KR100663916B1 - Method for continuous casting - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 연속 주조기를 도시한 개략 단면도. 1 is a schematic cross-sectional view showing a typical continuous casting machine.
도 2는 주형 내 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 개념 단면도.2 is a conceptual cross-sectional view for explaining the flow of cooling water in the mold.
도 3 및 도 4는 주형 설비 및 응고셀 형성을 나타낸 절단 사시도와 평면도.3 and 4 are a cut perspective view and a plan view showing the mold installation and the solidification cell formation.
도 5는 유입부 및 유출부의 냉각수 온도와, 종래 및 본 발명에 따라 전열 유속의 계산을 위한 온도 변화값(△T)을 나타낸 그래프.Fig. 5 is a graph showing temperature change values ΔT for the calculation of the coolant temperature of the inlet and the outlet and the heat transfer flow rate according to the prior art and the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 실시예의 전열 유속을 나타낸 그래프.Figure 6 is a graph showing the heat transfer flow rate of the embodiment according to the present invention.
도 7은 종래 기술에 따른 비교예의 전열 유속을 나타낸 그래프.Figure 7 is a graph showing the heat transfer flow rate of the comparative example according to the prior art.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
15 : 턴디쉬 노즐 20, 30 : 주형 동판15:
40 : 냉각수 슬릿 50 : 워터 자켓40: coolant slit 50: water jacket
본 발명은 연속 주조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속 주조시 주형을 통해 빠져나가는 열량, 즉 전열 유속을 정확히 계산하여 응고셀의 형성을 제어하는 연속 주조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a continuous casting method, and more particularly, to a continuous casting method for controlling the formation of a solidification cell by accurately calculating the amount of heat exiting the mold during continuous casting, that is, the heat transfer flow rate.
도 1은 일반적인 연속 주조기를 도시한 것이다.1 shows a typical continuous casting machine.
도 1을 참조하면, 연속 주조기는 용강을 수송하는 래들(1)의 하부에 턴디쉬(2; tundish)가 위치되고, 그 턴디쉬(2)의 저면에는 용강을 유출하는 턴디쉬 노즐(3)이 설치되어 있다. 또한, 상기 턴디쉬 노즐(3)의 하부에는 용강을 소정의 두께와 폭을 갖는 주편으로 생산하는 주형(4)이 설치되어 있고, 그 주형(4)의 하단에는 주편을 안내하는 복수개의 핀치롤(5)이 설치되어 있다. 이러한 연속 주조기는 위에서 주입되는 용강이 주형(4)을 통하여 아래로 흐름에 따라 주형(4)의 단면 형상으로 응고되면서 연속 생산하는 방식으로 되어 있다. Referring to FIG. 1, a continuous casting machine has a tundish 2 positioned at a lower portion of the ladle 1 for transporting molten steel, and a
주형(4)은 턴디쉬(2)에서 주입되는 용강을 적정 사이즈로 형상화하고, 주형(4) 하부로 인발할 때 인발력 및 용강 철정압에 의해 파열되지 않도록 냉각을 통해 주편의 응고층을 형성한다. 상기 냉각은 주형(4) 동판에 냉각수를 순환시킴에 의해 이루어지며, 주편의 응고층 내부의 용강으로부터 열을 제거하여 건전한 응고층을 형성한다. 즉, 용강은 주형(4)과 접촉하는 부분에서 응고셀이 형성되어 성장하고, 응고셀은 주형(4) 아래쪽으로 당겨지며 지속적으로 이동한다. 일반적으로 주형(4)을 빠져나갈 때의 응고셀 두께는 10 내지 20㎜ 정도이고, 이후 응고셀을 지지해주는 롤(5) 사이를 지나며, 분사되는 냉각수에 의해 응고셀 내부의 용강이 완전히 응고된다. 여기서, 주형(4)을 빠져나온 응고셀에 결함이 있는 경우에 응고층 위로 미응고된 용강이 유출되는 브렉 아웃 현상(break-out)이 발생하는데, 이는 더 이상 연속 주조 작업을 진행할 수 없고, 조업의 안정을 방해하며 연속 주조 설비의 손상을 야기하는 문제점이 있다.The
따라서 브렉 아웃의 발생을 방지하고 안정적인 주조 작업을 위해 주형 내 성장하는 응고셀의 두께가 소정 범위로 유지되도록 제어하는 것이 바람직하다. 상기 응고셀의 두께는 용강으로부터 주형의 냉각수로 빠져나간 열량에 의해 추정될 수 있다. Therefore, it is desirable to control the thickness of the solidification cell growing in the mold to be maintained in a predetermined range in order to prevent the occurrence of breakout and stable casting operation. The thickness of the coagulation cell can be estimated by the amount of heat escaped from the molten steel into the cooling water of the mold.
도 2는 주형 내 냉각수의 흐름을 설명하기 위한 개념 단면도로, 주형(4)의 냉각을 위한 냉각수는 주형(4) 하부의 냉각수 슬릿(6)에 유입된 후, 냉각수 슬릿(6)을 통해 상부로 흐르며 유출된다. 상기 냉각수가 냉각수 슬릿(6)을 통해 흐르는 사이에, 용강에 의해 뜨거워진 주형(4)은 냉각수에 의해 냉각되고, 반면에 냉각수의 온도는 상승한다. 여기서, 냉각수의 온도 상승량과, 단위 시간당 흐른 냉각수의 양을 이용하여 전체적으로 단위 시간당 용강으로부터 주형을 통해 빠져나간 열량, 즉 전열 유속을 계산할 수 있다. 2 is a conceptual cross-sectional view illustrating the flow of coolant in the mold. The coolant for cooling the
일반적으로 전열 유속은 냉각수의 수량, 온도 증가량 및 동판의 유효 면적을 이용하여 다음과 같이 계산된다. 전열 유속은 동판의 전체 면적에 대한 평균의 개념으로, 단위 면적 및 단위 초당 빠져나가는 열량으로 환산되어 표시된다. In general, the heat transfer flow rate is calculated as follows using the amount of cooling water, the temperature increase, and the effective area of the copper plate. The heat transfer flow rate is a concept of an average of the entire area of the copper plate and is expressed in terms of unit area and amount of heat escaping per second.
HF(MW/m2) = 7 × 10-5 × QW × (Tout - Tin) × 1/Aeff HF (MW / m 2 ) = 7 × 10 -5 × QW × (T out -T in ) × 1 / A eff
상기 식에서, QW(l/min)은 주형 동판에 흐르는 단위 시간당 냉각수량을 나타내고, Tout은 주형에서 유출되는 냉각수의 온도를 나타내고, Tin은 주형으로 유입되는 냉각수의 온도를 나타낸다. 상기 상수 7 × 10-5은 물의 비열과 단위 변환 계수 가 내포되어 있다. 또한, 상기 Aeff(m2)는 동판의 유효 단면적으로, 주형 내에서 응고 셀이 주형과 접촉하고 있는 면적을 나타낸다. In the above formula, QW (l / min) represents the amount of cooling water per unit time flowing through the mold copper plate, T out represents the temperature of the cooling water flowing out of the mold, and T in represents the temperature of the cooling water flowing into the mold. The constant 7 × 10 −5 contains the specific heat of water and the unit conversion coefficient. In addition, A eff (m 2 ) represents the effective cross-sectional area of the copper plate, in which the solidification cell is in contact with the mold in the mold.
일반적으로 상기 식에 의해 전열 유속을 구하여 주형 내 응고셀 두께를 파악할 수 있으며, 연속 주조의 안정적인 조업을 위해 각 주조 속도별로 적절한 전열 유속의 값을 만족하는 것이 바람직하다. 이러한 전열 유속의 값을 제어하기 위하여, 냉각수량을 조절하거나, 몰드 플럭스의 성분을 조절하는 것이 대부분이다. In general, it is possible to determine the heat transfer flow rate by the above formula to determine the thickness of the solidification cell in the mold, it is preferable to satisfy the value of the appropriate heat transfer flow rate for each casting speed for stable operation of the continuous casting. In order to control the value of the heat transfer flow rate, the amount of cooling water or the components of the mold flux are mostly adjusted.
도 2를 참조하면, 냉각수가 유입되는 부분(8)과 유출되는 부분(9)에 각각 냉각수의 온도를 측정하는 센서(7, 10)가 설치되어, 실시간으로 온도를 측정하여 상기 식에 의한 전열 유속을 계산하며, 그에 따른 조업 조건을 조절하여 연속 주조한다. 즉, 유입부의 측온 센서(7)로 측정한 온도값을 상기 식의 Tin에 대입하고, 동시에 유출부의 측온 센서(10)로 측정한 온도값을 상기 식의 Tout에 대입하여 전열 유속을 계산한다. Referring to FIG. 2, the
주조 중에 냉각수는 주형의 하부로부터 상부로 흐르며 용강으로부터 빠져나온 열에 의해 온도가 상승한다. 더욱이 냉각수는 순환계 내에서 흐르므로, 주형으로 유입되는 냉각수의 온도는 지속적으로 상승한다. 주형에 유입되는 냉각수의 온도가 과도하게 높아지는 것을 방지하기 위하여 연속 주조기에는 부대 설비로 냉각탑이 병설되어 있으며, 온도가 높은 경우 냉각탑이 가동하여 냉각수의 온도를 낮추는 역할을 한다. During casting, the cooling water flows from the bottom to the top of the mold and rises in temperature by the heat from the molten steel. Moreover, since the coolant flows in the circulation system, the temperature of the coolant flowing into the mold continuously rises. In order to prevent the temperature of the coolant flowing into the mold excessively high, the continuous casting machine is equipped with a cooling tower as an auxiliary equipment. When the temperature is high, the cooling tower operates to lower the temperature of the cooling water.
냉각탑이 가동하는 경우에는 냉각수의 온도가 낮아진 상태에서 주형으로 유 입된다. 냉각수가 유입되기 전에, 유입부의 측온 센서가 냉각수의 온도를 검출하고, 주형을 통과한 후 유출부의 측온 센서가 냉각수의 온도를 다시 검출한다. 이 때, 냉각탑의 가동으로 인해 온도가 낮아진 물이 유입부 측온 센서를 거쳐 유출부 측온 센서에 도달하기까지에는 시간이 다소 소요된다. 즉, 냉각탑 가동 직후 주형에 유입되는 냉각수는 상대적으로 온도가 낮은 상태이나, 이와 동시에 주형으로부터 유출되는 냉각수는 이미 상대적으로 높은 온도의 냉각수가 흘러온 것이므로, 동시에 측정한 두 지점 사이의 온도 변화값은 주형에서 증가한 온도 변화만을 나타내는 것이 아니라, 냉각탑의 가동에 따른 온도 변화를 포함한다. If the cooling tower is running, it is introduced into the mold while the temperature of the cooling water is lowered. Before the coolant is introduced, the temperature sensor of the inlet detects the temperature of the coolant, and after passing through the mold, the temperature sensor of the outlet detects the temperature of the coolant again. At this time, it takes some time for water whose temperature is lowered due to the operation of the cooling tower to reach the outlet temperature sensor via the inlet temperature sensor. That is, the coolant flowing into the mold immediately after the cooling tower is operated is relatively low in temperature, but at the same time, the coolant flowing out of the mold has already flowed into the coolant of relatively high temperature. Not only does the temperature change increase, but also includes the temperature change according to the operation of the cooling tower.
또한 냉각탑이 가동하지 않는 경우에는 상기 언급한 바와 같이 냉각수의 순환으로 인해 유입되는 냉각수의 온도가 지속적으로 상승하는 것을 의미하므로, 동시에 측정한 두 지점 사이의 온도 변화값은 주형에서 증가한 온도 변화만을 나타내는 것이 아니라, 냉각수의 순환에 따른 온도 변화를 포함한다. In addition, when the cooling tower is not operating, as mentioned above, the temperature of the incoming coolant is continuously increased due to the circulation of the coolant. Therefore, the temperature change between the two measured points simultaneously indicates only the increased temperature change in the mold. Rather, it includes a change in temperature as the cooling water circulates.
따라서 유입부 및 유출부의 냉각수 온도를 동시에 측정하여 전열 유속을 계산하는 것은 주형과의 열교환 외에도 냉각수의 순환으로 인한 온도 상승 및 냉각탑 가동으로 인한 온도 하강 등의 영향을 포함하여, 많은 오류를 포함하고 정확하지 않다. 이에 따라, 종래에는 많은 오류를 갖는 전열 유속의 값으로 인해 주형 내의 응고셀 두께를 잘못 판단하게 되고, 조업 조건을 불필요하게 변경하여 조업의 안정성 및 제품의 품질을 저하시키는 문제점이 있다. Therefore, calculating the heat transfer flow rate by simultaneously measuring the coolant temperature of the inlet and outlet, involves many errors and is accurate, including the effects of temperature rise due to the circulation of the coolant and temperature drop due to the operation of the cooling tower, in addition to heat exchange with the mold. Not. Accordingly, in the related art, the thickness of the solidification cell in the mold is incorrectly determined due to the value of the heat transfer flow rate having a large number of errors, and the operating conditions are unnecessarily changed to deteriorate the stability of the operation and the quality of the product.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 연속 주조시 용강으로부 터 주형을 통해 냉각수로 빠져나가는 열량인 전열 유속을 정확하게 계산함으로써, 연속 주조시 주형 내의 응고셀 두께를 정확하게 파악하여 생산성을 높이고, 공정 안정성을 향상시키며, 품질을 향상시킬 수 있는 연속 주조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다. The present invention is to solve the above problems, by accurately calculating the heat transfer flow rate, which is the amount of heat flowing out of the molten steel from the molten steel to the cooling water through the mold during continuous casting, to accurately determine the thickness of the solidification cell in the mold during continuous casting to increase the productivity It is characterized by providing a continuous casting method which can improve process stability and improve quality.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 연속 주조 방법에 있어서, 냉각수가 주형의 냉각수 슬릿의 유입부로 유입되어 주형의 냉각수 슬릿의 유출부로 유출되기까지 걸리는 이동 시간을 측정하는 단계, 상기 주형에서 유출되는 냉각수의 온도는 상기 유출부에서의 현재 시각의 온도를 이용하고, 상기 주형으로 유입되는 냉각수의 온도는 상기 유입부에서의 상기 현재 시각보다 상기 이동 시간만큼 이른 시각의 온도를 이용하여 온도 변화값을 계산하는 단계 및 상기 온도 변화값을 이용하여 용강으로부터 주형을 통해 냉각수로 빠져나가는 열량인 전열 유속을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 주조 방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is a continuous casting method, the step of measuring the time taken for the coolant to flow into the inlet of the cooling water slit of the mold and outflow to the outlet of the cooling water slit of the mold, outflow from the mold The temperature of the cooling water to be used is the temperature of the current time at the outlet portion, the temperature of the cooling water flowing into the mold is a temperature change value using the temperature of the time earlier than the current time at the inlet portion by the moving time It provides a continuous casting method comprising the step of calculating the heat transfer flow rate and the amount of heat exiting the cooling water through the mold from the molten steel using the temperature change value.
하기 식The following formula
HF(MW/m2) = 7 × 10-5 × QW × [Tout(t) - Tin(t-△t)] × 1/Aeff HF (MW / m 2 ) = 7 × 10 -5 × QW × [T out (t)-T in (t-Δt)] × 1 / A eff
에 의해 전열 유속(HF)을 계산할 수 있으며, 상기 식에서, 상수 7 × 10-5은 물의 비열과 단위 변환 계수가 내포되어 있으며, QW은 단위 시간당 냉각수량(l/min)을 나타내고, Tout(t)는 시간 (t)에서 주형에서 유출되는 냉각수의 온도(℃) 를 나타내고, Tin(t-△t)은 시간 (t-△t)에서 주형으로 유입되는 냉각수의 온도(℃)를 나타내고, △t은 주형으로 냉각수가 유입되어 유출되기까지 걸리는 이동 시간을 나타내고, Aeff는 주형 동판의 유효 단면적(m2)을 나타내는 것을 특징으로 한다. 상기 △t은 단위 시간당 냉각수량에 반비례하는 것을 특징으로 한다. The heat transfer flow rate (HF) can be calculated from the equation, where the constant 7 × 10 -5 contains the specific heat of water and the unit conversion coefficient, QW represents the amount of cooling water per unit time (l / min), and T out ( t) represents the temperature (° C) of the cooling water flowing out of the mold at time (t), and T in (t-Δt) represents the temperature (° C) of the cooling water flowing into the mold at time (t-Δt). ,? T represents the travel time taken for the coolant to flow into and out of the mold, and A eff represents the effective cross-sectional area (m 2 ) of the mold copper plate. Δt is inversely proportional to the amount of cooling water per unit time.
상기 계산된 전열 유속값에 따라 조업 조건을 조절하여 주형 내 응고셀 두께를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.And controlling the coagulation cell thickness in the mold by adjusting the operating conditions according to the calculated heat transfer flow rate value.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 연속 주조 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described for the continuous casting method according to the present invention.
본 발명은 연속 주조 방법에 있어서, 용강으로부터 주형을 통해 냉각수로 빠져나가는 열량인 전열 유속을 정확하게 계산하여 주형 내의 응고셀 두께를 정확하게 파악하고자 한다. In the continuous casting method, it is intended to accurately determine the thickness of the solidification cell in the mold by accurately calculating the heat transfer flow rate, which is the amount of heat flowing out of the molten steel into the cooling water through the mold.
도 3 및 도 4는 주형 설비 및 응고셀 형성을 나타낸 절단 사시도와 평면도를 도시한 것이다. 3 and 4 show a cut perspective view and a plan view showing the mold installation and the solidification cell formation.
도면을 참조하면, 주형 설비는 용강(A)과 접촉하는 주형 동판(20, 30)에 냉각수가 흐를 수 있도록 냉각수 슬릿(40)을 포함한다. 또한, 열에 의한 주형 동판(20, 30)의 변형을 방지하고 주형 동판(20, 30)에 냉각수 공급을 위해 주형 동판(20, 30)의 외부에 형성된 백업 플레이트(backup plate) 또는 워터 자켓(50, water jacket)을 포함한다. Referring to the drawings, the mold installation includes a coolant slit 40 to allow the coolant to flow through the
냉각수는 주형 하부의 냉각수 슬릿(40)에 유입된 후, 슬릿(40)을 통해 상부로 흐르며 유출된다. 냉각수가 슬릿(40)을 통해 흐르는 사이에, 용강(A)에 의해 뜨거워진 주형 동판(20, 30)은 냉각수에 의해 냉각되고, 주형 동판(20, 30)과 접촉된 용강(A)은 응고되어 응고셀(B)을 형성한다. 또한, 냉각수는 주형 하부로부터 상부로 흐르며 용강(A)으로부터 빠져나온 열에 의해 온도가 상승한다. 여기서, 냉각수의 온도 상승량과, 단위 시간당 흐른 냉각수의 양을 이용하여 전체적으로 단위 시간당 주형을 통해 빠져나간 열량, 즉 전열 유속을 계산할 수 있다. 이에 따라 응고셀(B) 두께를 파악하고 조업 조건을 제어하여, 브렉 아웃 현상의 방지를 위해 적절한 응고셀(B) 두께가 유지되도록 한다. The coolant flows into the coolant slit 40 in the lower part of the mold and then flows upward through the
상기 언급한 바와 같이 기존의 전열 유속의 계산식은 다음과 같다. As mentioned above, the conventional formula of the heat transfer flow rate is as follows.
HF(MW/m2) = 7 × 10-5 × QW × (Tout - Tin) × 1/Aeff HF (MW / m 2 ) = 7 × 10 -5 × QW × (T out -T in ) × 1 / A eff
상기 식에서, QW(l/min)은 주형 동판에 흐르는 단위 시간당 냉각수량을 나타내고, Tout은 주형에서 유출되는 냉각수의 온도를 나타내고, Tin은 주형으로 유입되는 냉각수의 온도를 나타낸다. 상기 상수 7 × 10-5은 물의 비열을 나타낸다. 또한, 상기 Aeff(m2)는 동판의 유효 단면적으로, 주형 내에서 응고 셀이 주형과 접촉하고 있는 면적을 나타낸다. In the above formula, QW (l / min) represents the amount of cooling water per unit time flowing through the mold copper plate, T out represents the temperature of the cooling water flowing out of the mold, and T in represents the temperature of the cooling water flowing into the mold. The constant 7 × 10 −5 represents the specific heat of water. In addition, A eff (m 2 ) represents the effective cross-sectional area of the copper plate, in which the solidification cell is in contact with the mold in the mold.
그러나 기존의 식에 의한 전열 유속은 유입부 또는 유출부의 냉각수 온도를 동시에 측정하여 계산한 것으로, 주형과의 열교환 외에도 냉각수의 순환으로 인한 온도 상승 및 냉각탑 가동으로 인한 온도 하강 등의 영향을 포함한다. 즉, 용강으로부터 주형을 통해 냉각수로 빠져나온 열량을 정확하게 계산할 수 없으며, 주형 내에 형성되는 응고셀의 두께 역시 정확하게 파악할 수 없다. However, the heat transfer flow rate according to the conventional formula is calculated by simultaneously measuring the temperature of the coolant at the inlet or outlet, and includes not only heat exchange with the mold, but also effects of temperature rise due to circulation of the coolant and temperature drop due to the operation of the cooling tower. In other words, the amount of heat escaping from the molten steel into the cooling water through the mold cannot be accurately calculated, and the thickness of the solidification cell formed in the mold cannot be accurately determined.
따라서, 본 발명은 두 지점 사이의 냉각수의 이동 시간을 고려함으로써, 동일한 냉각수에 대해 유입부 또는 유출부의 온도를 측정하여 전열 유속을 계산한다. Thus, the present invention calculates the heat transfer flow rate by measuring the temperature of the inlet or outlet for the same coolant by taking into account the travel time of the coolant between the two points.
두 지점 사이의 동일한 냉각수의 온도 변화값(△T(t))은 다음 식과 같이 표현할 수 있다. The temperature change value ΔT (t) of the same cooling water between two points can be expressed as follows.
△T(t) = T(유출부,t) - T(유입부,t-△t)ΔT (t) = T (outlet, t)-T (inlet, t-Δt)
상기 식에서, △t은 냉각수가 주형의 유입부에서 유출부에까지 도달하는데 걸리는 시간을 나타낸다. 즉, 주형에서 유출되는 냉각수의 온도는 현재 시각의 온도를 이용하고, 주형으로 유입되는 냉각수의 온도는 상기 현재 시각보다 상기 이동 시간만큼 이른 시각의 온도를 이용하여 온도 변화값을 계산한다. 시간 (t-△t)에서의 유입부의 냉각수 온도와, 유입부에서 유출부까지 △t의 시간동안 이동한 시간 (t)에서의 유출부의 냉각수 온도를 측정함으로써, 동일한 냉각수에 대해 순수하게 주형을 통해 빠져나온 열량을 계산할 수 있다. In the above formula, Δt represents the time taken for the coolant to reach the inlet to the outlet of the mold. That is, the temperature of the coolant flowing out of the mold is calculated using the temperature of the current time, and the temperature of the coolant flowing into the mold is calculated using the temperature of the time earlier than the current time by the moving time. By measuring the cooling water temperature of the inlet at the time t-Δt and the cooling water temperature of the outlet at the time t traveled from the inlet to the outlet during the time t, the pure water mold The amount of heat released can be calculated.
냉각수가 주형의 유입부에서 유출부까지 이동하는 데 걸리는 시간(△t)은 단위 시간당 흐르는 냉각수량에 반비례한다. 하나의 연속 주조기에서 단위 시간당 냉각수량이 L일 때 이동 시간이 △t0인 경우에, 예를 들어 단위 시간당 냉각수량(L)이 3400l/min일 때 이동 시간(△t0)이 50초인 경우에, 임의의 단위 시간당 냉각수량 (QW)에 대한 이동 시간(△t)을 다음 식과 같이 표현할 수 있다. The time Δt that the cooling water takes from the inlet to the outlet of the mold is inversely proportional to the amount of cooling water flowing per unit time. When the travel time is Δt 0 when the amount of coolant per unit time is L in one continuous casting machine, for example, when the travel time (Δt 0 ) is 50 seconds when the amount of coolant L per unit time is 3400 l / min. In addition, the movement time (DELTA) t with respect to the cooling water quantity QW per arbitrary unit time can be expressed as following Formula.
△t = △t0 × L/QWΔt = Δt 0 × L / QW
= 50 × 3400/QW = 50 × 3400 / QW
이러한 두 지점 사이의 냉각수의 이동 시간(△t)을 고려하여, 동일한 냉각수에 대해 유입부로부터 유출부까지 이동시 온도 변화값(△T(t))은 다음 식과 같이 표현할 수 있다. In consideration of the movement time Δt of the cooling water between these two points, the temperature change value ΔT (t) when moving from the inlet to the outlet for the same cooling water may be expressed as follows.
△T(t) = T(유출부,t) - T(유입부,t-△t)ΔT (t) = T (outlet, t)-T (inlet, t-Δt)
= [Tout(t) - Tin(t-(50× 3400/QW))]= [T out (t)-T in (t- (50 × 3400 / QW))]
상기 온도 변화값을 이용하여 다음과 같이 전열 유속을 계산할 수 있다. Using the temperature change value, the heat transfer flow rate may be calculated as follows.
HF(MW/m2) = 7 × 10-5 × QW × [Tout(t) - Tin(t-(50× 3400/QW))] × 1/Aeff HF (MW / m 2 ) = 7 × 10 -5 × QW × [T out (t)-T in (t- (50 × 3400 / QW))] × 1 / A eff
상기 식을 이용하여 동일한 냉각수에 대해 순수하게 주형을 통해 빠져나온 열량인 전열 유속을 정확하게 계산할 수 있다. 즉, 두 지점 사이의 냉각수의 이동 시간(△t)을 고려하여 동일한 냉각수에 대해 온도 변화값(△T)을 측정함으로써, 주형으로 유입되는 냉각수의 온도에 관계없이 전열 유속을 구할 수 있다. Using the above equation, it is possible to accurately calculate the heat transfer flow rate, which is the amount of heat drawn out through the mold for the same cooling water. That is, by measuring the temperature change value [Delta] T for the same cooling water in consideration of the movement time [Delta] t of the cooling water between the two points, the heat transfer flow rate can be obtained regardless of the temperature of the cooling water flowing into the mold.
상기 식은 하나의 연속 주조기에서 단위 시간당 냉각수량이 3400l/min일 때 이동 시간(△t)이 50초인 경우에 적용되는 예로, 연속 주조기마다 냉각수량에 대한 이동 시간(△t)은 다양하게 나타난다. 예를 들어, 단위 시간당 냉각수량이 4000l/min일 때 이동 시간(△t)이 40초인 경우의 연속 주조기는, 하기 식과 같이 전열 유속을 계산할 수 있다. The above equation is applied to the case where the moving time Δt is 50 seconds when the cooling water amount per unit time is 3400 l / min in one continuous casting machine. The moving time Δt for the cooling water amount varies for each continuous casting machine. For example, when the amount of cooling water per unit time is 4000 l / min, the continuous casting machine in the case where the moving time Δt is 40 seconds can calculate the heat transfer flow rate as in the following formula.
HF(MW/m2) = 7 × 10-5 × QW × [Tout(t) - Tin(t-(40× 4000/QW))] × 1/Aeff HF (MW / m 2 ) = 7 × 10 -5 × QW × [T out (t)-T in (t- (40 × 4000 / QW))] × 1 / A eff
도 5는 유입부 및 유출부의 냉각수 온도와, 종래 및 본 발명에 따라 전열 유속의 계산을 위한 온도 변화값(△T)을 나타낸 그래프이다. 여기서, 도 5의 (a) 및 (b)는 유입부 측온 센서와 유출부 측온 센서에서 측정된 냉각수 온도를 각각 나타내었고, 도 5의 (c)는 종래 전열 유속의 계산을 위해 유입부 및 유출부에서 동시에 측정한 냉각수 온도의 차이인 온도 변화값을 나타내었고, 도 5의 (d)는 본 발명에 따른 전열 유속의 계산을 위해 두 지점 사이의 냉각수의 이동 시간을 고려하여 동일한 냉각수에 대한 온도 변화값을 나타내었다. 5 is a graph showing the temperature of the coolant temperature of the inlet and the outlet and a temperature change value ΔT for calculating the heat transfer flow rate according to the prior art and the present invention. Here, (a) and (b) of Figure 5 shows the coolant temperature measured by the inlet temperature sensor and the outlet temperature sensor, respectively, Figure 5 (c) is the inlet and outlet for the calculation of the conventional heat transfer flow rate The temperature change value, which is the difference between the cooling water temperatures measured at the same time, is shown in FIG. 5, and FIG. 5 (d) shows the temperature of the same cooling water in consideration of the movement time of the cooling water between two points for the calculation of the heat transfer flow rate according to the present invention. The change value is shown.
시간의 경과에 따른 유입부의 냉각수 온도를 나타낸 도 5의 (a)를 참조하면, 1055초 정도에 냉각탑 설비가 가동함에 따라 냉각수 온도가 감소하고, 1140초 정도에 냉각탑 설비의 가동이 멈추어 냉각수 온도가 다시 증가하는 것을 볼 수 있다. 또한, 마찬가지로 시간의 경과에 따른 유출부의 냉각수 온도를 나타낸 도 5의 (b)를 참조하면, 1110초 정도에 냉각수 온도가 감소하다가, 1195초 정도에 냉각수 온도가 다시 증가하는 것을 볼 수 있다. 이러한 경우에는 상술한 온도 추이로 추정해보아, 주형의 유입부로부터 유출부까지 흐르는 냉각수의 이동 시간이 55초인 것을 알 수 있다. Referring to (a) of FIG. 5, which shows the coolant temperature of the inlet part over time, the cooling water temperature decreases as the cooling tower equipment operates at about 1055 seconds, and the cooling water temperature is stopped at about 1140 seconds. You can see it increase again. In addition, referring to FIG. 5B, which shows the coolant temperature of the outlet portion over time, it can be seen that the coolant temperature decreases by about 1110 seconds and then increases by about 1195 seconds. In such a case, it can be seen from the temperature transition described above that the movement time of the cooling water flowing from the inlet to the outlet of the mold is 55 seconds.
도 5의 (c)를 참조하면, 유입부 또는 유출부의 냉각수 온도를 동시에 측정하여 온도 변화값을 계산한 것으로, 유입되는 냉각수의 온도가 변화함에 따라 상기 온도 변화값이 변화하며, 주형과의 열교환 외에도 냉각수의 순환으로 인한 온도 상승 및 냉각탑 가동으로 인한 온도 하강 등으로 인해 많은 오류를 포함하는 것을 알 수 있다. 이러한 오류로 인해 응고셀 두께를 잘못 파악하여 주조 속도 변경 등의 제어를 빈번하게 수행할 수 있고, 그 결과 조업 상황이 악화되어 응고셀 외부로 미응고된 용강이 유출되는 브렉 아웃 현상이 발생할 수 있으며, 이는 더 이상 연속 주조 작업을 진행할 수 없고 연속 주조 설비의 손상을 야기한다. 또한, 불필요하게 조업 조건을 변경하거나 심하게는 브렉 아웃과 같은 조업 사고가 야기됨으로써, 연속 주조의 생산성이 저하되고 제품의 품질에도 악영향을 미칠 수 있다. Referring to (c) of FIG. 5, the temperature change value is calculated by simultaneously measuring the cooling water temperature of the inlet or the outlet, and the temperature change is changed as the temperature of the incoming cooling water changes, and the heat exchange with the mold is performed. In addition, it can be seen that many errors are included due to the temperature rise due to the circulation of the cooling water and the temperature drop due to the operation of the cooling tower. Due to this error, the thickness of the solidification cell may be incorrectly determined and control such as casting speed may be frequently performed. As a result, the operation may be deteriorated, and the breakout phenomenon may occur in which unsolidified molten steel flows out of the solidification cell. This no longer permits the continuous casting operation and causes damage to the continuous casting plant. In addition, unnecessarily changing the operating conditions or severely causing an accident such as break-out may reduce the productivity of continuous casting and adversely affect the quality of the product.
도 5의 (d)를 참조하면, 두 지점 사이의 냉각수의 이동 시간을 고려하여 동일한 냉각수에 대한 온도 변화값, 즉 (t-55초)에서의 유입부의 냉각수 온도와, (t초)에서의 유출부의 냉각수 온도 차이를 계산한 것으로, 온도 변화값이 주형으로 유입되는 냉각수의 온도에 관계없이 4.7℃ 정도의 안정적인 값을 유지하는 것을 알 수 있다. Referring to (d) of FIG. 5, the temperature change value for the same cooling water, that is, the temperature of the cooling water at the inlet at (t-55 seconds) and (t seconds) in consideration of the travel time of the cooling water between the two points. By calculating the cooling water temperature difference in the outlet, it can be seen that the temperature change value maintains a stable value of about 4.7 ° C regardless of the temperature of the cooling water flowing into the mold.
이와 같이 본 발명은 유입부 및 유출부 사이의 냉각수의 이동 시간(△t)을 고려하여 동일한 냉각수에 대해 온도 변화값(△T)을 측정함으로써, 주형으로 유입되는 냉각수의 온도에 관계없이 전열 유속을 정확하게 계산할 수 있다. 즉, 냉각수의 순환으로 인해 유입부의 냉각수 온도가 상승하거나, 냉각탑 가동으로 인해 유입부의 냉각수 온도가 하강한다 하더라도, 용강으로부터 주형을 통해 냉각수로 빠져나온 열량을 정확하게 계산할 수 있으며, 이로 인해 주형 내에 형성되는 응고셀의 두께를 제어할 수 있다. 또한, 응고셀 두께를 정확하게 파악하여 조업 조건을 제어 함으로써, 브렉 아웃의 발생을 방지하고 공정 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 불필요한 조업 조건의 변경을 감소시켜 생산성을 높이고 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. As described above, the present invention measures the temperature change value ΔT for the same cooling water in consideration of the movement time Δt of the cooling water between the inlet and the outlet, and thus the heat transfer flow rate regardless of the temperature of the cooling water flowing into the mold. Can be calculated accurately. That is, even if the cooling water temperature of the inlet rises due to the circulation of the cooling water or the cooling water temperature of the inlet decreases due to the operation of the cooling tower, the amount of heat escaped from the molten steel into the cooling water through the mold can be accurately calculated. The thickness of the coagulation cell can be controlled. In addition, by precisely knowing the thickness of the solidification cell to control the operating conditions, it is possible to prevent the occurrence of the break out and improve the process stability. In addition, there is an advantage that can increase the productivity and quality by reducing the change of unnecessary operating conditions.
이하, 본 발명에 대한 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
[실시예]EXAMPLE
본 발명에 따른 연속 주조를 위해 단위 시간당 냉각수량이 3400l/min일 때 이동 시간(△t)이 35초인 경우의 연속 주조기를 사용하였다. 1.1m/min의 주조 속도로 연속 주조시, 주형의 냉각수 슬릿에 유입되는 냉각수를 통해 주형을 냉각시켜 응고셀을 형성하며, 냉각수의 단위 시간당 냉각수량은 3800l/min이고, 유입되는 냉각수의 온도는 28 내지 45℃의 범위에서 지속적으로 변하였다. 도 6은 본 발명에 따른 실시예의 전열 유속을 나타낸 것으로, 다음 식에 의해 계산되었다. For continuous casting according to the present invention, when the amount of cooling water per unit time was 3400 l / min, a continuous casting machine was used when the travel time Δt was 35 seconds. When continuously casting at a casting speed of 1.1 m / min, the mold is cooled by cooling water flowing into the cooling water slit of the mold to form a solidification cell. The amount of cooling water per unit time of cooling water is 3800 l / min, and the temperature of the incoming cooling water is The temperature varied continuously in the range of 28 to 45 ° C. Figure 6 shows the heat transfer flow rate of the embodiment according to the present invention, was calculated by the following equation.
HF(MW/m2) = 7 × 10-5 × QW × [Tout(t) - Tin(t-(35× 3400/QW))] × 1/Aeff HF (MW / m 2 ) = 7 × 10 -5 × QW × [T out (t)-T in (t- (35 × 3400 / QW))] × 1 / A eff
도 6을 참조하면, 유입되는 냉각수의 온도가 약 8℃의 범위로 심하게 변하는 조건에서도, 상기에서 설명된 유입부 및 유출부 사이의 동일한 냉각수의 온도 변화값(△T)을 사용함에 의해, 용강으로부터 주형을 통해 냉각수로 빠져나간 열량인 전열 유속은 1.25 내지 1.3MW/m2의 좁은 범위에서 안정적인 값을 유지하는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따라 냉각수로 빠져나온 열량을 정확하게 계산할 수 있으며, 주형 내에서 형성되는 응고셀의 두께를 오차없이 인식할 수 있어, 필요시 적절한 조업 제어를 수행할 수 있게 됨으로써 브렉 아웃 등의 조업 사고를 방지할 수 있다.Referring to Fig. 6, molten steel is used by using the same temperature change value (ΔT) of the same cooling water between the inlet and outlet as described above, even under the condition that the temperature of the incoming cooling water is severely changed in the range of about 8 ° C. It can be seen that the heat transfer flow rate, which is the amount of heat exiting the cooling water from the mold, is maintained in a narrow range of 1.25 to 1.3 MW / m 2 . According to the present invention, it is possible to accurately calculate the amount of heat escaping into the cooling water, and to recognize the thickness of the solidification cell formed in the mold without any error, so that proper operation control can be performed when necessary, thereby preventing operation accidents such as breakout. You can prevent it.
[비교예][Comparative Example]
종래 기술에 따른 연속 주조를 위해 단위 시간당 냉각수량이 3400l/min일 때 이동 시간(△t)이 35초인 경우의 연속 주조기를 사용하였다. 1.1m/min의 주조 속도로 연속 주조시, 주형의 냉각수 슬릿에 유입되는 냉각수를 통해 주형을 냉각시켜 응고셀을 형성하며, 냉각수의 단위 시간당 냉각수량은 3800l/min이고, 유입되는 냉각수의 온도는 28 내지 45℃의 범위에서 지속적으로 변하였다. 도 7은 종래 기술에 따른 비교예의 전열 유속을 나타낸 것으로, 다음 식에 의해 계산되었다. For continuous casting according to the prior art, a continuous casting machine in which the travel time Δt was 35 seconds when the amount of cooling water per unit time was 3400 l / min was used. When continuously casting at a casting speed of 1.1 m / min, the mold is cooled by cooling water flowing into the cooling water slit of the mold to form a solidification cell. The amount of cooling water per unit time of cooling water is 3800 l / min, and the temperature of the incoming cooling water is The temperature varied continuously in the range of 28 to 45 ° C. Figure 7 shows the heat transfer flow rate of the comparative example according to the prior art, it was calculated by the following equation.
HF(MW/m2) = 7 × 10-5 × QW × (Tout - Tin) × 1/Aeff HF (MW / m 2 ) = 7 × 10 -5 × QW × (T out -T in ) × 1 / A eff
도 7을 참조하면, 유입되는 냉각수의 온도가 변함에 따라, 용강으로부터 주형을 통해 냉각수로 빠져나간 열량인 전열 유속이 1.0 내지 2.0MW/m2의 넓은 범위에서 심하게 변화하는 것을 알 수 있다. 이에 따라 계산된 전열 유속은 주형과의 열교환 외에도 다른 온도 변화값을 포함하여 오류를 포함하며, 상기와 같이 불안정한 전열 유속 값으로 인해 공정 안정성을 저하시킨다. 또한, 주조 속도가 1.1m/min일 때 전열 유속이 2.0MW/m2의 값을 보이는 경우에, 브렉 아웃의 발생 확률이 높으므로 주조 속도를 무조건 낮추어야 한다. 즉, 불필요한 주조 속도 변경으로 인해 생산성을 저하시키고, 품질을 악화시킬 수 있다. Referring to FIG. 7, it can be seen that as the temperature of the incoming cooling water changes, the heat transfer flow rate, which is the amount of heat exiting the cooling water from the molten steel to the cooling water, varies significantly in a wide range of 1.0 to 2.0 MW / m 2 . Thus, the heat transfer flow rate calculated includes errors including temperature change values in addition to heat exchange with the mold, and deteriorates process stability due to the above unstable heat transfer flow rate values. In addition, in the case where the heat transfer flow rate is 2.0 MW / m 2 when the casting speed is 1.1 m / min, the rate of breakout is high, so the casting speed must be lowered unconditionally. That is, the productivity can be lowered and the quality can be deteriorated due to unnecessary casting speed change.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 이용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명 의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것이 아니며, 첨부된 특허 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail using the preferable Example, the scope of the present invention is not limited to a specific Example and should be interpreted by the attached Claim. In addition, those skilled in the art should understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.
본 발명은 주형의 유입부에서 유출부로 흐르는 냉각수의 이동 시간(△t)을 고려하여 동일한 냉각수에 대해 온도 변화값(△T)을 측정함으로써, 주형 내에 형성되는 응고셀의 두께를 제어할 수 있다. 또한, 응고셀 두께를 정확하게 파악하여 조업 조건을 제어함으로써, 브렉 아웃의 발생을 방지하고 공정 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 불필요한 조업 조건의 변경을 감소시켜 생산성을 높이고 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. The present invention can control the thickness of the solidification cell formed in the mold by measuring the temperature change value (ΔT) for the same cooling water in consideration of the movement time (Δt) of the cooling water flowing from the inlet to the outlet of the mold. . In addition, by precisely knowing the thickness of the solidification cell to control the operating conditions, it is possible to prevent the occurrence of the break out and improve the process stability. In addition, there is an advantage that can increase the productivity and quality by reducing the change of unnecessary operating conditions.
Claims (4)
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