KR101204943B1

KR101204943B1 - 몰드 코팅층의 결함 진단장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101204943B1
Application number: KR1020110040061A
Authority: KR
Inventors: 도영주; 권효중; 하태준
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-26
Also published as: KR20120122087A

Abstract

본 발명은 연속주조 공정에서 몰드 코팅층의 박리 등의 결함을 예측하는 몰드 코팅층의 결함 진단장치 및 그 방법에 관한 것으로, 몰드에 행렬로 배치된 복수의 온도감지수단을 통해 측정된 몰드 온도를 주기적으로 수집하는 단계와, 설정된 시간이 경과되면, 수집된 몰드 온도에서 동일 행의 인접된 각 온도감지수단 간의 온도편차를 계산하는 단계와, 상기에서 계산된 온도편차들과 미리 설정된 기준온도를 비교하고, 설정된 기준온도를 초과한 이상횟수를 산출하는 단계, 및 상기에서 산출된 이상횟수와 미리 설정된 기준횟수를 비교하여 상기 몰드 동판의 코팅층의 결함 여부를 판단하는 단계를 제공한다.

Description

몰드 코팅층의 결함 진단장치 및 그 방법{DEFECT DIAGNOSIS DEVICE OF COATING LAYER ON MOLD AND METHOD THEREOF}

본 발명은 연속주조 공정에서 몰드 코팅층의 박리 등의 결함을 예측하는 몰드 코팅층의 결함 진단장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 연속주조기는 제강로에서 생산되어 래들(Ladle)로 이송된 용강을 턴디쉬(Tundish)에 받았다가 연속주조기용 몰드로 공급하여 일정한 크기의 주편을 생산하는 설비이다.

연속주조기는 용강을 저장하는 래들과, 턴디쉬 및 상기 턴디쉬에서 출강되는 용강을 최초 냉각시켜 소정의 형상을 가지는 연주주편으로 형성하는 연주용 몰드와, 상기 몰드에 연결되어 몰드에서 형성된 연주주편을 이동시키는 다수의 핀치롤을 포함한다.

다시 말해서, 상기 래들과 턴디쉬에서 출강된 용강은 몰드에서 소정의 폭과 두께 및 형상을 가지는 연주주편으로 형성되어 핀치롤을 통해 이송되고, 핀치롤을 통해 이송된 연주주편은 절단기에 의해 절단되어 소정 형상을 갖는 슬라브(Slab) 또는 블룸(Bloom), 빌렛(Billet) 등의 주편으로 제조된다.

본 발명의 목적은 연속주조 공정에서 몰드 온도의 온도편차를 분석함으로써, 몰드 코팅층의 박리 여부를 예측할 수 있는 몰드 코팅층의 결함 진단장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 결함 진단장치는, 몰드 동판에 행렬 형태로 배치된 복수의 온도감지수단을 구비하며, 복수의 온도감지수단을 통해 몰드의 온도를 주기적으로 검출하는 온도감지부; 및 설정된 시간동안, 상기 온도감지부를 통해 몰드 온도를 행별로 수집한 후 수집된 몰드 온도에서 인접된 각 온도감지수단 간의 온도편차를 계산하고, 계산된 온도편차들이 미리 설정된 기준온도를 초과한 이상횟수를 산출하여 상기 몰드 동판의 코팅층의 결함 여부를 판단할 수 있다.

구체적으로, 제어부는 온도편차를, 동일한 시각에 수집된 동일 행의 인접된 온도감지수단 간의 몰드 온도를 비교하여 획득할 수 있다. 또한, 제어부는 산출된 이상횟수와 설정된 기준횟수를 비교하고 이상횟수가 기준횟수를 초과할 경우 몰드 동판의 코팅층에 결함이 발생된 것으로 판단할 수 있다.

상기 과제를 실현하기 위한 본 발명의 결함 진단방법은, 몰드에 행렬로 배치된 복수의 온도감지수단을 통해 측정된 몰드 온도를 주기적으로 수집하는 단계; 설정된 시간이 경과되면, 수집된 몰드 온도에서 동일 행의 인접된 각 온도감지수단 간의 온도편차를 계산하는 단계; 상기에서 계산된 온도편차들과 미리 설정된 기준온도를 비교하고, 설정된 기준온도를 초과한 이상횟수를 산출하는 단계; 및 상기에서 산출된 이상횟수와 미리 설정된 기준횟수를 비교하여 상기 몰드 동판의 코팅층의 결함 여부를 판단할 수 있다.

구체적으로, 상기 결함 여부를 판단하는 단계에서, 상기 산출된 이상횟수가 미리 설정된 제1 기준횟수를 초과할 경우 몰드 동판의 코팅층에 결함이 발생된 것으로 판단할 수 있다.

상기 결함 여부를 판단하는 단계에서, 상기 산출된 이상횟수가 미리 설정된 제1 기준횟수 이상일 경우 경보신호를 발생하고, 상기 산출된 이상횟수가 미리 설정된 제2 기준횟수 이상일 경우 주조속도를 감소시킬 수 있다.

상기 제1 기준횟수와 상기 제2 기준횟수는 온도편차의 총 개수에 대한 이상횟수의 발생 비율로서, 상기 제2 기준횟수는 상기 제1 기준횟수보다 큰 값으로 설정될 수 있다.

본 발명에 의하면, 연속주조 조업 중 동일 행의 인접된 몰드 온도의 온도편차를 분석함으로써, 몰드 코팅층의 박리 여부를 예측할 수 있다. 이를 통해 코팅층의 박리로 발생될 수 있는 슬라브의 품질 저하 및 조업 사고를 사전에 예방할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 보인 측면도이다.
도 2는 용강(M)의 흐름을 중심으로 도 1의 연속주조기를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 몰드 코팅층의 결함 진단장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 몰드 장변에 배치된 온도감지수단을 나타낸 도면이다.
도 5는 몰드 코팅층의 박리에 따른 연주주편의 결함을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 발명의 실시예에 의한 몰드 코팅층의 결함 진단과정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 몰드 코팅층의 정상시의 몰드 온도를 나타낸 도면이다.
도 8은 몰드 코팅층의 결함시의 몰드 온도를 나타낸 도면이다.
도 9는 몰드 코팅층의 결함시에 인접된 몰드 온도와의 편차를 나타낸 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예와 관련된 연속주조기를 용강의 흐름을 중심으로 나타낸 개념도이다.

연속주조(continuous casting)는 용융금속을 바닥이 없는 몰드(Mold)에서 응고시키면서 연속적으로 주편 또는 강괴(steel ingot)를 뽑아내는 주조법이다. 연속주조는 정사각형, 직사각형, 원형 등 단순한 단면형의 긴 제품과 주로 압연용 소재인 슬라브, 블룸 및 빌릿을 제조하는 데 이용된다.

연속주조기의 형태는 수직형과 수직만곡형 등으로 분류된다. 도 1에서는 수직만곡형을 예시하고 있다.

도 1을 참조하면, 연속주조기는 래들(10)과 턴디쉬(20), 몰드(30), 2차냉각대(60 및 65), 핀치롤(70), 그리고 절단기(90)를 포함할 수 있다.

턴디쉬(Tundish, 20)는 래들(Ladle, 10)로부터 용융금속을 받아 몰드(Mold, 30)로 용융금속을 공급하는 용기이다. 턴디쉬(20)에서는 몰드(30)로 흘러드는 용융금속의 공급 속도조절, 각 몰드(30)로 용융금속 분배, 용융금속의 저장, 슬래그 및 비금속 개재물(介在物)의 분리 등이 이루어진다.

몰드(30)는 통상적으로 수냉식 구리제이며, 수강된 용강이 1차 냉각되게 한다. 몰드(30)는 구조적으로 마주보는 한 쌍의 면들이 개구된 형태로서 용강이 수용되는 중공부를 형성한다. 슬라브를 제조하는 경우에, 몰드(30)는 한 쌍의 장벽과, 장벽들을 연결하는 한 쌍의 단벽을 포함한다. 여기서, 단벽은 장벽보다 작은 넓이를 가지게 된다. 몰드(30)의 벽들, 주로는 단벽들은 서로에 대하여 멀어지거나 가까워지도록 회전되어 일정 수준의 테이퍼(Taper)를 가질 수 있다. 이러한 테이퍼는 몰드(30) 내에서 용강(M)의 응고로 인한 수축을 보상하기 위해 설정한다. 용강(M)의 응고 정도는 강종에 따른 탄소 함량, 파우더의 종류(강냉형 Vs 완냉형), 주조 속도 등에 의해 달라지게 된다.

몰드(30)는 몰드(30)에서 뽑아낸 연주주편이 모양을 유지하고, 아직 응고가 덜 된 용융금속이 유출되지 않게 강한 응고각(凝固殼) 또는 응고쉘(Solidified Shell, 81)이 형성되도록 하는 역할을 한다. 수냉 구조에는 구리관을 이용하는 방식, 구리블록에 수냉홈을 뚫는 방식, 수냉홈이 있는 구리관을 조립하는 방식 등이 있다.

몰드(30)는 용강이 몰드의 벽면에 붙는 것을 방지하기 위하여 오실레이터(40)에 의해 오실레이션(oscillation, 왕복운동)된다. 오실레이션시 몰드(30)와 응고쉘(81)과의 마찰을 줄이고 타는 것을 방지하기 위해 윤활제가 이용된다. 윤활제로는 뿜어 칠하는 평지 기름과 몰드(30) 내의 용융금속 표면에 첨가되는 파우더(Powder)가 있다. 파우더는 몰드(30) 내의 용융금속에 첨가되어 슬래그가 되며, 몰드(30)와 응고쉘(81)의 윤활뿐만 아니라 몰드(30) 내 용융금속의 산화ㅇ질화 방지와 보온, 용융금속의 표면에 떠오른 비금속 개재물의 흡수의 기능도 수행한다. 파우더를 몰드(30)에 투입하기 위하여, 파우더 공급기(50)가 설치된다. 파우더 공급기(50)의 파우더를 배출하는 부분은 몰드(30)의 입구를 지향한다.

2차 냉각대(60 및 65)는 몰드(30)에서 1차로 냉각된 용강을 추가로 냉각한다. 1차 냉각된 용강은 지지롤(60)에 의해 응고각이 변형되지 않도록 유지되면서, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 직접 냉각된다. 연주주편의 응고는 대부분 상기 2차 냉각에 의해 이루어진다.

인발장치(引拔裝置)는 연주주편이 미끄러지지 않게 뽑아내도록 몇 조의 핀치롤(70)들을 이용하는 멀티드라이브방식 등을 채용하고 있다. 핀치롤(70)은 용강의 응고된 선단부를 주조 방향으로 잡아당김으로써, 몰드(30)를 통과한 용강이 주조방향으로 연속적으로 이동할 수 있게 한다.

이와 같이 구성된 연속주조기는 래들(10)에 수용된 용강(M)이 턴디쉬(20)로 유동하게 된다. 이러한 유동을 위하여, 래들(10)에는 턴디쉬(20)를 향해 연장하는 슈라우드노즐(Shroud nozzle, 15)이 설치된다. 슈라우드노즐(15)은 용강(M)이 공기에 노출되어 산화 및 질화되지 않도록 턴디쉬(20) 내의 용강에 잠기도록 연장한다.

턴디쉬(20) 내의 용강(M)은 몰드(30) 내로 연장하는 침지노즐(Submerged Entry Nozzle, 25)에 의해 몰드(30) 내로 유동하게 된다. 침지노즐(25)은 몰드(30)의 중앙에 배치되어, 침지노즐(25)의 양 토출구에서 토출되는 용강(M)의 유동이 대칭을 이룰 수 있도록 한다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출의 시작, 토출 속도, 및 중단은 침지노즐(25)에 대응하여 턴디쉬(20)에 설치되는 스톱퍼(Stopper, 21)에 의해 결정된다. 구체적으로, 스톱퍼(21)는 침지노즐(25)의 입구를 개폐하도록 침지노즐(25)과 동일한 라인을 따라 수직 이동될 수 있다. 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 유동에 대한 제어는, 스톱퍼 방식과 다른, 슬라이드 게이트(Slide gate) 방식을 이용할 수도 있다. 슬라이드 게이트는 판재가 턴디쉬(20) 내에서 수평 방향으로 슬라이드 이동하면서 침지노즐(25)을 통한 용강(M)의 토출 유량을 제어하게 된다.

몰드(30) 내의 용강(M)은 몰드(30)를 이루는 벽면에 접한 부분부터 응고하기 시작한다. 이는 용강(M)의 중심보다는 주변부가 수냉되는 몰드(30)에 의해 열을 잃기 쉽기 때문이다. 주변부가 먼저 응고되는 방식에 의해, 연주주편(80)의 주조 방향을 따른 뒷부분은 미응고 용강(82)이 응고쉘(81)에 감싸여진 형태를 이루게 된다.

핀치롤(70, 도 1)이 완전히 응고된 연주주편(80)의 선단부(83)를 잡아당김에 따라, 미응고 용강(82)은 응고쉘(81)과 함께 주조 방향으로 이동하게 된다. 미응고 용강(82)은 위 이동 과정에서 냉각수를 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 냉각된다. 이는 연주주편(80)에서 미응고 용강(82)이 차지하는 두께가 점차로 작아지게 한다. 연주주편(80)이 일지점(85)에 이르면, 연주주편(80)은 전체 두께가 응고쉘(81)로 채워지게 된다. 응고가 완료된 연주주편(80)은 절단 지점(91)에서 일정 크기로 절단되어 슬라브 등과 같은 주편(P)으로 나누어진다.

몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 형태에 대해서는 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1의 몰드(30) 및 그와 인접한 부분에서의 용강(M)의 분포 형태를 보인 개념도이다.

도 2를 참조하면, 침지노즐(25)의 단부 측에는 통상적으로 도면상 좌우에 한 쌍의 토출구(25a)들이 형성된다. 몰드(30) 및 침지노즐(25) 등의 형태는 중심선(C)을 기준으로 대칭되는 것으로 가정하여, 본 도면에서는 좌측만을 표시한다.

토출구(25a)에서 아르곤(Ar) 가스와 함께 토출되는 용강(M)은 화살표(A1, A2)로 표시된 바와 같이 상측을 향한 방향(A1)과 하측을 향한 방향(A2)으로 유동하는 궤적을 그리게 된다.

몰드(30) 내부의 상부에는 파우더공급기(50, 도 1을 참조)로부터 공급된 파우더에 의해 파우더층(51)이 형성된다. 파우더층(51)은 파우더가 공급된 형태대로 존재하는 층과 용강(M)의 열에 의해 소결된 층(소결층이 미응고 용강(82)에 더 가깝게 형성됨)을 포함할 수 있다. 파우더층(51)의 하측에는 파우더가 용강(M)에 의해 녹아서 형성된 슬래그층 또는 액체 유동층(52)이 존재하게 된다. 액체 유동층(52)은 몰드(30) 내의 용강(M)의 온도를 유지하고 이물질의 침투를 차단한다. 파우더층(51)의 일부는 몰드(30)의 벽면에서 응고되어 윤활층(53)을 형성한다. 윤활층(53)은 응고쉘(81)이 몰드(30)에 붙지 않도록 윤활하는 기능을 한다.

응고쉘(81)의 두께는 주조 방향을 따라 진행할수록 두꺼워진다. 응고쉘(81)의 몰드(30) 내에 위치한 부분은 두께가 얇으며, 몰드(30)의 오실레이션에 따라 자국(oscillation mark, 87)이 형성되기도 한다. 응고쉘(81)은 지지롤(60)에 의해 지지되며, 물을 분사하는 스프레이수단(65)에 의해 그 두께가 두꺼워진다. 응고쉘(81)은 두꺼워지다가 일부분이 볼록하게 돌출하는 벌징(bulging) 영역(88)이 형성되기도 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 몰드 코팅층의 결함 진단장치를 나타낸 도면으로서, 결함 진단장치(100)는 온도감지부(110), 메모리(130), 입력부(150), 표시부(170) 및 제어부(190)를 포함한다.

온도감지부(110)는 몰드 장변(31)에 행렬(matrix) 형태로 배치된 복수의 온도감지수단(TC)을 포함한다. 복수의 온도감지수단(TC)이 몰드(30)에 배치됨으로써, 연속주조 공정이 수행되는 동안 몰드(30)의 온도를 실시간으로 감지한다.

여기서, 각 온도감지수단(TC)은 몰드(30)에 배치된 영역을 식별하기 위한 식별정보를 갖는다. 따라서, 온도감지부(110)는 각 온도감지수단(TC)에 의해 몰드(30)의 온도가 감지되면, 감지된 온도 정보를 제어부(190)로 전달한다.

여기서, 온도감지수단(TC)은 열전대(thermocouple)와 온도감지센서 중 어느 하나가 될 수 있다.

온도감지수단(TC)은 도 4에 도시된 바와 같이 각 행별(3행)로 11개(TC1-1~TC1-11, TC2-1~TC2-11, TC3-1~TC3-11)가 설치된 경우를 나타내었으나, 온도감지수단(TC)의 행렬 개수(3×11)는 필요에 따라 변경이 가능하다. 복수의 온도감지수단(TC)이 몰드 장변(31)의 상부에 배치된 것을 나타내었으나, 필요에 따라 몰드 장변(31)의 상부, 하부 또는 중앙부에 선택적으로 배치될 수도 있다. 물론, 온도감지수단(TC)이 몰드 장변(31)의 전체에 배치될 경우 결함 검출에 대한 정확성이 향상될 수 있다.

메모리(130)에는 몰드(30)의 온도 검출을 위한 주기와 측정 단위시간, 결함발생 판단을 위한 기준값 및 각종 제어 프로그램 등이 저장된다.

입력부(150)는 외부로부터 각종 동작 명령이나 설정값들을 입력받아 제어부(190)로 전달하도록 구성되어 있다.

표시부(170)는 각 온도감지수단(TC)을 통해 수집한 몰드 온도 또는 각 온도감지수단(TC) 간의 온도편차를 그래프로 디스플레이할 수 있다. 표시부(170)는 몰드 코팅층의 결함 여부를 문자 등을 이용하여 표시할 수 있다.

제어부(190)는 설정된 시간동안, 상기 온도감지부(110)를 통해 몰드 온도를 행별로 수집한 후 수집된 몰드 온도에서 인접된 각 온도감지수단(TC) 간의 온도편차를 계산하고, 계산된 온도편차들이 설정된 기준온도를 초과한 이상횟수를 산출하여 상기 몰드 동판의 코팅층의 결함 여부를 진단한다.

제어부(190)는 기능적으로 온도수집부(191)와 편차계산부(193) 및 결함판단부(195)를 포함하여 구성될 수 있다.

온도수집부(191)는 설정된 단위시간동안 주기적으로 상기 온도감지수단들(TC)들을 통해 측정된 몰드 온도를 수집하여 메모리(130)에 행별로 저장한다. 편차계산부(193)는 수집된 몰드 온도에서 동일 행의 인접된 각 온도감지수단 간의 온도편차를 계산한다. 즉, 편차계산부(193)는 온도편차를 동일한 시각에 수집된 동일 행의 인접된 온도감지수단 간의 몰드 온도를 비교하여 획득하며, 계산된 온도편차를 메모리(130)에 일시적으로 저장할 수 있다. 결함판단부(195)는 계산된 온도편차들이 미리 설정된 기준온도를 상호 비교하여 온도편차가 기준온도를 초과한 이상횟수를 카운트하고, 카운트된 이상횟수와 미리 설정된 기준횟수를 비교하여 상기 몰드 코팅층의 결함 여부를 판단한다. 제어부(190)는 온도수집부(191)를 통해 수집된 몰드 온도나 결함판단부(195)에 의해 판단된 결함 여부를 그래프나 문자로 표시부(170)에 디스플레이시킬 수도 있다.

즉, 제어부(190)는 설정된 시간동안 각 행별로 몰드 온도를 주기적으로 수집하여 메모리(130)에 저장하고, 설정된 시간이 경과되면 동일한 시각에 수집된 몰드 온도 중 동일 행의 인접된 온도감지수단 간의 온도편차를 계산한다. 온도편차가 계산되면, 제어부(190)는 계산된 온도편차들이 설정된 기준온도를 초과한 이상횟수를 산출하고, 산출된 이상횟수와 설정된 기준횟수를 비교하여 이상횟수가 기준횟수를 초과할 경우 몰드 동판의 코팅층에 결함이 발생된 것으로 판단한다.

상기에서, 기준온도는 몰드 동판의 결함 여부를 판단할 수 있는 편차 온도에 대한 기준값으로서, 15℃ 내지 25℃ 사이에서 설정될 수 있다. 기준횟수는 온도편차의 총 개수에 대하여 이상횟수의 발생 비율로 10%(0.1) 이상으로 설정될 수 있다.

일반적으로, 연속주조 조업에서 가장 중요한 설비 중에 하나인 몰드는 구리합금 모재에 니켈(Ni)이나 니켈합금을 코팅하여 사용을 하고 있다. 니켈 코팅은 상대적으로 경도가 낮은 구리 모재를 보호하기 위해 사용되고 있다.

이러한 몰드에서 모재와 코팅층의 사이의 결합력은 매우 중요하다. 몰드의 모재와 코팅층 사이에 결함이나 간격이 존재하면 연속주조 중 몰드 코팅층과 연주주편(80)의 응고쉘(81) 간의 마찰에 의해 도 5와 같이 코팅층이 박리가 발생하게 된다.

이렇게 몰드 코팅층 박리가 발생하게 되면 몰드와 응고쉘(81)간의 에어갭(air gap)이 발생하여 응고 지연이 발생하고 결국에는 몰드 코팅층 박리 현상이 발생한 위치의 연주주편(80)의 표면에 결함이 발생하게 된다. 결함이 심할 경우 응고쉘(81) 성장의 지연으로 인해 응고쉘(81)의 두께가 얇은 부분에서 브레이크 아웃(Breakout)이 발생할 수도 있다.

따라서, 본 발명에서는 몰드 동판의 온도차이를 분석하여 몰드 동판 코팅층의 박리 유무를 알 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 의한 몰드 코팅층의 결함 진단 과정을 나타낸 순서도로서, 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.

먼저, 제어부(190)는 입력부(150)를 통해 몰드의 온도 측정에 대한 시간과 측정 단위시간, 기준온도 및 기준횟수에 대한 데이터를 입력받아 메모리(130)에 저장한다.

연속주조 공정이 수행되는 동안, 제어부(190)는 입력부(150)를 통해 온도 측정 개시에 대한 명령이 입력되면 주기적으로 온도감지부(110)를 통해 몰드에 행렬(matrix)로 배치된 각 온도감지수단(TC)으로부터 몰드 온도를 실시간으로 수집한다(S11, S12). 여기서, 온도감지부(110)는 각 온도감지수단(TC)에 대한 식별정보를 온도정보와 함께 제어부(190)로 전달하고, 제어부(190)는 전달된 식별정보로부터 온도정보가 어느 행에 속한 온도인지를 알 수 있다.

제어부(190)는 1초 단위로 각 온도감지수단(TC1-1~TC3-11)을 통해 몰드 온도를 수집하여 메모리(130)에 행별로 저장할 수 있다(S13).

이어, 제어부(190)는 설정된 시간이 경과되면(S14), 메모리(130)에 수집된 몰드 온도에서 동일 행의 인접된 각 온도감지수단(TC) 간의 온도편차를 계산하게 된다(S15). 예컨대, 제어부(190)는 1초 시점에 수집된 TC1-1부터 TC1-11까지의 몰드 온도에서 인접된 온도감지수단 간의 온도편차와, 2초 시점에 수집된 TC1-1부터 TC1-11까지의 몰드 온도에서 인접된 온도감지수단 간의 온도편차와, n초 시점(설정된 시간임)에 수집된 TC1-1부터 TC1-11까지의 몰드 온도에서 인접된 온도감지수단 간의 온도편차를 각각 계산하게 된다. 이와 같은 과정은 모든 행에 대해 수행될 것이다.

즉, 제어부(190)는 설정된 시간동안 임의의 행(n)에서 임의의 시점에 수집된 몰드 온도에서, TCn-1과 TCn-2, TCn-2과 TCn-3, TCn-3과 TCn-4, TCn-4과 TCn-5, TCn-6과 TCn-7, TCn-7과 TCn-8, TCn-8과 TCn-9, TCn-9과 TCn-10, TCn-10과 TCn-11 간의 온도편차를 각각 구할 것이다.

여기에서, 수집된 온도는 조업조건이 동일한 상태에서 몰드 동판의 코팅층에 결함이 없다면 도 7과 같이 동일 행의 온도감지수단(TC)들은 시간의 경과와 관계없이 온도편차가 10℃ 이내의 유사한 온도분포를 보일 것이다. 하지만, 몰드 동판의 코팅층에 결함이 발생되었다면, 도 8과 같이 결함이 발생된 부위에서 측정된 온도는 동일 행의 인접된 부위에서 측정된 온도와 큰 온도편차를 보일 것이다. 도 8에서는 1행 6열에 위치된 온도감지수단(TC1-6)의 온도가 동일 행의 인접된 다른 부위(TC1-5, TC1-7)와 대략 20℃ 이상의 큰 온도편차를 지속적으로 보이는 것을 나타내었다.

제어부(190)는 상기에서 계산된 온도편차들과 설정된 기준온도를 비교하고, 온도편차가 설정된 기준온도를 초과한 이상횟수를 카운트하여 산출하게 된다(S16). 상기 기준온도는 15℃ 내지 25℃ 사이에서 설정될 수 있는 데, 이는 실제로 몰드 코팅층의 박리에 따른 인접된 온도감지수단(TC) 간의 온도편차가 대략 20℃ 전후로 분석되었기 때문이다. 물론, 몰드 동판의 두께나 사이즈 등의 조업조건이 달라지면 기준온도도 달라질 수 있다.

제어부(190)는 상기와 같이 산출된 이상횟수와 미리 설정된 기준횟수를 비교하게 되고(S17), 산출된 이상횟수가 미리 설정된 제1 기준횟수를 초과할 경우에는 몰드 동판의 코팅층에 결함이 발생된 것으로 판단하여 경보신호를 발생할 수 있다(S18). 여기서, 제1 기준횟수는 온도편차의 총 개수에 대한 이상횟수의 발생 비율로 10%이상의 값으로 설정될 수 있다. 예컨대, 1초 주기로 10분간 몰드 온도를 수집할 경우, 1개의 온도감지수단을 통해 총 600회의 몰드 온도가 수집된다. 이에 따라 1행에 11개의 온도감지수단(TC1-1~TC1-11)이 있을 경우 n시점에서 10개의 온도편차값이 존재하므로 설정된 시간(10분)내에서는 행별로 총 6000(600×10)개의 온도편차가 구해질 것이다. 따라서, 제1 기준횟수가 온도편차의 총 개수 대비 10%(0.1)로 설정되어 있으면, 이상횟수가 600개 이상이 산출되면 제어부(190)는 1행에 몰드 코팅층에 결함이 발생된 것으로 볼 수 있다.

만일, 산출된 이상횟수가 미리 설정된 제2 기준횟수를 초과할 경우, 제어부(190)는 핀치롤(70)을 통해 주조속도를 감소시키게 된다(S19). 여기서, 제2 기준횟수는 제1 기준횟수보다 높은 값으로 설정될 수 있는 데, 예컨대 온도편차의 총 개수에 대해 30%(0.3)정도로 설정될 수 있다. 여기서, 제어부(190)는 주속을 감소시킬 때 0.2m/min 단위로 감소시킬 수 있다.

이와 같이 몰드 코팅층에 박리가 발생된 경우, 도 9와 같이 박리가 발생된 위치(TC1-6)의 온도는 그 이웃한 위치(TC1-5, TC1-7)의 온도보다 20℃이상 낮게 된다. 도 9에서 60분 이전까지는 TC1-5, TC1-6, 및 TC1-7에서 측정된 몰드 온도가 특별한 편차는 없으나, 60분이 경과되면서 TC1-6에서 측정된 몰드 온도가 TC1-5, TC1-7에서 측정된 몰드 온도보다 낮게 측정되고 TC1-5와 TC1-6 및 TC1-6과 TC1-7 간의 온도편차가 적어도 20℃이상이 발생되는 것으로 나타났다. 박리가 발생된 부위(TC1-6)의 온도가 낮은 것은 코팅층 박리 부분에 에어갭이 발생되고 이 갭에 의해 응고쉘(81)의 열이 차단되어 몰드 표면의 온도가 낮아지기 때문이다. 또한, 박리가 발생하지 않은 부분의 온도 변화는 시간에 따라 온도편차가 ±5℃이하로 일정하게 유지되나 박리가 일어난 부분에서의 온도 변화는 ±20℃이상 발생하고 있음을 알 수 있다.

물론, 일시적으로 몰드내 1차 냉각수 공급이나 몰드파우더의 유입이 불안정하여 각 온도감지수단(TC)을 통해 측정된 몰드 온도에 편차가 발생될 수 있으므로, 최소한 10분 동안에 수집된 온도를 기초하여 몰드 코팅층의 결함 여부를 진단하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에서는 연속주조 조업 중 동일 행의 인접된 몰드 온도의 온도편차를 분석함으로써, 동판 코팅층의 박리 여부와 그 위치를 예측할 수 있다. 이를 통해 코팅층의 박리로 발생할 수 있는 슬라브의 품질 저하 및 조업 사고를 사전에 예방할 수 있다.

상기와 같은 결함 진단방식은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

10: 래들 15: 슈라우드노즐
20: 턴디쉬 25: 침지노즐
30: 몰드 31: 몰드 장변
40: 몰드 오실레이터 50: 파우더 공급기
51: 파우더층 52: 액체 유동층
53: 윤활층 60: 지지롤
65: 스프레이 70: 핀치롤
80: 연주주편 81: 응고쉘
82: 미응고 용강 83: 선단부
85: 응고 완료점 87: 오실레이션 자국
91: 절단 지점 100: 결함 진단장치
TC: 온도감지수단 110: 온도감지부
130: 메모리 150: 입력부
170: 표시부 190: 제어부
191: 온도수집부 193: 편차계산부
195: 결함판단부

Claims

몰드 동판에 행렬 형태로 배치된 복수의 온도감지수단을 구비하며, 복수의 온도감지수단을 통해 몰드의 온도를 주기적으로 검출하는 온도감지부; 및
설정된 시간동안, 상기 온도감지부를 통해 몰드 온도를 행별로 수집한 후 수집된 몰드 온도에서 인접된 각 온도감지수단 간의 온도편차를 계산하고, 계산된 온도편차들이 미리 설정된 기준온도를 초과한 이상횟수를 산출하여 상기 몰드 동판의 코팅층의 결함 여부를 판단하는 제어부;를 포함하는 몰드 코팅층의 결함 진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 산출된 이상횟수와 설정된 제1 기준횟수를 비교하고, 상기 이상횟수가 제1 기준횟수를 초과할 경우 몰드 동판의 코팅층에 결함이 발생된 것으로 판단하는 몰드 코팅층의 결함 진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 산출된 이상횟수와 설정된 제2 기준횟수를 비교하고, 상기 이상횟수가 제2 기준횟수를 초과할 경우 주조속도가 감소되도록 제어하는 몰드 코팅층의 결함 진단장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 상기 온도편차를, 동일한 시각에 수집된 동일 행의 인접된 온도감지수단 간의 몰드 온도를 비교하여 획득하는 몰드 코팅층의 결함 진단장치.
몰드에 행렬로 배치된 복수의 온도감지수단을 통해 측정된 몰드 온도를 주기적으로 수집하는 단계;
설정된 시간이 경과되면, 수집된 몰드 온도에서 동일 행의 인접된 각 온도감지수단 간의 온도편차를 계산하는 단계;
상기에서 계산된 온도편차들과 미리 설정된 기준온도를 비교하고, 설정된 기준온도를 초과한 이상횟수를 산출하는 단계; 및
상기에서 산출된 이상횟수와 미리 설정된 기준횟수를 비교하여 상기 몰드 동판의 코팅층의 결함 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 몰드 코팅층의 결함 진단방법.
청구항 5에 있어서,
상기 결함 여부를 판단하는 단계에서, 상기 산출된 이상횟수가 미리 설정된 제1 기준횟수를 초과할 경우 몰드 동판의 코팅층에 결함이 발생된 것으로 판단하는 몰드 코팅층의 결함 진단방법.
청구항 5에 있어서,
상기 결함 여부를 판단하는 단계에서, 상기 산출된 이상횟수가 미리 설정된 제1 기준횟수 이상일 경우 경보신호를 발생하고, 상기 산출된 이상횟수가 미리 설정된 제2 기준횟수 이상일 경우 주조속도를 감소시키는 몰드 코팅층의 결함 진단방법.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 기준횟수와 상기 제2 기준횟수는 온도편차의 총 개수에 대한 이상횟수의 발생 비율로서, 상기 제2 기준횟수는 상기 제1 기준횟수보다 큰 값으로 설정되는 몰드 코팅층의 결함 진단방법.