KR100364131B1 - Method for oscillating mold of continuous caster - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연속 주조기의 주형 진동방법에 관한 것으로, 특히 강의 연속주조 중 주형에 가해지는 진동패턴을 개선시킴으로써, 주형 진동수를 감소시켜 몰더 파우더의 유입량을 증가시키고, 응고쉘에 걸리는 마찰력을 줄여 고속주조의 슬래브 제조품질을 향상시킬 수 있는 연속 주조기의 주형 진동방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mold vibration method of a continuous casting machine, and in particular, by improving the vibration pattern applied to the mold during continuous casting of steel, to reduce the mold frequency to increase the inflow of molder powder, and to reduce the friction force applied to the solidification shell high-speed casting It relates to a mold vibration method of a continuous casting machine that can improve the slab manufacturing quality.
도 1 은 일반적인 연속 주조기의 구조를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a general continuous casting machine.
상기 도 1 에 도시된 바와같이, 턴디쉬(101)에 있는 용강(102)을 침지노즐(103)을 통해 주형(104)으로 이송시킨 후 연속적으로 응고시키는 강의 연속 주조공정에 있어서는, 주조의 안정적인 조업과 몰더 파우더(107)를 주형(104)내로 균일하게 유입시키기 위하여 주형 진동기(11)를 통해 주형(104)에 진동을 가해준다.As shown in FIG. 1, in the continuous casting process of steel in which the molten steel 102 in the tundish 101 is transferred to the mold 104 through the immersion nozzle 103 and continuously solidified, the casting is stable. Vibration is applied to the mold 104 through the mold vibrator 11 to uniformly introduce the operation and mold powder 107 into the mold 104.
이때 주형(104)과 응고쉘(109) 사이에는 마찰력이 발생하게 되는 데, 상기 마찰력은 주조속도가 증가할 경우 더 증가하게되어 상기 응고쉘(109)에 크랙(Crack)을 유발시키게 한다.At this time, a friction force is generated between the mold 104 and the solidification shell 109, and the friction force is further increased when the casting speed is increased, causing a crack in the solidification shell 109.
상기 주형(104)과 응고쉘(109) 사이에 발생되는 마찰력은 몰드 슬래그 필름(105)의 점도에 비례하고, 주형(104)과 응고쉘(109) 사이의 상대속도에 비례한다.The frictional force generated between the mold 104 and the solidification shell 109 is proportional to the viscosity of the mold slag film 105 and is proportional to the relative speed between the mold 104 and the solidification shell 109.
또한 상기 응고쉘(109)은 하향으로 일정속도로 이동하게 되고, 주형(104)은 상향으로 이동할 때 상대속도는 최대가 되어 최대의 마찰력이 발생된다.In addition, the solidification shell 109 is moved downward at a constant speed, when the mold 104 is moved upward, the relative speed is the maximum to generate the maximum frictional force.
특히 미니밀 연속주조에서 약 5m/min 의 높은 주조속도에 정현파형의 주형진동패턴이 적용될 경우에는 그 주파수가 주조속도에 비례하여 높아지거나, 진폭(stroke)이 증가함으로 인해 진동장치가 받는 부하가 커지게 되고, 주형(104)과 응고쉘(109) 사이의 마찰력도 증가하게 되어 결국, 슬래브의 품질을 저하시키게 된다.Particularly, when the sine wave mold vibration pattern is applied at a high casting speed of about 5 m / min in mini mill continuous casting, the frequency is increased in proportion to the casting speed or the amplitude is increased. The friction force between the mold 104 and the solidification shell 109 also increases, which in turn lowers the quality of the slab.
상기의 현상을 개선하기 위하여 종래에는 주형(104)의 상승시 주형(104)과 응고쉘(109) 사이의 상대속도를 낮출 목적으로 변형된 삼각파나 변형된 정현파가 개발되어 연주공정에 적용되고 있다.In order to improve the above phenomenon, a modified triangular wave or a modified sine wave has been developed and applied to the playing process for the purpose of lowering the relative speed between the mold 104 and the solidification shell 109 when the mold 104 is raised. .
그러나 상기한 방법을 적용하는 경우에도 주형의 이동방향이 상승에서 하강으로 전환될 때 여전히 주형 진동기가 받는 부하가 크고, 주형에 인가되는 진동패턴의 정밀한 제어가 곤란함으로 인하여 개선의 소지를 가지고 있다.However, even when the above-described method is applied, the mold vibrator still has a large load when the moving direction of the mold is changed from rising to falling, and it is difficult to precisely control the vibration pattern applied to the mold.
도 2 는 상기 도 1 의 연속 주조기의 주형에 적용되는 일반적인 비정현파형 진동패턴을 도시한 도면으로서, 변형된 비정형파형에 있어서 종래에는 왜곡률α가 0.187, 0.40 인 주형 진동패턴만이 개발되어 실제 적용되고 있다.FIG. 2 is a diagram illustrating a general non-sinusoidal vibration pattern applied to the mold of the continuous casting machine of FIG. 1. In the modified atypical waveform, only a mold vibration pattern having a distortion α of 0.187 and 0.40 is developed and applied in practice. It is becoming.
이는 주형진동장치를 전동캠으로 구동하는 경우 왜곡률을 임의로 변경할 수 있는 장치를 설치하는 것이 불가능하기 때문이며, 또한 유압식 진동장치로서 구동하는 경우에는 임의로 왜곡률을 조절하여 주형을 진동시킬 수 있는 주형 진동패턴이 확립되어 있지 않기 때문이다.This is because it is impossible to install a device that can arbitrarily change the distortion rate when the mold vibrator is driven by an electric cam. Also, when driving as a hydraulic vibrator, a mold vibration pattern that vibrates the mold by arbitrarily adjusting the distortion rate is provided. It is not established.
즉, 주조속도와 강의 종류에 따라 최적의 왜곡을 갖는 주형진동패턴으로 주형을 진동시켜야 하나 주형 진동패턴의 생성에 필요한 수식이 개발되어 있지 않아 주형진동 조건의 최적화가 불가능하였다.In other words, the mold should be vibrated with the mold vibration pattern having the optimum distortion according to the casting speed and the type of steel, but it was impossible to optimize the mold vibration condition because the formula needed to generate the mold vibration pattern was not developed.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 강의 연속주조중 주형에 가해지는 진동패턴을 개선시킴으로써, 주형 진동수를 감소시켜 몰더 파우더의 유입량을 증가시키고, 응고쉘에 걸리는 마찰력을 줄여 고속주조의 슬래브 제조품질을 향상시킬 수 있는 연속 주조기의 주형 진동 방법을 제공함에 있다.Therefore, the present invention has been made to improve the above problems, an object of the present invention is to improve the vibration pattern applied to the mold during continuous casting of steel, thereby reducing the mold frequency to increase the inflow of the molder powder, solidification shell The present invention provides a mold vibration method of a continuous casting machine that can reduce the frictional force applied to the slab to improve the slab manufacturing quality of high speed casting.
도 1 은 일반적인 연속 주조기의 구조를 도시한 단면도1 is a cross-sectional view showing the structure of a typical continuous casting machine
도 2 는 상기 도 1 의 연속 주조기의 주형에 적용되는 일반적인 비정현파형 진동패턴을 도시한 도면FIG. 2 is a view illustrating a general non-sinusoidal vibration pattern applied to the mold of the continuous casting machine of FIG.
도 3 은 본 발명의 방법에 따른 혼합형 주형진동 패턴에 있어서, 왜곡률에 따른 주형의 위치 및 주형의 이송속도를 도시한 도면3 is a view showing the position of the mold according to the distortion rate and the feed speed of the mold in the mixed mold vibration pattern according to the method of the present invention
도 4 는 본 발명의 혼합형 주형진동 패턴을 주형에 적용할 시 예상되는 효과를 도시한 도면4 is a view showing the effect expected when applying the mold-type vibration pattern of the present invention to the mold
〈 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 〉<Description of the reference numerals for the main parts of the drawings>
101 : 턴디쉬 102 : 용강101: tundish 102: molten steel
103 : 침지노즐 104 : 주형(mold)103: immersion nozzle 104: mold
105 : 몰드 파우더(powder) 108 : 미응고 용강105: mold powder 108: unsolidified molten steel
109 : 응고쉘 110 : 주형진동기 구동력109: solidification shell 110: mold vibrator driving force
111 : 주형 진동기 112 : 지지롤111: mold vibrator 112: support roll
113 : 슬래브(slab)113: slab
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는In order to achieve the object of the present invention as described above, in the present invention
주형 상승시는 삼각파형에 의해 일부가 치환된 정현파로 되고, 주형 하강시는 정현파형의 파형이 나타나도록 상기 삼각파형과 정현파형이 서로 혼합되어 나타나는 비정현파형 주형진동패턴을 주형진동에 적용하는 것을 특징으로 하는 주형진동방법을 제공한다.When the mold rises, the sinusoidal wave is partially replaced by the triangle wave, and when the mold falls, the non-sinusoidal wave form vibration pattern, which is a mixture of the triangle wave and the sinusoid wave form, is applied to the mold vibration. It provides a mold vibration method characterized by.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 대한 상세한 설명을 하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 본 발명의 방법에 따라 주형이 상승할 경우, 직선속도로 상승하는 삼각파 특성과, 정현파형으로 하강하는 정현파형 특성을 가지는 혼합(hybrid)형 주형진동 파형을 생성시키는 수식에 대해 설명하기로 한다.First, when a mold rises according to the method of the present invention, a formula for generating a hybrid mold vibration waveform having a triangular wave characteristic rising at a linear speed and a sinusoidal wave characteristic falling into a sine wave will be described. .
첫째로 본 발명의 주형의 위치를 다음 두 개의 수식으로 구성하였다. 즉 시간 0∼t0사이에서는 아래의 수식(1)에 의하여 주형 상승시의 위치(P1)를 지정하게되며, 시간 t0∼1/2f에서는 아래의 수식(2)에 의하여 주형 하강시의 위치(P2)를 지정한다.First, the position of the mold of the present invention is composed of the following two equations. That is, between time 0 and t 0 , the position P 1 at the time of the mold ascending is designated by the following formula (1), and in time t 0 to 1 / 2f, the position when the mold is lowered by the following formula (2): Specify (P 2 ).
여기서 t는 시간(min), f는 진동수(cpm)이며, p는 수식(3)를 만족하는 해이다.Where t is time (min), f is frequency (cpm), and p is a solution that satisfies expression (3).
그리고 q, t0, Pfactor는 아래의 수식(4), (5), (6)으로 각각 정의된다.And q, t 0 and P factor are defined by Equations (4), (5) and (6), respectively.
여기서, h는 주형진동의 진폭이며, tv와 tv0는 아래의 수식(7), (8)로 각각 정의된다.Here, h is the amplitude of the template vibration, and t v and t v0 are defined by Equations (7) and (8), respectively.
한편 주형의 시간에 따른 이동속도(V1,V2) 는 상기 수식(1), (2)의 미분에의해서 얻어지며 아래의 수식(9), (10)과 같다.On the other hand, the moving speeds V 1 and V 2 of the mold are obtained by the derivatives of the above formulas (1) and (2) and are the same as the following formulas (9) and (10).
상기의 혼합형 주형진동 파형은 주형이 상승할 때는 삼각파형의 특성을, 주형이 하강할 때는 정현파형의 특성을 가진다.The mixed mold vibration waveform has the characteristics of a triangular waveform when the mold is raised and a sine wave when the mold is lowered.
도 2 는 상기 도 1 의 연속 주조기의 주형에 적용되는 일반적인 비정현파형 진동패턴을 도시한 도면으로서,2 is a view showing a general non-sinusoidal vibration pattern applied to the mold of the continuous casting machine of FIG.
상기 도 2 의 (a)는 왜곡률(α)별로 주형의 위치를, 도 2 의 (b)는 주형의 속도를 보여주고 있다.FIG. 2 (a) shows the position of the mold for each distortion rate α , and FIG. 2 (b) shows the speed of the mold.
상기 각 도면에서 알 수 있듯이, 왜곡률(α)이 증가하는 경우 주형의 상승속도가 느려지고, 하강속도가 빨라지는 효과를 보이고 있다.As can be seen from the above figures, when the distortion rate α is increased, the ascending speed of the mold is lowered, and the descending speed is increased.
이상 상기의 수식(1)∼(10)으로 구성되는 주형진동 패턴은 0∼0.9 사이의 임의의 왜곡률에 대해 연속적인 파형으로 계산되며, 진동 특성치가 상기 수식(1)∼(10)에서 얻어지는 추가적인 수식에 의해 아래와 같이 얻어진다.The mold vibration pattern constituted by the above formulas (1) to (10) is calculated as a continuous waveform for any distortion rate between 0 and 0.9, and the vibration characteristic value is obtained by the additional formulas (1) to (10). It is obtained by the following formula.
즉, 음방향 시간 Tn(negative strip time), 양방향시간 Tp(positive strip time), 음방향속도비 NSRv(nefative stip ratio vased on velocity)는 아래 수식(11)∼(13)으로 각각 계산된다.That is, the negative time T n (negative strip time), the bidirectional time T p (positive strip time), and the negative stip ratio vased on velocity (NSRv) are calculated by Equations 11 to 13, respectively. .
여기서 tn은 아래 수식(14)로 주어진다.Where t n is given by equation (14) below.
이상 상기의 수식(1)∼(14)로 구성되는 주형진동 패턴에 대해 파형 및 그 특성치들을 용이하게 계산해 낼 수 있도록 본 발명에서는 상기식의 산출을 컴퓨터로 프로그램화 하였다.In order to easily calculate the waveform and its characteristic values with respect to the mold vibration pattern constituted by the above formulas (1) to (14), the calculation of the above formula is programmed by a computer.
상기 컴퓨터 프로그램을 통해서는 컴퓨터 화면에 제공되는 요소들로는 특정주파수, 진폭, 왜곡률에 대한 주형위치, 주형속도, 각종 특성치들이다.The elements provided on the computer screen through the computer program are mold positions, mold speeds, and various characteristic values for specific frequencies, amplitudes, and distortion rates.
또한 본 발명의 프로그램에 의해 제공되는 주파수-진폭 화면을 통해서는 특정 왜곡률에서 주파수와 진폭의 변화에 따른 주형진동의 특성치들을 조사할 수 있는 기능을 가진다.In addition, the frequency-amplitude screen provided by the program of the present invention has a function of investigating the characteristic values of the mold vibration according to the change of frequency and amplitude at a specific distortion rate.
상기와 같은 본 발명의 주형진동 패턴을 도입함에 의하여, 주형내의 초기 응고쉘에 걸리는 마찰력을 크게 낮출 수 있다.By introducing the mold vibration pattern of the present invention as described above, the frictional force applied to the initial solidification shell in the mold can be greatly reduced.
응고쉘에 걸리는 마찰력 FF(Friction Force)은 아래의 수식(15)와 같이 나타난다.The friction force F F (Friction Force) applied to the solidification shell is expressed by Equation (15) below.
상기 식에서, 마찰력 FF는 몰더 파우더의 점도(), 주형과 응고쉘 사이의 상대속도(relative velocity, VR), 몰드 슬래그 필름의 두께(d1)와 같은 요소들에 의해 계산됨을 알 수 있다.Where the frictional force F F is the viscosity of the molder powder ( ), The relative velocity between the mold and the solidification shell (V R ), and the thickness (d 1 ) of the mold slag film.
이때, 주형진동의 주파수를 낮추고 왜곡률을 증가시킴에 의하여 상기 ]도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 주형의 최대 상승속도가 감소하여 주형과 응고쉘 사이의 상대속도가 감소하므로 마찰력은 감소된다.At this time, by lowering the frequency of the mold vibration and increasing the distortion rate, as shown in (b) of FIG. 2, the maximum ascending speed of the mold decreases, so that the relative speed between the mold and the solidification shell decreases, thus reducing the frictional force. do.
또한 주파수의 감소는 몰더 파우더의 유입량을 증가시키고 몰드 슬래그 필름의 두께를 증가시키므로 역시 마찰력을 감소시키는데 기여하게 된다.Reducing the frequency also increases the inflow of molder powder and increases the thickness of the mold slag film, thus contributing to the reduction of friction.
이상 상술한 바와 같이, 주형 진동파형의 왜곡률을 임의로 변경할 수 있는 본 발명에 따른 수식의 개발에 의하여, 고속주조시 왜곡률을 임의로 조절할 수 있고, 그 결과 주형과 응고쉘 사이의 상대속도를 낮출 수 있다.As described above, by developing the equation according to the present invention, which can arbitrarily change the distortion rate of the mold vibration waveform, the distortion rate can be arbitrarily adjusted at the time of high speed casting, and as a result, the relative speed between the mold and the solidification shell can be lowered. .
아울러, 상기 주형과 응고쉘 사이의 상대속도가 낮아지게 되면 초기 응고쉘에 걸리는 마찰력이 또한 감소되어 용강의 표면 및 내부크랙의 발생빈도를 낮출 수 있다.In addition, when the relative speed between the mold and the solidification shell is lowered, the frictional force applied to the initial solidification shell is also reduced to lower the occurrence frequency of the surface and internal cracks of the molten steel.
또한 몰더 파우더의 유립량이 증가하여 몰드 슬래그 필름의 두께가 증가되므로 역시 마찰력 감소에 기여하는 효과가 있다.In addition, since the amount of molten powder increases, the thickness of the mold slag film is increased, which also contributes to the reduction of frictional force.
도 4 는 본 발명의 기술에 의해 발명된 상기의 수식을 이용하여 계산한 결과를 도 4 의 (a)∼(d)에 걸쳐 3개의 왜곡률 즉 0, 0.2, 0.4에 해당하는 왜곡률에 대해 진동수, 음방향시간(negative strip time), 몰더 파우더 소모량, 마찰력을 각각 나타내는 도면이다.FIG. 4 shows the results of calculation using the above-described formula invented by the technique of the present invention for frequencies of three distortion rates, i.e., 0, 0.2, and 0.4, through (a) to (d) of FIG. A diagram showing negative strip time, mold powder consumption, and frictional force, respectively.
도 4의 (a)는 왜곡률을 증가시킬 경우 음방향속도비(NSRv)를 일정하게 하는 소모량이 증가함을 나타내고 있다.4 (a) shows that when the distortion rate is increased, the consumption amount for making the negative velocity ratio NSRv constant is increased.
도 4의 (b)는 음방향시간을 나타내며4B shows a negative time.
도 4 의 (c)는 왜곡률 증가에 따라 몰더 파우더의 소모량이 증가함을 나타내며,4 (c) shows that the consumption of the molder powder increases as the distortion rate increases,
또한 도 4 의 (d)의 점선은 마찰력이 19 KPa 이상이면 브레이크아웃(Break Out)의 발생빈도가 높아짐을 의미하는데, 주조속도가 5.0m/min이고, 왜곡률이 0일때의 경우는 브레이크 아웃이 발생되는 조건에 들지만, 왜곡률이 0.4인 경우에는 마찰력이 감소하여 브레이크 아웃 발생가능성이 크게 줄어들게 된다.In addition, the dotted line in (d) of FIG. 4 means that the occurrence of breakout increases when the frictional force is 19 KPa or more. In the case where the casting speed is 5.0 m / min and the distortion is 0, the breakout is Although the conditions are generated, when the distortion is 0.4, the frictional force is reduced, which greatly reduces the possibility of breakout.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |