수가 프레임과 간섭되지 않는 범위에서의 노즐 이동범위한계를 구하는 단계; 상기에서 구한 노즐이동범위 한계에서 상기 노즐을 이동시키면서 주편에 냉각수를 분사하고 폭방향 비수높이를 측정하는 단계; 상기와 같이 측정된 폭방향 비수높이가 상기 목적 폭방향 비수높이에 도달될때까지 상기 노즐을 상,하, 좌,우로 이동시키는 단계; 상기와 같이 측정된 폭방향 비수높이가 목표 폭방향 비수높이를 만족할때의 노즐위치를 구하는 단계; 및 상기와같이 구한 노즐위치에 노즐을 위치시킨 다음 노즐을 통해 냉각수를 분사시켜 주조주편을 냉각시키는 단계를 포함하여 구성되는 연속주조주편의 냉각방법에 관한 것이다.
이하, 본발명에 대하여 상세히 설명한다.
본발명자는 주조주편의 폭방향으로 온도분포와 비수분포를 측정한 결과, 이들은 서로 상관관계가 있다는 것을 확인하고, 노즐의 배열을 제어하여 폭방향 비수분포 특히, 폭방향 비수높이를 조절하므로써 주조주편의 냉각이 폭방향으로 균일하게 이루어지도록 할 수 있다는데, 착안하여 본발명을 완성하게 이른 것이다.
기존의 2차 냉각대에서의 주편냉각시 주조주편의 폭방향으로의 온도분포에 대한 측정결과의 일례가 제3도에, 그리고 2차 냉각대에서의 폭방향 비수높이에 대한 측정결과의 일례가 제4도에 나타나 있다.
제3도에서의 폭방향온도 분포는 3가지 강종에 대하여 행해진 결과를 나타낸다.
본발명에 따라 연주주편을 냉각하기 위해서는 우선, 주조주편의 폭방향으로의 온도분포와 2차 냉각대에서의 폭방향 비수높이와의 상관관계를 구해야 한다.
다음에, 주조주편의 폭방향으로의 온도분포에 대한 목표폭방향 온도분포를 설정한 다음, 상기 목표폭방향 온도분포를 상기 상관관계에 대입하여 2차 냉각대에서의 목표 폭방향 비수높이를 구한다.
다음에, 각 노즐에 대하여 노즐 높이에 따른 폭방향 비수높이를 측정한다.
다음에, 제5도에서와 같이, 상기에서 측정된 각 노즐의 폭방향 비수높이를 고려하여 노즐에 의해 분사되는 냉각수가 프레임과 간섭되지 않는 범위에서의 노즐이동범위한계를 구한다.
다음에, 상기에서 구한 노즐이동범위한계에서 상기 노즐을 이동시키면서 주편에 냉각수를 분사하고 이때의 폭방향 비수높이를 측정한다.
다음에, 상기와같이 측정된 폭방향 비수높이가 목적하는 폭방향 비수높이에 도달될 때까지 상기 노즐을 상,하, 좌,우로 이동시킨다.
다음에, 상기와같이 측정된 폭방향 비수높이가 목표 폭방향 비수높이를 만족할때의 노즐위치를 구한다.
다음에, 상기와같이 구한 노즐위치에 노즐을 위치시킨 다음, 노즐을 통해 냉각수를 분사시켜 주조주편을 냉각시킴으로써, 폭방향으로의 온도분포가 균일한 주편이 얻어진다.
한편, 상기한 주편 폭방향으로의 온도분포를 측정하기위한 바람직한 온도측정장치의 일례가 제6도에 나타나 있다.
상기 온도측정장치(20)는 주편의 온도를 감지하는 온도센싱부(21), 이 온도센싱부(21)에서 감지된 값을 레코딩하는 레코더(22)및 핸들(23a)을 회전시켜 상기 온도센싱부(21)을 기어방식에 의해 이동시키도록 구성되는 이동부(23)를 포함하여 구성된다.
상기 주편 온도측정장치(20)는 연속주조기의 2차 냉각대의 후단에 주편의 폭방향으로 온도분포를 측정하도록 설치한다.
이하, 실시예를 통하여 본발명을 보다 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
제7도에서와 같이 본발명법에 따라 노즐을 배열시켜 주편을 냉각시킨 경우와 기존의 노즐 배열에 의해 주편을 냉각시킨 경우에 대한 폭방향 비수높이를 측정하고, 그 결과를 제8도에 나타내었다.
제8도에 나타난 바와같이, 본발명에 의한 경우가 종래방법에 의한 경우보다 균일하게 나타남을 알 수 있다.
[실시예 2]
주편의 에지부보다 중앙부에 비수량을 많도록 할수 있는지에 대하여 평가하기위해 제9도에서와같이 본발명에 따라 노즐을 배열시켜 주편을 냉각시킨 경우와 기존의 노즐배열에 의해 주편을 냉각시킨 경우에 대한 폭방향 비수분포(비수높이)를 측정하고, 그 결과를 제10도에 나타내었다.
제10도에 나타난 바와같이, 본발명에 의한 경우가 종래방법에 의한 경우보다 주편중앙부의 비수량이 많게 나타남을 알 수 있다.
상술한 바와같이, 본발명은 연속주조기의 2차 냉각대설계시 노즐의 배열을 적절히 제어함으로써, 균일한 온도분포를 갖도록 주편을 냉각하여 주편의 표면 및 내부품질을 향상시킬수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

  1. 주조과정에서 발생되는 용강의 정압을 억제할수 있도록 구성되는 다수개의 가이드롤러, 상기 가이드 롤러를 지지하기 위한 다수개의 장,단 프레임, 및 연주주편을 냉각하기 위한 다수개의 분사노즐을 포함하여 구성되는 보우 타입 연속주조기의 2차 냉각대에서 주조주편을 냉각하는 방법에 있어서, 주조주편의 폭방향으로의 온도분포와 2차 냉각대에서의 폭방향 비수높이와의 상관관계를 구하는 단계; 주조주편의 폭방향으로의 온도분포에 대한 목표 폭방향 온도분포를 설정하는 단계; 상기 목표 폭방향 온도분포를 상기 상관관계에 대입하여 2차 냉각대에서의 목표 폭방향 비수높이를 구하는 단계; 상기 각 노즐에 대하여 노즐높이에 따른 폭방향 비수높이를 측정하는 단계; 상기에서 측정된 각 노즐의 폭방향 비수높이를 고려하여 노즐에 의해 분사되는 냉각수가 프레임과 간섭되지 않는 범위에서의 노즐 이동범위한계를 구하는 단계; 상기에서 구한 노즐이동범위 한계에서 상기 노즐을 이동시키면서 주편에 냉각수를 분사하고 폭방향 비수높이를 측정하는 단계; 상기와 같이 측정된 폭방향 비수높이가 상기 목적 폭방향 비수높이에 도달될때까지 상기 노즐을 상,하, 좌,우로 이동시키는 단계; 상기와같이 측정된 폭방향 비수높이가 목표 폭방향 비수높이를 만족할때의 노즐위치를 구하는 단계; 및 상기와 같이 구한 노즐위치에 노즐을 위치시킨 다음 노즐을 통해 냉각수를 분사시켜 주조주편을 냉각시키는 단계를 포함하여 구성되는 연속주조주편의 냉각방법.
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