KR100949680B1 - 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한최적절단 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법에 관한 것으로, 현재의 주조속도, 현재의 슬라브 폭, 현재의 지시길이를 보정인자로 입력받아 각각의 보정인자에 대응하는 수축 보정계수를 파악하고, 상기 수축 보정계수와 입력된 보정인자들과 설정된 표준 인자들을 조합하여 보정된 슬라브 절단길이를 산출하며, 산출된 슬라브 절단길이로 슬라브를 절단한다.

본 발명은 슬라브를 원하는 길이로 절단할 때 각 슬라브별로의 각각의 수축율을 슬라브의 폭과 주조속도 및 슬라브의 길이에 따라 달리 조정하여 슬라브의 절단 기준점을 설정하고, 절단이 이루어지는 동안 각 슬라브의 폭과 주조속도가 변동할 때의 수축곡선을 이용하여 슬라브의 절단 기준점을 재설정하고, 절단이 진행되는 동안 슬라브의 수축되는 정도를 측정하여 절단신호를 슬라브 절단기에 출력함으로써 보다 정밀한 절단을 행할 수 있게 한다.

슬라브, 주조속도, 슬라브폭, 절단길이, 보정계수

Description

연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법{The optical method in consideration of contraction ratio at slab cutting in continuous casting process}

도 1은 일반적인 연주 슬라브 절단 장치의 구조도이다.

도 2는 일반적인 주조속도와 인출되는 슬라브의 누적 길이와의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 3은 슬라브 이동거리 검출기와 절단기 이동거리 검출기 사이의 슬라브 이동에 따른 수축거리를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명에 적용되는 일예에 따른 슬라브 절단길이 검출장치의 블록 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법의 플로우챠트이다.

본 발명은 연주 슬라브를 절단하는 방법에 관한 것으로, 특히, 슬라브를 원하는 길이로 절단할 때 각 슬라브별 수축율을 슬라브의 폭과 주조속도 및 슬라브의 길이에 따라 달리 조정하여 슬라브를 절단하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소의 연주 공정에 있어서 슬라브는 용강(쇳물)에서 주형을 통하여 만들어지며, 연주 후공정에서 수요자의 요구에 따른 폭과 두께 및 길이를 가진 제품으로 만들어진다.

도 1은 일반적인 연주 슬라브 절단 장치의 구조도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 슬라브 절단 장치는 슬라브를 절단하기 위한 슬라브 절단기(11), 슬라브의 이동거리를 검출하는 슬라브 이동거리 검출기(14), 슬라브 절단기(11)의 이동거리를 검출하는 절단기 이동거리 검출기(15)로 구성되어 있다.

슬라브 절단기(11)가 레일 위에서 정해진 위치로 이동하면 절단기 이동거리 검출기(15)는 회전하여 펄스를 발생시키고, 슬라브가 이동하면 슬라브 이동거리 검출기(14)는 회전하여 펄스를 발생시킨다. 이때 상기 펄스는 회전수에 따라 발생되므로 카운터에 의해 슬라브 또는 슬라브 절단기의 이동거리를 산출할 수 있다. 여기서, 슬라브 절단기(11)는 절단을 시작하는 지점인 원점(HOME POSITION; 17)을 초기 위치로 지정하여 절단 후 원점으로 복귀한다.

현재 연주 공장에서 슬라브 절단기(11)가 슬라브를 절단하는 방법은 다음과 같다. 먼저, 슬라브가 몰드를 통해 진행할 때 용강의 온도는 약 1500도 이상으로 아주 고온의 상태이다. 이러한 고온의 슬라브(12)를 약 700 ~ 900도 정도로 냉각하면, 슬라브 절단기(11)는 냉각된 슬라브를 원하는 길이대로 절단한다. 이 절단된 슬라브(13)를 완전히 식히면 수요자가 원하는 길이가 된다. 절단된 슬라브(13)는 컨베이어에 의해 다음 공장으로 이송된다.

여기서, 슬라브가 이동하여 절단할 길이의 전방 약 500mm 전에 도달하면, 슬라브 이동거리 검출기(14)는 이를 검출하고, 슬라브 절단기(11)는 슬라브 상부에 1차 랜딩하여 대기한다. 1차 랜딩은 슬라브 상부와 약간의 간격이 있다. 슬라브 이동거리 검출기(14)는 슬라브가 원하는 길이만큼 이동했을 때 슬라브 절단기(11)로 신호를 출력하고, 슬라브 절단기(11)는 슬라브 위에 완전히 안착하여 슬라브와 함께 이동하면서 절단을 실시한다. 절단이 끝나면 절단기 이동거리 검출기(15)는 원점으로부터 절단이 완료된 슬라브 절단점(16)까지의 이동거리를 저장하고 슬라브 절단기(11)는 원점(17)으로 되돌아온다.

그런데 상기의 종래기술은 슬라브의 이동거리 검출오차와 슬라브 절단기의 위치검출 오차 등과 같은 접촉에 의한 오차로 인해 정확한 슬라브 절단 위치가 결정되지 못한다.

따라서, 종래에는 상기의 문제점을 해결하기 위해 대한민국 특허출원 1997-70120호와, 대한민국 특허출원 1999-64525호가 제시되어 있다. 상기 1997-70120호에는 포토스위치를 이용하여 슬라브 선단부를 검출하고 레이저 거리 계측기로 슬라브 절단위치를 검출하여 레이저 속도 및 길이 계측기로 슬라브의 길이 및 속도를 측정하는 방법이고, 1996-64525에서는 슬라브 길이 및 속도계측기, 절단기 위치를 계측하는 레이저 거리 계측기, 슬라브 온도를 측정하는 슬라브 온도계, 폭을 측정하는 슬라브 폭 계측기, 및 프로세서를 포함하는 절단 방법이다.

그러나, 상기 1997-70120호와 1999-64525호는 슬라브 폭, 절단된 슬라브 길이 및 주조속도에 따른 수축율을 고려하고 있지 못하므로 정확한 슬라브 절단 방법 이라고 할 수 없다.

즉, 분당 일정 길이로 절단되는 연주 슬라브는 열간 상태로 잘라진 것이기 때문에, 비록 일정 길이로 잘랐다 하더라도 냉간시의 수축율 차이로 인해 최종적으로는 그 길이가 달라진다.

예를 들면, 주조속도가 빠른 상태로 인출된 연주 슬라브는 주조속도가 느린 상태로 인출된 연주 슬라브보다 냉간시 수축율이 높다. 그러므로, 서로 다른 주조속도로 인출되어 절단된 연주 슬라브는 냉간시 수축율이 달라지기 때문에 최종 길이가 서로 다르게 된다. 그리고, 슬라브의 폭과 절단된 슬라브의 길이 또한 그 값에 따라 서로 다른 수축율을 가지고 있다.

따라서, 종래 기술들은 지시된 길이(운전자에 의해 지시된 슬라브 절단길이)의 슬라브 지시값이 매번 달라질 때 슬라브 폭, 또는 슬라브의 길이, 또는 주조속도의 변화에 따라 수축정도(수축율)가 달라지는 특성을 고려하지 못하고 있기 때문에 정확한 슬라브 절단이 이루어지지 않는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 슬라브의 폭, 슬라브의 주조속도, 또는 슬라브의 길이에 따라서 수축율을 조정하여 현재 설정된 수축율을 보정하고, 보정된 수축율을 이용하여 슬라브 지시길이가 달라질 때에 절단길이를 조절함으로써 최적의 슬라브 절단이 이루어지게 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법은, 현재의 주조속도, 현재의 슬라브 폭, 현재의 슬라브 지시길이를 보정인자로 입력받아 각각의 보정인자에 대응하는 보정계수를 파악하는 제1 단계와, 상기 보정계수와 입력된 보정인자들과 설정된 표준 주조속도, 표준 슬라브 폭, 표준 슬라브 지시길이를 조합하여 보정된 슬라브 절단길이를 산출하는 제2 단계를 포함한다.

이하, 첨부한 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법을 설명한다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같은 슬라브 절단 장치 또는 종래기술로 설명한 1997-70120호와 1999-64525호에 기재된 슬라브 절단 장치를 이용하는 것이 가능하다.

우선 종래의 슬라브 지시길이를 보면, 종래의 슬라브 지시길이는 냉간에서의 길이에 수축율을 곱하고, 다시 운전자가 지정한 보정길이(즉, 운전자 수동설정길이) 값을 더해서 결정된다. 이러한 지시길이는 슬라브의 길이가 일정하더라도 폭이 달라지면 절단되는 시간이 달라짐으로 인해 수축되는 길이가 달라지게 된다. 또한 지시길이가 일정하더라도 슬라브의 주조속도가 달라지게 되면 또한 수축율이 달라져서 지시길이에 따른 길이가 달라지게 된다. 마지막으로 절단기의 길이가 달라지게 되면 같은 강종이더라도 절단오차가 다르게 발생한다.

종래의 지시길이는 수학식 1과 같이 표현할 수 있다. 여기서 L_set는 슬라브 절단길이이고, L_cset는 냉간에서 원하는 지시길이이며, α는 강종별 수축율, L_op는 운전자 수동설정 거리에 해당된다.

여기서 수학식 1은 슬라브의 지시길이 및 폭별 및 슬라브 주조속도에 관계없이 일정한 수축율로서 산출한 것이다.

그런데, 상술한 바와 같이, 수축율을 변화시키는 인자가 변화하면 결국 절단된 슬라브의 최종적인 길이에는 오차가 발생하므로, 절단하고자 하는 슬라브 지시길이는 상기 인자(지시길이, 슬라브 폭, 주조속도)를 고려하여야 한다.

따라서, 본 발명은 지시길이, 슬라브 폭, 주조속도를 고려하여 슬라브 절단길이(L_set)를 산출하는 다음의 수학식 2를 이용한다.

상기에서 v는 현재 슬라브의 주조속도이고, Vs는 설정된 표준 주조속도이며, a는 주조속도에 따른 보정계수이다. 그리고, w는 현재 슬라브 폭이고, Ws는 설정된 표준 슬라브 폭이며, b는 폭에 따른 보정계수이다. L은 현재 슬라브 지시길이이고, Ls는 설정된 슬라브 지시길이이며, c는 길이에 따른 보정계수이다.

현재 주조속도는 일반적으로 연주공장에서 주조하고 있는 주요인자로서 대개 어는 속도에 맞추어서 작업을 하게된다. 나머지 인자도 마찬가지이다.

이하, 도 2를 참조로 하여 주소속도에 대한 보정계수(a)를 설명한다.

도 2는 일반적인 주조속도와 인출되는 슬라브의 누적 길이와의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 2에서와 같이 주조속도가 일정한 값에서 다른 값으로 변경되면 그에 따라 시간당 인출되는 슬라브의 길이가 달라져 슬라브의 이동길이에 따른 기울기가 변화한다.

즉, 주조속도가 감소하면 이동되는 길이의 누적이 감소하고, 주조속도가 증가하면 이동되는 길이의 누적이 증가한다. 그러므로, 평균 주조속도에 따라 지정한 지시길이값의 절단점은 주조속도가 증가하면 절단시점을 지나치게 되고, 주조속도가 감소하면 절단시점을 못 미치게 된다.

이에, 주조속도에 대한 보정계수(a)는 주조속도가 증가할 때 값을 낮추고 주조속도가 감소할 때 값을 증가시키며, 강종에 따라 수축율이 다르므로 강종이 무엇인지를 고려하여 그 값을 변화시킨다. 결국, 주조속도에 대한 보정계수(a)는 강종별 주조속도에 대한 수축곡선정보에 따르게 되며, 이 강종별 주조속도에 대한 수축곡선정보는 실험에 의해 얻어진 것이다. 여기서, 본 발명은 수축곡선을 테이블로 작성할 수 있으며, 이때의 테이블은 일정 범위를 하나의 값으로 정함으로서 이루어진다.

이하, 슬라브 폭에 대한 보정계수(b)를 설명한다.

설정된 폭에 대해 현재 주조되는 폭의 길이가 달라질 경우에는 슬라브 절단기가 슬라브를 절단하는 시간이 변경되므로 단위 시간당 인출되는 슬라브의 길이가 달라지게 되어 주조속도의 변화와 같이 수축율이 변경된다.

그러므로, 슬라브 폭에 대한 보정계수(b)는 이러한 슬라브 폭이 증가할 때 값을 낮추고 슬라브 폭이 감소할 때 값을 증가시키며 강종에 따라 수축율이 다르므로 강종이 무엇인지를 고려하여 그 값을 변화시킨다. 결국, 슬라브 폭에 대한 보정계수(b)는 강종별 슬라브 폭에 대한 수축곡선정보에 따르게 되며, 이 강종별 슬라브 폭에 대한 수축곡선정보는 실험에 의해 얻어진 것이다.

마지막으로 도 3을 참조로 하여 슬라브 지시길이에 따른 보정계수(c)에 대하여 설명한다. 도 3은 슬라브 이동거리 검출기와 절단기 이동거리 검출기 사이의 슬라브 이동에 따른 수축거리를 나타낸 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 슬라브 지시길이가 변경될 경우에는 지시길이에 따라서 수축되는 정도가 달라지게 되며, 그에 따라 수축율이 달라진다.

이것은 도 3에서와 같이 설정 슬라브 길이에 대해 슬라브 이동거리 검출기에 대한 절단기 이동거리 검출기의 위치차에 의해 정해진다. 그러므로, 슬라브 지시길이에 따른 보정계수(c)는 슬라브 지시길이가 길면 그 값을 증가시키고 슬라브 지시길이가 짧으면 그 값을 감소시키며 강종에 따라 수축율이 다르므로 강종이 무엇인지를 고려하여 그 값을 변화시킨다. 결국, 지시길이에 대한 보정계수(c)는 강종별 지시길이에 대한 수축곡선정보에 따르게 되며, 이 강종별 지시길이에 대한 수축곡선정보는 실험에 의해 얻어진 것이다.

이렇게 보정된 슬라브 절단길이(L_set)가 설정되고 나서 절단이 시작될 때까지 인자가 변하지 않을 경우에는 지시길이 대로 절단지점에 위치했을 때 절단을 수행한다.

이하, 첨부한 도 4와 도 5를 참조로 하여 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법을 설명한다.

본 발명은 도 4에 도시된 슬라브 절단길이 검출 장치를 통해 달성된다. 도 4는 본 발명에 적용되는 일예에 따른 슬라브 절단길이 검출장치의 블록 구성도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법의 플로우챠트이다.

도 4에 도시된 바와 같이 슬라브 절단길이 검출장치는 입력부(100), 주조속도 검출부(200), 슬라브폭 검출부(300) 및 절단길이 산출부(400)를 포함한다.

운전자는 입력부(100)를 통해 슬라브 지시길이(즉, 슬라브 절단길이)와 강종, 현재 주조속도, 슬라브 폭을 입력한다(S510).

그러면, 입력부(100)는 운전자가 입력한 정보를 절단길이 산출부(400)로 출력하고, 절단길이 산출부(400)는 입력부(100)로부터 입력되는 정보를 수학식 2에 대입하여 보정된 슬라브 절단길이(L_set)를 산출하고 산출된 슬라브 절단 길이로 절단되도록 도 1에 도시된 절단장치를 구동시킨다(S511).

이때, 절단길이 산출부(400)에는 이미 표준 슬라브 지시길이, 표준 슬라브 폭, 표준 주조속도가 설정되어 있다.

상기와 같이 절단장치가 구동하여 설정된 정보에 따라 슬라브를 절단하는 도중에 슬라브 폭이 변경되면, 슬라브폭 검출부(300)는 슬라브 폭을 검출하여 절단길이 산출부(400)에 제공한다(S512).

이때, 슬라브폭의 변경은 슬라브폭 검출부(300)에 의해 검출할 수 있지만, 운전자가 슬라브폭에 대한 정보를 입력시켜 슬라브폭을 변경시킬 수 있다.

절단길이 산출부(400)는 슬라브폭 검출부(300)에서 출력하는 정보(또는 운전자로부터 입력되는 슬라브폭 정보)를 이용하여 슬라브 폭을 파악하고, 파악된 슬라브폭을 설정된 표준 슬라브와 비교하여 비교차를 구하며, 구해진 비교차에 대응하는 보정계수(b)값을 강종별 슬라브폭에 대한 수축곡선을 이용하여 재설정한다(S513).

한편, 절단길이 산출부(400)는 슬라브를 절단하는 도중에 주조속도 검출부(200)로부터 입력되는 정보를 통해 주조속도가 변경되었음을 판단하면(S514), 현재 주조속도를 파악하고 파악한 주조속도와 표준 주조속도를 비교하여 비교차를 구하며, 구해진 비교차에 대응하는 보정계수(a)를 강종별 주조속도에 대한 수축곡선을 이용하여 재설정한다(S515).

또한, 절단길이 산출부(400)는 입력부(100)를 통해 운전자가 새로운 지시길이를 입력하게 되면(S516), 입력되는 지시길이를 표준 지시길이와 비교하여 비교차를 구하고, 구해진 비교차에 대응하는 보정계수(c)를 강종별 지시길이에 대한 수축곡선을 이용하여 재설정한다(S517).

절단길이 산출부(400)는 상기 슬라브 폭, 주조속도 또는 지시길이 중 적어도 하나가 변하면 이에 따라 변화된 슬라브 폭, 주조속도 또는 지시길이 중 하나와, 변화된 인자에 해당하는 보정계수를 수학식 2에 대입하여 보정된 슬라브 절단길이(L_set)를 산출한다(S518).

그리고, 절단길이 산출부(400)는 새로이 변화되는 인자가 없으면 산출한 슬라브 절단길이(L_set)로 슬라브가 절단되도록 도 1에 도시된 절단 장치를 구동시킨다(S520).

그러나, 절단길이 산출부(400)는 새로이 변하는 인자가 발생하면 발생된 인자에 따라 새로운 슬라브 절단길이(L_set)를 산출하는 동작을 수행한다(S519).

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은 슬라브를 원하는 길이로 절단할 때 각 슬라브별로의 각각의 수축율을 슬라브의 폭과 주조속도 및 슬라브의 길이에 따라 달리 조정하여 슬라브의 절단기준값을 설정하고, 절단이 이루어지는 동안 각 슬라브의 폭과 주조속도가 변동할 때의 수축곡선을 이용하여 슬라브의 절단 기준점을 재설정하고, 절단이 진행되는 동안 슬라브의 수축되는 정도를 측정하여 절단신호를 슬라브 절단기에 출력함으로써 보다 정밀한 절단을 행할 수 있게 한다.

Claims (4)

1. 현재의 주조속도, 현재의 슬라브 폭, 현재의 슬라브 지시길이를 보정인자로 입력받아 각각의 보정인자에 대한 보정계수를 파악하는 제1 단계;

   상기 보정계수와 입력된 보정인자들과 설정된 표준 주조속도, 표준 슬라브 폭, 표준 슬라브 지시길이를 조합하여 보정된 슬라브 절단길이를 산출하는 제2 단계를 포함하는 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 입력되는 현재의 주조속도, 현재의 슬라브 폭 및, 현재의 슬라브 지시길이는 운전자 또는 센서에 의해 지정되는 것을 특징으로 하는 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 제2 단계는,

   다음의 수학식을 이용하는 것을 특징으로 하는 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법

   

   상기에서 v는 현재 슬라브의 주조속도, Vs는 설정된 표준 주조속도, a는 주조속도에 따른 보정계수, w는 현재 슬라브 폭, Ws는 설정된 표준 슬라브 폭, b는 폭에 따른 보정계수, L은 현재 슬라브 지시길이, Ls는 설정된 표준 슬라브 지시길이, c는 길이에 따른 보정계수.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 각각의 보정인자에 대한 보정계수는 강종별 해당 인자에 대한 수축곡선을 이용하는 것을 특징으로 하는 연속주조공정에서 슬라브 절단시 수축율을 고려한 최적절단 방법.

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